葛惟昆读书散记：经典物理与哲学 （物理人的诗和远方）
物理与工程 2020-06-15
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葛惟昆
经典物理与哲学
物理和哲学的出发点，都是旨在探索事物的本源和规律，不过物理研究的对象限于自然，物质及其运动规律；而哲学研究的对象更加宽泛，或者更加基本。因此科学问题、尤其物理学，总是包含哲学问题，在科学诞生之初就是如此。物理学（Physics）的本意就是自然科学，源于拉丁文的“Neuter plural”, 希腊文的 ta physica,即自然界（“the natural things”，亚里士多德关于自然的论文标题）。从1715年，被赋予“对物质和能量之科学研究”的具体含义。最早时候，古希腊时代，科学哲学本来就是不分的，一直到牛顿时代，科学还被称为“自然哲学”，牛顿的书名“自然哲学的数学原理”，讲的就是物理学。美国哲学家梯利所著《西方哲学史》1以客观翔实著称，他明确指出：“希腊哲学从探究客观世界的本质开始。它最初主要是对外在的自然感兴趣（自然哲学），只是逐渐地转向内部，转向人类本身而带有人文主义性质。”希腊哲学的代表人物亚里士多德把研究事物根本的或原初的原因的科学或哲学，称之为形而上学（metaphysics）。形而上学研究本然的存在，各种科学研究存在的某些部分或方面，例如物理学研究存在中的物质和运动。这已经和现代社会对科学（例如物理学）的认识如出一辙。
英国著名哲学家罗素2则认为，“哲学是介于神学与科学之间的东西。”他心目中的哲学“与科学也有共同之处，那就是理性地看待事物，而不是一切都遵循权威，不管是哪种权威。”这种对科学和哲学的认识至今仍然发人深省。
哲学与科学，在古代几乎不分，在现代则渐行渐远。近一百多年来，科学迅猛发展，特别是物理学中相对论和量子力学建立带来的革命，给予现代科学以及人们的哲学观极大的冲击。尽管科学中不乏各种哲学观点，但大多数科学家对哲学持一种傲慢态度，尤其是现代物理学家，不怎么看得起哲学这门学科，有些学者甚至简单地摒弃一切哲学思考。
不过，爱因斯坦是一个例外，他十分重视哲学对科学的作用，1944年他在写给朋友的信中说：“科学的方法论、科学史和科学的哲学思维都是极具意义和教育价值的。”
梯利的《西方哲学史》把哲学划分为“希腊哲学”、“中古哲学（直至文艺复兴和宗教改革）”，和“近代哲学（从英国经验主义直至二十世纪初的实用主义和分析哲学）”。经典物理可以说深受希腊哲学的影响，但是更贴切地说，是在近代哲学的摇篮里诞生的。经典物理学的开创人伽利略（1564-1642）与英国经验主义的鼻祖弗兰西斯·培根（1561-1626）完全是同一代人，而经典物理的集大成者牛顿（1643-1727）则诞生于培根逝世之后不久。培根是一位伟大的思想家、唯物主义哲学家。他提倡独立思考，以自然科学为基础、以归纳法为方法，最后发明技术为目标。培根的科学思想非常具有启发性和前瞻性，他强调在在自然科学中观察的重要性，而且还指出了数学对于科学的本质意义。我们显然可以在伽利略和牛顿身上看到培根思想的影子。
弗朗西斯·培根（Francis Bacon，1561年1月22日-1626年4月9日），英国文艺复兴时期散文作家、哲学家，实验科学、近代归纳法创始人。
牛顿的同时代人，微积分的另一位发明者莱布尼兹（1646-1716）也是一位哲学家。莱布尼兹从哲学的角度，对物理学做了许多深刻的探讨。他认为物体本质的属性是力，以动态或能量的观点取代了几何学或静态的自然观。尤其令人惊叹的是，莱布尼兹认为1“众力和谐共存，乃有空间，因而空间不是绝对存在的，…，空间是相对于事物的，将随事物而消失。”
莱布尼兹（Gottfriend Wilhelm Leibniz,1646-1716），出生于德国莱比锡，毕业于阿尔特道夫大学，德国数学家、物理学家和哲学家。
十八世纪法国唯物主义兴起3，继承了培根的经验主义思想。它的代表人物狄德罗是彻底的无神论者，他高度赞赏建立在牛顿物理学基础上的宇宙观，但他认为宇宙是物质的、自然的，是一个相互联系的整体，而无需牛顿所设想的第一推动者。狄德罗强调自然界的联系和统一性，他说：“在自然界中，在实验物理学更加进步时，我们也将遇到一些现象，不论是关于重力的，弹力的，引力的，磁的，或电的，都只是同一作用的不同面貌。”这难道不让我们立即想到现代物理学的统一场论吗？
德尼·狄德罗又叫D.狄德罗（Denis Diderot 1713～1784），是18世纪法国唯物主义哲学家，美学家，文学家，百科全书派代表人物，第一部法国《百科全书》主编。
关于自然界的统一性，十八世纪法国唯物主义另一位代表人物、谙熟解剖学的拉美特利医生写过一本著名的《人是机器》，指出人和动植物在结构和功能上都是属于整个分为等级的系列的存在物；人不是上帝创造的，而是演化而来的，是物质存在的一种形态。人的心灵也是建立在物质的基础之上的，是通过大脑而有所感受的。
这些唯物主义的思想，无疑有助于推动实证科学研究的发展。但囿于历史的局限，十八世纪法国唯物主义也有机械论的缺陷。像拉美特利就过于推崇经验、重视感觉，而忽视了理性的作用。现代物理学家，例如爱因斯坦，就突破了这种局限。爱因斯坦在关注经验的同时，也非常重视理性的价值。他相信直觉和灵感，更诉诸大胆的思辨，从而成就了伟大的科学发现。
概而言之，经典物理的发展与古代和近代哲学都密切相关。是人类自古以来对世界本身的探索、对真理的追求，孕育了卓越的科学成就。经典物理就是突出的代表。
1，梯利，《西方哲学史》，商务印书馆，1995。
2，罗素，《西方哲学简史》，陕西师范大学出版社，2010。
3，葛力，《十八世纪法国哲学》，社会科学文献出版社，1991。