哲学史*所昭示给我们的,是一系列的高尚的心灵,是许多理性思维的英雄们的展览,他们凭藉理性的力量深入事物、自然和心灵的本质——深入上帝的本质,并且为我们赢得最高的珍宝,理性知识的珍宝。——黑格尔《哲学史讲演录·导言》(贺麟、王庆太译)(*编注:这里的“哲学史”亦包括我们今天所说的“科学史”)
下文为《德尔斐的囚徒:从苏格拉底到爱因斯坦》节选。中国科学院物理研究所研究员曹则贤称本书为“一曲真诚的哲人礼赞,既有对哲人的讴歌,也有对人类智识脉线的梳理。”
撰文
李轻舟(重庆市大学科学传播研究会理事)
破风车散落在地平线,平原的尽头。冲啊!“盛装”的骑士,我心爱的“骏马”——浩浩平沙,一骑绝尘!为什么要呼喊?我忠顺的仆人。堂·吉诃德、罗西南多、桑丘·潘沙,好一幅“古道西风瘦马”——灯影摇曳中,冷眼旁观的塞万提斯(MigueldeCervantesSaavedra,~)平静地写下:别了,骑士的时代……
狭路相逢
维也纳,欧洲的古典之都。这里汇聚了海顿、贝多芬、莫扎特、舒伯特、大小斯特劳斯……空气中弥漫着鲜花与芳草的味道,耳畔萦绕着管风琴与小提琴奏鸣的音符。
年的维也纳大学(UniversittWien),这种优雅的宁静被打破了。这一年的5月5日,奥匈帝国皇帝弗兰茨·约瑟夫一世(FranzJosephI,~)下诏,任命恩斯特·沃德弗里德·约瑟夫·文泽尔·马赫(ErnstWaldfriedJosefWenzelMach,~)为维也纳大学教授,主持专为他而设置的讲座“哲学,尤其是归纳科学的历史与理论”(Philosophie,insbesondereGeschichteundTheoriederinduktivenWissenschaften)。
恩斯特·马赫()
走出丧子之痛的学者,携第一流“哲学家”之声望回归母校——虽然,马赫本人极度排斥“哲学家”的称谓,在代表作《感觉的分析与物理的到心理的之关联》(DieAnalysederEmpfindungenunddasVerhltnisdesPhysischenzumPsychischen,)和《认识与谬误,心理学研究纲要》(ErkenntnisundIrrtum,SkizzenzurPsychologiederForschung,)中,他反复将自己的学问归结为“自然科学的方法论和认知心理学”(naturwissenschaftlichenMethodologieundErkenntnispsychologie)。
智慧的归来是维也纳的一件盛事,几乎一夜之间,他的实证论(positivism)或现象论(phenomenalism)信仰、他对人类心灵的关照以及他对牛顿体系不留情面的批判都成为青年人竞相追逐的潮流——恩斯特·马赫,精神偶像般的存在。
10月21日,为马赫就职演说准备的维也纳大学演讲厅人山人海,为了一睹智慧的尊荣,无数追随者把这里围堵得水泄不通。数学、物理、化学、哲学、医学、生物学、历史学……知识背景五花八门的学生汇聚到马赫的讲台下,在深邃而不失明晰的思想与简洁却不乏优美的语言中如痴如醉……
校园僻静之一隅,冷清的教室内,约瑟夫·斯特番(JosefStefan,~)的继任者,维也纳大学理论物理教授,路德维希·爱德华·玻尔兹曼(LudwigEdwardBoltzmann,~)望着窗外不远处的喧嚣,轻声叹了口气。
路德维希·玻尔兹曼()
旷野,站立着两位提剑的骑士——决斗已经不可避免了!
启蒙之剑
臣之剑,十步一人,千里不留行。——《庄子·杂篇·说剑》
骑士——恩斯特·马赫,身后隐隐可见不列颠怀疑论宗室大卫·休谟(DavidHume,~)与法兰西实证论宗师奥古斯特·孔德(Isidore-Auguste-Marie-Franois-XavierComte,~)。他把科学的任务限定于用数学函数——“变量”(Variablen)之间的关系——对经验到的事物关系进行“表述”(Beschreibung),遵循“思维经济原则”(PrinzipderDenkkonomie)[1]的“表述”才能通向“世界的固定不变性”(beharrendeUnverndlichkeitderWelt),而那些基于因果关系的“解释”(Erklrung)、那些对离开经验的“物自体”(Dingeansich)的迷恋,不过是形而上学的虚妄罢了。
在年出版的巨著《从历史批判角度展现的力学发展》(DieMechanikinihrerEntwicklunghistorisch-kritischdargestellt)中,马赫把“剑”指向了统治“理性帝国”两个世纪的“不列颠教宗”——伊萨克·牛顿。
这第一“剑”,源自马赫早年的《论质量的定义》(berdieDefinitionderMasse,)——“质量”,直到19世纪仍然是“物质的量”的同义词,是经典力学基座上的第一块砖、牛顿在《原理》中给出的第一个定义:
Def.I.QuantitasMateriestmensuraejusdemortaexilliusDensitateetMagnitudineconjunctim.
定义I物质的量是源于同一物质的密度和大小联合起来的一种度量。
与之密切相关的是“惯性”或“物质固有的力”:
Def.III.Materivisinsitaestpotentiaresistendi,quacorpusunumquodq;,quantuminseest,perseveratinstatusuovelquiescendivelmovendiuniformiterindirectum.
定义III物质固有的力是一种抵抗的潜力,通过它每个物体尽可能保持它自身的或静止或匀速直线运动的状态。
约半个世纪后,牛顿的代言人、拉普拉斯口中“万世师表”(notrematreàtous)[2],列昂哈特·欧拉(LeonhardEuler,~)在《力学或运动科学的分析阐释》(Mechanicasivemotusscientiaanalyticeexposita,)第一卷的“命题17”(PROPOSITIOXVII)中给出定理:
THEOREMA.Visinertiaecuiuscunquecorporisproportionisestquantitatimateriae,exquaconstat.
定理任一物体的惯性力正比于它所依赖的物质的量。
在随后的“证明”(DEMONSTRATIO)中,欧拉重构了质量定义:
Visinertiaeestvisinquoviscorporeinsitainstatusuoquietisvelmotusaequabilisindirectumpermanendi.Eaigituraestimandaestexvivelpotentia,quaopusestadcorpusexstatusuodeturbandum.Diversaverocorporaaequaliterinstatusuoperturbanturapotentiis,quaesuntutquantitatesmateriaeinilliscontentae.Eorumigiturviresinertiaeproportionalessunthispotentiis.Consequenteretiammateriaequantitatibussuntproportionales.Q.E.D.
惯性力是任一物体中的一种力以保持静止或匀速运动状态。因此,它可以用施于这个物体的改变原来状态的外力来估量。实际处于各自原来状态的不同物体受到迫使其改变的外力与它们所包含的物质的量相当。因此它们的惯性力与这些外力成正比。故而,物质的量也与这些外力成正比。证毕。
换而言之,欧拉选择外力来度量“质量”[3]。
欧拉肖像(JakobEmanuelHandmann,ca.)
对马赫而言,无论在牛顿的体系还是在欧拉的体系,“物质的量”和“力”是无法经验到的存在,由此度量的“质量”,无异于空中楼阁——实际上,随着历史发展,即使在那些还被称为“力学”的物理分支中,“力”被调用的机会也在日益下降[4]。
故君子之治人也,即以其人之道,还治其人之身。——朱熹《中庸集注》
最终,马赫选定的方案依托于牛顿自己的第三定律——与绝大部分人的印象不同,第三定律里根本没有或者说不需要“力”:
Lex.III.Actionicontrariamsemperqualemessereactionem:sivecorporumduorumactionesinsemutuosemperessequalesinpartescontrariasdirigi.
定律III每个作用存在总是相反且相等的反作用:或两个物体之间存在总是相等且指向对方的相互作用。
借助可观测的加速度,马赫给出了质量的可操作定义——两个存在相互作用的物体,如果产生了相等且相反的加速度,则定义两个物体具有相等的质量[5]。如果质量为m的物体A与质量为m′的物体B存在相互作用,彼此产生加速度φ和φ′,则
由此,我们可以选定A作为质量单元m0,则B的待测质量
这正是马赫的实证论要求的“操作性”,未来它将无处不在。
马赫的第二“剑”,直接砍向虚无缥缈的“绝对空间”(Spatiumabsolutum)和“绝对运动”(Motusabsolutus)——牛顿提着他的“水桶”(situla)上场了:
Sipendeatsitulaafiloprlongo,agaturq;perpetuoinorbemdonecfilumacontorsioneadmodumrigescat,deinimpleaturaqua,etunacumaquaquiescat;tumvialiquasubitaneaagaturmotucontrarioinorbem,etfiloserelaxante,diutiusperseveretinhocmotu:superficiesaqusubinitioplanaerit,quemadmodumantemotumvasis,atpostquam,viinaquampaulatimimpressa,effecitvas,uthcquoq;sensibiliterrevolviincipiat,recedetipsapaulatimemedio,ascendetq;adlateravasis,figuramconcavaminduens,(utipseexpertussum)etincitatioresempermotuascendetmagismagis,donecrevolutionesinqualibuscumvasetemporibusperagendo,quiescatineodemrelative.Indicathicascensusconatumrecedendiabaxemotus,pertalemconatuminnotescitmensuraturmotusaqucircularisverusabsolutus,motuiq;relativohi