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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Science
标  题: 第四章 牛顿时代 4
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Aug  6 21:17:55 2003)

牛顿与哲学

    牛顿工作的两个最大的结果是，（1）证明地上的力学也能应用于星球；（2）从自然

科学的大厦中排除掉不必要的哲学成见。希腊与中世纪认为天体具有特殊的和神圣的性质

。这种见解已经部分地被伽利略的望远镜所解除了，但牛顿则更进一步加以摧毁。那时哲

学与科学仍是混淆不清。连笛卡尔在为天文学建立一种力学理论时，也把它放在经院哲学

的相反的观点和认为物质的本质是广延性的形而上学见解的基础上。牛顿摆脱了这些先入

之见，实在是一种真正的进步。他对他的研究成果的解释，又包含了多少新的形而上学，

我们将要在下面再加以说明。

    他的工作的意义，在他的直接弟子们看起来究竟怎样，可以从科茨（Roger Cotes）所

写的《原理》第二版的序言中看出。在这里，科茨把残存的经院哲学和它固有的与不能解

说的特性，笛卡尔想要在充满旋涡的实体空间的基础上建立自然界机械体系的、为时过早

的尝试，以及牛顿只承认与观测符合的假设的方法，加以比较。科茨说：

    研究自然哲学的人可以大致分为三类。有些人把一些具体的神秘的性质归于几类物体

，他们又断定某些物体的作用不可思议地决定于这些性质。亚里斯多德和逍遥学派所传下

来的各学派的学说，一齐都包括在这里面。他们断言物体的若干效果是由于那些物体的特

殊性质而产生的，但那些物体从何处得到这些性质，他们却不告诉我们，因此实际上他们

没有告诉我们什么。他们只是致力于给事物起名称，而不探索事物本身。我们可以说他们

发明了一种富于哲学味道的说话方式，并没有把真正的哲学告诉我们。

    因此，另外一些人就撇开大堆无用的词句，想使他们的勤劳收到较好的效果。他们假

定一切物质是纯一的，物体所表现的多种多样的形式，是由于组成它的质点具有极平常而

简单的亲合力所造成的；他们这种由简单物走到复杂物的方法当然是正确的，只要他们不

在自然赋予质点的基本亲合力的性质之外，另外再给这些亲合力添上一些性质。但是当他

们任意想象未知的图形与大小以及各部份的不能肯定的情况与运动的时候，当他们还设想

有一些神秘的流质，自由弥漫于物体孔罅之中，具有无所不能的微妙性，带着神秘不测的

运动的时候，他们这时就已经进入梦幻的境界，而忘记了物体的真正结构；这种结构，我

们凭借最精确的观测还很难达到，凭借谬妄的猜度就更没有希望达到了。有些人把假设当

作构造他们的玄想的基础，也许的确能形成一部奇妙的传奇，但也仍然不过是传奇而已。


    剩下的还有倡导实验哲学的第三类人。这些人诚然要从可能的最简单的原理中去寻找

万物的原因，但他们从不把未经现象证明的东西当做原理。他们从不构造假说，也不把假

说放进哲学里去，除非把它当做真实性还可以商榷的问题。他们所用的方法，有综合与分

析两种。从一些选择出来的现象，他们用分析的方法推出自然界里的力以及力的简单定律

；又从这里用综合的方法推证其他的结构。这是哲学探讨的无可比拟的最好方法，我们的

著名作者最先最正确地掌握了这个方法，并且认为只有这个方法才值得他用他的卓越的劳

动上加以发扬光大。在这方面，他给我提供了一个最光辉的范例，那就是根据重力理论极

美满地推出来的对于世界体系的解释。

      牛顿的动力学与天文学的基础，建立在绝对空间与绝对时间的观念上。牛顿说他“

他不给时间、空间与运动下定义，因为它们是人人都熟悉的”，但是他却把我们的感官根

据自然物体和运动所量度的相对空间与时间，同不动地存在着的绝对空间，和“不管外界

情形如何”，均匀流动着的绝对时间区别开来。“流动”观念带来了时间的流动性，作为

它的必要组成成份，因而这个时间的定义里包含循环的因素，不过，这个定义已经很够牛

顿用了。伽利略的球在地球上依直线运动。但地球既绕地轴旋转，又围绕太阳运行，而太

阳与行星更在恒星间前进。牛顿的结论是物体总是在绝对空间里作等速直线运动，除非为

外力所改变。1883年马赫指出把这个推理推到恒星的参照座标以外，是不恰当的。再从现

代知识看来，我们可以更清楚地看出绝对时间与绝对空间的观念，是一些不一定可以从物

理现象得出来的学说，虽然在十七世纪这些观念也许是从一般经验的事实中提出的很好的

假设。事实上，彻底的相对论者，要免除使用绝对旋转的观念，也仍然是有困难的。

    惠更斯与莱布尼茨责难牛顿的工作是非哲学的，因为他对于万有引力的根本原因并未

加以说明。牛顿最先清楚地了解到如果这个说明是需要或有可能的话，它必定是后来的事

。他从已知的事实出发，想出一个符合于事实而又能用数学表达的理论，从这个理论得出

数学的和逻辑的推论，又把这些推论与观测和实验得来的事实比较，并发现其完全符合。

引力的原因不一定必须知道；牛顿看来，这是一个次要而无关的问题，在当时只达到适于

猜想的阶段。我们现在可更进一步说，知道这样一个引力实际存在也并无必要。只要晓得

复杂的行星运动就好象太阳系里每一质点都按质量及平方反比的定律被另一质点吸引着似

的，这在数理天文学家看来已经够了。

    牛顿的吸引质点，不一定就是原子，但它们显然很可以起原子的作用。在他的化学研

究中，牛顿又回到质点的问题。他对于物质本性的意见见于他的《光学》书末尾人们常常

引用的一段话中：

    在考虑了这一切以后，我觉得好象是这样的：上帝在开头把物质造成固实、有质、坚

硬、不可贯穿、而可活动的质点，它们的大小、形状以及其他性质与其对空间的比例，都

最适合于上帝创造它们时所要达到的目的。原始的质点既属固实，就比用它们造成的有孔

物体，要不可比拟的坚硬；它们坚硬到不能损坏或分割；寻常的力量不能分开上帝在最初

创造时所造成的单体……我还觉得这些质点不但有一种惯性以及由此自然产生出来的被动

的运动定律，它们并且为一些主动的原理所推动，如象万有引力、发酵的原因以及物体的

内聚力等。这些原理，我不看做是由物体的特殊形式得来的神秘性质，而看做是自然界里

决定物体形式的普遍定律；它们所具有的真实性通过现象显现在我们面前，虽然它们的原

因还没有发现。因为这些是明显的特性，它们的原因才是奥秘的。亚里斯多德派并不把明

显的特性叫做奥秘的性质，而仅把他们认为隐藏在物体中、成为明显效应的未知原因的一

些性质，叫做奥秘的性质；这些明显的效应有重力、磁、电的吸引原因，发酵的原因等，

只要我们假定这些力或作用是由未知而且是不能发现或弄明白的原因所造成的。这样的奥

秘性质阻碍了自然哲学的进步，所以近年以来被人摈弃了。告诉我们每一物种有其天赋的

特殊奥秘性质，因而它才能起作用或产生可见的效果，这等于什么也没有告诉我们。但如

果你能从现象中发现两三个普遍性的运动原理，然后再告诉我们一切有形体的物体的性质

与作用都是由这些明显的原理中产生的，那在哲学上就是一个大进步，虽然这些原理的原

因还没有发现出来。所以我毫不迟疑地提出以上所说的运动原理——因为它们的范围是很

广泛的——而让别人去发现它们的原因。

    自从牛顿时代以来，虽然经过很多人的努力，还没有人能对万有引力提出圆满的机械

解释，而且从爱因斯坦的研究看来，这个问题已经转移到非欧几里得几何学的领域去了。

这一事实证明牛顿的小心谨慎的真正科学精神是非常明智的。牛顿在《原理》中说，“到

现在为止我还不能从现象发现重力的那些性质的原因，我也不愿建立什么假说。”他仅用

问题的形式，在他的《光学》书中发表了一项意见，在那里他假设行星际间有以太存在，

并假设其压力离物质愈远而愈密，因而压迫物质使其互相接近。但在他对事实进行归纳研

究的时候，在他从他的理论中得出数学推论的时候，猜度是没有地位的。

    现在回到他比较确定的意见。他对于自然界的见解，见于《原理》的序言中：

    哲学的困难好象在这里——从运动的现象去研究自然界的力，再从这些力去验证其他

现象；书中第一、第二卷的一般命题就致力于这个目标。在第三卷中我们阐明了世界体系

，作为这方面的一个例子。因为根据第一卷里用数学证明的命题，我们在第三卷里由天象

推出把物体吸向太阳和几个行星的重力。我们又从这些力，使用其他数学的命题，推演出

行星、彗星、月球和海水的运动。我希望我们可以用同样的推理，从机械的原理中推演出

其余一切自然现象；因为我有许多理由疑心它们可能全都取决于某些力，物体的质点就靠

了这些力，由于一些迄今未知的原因，而互相吸引，粘着成有规律的形状，或互相排斥，

而彼此离散；这些力既不可知，哲学家在自然界里追求，至今仍然徙劳无功；但我希望这

里所阐述的一些原理能帮助说明这一点或某种比较合乎真理的哲学方法。

    在这里，牛顿所指的显然是按照物质与运动，用数学方式解释一切自然现象的可能性

，虽然“自然现象”一词是否包括生命和心灵现象，他没有说明。但就其他事物而论，他

接受首先由伽利略阐明的机械观点，而认为这是可能的。

    他还接受了伽利略对于第一性性质和第二性性质所作的区别：所谓第一性性质，有广

延性与惯性等，是可用数学处理阶，第二性性质，有色、味、声等，不过是第一性性质在

大脑里所造成的感觉。人的灵魂或心则应置在脑或感觉中枢里，运动由外界物体通过神经

传达到这里，又由这里传达到肌肉里去。

    伯特教授认为这一切说明：虽然牛顿采取经验主义态度并且坚持处处都需要有实验的

证明，虽然他反对把一切哲学体系当做科学的基础，并且在建立科学时摈斥不能证明的假

设，但由于需要，他却暗暗地采用了一个形而上学的体系，这个体系正因为没有明白说出

，所以才对思想发生了更大的影响。

    牛顿的权威丝毫不差地成为一种宇宙观的后盾。这种宇宙观认为人是一个庞大的数学

体系的不相干的渺小旁观者（象一个关闭在暗室中的人那样），而这个体系的符合机械原

理的有规则的运动，便构成了这个自然界。但丁与弥尔顿的富于光辉的浪漫主义情趣的宇

宙，在人类想象力翱翔于时空之上时，对人类的想象力不曾有任何限制，现在却一扫而空

了。空间与几何学领域变成一个东西了，时间则与数的连续变成一个东西了。从前人们认

为他们所居处的世界，是一个富有色、声、香，充满了喜乐、爱、美，到处表现出有目的

的和谐与创造性的理想的世界，现在这个世界却被逼到生物大脑的小小角落里去了。而真

正重要的外部世界则是一个冷、硬、无色、无声的沉死世界，一个量的世界，一个服从机

械规律性、可用数学计算的运动的世界。具有人类直接感知的各种特性的世界，变成仅仅

是外面拥个无限的机器所造成的奇特而不重要的效果。在牛顿身上，解释得很含混的、没

有理由再要求人们从哲学上给予严重考虑的笛卡尔的形而上学，终于打倒了亚里斯多德主

义，变成现代最主要的世界观。

    无疑，这一段流利的文字真实地代表了那些不喜欢新科学观点的人们的反应。但在牛

顿和他的直接弟子们看来，这是很不公平的论调。在他们眼里，牛顿赋予世界画面的惊人

的秩序与和谐所给我们的美感上的满足，超过凭借任何天真的常识观点或亚里斯多德派范

畴的谬误概念，或诗人们的神秘想象所见到的、万花筒式的混乱的自然界，而且这种惊人

的秩序和和谐还更明白地告诉他们，全能的造物主有什么至善的活动。颜色、爱情和美丽

的世界仍然在那里，可是象天国一样它存在于人的灵魂中，存在在一个受到上帝精神感召

的灵魂中。这个灵魂使万物保持着庄严的繁复性，它所了解的万物的美比人目所看到的更

多，而且它认定这个世界是非常之好。

    牛顿的真正态度，在爱迪生（Joseph Addison）的有名诗句中，得到令人钦佩的表现

：

      高高苍天，

      蓝蓝太空，

      群星灿然，

      宣布它们本源所在：

       *  *  *

      就算全都围绕着黑暗的天球

      静肃地旋转，

      那又有何妨？

      就算在它们的发光的天球之间，

      既找不到真正的人语，也找不到声音，

      那又有何妨？

      *  *  *

      在理性的耳中，

    它们发出光荣的声音，

      它们永久歌唱：

    “我等乃造物所生”。

    事实上，只要对爱迪生的意思有丝毫的误解，就可以说他给了伯特博士一个先知的答

复。

    我们必须承认，牛顿的科学后来被人拿来当做机械哲学的根据，但这并不是牛顿或他

的朋友的过错。他们使用了对他们来说十分自然的神学语言，尽力使人明白他们的信念：

牛顿的动力学，不但没有否定，而且加强了唯灵论的实在观。如果他们明白地把笛卡尔的

形而上学的二元论哲学和牛顿的科学融为一冶，也许还要安全些，因为笛卡尔的二元论哲

学给心灵和灵魂明白地留下一席之地，虽然是更狭小的一席之地。不过在他们看来，有神

论是具有根本意义的东西，是不发生问题的东西，因此他们在完全接受这个新科学时是没

有什么疑惧的。

    用现代知识的眼光来看机械的自然观究竟具有什么意义，我们将在本书以后几章内讨

论。牛顿假定，就“自然哲学的数学原理”而论，世界是由运动中的物质组成的。这个假

定不过是自然界的一个方面的定义而已，动力科学觉得从这个方面去看自然界比较方便。

此外还有许多方面，如物理的方面，心理的方面，审美的方面，宗教的方面等，只有把这

些方面合并起来加以研究，我们才有希望得到对真实的认识。

    牛顿虽然有异乎寻常的数学才能，但仍保持经验派的态度。他时常说他不制造假说，

意思是指形而上学的、不能证明的假说，或根据权威而形成的理论，而且他从来不发表不

能用观测或实验证明的学说。这不是因为他缺乏哲学的或神学的兴趣，其实事实恰恰相反

。他是一位哲学家，也有深挚的宗教信仰；但是他觉得这些问题是从人类知识的顶点才能

看到的境界，而不是人类知识的基础；它们是科学的终点，而不是科学的开始。《原理》

一书，就从把已知的事实归纳起来的一些定义和运动的定律开始。以下两卷满载从这些命

题推演出来的数学推论，建立了动力学和天文学两大学科。这本书第二版里，结尾处加上

七页“一般注释”，包含牛顿认为在这样的著作中他应该讲的、他的物理学发现，在形而

上学上的意义。这是用当时的自然神学的语言写成的。它的要义就是天意论。他说：“这

最美丽的太阳、行星、彗星的系统，只能从一位智慧的与无所不能的神的计划与控制中产

生出来……。”神“是永久存在，而且无所不在的，由于永久存在及无所不在，他就成为

时与空”。所以在牛顿看来，绝对时间与空间是由神的永久的与无限的存在所组成的。


    在《光学》一书的不太系统化和不太正式的问题中，牛顿还把他的许多思辨性的意见

告诉我们。“自然哲学的主要任务，是从现象出发，而不臆造假说，从结果推到原因，一

直推到最初的第一因，这第一因肯定不是机械的。……从现象中不是可以看出有一位神吗

？他无实体，却生活着，有智慧而无所不在。他在无限空间中，正象在他的感觉中一样，

看到万物的底蕴，洞察万物，而且由于万物与他泯合无间，还能从整体上领会万物。”


    牛顿并不以为神只是造出并发动机器以后就让它自己永久动作的第一因。神在自然界

是内在的；“他控制万物，知道存在着的或可以做出来的万物……既然无所不在，他在凭

自己的意志移动他的无限而一致的知觉中枢范围内的物体，从而形成或改造宇宙的各部分

的时候，就比我们凭我们的意志来移动身体的各部分还要容易”。牛顿还请上帝出来用直

接干涉的方法，改正太阳系中因为彗星的作用等扰乱原因而逐渐聚集起来的不合规律的地

方。这种缺乏远见的情况在他是不常有的。在拉普拉斯指出这些原因有改正自身的倾向，

并且证明太阳系具有动力学的基本稳定性之后，有人就拿这个论据来反对这个论据所要证

明的结论。

    本特利（Richard Bentley）——在讲道时——和克拉克（Sam－uel Clark）对牛顿的

形而上学的观念加以发挥，但也有些曲解。本特利断定：“万有引力是肯定存在于自然界

的；它超出一切机械论和物质原因之上，而且是从一个更高的原因或神圣的能力与影响中

产生出来的”，虽然它的常规是可以用机械的术语来描写的。克拉克则以为需要假定：


    重力不能用物质相互的冲动的吸引力来解释，因为每一冲量都是和物体的质量成比例

的。因此必有一个原质可以钻进坚实、硬固的物体之内，而且（由于超距吸引是不合理的

）我们必须假定有一种非物质的灵魂，按一定的规则支配物质。这种非物质的力在物体内

是普遍存在的，它无所不在，无时不在。……重力或物体的重量并不是运动的偶然效果，

也不是极微妙的物质的偶然效果，它是上帝赋予一切物质的本原的、普遍的定律，而且靠

了某种能够透入坚实物质的有效力量来把它保持在一切物质中。

    牛顿不把重力看作是物质的根本性质，而把重力看做是只有更进一步研究其物理的原

因，才可以说明的现象。但本特利与克拉克却把他对于自然界中形而上学的、终极的、最

后因的信仰当作重力的直接与切近的原因，而不知牛顿正是要仔细把两者分离开来。这里

我们看见有人从有神论者的立场出发误解了牛顿，正如后来又有人从无神论者的立场出发

误解了牛顿一样。事实上，牛顿似乎注定要被人误解。超距作用，他本以为是不合理的，

却被人当做他的基本观念，而确立这个观念也就成了他的最大功绩。这“最美丽的太阳、

行星和彗星的系统”，牛顿以为只有一位仁爱的造物大才能形成，可是在十八世纪却成了

机械哲学的基础，代替了古来的原子论，而成为无神的唯物主义的起点。

显然，在牛顿的时代（科学知识的第一次大综合时代），人类学术观点方面的革命，也带

来了教条的宗教信仰的陈述方面的一场革命。一方面，人们再不能继续抱有亚里斯多德和

托马斯哲学里包含的朴素的宇宙概念，再不能仰而观天，俯而震栗于地狱的雷声。光不再

是弥漫四大、纯粹、无色的神秘物质，不再是上帝的住所，而成了一个物理现象，它的规

律可用反光镜和透镜来研究，它的颜色可用三棱镜来分析。另一方面，在虔信主义与神秘

主义中表现出来的发于本能而不能明白解说的那种柏拉图主义，对于这种新的心理态度也

不适用了。人们已经接受了一种比较合乎理性的柏拉图主义。这种柏拉图主义与上面那一

种一样认为永恒的真理是靠天赋的力量或内心的启示达到的，同时也把数学或几何学的和

谐看作是存在的本质。这种柏拉图主义，经过伽利略与刻卜勒的思想而成为牛顿的数学体

系。它承认内在力量或启示是理性的基础，这个理论于是成了一种唯智主义。它要在宇宙

的物理秩序及道德定律中寻找神的自然真理。“这样就出现一种严肃的唯理论，与‘热情

’一词所代表的一切浪漫主义形式的宗教相对立。宗教信仰的寄身之所由心转移到头脑中

，神秘主义被数学所驱逐……这样就为最后也许能够代替传统信仰的开明的基督教”，以

及康德所追寻的“理性范围内的宗教”，开辟了道路。

牛顿在伦敦

    牛顿在保卫剑桥大学，抵抗詹姆斯二世对剑桥大学的独立的干涉方面起了相当大的作

用。他被选入解决王位继承问题的自由议会，1701年再度当选。

    1693年，他害了神经分裂症。他遵从朋友的劝告，离开了剑桥大学。他们推荐他去当

造币局的监督，不久升任局长。他放弃了他对化学与炼金术的研究，把这方面的著作锁藏

箱内。

    迁居伦敦后，他的生活就完全不同了。他在科学上的成就为他赢得一个崇高的地位，

从1703年起一直到他去世时为止，他担任皇家学会的会长达二十四年之久。由于他的能力

与名誉，他为皇家学会赢得很大的威信。虽然他早年常有心神游移的症状，但他在造币局

的工作表现出他是一位能干而有效率的公务员，不过他对批评与反对，常有不能忍受的紧

张情绪。

    他的甥女嘉泰琳·巴顿（Catherine Barton）是一个机智而貌美的妇人，为他管理家

务。这是他一生的第二个时期。十八世纪里流传的关于牛顿的传说，都是讲这个时期的事

。嘉泰琳嫁给康杜特（John  Conduitt）；他们的独生女嫁给利明顿（Lymington）子爵。

利明顿的儿子承继了朴次茅斯伯爵的爵位。因而牛顿的财产为瓦洛普（Wallop）家族所继

承。1872年第五代朴次茅斯爵士把牛顿一部分科学文件赠给剑桥大学图书馆。后来牛顿的

另外一些书籍与论文也拿出来出售了。凯恩斯（Lord  Keynes）爵士购得一部分论文，书

籍则为旅客信托社（Pilgrim Trust）所购得，并于1943年赠给三一学院。


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