讀書散記10:經典物理與哲學

2021-01-09 五道口的顏學姐

本文作者是葛惟昆教授。葛教授為香港科技大學的榮休教授,清華物理系的教授,現為北大客座教授。獲得葛教授的授權發表此文。

「 屢屢構思《讀書筆記》,記錄讀書、賞文之所見、所得,卻總是難於下手,主要礙於時間有限、也利用得不好,始終提不起筆來。試以《散記》形式,不拘時間,有則記之,無則加勉。」

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物理和哲學的出發點,都是旨在探索事物的本源和規律,不過物理研究的對象限於自然,物質及其運動規律;而哲學研究的對象更加寬泛,或者更加基本。因此科學問題、尤其物理學,總是包含哲學問題,在科學誕生之初就是如此。

物理學(Physics)的本意就是自然科學,源於拉丁文的「Neuter plural」, 希臘文的 ta physica,即自然界(「the natural things」,亞里斯多德關於自然的論文標題)。從1715年,被賦予「對物質和能量之科學研究」的具體含義。

最早時候,古希臘時代,科學哲學本來就是不分的,一直到牛頓時代,科學還被稱為「自然哲學」,牛頓的書名《自然哲學的數學原理》,講的就是物理學。美國哲學家梯利的《西方哲學史》以客觀翔實著稱,他明確指出:「希臘哲學從探究客觀世界的本質開始。它最初主要是對外在的自然感興趣(自然哲學),只是逐漸地轉向內部,轉向人類本身而帶有人文主義性質。」希臘哲學的代表人物亞里斯多德把研究事物根本的或原初的原因的科學或哲學,稱之為形上學(metaphysics)。形上學研究本然的存在,各種科學研究存在的某些部分或方面,例如物理學研究存在中的物質和運動。這已經和現代社會對科學(例如物理學)的認識如出一轍。

英國著名哲學家羅素則認為,「哲學是介於神學與科學之間的東西。」他心目中的哲學「與科學也有共同之處,那就是理性地看待事物,而不是一切都遵循權威,不管是哪種權威。」這種對科學和哲學的認識至今仍然發人深省。

哲學與科學,在古代幾乎不分,在現代則漸行漸遠。近一百多年來,科學迅猛發展,特別是物理學中相對論和量子力學建立帶來的革命,給予現代科學以及人們的哲學觀極大的衝擊。儘管科學中不乏各種哲學觀點,但大多數科學家對哲學持一種傲慢態度,尤其是現代物理學家,不怎麼看得起哲學這門學科,有些學者甚至簡單地摒棄一切哲學思考。

不過,愛因斯坦是一個例外,他十分重視哲學對科學的作用,1944年他在寫給朋友的信中說: 「科學的方法論、科學史和科學的哲學思維都是極具意義和教育價值的。」

梯利的《西方哲學史》把哲學劃分為「希臘哲學」、「中古哲學(直至文藝復興和宗教改革)」和「近代哲學(從英國經驗主義直至二十世紀初的實用主義和分析哲學)」。經典物理可以說深受希臘哲學的影響,但是更貼切地說,是在近代哲學的搖籃裡誕生的。經典物理學的開創人伽利略(1564-1642)與英國經驗主義的鼻祖弗蘭西斯·培根(1561-1626)完全是同一代人,而經典物理的集大成者牛頓(1643-1727)則誕生於培根逝世之後不久。

培根是一位偉大的思想家、唯物主義哲學家。他提倡獨立思考,以自然科學為基礎、以歸納法為方法,最後發明技術為目標。培根的科學思想非常具有啟發性和前瞻性,他強調在在自然科學中觀察的重要性,而且還指出了數學對於科學的本質意義。我們顯然可以在伽利略和牛頓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),英國文藝復興時期散文作家、哲學家,實驗科學、近代歸納法創始人。

牛頓的同時代人,微積分的另一位發明者萊布尼茲(1646-1716)也是一位哲學家。萊布尼茲從哲學的角度,對物理學做了許多深刻的探討。他認為物體本質的屬性是力,以動態或能量的觀點取代了幾何學或靜態的自然觀。尤其令人驚嘆的是,萊布尼茲認為「眾力和諧共存,乃有空間,因而空間不是絕對存在的,空間是相對於事物的,將隨事物而消失。」

萊布尼茲(Gottfriend Wilhelm Leibniz,1646-1716),出生於德國萊比錫,畢業於阿爾特道夫大學,德國數學家、物理學家和哲學家。

十八世紀法國唯物主義興起,繼承了培根的經驗主義思想。它的代表人物狄德羅是徹底的無神論者,他高度讚賞建立在牛頓物理學基礎上的宇宙觀,但他認為宇宙是物質的、自然的,是一個相互聯繫的整體,而無需牛頓所設想的第一推動者。狄德羅強調自然界的聯繫和統一性,他說:「在自然界中,在實驗物理學更加進步時,我們也將遇到一些現象,不論是關於重力的,彈力的,引力的,磁的,或電的,都只是同一作用的不同面貌。」這難道不讓我們立即想到現代物理學的統一場論嗎?

德尼·狄德羅又叫D.狄德羅(Denis Diderot 1713~1784),是18世紀法國唯物主義哲學家,美學家,文學家,百科全書派代表人物,第一部法國《百科全書》主編。

關於自然界的統一性,十八世紀法國唯物主義另一位代表人物、諳熟解剖學的拉美特利醫生寫過一本著名的《人是機器》,指出人和動植物在結構和功能上都是屬於整個分為等級的系列的存在物;人不是上帝創造的,而是演化而來的,是物質存在的一種形態。人的心靈也是建立在物質的基礎之上的,是通過大腦而有所感受的。

這些唯物主義的思想,無疑有助於推動實證科學研究的發展。但囿於歷史的局限,十八世紀法國唯物主義也有機械論的缺陷。像拉美特利就過於推崇經驗、重視感覺,而忽視了理性的作用。現代物理學家,例如愛因斯坦,就突破了這種局限。愛因斯坦在關注經驗的同時,也非常重視理性的價值。他相信直覺和靈感,更訴諸大膽的思辨,從而成就了偉大的科學發現。

概而言之,經典物理的發展與古代和近代哲學都密切相關。是人類自古以來對世界本身的探索、對真理的追求,孕育了卓越的科學成就。經典物理就是突出的代表。

參考文獻:

1,梯利,《西方哲學史》,商務印書館,1995

2,羅素,《西方哲學簡史》,陝西師範大學出版社,2010

3,葛力,《十八世紀法國哲學》,社會科學文獻出版社,1991

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