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我们每个人对牛顿都略知一二，而且对他的了解一定比生活于十七世纪——这个世纪曾被怀特海称为“天才的世纪”——的其他大科学家和哲学家都多。  ▲ 牛顿 (1643—1727) 例如，我们知道光的分解的想法以及关于谱色的第一个科学理论，要归功于牛顿的洞察力及其实验天才——不是，其他人，比如胡克的技能并不亚于他，甚至比他还高；运动与作用力的基本定律得以明确提出——尽管不是被发现——以及科学探索的方法和意义得以被清楚地认识，也都要归功于他那深刻的哲学思想；是他发明的微积分，使得天上地下的引力能够被证明是一致的，并且找到了把无限宇宙中最小与最大的物体——星体与原子——联系起来(至少到目前为止还是如此)的引力所遵从的基本规律。当然，我们也知道不是牛顿，而是其伟大的对手莱布尼茨使无穷小演算有了实际的传播与发展，否则，牛顿的“世界体系”将不可能被逐渐拓展与完善。 而且，即使不是所有的人，我们中的大部分人也都是出生并且成长于——或者更确切地说，不是(因为这是不可能的)，而只是——牛顿的，或至少也是半牛顿的世界中。我们所有人，或近乎所有的人，都已经把牛顿的世界机器当成宇宙的真实图景和科学真理的体现，这是因为在二百多年里，它一直都是近代科学以及经过启蒙时代洗礼后的人类的普遍信条和常识。 于是我似乎可以假定，当说到牛顿和牛顿主义时，我们都或多或少地知道所谈的是什么。或多或少！不知怎地，当这个词和牛顿连在一起使用时，我总是感到不太恰当，因为在以牛顿为继承者和最高表现的十七世纪中，可能牛顿主义甚或整个科学革命的最深层的意义和目标，恰恰就是要粉碎一个“或多或少”的世界，一个充满着质和可感知觉的世界，一个沉醉于日常生活的世界；取而代之的则是一个精确的、可以被准确度量、并且被严格决定了的(阿基米德式的)宇宙。 现在让我们来仔细研究一下这场革命，自从两千年前希腊人发明了cosmos以来，它即使算不上是人类所取得——或遭受——的最深刻的变革与转换，也至少是其中之一。 我将把这场革命的特征归为两点，它们紧密联系甚至互补： (a) cosmos的瓦解，以及基于这个概念的所有想法——即使实际上不全是，至少原则上也是如此——都随之从科学中消失； (b) 空间的几何化，也就是用均匀的、抽象的——无论我们现在认为它是多么真实——用欧几里得几何刻画的度量空间，来取代前伽利略物理学与天文学所采用的具体的、处处有别的位置连续区。 事实上，这种特征的赋予近乎等同于把自然数学化(几何化)，因而也近乎等同于把科学数学化(几何化)。  ▲地心模型 cosmos的消失——或瓦解——意味着，科学的世界或者真实的世界不再被认为是一个有限的、秩序井然的、从而在质上和本体上都处处有别的整体，而被认为是一个开放的、无定限的、甚至是无限的宇宙，它不是因其固有结构，而是由于它所容纳的东西和基本规律的一致而被统一起来；传统观念认为有两个世界，即生成的世界与存在的世界，或是天上的世界和地上的世界，它们相互分离，彼此完全不同。现在的宇宙则与此相反，它所有的组分似乎在本体论上都没有什么差别，天的物理学(physica coelestis)和地的物理学(physica terrestris)是相同的和统一的。在这个宇宙中，天文学和物理学由于服从几何而变得相互依赖和统一。 那种把自然数学化的倾向，肯定是十七世纪科学思想最新颖、最重要的思潮。然而与之相伴的还有另外一种倾向，它更少数学与演绎，更加重视经验和实验。由于这种倾向少了些自命不凡(或是更缺乏信心)，它并不试图像数学家那样做彻底的综合，而是对此疑虑重重甚至怀有敌意，它把自己严格限于发现新的事实，以及建构不完整的理论对其进行解释的工作上。 这种倾向不是被柏拉图的数学结构的理念以及存在的决定论所引发，而是由卢克莱修的、伊壁鸠鲁的、德谟克利特的原子论思想所激起(这似乎很奇怪，大多数的近代思想都可以追溯到古希腊的某些设想)。伽桑狄、罗贝瓦尔、玻义耳(这个群体中最杰出的代表)、胡克——他们都用这种更加胆怯、更加谨慎和更加稳妥的去对抗伽利略和笛卡尔的那种泛数学主义。 于是当伽利略告诉我们，自然这本大书——中世纪的人从中觉察到了上帝的遗迹(vestigia)与上帝的形像(imagines Dei)，认识到了在那些美与光辉的可感象征中所表现出来的上帝的荣耀，它们揭示了上帝创世的隐秘目的和意义——事实上是由圆、三角形和正方形等几何符号写成的，它们只不过告诉了我们一些理性联系与秩序的奇妙事实时，玻义耳反驳说：自然之书当然是“一个经过周密计划的奇迹”，它的每一个部分都“被上帝用全知之手速记了下来”，并且与任一其它部分相关联；但它不是用几何符号，而是用符号写成的。 对于玻义耳而言，是微粒的构造而非数学的结构才是存在物的内部实在。要解释宇宙，我们只能起始于——或终止于——物质，但这种物质不是同质的笛卡尔的物质，而是已经被上帝用各种不同方式决定的微粒所形成的物质。这才是运动构筑神的奇迹的含义。 由此，我们很清楚地看到，牛顿是把这两种倾向或观点综合了起来。在牛顿那里，自然之书是用微粒符号和微粒语言写成的，这一点同玻义耳一样；然而，把它们结合在一起并赋予整本书意义的句法却纯粹是数学的，这一点又同伽利略和笛卡尔一样。  ▲日心模型 因此，与笛卡尔的世界相反，牛顿的世界不再是由两种成分(广延与运动)，而是由三种成分所组成： (1) 即无限多彼此分离的、坚硬的、不变的——但互不相同——微粒； (2) 这是一种奇特的悖论式的关系状态，它并不影响微粒的本质，而仅把它们在无限的同质的虚空中到处传递； (3) 即那种无限的同质的虚空，微粒(以及由之构成的物体)在其中运动而不对其产生任何影响。 当然，牛顿的世界中还有第四种组成部分，即把它结合并维持在一起的引力。然而这不是它的一种构造；它或是一种超自然的力量——上帝的行动——或是制定自然之书句法规则的一种数学结构。 在牛顿的世界中引入虚空——连同与其相关的引力——这是天才迈出的有决定性意义的关键一步，尽管这个概念后来引出了物理的和形而上学的巨大困难(超距作用和虚无的存在)。正是这一步，才使牛顿能够——而不是像笛卡尔那样——把物质的不连续与空间的连续同时对立和统一起来。强调物质的微粒结构，为把数学动力学应用于自然提供了坚实的基础，而且还给出了空间关系的基础(fundamenta)。谨慎的微粒哲学并不真正清楚它自身的意义，但事实上，正是它给牛顿综合数学与实验指明了道路。 虚空……虚空中的作用……超距作用(引力)——正是牛顿的世界观的这些特征与含义，激起了欧洲大陆牛顿同时代的那些伟大人物——惠更斯、莱布尼茨、伯努利——的反对，他们受过良好的笛卡尔主义的训练，以抵抗那些模糊的无法理解的观念。  ▲伏尔泰《哲学书简》 在那本赫赫有名的《英格兰书简》(Lettres anglaises)，即后来被正式更名为《哲学书简》(Lettres philosophiques)的书中——直到今天它都很有可读性——伏尔泰非常机智地总结了这种状况：一个法国人到了伦敦，发觉自己身处一个完全陌生的世界中。他去的时候还觉得宇宙是的，而现在他发觉宇宙了。在巴黎，宇宙是由精细物质的旋涡构成的；而在伦敦，人们却一点也不这样看。在法国人看来，每样事物都是用无人理解的推力来解释的；而在英国人看来，则是用同样无人理解的引力来解释的。 伏尔泰是完全正确的：牛顿的世界主要就是由虚空构成的。它是一个无限的虚空，仅有非常小的部分——无限小的部分——被物质所填充或占据。这些物体冷漠而且彼此分离，在那无界无底的深渊中自由地、完全不受阻碍地运动穿行。然而它却是一个世界，而不是一种彼此无关的孤立微粒的混沌聚集。这是因为所有这些微粒都是由一条非常简洁的数学定律即引力定律联系和聚集在一起的——按照这条定律。这样，每一个微粒都为构筑这个世界体系(systemamundi)发挥着自己的作用。 引力定律的普遍适用，使牛顿的宇宙恢复了物理的统一性，同时也赋予了它理智的统一性。同样的关系把同样的事物结合在一起。或者换句话说，支配无限宇宙中的运动的，乃是同一套定律：它使苹果落到地上，也使行星绕着太阳旋转。不仅如此，同样的定律不仅可以解释天体运动的统一模式(被开普勒发现)，而且还可以解释个体间的差异；不仅可以解释规则性，而且还可以解释不规则性(不对等性)。困扰了精明的天文学家和物理学家多少世纪的全部现象(比如说潮汐)，似乎都是同一些基本定律联系组合的结果。 牛顿的引力定律说，引力的是与距离的平方成正比的。它不仅是解释各种事实的同类理论中唯一的定律，而且也是唯一能够被普遍应用于诸如苹果和月球这样大小悬殊的物体上的定律。因此，可能只有这条定律才会被上帝采纳而用于创造。 对于其同时代的年轻人，特别是对于后世来说，牛顿似乎是一个超人，他已经一劳永逸地解决了宇宙之谜。 所以当哈雷写下“没有凡人能比他更接近上帝”(nec fas est propius Mortaliattingere Divos)这样的话时，他绝不是为了恭维，而确是出于内心深处的信念。过了一百多年，拉普拉斯不是不无遗憾地把《原理》置于一切其它人类作品之上了吗？的确，正如拉格朗日感慨地说，我们只有一个宇宙需要解释，没有人能够重复牛顿的工作，他是我们之中最幸运的一位。  ▲ 威斯敏斯特教堂内牛顿墓，墓碑上的拉丁文铭文：
于是也不足为奇，在牛顿科学已经取得长足进步的十八世纪末，蒲柏能够写出这样的诗句：
蒲柏不可能知道，
不过现在我们还是回到牛顿。常有人说，牛顿思想和工作的伟大之处，就在于他把高超的实验能力和过人的数学天赋结合了起来。也有人说，牛顿科学的显著特征，就在于他把数学与实验连在了一起，用数学来处理现象，也就是说，处理实验或(因为在天文学中我们无法做实验)观测数据。然而，虽然这种描述无疑是正确的，但在我看来，它还算不上完整：牛顿的思想绝对含有比数学和实验多得多的东西；比如——除了宗教与神秘主义——一种对自然作纯机械解释的局限性的深刻直觉。我已经说过，由于牛顿科学是建立在微粒哲学的稳固基础之上的，所以就会导致对整体事件和作用进行原子分析这样一种特别的逻辑方式(一般说来，这与数学的处理方法完全不同)，或者更恰当地说，是把这种方式发展到了最完美的地步，即把既定的数据约化为原子的基本成分(它们首先就被拆成了这些东西)之和。  《牛顿研究》 [法] 亚历山大·柯瓦雷 著张卜天 译商务印书馆2016年10月出版 《科学史译丛》| 探究西方科学的源与流 张卜天 | 宗教孕育了科学 商务印书馆学术中心下设哲社、文史、政法和经管四个编辑室及威科项目组，主要承担文史哲及社会科学领域学术著作的编辑出版工作。出版物包括以《汉译世界学术名著丛书》《中华现代学术名著丛书》《中华当代学术辑要》、“大师文集”等为代表的多种学术译介和学术原创著作。 |
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