論近代物理學(xué)的起源和意義

論近代物理學(xué)的起源和意義

智慧之神優(yōu)雅從尤斯的頭腦中凸出。她是一個(gè)完美的人，但現(xiàn)代科學(xué)在科舉考試和考察中并不總是這樣的。相反,伽利略和笛卡兒的革命——現(xiàn)在看來(lái)那仍然是一場(chǎng)革命——是經(jīng)過(guò)艱苦的思想準(zhǔn)備的。研究這種孕育思想的歷史,大書而特書那些輝煌的時(shí)刻,是多么的趣味盎然、多么的激動(dòng)人心并且是多么的令人振奮;人類的心靈總是頑強(qiáng)地面對(duì)著相同的永恒難題,遭遇相同的困境,不間斷地跨越相同的障礙,而同時(shí)為了超越困境也慢慢地為自己鍛造出了各種新工具、新概念以及新的思想方法。這是一部漫長(zhǎng)而令人激動(dòng)的歷史;長(zhǎng)得無(wú)法在此盡述其詳。只是為了要理解伽利略-笛卡兒革命的起源、內(nèi)涵和意義,我們不免要回頭望一望,至少是去看看伽利略的同代人和他的幾個(gè)先行者。最初,近代物理學(xué)研究的是重物的運(yùn)動(dòng),也就是我們周圍物體的運(yùn)動(dòng)。這樣說(shuō)來(lái),物理學(xué)源自于努力想解釋我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)中的事情和現(xiàn)象——如下落、拋落運(yùn)動(dòng)——這些都促進(jìn)了物理學(xué)基本定律得以建立的一系列思想觀念的形成,雖然這種促進(jìn)作用不是唯一的、主要的或直接的。近代物理學(xué)不單單是在地球上產(chǎn)生的,它也來(lái)源于天體。正是在天上,它找到了自己至臻至美的樣本以及歸宿。如此看來(lái),近代物理學(xué)的“序幕”和“終場(chǎng)”都在天上,或者用更審慎一些的語(yǔ)言說(shuō),近代物理學(xué)起源于天體問(wèn)題的研究,而且在物理學(xué)史中物理學(xué)始終保持了與天文學(xué)的聯(lián)系。這一事實(shí)具有深刻的意義,也帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響。這意味著古代和中世紀(jì)的秩序宇宙(Cosmos)觀念為天體宇宙(Universe)觀念所替代,前者認(rèn)為宇宙是一個(gè)封閉的整體,在其中萬(wàn)物都是在性質(zhì)上被決定的、并且在等級(jí)上被安排好的,不同的部分(天體和地球)分別遵循不同的定律;后者則認(rèn)為宇宙是一個(gè)開放而無(wú)限延伸的存在整體,不同的部分由相同的基本定律支配并統(tǒng)一起二來(lái)。這種替代決定了天上的物理學(xué)(Physicacoelestis)融入地上的物理學(xué)(Physicaterrestris)之中,并使得后一種物理學(xué)能夠使用由前一種學(xué)科發(fā)展起來(lái)的方法——假說(shuō)演繹的數(shù)學(xué)方法——來(lái)解決問(wèn)題;它揭示出建立并完善一門單純地上的物理學(xué)是不可能的,至少可以說(shuō),一門擺脫了天上力學(xué)的地上的力學(xué)是不可能的;它也解釋了伽利略和笛卡兒的片面性。在我看來(lái),近代物理學(xué)是隨著伽利略的著作完成而誕生的,他在自己的著作中,把慣性運(yùn)動(dòng)定律作為基礎(chǔ)的、也是本質(zhì)的定律,這種看法是相當(dāng)正確的。因?yàn)椤安欢眠\(yùn)動(dòng)就不懂得自然”(ignoratomotuignoraturnatura),而且近代科學(xué)的目標(biāo)正是想用“數(shù)學(xué)、圖形和運(yùn)動(dòng)”來(lái)解釋一切。盡管確實(shí)是笛卡兒,而不是伽利略最先認(rèn)清慣性運(yùn)動(dòng)的含義和意義,但是牛頓把這一功勞完全歸于伽利略也并不完全錯(cuò)。事實(shí)上,雖然伽利略從來(lái)沒(méi)有明確地表述過(guò)這一原則——他也不可能這么作——但是他的力學(xué)卻隱含著這一前提。而只是因?yàn)樗磺樵傅贸龌虺姓J(rèn)他自己的運(yùn)動(dòng)觀念的最終結(jié)果,不愿意完全徹底地拋棄他千辛萬(wàn)苦建立的理論假說(shuō)的那些試驗(yàn)數(shù)據(jù),才阻礙了他邁出這最后一步——從古希臘有限秩序宇宙向近代的無(wú)限宇宙轉(zhuǎn)變的一步。慣性運(yùn)動(dòng)定律對(duì)我們來(lái)說(shuō)是極其清楚、正確、甚至幾乎是自明的。很顯然靜止的物體將保持其靜止,就是說(shuō)只要可能就將處其所處,不會(huì)自動(dòng)離開。相反,一旦處于運(yùn)動(dòng)之中,就將繼續(xù)運(yùn)動(dòng),保持其原有的方向和速度,因?yàn)閷?shí)際上,我們找不到任何它應(yīng)該改變狀態(tài)的理由和原因。所有這些看起來(lái)不但是可能的,甚至是當(dāng)然的。但是事實(shí)上,人們普遍接受這一“顯然的”、和“天經(jīng)地義”的觀念和看法,卻是近代的事情:這是伽利略和笛卡兒的功勞。而在古希臘和中世紀(jì),所謂慣性運(yùn)動(dòng)“顯而易見”被認(rèn)為是錯(cuò)誤的,甚至是荒謬的。只有我們承認(rèn)——或者認(rèn)識(shí)到—由近代科學(xué)的基礎(chǔ)而來(lái)的這些“清楚”、“簡(jiǎn)單”的觀念就其本身而論(perseetinse)并不是清楚簡(jiǎn)單的,而只是由決不簡(jiǎn)單的一系列事件中分離出來(lái)的某種概念和公理,這一事實(shí)才可能得到解釋。這一點(diǎn)反過(guò)來(lái)也使我們理解,為什么發(fā)現(xiàn)如此簡(jiǎn)單的東西(如現(xiàn)在我們教給孩子們的、連他們都能理解的運(yùn)動(dòng)基本定律)會(huì)需要花費(fèi)人類最深邃、最聰明的頭腦那樣痛苦的努力,而且這樣的努力還往往是沒(méi)有結(jié)果的:這是因?yàn)樗麄儾](méi)有去“發(fā)現(xiàn)”或“建立”這些簡(jiǎn)單明確的定律本身,而是致力于建立使這些發(fā)現(xiàn)得以可能的思想框架。他們必須首先著手于重塑和改革我們的思想本身;為其賦予一系列新的概念,并發(fā)展出一條通往存在的新路,發(fā)展出自然的新概念,科學(xué)的新概念.換句話說(shuō),一種新哲學(xué)。我們非常熟悉,或者說(shuō)相當(dāng)習(xí)慣于那些構(gòu)成近代科學(xué)基礎(chǔ)的概念和原則,以至于我們幾乎不可能正確地評(píng)價(jià)在建立這些原則時(shí)不得不面對(duì)的種種困難、以及不得不跨越的種種障礙。我們認(rèn)為伽利略的運(yùn)動(dòng)概念(以及空間概念)實(shí)在太“理所當(dāng)然”了.我們甚至相信那是我們從經(jīng)驗(yàn)和觀察中得出來(lái)的,盡管顯然沒(méi)有人會(huì)遇到真正的慣性運(yùn)動(dòng)——這種運(yùn)動(dòng)在現(xiàn)實(shí)中是絕對(duì)不可能的。我們同樣熟知對(duì)自然的數(shù)學(xué)研究方法,我們不會(huì)覺(jué)得伽利略的名言“自然這本大書是用幾何語(yǔ)言寫成的”比他說(shuō)要象數(shù)學(xué)那樣來(lái)處理力學(xué)的奇談怪論更狂妄,就是說(shuō),他要用是幾何學(xué)才使之變得真實(shí)的世界來(lái)代替真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)世界,并用不可能的世界來(lái)解釋真實(shí)的世界。在近代科學(xué)中,正如我們所熟知的,運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的純粹幾何變換。于是運(yùn)動(dòng)完全與運(yùn)動(dòng)著的物體無(wú)關(guān);對(duì)無(wú)論在運(yùn)動(dòng)或在靜止的物體本身來(lái)說(shuō),它正在運(yùn)動(dòng)或靜止都沒(méi)有什么區(qū)別,也不會(huì)產(chǎn)生什么變化。就是說(shuō),物體對(duì)運(yùn)動(dòng)和靜止都是無(wú)所謂的。這樣的結(jié)果就是,如果我們只考慮單獨(dú)一個(gè)物體,就不能把運(yùn)動(dòng)歸結(jié)于這個(gè)特定的物體,一個(gè)物體只有和其他物體——我們認(rèn)定是靜止的物體——聯(lián)系起來(lái)才能決定它是否在運(yùn)動(dòng)。這樣我們也就可以把運(yùn)動(dòng)歸結(jié)為兩個(gè)物體中隨意的哪個(gè)物體。一切運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)的。正如運(yùn)動(dòng)不能影響運(yùn)動(dòng)著的物體那樣,物體的一種運(yùn)動(dòng)無(wú)論如何也不能影響同時(shí)在進(jìn)行中的另外一種運(yùn)動(dòng)。這就是說(shuō),一個(gè)物體可以具有任意數(shù)量的運(yùn)動(dòng),合運(yùn)動(dòng)的結(jié)果遵從純粹幾何學(xué)的規(guī)則;反之亦然,每一種運(yùn)動(dòng)也都可以遵照相同的規(guī)則分解為任意數(shù)量的分運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闊o(wú)論怎樣的運(yùn)動(dòng)都被認(rèn)為是一種狀態(tài),而靜止是決然與前者相反的另一種狀態(tài),所以,為了改變一個(gè)特定物體的狀態(tài),從運(yùn)動(dòng)到靜止或相反,就必須施加一個(gè)作用力。于是顯而易見處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的物體將永遠(yuǎn)保持這一狀態(tài);如果說(shuō)不需要用力的作用或理由來(lái)解釋或維持物體的靜止?fàn)顟B(tài),那么同樣也不需要力或理由來(lái)解釋或維持物體的勻速直線運(yùn)動(dòng)。這樣,說(shuō)得更明確一些,慣性運(yùn)動(dòng)定律是假定了:(A)可以把一個(gè)選定的物體與它所有的自然環(huán)境完全隔離開;(B)一種空間觀念——它與歐氏幾何中同質(zhì)、無(wú)限的空間完全相同;以及,(C)一種運(yùn)動(dòng)和靜止的觀念——視運(yùn)動(dòng)和靜止為狀態(tài),并把它們置于本體論的同一存在層次。難怪這些觀念很難得到伽利略的同代學(xué)者和前輩們的承認(rèn)和理解;對(duì)于恪守亞里士多德主義的學(xué)者來(lái)說(shuō),把運(yùn)動(dòng)認(rèn)作是一種永久的、真實(shí)的相對(duì)狀態(tài)是荒謬和矛盾的,就象對(duì)我們來(lái)說(shuō),經(jīng)院主義的基本形式是荒謬的和矛盾的一樣;也難怪伽利略經(jīng)過(guò)一番艱苦努力才成功地達(dá)到這一觀念,而另外一些偉人——只比他稍遜一點(diǎn)點(diǎn)的偉人——比如布魯諾、甚至開普勒卻都沒(méi)有能達(dá)到這一步。事實(shí)上,即使到了今天,我們剛剛描述的這些觀念也決不是很容易就掌握的,實(shí)際上常識(shí)總是更符合中世紀(jì)和亞里士多德的思想?，F(xiàn)在我們必須把注意力轉(zhuǎn)向前伽利略時(shí)代的運(yùn)動(dòng)觀,主要是亞里士多德的運(yùn)動(dòng)和空間觀念。當(dāng)然我只是想指出它與近代觀念不同的那些地方;因?yàn)閬喞锸慷嗟碌奈锢韺W(xué)總是被人誤解,所以我想強(qiáng)調(diào),亞里士多德的物理學(xué)是經(jīng)過(guò)一絲不茍地思考而得出的。它有高度的統(tǒng)一性,其理論部分,除了具有極深的哲學(xué)基礎(chǔ)之外,正如迪昂和P·塔納利(P·Tannery)所說(shuō),和伽利略的物理學(xué)相比,與經(jīng)驗(yàn)符合得更好,至少是與日常生活中的常識(shí)經(jīng)驗(yàn)符合得更好。亞里士多德物理學(xué)以感性知覺(jué)為基礎(chǔ),所以無(wú)疑是非數(shù)學(xué)化的。它拒絕用數(shù)學(xué)的抽象來(lái)代替多姿多彩的、在常識(shí)經(jīng)驗(yàn)中已經(jīng)定性的事實(shí),而且它否定可能在下述任何一種觀念的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)化的物理學(xué):(A)不遵從感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的數(shù)學(xué)概念,(B)不能夠解釋性質(zhì)以及推出運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)。在沒(méi)有時(shí)間的圖形和數(shù)字的領(lǐng)域里,是沒(méi)有性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的。至于運(yùn)動(dòng)—即使從這樣簡(jiǎn)單的說(shuō)明中也可以看出,很顯然,運(yùn)動(dòng)如果被看作是變化的過(guò)程(而不是狀態(tài)),就不可能自發(fā)地、自動(dòng)地進(jìn)行下去。為了使運(yùn)動(dòng)持續(xù)下去,就需要一個(gè)推動(dòng)者連續(xù)的作用,一旦作用力沒(méi)有用到物體上面,物體就會(huì)停止運(yùn)動(dòng),就是說(shuō),一旦我們所說(shuō)的物體離開它的推動(dòng)者,原因停止,結(jié)果也就停止(Cessantcausa,cessateffectus)。由此,可以絕對(duì)必然地得出,慣性定律認(rèn)為是天經(jīng)地義的那種運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)不可能的,甚至是荒謬的。現(xiàn)在我們必須回到事實(shí)本身。我已經(jīng)說(shuō)過(guò),近代科學(xué)的起源與天文學(xué)密切相關(guān);更準(zhǔn)確地說(shuō),它起源于必須面對(duì)當(dāng)時(shí)一些權(quán)威的科學(xué)家在物理方面反對(duì)哥白尼的天文學(xué)。在事實(shí)上這些反對(duì)意見絕對(duì)是新的:但是有相反的情形就是,雖然它以一種現(xiàn)代的面目出現(xiàn),用點(diǎn)燃一發(fā)炮彈的例子來(lái)代替過(guò)去的論證中扔一塊石頭的例子,但是它本質(zhì)上完全和亞里士多德和托勒密反對(duì)地動(dòng)說(shuō)的理由是一樣的。體會(huì)哥白尼、布魯諾、第谷、開普勒和伽利略他們自己在這個(gè)問(wèn)題上翻來(lái)覆去的討論是相當(dāng)有意思和有啟發(fā)性的。去掉一些想象的因素,亞里士多德和托勒密的論證可以歸結(jié)為,如果地球是運(yùn)動(dòng)的,那么這種運(yùn)動(dòng)必然以下列兩種絕對(duì)肯定的方式影響到地面上所發(fā)生的現(xiàn)象:(1)這種高速的圓運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一種巨大的離心力,使得地面上所有與地球不相連的物體飛出去;以及,(2)隨著這種運(yùn)動(dòng),地面上與地球不相連或暫時(shí)不相連的物體會(huì)逐漸落在后面。所以,從塔頂落下的石頭,永遠(yuǎn)不會(huì)掉落在塔底下,而垂直向上扔出的石頭就更不會(huì)落回原來(lái)的位置了,因?yàn)樵谙侣涞臅r(shí)間里,原來(lái)的地點(diǎn)已隨著地球“飛快的轉(zhuǎn)過(guò)去了”。這一論證沒(méi)有什么值得好笑的,因?yàn)閺膩喞锸慷嗟碌奈锢韺W(xué)角度來(lái)看,這是相當(dāng)有道理的。而從這種物理學(xué)出發(fā),以上論證也是無(wú)可反駁的。要反駁,就必須整個(gè)地改變物理體系,發(fā)展出一種新的運(yùn)動(dòng)觀念:伽利略的運(yùn)動(dòng)觀念。正如我們已經(jīng)看到的,亞里士多德的運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)者的變化過(guò)程,是發(fā)生在運(yùn)動(dòng)物體身上的。下落物體從A落到B,是從地面上的某一位置向后一位置,更明確些說(shuō)是向地球的中心運(yùn)動(dòng)。它沿著這兩點(diǎn)的連線作直線運(yùn)動(dòng)。如果在這運(yùn)動(dòng)期間,地球環(huán)軸自轉(zhuǎn),那么地球的自轉(zhuǎn)就既不涉及到A與中心的連線,又不涉及沿這條直線運(yùn)動(dòng)的物體:地球的運(yùn)動(dòng)不能影響到與地球已經(jīng)分開的物體。地球的運(yùn)動(dòng)與被拋物體無(wú)關(guān)。此物體追不上地球,它按原來(lái)的路徑下落,就象什么也沒(méi)有發(fā)生過(guò)一樣。因?yàn)閷?duì)物體來(lái)說(shuō),確實(shí)什么也不曾發(fā)生。即使A點(diǎn)(在塔頂)隨地球自轉(zhuǎn),并沒(méi)有保持靜止,對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)也并沒(méi)有什么不同:物體與之分離的那一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),在物體已經(jīng)離開以后對(duì)它是沒(méi)有任何影響的。對(duì)我們來(lái)說(shuō),這種觀念奇怪之極。但卻決不是荒誕不經(jīng)的:對(duì)于光線的直線運(yùn)動(dòng)(傳播),我們就正是用這種方式來(lái)理解的。而且它說(shuō)明了,如果地球在運(yùn)動(dòng),從塔頂拋落的物體就不會(huì)落在塔底,以及向天空拋出的物體就不會(huì)回到原地,當(dāng)然在航行中的船上,從桅桿上拋下的物體就更不會(huì)落在桅桿底下了。哥白尼自己對(duì)亞里士多德所作的反駁非常有限,他只是說(shuō),如果是極其劇烈的運(yùn)動(dòng),那么這種運(yùn)動(dòng)的后果就不妙了。但是對(duì)地球和地面上的運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō),還是可以理解的,因?yàn)樗鼈兺耆呛茏匀坏倪\(yùn)動(dòng)。也正因?yàn)槿绱?所有參與地球運(yùn)動(dòng)的東西,云朵、小鳥和石塊等等才沒(méi)有落在后面。哥白尼的論證很無(wú)力,但是仍然包含了新的觀念,在后來(lái)的思想家那里得到了發(fā)展。哥白尼把“天上的力學(xué)”規(guī)則推廣應(yīng)用到了地上.這一步至少意味著放棄了舊的、把宇宙按質(zhì)分為兩個(gè)截然不同世界的作法。除此之外,哥白尼認(rèn)為下落的物體參與了地球的自轉(zhuǎn),由此來(lái)解釋下落物體的路徑肯定是直線的;地球的運(yùn)動(dòng)對(duì)于地球、物體、我們自己來(lái)說(shuō)都是共同的,所以對(duì)我們來(lái)講“就象它并不存在一樣”。哥白尼的論證是基于地球與“地球的”物體之間的一種神秘的“自然共同體”觀念。后來(lái)的科學(xué)將以物理系統(tǒng),即共同參與相同運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)觀念來(lái)代替它;并將依賴于運(yùn)動(dòng)的物理相對(duì)性,而不是僅僅依賴于運(yùn)動(dòng)的視覺(jué)相對(duì)性。而所有這些在亞里士多德的運(yùn)動(dòng)哲學(xué)基礎(chǔ)上都是不可能的.從而也使得必須要采用一種新的哲學(xué)。事實(shí)上,就象我們將越來(lái)越清楚地看到的那樣.我們這種討論將涉及一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題。隱含在哥白尼的論證之中的物理系統(tǒng),或更進(jìn)一步說(shuō),機(jī)械系統(tǒng)觀念是由布魯諾提出來(lái)的。智慧之光讓布魯諾看到新的天文學(xué)必須拋棄所有有關(guān)一個(gè)封閉、有限的世界的觀念,而以開放的、無(wú)限的宇宙觀念代替之。這就要求放棄與所謂非本性、劇烈相對(duì)立的“自然本性的”位置和運(yùn)動(dòng)的觀念。在布魯諾的無(wú)限宇宙中,柏拉圖的“象個(gè)容器”那樣的空間的觀念代替了亞里士多德象包殼那樣的空間的觀念,于是所有的“位置”都是完全同等的,所以對(duì)所有物體來(lái)講都是出于本性的。布魯諾顯然是吸收了哥白尼區(qū)分地球“自然的”運(yùn)動(dòng)和地面上物體“劇烈的”運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)的。如果我們假定地球是運(yùn)動(dòng)的,那么地球上發(fā)生的一切就應(yīng)該能與一條海上漂泊的船上能發(fā)生事情對(duì)應(yīng)起來(lái);如果地球的運(yùn)動(dòng)對(duì)地球上物體的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響,那么船的運(yùn)動(dòng)也就對(duì)船上物體的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響。在亞里士多德那里,這種情況只出現(xiàn)于運(yùn)動(dòng)物體的起點(diǎn)、即出發(fā)點(diǎn)是外在于地球的、是不與地面接觸的例子之中。布魯諾指出,這種外在于地球的起點(diǎn)在決定運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)路徑中絲毫不起作用,起作用的是這一“位置”與機(jī)械系統(tǒng)的關(guān)系本身——相關(guān)或不相關(guān)。甚至同一“位置”相關(guān)于幾個(gè)系統(tǒng)也是可能的。這樣,舉個(gè)例子,我們?cè)O(shè)想兩個(gè)人,一個(gè)人站在正經(jīng)過(guò)小橋的船的桅桿上,另一個(gè)人則站在那座橋上,這樣就可以進(jìn)一步設(shè)想在某一時(shí)刻,兩個(gè)人的手會(huì)在同一位置上。如果在這一時(shí)刻,他們每個(gè)人各自扔下一塊石頭,站在橋上的人的石頭會(huì)落在水里,而站在桅桿上的人的石頭會(huì)跟上船的運(yùn)動(dòng),相對(duì)于橋來(lái)說(shuō)走一條弧線而落在桅桿下面。布魯諾解釋說(shuō),發(fā)生兩種不同情況只是因?yàn)?后一塊石頭本來(lái)參與的船的運(yùn)動(dòng)作為了石頭的“運(yùn)動(dòng)機(jī)制”的一部分。如上所述,布魯諾用中世紀(jì)一個(gè)唯名論派的沖力一動(dòng)力學(xué)代替了亞里士多德的動(dòng)力學(xué)。在他看來(lái),這一動(dòng)力學(xué)為他進(jìn)一步的理論構(gòu)造提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是正象歷史所表明的,這種自信是一個(gè)錯(cuò)誤。確實(shí),激發(fā)運(yùn)動(dòng)物體的沖力、機(jī)制或動(dòng)力使得物體動(dòng)起來(lái),并且在運(yùn)動(dòng)中逐漸消耗自己,使布魯諾可以以此來(lái)反駁亞里士多德的一部分論證。但是它不可能面對(duì)所有的困難;更不可能在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出近代科學(xué)。對(duì)我們來(lái)說(shuō),布魯諾的論證相當(dāng)有道理,但在當(dāng)時(shí)卻未產(chǎn)生任何影響。既沒(méi)有影響到第谷,甚至也沒(méi)有影響到開普勒。第谷在和羅特曼(Rothmann)的辯論中.泰然自若地重復(fù)了過(guò)去亞里士多德派的反對(duì)理由(只是用了稍稍近代一些的表述方式);而開普勒雖然深受布魯諾的影響,但認(rèn)為自己有責(zé)任回到哥白尼的思想上去,他用吸引力這樣一個(gè)物理概念代替了哥白尼有神秘色彩的自然共同體的概念。開普勒所持的立場(chǎng)是非常有意思的,也是非常重要的。他比其他任何人都更好地揭示了伽利略革命的最終哲學(xué)根源。從純科學(xué)的角度來(lái)看,最早提出慣性這個(gè)概念的開普勒毫無(wú)疑問(wèn)在那個(gè)時(shí)代——如果不是最杰出的天才——也是最杰出的天才之一:他具有非凡的數(shù)學(xué)才華以及大膽的思想。他的一本書以《天體物理學(xué)》為題目,這本身就是對(duì)當(dāng)時(shí)科學(xué)家的一種挑戰(zhàn)。但是在哲學(xué)上,比起伽利略和笛卡兒來(lái),他的思想更接近亞里士多德和中世紀(jì)。他仍然按照秩序宇宙的形式來(lái)推理;運(yùn)動(dòng)和靜止仍然象光明和黑暗、存在和不存在那樣是對(duì)立的。于是,慣性僅僅意味著抵制運(yùn)動(dòng),而不是象牛頓那樣是抵制狀態(tài)的改變;所以,正如亞里士多德和中世紀(jì)的物理學(xué)家那樣,開普勒也需要用一個(gè)原因或者作用力來(lái)解釋運(yùn)動(dòng),而解釋靜止卻并不需要;同樣,他堅(jiān)信,一旦推動(dòng)力不復(fù)存在了,或不受運(yùn)動(dòng)機(jī)制、動(dòng)力的影響,運(yùn)動(dòng)物體就不能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去,只能漸漸停止。所以為了解釋向東和向西發(fā)射的炮彈射程相等之類的問(wèn)題,他就必須找到一個(gè)真正的作用力,以此來(lái)拉住運(yùn)動(dòng)物體。開普勒在所有物體的相互吸引中找到了這個(gè)力,至少是所有地上的物體之間都存在這個(gè)力,就是說(shuō)在一般情況下,地上的物體都受到地球的吸引。開普勒想象有無(wú)數(shù)個(gè)小彈簧把所有這些物體與地球聯(lián)結(jié)起來(lái);用這些小彈簧就可以解釋云蒸霞蔚、飛沙走石何以不是靜止在空氣中,而是隨著地球一起運(yùn)動(dòng);因?yàn)檫@些小彈簧無(wú)處不在,所以開普勒認(rèn)為用它可以解釋沿地球自轉(zhuǎn)方向相反的方向也可能拋出石頭或射出子彈:物體所經(jīng)歷的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是它自身的運(yùn)動(dòng)和地球運(yùn)動(dòng)的一種結(jié)合或混合物。但因?yàn)榈厍蜻\(yùn)動(dòng)對(duì)所有情況都是共同的,所以只有物體本身的運(yùn)動(dòng)才真正起作用。這就解釋了為什么相同的作用力、相同的火藥可以把炮彈向西和向東發(fā)射同樣的距離。由此亞里士多德和第谷對(duì)地球自轉(zhuǎn)的反駁得到了圓滿的回答。同時(shí)開普勒指出,把地球等同于一條行駛中的船是一個(gè)錯(cuò)誤:實(shí)際上,地球一直吸引著和自己一起運(yùn)動(dòng)的物體,而船不是這樣的。所以在船上需要有一條物質(zhì)紐帶,而地球不需要。我們沒(méi)有必要在這個(gè)問(wèn)題上耽擱得更久:我們看到,這個(gè)非凡的開普勒,近代天文學(xué)的奠基者,同時(shí)也宣稱了整個(gè)宇宙的物質(zhì)統(tǒng)一性,宣稱哪里有物質(zhì),哪里就有幾何學(xué),但是他僅僅是因?yàn)橐粋€(gè)原因沒(méi)有能建立近代物理學(xué)的基礎(chǔ):他仍然相信運(yùn)動(dòng)在本體論上是比靜止高一層次的存在。簡(jiǎn)短的歷史回顧之后我們?cè)賮?lái)看一看伽利略,就不會(huì)驚異他花費(fèi)了大量時(shí)間來(lái)討論過(guò)去種種對(duì)亞里士多德的反駁。我們更可以欣賞他在《關(guān)于兩大世界體系的對(duì)話》中運(yùn)用嫻熟的技巧來(lái)排列他的論證,從而為最終擊敗亞里士多德作了準(zhǔn)備。伽利略充分意識(shí)到了他的任務(wù)的艱巨性。他深知將面對(duì)很多強(qiáng)大的敵人:權(quán)威、習(xí)慣,以及最最麻煩的是常識(shí)。對(duì)于不能理解其價(jià)值的人來(lái)說(shuō),僅提供出證據(jù)是沒(méi)有用的,比如說(shuō),對(duì)不熟悉數(shù)學(xué)思考的人解釋直線速度和沿徑速度的區(qū)別(兩者的區(qū)別是對(duì)亞里士多德和托勒密的第一反駁的全部基礎(chǔ))是毫無(wú)意義的。這必須從啟蒙開始;逐步過(guò)渡到用不同的方式反復(fù)討論新的和舊的論證;舉出大量強(qiáng)有力的例證……真是一個(gè)艱苦的過(guò)程。因?yàn)檎缥乙呀?jīng)說(shuō)過(guò)的,僅僅用速度和方向的形式來(lái)思考運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)不及用推動(dòng)力、沖力那樣來(lái)得自然。但是,事實(shí)上,我們并不能以推動(dòng)力和沖力的形式來(lái)思想運(yùn)動(dòng),我們僅僅能這樣來(lái)想象它。于是我們就必須做出選擇:是思想還是想象。象伽利略那樣思想,或如常識(shí)那樣想象。正是思想,純粹真正的思想,而不是經(jīng)驗(yàn)或感性知覺(jué)為伽利略的“新科學(xué)”提供了基礎(chǔ)。伽利略非常清楚這一點(diǎn),拿球從船的桅桿上下落這個(gè)著名的例子來(lái)說(shuō),伽利略詳盡地解釋了運(yùn)動(dòng)的物理相對(duì)性原理,以及物體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)和物體相對(duì)于船的運(yùn)動(dòng)的不同。然后,不涉及任何經(jīng)驗(yàn)的因素他得出結(jié)論:球的運(yùn)動(dòng)不因?yàn)榇倪\(yùn)動(dòng)而有任何改變。更進(jìn)一步,假設(shè)有亞里士多德主義者質(zhì)問(wèn)伽利略:“你作過(guò)實(shí)驗(yàn)嗎?”伽利略會(huì)理直氣壯地宣稱:“沒(méi)有,但我不需要,不作實(shí)驗(yàn)我也可以肯定它是這樣,因?yàn)樗豢赡懿皇沁@樣。”于是乎,應(yīng)當(dāng)這樣決定了是這樣。完美的物理學(xué)是先驗(yàn)地產(chǎn)生的。理論推進(jìn)了事實(shí)。經(jīng)驗(yàn)是無(wú)用的,因?yàn)樵诮?jīng)驗(yàn)之前我們已經(jīng)擁有了我們苦苦追尋的知識(shí)。運(yùn)動(dòng)(靜止)的基本定律,決定物體在時(shí)空行為的定律都是數(shù)學(xué)本質(zhì)的定律。和那些決定數(shù)字、圖形的關(guān)系和規(guī)則是一樣的。我們是在我們自己之中、我們自己的頭腦中而不是在自然之中找到和發(fā)現(xiàn)它們的,正象柏拉圖在很久之前就說(shuō)過(guò)的那樣。伽利略這樣就宣告了亞里士多德主義的徹底崩潰,他宣稱,我們可以嚴(yán)格地、純粹地按數(shù)學(xué)證明那樣給出描述運(yùn)動(dòng)特征的定理,可以發(fā)展出自然科學(xué)的