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第二章 爱因斯坦之前的物理学观念(第7页)

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像是上帝强加于牛顿理论框架上的物理事实,而不是隐含在牛顿体系里、可通过逻辑自然而然地推出并能够观测的概念。

很长一段时间内,人们一直没有意识到牛顿在晚年专注于神学研究的真正原因。

有人认为他的神学研究仅仅是情感上的需要,也有人说这是他对当时宗教大环境的妥协。

然而牛顿的挚友兼学生大卫·格雷戈里(1659—1708)在日记里却记载道:“是什么填满了虚无的宇宙?他(牛顿)认为,直白的真相就是上帝无所不在,上帝洞悉一切并与所有事物同在,上帝存在于一片虚无的空间里,上帝也存在于充满物体的空间中。”

根据他的日记,后来人们确信,牛顿很可能是为了找到“绝对空间”

在逻辑上绝无争议的解释,不得不诉诸神学,将上帝邀请到他的理论中。

只有承认上帝的存在,牛顿体系中的绝对运动才能够被解释。

上帝创造了能量,上帝用自身能量直接创造出的空间是绝对空间,以区别于其他空间;上帝直接赋予能量的运动是绝对运动,而借助于机械装置而发生运动则是相对运动。

然而,自十八世纪的启蒙运动以来,科学的发展让人们不再相信上帝创造了运动。

可是牛顿的理论却要建立在“上帝存在”

的基础上,若要否认上帝,牛顿理论的框架便会一夕崩塌。

正如美国科学史学家E·A·伯特(1892—1989)在1925年出版的《近代物理科学的形而上学基础》(TheMetaphysidationsofModernPhysice)中所说:“在十八世纪,牛顿体系中的世界与宗教逐渐剥离,然而他描述的绝对空间和绝对时间却要从宗教中获得意义,若与宗教完全割裂,牛顿的体系将会灰飞烟灭。”

对机械论哲学观的批评

十九世纪末,更多难以用牛顿力学体系解释的物理现象相继被发现。

为了阐明这些现象,一些不确定能否回归到牛顿力学的理论被提了出来。

这些新理论在当时被看作专为解释某些特定物理现象而生的权宜之计,正如在中世纪时,哥白尼的日心说也仅仅被当作一个符合观测数据的“数学描述”

(“mathematicaldes”

)而非真理。

只要机械论的哲学家们仍然以牛顿力学理论为理解自然现象的唯一标准,那么新的理论就永远存在争议。

然而从十九世纪七十年代以后,对机械观哲学的质疑声音越来越响亮。

为了接下来理解爱因斯坦的理论,我们有必要了解这些对牛顿力学的批评。

只要牛顿力学还被奉为不可动摇的物理根基,那么任何试图在牛顿框架之外建立新体系的尝试都是徒劳可笑的。

反过来,对牛顿机械观的怀疑,正是孕育爱因斯坦理论并使之开花结果的最好的土壤。

机械论批评者的先驱之一是德国物理学家古斯塔夫·基尔霍夫(1822—1887),他对电路、光谱学的基本原理有重要贡献,是光谱化学分析法的创立者。

在1876年,他提出力学的任务应当是“既完整又简明地描述自然中发生的运动”

这意味着牛顿力学框架仅仅是对日常生活中人们观测到的运动现象的简单介绍,并不能在其他哲学的角度“理解”

这些现象的发生。

牛顿的力学原理符合人类大脑的认知规律,因此基尔霍夫的反对在自然科学家和思想家中引起了某种轰动。

在基尔霍夫的观念中,既然牛顿力学只是对自然运动的描述,那为什么还要坚持用牛顿力学对电学、光学、热学等现象做出迂回别扭的阐释?建立能直接解释这些现象的专门理论将会更加简洁。

因此,在这个意义上,牛顿理论褪去了其神圣的光环。

1888年,海因里希·赫兹证实了电磁波的存在。

接下来,当他试图用麦克斯韦建立的电磁场理论来描述电磁波现象时,发现以牛顿力学为前提、将电磁波作为以太中的振动而建立的方程中,计算非常复杂困难。

若把麦克斯韦方程组简化为电磁场和电荷之间的直接作用,将会极大降低描述电磁波现象的复杂性。

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