科学,到底是什么?(22)_风闻
西方朔-2022-02-04 08:13
一
最后说机械化。
现代世界图景的机械化,有两个意思,一个是通过机械类比或隐喻来理解世界,一个是用力学方式来解释世界。近代早期,力学与机械学还没有分开。而等到牛顿力学成为现代物理学公认的基础之后,机械化更多指的是(牛顿)力学化。
在古希腊,机械与自然相对;在现代,机械与有机体相对。
机械的本义是人工制作的东西,用以克服自然,资助人力。机械总是预设了一个制作者。
正因如此,把宇宙设想为一架机器,存在逻辑上的矛盾---整个宇宙要么永恒不变,要么自我生长。各民族的创世故事,都采纳的是“自我生长”的有机体模式。古希腊神话如此,中国神话也是如此。
把整个宇宙看成一架机器的机械类比概念,是基督教所独有的。基督教的创世理论破除了上面的逻辑矛盾:上帝创造了世界,但他并非世界的一部分。不过早期很少有人这样类比。
12世纪学术复兴之后,唯名论者如奥雷姆明确提出宇宙的钟表隐喻。
作为机械类比的机械自然观在16、17世纪兴起,有两大背景。
第一个背景是,中世纪机械技术革命,为欧洲人造就了丰富而多样的机械技术经验。古希腊、罗马时期,机械很少。而16世纪时,印刷机、风车、杠杆、滑轮、钟表、独轮车等等,成为常见之物。而从11世纪开始,凸轮、发条、踏板、齿轮、曲轴、连杆、调速器等等,都被欧洲人发明出来。
不难发现,这些东西,为蒸汽机的发明打下了坚实基础,甚至距离蒸汽机,可以说只有一步之遥。
第二个背景是,亚里士多德物理学正在瓦解之中,新的实验科学要求对自然界进行干预和控制而不是听任自然。干预和控制通过两种路线进行,一是炼金术和自然魔法,二是机械力学。
在机械论哲学家看来,上帝是一个钟表匠,宇宙是一台大钟表。
科学革命时期最为显著的机械类比是宇宙的钟表隐喻。机械钟表是中世纪机械技术革命最优秀的成果,其制作之精密,是一切机械之冠。
二
笛卡尔把机械类比的思想全面贯彻到由宇宙到人体的各个层面,明确提出身体即精致的机器。他的《哲学原理》是机械自然观的第一部权威文献。笛卡尔明确宣布,亚里士多德意义上的人工物与自然物的对立是不存在的,机器作为人工物与树作为自然物,本质上是一样的。
宇宙的机械类比,有助于机械力学被确立为物理学的核心学科。如果自然界一切事物本质上都是机器,那么,采纳力学方法对它们进行研究就是必然的要求。
笛卡尔的力学(机械学)的一般原理是:自然界除了物质与运动之外一无所有;物质的本质是广延(空间);运动的本质是位置变化,因而可以表示为空间与时间的函数;物理学是关于运动的研究,因而本质上是关于空间与时间的数学。
笛卡尔机械论的细节受到了这样那样的质疑,但他的一般原则影响很大,得到普遍认同。
惠更斯把笛卡尔的宏大构想具体落实到光学和重力研究的细节上,把机械论哲学推向17世纪顶峰。
牛顿把力学公理化、系统化,补充、完善了若干新概念,并且将新物理学的原则成功地运用到行星运动、潮汐运动、落体运动等一系列特征运动之中,为新科学奠定了基础,提供了示范。
但是,牛顿的理论有两个方面与机械论哲学有重大区别。
第一,他引入了万有引力这种超距作用的概念,以统一解释行星和落体的运动,明确否定了笛卡尔的以太涡旋假说。引力这种主动的本原的引入,与机械论哲学的严格被动原则相悖。
第二,作为虔诚的基督徒,牛顿对机械论哲学保持一定的警惕,因为彻底的机械论最后必定导致这样的问题:即便是上帝创造的机器,在被发动之后,是否就不再需要上帝干预了?所以,他反复强调上帝随时干预的必要性,反复强调单纯的力学体系不足以解释世界上的一切。然而,后来的历史表明,牛顿的护教方案是徒劳的:力学越成功,上帝越无用武之地。
三
尽管如此,我们仍然要说,牛顿继承和光大了笛卡尔机械论的更本质的方面,让机械论以新的版本发挥了更大的影响。由于牛顿力学的巨大成功,18世纪之后的物理学乃至整个科学,都走上了牛顿所指引的道路。
牛顿引入了“力”的概念,使力学的基本范畴,由17世纪的物质和运动,变成了物质和力。力学由机械学变成了(中文语境中)名副其实的“力”学。牛顿的机械论世界观,可以改称为力学论世界观。
18世纪以后,物理学的发展,即是发展出各种各样的力学,如天体力学、流体力学、热力学、电动力学等等。通过对不同领域的力学化,物理学保持了它的统一性。
从伽利略到牛顿,力学论世界观还有两个一以贯之的要点值得提出:一是外在化,二是还原论。
外在化一是指人与世界相互外在,即把世界看成是一个独立于人的客观对象;二是指自然界的每一个物体之间都相互外在,它们之间没有任何内在的有机联系。
力学还原论至少可以在4个层面进行表述:质还原为量,宏观还原为微观,整体还原为局部,复杂还原为简单。
质还原为量,这是数学化本身所必然要求的还原。后面4个层面的例子有原子论、解剖学等等。
除了物理学之外,其他学科也要遵循力学世界观的基本原则---数学化、外在化、还原论。从某种意义上讲,全部自然科学(以及社会科学)都是机械论的,现代世界图景都是力学化的。
不过,世界图景的力学化,也是现代性危机的深层根源之一,因为它培养了无生命的意识,让孤立、静止、片面的思维方式居支配地位,消解了宇宙间无处不在的普遍联系。