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第二章 愛因斯坦之前的物理學觀念

自然哲學觀

在任何時期,流行的自然哲學觀都對同時期的物理學發展有深遠的影響。縱觀整個曆史,建立自然哲學觀的依據有兩種。一種被稱為“科學的”,即試圖將觀察到的事實關聯起來,並從中獲取有用的信息;而另一種則被稱為“哲學的”,在特定曆史條件下以能獲得認可的方式解釋自然現象。以天體運動的理論為例,來說明這兩種依據之間的差別。在十六世紀,哥白尼的日心說理論可以解釋實際的星體位置變化,但由於這種觀點與當時地球在宇宙中心靜止的哲學觀相衝突,而不被承認是“哲學正確的”。

在科學發展的曆史上,哲學觀本身也隨著一些革命性的科學發現而改變。科學觀的發展有兩個最重要的時期。在中世紀,人們用理解人類和動物行為的方式來理解自然現象,以生物的行為來解釋諸如天體、拋體等物體的運動。這種觀點被稱為有機觀。而十七世紀開始,伽利略和牛頓在力學上做出了一係列影響廣泛的研究,促成了物理學史上第一次重大的革命,自然的機械觀得以形成。在這種觀點中,杠杆、滑輪等簡單的機器被用來解釋自然現象。這種觀點獲得了巨大的成功,因此機械論成為所有自然科學,甚至是所有科學的範本。1870年左右,機械論的盛行達到頂峰,但在此之後,物理學新領域不斷發現的新現象使這一哲學觀開始逐步瓦解。1905年,以愛因斯坦第一篇相對論論文的發表為標誌,第二次科學大革命拉開了帷幕。正如牛頓促進了物理學從有機觀向機械觀的轉變,愛因斯坦也促使機械觀轉變為自然的數學描述。

為了更好地理解愛因斯坦的工作以及人們對其理論的矛盾態度,我們有必要先了解自然哲學觀的變革所帶來的巨大情感波動和政治、宗教、社會等領域受到的衝擊。羅馬教會將哥白尼和伽利略的研究視為“異端邪說”,是因為他們的理論與當時的哲學觀不相容;同樣道理,很多哲學家和物理學家也不承認愛因斯坦的相對論,因為相對論不能以機械論的方式來理解。在以上兩個例子中,新理論受到非難的原因都不在於其不能解釋觀察結果,而在於其不能融入傳統的科學哲學觀中。