“力”的机械化

力=机械?——问题的提出

学者们常说:科学革命伴随着(或导致了)“世界图景的机械化”。我们又被告知,所谓“机械化”就是“力学化”,就是“数学化”,就是“量化”……

的确,现代西方语言中的机械学和力学是同一个词(mechanics),而现代的“力学世界”的的确确就是数学化的,而数学化也确实意味着量化,即性与质的抹平,意味着世界的“祛魅”。

然而,一旦我们到历史中去追溯这一现状的渊源,问题就绝非如此简单——上述的每一个“等号”都是可疑的!在历史中我们发现:机械化未必意味着力学化,而力学化未必是数学化,数学的中心也未必是量和计算……

于是,我们不禁要问:这些概念的统一究竟是何时、如何、何以可能发生的?

显然,无论是在中文还是西语中,“力”(vis / force)和“机械”(machine)从来就不是一回事,这两个概念既非同义,也非同源。然而何以“力学”与“机械学”竟理所当然地成了同一个概念?这其中一定发生了某些奇妙和重要的事情,

本文就试图对这段概念的变迁历程作一个草略的考察,本文的问题就是:“力”的机械化,或者说“力”这一概念与机械论的融合这件事,究竟是如何发生的?进而,这意味着什么?

在追溯历史之前,我们不妨先温习一下现代物理学中“力”的概念。

当代的一部十分流行并广受好评的物理学通识教材中写道:

前一章把力这个词用作“外界影响”的同义词,现在我们需要专门的定义。……由于惯性定律告诉我们不受外界影响的物体做非加速运动,所以把力定义为使物体加速的外界影响是很自然的。[①]

随后,作者作了一些进一步的澄清:

对力这个术语有许多错误概念,正像推动这个词一样,力是一个动作而不是一样东西,物体不能是力,也不能拥有力,力是一个物体对另一个物体做的某种事情,就像“推动”那样,一个物体能对另一个物体“施加一个力”。[②]

……注意,运动着的球并没有力,也就是说它并不‘随身携带着力’,一个力就像是一次推动,你不能说球‘具有推动’。[③]

简而言之,力是“并非由物体所具有的——导致物体加速的——外界影响”。如此的理解——正如后文将要提示的——绝非古已有之,而恰是现代科学的标志性的后果。正是从牛顿开始,这种意义上的“力”的概念才被确立起来,也正是这一概念的确立才使得当代意义上的“机械自然观”成为可能。

力=原因——追根溯源

前述的定义虽然非常“现代”,然而所借用的类比却是相当“原始”的——也就是通过“推动”来理解“力”。从古至今,这大概都是对“力”这个词的最直观和最基本的理解方式。无论是“力量”、“活力”还是“压力”、“冲力”之“力”,我们似乎都是从类似“推动”的动作中获得对这些概念的直观理解的。

这“推动”的观念非同小可——它同时是“原因”这一概念的原始直观。事实上,我们将发现,“力”这一概念的变迁之所以意义重大,正是在于“力”与“原因”的千丝万缕的联系。

“原因”与“法则”等科学的关键词一样,起源于社会活动中,特别是法律活动中的概念——“在希腊语中,用来说原因的那个词,其实是从法理语言进入到科学和哲学的词汇中的……在那个词的法律用法中,它指的本来是责任的所在。一起法律诉讼,总是由一种行为引起的;……”[④]在诉讼活动中,追问一件事的“原因”包含两层基本的意思:直接的行动者和其动机。比如对“甲为什么受伤”的直接回答可能是“乙打了他”,而进一步追问“乙为什么打了他”的回答可能是“乙为了抢钱而打了他”。这二者恰好对应于亚里士多德的动力因和目的因,是“原因”一词最源始的理解。而我们将会看到,由于“力”的机械化促成了“原因”的机械化,亦即把拟人的要素彻底清除,最终使得动力和目的在现代世界中无处容身,这是后话。

在亚里士多德那里,“动力因”或者说“推动者”,“指的是引起运动变化的根源”,[⑤]“是运动的本源或起因。”[⑥]

库恩注意到了“原因”观念及其变迁在科学发展中的重要意义。库恩引用皮亚杰,首先对原因概念作了区分:“我们必须在两个标题下考虑原因概念,即狭义的和广义的。我认为,狭义的概念最初来自一个主动的动因的自我中心观念,一个推或拉的人,发出一个力或显示出一种动力。它非常接近于亚里士多德的动力因概念,这一概念在17世纪分析碰撞问题时,首次在技术物理中显著地起了作用。”[⑦]而广义的原因概念则是指“一般性的说明概念”,对于现代科学来说,就是以一组时间上在先的事件以及一组相关的自然规律通过演绎推论而说明某一个事件,说明项是因而被说明项是果(例如科学哲学中所为D-N模型所描绘的)。

库恩指出:“虽然狭义的原因概念曾经是17和18世纪物理学的极其重要的部分,但它的重要性在19世纪下降了,而在20世纪几乎完全消失了。”[⑧]

这究竟是怎么回事呢?后文即将试图提示:在原因概念的变迁中,牛顿的意义举足轻重。正是牛顿让“动力”亦即狭义的原因概念在科学中的地位达到了最高峰,而代价恰恰是这一概念本身的完全取消!

当然,在牛顿之前,近代科学的先驱者们早已对因果性等概念进行了各种重审和转变。伯特提到,开普勒“已经达到了一个新的因果性概念,这就是说,他把可以在观察到的事实中发现的那种根本的数学和谐看作是那些事实的原因,看作是,正如他通常所说的,这些事实何以如此的理由。”[⑨]不过,正如伯特随即所说的:“这个因果性概念其实就是按照严密数学来重新加以解释的亚里士多德的形式因”[⑩]。换言之,开普勒所做的无非也就是相比于动力因而言更加重视形式因的探求罢了,而并没有在根本上改变人们对动力因的理解,而且,开普勒的理念是基于对那位数学家上帝的信仰,也就是说,数学和谐是上帝如此创造世界的动机或目的。

而伽利略倒是“明确抛弃了作为一个说明原理的终极因果性概念”,也把动力因从科学研究的对象中排除。“对伽利略来说,怎样运动才是分析的目标,这种分析是用严格的数学方法来进行的。”[11]换言之,伽利略认为科学只研究“怎样”(How)而不管“为什么”(Why)。但这只是意味着在伽利略那里,“原因”无法被“数学化”,但在那时,整个世界图景的数学化远远尚未完成,原因被排除在数学分析之外决不意味着它被否定和取消,后文还要提到这个问题——只有到了牛顿的力学之后,数学才可能最终吞并一切。

在笛卡尔那里,我们似乎看到了十分接近于现代力学的表述:“第一条定律是,每种事物,只要它是单纯的、未分割的,就会尽可能地保持其原有状态不变,除非有外在的原因作用于它。……如果它是静止的,那么它就永远也不会开始运动,除非另外某个原因将它推向运动。如果它在运动,又没有其他任何东西可以阻碍它,那就没有理由设想它会以固有的力使自己停止运动。”[12]然而,笛卡尔那里作为运动变化根源的“力”却完全不是牛顿力学意义上的那个概念。对比前文引用的那本当代教科书,我们很容易发现笛卡尔的“错误”——那就是以为“力”是内在于物体的,以为一个球能够“随身携带着力”而把力传递给另一个球!笛卡尔的“力”大致相当于现代科学中的“动量”。正因为此,笛卡尔哲学在数学化上遇到了更大的困难,笛卡尔所代表的机械论世界观也终究没有成为所谓的力学世界观。相关的问题后文还会提到。

力=超自然——机械论世界的缝隙

亚里士多德虽然对四种原因做出了区分,然而在分析自然物的运动时,形式、动力和目的又合而为一,于是“动机”、“目的”等拟人化的术语始终是亚里士多德传统的物理学中的术语。而科学革命的先驱者们的一大贡献就是把这些拟人化的术语从科学中清除,而代以采用机械的或数学的概念。伯特提到:

亚里士多德和经院哲学家们分析地面上的运动即“局部”运动的方式,他们的分析旨在于回答为什么运动而不是怎样运动的问题,而且是按照在任何既定的地运动中涉及到的实体来发展的,结果,像行动、激情、有效原因、目的和自然位置这样的词和短语在他们的研究中便占据统治地位。就运动本身而论,他们几乎不置一词,至多只是在自然运动和受迫运动,在直线运动和圆运动等之间做出一些简单的区分。为什么运动的问题是研究的对象,这种研究是按照定性的和实体的术语来进行的,可是对伽利略来说,怎样运动才是分析的目标,这种分析是用严格的数学方法来进行的。[13]

伯特的评论可能不完全准确。张卜天先生优秀的博士论文[14]提示了:14世纪的经院自然哲学就已经对“质”和“运动”的量化做出了重要的贡献。不过作为他们贡献的重要一环的工作正是由“牛津计算者”做出的“动力学与运动学之间的明确区分”,例如“斯万斯海里明确区分了根据原因(推动力和阻力)和根据结果(一段时间内通过的距离)度量运动。”[15]

无论是经院哲学家,伽利略还是机械论者,他们所做的“数学化”、“量化”或“机械化”,都是针对“运动学”而不是“动力学”,而运动学的量化或机械化之所以可能,恰恰有赖于它与动力学划清界限。只有到了牛顿,一门量化和机械化的动力学才被成功地建立起来,而在此之前的科学中,“动力”恰恰正是世界中无法被纳入计量学或机械学的那部分东西,是数量和机械的世界中最后的那些尚未被祛魅的东西,“神秘”仍能在这些缝隙中藏身。,

前面提到伽利略把动力因排除在数学化的科学之外,但绝不是排除在世界之外!“在他那儿,……原子运动只被处理为事件的次要原因,首要原因或基本原因总是按照力来设想的”。[16]当然,伽利略的“力”不是牛顿意义上的量化的力,而是某种“活力”、“力量”或别的什么东西,总之是非数学的、仍然附魅的东西。

霍布斯倒是最彻底地否决了动力因和目的因,在他那里,“因果性总是要按照具体物体的具体运动来加以说明。对伽利略来说,那股隐藏起来的巨大力量就是后果的主要原因或基本原因,可是它在霍布斯这儿却消失了……‘除了在一个连续的、运动的物体中外,不可能存在运动的原因。’”[17]而作为极端的唯物主义者的霍布斯也恰好印证了这一事实:在当时,对“力”的拒斥与对“神秘”的拒斥是相一致的。

在机械论哲学家那里,“力”这个词倒没有被他们的物理学所排斥,然而他们心目中的“力”与牛顿的“力”始终是两码事。韦斯特福尔提到:“惠更斯认为,力学只是关于碰撞相互作用的运动物体的科学。力的概念也只在圆周运动的来龙去脉中出现,而且在圆周运动中,力代表的不是对物体的一种作用,而是代表了物体在运动中具有的趋势。这样,它与笛卡尔的‘物体运动的力’类似,近似于我们所说的动量,这是一个为机械论哲学家们所接受的概念。”[18]莱布尼兹稍有不同:“莱布尼兹所用的‘力’可能很容易转变为我们今天的术语‘动能’。它的自然哲学大大不同于笛卡尔的,但它仍接受这个前提:力不是作用在物体上使它们的运动状态改变的某些东西,而是物体具有的某些东西。”[19]

把力看作物体所具有的东西,或者是把力看作物体之间的相互作用,这究竟有多么重要的分别?这一问题放到后文再讨论。在这里我们注意到的是:这种内在的活力的概念无论是否被量化处理,都很容易让人联想到其背后隐含的某些超自然的神秘力量,或者说某种“隐秘的质”。甚至有些机械论者本人就会如此联想,韦斯特福尔指出:“显然,对于莱布尼兹来说,活力(vis viva)代表的不仅仅是一个数。事物自身的本质,即活力包含着远超过力学范围的许多超自然的意义。”[20]

机械论者最初也难免会用“物体内部的力量”的思路来理解牛顿提出的“引力”。因为在机械论者的“活力”毕竟是靠碰撞接触才能起到作用并互相传递,因此看起来还算不得神秘,但牛顿的“引力”却似乎可以超距作用,这让它显得尤其神秘。库恩评论道:“对大部分17世纪的微粒论者来说,作为一种内在吸引原则的引力概念看起来太像已被一致拒绝的亚里士多德的‘运动倾向’。笛卡儿体系巨大的优点就在于它完全剔除了所有这类‘神秘性质’。笛卡儿的微粒完全是中立的,重力本身被解释成碰撞的结果,;这种远距的内在吸引原则的概念似乎是向神秘的‘通感’和‘潜能’的倒退,正是这些神秘的‘通感’和‘潜能’使中世纪科学如此荒谬。牛顿本人也完全同意这一点。他反复尝试去发展吸引力的机械解释……”[21]

但牛顿绝不能容忍那些让上帝无所事事的机械论假说,他相信“重力的真正终极原因是上帝‘精气’的作用”。[22]牛顿的上帝是始终有所行动的——不仅作为“第一推动”,而且时时刻刻都要推动着这个世界。我将指出:这也许是“动力因”的最后一次“挣扎”——当牛顿在自然界中取消了“推动者”的地位时,他只有让超自然的上帝担任这一角色,从而让“原因”在上帝的意志中保留下来。而一旦上帝的工作被发现是不必要的,再也没有别的事物有资格担任“推动者”的角色了,动力因当然也就再也无处可寻,这是后话。

说到这里,我们或许可以指出:以笛卡儿为代表的机械论科学之所以未能成功,恰是由于他们太过激进和超前,过早和过于断然地在科学中排除了超自然力的地位,而只承认由物质和运动组成的——亦即一个机械和数学的——世界图景。但对“力”这一概念的轻率拒斥大大地阻碍了数学化的脚步。机械论的世界因此从未完成,神秘和超自然的力量始终能在缝隙中留存。而牛顿,由于他更加保守的宗教信仰和更为显著的神秘主义倾向,使得他易于接受“力”的概念,从而有可能一举完成世界的数学化的工作。但由于在此过程中,“力”的概念也同时被祛魅了,超自然和神秘在这个世界反而再也找不到容身之处,最后在上帝那里挣扎了一番后,终于随着上帝的离去而消失。

不过,为什么“力”这个概念容易与“超自然”或“神秘”挂钩呢?只是因为巧合或者只是因为科学家们最初未能成功地把它数学化吗?并非如此。事实上“力”与“超自然”或者“非自然”的联系是源始的。让我们回顾一下“动力因”的最初含义——在亚里士多德那里,动力因一开始就与形式因相对,后者用以解释没有运动变化的对象的原因,前者则用以解释运动变化的原因。结合亚里士多德的自然哲学来看:如果一个事物处在其理应处在的自然位置,也就是当它不动不变的时候,对它的解释就不需要诉诸动力因,或者只需要诉诸其内在的动力因,这也同时是这个自然物的形式因或目的因;而只有当一个东西处在非自然的位置,它的行为才需要诉诸一个外在的动力因——一个推动者——来解释。联系到“原因”一词的语源来自诉讼用语,我们就更容易理解——只有当正常的秩序被扰乱时,我们才要去追问一个责任者。因此“力”从一开始就是特指对“反常现象”的解释。库恩也提到了这一点:“与规律性不同,反常现象是用狭义因果性来说明。亚里士多德的物理学的相似性又一次引人注目了。形式因说明了自然的秩序,动力因说明了它与秩序的背离。可是,现在不规则性也像规律性一样,都在物理学的领域之内了。”[23]可想而知,当作为对秩序的背离的“力”本身也被纳入“规律”之内,乃至成为一切规律的基础时,不规则性和规律性的界限立刻消失无踪。

力=相互作用——牛顿的革命

既然早亚里士多德那里,自然物的动力因和目的因都可以归并入形式因,那么牛顿重新将动力和形式整合起来的意义何在呢?这不是亚里士多德早就做过的事吗?

正所谓此一时彼一时,牛顿时代的“形式因”也早已和亚里士多德大相径庭。

古希腊的宇宙在形式上(本质上)是异质的,是层级分明的,每一个物体都有属于它的天然处所,当它偏离天然位置时,它的内部具有朝向天然位置运动的动力(潜能或倾向),靠这一内部的动力的“推动”,物体将以天然位置为“目的”运动。如此,形式因、动力因和目的因才得以统一。

而换成在现代人的宇宙中,我们发现,这种统一再也难以做到——天然位置的概念被取消了,有限的、异质的整体宇宙(cosmos)变成了无限的、同质的宇宙(Universe)。这样一来,你再赋予物体以内在的动力也好,但它应该往哪儿运动呢?亚里士多德的宇宙形式可能为物体的运动提供动力因的解释,但机械的无限宇宙却无法提供。在新的宇宙中再来谈论内在推动、潜能、动力之类的概念势必会把自己搞得“晕头转向”,因为在这个宇宙中是找不到“方向”的。于是不得不把亚里士多德意义上的“动力”从运动学中排除出去了。

不过由于宇宙的无限化而不得不拒绝“动力”的主要是运动学(因为研究的是空间中的位移)。事实上,其它一些现象仍然有可能沿用传统的方式来解释。于是我们发现即便在牛顿之后,“活力”、“潜能”、“倾向”等诉诸事物内部的推动力的传统概念仍然在对电、磁、热、生命等运动学之外的现象的讨论中活跃着,直到法拉第和麦克斯韦发明了场的概念从而把“力”实体化之后,亚里士多德的“动力”才真正被清剿殆尽。

为什么牛顿之前的学者们未能成功地建立起一门与新的宇宙相配的新动力学而牛顿做到了?除了时运和数学技巧等因素外,牛顿的突破点在于对“力”的概念从头到尾替换一新,甚至说是整个偷换了这个概念!

首先,经常被现代人津津乐道的是,与亚里士多德把力看作运动的原因不同,牛顿力学把力看作是运动的速度发生改变的原因,而运动成了物体的一种“状态”而不是一个需要解释的动作。不过,一方面,这一变革早在牛顿之前就有伽利略等人完成;另一方面,这一变革与其说是“力”的概念的变革,不如理解为对“运动”、“变化”或者“状态”等概念的变革(尽管观念的变革总是交织纠缠在一起的)。柯瓦雷说道:“只要运动还是一个过程,那么少了推动着它就不可能持续下去,只有作为状态的运动才不需要一个原因或推动者。”[24]伽利略正是通过这一变革将动力因从运动学中排除出去,但前文已经说过,这并不代表动力概念被替换,更不意味着它被整个世界驱逐出境。

其次,牛顿用持续作用的力代替了当时流行的瞬时作用的“冲力”概念。科恩提到:“在牛顿的时代,力的主要含义就是一个物体撞击另一个物体或被另一个物体撞击时所产生的冲力作用或瞬间作用。这样的打击力是17世纪被伽利略、巴廉尼、马库斯·马西、笛卡尔、沃利斯、雷恩和惠更斯集中研究的课题。”[25]而“在《原理》中,第一个关于运动的命题表现了从不连续的冲力向持续作用力的转化。”[26]“冲力”的概念恐怕是微粒哲学家们“互相碰撞的小球”的思维定势使然,牛顿的突破无疑是有意义的。不过,一方面在机械哲学家那里“力”的概念也不限于冲力一种;另一方面,在牛顿那里,“冲力”的概念也并未被拒绝,由于微积分的发明,无论力实际上是以冲力的总合还是以连续的力的形式发生作用,数学上的处理并不会有太大区别。

总之,尽管前述几点确实是牛顿的重要贡献,但原创性和突破性似乎都不明显。

事实上,正如科学史家们早已指出的,在牛顿三定律中,“第三定律是牛顿最有独创性的一个。”[27]如果只是前两条定律,那么牛顿的贡献无非是对前人的综合,而第三定律的发明才让牛顿被称为一个革命者也当之无愧。

牛顿的第三定律:

每一种作用都有一个相等的反作用;或者,两个物体间的相互作用总是相等的,而且指向相反。[28]

这一定律看起来是如此简单浅显,它能有多大的意义呢?也许这正是这一定律的第一个厉害之处——它显得如此自然、平平无奇,以至于即便放在牛顿的时代,我猜也不会给读者带来什么惊天动地的感受(注意到牛顿的时空观、微积分、万有引力定律乃至惯性定律等等,在当时都引起了广泛而激烈的争议,但似乎极少听说有人专门把矛头指向第三定律的),因此,它很容易被人不加批判地接受——连同其背后隐含的重大变革。

只有第三定律才首次明确地把“力”确定为“相互作用”,这一概念在牛顿之前,甚至就在《原理》中对“外力”的定义中,都从未得到明确!

《原理》的定义4说:“外力是一种对物体的推动作用,使其改变静止的或匀速直线运动的状态。”[29]——人们更容易关注到这个定义的后半句,即“匀速直线运动”与“静止”在地位上相同,都成了物体的状态,这当然是一个最重要变革。然而我们也不能不注意到前半句话——与后半句形成鲜明对比的是,前半句引用了一种最原始的思路:用“推动”来解释“力”。

为什么不用“影响”等更中性的词汇,而要采用“推动”这个原始的、拟人的概念来界定“力”呢?[30]删去“推动”而直接说“作用”岂非更好?

在另一处,牛顿甚至宣称与其把向心力看成引力,“也许更准确地应当称之为推力”[31]。在其它地方,牛顿则“同时使用‘引力’和‘推力’,甚至优先使用‘吸引’”。[32]柯瓦雷注意到了这里的奇怪之处,他认为:“这说明在牛顿看来——他的机械论的论敌们也这样看——推力是惟一可以被接受的物理的力的作用方式,而且他本人也很明白使用‘引力’这一术语所隐含的危险。然而如果按照‘推力’一词的字面意思去理解,危险也小不到哪儿去,因为它表明了一种真实的、物理的机械论:这太屈从于笛卡尔了。因此牛顿解释说,就像‘引力’一样,我们也不应认为‘推力’隐含了某种确定的物理含义:两个术语都应以一种纯数学的方式来理解……”[33]在柯瓦雷看来,“牛顿一贯把引力与推力平行地看待”之后果是“这只能给人造成一种印象,即他在这两种情形中所处理的都是类似的物理的力,即使他会漠视或把它们的物理实在抽象化,而只考虑数学方面。”[34]

然而牛顿的“引力”与传统的“推力”的区别决不限于前者是数学的而后者是物理的。更重要的一点是:前者是中性的、中立的;而后者则是拟人的、方向性的。前者是“相互作用”,而后者不然!

说起“推动”,我们将会设想一个“推动者”和另一个“被推者”,这二者的地位绝不是等价的!前者主动而后者被动,前者在时间和逻辑上也都是“在先”的。亚里士多德明确提到二者的不同——“总括起来说,教和学或行动和遭受(主动与被动,推动与被推)不是完全同一,而是它们所赖以存在的那个东西——运动是同一个。须知甲在乙中向实现目标的活动,与乙靠甲的作用向实现目标活动在定义上是不相同的。”[35]

在笛卡尔那里,“推动”的不对等关系仍是非常明显的:“当一个物体推动另一个物体时,它不能向另一方传递任何运动,除非它也同时失去了同样多的量;也不能从另一方带走(任何运动),除非它也同时增加了同样多的量。……我们发现一个物体是由于被其他物体所推动或阻碍,才开始运动或者停止运动的。”[36]恐怕正是这种推动与被推者地位不平等的思维定势,才导致了笛卡尔得出诸如“当一个物体撞上另一个[比它]更强的物体时,它不会失去任何运动;而当它碰到一个更弱的物体时,它失去的运动将与传给对方的一样多。”[37]这样令人大跌眼镜的错误结论。

当牛顿把“推力”变成了“相互作用”时,“推力”中的传统动力因的残余力量就统统被驱逐出境,并且再也没有复辟的指望了!为什么呢?道理很简单——“因果关系”是一种不对等的关系!即便许多时候我们会说某两件事“互为因果”,但这要么是指两个相伴相随的长期事件之间的互相促进,要么则是在两种不同的意义上谈论因果关系(例如一方面是动力因,另一方面是目的因),而不可能说两个东西“互为动力因”。于是,在时间上、逻辑上和本体论地位上都完全平等的两个东西的相互作用是不存在“动力因”的。“万有引力”无处不在,所有的物体在所有的时间都在以完全平等的方式不分先后地互相推动,谁是原因呢?

而动力因的驱逐才是“目的”最终从现代世界中消失的要害所在。空间的无限化也许让人们在宇宙中迷失了方向,但尚不至于从根上把寄托“目的因”的可能性都清除了。然而动力因的消失则非同小可!在前文我们看到,在最源始的意义上,“目的因”似乎是对于一个有赖于动力因的“二阶问题”的回答——首先问“这是谁干的?”,然后才是问“他为了什么这样干”。而现在,动力因再也找不到了,那么目的因就岂止是找不到了,而且连对目的进行发问都成为不可能!

或许正是隐约意识到了某些严重的后果,牛顿本人务必要让上帝继续扮演“推动者”的角色。因为由于“力=相互作用”这一新思维方式的确立,所有的自然物之间的关系都不可能是不平等的,自然物再也没有资格扮演“推动者”的角色。但无论如何,上帝总还是超自然的,他仍然保有“推动”的资格。

“动力因”或者库恩所说的“狭义的原因概念”在现代科学乃至整个现代世界中的驱逐究竟是好是坏?用“科学说明”来应付对原因的追问究竟是对是错?这些笔者难以作出评判。库恩倒是出乎意料地说道:“从某种意义上说说明模式中的革命甚至可以是倒退的。”[38]——不是说“不可通约”呢,而是径直说“倒退”啊!无论如何,这一场观念变革确实意义非凡——如果“意义”这个概念仍是有意义的话。

参考书目

[法]亚历山大·柯瓦雷:《从封闭世界到无限宇宙》,张卜天译,北京大学出版社2008年第2版

[法]亚历山大·柯瓦雷:《牛顿研究》,张卜天译,北京大学出版社2003年

[美]托马斯·库恩:《哥白尼革命》,吴国盛张东林李立译,北京大学出版社2003年

[美]托马斯·库恩:《必要的张力》,范岱年纪树立等译,北京大学出版社2004年

[美]爱德文·阿瑟·伯特:《近代物理科学的形而上学基础》,徐向东译,北京大学出版社2003年

[美]理查德·S·韦斯特福尔:《近代科学的建构》,彭万华译,复旦大学出版社2000年

[美]I·B·科恩:《牛顿革命》,颜锋弓鸿牛欧阳光明译,郭栾玲校,江西教育出版社1999年

[古希腊]:亚里士多德:《物理学》,张竹明译,商务印书馆1982年

[美]Art Hobson:《物理学的概念与文化素养》,秦克诚刘培森周国荣译,高等教育出版社2008年

《西方大观念(第一卷)》,陈嘉映等译,华夏出版社2008年

2008年12月12日午夜


[①][美]Art Hobson:《物理学的概念与文化素养(第四版)》,秦克诚刘培森周国荣译,高等教育出版社2008年,第72页

[②]同上

[③]同上,第73页

[④]《西方大观念(第一卷)》,陈嘉映等译,华夏出版社2008年,第120页

[⑤][古希腊]:亚里士多德:《物理学》,张竹明译,商务印书馆1982年,第60页,198a15。顺便一提,亚里士多德为动力因所举的例子是:“他们为什么去打仗了?答曰:别人进攻来了”。

[⑥][古希腊]:亚里士多德:《物理学》,张竹明译,商务印书馆1982年,第72页,202a11

[⑦] [美]托马斯•库恩:《必要的张力》,范岱年纪树立等译,北京大学出版社2004年,第21页,p.22     

[⑧]同上,第26页,p.28    

[⑨][美]爱德文•阿瑟•伯特:《近代物理科学的形而上学基础》,徐向东译,北京大学出版社2003年,第45页,p.64

[⑩][美]爱德文•阿瑟•伯特:《近代物理科学的形而上学基础》,徐向东译,北京大学出版社2003年,第45页,p.64

[11]同上,第69页,p.91

[12][法]亚历山大•柯瓦雷:《牛顿研究》,张卜天译,北京大学出版社2003年,第79页,p.75。由于时间、精力和能力都非常有限,笔者参考并引用的全部都是二手文献的中译本,虽然也翻阅了少量一手文献的中译本,但由于对整个构思和行文没有明显的帮助,因此不再列入参考书目。除了《原理》的少量引文,大多数对近代科学家的引用都是转引于相应的二手文献,因为大多未曾查证原著,因此注释中将只标出在二手文献中的出处,不再一一说明。

[13][美]爱德文•阿瑟•伯特:《近代物理科学的形而上学基础》,徐向东译,北京大学出版社2003年,第69页,p.91

[14]张卜天:《质的量化与运动的量化——14世纪经院自然哲学的运动学初探》,未出版的打印稿

[15]见上述打印稿第80页

[16][美]爱德文•阿瑟•伯特:《近代物理科学的形而上学基础》,徐向东译,北京大学出版社2003年,第77页,p.99

[17]同上,第107页,p.133

[18] [美]理查德•S•韦斯特福尔:《近代科学的建构——机械论与力学》,彭万华译,复旦大学出版社2000年,第141页

[19]同上,第146页

[20]同上,第145页

[21] [美]托马斯•库恩:《哥白尼革命——西方思想发展中的行星天文学》,吴国盛张东林李立译,北京大学出版社2003年,第251~252页,pp.258-259       

[22][法]亚历山大•柯瓦雷:《从封闭世界到无限宇宙》,张卜天译,北京大学出版社2008年第2版,第212页,p.234

[23] [美]托马斯•库恩:《必要的张力》,范岱年纪树立等译,北京大学出版社2004年,第26页,p.27    

[24][法]亚历山大•柯瓦雷:《牛顿研究》,张卜天译,北京大学出版社2003年,第71页,p.67         

[25] [美]I•B•科恩:《牛顿革命》,颜锋弓鸿牛欧阳光明译,郭栾玲校,江西教育出版社1999年,第186页

[26]同上,第189~190页

[27]同上,第192页

[28] [英]牛顿:《自然哲学之数学原理》,王克迪译袁江洋校,北京大学出版社2006年,第8页

[29] [英]牛顿:《自然哲学之数学原理》,王克迪译袁江洋校,北京大学出版社2006年,第2页

[30]在另一些翻译中,这里的“推动”似乎也被译为“压迫”。笔者没有查对原文,不好确认。但无论如何,这个词汇:一是拟人的,二是传统的。这些是没有疑问的。

[31][法]亚历山大•柯瓦雷:《牛顿研究》,张卜天译,北京大学出版社2003年,第149页,p.150

[32]同上,第151页,p.153              

[33]同上,第149页,p.151             

[34]同上,第151页,p.153             

[35][古希腊]:亚里士多德:《物理学》,张竹明译,商务印书馆1982年,第74页,202b21

[36][法]亚历山大•柯瓦雷:《牛顿研究》,张卜天译,北京大学出版社2003年,第76页,pp.72-73              

[37][法]亚历山大•柯瓦雷:《牛顿研究》,张卜天译,北京大学出版社2003年,第80页,p.78

[38] [美]托马斯•库恩:《必要的张力》,范岱年纪树立等译,北京大学出版社2004年,第29页,p.30    

最新评论
  • 古雴2008-12-12 21:39:50

    对这篇文章最尖锐的批评莫过于说我提出的问题根本就是因为语言的翻译而造成的假问题。

    比如师兄指出:““动力学”之“动力”当然与亚里士多德所谓“动力因”之“动力”不同,完全是翻译的问题,前者是dynamic,后者是efficient,其实翻成动力因是不准确的,效力因也许更准,我可以说动力因就是翻错了”

    尽管我西文很差而且也并未作深入的考察,不过这样一些起码的认识还是早就有的。事实上“dynamic”翻成“动力学”难道就是准确地吗?“dynamic”似乎主要是运动变化的意思,而与“force”没什么关系啊!凭什么翻成“动力学”而不是“动态学”之类?(似乎就有化学动态学、分子动态学)。

    关键的问题是,无论“动力因”也好,“动力学”也罢,或者“效力因”也好,“动态学”也罢。这些概念之中确确实实确确实实渗入了“force”,渗入了这个通过推动和压迫而理解的概念。我关心的是这个概念。

    我并不需要关心亚里士多德的“动力因”究竟该翻成效力因还是动态因之类,无论如何,它追问的是一个“推动者”。或者你说这个“推动”翻得也不对,换成“施加效力者”、“行为者”、“作用者”等等都无妨。关键是这是一个主动地施加影响的角色。这就够了。

    我的整个讨论并不需要拘泥于汉语中的字句,你可以自由地调整你认为更合适的翻译,而我的论证并不会受到破坏。

    在某种意义上,我的问题确实是西方人不容易提出的,因为在现代西方的语言中,活力、推力、引力、力量、效力、能力、动力、动力学、力学、魔力、权力……等等这些概念所对应的西语词汇都多有不同,只是在中文中,我们非常容易一目了然地在这些概念之间看出某种共同的东西。西方人用不同的词汇描述这些概念并不意味着在他们的思想世界中这些概念之间的某种共同的东西就不存在了!恰恰是这种共同的东西,才使得中国人在翻译这些概念的时候都有意无意地使用了“力”这个字,而当我们领会这些概念的意义时,也不觉得这个“力”字有多么突兀。这个“力”事实上是嵌入或渗透在这些概念之内的。这种“嵌入”有些是源始的——比如“活力”、“推力”和“力量”;而另一些则是由现代科学的发展才被“植入”的,比如“力学”。而我要讨论的就是,这个“推力”之“力”是如何被理所当然地嵌入“力学”之内的。你可以把这些翻译都变掉,比如把“推动”说成A,“动力因”说成B,牛顿的力学的力说成C,机械/力学自然观说成D。好了,我的问题就是:B概念伴随着A而得以理解;C也包含着A概念的传统而且至今仍然通过A概念的比喻得以理解,并且C成为D的核心。但A本来是拟人的,D则恰恰相反,那么夹带着A的C概念又何以可能与D相融合?我指出C偷换了A,牛顿借用了A、B相互纠葛的概念传统而定义了C,但在此定义中却悄悄把其中的不对称性给抹平了,也就使得B概念的留存实质上成为不可能,并使得仅仅保留了A、B的遗迹却抽空了其实质的C概念有可能与D相融合,而这一融合由于牛顿及其后人卓越的数学化工作而变得极其成功,以至于C-D的概念反过来又支配了人们对A-B的理解,于是人们在受C-D支配的新思维模式下,突然发现B再也找不到了。同时由于借助了D,使得C中可能留存的来自A-B的拟人性和神秘性也都清除了。就是这么回事。随便你喜欢把A、B、C、D翻译成什么,我说的就是这么回事。

    在各种“力”的意义中。我猜测“活力”和“推力”应当是最源始的(心理学和历史似乎都支持这一点),紧随其后的引申义则是“力量”(更源始的说法应当是“力气”)、“努力”、“能力”、“动力”等等含义。而引申再引申的义项则可能有“魔力”、“权力”等。但无论怎么引申,似乎从这个概念自身的逻辑中怎么也引申不出“机械”来!这就是奇怪之处。那么与机械同义的“力学”之“力”若不是概念自然演化的结果,那么就肯定发生了某种特别的事件,使得“力”这个概念与它的源始含义发生了某种重大的背离,才使得这个概念有可能“植入”进来。这一特别的事件在我看来就是以牛顿第三定律为标志的概念变革。

  • 古雴2008-12-12 21:57:30

    其实“力”的概念中“活力”的一层在我的文章中还没有展开讨论。拉丁语的力的概念(vis)似乎是同时包含“活力”和“推力”,亚里士多德的动力因其实也蕴含这内外两层。而牛顿这里,这两个力还是都有,外在的力被解释为相互作用,而内在的力在牛顿那里说成“惯性力”。当然后来的物理学发展就把“惯性力”直接说成“惯性”,而把“力”变成纯粹外在的“force”了。内在的“活力”概念大概七转八转最终演变为“能量”了。这又是另一段故事了。不过与牛顿的革命也有关系。

  • 古雴2008-12-12 23:05:29 

    顺便感慨一下~ 中文实在是一个奇妙的语言。如果你按着分析哲学—实证主义的思路来看,中文是最不适合论证和推理的语言;而如果按着现象学—解释学的思路,你就能发现中文实在是最适合“发问”的语言。“发现问题”简直太容易了,翻开词典,看看那些由截然不同的词语所共享的相同的字,比如“AB”和“CB”。如果说B字并不是因为单纯的巧合或转借而相同(例如王后的后与后来的后原本是两码事,只是因为简化汉字才巧合地合并了)——如果排除了这种情况,也就是说确认了“AB”的B和“CB”的B确确实实是同一个字;而同时你又发现,“AB”这个词和“CB”这个词的意思貌似风马牛不相及。那么问题就出来了——“AB的B何以成为CB的B,AB与CB究竟有何关系?”这个问题几乎肯定是有意义的!特别是“AB”与“CB”两词在表面上看起来的距离越远,这里头就越有文章可作!这两个词之间没准儿就存在某种隐含的,已经被人遗忘了的深刻联系。而中文的不可比拟的好处就在于,即便当词语的源始意义早已被人遗忘的时候,借助字形、字音、多音字以及多义字,这些联系仍然能够非常顽强地留存在中文之内,并容易被那些多加留心的人一眼瞧见。而类似的事情在西文中则非得考证概念的历史流变才能得以重现,在字形字音上残存的信息则相当贫乏。而中文可以让你率先注意到问题,然后再去更有针对性地进行考证。

    再说说“皇后”的“后”与“後来”的“後”。其实本来既不同义也不同源,基本不沾边,按照概念的自然的演变逻辑,本来是怎么也不可能走到一块的。但由于一个特别的外因,也就是汉字简化这一事件,强行把“後”植入到“后”里头,把它们揉成一个字。于是,如果对这一事件没有意识,而误以为后与後从来就是同一个字的话,就大有可能不知不觉地同时把对这两个字的理解都改变了!例如我们说起“皇后”,当代的孩子就很可能想:就是“皇上身后”的意思吧!这个猜测也似乎很自然,貌似还与皇后一词的意思联系得上,但事实上却是背离了“后”字的原意,完全是个误会。

    如此我们看“动力因”中的“力”和“力学自然观”中的“力”,它们是同一个字吗?如果说它们之间的联系也不是概念自然分化变迁的结果,而是由于某一个特别的事件而被人为混合的话,那么我们就有必要去了解这一事件,如果对此缺乏反省,那么也大有可能得出诸多不知不觉的误会,把概念原本并不具备的意义不加批判地、理所当然地赋予其中。例如“力”被认为具有“非拟人化(祛魅)”的意义,而“机械论”则被认为具有解释原因的能力;而这些意义原本绝非理所当然。

  • 古雴2008-12-13 18:49:04 

    提要:

    本文开头作者提出疑问:“机械学”何以等同于“力学”,或者说“力”(force)这一概念如何成为了机械自然观的关键词。本文试图通过对“力”的概念的思想史追溯,揭示其中的渊源和意义。

    首先,作者提出“力”这一概念源始地与“推动”(同时还有拉、压等)的印象相联系。同时,“推动”又是对“原因”概念的最初理解。进而,从亚里士多德直到科学革命时期,“力”的概念也总与(狭义的)原因概念相关联,探讨力就是追问原因,反之亦然。

    随后,作者发现,在牛顿以前的科学中,“力”这一概念非但未能嵌入在机械论自然观之内,而是恰恰相反,“力”的概念往往代表着与“机械”正好相对的部分,亦即包含某种拟人的、神秘的、超自然的意义,成了机械世界中尚未被机械化的缝隙。直到牛顿以后,这一缝隙才得以填平,“力”从一个超自然的、对非规则性进行解释的、附魅的东西,变成了自然规律的基础,这才嵌入到机械自然观的核心。

    最后,作者指出,上述的观念革命以牛顿的力学,特别是以其第三定律为标志。正是第三定律悄悄置换了“力”的内涵,用中性的、中立的、祛魅的“相互作用”替代了拟人的、定向的、附魅的“推动”概念。这才使得“力”的概念有可能与“机械”相融合。然而代价却是:新的“力”的概念失去了同“原因”的联系,“相互作用”取消了“推动者”和“被推者”的区别,取消了在施力过程中的主动与被动、在先与在后,或者说原因和结果的区分。

    由于牛顿力学在数学上的极大成功,使得新的力的概念缺乏认真的反省就深入人心,成了新的思维定势。进而,“力”的诸多源始内涵被人们驱逐或遗忘,最后导致神秘和拟人性在新世界观中被去除,而作为狭义的原因概念的动力因也再也无处可寻了,目的和差异也随之退出世界。这一后果的对错好坏作者不予评判,然而毫无疑问的是,这一意义重大的变革是值得去认识和反省的。

    http://hps.phil.pku.edu.cn/bbs/read.php?tid=861&page=e#a

    QUOTE:

    引用第6楼inobu于2008-12-12 15:32发表的“”:

    恕我浅薄,怎么没看到问题的答案呢?力学跟机械怎么就用一个词了呢?……好吧,我承认我没有逐字拜读……同样强烈建议总结一下思路和结论

    ____

    你的疑问是有道理的,事实上在我原先的构思中本文还有最后一段“力=无=一切——结语”,在这里将再次点题。但写到半夜十二点多,感觉差不多了,就不想写了,一刀就把结语部分咔嚓掉了。

    关键是本来在最后一段还有一个设计:就是联系哲学来谈一谈。我设想可以重点谈两个人,一个是休谟——到休谟那里,突然之间,发现“因果性”这个东西哪也找不见了!由此产生诸多认识论难题,一直到20世纪的科学哲学,我们看到Salmon等人拼命要让“科学说明”怎么样来说明因果性,但搞来搞去还是整不明白——为什么?知识论问题为什么恰恰在这个时代显露出来?我认为要理解这一现状,就不得不去理解牛顿第三定律导致的这场隐秘的革命——休谟必定在牛顿之后出现!第二个是叔本华,叔本华充分意识到了“力”这个概念的奥妙之处,他指出在力这个概念的统领下,整个自然科学貌似井井有条,一切似乎都很清楚明白,然而恰恰就是力这个概念是最诡异和最不明白的东西!叔本华宣称“力”不是别的,就是“意志”,把他的哲学结合进“力”的概念的变迁来看,别有一番意味。

    不过要这么写显然还需要花很多力气,时间是不够用了,所以写到12点多时就一刀把最后一段的计划切掉了。但连带把原先预备放在最后的最后的点题也忘掉了,这是我的疏忽。

    主要问题在于我并未对“机械”(机械论、机械哲学、机械世界观)这一概念作出一个明确的界定。其实简单地说也很简单:所谓“机械”就是去人化的、去魅的、冰冷无情的东西。“力”本来是拟人的,靠人的触感来理解的一个东西,而机械是非人的,靠视觉和数学计算来理解的一个东西。“力”蕴含着主动与被动的关系,而“机械”的各部件是联动而没有质的差异的。简单来说就是这样。所谓“力的机械化”简单来说就是世界的去魅。

    当然,“力的机械化”这个标题起得并不好,我只是懒得多想罢了。其实这个标题是与我两年半前的另一篇(吴老师课的)作业相呼应的产物!当时我写了一个“‘物质’的扩张”(http://epr.ycool.com/post.1248147.html)当时我在一个脚注中提到“]“动力学”之“动力”显然与亚里士多德所谓“动力因”之“动力”不同,但他们还是有共通处的,此处不用在字面意思上纠缠”。但其实这有点蒙混过关的感觉,因为当时的我并没有过多地去思考和考证“动力”概念的变迁,今天的这篇论文也算是了却了两年半前就埋下的工作吧!所以起题目时也不由得想起当时的那篇文章,最后就定成了这样一个名字。

  • 古雴2008-12-14 16:58:47

    这个题目的构思也与上科学哲学原著选读的课有关——我们看到Salmon对DN模型的各种讨论,问题的焦点都在这个“因果性”上头,人们发现科学说明模型总是难以满足人们对因果性解释的直觉要求,要么提供不了因果性解释,要么提供的因果性解释是不合乎直觉的。

    我就在想,恐怕让“科学说明”提供一个合乎直觉的因果性说明在根本上是不可能的,因为人们最直观地理解的因果性始终仍是“动力因”,而现代科学在根本上就是拒绝动力因的。“力”的关系被取消了时间性和方向性,而事物内在的活力、冲动、倾向等附魅的解释更是早已被排斥,科学定律是用“力”来解释事件的,而“力”只能承认完全外在和平等的作用关系,因此从原则上就不可能提供动力因解释。所以要让科学说明来提供合乎直观的原因解释的努力恐怕注定是徒劳的。

关于 古雴

胡翌霖,清华大学科学史系助理教授。本站文章在未注明转载的情况下均为我的原创文章。原则上允许任何媒体引用和转载,但必须注明作者并标注出处(原文链接),详情参考版权说明。本站为非营利性个人网站,欢迎比特币打赏:1YiLinDDwvBLT19CTUsNHdiQhXBENwURb

3 条评论

  1. 引用通知: 【草案】从媒介存在论看科学哲学的几个问题——科学方法、因果性、实在论 | 随轩

  2. 引用通知: 随轩 » “自然”概念的两次跌落以及自然作为“反—规范”的原初含义

  3. 修改版曾用于《科学文化史话》,北京大学出版社2014年6月对应段落

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