《世界觀：現(xiàn)代人必須要懂的科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)史》是美國(guó)學(xué)者理查德?德威特撰寫(xiě)的科學(xué)哲學(xué)著作，2018年由機(jī)械工業(yè)出版社出版。作者基于費(fèi)爾菲爾德大學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)圖表輔助與通俗化表述，系統(tǒng)梳理科學(xué)認(rèn)知體系的演進(jìn)歷程。

全書(shū)以科學(xué)史為主線，解析人類世界觀從亞里士多德地心說(shuō)、牛頓經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論與量子力學(xué)的變革過(guò)程。第一部分探討科學(xué)哲學(xué)基礎(chǔ)命題，包括真理本質(zhì)與實(shí)證方法；第二部分分析古代至近代科學(xué)范式轉(zhuǎn)換，聚焦托勒密至伽利略的理論突破；第三部分評(píng)述現(xiàn)代科學(xué)對(duì)傳統(tǒng)世界觀的沖擊，揭示科學(xué)理論與認(rèn)知框架的動(dòng)態(tài)發(fā)展。通過(guò)跨學(xué)科視角，闡釋科學(xué)思維如何重構(gòu)人類對(duì)世界的理解。

第20章　新科學(xué)和牛頓世界觀概述

17世紀(jì)新科學(xué)的發(fā)展是很多研究人員共同努力的結(jié)果。然而，將這些努力匯集在一起的，是牛頓在1687年發(fā)表的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，通常被簡(jiǎn)稱為《原理》（Principia，源于這部著作的拉丁文名稱Principia Mathematica Philosophiae Naturalis）。《原理》展示了一種新的物理學(xué)，與運(yùn)動(dòng)的地球保持一致，同時(shí)建立了我們現(xiàn)在所認(rèn)為的牛頓科學(xué)的核心。這部著作還提供了一個(gè)易于使用的方法，可以用來(lái)研究牛頓世界觀，也就是一個(gè)新的觀點(diǎn)拼圖，一個(gè)可以替代亞里士多德世界觀的觀點(diǎn)拼圖。

我們?cè)谶@一章的主要目標(biāo)是探討牛頓科學(xué)和新（牛頓）世界觀。我們將從對(duì)牛頓科學(xué)的概述開(kāi)始。

新科學(xué)

我們?cè)诘?8章中討論過(guò)，亞里士多德世界觀的核心部分無(wú)法與運(yùn)動(dòng)的地球拼合在一起，因此，接受了地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，就意味著需要一種全新的科學(xué)。當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的新科學(xué)是許多人經(jīng)過(guò)幾十年不斷努力的結(jié)果。正如前面提到過(guò)的，這個(gè)新科學(xué)隨著牛頓著作的出現(xiàn)而最終成型。正因如此，我們將主要研究一下牛頓科學(xué)，盡管我們不應(yīng)該忘記牛頓的研究也得益于其他科學(xué)家的努力。雖然我們?cè)诒菊轮胁粫?huì)深入探討，但仍然值得一提的是，在牛頓獨(dú)立創(chuàng)立微積分學(xué)的同一時(shí)期，戈特弗里德·萊布尼茨（1646—1716）也創(chuàng)立了微積分學(xué)。微積分學(xué)是牛頓科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重要數(shù)學(xué)工具，直到今天，也仍然是應(yīng)用最為廣泛的數(shù)學(xué)工具之一。

《原理》是一部?jī)?nèi)容豐富翔實(shí)的著作，其最新英文譯本一共有大約600頁(yè)。然而，究其核心，通常認(rèn)為牛頓科學(xué)由三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律組成。當(dāng)然，在這600頁(yè)中，牛頓并不只是提出了一系列運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力概念。盡管如此，把萬(wàn)有引力概念和運(yùn)動(dòng)定律當(dāng)作牛頓科學(xué)的核心，仍然是有一定道理的。那么，接下來(lái)，我們將對(duì)此進(jìn)行探討，同時(shí)也將對(duì)某些與牛頓科學(xué)相關(guān)的普遍命題進(jìn)行討論。

三大運(yùn)動(dòng)定律

牛頓《原理》的第一部分是定義，在這部分里，牛頓解釋了在書(shū)中他將如何使用各種術(shù)語(yǔ)。接下來(lái)是一個(gè)較為簡(jiǎn)短的部分（大約10頁(yè)），在這部分里，牛頓提出了三大運(yùn)動(dòng)定律。

牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律是我們現(xiàn)在通常所說(shuō)的慣性定律。我們?cè)诘?2章中第一次討論了慣性定律，在那一章中，對(duì)慣性定律的表述與現(xiàn)在通常所使用的表述相同：任何物體在不受任何外力的作用下，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)。牛頓對(duì)慣性定律的表述稍微有些不同，但他的表述與現(xiàn)代通常所用的表述在意思上是等價(jià)的。我們?cè)谇懊嬗懻撨^(guò)，慣性定律與我們的日常經(jīng)驗(yàn)相矛盾，是能在17世紀(jì)得出的比較難以理解的定律之一。慣性定律的多種前身在16世紀(jì)得到了廣泛探討。在17世紀(jì)早期，伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行了一系列研究，幾乎正確總結(jié)出了慣性的核心概念，但還是差了那么一點(diǎn)兒。到了17世紀(jì)中葉，笛卡爾對(duì)慣性進(jìn)行了準(zhǔn)確的總結(jié)表述，牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律在很大程度上借鑒了笛卡爾的表述。

要理解牛頓第二定律，可以思考一下?lián)舸虬羟驎r(shí)的情形。你越用力擊打棒球，棒球飛出的速度就會(huì)越快，飛出的距離會(huì)越遠(yuǎn)。也就是說(shuō)，棒球運(yùn)動(dòng)的變化與其所受到的力（也就是你擊打棒球時(shí)所用的力）是成正比的。更全面地說(shuō)，牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的表述是，物體運(yùn)動(dòng)的改變與其所受作用力成正比，而且與其所受作用力在一條直線上。這條定律通常被歸納為F=ma，也就是物體所受作用力等于質(zhì)量乘以加速度。在擊打棒球的例子里，根據(jù)這條定律，物體的加速度將等于其所受作用力除以物體的質(zhì)量。

牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律的表述是，對(duì)任何作用力，總會(huì)存在一個(gè)方向相反、大小相等的反作用力。對(duì)這條定律的標(biāo)準(zhǔn)解釋運(yùn)用了手槍的后坐力，也就是射出一顆子彈的動(dòng)作會(huì)使手槍在子彈射出的相反方向產(chǎn)生大小相等的反作用力，也就是手槍在相反方向上的后坐力。

萬(wàn)有引力

三大運(yùn)動(dòng)定律是牛頓科學(xué)的核心組成部分，然而在《原理》中只占了兩頁(yè)紙的篇幅。另一個(gè)關(guān)鍵組成部分——萬(wàn)有引力概念，解釋起來(lái)多少更加復(fù)雜一些。在這一節(jié)，我想解釋一下牛頓在《原理》中是如何逐漸建立起萬(wàn)有引力概念的，然后在本章的最后一節(jié)（也就是結(jié)語(yǔ)之前），我想探討一下為什么牛頓要采用這種逐步推進(jìn)、小心謹(jǐn)慎的方法。讓我們從現(xiàn)在對(duì)萬(wàn)有引力概念的通常表述開(kāi)始。

萬(wàn)有引力通常被表述為任意兩個(gè)物體之間的相互吸引力。舉個(gè)例子，太陽(yáng)的萬(wàn)有引力作用吸引著地球向太陽(yáng)靠近，與此同時(shí)，地球的萬(wàn)有引力作用也吸引著太陽(yáng)向地球靠近。同樣地，當(dāng)我扔出一本書(shū)，地球的萬(wàn)有引力作用將書(shū)往地球的方向吸引，然而與此同時(shí)，書(shū)的萬(wàn)有引力作用也把地球向書(shū)的方向吸引。書(shū)的萬(wàn)有引力作用實(shí)際上對(duì)地球沒(méi)有效果，這是因?yàn)榈厍虻馁|(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于書(shū)的質(zhì)量。同樣地，在前面關(guān)于太陽(yáng)和地球的例子中，太陽(yáng)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地球的質(zhì)量，這就解釋了為什么相較于太陽(yáng)的萬(wàn)有引力作用對(duì)地球的效果，地球的萬(wàn)有引力作用對(duì)太陽(yáng)可以說(shuō)幾乎沒(méi)有影響。

更具體地說(shuō)，兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力作用與物體的質(zhì)量成正比例。也就是說(shuō)，物體質(zhì)量越大，萬(wàn)有引力作用越強(qiáng)。同時(shí)，萬(wàn)有引力作用與兩個(gè)物體之間距離的平方成反比例，因此，隨著物體之間距離的增加，它們之間的萬(wàn)有引力作用迅速減弱。

以上所說(shuō)的就是現(xiàn)在我們通常對(duì)萬(wàn)有引力的表述。事實(shí)上，這種對(duì)萬(wàn)有引力的表述也是《原理》中的表述。然而，相較于在開(kāi)篇即得到了完整、簡(jiǎn)明表述的運(yùn)動(dòng)定律，萬(wàn)有引力概念的提煉和描述則有所不同，是一個(gè)逐漸展開(kāi)的過(guò)程。

除去序言，在《原理》最開(kāi)始的幾頁(yè)中，也就是在關(guān)于定義的那個(gè)部分中，牛頓就首次討論了重力。然而，此時(shí)牛頓用“重力”指代把物體往地球方向吸引的作用力，很明顯，這里所使用的這個(gè)術(shù)語(yǔ)，其含義并不是“萬(wàn)有引力”。隨后，在書(shū)中（實(shí)際上是400頁(yè)以后），牛頓表明地球的重力作用肯定至少影響了月球，而且是月球軌道形成的原因。同時(shí)，牛頓還表明，不管其他行星的衛(wèi)星（如木星的衛(wèi)星）是在什么力的作用下保持在其自身軌道上運(yùn)行，那個(gè)作用力，一定與地球的重力特點(diǎn)相同（也就是，這個(gè)吸引力與物體的質(zhì)量成正比，與物體之間距離的平方成反比）。牛頓還表明，使行星始終沿其軌道圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的作用力，一定也與地球的重力特點(diǎn)相同。此時(shí)，也就是在《原理》第三卷的命題七中，牛頓一切準(zhǔn)備就緒，提煉出了重力的概念：重力普遍存在于一切物體中。

那么在這里，我們最終得到了一個(gè)完整的“萬(wàn)有引力”概念。在《原理》結(jié)尾的部分，牛頓向我們展示了“萬(wàn)有引力”概念與運(yùn)動(dòng)定律的解釋能力，讓人印象深刻。《原理》是一部革命性著作，雖然其中的概念數(shù)量不多（也就是三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力），卻可以解釋種類廣泛、數(shù)量眾多的現(xiàn)象，確實(shí)令人贊嘆。

牛頓世界觀概述

重申一下，亞里士多德世界觀是一個(gè)以地球?yàn)橹行牡氖澜缬^。“地球在宇宙中心”的觀點(diǎn)并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的外圍觀點(diǎn)，而是核心觀點(diǎn)，不能在不替換觀點(diǎn)拼圖中其他大多數(shù)拼板的情況下替換這個(gè)觀點(diǎn)。牛頓科學(xué)為一個(gè)新的觀點(diǎn)拼圖提供了很多科學(xué)拼板，具體來(lái)說(shuō)，牛頓所提供的科學(xué)體系在解釋方面能力卓著，而且值得注意的是，這個(gè)科學(xué)可以與運(yùn)動(dòng)的地球保持一致。回憶一下，亞里士多德世界觀拼圖中的大多數(shù)拼板，不只是科學(xué)相關(guān)的拼板，也包括哲學(xué)性/概念性拼板，都不能與這個(gè)新科學(xué)相適應(yīng)。換句話說(shuō)，我們需要一系列新的哲學(xué)性/概念性拼板來(lái)與牛頓所提供的與科學(xué)有關(guān)的拼板進(jìn)行組合。

舉個(gè)例子，在亞里士多德世界觀中，宇宙被認(rèn)為是有目的、有本質(zhì)存在的。物體因內(nèi)在的本質(zhì)性質(zhì)而形成其運(yùn)轉(zhuǎn)模式。在牛頓科學(xué)中，物體運(yùn)轉(zhuǎn)模式的形成原因不再是其內(nèi)在本質(zhì)；相反，物體是在外力的影響下而形成其運(yùn)轉(zhuǎn)模式。整個(gè)亞里士多德世界觀中關(guān)于宇宙的觀點(diǎn)，也就是認(rèn)為“宇宙充滿了目標(biāo)和目的”的觀點(diǎn)，不能與新科學(xué)拼合在一起，而且事實(shí)上，此時(shí)宇宙已開(kāi)始被看作一臺(tái)機(jī)器。在一臺(tái)機(jī)器中，不同的零件之間彼此推拉，而各種零件之所以會(huì)有如此表現(xiàn)，原因正是其他零件所施加的作用力。同樣地，宇宙中的物體也開(kāi)始被認(rèn)為是在其他物體的推拉和外力的影響下而形成其運(yùn)轉(zhuǎn)模式。

這個(gè)機(jī)器的比喻在新世界觀中占了主導(dǎo)地位。在這樣一個(gè)宇宙中，外力的推拉是理解宇宙中物體運(yùn)轉(zhuǎn)模式的核心，而這樣的宇宙觀幾乎與亞里士多德的整體觀點(diǎn)完全相反。簡(jiǎn)言之，與亞里士多德世界觀科學(xué)緊密相連的宇宙觀，也就是認(rèn)為“宇宙是有目的、有本質(zhì)存在”的觀點(diǎn)，被一個(gè)新的機(jī)械論的宇宙觀所替代，而且這個(gè)把宇宙當(dāng)作機(jī)器一樣的宇宙觀與新科學(xué)緊密相聯(lián)。

隨著機(jī)器比喻的出現(xiàn)，人們對(duì)神明的觀點(diǎn)也發(fā)生了變化。重申一下，對(duì)亞里士多德本人來(lái)說(shuō)，神明并不是宗教的神明，而是解釋恒星和行星為什么可以持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的因素。正如我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)的，幾百年后，亞里士多德關(guān)于神明的概念被基督教、猶太教和伊斯蘭教中上帝/真主的概念替代了。所以，盡管亞里士多德世界觀中神明的概念發(fā)生了一些變化，但是亞里士多德世界觀中的一個(gè)核心概念并沒(méi)有發(fā)生變化，也就是，在宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)中，上帝是一個(gè)必要的組成部分。換句話說(shuō)，在亞里士多德世界觀中，出于科學(xué)原因的考慮，需要有上帝或者類似上帝的存在，因?yàn)檫@是天體能夠保持運(yùn)動(dòng)的原因。

然而，在新科學(xué)中，不需要這樣的因素來(lái)使宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)。舉個(gè)例子，行星的運(yùn)動(dòng)被解釋成慣性（運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)保持運(yùn)動(dòng)，由于行星本身就是運(yùn)動(dòng)的物體，所以會(huì)保持運(yùn)動(dòng)）及重力作用（重力作用解釋了行星為什么圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，而不是沿直線運(yùn)動(dòng)）共同的結(jié)果。簡(jiǎn)言之，新科學(xué)不再需要上帝來(lái)使宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)。

宗教觀點(diǎn)通常都不容易改變，所以毫不意外，大多數(shù)人并沒(méi)有放棄自己的宗教觀點(diǎn)。然而，上帝的概念則發(fā)生了相當(dāng)大的變化。具體來(lái)說(shuō)，人們開(kāi)始認(rèn)為是一位類似于工程師或鐘表匠這樣的上帝設(shè)計(jì)、構(gòu)建了宇宙，并讓宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)了起來(lái)。但從這以后，宇宙可以自行運(yùn)轉(zhuǎn)，并不需要前一個(gè)世界觀里所必需的神明來(lái)持續(xù)介入。

與此同時(shí)，對(duì)個(gè)人在社會(huì)中所扮演的角色，普遍認(rèn)知也發(fā)生了變化。亞里士多德世界觀中所包括的應(yīng)該是一種可以被稱為等級(jí)觀的觀點(diǎn)，就像每個(gè)物體在宇宙中都有其天然的位置一樣，每個(gè)人在其所處的整體環(huán)境中同樣有自己天然的位置。舉個(gè)例子，思考一下國(guó)王們所擁有的神圣權(quán)利。這背后的邏輯是，成為國(guó)王的人命中注定要成為國(guó)王，這是他在自己所處的整體環(huán)境中合適的位置。有趣的是，在堅(jiān)持“國(guó)王有神圣權(quán)利”信條的最后一代君主之中，有一位是英國(guó)國(guó)王查理一世。直到17世紀(jì)40年代，查理一世國(guó)王被推翻、審判并處決時(shí)，他仍然在維護(hù)這個(gè)并不能讓人信服的信條。西方世界近代史上主要的政治革命，也就是發(fā)生在17世紀(jì)40年代的英國(guó)革命，以及隨后發(fā)生的美國(guó)和法國(guó)革命，其過(guò)程中都以個(gè)人權(quán)利為重點(diǎn)訴求，這些革命都發(fā)生在亞里士多德世界觀被摒棄以后，很可能這并不是巧合。

總的來(lái)說(shuō)，在亞里士多德世界觀中，宇宙是一個(gè)比較小而舒適的空間，同時(shí)，地球在宇宙的中心。宇宙充滿了天然目標(biāo)和目的，因此這是一個(gè)目的論、本質(zhì)論的宇宙觀。這個(gè)宇宙觀也延伸到了人的身上，每個(gè)人在自己所處的整體環(huán)境中都有其天然位置，就像物體在宇宙中都有各自的天然位置一樣。而且，在日常生活中，需要有上帝或與上帝類似的存在來(lái)使宇宙保持運(yùn)轉(zhuǎn)。

隨著新世界觀的出現(xiàn)，以上所有觀點(diǎn)都發(fā)生了變化?，F(xiàn)在，宇宙被認(rèn)為是廣闊的，甚至可能是無(wú)限大的，太陽(yáng)只是太陽(yáng)系的中心，行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。宇宙現(xiàn)在還被認(rèn)為像機(jī)器一樣，物體不再為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)目的或目標(biāo)而運(yùn)轉(zhuǎn)。相反，物體是在沒(méi)有目的的外力作用下運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，也不需要上帝或類似上帝的存在來(lái)使宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)。事實(shí)上，宇宙一天一天保持運(yùn)轉(zhuǎn)，就像鐘表每天嘀嗒嘀嗒走個(gè)不停。

哲學(xué)思考：對(duì)待牛頓重力概念的工具主義和現(xiàn)實(shí)主義態(tài)度牛頓世界觀中通常的重力概念有一個(gè)方面相當(dāng)有趣，值得我們?cè)诮Y(jié)束這一章之前花點(diǎn)時(shí)間討論一下。這個(gè)有趣的方面與我們?cè)谇懊嬗懻撨^(guò)的某些核心哲學(xué)命題息息相關(guān)，而且從某種程度上來(lái)說(shuō)，也可以解釋我們?cè)谇懊嫠岬竭^(guò)的牛頓在《原理》中為什么要采取一種漸進(jìn)且謹(jǐn)慎的方式來(lái)提出重力概念。

我想花點(diǎn)時(shí)間來(lái)探討，為什么重力概念從某個(gè)特定角度來(lái)看是個(gè)相當(dāng)奇特的概念。讓我首先舉個(gè)例子，在本書(shū)后面的篇幅中，我還會(huì)用到這個(gè)例子。假設(shè)我把一支鋼筆放在桌子上，我讓你把鋼筆移動(dòng)一下，但前提是不能跟鋼筆有任何形式的聯(lián)系。你不能碰鋼筆、不能向鋼筆吹氣、不能向鋼筆扔?xùn)|西、不能搖桌子等，總之就是根本不能與鋼筆有任何形式的聯(lián)系。盡管不允許你與鋼筆有任何形式的聯(lián)系，但我還是要求你把鋼筆移動(dòng)一下。你幾乎肯定會(huì)認(rèn)為我在讓你完成一個(gè)不可能完成的任務(wù)。之所以這樣認(rèn)為，是基于一個(gè)已經(jīng)成為常識(shí)的判斷，它的起源至少可以追溯到古希臘。這個(gè)判斷說(shuō)的是，一個(gè)物體（比如你）不可能在不存在任何形式的聯(lián)系或交流的情況下，對(duì)另一個(gè)物體（比如鋼筆）產(chǎn)生影響。用通俗的話來(lái)說(shuō)，這個(gè)判斷通常都被總結(jié)為，“超距作用”不可能存在。

現(xiàn)在，讓我們回到重力概念。重力通常都被認(rèn)為是物體之間的吸引力。

舉一個(gè)典型的例子，地球的重力作用吸引了我的鋼筆，因此當(dāng)我松開(kāi)手中的鋼筆時(shí)，它會(huì)向地面下落。如果我們提個(gè)問(wèn)題：“鋼筆為什么會(huì)下落？”通常的答案會(huì)是，鋼筆下落是因?yàn)槭艿降厍虻闹亓ψ饔谩?/p>

同樣地，如果我們的問(wèn)題是，重力是不是一個(gè)真實(shí)的力，也就是重力是否真實(shí)存在，通常的答案是，“當(dāng)然，重力是真實(shí)存在的”。人們通常用一種現(xiàn)實(shí)主義態(tài)度來(lái)看待重力，認(rèn)為重力真實(shí)存在，而這在很大程度上解釋了我們?nèi)粘Ｉ钪兴^察到的大部分現(xiàn)象。

我懷疑我們大多數(shù)人都用現(xiàn)實(shí)主義態(tài)度看待重力，主要是因?yàn)閺奈覀兒苄〉臅r(shí)候就開(kāi)始被灌輸重力的概念，因此不容易注意到重力，或者說(shuō)，至少用現(xiàn)實(shí)主義態(tài)度來(lái)看待的重力，具有某些相當(dāng)奇怪的特點(diǎn)。要理解這些奇怪的特點(diǎn)，我們可以把重力和在其他情況下兩個(gè)物體之間的吸引力進(jìn)行對(duì)比。

舉個(gè)例子，假設(shè)我把一根橡皮筋綁在兩支鋼筆上，然后把兩支鋼筆拉開(kāi)，綁在兩支鋼筆上的橡皮筋就被拉長(zhǎng)了。在這個(gè)例子里，從某種意義上說(shuō)，兩支鋼筆彼此互相吸引。如果我松開(kāi)兩支鋼筆，它們會(huì)迅速向彼此移動(dòng)。不過(guò)，在這個(gè)例子里，吸引力的性質(zhì)很容易理解，兩支鋼筆由一根拉長(zhǎng)了的橡皮筋連接起來(lái)，這根拉長(zhǎng)了的橡皮筋正是兩支鋼筆之間吸引力的來(lái)源。

在前面的這個(gè)例子中，也就是當(dāng)兩支鋼筆被一根拉長(zhǎng)的橡皮筋綁在一起時(shí)，我們很容易理解其中吸引力的性質(zhì)。不過(guò)，現(xiàn)在回到向地面下落的鋼筆的例子，請(qǐng)注意鋼筆和地球之間似乎不存在聯(lián)系，并沒(méi)有橡皮筋把地球和鋼筆綁在一起，也沒(méi)有細(xì)繩，什么都沒(méi)有。然而，盡管如此，鋼筆在被松開(kāi)以后仍然向地球移動(dòng)。從這個(gè)角度來(lái)看，重力聽(tīng)起來(lái)并不像是科學(xué)，而像是魔法。

簡(jiǎn)言之，如果用現(xiàn)實(shí)主義態(tài)度來(lái)看待重力，認(rèn)為重力是一個(gè)真實(shí)存在的力，那么重力的效果聽(tīng)起來(lái)非常像某種神秘的超距作用。這種在遠(yuǎn)距離外就可以產(chǎn)生作用而又看不見(jiàn)的力通常被稱為“超自然”的力，人類在摒棄似乎包含這類力量的觀點(diǎn)方面，擁有悠久的歷史。舉個(gè)例子，在17世紀(jì)早期，開(kāi)普勒曾提出潮汐可能是受到月球影響的結(jié)果（這個(gè)觀點(diǎn)最終被證明方向是正確的），但因?yàn)檫@個(gè)觀點(diǎn)涉及了這種超自然的力量，開(kāi)普勒遭到大肆批評(píng)，其中包括來(lái)自伽利略的批評(píng)。至少追溯至古希臘時(shí)期，人們都認(rèn)為，很顯然這世界上不存在可以在遠(yuǎn)距離產(chǎn)生作用的動(dòng)作，也不存在超自然的力量。

當(dāng)牛頓初次發(fā)表《原理》時(shí)，很多批評(píng)人士攻擊牛頓的切入點(diǎn)，也就是牛頓所引入的這個(gè)力，需要一種神秘的超距作用。在這些批評(píng)人士中，有些人很有影響力，這樣的人很多，暫且舉一個(gè)例子，比如戈特弗里德·萊布尼茨（我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)他是微積分學(xué)的共同創(chuàng)立者）。萊布尼茨尤其攻擊牛頓在科學(xué)中引入了“超自然”的力，而萊布尼茨這種觀點(diǎn)的基礎(chǔ)正是我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)的那個(gè)問(wèn)題，重力似乎涉及某種神秘的超距作用。

面對(duì)這樣的批評(píng)意見(jiàn)，一個(gè)可行的做法就是向工具主義轉(zhuǎn)變，采用工具主義態(tài)度來(lái)看待重力。實(shí)際上，牛頓本人通常都聲稱自己是用工具主義態(tài)度來(lái)看待重力的。要更好地理解這種會(huì)有怎樣的影響，可以再思考一下向地面下落的鋼筆。牛頓的方程式，包括與重力相關(guān)的方程式，可以對(duì)鋼筆將如何下落（比如鋼筆下落的加速度）做出很好的預(yù)測(cè)。采取工具主義態(tài)度，實(shí)際上就是認(rèn)為這些方程式可以很好地描述物體運(yùn)動(dòng)模式，同時(shí)對(duì)物體為什么會(huì)有這樣的運(yùn)動(dòng)模式保持不可知論的態(tài)度。換句話說(shuō)，你可以用牛頓的方程式，特別是與重力相關(guān)的方程式，來(lái)進(jìn)行很好的預(yù)測(cè)，但同時(shí)對(duì)重力是不是一個(gè)“真實(shí)”的力保持沉默。

牛頓確實(shí)始終希望對(duì)重力給出一個(gè)現(xiàn)實(shí)主義的描述，與他在《原理》中給出的數(shù)學(xué)計(jì)算保持一致，并且從某個(gè)意義上說(shuō)，這個(gè)描述僅涉及數(shù)學(xué)計(jì)算而沒(méi)有超距作用。不過(guò)，盡管在后來(lái)的兩個(gè)世紀(jì)里，看待重力的方法多少有些不同（比如，出現(xiàn)了一個(gè)新概念，那就是物體是在不需要超距作用的情況下，對(duì)一個(gè)在局部有效的重力場(chǎng)做出反應(yīng)的，這可以是看待重力的另一種可行選擇），但仍然沒(méi)有出現(xiàn)一種對(duì)重力完全沒(méi)有問(wèn)題的解釋。至少?gòu)默F(xiàn)實(shí)主義角度來(lái)看，這些解釋都有問(wèn)題。只要采取完全的工具主義態(tài)度，那么所有解釋，包括牛頓的解釋，都是沒(méi)有問(wèn)題的。最終，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論將會(huì)對(duì)重力給出一個(gè)不涉及超距作用的解釋，我們?cè)诤竺娴恼鹿?jié)將對(duì)此進(jìn)行討論。然而，我們也將看到，愛(ài)因斯坦對(duì)重力的解釋，與我們大多數(shù)人從小到大所理解的牛頓關(guān)于重力的觀點(diǎn)之間存在巨大差異。

結(jié)語(yǔ)

舊的亞里士多德世界觀不能與17世紀(jì)的新發(fā)現(xiàn)保持一致。它的替代者當(dāng)然不是一夜之間就建立起來(lái)的，不過(guò)，最終我們?cè)谇懊嫠枋龅男碌氖澜缬^出現(xiàn)了，這正是我們所說(shuō)的牛頓世界觀。與亞里士多德世界觀的情況相同，牛頓世界觀也隨時(shí)間推移而經(jīng)歷了發(fā)展，不過(guò)一個(gè)機(jī)械論的、像機(jī)器一樣的宇宙一直保留了下來(lái)，并且成為這一世界觀的核心觀點(diǎn)。

科學(xué)在17世紀(jì)得到發(fā)展，在這個(gè)過(guò)程中，特點(diǎn)之一就是出現(xiàn)了越來(lái)越多的定律，比如開(kāi)普勒行星的運(yùn)動(dòng)定律和牛頓的運(yùn)動(dòng)定律?？茖W(xué)定律變得越來(lái)越重要，而這也帶來(lái)了一些有趣的哲學(xué)問(wèn)題，比如什么是科學(xué)定律。在第21章中，我們將簡(jiǎn)要研究圍繞這些定律產(chǎn)生的某些令人困惑的命題。然后，在第22章中，我們將簡(jiǎn)要描述牛頓世界觀在隨后兩個(gè)世紀(jì)中的發(fā)展軌跡。