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六、谈贝克莱是马赫和爱因斯坦的先驱(1)

2024-09-03 09:28    猜想与反驳    来源:365文库

贝克莱主教是什么人,我所知不多,但我感激他使我们免于不容置疑的第一前提之害。

塞缪尔·勃特勒

这篇短文的目的是想列举贝克莱在物理哲学领域的思想,它们十分新颖惊人。这主要是一些被恩斯特·马赫和海因里希·赫兹以及若干哲学家和物理学家重新发现、重新引进现代物理学讨论之中的思想,其中有一些人受到马赫的影响,如伯特兰·罗素、菲利普·弗朗克、里夏德·冯·米泽斯、莫里兹·石里克、(2)沃尔纳·海森堡等等。

我要立即说明,我不同意这里的大部分实证主义观点。我赞赏贝克莱,却不赞同他。然而此文的目的并不是去批判贝克莱,只是在第Ⅴ节中将作一点简要而不全的评论。(3)

贝克莱只写过一本专门谈物理学哲学的书《论运动》;但在许多其他著作的某些段落中也表达了同样的或有所补充的想法。(4)

贝克莱科学哲学思想的核心,见于他的《牛顿力学批判》之中。(贝克莱在他的《分析家》及其两个续篇中批判了牛顿的数学。)贝克莱极其钦慕牛顿,他显然认为此外就没有值得他批判的对象了。

以下二十一个论点,没有都用贝克莱的原话,其先后顺序没有按照其在贝克莱书中出现的顺序,也没有按照系统地论述贝克莱思想的顺序来介绍。

让我引用贝克莱一句话(《运动》,29)作为箴言,从而开始列举这些论点。

(1)“说出一个词来却又毫无意义,是不配作一位哲学家的。”

(2)一个词的意义也就是这个词与之相联系(作为其名称)的观念或感觉特性。这样,“绝对空间”和“绝对时间”等词毫无经验(或操作)意义;牛顿关于绝对空间和绝对时间的原理作为物理学理论必然要遭到摈弃。(参阅《原理》,97,99,116;《运动》,53,55,62;《分》,50,问题8;《西》,271:“至于绝对空间——力学哲学家或几何哲学家们的那个幽灵,只要说我们的感官既感觉不到,我们的理性也证明不了,这就够了……”;《运动》,64:“对于……力学哲学家的目标来说……只不过是用恒星天所确定的相对空间代替他们的‘绝对空间’而已……由这一相对空间所定义的运动和静止,能够方便地用以取代这种绝对的东西……”)

(3)“绝对运动”一词也是一样。一切运动都是相对的这一原则,可以求助于“运动”的意义或操作主义论证而得到确立。(参见上述《原理》,58,112,115:“说一个物体‘运动’,它就必须……相对于另一物体改变其距离或位置……”;《运动》,63:“……不借助于可感知事物,就无法辨别或测量运动”;《运动》,62:“……石头在投石器里的运动或水在旋转的桶里的运动,是不可能……被那些借绝对空间来定义[运动]的人称为真正圆周运动的……”)

(4)物理学滥用了“重力”和“力”等词;引进力作为运动(或加速运动)的原因或“本原”,也就引进了“一种隐秘性质”(《运动》,1—4,特别是5,10,11,17,22,28;《阿》,vii,9)。更确切一点,我们应当说“一种隐秘的形而上学实体”;因为“隐秘性质”一词是用词不当,至于“性质”,留给可观察的或已观察到的性质更为妥当——这种性质是给予我们感官的,当然绝不会“隐秘”。(《分》,50,问题9;特别是《运动》,6:“那么很明显,假定运动的本原为重力或力是毫无用处的,怎样才能通过[与之同一的]一般所说的隐秘性质而把这种本原了解得更加清楚呢?本身隐秘的东西什么也解释不了;更不用说,一种未知的作用原因更宜于称之为[形而上学的]实体而不是性质。”)

(5)考虑到这一些,牛顿理论就不能作为一种真正的因果性解释,也即根据真正的自然原因所作的解释来接受了。认为重力解释了物体(行星、自由落体等)运动的因果关系,或者认为牛顿发现重力或吸引是“一种基本性质”(《原理》,106),它内在于物体的本质或本性之中,足以解释物体运动定律,这种看法必须抛弃(《西》,234;又见《西》,246,最后一句)。但必须承认,牛顿理论得出了正确的结果(《运动》,39,41)。要理解这一点,“最重要的……就是区分数学假说同事物本性[或本质](5)……我们如果看到这一区别,则一切力学哲学的著名定理都可以保留……这些定理使人们有可能计算这个宇宙系统[即太阳系];同时,对运动的研究也将摆脱大量空洞繁琐的细节,和[毫无意义的]抽象观念”(《运动》,66)。

(6)物理学(力学哲学)中没有因果解释(参阅《西》,231),即没有根据对事物隐藏的性质或本质的发现所作的解释(《原理》,25)。“……物体……运动的真正有效的原因根本不属于力学或实验科学领域。它们也不可能对这些领域有所阐明……”(《运动》,41)。

(7)理由其实就是:物理的东西没有秘密的或隐藏的“真正的或实在的本性”,没有“实在的本质”,没有“内在的性质”(《原理》,101)。

(8)在物体的后面没有任何物理的东西,没有隐秘的物理实在。可以说,一切都是表面;物体只不过就是它们的性质。它们的外观就是它们的实在(《原理》,87,88)。

(9)科学家(“力学哲学家”)的本分,就是“通过实验和推理”(《西》,234)而发现自然定律,也就是说,发现自然现象的规则性和均匀性。

(10)自然定律实际上也就是物体被感知的运动(《西》,234)中的规则性或相似性或类比(《物理》,105)。“……我们从经验中学到这些”(《原理》,30);它们都是观察来的,或是从观察中推论出来的(《原理》,30,62;《西》,228,264)。

(11)“自然定律一旦形成,哲学家的任务就是:表明每一现象都符合于这些定律,也就是说,每一现象都一定可以从这些原则中得出来。”(《运动》,37;参阅《原理》,107和《西》,231:“他们[即‘力学哲学家’]的职权是……把特殊现象归于这种一般规则,并表明它们符合于这种规则,以便说明这些现象。”)

(12)这一过程,你如果愿意也可以称之为“解释”(甚至“因果解释”),只要把它明确区别于建立在事物真正本性或本质上的真正因果(即形而上学的)解释就行。《西》,231;《运动》,37:“如把事物归之为那种最简单、最普遍的原则,则可以说它已得到了力学上的解释”(这种原则即“已由实验证明了的基本运动定律……”《运动》,36),“并通过严格的推理而证明与这些原则相互一致并相互联系……这就意味着解释并解决现象的问题,指明现象的原因……”可以接受这样一些说法(参见《运动》,71),但是我们决不要被它引向歧途。我们永远都要明确地区分(参见《运动》,72)“本质主义的”(6)解释同“描述性”解释,前者诉诸事物本性,后者诉诸自然定律,即诉诸对观察到的规则性的描述。在这两种解释之中,只有后一种解释才是物理学可以接受的。

(13)从这两种解释中,我们还必须区分出第三种“解释”——一种诉诸数学假说的解释。一种数学假说可描述为计算某种结果的步骤。这只是一种形式系统,一种数学工具,可以比之于计算机。对它的评价仅根据其效能。它不仅可以采纳,还可能有用,可能值得赞美,但它不是科学:即使它可以得出正确结果,也只是一种技巧,一种“诀窍”(《分》,50,问题35)。而且,与本质的解释(在力学中这是完全虚假的)和自然定律的解释(如定律“已为实验所证明”,则是完全真实的)相反,一个数学假说不会发生真实性问题,只会发生作为一种计算工具的有用性的问题。

(14)那么,牛顿理论中“已为实验所证明”的那些原则,也即单纯描述物体运动可观察规则性的运动定律,都是真的。但是凡涉及上面已批判过的概念的那些部分,即绝对空间、绝对运动、力、吸引、重力,则不是真的,因为这一些都是“数学假说”。但是作为数学假说,它们只要起好作用(就力、吸引、重力而言),就不应加以摈弃。绝对空间和绝对运动则必须摈弃,因为它们并无作用(可用恒星系和相对于恒星系的运动取而代之)。“‘力’、‘重力’、‘吸引’(7)以及诸如此类的词,对于推理,对于计算运动和运动物体,都是有用的;但它们却无助于我们理解运动自身的简单本性,也未能指明如此众多的各自不同的性质……就吸引来说,牛顿显然不是作为一种真实的物理性质,而只是作为一个数学假说引进的。”(《运动》,17)(8)

(15)按照正确的理解,数学假说并不要求任何存在于自然界的事物与之对应——既不对应于它用以进行运算的词或项,也不对应于它所断言的函数从属关系。它似乎在现象世界的背后建立了一个虚构的数学世界,而不要求这个世界真正存在。“但所谓物体之中的力,不管是引力还是斥力,都只能看作数学假说,不能看作真的存在于自然界之中的东西”(《西》,234;参阅《运动》,18,39,特别是《阿》,vii,9,《分》,50,问题35)。它只要求从它的假定中可以得出正确的结果。但是它很容易被误解为要求更多的东西,要求描述一个现象世界背后的实在世界。但是不可能描述这样一个世界,因为这种描述必然是没有意义的。

(16)从这一点可以看出,同一现象可以成功地从一个以上的数学假说中推算出来,产生有关所推算现象的同一结果的两个数学假说,却不但可能互相区别,而且可能互相矛盾(特别是当它们被误解为描述现象世界背后的本质世界的时候);尽管如此,在二者之间却可以随意选择,并无足轻重。“第一流人物提出了……许多不同的学说,甚至相反的学说,但他们的结论[即他们所推算的结果]却达到了真理……牛顿和托利拆里彼此的意见并不一致……但是两人都把问题作了极充分的解释……一切归之于物体的力都不过是数学假说……因而同一事物可以按不同方式加以解释”(《运动》,67)。

(17)对牛顿理论的分析由此就产生以下的结果:

我们必须区分

(a)对具体的特殊的事物的观察。

(b)自然定律,或是对规则性的观察,或是由实验所证实的(《运动》,36;这里也许有“所支持”或“所确认”的意思;见《运动》,31),或是“由辛勤观察现象”所发现的(《原理》,107)。

(c)数学假说,不是根据现象,但结果同现象一致(或“说明现象”,如柏拉图主义者所说)。

(d)本质主义的或形而上学的因果解释,在物理科学中没有存在余地。

在这四条之中,(a)和(b)建立在观察之上,可从经验中得知为真;(c)不根据经验,只有工具的意义——因而可达到预期目的的工具不止一种(参阅以上(16));(d)任何时候想在现象世界背后构造一个本质世界,则可知其一定为假。结果,只要(c)是按照(d)的意义解释,即可知其一定为假。

(18)这些结果显然不仅适用于牛顿理论,例如也适用于原子论(微粒理论)。这种理论试图在现象世界背后构造一个不可见的“内在本质”世界(《原理》,102),以便对这个现象世界作出解释,从这一点上说,我们必须摈弃这一理论。(参阅《原理》,50;《分》,50;问题56;《西》,232,235。)

(19)科学家的工作导致某种可称之为“解释”的东西,但是对于理解这一所解释事物并没有什么很大的价值,因为可以得到的解释并不是一种以洞察事物本性为基础的解释。但是它具有实践意义。它使我们能够进行应用,作出预测。“……自然定律或运动定律指导我们如何行动,教导我们可期望什么”(《西》,234;参阅《原理》,62)。预测只能建立在有规律的序列的基础上(而不是因果序列——至少不是在本质主义的意义上)。正午突然天昏地暗,可能是“预兆”,是警告“信号”,是即将大雨倾盆的标志;然而谁也不会把它看作大雨的原因。所有观察到的规律性也都具有这种性质,尽管“预兆”和“信号”通常总是被误认为真正的原因(《新论》,147;《原理》,44,65,108;《西》,252—254;《阿》,iv,14,15)。

(20)这一物理学分析的一般实际结果——我建议称之为“贝克莱剃刀”——使我们可以先验地从物理科学中取消一切本质主义解释。它们如果具有数学的、预测的内容,可以作为数学假说而得到承认(而其本质主义解释则得以消除)。否则就可能被全部排除掉。这把剃刀比奥卡姆剃刀更为锋利:除了被感知的实体以外,一切其他实体都被排除了。

(21)这些观点的最终论证,也即为什么要取消这些隐秘的实体和性质,如物理力、微粒结构、绝对空间和绝对运动等等的理由是:我们知道并不存在这样一些实体,因为那些专门用来标示它们的词是没有意义的。要有意义,一个词必须代表一种“观念”;就是说,必须代表一种感觉或这一感觉的记忆;用休谟的术语来说,即代表一个印象或在我们记忆中的反应。(它也可以代表一个“概念”如上帝;但是属于物理科学的词不能代表“概念”。)因而这里讨论的词并不代表观念。“断言主动的力、作用和运动本原实际上都存在于物体内部的那些人,坚持一种没有任何经验根据的教义,用一些模棱两可的词来支持它,以致他们自己也不理解他们想要说什么。”(《运动》,31)

任何人读了这张二十一个论点的表,一定会为其现代性所震惊。这些论点同恩斯特·马赫讲授了多年、深信其新颖而革命的物理哲学相比,有其惊人的相似之处,特别是在对牛顿的批判方面。马赫这种哲学后来又为约瑟夫·彼得楚尔特等人所追随,对现代物理学特别是相对论产生了巨大影响。只有一点区别:马赫的“思维经济原则”不仅容许我们放弃某种“形而上学要素”,也容许在某些情况下就其简单性区别各种各样互相竞争的假说(贝克莱所谓“数学的”假说),就这一点而言,这一原则超过了我所说的“贝克莱剃刀”(见以上(16))。这些论点同赫兹的《力学原理》(1894)相比,也有惊人的类似,赫兹在那里试图取消“力”的概念。同维特根斯坦的《逻辑哲学论》相比也是这样。

也许最令人吃惊的是:贝克莱和马赫这两位牛顿的伟大崇拜者沿着非常类似的路线批判了绝对时间、绝对空间、绝对运动等观念。马赫的批判同贝克莱完全一样,最后都提出:牛顿绝对空间的一切论据(像傅科摆、旋转水桶、对地形的离心力效应)都因这些运动和恒星系有关而失效。

为表明马赫这种批判的先见之明的意义,我可以引证两段话,一段是马赫的,一段是爱因斯坦的。马赫曾写到(《力学》第7版,1912年,第ii章第6节§11),他在《力学》前几版中所提出的对绝对运动的批判是怎样被接受的:“在三十年以前,如果认为‘绝对运动’概念没有经验内容、科学上也没有用处因而是毫无意义的,人们对这个看法一般都会感到很奇怪。而今天,这个看法得到了许多知名研究者的赞同。”爱因斯坦在他悼念马赫的文章(《悼念马赫》,《物理学杂志》,1916)中也谈到马赫的这个看法:“如果在光速恒定问题激动物理学家时马赫的头脑仍然富于朝气,那么他也不是不可能发现相对论的。”爱因斯坦这段话无疑是极其宽宏大量的。(9)它对马赫的阐述也必然可用于贝克莱。(10)

关于贝克莱科学哲学与其形而上学的关系还可以再说几句。这同马赫的情况确实大不一样。

实证主义者马赫是一切传统的即非实证主义的、形而上学的敌人,特别是一切神学的敌人,贝克莱却是一位基督教神学家,十分热衷于为基督教教义辩护。虽然马赫和贝克莱同样认为,“绝对时间”、“绝对空间”、“绝对运动”这些词没有意义,从而都应当从科学中取消,但在物理学为什么不能研究实在原因这一点上,马赫显然与贝克莱不一致。贝克莱相信原因,甚至相信“真正的”或“实在的”原因,但一切真正的或实在的原因对他来说都是“有效原因或终极原因”(《西》,231),因而都是精神上的,完全超越于物理学之外的(见《对话》,ii)。他也相信真正的或实在的因果解释(《西》,231),也即相信我所称的“终极解释”。对于他来说,这就是上帝。

一切现象确实都是由上帝所引起,并通过上帝的干预而得到解释。对于贝克莱来说,物理学为什么只能描述规则性,为什么不能发现真正的原因,这就是直截了当的理由。

但如果认为这些差异表明贝克莱和马赫之间只有表面的相似,那就错了。相反,贝克莱和马赫都深信在物理现象世界(《原理》,87,88)背后不存在物理世界(第一性的世界或原子世界,见《原理》,50;《西》,232,235)。两人都相信那种今天称之为现象主义的学说,它认为物理事物只是现象的质,也即特殊经验到的颜色、声音等的束、复合或构造;马赫称之为“要素的复合”。区别在于:对于贝克莱,这一些都是直接由上帝引起的;对于马赫,这一些就在那里。贝克莱说,在物理现象的背后没有任何物理的东西,马赫则提出,在那背后根本什么也没有。

我认为,贝克莱的伟大历史意义在于,他反对了科学中的本质主义解释。牛顿本人未用本质主义诠释自己的理论;他本人并不认为他发现了这一事实:物体在其本性上不仅被施加而且具有一种吸引力(从物体辐射出去,其辐射量与其中的物质总量成正比)。但在他以后不久,对他的理论的本质主义诠释就占据了统治地位,并由此一直延续到马赫的时代。

在我们的时代,本质主义已被废黜,经过这些年后贝克莱式的或马赫式的实证主义或工具主义已成为时髦。

但显然还有第三种可能——“第三种观点”(如我所称的)。

我相信本质主义是站不住脚的。它意味着一种终极解释的观念,因为一种本质主义解释既不需要、也不可能再作进一步的解释了。(如果物体的本性就是吸引其他物体,那就没有必要再去要求一种对这个事实的解释,同时也没有可能再找到这样一种解释了。)但我们知道,至少从爱因斯坦以来,这个解释可能已被出乎意料地一再地向前推进了。

但尽管我们可以摈弃本质主义,却并不意味着我们必须接受实证主义,因为我们还可以接受“第三种观点”。

我在这里不再讨论实证主义关于意义的教条,别处已讨论过了。我只想提供六点意见。(i)可以用某种类似现象世界“背后”的世界进行工作,却不必依附于本质主义(特别是如果假定我们永远也不可能知道在那个世界背后究竟还有没有另外一个世界的话)。说得更清楚一些,人们可以用不同等级的解释性假说的概念去工作。有等级比较低的假说(有点像贝克莱在谈到“自然定律”时所考虑到的);也有等级较高的,如开普勒定律;还有更高等级的,如牛顿理论,再高的如相对论。(ii)这些理论并不是数学假说,就是说,并不只是预言现象的工具。其作用还要大得多;因为(iii)没有纯粹现象或纯粹观察:贝克莱在说到这些事物时所考虑的,总是诠释的结果,由此(iv)它具有一种理论的或假说的混合。(v)而且,新理论可导致对旧现象的再诠释,这就改变了现象世界。(vi)贝克莱曾注意到解释性理论的多样性[见以上第Ⅱ节(16)],这一点到处都有可能用来为任何两个竞争的理论建立条件,使它们可借以产生出不同的可观察结果,我们则可据以进行在二者之间作出抉择的判决性检验,由此获取新的经验。

第三种观点的要点是:科学的目的在于真理论,即使我们永远也不能保证任一特定理论为真;科学可因发明理论而进步(而且知道它确实进步了),这种理论同以前理论比较,可描述为对真的东西的更好近似。

这样我们现在就可以不成为本质主义者而承认,在科学中我们总是试图用未知解释已知,用未观察到的(也许是不可观察的)解释已观察到的(可观察的)。同时我们现在也可以不成为工具主义者而承认,贝克莱在以后的段落(《西》,228)中所说的假说的本性,既表明了他的分析的弱点——未能意识到一切科学的猜想性,包括他所称的“自然定律”的猜想性——也表明了他的分析的力量,即对假说性解释的逻辑结构所作的微妙理解。

贝克莱写道:“由一种对现象的沉思而达到一般自然定律,这是一回事;编造一种假说而由此推导出现象来,这是另一回事。想出本论并用来解释行星的运动和现象的人们,不可能因此就被认定是发现了事实上的和自然界中的真正原则。虽然我们可以从这个前提中推导出结论,但不能由此得出,我们也可以反过来论证,可以由结论推导出前提。例如,设想有一种弹性流体,其组成成分微粒子彼此等距,各有相等的密度和直径,由于离心力而离开中心向相反方向互相退走;即使由这一设想必然得出这种流体的密度和弹力同它在受压缩时所占空间成反比,但我们不能由此反推出,具有这一特性的流体必然是由这种假想的相等的粒子所组成。”

* * *

(1) 最早发表于《英国科学哲学杂志》,1953年,第4期。

(2) 石里克在维特根斯坦的影响下,提出一种对普遍定律的工具主义诠释,这种定律实际上等于贝克莱的“数学假说”;见《自然科学》(Naturwissenschaften),1931年,第19卷,第151和156页,进一步的参考,见前面第三章第153页注①。

(3) 此后我更全面地发展了这些想法,见前面第三章,特别是第4节。

(4) 除了《运动》(=《论运动》De Motu,1721),我还将引用《新论》(=《视觉新论》Essay towards a New Theory of Vision,1709),《原理》(=《人类知识原理》Treatise concerning the Principles of Human Knowledge,1710),《对话》(=《海拉斯和费洛纳斯的三次对话》Three Dialogues between Hylas and Philonous,1713),《阿》(=《阿耳西弗朗》Alciphron,1732),《分》(=《分析家》The Analyst,1734年),《西》(=《西雷斯》Siris,1744)。就我所知,《运动》一书还没有英译本,此书成功地表明了贝克莱想说些什么;而最新一版《贝克莱著作集》的编者却千方百计地贬低这篇高度创造性的、在许多方面都是独一无二的论文。

(5) “本性”与“本质”相等,见我的《开放社会及其敌人》,第5章,第6节。

(6) “本质主义的”(以及“本质主义”)一词并不是贝克莱的,而是由我引进的,见《历史决定论的贫困》和《开放社会及其敌人》。

(7) 拉丁原文中是异体字,这里改用引号。

(8) 这多少是牛顿自己的意见;比较牛顿1692—1693年1月17日,特别是2月25日致本特利的信,以及上文第三章第3节。

(9) 马赫在爱因斯坦的狭义相对论提出后还活了11年,其中至少有8年他还十分活跃,但他一直坚决反对相对论。尽管在他生前出的《力学》(Mechanik)最后一版(第7版)德文版(1912年)序言中,间接提到过相对论,却是在赞美爱因斯坦的对手雨果·丁格勒时才提到的,并没有直接谈论爱因斯坦和相对论的名字。

(10) 这里不讨论马赫的其他先驱,如莱布尼茨。


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