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纯粹定量的物理学

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:“那些主张把物质的实物与广延或量区分开来的人,或者没有归入名称实物之下的东西的观念,要不就是弄混了非物质的实物的观念。”笛卡儿物理学的目标就是说明如何进行这种还原。物体一切性质无一例外地用下述理论来说明:我们在这个理论中只考虑几何广延、能够用广延来描绘的不同的位形以及这些位形能够具有的不同的运动。

每当属性能够被测量或者是量时,代数语言就变得易于表达这一属性的不同状态。代数表达的这种倾向对量来说是特有的吗,质完全被剥夺了吗?在十七世纪创造数学物理学的哲学家肯定是这么想的。因此,为了实现他们追求的数学物理学,他们必须要求他们的理论毫无例外地只处理量,严格地排除任何定性的概念。

而且,上述这些哲学家都在物理学理论中看到的不是经验定律的描述,而是经验定律的说明。对他们来说,结合在物理学理论的命题中的观念不是可观察的性质的记号和符号,而是潜藏在外观之下的实在的真正表达。因此,我们的感官呈现给我们的物理宇宙是量的庞大集合,它作为量的体系提供给心智。

迎接十七世纪的伟大科学革新者的这些共同追求在笛卡儿哲学的创造中达到顶点。

从物质事物的研究中完全消除质是笛卡儿物理学的目的和实际定义的特点。

在科学中,只有算术及其向代数的扩展摆脱了从质的范畴借用的任何概念,唯有它符合为完备的自然科学提出的理想

当心智进入几何学时,心智便碰到定性的要素,因为这门科学依旧“如此局限于图形的考虑,以致它在不使想象感到疲惫不堪的情况下便不能进行理解。”“古人反对在几何学中使用算术术语,这种顾忌只能来自他们没有清楚地看到它们的关系,从而在他们说明它们的方式方面造成了模糊和困难。”当我们除去几何形式和形状的定性概念,而只保留距离和把所研究的不同点的相互距离关联起来的方程的定量概念时,这种模糊和困难必定会消失。虽然各种各样的数学分支的对象具有不同的本性,但是它们在这些对象中不考虑“除各种关系或在关系中发现的比例以外的任何东西”,以致足以用代数方法一般地处理这些比例,而不涉及在其中遇到它们的对象或在其中使它们具体化的图形;从而,“数学家必须考虑每一件事化归为同一类型的问题,即确定某一方程的根的值。”全部数学被化归为数的科学,在其中仅处理量;质在其中不再有任何位置。

质从几何学中被消除了,现在必须从物理学中取缔它们。为了成功地做到这一点,把物理学化归为数学,即变成只有量的科学就足够了。这就是笛卡儿着手完成的任务:

“我不承认物理学中的原理在数学中却不能被接受。”“因为我坦率地表白,不承认除能够具有一切种类的分度、位形和运动——几何学家称这些东西为量,他们把这些东西看做是它们证明的对象——的物质之外的物质事物中的其他实物;在这种物质中,我绝对只考虑分度、位形和运动。关于它们,我不承认不能从我们无法怀疑的公理演绎出的东西是真的,而演绎又是以如此明显的方式进行的,以至演绎相当于数学证明。正如我们在结果中将要看到的,因为一切自然现象都可以用那种方式说明,所以我认为,我们不应该承认物理学中的其他原理,也不应该对任何其他类别抱有希望。” [3]

那么,首先物质是什么?“它的本性不在于硬度,也不在于重量、热或其他这类质”,而仅仅在于“长度、宽度和深度方面的广延”,在于“几何学家称为量” [4] 的东西或体积。因此,物质是量;物质某一部分的量是它占据的体积。容器包含像它的容积那么多的物质,不管它是用水银充满还是用空气充满。“那些主张把物质的实物与广延或量区分开来的人,或者没有归入名称实物之下的东西的观念,要不就是弄混了非物质的实物的观念。” [5]

运动是什么?也是量。使一个系统的每一个物体包含的物质的量乘以使它运动的速度,把所有乘积加在一起,你就有该系统的运动量。只要该系统不与任何外部物体碰撞——外部物体把运动转给它或者从它那里得到运动,它将保持不变的运动量。

这样一来,单一的、均匀的、不可压缩的和非弹性的物质遍及整个宇宙,对于物质我们只知道它是广延的。这种物质可以分为各种形状的部分,能够使这些部分相互之间进入不同的关系。构成物体的东西的唯一真正的性质是这样的,影响我们感官的所有表观的质都可以还原为这些性质。笛卡儿物理学的目标就是说明如何进行这种还原。

引力是什么?是以太物质的旋涡在物体上产生的效果。热的物体是什么?是“以十分突然的和剧烈的运动相互扰动的小部分组成的”物体。光是什么?是火热的物体的运动施加在以太上的、即时地传播到最远距离的压力。物体一切性质无一例外地用下述理论来说明:我们在这个理论中只考虑几何广延、能够用广延来描绘的不同的位形以及这些位形能够具有的不同的运动。“宇宙是一台机器,其中除了它的部分的形状和运动,根本无须考虑任何东西。”于是,整个物质自然的科学被化归为一种普适的算术,质的范畴从中被基本取缔了。

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