由哲學到物理–物理學的思考原理?

輕鬆有趣地了解物理這學科的由來, 從而發展出對該學科的興趣
從亞里士多德講起

西方哲學史
亞里士多德的物理學

 

第二十三章 亞里士多德的物理學

在這一章裏我準備考察亞里士多德的兩部書﹐一部書叫作《物理學》﹐另一部書叫 作《論天》。這兩部書是密切聯繫著的﹔第二部書的論證就是從第一部書所留下來的論 點開始的。兩部書都極其有影響﹐並且一直統治著科學直到伽利略的時代為止。象“第 五種本質”﹑“月球以下”這些名詞﹐就都是從這兩部書所表達的理論裏得來的。因此 哲學史家就必須研究這兩部書﹐儘管事實上以近代科學的眼光看來﹐其中幾乎沒有一句 話是可以接受的。

要理解亞里士多德的––正如要理解大多數希臘人的––物理學觀點﹐就必須了解 他們在想象方面的背景。每一個哲學家除了他向世界所提出的正式體系而外﹐還有著另 一種更簡單得多的﹑可能為他自己所完全不曾察覺到的體系。縱使他察覺到它﹐或許他 認識到這是行不通的﹔所以他就把它隱藏起來而提出某種更為詭辯的東西﹐他相信那種 東西﹐因為那種東西有似於他的未曾加工的體系﹐他也要求別人接受那種東西﹐因為他 相信他已經把它弄得不可能再加以反駁了。這種詭辯是靠著對反駁的反駁而達到的﹐但 是單憑這一點卻是永遠也得不出正面的結果來的﹕那最多只表明一種理論可.能.是真的﹐ 但卻非必.定.是真的。正面的結果﹙無論一個哲學家所意識到的是何等地微少﹚都是從 他想象之中預先就有的觀念裏面﹐或者是如桑塔雅那所稱之為“動物的信仰”裏面得來 的。 關於物理學﹐亞里士多德在想象方面的背景與一個近代學者在想象方面的背景是大 不相同的。今天一個小孩子一開始就學力學﹐力學這個名字的本身就提示著機械。他 已經習慣於汽車和飛機了﹔甚至在他下意識想象的最深處﹐他也決不會想到一輛汽車裏 會包含有一種馬﹐或者一架飛機的飛行乃是因為它的兩翼是一隻具有神奇力量的飛鳥的 兩翼。動物﹐在我們對於世界的想象圖畫裏﹐已經喪失了它們的重要性﹔人在這個世界 裏﹐已經比較能獨立地作為是一個大體上無生命而且大致能夠馴服的物質環境的主人了。

對於試圖對運動作出科學解說的希臘人來說﹐除了少數象德謨克裏特和阿幾米德那 樣的天才情況而外﹐純粹的力學觀點幾乎從來也不曾得到過暗示。看來只有兩套現象才 是重要的﹐即動物的運動與天體的運動。在近代科學家看來﹐動物的身體是一架非常精 致的﹑具有異常複雜的物理﹣化學結構的機械﹔每一項科學的新發見都包含著動物與機 械之間的表面鴻溝的縮小。但在希臘人看來﹐則把顯然是無生命的運動同化在動物的運 動裏面﹐卻似乎更為自然。今天一個小孩子仍然在用自身能不能運動的這一事實﹐來區 別活的動物與其他的東西﹔在許多的希臘人看來﹐特別是在亞里士多德看來﹐這一特點 本身就提示了物理學的普遍理論的基礎。但是天體又是怎樣的呢﹖天體與動物的不同就 在於它們運動的規則性﹐但這可能僅僅是由於它們優異的完美性所致。每一個希臘哲學 家無論成年以後是怎樣想法﹐但都是從小就被教導要把日月看作是神的﹔阿那克薩哥拉 曾被人控訴為不敬神﹐就因為他教導說日和月並不是活的。當一個哲學家不再把天體的 本身看作是神明的時候﹐他就會把天體想成是由一位具有希臘人的愛好秩序與幾何的簡 捷性的神明意志在推動著﹔這也是十分自然的。於是一切運動的最後根源便是“意志”﹕ 在地上的便是人類與動物的隨心所欲的意志﹐在天上的則是至高無上的設計者之永恆不 變的意志。我並不提示說﹐這一點就可以適用於亞里士多德所談到的每一個細節。我所 要提示的是﹐這一點提供了亞里士多德在想象方面的背景﹐並且代表著﹙當他著手研究 時﹚他會希望是真實的那種東西。

談過了這些引言之後﹐就讓我們來考察亞里士多德確實說過些什麼。

在亞里士多德的著作裏﹐物理學﹙physics﹚這個字乃是關於希臘人所稱為“phusi s”﹙或者“physis”﹚的科學﹔這個字被人譯為“自然”﹐但是並不恰好等於我們所賦 給“自然”這個字的意義。我們仍舊在說“自然科學”與“自然史”﹐但是“自然”其 本身﹐儘管它是一個很含糊的字﹐卻很少正好意味著“phusis”的意義。“phusis”是 與生長有關的﹔我們可以說一個橡子的“自然”﹙“性質”﹚就是要長成為一棵橡樹﹐ 在這種情況下我們就是以亞里士多德的意義在使用這個字的。亞里士多德說﹐一件事物 的“自然”﹙“性質”﹚就是它的目的﹐它就是為了這個目的而存在的。因而這個字具 有著一種目的論的涵義。有些事物是自然存在的﹐有些事物則是由於別的原因而存在的。 動物﹑植物和單純的物體﹙原素﹚是自然存在的﹔它們具有一種內在的運動原則。﹙被 譯作“運動”的這個字﹐有著比“移動”更為廣氾的意義﹔除了移動而外﹐它還包括著 性質的變化或大小的變化。﹚自然是運動或者靜止的根源。如果事物具有這種的內在原 則﹐它們便“具有自然﹙性質﹚”。“按照自然”這句成語﹐就適用於這些事物極其本 質的屬性。﹙正是由於這種觀點﹐所以“不自然”就用以表示譴責。﹚自然存在於形式 之中而不是存在於質料之中﹔凡是潛存的血肉就都還不曾獲得它自己的自然﹙性質﹚﹐ 唯有當一件事物達到充分發展的時候﹐它才更加是它自己。整個的這一觀點似乎是由生 物學所啟發的﹕橡子就是一顆“潛存”的橡樹。

自然是屬於為了某種東西的緣故而起作用的那類原因的。這就引到了一場關於自然 並沒有目的而只是由於必然而行動著的那種觀點的討論﹔與此相關﹐亞里士多德還討論 了為恩培多克勒所教導過的那種形式的適者生存的學說。他說這不可能是對的﹐因為事 物是以固定的方式而發生的﹐並且當一個系列完成的時候﹐則此前的一切步驟就都是為 了這個目的的。凡是“由於連續不斷的運動﹐從一個內在的原則發源而達到某種完成” ﹙199b﹚的東西都是“自然的”。整個這一“自然”觀﹐儘管它似乎是很值得稱道地能 適用於解釋動物與植物的生長﹐但在歷史上卻成了科學進步的最大障礙﹐並且成了倫理 學上許多壞東西的根源。就這後一方面而論﹐它至今仍然是有害的。

亞里士多德告訴我們說﹐運動就是潛存著的東西正在實現。這一觀點除了有許多缺 點而外﹐並且也與移動的相對性不相容。當A相對於B而運動的時候﹐B也就相對於A而運 動﹔要說這兩者之中有一個是運動的而另一個是靜止的﹐這乃是毫無意義的話。當一條 狗抓到一塊骨頭的時候﹐常識上似乎以為狗是在運動而骨頭則是靜止的﹙直到骨頭被抓 住時為止﹚﹐並且以為運動有一個目的﹐即要實現狗的“自然”﹙“性質”﹚。但實際 的情形卻是﹐這種觀點並不能應用於死的物質﹔並且對於科學的物理學的要求來說﹐ “目的”這一概念是完全沒有用處的﹐任何一種運動在嚴格的科學意義上﹐都只能是作 為相對的來加以處理。

亞里士多德反對留基波和德謨克裏特所主張的真空。隨後他就過渡到一場頗為奇特 的關於時間的討論。他說可能有人說時間是並不存在的﹐因為時間是由過去和未來所組 成的﹐但是過去已經不複存在而未來又尚未存在。然而﹐他反對這種觀點。他說時間是 可以計數的運動。﹙我們不清楚﹐他為什麼要把計數看成是根本性的﹚。他繼續說我們 很可以問道﹐既然除非是有一個人在計數﹐否則任何事物便不可能計數﹐而時間又包含 著計數﹔那末時間若不具有靈魂究竟能不能存在呢﹖看來亞里士多德似乎把時間想成是 許多的時日或歲月。他又說有些事物就其並不存在於時間之內的意義而言﹐則它們是永 恆的﹔他所想到的大概也是數目之類的東西。

運動一直是存在著的﹐並且將永遠存在﹔因為沒有運動就不能有時間﹐並且除了柏 拉圖而外﹐所有的人都同意時間不是被創造的。在這一點上﹐亞里士多德的基督教後學 們卻不得不和亞里士多德的意見分道揚鑣了﹐因為聖經告訴我們說宇宙是有一個開始的。

《物理學》一書以關於不動的推動者的一段論證而告結束﹐這一點我們在談到《形 而上學》時已經考察過了。有一個不動的推動者在直接造成著圓運動。圓運動是原始的 一種運動﹐並且是唯一能夠繼續無限的一種運動。第一推動者既沒有部分也沒有大小﹐ 並且存在於世界的周圍。達到了這個結論之後﹐我們再來看天體。

《論天》這片著作裏提出了一種簡單愉快的理論。在月亮以下的東西都是有生有滅 的﹔自月亮而上的一切東西﹐便都是不生不滅的了。大地是球形的﹐位於宇宙的中心。 在月亮以下的領域裏﹐一切東西都是由土﹑水﹑氣﹑火四種元素構成的﹔但是另有一個 第五種的元素是構成天體的。地上元素的自然運動是直線運動﹐但第五種元素的自然運 動則是圓運動。各層天都是完美的球形﹐而且越到上層的區域就越比下層的區域來得神 聖。恆星和行星不是由火構成的﹐而是由第五種元素構成的﹔它們的運動乃是由於它們 所附著的那些層天球在運動的緣故。﹙這一切都以詩的形式錶現在但丁的《天堂篇》裏。﹚

地上的四種元素並不是永恆的﹐而是彼此互相產生出來的––火就其自然運動乃是 向上的這種意義而言﹐便是絕對的輕﹔土則是絕對的重﹐氣是相對的輕﹐而水則是相對 的重。這種理論給後代準備下了許多的困難。被人認為是可以毀滅的彗星就必須劃歸到 月亮以下的區域裏面去了﹐但是到了十七世紀人們卻發見彗星的軌道是圍繞著太陽的﹐ 並且很少能象月亮距離得這麼近。既然地上物體的自然運動是直線的﹐所以人們就認為 沿水平方向發射出去的拋射體在一定時間之內是沿著水平方向而運動的﹐然後就突然開 始垂直向下降落。伽利略發見拋射體是沿著拋物線而運動的﹐這一發見嚇壞了他的亞裏 士多德派的同事們。哥白尼﹑開普勒和伽利略在奠定地球不是宇宙的中心﹐而是每天自 轉一次﹑每年繞太陽旋轉一週的這一觀點時﹐就不得不既要向聖經作戰﹐也同樣要向亞 里士多德作戰了。

我們再來看一個更帶普遍性的問題﹕亞里士多德的物理學與本來系由伽利略所提出 的牛頓“運動第一定律”是不相符的。牛頓的運動第一定律說﹐每個物體如果已經是在 運動著的話﹐則當其自身不受外力作用時就將沿直線作等速運動。因此就需要有外部的 原因﹐––並不是用以說明運動而是用以說明運動的變化﹐無論是速度的變化﹑還是方 向的變化。亞里士多德所認為對於天體乃是“自然的”那種圓運動﹐其實包含著運動方 向的不斷變化﹐因此按照牛頓的引力定律﹐就需要有一種朝向圓心而作用著的力。

最後﹕天體永恆不毀的這一觀點也不得不被人放棄了。太陽和星辰有著悠久的生命﹐ 但卻不是永遠生存的。它們是從星雲裏生出來的﹐並且最後不是爆炸就是要冷卻而死亡。 在可見的世界裏﹐並沒有什麼東西是可以免於變化和毀滅的﹔亞里士多德式的與此相反 的信仰﹐儘管為中世紀的基督徒所接受﹐其實乃是異教徒崇拜日月星辰的一種產物。