原標題:關于運動原因的認知歷史--虛空與運動關系的演變
摘要:以虛空與運動關系為線索,從虛空中不能運動、虛空中運動成為可能和虛空與運動關系的終結梳理了二者關系的演變進程。認為虛空與運動關系在認識上的突破與對運動原因的深入理解密切相關,而這又是慣性定律建立的重要思想基礎。
關鍵詞:虛空;運動;慣性定律
慣性定律的建立歷史是西方近代物理學史研究的核心問題之一,國內學者對此多有研究[1-5].其實,慣性定律的逐步建立是與對運動原因認知的深入程度密切相關的,而對運動原因的理解又與對虛空與運動關系的解釋密切相關。因此,以虛空與運動的關系為切入點,探討運動原因的認知歷史,會對慣性定律的建立歷史有不同于前輩的理解。
1虛空中不能運動
在古希臘,對運動的存在與否的認識并不一致。巴門尼德和芝諾等古希臘學者,認為運動是不存在的。而亞里士多德卻堅信運動的存在,他的《物理學》表明了這種觀點。然而,他的認識也是有局限性的,例如,他把運動限制在虛空以外且不承認虛空的存在,并對此進行了大量的論證。
1.1何為虛空
亞里士多德的《物理學》中涉及了虛空的概念:
虛空通常被理解為里面什么也沒有的空間。其原因在于:存在都被理解為物體,又,一切物體都在空間里,而里面沒有任何物體的空間是空的。因此,哪一個地方沒有物體,哪里就是虛空。又,他們認為物體都是可觸知的,且正是這樣可觸知的東西有輕有重,因此用演繹法得到結論:不包含有任何輕的或重的物體的地方,就是虛空。[6]109-110
由此不難看出,亞里士多德認為:虛空是一個位置,并且這個位置沒有任何東西。亞里士多德著作對中世紀的學者有較大的影響,他們多以對其著作的注解來闡釋自己的觀點。因此,亞里士多德對虛空的解讀必定會影響到中世紀的學者。即使到了伽利略和牛頓時期,這種影響依然存在,而此時他們對虛空的理解已經蘊含了真空的思想。為了便于敘述,這種區別不做考慮,仍以虛空來指代。
1.2自然運動
亞里士多德把運動分成了自然運動和受迫運動兩種類型,“第一類是由組成這些物體的物質本性引起的(符合行為由存在引起的原則)。而第二類只能暫時地由外部所強加?!盵7]這兩種運動適用于地界。同時,他還認為天界(月上世界)和地界(月下世界)是不同的,應該遵守不同的規則。然而無論怎樣,他都認為在虛空中運動是不可能的。
有人說,如果有運動,虛空的存在是必然的。其實只要仔細考察一下,實際發生的情況毋寧說正好相反,即,如果有虛空,就不可能有任何運動。因為,恰如有些人以‘相同’為理由主張地球是靜止的那樣,在虛空里的事物也必然是靜止的,因為虛空里沒有這樣的地方:事物傾向于往這里運動而不傾向于往那里運動,因為,作為虛空是沒有差異的。[6]112-113
在這里,亞里士多德的觀點是:運動的前提是要有“差異”存在,即宇宙應該是不均勻的。在其看來月下世界有水、火、土、氣4種元素,而物質則是由這四種元素按不同比例共同構成,單一元素構成的物質并不存在。這些物質里某一種元素占優勢,那么物質將會隨著占優勢的物質運動,回到占優勢的元素的自然位置。因為月下世界是不均勻的,重物(土、水)將下降,輕物(氣、火)則會上升。