萊布尼茨對(duì)真空的研究

1、.萊布尼茨對(duì)真空的研究萊布尼茨不僅是一位偉大的數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家,而且是近代一位也許是唯一一位可比肩亞里士多德的百科全書式學(xué)者。他在自然科學(xué)以外的其它人類理智領(lǐng)域,比他同時(shí)代的其他科學(xué)巨匠獲得了更多的成就。他被譽(yù)為德國(guó)的科學(xué)、哲學(xué)之父,還在神學(xué)、技術(shù)創(chuàng)造、法學(xué)、歷史學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、政治學(xué)等諸多領(lǐng)域都有著堪稱同時(shí)代一流的建樹。西方的一位學(xué)者曾這樣評(píng)價(jià):“萊布尼茨可能是近代世界最全面的天才,觸及了現(xiàn)代知識(shí)的幾乎每一個(gè)分支。他是最后一位希望掌握現(xiàn)代知識(shí)的所有領(lǐng)域,并且是百科全書式人物的人。也許正因?yàn)槿R布尼茨所涉及的研究領(lǐng)域過于廣泛、龐雜,他的許多研究成果的重要價(jià)值在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)未得到重視,譬如他對(duì)真空問題的

2、研究。盡管由于當(dāng)時(shí)的客觀條件所限,萊布尼茨在真空研究中更多的依靠科學(xué)的猜測(cè)和哲學(xué)的思辨,但其結(jié)論竟與200多年后的科學(xué)大師愛因斯坦、狄拉克等人對(duì)真空研究的成果暗合,確是令人不得不感慨其思想之天才。1“真空問題的歷史脈絡(luò)對(duì)真空問題的研究及爭(zhēng)論可追溯到古希臘。德謨克利特等原子論者認(rèn)為,世界是由原子和虛空構(gòu)成的,提出了真空這一命題;而亞里士多德那么認(rèn)為,宇宙中充滿了“以太,因此真正的虛空是不存在的,他的名言是“大自然厭惡真空。這可以說是人類對(duì)真空問題討論和爭(zhēng)論的源頭,并一直延續(xù)至今。不過,在這里有一點(diǎn)必須指出,真空的概念是有歧義的,有所謂“物理真空和“哲學(xué)真空或稱形而上學(xué)真空之分,而“物理真空又有“

3、經(jīng)典真空與“量子真空之別。歷史上對(duì)真空概念不同時(shí)期也各有側(cè)重,古希臘的真空概念更多是哲學(xué)意義上的,偏向于“虛空、“虛無(wú)的含義;17世紀(jì)的真空概念是“物理真空和“哲學(xué)真空兩者兼而有之;而現(xiàn)代的真空概念更多地是指“物理真空。當(dāng)然,“物理真空和“哲學(xué)真空的概念區(qū)分并不是完全明晰的,也無(wú)法成為在該領(lǐng)域嚴(yán)格區(qū)分科學(xué)問題和形而上學(xué)問題的根據(jù),真空問題仍然是也許會(huì)永遠(yuǎn)是科學(xué)、形而上學(xué)糾纏在一起的一個(gè)前沿領(lǐng)域。17世紀(jì)的真空研究與笛卡爾有很大的關(guān)系。實(shí)際上,人們對(duì)自然的看法總是首先基于自身的日常經(jīng)歷。對(duì)于物質(zhì)與空間的關(guān)系也不例外。按照常規(guī)思維,人們很自然地把空間想像為一個(gè)宏大、不動(dòng)的空房子,物質(zhì)就是被一件件搬

4、到這座房子里的東西,因此空間必然是先于物質(zhì)存在的。這樣,空無(wú)一物的真空就是可能的。這就是所謂的絕對(duì)空間的觀念。于是有人就想像地球到太陽(yáng)間的地帶是真空。但笛卡爾不這么認(rèn)為。在他看來,空間與物質(zhì)不可分,空間只存在于已有某些物質(zhì)的地方,是物質(zhì)的存在才使空間得以存在;空無(wú)一物的真空是不存在的。他說:“實(shí)際上,我們無(wú)法想像一個(gè)空無(wú)一物的容器,一如無(wú)法想像一個(gè)沒有谷的山:這將意味著無(wú)需廣延就能設(shè)想容器的內(nèi)容,或者無(wú)需實(shí)體就能設(shè)想廣延:確實(shí),沒有什么東西可以不具有廣延。至于星際間的地帶,笛卡爾認(rèn)為不是真空,而是充滿了物質(zhì)的,這種物質(zhì)就是以太。笛卡爾從以太演繹出了他的宇宙學(xué)說。笛卡爾否認(rèn)真空存在的學(xué)說受到了托

5、里拆利、帕斯卡等人的強(qiáng)有力挑戰(zhàn)。他們兩人分別做的“托里拆利實(shí)驗(yàn)、“真空實(shí)驗(yàn)使人們“眼見為實(shí)地相信實(shí)驗(yàn)中水銀柱上方的玻璃管中存在著一段真空。近代原子論者及牛頓學(xué)派也都相信真空的存在。從那時(shí)起,贊成真空存在一派似乎占了上風(fēng)。2萊布尼茨“相對(duì)時(shí)空與牛頓“絕對(duì)時(shí)空的對(duì)立萊布尼茨是笛卡爾之后否認(rèn)真空存在的代表人物,為此他與堅(jiān)持真空存在的牛頓學(xué)派發(fā)生了劇烈的爭(zhēng)論。他認(rèn)為,真空即是虛無(wú)。牛頓學(xué)派的克拉克就曾指責(zé)笛卡爾和萊布尼茨把真空與虛無(wú)等同了起來。克拉克認(rèn)為,沒有物質(zhì)的空間無(wú)疑是一無(wú)所有的空間,但并不表示空間本身也被消除了。在克拉克看來,“假如廣延是物質(zhì)的本質(zhì),那么物質(zhì)就等同于空間本身;由此可以推出,物質(zhì)

6、必然是無(wú)處不在的、無(wú)限的和永久的,并且它們是既不能被創(chuàng)造,也不能回歸虛無(wú),這是荒唐的。也就是說,依牛頓學(xué)派,笛卡爾和萊布尼茨的錯(cuò)誤之癥結(jié)就在于把空間與物質(zhì)等同了起來。我們知道,經(jīng)典力學(xué)大廈賴以建立的基石是牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀,其精要可概括為“時(shí)空獨(dú)立于物質(zhì)而存在。萊布尼茨明確反對(duì)牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀。他曾寫道:“我把空間看作某種純粹相對(duì)的東西,就像時(shí)間一樣;看作一種并存的秩序,正如時(shí)間是一種接續(xù)的秩序一樣。因?yàn)橐钥赡苄詠碚f,空間標(biāo)志著同時(shí)存在事物的一種秩序,只要這些事物一起存在,而不必涉及它們特殊的存在方式;當(dāng)我們看到幾件事物在一起時(shí),我們就覺察到事物彼此之間的這種秩序。在這里,萊布尼茨把空間看作是一

7、種“并存的秩序;把時(shí)間看作是“接續(xù)的秩序。所謂“并存的秩序、“接續(xù)的秩序,更通俗的理解即為一種關(guān)系,即相對(duì)時(shí)空觀。萊布尼茨認(rèn)為,空間、時(shí)間本身不是如牛頓理論所言是絕對(duì)的、實(shí)在的存在。時(shí)空與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)密不可分,分開了物質(zhì)就無(wú)所謂空間,同樣分開了物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)也就無(wú)所謂時(shí)間?？臻g并不是邏輯上先于和獨(dú)立于物質(zhì)存在的容器。他認(rèn)為,物質(zhì)在邏輯上先于空間的存在,并以空間的形式排列,空間只不過是一種關(guān)系,除此之外沒有什么空間存在。因此萊布尼茨認(rèn)為,牛頓理論中的絕對(duì)空間是不存在的,一個(gè)物體僅能改變其與另一物體的相對(duì)位置,它不能改變其在絕對(duì)空間中的位置,因?yàn)榭臻g是非實(shí)在的,除了物體間的位置關(guān)系,不存在絕對(duì)意義上的參照系,也即不存在所謂的絕對(duì)空間本身。時(shí)間也是如此,除了是事件之間的關(guān)系外,它什么都不是,也就不存在絕對(duì)時(shí)間。由于反對(duì)絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間,萊布尼茨自然也反對(duì)牛頓理論中的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)概念。與他的相對(duì)空間觀念對(duì)應(yīng),他認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)也不過只是一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的位置變化,因此,運(yùn)動(dòng)根本不是什么絕對(duì)的東西,它只存在于關(guān)系之中。也即