亚里士多德物理学成就 亚里士多德之后 再无“物理学”?

2019-08-13

小时候看“两个铁球同时着地”的故事,真是扬眉吐气,“反动学术权威”亚里士多德,终于在事实面前被打脸。

“重物体比轻物体下落速度要快些”,说出这样谬论的人,他的东西还值得一看吗?

吕克昂学园的遗址上,面对碎石乱坑,教授说:“让我们也一边走一边讲,像亚里士多德和弟子们当年一样”,于是,在完全没必要走来走去的空地里,我们开始了“没有虚空的运动”—— 圆周逍遥运动。

亚里士多德物理学成就 亚里士多德之后 再无“物理学”?
亚里士多德物理学成就 亚里士多德之后 再无“物理学”?

“亚里士多德公认最没有价值的就是他的物理学”,吴教授作为亚里士多德的化身,举起了一块石头并指出,石头非常生气,它被迫离开了它作为石头应该在的地方:大地。教授一放手,它就和当年一样,回到了大地的怀抱。只是,今天,我们称为:“在重力作用下下坠”,在亚里士多德那里,它是“回家”。

亚里士多德物理学成就 亚里士多德之后 再无“物理学”?
亚里士多德物理学成就 亚里士多德之后 再无“物理学”?

听上去还是那么荒谬......

但是,爱因斯坦说,重力是一种错觉(甚至时间也是一种错觉)。如果人类终有一天全面接受了爱因斯坦的说法,是不是我们今天的说法,也会为后世耻笑呢?

有可能!

什么是对?存在绝对的对吗?还是我们一直在,做新的假设,构建一幅幅新的世界图景呢?作为1000多年西方人世界图景奠基者的亚里士多德,他的物理学如果说是错误的,那也是一种伟大的错误。而这错误中,还包含着审美、伦理、对秩序的憧憬和坚持,对多样性、独特性的尊重。

亚里士多德物理学成就 亚里士多德之后 再无“物理学”?
亚里士多德物理学成就 亚里士多德之后 再无“物理学”?

这大概就是我们这样一群人,来到高山大学的原因。不人云亦云,不偏狭固执,精神独立却又柔软开放,去拓展认知,去rethink。在伟大中看到错误,在错误中看到伟大。自由之路,人,一直在路上。

当我们说起亚里士多德的时候,我们真的知道自己在说什么吗?

亚里士多德物理学成就 亚里士多德之后 再无“物理学”?

——高山大学2018级学员简昉学习笔记

*以下根据吴国盛2019年4月9日在高山大学“科学复兴之路”希腊站·雅典吕克昂遗址的分享整理而成(“科学复兴之路”希腊站吴国盛教授课程共计9讲,本文为第5讲,其他内容将在高山大学公众号陆续推出)。

*本文4575字

5分钟阅读

*整理

朱珍

高山大学2019年经典课程

授课老师:吴国盛,教授,博士生导师。北京大学理学学士(1983)、哲学硕士(1986)、中国社会科学院哲学博士(1998)。现任高山大学校董,清华大学人文学院长聘教授、科学史系系主任。兼任国务院学位委员会科技史学科评议组成员、中国自然辩证法研究会科学传播与科学教育专业委员会主任。曾任第七、八届中国科学技术史学会副理事长、北京大学科学史与科学哲学研究中心主任。

出版著作30余部,代表作《科学的历程》《什么是科学》《希腊空间概念的发展》《重建自然哲学》《时间的概念》《反思科学》等。

欢迎大家来到吕克昂学院,今天我们一边散步一边讲课,效仿亚里士多德“逍遥学派”的做法。

今天的主题是亚里士多德物理学。首先我们需要知道什么叫物理学。物理学英文是physics,词源是希腊文physis即自然,也就是关于自然的科学。所以,“物理学”准确的应该翻译成“自然学”。翻译成“物理学”的重大缺陷是,割断了和“自然”的联系。

“自然”就是事物的内在“本性”,“自然物”按照自己的内在本性“自”行其“是”,而“自然界”就是由“自然物”组成的世界。“物理学”作为“自然学”就是要研究事物的内在本性。研究物理学,前提是你得承认事物有自己的内在本性。在这方面,古代希腊的亚里士多德做得最系统化。

亚里士多德的物理学里有很多内容,但核心的问题是运动问题。亚里士多德哲学的一个独特之处在于,他不是像今天的我们那样,从空间角度来理解运动,而是把运动看成是从潜能到现实的过程,那么如何通过潜能和现实来理解运动问题呢?

位置概念

首先我们需要了解一下空间问题。

现代的“空间”概念和亚里士多德的“空间”概念之间有一个革命性的变化。现代的空间是被牛顿力学所格式化的。在牛顿看来,空间是一个完完全全空旷、空洞、空无一物的架子,这个空间处处均等、各向同性。空间的平权性是现代科学的一个重要前提。

亚里士多德的空间实际上是处处不一样的,并不是现代意义上的“空间”。他的“空间”概念叫做topos,就是今天拓扑学topology的词根,应该翻译成“处所”或“位置”,有点类似于19世纪物理学所提出的“场”的概念。

他认为一个物体所处的“位置”决定了它的存在方式和本性。就比如说“居庙堂之高则忧其民,处江湖之远则忧其君”,不同的“位置”考虑的事情就会不一样。“在其位,谋其政”,处在不同的位置,你就会成为不同的人。

在现代牛顿科学世界观里,空间处处一样,完全丧失了“位置”的属性。现代科学和技术发展到最后,逐步实现了这种空间观。今天甚至有人认为,地球也只是我们暂住的一个“宇宙飞船”,我们可能无“家”可归,无处可去。

就像“水往低处流,人往高处走”,亚里士多德的空间概念具有引导性和规范性。但在现代牛顿式的均匀空间中,规范性荡然无存。

牛顿第一定律说,一个物体不受外力作用的情况下,它会保持静止或者匀速直线运动状态不变。这就很好的说明了均匀空间没有引导、没有规范、没有阻碍这样的特性。

后果呢?后果就是,空间不再具有约束性,因而丧失了伦理意义。“故乡”这样的概念丧失了意义,“魂归故里”这样的慰藉,在现代科学世界观看来,是不可能的。

运动

为了表达空间具有引导性和规范性的特质,亚里士多德发明了一个叫做“天然位置”(natural place)的概念。这个概念特别重要。每个自然物之所以不一样,在于它有不同的天然位置。“位置”决定“存在”。

在天然位置概念的基础上,他提出主要的运动形式是“天然运动”。何谓“天然运动”?就是物体回到自己“天然位置”的倾向和过程。每一个物体都拥有属于自己的天然位置。这种位置,既规定了你之所“是”和不“是”,也规定了你之所向。

就好像漂泊的人渴望回到家,回到母亲身边,没有回来之前,他只能被称之为一个“半人”,而身边没有孩子的母亲也不能称之为“母亲”,只能算是一个潜在的“母亲”。

通过“天然位置”的概念,“潜能”和“现实”得到规定。你在你的天然位置上,你就获得了你的“现实”,你不在你的天然位置上,你就只是“潜在”的你,还不是“现实”的你。所有的物体都有回到自己“天然位置”的倾向,这就是“天然运动”。“天然运动”就是由潜能向现实的转化过程。

亚里士多德认为地上世界由四元素组成,分别是土、水、气和火。这四元素分别有不同的自然位置,土在最下面,其次是水,再往上是气,火在最上面。与柏拉图的数学“齐一化”不一样,四元素各安其位,乃成宇宙(cosmos)。

土性的石头不被拿着的时候就往下掉,是因为它们的“家”在底下,你一放手它必然想回归自己的“位置”,这是一种最自然的运动状态,无需解释。

就好像没有一个石头主动会往上走,而如果我将它向天上扔,它才会往上走。所以一切受迫运动,就必须有力去刺激,没有力就不可能有受迫运动。

这个道理讲得很通。

但是细想想,天然运动和受迫运动这套理论,其实是有漏洞的。最大的漏洞是关于抛物体的运动。亚里士多德认为所有的受迫运动一定需要“力”这个原因来造成,可是对于做上抛运动的物体,抛出去之后并没有力继续接触它、作用于它,为什么它还会继续运动呢?

亚里士多德的物理学归纳起来就是,事物有“自己性”,有自己的特性、自己的位置。

就拿石头下落这个例子说,是石头就一定要下落的,这是事实,但对希腊人来说,它同时也是它的价值。如果在自由状态下,它不下落,那它就不能叫做是一个石头。

但在现代物理学看来,事物没有自身的属性和价值。石头之所以下落,不是因为它是石头,而是因为它有质量。别的东西也有质量,与石头的区别就只有各自的质量不一样,没有独特的属性,如此而已。石头与其它事物没有本质的区别。

如果世界上的事物都没有本质的区别,那么“价值”这样的东西就不能从事物中找根据。

这样一来,科学家和伦理学家做的事情就分开了。价值观变成了个人主观的东西,每个人的价值观都可以不一样,这就导致很可怕的伦理相对主义。比如有的人认为犹太人可怜,而有的人却认为犹太人该杀。在伦理相对主义看来,就没有什么标准可言了。

大家想一想,如果不去考虑亚里士多德和牛顿力学这两种理论在抛物体问题上的孰是孰非,只说这个事实与价值的二分,谁又更有道理呢?

亚里士多德的物理不是一个荒谬的东西,相反,从某种意义来讲,是很有道理的。

△高山大学导师学员于吕克昂学院遗址前合影

如果宇宙没有目的,人为什么要出生?如果人的诞生是偶然的,人的进化也是偶然的,那我们又为什么要忧虑未来?在我看来,以色列历史学家赫拉利的名著《人类简史》就有一个致命的缺点,那就是,他一方面坚信进化主义的历史观,另一方面又忧虑人类的现代和未来,这里面就有一个深刻的内在矛盾。你既然相信人类的一切都不过是偶然进化的产物,那就随它去呗,爱咋地咋地。

牛顿一举扭转了传统希腊人把匀速圆周运动作为天然运动的态势,而把匀速直线运动看作是无须解释的。

其实我们反过来想,凭什么匀速直线运动就是理所当然、无须解释的呢?其实也没有什么道理。匀速直线运动之所以无须解释,就是因为虚空的存在。

亚里士多德否认虚空的存在。他认为,如果有虚空的话,运动将成为不可能。因为一个处处没有差异的虚空如果存在的话,A点和B点没有区别,从A到B点去的理由是什么?目的是什么?动力又是什么呢?

牛顿创立了一个崭新的概念,叫做“不运动的运动”。是说,既然在同一均匀的虚空里,A点和B点没有区别,从A到B有变化吗?如果没有变化,又怎么称之为运动呢?这是一个非常深刻的问题。

事实上,由于伽利略和牛顿等人的工作,亚里士多德的物理学在当今已经名誉扫地了,很多人听到他的物理学都会觉得可笑。但是,亚里士多德的物理学依旧有着重要的意义。

有人可能会问,打破亚里士多德的学说为什么那么难?为什么连伽利略、牛顿这么聪明的头脑都需要联手花100多年的时间才真正告别亚里士多德物理学?

之所以用了这么久才打破亚里士多德的物理学理论,主要是因为伽利略和牛顿的工作不仅仅是在澄清一个事实,而是创立了一套新的宇宙模式,一套新的世界格局。

这种宇宙模式、世界格局影响非常深刻,已经成了现代人类的精神生活的基础。比如说,外星人的话题,星际旅游的问题,生态危机的问题,高科技所引发的人性和伦理危机的问题,所有这些问题,可能统统都要追溯到牛顿力学第一定律,这个牛一定律,那就是现代性的“原罪”啊。

“天不生牛顿,万古如长夜”没有错,但是,牛顿一出生,我们的世界将“空空荡荡”。

茫茫宇宙,无边无际;我是谁?从哪里来?到哪里去?这些问题在现代科学的世界观里都是无法回答的,这就是我们今天重温亚里士多德物理学的意义。

按照希腊人的界定,现在的“自然”其实并不是真正的自然,而是由实验室所人工构建的事实。比如说,元素周期表的最后的几个元素,它们在自然界中原本是不存在的,是通过实验设备搞出来的。但是我们深信这就是自然的东西,是自然的一部分。

但是从亚里士多德物理学的角度来说,这是人工物,不是自然物。它们是实验得出的,是最不自然的。但非常吊诡的是,今天的实验科学垄断了“自然”这个词,将人工与自然结合在一起,抹平了“自然”与“人工”的界限。

但另一方面,由于“自然”被认为是事实的领域,推不出价值,自然科学的“自然”因此丧失了对人类行为的规范性,使得“回归自然”这个口号,只能由另外一些人,诗人、宗教人士、环保人士来喊。结果就是,“自然”这个词也分裂成了两半。两伙人喊的“自然”,都不是一回事。

亚里士多德的物理学所说的“自然”才是最完整的自然。它可以根据物之“物性”来推出应该做什么,不应该做什么。每个事物在宇宙中都有它固定的“位置”,一切事物各归其位,各就各位,世界才有秩序。

今天我们讲亚里士多德的物理学,并不是要否定现代科学的伟大成就。它的伟大性是毋庸置疑的。

但是我们一定要明白的一点是,现代科学的伟大成就是有代价的,这个代价就是事实和价值的分裂、科学与人文的分裂、物质与精神的分裂、物质与空间的分裂,一系列的分裂。

我们似乎也可以说,亚里士多德之后再无“物理学”,牛顿只是抢了“物理学”这个名字而已。

高山大学校董、清华大学吴国盛教授亲自操刀备课,游走全球6大科学重镇,计划用三年时间,带领高山大学的同学们去希腊、意大利、英国、法国、德国和美国,探访科学故地,遍寻科学足迹,讴歌科学先贤,传播科学精神,践行“科学复兴”的使命,用科学真理探索人类发展的终极目标。

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