第二章　爱因斯坦之前的物理学观念

自然哲学观

在任何时期，流行的自然哲学观都对同时期的物理学发展有深远的影响。纵观整个历史，建立自然哲学观的依据有两种。一种被称为“科学的”，即试图将观察到的事实关联起来，并从中获取有用的信息；而另一种则被称为“哲学的”，在特定历史条件下以能获得认可的方式解释自然现象。以天体运动的理论为例，来说明这两种依据之间的差别。在十六世纪，哥白尼的日心说理论可以解释实际的星体位置变化，但由于这种观点与当时地球在宇宙中心静止的哲学观相冲突，而不被承认是“哲学正确的”。

在科学发展的历史上，哲学观本身也随着一些革命性的科学发现而改变。科学观的发展有两个最重要的时期。在中世纪，人们用理解人类和动物行为的方式来理解自然现象，以生物的行为来解释诸如天体、抛体等物体的运动。这种观点被称为有机观。而十七世纪开始，伽利略和牛顿在力学上做出了一系列影响广泛的研究，促成了物理学史上第一次重大的革命，自然的机械观得以形成。在这种观点中，杠杆、滑轮等简单的机器被用来解释自然现象。这种观点获得了巨大的成功，因此机械论成为所有自然科学，甚至是所有科学的范本。1870年左右，机械论的盛行达到顶峰，但在此之后，物理学新领域不断发现的新现象使这一哲学观开始逐步瓦解。1905年，以爱因斯坦第一篇相对论论文的发表为标志，第二次科学大革命拉开了帷幕。正如牛顿促进了物理学从有机观向机械观的转变，爱因斯坦也促使机械观转变为自然的数学描述。

为了更好地理解爱因斯坦的工作以及人们对其理论的矛盾态度，我们有必要先了解自然哲学观的变革所带来的巨大情感波动和政治、宗教、社会等领域受到的冲击。罗马教会将哥白尼和伽利略的研究视为“异端邪说”，是因为他们的理论与当时的哲学观不相容；同样道理，很多哲学家和物理学家也不承认爱因斯坦的相对论，因为相对论不能以机械论的方式来理解。在以上两个例子中，新理论受到非难的原因都不在于其不能解释观察结果，而在于其不能融入传统的科学哲学观中。

当然，在很多情况下，这种对某一特定科学观的偏执和坚持会阻碍新规律的发现，但是从历史发展上看，也不能武断地认为这种保守的态度完全不利于科学的进步。一种特定的科学观念可以将不同的科学分支统一起来。在有机科学观中，生命体和无生命的自然界之间没有真正的差别，它们都遵从于同样的规律。机械科学观也是如此，其对生命现象也是以机械论的方式描述的。此外，由于特定的科学观应该能够用于所有现象的解释，所以它不得不具有简单的形式，以几条简单的原则就能推导出所有的实验证据。

一般人在学校中接受的科学教育都是以机械观为主的，我们对机械观太熟悉了，甚至觉得它平淡无奇。不过，当一个理论被大家接受并习惯之时，它的闪光之处也早已被人遗忘。我们假设自己生活在机械论刚兴起的年代，这样才能理解其伟大的意义和革命性的影响。通过这种假设我们不难发现，当时机械科学观给人们带来的困惑和矛盾，正如我们现在对爱因斯坦理论的感受。