物理和哲学

毫无疑问，伽利略是推进物理学由有机论转向机械论的关键人物。他认为，哥白尼的日心说理论不仅仅是一时为了解释天文现象而做的假设，而是事实真相，揭示了真正的规律。他胆敢质疑权威的中世纪物理体系根基。

伽利略首先从物体的匀速直线运动这一最简单的形式出发，接着考虑了具有恒定加速度的直线运动，即物体的速度在相等的时间内增加量相同。接下来，基于这些简单运动形式的研究，他试图解释更复杂的运动。伽利略发现所有的自由落体运动和抛物运动都具有一个共同点，即它们向下的加速度都是恒定的。这类运动的速度可拆为两部分：保持大小和方向都不改变的初始速度（惯性运动），和垂直向下的加速度（重力作用）。

几十年后，艾萨克·牛顿爵士将伽利略发现的运动规律推广到复杂的天体运动中，并将其发展为描述一切运动的普适规律。以地球绕太阳的公转为例，牛顿将行星的圆周运动也拆分为两部分：（1）惯性运动，初始速度的大小和方向保持不变；（2）由于地球和太阳之间的引力作用，地球具有恒定的加速度，其方向沿着地日之间的连线指向太阳，其大小与地日距离的平方成反比。根据这些规律，牛顿提出了大名鼎鼎的牛顿运动定律（Laws of motion）和万有引力定律（The Universal Lawof Gravitation）：

牛顿第一运动定律：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。（惯性定律，Law of Inertia）

牛顿第二运动定律：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。（力的定律，Law of Force）

牛顿第三运动定律：相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。

万有引力定律：任意两个质点之间有通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关。

这些定律的成功之处无须赘述，其构成了物理学、天文学和力学的理论基础。

牛顿及同时代的科学家们也早已提出了解释光现象的光学理论。由于上述力学定律无论在天体运动的描述还是日常生活中物体运动的描述上，都获得了成功，所以光学理论也都以力学定律为前提，认为光由符合牛顿运动定律的粒子组成。同样对于其他物理学领域的各种物理过程，例如电磁现象、热现象和化学反应等，人们也将其抽象为力学模型，并用牛顿运动定律解释这些现象。牛顿运动定律在实证经验上的成功使它很快便成为检验理论“物理合理性”的试金石。除了牛顿运动定律以外，其他能够计算和阐明物理现象的理论仅仅被看作“可行的”，而不是“物理的”。在牛顿的力学体系建立后不久，中世纪的有机自然哲学体系便被这种新的体系所取代。

然而，牛顿力学的成功却显然归功于它的实用性，而不是它在哲学上的合理性。惯性定律刚刚被提出时，以中世纪哲学的观点来看，它相当荒谬而不可理解。为什么不用被外力推动，物体就可以永远沿直线运动下去呢？这无疑与人们的经验相悖。但是，这种“可笑”的定律最终战胜了一切异议而被接受，这得益于它在数学上的简明性，以及在其基础之上建立的力学体系的巨大成功。最终，物理学体系被颠覆，牛顿运动定律成为唯一的“哲学的真实”。机械论时期的哲学家们，尤其在十八世纪末，提出各种论点来证明，惯性定律是绝不荒诞的，它的合理性是显而易见的，甚至是唯一符合哲学论的对真实的解释。

由于牛顿力学体系的历史根源，哲学家们抵触爱因斯坦的理论。除了理论学家，一些实验物理学家们也同样难以接受爱因斯坦的理论。他们在大学中接受了传统机械观哲学教育的洗礼，将其奉为信条，因此即使在物理实验中获得了超出牛顿运动定律可解释范畴的实验结果，也不能意识到其背后颠覆性的新科学理论，而仍然一味信奉着牛顿的理论体系。