論相對論對經(jīng)典物理學(xué)的超越及其影響①

黃朝志

（湖北省大冶市金牛鎮(zhèn)中學(xué)，湖北大冶 435119）

論相對論對經(jīng)典物理學(xué)的超越及其影響①

黃朝志

（湖北省大冶市金牛鎮(zhèn)中學(xué)，湖北大冶 435119）

愛因斯坦的相對論以場論消解了經(jīng)典物理學(xué)的“體”“力”，或者說，重新定義了經(jīng)典物理學(xué)中的“體”與“力”，既而消解了“世界”的實在性。這不但使得物理學(xué)發(fā)生了革命性的變革，而且使得形而上學(xué)與宗教隨之出現(xiàn)未曾預(yù)料的變化，直接消解了形而上學(xué)與宗教。

相對論;體;力;世界

1 序言

愛因斯坦的相對論雖然是一種自然科學(xué)的理論，但因為這種理論在自然科學(xué)產(chǎn)生了廣泛的影響，于是給精神科學(xué)也帶來了相應(yīng)的變化。要明白這種變化的產(chǎn)生與由來，必須從相對論對經(jīng)典物理學(xué)的超越來看。

2 相對論對經(jīng)典物理學(xué)的超越

首先，相對論消解或重新定義了經(jīng)典物理學(xué)中的“體”。這里的所謂“體”是指絕對的時間與空間及物質(zhì)實在體，如“桌子”等這樣的殊別的實在個體，這些在經(jīng)典物理學(xué)與哲學(xué)中都是圓足而堅實的“體”，世界由此得以被理解。故在亞里士多德哲學(xué)里，像“桌子”這樣的殊別個體稱為“第一實體”，它具有“基座”的性質(zhì)，其余的一切概念與范疇都因它而得以維系。即便是其師柏拉圖不承認(rèn)個別的“桌子”為實在，但他依然承認(rèn)有個更為實在的“理念的桌子”，這依然是有“體”的精神。但在相對論的世界里，這些都是不必要的。愛因斯坦在《相對論和空間問題》一文論絕對的時－空觀時說:“關(guān)于空間和時間的獨立存在這觀念，用極端的說法，可以表達(dá)如下:倘使物質(zhì)消失了，空間和時間仍舊會單獨留下來（作為表演物理事件的一種舞臺）。”［1］這就是說，如果存在絕對的時空，則一定有物質(zhì)消失后的“虛空”的時空，這是可能的嗎?當(dāng)然不可能。于是，愛因斯坦說:“不存在空虛空間這樣的東西，即不存在沒有場的空間。空間－時間本身并沒有要求存在的權(quán)利，它只是場的一種結(jié)構(gòu)性質(zhì)。”［1］這樣，絕對時空就被“場”所取代，不惟此也，還可以“用場來透徹?zé)o余地描述物理實在”［1］。這樣一來，“場”成為了相對論這種物理學(xué)理論的基本概念與元素，并進而取代了經(jīng)典物理學(xué)中的時－空，粒子（或稱為“質(zhì)點”、“物體”）等概念。基于此，愛因斯坦在《物理學(xué)與實在》一文中說:“因此，在這理論中，場最后取得了根本的地位，這個位置在牛頓力學(xué)中是被質(zhì)點占據(jù)著的?！保?］“在任何一個貫徹一致的場論的基礎(chǔ)中，場這個概念以外不應(yīng)當(dāng)再出現(xiàn)粒子概念?！保?］正因為時空、實在個體等經(jīng)典物理學(xué)中的“實體”在相對論中都被奧坎姆剃刀給剔除了，是以牟宗三名之以“無體”之精神。既由“場”消解了“體”，亦必隨之消解“力”。愛因斯坦在《牛頓力學(xué)》一文中對于經(jīng)典牛頓力學(xué)進行了檢討，他認(rèn)為，牛頓力學(xué)在麥克斯韋的電學(xué)理論中受到了第一次打擊，因為人們已經(jīng)明白，“物體之間的電的和磁的作用，并不是即時傳遞的超距作用，而是由一種以有限速度通過空間傳播的過程引起的”［1］。以后，在法拉第、H·赫茲等人的努力下，“使場的概念干脆擺脫了由力學(xué)的概念武庫而來的一切障礙”［1］。這樣，電磁場理論的發(fā)展導(dǎo)致了這樣的企圖:“想以電磁的路線來解釋牛頓的運動定律，也就是想用一個以場論為基礎(chǔ)的更加精確的運動定律來代替牛頓運動定律。雖然這種努力尚未完全成功，但是力學(xué)的基本概念已經(jīng)不再被認(rèn)為是物理世界體系的基本組成了?！保?］這就是說，隨著絕對時間、空間與有形物體的消解，“力”在物理學(xué)中必然成為了不必要，相對論由此而產(chǎn)生。愛因斯坦在《物理學(xué)與實在》一文中總結(jié)說:

在古典力學(xué)里，空間和時間概念都變成獨立的概念。有形物體這個概念在這個基礎(chǔ)中為質(zhì)點概念所代替，因此，力學(xué)基本上就變成了原子論性的了。當(dāng)人們企圖使力學(xué)成為一切物理學(xué)的基礎(chǔ)時，光和電產(chǎn)生了無法克服的困難。我們由此被引到電的場論，并且隨后又企圖把物理學(xué)全部建立在場的概念上。這種企圖導(dǎo)致了相對論［1］。

更進一步，“世界”在相對論中亦被消解。愛因斯坦稱之為“實在的外在世界”。那么，“實在的外在世界”作為一種物理事實，真的能客觀地呈現(xiàn)出來嗎?抑或只是一種人工構(gòu)造。愛因斯坦認(rèn)為，“實在的外在世界”只是一種虛映，實不過是一種人工織造，即在感覺材料這種心理經(jīng)驗上的人工織造。亦即是說，除了感覺材料這種心理經(jīng)驗外，并無所謂“實在的外在世界”。但我們對“實在的外在世界”的信念是如此堅挺，這是如何出現(xiàn)的呢?愛因斯坦在《物理學(xué)與實在》一文中對此作了解釋，他以為之所以出現(xiàn)這個“實在的外在世界”乃基于以下兩步:第一步是形成有形物體的概念，其形成是基于此:“在我們的許多感覺經(jīng)驗當(dāng)中，我們在頭腦里任意取出某些反復(fù)出現(xiàn)的感覺印象的復(fù)合，并且給它們一個概念——有形物體的概念?！保?］進而第二步是“給有形物體這個概念以一種獨立的意義，它高度獨立于那個原來產(chǎn)生這個概念的感覺印象。這就是我們在把‘實在的存在’加給有形物體時所指的意思”［1］。但愛因斯坦一再聲明，有形物體的概念并不等同于上述那些感覺印象的總和，它只是人的頭腦的一種自由創(chuàng)造，盡管此概念的意義與根據(jù)都唯一地歸源于感覺印象的總和。而我們之所以要把“實在的存在”加給自由創(chuàng)造的有形物體這個概念，乃是“借助于這些概念以及它們之間的心理上的關(guān)系，我們就能夠在感覺印象的迷宮里找到方向”，“比起單個的感覺經(jīng)驗本身來，我們覺得它們更強有力，更不可改變”［1］?！皩嵲诘耐庠谑澜纭敝徊贿^是基于感覺印象基礎(chǔ)上的假設(shè)。這種假設(shè)之所以能被允許，乃因為我們的感覺印象能夠借助思維而被整理出一個秩序來，盡管這是令人嘆服而又無法理解的奇跡，但卻是事實。我們即以這個“秩序”為“實在的外在世界”，由此，世界變?yōu)榱丝衫斫獾模@可理解僅是指概念與感覺經(jīng)驗有某種確定的關(guān)系。然而，概念與感覺經(jīng)驗之間的關(guān)系是如何建立起來的呢?愛因斯坦說:

照我的見解，關(guān)于各個概念的形成和它們之間的聯(lián)系方式，以及我們怎樣把這些概念同感覺經(jīng)驗對應(yīng)起來，這中間并沒有什么東西是能夠先驗地說出來的。在創(chuàng)造這種感覺經(jīng)驗的秩序時，指導(dǎo)我們的是:只有成功與否才是決定因素。所需要的只是定下一套規(guī)則，因為沒有這樣的規(guī)則，就不可能取得所希望有的知識。人們可以把這些規(guī)則同游戲的規(guī)則比較，在游戲中，規(guī)則本身是隨意的，但只有嚴(yán)格遵守它們，游戲才可能?？墒?，這種規(guī)定永無終極。它只有用于某一特殊領(lǐng)域，才會有效［1］。

這樣看來，“實在的外在世界”就是概念“秩序”，而所謂“秩序”只不過是一套人工規(guī)則，則“世界”亦不過是一套規(guī)則，所謂“相對論”就在這里。正因為如此，愛因斯坦對于康德的先驗論非常不滿，他在給M·玻恩的信中說:“我必須把這個‘先驗的’沖淡成為‘約定的’，才不致同他非發(fā)生矛盾不可，可是，即使這樣，在細(xì)節(jié)上還是格格不入。”［1］

如實說來，以相對論的方式來解釋現(xiàn)象世界并非不對，因為那絕對的、與主體無關(guān)的“實在世界”確實是一個“密窟”，在人的認(rèn)識能力之外，我們所擁有的只是感覺材料。但感覺材料是否即等同于那客觀的“實在世界”，是大有疑問的。從這個意義上說，“人是萬物的尺度”、“物是觀念的聚合”等都是可以說的。康德有現(xiàn)象與物自身的區(qū)分，而現(xiàn)象可知，物自身不可知也是表達(dá)這種意思。既然我們只知現(xiàn)象，則我們不得不僅僅在信仰上假定在我們之外的物，這種信仰是基于從外物那里獲得了認(rèn)識本身的全部材料。但如果有人要懷疑外物之存有，則我們沒有任何足夠的證據(jù)能夠反駁他。所以，康德認(rèn)為，不能彌合感覺世界與客觀物質(zhì)世界之間的鴻溝，乃哲學(xué)和普遍人類理性的恥辱［2］。注釋一 由此可見，似乎我們只能以感覺材料的構(gòu)造來代替“實在世界”，這是人類的宿命。愛因斯坦在《麥克斯韋對物理實在觀念發(fā)展的影響》一文中說:

相信有一個離開知覺主體而獨立的外在世界，是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)。但是，既然感官知覺只是間接地提供關(guān)于這個外在世界或“物理實在”的信息，我們就只能用思辨的方法來把握它。由此可知，我們關(guān)于物理實在的觀念決不會是最終的。為了以邏輯上最完善的方式來正確地處理所知覺到的事實，我們必須經(jīng)常準(zhǔn)備改變這些觀念——也就是說，準(zhǔn)備改變物理學(xué)的公理基礎(chǔ)［1］。

這是相對論最基本的思考方式，這在科學(xué)的范圍內(nèi)是允許的，甚至是必須的。但在愛因斯坦那里，相對論是有限度的，他嚴(yán)格地把它限制在科學(xué)的范圍內(nèi)。盡管愛因斯坦承認(rèn)我們可以有構(gòu)造感覺材料來代替“實在世界”的自由，但這種代替品是否等同于“實在世界”本身，卻是有疑問的。也就是說，在愛因斯坦那里，至少還有“實在世界”的信仰。他在《物理學(xué)和實在》一文中說:“可是這種選擇的自由是一種特殊的自由;它完全不同于作家寫小說時的自由。它倒多少有點像一個人在猜一個設(shè)計得很巧妙的字謎時的那種自由。他固然可以猜想以無論什么字作為謎底;但是只是一個字才真正完全解決了這個字謎?！保?］可見，在愛因斯坦的意識里，“實在世界”應(yīng)該是有的，而且必須有，只是在科學(xué)上則完全不必要。這是愛因斯坦相對論的精神實質(zhì)。

3 相對論的影響

但我們知道，科學(xué)的世界并不是人類所要面對的唯一的世界，在科學(xué)的世界之外，愛因斯坦并沒有持相對論的觀點，反而是絕對的信仰主義。在《關(guān)于實在的本性問題同泰戈爾的談話》一文中，愛因斯坦與泰戈爾討論“實在”、“神”與“真理”等問題，泰戈爾的意思是一切都不能離開人而獨立，但愛因斯坦不這么看，他說:

相信真理是離開人類而存在的，我們這種自然觀是不能得到解釋或證明的。但是，這是誰也不能缺少的一種信仰——甚至原始人也不可能沒有。我們認(rèn)為真理具有一種超乎人類的客觀性，這種離開我們的存在、我們的經(jīng)驗以及我們的精神而獨立的實在，是我們必不可少的——盡管我們還講不出它究竟意味著什么［1］。

當(dāng)然，愛因斯坦最終并沒有說服泰戈爾，于是，他只能說:“在這種情況下，我比您更帶有宗教感情?！保?］所以，盡管相對論在無“體”、無“力”與無“理”的精神之下，把現(xiàn)象世界條分理析得金玉滿堂、聲光四溢，但愛因斯坦并沒有陷入唯科學(xué)主義之中，因為他深知，科學(xué)只能斷言“是什么”，但不能斷言“應(yīng)當(dāng)是什么”。他在《宗教同科學(xué)不可和解嗎?》一文中說:“科學(xué)從它掌握因果關(guān)系這一點來說，固然可以就各種目標(biāo)和價值是否相容作出重要的結(jié)論，但是關(guān)于目標(biāo)和價值的獨立的基本定義，仍然是在科學(xué)所能及的范圍之外?！保?］那么，目標(biāo)與價值靠什么去確立呢?靠宗教。“宗教關(guān)系到人對整個自然界的態(tài)度，關(guān)系到個人生活和社會生活理想的建立，也關(guān)系到人的相互關(guān)系。”［3］盡管如此，愛因斯坦不認(rèn)為科學(xué)與宗教有沖突，因為一方面，宗教固可以決定目標(biāo)，但可以從科學(xué)那里學(xué)到用什么樣的手段達(dá)到目標(biāo)，另一方面，科學(xué)只能由全心全意追求真理的熱情來創(chuàng)造，而這種熱情正來自于宗教。這樣，愛因斯坦在《科學(xué)和宗教》一文中總結(jié)說:“科學(xué)沒有宗教就像瘋子，宗教沒有科學(xué)就像瞎子?！保?］

以上所述，即在表明，盡管相對論在科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)把對絕對時空、有形物體、力與理的信仰給掃除殆盡，但并沒有作僭越，即在精神領(lǐng)域沒有掃除信仰的根基。但是，必須指出的是，由于侵潤于科學(xué)精神之中，愛因斯坦這種精神信仰的根基之實在論意味相當(dāng)?shù)膹姟Ｋ凇犊茖W(xué)和宗教》一文中說:“在我看來，人類精神愈是向前進化，就愈可以肯定地說，通向真正宗教情感的道路，不是對生和死的恐懼，也不是盲目的信仰，而是對理性知識的追求?！保?］在《關(guān)于科學(xué)的真理》一文中進一步表明:“同深摯的感情結(jié)合在一起的，對經(jīng)驗世界中所顯示出來的高超的理性的堅定信仰，這就是我的上帝概念?！保?］他并且還表明，純粹宗教的真理，對于他來說是莫名其妙的。這些都體現(xiàn)了愛因斯坦宗教思想的實在論立場，其后的精神乃是一種智的冷光的美學(xué)情調(diào)，離真正的道德情感、宗教精神相去甚遠(yuǎn)?？傊M管相對論和愛因斯坦本人并沒有排除道德情感、宗教精神，但確實暗含有消解的潛在可能。然而，當(dāng)相對論的精神潛入到哲學(xué)而形成分析哲學(xué)或邏輯實證主義以后，情況就大不同了，他們?yōu)楹葱l(wèi)科學(xué)精神而拒斥形而上學(xué)，從而徹底排除了道德與宗教。這是愛因斯坦所未曾預(yù)料到的，也不是他的初衷。

［1］愛因斯坦文集（第一卷）［M］．許良英，等，譯．北京:商務(wù)印書館，1976．

［2］康 德．純粹理性批判［M］．鄧曉芒，譯．北京:人民出版社，2004．

［3］愛因斯坦文集（第三卷）［M］．許良英，等，譯．北京:商務(wù)印書館，1979．

（責(zé)任校對 朱正余）

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2014－02－10

黃朝志（1965－），男，湖北大冶人，中教高級，主要從事中學(xué)物理教學(xué)與研究。