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1、萊布尼茨對真空的研究及其現(xiàn)代價值
摘要:萊布尼茨繼承笛卡爾關于空間與物質關聯(lián)的觀念,并提出相對時空觀以反對牛頓的絕對時空觀,從而否認空無一物的真空的存在。萊布尼茨對真空的研究成果在他那個時代并沒產生太大的影響,但卻為20世紀物理學革命擯棄牛頓的絕對時空提供了思想資源。
關鍵詞:萊布尼茨;真空;時空觀
Abstract:Leibniz inherited Cartesian concept on the relevance between space and material and put forward relative v
2、iew of space-time to oppose Newton’s absolute view of space-time, so he denied the existence of the vacuum which is nothing. Leibniz’s research results on the vacuum did not have much effect in his era, but it provided the resources of thinking to get rid of Newton’s absolute space
3、-time in the physics revolution in the 20th century.
Key words:Leibniz; vacuum; view of space-time
萊布尼茨生活于被科學史家譽為"天才的世紀";的17世紀,與開普勒、伽利略、笛卡爾、帕斯卡、波義耳、牛頓等科學巨匠處于科學史上的同一個時代。萊布尼茨不僅是一位偉大的數(shù)學家和哲學家,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者。他在自然科學以外的其它人類理智領域,比他同時代的其他科學巨匠取得了更多的成就。他被譽為德國的科學、哲學之父,還在神學、技術發(fā)明、法學、歷史學、
4、語言學、政治學等諸多領域都有著堪稱同時代一流的建樹。西方的一位學者曾這樣評價:"萊布尼茨可能是近代世界最全面的天才,觸及了現(xiàn)代知識的幾乎每一個分支。他是最后一位希望掌握現(xiàn)代知識的所有領域,并且是百科全書式人物的人。";也許正因為萊布尼茨所涉及的研究領域過于寬泛、龐雜,他的許多研究成果的重要價值在相當長時間內未得到重視,譬如他對真空問題的研究。盡管由于當時的客觀條件所限,萊布尼茨在真空研究中更多的依靠科學的猜測和哲學的思辨,但其結論竟與200多年后的科學大師愛因斯坦、狄拉克等人對真空研究的成果暗合,確是令人不得不感嘆其思想之天才。
1"真空問題";的歷史脈絡
對真空問
5、題的研究及爭論可追溯到古希臘。德謨克利特等原子論者認為,世界是由原子和虛空構成的,提出了真空這一命題;而亞里士多德則認為,宇宙中充滿了"以太";,因而真正的虛空是不存在的,他的名言是"大自然厭惡真空";。這可以說是人類對真空問題探討和爭論的源頭,并一直延續(xù)至今。
不過,在這里有一點必須指出,真空的概念是有歧義的,有所謂"物理真空";和"哲學真空(或稱形而上學真空)";之分,而"物理真空";又有"經典真空";與"量子真空";之別。歷史上對真空概念不同時期也各有側重,古希臘的真空概念更多是哲學意義上的,偏向于"虛空";、"虛無";的含義;17世紀的真空概念是"物理真空";和"哲學真空";兩者
6、兼而有之;而現(xiàn)代的真空概念更多地是指"物理真空";。當然,"物理真空";和"哲學真空";的概念區(qū)分并不是完全清晰的,也無法成為在該領域嚴格區(qū)分科學問題和形而上學問題的依據(jù),真空問題依然是(也許會永遠是)科學、形而上學糾纏在一起的一個前沿領域。
17世紀的真空研究與笛卡爾有很大的關系。實際上,人們對自然的看法總是首先基于自身的日常經驗。對于物質與空間的關系也不例外。按照常規(guī)思維,人們很自然地把空間想像為一個巨大、不動的空房子,物質就是被一件件搬到這座房子里的東西,因而空間必然是先于物質存在的。這樣,空無一物的真空就是可能的。這就是所謂的絕對空間的觀念。于是有人就想像地球到太陽間的地帶是真空
7、。但笛卡爾不這么認為。在他看來,空間與物質不可分,空間只存在于已有某些物質的地方,是物質的存在才使空間得以存在;空無一物的真空是不存在的。他說:"實際上,我們無法想像一個空無一物的容器,一如無法想像一個沒有谷的山:這將意味著無需廣延就能設想容器的內容,或者無需實體就能設想廣延:確實,沒有什么東西能夠不具有廣延。";至于星際間的地帶,笛卡爾認為不是真空,而是充滿了物質的,這種物質就是以太。笛卡爾從以太演繹出了他的宇宙學說。
笛卡爾否認真空存在的學說受到了托里拆利、帕斯卡等人的強有力挑戰(zhàn)。他們兩人分別做的"托里拆利實驗";、"真空實驗";使人們"眼見為實";地相信實驗中水銀柱上方的玻璃管中存
8、在著一段真空。近代原子論者及牛頓學派也都相信真空的存在。從那時起,贊成真空存在一派似乎占了上風。
2萊布尼茨"相對時空";與牛頓"絕對時空";的對立
萊布尼茨是笛卡爾之后否認真空存在的代表人物,為此他與堅持真空存在的牛頓學派發(fā)生了激烈的爭論。他認為,真空即是虛無。牛頓學派的克拉克就曾指責笛卡爾和萊布尼茨把真空與虛無等同了起來?？死苏J為,沒有物質的空間無疑是一無所有的空間,但并不表示空間本身也被消除了。在克拉克看來,"如果廣延是物質的本質,那么物質就等同于空間本身;由此可以推出,物質必然是無處不在的、無限的和永恒的,并且它們是既不能被創(chuàng)造,也不能回歸虛無,這是荒謬的。";也就是說,依牛頓學派,笛卡爾和萊布尼茨的錯誤之癥結就在于把空間與物質等同了起來。
我們知道,經典力學大廈賴以建立的基石是牛頓的絕對時空觀,其精要可概括為"時空獨立于物質而存在";。萊布尼茨明確反對牛頓的絕對時空觀。他曾寫道:"我把空間看作某種純粹相對的東西,就像時間一樣;
萊布尼茨對真空的研究及其現(xiàn)代價值
