論相對論對經典物理學的超越及其影響①

黃朝志

（湖北省大冶市金牛鎮中學，湖北大冶 435119）

論相對論對經典物理學的超越及其影響①

黃朝志

（湖北省大冶市金牛鎮中學，湖北大冶 435119）

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

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的理論，但因為這種理論在自然科學產生了廣泛的影響，于是給精神科學也帶來了相應的變化。要明白這種變化的產生與由來，必須從相對論對經典物理學的超越來看。

2 相對論對經典物理學的超越

首先，相對論消解或重新定義了經典物理學中的“體”。這里的所謂“體”是指絕對的時間與空間及物質實在體，如“桌子”等這樣的殊別的實在個體，這些在經典物理學與哲學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，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個別的“桌子”為實在，但他依然承認有個更為實在的“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:“關于空間和時間的獨立存在這觀念，用極端的說法，可以表達如下:倘使物質消失了，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，則一定有物質消失后的“虛空”的時空，這是可能的嗎?當然不可能。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利，它只是場的一種結構性質。”［1］這樣，絕對時空就被“場”所取代，不惟此也，還可以“用場來透徹無余地描述物理實在”［1］。這樣一來，“場”成為了相對論這種物理學理論的基本概念與元素，并進而取代了經典物理學中的時－空，粒子（或稱為“質點”、“物體”）等概念。基于此，愛因斯坦在《物理學與實在》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中是被質點占據著的。”［1］“在任何一個貫徹一致的場論的基礎中，場這個概念以外不應當再出現粒子概念。”［1］正因為時空、實在個體等經典物理學中的“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》一文中對于經典牛頓力學進行了檢討，他認為，牛頓力學在麥克斯韋的電學理論中受到了第一次打擊，因為人們已經明白，“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的概念武庫而來的一切障礙”［1］。這樣，電磁場理論的發展導致了這樣的企圖:“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，但是力學的基本概念已經不再被認為是物理世界體系的基本組成了。”［1］這就是說，隨著絕對時間、空間與有形物體的消解，“力”在物理學中必然成為了不必要，相對論由此而產生。愛因斯坦在《物理學與實在》一文中總結說:

在古典力學里，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中為質點概念所代替，因此，力學基本上就變成了原子論性的了。當人們企圖使力學成為一切物理學的基礎時，光和電產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全部建立在場的概念上。這種企圖導致了相對論［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，真的能客觀地呈現出來嗎?抑或只是一種人工構造。愛因斯坦認為，“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驗上的人工織造。亦即是說，除了感覺材料這種心理經驗外，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，這是如何出現的呢?愛因斯坦在《物理學與實在》一文中對此作了解釋，他以為之所以出現這個“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驗當中，我們在頭腦里任意取出某些反復出現的感覺印象的復合，并且給它們一個概念——有形物體的概念。”［1］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造，盡管此概念的意義與根據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”，“比起單個的感覺經驗本身來，我們覺得它們更強有力，更不可改變”［1］。“實在的外在世界”只不過是基于感覺印象基礎上的假設。這種假設之所以能被允許，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，世界變為了可理解的，但這可理解僅是指概念與感覺經驗有某種確定的關系。然而，概念與感覺經驗之間的關系是如何建立起來的呢?愛因斯坦說:

照我的見解，關于各個概念的形成和它們之間的聯系方式，以及我們怎樣把這些概念同感覺經驗對應起來，這中間并沒有什么東西是能夠先驗地說出來的。在創造這種感覺經驗的秩序時，指導我們的是:只有成功與否才是決定因素。所需要的只是定下一套規則，因為沒有這樣的規則，就不可能取得所希望有的知識。人們可以把這些規則同游戲的規則比較，在游戲中，規則本身是隨意的，但只有嚴格遵守它們，游戲才可能。可是，這種規定永無終極。它只有用于某一特殊領域，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則，則“世界”亦不過是一套規則，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’，才不致同他非發生矛盾不可，可是，即使這樣，在細節上還是格格不入。”［1］

如實說來，以相對論的方式來解釋現象世界并非不對，因為那絕對的、與主體無關的“實在世界”確實是一個“密窟”，在人的認識能力之外，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。康德有現象與物自身的區分，而現象可知，物自身不可知也是表達這種意思。既然我們只知現象，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能夠反駁他。所以，康德認為，不能彌合感覺世界與客觀物質世界之間的鴻溝，乃哲學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，是一切自然科學的基礎。但是，既然感官知覺只是間接地提供關于這個外在世界或“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，我們必須經常準備改變這些觀念——也就是說，準備改變物理學的公理基礎［1］。

這是相對論最基本的思考方式，這在科學的范圍內是允許的，甚至是必須的。但在愛因斯坦那里，相對論是有限度的，他嚴格地把它限制在科學的范圍內。盡管愛因斯坦承認我們可以有構造感覺材料來代替“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。”［1］可見，在愛因斯坦的意識里，“實在世界”應該是有的，而且必須有，只是在科學上則完全不必要。這是愛因斯坦相對論的精神實質。

3 相對論的影響

但我們知道，科學的世界并不是人類所要面對的唯一的世界，在科學的世界之外，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。”［1］所以，盡管相對論在無“體”、無“力”與無“理”的精神之下，把現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主義之中，因為他深知，科學只能斷言“是什么”，但不能斷言“應當是什么”。他在《宗教同科學不可和解嗎?》一文中說:“科學從它掌握因果關系這一點來說，固然可以就各種目標和價值是否相容作出重要的結論，但是關于目標和價值的獨立的基本定義，仍然是在科學所能及的范圍之外。”［3］那么，目標與價值靠什么去確立呢?靠宗教。“宗教關系到人對整個自然界的態度，關系到個人生活和社會生活理想的建立，也關系到人的相互關系。”［3］盡管如此，愛因斯坦不認為科學與宗教有沖突，因為一方面，宗教固可以決定目標，但可以從科學那里學到用什么樣的手段達到目標，另一方面，科學只能由全心全意追求真理的熱情來創造，而這種熱情正來自于宗教。這樣，愛因斯坦在《科學和宗教》一文中總結說:“科學沒有宗教就像瘋子，宗教沒有科學就像瞎子。”［3］

以上所述，即在表明，盡管相對論在科學領域內把對絕對時空、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的強。他在《科學和宗教》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。”［3］在《關于科學的真理》一文中進一步表明:“同深摯的感情結合在一起的，對經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。”［1］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情調，離真正的道德情感、宗教精神相去甚遠。總之，盡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，當相對論的精神潛入到哲學而形成分析哲學或邏輯實證主義以后，情況就大不同了，他們為捍衛科學精神而拒斥形而上學，從而徹底排除了道德與宗教。這是愛因斯坦所未曾預料到的，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:商務印書館，1979．

（責任校對 朱正余）

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1674－5884（2014）04－0052－03

2014－02－10

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