理论教育 古希腊时期对物质的量度:质量概念研究

古希腊时期对物质的量度:质量概念研究

时间:2023-11-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:实际的需要催生了物质的量的想法。除此之外,对物质的度量最早用的是体积单位,而不是重量单位。亚里士多德学派认为重量可能因此不能被视为对各种材料具有普遍适用性的物体数量的衡量。因此,对卢克莱修而言,重量可以担任物质的量的测量,并且物质不灭原则作为守恒原理可以得到一个具有可操作性的解释。对柏拉图学派而言,空间作为一切事物的模型是永恒的,因此是一个可靠的量化标准。

古希腊时期对物质的量度:质量概念研究

早在史前时期,随着商业的崛起和各地区之间货物交换的扩大,人们需要衡量货物数量,但对于像谷物和金属这样的货物,单独用数量计数进行测定是不切实际的。实际的需要催生了物质的量的想法。古人有两种有效的方法可以使用:对重量的测定和对体积的测定。历史上最先用于测量过程的物理维度可能是空间和时间,即距离和持续,因此最早的度量标准是长度和时间(步、日、月等)的单位。除此之外,对物质的度量最早用的是体积单位,而不是重量单位。例如,著名的拉格萨王子的银花瓶(公元前2800年),它的容积被作为10西拉(约5升)的一个定义。而重量单位迈纳(mina),在亚述帝国时(公元前726—公元前722年)才被宣布为正式的重量标准(约1000克)。[2]

皮埃尔·布特鲁在一篇关于动力学原理的文章中宣称,对亚里士多德关于重物自由下落的错误结论负责的可能是重量的概念。在古代的哲学物理学思想中,重量是一个密集的而不是广延的数量,一个物体的重或轻要看其所含元素及其比例。亚里士多德学派认为重量可能因此不能被视为对各种材料具有普遍适用性的物体数量的衡量。因此它不可能担任quantitas materiae的角色,因为这种程序将必然要预先假设重量和数量上的对应或相称性。但是,在亚氏哲学中这种相称性是绝对不可接受的,因为如火元素或它的复合物,拥有固有的轻性。[3]

可见,与贸易和商业不同,哲学中的重量不是物质数量的衡量。接下来的问题是,根据亚里士多德的学说,容量或体积是否可以用于这样一种测量。亚里士多德在《物理学》中声明:“一个物体当它在体积上变得更大或更小时,它的质料也可以保持等同。这是明显的,因为当水变成气时,同一质料变成了不同的事物,这时并没有增加额外的东西,而是原来潜在的事物这时变成了现实的事物;气变成水也是一样的,一个是从更小的体积变成更大的体积,另一种则是从大的变成小的。”[4]体积的变化不会影响该物质的特性,也就是说,体积不是决定物质普遍特性的度量,因此与重量一样,体积也不能作为“物质的量”的衡量。

综上所述,质量的概念在quantitas materiae的意义上与亚里士多德的思想是无关的。那么,亚里士多德的观点中是否至少具有一个动力学或惯性质量概念的预兆呢?亚氏的运动由两种力合成,即推力和阻力,且两者都在物体本身之外。在他那里,物质是被动的。他拒绝承认抵制推力的内在阻力(惯性质量)的存在,并在他的动力学的基本法则的基础上证明了每一个物体的基本特性都是具有一定的重(或轻)。用现代术语而言,亚里士多德的力学无论对引力场或者阻尼介质的运动来说,都是一个逻辑一致的理论;但对于真空(亚里士多德不承认其存在)中的运动,并在引力不存在的情况下,他的理论就不起作用了,这正是由于质量的动力学概念的缺乏。[5](www.daowen.com)

一个经常被引用的表达物质自存的原则来自卢克莱修著名的声明,在他的哲学诗《物性论》中,他断言物质不灭的原则:“自然将一切化为由原子组成并从没减少什么。”[6]在他的原子和真空理论中,卢克莱修的概念方案不同于亚里士多德模式。首先,按照假设,所有的原子被赋予重量,重量已不再是物质的一个偶然性质,而成为物质的一个普遍的属性;其次,文章明确提出了“大量物质”(粒子)与“重量”的相称性,这表明重量可以作为一个普遍的衡量标准。因此,对卢克莱修而言,重量可以担任物质的量的测量,并且物质不灭原则作为守恒原理可以得到一个具有可操作性的解释。

柏拉图学派而言,空间作为一切事物的模型是永恒的,因此是一个可靠的量化标准。但当我们问到一块三角形的黄金是什么的时候,目前最安全的答案是:这是黄金,而不是叫它三角形。斯多葛学派强调空间和物体的区分,他们声称,物体不仅仅是数学延展,物质也不仅仅是几何。怀疑论者以大小、形状、阻力和重量作为物体的特性,其中前二者适用于作为几何延展的物体,后面两个属性使几何实体成为物质物体。在柏拉图和他的继任者的哲学中,最终毕达哥拉斯成分导致了物理学的几何化,以及物质和空间的形而上学等同,并因此通过测定它的体积或大小使物质的定量测定的理论成为可能。但之后科学的发展没有把它们作为质量概念的基础。另一个思路产生于中世纪初柏拉图学派与犹太教基督教哲学的融合,它非常重视思想的本质精神和真实事物的非物质性质,并在后来的科学思想发展中,它成为唯物论的、实体哲学的基础。基督教徒们的努力表明所有的力量和生命的根源在于智慧和上帝,新柏拉图主义、犹太教和基督教哲学退化到对它无能为力,并在自发活动或“形式”的绝对缺乏的意义上赋予它“惯性”[7]。“惯性”在亚里士多德时期是一个中性的和中立的概念,在此成为匮乏和贬损的断定。但是,正是这个惯性概念随着经典力学在17世纪的兴起,并在随后逐步清除其贬损的情感内涵,成为物质的动力学行为的典型标准,并因此成为惯性质量概念的基础。

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