理论教育 莱布尼茨与康德的惯性概念在质量概念研究中的发展

莱布尼茨与康德的惯性概念在质量概念研究中的发展

时间:2023-11-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:莱布尼茨认为广延和运动并非如笛卡儿所说构成了物体的本性,物体的本性应由物体之中的其他东西加以说明。在《动力学样本》一文中,莱布尼茨进一步明确提出物质广延和运动应当还原为力的思想。为此,莱布尼茨引入了“力”的概念,包括“受动的力”和“能动的力”。我们可以看到,莱布尼茨起初的质量概念根本不同于牛顿。在莱布尼茨体系的最后阶段,质量成为活力和能量的载体或散布者。

莱布尼茨与康德的惯性概念在质量概念研究中的发展

莱布尼茨提出“能动的力”的概念,“能动的力”又可以进一步分为“死力”和“活力”。他认为笛卡儿主张运动量守恒的原则,根本的原因在于他没有区分“死力”与“活力”。他在《动力学样本》(1695年)一文中写道:“力也有两种:一种是基本的,我们称之为死力。因为其中尚不存在有运动,而只有一种运动的诉求……另一种是与现实运动结合在一起的通常的力,我们称之为活力。”[15]例如,离心力、重力或向心力和弹力都是莱布尼茨意义上的死力。

除了能动的力,莱布尼茨还在批判笛卡儿物性论和运动哲学的基础上提出“受动的力”或“抵抗”。[16]能动的力相关于物体的形式,受动的力或抵抗相关于物体的质料(物质)。莱布尼茨认为广延和运动并非如笛卡儿所说构成了物体的本性,物体的本性应由物体之中的其他东西加以说明。在《论自然科学原理》一文中,莱布尼茨提出了“抵抗”和“抵抗力”的概念,他写道:“一个物体是有广延的,可移动的和有抵抗力的;就其有广延而言,它是能够作用和遭受作用的东西:当其处于运动状态时,它在作用着,当其阻碍着运动时,它在遭受着作用。因此,应当受到考察的,首先是广延,其次是运动,第三是抵抗或碰撞。”在《动力学样本》一文中,莱布尼茨进一步明确提出物质广延和运动应当还原为力的思想。他说:“在物体本性中,除几何学的对象或广延外,无论什么东西都必定能够还原为力。”之后,他在《论自然本身,或论受造物的内在的力与活动》一文中使用了“自然惰性”概念,指出:“物质毋宁说是借它自己的惰性,开普勒曾经合适地称之为自然惰性而抵抗着受到推动。”关于“受动能力”的构成,莱布尼茨指出:“物质的抵抗包含着两种因素:不可入性或反抗性以及抵抗或惰性。”这与牛顿基于不可穿透性(或硬度)和惯性来定义质量概念是类似的。

在莱布尼茨的自然哲学著作中,他的物质概念具有各种不同的内涵,并且他的物质观是与他的有形实体学说联系在一起的。这里涉及“原初物质”“次级物质”以及“力”的概念。莱布尼茨将“原初物质”界定为“那种纯粹可能的并且与灵魂或形式分离的东西”或者“纯粹受动的东西”。他认为原始物质虽然是一种可能的事物,但由于其所具有的这样一种抽象性,却是一种“不完全的”事物,或者说,是不可能孤立存在或独立存在的东西。这种界定近似于托马斯·阿奎那的原初资料。

其次,莱布尼茨明确地将“物质”与“广延”区分开来,他说:“广延乃一种属性;有广延的事物或物质并非单个实体,而是诸多实体。”“广延只是一种抽象的事物,而且它也要求一些有广延的事物。它需要一个主体。”这里,他把物质称为“有广延的事物”,由笛卡儿的把广延作为物体本身转为将广延作为物质的属性之一。那么进一步的问题是,物质何以能够具有大小、形状和运动?为此,莱布尼茨引入了“力”的概念,包括“受动的力”和“能动的力”。他说:“我们必须承认:广延或一个物体的几何学本性,仅仅就其自身而言,其中并没有包含任何得以产生活动或运动的东西……我认为原初物质或质量的概念就在于这种受动的抵抗的力,这种抵抗力包含着不可入性以及别的某些东西,而且在物体中到处都与其大小成正比。因此,我指出,即使物体或物质本身只具有这种不可入性和广延,也能够从中推演出完全不同的规律运动。”[17]

在《论物体和力》一文中,莱布尼茨明确地用“受动的力”来界定物质。他写道:“严格来说,受动的力构成的是物质或物质团块……受动的力是抵抗本身,凭借受动的力,一个物体不仅抵抗穿透,而且还抵抗运动,同时由于这样一种抵抗,即便另一个物体不可能进入它的位置,除非这个物体从这个位置撤了出来,如果不以某种方式减慢这个强有力的物体的运动,它就将达不到这一步……因此,物质中存在有两种抵抗的物质团块,其中第一种是所谓的反抗形式或不可入性,第二种是抵抗,或如开普勒所说的物质的自然惰性。”他还强调:“倘若没有力,物质是不可能自行独立存在的。”“物质可以被理解为不是次级的就是原初的,次级物质虽然实际上是一种完全的实体,但却并不是纯粹受动的。原初物质虽然是纯粹受动的,但却不是一种完全的实体,在它之中必须添加上一种灵魂或与灵魂类似的形式,即第一隐德莱希,也就是一种努力,一种原初的活动的力,其本身即是上帝的命令植于其中的内在规律。”[18]

段智德认为,莱布尼茨的自然哲学蕴涵两个层面,一是理论自然科学层面;二是形而上学层面。其中,理论自然科学关涉的是物质现象界,形而上学关涉的是精神本体界。[19]体现在莱布尼茨的自然哲学架构中,就是原初物质与原初的活动的力的结合构成的次级物质作为一种完全的实体。(www.daowen.com)

我们可以看到,莱布尼茨起初的质量概念根本不同于牛顿。在1669年的一封信中,莱布尼茨写道:“原初物质即是质量本身,在其中除了外延和抗变性或不可穿透性之外什么都没有。”后来,莱布尼茨把质量这一概念留给了不如原初物质那么抽象并且加入了活力观念的次级物质。因此在写给约翰·伯努利的一封信中莱布尼茨以摩尔描绘原初物质,以质量描绘次级物质:“物质本身,或摩尔,可以称为原初物质,它不是实体,甚至也不是物质的集合体,而是某种不完善的事物。次级物质,或massa,不是单个的实体,而是多个实体。”质量是数个实体的集合体,就像一池塘的鱼或一群羊。它是积聚物的一个属性,是偶发的属性。[20]

莱布尼茨充分认识到笛卡儿物理学的基本概念上的缺陷,从而把惯性归因于次级物质的质量。单凭几何学不能说明物体彼此相互作用的时空行为,符合物理经验的惯性质量,对于莱布尼茨来说不得不在概念层面加以安置,以便在经验上确保原因和结果的平等性。尽管他宣称反对牛顿的万有引力理论,但莱布尼茨的质量定义是完全牛顿式的:“运动物体的质量是互相的,作为其体积和密度,或作为物质的外延和内涵。”质量本身必须是力的来源或一个动力学实体。在莱布尼茨体系的最后阶段,质量成为活力和能量的载体或散布者。[21]

莱布尼茨对质量的动力学解释强调了惯性这个有些矛盾的概念的逻辑地位和物理学意义,并最终导致康德放弃这一概念。牛顿的质量是惯性的载体,物质的量与它是成正比的。惯性这一概念在17世纪和18世纪不是数学上的虚构或人为的工具,与任何其他已知的物理力类似,它是一个具有本体论实在性的物理存在,并在当时的力学著作中扮演了重要的角色。

康德对惯性的本体论和方法论地位的考察在物理学的基础研究中是一个重大的贡献,质量及其与惯性关系的问题是康德关于自然哲学出版物中的重要议题。在《论活力的正确评价》(1747年)中,康德声称遵循亚里士多德和莱布尼茨的观点,将每一物体的内在力视为先于其空间延展性。“如果物质没有借以在他们自身之外行动的力,将不存在空间和外延。因为没有这种力就没有连接,没有连接就没有秩序,没有这个秩序就没有空间。”但在《唯物单子论》(1756年)中,他还是违背了莱布尼茨和沃尔夫的观点,将物质(命题8)的不可穿透性及其惯性(命题11)还原为物质的内在力,并认为物理物体的每个元素都拥有惯性力,不同的元素所拥有的惯性力程度不同。[22]

但是,两年后在《运动和静止的新学说》(1758年)中,康德第一次提出了异议来反对惯性概念的合法性。牛顿在他的《原理》定义3的解释中,把惯性作为一个“惯性”物体的反对者反抗压力。在此之前,康德一直追随着牛顿,现在却提出了一个有趣的问题:当移动的物体一接触到静止物体时,一个物体的内在力的平衡如何能够突然被扰乱,并刚好以产生与靠近物体相反方向的力的方式出现。他尝试把所讨论的现象还原为作用与反作用原则,依此,“静止”物体必须被视为相对于靠近物体是移动的,康德断定,尽管惯性是一个便于用公式表达和用运动定律推理的概念,但基本上是一个多余的和不必要的概念。最后,在《自然科学的形而上学基础》(1786年)中,康德完全摒弃了牛顿的惯性概念,尽管牛顿力学的哲学基础正是他工作的目标。由于只有“运动可以反抗运动,而静止不能”,因此它不是物质的惯性,物质没有能力移动其本身,它只能阻止运动力的产生。一个无需外力的力不造成运动,而是只有阻力的作用,惯性力是“一个没有任何意义的词”。康德的结论是,惯性的概念在自然科学中必须被放弃,这不仅仅是因为其自相矛盾的称谓,也因为这个术语自身所隐含的错误。由于每一个运动状态的变化都有一个外部的原因,康德提出用“惯性定律”代替“惯性力”来与因果范畴相对应。康德起初是将质量概念等同于这种惯性力的大小的,现在该怎么办呢?现在,根据康德的观点,“物质的量”是在一定体积内运动物体的总数,“质量”是被视为在同一时间活跃在一起的“物质的量”。康德明确表示:“物质的量在与任何其他的量相比时,只有通过以给定速度的运动的量来量度。”[23]尽管对康德的这些想法的介绍有时是相当模糊的,但是显而易见的是,康德充分认识到牛顿的质量概念是有问题的。康德对形而上学的惯性消除为质量概念探索进一步的实证方法铺平了道路。[24]

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