萊布尼茨對真空的研究及其現(xiàn)代價值

1、萊布尼茨對真空的研究及其現(xiàn)代價值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(guān)于空間與物質(zhì)關(guān)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(chǎn)生太大的影響但卻為20世紀(jì)物理學(xué)革命擯棄牛頓的絕對時空提供了思想資源。關(guān)鍵詞:萊布尼茨真空時空觀Abstract:LeibnizinheritedCartesianconceptontherelevancebetwee

2、nspacematerialputfwardrelativeviewofspacetimetoopposeNewton’sabsoluteviewofspacetimesohedeniedtheexistenceofthevacuumwhichisnothing.Leibniz’sresearchresultsonthevacuumdidnothavemucheffectinhiserabutitprovidedtheresources

3、ofthinkingtogetridofNewton’sabsolutespacetimeinthephysicsrevolutioninthe20thcentury.Keywds:Leibnizvacuumviewofspacetime萊布尼茨生活于被科學(xué)史家譽為“天才的世紀(jì)”的17世紀(jì)與開普勒、伽利略、笛卡爾、帕斯卡、波義耳、牛頓等科學(xué)巨匠處于科學(xué)史上的同一個時代。萊布尼茨不僅是一位偉大的數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家而且是近代一位(也許是唯一一位

4、)可比肩亞里士多德的百科全書式學(xué)者。他在自然科學(xué)以外的其它人類理智領(lǐng)域比他同時代的其他科學(xué)巨匠取得了更多的成就。他被譽為德國的科學(xué)、哲學(xué)之父還在神學(xué)、技術(shù)發(fā)明、法學(xué)、歷史學(xué)、語言學(xué)、政治學(xué)等諸多領(lǐng)域都有著堪稱同時代一流的建樹。西方的一位學(xué)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(lǐng)域并且是百科全書式人物的人?！币苍S正因為萊布尼茨所涉及的研究領(lǐng)域過于寬泛、龐雜他

5、的許多研究成果的重要價值在相當(dāng)長時間內(nèi)未得到重視譬如他對真空問題的研究。盡管由于當(dāng)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(xué)的猜測和哲學(xué)的思辨但其結(jié)論竟與200多年后的科學(xué)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(luò)對真空問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(gòu)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

6、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(xué)真空(或稱形而上學(xué)真空)”之分而“物理真空”又有“經(jīng)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(cè)重古希臘的真空概念更多是哲學(xué)意義上的偏向于“虛空”、“虛無”的含義17世紀(jì)的真空概念是“物理真空”和“哲學(xué)真空”兩者兼而有之而現(xiàn)代的真空概念更多地是指“物理真空”。當(dāng)

7、然“物理真空”和“哲學(xué)真空”的概念區(qū)分并不是完全清晰的也無法成為在該領(lǐng)域嚴格區(qū)分科學(xué)問題和形而上學(xué)問題的依據(jù)真空問題依然是(也許會永遠是)科學(xué)、形而上學(xué)糾纏在一起的一個前沿領(lǐng)域。然與其它物體的運動相關(guān)。與以上的這些觀點相關(guān)聯(lián)萊布尼茨自然否認虛空的存在因為他是反對原子論的同時他認為空間既可以被充滿也可以是空的這種觀念是無法接受的。3萊布尼茨對真空研究的現(xiàn)代價值針對真空存在派的托里拆利、帕斯卡等人的一系列科學(xué)實驗萊布尼茨也試圖從更多科學(xué)的角

8、度及“物理真空”的方面去否定真空。他指出托里拆利實驗中水銀柱上方玻璃管中的那段根本就不是真空那里不過是排除了粗大的物質(zhì)但仍充滿了精細的物質(zhì)如光線仍可透過進入其內(nèi)。因而他認定其中并不是真空因為光也是物質(zhì)。萊布尼茨還為此作了一個形象的比喻。他說容器就好比是一個滿是細孔的箱子將它放到水里箱子里有魚和其他粗大的東西把這些粗大的東西拿掉這箱子里仍然還是充滿水的。萊布尼茨實際上在這里是通俗講解了笛卡爾的充滿以太的宇宙模型。因而萊布尼茨認為空的空間不

9、過是一種想象。20世紀(jì)初物理學(xué)革命后人們開始重新審視真空問題愛因斯坦和狄拉克分別基于相對論和量子力學(xué)對真空進行了研究愛因斯坦認為真空是“廣義相對論的以太”而狄拉克把真空看作是“量子場的基態(tài)”。這樣這兩位20世紀(jì)的物理學(xué)大師就為現(xiàn)代真空研究奠定了“真空不空”這一基本結(jié)論框架。實際上不管是在愛因斯坦還是在狄拉克那里真空都被當(dāng)成是宇宙背景。應(yīng)該說萊布尼茨的上述關(guān)于真空的看法今天看來在某種程度上是正確的它正與現(xiàn)代的愛因斯坦和狄拉克的把真空看作是

10、宇宙背景的理論暗合的確是天才性的猜測。但由于萊布尼茨實證研究力度不夠牛頓學(xué)派對萊布尼茨的上述論證深不以為然因而也不可能改變牛頓學(xué)派關(guān)于真空的觀點。不過萊布尼茨的相對時空的理念及對真空的研究成果給20世紀(jì)物理學(xué)革命中擯棄牛頓的絕對時空提供了思想資源。此外他在與牛頓學(xué)派有關(guān)真空問題的爭論中還廣泛涉及了近代科學(xué)中一些非常重要的概念如原子、以太、引力、物質(zhì)等實際上為后世留下了極其寶貴的思想遺產(chǎn)寫下了科學(xué)思想史上璀璨的一頁。當(dāng)然愛因斯坦和狄拉克的

11、上述真空概念也是屬于“物理真空”層面只是再歸細類的話愛因斯坦的屬于“經(jīng)典真空”狄拉克的屬于“量子真空”。因而像任何其他“物理真空”的概念一樣它們也逃脫不掉似胡攪蠻纏的“哲學(xué)真空”的追問:既然真空是空無一物也就是無那又何來真空的概念即是宇宙背景那還是真空嗎真空的宇宙背景到底是什么當(dāng)然對立者也可反問:真空什么也不是但什么也不是的東西經(jīng)過確定就真的不存在嗎實際上有關(guān)真空的此類問題在古希臘愛利亞學(xué)派的巴門尼德提出他的關(guān)于“存在”與“非存在”的學(xué)

12、說時就存在著后世的不同僅僅在表述方式上。而有關(guān)真空問題的研究將會繼續(xù)(甚至可能永遠是)如萊布尼茨與牛頓學(xué)派論爭的那樣是一個科學(xué)問題與形而上學(xué)問題糾纏在一起的獨特領(lǐng)域。因為如果認為真空被愛因斯坦和狄拉克認定為宇宙背景而似已得到解決不再是問題的話那么人類的理性必然會再去追問似“無中生有”的宇宙誕生機制以及那個宇宙“奇點”到底是什么。這實際上就是真空問題的另一個版本。參考文獻1漢姆普西耳.理性的時代——17世紀(jì)哲學(xué)家(陳嘉明譯).北京:光明日