馬赫和愛因斯坦探究論文

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馬赫和愛因斯坦探究論文

馬赫是世紀之交物理學革命的啟蒙者和先驅,愛因斯坦是這場革命的先鋒和主將。馬赫在19世紀末敲打出的“火星”,在20世紀伊始點燃了愛因斯坦這支易燃的“火捻”,終于燃起物理學革命的熊熊“火焰”。本文將以馬赫與愛因斯坦之間的交往關系為主線,重點剖析一下愛因斯坦對馬赫的批評。

一、馬赫與愛因斯坦的交往

馬赫首次提及愛因斯坦好像是在1909年。當時他在(能量守恒)第2版中加了一個新注,表示贊成愛因斯坦的相對論:

“空間和時間在這里未被看作是獨立的實體,而是現象相互依賴的形式。于是,我贊同相對性原理,我也在我的《力學》和《熱學》中堅持贊成它。”

也就是在這一年,馬赫把他的再版書寄贈給愛因斯坦,由此引發了二人之間的通信。馬赫給愛因斯坦的信無從找到,但是從愛因斯坦致馬赫的信中可以看出,馬赫“對相對論感興趣”。在《能量守恒》再版的序言中,馬赫首次對普朗克1908年12月的萊頓講演做出了反應。此后,馬赫一直關心著愛因斯坦的相對論和其后的研究,他在1914年致彼得楚爾特的兩封信中也對愛因斯坦的相對論表示好感。

1910年初,在弗蘭克的安排下,馬赫在維也納附近的住所會見了愛因斯坦。當時馬赫已是年逾七旬的老人,愛因斯坦則剛剛30出頭,弗蘭克則是20多歲的小伙子。弗蘭克回憶當時見面的情景:

“馬赫經受了嚴重偏癱的折磨,從他的崗位退休了。他住在維也納郊區的一所房子內,從事他的研究,偶爾接待來訪者。進入他的房間,人們看到一個蓄著蓬亂的灰絡腮胡子的人,這個人臉龐一半顯得溫厚,一半顯得狡黠,看起來像一個斯拉夫農民。他說:‘請大聲給我講話。除了我的其他令人不快的特征外,我幾乎全聾了。’”(PSL,xvi—xvii)

這次會見時間不長,似乎沒有觸及相對論,也許馬赫回避它,或者態度不明朗。愛因斯坦力圖說服馬赫接受玻耳茲曼的原子論進路。使愛因斯坦感到快慰的是,馬赫在邏輯經濟的意義上同意了原子假設。(El,627~628)

1913年7月,馬赫在慕尼黑近郊法特爾斯特滕村為《光學》第一卷寫了序言,該書由于種種原因直至馬赫逝世后五年才出版。馬赫在序言——該序言后來引起一場爭論——中寫道:

“從我收到的一些出版物中,特別是從我所收到的信件中,我推測我正在逐漸地被看作是相對論的先驅。我現在就能大致想象出,在我的《力學》一書中表達的許多思想,以后將從相對論的觀點遭到怎樣的解釋和誤解。

正如我不止一次看到的,可以預期,哲學家和物理學家將會繼續討伐我,因為我是一位在各個知識領域具有新穎思想的無偏見的漫游者。無論如何,我必須斷然否認我是相對論的先驅,正如我拒絕當今的原子論信念一樣。

我之所以達到不相信當前的相對論的地步,是因為我發現,相對論變得越來越教條了,此外還有一些特別的理由——基于感官生理學的考慮,認識論的保留,尤其是從我的實驗得出的洞察——把我引向這樣一種觀點,這一切必須留待以后討論。

致力于相對論研究的不斷增加的思想的確將不會喪失;它對數學而言已經是富有成效的,并且具有永恒的價值。然而,作為一種能夠在眾多新觀念擴大的領域中找到位置的理論,它將會在未來某個時期在世界的物理學概念中保持自己的地位嗎?在這門科學的歷史中,它將證明不僅僅是曇花一現的靈感嗎?”

雖然無法肯定愛因斯坦上中學時是否學習過或聽說過馬赫有影響的物理學教科書,但是在上大學期間(1896~1900),他在貝索的推薦下首次(1897)讀了馬赫的《力學》,同時還自學過帶有強烈馬赫色彩的弗普爾的電磁學教科書。在“奧林比亞科學院”時期(1902~1905),愛因斯坦又一次和他的幾位摯友一起學習、討論過《力學》。1904年,在“馬赫主義”大本營的蘇黎世,愛因斯坦還參與了一個馬赫取向的小團體的活動。1911年,愛因斯坦到馬赫思想影響濃厚的布拉格大學任教,他還與許多著名學者一起簽署了實證哲學學會宣言,在柏林掀起了學習和宣傳馬赫思想的運動。在1909年至1913年間,愛因斯坦給馬赫寫了四封信,其中第三封信未署日期。這四封信透露出這樣的信息:愛因斯坦欽佩馬赫的力學著作和充沛精力,肯定馬赫天才的科學貢獻和巨大的認識論影響,并特別推崇馬赫是相對論的先驅(未用“先驅”一詞),表白在馬赫與普朗克爭論中站在馬赫一邊,自稱是馬赫的“虔誠的學生”。

在馬赫和以馬赫為首的批判學派的影響下,愛因斯坦早期哲學思想帶有強烈的懷疑的經驗論的色彩。廣義相對論的成功(1915年11月)使愛因斯坦看到,科學理論具有高度抽象、思辨和虛構的特征,感性知覺并不是至高無上的,純粹思維在某種意義上可以把握實在。就這樣,愛因斯坦不得不做出痛苦的抉擇,逐漸地、緩慢地偏離和背棄了馬赫,“轉變”到霍耳頓所謂的“理性論的實在論”,或我杜撰的“科學理性論”和“綜合實在論”。雖說愛因斯坦在1916年3月14日還寫了悼念馬赫的動人的頌詞(El,83~90),但是在1917年4月29日和5月13日寫給貝索的信中,卻把馬赫喻為堂吉訶德的“瘦馬”和“小馬”,并批評馬赫只能破壞而不能創造。1921年,馬赫遺著《光學》出版了。恍然大悟的愛因斯坦深感失望和痛苦,他于1922年4月6日在巴黎同科學家和哲學家討論問題時,首次正式地、公開地批判馬赫,《法國哲學學會公報》和英國《自然》周刊在1923年對此作了詳細報道。(E1,168~169)此后,愛因斯坦還利用有關場合,對馬赫思想進行了全面的清算,不過他仍然實事求是地多次尊稱馬赫是相對論的“先驅”(El,273)。

二、愛因斯坦對馬赫的批評及其辨析

關于愛因斯坦對馬赫思維經濟原理的批評,我們已作了論述。現在,我們擬就愛因斯坦對馬赫批評的其余幾個主要方面,逐一加以討論和分析。

1.愛因斯坦批評馬赫哲學“不可能創造出什么有生命的東西,只能撲滅有害的蟲豸。”(E3,432;1917年)

這話說得絕對了,而且也不完全符合事實,是一種有著強烈感情色彩的私下議論。誠然,馬赫哲學,尤其是他的實證論如斯圖迪(E.study)所說,是“一種依然完全不滿足的存在,一個饑餓的、捕食犧牲品的哲學猛獸。”但是,它決不是“否定論”,它并非只有破壞性而無建設性。事實上,它對相對論和量子論的建立都起過直接的和間接的促進作用,因此連普朗克也認為應給馬赫哲學以榮譽,因為馬赫哲學在“科學破產”的聲浪中為科學謀求了穩固的基礎。馬赫在哲學上也有許多創新,在當時乃至現在都產生了,并將繼續產生不可低估的影響。在科學上馬赫的時空相對性、馬赫原理、廣義協變、等價原理、近接作用、物理學與幾何學的結合、把動力學化歸為運動學、現象論物理學等思想,以及有關科學方法論和探索心理學的論述(比如思想實驗、幻想和想象力、直覺、科學美等),都作為愛因斯坦的建設性的成分溶入愛因斯坦的思想和理論之中。

其實在愛因斯坦之前,就有人對馬赫存有類似的批評和誤解。馬赫在為自己辯護時說:

“我的著作中貌似破壞性的傾向,僅僅是針對摻入我們概念中的多余的、會迷誤人的東西。這樣,我相信我就把心理的東西與物理的東西、主觀的東西與客觀的東西的對立,正確地歸結為本質的東西了,同時也就把傳統的迷信的觀點清洗出去了。這樣做并沒有改變科學地建立起來的觀點,同時卻為新的觀點獲得了地盤。我也不愿意以自滿自足、不知悔悟的態度,摒棄值得認識和可以認識的東西,去代替挽詩哀悼或仰天長嘆的‘不可知論’。”

盡管馬赫的意圖“不是旨在把新哲學引入科學,而是旨在從科學中清除舊的和僵化的哲學”,但是他并未忘記哲學的綜合功能和探索功能,他為此做出的許多可貴的新嘗試和有啟發性的新成果就是明證。

不可否認,在理論物理學領域,馬赫的批判氣勢或多或少地掩蓋了創造性思維;他的批判思想的摧陷廓清的歷史作用,也使建設性的作為相形之下顯得有些黯然失色;而且,馬赫也許沒有意識到,摒棄把力學作為物理學基礎力學自然觀,并不意味著物理學沒有類似的共同基礎(愛因斯坦終生都在為構造這樣一個基礎而努力)。但是,我們沒有理由苛求舊秩序的批判者和啟蒙者都是新秩序的建設者和創造者,更何況馬赫并不是嚴格意義上的理論物理學家(他是一位出色的實驗物理學家!)。也許愛因斯坦獻給牛頓的頌詞同樣適用于馬赫:“你所發現的道路,在你那個時代,是一位具有最高思維能力和創造力的人所能發現的唯一道路。”(E1,14~15)這才是所謂的歷史的辯證法。

2。愛因斯坦批評馬赫說:“他不僅把‘感覺’作為必須加以研究的唯一材料,而且把感覺本身當作建造實在世界的磚塊,……只要他把這種想法貫徹到底,他就必然會不僅否定原子論,而且還會否定物理實在這個概念。”(E1,438;1948年)他還批評馬赫“忽略了”“這個世界實際上是存在的”(E1,213;1926年),馬赫認為“感覺材料是唯一的實在”(E3,394;1952年~1954年),事實本身能夠而且應該為我們提供科學知識”(El,22;1946年)。

愛因斯坦的這些批評實際上分為兩個方面,即是從認識論或知識論和本體論上對馬赫感覺論的經驗論的批評。愛因斯坦的前一半批評確實有一定的道理,但把話講得絕對了。馬赫的感覺論的經驗論確實有些過于激進、過于徹底了,他把感覺經驗和感性事實的作用過分看重了,而在一定程度上輕視或低估了概念化和理論化的作用。在馬赫看來,“感性事實既是物理學家用思想適應經驗的一切活動的出發點,也是它們的目的。”(GJ,251)“對于物理學家來說,測量單位是建筑的基石,概念是建筑工具,而事實是建筑的結果。”誠然,馬赫的類似言論也有其理由,因為科學的智力之樹畢竟扎根于經驗的土壤:它從感性事實中萌生,最終要用感覺經驗檢驗。但是,感覺經驗終歸難以支撐龐大的科學系統,而且經驗并非都十分可靠,它在質上和量上也很欠缺。雖然有些科學概念(比如力、溫度等)必須從經驗中汲取營養和力量,但是另外一些概念(比如熵、量子、夸克等)距離感覺經驗實在太遙遠了。因此,波普爾拒斥“經驗科學可以還原為感性知覺”的觀點(馬赫在某種程度上持有這樣的觀點);他雖然承認科學有經驗基礎,但他用輕蔑的沼澤地隱喻(是否又在相反的方向上走過頭了一些?)來詮釋這個經驗基礎。

在這里請不要忘記我們前面的論證:馬赫并不是一位極端的或狹隘的感覺經驗論者,他也肯定了科學中的種種智力因素的巨大意義,強調“概念的形成對科學來說是多么重要”(KE,98),并為有人批評他“過分的重視感性和相應地不了解抽象作用和概念思維的價值”作了強有力的辯護(GJ,280)。而且,馬赫在不同場合多次講過類似下面的偏向于理性論的言論:

“與觀察(因為總是有大量的和復雜的附屬環境的影響)實際上能夠保證的相比,理論則更簡單、更精確地描述了事實,只有理論符合明確的決定性的理想。理論的這種精確性能使我們通過一系列相等的或不等的步驟,演繹出具有深遠意義的與該理論一致的推論。”(KE,357)

費耶阿本德正是羅列了馬赫的一大堆同樣的且具有辯證法思想的言論,列舉了愛因斯坦的一系列強調感覺經驗重要性的論述,認為馬赫是辯證理性論者,而愛因斯坦是非理性的實證論者,他的論述更接近馬赫,更接近實證論。盡管我們不同意費耶阿本德的最終結論,但是他據以立論的材料確實說明,馬赫并非絕對地“把感覺作為必須加以研究的唯一材料”,并非絕對地認為“事實本身能夠而且應該為我們提供科學知識”。

尚須注意的是,馬赫所謂的“事實”并不是僅指“感性事實”,它的涵義更為廣泛。馬赫認為,除了以概要的形式收集盡可能多的事實外,自然科學還有另一個問題,即把比較復雜的事實分解為盡可能少、盡可能簡單的事實,這就是說明。正是在這個意義上,馬赫贊同邁爾(I.R.vonMayer,1814~1878)的觀點:“如果一個事實在它的所有方面都被認識,那么事實用那種知識就被說明了,科學的問題也就終結了。”(HR,58)

至于愛因斯坦從本體論上的批評,在下一章論述馬赫所謂的“唯心論”時再詳加探究。不過,馬赫并沒有想用感覺作為構造物質論者或樸素實在論者的獨立于人的外在世界的磚塊,他至多只是把它當作構成唯一的現象世界的要素而已。而且,馬赫并未否定物理實在,他的實在原理只是把物理實在限定于可觀察的現象領域,他是偏愛關系實在而不喜歡實體實在的關系實在論者。他認為物理要素是不可懷疑的,樸素實在論的觀點的價值怎么高估也不過分。在這個問題上,愛因斯坦有些過分拘泥于樸素實在論的獨立于人的外在世界的觀點子,這也是他與玻爾爭論長期未能獲勝的重要原因之一。要知道,自然界先于人而存在,生命的統一性先于自我和客我的區別而存在,人又先于自然科學而存在;自然界是一次給定的,人以及人的思想又是自然界的一部分;因此,以自然界為研究對象的自然科學也是人為的和為人的,以客觀性著稱的科學理論也是主體間性的。誠如馬赫所言:“改變人的眼睛,你就改變了他的世界概念。”(PSL,82)

3.愛因斯坦批評馬赫“相信毋須自由的概念構造”,“他沒有正確闡明思想中,特別是科學思想中本質上是構造的和思辨的性質;因此,正是在理論的構造的這一思辨的特征赤裸裸地顯示出來的那些地方,他卻指責了理論,……”(El,22.10;1946年)“他沒有認識到概念的形成中的那自由構造的元素,他在某種程度上認為,理論產生于發現,而不是產生于發明。”(E3,475;1948年)

愛因斯坦作為一個科學理性論者,十分強調概念的自由創造和基本原理的虛構特征。其實,馬赫不僅多次講過抽象和概念在科學中的意義和價值,而且也洞察到概念形成中的自由構造元素和理論中的某種虛構成分。他指出:

“概念的選擇受事實的啟示;可是,看看這種選擇是我們在思想中任意摹寫事實的結果,則知在這件事情上留有自由的余地。”(KE,291)

馬赫不贊同歸納法,他注意到,“從特殊達到較一般的情況卻包含著某種任意性,這是很自然的,不同的探索者在這里采取不同的路線。”(KE,306)在談到自然探索者所使用的時空概念時,馬赫說:“我們認清在不破壞事實的情況下,能夠設想任何空間的或時間的構造。”(KE,324)馬赫提出的“n維離子”概念,就是這樣的有用的虛構。

馬赫完全了解,物理學中的兩類概念都是理智的構造,其中距離感覺經驗比較遙遠的那類概念,更是科學家精神的最高創造。盡管這類概念缺乏返回感性知覺的直接通道,但它們的提出依然或多或少受到事實的啟示,而且也不能最終違背事實。在馬赫看來,在構造概念和理論時,科學家并不是完全自由的,割斷回到實驗室的生命線的空洞幻想對科學毫無價值,喪失與實在的接觸只能導致夢一般的無節制和不幸的畸形理論。馬赫反對純粹虛構假設的科學,因為這種科學完全脫離感覺經驗,使科學變成空中樓閣。

其實,在概念形成和理論構造方面,愛因斯坦與馬赫的看法并無實質性的差異,而且他們都不推崇歸納法,都強調抽象、直覺、審美、想象、猜測乃至幻想的作用和價值。只不過兩人關注的重點有所不同:馬赫更明確地申述與感覺經驗的聯系,愛因斯坦則更強烈地主張思維的自由創造、理智的自由發明和概念的思辨、虛構特征(他并未離開經驗基礎)。

至于“發現”和“發明”問題,馬赫把科學創造稱為發現,共目的在于促進科學洞察或消除智力不安;技術創造則是發明,它具有實用的目的,為的是消除物質方面的困難;此外,二者之間幾無差別。在愛因斯坦看來,科學家是發明還是發現理論的問題,涉及到經驗材料對他們思維的影響程度。所謂發明,愛因斯坦意指精神跨越以感覺和材料為一方,以概念和原理的創造為另——方的二者之間的鴻溝;所謂發現,則意指按照現存在的模式或智力圖像整理經驗材料。愛因斯坦認為發明是通向創造性思維的道路,但他在文章中常常混用這兩個詞。由此可見,在對科學創造過程的看法上,馬赫和愛因斯坦并沒有實質性的分歧,至于是科學“發現”還是科學“發明”,主要是一個用詞習慣和偏好問題。

4.愛因斯坦批評說:“按照馬赫的看法,科學不過是一種用我們逐步摸索得來的觀點和方法,把實際給予我們的感覺內容加以比較和排列的結果。”(El,84;1916年)“馬赫的體系所研究的是經驗材料之間存在著的關系;在馬赫看來,科學就是這些關系的總和。這種觀點是錯誤的,事實上,馬赫所作的是在編目錄,而不是建立體系。”(E1,169;1922年)

與彭加勒的科學理論三級結構(事實、定律、原理)和愛因斯坦用探索性的演繹法建構的邏輯嚴謹的原理理論——狹義相對論和廣義相對論——相比,馬赫似無一個比較明晰的科學理論結構構架。在馬赫看來,科學是對事實的描述或整理。馬赫說:“一旦經驗明確地展現這些事實,而且科學已經把它們經濟地、清楚地排列成序,毫無疑問我們就可以理解它們,除了從心理上把握事實之外,絕不存在什么別的‘理解’。科學不是從事實中創造事實,而僅僅是整理已知事實。”(PSL,210~211)我們已經講過,馬赫的科學觀是描述論的。盡管馬赫認為理論或理論觀念(theoreticalidea)能夠擴展事實且高于觀察,但仍認為它們落入需要被直接描述代替的間接描述之中。(PSL,240~241)因而,理論僅有暫時的意義,在最終科學中是沒有地位的。法則、公式、定律一點也不被個別事實的集合具有更真實的價值,而僅具有經濟的價值。(HR,55)更普適的物理學定律與描述并無本質的不同,它只是比較簡明、扼要綜合而已。(PSL,254~255)科學說明即是用要素所作的描述,它只不過把事實分解得更少、更簡單罷了。(GJ,260)馬赫這種科學觀確實有很大的局限性,它很難容納高度抽象、極其嚴謹的相對論和量子力學這樣的理論體系。愛因斯坦的批評不無道理。與他的下述觀點相比較,馬赫的科學框架就顯得太單薄了:

“事實上,表現在我們‘自然規律’中的普遍性的聯系,不僅僅是由觀察資料建立起來的;除非我們從理性的構造著手,否則這些聯系就無法表達和推導出來,而理性的構造不能只是經驗的結果。其次,科學并不滿足于提出經驗規律;它倒是試圖建造這樣一個邏輯體系,這個體系是以為數最少的前提為根據,并把一切自然規律都包括在它的結論之中。這個體系——或者更確切地說它所代表的許多概念的總體——是同經驗的對象相對應的。”(E1,368)

布雷德利認為,馬赫把科學建立在“給予的”基礎上,而不是建立在“理性的”基礎上。在馬赫看來,感覺經驗是科學的基礎,理論的體系化是次要的。馬赫的科學觀是感覺優于思維,描述優于說明,直接描述等于科學定律,間接描述等于科學理論,布雷德利批評說,不管科學描述論觀點本身可能多么重要和真實,它不能是科學的全部真理。在通常的意義上,人們不能描述未發生的事,即不能描述未來。事實上,現有的科學理論比間接描述自然界作得更多,它激勵創造性的才能,給予驚人的預見功能。況且,經驗在交流之前并未變成科學,但交流的又不能是我們的經驗,因此一些基本的陳述是必不可少的。科學家一般并未用直接描述代替間接描述,從白屈菜酸的結構式退回到黃葉片的時間和空間坐標是不可取的,也是不必要的。赫伯特批評馬赫過于近視地傾向于概略地處理現象世界給予的材料,以致不容許他自己探索科學宏偉的、統一的概念框架。盡管馬赫鼓勵概念的多元化,主張以不同的、互補的方式審查資料而加深對自然現象的理解,但他對普遍的理論綜合感到不安,總擔心包入危險或引進形而上學。(KE,xx~xxii)

但是,也有人不同意對馬赫的這些指責。弗蘭克說,“經典”實證論者孔德和馬赫并不認為自然定律可以簡單地從經驗“得到”。他們知道,必定存在著一種理論的出發點,一種為了將其結果與觀察相比較而通過人的想象建立起來的原理體系。無論如何,基本符號和聯系它們的定律可以看成是從那些能夠經受住直接經驗檢查的原理出發而導出的邏輯結論,這是邏輯實證論和經典實證論共同具有的主要特征之所在。哈勒爾(R.Haller)把馬赫的科學理論結構圖景概括如下:(1)一個假設的基本功能是,它導致新的觀察和實驗,從而反駁或修正我們的猜測,因而開拓經驗。(2)然而,一個實驗的否定結果,也即一個假設的偽證絕不可看作是決定性的。(3)在自然科學中,從一個前提到若干結論之確鑿的確定,在可感知的實在中是不存在的,而僅在理論中存在。(4)通過任何類歸納程序獲得的結果必須用演繹檢驗。(5)像人的任何其他創造物一樣,科學也是歷史的產物,而歷史則易于導致偏見和墨守陳規。(6)不僅存在生命的進化,而且存在知識的進化;知識本身促進生命。(7)只有詩人的想象才使得能夠發現新的問題和方法,其價值在于它是否能成功地適應或破除現有的理論結構。哈勒爾得出結論:

“思考這七條命題(可以很容易地把馬赫著作中的其它許多相容命題補充在它們之中),就像打開本世紀科學理論的一本著作:這一切都可以毫不修改地看作為現存公認的知識財富。而且,這些想法也可以在那些人那里看到,這些人在自己的著作中把馬赫列入錯誤理解科學的人當中。這些話無疑可以認為是對愛因斯坦的反批評。”費耶阿本德針鋒相對地對愛因斯坦進行了反駁。他說,許多人重復“馬赫所作是在編目錄,而不是建立體系”的責難,這是不符合事實的。馬赫強烈地強調需要使普遍事實擺脫個人觀察和實驗的特殊性,并總是“注意整體”。正如馬赫所述,力學的漸進發展在于逐漸揭示“一個大事實”。最多產的科學家具有“廣闊的觀點”,天才的科學家能夠“明確察覺到貫穿所有事實的原理”,“在自然過程中直覺到它”,而樸素的觀察者則要受“次要情況”左右,難以選擇和注意本質的東西。因此,富有成效的科學家不枚舉事實并把它們排列成表,他們或重構它們,或致力于“構造性的努力”,從他們自己的“觀念存貯中”建立“理想案例”。他們也不滿足于一致性,他們尋求“更大的和諧”,他們在普遍事實和本能原則中發現了它。在馬赫看來,為了試圖發現世界秩序,科學家探索原理,或者通過咨詢實驗以蹣跚的、不確定的方式發現,或者本能地借助思想實驗和由此引出的概括發現。原理定義了一種思維風格,我們用這種方式“概述”或“理想化”已知事實。這是真正的創造性行為,它通過重建和改變事實與觀念而把二者聯系起來。馬赫對傳統的歸納法是持批判態度的,他偏愛直接地和“本能地”使用具有最大普遍性的原理,由于原理因我們環境的穩定性“可以用來作為數學演繹的起點”。費耶阿本德甚至斷言,愛因斯坦1905年相對論論文的程序也是馬赫描繪和推薦的程序。([15])

這些反批評也是有一定的根據的,而且并非完全不合情理,盡管費耶阿本德顯得較為偏頗,尤其是最后的斷言似有武斷之嫌。不過,愛因斯坦的批評著實忽略了馬赫硬幣的另一面,因而所招致的反批評也就不足為怪了。不管怎么說,馬赫對待理論化的保守態度畢竟也是一個事實,現代科學從經驗論向理性論的回擺,愛因斯坦等人后來擺脫馬赫實證論,也說明了這一點。

5.愛因斯坦批評馬赫“不能容許”“理論的思辨性”(El,439;1948年),批評包括馬赫在內的實證論者的致命的“對形而上學的恐懼”(E1,410;1944年)。

馬赫是反形而上學的先行者。在馬赫看來,所謂形而上學是康德意義上的,即研究在經驗之外存在的事情。馬赫在他的指稱現象論的框架內,也把形而上學定義為那些我們不能清楚地追溯其來源和歷史的觀念。如果一種觀念在理智上不能與其它觀念歷史地聯系起來,或一種事物與其它現象無關,我們便稱其為形而上學。一般而言,一個參照物與其它對象或觀念具有的關系越少,它就有較多的形而上學。馬赫以及后來的邏輯經驗論者通常也把思辯的、不可證實的理論化的東西稱為形而上學。于是,牛頓的“隱秘的質”,康德的“物自體”,還有所謂“潛在的原因”,以及絕對時空、絕對運動等等,在馬赫看來都是形而上學的朦朧,都是概念的怪物和思想的畸胎,都在清除之列。

馬赫反形而上學態度,源于他的感覺分析或作為其外觀的科學統一概念,也基于他的教學和社會經驗。馬赫深信,人的思想不能比處理感覺要素走得更遠;正如弗洛伊德“潛意識的抑制力”限制人的本能欲望一樣,馬赫也期望它能限制人的智力渴望。馬赫牢牢地看守著科學的大門,不讓那些個人的臆想、幻覺、宗教感情之類的東西闖入科學。但是,愛因斯坦卻具有強烈的“宇宙宗教感情”,而且在1920年所寫的一封信中說:“一元論對宗教組織的挑釁立場,原則上是不公正的。在我看來,對人類而言,宗教盡管以最原始的形式傳達的超個人的內容,也比海克爾的唯物論更有價值。我認為,宗教的廢除即使在今天也會導致精神的和道德的枯竭,……”沃爾特斯對此評論說:馬赫并不具有愛因斯坦的這種形而上學的慷慨。

馬赫拒斥形而上學也以他的經濟理論為根據。他在《感覺的分析》中說:

“一切形而上學的東西必須排除掉,它們是多余并且會破壞科學的經濟性。”(GJ,iii)

他進而表明:從科學的經濟課題出發,查明現象的相互依存和被給予的東西的關系,形而上學即可隨之消失。馬赫提請人們注意:“當我力圖清除自然科學說明中的一切形而上學時,我的觀點并不是說,所有用來作為圖像的觀念都要被排除,如果它們:是有用的并僅僅被視為圖像的話。”(PTH,333~334)

馬赫反形而上學的意圖也許是,為自然科學謀求一個堅實的經驗基礎;在科學與非科學乃至偽科學之間劃出一條分明的界線;把人們從形而上學假問題的徒勞無益的爭論中解放出來,從而致力于真正的科學研究。馬赫在《力學》第7版序言(1912)中的一段話恐怕是針對愛因斯坦說的:“在上世紀末,我的力學研究被順利地作為一種準則。但是現在,康德傳統再次得勢,人們重新要求力學的先驗基礎。”(SM,xxvii)雖然馬赫的意圖是好的,他的作法本身好像也沒有過多的值得挑剔的東西,但是問題在于:高度抽象的科學理論本身就具有與生俱來的形而上學的思辨性,能否成功地將它們一刀兩斷?科學家作為一個活躍的思維者,他能否僅滿足于“知其然”(自然界是怎樣的以及它的變化是怎樣進行的)而不追究“所以然”(自然界為什么是這樣的而不是別樣的)?在這種意義上,愛因斯坦的下述說法是言之有理的:“任何理論都是思辨性的”,“人們沒有‘形而上學’畢竟是不行的”(E1,502,411)。愛因斯坦在1930年批評石里克的話同樣也適用于馬赫:

“事實上,物理學提供感覺經驗之間的關系,但僅僅是間接提供的。在我看來,物理學的本質決不是用這個斷言就能詳盡無遺地概括出特征的。我率直地向你提出:物理學是嘗試用概念構造真實世界的模型以及這個世界受定律支配的結構的模型。的確,它必須嚴格地描述我們可以達到的那些感覺經驗之間的經驗關系;不過,它只有這樣才能與感覺經驗聯系起來。……你將為愛因斯坦是一個‘形而上學家’而感到奇怪。但是,在這方面,每一個四條腿和兩條腿的動物實際上都是形而上學家。”

皮爾斯在他的(心靈哲學)中的評論也值得人們仔細體會:

“馬赫是屬于自稱是經驗論哲學家的派別,他的目的在于使他們從所有形而上學的束縛中解放出來,并徑直地走向事實。這種嘗試也許是值得高度稱贊的——如果有可能實現它的話。但是,經驗表明,經驗論者恰如任何其他哲學家一樣,也是形而上學的,不過其差別在于,未被他們辨認出的、與其他哲學家一樣的預先設想的觀念在面對所有的觀察事實時,更加暗中為害,更易于飄忽不定。”(KE,xvii)

6.愛因斯坦批評說:“馬赫可算是一位高明的力學家,但卻是一位拙劣的哲學家。”(El,169,1922年)

這是愛因斯坦對馬赫最嚴厲的批評,帶有強烈的情緒化色彩,它僅出現過一次。對照前述的馬赫哲學,不難看出它是嚴重失之公正和謹慎的。其原因在于,愛因斯坦在《光學》(1921)出版前,一直自以為馬赫關心和支持相對論的。當他知道自己似乎受到蒙騙時,其憤懣之情是可想而知的。其結果,1922年4月在法國哲學學會回答問題時,即席講了馬赫是“可憐的哲學家”這句欠考慮的話。事隔不久,愛因斯坦就從沉重的打擊中恢復了鎮靜,肯定了馬赫的歷史功績,實事求是地稱馬赫為相對論的先驅,并把馬赫晚年反對相對淪歸咎于馬赫年事已高、嚴重癱瘓以及對相對論的思辨性不滿意。

三、馬赫與相對論

馬赫最終沒有接受相對論或曰反對相對論,在學術界似乎已成定論。馬赫在《光學》序言中提出了反對的三個理由,其所指有些至今仍不十分清楚。霍耳頓認為馬赫反對相對論的原因在于馬赫的感覺論哲學和描述論的科學觀([6])。布萊克默認為原因在于馬赫受丁勒影響而不能容忍相對論的四維時空形式(EM,247~285)。費耶阿本德則認為,普朗克把相對論的不變量看作是他假定在科學世界和感覺世界的絕對實在的一部分,這導致馬赫把相對論視為教條主義而加以反對。([15])

原西德青年學者在紀念馬赫《力學》出版100周年發表的文章中一反公認的觀點,認為《光學》序言和《力學》第9版(1933)序言中關于反對相對論的引文是馬赫的大兒子路德維希偽造的。他認為馬赫并未反對相對論,其證據之一是愛因斯坦寫給馬赫的第三封信(他把時間確定為1913年/1914年新年前后),其中有“我對你對新理論所表示的善意關心感到十分高興”;其證據之二是馬赫寫給彼得楚爾特的兩封信:

“其間,我收到了一本包含你關于相對論的文章的雜志,這真使我高興,不僅是因為你承認我對這個論題的微薄貢獻的功績,而且同樣也有其它方面原因。”(1914年4月27日)

“所附的愛因斯坦的信是實證論哲學侵入物理學的證據。你應當為此高興。一年前哲學還是極其愚笨的——詳情證實了這一點。”(1914年5月1日)

沃爾特斯后來在他出版的書中,把他所設想的偽造稱為“骯臟行為”;在提交給布拉格會議的論文中,他把它稱為“肥皂劇”,把路德維希稱為“罪犯”(綽號馬赫二世);并認為關于馬赫反對相對論一說是本世紀60年代反實證論“戰役”發明的謠傳,反實證論今后將由于失去這顆反馬赫的科學哲學炮彈而變得更加困難。

對此,布萊克默寫了長篇文章《對格雷翁•沃爾特斯的答復》,逐行駁斥了“偽造說”。霍耳頓在對沃爾特斯論文的評論中指出,馬赫就相對論及其創始人所作的一切評論都是簡短的和含糊的,從來也未提供十分明確的贊同;沃爾特斯把論據建立在愛因斯坦的兩個詞“善意的關心”(也許是馬赫出于禮貌的評論)上是危險的;把提及的三封信件理解為馬赫接受相對論也是荒謬的,因為它們在相反的方向上說得一樣多,且有利的話語也是模糊的、軟弱的。霍耳頓通過對彼得楚爾特的相對論文章的研讀指出,該文是一篇準哲學文章,以表明相對論的基本版本符合馬赫和阿芬那留斯創立的相對主義的實證論。彼得楚爾特對時鐘佯謬無知,在對相對論的敘述中有許多錯誤,其實馬赫也對相對論不甚了解,不知道它是怎么回事。([27])

馬赫哲學把注意力主要放在了科學的經驗方面——這是有其充分的內在的和外在的原因和根據的——相形之下有點冷落了科學的邏輯和語言分析,這需要用彭加勒的一些思想來平衡和補充。不過,馬赫1912年在《力學》第7版序言中談及他的理由:“力學的兩個方面——經驗的方面和邏輯的方面都需要研究。我認為這在我的書中作了充分明確的表達,雖然我的著作有健全的理由特別轉向經驗的方面。”(SM,xxviii)不管怎么講,馬赫不贊成或反對相對論和原子論,畢竟顯露出馬赫哲學的某些瑕疵和缺陷。然而,誠如石里克所說:

“馬赫的哲學中有缺點,有矛盾,有站不住腳的地方。但是沒有任何批評可以有損于他作為偉大思想家的聲譽:心平氣和的公正態度、沒有偏見和獨立自主,他就以這些原則作為出發點來研究他的問題,他不可動搖地熱愛真理和明晰性,這些品德在任何時候都能使哲學家做出解放人類思想的事業。”

參考文獻和注釋

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關于這次會見的具體時間,伯恩斯坦認為在1912年前后(PSL,xvi),布萊克默估計可能在1910年前后(EM,253),沃爾特斯說在1910年9月,但弗蘭克和愛因斯坦均回憶說是在1913年(PSL,xvi,E1,627)。其中PSL為E.Mach,PopularScientificLectures,TranslatedbyThomasJ.MeCormack,OpenCourtPublishingCompany,U.S.A.,1986.EM為JohnT.Blackmore,ErnstMach,HisWork,Life,andInfluence,UniversityofCaliforniaPress,1972.E1為《愛因斯坦文集》第1卷,許良英等編譯,北京:商務印書館,1976年第1版。

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G.沃爾特斯:恩斯特•馬赫和相對論,李醒民譯,北京:《自然科學哲學問題》,1988年第1期,第56~62頁。該文指出,赫爾內克(F.Herneck)認為在1912/1913年之交,或者1912年前后;霍耳頓認為在1911~1912新年前后,派斯(A.Pals)認為在1913年1月;而他本人認為在1913年/1914年新年前后。

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哲人科學家由于經驗事實給他規定的條件,不能固守一隅,而必須在對立的兩極保持“必要的張力,這就必然表現出一種積極的“機會主義”特征。因此,對哲人科學家思想的研究和分析,就應該全面而細致,切不能以偏概全、道聽途說。參見李醒民:論作為科學家的哲學家,長沙:《求索》雜志,1990年第5期,第51~57頁。

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deplorablephilosopher似譯為“可憐的哲學家”或“可悲的哲學家”較為妥貼。

限于篇幅,此處無法詳細討論這個問題,這里僅作一概要闡述我已在我的另一部著作《偉大心智的漫游》中作分析。馬赫反對原子論和相對論,長期以來是兩樁學術公案,至今仍眾說紛紜。參見李醒民:《偉大心智的漫游》,福州:福建教育出版社1995年第1版,第七、八章。

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伯恩斯坦提出一個有趣的問題:在某種意義上,夸克(guarks)是現代物理學家的原子;雖然人們至今未能分離出一個“裸夸克”,但是卻未見到有玻耳茲曼-馬赫式的爭論,也未為“你看到了夸克嗎?”而煩惱。

M.石里克:哲學家馬赫,洪謙譯,北京:《自然辯證法通訊》,第10卷(1988),第1期,第16~18頁。