自然科学与辩证法：恩格斯为何敌视牛顿

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恩格斯（以及黑格尔）对牛顿的贬低是否有道理呢？相对于开普勒，牛顿的科学贡献真的那么不重要吗？恩格斯（以及黑格尔）为什么要极力贬低牛顿的贡献呢？

一、牛顿的科学贡献：与开普勒相比

开普勒曾是丹麦天文学家第谷的助手，他不像第谷那样具有非凡的观测和实验才干，但他是一个伟大的思想家和出色的数学家。他在哥白尼思想的基础上，深入研究行星运行的真实轨迹。哥白尼认为一切天体的运动都是圆周运动，而开普勒根据他老师所记录的关于行星的观测资料，集中研究火星的运行情况，发现没有任何一种圆的复合运动会得出一条和实际的观测资料一致的路径。有时候，这种误差甚至很大。他知道像第谷这样精确的观测者不会出现这么大的误差。经过4年多的刻苦计算，在尝试了19种想象的路径并由于跟观测不一致而又都否定了它们之后，开普勒才发现了真实的轨道：它是一种椭圆。

在此基础上，开普勒建立了以他的名字命名的定律：（1）每一个行星都在一个椭圆轨道上运动，太阳处在这个椭圆的两个焦点之一上；（2）连结太阳和行星的矢径在相等的时间内扫过相等的面积；（3）任何两个行星运转一周的时间平方之比等于它们与太阳的平均距离的立方之比。由此可知，当假定太阳是固定的而包括地球在内的行星围绕它运转时，它们的运行能够以数学形式得到简练的描述。开普勒定律的提出被认为最终推翻了托勒密体系。

开普勒无疑是科学史上的一位伟大人物，他的科学成就为了牛顿的成功做好一定的准备，但他的成就并没有包含牛顿的成就。开普勒提出的天体运行定律，推翻了托勒密体系，摧毁了在近两千年里被认为是包围着世界的晶体天球，但他也把一个巨大的科学难题摆在人们面前：是什么原因使得行星在它们的轨道上运动？较为准确地弄清行星运行的轨迹是一回事，对它们的运行过程进行科学解释则是另一回事。

笛卡尔用许多有不同大小、速度和密度的以太旋涡来回答这个问题。由于这一理论的一般特征很容易被人掌握，人们的思想中立刻就能想到一副旋风或水涡的图像，因此这一理论竟被人们广泛接受。但笛卡尔的旋涡说科学意义并不大。它并不能像一个新的、更合理的理论通常所能做到的那样，将开普勒定律包容进来；不能从中推导出新的定律；不能做出可供检验的经验性预测；因此甚至不曾满意地解释过任何简单的自然现象。它仅有的意义是使人习惯把行星的运动归结于力学的原因，而不是求助于泛灵论的观念。

这个问题的解决是由牛顿完成的，而在牛顿出生那年去世的伽利略，也为牛顿所好了一定的理论准备。正是经过伽利略的研究，人们才明白：需要外力的不是运动，而是运动的产生或停止或运动方向的改变。物体既然有惯性，行星系一旦开始运动，就不需要力去维持行星的运动；虽然必须找到一个原因去解释它们为什么不断地离开直线路径，而在围绕太阳的轨道上运行。在此之前，甚至正确的提出这个问题都是不可能的。伽利略对地球上的落体运动的研究，促使牛顿“开始想到把重力推广到月球的轨道上……把维持月球在它的轨道上所需要的力和地球表面的重力作了比较”。

另外，伽利略通过“让数支配运动”，为构建关于物质与运动的新概念扫清道路。伽利略的惯性定律不但已经包含了由牛顿清晰界定的力的概念，而且伽利略的动量概念也为牛顿（以及惠更斯）的质量概念奠定了基础。因为他已经使人认识到，在惯性里除了重量之外，还有某一个量。伽利略对牛顿的最大影响，可能是他将动力学数学化的努力。和开普勒一样，伽利略要寻找自然现象间的数学关系。他所找的不是神秘的原因，而是要了解支配自然变化的永恒定律。他所要研究的不是运动为什么发生，而是运动怎样发生。在对落体的研究中，他想发现的不是物体为什么降落，而是怎样降落，即依照怎样的数学关系而降落。伽利略在数学的动力学方面迈出了最初的，也是最难的一步，即从经院传统在分析运动时所采用的模糊的目的论范畴，跳到关于时间和空间的确定的数学观念。正是沿着这个方向，牛顿取得了令人惊叹的科学成就。

牛顿以数学的精确性所表达出来的引力定律，使宇宙恢复了物理的统一性，同时也赋予其理智的统一性。同样的关系把各种各样的事物结合在一起。支配无限宇宙中的运动的，竟是同一套定律：它使苹果落在地上，也使行星绕太阳旋转。不仅如此，同样的定律不仅可以解释天体运动的统一模式（由开普勒发现的），而且还可以解释个体间运动的差异；不仅可以解释规则性，而且还可以解释不规则性。困扰了天文学家和物理学家的许多自然现象（如潮汐），似乎都是同一些定律联系组合的结果。引力的减小是与距离的平方成正比的，这不仅是解释各种事实的同类理论中唯一的定律，而且也是唯一能够被普遍应用于诸如苹果和月球这样大小悬殊的物体上的定律。牛顿通过对“引力反比于距离的平方”的证明，最终扫除了人们对开普勒第三定律准确性的怀疑。牛顿对开普勒科学成果的巨大推进可以形象地表述为：开普勒使人们知道行星运行的轨迹，牛顿则使人有可能将卫星送上预定轨道！

二、恩格斯敌视牛顿的三个原因

尽管牛顿取得了如此巨大的科学成就，但因为他至少有三个方面的“罪过”，使自己受到了恩格斯的敌视。其中第一个罪过可以看作是牛顿个人的，另外两个则几乎是整个近代天文学和物理学的罪过。

牛顿的第一个罪过与他虔诚的宗教信念有关。尽管引力定律的具有上述优点，但其中仍存在着一些困扰人的问题。为了提出引力定律，牛顿引入了虚空概念。但在虚空把物体彻底分离和孤立起来的情况下，它们怎么能够相互吸引、相互作用？

恩格斯曾经质问：“如果牛顿所夸张地命名为万有引力的吸引被当作物质的本质的特性，那么首先造成行星轨道的未被说明的切线力是从哪里来的呢？”（自然辩证法，第10页）但实际上牛顿本人既没有主张“超距作用”，也没有把相互吸引当成“物质的本质的特性”。在一封给本特利的信中，他写道：“就物质来说，重力应当是生来就有的、固有的和必不可少的，因此，一个物体可以通过真空超距地作用在另一个物体上而不需要任何其他的介质，它们的作用和力可以通过真空从一个物体传递到另一个物体，这种观点在我看来是如此的荒谬，我认为没有一个在哲学上有足够思考力的人会同意这种观点。”

尽管牛顿的一些学生（科茨、基尔、彭伯顿）都认为引力是物质所具有的一种真实的、物理的、甚至是首要的属性，但牛顿本人一直拒绝承认引力是物质的一种固有的和本质的属性。在《光学》一书末尾，牛顿写道：“像万有引力……这些原理，我不看作是有物体的特殊形式得来的神秘性质，而看做是自然界里决定物体形式的普遍定律；它们所具有的真实形通过现象显现在我们面前，虽然它们的原因还没有被发现。……告诉我们每一物种有其天赋的特殊奥秘性质，因而它才能起作用或产生可见的效果，这等于什么也没有告诉我们。但如果你能从现象中发现两三个普遍性的运动原理，然后再告诉我们一切有形体的物体的性帧酢貅用都是由这些明显的原理中产生的，那在哲学上就是一个大进步，虽然这些原理的原因还没有发现出来。所以我毫不迟疑地提出以上所说的运动原理——因为它的范围是很广泛的——而让别人去发现它们的原因。” 牛顿在《原理》中还说过，“到现在为止我还不能从现象发现引力的原因，Hypotheses non fingo（我不杜撰假说）”。

但这并不表示牛顿反对在科学理论中出现假说。任何科学理论若要避免沦为对现象的单纯描述，而要对现象或事实进行解释和预测，就必须包含一些假说。理论是经验内容与抽象构想的结合。任何包含假说的理论，只有根据对应规则推导出可供验证的经验命题，才有可能成为有解释力的理论。实际上，与引力定律有关的“质量集中一点”就是这样一种假说。牛顿反对的是那种毫无经验内容，也不能推导出可供验证的经验性命题的假说。牛顿曾向科茨解释道：“我这里所用的‘假说’一词，仅仅是指这样一种命题，它既不是一种现象，也不是从任何现象中推论出来的，而是一个没有任何实验证据的臆断或者猜测。”

那么，恩格斯为什么要关心“造成行星轨道的未被说明的切线力是从哪里来的呢”？因为出于对惯性定律（如果一个物体未受到外力作用，它将保持既有的运动或静止状态）的片面曲解，马克思主义创立者认为一切物体都处在运动之中（运动是物质的存在方式）。对于伽利略和牛顿而言，惯性定律只是一种理论假说，因为这一定律本身不可能得到严格的证实（人们不可能形成这一定律中的假定前提）。但借助这一假说，伽利略和牛顿的理论能够获得广泛的解释力，同时又能够推导出得到验证的经验命题。实际上，牛顿力学最辉煌的时刻，正是它所推测存在的海王星被发现的时刻，正如爱因斯坦的相对论理论所要求的光线偏转现象被观测结果所验证一样。

但马克思、恩格斯等人却把惯性定律这一假说，直接转变为“一切物质都在运动中”的实在命题。但这样一个对一切物质提出的命题根本不存在验证的可能。恩格斯企图通过“杜撰假说”的方式来解决这个问题：“运动，就最一般的意义来说，就是它被理解为存在的方式、被理解为物质的固有属性来说，它包括宇宙发生的一切变化和过程。” 这就是辩证唯物主义的立场：为什么一切物质都在运动？因为运动是物质的固有属性！这使人不得不回想起被亚里士多德学说所统治的中世纪！

自牛顿时代以来，虽然经过了很多人的努力，但没有人能对万有引力提出圆满的机械解释（尽管爱因斯坦的相对论有可能帮助人们避开这个问题，或者说把它转到了非欧几何领域）。这一事实说明牛顿小心谨慎的科学精神是非常明智的。不过，尽管牛顿避免在科学上对引力的原因做出判断，但牛顿本人的思想中，确实包含着一种对自然作纯机械解释的局限性的深刻直觉。作为一名虔诚的信教者，牛顿相信“我们所看到的这个世界，其中各种形式是如此绚丽多彩，各种运动是如此错综复杂，它不是别的，而只能出于指导和主宰万物的上帝的自由意志。”

这就是牛顿。在他的科学研究中，只讨论他所知道的东西，对他毫无所知的东西，他更情愿保留在个人信仰中。但这显然不是马克思主义者们所能容忍的。一个取得如此科学成就的人，竟然拒绝成为一名“彻底的唯物主义者和战斗的无神论者”，这该是多么大的罪过！正如恩格斯所说的，“哥白尼在这一时期的开端给神学写了挑战书；牛顿却以关于神的第一推动的假设结束了这个时期”。恩格斯为什么就不好好想一下：即使所用物质真的都处在运动之中，认为这是因为物质具有运动的本性，和认为是上帝在推动物质运动，从它们的科学意义而言，两者又有什么区别呢？

牛顿不把引力看作是物质的根本性质，而是看作需要通过进一步研究其物理原因，才能说明的现象。牛顿小心地把科学和信仰区分开来，但后来的许多人（主要是哲学家们）却并没有这么谨慎。一些人利用牛顿已经解决的问题来支持无神论的主张，另一些人则利用牛顿不能解决的问题来支持有神论的主张。这个“最美丽的太阳、行星和彗星的系统”，在牛顿看来只有一位仁爱的造物主才能创造，但他的力学体系却在18世纪取代了古代原子论，成立机械唯物主义的基础。另一方面，彻底数学化的牛顿力学，又有助于唯理主义的形成，从而为康德所追寻的“理性范围内的宗教”开辟了道路。这也可以很好地说明，要从本质上只是关于世界某一方面的科学结论中，推演出关于世界整体的形而上学命题，既是如此的容易，又是如此的牵强。

牛顿的第二个罪过也是近代天文学和物理学的罪过。近代科学的基本特征之一是把自然数学化，牛顿力学则是这一特征的最高代表。近代天文学是传统的封闭世界瓦解，并是空间几何化，也就是用欧几里德几何刻画的、均匀的、抽象的度量空间，取代前伽利略物理学和天文学所采用的具体的、处处有别的住所连续统。近代科学用一个精确的、可准确度量的量的世界，取代了一个混沌的、神秘的质的世界。在一个数和几何图形的世界中是没有质可言的。

尽管通过严格的定量分析，近代科学取得了惊人的成就，但它却没有对“质变”表示敬意。辩证法的创立者（黑格尔）和拯救者（马克思、恩格斯）对此显然难以容忍。量变质变规律是辩证法的“基本规律”之一，辩证法的信奉者甚至将其视为客观规律。其实，对科学发展史稍有了解的人都会知道，所谓的“质的飞跃”，只不过是暂时不能得到定量分析的现象。它们标示着特定科学水平下人们认识的界限。人们可以看到，不同的研究领域科学发展程度的高低，很大程度上是由它们的定量分析水平所决定的。这一点既省酢踉然科学与社会科学之间的比较，也省酢觞们内部不同学科之间的比较。在那些缺乏定量分析手段的学科中，总是充斥着修辞、雄辩、激情、神秘主义，而这些都是和科学毫无关系的东西。

对于那些所谓的“质变”现象，真正具有科学精神的人都会承认自己的无知，并期望通过更多的研究和实验解开其中的谜团。一旦这些现象最终能够得到定量分析，科学就向前迈进了一大步。当人们对分子内部的情况一无所知的时候，化学变化（这是辩证法信奉者津津乐道的例子）当然是尚未得到解释的“质变”。但一旦人类的认识突破的分子的“界限”，化学变化便可以通过定量分析（原子的数量和位置等）得到解释，化学物理化的序幕也就被拉开了。相反，那些认为自己只要头脑转到几下，就能发现关于整个世界真理的人，既不会承认自己的无知，也不会重视艰辛的实验研究，他们以为只要臆造出“量变质变规律”，就能解释所用的自然和社会现象。他们甚至不明白，能够解释一切现象的学说，恰恰是什么也没有解释。“质变”概念只不过是中世纪的“奇迹”概念的回响罢了。

牛顿的第三个罪过（同样是近代科学的罪过）是，他在用数学公式描述天体运行的规律时，竟然将这些天体视为不变的东西来处理，而不是想恩格斯所要求的那样，告诉人们这些天体是从星云演化而来的（康德因为发表这一假说而得到了恩格斯的赞扬）。近代天文学和物理学为了弄清天体和其他物体吸引和运行的规律，它必须假定这些物体本身不发生变化，或者说不去考虑这些变化。近代科学用一个存在的世界取代一个生成和变化的世界，这当然犯了辩证法的大忌。

马克思主义的创立者一方面利用惯性定律来证明“物体的运动本性”，另一方面却也意识到这里的运动只是一种“状态的持续”，而不是亚里士多德物理学中的“潜能的实现”（包含变化的过程）。惯性定律中的运动，并不是人们经验中的物体的运动，我们在日常生活中不可能碰到它，因为它只是几何化的物体在抽象空间中的运动，这就是为什么它与变化无关的原因。几何化的物体在几何空间中的“运动”什么也没有改变，在这样的空间中任何位置都是等价的。

正如恩格斯在《自然辩证法》一书中所言:“这个时代的特征是一个特殊的总观点的形成，这个种观点是自然界绝对不变这样一个见解。不管自然界本身是怎样产生的，只要它一旦存在，那末在它存在的时候它始终就是这样。行星及其卫星……依照预定的椭圆轨道继续不断地旋转下去，或者无论如何也旋转到一切事物消灭为止。恒星永远固定不动地停留在自己的位置上，凭着‘万有引力’而互相保持这种位置。” 他还质问道：“植物和动物的无数的种是如何产生的呢？……人类最初是如何产生的呢？”

恩格斯好像不明白，科学毕竟是分析性的，人们需要从不同的方面对不同的问题依次加以处理，从而使问题变得简单些。没有人可以从整体上去直观世界（也许黑格尔、马克思、恩格斯等人可以？）。如果不预先假定某些不变的因素，就不可能构建任何科学理论。即使是爱因斯坦的相对论，也必须以假定光速不变为前提。伽利略深知这样一个道理（牛顿对这个道理同样深有体会）：世界只能慢慢地去认识。如果人们必须先把星球是怎么产生的这个问题弄清楚（这个问题至今都没有解决），才能研究行星的运行规律，天文学或天体力学能取得今天这样的成就吗？人们必须先弄清太阳、地球、月亮是怎么来的，才能把卫星发射上天吗？

如果人们要从伽利略和牛顿的科学成果中轻率地得出形而上学的结论，那也并不是他们的过错。对于那些别人通过轻率的推测来解决的问题，他们似乎更愿意坦率地承认自己的无知。在他们看来，与其夸大胡说，不如“宣布那个聪明的、智巧的、谦逊的警句：我不知道！看来，牛顿的罪过在于他没有预见到，有人会在他死后提出“用事物的变化或运动本性（因为事物内部存在矛盾或自否定的倾向）去解释事物变化”的辩证法，更没有提前留下可以用来支持辩证法的科学成果。不过在我看来，认为物质自身包含变化的原因，和认为上帝是一切变化的最终原因，这两种观点并没有太大的差别，最多也是有神论和泛神论之间的差别。

近代物理学家摒弃了经院哲学的思辨，开始以实验的语言来研究自然。黑格尔和马克思则企图以辩证法的名义，复活一种自以为大脑转动几下就能达到真理的思辨的哲学传统。这就难怪在以辩证法为不可质疑的官方哲学的社会，真正的科学活动总是停滞不前。就其对科学的影响而言，辩证法只会把人们重新带回中世纪。

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