第二章
愛因斯坦之前的物理學觀念

1.哲學自然觀

任何特定時期的主流哲學自然觀，都會對當時物理學的發展產生深刻影響。縱觀歷史，自然科學是以兩種截然不同的觀點發展起來的。一種稱為“科學”觀，該觀點試圖建立一個將人們所觀察到的事物關聯起來的體系，并由此可以獲得有用的信息；另一種稱為“哲學”觀，該觀點試圖以特定歷史階段認可的學說解釋自然現象。16世紀的天體運行理論是反映這兩種不同觀點的最佳例證。在16世紀，哥白尼認為地球繞著太陽轉，此理論對于解釋星體位置相互關系非常有用，但被認為“在哲學上是錯誤的”，原因是該思想與當時的哲學觀相矛盾，后者認為地球是宇宙的中心。

在科學史上，哲學觀本身在革命性發現之后也會發生變化。其中存在著兩個非常突出的時期。在中世紀通過與動物和人類行為的類比，尋求對自然現象的理解。例如，以生物角度對天體與拋射體的運動進行描述，我們稱其為生物觀。17世紀，伽利略與牛頓在力學方面的研究，引發了首次物理學革命，從而產生了機械觀，后者將所有的事物都看作是簡單的機械杠桿或輪子。此觀點獲得了巨大成功，因此力學成為所有自然科學的模型，實際上就是所有科學的模型。在1870年左右，這種觀點達到了巔峰，但此后隨著物理學新領域發現的不斷出現而逐漸走向解體。接著，隨著1905年愛因斯坦首篇相對論論文的發表，引發了物理學第二次偉大革命。正如牛頓在生物觀物理學向機械觀物理學轉變中發揮了巨大作用一樣，愛因斯坦此后推進了機械觀物理學向可稱作自然的數學描述物理學的轉變。

為了更好地理解愛因斯坦的思想并洞悉其矛盾性理論的命運，人們必須認識到伴隨哲學自然觀革命帶來的巨大情感波動與政治、宗教及社會力量的干擾。正如羅馬宗教裁判所因哥白尼和伽利略的研究不符合其自然觀而將其斥責為“哲學上的錯誤”一樣，世界上許多哲學家和物理學家由于其受到自身認知的限制而無法理解愛因斯坦的相對論，所以他們十分排斥相對論。在這兩個案例中，斥責原因不是對觀察結果的判斷存在不同意見，而是新理論沒有采用傳統哲學所要求的類比法。

正是這種僵化、固執地堅持某種特定的解釋性類比，在某些情況下阻止了揭示可以解釋新近發現事實的定律。但是如果認為這種保守主義總是有害于科學進步，那將是巨大的歷史偏見。應用某一特定概念是統一科學不同分支的重要手段。根據生物學的觀點，生命體和無生命體之間不存在真正的鴻溝。在機械觀中存在同樣的情況，根據該觀點，所有的生命體都從力學的觀點進行描述。更有甚者，類比的普遍應用通常要求進行簡化處理，因為這種簡化對于那些由簡單原則得出所有實驗證據的理論有利。

由于我們在學校教育中被灌輸了自然機械觀，我們對它太熟悉了，因而我們會認為它太平凡了。當一個理論近乎平凡的時候，我們就不再理解其突出特點。因此要了解此理論剛出現時的巨大革命性影響，我們必須試著想象自己就生活在那個時代。我們將看到，機械科學觀在早期的時候對多數人來說，就像今天的愛因斯坦理論一樣，無法理解而且矛盾、荒謬。