牛顿的空间观及建立近代空间概念略论

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摘要 牛顿作为一位伟大的物理学家构建了一套宏伟的物理学理论体系，促进了科学各个领域的发展。但牛顿关于空间问题的讨论却不仅仅是物理学领域的，他无疑的涉及到了概念，涉及到了形而上学层面。他哲学地思考了空间，建立了近代意义上的空间概念。

关键词 空间 处所 位置

牛顿在《光学》中有一句著名的话：“物理学，要谨防形而上学呵。”[1]因为这句话，许多的哲学史家、科学史家们都把牛顿当作一个反形而上学的科学家，并且认为科学在其开初就是反形而上学的。的确，从牛顿以降的科学家们都是在各自的研究领域内工作，没有进行着形而上学的玄思，但正如黑格尔所说：“牛顿就没有得知他自己的情况，当他自以为他是在同物理的事物打交道时，他没有意识到他拥有概念，他是在同概念打交道。”[2]科学研究虽没有反思每个使用到的概念，但它实实在在的同概念打交道，只是它自身没有认识到这点罢了。

牛顿的空间之思不是简单地拥有空间概念，他反思了空间。他的空间概念成为了经典的“流俗空间”概念。《自然哲学的数学原理》原来是牛顿讨论力学的物理学著作，对空间的研究只限于注释的几页里。但就是这短短数页的注释揭示了近代经典的“流俗空间”概念。牛顿认为虽然“时间、空间、处所和运动是每个人都非常熟悉的”，[3]但它们却是“从它们对可感觉到的物体的关系来领悟这些量。且因此产生一定的偏见。”[4]牛顿为了消除这些偏见，在概念上对它们进行了一一的研究。在空间问题上，牛顿用绝对与相对这一关系讨论了空间、处所和位置。“绝对的空间，它自己的本性与任何外在的东西无关，总保持相似且不动，相对的空间是这个绝对空间的度量或者任何可动的尺度，它由我们的感觉通过它自身相对于物体的位置而确定，且被常人用来代替不动的空间。”[5]在这句话中，牛顿对绝对空间与相对空间的界定不是这么的清晰。康德的哲学以晦涩难懂著称，但他在《自然科学的形而上学初始根据》中对绝对空间与相对空间的定义却比牛顿清楚得多：“自身可运动的空间叫做物质空间，或者叫做相对的空间；一切运动最终都必须在其中被设想的空间（因其自身绝对不动的空间）叫做纯粹的空间，或者也叫做绝对的空间。”[5]绝对空间自身不动且处处相似，它为物质运动提供场所，不被任何其它的东西决定；相对空间自己随着物体的运动而运动，自身被相对的物体的位置而确定，它是被规定了的空间。但这样的规定在牛顿看来并不是规定了相对空间的质――空间的质由绝对空间自身规定――他只是规定了空间的量，而在量上被规定了的绝对空间就不再是绝对的了，它成为了相对空间。所以牛顿才说：“绝对的和相对的空间在种类和大小上是一样的，但在数值上并不总是保持相同。”[6]绝对空间不被规定，相对空间由物体的位置、自身运动和量所规定。

空间的概念得到厘清后，牛顿又对处所 与位置这两个概念进行了解释。“处所是空间的一个部分，它由一个物体占据，依赖空间，是绝对的或者相对空间的……位置，严格地说，没有量，与其说是处所，不如说是处所的属性。”[7]牛顿的所谈的处所是空间的一个部分，它依赖于空间，没有空间的存在处所也不可能存在，有一个整体的空间存在才会有被分割成部分的处所。说到底，处所就是空间，只不过是作为部分存在的空间。但它不是相对空间，相对空间由物体的位置、自身运动和量所规定。处所只是空间的部分，它既可以是绝对空间的部分，也可以是相对空间的部分。对于位置，牛顿认为它没有量，是处所的属性。而处所的属性，或者说空间的属性是什么呢？牛顿用例子说明了这个问题：“整体的运动与它的部分的运动之和是一样的，这就是，整体从它自身的处所的移动与它的部分从它们自身的处所的移动的和是一样的；且因此整个的处所与部分的处所的和是一样的，所以在整个物体的内部。”[8]牛顿提到的整体的移动与部分的移动之和是一样的，当然不是指的距离，整体移动的距离只是与各个部分移动的距离一样，而不可能与部分之和一样。那么牛顿说的“一样”就只能是整体与部分之和的体积相等。牛顿的位置概念就是说的空间或者处所的广延性。广延性就是空间或处所的属性，且是空间或处所的第一属性。至此，牛顿的空间在概念上得到了充分的表述。

牛顿的空间之思是经典的概念表述，爱因斯坦的相对论提出，牛顿的空间概念才从理论上变得过时。但直到现在，牛顿的空间观仍然对我们的科学研究与日常生活产生着巨大的影响，我们的表象思维就是以牛顿的空间观作为基础的。牛顿及其之后的科学家都妄图抛弃形而上学，可是他们无时无刻不生活在概念思维的阴影之下。

注释：

[1][2] 黑格尔著．贺麟，王太庆译．哲学史讲演录．第四卷．商务印书馆．1997年： 162，162．

[3][4][6][8]牛顿著．赵振江译．自然哲学的数学原理．商务印书馆．2006年：7，7，7，7．

[5] 康德著．康德全集．第四卷．李秋零译．中国人民大学出版社．2005年：488．

[7]在赵振江先生的译文中，place被翻译为“地方”，笔者认为译成“地方”太过于白话，place译为“处所”更能表现其作为空间概念的特性。所以，笔者在之后的引文中，均把place翻译为“处所”．