科技哲学论文：浅析牛顿的宇宙论思想

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今天的宇宙学探讨的问题是：宇宙有着怎样的结构?有着怎样的起源?对于牛顿时代里的一位像牛顿这样的思想家来说，宇宙论则应当回答以下两个问题：上帝如何创造世界?如何支配、统治他所创造的世界?这两组问题具有某种同构性，均由一个宇宙状态论问题与一个宇宙生成论问题构成，但是今天的宇宙学由宇宙状态论而至宇宙生成论，其间完全遵从科学的逻辑联结;而牛顿时代的宇宙论往往是由宇宙生成论而至宇宙状态论，其间的联结规则并不仅仅取决于当时的自然哲学。在这两组问题之间还有一个更明显也更突出的区别：后者多了一位“上帝”，以上帝为创造者。

那么，牛顿究竟以怎样的方式构筑他的宇宙论?今人将宇宙学问题交给科学回答，牛顿将之提交给自然神学。牛顿通过自然神学的综合思考探讨他所面临的宇宙论问题，而他的自然神学原理分别取之于他的神学(上帝信念)、炼金术与物理学;由此而至的牛顿宇宙论所揭示的是一幅活的宇宙图景，区别于通常所谓的“牛顿宇宙”。

一、牛顿的宇宙论与“牛顿宇宙”之区别

一个历史人物、事件、过程或文本可以引起复杂的效应史，理解一个历史人物、事件、过程或文本，意味着要将它置于多重史境下即置于多重不同的历史事实结构中理解;因此，历史家不应在看到一重有意义的历史结构之后，否认其他可能存在的同样有意义的历史结构。解读牛顿，应将对牛顿其人及其思想的考察与对与牛顿相关的效应史考察区分开来。通常所说的“牛顿力学”、“牛顿宇宙”与原版的牛顿思想之间既存在着直接关联，亦存在着重要区别。譬如，关于引力的性质，人们正是从牛顿引力定律出发认为，引力发诸于物体，因而是物体固有的性质;但是牛顿在思想上偏偏不这么看，并且恳求人们不要将这种观点强加给自己。事实上，当人们从字面上阅读牛顿公开发表的论述引力定律的文本，尤其是在他们对牛顿的基本信念缺乏了解的情形下，他们便很容易将引力理解为物体的性质并将这种观点说成是牛顿的。

从某种意义上讲，牛顿的确是那种“注定要被人误解的人”。话语者总是在特定的氛围中为着特定的目的说话，在说话时他总是要受到某种限制，而且话语者在内心里对于“可言”与“不可言”、“能言”与“不能言”也总是有着某种理解。一部《原理》(第一版)，几乎被写成了一部理性的史诗，由定义、公理、定理、推论及注释组成的展开形式，即使是在今人眼中，仍透射着现代理性的光辉。然而，牛顿分明说过，在这本名为《自然哲学之数学原理》的著作中，我“只想研究力的量与数学关系”;“做完这些准备工作之后，我们就更有把握去讨论力的本质、原因和关系。”[1]牛顿对于可言与不可言的理解，无疑与他对实验哲学的理解有关，与他过去在光学问题上独自一人与胡克及全欧洲学者的论战经历有关，也与他独特的神学主张有关。当他这样做时，他也就在无意之间为后世科学划定了字面上可言与不可言的界限。但对牛顿本人来说，他的确渴望通过自然哲学论说上帝，而且他也觉得应该对此问题有所交代，所以，他便撰写了《原理》第二版的“总释”。

《原理》“总释”并非掩饰之词，但过去数百年中总有学者不愿意按照它字面上的意义去理解。牛顿撰写这篇“总释”时的确承受过“能言与不能言”之苦：他绝不能以《原理》所特有的那种最为明晰的方式将他关于上帝的全部主张和盘托出，但他还是在能言的范围内作了最大限度的说明。在神学上，牛顿是一名唯意志论神学论者，这类神学主张上帝的武断意志是世界的终极本源(这是他可以公开的);而且他在教义上反对三位一体说，信仰早期基督教一神论(阿里乌主义)意义上的上帝(这是他不能公开的)。在“总释”里，牛顿批判了唯理智论神学的上帝主张(如莫尔等剑桥柏拉图派成员的上帝观)，这种神学认为上帝是宇宙之灵，只具有自治权而不具有对宇宙的主宰权。牛顿写道：“上帝不是作为宇宙之灵而是作为万物的主宰来支配一切的”，“没有统治，没有庇佑，没有终极原因的上帝，与命运和自然无异。盲目的形而上学(如笛卡儿机械论哲学)的必然性，当然也是永远存在而且处处存在的，但却不能产生出多种多样的事物。而我们随时随地可以见到的各种自然事物，只能来自一个必然存在的存在物的观念和意志。”[2]

从牛顿所给出的描述物体运动的力学公式导出牛顿的上帝信念，在科学史家而言是一种不适当的做法。的确，从牛顿的物理学公式里，可以引出一种广义的宇宙哲学以及一幅相应的宇宙论图景。这幅被后人称为“牛顿宇宙”的宇宙图景所刻画的是一个无限的宇宙，这种星云、星系、星体均匀地分布于无限空间之中且服从牛顿引力定律。绝对空间是一种无限实体，其中盛装万物。这个宇宙必定是无限的，否则按照牛顿引力定律，该宇宙必将崩塌。然而，“牛顿宇宙”概念的形成史只是牛顿物理学思想的一种效应史，后人从牛顿学说中剔除了某些东西，同时又将某些东西引入了牛顿学说，遂有这部效应史。事实上，近代科学兴起于有神论文化背景之中，但自启蒙时代以来，近代科学知识体系背后的有神论世界图景逐渐被替换，代之以泛神论或无神论世界图景，科学家、哲学家均曾贡献于这一伟大的转换。因此，我们所说的这部效应史体现了时代的印记，体现了科学思想的变迁，完全值得史家作认真研究，但我们没有必要将之与对牛顿个人思想的考察混为一谈。

由于时间上的距离，由于心灵之间的差异，我们不可能回到过去并如实重视牛顿的整体思想，但是，时间上的距离并不会抹掉历史的全部印迹，心灵之间还存在着相似的一面，我们还是有可能对牛顿其人及其思想取得某种合乎历史的同时也是合理的理解。重构牛顿的宇宙论思想，我们首先必须寻找一种适当的解读牛顿的方式。我们不能将视线约束在通常所谓的“牛顿的科学”(或者说牛顿的自然哲学)的范围内，因为牛顿并不是在此范围内建构他的宇宙论学说，也因为在牛顿的自然哲学与其自然神学、神学之间存在着内在联系。

对于一名试图对牛顿整体思想与工作取得某种整体理解的历史家来说，割断牛顿整体思想体系中的种种内在联系，孤立地、分别地从牛顿思想的不同方面解析牛顿，则易于发生误解。R.S.威斯特福尔(Westfall)在试图对牛顿作出全面理解时就为我们提供了一个这样的例子。他一面从牛顿的神学(教义学、《圣经》诠释学、神学年代学)解读牛顿，一面从牛顿的科学解读牛顿，所以他便在牛顿那里看到了两位上帝。这两位上帝在本质上是截然对立的，前者是宗教意义上的、人格化了的、凭其武断意志主宰一切的上帝;而后者则是自然神论意义上的上帝——这位上帝创造了自然却不能主宰自然，他自己也受制于他自己所设定的理性律令。所以威斯特福尔声称他看不出有任何迹象表明牛顿能够完成这两位上帝之间的协调工作。但是，牛顿本人实际上从未意识到这种困难。

牛顿认真地说过：“要做到通过事物的现象了解上帝，实在是非自然哲学莫属。”但是，这并不意味着，牛顿要通过自然哲学探讨上帝的本质。对于一名唯意志论神学论者来说，上帝存在是可知的，但上帝的本质是不可知的。上帝存在并主宰着一切，人只能以理智膜拜上帝，通过研究上帝的创造物洞知上帝存在，从世界的异样性与秩序之中领悟到上帝的存在和统治，但人不能由此奢谈上帝的本质。在这种意义上，牛顿承认：我们对于物体的本质一无所知，“对于上帝的本质更是一无所知。”

二、牛顿自然神学的三要素：上帝信念、炼金术哲学与物理学原理

在牛顿时代，完全按照机械论哲学构想宇宙生成及宇宙结构已成为一种可能。笛卡儿以物质和运动作为机械哲学的两大原理，提出宇宙涡漩说，认为宇宙中不存在真空，宇宙是一个充满着物质的世界，大大小小的物质涡漩共同排列于宇宙空间中，行星的运动则是由这些涡漩的转动引起的。如果说笛卡儿还为上帝意志的超然作用留下了余地，那么霍布斯则将笛卡儿机械论原理提升至极端，演绎为完整的宇宙论哲学，将上帝从自然王国里驱逐出境。霍布斯的这种做法，在使他自己成为当时神学家与哲学家的公敌的同时，也将笛卡儿哲学中潜含的无神论趋势暴露无遗。皇家学会的早期成员，如威尔金斯、波义耳等人，均反对霍布斯的极端机械论哲学，认为必须坚决回击通过笛卡儿式的机械论哲学在哲学领域里抬头的无神论思想。波义耳曾经在将世界区分为无机界与有机界之后将整个无机世界设想为一个庞大的时钟，但是他同时认为自然中没有一件事物是纯机械的。因为提出这一著名的世界——时钟比喻，波义耳常被后人视为17世纪英国机械论哲学的大师，但是在更深的意义上，波义耳说过，他将整个世界视为一所教堂，将自然哲学家视为这所教堂里的牧师。[6]

牛顿《原理》“总释”就是以当时的自然神学语言写成的。除“总释”外，牛顿还在《光学》一书附录“疑问”以及他给一些朋友的书信中，公开陈述过自己的自然神学见解。《原理》“总释”与《光学》“疑问”30-31”可视为牛顿自然神学思想的系统表达。

如果说牛顿的上帝信念构成了牛顿在宇宙论方面的全部思想的基点，那么，他的自然哲学则为他理解宇宙的性质与结构提供了具体途径。牛顿关注没有生命的物质之间的作用规律，也同样关注生命、生长与增殖现象，因此，牛顿的自然哲学绝不只是关于冷冰冰的无机世界的哲学。《自然哲学之数学原理》只是牛顿全部自然哲学的一部分。须知，牛顿在探讨太阳系的运动的同时，也探讨物质的内部结构与组成，在揭示宏观物理运动的同时，也试图揭示物质的生成与变化之道。牛顿的炼金术、化学以及光学，均是他认识物质之谜的重要途径，均是其自然哲学的重要组成部分。我们很容易想到，牛顿在探讨宇宙论问题时，必定将其发现的引力作用定律引入他的思考之中;我们也应该想到，他的炼金术活动，也像其物理学研究一样，同样贡献于他的自然神学与宇宙论思考。

帕拉塞尔苏斯—赫尔蒙特的炼金术传统，如同机械论哲学一样，对于17世纪英国自然哲学的形成与发展产生了重要影响。波义耳、牛顿以及当时的另一些自然哲学家，均深深地介入了炼金术研究。他们认为，真正的炼金术实验，首先是一种毁金术，在这一阶段，炼金术实验成功与否是以是否能真正摧毁天然黄金为判据的;而且，他们还认为，炼金术不但对于证明物质世界的统一性具有重要价值，而且还能以一种不同于机械论哲学的方式描述关于宇宙生成与生长的另一幅图景。波义耳、牛顿等人正是在这种意义上从事炼金术研究，并将之视为自然哲学的基础，同时，他们将炼金术的宇宙论思考引入他们的自然神学之中。

三、牛顿宇宙论：上帝创世、活性原理与惰性原理

人们通常按照以下线索理解牛顿以降的现代宇宙学史：牛顿对太阳系运动的解释——康德星云学说——拉普拉斯宇宙学理论——爱因斯坦宇宙方程——大爆炸理论、当代宇宙学。这是一条基于物理学规律不断进行外推与反演的知识发展线索。那么，牛顿在思考宇宙论问题时是否也进行过某种外推与反演?他又是怀着怎样的目的、基于怎样的原理进行外推与反演并得到了怎样的见解?

在进行宇宙论思考时，牛顿始终恪守自己的上帝信念并引为最高原理。牛顿一生以摧毁笛卡儿宇宙体系为自己的使命。像波义耳等人一样，他最初感到不能认同笛卡儿的哲学原理，即是出于神学上的考虑。笛卡儿从心、物二元论角度解说世界的双重本质，认为物质即广延;牛顿从青年时代起就深感无法接受笛卡儿学说，在他看来，物质是受造的，空间是非创造的，而广延是空间的特性，说物质即广延就等于说物质即空间，就等于说上帝需要创造空间，这样，就连上帝自身的存在也存在着问题：在他创造空间以前，他如何存在?容身于何处?牛顿在一份写于1668年的手稿(现存于剑桥大学图书馆，标号为U.L.C.MS.add.4003。这份手稿开头写有“论流体以及流体中固体的重力与平衡”的字样并因此得名，但这份手稿的绝大部分内容是对笛卡儿关于物质、空间以及上帝的学说的批判)里指出：“空间有着永存性与不易性，它之所以如此，是因为它是发诸于某一永恒的、不易的存在物的某种效应。设若空间并非一直如此，那就是说，上帝曾无处存身。这样，么要说他后来才在他原本并不在的地方创造了空间，要么说他创造了他自身的无所不在，而这两种说法都是荒谬的。尽管我们能够想象空间里空无一物，但我们不能想象空间不存在;这正如尽管我们可以想象没有任何物体延续着，但我们不能想象没有延续。”[11]

关于上帝与时间、空间的关系，牛顿自始至终认为，上帝是全能的、无时不在的、无所不在的，因此，时间、空间也必须是永恒的、无限的，但是，并非凡是无限的和永恒的就是上帝，时间、空间不是上帝本身，而是上帝存在所必然发出的效应。后人常常认为牛顿主张一种无限的实体空间，但牛顿并不认为空间是实体(substance)。因为空间或者说广延，既不能凭其自身而独立存在，亦不能像精神实体一样引起运动或给人以各种感觉。这就是说，空间既不是物质实体即物体(body)，亦不是任何精神实体。[12]因此，绝对空间是上帝存在引发的效应，相对空间则是物体之间的配置关系。人并不能感知绝对空间，但是人可以基于对物体之间的相对位置的感知来理解到：即使没有任何物体占据绝对空间中的位置，位置与位置之间的关系仍然存在。

世界形成于上帝的创世意志，上帝可以凭其意志从空无一物的空间创造出物体。空间可以是空无一物(物体)的，但是其中有空间的各个部分(spaces)，上帝令其中的一些部分失去不可入性，即可以创造出物体。同样地，上帝也可以令物体所占据的空间部分失去不可入性，即可以消灭物体。那么，上帝所创造的世界是无限的还是有限的?牛顿倾向于认为：绝对空间是无限的，而位于其中的世界却很可能是有限的。[11]多年以后，牛顿在其《光学》“疑问31”中重述了这样的看法：“由于空间是无限可分的，而物质并非必然出现于空间的各个部分，所以也可以认为上帝创造出具有不同大小和形状的物质粒子，它们有各种空间比例，且可能有着种种不同的密度与力，也就是说，上帝能够改变各种自然规律，并能在宇宙的某些部分创造出不同种类的世界。”[13]

显然，牛顿设想上帝可以在空间的不同区域创造出不同的粒子、不同的世界并设定不同规律，足以表明他并不打算将他在这个世界上发现的物理学原理推广到整个空间。同样地，牛顿在《原理》“哲学推理规则4”中也以类似的方式表述其归纳原理：“在实验哲学中，我们必须将由现象归纳出的命题视为完全正确的或基本正确的，而不管想象所可能得到的与之相反的种种假说，直到出现了其他的或可排除这些命题、或可使之变得更加精确的现象之时。”[14]这表明牛顿也并不认为在一定时刻归纳出的物理学规律必定在全部时间范围内成立，因为在他看来，上帝是全能的，只要他愿意，他可以改变规律，此时，人就应该通过基于新现象进行新的归纳，找出新的规律。

从这里，我们可以看出，牛顿是完全不能认同自然神论的。如果上帝在创造出原始粒子之后即不再干预世事，听任它们按机械原理运动下去，那么，这个世界必将崩溃并趋于死亡。而且，若没有上帝的引导，原始粒子根本不能运动，不能逐步凝结成物体乃至整个世界，更不能使这个世界上出现芸芸众生，且每一种生物的个体均各有其个体特征。所以，仅仅靠机械原理，绝不可能对世界的生成取得完整的理解。在牛顿深邃的思考中，他预见到纯机械的宇宙终将热寂，因此，他认为世界的总运动是不守恒的，上帝在源源不断为之补充动力，使之运动、生长、繁衍，使之生生不息。也正是在上述意义上，牛顿将炼金术中的"active principles"与他所发现的力学原理一道引入其宇宙论思考之中。(《光学》“疑问31”)

active principles在炼金术上指种种“活性要素”，它们可以是物质的或精神的实体，如“种子”、“精”或如同天使般的种种“精神存在物”，它们控制着种种生命过程：生殖、生长、腐败、死亡等等。牛顿在与passive laws或passive principles成对的意义上使用active principles一词，在此可将它们译作“被动原理”与“主动原理”。牛顿认为：上帝在创世过程中以及在创世以后均使用了这两类原理，正是通过这两类原理，上帝行使其普遍意志与特殊意志。在牛顿看来，惯性力是一种被动原理，可以使物体保持其原有状态;而引力，从形式上看像是一种被动原理(它的大小取决于物体的量)，但由于它参与了世界的形成过程，因而迁居于主动原理之中。

牛顿认为：上帝创世是分两次进行的，首先，他创造了坚硬的、同质的、非人力所能破坏的原始粒子，使它们处于运动之中并继续通过主动原理引导它们运动。在引力作用下，这些粒子可以聚集、凝结在一起，形成各种第一凝结物或第一级组成粒子，而第一级组成粒子可进一步凝结上去，逐步形成最大的组成粒子。继之，上帝创造出各种形式的生命，并使各种生命的个体千差万别，同时，使整个世界成为一个活的世界。整个创世过程以及世界在此之后的演化历程，均出于上帝深远的意志，而且上帝始终没有放弃他的创造物，没有放弃对世界的主宰：上帝对自然的超然干预所体现的是其特殊意志，自然规律所体现的则是上帝的普遍意志;而这些规律在长时间里维持不变，这本身即是一种奇迹，即是上帝的一种特殊意志。

【参考文献】

[1] 牛顿著，王克迪译：《自然哲学之数学原理·宇宙体系》，武汉出版社。p.197.

[2] 同上，p.552.

[3] 自然神学(Natural Theology)一词用以指称一学术领域，区别于自然神论(Deism)，后者指上帝在创世之后即不再干预世事这样一种主张。

[4] 袁江洋：论波义耳-牛顿思想体系及其信仰之矢：17世纪英国自然哲学变革是如何发生的?《自然辩证法通讯》，1995年第1期。

[5] 袁江洋：科学史：新的综合，北京大学博士论文。1998.

[6] 袁江洋：探索自然与颂扬上帝：波义耳自然哲学与自然神学思想，《自然辩证法通讯》，1991年第6期。

[8] A.G.狄博斯著，任定成等译，《科学与历史：一个化学论者的再评价》，河北科学技术出版社，2000年。pp.177-140.

[13] I.Newton,Opticks:or,Treatise the Reflections,Refractions,Inflections and Colours of Light,G.Bell and Sons,LTD.Reprinted from the Fourth Edition (1730) in 1931.

[14] 牛顿著，王克迪译：《自然哲学之数学原理·宇宙体系》，武汉出版社，p.405.

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