第一章科学中的牛领革命☐ 原理”可以用于现象学所揭示的世界，这正是他在第三编中研 究的内容。在伽利略、开普勒、笛卡尔和惠更斯之后，这样做 本身并不具有革命性，尽管《原理》涉及的范围及其应用程度 是众所公认的，并且是科学中的牛顿革命的组成部分。 过分坚持17世纪科学的彻头彻尾的经验基础经常使得学 者们过于自负。那个时代的科学家并不要求把每个命题都用实 验或观察来检验，或者没有这样的能力。正如我们所知，如果 真的把每个命题都用实验或观察检验，或者有那种能力检验，那 么它就会成为阻碍科学知识增长的因素。但是仍要坚持科学的 目标是认识真实的外部世界，而且要坚持这种认识，有可能预 见可检验的结果和从实际经验中推导出论据：实验和可控观察 的累积结果。世界各处进行研究和观察而累积的事实知识不断 增长，同时伴随着理解力的不断提高，它是新科学的另一个主 要方面，而且是从那以后的整个科学事业的显著特点。毫无疑 问，牛顿对知识的增长作出了巨大贡献。从这些贡献的各个方 面及其基本特性，我们可以看到他的伟大的创造性及天才的显 著特征。但这与发动了一场革命是有明显不同的。 第二节科学中的牛顿革命：牛顿科学的多样性 在科学上，牛顿以下列成就闻名于世：他对纯数学和应用 数学的贡献；他在光学的一般领域里的工作；他关于物质理论 和化学（包括炼金术）的实验和推测；他的系统化的理性力学 (动力学)和他的天体力学（包括牛顿的“宇宙体系”）。在这些 成就中，即使是很平谈的一部分，也足以使他跻身于名垂青史 的科学精英中而当之无愧。在牛顿那个时代（正如我们将在下 面第二章中看到的)，“革命”一词已开始按照“根本变化”的 ·9
☐牛顿革命 意义被用于科学中；可以看到的最早发生这样革命的领域之一， 是在微积分的发现或者说发明中：数学的一场革命。此外，有 大量的证据表明，在牛顿的时代及其以后，他的《原理》就被 认为是开创了物理科学的一场革命。我所要阐述的正是这种革 命的特点。 牛顿对化学和物质理论的研究产生了某些有用的结果和许 多推测。这些推测主要是在《光学》末尾的疑问（特别是在较 后的一些疑问)中以及像《酸的性质》(De natura acidorum)一 类的小册子中提出来的。由于作者在科学上雄踞着特殊的地位， 这些著述的重要性及其影响（从牛顿的时代到今天）被夸大了。 它们至多是不完备的和纲领性的；而且，虽然在某种意义上，它 们导向一场可能的革命，但是牛顿绝没有完成这一革命，革命 也未沿着他指引的航线来实现。牛顿的纲领和意见对18世纪的 科学，特别是对热和电（连同它们的稀薄的弹性流体）的理论 的发展影响颇大。牛顿对物质结构和化学反应过程有许多卓越 的见解，但是化学上的真正革命直到拉瓦锡的工作之后才发生， 而那种革命并非是牛顿式的革命。 牛顿在物质观方面的主要进展，是希望“用同样的推理方 法从力学原理中推导出自然界的其他许多现象”，这些力学原理 在推演“行星、彗星、月球和海潮的运动”时是行之有效的。他 确信，所有这样的现象，正如他在《原理》第一版的序言(1686 年)中所说的，“可能取决于某些力，而由于这些力的作用，物 体的微粒…或者互相接近（吸引）以至结合成规则的形状”， 或者“互相排斥而彼此分离”①。正如他在另一个场合提出的，用 这种方式就可以完成对自然界的类推：“适用于较大物体的运动 ①引自《原理》 10
第一章科学中的牛顿苹命☐ 的推理，也应该适用于较小物体的运动。前者取决于较大物体 的较大吸引力，因而我认为后者取决于不能察觉到的微粒的较 小的力。”①简言之，牛顿尽力使自然界如比“极度简单而且自 身一致”。这种独特的纲领显然是失败了。但是它是新颖的，而 且可以说它具有革命的特色，因此最好说它代表了一场失败了 的（或至少是未完成的）革命。既然我们在这里关心的是真正 的牛顿革命，那么，牛顿要建立一个与他的成功的宏观力学相 似的微观力学的尝试就不是我们主要关心的了。可是我们也不 能完全忽略这个论题，因为我们已经提到，牛顿建立的可见物 体的物理中的作用模式和他在天体力学中的极大成功，是他对 短程力的研究的产物。牛顿本人说，正是他在引力方面的成功， 使他相信，微粒间的作用力也可能是以同样的方式形成的。韦 斯特福尔(R.S.Westfall).甚至不止于此，而是认为“物质各 微粒之间的吸引力”以及“作为可能是[这样的力的]一种最 终表现的万有引力”都可能“首先是炼金术的活力原理的产 物”。这种独特的观点是有迷惑力的，按此观点，它会使牛顿致 力的理智活动得到统一。但我认为它缺少直接论据而不能成立。 无论如何，按照《原理》在科学进展上产生的根本影响的意义， 牛顿未发表的关于炼金术的论文和他已发表的（以及未发表 的)关于化学和物质理论的论文几乎不能冠以“革命”的称号。 在光学方面，即在关于光和颜色的科学中，牛顿的贡献是 卓著的。但是，他已发表的关于“反射、折射、弯曲[即衍 射]和光的颜色”并以此作为副标题的著作《光学》，决非具有 《原理》那种意义上的革命性。这大概是由于牛顿一生中发表的 关于光学的论文和著作中没有大胆地展示在色散的产生和其他 ①引自未发表的牛顿的Conclusi0. 11·
口牛顿苹命 光学现象中的作用力（像他所想像的）的数学特征，尽管在 《光学》中附带地有牛顿风格的数学模型的一点迹象（见第三章 第十一节)，以及在《原理》的第一编第十四章中形成了一个更 完整的数学模型。牛顿最早发表的论文是关于光学的，特别是 关于涉及到色散和阳光的组成以及颜色的性质的棱镜实验。这 些成果在他的《光学》(1704年；拉丁文版，1706年；英文第 二版，1717年/1718年)中进一步扩充，收进了他关于光学其 他方面的实验和结论，其中包括我们今天叫做衍射和干涉的许 多现象（有些被牛顿叫做光的“弯曲”）。运用定量实验和测量， 他探究了彩虹的成因，探究了在阳光中和在单色光中“牛顿 环”的形成，探究了颜色和由“薄盘”、“厚盘”产生的其他现 象的原因，考察了许多其他光学效应。他解释了物体在不同的 照明情况下怎样显示不同的颜色，解释了不同颜色吸收、传递 或反射的选择能力。除了那些疑问外，《光学》显示了牛顿卓越 的实验技能。在这里，我们可以看到牛顿“在制作中的乐趣”。① 他的某些测量相当精确，为一个世纪以后的托马斯·杨 (Thomas Young)提供了不同颜色光的波长的正确数值，其误 差不到百分之一。不过，牛顿对光和颜色的研究以及他的《光 学》没有掀起一场革命；不论是在牛顿时代还是在其后，都不 被认为具有革命性，只是作为怎样进行定量实验和怎样用实验 分析困难问题的例证。从这个意义上说，《光学》并非是划时代 的著作。 可是，根据科学中的牛顿革命的观点，《光学》中有一个非 常重要的方面：牛顿对自己的科学的哲学或者说他关于实验的 科学方法的概念提出了最完整的公开陈述。事实上，这个方法 1 ANDRADE,E.N.DA C.(1974)."Newton".pp.3-23 of The Royal Society's Newton tercentenary celebrations,15-19 July 1946. ·12*
第一章科学中的牛顿苹命□ 论的宣言是自那时以来造成混乱的一个来源，因为读起来就好 像它用于包括《原理》在内的牛顿的所有著作中。《光学》第28 个疑问的最后一段，先对排除假定存在于所有空间的任何“稠 密流体”的问题进行讨论，然后严历批评了“近来的哲学家”， 即笛卡尔派和莱布尼兹派(Cartesians and Leibnizians)为了用 力学解释一切事物，虚构了一些假说，而将其他一些原因归之 于形而上学。可是，牛顿宣称：“自然哲学的主要任务是不虚构 假说而从现象探讨问题，并从结果中导出其原因，直到我们寻 求到最初始的原因为止。而这原因一定不是机械的。”①主要任 务不仅是“揭示宇宙的结构”，而且要“解决”如下这样的问题： “在几乎是空无物质的地方有什么…？”“何以自然界不做徒劳 之事？而我们在宇宙中看到的一切秩序和美从何而来？”是什么 东西“阻止一个恒星落到另一个上面？”“没有光学的技巧，能 否造出眼睛？没有声学知识，能否造出耳朵？”以及“身体的运 动怎样依从意志的支配？动物的本能又从何而来？” 在疑问31中，牛顿叙述了他的分析和综合（或分解和组 合)的一般原则和归纳方法： 在自然哲学中，应该像在数学中一样，在研究困难的 事物时，总是应当先用分析的方法，然后才用综合的方法。 这种分析方法包括做实验和观察，用归纳方法从中作出普 遍结论，并且不使这些结论遭到异议，除非这些异议来自 实验或者其他可靠的真理方面。因为在实验哲学中是不应 该考虑什么假说的。虽然用归纳法从实验和观察中进行论 证不能算是普遍的结论，但它是事物的本性所许可的最好 D Opticks or a treatise of the reflections,refractions,inflections colours of light,pp.369. ·13·