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1、萊布尼茨對(duì)真空的研究及其現(xiàn)代價(jià)值 　　摘要:萊布尼茨繼承笛卡爾關(guān)于空間與物質(zhì)關(guān)聯(lián)的觀念,并提出相對(duì)時(shí)空觀以反對(duì)牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀,從而否認(rèn)空無(wú)一物的真空的存在。萊布尼茨對(duì)真空的研究成果在他那個(gè)時(shí)代并沒(méi)產(chǎn)生太大的影響,但卻為20世紀(jì)物理學(xué)革命擯棄牛頓的絕對(duì)時(shí)空提供了思想資源。 　　關(guān)鍵詞:萊布尼茨;真空;時(shí)空觀 　　Abstract:Leibniz inherited Cartesian concept on the relevance between space and material and put forward relative v

2、iew of space-time to oppose Newton’s absolute view of space-time, so he denied the existence of the vacuum which is nothing. Leibniz’s research results on the vacuum did not have much effect in his era, but it provided the resources of thinking to get rid of Newton’s absolute space

3、-time in the physics revolution in the 20th century. 　　Key words:Leibniz; vacuum; view of space-time 　　萊布尼茨生活于被科學(xué)史家譽(yù)為"天才的世紀(jì)";的17世紀(jì),與開(kāi)普勒、伽利略、笛卡爾、帕斯卡、波義耳、牛頓等科學(xué)巨匠處于科學(xué)史上的同一個(gè)時(shí)代。萊布尼茨不僅是一位偉大的數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家,而且是近代一位(也許是唯一一位)可比肩亞里士多德的百科全書(shū)式學(xué)者。他在自然科學(xué)以外的其它人類(lèi)理智領(lǐng)域,比他同時(shí)代的其他科學(xué)巨匠取得了更多的成就。他被譽(yù)為德國(guó)的科學(xué)、哲學(xué)之父,還在神學(xué)、技術(shù)發(fā)明、法學(xué)、歷史學(xué)、

4、語(yǔ)言學(xué)、政治學(xué)等諸多領(lǐng)域都有著堪稱(chēng)同時(shí)代一流的建樹(shù)。西方的一位學(xué)者曾這樣評(píng)價(jià):"萊布尼茨可能是近代世界最全面的天才,觸及了現(xiàn)代知識(shí)的幾乎每一個(gè)分支。他是最后一位希望掌握現(xiàn)代知識(shí)的所有領(lǐng)域,并且是百科全書(shū)式人物的人。";也許正因?yàn)槿R布尼茨所涉及的研究領(lǐng)域過(guò)于寬泛、龐雜,他的許多研究成果的重要價(jià)值在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)未得到重視,譬如他對(duì)真空問(wèn)題的研究。盡管由于當(dāng)時(shí)的客觀條件所限,萊布尼茨在真空研究中更多的依靠科學(xué)的猜測(cè)和哲學(xué)的思辨,但其結(jié)論竟與200多年后的科學(xué)大師愛(ài)因斯坦、狄拉克等人對(duì)真空研究的成果暗合,確是令人不得不感嘆其思想之天才。 　　 　　1"真空問(wèn)題";的歷史脈絡(luò) 　　 　　對(duì)真空問(wèn)

5、題的研究及爭(zhēng)論可追溯到古希臘。德謨克利特等原子論者認(rèn)為,世界是由原子和虛空構(gòu)成的,提出了真空這一命題;而亞里士多德則認(rèn)為,宇宙中充滿了"以太";,因而真正的虛空是不存在的,他的名言是"大自然厭惡真空";。這可以說(shuō)是人類(lèi)對(duì)真空問(wèn)題探討和爭(zhēng)論的源頭,并一直延續(xù)至今。 　　不過(guò),在這里有一點(diǎn)必須指出,真空的概念是有歧義的,有所謂"物理真空";和"哲學(xué)真空(或稱(chēng)形而上學(xué)真空)";之分,而"物理真空";又有"經(jīng)典真空";與"量子真空";之別。歷史上對(duì)真空概念不同時(shí)期也各有側(cè)重,古希臘的真空概念更多是哲學(xué)意義上的,偏向于"虛空";、"虛無(wú)";的含義;17世紀(jì)的真空概念是"物理真空";和"哲學(xué)真空";兩者

6、兼而有之;而現(xiàn)代的真空概念更多地是指"物理真空";。當(dāng)然,"物理真空";和"哲學(xué)真空";的概念區(qū)分并不是完全清晰的,也無(wú)法成為在該領(lǐng)域嚴(yán)格區(qū)分科學(xué)問(wèn)題和形而上學(xué)問(wèn)題的依據(jù),真空問(wèn)題依然是(也許會(huì)永遠(yuǎn)是)科學(xué)、形而上學(xué)糾纏在一起的一個(gè)前沿領(lǐng)域。 　　17世紀(jì)的真空研究與笛卡爾有很大的關(guān)系。實(shí)際上,人們對(duì)自然的看法總是首先基于自身的日常經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于物質(zhì)與空間的關(guān)系也不例外。按照常規(guī)思維,人們很自然地把空間想像為一個(gè)巨大、不動(dòng)的空房子,物質(zhì)就是被一件件搬到這座房子里的東西,因而空間必然是先于物質(zhì)存在的。這樣,空無(wú)一物的真空就是可能的。這就是所謂的絕對(duì)空間的觀念。于是有人就想像地球到太陽(yáng)間的地帶是真空

7、。但笛卡爾不這么認(rèn)為。在他看來(lái),空間與物質(zhì)不可分,空間只存在于已有某些物質(zhì)的地方,是物質(zhì)的存在才使空間得以存在;空無(wú)一物的真空是不存在的。他說(shuō):"實(shí)際上,我們無(wú)法想像一個(gè)空無(wú)一物的容器,一如無(wú)法想像一個(gè)沒(méi)有谷的山:這將意味著無(wú)需廣延就能設(shè)想容器的內(nèi)容,或者無(wú)需實(shí)體就能設(shè)想廣延:確實(shí),沒(méi)有什么東西能夠不具有廣延。";至于星際間的地帶,笛卡爾認(rèn)為不是真空,而是充滿了物質(zhì)的,這種物質(zhì)就是以太。笛卡爾從以太演繹出了他的宇宙學(xué)說(shuō)。 　　笛卡爾否認(rèn)真空存在的學(xué)說(shuō)受到了托里拆利、帕斯卡等人的強(qiáng)有力挑戰(zhàn)。他們兩人分別做的"托里拆利實(shí)驗(yàn)";、"真空實(shí)驗(yàn)";使人們"眼見(jiàn)為實(shí)";地相信實(shí)驗(yàn)中水銀柱上方的玻璃管中存

8、在著一段真空。近代原子論者及牛頓學(xué)派也都相信真空的存在。從那時(shí)起,贊成真空存在一派似乎占了上風(fēng)。 　　2萊布尼茨"相對(duì)時(shí)空";與牛頓"絕對(duì)時(shí)空";的對(duì)立 　　 　　萊布尼茨是笛卡爾之后否認(rèn)真空存在的代表人物,為此他與堅(jiān)持真空存在的牛頓學(xué)派發(fā)生了激烈的爭(zhēng)論。他認(rèn)為,真空即是虛無(wú)。牛頓學(xué)派的克拉克就曾指責(zé)笛卡爾和萊布尼茨把真空與虛無(wú)等同了起來(lái)?？死苏J(rèn)為,沒(méi)有物質(zhì)的空間無(wú)疑是一無(wú)所有的空間,但并不表示空間本身也被消除了。在克拉克看來(lái),"如果廣延是物質(zhì)的本質(zhì),那么物質(zhì)就等同于空間本身;由此可以推出,物質(zhì)必然是無(wú)處不在的、無(wú)限的和永恒的,并且它們是既不能被創(chuàng)造,也不能回歸虛無(wú),這是荒謬的。";也就是說(shuō),依牛頓學(xué)派,笛卡爾和萊布尼茨的錯(cuò)誤之癥結(jié)就在于把空間與物質(zhì)等同了起來(lái)。 　　我們知道,經(jīng)典力學(xué)大廈賴(lài)以建立的基石是牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀,其精要可概括為"時(shí)空獨(dú)立于物質(zhì)而存在";。萊布尼茨明確反對(duì)牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀。他曾寫(xiě)道:"我把空間看作某種純粹相對(duì)的東西,就像時(shí)間一樣;