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马赫和爱因斯坦(1)-科技哲学
来源:  作者:李醒民  点击:次  时间:2002-02-01 00:00于哲学网发表

 费耶阿本德针锋相对地对爱因斯坦进行了反驳。他说,许多人重复“马赫所作是在编目录,而不是建立体系”的责难,这是不符合事实的。马赫强烈地强调需要使普遍事实摆脱个人观察和实验的特殊性,并总是“注意整体”。正如马赫所述,力学的渐进发展在于逐渐揭示“一个大事实”。最多产的科学家具有“广阔的观点”,天才的科学家能够“明确察觉到贯穿所有事实的原理”,“在自然过程中直觉到它”,而朴素的观察者则要受“次要情况”左右,难以选择和注意本质的东西。因此,富有成效的科学家不枚举事实并把它们排列成表,他们或重构它们,或致力于“构造性的努力”,从他们自己的“观念存贮中”建立“理想案例”。他们也不满足于一致性,他们寻求“更大的和谐”,他们在普遍事实和本能原则中发现了它。在马赫看来,为了试图发现世界秩序,科学家探索原理,或者通过咨询实验以蹒跚的、不确定的方式发现,或者本能地借助思想实验和由此引出的概括发现。原理定义了一种思维风格,我们用这种方式“概述”或“理想化”已知事实。这是真正的创造性行为,它通过重建和改变事实与观念而把二者联系起来。马赫对传统的归纳法是持批判态度的,他偏爱直接地和“本能地”使用具有最大普遍性的原理,由于原理因我们环境的稳定性“可以用来作为数学演绎的起点”。费耶阿本德甚至断言,爱因斯坦1905年相对论论文的程序也是马赫描绘和推荐的程序。([15])
这些反批评也是有一定的根据的,而且并非完全不合情理,尽管费耶阿本德显得较为偏颇,尤其是最后的断言似有武断之嫌。不过,爱因斯坦的批评着实忽略了马赫硬币的另一面,因而所招致的反批评也就不足为怪了。 不管怎么说,马赫对待理论化的保守态度毕竟也是一个事实,现代科学从经验论向理性论的回摆,爱因斯坦等人后来摆脱马赫实证论,也说明了这一点。
5.爱因斯坦批评马赫“不能容许”“理论的思辨性”(El,439;1948年),批评包括马赫在内的实证论者的致命的“对形而上学的恐惧”(E1,410;1944年)。
马赫是反形而上学的先行者。在马赫看来,所谓形而上学是康德意义上的,即研究在经验之外存在的事情。马赫在他的指称现象论的框架内,也把形而上学定义为那些我们不能清楚地追溯其来源和历史的观念。如果一种观念在理智上不能与其它观念历史地联系起来,或一种事物与其它现象无关,我们便称其为形而上学。一般而言,一个参照物与其它对象或观念具有的关系越少,它就有较多的形而上学。马赫以及后来的逻辑经验论者通常也把思辩的、不可证实的理论化的东西称为形而上学。于是,牛顿的“隐秘的质”,康德的“物自体”,还有所谓“潜在的原因”,以及绝对时空、绝对运动等等,在马赫看来都是形而上学的朦胧,都是概念的怪物和思想的畸胎,都在清除之列。
马赫反形而上学态度,源于他的感觉分析或作为其外观的科学统一概念,也基于他的教学和社会经验。马赫深信,人的思想不能比处理感觉要素走得更远;正如弗洛伊德“潜意识的抑制力”限制人的本能欲望一样,马赫也期望它能限制人的智力渴望。马赫牢牢地看守着科学的大门,不让那些个人的臆想、幻觉、宗教感情之类的东西闯入科学。但是,爱因斯坦却具有强烈的“宇宙宗教感情” ,而且在1920年所写的一封信中说:“一元论对宗教组织的挑衅立场,原则上是不公正的。在我看来,对人类而言,宗教尽管以最原始的形式传达的超个人的内容,也比海克尔的唯物论更有价值。我认为,宗教的废除即使在今天也会导致精神的和道德的枯竭,……”沃尔特斯对此评论说:马赫并不具有爱因斯坦的这种形而上学的慷慨。
马赫拒斥形而上学也以他的经济理论为根据。他在《感觉的分析》中说:
“一切形而上学的东西必须排除掉,它们是多余并且会破坏科学的经济性。” (GJ, iii)
他进而表明:从科学的经济课题出发,查明现象的相互依存和被给予的东西的关系,形而上学即可随之消失。马赫提请人们注意:“当我力图清除自然科学说明中的一切形而上学时,我的观点并不是说,所有用来作为图像的观念都要被排除,如果它们:是有用的并仅仅被视为图像的话。”(PTH,333~334)
马赫反形而上学的意图也许是,为自然科学谋求一个坚实的经验基础;在科学与非科学乃至伪科学之间划出一条分明的界线;把人们从形而上学假问题的徒劳无益的争论中解放出来,从而致力于真正的科学研究。马赫在《力学》第7版序言(1912)中的一段话恐怕是针对爱因斯坦说的:“在上世纪末,我的力学研究被顺利地作为一种准则。但是现在,康德传统再次得势,人们重新要求力学的先验基础。”(SM,xxvii)虽然马赫的意图是好的,他的作法本身好像也没有过多的值得挑剔的东西,但是问题在于:高度抽象的科学理论本身就具有与生俱来的形而上学的思辨性,能否成功地将它们一刀两断?科学家作为一个活跃的思维者,他能否仅满足于“知其然”(自然界是怎样的以及它的变化是怎样进行的)而不追究“所以然”(自然界为什么是这样的而不是别样的)?在这种意义上,爱因斯坦的下述说法是言之有理的: “任何理论都是思辨性的”,“人们没有‘形而上学’毕竟是不行的”(E1,502,411)。爱因斯坦在1930年批评石里克的话同样也适用于马赫:
“事实上,物理学提供感觉经验之间的关系,但仅仅是间接提供的。在我看来,物理学的本质决不是用这个断言就能详尽无遗地概括出特征的。我率直地向你提出:物理学是尝试用概念构造真实世界的模型以及这个世界受定律支配的结构的模型。的确,它必须严格地描述我们可以达到的那些感觉经验之间的经验关系;不过,它只有这样才能与感觉经验联系起来。……你将为爱因斯坦是一个‘形而上学家’而感到奇怪。但是,在这方面,每一个四条腿和两条腿的动物实际上都是形而上学家。”
皮尔斯在他的(心灵哲学)中的评论也值得人们仔细体会:
“马赫是属于自称是经验论哲学家的派别,他的目的在于使他们从所有形而上学的束缚中解放出来, 并径直地走向事实。这种尝试也许是值得高度称赞的——如果有可能实现它的话。但是,经验表明,经验论者恰如任何其他哲学家一样,也是形而上学的,不过其差别在于,未被他们辨认出的、与其他哲学家一样的预先设想的观念在面对所有的观察事实时, 更加暗中为害,更易于飘忽不定。”(KE,xvii)
6.爱因斯坦批评说:“马赫可算是一位高明的力学家,但却是一位拙劣的哲学家 。”(El,169,1922年)
这是爱因斯坦对马赫最严厉的批评,带有强烈的情绪化色彩,它仅出现过一次。对照前述的马赫哲学,不难看出它是严重失之公正和谨慎的。其原因在于,爱因斯坦在《光学》(1921)出版前,一直自以为马赫关心和支持相对论的。当他知道自己似乎受到蒙骗时,其愤懑之情是可想而知的。其结果,1922年4月在法国哲学学会回答问题时,即席讲了马赫是“可怜的哲学家”这句欠考虑的话。事隔不久,爱因斯坦就从沉重的打击中恢复了镇静,肯定了马赫的历史功绩,实事求是地称马赫为相对论的先驱,并把马赫晚年反对相对沦归咎于马赫年事已高、严重瘫痪以及对相对论的思辨性不满意。

三、马赫与相对论
马赫最终没有接受相对论或曰反对相对论 ,在学术界似乎已成定论。马赫在《光学》序言中提出了反对的三个理由,其所指有些至今仍不十分清楚。霍耳顿认为马赫反对相对论的原因在于马赫的感觉论哲学和描述论的科学观([6])。布莱克默认为原因在于马赫受丁勒影响而不能容忍相对论的四维时空形式(EM,247~285)。费耶阿本德则认为,普朗克把相对论的不变量看作是他假定在科学世界和感觉世界的绝对实在的一部分,这导致马赫把相对论视为教条主义而加以反对。([15])
原西德青年学者在纪念马赫《力学》出版100周年发表的文章 中一反公认的观点,认为《光学》序言和《力学》第9版(1933)序言中关于反对相对论的引文是马赫的大儿子路德维希伪造的。他认为马赫并未反对相对论,其证据之一是爱因斯坦写给马赫的第三封信(他把时间确定为1913年/1914年新年前后),其中有“我对你对新理论所表示的善意关心感到十分高兴”;其证据之二是马赫写给彼得楚尔特的两封信:
“其间,我收到了一本包含你关于相对论的文章的杂志,这真使我高兴,不仅是因为你承认我对这个论题的微薄贡献的功绩,而且同样也有其它方面原因。”(1914年4月27日)
“所附的爱因斯坦的信是实证论哲学侵入物理学的证据。你应当为此高兴。一年前哲学还是极其愚笨的——详情证实了这一点。”(1914年5月1日)
沃尔特斯后来在他出版的书 中,把他所设想的伪造称为“肮脏行为”;在提交给布拉格会议的论文 中,他把它称为“肥皂剧”,把路德维希称为“罪犯”(绰号马赫二世);并认为关于马赫反对相对论一说是本世纪60年代反实证论“战役”发明的谣传,反实证论今后将由于失去这颗反马赫的科学哲学炮弹而变得更加困难。
对此,布莱克默写了长篇文章《对格雷翁•沃尔特斯的答复》,逐行驳斥了“伪造说”。霍耳顿在对沃尔特斯论文的评论中指出,马赫就相对论及其创始人所作的一切评论都是简短的和含糊的,从来也未提供十分明确的赞同;沃尔特斯把论据建立在爱因斯坦的两个词“善意的关心”(也许是马赫出于礼貌的评论)上是危险的;把提及的三封信件理解为马赫接受相对论也是荒谬的,因为它们在相反的方向上说得一样多,且有利的话语也是模糊的、软弱的。霍耳顿通过对彼得楚尔特的相对论文章的研读指出,该文是一篇准哲学文章,以表明相对论的基本版本符合马赫和阿芬那留斯创立的相对主义的实证论。彼得楚尔特对时钟佯谬无知,在对相对论的叙述中有许多错误,其实马赫也对相对论不甚了解,不知道它是怎么回事。([27])
马赫哲学把注意力主要放在了科学的经验方面——这是有其充分的内在的和外在的原因和根据的——相形之下有点冷落了科学的逻辑和语言分析,这需要用彭加勒的一些思想来平衡和补充。不过,马赫1912年在《力学》第7版序言中谈及他的理由:“力学的两个方面——经验的方面和逻辑的方面都需要研究。我认为这在我的书中作了充分明确的表达,虽然我的著作有健全的理由特别转向经验的方面。”(SM,xxviii)不管怎么讲,马赫不赞成或反对相对论和原子论 ,毕竟显露出马赫哲学的某些瑕疵和缺陷。然而,诚如石里克所说:
“马赫的哲学中有缺点,有矛盾,有站不住脚的地方。但是没有任何批评可以有损于他作为伟大思想家的声誉:心平气和的公正态度、没有偏见和独立自主,他就以这些原则作为出发点来研究他的问题,他不可动摇地热爱真理和明晰性,这些品德在任何时候都能使哲学家做出解放人类思想的事业。”

参考文献和注释
E. Mach, History and Root of the Principle of the Conservation of Energy, Translated by Philip E. B.Jourdain, Chicago, The Open Court Publishing Co., 1911, p. 95.以下该书简称HR。
关于这次会见的具体时间,伯恩斯坦认为在1912年前后(PSL,xvi),布莱克默估计可能在1910年前后(EM,253),沃尔特斯说在1910年9月,但弗兰克和爱因斯坦均回忆说是在1913年(PSL,xvi,E1,627)。其中PSL为E.Mach,Popular Scientific Lectures, Translated by Thomas J.MeCormack, Open Court Publishing Company, U.S.A., 1986.EM为John T. Blackmore, Ernst Mach, His Work,Life, and Influence, University of California Press, 1972.E1为《爱因斯坦文集》第1卷,许良英等编译,北京:商务印书馆,1976年第1版。
E.Mach,The Principle of Physical Optics,Translated by J.S. Anderson and A. F.A.Young,Dover Publications,Inc.,1926,p.vii.
董光璧:论爱因斯坦致马赫的信,北京:《自然辩证法通讯》,第6卷(1984),第6期,第10~19页。这四封的所写日期依次是:1909年8月9日,1909年8月17日,不详,1913年6月25日。
G.沃尔特斯:恩斯特•马赫和相对论,李醒民译,北京:《自然科学哲学问题》,1988年第1期,第56~62页。该文指出,赫尔内克(F.Herneck)认为在1912/1913年之交,或者1912年前后;霍耳顿认为在1911~1912新年前后,派斯(A.Pals)认为在1913年1月;而他本人认为在1913年/1914年新年前后。
G.霍耳顿:《科学思想史论》,许良英编译,石家庄:河北教育出版社,]990年第1版,第38~83页。
李醒民:走向科学理性论——也论爱因斯坦的哲学历程,北京:《自然辩证法通讯》,第15卷(1993),第3期,第1~9页。
李醒民:论爱因斯坦的综合科学实在论思想,北京:《中国社会科学》,1992年第6期,第73~90页。
《爱因斯坦文集》第3卷,许良英等编译,北京:商务印书馆,1979年第1版,第431,432页。以下简称其E3。
P.Frank,The Importance of Ernst Mach’s Philosophy of Science for Our Times,in Ernst Math,Physicist and Philosopher,Edited by R.S.Cohen and R.J.Seeger,D.Reidel Publishing Company,1970,pp.119~234.
E.马赫:《感觉的分析》,洪谦等译,北京:商务印书馆,1986年第2版,第281~282页。以下该书简称GJ。
E. Maeh,Knowledge and Error,Translated by T.J.McCormack,D.Reidel Publishing Company,1976,p.xxxii. 以下该书简称KE。
E.Mach, Principles of the Theory of Heat,HistoricalJy and Critically Elucidated, Translation Revised and Completed by P.E.B.Jourdain and A.E.Aeath, D.Reidel Publishing Company, 1986,p.370. 以下该书简称PTH。
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P. K. Feyeraband, Mach’s Theory of Research and Its Relation to Einstein, Stud. Hist. Phil. Sci., 15(1984), 1~12.
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F.Frank,Einstein,Mach,and Logical Positivisism,in Albert Einstein: Philosopher-Scientist, Edited by P. A. Schilpp, Tudor Publishing Company, New York, 1949, pp. 271~286.
R. 哈勒尔:诗人的想象和经济:科学理论家马赫,周昌忠译,《科学与哲学》,1984年第5辑,第88~101页。
哲人科学家由于经验事实给他规定的条件,不能固守一隅,而必须在对立的两极保持“必要的张力,这就必然表现出一种积极的“机会主义”特征。因此,对哲人科学家思想的研究和分析,就应该全面而细致,切不能以偏概全、道听途说。参见李醒民:论作为科学家的哲学家,长沙:《求索》杂志,1990年第5期,第51~57页。
李醒民:爱因斯坦的“宇宙宗教”,成都:《大自然探索》,第11卷(1993),第1期,第109~114页。
G.Wolters,Mach and Einstein in the Development of the Vienna Circle,Acta Philosophica Fennica,52 (1992),14~32.
H. Howard, Realism and Conventionalism in Einstein’s Philosophy of Science: Einstein-Schilick Correspondence, Philosophia Naturalis, 21(1984), pp.616~629.
deplorable philosopher似译为“可怜的哲学家”或“可悲的哲学家”较为妥贴。
限于篇幅,此处无法详细讨论这个问题,这里仅作一概要阐述我已在我的另一部著作《伟大心智的漫游》中作分析。马赫反对原子论和相对论,长期以来是两桩学术公案,至今仍众说纷纭。参见李醒民:《伟大心智的漫游》,福州:福建教育出版社1995年第1版,第七、八章。
G.沃尔特斯:恩斯特•马赫和相对论,李醒民译,北京:《自然科学哲学问题》,1988年第1期,第56~62页。
G. Wolters,MachⅠ,MachⅡ,Einstein und Relativitastheorie,Berlin/New York,1987.
G.Wolters,Math on Atoms and Relativity,Ernst Mach and the Development of Physics, International Conference,Prague,1988,pp.435~463.
伯恩斯坦提出一个有趣的问题:在某种意义上,夸克(guarks)是现代物理学家的原子;虽然人们至今未能分离出一个“裸夸克”,但是却未见到有玻耳兹曼-马赫式的争论,也未为“你看到了夸克吗?”而烦恼。
M.石里克:哲学家马赫,洪谦译,北京:《自然辩证法通讯》,第10卷(1988),第1期,第16~18页。

 



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