2012 年第 21 期
总第 323 期
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Forward Position
No． 21 2012
Sum No． 323
哲学思想对科学家实践的影响
———以原子论对牛顿的影响为例
洪 眉
1
贺安华
2
( 1. 中国人民大学 哲学院，北京 100872; 2. 中国人民大学 商学院，北京 100872)
［摘 要］ 人的实践活动，受其哲学图景的制约。本文以光学史上有名的粒子说和波动说之争为引子，分析了牛顿之所以坚
持粒子说是因为原子论束缚了他的思维，使他未能完成对光本质的全面认识。文中进一步分析了原子论对牛顿的影响还体现
在他对天文学、数学、物理学及一些基本概念的理解。通过原子论对牛顿在科学实践中多方面影响的具体分析，文章试图说
明哲学思想对科学家实践具有重要影响。这种影响体现在科学家的兴趣点、人们的思维方式、对相关事实判断的方法; 只有
当他们依据这种哲学图景从事科学活动进入僵局时，他们才有可能转向这些在传统上认为是哲学问题的元理论问题。因此笔
者认为应当以一种宽容、开放的态度对待各种哲学流派，积极吸取古今中外哲学中的科学成分，树立正确的世界观，以促进
自然科学的最大发展。
［关键词］ 原子论; 牛顿; 科学实践
［中图分类号］ N05 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1009 －8267 ( 2012) 21 －0054 －03
［作者简介］洪眉( 1979— ) ，男，江西永新人，中国人民大学哲学院科学技术哲学专业09 级在读博士研究生，主要研究方向为科学技术与社会、科技创
新与知识产权制度; 贺安华( 1979— ) ，男，江西永新人，中国人民大学商学院产业经济学 2011 级在读博士研究生。
哲学思想对人类实践活动的影响，无处不在。科学史
上的许多经典的争论，往往不仅仅是就某一科学事实的论
争，而是涉及两种不同的哲学图景的交锋。17 世纪关于光
本质的争论突出证明了这一点。1672 ～ 1679 年间牛顿、胡
克、惠更斯以及后来整个欧洲大陆的科学家之间掀起了一
场光的波动说和粒子说的激烈争论。牛顿从一开始介入就
成为这场争论的中心，他将光看作由微粒组成的思想一直
没有改变，始终将自己局限于光本质的一个片面。这场争
论持续了 200 多年，直到爱因斯坦的出现才最终结束。
究竟是什么使牛顿如此谨慎地将自己克制在粒子说的
范围内，并坚决摒弃、拒绝其他学派的思想，即使陷入当
时英国、法国甚至整个欧洲大部分科学家的反对，也未曾
放弃粒子说。爱德文·阿瑟·伯特通过对近代物理学的形
而上学基础进行研究认为: “对于牛顿来说，它 ( 指世界)
在根本上是由绝对坚硬的不可毁灭的粒子构成的”，“按照
他对原子论的认识，他
几乎无法避免在 《光学中》提出一
个一般的解释。”
①
对于原子论，科学史家丹皮尔认为正是
“他 ( 指牛顿) 承认原子论，使它得到了正统的地位。”
②
国
内学者阎康年通过大量的分析，认为原子论对牛顿科学实
践的影响是十分明显的。当代人们在梳理原子论发展过程
的时候，往往不会把牛顿作为一个重要的节点，甚至略过
不作介绍。这是因为原子论对牛顿的影响如此隐蔽，以至
于牛顿自己也未曾意识到。但由于牛顿的科学地位，使得
原子论对科学发展的影响长达数百年。
一、原子论
原子论哲学是希腊科学第一个伟大时期的高峰，它是
对古希腊早期哲学的系统化。古希腊人基于对世界朴素的
直观认识，对构成世界的万物进行了 “还原”。其创始者
是古希腊的留基波和德谟克里特，他们认为世界的本原是
原子和虚空。而原子是一种最小的、不可分割的物质微粒，
内部没有空间，没有空隙，是完全填满的、坚实的，“原子
没有生成与毁灭，也不能相互转化，更没有性质上的变化;
他们只能在空间中进行位置的移动、聚集或分散”，对应的
虚空则是内部空无一物，但也不能包括空气，而是彻底的
空无一物，虚空的存在为原子提供了运动的可能性场所。
古希腊晚些时候的伊壁鸠鲁，对原子论进行了进一步
的发展、阐释。他坚持了世界的本原是原子和虚空。同时，
他还对世界的形成进行了推演，认为原子不仅具有大小和
形状，而且还有各自的重量; 重量是原子在虚空中自然向
下运动的原因，在运动过程中，起初是直线，但有些原子
因自身内部原因，会偏离原有的运动轨迹，发生倾斜运动。
·54·这种倾斜导致了原子在运动过程中互相碰撞，并结合成大
的原子团，这种持续的碰撞，会产生更大的原子团，并最
终形成整个世界的万物。伊壁鸠鲁的这种思想在早期的原
子论的思想中不曾有过，而且对于世界形成的论证具有一
定的逻辑性，是方法论上的突破，大大推动了原子论的
发展。
中世纪后，原子论形式上有一些变化，但没有突破古
希腊时期的框架，未能成为真正科学意义上的假设或学说。
将古代原子论作为一种近代科学假设提出来的哲学家是法
国哲学家伽桑狄，他在当时盛行的机械论哲学框架下，用
原子论来解释物质的性质和构成。他提出，微小的圆形原
子组成了热，组成冷的原子是边缘有棱角的锥形，而固体
是靠钩子进行联结。伽桑狄的思想影响了近代的很多科学
家。牛顿在三一学院学习的时候，原子论正处于复兴和传
播阶段，许多著名的科学家如迪卡尔、伽利略对原子论都
有
过论述，牛顿耳濡目染了这些学说，接受原子论，并将
原子论作为一种世界观来指导其科学实践。
由于牛顿深受原子论的影响，他在光学上固持粒子说，
阻碍了他对光本质的全面理解。
二、原子论阻碍了牛顿对光本质的理解
牛顿自从介入光学研究后一直把光看成是由微粒组成
的，并且由于他提出和坚持粒子说，使他陷入当时英国法
国甚至整个欧洲的许多学者的反对当中。粒子说使牛顿名
气大增，但他遭到的抵触力量也很大，与胡克更是到了针
锋相对的地步 ( 这其中还包括有其他的一些原因) ，这使
牛顿感到非常烦恼。
关于牛顿对于粒子说的坚持的原因，阎康年认为有两
方面: “一方面是受原子论的影响，一方面是他的有关光学
的实验都能够证明这种说明是合理的。”
③
而第二方面的原
因现在看来是直接受第一个原因的影响，因为他试验所得
到的结果是依据原子论去解释的，因此也只能得出光是由
微粒组成的结论。牛顿在光学上做过许多试验，其中著名
的有光的色散实验和光的薄膜试验，通过光的色散试验，
他发现了白光是由各种色光混合而成的，并由此发明了反
射式望远镜，并凭借这项发明当选为英国皇家学会的会员。
为了进一步揭示光的本质，在 1675 ～1676 年间，牛顿前后
共进行了 24 次光的薄膜试验，并发现了牛顿环， “按理说
牛顿环是光波动性的最好明证之一”
④
，而很奇怪的是牛顿
却把这种现象解释为光的粒子现象。这是因为牛顿深受原
子论的影响，已经在脑海里预设了粒子说，所以在解释牛
顿环现象时，未能跳出粒子说的束缚。对于光薄膜试验的
解释，牛顿提出了 “阵发的间隔”的理论，认为: “每条
光线在通过任何折射面时都要进入某种短暂的状态，这种
状态在光线行进过程中每隔一定时间又复原，并在每次复
原时倾向于使光线容易透过下一个折射面，而在两次复原
之间则容易被下一个折射面所反射。”他还把每次返回和下
一次返回之间所经过的距离称为 “阵发的间隔”，并与光
的颜色联系起来，认为红色光的间隔最大，紫色光的间隔
最小 ( 实际上，牛顿在这里所说的 “阵发的间隔”就是波
动说中所说的 “波长”) 。至于为什么会这样，牛顿却含糊
地说: “至于这是什么作用或倾向，它就是光线的圆周运动
或振动，还是介质或别的什么东西的圆周运动或振动，我
这里就不去探讨了。”
牛顿虽然发现了牛顿环，并作了精确的定量测定，已
经非常接近将光的波动说和粒子说综合的边缘，但由于他
深受原子论的影响，却始终无法正确地解释这个现象，反
而固
执地坚持了粒子说，甚为惋惜。
三、原子论影响了牛顿的科学实践的领域
我们知道，牛顿对天文学、光学、炼金术 ( 或者说是
化学) 、数学非常感兴趣，而且在这些领域里取得了很大的
成就，凭其中的任何一项，牛顿都可以名垂千史。天文学、
光学、炼金术，这些看似无甚大关联的学科背后，对于牛
顿来说，却有一个共同点，那就是都可以依据原子论的世
界图景来对其进行探索、解释，可以说原子论渗透在牛顿
科学实践的每一个领域里。
我们可以从古希腊的德谟克利特原子论关于世界本原
的表述中，隐约找到牛顿惯性定律的原型。原子论者认为:
万物的本原是原子和虚空，原子在虚空中运动时，只要不
受外界作用的干扰，不与外物碰撞，没有阻挡，则原子会
等速地运行下去，这种思想实际上是原始的惯性运动思想
的精辟表述。若将原子论所设想的运动状态与天体在宇宙
中的运动状态类比，则所有的星球体都类似于原子，真空
则类似于虚空，天体在真空中运动，只要星球体不受外界
作用的干扰，则会永远等速地运行下去。牛顿深受原子论
的启发，并在哥白尼、伽利略等人理论的基础上，创立了
惯性定律。牛顿对于惯性定律的描述，是对于早期原子论
思想的实证研究和系统表述。
很多人不能理解牛顿为何迷恋炼金术，他们认为那是
一项不高尚的工作。但是，我们应该明白，牛顿迷恋炼金
术，并不是想要寻找发家致富或长生不老的秘方，尽管他
相信那种事情是可能的。他更多的是试图用原子或原子力
对整个自然界进行解释，大到天体之间的运行，小至微观
世界粒子与粒子之间的亲和力，这也是他为何迷恋于炼金
术的原因。“牛顿对炼金术和化学的兴趣，正是由原子论引
起的。”
⑤
他从传统的炼金术出发探索万物形态，区别与转
变的机制，并从粒子和力的观点探讨物质组成及其转变和
嬗变的根本道理，试图用粒子力说明元素置换、溶解、化
合和分解的现象。
原子论还体现在牛顿在建立微积分的过程中。牛顿流
数思想的起源、发展直至具体应用流数法处理问题的原则，
都是从线段的无限可分着眼的，而牛顿认为，对于线段，
无论我们怎么分，得出的结论还是一个数学点，原子是初
始物质即不可分、不可变的原子。他在对曲线进行分析时，
充分运用了切线法，并应用了增量和无限小量概念，把曲
线与纵坐标间的面积看作随横坐标成比例而变动的。所以
牛顿的流数思想究其根源是以原子论为基础的。
四、原子论误导了牛顿对某些基本命题的理解
牛顿有两件事让后人觉得非常不明智，
一件是在给质
·55·量下定义时犯了逻辑上的错误? 产生了循环论证; 还有一
件是他为了解释宇宙的最初推动力，竟然请出上帝来自圆
其说。然而如果我们探究牛顿对这些命题理解的背后原因，
就会发现他原来也是受了原子论的影响。
对于质量的定义，牛顿是这样给出的: “用物体的密度
和体积的乘积来量度的、该物体所含的物质的量。”
⑥
这个
定义使他后来遭到批判。1883 年马赫在他的 《力学》中指
出: 牛顿关于质量的定义在逻辑上存在循环论证，因为质
量只能由密度和体积确定，而密度又要通过质量和体积来
确定，因而形成了循环论证。我们知道，牛顿对质量的定
义是 《自然哲学的数学原理》中许多命题、定理及其论证
的出发点，质量概念在牛顿力学体系占有非常重要的地位。
牛顿怎么会犯这样简单的逻辑错误? 如果我们深入探究牛
顿对质量定义背后的形而上学原则，“就会发现牛顿的质量
定义在他所处的时代是唯一可能提出的质量定义，在逻辑
上是自洽的。”
⑦
对于质量的内涵，古代原子论者认为原子
是物质的度量单位，即质量是原子个数的总和。原子或最
小的粒子是无法打破的刚体，其密度是同样的，则衡量一
切物质形成的质量的共同量度，与最小粒子的大小是否相
等有直接关系。牛顿根据他所处的时代流行的以单位体积
内含有的粒子数理解密度概念，然后再由密度和体积的乘
积求出质量，因而得出上述定义是合情合理的。所以，牛
顿对质量的定义，并非马赫所认为的令人讨厌的循环，而
是他将密度当作已知的基本量，再由这一基本量去计算物
质的质量，牛顿对质量的定义是以原子论为逻辑起点的。
牛顿对于宇宙初始动力的解释，备受后人非难。在创
立了万有引力公式后，牛顿感到满足了，对于是什么力使
宇宙进行初始的运动，他没有探究，只是给出了第一推力
的解释。第一推力是指宇宙中天体运动的起因是最开始是
由上帝的推动引起的。对于宇宙最初动力的解释，可以说
是牛顿在科学上的突出的非理性表现。丹皮尔认为: “这种
缺乏远见的情况 ( 对牛顿来说) 是不常有的。”
⑧
由于牛顿
未能说清楚宇宙的初始动力，由此也激发了拉普拉斯等科
学家对这一问题的进一步思考，因而产生宇宙天体起源的
各种假说，但如果这个问题由牛顿本人深究的话，可能会
加速人们对这一问题的认识。
对于牛顿请出上帝来解释宇宙初始运动原因，可以从
如下两方面分析: ( 1) 牛顿他本人是一个自然神论者，信
仰新教，因此他把宇宙形成的最终原因归为上帝或神创的。
对于这一点
我们是可以理解的。( 2) 退一步，如果究其根
源来分析这个问题，就会发现牛顿对于第一推动力的解释
是原子论者遗留下来的问题。德谟克利特当初提出原子论
时只是站在素朴唯物论的立场上，认为物质本身是不断运
动的，运动是原子的本性，只要有虚空它们就能运动，原
子和虚空构成全部自然界的永恒运动，他并没有对运动的
真正原因进行深入探究。正因为德谟克利特对运动的真正
原因没有解释清楚，加上牛顿的宗教信仰，所以牛顿未经
思索地请出上帝来对宇宙进行干涉是理所当然的事情。
五、结 语
通过上述原子论在牛顿具体科学实践中影响的分析，
可以看出一种哲学思想对科学家在认识世界、改造世界中
的指导作用，这种影响一直存在，并且一般很难察觉，是
潜意识的，难以名状。这种对世界认识的图景，可以影响
科学家的兴趣点，制约人们的思维方式，并直接约束他们
对相关事实的判断，有意识地筛选这些事实，有时会使科
学家对与此信念相悖的新生事物的敏感性变得迟钝，甚至
忽视、排斥看似相悖的事实; 只有当他们依据这种信念从
事科学活动进入僵局时，他们才有可能转向这些在传统上
认为是哲学问题的元理论问题。由于世界的多元性和复杂
性，不同的学科所适用的哲学指导原则是不同的，因而我
们在具体科学实践中需要多元化的哲学来引导。而且由于
人们对世界的认识是一个逐步深入的过程，故哲学对科学
实践的指导价值是历史性的，而非永恒的。基于此，笔者
认为应当以一种宽容、开放的态度对待各种哲学流派，积
极吸取古今中外哲学中的合理成分，树立正确的世界观，
以促进自然科学的最大发展。
［注 释］
①［美］爱德文·阿瑟·伯特: 《近代物理科学的形而上学基础》，
徐向东译，北京大学出版社，2003 年版，第 185 页。
②⑥⑧ ［英］W·C 丹皮尔: 《科学史及其与哲学宗教的关系》( 上
册) ，李衍译，商务印书馆，1997 年版，第 199 页，第 228 页，第
252 页。
③ 谭树杰、王华: 《物理学上的重大试验》，科学技术出版社，1987
年版，第 52 页。
④⑦ 阎康年: 《牛顿的科学发现与科学思想》，湖南教育出版社，
1989 年版 ，第 103 页，第 320 页。
⑤ 北京大学哲学系: 《古希腊罗马哲学》，商务印书馆，1982 年版，
第 357 页。
［参考文献］
［1］［美］爱德文·阿瑟·伯特． 近代物理科学的形而上学基础
［M］． 徐向东，译． 北京: 北京大学出版社，2003．
［2］［英］W·C 丹皮尔． 科学史及其与哲学宗教的关系( 上册)
［M］． 李衍，译． 北京: 商务印书馆，1997．
［3］汪
子嵩，范明生，等． 希腊哲学史( 第一卷) ［M］． 北京: 人民出版
社，1988．
［4］阎康年． 牛顿的科学发现与科学思想［M］． 长沙: 湖南教育出版
社，1989．
［5］北京大学哲学系． 古希腊罗马哲学［M］． 北京: 商务印书
馆，1982．
［6］［前苏］ф·B·拉扎列夫． 认识结构与科学革命［M］． 柳延延，
王炯华，译． 长沙: 湖南人民出版社，1986．
［7］谭树杰，王华． 物理学上的重大试验［M］． 科学技术出版
社，1987．
( 责任编辑: 方言)
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