9、彭加勒的约定时空观

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9、彭加勒的约定时空观
在法国著名科学家彭加勒(HenriPoincarè)的时代,非欧几何学
已经问世。数学体系的唯一性被打破,它可以建立在不同的直观之上!
我们怎么能够确定是欧几何还是非欧几何代表了一种先天的直观呢?彭
加勒说,它们都是综合的,但不是先天的,而是约定的。为着某种方
便、某种目的,我们约定一种规则作为公理,并由此建立一套知识体系
来。
彭加勒的约定主义时间和空间学说的基础,是他对人类时空观念
的构成的分析。在空间的这种构成性分析中,彭加勒看到了空间意识构
成的某种对于精神和经验的双重任意性。即,空间本质上是由我们构造
出来的,因此它并非是在我们的意识中预先就决定了的。同时,它也不
是从经验中得到的,因为,首先,经验永远也不可能给我们以物理空间
的几何学的精确性;其次,更主要的是,经验在原则上不能证伪我们的
空间构造。而这种约定主义的根本依据在于我们的时空意识的可构成性
和这种构成的某种任意性。
同一个自然界,为什么给予牛顿的是绝对时间观和绝对空间观,给
予康德的是先验时空观,而给予马赫的是相对时空观呢? 显然,面对同
样的经验材料的复合,科学家可以用不同的概念来描述,认识主体在这
里起着举足轻重的作用。这也充分说明,正是我们把时间和空间的概念
强加于自然界,而不是自然界把它们强加于我们。
彭加勒在他的四本科学哲学著作——《科学与假设》、《科学的价
值》、《科学与方法》、《最后的沉思》——中都详细地论述了时间和
空间问题。彭加勒关于时间、空间和同时性问题的论述,无疑对爱因斯
坦创立狭义相对论有促进作用,即使对现在的我们也具有启发意义。
彭加勒在 1895 年对用长度收缩假说解释以太漂移的零结果表示了
不同的看法,就此,他提出了相对性原理的概念,认为物理学的基本规
律应该不随坐标系变化。1904 年彭加勒正式表述了相对性原理。他在
一次演说中讲道: “根据这个原理,无论对于固定的观察者还是对于
正在作匀速运动的观察者,物理定律应该是相同的。
因此没有任何实验方法可以用来识别我们自身是否处于匀速运动之
中。” 然而彭加勒也没有跳出绝对时空观的框架,他已经走到了狭义
相对论的边缘,却没有能够创立狭义相对论。历史的重任只能由没有传
统思想包袱而有独立批判精神的年轻学者爱因斯坦来承担。
爱因斯坦曾经评论说,“有两个相反的观点:一个是康德的先验论,依
照它,某些概念是预先存在于我们的意识中的;另一个是彭加勒的约定
论。两者在这一点上是一致的,即都认为要构成科学,我们需要任意的
概念;至于这些概念是先验地给定的,还是任意地约定的,我却不能说
什么。” 在另一处,爱因斯坦承认彭加勒的约定论的真理性,“我认
为,从永恒的观点来看,彭加勒是对的。”