第二章
爱因斯坦之前的物理学观念

1.哲学自然观

任何特定时期的主流哲学自然观，都会对当时物理学的发展产生深刻影响。纵观历史，自然科学是以两种截然不同的观点发展起来的。一种称为“科学”观，该观点试图建立一个将人们所观察到的事物关联起来的体系，并由此可以获得有用的信息；另一种称为“哲学”观，该观点试图以特定历史阶段认可的学说解释自然现象。16世纪的天体运行理论是反映这两种不同观点的最佳例证。在16世纪，哥白尼认为地球绕着太阳转，此理论对于解释星体位置相互关系非常有用，但被认为“在哲学上是错误的”，原因是该思想与当时的哲学观相矛盾，后者认为地球是宇宙的中心。

在科学史上，哲学观本身在革命性发现之后也会发生变化。其中存在着两个非常突出的时期。在中世纪通过与动物和人类行为的类比，寻求对自然现象的理解。例如，以生物角度对天体与抛射体的运动进行描述，我们称其为生物观。17世纪，伽利略与牛顿在力学方面的研究，引发了首次物理学革命，从而产生了机械观，后者将所有的事物都看作是简单的机械杠杆或轮子。此观点获得了巨大成功，因此力学成为所有自然科学的模型，实际上就是所有科学的模型。在1870年左右，这种观点达到了巅峰，但此后随着物理学新领域发现的不断出现而逐渐走向解体。接着，随着1905年爱因斯坦首篇相对论论文的发表，引发了物理学第二次伟大革命。正如牛顿在生物观物理学向机械观物理学转变中发挥了巨大作用一样，爱因斯坦此后推进了机械观物理学向可称作自然的数学描述物理学的转变。

为了更好地理解爱因斯坦的思想并洞悉其矛盾性理论的命运，人们必须认识到伴随哲学自然观革命带来的巨大情感波动与政治、宗教及社会力量的干扰。正如罗马宗教裁判所因哥白尼和伽利略的研究不符合其自然观而将其斥责为“哲学上的错误”一样，世界上许多哲学家和物理学家由于其受到自身认知的限制而无法理解爱因斯坦的相对论，所以他们十分排斥相对论。在这两个案例中，斥责原因不是对观察结果的判断存在不同意见，而是新理论没有采用传统哲学所要求的类比法。

正是这种僵化、固执地坚持某种特定的解释性类比，在某些情况下阻止了揭示可以解释新近发现事实的定律。但是如果认为这种保守主义总是有害于科学进步，那将是巨大的历史偏见。应用某一特定概念是统一科学不同分支的重要手段。根据生物学的观点，生命体和无生命体之间不存在真正的鸿沟。在机械观中存在同样的情况，根据该观点，所有的生命体都从力学的观点进行描述。更有甚者，类比的普遍应用通常要求进行简化处理，因为这种简化对于那些由简单原则得出所有实验证据的理论有利。

由于我们在学校教育中被灌输了自然机械观，我们对它太熟悉了，因而我们会认为它太平凡了。当一个理论近乎平凡的时候，我们就不再理解其突出特点。因此要了解此理论刚出现时的巨大革命性影响，我们必须试着想象自己就生活在那个时代。我们将看到，机械科学观在早期的时候对多数人来说，就像今天的爱因斯坦理论一样，无法理解而且矛盾、荒谬。