第3章
近代科学的开端

文艺复兴晚期至近代早期，哲学、数学与科学的相互渗透；哥白尼、开普勒、伽利略、笛卡尔、牛顿、波义耳、洛克、莱布尼茨、贝克莱、休谟和康德。

西方哲学从16世纪末到18世纪的显著发展与自然科学和数学的巨大进步交织在一起。中世纪和文艺复兴思想家在推进独立于亚里士多德形而上学、自然神学和启示宗教的基于观察的知识上做出了贡献，在此基础上，近代早期的哲学家对他们所处时代的科学和数学做出了显著的贡献。其中有两位早期思想家，13世纪的罗杰·培根和14世纪的奥卡姆的威廉，因强调数学和逻辑在表述和检验关于自然界的假设上的作用而闻名。对亚里士多德物理学的持续攻击也是在14世纪开始的，这种物理学将地球运动与天体运动割裂。奥卡姆断然否定了亚里士多德对地球抛射物的描述，而哲学家、物理学家兼巴黎大学校长约翰·比里当（John Buridan，卒于1360）则拒绝接受亚里士多德的物理学，认为它无法解释旋转的顶部的运动。同样在巴黎大学任教的尼古拉斯·奥雷姆（Nicholas Oresme，卒于1382）认为地球自转的假设不能通过观察来否证，而且，尽管他并不赞同地球自转这一观点，但他确实认为有一些能够支持它的理由。通过认真对待可能不只存在一个世界的观点，他还质疑了以地球为中心的宇宙观。

随着物理学变得更加数学化并且更加注重精确的观测，对自然的独立研究在15世纪和16世纪继续进行，物理学也变得更加数学化，更加注重精确的观测。牧师、内科医生和天文学家尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473—1543）迈出了重要的第一步。他认识到托勒密体系已经逐渐变得零散（关于一个天体对另一个天体的遮挡点的预测是在逐个行星的基础上计算出来的），因而，他寻求系统性的整合。在这样做的过程中，他谈到了某些行星的所谓“逆行”运动，即它们看上去改变了方向，并且相对于固定的恒星向后移动。为了解释这一点，地心系统假设了怪异的行星运动——悬停，倒退，悬停然后再前进。与之相比，日心说的图景让我们走上了这样一条道路：去解释如果地球绕着太阳转，那么为什么其轨道相对于其他绕日行星的轨道位置有时会让它们看上去改变了方向，而实际上却并非如此。 ^[1]

第二幅图片中的哥白尼模型阐明了：观察者在绕日轨道的一颗内行星（地球）上的位置，再加上外层轨道上一颗行星的位置，在某些时候如何产生这样一种错觉，即外层行星相对于固定恒星（A1—A5）暂时地改变了方向。然而，部分地由于哥白尼没有质疑行星在圆圈中运行的教义，他仍然需要特设一些本轮，用来解释某些令人费解的表象。因此，直到开普勒发现了行星轨道的椭圆形式，剩下的观测错觉才得到了解释，对本轮的需要才得以消除。即使在那时，天体运动的原因——哥白尼对此只字未提——仍有待确定、有待精确测量。部分地出于这些理由，哥白尼更应该被视为绘制了物理空间的几何图形的最后一位伟大自然哲学家，而不是提供了以精确的数学观测为基础的因果解释的第一位现代天体物理学家。

那一荣誉属于约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler，1571—1630），在他对火星轨道进行了八年精确且详尽的观察之后，他于1609年宣布：（ⅰ）行星沿椭圆轨道而不是圆形轨道运行，太阳是各个椭圆的一个焦点；（ⅱ）连接太阳和一颗行星的矢量扫过的面积在相等的时间单位内保持不变。九年后，他宣布了他的第三定律，即对于任何两颗行星，完成一次公转所需时间的平方之比等于它们与太阳的平均距离的立方之比。有了这些发现，哥白尼的本轮消失了，行星的运动被认为是由太阳发出的作用力引起的。

开普勒起初把太阳比作圣父，把它散发出的力比作圣灵。但他也观察到了一些最终使他从物理角度思考这种力的东西。他发现，距太阳最近的行星围绕太阳旋转的速度比距离较远的行星更快，于是他得出结论说，太阳移动行星的力随着距离的增加而减弱，因此它施加的力一定是某种类似于光的东西，这种力是从一个物理来源散发出来的。他把这种力——引力——形容为一种像光一样的东西，它被散发出来，以某种方式在没有任何实体的真空中传播，直到它被一个物体接收；然后，在引力的例子中，这个物体就被移动了，在光的例子中，这个物体就被照亮了。

尽管开普勒对引力的戏剧性发现是正确的，但他发现自己陷入了窘境。正如下列论述所表明的那样，他十分了解这种普遍存在的力，也了解一个物体对另一个物体施加的力与其质量成正比而与两者之间的距离成反比的事实。

引力是同类（物质性）物体之间趋向于结合或接触的相互作用的物体倾向……所以地球对石头的拉力比石头对地球的拉力大得多。

如果地球和月球没有被某种精神力或某种等价力保持在它们各自的轨道上，地球就会向月球上升它们之间距离的1/54，月球就会下降它们之间距离的剩下53/54，因此它们就会结合在一起。

如果两块石头被放置在空间中彼此靠近的某个地方，并且超出了第三个同类物体的力的范围，那么它们就会按照磁性物体的方式在一个中间点上聚集在一起，每个石头都与对方质量成比例地接近对方。

然而，他不知道如何看待这种神秘的力量。既然（假设中的）真空并不提供任何媒介使得物体A施加的力可能传送到物体B上，那么A如何能够跨越真空对B施力呢？令人惊讶的是，无法回答这个问题导致他在后续的著作中放弃了引力的概念。同样令人惊讶的是，这导致研究了开普勒的伽利略和笛卡尔也拒绝了超距力的概念。

尽管存在这个关于引力的谜题，开普勒的进展将下述内容抛在一边：亚里士多德式的目的因（目标）在解释自然中扮演的角色，天体物理学和地球物理学的亚里士多德式两分，以及神性心灵的积极作用在理解自然律的过程中扮演的角色。正如开普勒在1605年写给一位朋友的信中所说的：

我的目标是要表明，天上的机器不是一种神圣的、有生命的存在物，而是一种钟表装置……几乎所有各式各样的运动都是被一种最简单的、磁性的和物质性的力所导致的，就像钟表的所有运动都是被一个简单的重量所导致的那样。我也表明这些物理原因如何应该被赋予数字和几何的表达。

尽管开普勒对科学客观性做出了上述声明（虽然这在现在看来是老生常谈），但他作为一位神秘主义者的程度不亚于他作为一位科学家的程度。除了是一位虔诚的基督教徒之外，他有时还是占星学家和数字命理学家。他还痴迷于古老的毕达哥拉斯学说，它们包括：音乐和声可以告诉我们关于行星运动的哪些内容，以及，我们可以通过研究所谓的完美几何体了解关于太阳系结构的哪些内容。尽管如此，他对仔细的、系统的经验观察的遵循，以及他对数学作为重要科学工具的信念，使得他获得了巨大的进步。

意大利的伽利略·伽利雷（Galileo Galilei，1564—1642）是开普勒的同代人。他是一位才华横溢的数学家和数学教授，他先是在比萨大学任职，后来又任职于帕多瓦大学，他还是一名实验物理学家、自然哲学家和天文学家，他对望远镜（17世纪的头十年发明于荷兰）做了技术改进，这使他对太阳、月亮和行星令人印象深刻的观测成为可能。 他精通亚里士多德的著作，但对亚里士多德的地球物理学和天体物理学都持高度批评的态度。例如，在捍卫阿基米德的观点（即物体的密度决定了它是否会漂浮在水中）、反对亚里士多德的观点（即物体的形状才重要）时，伽利略提供了实验证据，证明决定性因素是物体与它所处流体的相对密度。他还提供了实验证据证实了西蒙·斯泰芬（Simon Stevin）的观点（即不同重量的物体以相同的速度下落），这驳斥了亚里士多德的观点（即物体越重，其下落速度就越快）。 以此为出发点，伽利略试图从经验上确立匀加速度定律，即下落物体的速度随着时间的推移以恒定的速率增加（这已经被早先的研究者预料到了）。他还试图支持这样的论点，即移动中的物体如果没有外力作用（如摩擦力、风的阻力等），将继续匀速朝同一方向移动（再次与亚里士多德相反）。

伽利略大约在1610年开始使用他改进过的望远镜，这种望远镜使得一些观测成为可能，他对天文学的贡献在很大程度上就是源于这些观测。有了望远镜，他可以清楚地观测到月球上的山脉，这让他得出结论说，月球像地球一样是由物质构成的，这与亚里士多德那里天体和地球的二分相反。他还观测到了太阳黑子——耶稣会牧师克里斯托夫·沙伊纳（Christoph Scheiner）已经在稍早时候用自己制造的望远镜观测到这一点，在制造望远镜的过程中他吸纳了开普勒提出的一项改进建议。就像月球上的山脉否证了亚里士多德的天体物理学一样，通过暗示太阳（和其他事物一样）是由可变的质料组成的，太阳黑子的存在进一步否证了亚里士多德的天体物理学。此外，伽利略观测到了木星的卫星和金星的相位，它们明显更符合于哥白尼和开普勒的日心说，而非地心说。

金星的相位尤为有趣。像月亮一样，从地球上看，金星呈现出一系列规律性的现象——满月形、半月形、新月形等等。因为它比我们更靠近太阳，所以我们可以看到它的完整轨道。当它在相对于太阳与我们相反的那一侧时，它看起来很满而且很小，因为它很远。当它位于其椭圆轨道的两端时，它的表面有一半是可见的。因为它的轨道速度比我们快，它的轨道位置逐渐赶上了我们。现在它和我们位于太阳的同一面，它开始接近那个使它直接位于我们和太阳之间的点。随着它越来越接近这个点，它被看作一个逐渐变薄的新月——要大得多，因为它现在离我们太近了。这一直持续到它消失（因为它直接位于我们和太阳之间），之后它再次出现，作为另一边的一个薄薄的新月，随着那颗行星在它的轨道上以比我们快的速度加速，它逐渐变厚。对于太阳系日心说观念相对于其地心说对手的优越性，很难想象有比这更令人信服的观测证实了。

最后，应该指出，伽利略坚实的科学成果和科学观测与他的思辨性自然哲学并存。该哲学的一个核心部分是伽利略版本的古代形而上学原子论——那个没有被经验或观察证实的信念，即自然是由一定数量的运动中的微小物质组成的宏大系统，每个物质都有一定的形状、大小、位置和在一个特定方向上的速度。根据这幅图景，所有的变化都是原子的重新就位。此外，如果人们对原子、它们的大小、形状、位置、速度、时空坐标以及作用在它们上的力有一个完整的清单，那么从原则上讲，任何变化都是可以预测的。

由于伽利略认为力是机械的——从根本上说是原子的运动和碰撞的结果——他不能接受超距力的观念（即没有中间媒介）。他也不能接受这样的观念，即宏观事物的其他更常见的属性（例如物体的颜色）是真正客观的。与当时的许多自然哲学家一样，他认为它们是观察者的主观性质，而不是被观察事物的客观性质。他的数学物理学让这一点看起来很自然，因为颜色和声音等事物在其中没有扮演任何角色。根据这一学说（它获得了很多追随者），玫瑰的红色在以下意义上可以被视为是在玫瑰自身之内的：它仅仅是玫瑰（由于其原子结构）在我们内部导致特定感觉（红色）的倾向。

但这并不是故事的结尾。因为这一学说似乎暗示了不合理的结论——例如，如果没有观察者，玫瑰就会变得无色，如果我们的感官系统发生了变化，玫瑰就会变色——所以尽管这种观点的一些版本仍然被提倡，但它不再像曾经那样被广泛接受了。我们没有必要尝试在此决定颜色是不是伽利略意义上的次要属性。这一话题在今天的哲学中仍然鲜活，这一事实表明，很难在伽利略和文艺复兴以及近代早期的其他伟大人物的思想中划清科学与自然哲学之间的界限。 不存在明确的界限是因为哲学和科学是紧密交织在一起的。与其说哲学促进了一个被称为科学的独立事业，不如说新兴自然科学的很大一部分是哲学，而哲学的很大一部分，如果不完全是科学的话，至少是科学性的推想。

从我们今天的视角来看，人们可能会说开普勒和伽利略首先是科学家和数学家，其次才是自然哲学家，但英国哲学家弗朗西斯·培根（Francis Bacon，1561—1626）则无疑是一位科学哲学家，而非科学家或数学家。亚里士多德对自然哲学的影响在英国比在欧洲大陆持续得更久，在这样一个国家里，作为亚里士多德物理学和形而上学的早期反对者，培根强调了印刷、火药和磁铁等技术创新的实用价值，以及它们改变世界的力量。他指出，这种进步更多的是直接观察自然的产物，而不是研究亚里士多德式或者学院派形而上学的产物。作为一位有天赋的作家，他喜欢用某种形式的归纳过程来做研究，但他好像并没有像那个时代最好的科学家那样将精确观察与复杂的数学相结合。尽管人们不能将对科学或其方法论的原创性贡献归功于他［他对科学及其方法论的说明可以说没有第二章讨论的13世纪僧侣罗杰·培根（二者没有关系）那么成熟］，但弗朗西斯·培根确实帮助创造出一种有利于那些真正做出科学贡献的人的舆论氛围。

勒内·笛卡尔（René Descartes，1596—1650）不仅是一位著名的哲学家，还是一位一流的数学家和颇有建树的科学家，关于他，可说的东西要多得多。作为那个时代最有影响力的思想家之一，他最著名的是他引人注目的身心二元论，他对于建立一个最安全的哲学起点——我思，故我在——的尝试，以及他关于发展出一种推进人类知识的合理方法的目标。他思想中的这些方面结合在一起，决定了接下来两个世纪的哲学进程。而他的智识成就源于数学和科学。

笛卡尔于1616年从拉弗莱什耶稣会学院获得学位，不久之后移居荷兰，在那里，他遇到了荷兰数学家和自然哲学家艾萨克·贝克曼（Isaac Beeckman），并与之共事。在此期间，他发明出不需要借助圆规和尺子就能描述复杂几何图形的数学技术。在此过程中，通过发明一种使用长度之间的比率来描述直线的方法，他奠定了解析几何的基础，这使得后来的数学家可以在笛卡尔坐标系中用代数公式代替几何图形。完成这项工作后，他在巴黎度过了17世纪20年代的大部分时间。在此期间，他发现了正弦折射定律，它能计算光线通过不同介质时的入射角和折射角，他用这一知识去解释我们为什么会看到彩虹。他还研究光学，用数学描述不同镜片的形状。

他于1629年回到荷兰，在那里做了两个宏大的研究项目，一个是形而上学哲学，聚焦于上帝的存在和人类灵魂的本质；另一个是系统的自然哲学，在其中，他试图涵盖“所有的自然现象，也就是说，整个物理学”。 他最著名的著作《第一哲学沉思集》（ Meditations on First Philosophy ）有两个版本，1641年版和1642年版，它是从第一个思考主题（即形而上学主题）中发展出来的。 第二个主题（即物理和自然哲学的主题）出现在1644年到1650年之间几部作品中。 他这样描述两个主题之间的关系：

整个哲学就像一棵树。树根是形而上学，树干是物理学，从树干出来的分支都是其他科学，它们可以被归为三门主要的科学，即医学、力学和道德。我把“道德”理解为最高的和最完满的道德体系，它以对其他科学的完整了解为基础，是智慧的终极水平。

值得注意的是，他用“哲学”一词代表一个吸纳了所有理论知识的全面系统，用“物理学”代表自然科学，用“医学”和“力学”代表以科学为基础的实践探索，用“道德”代表最高的知识，虽然它是规范性的，但它是建立在所有其他知识之上的。还值得一提的是，他把哲学形而上学视为一切系统知识的源泉。

笛卡尔所说的“形而上学”实际上是我们现在所说的“认识论”（知识理论）和“形而上学”或“本体论”（对构成了现实的事物的基本类型以及它们之间关系的探究）的结合。他的形而上学的核心问题是：我们如何获得知识？什么东西是可知的？也就是，现实的本质是什么？心灵和身体究竟是什么？它们又是如何联系在一起的？以及，上帝存在吗？在六个沉思中的第一个沉思里，他把激进怀疑论用作一种为所有知识建立安全基础的工具。

如果用现代的方式来表达，那么他用激进的怀疑论去挖掘绝对确定性的方式有点类似下述情况。我们现在知道，我们意识的内容是由大脑中神经元的刺激决定的。因此，我们可能会认为，以激发普通人类的真实生活经验的方式去刺激保存在缸中的大脑的神经元在理论上是可能的——尽管那个大脑并不以我们与环境中的事物相交互的方式与任何事物进行交互作用。那么我们怎么知道我们不是缸中之脑呢？如果我们不知道自己不是，我们怎么能知道其他人或物理对象的存在呢？毕竟，装在缸中的大脑并不知道那些事情。既然（我们可以假设）它们的“知觉”经验与我们的是相同的，而这种经验并没有给它们提供这样的知识，那么我们的似乎也不提供这样的知识。到这里，我们就可以把关于大脑的伪装当作太多不可知的包袱放下了。也许根本就没有大脑、身体或物理对象，只有一个邪恶的恶魔在给我们提供感觉，让我们产生不同的想法。如果我们不能排除这种可能性，那么就很难说我们知道我们通常认为自己知道的那些最普通的事情了。我们能说我们知道吗？

笛卡尔认为我们能。为了证明这一点，他必须首先通过找到绝对的确定性——我思，故我在——来防止滑入普遍的怀疑论。显然，每当我认为如此—如此是这般—这般的时候，我是在思考，不论我所思考的东西（如此—如此是这般—这般）是不是真的。所以，当我思考我正在思考的时候，我正在思考这件事一定是真的；对此我不可能出错。但是那样的话，既然只有在我存在的情况下我才能够思考，所以我知道我存在。简言之，我思，故我在。

接下来人们想知道，这个思想者是什么类型的存在者——一个心灵、一个身体，还是一个心身结合体？笛卡尔有一个答案。既然人们可以设想在没有自己的身体的情况下，或者实际上根本没有任何身体存在的情况下，自己是存在的，他推论说，那么一个人在没有任何身体的情况下存在必定是可能的。 但是当然，对于任何是身体的东西来说，有一个身体都是本质性的，对于任何是心身结合体的东西来说，有一个身体性的部分都是本质性的。由此推论，任何是一个身体的东西，或者是一个心身结合体的东西，都不可能在身体不存在的情况下存在。因此，笛卡尔推论道，他，即那个运用其极端怀疑方法的思想者，既不是一个身体，也不是一个心身结合体。相反，他是一个心灵，对他来说思考的能力是本质性的。如果在我们自己身上重复这个过程，我们每个人都可以有效地得出这样的结论：“我本质上是一个思考着的存在者，与我的身体截然有别。”

下一步是证明上帝存在。所谓的证明依赖于这样的观察，即我们有关于无限且完满的存在者的观念，它的存在不依赖于其他任何东西。笛卡尔认为，显而易见的是，他自己太有限、太不完满了，以至于不能成为这个观念的来源，不仅如此，这个观念还必须来自一个无限的、完满的、本体论上独立的上帝。由于这个完满的上帝不是骗子，所以笛卡尔认为他可以平息“他被自己感官的表象系统地欺骗了”这样的想法，继而，他可以将关于世界的知识建立在一个坚实的基础上。

他对上帝存在的论证让人想起圣安瑟伦（Saint Anselm）在11世纪提出的本体论论证。几个世纪以来，人们给出了这一论证的很多版本，但它们全都被广泛地视为可疑的。其中一个版本叫作“模态版本”，它开始于这一观察，即我们有一个关于无限的、完满的、完全自足的、其存在不依赖于其他任何东西的存在者的观念。作为自足的存在者，如果他真的存在的话，他就一定是必然存在的。由于这一观念并不矛盾，这样一个必然存在者是可以被融贯地设想的。这一论点的支持者继续说道，也就是说，有“上帝必然存在”的可能，亦即，无论这个世界事实上曾处于什么状态，都存在着一种仅当上帝存在的断言为真的时候这个世界才可能处于的状态。既然我们现在不能否认存在这样一种可能的状态，这意味着无论宇宙处于什么状态，上帝都是存在的。要么上帝存在，不管宇宙处于什么可能的状态；要么他不可能存在。既然我们知道他有可能存在，那么他一定真的存在。

对笛卡尔来说，上帝不是骗子的事实意味着我们没有被系统地欺骗，但这并不意味着我们不会犯错。我们是否犯错取决于我们有没有恰当地进行推理，恰当地构想可以从中得出经验性预测的假设，以及只有在它们的预测被观察性证据证实之后才接受这些假设。这是将笛卡尔的“形而上学”同他的科学努力和他的机械论自然哲学关联在一起的本质连接点。在机械论自然哲学中，他勾勒出了对天体物理学和地球物理学的一套统一说明，这一说明以物质运动定律为基础，它在观念上（尽管不是在对经验和数学的使用上）先于牛顿。

在笛卡尔设想的物理学中，物质是无限可分的，物质只有大小、形状、位置和运动（其法则由上帝确立和维系）的属性。就像在古代原子论里那样，所有的物理变化都是物质粒子运动、结合和重组的结果。所有明显的远距离作用（包括重力和磁力）的实例，都被解释为粒子运动和碰撞的结果。对笛卡尔来说，这些原则适用于无生命的事物，也同样适用于动物界。与人类不同，动物被认为是纯粹的机械系统，缺乏理性、意志和有意识的经验。在彻底机械化的自然系统中，只有我们是部分的例外。尽管如此，笛卡尔意识到了我们的身体与动物身体的运作方式大致相同。对他来说，这意味着人类的呼吸、心跳、营养和许多日常活动——包括行走、跑步和对外界刺激的条件反射反应——都是纯粹的生理过程，与我们非身体性心灵的推理毫无关系。他有一些关于这类观点的更复杂的理论，其中之一涉及我们对大小、形状和距离的视觉感知，他对此给出了一个非心理主义的描述。在笛卡尔的整体观点中，除了微妙而引人入胜的细节外，它的全面性也值得注意，科学、数学、哲学，以及一些神学作为一个无缝的整体而被探求。

在受到笛卡尔影响的17和18世纪的科学家和哲学家中，有一位是那一时期的巨人，他就是艾萨克·牛顿（Isaac Newton，1642—1727）。作为他那个时代的杰出科学家以及有史以来最伟大的科学家之一，他令人惊叹的科学才能中蕴含了直面概念上的纠缠并将其转化为更容易应对的挑战的哲学能力。作为剑桥大学的本科生，他学过亚里士多德哲学、逻辑学、伦理学和物理学。在1665年毕业之前，他阅读了笛卡尔有关哲学方法和自然主义的自然哲学的著作，同时还自学了数学与开普勒和伽利略的天文学。在离开剑桥后的两年中，他发明了积分学。1667年，牛顿回到剑桥，不久就成为那里的数学教授。由于找不到出版社出版他在微积分方面的著作，他转向了光学，直到1704年才在他的《关于光的反射、折射、拐射和颜色的论文》（ Opticks: Or, A Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections and Colours of Light ）中发表他的研究成果。1679年，他重返轨道天文学，1684年12月，他向皇家学会提交了一篇简短的论文，1687年，他将之扩写为《自然哲学的数学原理》（ Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ）并发表。

他的万有引力定律认为，每个任意大小的质量都会吸引其他的质量，它们之间的引力与两个质量的乘积成正比，与两个质量中心之间距离的平方成反比。有了这个简单的想法，再加上几个其他的想法，他就能够解释非常广泛的现象——包括抛射物的行为，彗星的轨道，行星的大小，它们的轨道和卫星，我们卫星的运动及其对潮汐的影响，以及由于地轴方向的周期性摆动（分点岁差）而导致的恒星位置的某些非常缓慢的变化。 他的结果的准确性和精确性受到认可，这暗示着他发现了真正的自然规律，即便他把引力当作超距作用力来处理令人困惑，而且这种处理对于那些认为引力并不是真正机械性的的人来说是难以接受的。

即使是牛顿也觉得引力很难理解。在1692年写的一封信中，他说：

一个物体可以在真空中远距离作用于另一个物体，不通过任何中介来传递它们之间的作用和力，这对我来说是一种极大的荒谬，以至于我相信没有任何具有合格的哲学思考能力的人会陷入其中。

不过，这并不是说牛顿否认了引力的存在或者它所起到的解释作用。引力在准确说明观测数据方面起到了强有力的解释作用，而这已经迫使牛顿走向这个反直觉的想法。他所否认的是他彻底弄清了它是什么。1713年，他写道：

我还不能从现象中发现为什么引力会有这些性质，我也没有去构想任何假说。……只要引力的确真实存在并且按照我所解释的定律运作，而且它充分地说明了天体的所有运动，这就足够了。

牛顿第一定律指出，所有不受外力作用的物体，如果是静止的，将会保持静止，如果不是静止的，将会继续沿直线做匀速运动。运动是从空间中的一个点到另一个点的位移。对他来说，空间是一种在三个维度上都无限的欧几里得结构，由永恒存在的点（位置）组成。两点之间的距离是连接两点的直线的长度，可以用数字来衡量。物体的匀速运动是指速度和方向保持不变的运动。对于牛顿来说，这种关于速度的讨论需要两个任意时刻之间的流逝时间，它像空间中任何两点之间的距离一样，是恒定的，并且可以用数字来衡量。简而言之，牛顿预设了绝对的空间和时间。

这是高度符合直觉的，但也是令人深感困惑的。我们观察到物体相对于其他物体运动。由于我们无法观察到这些物体的绝对运动，所以我们似乎也无法确定绝对运动，而牛顿定律却是就绝对运动而言被陈述的。他认识到了这一点。

绝对空间和相对空间在形状和大小上是相同的；（两者都是三维欧几里得空间）但它们在数值上并不总是相同的。因为，举例来说，如果地球运动，那么相对于地球来说总是保持不变的空气的空间就会在某个时刻成为空气经过的绝对空间的某一部分；在另一时刻，它就会成为同一事物的另一部分，因此，绝对地来理解，它会不断地变化（尽管相对地静止）。

这些想法引发了一个哲学难题。如果我们对空间位置和空间中的位移的观察总是相对于包括我们自己在内的其他物体的位置，我们如何才能得出关于物体在绝对空间中的方向、速度和位置的结论呢？更关键的是，既然绝对空间中的位置和位移在观察上是不透明的，为什么牛顿要用它来表述他的物理定律呢？答案一部分在于他发现这种空间观念在直觉上是合理的。但这并不是全部。他还识别出了一种经验现象，一种似乎需要绝对空间的圆周运动。

牛顿第二定律说，物体的加速度与物体质量成反比，与力成正比，加速度的方向与作用力的方向相同。他巧妙地用实验将这一定律与绝对空间联系了起来，这个实验用到一个旋转水桶中的水（水桶由一根扭起来的绳子悬挂在天花板上，绳子展开的时候水桶旋转）。

在容器开始移动之前，水面一开始是平坦的（是平面），但在那之后，通过逐渐将容器的运动传递到水中，水开始显著地旋转，远离中心……，上升到容器的两侧，形成一个凹形。……运动变得越快，水就会升得越高，直到最后，当水与容器同时旋转，水才在其中变得相对静止。水的这种上升表明了它远离其运动轴线的努力；而在这里，水的真实且绝对的圆周运动（它与相对运动直接相反）就变得已知了，并且可以被测量。

在这一情境中，水远离中心并上升到桶的两侧是因为水在旋转。但是相对于什么旋转呢？不是相对于水桶，因为当这一系统达到平衡时，水和水桶以相同的速度旋转，因而彼此相对静止。然而，水面仍然保持凹形，有些水面高高地位于水桶的两侧，而中心则是凹陷下去的，因为有一股力正作用在水面上，将其从中心驱赶出来。

根据牛顿第一定律，这意味着水一定在运动和改变方向。既然水相对于旋转水桶的位置没有在改变，那么它在绝对空间中的位置就一定在变化。 因为，根据牛顿定律，这种变化只能是作用力导致大量的水爬上水桶侧面的结果，就绝对的空间和时间而言被陈述的物理定律能够解释他观察到的经验现象，否则可能就解释不了。因此，绝对的空间和时间在他的系统中并不是无缘无故的构想。

牛顿无疑启发了他那个时代的许多科学家和哲学家。其中的一位是罗伯特·波义耳（Robert Boyle，1627—1691），他发现了波义耳气体定律，发明了气压计，他自认为追随弗朗西斯·培根和笛卡尔，拥护一种自然哲学，这种自然哲学用运动物质定律来解释物理现象。作为约翰·洛克（John Locke，1632—1704）在牛津大学的科学导师，波义耳是伦敦皇家学会的创始成员之一，该学会出版了牛顿的《自然哲学的数学原理》，并将洛克和这位伟大的物理学家列为会员。在波义耳去世后，洛克于1692年编辑出版了前者的《空气通史》（ The General History of the Air ）。

洛克——最终成为有史以来最伟大的英国哲学家之一——曾在牛津大学学习化学、物理学和医学。波义耳的著作将他引向笛卡尔的自然哲学，引向确定人类知识和理解的范围的研究计划。洛克活跃在他那个年代动荡的公共生活中，花了近二十年的时间去完成他于1689年发表的《人类理解论》（ An Essay Concerning Human Understanding ）。读过牛顿和其他科学家的书后，洛克谦虚地将自己的工作与他们的工作进行对比。

在这个时代，学术界并非没有建筑师，他们在推动科学发展方面的宏伟设计将会留下供后人仰慕的不朽丰碑；但每个人都不要指望成为波义耳或西德纳姆（Sydenham，洛克曾与他一起学习医学）；在这个产生了惠更斯（Huygens）和无与伦比的牛顿先生这样的大师的时代……充当一名帮工，清扫一下地面，扫清一些阻碍知识之路的垃圾，就足够有雄心壮志了。

洛克的《人类理解论》发展了一种简单的经验心理学和经验主义认识论。对他来说，我们所有的观念都来自对于在感官知觉和内省中认识到的简单观念所做的心理操作，即联系、对比、组合和抽象。真正的知识来自恰当地建立在这些来源之上的观念。有些观念——大小、形状、质量和运动——直接表征或相似于它们所代表的首要性质，而另一些观念则代表次要性质，例如颜色和甜度，它们都是在我们内部产生感觉的力量。洛克认为我们有关于物理实体的知识。物理实体是性质的组合，它们蕴含着神秘的基底，这种基底据说是通过一种抽象的认知过程为我们所知的。简言之，物质事物的真正属性是那些被牛顿认识到的东西，以及它们在我们身上产生表象（即感觉）的力量。

尽管这种说法令洛克满意，但他建立首要性质和次要性质的二分的方式是可疑的。他试图解释我们关于物质对象的潜在基底的观念有经验主义起源，以及他努力把关于因果力的观念建立在我们对自身意志的觉知上，这些也是可疑的。这些方面成为他的经验主义继承者乔治·贝克莱（George Berkeley，1685—1753）和大卫·休谟（David Hume，1711—1776）的批判对象。尽管如此，《人类理解论》的持久优点在于，它试图开创一种关于心灵的科学和自然哲学，以便为关于物理世界的成熟科学做补充，后者给洛克和他那个时代的哲学家带来深刻的影响，并且他们大多参与其中。

洛克试图将牛顿式的自然主义扩展到对心灵的研究上，而德国哲学家G. W.莱布尼茨（G. W. Leibniz）试图将牛顿物理学与一种旨在从一个更基本的层面上描述现实的思辨形而上学协调在一起。他是一位独立发明了微积分的数学家，也是一位历史学家和哲学逻辑学家，他精通亚里士多德哲学和学院派哲学，以及笛卡尔、开普勒和伽利略等近代思想家的著作。

他的形而上学体系以本体论论证为主，还有其他一些对于道德完满的、必然存在的上帝的证明，这个上帝是（莱布尼茨有关哲学逻辑的四篇论文中所描述的）现实系统的创造者。

（ⅰ） 所有命题都可以还原为主谓命题，只有当主词具有被谓述于它的属性时，主谓命题才是真的。

（ⅱ） 只有当一个属性被包含在对象x的所是之物（的本质）之中时，x才具有这个属性。

（ⅲ） x具有的每一个属性P都被包含在它的本质之中，因为如果x有P，那么任何没有P的东西都必然不是x。既然x不可能不是x，那么x不可能缺少P。

（ⅳ） 对于任何对象y和y具有的属性P，存在一个关系属性P-相似——在拥有P的方面与y相似；还有一个关系属性P-不同——在没有P的方面与y不同。如果y变得缺少P了，那么每一个现在具有P-相似的对象都会缺少它，每一个现在具有P-不同的对象都会变得拥有它。所以一个对象在属性上的变化会导致所有对象在属性上的变化。

从（ⅳ）中可以得出，如果我们知道任何对象的所有属性，我们就会知道每一个对象的所有属性。它也意味着一个对象的属性的任何改变都会导致每个对象的属性发生相应的改变。尽管这听起来相当夸张，但如果不与（ⅲ）结合起来，也不会引起反对。把它和（ⅲ）结合起来的结果是：一个对象中的任何变化都会导致每一个对象不复存在并被另一个对象所取代。简言之，现实被视为本质上相互联系的对象之间的和谐整体，其中的任何变化都会导致一个由不同对象组成的全新系统。

这个系统的另一个结果是，每一个真命题p都是必然的，而且对完全理解它的人来说是先验地可知的。在莱布尼茨看来，这是因为p的主词中已经包含了被谓述于它的属性——就像在命题一个正方形有相等的边中，正方形概念已经包含了有相等的边。但是，既然对关于存在事物的命题的完整分析总是无限的，所以只有上帝才能先验地知道它们。对我们来说，它们是只有通过经验和观察才能得知的偶然真理。

莱布尼茨将这一抽象构造应用到了一个观念论版本的形而上学原子论中，其中原子是非物质性的单子，是简单而持存的实体，没有部分、形状或空间广延。它们是精神性的，因为对于莱布尼茨来说，就空间广延而言的物质观念使它变得惰性，因此无法解释运动和变化。这并不是说不存在被恰当地称为物体的东西根据牛顿定律运动和变化；它们确实存在。关键在于，我们无法解释引发运动和变化的力，除非这些物体被视为更根本的变化主体的巨大复合体。因为，对莱布尼茨来说，终极的变化力是知觉和目的，这意味着变化的终极主体——上帝和被创造的单子——必须是精神性的。这种对自然神学、推想性的逻辑分析和亚里士多德式目的论的结合并不是想要为自然科学做出贡献。它是最后的思辨形而上学伟大体系之一，它希望通过解释自然科学而留存下去，而不是去与之竞争。

话虽如此，莱布尼茨确实拒绝了牛顿的空间观念，即空间是由无限多的空间点组成的，这些空间点被视为现实的基本组成部分，对象或事件之间的空间关系就是根据这些空间点来定义的。莱布尼茨颠倒了解释的优先级，认为关系是基本的，而空间点则是从关系中抽象出来的构造物。他认为，如果不这样做就会引发无法回答的问题，例如：在绝对空间中，地球在什么位置（不是我们已经知道的地球在太阳系中的位置）？在绝对空间中，太阳系在什么位置（不是我们已经知道的太阳系相对于银河的位置）？作为一个整体，宇宙在什么位置？我们不仅无法回答这些问题，甚至连可能的答案都想不出来。毕竟，绝对空间中的点不带有自己的独有地址。

人们可以就事物——地球、太阳、星系和类似的东西——的速度提出类似的问题。当然，我们可以回答有关它们的相对速度的问题；我们甚至可以构想出可能的答案，例如每分钟n英里；如果空间真的是绝对的，那么其中一些答案肯定是正确的。我们能够做到这一点，尽管我们不知道如何确定这些可能的答案中哪些是正确的。有鉴于此，人们不禁要问：“去假设某个答案一定是正确的，这真的有意义吗？”

因为莱布尼茨拒绝了宇宙在无限的牛顿式空间中的确切位置和移动速度等无法回答的问题，认为这些显然是毫无意义的，所以他否定了绝对空间。 他没有说清楚的是，如何将牛顿式物体之间的相对空间关系设想为以某种方式基于非空间性的、精神性的单子的“知觉”和“目的”。尽管如此，这种对主观性的诉求并没有被忽视，反而成为影响康德后来的主观时空观的主要因素之一。

另一位主要试图诠释牛顿而不是直接与他争论的哲学家是圣公会的主教乔治·贝克莱。贝克莱拥护一种纯化版本的洛克经验论，这让他否定了物质，并将宇宙描述为仅由上帝、有限灵魂及其“观念”所组成的。他合理地否定的“物质”就是洛克所说的不可感知的潜在基底，首要性质和次要性质被视为包含于其中。没有了“支撑”它们的东西，这些性质就在贝克莱的哲学中消失了，只留下上帝在我们心灵中印下的“观念”。尽管牛顿定律仍然存在（作为对上帝植入我们之中的观念的描述），但贝克莱否定了牛顿的自然哲学，后者把贝克莱心中“神秘的”引力说成是运动的“原因”（尽管它不是一种真正的力量）。他似乎没有想到，真正的因果解释可能不需要任何超出牛顿所提供的那种普遍规律的东西。

尽管他对洛克的一些观念所做的批判揭露了早期哲学体系中的真正问题［他批判的观念包括首要性质和次要性质、因果观念以及潜在物质的观念（亦即，无特征的潜在物质将一堆属性粘合在一起）］，但贝克莱奇妙的世界观几乎找不到追随者。和洛克一样，他把直接知觉——视觉、听觉、味觉和触觉——的对象当作感官印象（观念）。这可以说是一个基本的错误，所有尝试构建一种关于知觉和表征性认知状态的心理学的经验主义者都在这里失败了。我们的感官经验不是我们看到、听到、尝到、摸到或者以其他方式认知到的心理事物；相反，它们是这样的心理事物——真正来说是认知过程——通过它们，在正常情况下，我们看到、听到、尝到和摸到真实的、非心理性的事物。这一观点在当时的主要支持者是苏格兰启蒙运动中的一位重要人物，哲学家托马斯·里德（Thomas Reid，1710—1796）。

贝克莱没有意识到这一点，但这并没有阻止他处理真正的难题。例如，于是他的视觉理论试图解释我们对物体大小和距离的判断。他指出，我们不能（像我们看到树木和山峦一样）看到距离或大小本身，于是他否定了笛卡尔的理论，即我们无意识地通过计算物体和我们眼睛之间的角度来判断距离。相反，他认为，我们有将眼睛聚焦在物体上的动态感觉，这种感觉随着物体的靠近而增强，而且它与物体非常接近时视力变得模糊有关。对贝克莱来说，我们对距离和大小的判断源自这些感觉以及我们知觉的模糊性或生动性。与在洛克和笛卡尔那里一样，重点并不在于这种尝试性的认知理论是否正确，而是在于它被提出来了这一事实。

大卫·休谟被许多人视为有史以来最伟大的英国哲学家，他是英国最后一位伟大的经验主义者。他的目标是通过观察和“实验方法”为“关于人类理解的科学”奠基。由于无法从简单的定性感官印象中推导出任何实体的概念（无论是物质的还是精神的），他否定了洛克式的物理实体和心灵实体。他还论证道，无论是（能够不被感知地存在的）物理对象的存在，还是人们自己（即通过相互关联的经验来思考、感知和持存的人）的存在，都不能有效地从关于我们心灵中的感官内容和内省内容的真前提中被推导出来。当然，他并没有停止相信物理对象和有意识的存在者。像其他人一样，他保留了这些信念，他认为，在经验信念可以被证成的合理意义上，这些信念是真的和可证成的。但是根据他的设想，它们的证成并不来自理性，而是来自习惯和人性；这些是他的自然哲学的核心。

他对因果关系的处理也是类似的。他论证道，我们没有理由相信任何使原因产生结果的力量或必然性，尽管如此，他试图解释为什么因果断言可以被认为是真的，以及为什么我们错误地倾向于认为原因以某种方式使其结果不可能不发生。对休谟来说，说事件x导致了事件y（非常粗略地来讲）就是说，对于某些事件类型A和B，x是A类型，y是B类型，并且B类型事件总是跟在A类型事件之后。简言之，因果关系是特定类型的事件的恒常联结。但这个故事还没完。在观察到许多A类型事件被B类型事件跟随之后，A的观念与B的观念就在心理上联系在一起了。正因如此，每当我们判断一个事件是A时，我们立刻就会期待它后面会跟着一个B类型的事件。对于休谟来说，这种联想原理是我们心理生活的一个基本定律——类似于支配物理世界的牛顿定律。由于它的运行，一个被观察到是A类型的事件x后面会跟着一个B类型的事件y这种预期就独立于我们的意志而在我们心中出现了，并且被感觉为一种不可避免的必然性。B的观念跟随着A的观念不可避免地发生，使我们不加批判地认为事件x使事件y成为必然。

休谟认为，正是其心灵理论的主要优点之一驱散了这种错觉。根据他对因果关系的紧缩性分析，无论是物理事件还是心理事件，通常来说确实都有原因；实际上他的《人性论》的首要任务就是发现心理因果的法则。但是原因和结果之间从来没有任何必然联系。“所有事件都有原因”这一陈述也并非要么是一个必然真理，要么是一个从我们能够绝对确定的原则中演绎出来的真理。对休谟来说，一切必然的、先验的确定性所表达的都是“观念之间的关系”而不是“事实”。他认为对这些真理的否认是自相矛盾的，实际上，他把它们比作重言式（就像没有任何未婚男人是已婚的）或者能够通过口头定义被还原为重言式的（就像没有任何单身汉是已婚的）。休谟认为这样的真理并不陈述事实，因此并不蕴含任何东西的存在。因此，他坚持认为，仅凭纯粹的先验推理，没有感官观察的辅助，永远不能产生关于这个世界的知识。经验知识必须始终建立在观察和实验的基础之上。

与休谟一样，伟大的德国哲学家伊曼纽尔·康德（Immanuel Kant，1724—1804）认为哲学对心灵所做的事情与牛顿对物理世界所做的事情是一样的。在哥尼斯堡大学上学期间，康德接触到牛顿的思想以及他那个时代英国和欧洲主要思想家与哲学家的工作，之后，他在哥尼斯堡教授了四十年哲学。他同意休谟的观点，即仅仅去描述我们的观念和感觉的前提不足以得出所有事件都有原因、物理空间是欧几里得式的，甚至“在空间和时间中在场”的持续对象（行星、动物、人体和我们自己的“自我”）真实存在的结论。然而，不同的是，休谟相信关于事实的所有真正知识都建立在我们的感官的证言之上，而康德则指望由我们心灵的特征来提供（在他看来）这种知识所需要的额外成分。康德认为，这些额外的成分包括空间和时间本身（他认为我们的心灵把空间和时间强加给了知觉经验）以及因果性（他认为我们在理解世界的过程中把因果性强加给了世界）。因为这些对经验世界的概念补充是我们的理解所需要的可知前提条件，所以他认为自己已经恢复了我们对很多被广泛相信的、似乎很基本的真理的知识，其中包括“每个经验事件都有一个原因”这一命题，以及“包含着我们经验到的经验对象的空间是欧几里得式的”这一命题。

尽管如此，他还是面临着一个两难困境。他必须坚持要么（ⅰ）行星、动物、山峦之类的，我们认为自己具有关于它们的知识的事物，是独立于我们的，要么（ⅱ）它们部分地由被我们的心灵强加于经验之上的心理范畴所构成。这两个选项都不符合他的目的。由于他希望驳斥的怀疑论有关对独立事物的认识，所以，把这些事物当作部分地被我们构成的就会消耗其驳斥的意义。既然无法保证独立事物一定符合我们看待它们的必然方式，那么即使是对于我们为什么（必然？）以特定方式看待它们的成功解释也会受到怀疑性的挑战。随着时间的推移，20世纪关于时空的物理理论中包含了非欧几里得元素，这与康德的断言（即我们先验地知道物理空间是欧几里得式的）相矛盾——这生动地阐释了这一两难困境。

总之，近代早期的哲学与当时的数学和自然科学不可分割地交织在一起。像开普勒、伽利略、牛顿和波义耳这样的科学家本身就是自然哲学家，他们研究其他自然哲学家，并在他们的科学理论中融入被他们视为哲学元素的东西。像哥白尼、笛卡尔、莱布尼茨和贝克莱这样的自然哲学家也探究过与他们的整体哲学观点相关的科学和数学难题。有些人在物理和数学方面取得了重要进展，例如：发明微积分、为解析几何提供概念基础、发现正弦折射定律，以及为光学科学做出贡献。哲学家洛克、贝克莱、休谟、里德和康德也努力拓展客观的科学知识，使之涵盖有关心灵的内容。虽然他们的知觉理论和认知理论以今天的标准看是原始的，但他们成功地发现了难题并且构造了问题，后来的哲学家通过发展他们帮助阐明的概念，对这些问题做出了更加令人满意的处理。

休谟在《自然宗教对话录》（ Dialogues Concerning Natural Religion ）中的讨论对达尔文观点的预示也阐释了这种典型的哲学活动。在书中，休谟面对着这样的论证：正如我们会说在海滩上发现的一块精致手表是由心灵手巧的钟表匠制作的，我们也一样应该说，我们观察到的井然有序的自然界是神圣创世者的作品。休谟是这样反驳这一论证的，他强调在有充足的运作时间的情况下，自然规律可能会在没有理智创世者的情况下独立解释这一秩序。

强有力且几乎无可辩驳的证明可以追溯到……地球上的每个部分都曾经被水完全覆盖着持续了很久很久。尽管秩序被视为与物质不可分割……不过物质可能会在无尽岁月中被许多巨大的变化所影响。它的每个部分都经受着不断的变化，这似乎暗示了一些这样的普遍转化。

例如，他认为，动植物之所以能够巧妙地适应周边环境，可能是由于它们向来需要去适应不断变化的环境。

因此，强调在动物或蔬菜中的部分的用途，以及它们之间奇特的相互调节，是徒劳的。我很乐意知道，如果一个动物的部分不是这样被调整的，它如何能够存续下去。难道我们没有发现，每当这种调整中止的时候，它就会立即消亡，而它腐化着的物质会尝试某种新的形式？……没有形式……可以存续，除非它拥有其存续所需的那些力量和器官：必须不间断地尝试某种新秩序或新经济。

他还进一步暗示，适者生存或许可以解释所有生物所经历的调整。

为什么人类要……假装是不同于所有其他动物的一个例外呢？……一场永无止境的战争在所有生物之间被点燃了。……较强的捕食较弱的……弱者也经常捕食强者。……想想无数种昆虫，它们要么是在各个动物身上繁殖的，要么是……把它们的刺扎进各个动物的体内。……这些昆虫有其他动物……折磨它们。各个方面，前和后，上和下，每一种动物都被敌人包围着，它们不断地寻求他的痛苦和毁灭。

你把目的和意图归赋于自然。但是她在所有动物身上展示的奇技的目标是什么呢？单独个体的留存，以及物种的传播。

达尔文——他的记录显示出，在其祖父的建议下，他已经是休谟的狂热读者——意识到了这些想法。这并不是说休谟的合理推想对近一百年后达尔文得到充分支持的理论负有责任。而是说，休谟做了哲学家生来就在做的事情——提出重要的想法，其中一些后来被证明在科学上富有成效。这是一个在近代早期反复出现的主题。

总之，哲学对这一时期自然科学和数学的显著进步做出了什么贡献呢？在这些进步中，没有任何一个是哲学独立完成的。但哲学确实以很多方式对这些进步做出了贡献：解释行星的表面逆行运动所需的哥白尼式的对太阳系的重新概念化；容纳一种超距力、重力的概念所需的对因果的重新概念化；解析几何的开端；微积分的发明；对光、光学和视觉的理解的早期进步；阐明（我们的理论中所需要的）关于空间和时间观念的基本问题；发展出生物界（包括物种的起源和存续）或许可以通过自然原因而得到解释这一观念；发展出关于系统化的心理学经验科学的研究计划。然而，比这里提到的任何单个成就更重要的是这一事实，即在这一时期中，科学与哲学不可分割、相互重叠地为这个世界最丰富、进步最快的智识文化做出贡献。

[1] 尽管哥白尼在其中呈现其体系的作品《天球运行论（第4卷）》（ De Revolutionibus Orbium Coelestium Libri IV ）直到1543年才出版，但哥白尼的主要思想在大约1512年或者稍晚的时候就已经被发展出来了。 6ZYK8FbqtzuP/uquuaHHm6tuq4GvEj/6TtofQq6gGqk5Fhy1ma5EO50NiU4E1+aM