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科学史上的以太-旋涡理论
2015年07月31日 20:38 来源:《南京大学学报》1996年第3期 作者:李建珊 字号

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  第二, 笛卡尔拒绝当时流行的物活论(即泛灵论), 在科学史上首次用机械论的而不是泛灵论的观点解释宇宙的演化问题。他首先做出公设, 说宇宙中存在着恒定的动量, 这是组成物质的大小不同粒子的内在固有属性[2]。然后阐述了宇宙的演化过程, 指出:既然宇宙是以太的海洋, 因此在太初时期世界的原初物质由于彼此间的碰撞而产生旋涡式的回转运动。发生在以太海洋中的这种旋涡运动把原初物质分化为三类:

  (1)一类是通过摩擦从许多物体上掉下来的最小的无恒定形状的精细微粒, 它们能够分割因而可充斥于其他类物质微粒间的最小缝隙里, 称为“第一类物质”(相当于古代的火元素)。这种微粒处于激烈翻腾的运动状态中, 它们趋向于巨大旋涡的中心, 在那里形成发光的太阳和恒星。

  (2)由于摩擦而同“第一类物质”分离的那些光滑的球状粒子趋于离开旋涡的中心, 沿直线向周围运动, 它们将第一类物质即太阳和恒星包围, 构成透明的星际物质—天空。这种星际物质的离心运动可以传递来自太阳和恒星的波状运动, 即发送发光星球的光。这种中等大小的物质微粒称为“第二类物质”(相当于古代的气元素), 它们运动较快, 并可存在于第三类物质的微粒之间。

  (3)所谓‘‘第三类物质” 。即由于摩擦而产生的巨大而稠密的、缓慢运动着的微粒(相当于古代的土元素)。它们是由原始粒子抵抗一切为摩擦所引起的损失而形成的巨大块团。它们由于质量很大而被抛离巨大旋涡的中心, 并互相聚集, 从而形成地球、其他行星和彗星等天体。[3]

  笛卡尔力图用以太一旋涡理论解释宇宙中的一切事物及其运动(他甚至批评伽利略关于“自由”下落的提法而以旋涡的吸引作用解释落体运动的原因), 但是, 该理论既没有运用笛卡尔自己倡导的数学方法, 更没有实验观测结果的支持, 而且有太多的可疑假设。因此, 就对科学知识本身的贡献而言, 这一理论既不能同伽利略(1564~1642)的落体定律、单摆定律同日而语, 也不能与哥白尼(1473~1543)日心理论和开普勒(1571~1630)定律相提并论。应该说, 它基本上属于一种自然哲学的假说, 而算不上是实证科学的理论。然而, 以太一旋涡理论的自然哲学性质及其固有的局限性并不能抵消它在科学史上的重要作用。由笛卡尔提出的以太一旋涡理论的科学史价值主要表现在:

  1.该理论为近代科学的发展扫清了道路。

  首先, 笛卡尔把行星、太阳和其他恒星的运动归结为纯粹机械作用的原因, 而不是以泛灵论的观点解释宇宙, 从而有助于推翻被中世纪基督教奉为经典的亚里士多德的宇宙论体系。尽管笛卡尔的以太概念和批判原子论的观点同亚里士多德有本质的区别。他不是从神学目的论而是从物质广延性原理出发, 指出:因为物体的固有属性除了广延性之外再无任何质的区别, 只有大小、密度和速度等量的差异, 于是可以推得天空中的物体—太阳、恒星和行星是由与地球相同的物质所构成, 不存在所谓“ 月上世界”和“ 月下世界”在物质组成上的差别。可以说, 这为牛顿从运动理论的角度扣飞支亚里士多德关于月上、月下世界的界限奠定了重要基础。

  其次, 在神学统治与教会势力十分强大的社会背景下, 笛卡尔提出以太一旋涡理论的直接目的, 乃是在避免与教会冲突的前提下为哥白尼日心理论的立足与传播提供论证依据。因为按照他的论证, 既然一切运动都是相对的, 一块物质只是相对于相邻的另一些物质而运动的, 那么天空相对于太阳作圆周运动时就带着它所含有的所有天体(恒星、行星及地球)一起运动, 但这些天体自身按各自的旋涡旋转, 所以每个天体(如地球)相对于各自的局部旋涡来说是静止的。某些科学史家(如亚· 沃尔夫和G· 霍顿)认为笛卡尔的旋涡理论具有调和色彩, 笔者认为如果考虑到当时科学发生与发展的外部环境, 我们宁可说这种调和是策略性的。

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