伽利略物理学的数学化哲学思想辩析

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1、伽利略物理学数学化哲学思想基础析论肖显静（中科院研究生院人文学院100049）摘要：伽利略物理学数学化有其哲学思想基础。自然之书是由数学语言写成的，天上的世界与地上的世界是统一的，为其奠定了本体论基础，表明数学可以应用于物理对象的认识中。数学知识具有逻辑必然性，人类能够通过数学推理获得关于物理对象的确定性认识，是其认识论信念，表明物理学的数学化认识是真的、有价值的。着眼于认识事物的外在特征而非内在本质，区分事物的第一性质与第二性质且对第一性质加以测量，使用理想实验或思想实验，将事物的性质与数量的表达联系起来，是其方法论策略，表明物理学数学化是

2、现实可行的。关键词：伽利略；亚里士多德；柏拉图；物理学数学化；认识一、问题的提出及研究现状法国著名科学史学家A.柯依列是这样评价伽利略的：“历史上传统的观点认为伽利略是近代科学之父，这不是没有道理的。事实上，正是在伽利略的著作中，而不是在笛卡尔的著作中，在人类思想史上第一次实现了数学物理学的思想；或者更确切地说，是实现了物理学的数学化的思想。”[1]从伽利略的科学实践看，这一评价是恰当的。问题是：伽利略基于什么样的哲学思想展开并实现他的物理学数学化的呢？国外一些科学史学家和科学哲学家对此进行了研究。科学史界的前辈像惠威尔（WilliamWhe

3、well）与马赫（ErnstMach）倾向于把伽利略归入经验主义传统，并把他看作事实的收集者，认为他抛开了亚里士多德对事物运动终结原因的探寻，而用简单的归纳方法寻找像自由落体运动那样的定律。[2]上世纪初，随着作为美国前沿科学哲学的逻辑实证主义的兴起，这一观点流行起来。结果是，伽利略在科学课本中常常被描述为一个经验主义方法论者。相反地，有人将伽利略归入理性主义行列。这方面代表人物是柯依列(Koyre)。他于上世纪30年代开始研究伽利略。他认为，伽利略是一个柏拉图主义者，原因有二：一是，伽利略坚持数学具有优先地位，在物理学中具有真实价值；二是，

4、伽利略可能根本没有做过那些在他的著作中所提到的实验，而且即使做过也是很粗糙的，这些实验只在思想中进行，所得出的结论不能被经验证实。如此，伽利略的物理学不是基于经验，实质上是从他自己的思考和洞察中得来的。这种对伽利略的评价直到上世纪70年代都占主导地位。柯依列之后，德雷克(Drake)深入研究了伽利略的手稿，揭示出柯依列的观点有失偏颇。他发现，伽利略不是曾经证明的柏拉图主义者或者毕达哥拉斯主义者，伽利略事实上是做过很多实验的，只是这些实验从未发表，而且这些实验还能够被重复。通过研究，他发现，伽利略之所以推进物理学的数学根本原因在于，“伽利略对数

5、学在物理学中的地位的看法既不同于柏拉图的看法，也不同于亚里士多德的见解。柏拉图认为，纯数学观念的领域值得单独研究；如果物理客体与纯数学观念不相符合，不是物理客体太糟糕了，13因为无论如何物理客体并不是完美无瑕的。亚里士多德认为，数学运算与物理学是不相容的，因为数学完全不考虑物质。两位哲学家都对数学的抽象特征与具体物质世界的巨大差异感到震惊。相反地，伽利略却为数学可以作为研究物理学的有效工具而感到兴奋。即使计算与观察不能精确一致，也没有理由褒一个贬一个。不甚符合可能说明我们还有些东西没有考虑到，并不意味着我们应无视数学或无视观察。……柏拉图和亚

6、里士多德设置的旧的哲学障碍已经让位于对物理学和数学的新理解。”[3]他认为，在伽利略那里，数学是重要的，但数学始终是认识和理解自然这部大书的工具，而数学本身并不是伽利略的终结目的。温森（Wisan）的研究策略与上述科学史家有所不同。他对伽利略在其职业生涯中的方法论进行了历史性的纵览，认为伽利略的方法论并不确定，随时间和研究对象的变化而变化。伽利略一开始对亚里士多德和阿基米德的学说持一种混合的忠诚态度，这点体现于他早期关于运动与力学的著作中；在流体静力学中，他把数学模型与新的经验方法相结合；在关于太阳黑子的天文学中，他从理性主义转向经验主义以减

7、轻怀疑主义的成分；在《关于哥白尼和托勒密两大世界体系的对话》中，他试图通过把数学与经验理性相结合，以发现潮汐的真正原因；在《关于两门新科学的对话》中，由于感觉到需要把他关于运动的新科学置于直觉地有根据原则的基础之上，他不得不或者说不情愿地做出了对假说－演绎技巧的妥协，而最终回归到理性主义。[4]伯特（Butts）的研究与Wisan相似，并非提出一种全体性的分析，而主要集中在伽利略关于太阳黑子的信件、TheAssayer、《关于哥白尼和托勒密两大世界体系的对话》和《关于两门新科学的对话》中的章节片段，来指出它们在本体论方面的不一致。他在某些方面

8、同意费耶阿本德对比萨科学家的看法，认为伽利略缺少一种自己的完整的哲学，他的很多做法只是为了宣传的目的，可能在他的新科学背后并没有方法。[5]米切姆（Machamer