第2章
抽象的螺旋上升：盲点的科学起源

这在当时不无道理

盲点是随着科学的发展而历史性地出现的。从17世纪开始，科学的新方法给欧洲社会带来了巨大的成功，盲点的出现是一个很自然的反应。当时，欧洲各地的科研共同体开始以实验室、观察站和学术团体的形式建立起配置各异的科学工作间，为数据收集、数据分析、推理模式和数学论证制定规范。结果，在短短几个世纪的时间里，研究者在对一些关键问题的理解上取得了一系列显著的突破，逐渐掌握了运动、力、热和光的本质问题，甚至是生物发育的基础问题。这些知识是经验性的，同时也是理论性的。这些知识使科学能够迅速应用于农业、矿业、贸易与战争，甚至用于这些活动的概念框架和数学框架。这是一个科学取得了空前胜利的时代。在这样的成功之后，构成盲点的一系列要素似乎自然而然地就出现了，并且也自然而然地与科学取得胜利的根本原因相互关联。

16世纪末至19世纪末是经典物理学的时代。在本章中，我们会将重点放在物理学上，因为物理学的进步比其他任何领域都更能定义科学所能达到的理想状态。17—19世纪，经典物理学的胜利使得盲点脱离实体的框架，盲点在此期间逐渐形成并站稳脚跟，并最终成为主导，以至于它现在隐藏于背景之中，人们只会听到“科学告诉我们的”，而看不到盲点的存在。

因此，要理解盲点是如何对当今的科学文化带来限制的，我们必须首先理解盲点是如何自然地融入当时的科学文化之中的。我们要从科学的古希腊源头讲起。正是在这个非凡的时期，关键议题及其双方阵营得以确立。我们之所以要把科学的概念框架追溯到古希腊，是因为我们当前的科学形式是在欧洲社会形成的（尽管这种科学形式的产生在很大程度上还要归功于其他社会所创知识的全球传播），当时的经院哲学家和后来的文艺复兴经历了智识的觉醒，而这是以古希腊文献的重新发掘为基础的。 ^[1] 在此之后，我们将追踪经典物理学的演变过程，以及经典物理学中所有关于运动和力的重要概念，梳理从13—14世纪的经院哲学家到牛顿所取得的无与伦比的成就。正是牛顿设定了关于实在的成功描述，以此确立了“自然律”（laws of nature）的地位。最后，我们探讨了约瑟夫-路易·拉格朗日和威廉·哈密顿对牛顿力学工作的完善和拓展。他们开发的“分析力学”代表了经典物理学的最高成就。分析力学运用了一定程度的抽象，似乎提供了令人信服的证据，证明了宇宙确实是用数学语言书写的。

我们开启这次历史之旅的目的在于说明盲点的哲学要素，即自然两分、还原主义、客观主义、物理主义、数学实体的物化，以及作为衍生品的经验概念，都源于经典物理学的成就，并与经典物理学的成就相互呼应。我们还需要留意经验失忆症是如何成为盲点及其设定的科学形而上学中的一部分的。在接下来的章节中，我们探讨了盲点的形而上学如何限制并扭曲了今天包括物理学在内的各个科学领域中的科学思维和实践。但是，在本章中，我们会将重点放在盲点的科学起源上，揭示随着经典物理学与盲点的形而上学等同起来，悄然替代、具体性误置谬误、从经验中抽象出的结构不变量的物化以及经验失忆症是如何发生的。

古希腊的自然观

“每一种哲学都被一种无形的思想背景所濡染，但这种背景却从未在它的推理过程中显现。” ^[2] 阿尔弗雷德·诺思·怀特海如是说。怀特海特别提到了古希腊及其在建立现代科学根基的过程中所扮演的角色。盲点的思想背景及其暗含的形而上学概念，可以追溯到古希腊和亚伯拉罕传统的一神教文化。正是希腊人对理性世界模型的信仰，以及一神论中关于理性上帝作为终极客观参照系的观点，为经典物理学发展出机械宇宙观提供了土壤。 ^[3] 因此，为了探究关于物质和运动的经典世界观从何处起源（这将成为盲点的基础），我们从苏格拉底之前的古希腊哲学家开始讲起，然后跨越15个世纪的思想史来考察科学的中世纪根源。

在简述希腊哲学在科学和盲点形而上学中留下的遗产时，我们需要强调希腊哲学中的三个关键问题：（1）世界是由什么组成的？（2）世界是如何变化的（或者说，如果变化不存在，那么世界又是如何保持不变的）？（3）数学在世界结构中扮演了什么样的角色？我们举了几个例子，以说明古希腊人是如何解决这些问题的，他们解决这些问题的方式对于物理学的兴起至关重要。

世界是由原初且不变的实体构成的，这一观点定义了古希腊哲学的起源。该观点认为自然事物（与人工事物相反）构成了一个单一的“自然界”，所有自然事物的共同之处在于它们都是由单一实体构成的。 ^[4] 这样的观念是公元前6世纪爱奥尼亚思想家的核心。

第一位爱奥尼亚哲学家——米利都的泰勒斯（Thales）认为，水是构成万物的基础物质。然而，泰勒斯的米利都同胞阿那克西曼德（Anaximander）则认为，基础的物质并不是水，水只是诸多自然物质中的一种；构成万物的基质是某种无差别的、质量不确定的、在时空中无限的东西，他称之为“无定”（the Boundless）。在公元前6世纪末，阿那克西美尼（Anaximenes）结合了这两种理论中的某些方面。和阿那克西曼德一样，阿那克西美尼认为原始物质在三维空间中无限延伸，但他不认为这些物质是一种不确定的质。相反，他回到了泰勒斯的立场，认为这种物质是一种特定的自然物质。但与泰勒斯不同的是，阿那克西美尼认为这种物质是气或水汽。不久之后，赫拉克利特（Heraclitus）声称火是万物的基础。

这些古希腊哲学家都强调有一种特殊物质构成了世间的一切，这为我们打开了一扇探索之门，而这样的探索一直持续到今天。古希腊哲学家们的主张是一种本体论的主张，认为自然的所有方面都存在一个根本的基质。

泰勒斯死后大约一个世纪，居住在阿克拉加斯（一座位于西西里岛的希腊城邦）的恩培多克勒（Empedocles）写了一首诗——《论自然》。这首诗不仅包含了自然的本体论，还包含了宇宙起源论、生成论与毁灭论。 ^[5] 恩培多克勒认为，万物不是由单一物质组成的，而是由四种基本元素（他称之为万物的“根”）组成，这四种元素分别是火、土、气和水，它们是爱与恨这两种力量相互作用的结果，这两种力量将这四种元素进行混合或分离。

亚里士多德在他的《形而上学》中说，恩培多克勒是第一个确定四种元素的哲学家。 ^[6] 然而，对四元素说最有影响力的阐发来自亚里士多德本人。 ^[7] 他将四元素纳入了一个宏大的宇宙学计划，这一计划不仅解释了元素在世界各种物质形式中的组合，还阐明了物质的变化与运动。

亚里士多德主张地心说，认为地球由嵌套的水晶球所环绕，每个水晶球都在运动，并各自携带一个天体（太阳、月亮、地球和恒星）进行运动。为了解释人们观测到的天体运动——其中包括天空的日自转和年自转（实际上是地球的日自转和年自转）——亚里士多德提出存在不少于56个共同旋转的嵌套球体，并想象出了一个相当复杂的系统。然而，这不是一个机械系统，而是一个有机系统，因为对亚里士多德来说，自然界是自我运动的，就像在他之前的爱奥尼亚思想家认为的那样。 四元素——火、土、气、水——属于月下区域，在这里生成、变化和衰退都是有可能发生的。而不受月光覆照的区域是完美的、不变的，所有天体都由一种不朽的“第五元素”（也被称为“精质”或“第五精华”）组成。然而，这四种地球元素本身并不是自然的全部。“可感知的特性”（热、冷、湿、干）被添加到世界最终的构件中。当它们成对组合时，就会进一步巩固四元素的行为，例如，水又湿又冷，而火又热又干。亚里士多德提出的是一个宇宙学模型，一个关于自然界中存在的、不依赖于人类感知的本体论清单，并描述了清单上的各个项目之间如何相互作用。

每个哲学体系都需要对手。对于亚里士多德的物质观来说，它的对手是以原子论的形式出现的。泰勒斯之后一个世纪，米利都的留基伯（Leucippus）和阿布德拉的德谟克里特（Democritus）认为，宇宙是由无限微小且不可分割的物质微粒——原子——在虚空中随机运动而组成的。虽然原子本身是不变的，但它们的运动和碰撞产生了我们所感知到的宏观世界的瞬间结构。这些最早的原子论者提供了巧妙的解释，说明了经验世界是如何在原子运动中建立起来的。很重要的一点是，在我们看来，原子论者的观点在现代意义上就是还原主义、物质主义和机械论。 所有事物之间质的差异，都归因于假想中的原子在形状、大小、排列和运动上的差异，而人们感知到的物体所经历的所有本质与性质的变化，都归结为原子的运动及其不同组合。此外，原子相互影响的唯一方式是通过原子相互接触时产生的效应。没有引力或斥力可以远距离发生作用。宇宙是一个没有生命的机械系统，由惰性原子的运动所构成，这些原子按照规则运动，与生命、心灵或目的无关。是偶然和机械运动统治着世界，而不是上帝。

一个多世纪后，原子论被伊壁鸠鲁哲学赋予了新的面貌。在伊壁鸠鲁看来，宇宙也是一个永恒的无限虚空，充满了持续运动的原子团。因为伊壁鸠鲁主要对如何过上美好生活的相关伦理问题感兴趣，所以他的原子论通过向人们展示世界及其特征可以根据内在属性来进行理解，而无需意图或能动性，从而把人们从迷信的恐惧中解放出来。这意味着我们现在所说的“第二性质”，如味道和颜色，根本就是不存在的。最终只有原子和虚空是实在的，它们具有相应的形状、大小和重量。正如戴维·林德伯格在描述科学的古希腊根源时写的那样，对于原子论者来说，可能“没有受支配的心灵、没有神圣的天意、没有命运，也没有来生” ^[8] 。

然而，伊壁鸠鲁确实想把人类的能动性（即自由意志）从纯粹的决定论这一宇宙观中拯救出来。因此，他将原子的“偏斜”（swerve）运动引进他的原子论版本。 ^[9] 当每个原子运动时，它会以“尽可能少的量”移动，这给原子的运动添加了一种非因果性。没有强加的原因驱动偏斜的发生。我们无法预测原子偏斜的方向。虽然这种随机性的增加会给伊壁鸠鲁版本的原子论哲学带来困扰，但这种想法却预示了之后量子现象中出现的非因果性。

在通往经典物理学的漫长道路上，还有一个问题对于古希腊人来说非常重要，这一问题平行于自然构成要素的本体论问题。这个问题就是：数学在描述世界的过程中究竟起到了什么样的作用？抽象在经典力学中的胜利也起源于前苏格拉底时期的古希腊思想。

公元前530年，毕达哥拉斯在西西里岛的克罗顿建立起了他的学派，这是一个数学神秘主义者的社群组织，致力于寻找实在背后隐藏的数字和地理测量学蓝图。亚里士多德这样描述他们的观点（亚里士多德本人并不支持这个观点）：“（毕达哥拉斯学派）以‘数’为万物之本，以‘数’为天界之本。” ^[10]

R. G. 柯林伍德在《自然的观念》一书中评价道：“毕达哥拉斯开辟了一个新天地，得出了重要的结论。” ^[11] 毕达哥拉斯认为，自然中性质差异的基础在于几何结构或模式的差异，而不是物质的差异。物质是能够以几何方式塑造形状的东西。为了解释事物的本质，我们必须求助于可数学化的属性，特别是其各自具有的几何结构。

声学和音乐理论为这一新观点提供了证明。一个音符和另一个音符之间的性质差异并不取决于产生音符的琴弦材料，而是取决于琴弦的振动频率。毕达哥拉斯还发现，音调悦耳或“和谐”（harmonic，毕达哥拉斯发明的一个词）的音阶，其长度是七弦琴琴弦长度的整数分数。例如五度音阶（3∶2）和八度音阶（2∶1）就呈现了这样的关系，这样的发现说明了数字关系是如何通过感官体验被人们所辨别出来的。

毕达哥拉斯学派的突破在于将事物的形式看作使其成为自身的原因。形式是必要的，而非物质，物质只不过是能够呈现形式的东西。用柯林伍德的话说，“相对于它所存在的事物的行为，形式才是本质或者本性；相对于研究形式的人类心灵来说，形式是不可感的，就像构成自然界的事物一样，它是可知的” 。

柏拉图将这种可知形式的概念提升为真实存在的原则，因此亚里士多德认为柏拉图也是毕达哥拉斯学派的一员。一个数学上的圆是完美的圆，但是一个圆形的盘子只是一种近似的圆和不完美的圆。任何有形的或物质的东西就其形式而言只能是近似完美。一个物质的东西本质上是短暂的，它总是会失去或脱离其形式，最终消失或者变成其他东西。但是，可知形式本身就是完全的、唯一的，它永远不会改变或消亡。形式的存在是绝对的。此外，柏拉图认为形式是超越的，它的存在不属于自然的可感世界，而属于一个独立的、可知的、纯粹形式的世界。

在柏拉图的宇宙观中，数学的形式是至高无上的。物质是能够被赋予几何形式的东西，而物质世界是对可知形式世界的不完美模仿。这些元素（火、土、气、水）在数学上被确定为不同的结构，特别是被确定为五种正多面体（在相同的三维角度上相交且每一个面都完全相同的多面体）中的四种：火是正四面体，土是正六面体，气是正八面体，水是正二十面体。第五元素是正十二面体，它被用于代表整个宇宙，因为它最接近球体的形状。这五种正多面体构成了所谓的“柏拉图立体”。此外，空间仅仅是形式的容器，因此它与物质没有什么不同，空间与可知形式世界中的任何事物都无法对应。然而，时间是可知世界中某种东西的副本，这种东西就是永恒。正如柏拉图在其对话录《蒂迈欧篇》中所说的那样：时间是运动着的永恒的影像。 ^[12] 永恒并不意味着永无止境的无限时间。永恒指的是没有时间或者在时间之外。永恒意味着完全没有变化和流逝（循环的事物来来往往，但数学循环并不存在于时间之中，也不会发生变化）。时间（及其变化和流逝）属于自然世界，而不属于可知形式世界。时间是随着自然的创造而产生的。创造是一个神圣的工匠或“造物主”的行为，自然是它的杰作。因此，在创造之前没有时间，创造也不是时间当中的事件。创造是一种永恒的行为。 ^[13]

柏拉图和毕达哥拉斯的思想可以概括如下：物质只是可知的数学形式的容器，而数学是实在的无形骨架；时间是一个没有变化或流逝的领域，是一个运动着的欺骗性图像；自然完全是对更高和完美的可知秩序的模仿，是一个完全可以从外部的神圣视点来把握的系统。这些想法将对我们现在所说的理论物理学的发展产生深远影响。精细的数学抽象能够最准确地描述世界，这成了经典物理学取得胜利的基石。这将有助于我们把具体的感知经验推到幕后，正如柏拉图所支持的那样。林德伯格写道：“柏拉图把他的形式等同于根本的实在，同时把衍生的或次要的存在视为物质世界的可感存在。” ^[14]

值得注意的是，古希腊哲学家在努力超越关于世界及其秩序的多神论主流叙事时，正面临着历史与文化的特殊节点。他们试图用理性、观察和实验来理解世界。然而，他们所创造的技术，例如原子论的还原和数学的进步，将超越这些偶然的事件，并为建立一种强大且被普遍接受的探索性语言奠定基础，这种语言就是我们现在所说的科学。因此，我们有充分的理由去庆祝古希腊人所取得的创新。然而，把思考与盲点结合在一起的习惯，在古希腊哲学中也是一个新生事物；在那个时代，人们出于特殊原因利用了盲点。在经典物理学兴起的过程中，盲点将被用来服务于新的目的。

走向力学：中世纪对数学的运动的探索

西罗马帝国衰落后，由古希腊人创立的“自然哲学”传统（尽管当时并不如此称呼）被阿拉伯的伊斯兰文明所继承。在伊斯兰文明中，对亚里士多德所提问题的激烈讨论仍在持续。数学和天文学的进步也建立在托勒密的工作及其地心说宇宙模型的基础上。尽管在中世纪的欧洲，关于自然世界的讨论在一定程度上仍在继续，但直到12世纪出现了从拉丁文翻译过来的阿拉伯文和希腊文的关键文献，人们才重新开始对自然的问题进行认真研究。由于我们最感兴趣的话题是17—19世纪经典力学的发展过程，所以我们首先需要关注中世纪晚期的学者为了理解运动而进行的努力，而运动是所有物理学的基础。他们的工作为伽利略、牛顿和之后其他人带来的革命性进步奠定了基础。

然而，这些学者在12—16世纪所做的工作，不能仅仅用后世的视角来看待。正如林德伯格所说，“我们决不能屈服于这样一种诱惑，以为当我们找出中世纪物理学中被后世采用的部分时，我们就弄清了中世纪物理学家自己认为是物理学学科本质特征的东西” ^[15] 。经院哲学家们在一种尚未出现第一性质（“就在那里”的外部世界的性质）和第二性质（感知的性质）划分的世界观中工作，这种世界观已为现代科学家所熟知。经典力学的革命性发展将促使未来出现自然两分。

中世纪学者从亚里士多德那里继承了“自然运动”（natural motion）的思想。自然运动发生在月球和月球以外的区域时，物体沿着完美的圆形轨迹不断移动。然而在月下区域，当物体到达其自然位置时，运动可能会停止（要么像下落的石头一样向下朝向地球，要么像火一样向上朝向天空）。根据亚里士多德学派的观点，当一个力作用在物体上时（就像扔出的石头），物体可以进入“剧烈运动”的状态。但是，一旦该力停止作用，运动就会停止。

对亚里士多德及其追随者来说，这种运动只是众多变化中的一种，而且还是最不重要的一种。但这种运动却成为之后伽利略和牛顿物理学的核心关切，主导了物理学研究。亚里士多德学派所认为的其他三种变化的范畴分别是：产生和消亡、改变、增加和减少。这些变化与“位置运动”（local motion）一起，成为中世纪经院哲学家努力理解变化问题的哲学焦点。在我们的故事中，特别有趣的一点是，只有少数学者看到了用数学表达位置运动的可能性。在两百年的时间里，这些学者努力将“快速”“有力”“阻抗”等直观的概念转化为数学的量，并对此进行操作和分析。

布鲁塞尔的杰拉德在其简短的著作《论运动》（写于12世纪末至13世纪中叶）中，首次尝试对运动进行这样的分析。 ^[16] 他认识到运动学和动力学之间应该有一个适当的界限。动力学研究的是运动的原因（我们现在称之为力），而运动学是对运动本身所进行的纯粹描述。将运动学中的距离、时间、速度和加速度等关系，与理解运动原因所需的概念工具分开，被证明是一个富有成果的领域。然而，尽管杰拉德看到了运动学和动力学之间的区别，但他并没有对运动学的发展做出更多精细化的贡献。运动学的成就是由牛津大学默顿学院的一群学者在13世纪中叶完成的。

默顿学派是包括托马斯·布雷德沃丁、黑茨伯里的威廉、理查德·斯万斯海德等人的团体，他们开发了一套至关重要的技术词汇，使得动力学中的关键要素得以识别、概念化和分析，其中包括区分匀速运动和非匀速运动。匀速运动指的是速度恒定的运动。速度本身是一个很难理解的概念，默顿学派的创新之处在于将速度视为在一定时间内物体运动的距离。他们还发现非匀速运动意味着加速度，即速度随时间发生变化。他们甚至能够描述匀加速运动，即速度在相同的时间单位内改变相同的量。通过仔细阐述这些概念的含义和相互关系，他们创造了一种语言，将运动分解为其组成部分和实例。

随着默顿学派的技术成果被传播到欧洲各地的大学，其他学者也提高了用量化的术语表达变化的能力。在法国，尼科尔·奥雷姆开发出了一种几何表示方法，预示着笛卡儿及其解析几何在其两百年之后的发展。

奥雷姆发现，他可以用一种类似于现代制图方法的二维绘图法来表示物体某种属性（比如热量）的“强度”。“主题行”或“延伸线”（在现代图形中我们称之为 x 轴）代表了物体长度。在延伸线的每一点上都有一条垂直的线，它表示的是这一点上的强度属性（我们称之为 y 轴）。因此，奥雷姆可以通过这种图示的方法来表示一端冷而另一端热的铁棒：他先用一条水平线表示铁棒，然后再用一条从一端开始上升的对角线表示热量的强度（我们现在称之为温度）。

在阅读了默顿学派的运动学著作后，奥雷姆发现可以用同样的方式来表示运动。通过让延伸线代表时间，垂直线代表距离，奥雷姆发现了一种适合应用数学分析的关于运动的几何表示法。利用这种表示法，他和后来的其他学者能够得出复杂的运动学结论。今天，这些研究结论会在现代物理学导论课程的第一讲中进行介绍。然而，在中世纪，这些成果代表了对运动基本要素的最为前沿的理解，来之不易。没有这些进步，经典物理学是不可能出现的。

尽管默顿学派和其他学者也对动力学（运动的原因）感兴趣，但他们认识到这个问题的基础是模糊的。亚里士多德的自然运动定律，以及他坚持认为力必须持续作用于物体、否则物体就会停止运动的观点，给我们带来了巨大的障碍。困难在于要弄清楚哪种运动量的组合与力的施加有关。中世纪的学者历尽艰辛找到了关于这个问题的不同答案。在巴黎，让·布里丹创造了 “动力” （impetus）一词，用来描述一种性质，“其本质是去移动被其影响的物体” 。首先，布里丹定义了一个动力的量化表达式：动力的强度取决于速度（ v ）和物体的质量（ m ）。然后，他试图将其动力理论应用于抛体运动（这是一个困扰着很多中世纪学者的问题）以及行星轨道的问题。值得注意的是，布里丹所说的动力和我们现在所说的动量（momentum，即质量乘以速度，或者用符号表示为 mv ）是一样的，“动量”这一概念后来又出现在笛卡儿的著作中，并在牛顿的动力学中起到了核心作用。同样值得我们关注的是，布里丹推测出了我们后来称之为惯性定律的理论，而惯性定律通常被认为是由伽利略提出的。布里丹写道：“如果这种动力没有被相反的阻力或倾向于做相反运动的物体所削弱并破坏，那么它将会持续无限长的时间。” ^[17] 虽然在牛顿对力和运动的解释中，布里丹所提出的动力的作用方式与动量的作用方式完全不同，但它们拥有相同的数学形式，这说明中世纪晚期发生了一种转变，这种转变与两千年前毕达哥拉斯学派的工作相呼应：数字和可数学化的量成为表征世界及其变化的主要语言。

物质、运动和经典物理学的诞生

从古希腊到中世纪经院哲学家，西方花了近两千年的时间才对运动进行了初步的量化描述。这一过程十分缓慢，有多方面原因，其中有两个原因尤为突出。第一，亚里士多德及其追随者把宇宙划分为两个领域，每个领域都各自遵循不同的规则。天体在永恒的宇宙中做着圆周运动，而亚里士多德将地上运动分为“自然”运动和“受迫”运动，这样就模糊了惯性的概念。第二，尽管默顿学派和其他一些中世纪的学者通过他们的运动学研究迈出了剖析运动的第一步，但他们仍然没有对运动的原因进行基于力的描述。

随着伽利略、笛卡儿和牛顿的出现，这一切在17世纪开始发生变化。从17世纪起，通过莱昂哈德·欧拉、拉格朗日、哈密顿等人的工作，物理学进步的速度越来越快。到19世纪末，亨利·庞加莱的工作使得物理学在复杂性和数学抽象性方面达到了惊人的程度。经典力学将天体物理学和地球物理学统一为一个单一且连贯的知识体系，使其牢牢植根于数学并以坚实的经验验证为基础。

在《科学与现代世界》中，怀特海提醒我们，在经典力学诞生的那个时代，最激进的地方不是对理性的前呼后拥，而是对理性异乎寻常的回避和对原始事实的诉求。 ^[18] 这种说法可能乍看起来很奇怪，毕竟是高度复杂的数学让经典物理学成为可能。然而，怀特海的观点是，经典物理学的创造者，尤其是伽利略，实际上摒弃了一种将世界视为一个有序整体的形而上学，这种形而上学认为造物主的心灵赋予了世界目的。这些自然哲学家坚持“不可还原且顽固的事实”，而不是让自己的发明屈从于亚里士多德和中世纪神学秩序的理性要求。他们致力于开发出一种对物质和运动的有效解释，解释事情是如何发生的，而非为什么会发生，并将观察和实验相匹配。在他们看来，一个解释事情为什么会发生的总体哲学框架是毫无必要的。在缺失这一框架的前提下，盲点形而上学——一种假设的可数学化的物质在虚空中盲目运动的客观本体论——最终会成为事实上的自然形而上学和科学哲学。

正如我们将要看到的，盲点在经典物理学中的表现建立在古希腊的主题之上。特别是数学，它作为物理世界的形式和变化背后的无形脚手架，是经典物理学进步的核心，有着极为重要的作用。经典物理学中数学抽象的复杂性和适用性逐渐增加，这似乎与柏拉图的可知形式学说相呼应。从牛顿的几何微积分到哈密顿动力学中的多维相空间，经典物理学就是一个由数学构造的故事，它成功地以生活经验为基础并超越了生活经验，最后遗忘了生活经验。经典物理学也是悄然替代的故事，因为人们认为那些新制定的数学定律比它们统治的现实世界更为根本。

伽利略要求所有的“自然哲学”都要通过具体的实验方法直接关注自然本身，从而为物理学的新纪元定下了基调。伽利略使用了新的仪器，并精心制作了新的实验装置，这些工作为其考察自然并从中获取答案制定了一个新的标准。例如，伽利略发明了望远镜去观察夜空，制造了沿斜面下滑的木块装置去研究运动，对钟摆运动进行了仔细考察，等等。通过实验研究，伽利略使力学走上了一条新的道路。这些实验有的是他在年轻时开始做的，还有的是他在被软禁的最后几年内进行的。尤其值得一提的是，伽利略能够看见其他所有人看不见的东西，尽管他可能知道布里丹的发现，包括惯性定律。匀速运动——物体以恒定速度运动——是不需要力的运动。在没有阻力的情况下，一个匀速运动的物体将会永远以这个速度运动下去，只有施加一个力，才能中断匀速运动，才能带来变化。伽利略（重新）发现了惯性定律，并给它提供了一个适当的运动学背景。

伽利略的实验工作体现了科学工作间的创建过程。 ^[19] 他的洞见主要不是来自在集市上观看拉车的马匹或铁匠的铁砧上反弹的锤子。尽管这些普通的环境可能是洞见的来源，但作为从经验中提取结构不变量的环境来说，这样的环境太过“嘈杂”了。相反，伽利略的洞见出现在一个新的、特定的、人为的场所。他创建了一个物理学实验室，在实验室中自然可以“受到束缚和侵扰”（这种说法来自弗朗西斯·培根，他的表达有点问题）。 ^[20] 通过使用木块和斜面，伽利略将他想要关注的经验与环境隔离开来。这样一来，伽利略为新的量化动力学研究确立了第一个环节。就像我们关于温度的发明最终促成了热力学和统计物理学的诞生一样，伽利略在运动学方面的实验工作标志着经典物理学诞生的最初几个步骤。

牛顿将以他的力学三定律迈出划时代的下一步。但是在伽利略和牛顿之间，勒内·笛卡儿通过发展解析几何提供了一把关键的数学之钥。笛卡儿创造了一种形式体系来表示运动发生的空间。在他的方案中，空间被划分为三个正交的方向，这些方向可以被认为是长度、宽度和高度。每个方向都可以用一条线来表示，这就是一个轴，我们用坐标对其进行标记： x 表示长度， y 表示宽度， z 表示高度。因此，空间中的每一点都可以用三个数字进行标记（ x ， y ， z ），这就给出了一个点的坐标。

这是一个强有力的抽象过程。借助这一空间定位系统，笛卡儿提供了用坐标函数表示几何构造（直线、曲线、曲面、立体）的方法： f （ x ， y ， z ）。经典力学的所有后续进展都建立在这一表征空间及其变化的抽象方法之上。通过将日常生活经验到的空间与关于位置系统的抽象空间紧密联系起来，笛卡儿的方法为数学的物化建立了一个基本的形象。这是一种数学形式体系，它将我们日常生活中的房间、道路、盒子和球体提升到一个更高、更完美的纯粹抽象的实在中。但是，数学也是一种具有实际力量的抽象概念，它能使工作间的构造（力与运动理论）以强大的新技术形式（如轨道更精确的大炮）在工作间之外的世界发挥作用。

笛卡儿也对力学做出了重要贡献，他认识到了动量或“运动量”的重要性。他认为动量在数学上应该被描述为质量乘以速度（ mv ）。在此过程中，笛卡儿确定了在动力学描述中哪些量应该受到关注。举例来说，在物体间的相互作用中，就好像两个台球之间的碰撞，运动球体的总动量（球体1的动量加上球体2的动量）在碰撞前后一定是一样的。总动量是不变的。动量在相互作用中是守恒的。守恒定律将会在经典物理学的发展过程中发挥关键作用（实际上在所有理论物理学的发展中也是如此）。

牛顿对科学的贡献是巨大的。他的贡献涵盖了从光学和万有引力定律的开创性研究，到微积分的独立发明（微积分的另一个独立发明者是威廉·莱布尼茨）。对于我们的故事来说，最重要的环节是牛顿对力的作用进行了明确的定义。基于伽利略的惯性原理和笛卡儿的动量概念，牛顿最终明确地理解了力的作用在于改变运动状态。力通过改变物体的动量来改变物体的运动，用符号来表示就是： F=d （ mv ） /dt （这是莱布尼茨提出的标记法， d 指的是导数，表示一个量变化的程度）。因此，这个公式说明了力（ F ）在时间上改变物体的动量。如果物体的质量不变，那么力只能改变物体的速度，产生加速度，这就推出了著名的公式： F=ma=m （ dv/dt ）。这个“力定律”是普遍适用的，这意味着这一定律描述了施加在任何位置的任何物体上的任何力的效果，不论这一物体是在宇宙中还是在地球上。最后，牛顿还注意到，在施加力的物体和产生反作用力的物体之间，力总是成对存在的。

惯性定律、力定律（质量、速度和加速度定律）和反作用力定律共同构成了牛顿力学的三大运动定律。它们成功地描述了世界，为科学新纪元的开启绘制了蓝图。牛顿力学帮助科学家描述行星和彗星的路径，建造更坚固的桥梁，制作更精密的武器。

牛顿称他提出的原理为“公理”和“定律”。公理是一个基本且确定的原理。牛顿使用这一术语的目的，在于提示人们过去有大量的研究成果揭示了冲击力（强迫力）作用下的运动原理。自17世纪末以来， “运动定律” （laws of motion）这一术语一直用于描述这些原理。笛卡儿早先曾使用 “自然律” （laws of nature）这一术语来表示运动的原理。对笛卡儿和牛顿而言，这些原理并不仅仅是关于规律性的陈述，而且是治理世界的原则。自然界“遵从”自然律。上帝将自然律施加于物质世界（也将道德律施加于人类）。上帝是第一因；上帝的律则是第二因。 ^[21] 当牛顿使用“定律”一词时，实际是在暗示他提出的运动定律是上帝创造的真正统摄性结构。

经典力学和有神论在早期出现的这种联系不应该被我们忽略。即使在科学放弃了上帝（特别是自然神论的上帝）的概念之后，上帝的概念仍然会在无意识中通过强调客观主义本体论来塑造盲点，亦即从上帝的外部视角客观地把握世界。正如爱因斯坦在几个世纪后所说：“我想知道上帝是如何创造这个世界的。我想知道他的思想，其余的都是细节。” ^[22]

在牛顿的案例中，经典力学和有神论之间的联系在其使用数学描述运动概念的过程中变得十分明显。牛顿需要为自然现象的展开阶段创造一个新的概念框架。由于运动将空间和时间联系在一起，牛顿需要对时间和空间进行定义。因此，他将“绝对时间”定义为在宇宙中均匀流动、不受任何事物或任何人影响的时间。正如我们将在下一章看到的，牛顿时间是一个关于变化的稳定标记，它服从于严格的数学描述。一个统一的“绝对空间”对于牛顿方程（牛顿定律）来说意义重大且至关重要。在《自然哲学的数学原理》一书的附录中，牛顿提出了他关于绝对空间的论点。绝对空间是一个纯粹的虚空，稳定地标记了点与点之间的距离。绝对空间像绝对时间一样，也服从于严格的数学描述。附录中的大部分内容依赖于动力学证明。然而，在这些证明的基础上，我们发现牛顿的本体论框架将绝对空间和绝对时间等同于上帝的属性。 ^[23] 在牛顿的早期作品《光学》中，牛顿就认为绝对空间是上帝的“感官”或“感觉中枢”，因此上帝的心灵能够立刻感知空间中的所有物体：“有一个内在的、有生命的、智慧的、无所不在的存在，他在无限的空间里，就像他的感官一样，密切地关注着事物本身，彻底地感知它们，并通过它们直接存在于自己的面前而完全理解它们。” 虽然后来我们将上帝赶出了这种对空间的描述，但牛顿设定的上帝绝对视角及其“无源之见”，或者更确切地说“无处不在的视角”以及“世界的绝对概念”，将成为物理学家头脑中不容置疑的假设。 ^[24] 它将形成一个理想的、完全客观的制高点来观察世界本身，而这一制高点只有科学才能提供给我们。这将成为盲点的一部分。

从力到相空间：抽象在经典物理学中的胜利

尽管牛顿定律很强大，但用牛顿定律去解决问题却很麻烦。举一个所有物理学专业的学生都熟悉的问题。一个小滑块从无摩擦的楔形物上滑下，而楔子本身沿着旋转转盘的表面移动。解决这个问题，我们需要知道滑块在三维空间中的初始位置（标记为 x O ， y O ， z O ），然后确定在每个坐标方向上作用在它上面的所有力。最后，必须对由牛顿定律确定的微分方程进行积分（求解），以得到每个方向上的运动随时间的变化，即 x （ t ）、 y （ t ）、 z （ t ）。要正确解决这个问题，必须确定楔形物和滑块在每个方向上受到的力，包括来自旋转转盘的“非惯性”力。大多数物理学专业学生都会承认，正确分解这些力并且对所得方程进行积分需要相当多的经验和技巧。此外，如果对物体进一步施加约束条件，例如，将一系列滑块用一组柔性杆连接起来，那么对力的描述也需要包括这些约束条件。更进一步来说，当我们考虑大量物体的集合，比如一个装满原子（如气体）的盒子时，牛顿定律需要求解每个原子的方程。我们必须从所有原子的初始位置和速度开始，并在三个方向上解析它们之间的所有力。哪怕是计算一个很小的气体盒的未来状态，我们也需要求解数万亿个方程。因此，虽然牛顿定律在定义运动时可以在原则上适用于任何物体的集合，但实践中的很多情况都太复杂了，我们无法解决甚至无法深入了解这些问题。此外，正如我们将在下一章中所要看到的，这种无法直接求解大型且复杂的牛顿方程的情况，对于我们关于时间的理解有着深远的影响。

随着一代又一代物理学家对力学的不断探索，他们开始寻找其他更深层的原理，正是这些原理塑造了质量和运动。这些原理将在一系列惊人的进步中被人们发现，极大延展了力学的范围，同时将自身塑造为更高层次的数学抽象。

当时人们产生了这样一种观念，那就是自然在某种意义上是经济的，这在当时是最重要的进步。当系统经历变化时，系统试图将自身运动的某些方面保持在最低限度。过去，人们曾经多次以非常有限的方式表达过这种“极值”概念。例如，在公元60年，古希腊数学家、力学家海伦发现，光线在被一个表面反射时，总是会“选择”走最短的路径。在近1600年后，皮埃尔·费马重新思考了海伦的发现，指出这实际上是说在什么情况下光从光源经过镜子再到观测者所需时间最短。此外，在牛顿的时代，许多物理学家和数学家都致力于解决著名的“最速降线”（brachistochrone）问题，试图找到最合适的吊索形状，以尽可能减少小球沿线下落所需的时间。这些案例都提示我们，大自然似乎会选择“极值”路径，这也就是说，大自然会使运动的某些属性保持最小值或最大值状态。反过来，这意味着一些普遍的组织原则在起作用，与人们所说的运动的经济性有关。

第一个提出力学领域广义极值原理新表述的人是皮埃尔·路易·莫佩尔蒂，他是一个富有的私掠船长的儿子。在18世纪40年代，莫佩尔蒂发现了“最小作用量原理”（principle of least action）。“作用量”是他引入力学的一个新的物理量。作用量是物体的质量（ m ）、速度（ v ）以及运动距离（ d ）的乘积。他还用最简单的语言表达了他所提出的新原理：“每当自然界发生变化，这种变化所消耗的作用量总是尽可能小。” ^[25] 莫佩尔蒂找到了一个正确的物理量（作用量），提出了一个正确的想法（作用量的最小化），由此将物理学引向了一个超越牛顿的更烦琐的力学版本。但是，莫佩尔蒂还不够熟练，无法将一个关于普遍原理的新陈述转化为一个具有普适性的、在数学上易于处理的形式。这需要一批杰出的数学物理学家，包括达朗贝尔、莱昂哈德·欧拉和欧拉的继任者、柏林普鲁士科学院的数学主任拉格朗日。

拉格朗日等人找到了一种数学上优雅的方式，来表达一个物体的系统在其整个发展过程中的作用量。在这个新的力学纲领中，物理学家先设定了一个路径的初始坐标（ x O ， y O ， z O ）和最终坐标（ x f ， y f ， z f ），来表示运动的开始和结束。总作用量就是沿路径运动的所有作用量的总和。换句话说，总作用量是运动距离上质量乘以速度的积分。最后，通过使用“变分法”，可以检查两个固定端点之间所有可能路径的作用量。值得注意的是，大自然选择的路径将是作用量“静止”的路径。换言之，作用量要么是最小值，要么是最大值。这是多么美妙啊！实际上，力学中的极值往往是最小值，因此人们说自然在其组织中体现了一种经济性的原则。

为了呈现上述过程，拉格朗日创造了一个新的数学对象，它将重塑物理学中的所有领域，包括经典力学和量子力学，从电磁场到爱因斯坦广义相对论，每一个物理学领域都适用这一数学对象。我们现在把这个数学对象称为“ 拉格朗日量 ”，它是一个单值函数（一个“标量”），因此，与牛顿在三个运动方向上进行解析的方程（每个方程都适用于系统中的每个物体）相比，拉格朗日量更易于使用和计算。同样重要的一点是，拉格朗日量是用系统中的能量来表达的。

在18世纪末，“能量”对物理学家来说也是一个全新的概念。就像之前的动量和力一样，对能量下一个具体且恰当的数学定义需要耗费物理学家大量的时间。其中遇到的困难部分在于系统中的能量有不同的形式。首先，能量被锁定在系统的运动过程中，这就是所谓的 “动能” 。“动能”中的“动”（kinetic）来源于希腊语中表示“运动”的单词“kínsi”，英文的“电影院”（cinema）一词中也有这个词根。对于单个粒子来说，其动能可以表示为质量乘以速度的平方（或½× m × v 2 ）。另外，能量还可以被锁定在组成系统的物体的空间排列或构型中。这种能量就是势能，它取决于物体之间相互作用（或力）的性质（如通过引力场或电场作用）。势能可以表示为一个函数 U （ x ， y ， z ）。必须在此具体说明的是，不同类型的相互作用可能会产生不同的势能。例如，一个物体悬挂在距离地面某一高度的 H 上，这个物体就有一个重力势能，它线性地依赖于 H 。如果放开这个物体，物体就会落到地面上，这种转换可以描述为势能转化为动能。

事实上，还有很重要的一点是，拉格朗日量对于不同形式的能量组合有不同的表达方式，是一个系统范围的描述。拉格朗日量将物体的集合作为一个整体，可以将这些物体表示为一个单一的数学对象。作用量的极值也是一个系统范围的描述，它来自在系统从初始位置到最终位置的过程中对拉格朗日量的最小化。

要使拉格朗日量有效，我们需要从一个不同的角度理解坐标的含义。回想一下，在牛顿物理学中，一个物体在物理空间中存在一个用笛卡儿坐标来描述的位置（ x ， y ， z ）。作用于物体上的力在每个方向上都被写下来，这样在这些方向上的牛顿运动方程就可以求解了。因为拉格朗日的方法是一个系统层面的方法，它拓展了坐标的含义。拉格朗日的广义坐标是相对于特定的系统来说的，它可以表示出任何给定系统的约束条件。举一个例子，考虑一个由三个重物组成的复摆，每个重物通过一根刚性杆连接，并且在重物的位置上连接有铰链。每个重物都会像单摆一样来回摆动，但是铰链点本身也在摆动。在这个问题上，拉格朗日的广义坐标由每根杆与垂直方向的夹角组成。这个问题的拉格朗日量也可以用这些角度来表示系统的动能和势能，使得这个公式更易于解析。在我们的故事中，至关重要的一点是，拉格朗日的广义坐标从系统本身的角度对空间进行了重新想象，空间不再是一个在宇宙中（或上帝视角下）固定不变的参照系。这样一来，它们就表示了坐标的含义和空间的抽象。因此，拉格朗日的方法从笛卡儿的框架中迈出了一步。当然，笛卡儿的框架已经是对空间的身体经验进行抽象后的结果了。

我们应该注意到，拉格朗日的形式体系总是能推导出一组符合牛顿定律的动力学方程，因为牛顿定律在经典力学中总是成立的。然而，拉格朗日的方法以其优雅和简洁超越了牛顿的原始框架，大大增强了经典力学的适用性和洞察力。

经典力学的下一个进步出现在1833年，爱尔兰人哈密顿通过进一步抽象坐标和空间的表达，重新表述了最小作用量原理。哈密顿将“动量”本身作为一种新的坐标，并让其与“位置”处于同等地位。

在牛顿力学中，力改变了物体的动量。例如，当一个物体具有恒定的质量时，意味着力的作用会改变物体的速度，并产生加速度 a ，数学上表示为 a = dv / dt （回想一下，加速度是速度随时间变化的量）。然而，速度只不过是位置随时间变化的量（ v = dx / dt ），这意味着动量并不是一个与位置无关的量。

然而，在哈密顿的力学表述中，物体的动量被视为一个独立的坐标，就像位置一样。对于单个粒子来说，这意味着系统“生活”的空间不再是通常意义上的笛卡儿三维空间。相反，哈密顿的动力学版本发生在六个维度，这就定义了后来我们所称的“相空间”，即位置有三个维度（ x 、 y 、 z ），动量也有三个维度（ mvx 、 mvy 、 mvz ）。对于比单个粒子更复杂的系统来说，动量坐标和位置（构型）坐标都可以进一步推广，以捕捉系统内的约束条件，就像在拉格朗日的框架中所做的工作一样。然而，系统的动力学表示总是存在于三维空间以上的“超维空间”中。

随着时间的推移，那些用来分析哈密顿力学的工具，在数学上变得越来越复杂，特别是庞加莱于19世纪末至20世纪初所做的工作，使力学的复杂性大大加强了。正如庞加莱等人所理解的那样，即使最终的动力学方程因其复杂性而无法求解，哈密顿根据相空间对质量和运动的重塑，仍然能帮助我们对所研究系统的行为获得深刻见解。例如，随着时间的推移，系统会在其广义动量和广义坐标的多维相空间中描绘出一条轨迹。该轨迹随时间变化的形状为动力学提供了重要的线索，例如这一轨迹揭示了哪些量是不随时间发生变化的（即守恒的）。通过这种方式，这些超三维物体的数学可以被直接转化为对行星、粒子或抛体在真实世界中运动的理解。

经典力学的拉格朗日量和哈密顿表述的成果，在适用范围和效力方面都给人以深刻的印象。当迈克尔·法拉第和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪中叶将延伸到整个空间的电磁场引入物理学语言时，这些实体对牛顿关于宇宙仅由粒子和力所构成的观点提出了挑战。场是能在时空中发生连续变化的物理量。法拉第在研究磁学时意识到了场的重要性；他确信电场和磁场决定了粒子的运动并携带能量，所以它们一定有相应的物理实在。麦克斯韦随后提供了一个统一的场论，其方程构成了经典电磁学的基础。人们最终发现，这些场可以优雅地包含在拉格朗日框架中，就像弹性表面这样的连续介质一样。通过这种方式，麦克斯韦发现的与光相关的各种电磁波现象都被纳入了经典物理学的全面分析工具箱中。此外，正如我们将在下面章节中看到的，到19世纪末，通过路德维希·玻尔兹曼和约西亚·吉布斯在统计力学中广泛使用相空间，原子得以在物理学中成功再现。因此，拉格朗日和哈密顿的形式体系又一次发挥了决定性作用，使物理学能够接受一种系统观点，即世界是由数万亿相互作用的原子组成的。

经典物理学的胜利

20世纪伊始，经典分析力学中那些轻如薄纱的超维抽象概念似乎囊括了自然的一切，小到原子大到弥漫空间的无形的场。物理学这项非凡事业的巨大力量和影响，是对人类理性的一次精彩的证明。经典物理学成了科学胜利的典范。

我们勾勒了经典物理学的历史，以揭示物理学是如何与前一章概述的盲点世界观联系在一起的，并说明了根据盲点世界观我们是如何理解物理学的。在本章的最后，我们将经典物理学与盲点的以下内容联系起来：自然两分、还原主义、客观主义和数学实体的物化。我们将对这些要点进行逐一考察。

自然两分。 这种观点认为，微观物理实体（原子、光波）客观地存在于外部世界，而像颜色或冷热这样感知的质是主观表象，存在于人的心灵中。当然，经典物理学是这一世界观的主要推动力，现代早期的物理学家（伽利略、笛卡儿、牛顿）是这一世界观的主要缔造者。然而，正如怀特海所说，自然两分这一形而上学在逻辑上并不是从经典物理学中得出的解释框架。 ^[26] 相反，形而上学被叠加到物理学上。结果，心灵被逐出了自然。然而，正如我们在接下来的章节中将看到的那样，在20—21世纪，当物理学在努力解决时间、物质和宇宙学问题时，心灵又重新给物理学带来了困扰。

还原主义。 还原方法，即将现象还原为其组成部分，在经典物理学中被广泛运用，并取得了相当大的成功，以至于在许多人的心目中，还原从一种方法上升到了存在的基本原则。根据这个我们可以称之为“微小主义”的原理，微小的事物及其属性相较于其所组成的大型事物来说具有更基础的地位。这与一个叫作“微观还原”的知识原理密切相关：理解一个系统的最佳方法是将其分解为各个要素，并用各个部分的属性来解释整体的属性。简而言之，还原作为一种在特定与境下用于特定目的方法，它确实有用且功能强大，进而变成了一种普遍化的“主义”，即“还原主义”。这种主义已经产生了许多哲学和伦理方面的后果，并且相应的影响还将一直持续。我们将在整本书中呈现这一点，特别是在最后一章关于地球气候危机的讨论中。

客观主义 。牛顿需要设想一个基本的参照系来区分惯性运动和非惯性运动，于是他引入了绝对空间和绝对时间的概念。这些概念对牛顿来说都有神学内涵。这些概念还建立了一种客观主义的观点，根据这种观点，科学应该提供一种上帝视角的宇宙观。“客观”并不是简单地指独立于个人的主观性，也不仅仅意味着可被公开检验或者在视角的转换中保持不变，客观意味着上帝视角，不在具体的空间和时间中。

数学实体的物化。 拉格朗日表述和哈密顿表述的非凡力量有助于推动数学实体的物化，这成为盲点形而上学的关键要素。这些关于天体力学或粒子动力学的表述具有一种令人着迷的简洁和美感，其效果几乎是超自然的。 ^[27] 这样的效果被认为支持了柏拉图的数学实体概念，或者被理解为真正实在的数学实体。数学被认为是世界的理想骨架，而不是我们人类认知能力的创造，也不是从科学工作间和生活经验中抽象出来的产物。

考虑到这种强大的世界观，我们很容易看出经典物理学是如何成为科学理解世界的原型的：科学在理想情况下应该是完全客观且普遍的，并且完全不会受到人类经验的污染。这种思维方式使人们在研究经典物理学适合解决的问题时取得了快速的进展。但是这一类问题忽略了自然和人类经验中的很大一部分内容。随着科学不断攀登数学抽象的高峰，这种悄然替代的做法逐渐占据上风，以至于人们遗忘了攀登过程中所需的直接经验这一永恒的立足点。这种遗忘就是我们在第一章中提到的经验失忆症。

为了从失忆症中恢复过来，我们需要意识到在经典物理学发展的整个过程中，经典物理学的成功总是建立在生活经验的基础上。虽然这种悄然替代在不知不觉中会导致科学家和哲学家忘记了他们研究的基础，但科学家和哲学家们却始终不得不依赖直接经验这一基础。

例如，中世纪学者在对运动进行量化的运动学探索中不懈努力，最终提出了运动的概念，这就说明了从具身经验中提取结构不变量的道路是相当艰难的。人类通过身体在世界中生活，对运动进行经验。在经典物理学出现之前的时代，这些经验就是直观的背景，例如“迅速”、“快速”或“急速”等概念，我们从这些不太明确的概念中找到了关于速度的恰当的数学定义。

随着自然哲学家们提出并探索惯性、动量和力的形式化的、数学上可操作的定义，经典物理学随后取得的进展将与这些努力相呼应。在牛顿之后，随着后几代物理学家重新定义了一些数学量，如能量和作用量，它们的意义离具体的经验越来越远，但它们却能够提供越来越强的预测能力，一个新的抽象螺旋开始了。这种抽象的力量是如此强大，以至于随着时间的推移，我们忽视和遗忘了它们仍然是经验残余这一事实。在本章中，我们沿着这个螺旋上升的过程，看到了鼎盛时期的经典物理学所使用的数学抽象是如何为盲点这一形而上学特权提供理由的，而我们却把盲点当作常识接受了下来。

正如自然两分、还原主义、客观主义和数学的物化所发生的那样，盲点形而上学的其他要素（物理主义和经验副现象论）也被嫁接到了关于科学是什么以及科学说了什么的假设上。这一切看起来不无道理，尽管一路上不乏重要的批评者和反对者，有些批评甚至来自科学界内部。尽管如此，许多科学家，尤其是物理学家，开始梦想大自然的一切尽在他们的掌握之中。但是，借用怀特海的话来说，“作为我们经验的对象”，大自然却有着不同的想法，我们将会看到这一点。

[1] We rely on E. A. Burtt, The Metaphysical Foundations of Modern Science (Mineola,NY: Dover, 2003); R. G. Collingwood, The Idea of Nature (Clarendon: Oxford Univer-sity Press, 1945); E. J. Dijksterhuis, The Mechanization of the World Picture ,trans. C. Dikshoorn (Clarendon: Oxford University Press, 1961).

[2] Alfred North Whitehead, Science and the Modern World (New York: Macmillan,1925), 7.

[3] See Edward Grant, The Foundations of Modern Science in the Middle Ages: Their Religious, Institutional, and Intellectual Contexts (Cambridge: Cambridge University Press, 1996). See also Peter Harrison, The Fall of Man and the Foundations of Science (Cambridge: Cambridge University Press, 2007).

[4] See Collingwood, Idea of Nature , 29–30.

[5] 关于恩培多克勒的讨论以及《论自然》一文的翻译，参见：Kirk et al., Presoc ratic Philosophers , 280–332.

[6] Aristotle, Metaphysics , trans. C. D. C. Reeve (Indianapolis: Hackett, 2016), 8, 10.

[7] See Dijksterhuis, Mechanization of the World Picture , 22–24.

[8] David Lindberg, The Beginnings of Western Science: The European Scientific Tradition in Philosophical, Religious, and Institutional Context, Prehistory to A.D. 1450 , 2nd ed. (Chicago: University of Chicago Press, 2007), 77.

[9] 关于伊壁鸠鲁偏斜思想如何在中世纪晚期传入欧洲的描述，可参见：Stephen Greenblatt, The Swerve: How the World Became Modern (New York: Norton, 2011).

[10] Aristotle, Metaphysics , 11.

[11] Collingwood, Idea ofNature , 50.

[12] See Francis M. Cornford, Plato’s Cosmology (Indianapolis: Hackett, 1997); Plato, Timaeus , trans. Donald J. Zeyl (Indianapolis: Hackett, 2000).

[13] Collingwood, Idea of Nature , 72–79.

[14] Lindberg, Beginnings of Western Science , 37.

[15] David Lindberg, The Beginnings of Western Science , 1st ed. (Chicago: University of Chicago Press, 1992), 282. This sentence does not appear in the second edition of this book.

[16] See Lindberg, Beginnings of Western Science , 2nd ed., 299–300.

[17] Johannaes Buridanus, Questiones in Metaphysicam Aristotelis , bk. XII, question 9. Edition of Iodocus Badius Ascensius, Paris, 1518; fol. 73 recto. For an account of Buridan’s discovery of the law of inertia, see E. A. Moody, “Laws of Motion in Medieval Physics,” Scientifc Monthly 72 (1951): 18–23.

[18] Whitehead, Science and the Modern World , 9.

[19] Robert Crease, The Workshop and the World: What Ten Thinkers Can Teach Us about Science and Authority (New York: Norton, 2019).

[20] 关于培根“侵扰”自然的含义，参见：Carolyn Merchant, “Francis Bacon and the‘Vexations of Art’: Experimentation as Intervention,” British Journal for the History of Science 46, no. 4 (2013): 551–559.

[21] See Eric Schliesser, “Why Does Newton Use ‘Axiom or Laws of Motion,’” Digressions & Impressions (blog), January 26, 2016, https://digressionsnimpressions.typepad.com/digressionsimpressions/2016/01/why-does-newton-use-axioms-or laws-of-motion.html.

[22] 爱因斯坦的这些评论出现在他与物理学专业学生埃斯特·萨拉曼的对话中。参见：Max Jammer, Einstein and Religion: Physics and Theology (Princeton, NJ:Princeton University Press, 1999), 123.

[23] See Geoffrey Gorham, “Newton on God’s Relation to Space and Time: The Cartesian Framework,” Archiv für Geschichte der Philosophie 93 (2011): 281–320.

[24] 这里我们借鉴了Thomas Nagel提出的“无源之见”。参见：Thomas Nagel, The View from Nowhere (New York: Oxford University Press, 1986)。以及Bernard Williams的“世界的绝对概念”这一观点，参见：Bernard Williams, Descartes: The Project of Pure Inquiry (London: Pelican, 1978)。

[25] Quoted in Jennifer Coopersmith, The Lazy Universe: An Introduction to the Principle of Least Action (Oxford: Oxford University Press, 2017), 25.

[26] See Alfred North Whitehead, The Concept of Nature (Cambridge: Cambridge University Press, 1920; Ann Arbor: University of Michigan Press, 1957), and Whitehead, Science and the Modern World .

[27] See Eugene Wigner, “The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences,” Communications on Pure and Applied Mathematics 13, no. 1 (1960): 1–14.