物理学的本原与原因：西方哲学简史

第二节　物理学

“自然”的概念

物理学即自然哲学。关于它的研究对象，亚里士多德给出这样一个定义：

自然是自身具有运动来源的事物的形态或形式，这些形态或形式只有在思想中才能与事物相分离。⁽²⁾

他认为，物理学研究的自然是运动的事物的本原和原因，不能脱离运动的事物来研究自然。毕达哥拉斯所说的“数”和柏拉图所说的“理念型相”都是与事物相分离的形式，不能成为物理学的对象。物理学研究的是运动着的事物之中的形式和形态。

亚里士多德的自然观受到他的生物学研究的影响，他把所有事物分为两类：一类依自身本性而存在，另一类依其他原因而存在，这主要指人工产品。第一类事物是自然物，包括动物、植物和气、水、火、土、以太等元素，自然物是“自身具有运动来源的事物”。动物的繁殖和行动，植物的生长都是自身的运动所致，是自然物运动有内在源泉的证据。即使无生命的元素，也有自身的运动来源。当然，自然物还不是自然，“自然”这一概念特指自然物的本性，即它们运动变化的原因和依照的原则。用亚里士多德的话来说，物理学研究的是自然物的“形式和形态”。

三本原说

亚里士多德总结了以前的自然哲学，说事物运动的本原既不是一个，也不是无限多，而是三个。形式、缺乏和质料是运动的三本原。质料是运动的载体，它在运动中保持不变。形式决定运动的事物所处的状态。缺乏（privation）决定运动所朝向的状态；缺乏也是一种形式，即事物应该有、但尚未有的形式。一旦事物拥有它所缺乏的形式，它便完成了从一个形式向另一个形式的变化，即完成了一个运动过程。总的来说，一事物的运动就是在不变载体的基础上从一个状态向另一个状态的变化。比如，气的形式是热，缺乏冷，当它的形式变化为冷时，气变化为水；反之，水的形式是冷，缺乏热，当它的形式变化为热时，水变化为气。在气变水、水变气的运动过程中，运动的载体不变。如图所示：

现实与潜在

亚里士多德还把运动定义为“潜在的现实化”⁽³⁾。潜在性相当于“缺乏”，是应该有、但尚未实现的形式，现实性则是事物已有的形式。从潜在到现实的转化也就是缺乏的形式转变为实际具有的形式。不过，在这里，亚里士多德表达了比“三本原”说更多的思想。他强调：第一，缺乏不但决定了运动的朝向，而且是朝着这一方向运动的潜能；事物内部就是实现自身目的的能力。第二，潜在的现实化是暂时的，一个潜在的形式被实现后，另一个潜在的形式又出现，由此构成了运动的连续性。第三，潜在的现实化是相对的，每一阶段的运动都不可能完全实现潜在因素。第四，潜在又相当于不变的质料；载体是不能被现实化的潜在，因而它在运动全过程中保持不变。

现实和潜在可以说是运动的两重本质，“两本质”和“三本原”是从不同的角度分析运动现象得出的结果。“三本原”说基于逻辑分析，亚里士多德根据运动的对立性质以及对立面联结的条件，确定两个对立的本原以及它们共同的载体。“两本质”说则更多地来自对经验事实的观察，如亚里士多德说，现实和潜在的意义“可以通过归纳从特殊事例中看出来，用不着去寻求每一样东西的定义，只要把握其中的类似之处就够了”⁽⁴⁾。他列举的事例大如成熟、衰老、学习、治疗、建筑，小如减肥、行走、睡眠、观看，所有自然活动，包括人的身体活动和思想活动，都被归结为从潜在到现实的过程。

四 因 说

亚里士多德还讨论了事物运动的原因。古代人的“原因”观念不同于近代以来的“因果性”观念，后者指先于结果并产生结果的事件，而古希腊人所谓的“原因”却不总是与“结果”相对应的一个观念。在亚里士多德物理学中，“原因”与“为什么”相对应，并不与“结果”相对应。对于一个对象，我们可以提出多少“为什么”的问题，它就有多少“原因”。为了知道事物运动的原因，首先需要追问“为什么”的问题。亚里士多德提出了四方面的问题，与之相对应的理由就是运动的四种原因。（1）事物为什么在运动中继续存在？因为它们由不变的质料构成，这一理由即质料因。（2）事物为什么会以某一种特定的方式运动？因为它们各有特定的形式，表述本质的定义即形式因。（3）事物为什么会开始或停止运动？因为它们受到推动或作用，推动者或作用者即动力因。（4）事物为什么要运动？因为它们都朝向各自的目的。解释运动朝向目标的理由即目的因。比如：雕塑活动的质料因是铜，形式因是雕像的模型，动力因是雕塑者，目的因是雕像的完成。建筑房屋活动的质料因是砖石等材料，形式因是建筑蓝图，动力因是建筑者，目的因是房屋的完成。

亚里士多德强调，形式因、动力因和目的因“通常是一致的，因为：第一，形式因是事物的本质，而一个事物在运动中朝向的目的就是它所缺乏的形式，所应该有的本质；第二，一事物只能接受与它本质相同的东西的作用，比如，人生人，元素推动元素”⁽⁵⁾。因此，形式因、目的因和动力因都属于形式，或者说，统一于“形式”这一概念。亚里士多德强调三者的一致性是为了把“四因”最终归结为质料与形式的区分。另一方面，运动的三本原也可以归结为质料与形式（缺乏也是一种形式）的区分，潜在与现实也分别表现为质料与形式。这样，运动的本原、原因和本质就都可以用质料与形式的关系加以说明了。三本原说、四因说和潜在与现实关系说都从不同角度和方面，对运动中事物的质料与形式关系进行分析，它们是将分析方法运用于运动现象所得到的产物。

目 的 论

亚里士多德在《形而上学》中指出，四因说是对以前哲学的总结，泰利斯的水、阿那克西美尼的气、赫拉克利特的火、恩培多克勒的“四根”和阿那克萨戈拉的种子都是对质料因的不同说明；恩培多克勒和阿那克萨戈拉还企图在质料因之外寻找动力因，分别把动力因说成是爱恨和心灵；柏拉图在毕达哥拉斯之后，主张用形式因统摄质料因；但所有这些人都忽视了目的因。⁽⁶⁾亚里士多德特别重视目的因，视之为自己独创性的发现。

亚里士多德主张把自然看做有目的的活动。他说，自然绝不会做无用或无目的之事⁽⁷⁾，自然“明智地行使她的作品”，“追求可用的东西”，“寻找最好的东西”，“期待”某种结果，“不做任何无目的或不合理性之事”，“总是眼看着最好的东西行动”，“好像一个好管家，从不扔掉一切可以产生出有用东西的物品”，⁽⁸⁾如此等等，不一而足。我们应该理解，拟人化的手法并不表示准确的哲学意义。亚里士多德并不认为自然能够像人那样有意识地选择自己的目的，更不认为自然必须满足人的目的。他所谓的目的不过是事物实现自己本性的自然倾向。并且，他认为这种倾向会因受到阻碍而中止，因而出现偏差，比如产生出“人面牛”之类的怪物，怪物只是有目的之努力失败的结果。有目的之自然倾向受到阻碍也是自发性和偶然巧合的原因。(www.xing528.com)

亚里士多德把“自发性”和“目的性”当作两个矛盾的概念使用。另一方面，他又把“必然性”和“目的性”当作两个相近的概念使用。他说：

自然在一种意义上是有目的之活动，在另一种意义上是有必然性的活动。⁽⁹⁾

他的目的论是内在的目的论，与后来出现的外在的庸俗的目的论，如说老鼠存在的目的是为了给猫吃之类的说法不可同日而语。

位移运动

以上讨论的，是适用于一切运动的原则和原因。从概念的外延上说，运动包括三类：性质的、数量的和位置的。比如，水变气是实体性质的运动，生物的生长是实体数量的运动，天体运行和地面上事物的直线运动是实体位置的运动，后者又被称作“位移”。

在阐述了关于运动的一般性道理之后，亚里士多德又专门讨论了位移运动的性质。他认为，每一事物都有自己的自然位置。 自然位置是适合一事物自身本性的位置，而不是本身无上下左右之分的几何空间。在他看来，上下左右之分不是人为的区分，而是由事物的自然属性所规定的不同位置。比如，火的自然位置在上，土的自然位置在下，气、水在中间。当每一事物都占据各自的自然位置时，不会发生移动。移动只是在一事物受到外力的推动、被迫离开自然位置，进入另一事物的位置时才发生。被挤出的事物又进入第三个事物的位置，因此连锁移动。在移动中，事物彼此交换位置，一事物从一个位置中移动出去，另一事物随即移动进来。每一事物都不会丧失位置，每一位置都不会不被一个事物所占据。最初的移动虽然是由外力造成的，但处于移动之中的事物内部也有朝向自己的自然位置移动的力量，事物背离自己的自然位置移动总是外力大于内在自然力的结果。由此不难知道，直线运动不可能是匀速的：事物在朝向自然位置移动时做加速运动，如重物下落、空气上升；反之，它们在背离自然位置时做减速运动，如重物上抛、空气下沉。

从亚里士多德的位移运动观中可引申出一些重要推论。一个推论是：宇宙整体的位置是球形。因为宇宙中事物交换位置而产生的位移必定是一个循环运动，即最初开始移动的事物所遗留的位置必定要被最后开始移动的事物所占据，这样才不会出现没有位置的事物或没有事物的位置这样荒谬的结果。为什么不可能有不包容事物的空的位置呢？亚里士多德的另一个重要推论：宇宙没有虚空，即后人常说的“自然害怕真空”。

亚里士多德的位置观念后来成为阻碍近代物理学的羁绊。例如，它否认真空，取消惯性，用自然位置规定运动的速度，否认匀速直线运动。在当时的历史条件下，亚里士多德的位置观以及相关的移动运动观是一个自满自足的理论体系，在近二千年的时间里长久地主导着人们看待世界的方式。

时　间

时间之于事物的运动，犹如位置之于运动的事物。亚里士多德对时间的定义是：“依先后而定的运动的数目。”⁽¹⁰⁾“依先后而定”指均匀计数的方式，“运动的数目”指按此方式衡量运动所得到的一个个数目，即“现在”的系列。按照这个定义，时间是间断性和连续性的统一。时间的间断性表现在“现在”的前后之分，连续性表现为“现在”的均匀延续。他说：“现在就是能被计数的先后数目，不论在先还是在后，现在作为存在是同一的（因为先与后都处在运动之中），但又不是同一的，因为现在在计数过程中有先后之分。”⁽¹¹⁾亚里士多德第一次把时间的单元分析为“现在”，把时间解释为由“现在”所构成的连续系列。这种以“现在”为基础的时间观，比较完满地解释了时间的均匀流动性、前后不可逆性、可分割的间断性和不停驻的连续性等特点，成为长期统治西方人思想的经典时间学说。另据现代哲学家海德格尔的说法，这种时间学说与传统的“在场”的形而上学有着密切联系。

连续性和无限性

连续性是与位置和时间相关的一种性质。亚里士多德认为，有一些连续系列是无限的，有一些则是有限的。他讨论了三种情况。⁽¹²⁾　（1）体积不可能无限扩展，但却可能无限地分割，或者说，有最大的体积，但却不可能有最小的体积；因此，宇宙的体积是有限的，它的体积不可能无限大。　 （2）数目可以无限扩展，但却不可能无限地被分割，或者说，有最小的数目，但却没有最大的数目。这里所说的数目指自然数，以1为最小单位。　（3）时间既可以无限地伸展，又可以无限地被分割，或者说，既没有最长的时间，又没有最短的时间。

亚里士多德认为，如果想象一个无限系列而不陷入任何矛盾，便可以肯定这个无限系列。这种意义上的无限性当然不是现实的无限性，而只是一种潜在的无限性。他还认为，如果把无限性当作独立的、可感的存在，那就会得到“恶无限”，即造成恶性循环的错误。“恶无限”的一个著名例证是芝诺否认运动的悖论。亚里士多德指出，芝诺的错误在于把时间和距离无限可分割的可能性（潜在）偷换为现实性。

天界与地界的区分

亚里士多德把移动分为直线运动和圆周运动两大类，认为只有圆周运动才是连续的、均匀的。他争辩说，如果直线运动也是连续的，那么它势必在永恒的时间里无限延伸，宇宙的体积将变得无限大；根据无限大体积的不可能性，他否认了直线运动的连续性。只有圆周运动可以在有限的区域做永恒的、连续不断的运动。并且，圆周运动是平面运动，圆周上没有上下之分，做圆周运动的物体不会朝向或偏离自己的自然位置，因此，圆周运动是匀速运动。根据这些理由，他得出圆周运动比直线运动更加完善的结论，并以此做出了天界与地界的区分。

地界即地球的位置，被气、火、水、土四种元素所占据，四元素朝向或偏离自己自然位置的移动是直线运动。因此，它们所构成的事物按照本性做直线运动。直线运动是断续的、暂时的，这些事物也是可朽的。天界即地球之外的位置，被称为“以太”的第五种元素充满天界，以太做匀速圆周运动，因此，天界以及由以太构成的天体都是球形。天体的运动是连续的、永恒的，因此，天体也是不朽的。圆周运动虽然不会趋向静止，但也是由一个静止状态开始的。按他对运动本质的说明，从静止到运动的过程是从潜在到现实的内部变化，但只是在一个外在于潜在的现实推动者的作用下，这个内在过程才能完成。在位移这种运动方式中，静止和运动、潜在和现实的关系最终被归结为被推动者和推动者的关系。天界的圆周运动需要一个推动者才能开始运动，并且这是一个“第一推动者”。第一推动者本身不运动，否则又需要设立引起它运动的推动者，陷入无穷倒退的说明。这个不动的第一推动者又被称为神，是形而上学的最高原则。