以太的功能

在牛顿这里，我们发现了对在玻义耳那里所采取的见解的一个更深的、更明确的发展。正如我们已看到的，到玻义耳的时代为止，以太媒介的概念已开始提供两个不同的功能；它跨距离传播运动，它具有对力学之外的现象如电、磁、凝聚等进行说明的特性。牛顿是在玻义耳停手的地方入手的。对他来说，至少在他早年的工作中，超距作用也是不可设想的。尤其是他在光学上的研究使他认为，为了说明光的传播，这样一种媒介是必要的。在光的本性以及他关于光的一些性质的实验结论的有效性上，他与胡克、帕迪斯①

① 《光学》，第 377 页以下。着重号系我所加。

等人进行了一系列争论，他对假说的严厉谴责，他要从他的见解中除掉一切想象嗜好的严肃尝试，都贯穿在这一切争论中，他绝不会想到怀疑一种至少实行传播光的功能的媒介的存在。尽管他与胡克有严重分歧，可是他在这一点上却同意胡克，即存在着一种以太，它是一种对振动敏感的媒介。①既然已经从时代的潮流中接受了这一概念，而且觉得它有充分的根据，牛顿就很容易把它的用处推广到其他现象——牵涉到超距作用，而且其他人用同样的方式来说明的现象，如重力、磁力、电吸引力等等。在牛顿给本特利的第三封信中，有一段很有趣，这一段把超距作用是不可能的信念与莫尔哲学的其他暗示结合起来。“要是没有某种别的非物质的东西为中介，无生命的粗俗物质要不相接触地作用于其他物质，影响其他物质，这真是不可思议；如果它要这样做，那么在伊壁鸠鲁意义上的引力就应该是必要的，是它固有的。这是我不要你把固有重力赋予我的一个理由。有人认为重力应该是物质固有的、内在的、必要的，因此一个物体可以通过真空在一定的距离之外作用于另一个物体，而无需任何别的东西为中介，通过这种东西，它们的作用和力可以从一个传递到另一个，这个想法对我来说真是荒谬绝伦，以致于我相信但凡一个人在哲学问题上有足够的思维能力，就绝不会陷入此想法。重力必定是由一个按照某些定律不断作用的媒介引起的；至于这个媒介是物质的还是非物质的，我留给读者去考虑。”

其次，牛顿生活在那个时代之前，在那个时代，科学家们相信，可以设定能量是守恒的，而不必去提请其他公认的维护能量之不变性的力学原理。当两个物体在空间相碰时，由于不完全的弹性和摩擦之类的理由，它们不能以它们接近时的同样速度各自分离，当代科学家可以把表面上损失的能量确定在其他形式中，例如物体内部分子运动的提高，并以热的形式表现出来。在牛顿的时代，这样一个学说已得到莱布尼兹的拥护，可是它对牛顿毫无影响，甚至不得为他而知。因此对于他的心灵来说，物质世界似乎是一部很不完美的机器，运动处处都在衰败。

“因此自然很顺从自己，它是非常简单的，通过对天体进行调解的重力吸引，它执行天体伟大的运动，通过对粒子进行调解的某些别的吸引力和排斥力，它完成粒子的几乎一切微小的运动。惯性是一个消极的本原，靠此本原物体维持它们的运动或静止，按照作用力的大小接受运动，按照受到阻力的大小抵制运动。单靠这一本原世界上绝不可能有任何运动。为了把物体推入运动。某个别的本原是必要的；既然物体处于运动之中，那么为了维护运动，某个别的本原是必要的。因为从运动的各种组成来看，肯定世界上不总是有同样的运动量。因为，如果由一条细杆串起来的两个球绕它们共同的重心以均匀运动旋转，那么一会儿那个重心就在与旋转面相垂直的一条直线上均匀运动；现在，当这个球处于其共同的重心描绘出的那条垂线上时， 它们的运动之和大于当它们处于与那条垂线相正交的直线上时的运动之和。从这个例子可以看出，运动可以得到或丧失。但是由于流体的粘滞性，它们的部分的摩擦和固体中弹性的削弱， 运动更容易失去而不是得到，而且总是在衰减。因为物体如果绝对坚硬，或者像缺乏弹性一样柔软，那么它们相互间便不会弹回。不可透入性使它们只能停止。如果两个同样的物体在虚空中直接相触，那么根据运动定律它们就停在相遇之处。失去了一切运动，处于静止，除非它们是弹性的，从它们的弹回中获得了新的运动。如果它们比较有弹性，以致于它们能够以它们相碰撞时的力的四分之一，或一半，或四分之三弹回，那么它们将丧失其运动的四分之三，或一

① 《原理》，Ⅱ，第 312 页以下。

半，或四分之一。”①

在用一些进一步的例子进行论证之后，牛顿继续说：

“由此可以看出，我们在世界中发现的运动的多样性总是在降低，于是，就有一种用积极的本原来进行维护和补充的必要，比如说重力的原因就是这样的本原，行星和彗星靠它保持它们在轨道上的运动，物体靠它在下落中获得更大的运动，发酵的原因也是这样，动物的心脏和血液靠它保持永恒的运动和热；地球内部不断变暖，在一些地方变得很热；物体发热发光，山着火，地球的岩洞炸破，太阳继续猛烈地变热变亮，靠它的阳光温暖万物。因为除了要归咎于这些积极的本原的东西外，我们在世界上很少碰到运动了。如果运动不是由于这些本原，那么地球上的物体，行星、彗星、太阳以及在它们之中的万事万物都会变冷、冻结，成为死寂的质量；一切腐烂、生长、植物、生命终将停止，行星和彗星就不会保持在它们的轨道上。”

通过采纳玻义耳的以太的双重概念并对之进行更明确的表述，牛顿打算提供这两个需要，与此相联系，他发展了各种有启示的或幻想的思辨。他在这个主题上的思想似乎更紧地受到玻义耳的激励，他与之在这些问题上保持密切交流，正如他在 1678 年给这位著名化学家的信所证明的那样。②可是， 对他的观点的介绍没有一个令人满意地是明确的或决定性的；他关于以太的建议总是漂摇不定，他自己认为这些建议只是一个形而上学假说，不具有实验定律的地位。当这些建议首次在他思想中重要成形时，对于卷入关于其光学发现之含义的争论，他已经表示气馁，而且他已经在假说和实验定律之间作了明确区分，要把假说从实证科学见解中取缔掉。