一个更稳定的理论的发展

牛顿对以太的本质和功能的最终判断是在《光学》中，尤其是在作为该

① 布鲁维斯特，第 390 页以下。

① 笔记，第 400 页。

① 第 393 页以下。

著作之附录的一个质疑中提供的。在这里我们发现他早期的推测比较详细地得到了澄清和发展；在他给玻义耳写那封信时，他碰巧想到的对重力的说明也在这里以一种精炼、简化的形式呈现出来。

这一段开始于对一个有待说明的有趣事实的陈述：①把一只密封在真空中的温度计从一个冷位置带到一个热位置，那么它“就像没有放置在真空中的温度计一样将尽早变得几乎一样温暖。⋯难道暖室的热量不是通过真空、靠一种比空气还要稀薄，但在把空气抽走之后仍保存在真空中的媒介的振动来传递的吗？⋯难道这种媒介不比空气更稀薄更精巧，更有弹性更有活性吗？难道它不是更容易渗透到一切物体中去吗？（通过它的弹力）难道它不扩散到整个天空中去吗？”

“在太阳、恒星、行星和彗星的稠密体中，难道这种媒介不比它在它们之间的虚空中更稀薄？在从巨大的物体传递到更远的距离时，难道它不永远变得越来越稠密，因而使那些物体的引力朝向另一个物体，使它们的部分引力朝向它们；从这种媒介的更稠密的部分努力出走的每个物体都朝向更稀薄的部分？因为，如果这种媒介在太阳体内比在它的表面更稀薄，在太阳表面比在离太阳体一百分之一英寸的地方更稀薄，在那里又比在离太阳体五十分之一英寸的地方更稀薄，在那里又比在土星的轨道上更稀薄；那么，我看没有理由为什么密度的增加应该在任何地方停下来，而不是在从太阳到土星，以及在土星之外的一切地方继续增加。虽然在距离很远的地方，密度的增加可能格外慢，但如果这种媒介的弹力格外大，那么它就足以用我们称为引力的一切力量把物体从此媒介的比较稠密的部分推向比较稀薄的部分。从这种媒介的那种迅速振动中可以推测，它的弹力格外大。”牛顿在这里引声速和光速为例来进行论证，并且着手写了一篇专题论文，在此文中，他重复了他在借助于以太来说明折射、感觉、动物运动、磁力等的可能性上的一些早期推测。然后他开始对这种媒介作进一步的描述。“如果有人竟然假设以太（像我们的空气一样）可以包含那些努力相互后退的粒子；它的粒子比空气粒子甚至比光粒子都要小得多，那么它的粒子的极小可能有助于那些粒子借以相互后退的力的极大，这样就使这种媒介比空气更稀薄、更有弹性，因此就很难有能力抵抗抛射体的运动，但通过努力扩展它自己，就格外有能力推进粗糙的物体。

“在这种媒介中，比在任何充分地充满空间而不留下任何空隙，因此比水银或金子都更稠密的流体中，行星、彗星和一切粗糙的物体都更自由、阻力更小地完成它们的运动，难道不是这样的吗？它的阻力难道不是如此之小，以致于可以不加考虑的吗？例如，如果假设这种以太的弹性比空气的弹性要大 700，000 倍，比空气要稀薄 700，000 倍，那么它的阻力就比水的阻力要低 600，000， 000 倍以上。在一万年的时间中，如此之小的阻力很难使

① W．W．R 鲍尔：《论牛顿的<原理>》，伦敦，1893 年，第 116 页以下。——“在这里[即在上述假说中] 我假设下降的精神以与物体各部分表面成正比的力作用于地球表面上的物体；这种作用不可能发生，除非在作用于它所遇到的任何物体的最初部分时，它的速度的减少是由它从那种减速作用中所获得的密度的增加来补偿的。是否确实如此无关紧要。因为那毕竟是一个假说。现在如果这种以太精神从上以均匀速度下降，那么它的密度，因此它的力将反比于它与那个中心的距离的平方。但如果它以加速运动下降，那么它的密度将随着其速度的增加而减少；所以它的力（按此假说）将与从前的力是一样的，这就是说，仍然与它离那个中心的距离的平方成反比。”也参见第 158 页，第 161 页。

行星的运动发生什么可感觉到的变化。”

因此，牛顿最终描绘出来的以太是一种本质上与空气一样的媒介，只不过比空气更稀薄罢了。它的粒子很小，而且与固体的内部孔隙越远，这些粒子就以越大的量出现。它们是弹性的，亦即它们具有相互排斥的能力，它们不断地努力相互后退，那种努力就是引力的原因。以上指出的其他类型的现象被归咎于以太所具有的另外的活动力，但偶然也认为它们一样是从这些排斥力的作用中产生的。可是，宇宙机器在不断衰退，以太的责任就在于通过行使这些活动的本原不断地补充宇宙的生机和运动，就此而论，这种活动力显然是无法剥夺的。从牛顿的传记中可以有趣地看到，在他的晚期著作中，用来说明各种非机械现象的那些不可阐明的元素或特性的数目被大大地削减，到了可与他早期的尝试相比较的地步。其实，在《光学》的很有教益的一节中，他用一个巨大的宇宙假说的形式重复了他在《原理》前言中的建议：一切自然现象都可以按照原子论、按照确定的引力和斥力来解释。因为他早期对这一可能性——根本上来说，固体是可以从以太物质中产生的——的推测，以及他的这一坚贞的信念——他不断表明自己相信自然中的一切类型的演变——都已为之铺砌了道路。简单地说，这个假说是：整个物理世界可能都是由相互吸引的粒子构成的，这种吸引力与它们的大小成正比，当我们认真对待构成我们称为以太的这种东西的这些非常微小的粒子时，这种吸引力经过一个零点进入排斥。①这样，固体从大量相互吸引的粒子中形成，遍布一切的以太媒介具有排斥力和密度变化，这立刻就显得很合理了。遗憾的是牛顿并不允许他那训练有素的想象力追随这些建议，直到他已经发展出这个最简单、可能也是最明确的关于作为一个整体的物理宇宙的理论。

牛顿把以太看作物质实体还是看作非物质实体？我们已经在许多地方看到莫尔对他的影响，那么，这个影响足以使他追随这位伟大的柏拉图主义者和他的前辈吉尔伯特，把以太媒介设想成某种精神的而非物质的东西吗？读者已经注意到，在迄今所引用的这些引文中，除了在他致本特利的第三封信中，以及当他提到“粘质以太的主体”时外，牛顿使用“精神”这个词与使用“媒介”这个词几乎一样频繁。一样，在《原理》中①他提出了行星之间的媒介是有形的还是无形的问题，但是明显地使之悬而未决。牛顿是在他的英国前辈们应用这些术语的同样意义上来使用它们吗？

如果以这种方式来提出问题，那么是不可能对它进行回答的。其实，如果我们把注意力集中干刚才考虑的宇宙的理论，那么我们必定要否认以太和固体之间实质上有任何差异，因为后者使前者必然是有形的；可是在他早年的信中，却认为固体是由各种以太精神的凝结产生的，这似乎使物体根本上是精神的。事实是牛顿的实证主义太强了，这阻止他把他的推测沿这个方向推得太远。对于任何事物的终极本质，他始终否认我们有关于它的知识，所以在这一点上，我们的好奇心仍然得不到满足。物体存在着，展示了某些性质，按一定的数学方式活动；他相信以太也同样存在着，在运动衰减而需要它的地方，它就提供传播和补偿；他称它为一个精神，彻底相信自然中普遍演变的可能性；但有关它们的内在本质或终极关系的问题，他认为大大地超越了有利可图的科学范围，因而不值得仔细关注。而且，对他来说，宇宙的

① 布鲁维斯特，Ⅰ，第 409 页以下。

① 第 418 页以下。

精神性得到了一个事实的充分保证，那就是，一个神圣的造物主最初就把存在和方向赋予一切事物和它们的力量。从宗教的角度来看，我们所提出的这样一个问题也是不重要的。我们现在转到牛顿的有神论及其与他的科学的关系。