从手推车到车自行

在日常生活和生产劳动中,当我们用手推车的时候,就会感到肌肉紧张, 这时,我们就说对车用了力。当我们用手提起水桶的时候,也会感到肌肉紧张,这时,我们就说对水桶用了力。同样,当我们搬动石头、压缩弹簧或拉动绳索⋯⋯的时候,也会感到肌肉紧张,我们也会说对这些东西用了力。

由此可见,尽管车、水桶、石头、弹簧、绳索等物体的形态、组成、构造、功能等相差很大,并且手作用于物体的方式(推、提、搬、压、拉等) 也不一样,甚至作用于物体的人也有性别、年龄、民族、职业、爱好等多方面的差别,但是不同的人的感觉却是相同的,即都感觉到了肌肉的紧张,而这时我们就说对物体用了力。由此可见,人类对力的最初认识是在抛弃了有关物体、作用方式和人的各种各样的特性的情况下,仅从这一相同的感觉中得来的。

不仅如此,人们还发现,不只是人能对物体施加力,一个物体对另一个物体也能施加力。例如,风能吹动树叶,水能冲走木头,拖拉机能拉犁耕地, 机车能牵引列车前进⋯⋯尽管风、水、拖拉机、机车等没有感觉能力,但是它们对物体的作用效果与人对物体的作用效果却是一样的。例如,拿人搬木头和水冲走木头来说,不论是人还是水,作用的结果都使木头的位置发生了变动。

人们由此便建立了这样的认识:力是物体对物体的作用。这一概念就也像前面那样,是来自于对各种特性的舍弃,甚至连肌肉紧张这一感觉也被舍弃了。

自然界中的事物都是相当复杂的,事物的本质总是被各种各样的现象掩盖着。在这些现象中有些是主要的、内部的、直接反映了事物的本质的;有些则是次要的、外部的、与事物的本质并没有深刻的联系。我们要从缤纷的现象中把握事物的本质,就必须保留前者而舍弃后者。从人们对力的本质的认识可以看出,“力”这一概念是在逐步舍去了那些次要的、外部的现象后才得出来的。这种大量的感性材料中,透过现象,抽取出事物本质和规律的研究方法,叫做科学抽象方法。

列宁说过:“物质的抽象、自然规律的抽象、价值的抽象等等,一句话, 那一切科学的(正确的、郑重的、不是荒唐的)抽象,都更深刻、更正确、更安全地反映着自然。”(列宁:《哲学笔记》,人民出版社 1974 年版,第

181 页)科学的抽象应当以实践作为自己的前提和基础,必须舍去什么,可以舍去什么,不能舍去什么,都必须由实践来确定。

在自然科学研究中,有些实验在现实中是不可能实现的,但是通过抽象可以造成理想的实验条件和对象,并在大脑中用思维完成“实验”的全过程, 这种实验叫做“思维实验”。思维实验是抽象方法的一种表现形式,是被科学家经常采用的一种重要方法。下面是爱因斯坦在《物理学的进化》中谈到的有关伽利略发现惯性定律的一个思维实验。

假如有人推着一辆小车在平路上行走,然后突然停止推那辆小车。小车不会立刻静止,它还会继续运动一段很短的距离。我们问:怎样才能增加这段距离呢?这有许多办法,例如在车轮上涂油,把路修得很平滑等。车轮转动得越容易。路越平滑,车便可以继续运动得越远。但是在车轮上涂油和把路修平有什么作用呢?只有一种作用:外部的影响减少了。即车轮与路之间的那种所谓摩擦力的影响减少了。这已经是对观察得到的现象的一种理论解释,实际上,这个解释还是武断的。再往前检查一下,我们将得到正确的线索。假想路是绝对平滑的,而车轮也毫无摩擦。那么,就没有什么东西阻止小车。

以上实验在现实中是无法实现的。尽管可以把车所受到的各种阻力尽量减小,可是要完全排除它们,是无论如何也做不到的。然而,通过抽象思维的作用,可以在思想中制造出绝对平滑的路面、毫无摩擦力的车轮以及绝对没有空气阻力的环境。在这些理想化的条件下,就会得出小车永远运动下去的结论。

爱因斯坦对伽利略的思维实验做了高度的评价:惯性定律标志着物理学上的第一个大进步,事实上是物理学的真正开端。