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馬赫與函數哲學

作者:閱讀之美文
馬赫與函數哲學

恩斯特.馬赫(1838〜1916)奧地利-捷克‬哲學家、實體學家、心理學家。馬赫數和馬赫帶效應因其得名。主要著作有《感覺的分析》《力學史評》等。

馬赫與函數哲學

馬赫的思想對愛因斯坦創立廣義相對論起了一定的作用。廣義相對論是對經典力學基本觀念的徹底革新。馬赫強調科學定律則‬是觀察的概括總結,而不是一種先入為主的真理。他不同意牛頓力學中包含的絕對空間和絕對時間的概念。愛因斯坦的相對論證明了其觀點。

馬赫造就了在二十世紀頗有影響力的科學哲學,認為科學定律就是實驗所得事實的概述,造了出來為的就是讓人更容易了解複雜的資料。故說科學定律同現實的聯系倒不如同思維的聯系密緻。愛因斯坦譽其為相對論的先驅。

馬赫與函數哲學

一、實證主義第二代弟子

馬赫主義源自英國經驗論和實證主義的傳統。從馬赫主義被稱為經驗批判主義這點即可看出。馬赫早年也是從康德哲學那裡‬起家的,後來轉向貝克萊,最後達到休谟。如果說孔德是第一代實證主義,維根特斯坦邏輯實證主義者是第三代實證主義,那麼馬赫就可以算第二代實證主義了。

世界本原的問題是本體論問題,而馬赫更關心的是認識論問題,他認為感覺經驗是科學知識的源泉,而一切知識皆可還原為科學知識,否則就是無意義的,對于世界本原的追問就是這樣的問題。而科學,不過是對感覺的記錄和概括。

困擾哲學家多年的因果律問題,馬赫用函數關系代之,對于兩個變量,隻能說誰是誰的函數,在它們之間尋找因果關系是形而上學的做法,因果律是起源于萬物有靈論,是一種迷信。康德哲學中先驗的數學和因果律在馬赫主義和分析哲學那裡被還原為記錄感覺的符号。

馬赫說因果律,很久以前就企圖用數學函數概念代替原因概念,即用現象的互相依存關系,嚴格地講,用現象特征互相依存的關系來代替原因的概念。

與康德力圖找到先于經驗的東西不同,馬赫試圖将一切傳統形而上學問題消解,還原為經驗科學問題,就是堅決拒斥形而上學。這種拒斥不是認為傳統形而上學是錯誤的,而是取消形而上學問題,認為它是無意義的。

認為馬赫是唯物主義者或者唯心主義者都是不符合他的本意的,因為唯物也好,唯心也罷,都是建立在回答世界本原問題的基礎之上的,馬赫拒絕回答這個問題,他認為這個問題是傳統形而上學問題,回答‬是沒有意義的。物質或者精神都不過是我們習慣的産物,與其是感覺背後的東西,不如說是記錄感覺的要素的符号。

在對經驗的描述中,我們應當采取哪一種方式呢?馬赫認為,應當采用最簡單,最不費力的方式,即思維經濟原則。比如在描述日地關系時,日常語言中,我們經常說,太陽從東方升起,這是采用地心說的一種‬描述方式,而在天文觀測中,我們則通常采用日心說的描述方式。為什麼有這種差別呢,因為友善。日常生活中地心說是更經濟的思維方式,而天文觀測中日心說更經濟,沒有哪個對哪個錯,因為運動的參照系是相對的。

馬赫在奧地利的追随者們在維也納成立了維也納小組,他們将馬赫哲學與維特根斯坦語言哲學相結合,開創了邏輯實證主義的學派。維也納小組成員大多要麼有猶太血統或妻子是猶太人,要麼是社會主義者或者社會民主黨人。希特勒上台後,他們大多逃往美國,使得分析哲學成為英語國家的主流哲學,影響及其深遠。一個現代哲學家可以不同意這種思潮,但卻不能完全忽視它。

馬赫主義、語言分析哲學和現象學、西方馬克思主義分别沿着德國古典哲學的兩個方向向前發展,前者沿着科學語言哲學和經驗論的方向,後者沿着價值哲學和非理性主義的方向。用比喻說,就像萊茵河和多瑙河,流向兩個相反的方向。

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二、自然科學實證大牛馬赫

馬赫聲稱他隻是一個自然科學家,而不是哲學家,不企圖建立一個無所不包的哲學體系,隻是僅僅探讨自然科學的認識論,為解決自然科學的具體問題尋找适當的途徑。正是根據這種目标,馬赫企圖超越包括唯物主義和唯心主義在内的傳統形而上學的哲學架構,去建立 一種将各門自然科學統一起來的認識論和方法論,為各種不同的科學找到共同的基礎。這正是許多實證主義者所倡導的哲學理論,在馬赫那裡,這一理論采取了世界要素論或稱要素一進制論的形态。

思維經濟原則是馬赫主義認識論的根本原則。他認為哲學就是按照費力最小的原則對世界的思維。他的整個經驗批判主義是對這一原則的實際運用。正是按照這一原則,他把客觀物質世界、客觀必然性、因果性等都從經驗中清洗掉了,剩下的隻是沒有被它們玷污的所謂純粹經驗。思維經濟原則簡單說來就是用盡可能少的思維取得盡可能多的效果。這正像精明的商人用盡量少的資本、付出盡量少的勞務、花費最少的時間而賺取盡量多的利潤一樣。在馬赫看來,科學和人類認識的作用在于模寫和預測經驗事實,以代替經驗、節省經驗。一種科學理論越是能代替更多的經驗事實,越是簡便經濟,就越有利于使人适應環境,進而就越是符合生物學的經濟原則,即思維經濟原則。換言之,思維在模寫、預測經驗事實上的簡便性、經濟性,來評價科學和認識活動的主要标準,也是思維經濟原則的主要内容。

馬赫世界要素論把科學和人的認識所及的世界歸結為要素的複合,而要素就是感覺,是以這個世界以人的感覺為轉移。人的感覺是相對的,對于同一對象,不同的人以至同一個人在不同情況下會有不同感覺;世界上的事物的存在也是相對的,在這樣的一個‬世界中,不可能存在不以人的感覺為轉移的客觀必然性;事物之間的因果聯系也隻能是相對的,而沒有客觀和必然意義。科學和人類‬的認識的任務不是去發現客觀必然性和因果性,而是按照思維經濟的原則對感覺經驗範圍的事實及它們之間的互相聯系來‬加以描述,也就是把傳統哲學和科學所論及的因果聯系等自然事物的聯系當做感覺要素的依存關系來描述。

馬赫認為,宇宙世界是由一種中性的要素構成的,無論物質的東西還是精神的東西都是這種要素的複合體。所謂中性的要素就是顔色、聲音、壓力、空間、時間,即我們通常稱為感覺的那些個東西。在他看起來‬,物質、運動、規律都不是客觀存在的東西,而是人們生活中有用的假設;因果律是人們心理的産物,應該用函數關系取代。世界是以可表現為要素之間的函數關系,科學對此隻能描述而不能解釋,描述則應遵循思維經濟原則,即用最少量的思維對經驗事實作最完善的陳述。

水桶實驗是牛頓在他的傳世巨著《自然哲學的數學原理》中記載的一個實驗。水桶實驗非同小可,直接引出了牛頓力學最重要的概念絕對空間,依據實驗,水面隻有在和水桶相對靜止時才是平的,其他時候都是彎曲的,這就說明水的運動傾向不依賴于水相對周圍事物的相對運動,而是取決于某個絕對參考系,亦即牛頓所說的絕對空間。牛頓就是依照絕對空間的概念推導出整個經典力學,從一個日常現象建立起整個實體學大廈,慨歎牛頓的鬼斧神工之餘,一‬直到二百年後才有人對此異議,這個人不是愛因斯坦,而是恩斯特.馬赫。

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三、牛頓經典力學的掘墓人

馬赫,天生殺胚,一生遇神殺神、遇佛弑佛,就連牛爵爺也要掀開棺材闆拉出來鞭屍,涉獵廣泛,無論實體學、生理學還有心理學都頗有建樹,著名的牛頓第二定律的表達式就是由他提出,現在表示飛行器的速度的機關馬赫就也是為了紀念他而命名,畢竟他就是超音波學的開創者,一般情況下飛行器的速度都是超聲速的,現在大家經常玩的明暗對比遊戲就來自于他提出的馬赫帶效應,甚至還是被列甯批判的哲學家。

馬赫對水桶實驗的诘難,來自于絕對空間的假定,馬赫是實證主義大師,任何不能被實驗證明的東西對于他來說都是不存在的。

馬赫對水桶實驗提出了自己的解釋,如果桶中水相對于整個星空背景無轉動,水面是平的。當水相對于星空背景有轉動的時候,水面是凹的。馬赫的解釋中,不需要絕對空間。表面看,馬赫似乎隻是用整個星空背景替代了牛頓的絕對空間。但二者卻大有不同,馬赫的解釋是完全可以檢驗的,人人都看得見星空背景,而看不見絕對空間。

那麼馬赫的觀點如何檢驗呢?馬赫觀點的實踐結果就是陀螺儀。一旦一個沒有外界幹擾的陀螺軸指向星空某一方向,它就總是保持這個方向。當然不受外界幹擾的陀螺是不存在的,但是如果要求的精度不太高,例如航行在暗夜的海上,隻需考慮地球的影響,而地球很小,自轉又慢,是以引起的誤差極小,而且大海之上即便相差千分之一度問題也不大,是以在衛星導航系統出現之前,航海家們都靠陀螺儀指引方向。

當然到了航空領域‬就有些問題了,因為星空的影響就有些大了,而且航空的要求精度極高,但是近地空間的飛機和衛星,仍可以用陀螺儀導航,可要是我們的征途是星辰大海,陀螺儀就有些不太适用了,那就必須要考慮相對論效應,是以現在的衛星導航系統都考慮了相對論效應。

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四、愛因斯坦的引路人

而這個時候如果再用絕對空間來考慮陀螺儀的指向問題,就有些莫名其妙了,那就是要引入以太了。

而在馬赫的觀點中就已經消滅了以太。馬赫的觀念進一步引申,就是相對于觀察者來說,各個慣性系平等,不存在一個絕對靜止系,這個觀點是不是有些熟悉?這就是相對論。

愛因斯坦曾高度評價馬赫的工作,承認其在相對論發展過程中的巨大作用,并自稱為馬赫虔誠的學生。

可是愛因斯坦的熱臉卻蹭上了馬赫的冷屁股,因為馬赫根本就不承認相對論。

在牛頓已逝,愛因斯坦未生那個時代,馬赫是當之無愧的學術巨擘,不同于牛頓的那群迷弟,他們隻是努力把牛頓送上神壇的最高層,也不同于法拉第和麥克斯韋那兩個神隊友,他們是要開創另外一個嶄新世界。

馬赫要做的就是打碎舊世界,至于是不是創造新世界那是另外一個問題,馬赫打碎舊世界的武器就是實證主義,簡單來說就是沒有實驗證明的東西就是不存在的,就是荒謬的,不可了解的。

因為牛頓的絕對空間不可以證明,是以就是牛頓錯了,愛因斯坦的相對論更是不可思議,而且也沒有實驗可以證明,是以相對論也是荒謬的。

他曾直言宣稱:我必須明确地否認我是相對論者的先驅,正如我個人拒絕當今學派的原子論學說。

愛因斯坦天生驕狂,而且當時馬赫影響力已下降,馬赫的否定并沒有對愛因斯坦造成什麼影響,可是他對原子論的拒絕卻深深傷害了玻爾茲曼。

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五、熱力學大師玻爾茲曼的噩夢

作為熱力學大師,玻爾茲曼當然清楚熱力學不是嚴謹的科學,為此他提出了玻爾茲曼熵公式,以求給熱力學一個嚴格的基礎,再加上普朗克推導出的玻爾茲曼常數,熱力學基本上已經打通了宏觀世界和微觀世界,本來是一片形勢大好,可以昂首跨入科學的殿堂,可是偏偏遇到了隻相信經驗的馬赫。

熱力學必須建立在世界是由原子組成這個最根本的基礎上,而當時隻有道爾頓想象出來的原子模型,原子論這個今天的常識在當時卻是個懸而未決的問題,對于隻相信經驗的馬赫來說,宏觀的絕對空間不存在,微觀的原子當然也不存在,相對原子說,馬赫更支援他的學生奧斯特瓦爾德提出的唯能論。

唯能論認為能量是唯一真實的實在,物質并不是能量的負載者,而隻是能量的表現形式。以今天的觀點看,唯能論也不能完全算錯,但當時這兩者卻是不可調和的沖突。

奧斯特瓦爾德對玻爾茲曼發起了挑戰,由于馬赫的影響力,大多數科學家都站在了奧斯特瓦爾德一邊,玻爾茲曼這邊隻有不愛争論的普朗克。

靜觀這場争論的普朗克曾提出過一個普朗克科學定律:一個新的科學真理照例不能用說服對手,等他們表示意見說得益匪淺這個辦法來實行。恰恰相反,隻能是等到對手們漸漸死亡,使得新的一代開始熟悉真理時才能貫徹。

隻是這次争論先逝去的卻是掌握真理的玻爾茲曼,玻爾茲曼沒有愛因斯坦那種一人敵一門的氣勢,多年的争論對他的身心都造成了巨大的傷害,以至于‬後來‬自殺而亡。

當然,這并不是說馬赫的固執造成了玻爾茲曼的早逝,但至少他的觀點已經阻礙了科學的程序。

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六、沖突的馬赫

每一個意氣風發的少年在晚年都會走向自己的反面,科學家如是,藝術家如是,牛頓如是,愛因斯坦亦如是。這似乎是人類發展史上一個可悲的循環。

馬赫似乎在晚年也走向了自己的反面,從砸爛舊世界的開創者變成了阻礙新世界的保守者,其實馬赫從來沒有變,他一直是偉大的實證主義大師,直到今天,他的思想還在影響着我們的生活。

人類曆史的程序猶如起伏的山巒,總有一些偉大的人物以刺破青天的姿态矗立于天地之間,芸芸衆生就在他們的餘蔭庇護下快樂生活,可要想看到更燦爛的陽光,要麼比他們更高,要麼離他們更遠,馬赫就是一座險峻的山峰,他距離牛頓的山峰足夠得遠,以至于可以擺脫牛頓的陰影來窺視更廣闊的世界,隻是他後面的山峰更加奇絕,他不幸很快落入了陰影之中,但是,我們不得不承認,那一縷最初的燦爛卻是由他帶來的。

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