牛頓︰我站在巨人的肩膀上

撰文｜01哲學團隊

晨光初露，在葉尖處的露水慢慢落下；在兵荒馬亂的戰場上，一顆炮彈沿著一條弧型的飛行路線，精準地落在敵方司令部。宇宙間的行星之間，彷彿有一條無型的紐帶，把它們全都固定下來。自古以來，人類在面對世界上紛繁複雜的現象時，總會設想和找到隱藏在眾多現象背後那個統一的本質，人類的努力在十七世紀終於得到回報。

牛頓（Isaac Newton）出生於1643年的今天，他建立了一套在人類可感知的範圍中，能夠解釋世界上許多的物理現象的萬有引力理論。之所以說牛頓的理論只能夠解釋人類的可感知範圍內的現象，是由於現代科學指出，牛頓力學面對兩個極端世界，即宏觀和微觀世界時，就會失去解釋力。有趣的是，在牛頓理論失效的地方，正正是廣義相對論與量子力學這兩門堪稱現代物理學支柱的學科，能夠發揮所長的地方。

不過對於一般人而言，如果你希望解釋蘋果為何從樹上掉下，或者想精準計算你的炮彈能否準確擲中敵人的位置，牛頓的萬有引力理論已經足夠用了；或者對於需要學習中學程度的科學而言，牛頓物理學已經夠你頭痛了。正因為牛頓理論具有優秀的普遍解釋力和應用性，足以令他在歷史上留下崇高的席位。

事實上，牛頓是英國第一位被封爵的科學家，能夠做科學做到被封爵，實在了不起。牛頓對於科學的貢獻是多方面的，他在數學方面和萊布尼茲（Gottfried Wilhelm Leibniz）差不多同時發明了微積分方法；在光學方面，他利用分光鏡，把太陽照射的白光分解成七彩的顏色，證明了太陽的白光正是由七色光混合而成。牛頓為人類貢獻良多，他把自己的發現和證明記錄成書，為後世留下了《自然哲學的數學原理》和《光學》兩本科學巨著。

萬有引力

牛頓的萬有引力定律，的確可以有效地解釋人類在可感知範圍內的所有物理現象，牛頓將這個隱藏在眾多現象背後，並支配這些現象之間的規律稱作萬有引力（law of universal gravitation），可以簡述如下︰所有物體彼此通過引力相互吸引，並且引力的大小與物體之間的距離的平方成反比，與兩物體的質量之乘積成正比。現實雜多的現象各有不同，但它們都是同一個萬有引力的不同表現。

以炮彈為例子，如果人們能夠計算好炮彈飛行的速度，再把地球的引力考慮在內，我們就可以預計炮彈在何時會被引力向下拉，而開始彎曲掉到某個位置。在軍事應用之外，人們在運動和賞月的時候都應該要感謝萬有引力：如果沒有地球的引力，運動員擲的鐵餅、戀人們觀賞的月亮，會像脫了韁的野馬一樣，將會飛離地球，直至消失在人們的視線之中。

牛頓的理論橫空出世後，可以說打救了另一位科學家開普勒（Johannes Kepler）。開普勒發現了三個關於行星運動的定律後，陷入了惘然不知所措，因為他只能給出如此描述，但不知所以然。牛頓利用萬有引力，指出行星離太陽愈近時，受到的引力就愈大，速度就會加快，一旦行星離太陽漸行漸遠時，行星的速度就會減慢下來。在解釋現象之餘，牛頓能夠為其他科學家的理論打下基礎，統一其他科學理論，可見他的貢獻極其偉大。由此，不單普通人，就連其他後來的科學家也服膺反比定律，後來以研究電學著名的法國科學家庫侖（Charles-Augustin de Coulomb），就依照牛頓的反比定律制訂出著名的庫侖定律，說明力量的大小直接與兩個點電荷的電量成正比，又與兩個點電荷之間距離的平方成反比。

牛頓力學與形而上學

其實不單科學家，就連近代的哲學家也深受牛頓力學的影響，而且牛頓力學含蘊了一些關於宇宙規律的描述，動搖了人們的宇宙觀。自十八世紀開始，有些啟蒙思想家如法國的百科全書派（Encyclopédistes），便以牛頓物理學取代宗教神學，解釋宇宙的規律和現象間的交互作用。對於宇宙的運行，人們不需要假設存上帝的意志，就可以完滿作出解釋。

據說，拿破崙曾問法國科學家拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace），為甚麼在其著作中不給上帝留下一個位置，拉普拉斯神氣地回答︰不需要。因為牛頓力學已經能代勞，因此人們不需要騰空一個位置予上帝。拉普拉斯甚至提出後世名為「拉普拉斯之妖」（Laplace's demon）的思想實驗：如果有一隻超自然生物，能夠知道世上每個東西的位置和動量，它就可以計算到每個東西在過去及未來的準確位置。出於牛頓的影響，拉普拉斯與一個時代的科學家，都抱有強烈的因果決定論。

在萊茵河對岸，著名的德國哲學家康德、謝林和黑格爾在各自的著作中，先後探討了「力」（force）這個物理學概念。不過他們不滿意以上這種強烈的因果決定論，認為這會危害到道德實踐：我的行為若是被嚴格決定，從根本上來說，我是身不由己的，既然如此，我就不可能為自己的行為負責任，因為我的行動不是出於我的自由意志。至此，我們看到一個尷尬的局面，為了知識的確切性，我們需要宇宙是服從嚴格的因果關係，但如此一來，我們勢必犧牲了道德和自由，反之亦然，到底不能兩全其美。

《01哲學》，哲學入門，深入淺出，更好地理解，更好的邏輯。
立即下載《香港01》App：https://hk01.onelink.me/FraY/hk01app