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八、静止和运动的判定   时间里装的是程序、先后、过程、因果、节奏、规律、关系、生灭等,空间里装的是物质、容器、体积、形状、场所、方向等,把空间中装的东西放进时间里,就会产生静止与运动,静止与运动是由时间和空间共同合成的。

  中国古代的墨子把运动称为行、动,把静止称为守、止:“行脩以久,说在先后”,“行者,必先近而后远。远近,脩也。先后,久也”;“动,或徙也”;“止,以久也”,“无久不止”;“守或徙,说在长守久”;“长守,徙而有处”。意思是说,运动就是行者(物)在时间(久)与空间(长)中行动、迁徙;静止就是在长、处中守候时间(久)。值得注意的是,墨子已经研究了匀速惯性运动状态,把它称为长守,认为它是一种“徙而有处”的守。

  古希腊的亚里士多德给运动下了这样一个定义:“运动就是能够动作者和能够承受者作为它们自身的实现。”(《物理学》)从这个定义可以看出,亚里士多德把能够承受者看成是运动物体,把能够动作者看成是推动者,推动者是物体运动的根本原因。亚里士多德还最先提出了第一推动的命题:“既然运动应该是永恒的、不会中断的,那么就必定存在着某个永恒的最初造成运动的东西。并且不论是一个还是多个,这个最初运动者都是不能被运动的。”(《物理学》)也就是说,这个第一推动者自己是静止的,只有它静止着,才能推动别者运动。

  运动与静止的关系本来是非常简明的,只要有正常时空观念的人都不会怀疑两者的依存关系。然而,古希腊有个叫芝诺(Zeno,前490~前425)的人却出来否定运动的存在,提出了四条著名的芝诺悖论:一、运动不存在;二、阿喀琉斯追不上乌龟;三、飞矢不动;四、一半等于全体。当然,中国早期的相对论者——庄子也有过飞鸟不动的怪论;从手法上看,他同芝诺都是在运动空间的无限可分上做文章,都是在运动与静止关系问题上玩弄诡辩手法,而与他们的手法不太相同的却是中国的僧肇。

  僧肇(384~414)生活在魏晋玄学盛行的时代,他写了一篇《物不迁论》,用否定时间连续性的方法来否定运动的存在。“夫人之所谓动者,以昔物不至今,故曰动而非静。我之所谓静者,亦以昔物不至今,故曰静而非动……求向(过去)物于向,于向未尝无;责向物于今,于今未尝有。于今未尝有,以明物不来;于向未尝无,故知物不去。覆而求今,今亦不往,是谓昔物自在昔,不从今以至昔;今物自在今,不从昔以至今。……今若至古,古应有今;古若至今,今应有古。今而无古,以知不来;古而无今,以知不去。若古不至今,今亦不至古,事各性住于一世,有何物而可去来?”

  芝诺、庄子、僧肇等人把静止绝对化,否认运动的存在,这当然是违背理性的。而在某些现代哲学教程中,我们又看到了另外一种极端,他们强调:物质是运动的,运动是绝对的,静止是相对的。其实,空间的占有者——物质既是运动的,也是静止的;运动既是绝对的,也是相对的。运动与静止,绝对与相对是完全不可分割的对偶概念,怎么能够去单方面加重一方而减轻另一方呢?

  诚然,地球表面一切静止的建筑物都在随地球一道绕日运动(公转),宇宙罐内的一切星系都在随宇宙绕某个更大的引力中心盘旋,宇宙罐内找不到绝对静止不动的物质。但这不等于物质只有运动的一面,而没有静止的一面。建筑物相对于太阳在运动,但相对于地壳是静止的。宇宙罐内的宇宙核在公转,但它相对于自己的罐壁而言,却静止在几何中心。运动是相对于某物的运动,静止是相对于某物的静止,因此物质既是运动的,又是静止的。同理,你有把运动绝对化的理由,我就有把静止绝对化的理由,这种绝对化都是在片面地强调某一方的重要性、普遍性、无条件性,而忽略了另一方同样具有的重要性、普遍性等。

  哲学家们常常飘荡在天上谈运动与静止,从来不给自己设置一个相对固定的坐标,因而无法用数学的方法来描述他们所说的运动。笛卡尔第一次把运动物体看成是质点在特定坐标系的位移,用解析的方法来表述运动的形式与轨迹。牛顿又在笛卡尔基础上,创立了三大力学定律,科学完整地建立起了运动物理学。

  牛顿把运动分为绝对运动(或真正的运动)与相对运动(表观的运动),绝对运动显然是由绝对空间与绝对时间来判定的。“只有当力作用于运动物体之上时,真正的运动才能发生或者有所改变。但是相对运动,则不需要有力作用于这个物体上也能发生或者有所改变。”(《自然哲学的数学原理》)显然,牛顿的绝对运动就是加速运动,造成加速运动的力就是牛顿第二运动定律(F=ma)与万有引力定律(F=g)中的F,这种绝对运动所表现出来的就是加速度a与重力加速度g。而相对运动则不具有受力与施力的关系,它只是物体在特定坐标上表现的位移。

  牛顿还用水桶为例来说明绝对运动与相对运动的关系,他说:“把绝对运动和相对运动区别开来的一些效应,是圆周运动中出现的那些离开转轴的力。”为了更易理解牛顿这里所说的力,我们不妨抓一把沙子,丢进牛顿的水桶中。无论你如何旋转这个水桶,如果沙子向转轴中心运动,就相当于笛卡尔的以太漩涡运动,这表明沙在水桶这个绝对空间中发生了绝对运动。如果沙子离开转轴向桶壁运动,也表明沙子在进行绝对运动。如果沙、水、桶都匀速运动,沙子在桶底保持自己的位置,则说明水没有给沙施力,沙子随水在桶中的旋转就是表观的相对运动。如果观察者自己也在这只转桶里,那么他所看到的是沙子在桶这个绝对空间范围内绝对静止。

  尽管水桶实验后来受到了马赫(Ernst Mach,1838~1916)的批评,但把相对运动与绝对运动区别开来,却是牛顿建立质点力学的需要。如果老是像亚里士多德那样,把所有运动的原因都归因为某种力,则无法把匀速运动或惯性运动区别开来,也就无法建立牛顿第一运动定律或惯性定律。如果没有惯性定律,整个经典力学大厦就建立不起来,也就不会有牛顿力学这一认识宇宙运动的有效工具。