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德谟克利特:原子的原理

时间:2006-11-23栏目:物理论文

赫拉克利特开创了一个永无休止的运动概念。可是,我们到底怎样才能领人信服地解释变动不居的世界呢?显然,解释的基本性质,应该是它的立论点本身不能是游移不定的。我们已经知道首先致力于解决这个问题的是早期的米利都学派了。此后,也是有一位米利都学派的思想家对此作出了最后的答案。此人就是原子论之父留基波( Leucippus )。留基波的鼎盛期约公元前 440 年(1)。他不仅继承了与米利都相联系着的科学理性主义哲学,而且也受到了巴门尼德和芝诺很大的影响。可是,关于他,人们知道得非常少。因此,人们在提到原子论的创始者时,通常总是将留基波与德谟克利特( Democritus ,约公元前 460 年—前 370 年)相提并论,或大多挂靠在德谟克利特的名下。 

德谟克利特出生于希腊北部色雷斯的阿布德拉( Abdera )。他的父亲在当地是一位很有资产和地位的人。德谟克利特拜访过埃及,埃塞俄比亚,波斯和印度。据并不确切的史料称,德谟克利特曾就学于阿那克萨戈拉(Anaxagoras),和苏格拉底讨论过哲学。在苏格拉底看来,他就像是奥林匹亚赛会中的一位五项全能竞赛的胜利者。德谟克利特是经验的自然科学家和希腊人中第一个百科全书式的学者(2),在整个希腊文化史上,其博学多才的程度除了亚里士多德,无人能及其项背(3)。虽然公众给了他很高的荣誉,但是他喜欢沉思的生活胜过了活跃的生活, 因此婉言谢绝了这些公众的荣誉而渡过了孤独的余生(4) 。 据说,留基波曾和巴门尼德一起研究过哲学,但是二者的观点是完全对立的。他认为非存在和存在一样存在,这就是原子和虚空,它们都是事物生成的原因。德谟克利特正是把他的思想加以发展和系统化,使原子论成为体系。 

1.原子与虚空 
留基波——如果不是德谟克里特的话——试图调和以巴门尼德与恩培多克勒分别为其代表的一元论与多元论而走到了原子论。他们的观点极其有似于近代科学的观点,并且避免了大部分古希腊的暝想所常犯的错误。亚里士多德说:“但留基波认为他有一种理论,这种理论与感觉一致,不会取消存在物的生成、消灭、运动和多样性。在对现象作了这些说明后,针对坚持存在为一,并认为没有虚空就无运动的人,他宣称虚空是非存在,而存在的任何一部分都不是非存在;因为严格地说,“存在”就是完全充实。但这样的充实不是一,而是无限多,只是由于体积太小,不能为肉眼所见。它们在虚空中被移动(因为虚空存在着),其结合造成事物的生成,分离导致事物的消灭。在其碰巧接触的地方,它们就动作与承受(因为在那里,它们不是一),当被放在一起且被缠结时,它们也生成。但是,从真正的一,不会生出多,从真正的多,也不会生出一,这是不可能的( 325a25-36 )"。 

德谟克利特扩大了留基波的原子理论,维护了无限地分开事物是不可能的之信仰,从而否定了把存在分解为非存在的思考方式。德谟克利特的原子论是以虚空和原子皆为客观存在的悖论形式来表达的,他认为,万物的本原是原子 (原子) 和虚空。所谓原子,希腊文的原意就是不可分割性。大概德谟克利特认为原子是由无空隙的、紧密的、坚固的物质所组成的,由于其坚固性而不可能再分割,它既不能从内部破碎也不能从外部破碎。每个原子内部是没有质的区别的、不变的,所以一部分原子不可能比另一部分原子更坚硬,因而相互破碎。事实上原子就是一个巴门尼德式的“一”。而万事万物都是由原子构成的,原子之间存在着虚空。德谟克利特把虚空视为原子存在和运动的根本条件。虚空是原子存在的容器和原子运动的前提。因为在他看来,如果空间都被充满,原子就无法运动,也就不能结合成具体事物。在虚空中运动的原子结合成万物,而原子分离时,事物就消亡。他把虚空和原子都视为万物生成的根本原因。虚空概念的提出是德谟克利特的一大贡献,它是西方哲学史上首次出现“空间”这种理论范畴的萌芽(5)。德谟克利特把现代意义上的空间理解为他的“虚空”,在他看来,空间自身是空虚的、同类的、连续的、无限的。&nb sp; 

德谟克利特认为,原子是充满而又坚实的,所以是“存在”;而虚空是空虚而又稀疏的,所以是“非存在”。虚空尽管是非存在,然而它并不是纯粹的虚无,“非存在”并不是不存在,而是相对于有充实性的原子来说,虚空是没有被充实的。“存在”并不比“非存在”多点什么,因为虚空并不比物体少点什么,它们同样都是实在的。德谟克利特之所以具有这样的在我们看来十分诡异的观点是基于这样的思维困惑:对存在可进行无穷可分的观点将导致非存在,而根据巴门尼德的学说,这种非存在是必须被排除的,所以在芝诺看来,根本就不可能对存在进行分割。要么是巴门尼德的不可分割的存在;要么是阿那克萨哥拉的可以无穷尽地分割的存在——二者必居其一(6)。为了回避这种结论,原子论者在“无”前边,在分割的一个有限数字之后,假定了最后“不可分割的形式”的存在。 

德谟克利特认为,原子在虚空中处于永恒的运动之中,而原子自身的运动是它的本质特征之一。因此,事物运动的原因不在外力的推动,而就在事物本身之中,这是由原子——本身的属性决定的:球形的原子拖拽着整个物体运动,原子运动是因为它们的本性即是永无静止(406b21-23)。当然,为什么原子自己能运动,这一点德谟克利特尽管到处探索却没能在最终作出解释。但是,在逻辑上而言,由于一切因果式的解释都必定要有一个任意设想的开端,因而,在德谟克利特的原子理论里留下来的原子具有的原始运动而不加以说明的做法就并不能算是缺欠了。 

在这一基础之上,德谟克利特还进一步地认为:原子及由原子组成的物体的所有运动都是由动作和承受(active and passive)所引起的。他区分了原初的运动(primary motion)与继起的效果(secondary effects),分别称为冲动和反应(impulse and reaction)。这一观点对亚里士多德的动力学观产生了很大的影响。并且,这一思想还引发了德谟克利特的一个猜想:原子在没有受到阻力的时候将做匀速直线运动。牛顿曾经就这一猜想写道:“所有那些古人都知道第一定律(即惯性定律),他们归之于原子在虚空中作直线运动,因为没有阻力,运动极快而永恒(7)”。 

原子在数量上是无限多的,甚至于原子的种类也是无限的,在性质上则没有什么区别。为了说明万物在性质上的差异,德谟克利特主张原子在大小和形状上有区别,它们结合时又有次序和位置上的不同(后来的伊壁鸠鲁补充了重量的特征)。这样,在德谟克利特那里,原子在质上是相同的,在量上则存在四种区别:大小、形状、次序和位置。万物之所以会有千差万别的形态,完全是因为其中所包含的原子数量、大小、形状、次序和位置的不同而造成的。在大小上,既然

他认为原子是不可分的物质微粒,那么原子应该很小,小到肉眼看不见。在形状上,德谟克利特认为有些原子是球形的,有的光滑,有的粗糙;有的是凹形的,有的是凸形的,有的甚至是带钩的。他认为太阳和月亮就是由光滑的球形原子组成的。构成灵魂的原子和火原子差不多,它们都是由最精细的球形原子组成的,所以,它们具有很大的活动性。 

德谟克利特认为原子的不可入性(impenetrable)和具有一种密度的比例(density proportionate)构成了它们的体积。这一观点影响到了牛顿用密度与体积来定义物体的质量(8)。现代,由于技术理性的进步,质量成为比密度更为基础的一个物理量。但在古代,密度与体积比现代意义上的质量更具有形而上的特征,“他们设定所受作用的本原就是浓聚和稀散(985b14-15)”。 

德谟克利特有时也将原子的性质与人对物体的直接感觉联系在一起:“每个不可分的东西超过得越多,也就越重,所以很显然,它也就越热”( 326a11)。德谟克利特还试图用原子和虚空的学说来解释许多复杂的自然现象。例如,他认为磁石和铁是由相类似的原子构成的,不过磁石的原子比铁原子更精细,磁石原子之间的空隙比铁原子之间的空隙要大得多,因此磁石原子的活动能力更强。由于原子的运动永远趋向于与它相类似的原子,所以,磁石的原子向铁移动,钻进了铁原子的空隙,使铁原子运动起来,并流向磁石。十分明显,他的这个解释是不符合现代科学的。但是他努力用自然本身的原因来解释自然现象的理性主义精神则是可贵的。  

2、漩涡运动说 

德谟克利特认为,宇宙之初,在无限的虚空中充满着无限多、大小不一、形状各异的原子,它们向不同方向凌乱运动,相互碰撞(正象现代气体分子的运动理论那样),从而形成一种漩涡运动。在漩涡运动中,相似的原子聚集在一起。这正像在筛子的旋动中,扁豆和扁豆、裸麦和裸麦分别聚拢在一起;波浪把狭长的石块与滚圆的石块分别冲在一起。圆形的、光滑的、最精细的和最活泼的原子结合在一

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