尽管波斯科维奇、安培和柯西把原子看作仅仅是一个力的中心;牛顿的科学,却是建筑在把物质看作是微粒的看法基础上,拉瓦锡也把类似观念应用到化学上去,这就使许多对于这类东西发生兴趣的人,得到一种相反的哲学,以为硬块的物质,乃是唯一的实在,而硬块物质之间的力则是它们的唯一作用方式。赫尔姆霍茨与其他物理学家,以为把问题归结到物质与力就充分解决了问题。在这方面他们是随牛顿亦步亦趋的。这是一种数学的解答,作为数学的解答是令人满意的,虽然不是物理学上的解释,但是,不熟悉物理学的人,就以为他们把数学上的解答,看作是最后的解释了。
十八世纪时,第五章所叙述过的唯物主义的哲学,在法国复生,十九世纪时,又在德国再起。早期的领袖,如摩莱肖特(Mole-schott),毕希纳(Buchner)与福格特(Vogt)都把他们的哲学建立在科学成果上,特别是生理学与心理学的成果上。毕希纳的书名《力与物质》(Kraft
und
Stoff,1855)就说明把力与物质看作是最终的实在的观念构成这个唯物主义运动的一个必要部分。在有些玄妙的黑格尔唯心主义盛行半世纪以后,有这样的唯物主义学派,促使人们注意自然科学的明晰成果,其影响究属良好,但是值得注意的是这种唯物主义哲学兴起之时,科学家已经用有确切定义的量“质量”代替了物质,并且指出“力”一词具有“力”或“能量”的双重含义,因此意义非常含混。而且这些德国作家,还把他们的唯物主义同感觉论和怀疑论混为一谈。历史上唯物主义的旧观点复活过来,因为同夸大的达尔文主义吻合无间,就被有些共产主义者看作是经济学和政治学的基础。
能量的理论
物质守恒的原理,经人公认以后,引起一种朴素的唯物主义,已如上节所述。与之对应的能量守恒的原理,也跟着确立起来。哲学上的唯物主义,虽然不能强行利用这一原理来为自己服务,但却可以把它当作哲学上的机械论与决定论的联合理论的证据。
第一,这一原则,使人对流行的生物学上的活力论产生怀疑。这种活力论以为在生物里有一种生命力,可以控制甚至停止物理和化学的定律,使机体适应环境,并决定机体的目的。到这时候,人们已经知道动物也象机器一样,只有在从外面取得能量——取得食物这种燃料以及空气中的氧——的时候,才能够运动和作功,如果有一种生命原质来进行控制,其方式当较以前的假定更为复杂。还可以设想用麦克斯韦假想的“鬼魔”的作用一类东西来规避热力学的第二定律(统计学定律),但是,第一定律(即能量守恒的原则)已经证实对于有生命的与无生命的体系都是有效的。
其次,如果宇宙间的能量有一定限量,我们就要遇到太阳活动有可能停止的问题,以及地球过去的年龄与将来的寿命等问题。人们已经知道,把太阳看作是一个缓慢冷却的热体的旧观念是不正确的;即令它是一团纯炭,它也很快会焚竭热尽,但这些新的物理学原理还证明,当原始的星云逐渐凝结,星云的几个部分聚集在
一起形成太阳时,会有巨大的能量储藏转化为热。而且太阳的不断收缩,如果仍在进行的话,也会继续产生热量,或许会使太阳有充足的时间存在下去。据赫尔姆霍茨在1854年计算,太阳收缩其半径的万分之一所生的热量,足以供其辐射二千多年而有余。
威廉·汤姆生(即凯尔文爵士)根据同样的计算,估算了地球的年龄,用于补充别人根据下面的情况推算出的数字:(1)地壳对于热的传导,(2)使日夜延长的潮汐的摩擦效应。1862年,他估计在不到二亿(2×10[8])年以前,地球还是一团溶液,1899年,他又把这一年限缩短为二千至四千万年之间。到这时,地质学家与生物学家又都要求把地球与地球上居住者的存在年限大大延长。于是发生一种争论,但物理计算的根据很快就发生问题,最初是因为发现放射物质而得到一种新的热源,后来是因为有了目前新的原子与宇宙的理论。现在人们认为,在太阳与恒星的高温下,物质可以发生擅变,即由一种元素变为另一种元素,物质甚至可以直接化为能量,因此,所供给的能量的储量就远远超过旧有理论的想象。研究宇宙与有机演化的史学家,无论需要如何悠久的时间,现在都不成问题了。
早期计算出的数字,并不重要。无论太阳与地球在过去的年龄如何悠久,能量守恒与散逸的原理,都说明它们是有始有终的,因而也就把这种研究纳于科学范围之内。
威廉·汤姆生还利用热力学的第二原理以另一种方式研究了这个问题。由热量而来的机械功,只有当热量由一热体传到冷体的时候才能得到。这一过程总是倾向于减少温度的差异,这种温差还因为热的传导、摩擦与其他不可逆的过程而减少。在不可逆的体系里,可用的能量总是愈来愈少,而其相反的量(克劳胥斯称之为熵)则总是倾向于达到一个最大值。所以在孤立的体系,以及人们这样设想的宇宙内能量渐渐转化为热,趋于平均分布,不能成为有用之功的来源。当时人们认为,由于这种能的逸散,最后宇宙必将变得静寂而无运动。
汤姆生的研究成果,象牛顿的研究成果一样,被那些把物理科学与机械哲学混为一谈、把我们所制定的自然模型与终结实在混为一谈的人们,加以利用。“宇宙的寂灭”被看作是无神论与哲学上的决定论的另一证据。但根据相反的有神论学说,如果世界是上帝创造出来的,看来就没有充分理由说明为什么上帝在厌恶这个世界的时候不能把它毁灭;而且,如果根据这一假说,人的灵魂是有灵性的和不朽的话,它当然可以对物质世界的更换无动于衷,因为老早就不能把它禁锢在这个物质世界中了。再者,至少根据十九世纪的证据来看,把热力学的原理应用于宇宙理论,其有效性是可疑的。把从这样有限的例证中推出来的结果,应用到宇宙上去,是没有道理的,即令过去利用这些结果去预言有限的独立的或等温的体系的情况很有成效。我们现在知道这个问题比最初提出时人们所了解的要复杂得多。不但如此,即使今天存在的太阳与地球的始末为科学所阐明,我们也必须指出,这一结果对于整个宇宙的起源、意义与目的这一形而上学问题,也没有很大关系。在探究太阳与地球,甚至全银河星系的生命时,我们或许可以从最初的星云起一直探索到最后的寂灭境界。但是,即令是这样,我们也仍然只是探究了宇宙演化历程的几个阶段,和以往一样仍然不能解决这个伟大存在的秘密。