自然哲學對於尋找統一性原理的堅持

自 從 1687 年 牛 頓 發 表《 原 理 》之 後，力 學 現 象 的 數 學 觀 就 逐 漸 成 為 物 理 學 家 們 普 遍 接 受 的 形 式 。 不 過 到 了 十 八 世 紀 ， 光 學 受 到 力 學 的 影 響 ， 在 牛 頓 認 為 以 太 (aether)是 一 種 “稀 薄 微 小 ”且 具 有 “彈 性 ”介 質 的 影 響 下 (Newton, 1730, p. 326)，讓 人 們 以 為 世 界 上 應 該 有 一 種 看 不 見 、 可 穿 透 普 通 物 質 、 互 相 排 斥 且 到 處 都 存 在 的 以 太 ， 而 光 就 是 藉 由 以 太 作 為 對 外 傳 播 的 媒 介 。

由 於 受 到 牛 頓 以 太 學 說 的 啟 發 ， 後 來 科 學 家 們 便 開 始 發 展 「 無 法 計 量 流 體 」(imponderable fluids)的 概 念，並 嘗 試 以 力 學 原 理 來 解 釋 光 、 熱、電 與 磁 的 現 象。通 常，針 對 於 不 同 現 象 會 有 不 同 的 流 體 模 型 解 釋 ， 例 如 ： 荷 蘭 化 學 家 布 爾 哈 夫 (H. Boerhaave, 1668-1738)於 1718 年 所 提 出 “火 ”的 概 念 ， 就 是 一 種 看 不 見 卻 又 以 “火 熱 ”型 態 存 在 於 物 質 中 的 以 太 (Love, 1972, p. 157)－ 後 來 稱 為 熱 質 (caloric)的 一 種 無 法 計 量 流 體 。 最 後 ， 在 自 然 界 中 這 種 以 太 彼 此 間 的 排 斥 力 ， 以 及 與 普 通 物 質 間 的 吸 引 力 達 到 平 衡 的 觀 點 ， 導 致 了 二 元 論 產 生 (Harman, 1982, pp. 14-15)。

根 據 1792 年，蘇 格 蘭 博 物 學 家 赫 頓 (J. Hutton, 1726-1797)的 說 法 ， 自 然 現 象 可 視 為 由 兩 種 不 同 力 量 － 吸 引 力 和 排 斥 力 － 巧 妙 的 結 合 所 造 成 自 給 自 足 的 平 衡 系 統 。 而 他 也 從 光 發 射 與 熱 損 失 的 關 聯 性 ， 以 及 導 電 的 物 體 會 發 熱 的 線 索 中 ， 得 到 光 、 熱 與 電 應 該 都 是 屬 於 相 同 來 源 的 不 同 形 式 － 這 是 因 為 他 認 為 自 然 界 具 有 自 給 自 足 的 特 性 ， 而 有 互 相 轉 換 的 關 係 。 換 言 之 ， 當 時 赫 頓 的 哲 學 信 念 就 是 自 然 界 的 力 量 應 具 有 統 一 性 與 互 換 性 ， 而 這 也 是 當 時 英 國 自 然 哲 學 界 的 普 遍 看 法 (Harman, 1993, pp. 150-151)。

上 述 的 自 然 哲 學 觀 點，後 來 也 出 現 於 1799 年 英 國 化 學 家 戴 維 爵 士 (H. Dav y, 1778-1829)所 寫 的《 論 熱、光 與 光 的 組 合 》論 文 中，他 提 到 ：

已 經 沒 有 更 崇 高 的 想 法 可 以 從 物 體 的 運 動 中 形 成，而 比 得 上 不 同 形 式 現 象 間 的 彼 此 不 斷 互 相 轉 換。… 機 械 的 和 排 斥 的 運 動 似 乎 不 斷 互 相 產 生 對 方 。 ( D a v y , 1 8 3 9 , p . 2 9 )

後 來 於 1806 年 ， 在 Bakerian 講 座 《 關 於 一 些 電 力 的 化 學 作 用 》 的 探 討 中 ， 他 又 指 出 ：

電 的 吸 力 和 斥 力 可 充 份 有 效 的 破 壞 或 中 止 化 學 親 和 力 …，電 和 化 學 的 力 量 是 如 此 相 互 關 聯 的 ， 因 此 電 力 和 化 學 親 和 力 可 能 具 有 同 一 性 ( D av y, 184 0, p p . 3 9 - 4 0 ) 。

上 述 關 於 自 然 之 “力 ”的 統 一 性 與 可 轉 換 性 想 法 ， 後 來 亦 可 見 於 1820 年，發 現 電 流 磁 效 應 － 即 指 北 針 受 到 電 流 的 影 響 而 偏 轉 － 的 丹 麥 物 理 學 家 厄 斯 特 (H. C. Oersted, 1777-1851)，他 當 時 即 認 識 到 電 與 磁 現 象 其 實 都 是 屬 同 一 種 自 然 之 “力 ”的 不 同 表 述。後 來，於 1831 年 發 現 電 磁 感 應 的 英 國 物 理 學 家 法 拉 第 (M. Faraday, 1791-1867)， 也 在 1834 年

《 化 學 親 和 力 、 電 、 熱 、 磁 以 及 物 質 的 其 他 動 力 的 關 係 》 的 講 演 中 作 了 進 一 步 的 闡 釋 ：

我 們 不 能 說，( 這 些 力 中 的 ) 任 何 一 種 都 是 其 他 各 種 力 的 原 因，我 們 只 能 說 ， 它 們 都 有 聯 繫 ， 而 且 是 由 於 一 個 共 同 的 原 因 。 … 任 何 一 種 ( 力 ) 可 從 另 一 種 中 產 生 ， 或 者 彼 此 轉 化 (J one s, 18 70, p . 4 7) 。

於 1840 年 ， 法 拉 第 甚 至 已 經 明 確 提 到

我 們 有 許 多 動 力 形 式 變 化 的 過 程，很 明 顯 地 就 是 某 一 種 動 力 形 式 轉 變 成 另 一 種 動 力 形 式 。 因 此 ， 我 們 可 將 化 學 動 力 變 成 電 流 ， 也 可 以 將 電 流 變 成 化 學 動 力 … 。 但 在 任 何 情 況 下 … 都 不 會 憑 空 地 創 造 動 力 ， 即 不 會 沒 有 相 對 地 消 耗 某 些 東 西 而 去 造 成 它 (F ar ad ay , 1844 , p. 10 3) 。

由 此 ， 法 拉 第 認 為 自 然 之 “力 ”之 所 以 能 互 相 轉 換 ， 完 全 是 由 於 它 們 的 不 可 創 造 性 與 不 可 毀 滅 性 所 造 成 (Harman, 1982, pp. 34-35)； 也 正 是 由 於 不 同 現 象 間 的 互 相 轉 化 已 逐 漸 為 人 們 所 認 識，因 此 光、熱、電 、 磁 和 化 學 親 和 力 之 間 互 相 的 關 係 遂 開 始 被 建 立 起 來 。 至 此 ， 雖 然 我 們 無 從 得 知 十 八 世 紀 自 然 哲 學 家 的 思 想 ， 例 如 赫 頓 的 自 然 統 一 性 及 自 然 之 “力 ”的 轉 換 學 說 ， 是 否 一 開 始 即 為 十 九 世 紀 早 期 的 實 驗 科 學 家 所 熟 悉 ， 但 是 我 們 可 從 科 學 家 們 自 述 他 們 對 自 然 現 象 所 抱 持 的 信 念 來 看 ， 自 然 哲 學 觀 對 於 自 然 統 一 性 原 理 的 尋 找 － 也 就 是 後 來 能 量 守 恆 律 的 建 立 ， 應 有 其 正 面 助 益 的 影 響 (Harman, 1982, p.153; Kuhn, 1977, pp.

99-100)。