机械物理的中世纪思想残余

地心说是中世纪物理体系思想的典型产物。在地心说中，人们定义了一个绝对静止的宇宙“框架”，即以地球为中心的参考系。在这个参考系中，天体相对于地球的运动就是相对于宇宙“框架”的运动，因此不难定义绝对运动。同理，只要测量天体绕着地球运动的周期，自然就能定义时间。

从表面上看，哥白尼的日心说理论以及之后的伽利略和牛顿的机械运动学体系打破了中世纪物理体系中的“封闭世界”，然而仔细推敲就会发现，经典力学体系中仍存在着一个与地心说中的宇宙框架类似的观念。牛顿惯性定律说明了物体在“绝对空间”中的运动，但是为了建立“绝对空间”与人们所熟悉的空间之间的联系，以便于牛顿定律在日常生活中的应用，牛顿又提出了“惯性系”的概念，惯性定律在惯性系中成立。那么问题是，惯性定律为什么不能在其他的参考系中成立？参考系本身的物理性质并不能决定它是否为“惯性系”。因此，惯性系这一概念就相当于地心说理论中与地球固联的宇宙“框架”。此外，当把力学理论应用于光学现象时，不得不将空间具象化为以太。因此，以太成了牛顿体系中真正意义上的绝对静止的宇宙框架，实验室相对以太的运动应该可以通过光学实验而测得。

机械论时期的物理学家们自身也对“绝对空间”“绝对时间”（Absolutetime）“绝对运动”“惯性系”和“无处不在的以太”等说法感到不安。牛顿本人也承认，观测者的确无法通过观测来确定物体在“绝对空间”中的“绝对运动”。“绝对运动”像是上帝强加于牛顿理论框架上的物理事实，而不是隐含在牛顿体系里、可通过逻辑自然而然地推出并能够观测的概念。

很长一段时间内，人们一直没有意识到牛顿在晚年专注于神学研究的真正原因。有人认为他的神学研究仅仅是情感上的需要，也有人说这是他对当时宗教大环境的妥协。然而牛顿的挚友兼学生大卫·格雷戈里（1659—1708）在日记里却记载道：“是什么填满了虚无的宇宙？他（牛顿）认为，直白的真相就是上帝无所不在，上帝洞悉一切并与所有事物同在，上帝存在于一片虚无的空间里，上帝也存在于充满物体的空间中。”根据他的日记，后来人们确信，牛顿很可能是为了找到“绝对空间”在逻辑上绝无争议的解释，不得不诉诸神学，将上帝邀请到他的理论中。只有承认上帝的存在，牛顿体系中的绝对运动才能够被解释。上帝创造了能量，上帝用自身能量直接创造出的空间是绝对空间，以区别于其他空间；上帝直接赋予能量的运动是绝对运动，而借助于机械装置而发生运动则是相对运动。

然而，自十八世纪的启蒙运动以来，科学的发展让人们不再相信上帝创造了运动。可是牛顿的理论却要建立在“上帝存在”的基础上，若要否认上帝，牛顿理论的框架便会一夕崩塌。正如美国科学史学家E·A·伯特（1892—1989）在1925年出版的《近代物理科学的形而上学基础》（The Metaphysical Foundations of Modern Physical Science）中所说：“在十八世纪，牛顿体系中的世界与宗教逐渐剥离，然而他描述的绝对空间和绝对时间却要从宗教中获得意义，若与宗教完全割裂，牛顿的体系将会灰飞烟灭。”