德谟克利特的原子

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本文发表于《Newton 科学世界》 2018 年第 10 期 (科学出版社出版)，发表稿含编辑自行配置的插图及插图说明，但不含注释，且因字数所限，有轻微删略。

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德谟克利特的原子

- 卢昌海 -

本文是替《Newton 科学世界》杂志撰写的科学史专栏随笔

德谟克利特 (460 BC - 370 BC)

古希腊科学或哲学史上的一件最富戏剧性的事情是：荒诞色彩最强的巴门尼德在很大程度上造就了分属数学和物理的两大最有远见卓识的古代学说，前者是芝诺的悖论，后者是古希腊的原子论 (Atomism)——以德谟克利特 (Democritus) 为代表人物。

我们在芝诺的悖论一文中介绍过，巴门尼德主张真空不存在，整个世界是一个均匀、永恒、不可分割、形状为球形的 “一”；并由此得出了运动不存在的荒诞推论。古希腊的原子论跟巴门尼德的这些主张有着密切关系，从这点上讲与芝诺的悖论相似。所不同的是，芝诺的悖论意在支持巴门尼德的学说，古希腊的原子论则在很大程度上是反其道而行之，首先否定了运动不存在这一荒诞推论，既而推翻了世界是一个均匀、永恒、不可分割、形状为球形的 “一” 这一前提，并肯定了真空的存在。

作为自己的主张，古希腊的原子论者提出了世界不是 “一” 而是 “多” (Many)，组成 “多” 的每个 “一” 则是所谓的原子 (atom)。不过，古希腊的原子论对巴门尼德的学说也不无继承之处，比如将后者主张的均匀、永恒、不可分割三项特性用于了原子 (顺便说一下， “原子” 一词的希腊语 “ἄτομον” 的含义就是不可分割)，只放弃了形状为球形这一项——因为他们足够明智地认为原子可以有很多种， “没有理由只能有一种形状而不能有另一种形状”。

均匀、永恒、不可分割用于整个世界是荒诞的，作为原子的特性则不仅不荒诞，甚至是相当高明的假设。古希腊的原子论也因此远比当时的任何其他学说更接近现代科学对自然的描述。

古希腊原子论的集大成者是德谟克利特，渊源则往往被回溯到一位生卒年份皆不详，甚至是否实有其人都有争议的人物：留基伯 (Leucippus)。在德谟克利特之后，古希腊原子论在表述上亦不无变化。比如一个多世纪后的伊壁鸠鲁 (Epicurus) 认为原子在运动中有时会出现随机偏转 (swerve)^[注一]；罗马时期的诗人兼哲学家卢克莱修 (Lucretius) 则提出了原子带有挂钩 (hook) 之类可相互 “勾结” 的结构，等等。

由于原子比像水那样的 “原始质料” 抽象得多 (起码非肉眼可见)，因而古希腊的原子论是将 “原始质料” 学说往抽象方向推进了一步。这种抽象甚至在两千多年后仍遭到一些知名学者的反对，比如 19 世纪的奥地利哲学家恩斯特·马赫 (Ernst Mach) 就曾长期反对原子论。这也反衬出古希腊原子论的超前性 (当然，单以抽象而论，比古希腊原子论更超前的乃是 “万物皆数”，只可惜过犹不及)。

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注释

伊壁鸠鲁提出这种随机偏转有两个原因，一是为了解释物质的形成——在他看来若没有随机偏转，所有原子都将如雨点般匀速下落，无法相互碰撞形成物质；二是为了解释自由意志的存在。由于随机偏转所具有的非决定论 (indeterminism) 色彩，伊壁鸠鲁有时被视为非决定论的鼻祖。
当然，这里必须除去伊壁鸠鲁这一 “异数”，他提出的 “随机偏转” 如前注所述，带有非决定论色彩。这种非决定背后所涉及的机械决定论与自由意志之间如何协调之类的问题，则成为了哲学史上最持久的争议之一，直到今天仍未平息。
如果细究的话，拉普拉斯表述中的 “所有物体的所有位置” 应改为所有物体的初始条件才更准确，后者不仅包含位置，还需包含速度。

参考文献

P. Adamson, Classical Philosophy: A History of Philosophy without any Gaps, vol. 1 (Oxford University Press, 2014).
J. Barnes, Early Greek Philosophy (Penguin Books, 1987).
R. S. Brumbaugh, The Philosophers of Greece (State University of New York Press, 1981).
R. P. Feynman, The Feynman Lectures on Physics, vol. 1 (Addison Wesley, 1989).
A. Wedberg, A History of Philosophy, vol. 1 (Oxford University Press, 1982).

2018 年 8 月 12 日完稿
2018 年 11 月 1 日发布
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