牛顿和爱因斯坦关于物理学的一些论述
一、牛顿关于物理学的一些论述
牛顿在《自然哲学的数学原理》序言中写道：“由于古代人在研究自然事物方面，把力学看得最为重要，而现代人则抛弃实体形式与隐秘的质，力图将自然现象诉诸数学定律，所以我将在本中致力于发展与哲学相关的数学。”
牛顿认为“自然界喜欢简单和统一。虚假的事物可以随意想象，唯有真实的事物才能被理解。”
把简单的事情考虑得很复杂，可以发现新领域；把复杂的现象看得很简单，可以发现新定律。
牛顿指出：“如果某一原因既真又足以解释自然事物的特性，则我们不应当接受比这更多的原因。”
“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现。在科学探究中，猜想不是胡思乱想，它是以自己的知识和经验为基础而作出的一种试探性的解释。”
“自然界的其它许多现象，……都是和某些力相联系的”。“正由于我们还不知道这些力是什么，所以直到现在哲学家对自然界的探讨都以失败而告终”。
牛顿说：“对时间、空间、位置和运动我并没有下定义，因为它们已为人们所共知。只不过我必须看到，一般人不是在别的观念下，而是从这些量和可感知的事物的联系中来理解它们的。这样就产生了某些偏见；而为了消除这种偏见，最好是把它们区分为绝对的和相对的，真实的和表象的，数学的和普通的。绝对的、真实的和数学的时间，按其固有的特性而均匀地流逝，与一切外在事物无关，又名绵延；相对的、表观的和普通的时间，是可感知和外在的对运动之延续之量度，它常常用来代替真实的时间，如一小时、一天、个月、一年。”
牛顿把空间分为绝对空间和相对空间，他说：“绝对空间就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的。相对空间是绝对空间的可动部分或量度。我们的感官通过绝对空间对其他物体的位置而确定了它，并且通常把它当作不动的空间看待。”
牛顿为了证明他的绝对空间的存在，除了认为惯性运动与加速度概念依赖于绝对空间概念外，他说：“把绝对运动和相对运动区别开来的一些效应，是圆周运动中出现的那些离开转动轴的力。”他用一个著名的水桶实验证明存在着相对于绝对空间的转动。
牛顿写道：“从现象推导出两个或三个普遍的运动原理，然后告诉我们一切物质的东西的属性和作用是怎样从这些明显原理得出来的，将是哲学上的一个很大的进步，尽管这些原理的原因尚未发现。所以，我毫不迟疑地提迟疑地提出上述的原理，其应用范围极广，并将其原因留给人们去发现。”
牛顿综合开普勒等人的研究工作，提出万有引力定律。对于引力机制，牛顿曾试图去解释，但在粒子模型前提下一直无法说明其缘由。牛顿在《自然哲学的数学原理》中认为，在完成了引力的量与数学关系以及把这些关系与自然现象比较之后，就更有把握去讨论引力的本质、原因和关系。
牛顿谈到了某种最精细的精气的事情,它使物质粒子在近距离上相互吸引，猜想引力可能是物体质量中发射精气弥漫在空间而产生的，其强度与到物体质量中心的距离平方成反比。牛顿暗示,他曾想探究隐秘的质或最精细的精气,但他的学说对这类问题还无能为力。牛顿在给友人的信中写道：“很难想象没有别种无形的媒介，无生命感觉的物质可以毋须相互接触而对其他物质起作用和产生影响。一个物体可以通过真空超距地作用在另一个物体上而不需要任何其他介质，它们的作用和力可以通过真空从一个物体传递到另一个物体，这种观点在我看来是荒唐之极，以致我认为没有一个在哲学上有足够思考力的人会同意这种观点”。
牛顿说：“到现在为止，我只是根据万有引力来说明天体现象和海潮现象，但是至今我还不能从这些现象中得出引力的根源，这些根源还是让别人去发现它吧”。
“像引力这样的自然法则本身就是上帝意志的体现。”“太阳、行星和彗星的最美系统，只能来自一个全能存在的设计和统治”。牛顿反对传统宗教的“神迹”，强调“只能通过上帝对事物最聪明的设计来认识祂”。
牛顿自我评价道：“我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。”
二、爱因斯坦关于物理学的一些论述
爱因斯坦说：“我常常在深夜凝望着牛顿的画像，在和这位亘古未有的科学巨匠的目光交流中，我似乎感受到了无穷的力量和客服困难的勇气。
“我自己只求满足于生命永恒的奥秘，满足于觉察现存世界的神奇的结构，窥见它的一鳞半爪，并且以诚挚的努力去领悟在自然界中显示出来的那个理性的一部分，即使只是极小的一部分，我也就心满意足了。”
爱因斯坦指出：“科学的最伟大目标是用最少的假设或公理，通过逻辑演绎覆盖最多的事实。”
“物理学构成一种处在不断进化过程中的思想逻辑体系。进化的方向是增加逻辑基础(原理)的简单性。”“我们应该准备改变这些概念即物理的原理基础，以便以逻辑上最完美的方式正确处理已感知到的事实。”
爱因斯坦认为：“物理学家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律，由此世界体系就能用单纯的演绎法建立起来。”
爱因斯坦指出：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正的进步。”
“我们面对的重大问题，不能在制造这些问题的思维层次上解决。”
“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”
爱因斯坦说：“请原谅我吧，牛顿。我们会永远记住您所发现的道路，在您那个时代，您确实是一位具有最高思维能力和创造力的人。您所创造的概念，不管什么时候仍然对我们研究物理学起着很重要的指导作用。然而现在，我们必须用另外一些与直接经验相去甚远的概念取代您的这些概念，因为不这样，物理学就没办法继续进步”。
爱因斯坦指出：“牛顿的学说在实践上的巨大成就，也许足以阻止他和 18、19 世纪的物理学家们去认识他的体系的基础的虚构特征。”
“在建立一个物理学理论时，基本概念起了最主要的作用。在物理学中充满了复杂的数学公式，但是，所有的物理学理论都起源于思维与观念，而不是公式。”“在对科学的志趣中，必须一而再、再而三地从事对这些基本概念的批判，为了我们可以不无意识地受到它们的支配。”“独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位”。
爱因斯坦认为，牛顿承认空间的物理实在性是因为“加速度”的概念，牛顿力学认为加速度是相对于空间而言，因此空间是必须存在的，对于时间也差不多一样，时间当然也同样进入加速度概念里。为了解决惯性运动的起源问题，也为了体系的需要，牛顿引进绝对空间和绝对时间概念。“当牛顿说空间是绝对的时候，他无疑是指空间的这种实在的意义，这使他必须把一种完全确定的运动状态加给空间，而这种运动状态看来是不能由力学现象完全确定下来的。这种空间在另一种意义上也被认为是绝对的，空间确定惯性的这种作用被认为是自主的，也就是说，它不受物理环境所影响；它影响物体，但没有什么东西能够影响它。”
爱因斯坦说：“牛顿完全清楚地认识到，在他的体系中，空间和时间正如同质点一样是实在的东西。因为如果人们除了物体之外，不承认空间和时间也是实在的东西，那么惯性定律和加速度概念就完全失去了意义。加速只不过是意味着相对于空间的加速。”“牛顿物理学的特征在于它不得不认为空间和时间像物质一样，都是独立而实体的存在，这是因为牛顿运动定律中出现了加速度的观念。但是在这理论中，加速度只能指对于空间的加速度，为了使人们能把那个出现在运动定律中的加速度，看作一个具有任何意义的量，牛顿的空间因而必须被认为是静止的，或者至少是非加速的。对于时间也差不多一样，时间当然也同样进入加速度概念里。说一定要认为空间本身和它的运动状态都同样具有物理实在性，对此，牛顿自己和他同时代的最有批判眼光的人都是感到不安的；但是，如果人们要想给力学以清晰的意义，在当时都没有别的办法。”
爱因斯坦预料“人们慢慢地习惯于这样一种观念，空间本身的物理状态是最终的物理实在”。
爱因斯坦晚年在总结一生时空探索时指出：“空间——时间未必能看作是可以脱离物质世界的真实客体而独立存在的东西。并不是物体存在于空间中，而是这些物体具有空间广延性。空间有无限多个，这些空间彼此作相对运动，这一观念在逻辑上的确是无可避免的，但是这种观念甚至在现代科学思想中也远未起过重要的作用。”
爱因斯坦认为“物理学应当阐明时间和空间中的实在，而用不着幽灵般的超距作用。”
物质粒子与空间（包括各种场）均具有基本的实在性，如何揭示它们的关系并理解其统一性，是物理学最重要的任务。牛顿曾经试图解决这个问题。他“假设有一种与空气差不多相同组成的以太介质，但却更稀、更细微和更富于弹性……或许整个自然界的结构（只会是凝结的某种以太精，或蒸气的不同结构，有如它沉淀所形成的那样），或许一切东西都起源于以太。”爱因斯坦说：“依照广义相对论，空间已被赋予物理性质；在这种意义上存在着一种以太。依照广义相对论，一个没有以太的空间是不可思议的；因为在这样一种空间里，不但光不能传播，而且量杆和时钟也不可能存在，因此，也就没有物理意义上的空间、时间间隔。但是又不可认为这种以太会具有哪些有重媒质所有特有的性质，也不可认为它是由那些能够随时间追踪下去的粒子所组成的；而且也不可把运动概念用于以太。”“更加精确的考察表明，狭义相对论并不一定要求否定以太，可以假定有以太存在，只是必须不再认为它有确定的运动状态，也就是必须丢掉洛伦兹给它留下的那个最后的力学特征。”“需要经历一场严酷的斗争，才得到了为理论发展所必需的独立的和绝对的空间概念。以后要克服这种概念，仍然也需要做同样顽强的努力——这一过程，大概远还没有完结。”
爱因斯坦指出：“只有引进质量这一新概念，他（牛顿）才能把力和加速度联系起来。”
爱因斯坦说：“我得出了结论，质量是物体含有的全部能量的计量标准。由于能量放出，质量显著减少，这应该在镭上观察到。”
爱因斯坦指出：“惯性质量和引力质量在数量上的相等必须追踪到本质上的相同”。
“把实物和场看作是彼此完全不同性质的两种东西是毫无意义的。实物是能量密度特别大的地方，场便是能量密度小的地方”。
“麦克斯韦只用了唯一一个假设性的步骤：在真空和电介质中引进了位移电流及其磁效应。这完全是一种革新，由微分方程的形式性质规定其内容。同伽利略和牛顿一样，法拉第和麦克斯韦，也是前者靠直觉抓住了事物的联系，后者用公式严格地将这些联系准确地表述了出来，并将它们定量地应用了。在这里，我还要说的是，我们应该特别注意这两对之间的内在相似性。”
爱因斯坦指出：“物质波的问题中所用的数学工具非常简单和浅近，但基本观念却极为深奥。一幅巨大帷幕的一角卷起来了。看来，粒子的每一运动都伴随着一个波场，这个场（它的物理性质目前还不完全清楚）在原则上应该是能观察到的。”
爱因斯坦预料：“像质点的运动由作用于它身上的力或力场决定那样，德布罗意波场也会以类似的形式受到这些力场的影响。”
爱因斯坦指出，“现在有两种光的理论，正如人们今天必须认，这两种理论都是不可缺少的。尽管一部分理论物理学家经过了二十多年的巨大努力仍没有找到两者之间的逻辑联系。”到了晚年，爱因斯坦深深地感叹道：“整整 50 年的深思，但我还是无法进一步回答光子是什么。”
爱因斯坦说：“我思考量子力学的时间百倍于广义相对论，但依然不明白”；“量子力学是很不错，但我内心的声音告诉我，它不是事物真正的本质。这一理论能得到很好的结果，但它无法告诉我们上帝的秘密。不管怎么样，我坚信，上帝不掷骰子。”
爱因斯坦说：“十分有力地吸引住我的特殊目标，是物理学领域中的逻辑的统一。固然科学的目标是在发现规律，使人们能用以把各种事实联系起来，并且能预测这些事实，但这不是它的唯一的目的。它还试图把所发现的联系归结为数目尽可能少的几个彼此独立的概念元素。正是在这种把各种各样东西合理地统一起来的努力中，它取得了最伟大的成就，尽管也正是这种企图使它冒着会成为妄想的牺牲品的最大危险”。
爱因斯坦倡导和努力实践的目标：“寻求一个把观察到的事实联结在一起的思想体系，它将具有最大可能的简单性”；“寻找一个关于所有这些学科的统一的理论基础，它由最少数的概念和基本关系所组成，从它那里，可用逻辑方法推导出各个分科的一切概念和一切关系”；“”得到关于自然界的一个逻辑上前后一贯的摹写”。
爱因斯坦指出：“纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识；一切关于实在的知识，都是从经验开始，又终结于经验。”“我们的目的是要尽可能简明地勾画出，基本概念是怎样依赖于经验事实，也依赖于为达到体系内部完整所作的努力而发展起来的。”
“创造一个新理论，需要一种想象力的跳跃，从一个旧的理论框架跳到一个全新的理论框架。”“创造一个新理论并不像是摧毁一个旧谷仓，然后在原地建一座摩天大厦。它倒像是在攀登一座山，获得了新的、更宽阔的视野，在我们的起点和它的丰富环境中发现意料之外的联系。”
“任何物理理论都不会获得比这更好的命运了，即一个理论本身指出创立一个更为全面的理论的道路，而在这个更为全面的理论中，原来的理论作为一个极限情况继续存在下去。”
爱因斯坦说：在物理学史中总是一再出现两种一直完全互不相关的、由两类不同的研究者所关心的物理学思想范围——例如光学和热力学，或者是伦琴射线的波动理论和晶体原子理论—– 它们不期而遇并且自然地相结合……这些相互结合的理论，即使不包含完全的真理，终究也包含了与人类的附加因素无关的客观真理的一种重要的内核。否则，他们的结合只能够解释为奇迹。物理学史的思想必须是把这样的事件尽可能明晰地刻画出来。
爱因斯坦指出：“物理学构成一种处在不断进化过程中的思想逻辑体系。进化的方向是增加逻辑基础（原理）的简单性。”“我们应该准备改变这些概念即物理的原理基础，以便以逻辑上最完美的方式正确处理已感知到的事实。”
“理论应当与经验事实相符合，这是第一。事实上，做到这点非常难，尽管它初看起来很明显。为了坚持一种普遍接受的理论基础，人们总是想办法加进一些补充或假设，从而使理论与事实相符合。除此之外，还要注意理论本身的前提问题，这是第二。它涉及的“自然性”或者“逻辑简单性”，人们通常可以简单而含糊地认为是前提（基本概念及其基础之间的关系）。在挑选和评价各种理论时，这个观点的作用很大，但具体怎样表达，确实存在难度。与其说要寻找一种逻辑上独立的前提问题，不如说是一种权衡两种不能比较的问题。”
“引力理论提出到现在已经四十年了。这些年来，我的全部精力都用在把引力场理论推广到一个可以构成整个物理学基础的问题上。为了这一个目标，许多人都在努力着。后来，有许多充满希望的推广，但我都放弃了。最近十年，我终于找到了一个理论，在我看来，这个理论自然而又富有希望。但这个理论在物理学上是否有价值，我还不能确信，因为这个理论的基础是目前还不能克服的数学难题，凡是应用任何非线性场论都会遇到这个难题。此外，一种场论是否能够解释物质的原子结构和辐射以及量子现象，还未有定论。对这个问题，现在大多数物理学家都会坚定地回答“不能”！因为他们相信，在原则上，量子问题只能用别的方法来解决。问题最后会怎样发展，我不禁想起了莱辛那句振奋人心的名言：与那些坐享其成的人相比，为寻求真理而付出的代价是高昂的。”
爱因斯坦坦言：“我竭尽一切为这种新型知识建立物理学理论基础的努力完全失败了。基础似乎一个个被掀翻，无处可以寻找到人们据以将理论建立其上的任何坚实的基础。”“物理学统一基础的建立看来的确很渺茫。而且这种情况又由于随后的发展而更加恶化起来。20 世纪的发展是由两个在本质上各自独立的理论体系来表征的，那就是相对论和量子论。这两个体系彼此没有直接的矛盾（注：二者在时间和空间认识上的矛盾至今还难以融洽）；但是似乎很难融合成一个统一的理论。”“我感到在我的工作中没有任何一个概念会很牢靠地站得住的，我也不能肯定我所走的道路一般是正确的。”“我认为非常有可能，物理学不是建立在场的概念上，即不是建立在连续体上。如果是这样，那么我的全部空中楼阁（包括引力理论）都将荡然无存。”“相对论这理论直到现在还未提出一个关于物质的原子论性结构的解释。这种失败，也许同它对理解量子现象至今尚无贡献的这一事实有关。”“理论物理学的基础重新受到震撼，实验要求我们能够在新的更高的水平上找到描述自然规律的方法。新思想要到什么时候才会出现呢？谁要是能够活到那个时候并且能够看到这一点，那该是多么幸福啊。”
爱因斯坦明确表示：“我相信斯宾诺莎的上帝，即在存在事物的和谐有序中显现自身的上帝”。他将“上帝”定义为自然规律的集合体，认为追问“上帝如何设计世界”等价于探索物理定律的统一性。
爱因斯坦常说，“我们的衣食住行都是同胞们辛勤劳动所创造的，我们应当诚实地回报别人的劳动。”“历史给了我们艰巨的任务，但只要我们仍然是真理、正义和自由的忠诚勤务员，我们就不仅要继续像现存的最古老的民族那样生存下去，而且要像以前一样，用创造性的工作所产生的成果为提高人类的精神境界而作出贡献。
三、牛顿和爱因斯坦宗教观的差异与共通点
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