力

在物理学里，常用“力”表示一种运动或运动趋势的原因和效果。对不可测量的、假设的原因或趋势常用Fc表示，而用Fe表示宏观的、可度量的效果。 为了试图定量表示力，十七世纪时，有关力的本质就成为一个广泛而深入的问题。伽利略（Galileo ,1564—1642）先避开对Fc的研究，而对Fe采用了两种不同的度量方法，其一是与运动物体的v（速度）成正比；其二是与运动物体的v2成正比〔参看*活力（* visvi-va ）〕。笛卡儿（Descartes，1596—1650 ）根据对物体碰撞的分析，选择了v；莱布尼兹（Leibniz , 1646—1716 ）优先考虑了重力，由于垂直下落所获得的速度的平方，即v2，与下落高度成正比，所以他坚持选取v2。另外，笛卡儿和莱布尼兹都假设有一个真实的或称之为Fc的力是存在并且守恒的，前者写成Σmv的形式，后者则用Σmv2的形式表示，这里m表示一个粒子的*质量或大小，Σ意味着对宇宙中所有粒子取和。由此就产生一种根本的混乱，即世界是否被赋予一个固定大小的Σmv或Σmv2的量，这完全取决于上帝〔参看*上帝与宇宙的关系（* God’s relationto the Universe）〕；而究竟是用v、还是v2作为物体运动效果的度量标准，或者两者都用，都不用，则又取决于哲学家。 牛顿（Newton, 1642—1727）的*力学和万有*引力理论又增加了力的种类。他认为，每个物体中都有一种内在的或惯性力Fc，而惯性质量或者Fe则是对它的测量。他引进了一个附加力或称之为外力Fc，其功能是改变被它作用的物体的mv（即Fe）；同时也引进了“重力”，它有时意指Fc，不过在《原理》（ Principia，1687）一书中更常指Fe，即两球沿它们的中心线的相互加速度。 在得出万有引力结论的过程中，牛顿把宇宙间粒子的相互作用看作是瞬时超距的。大陆哲学家并不考虑牛顿有意思相反的陈述，而将他的引力作用只理解为Fc，然后责难它带有神秘的*属性或吸引性。针对这些异议，第一代牛顿派的辩护士斯格拉弗桑德（W．J.’sGravesande,1688—1742）、德萨古利斯（J. T. Desaguliers，1683—1744）和穆欣布罗克（P . vanMusschenbroek, 1692—1761）更喜欢把力一概看作效果：即重力的e是一种加速度，或者是自由落体冲击的结果；而运动物体的力e则完全是指mv或mv2，或者指它们的效果。斯格拉弗桑德首先明确地指出，把mv和mv2看作力Fe都是可以的。这一立场为德萨古利斯所赞同，他曾经多次捍卫mv,以作为牛顿派反对莱布尼兹论战的一部分。 牛顿派的辩护尽管有助于解决有关活力的争论，但却掩盖了《原理》一书中的根本的方法论上的创新。牛顿曾成功地设想过有一种不可观察的力Fc作用于不可观察的诸元素之间，若将它们叠加，就得到宏观的力Fe。但他的后继者则试图直接研究宏观的力Fe，例如泰勒（Brook Taylor, 1685—1731）、豪克斯比（Francis Hauksbee，约1666—1713 ）和穆欣布罗克想寻找一种“磁力定律”，以此来表示两个磁体之间的相互吸引力与两者距离的依赖关系。他们并未发现什么“定律”，因为距离函数取决于实验的安排。直到1750年以后，物理学家才（重新）发现，力Fe可以被认为是这种结果的总的或普遍的规律也适用于假设元素之间的假设力Fc。此后，牛顿的方法也就成了物理学和天文学的基础〔参看*不可称量的流体（* imponde-rable fluid ）〕。 随着*工具主义者对力的理解和象“势”这样的概念的出现，有关Fc的本质问题在物理学领域内几乎无人问津了。力成了一种与加速度成正比的分析符号，Fc显然被看作是“虚构”的力，例如离心力以及表示一个旋转参考系效果的科里奥利力这样一些术语都被证明为象“真实的”东西那样有用。对一大类系统而言，所有Fc，不管虚构与否，均能被看作从想象质量的惯性运动中产生出来，而这些想象质量又与“真实”质量通过一些刚性杆联接起来。看来，即使没有用，但也有可能用虚构粒子的运动取代经典物理学的力。 二十世纪的物理学家更喜欢把Fc当作一种基本的力，特别是在重力、电磁力和强、弱核力的埸合更是如此。当用一个已经量子化的*场来表示时，每一个Fc都与一个粒子或一个量子相联系。带电粒子间交换*光量子时就“引起”电磁力Fc；核子间交换π介子〔参看*基本粒子（* elementary parti-cle）〕时则“引起”强力Fc等等。人们为找到一个更加基本的系统 〔参看*统一场理论（* unifiedfield theory ） 〕，已付出了许多的努力，在统一弱、强和电磁作用力Fc方面已获得进展，但重力仍未能统一进来。 还可参看科学中的拟人说（an--thropomorphism in science ）；力学 （ mechanics ） 参考文献M . B . Hesse , Forces and Fields （ London , 1961）．M. Jammer, Concepts of Force（Cam -bridge, Mass.，1957）R.S.Westfall,Force in Newton’s Physics （New York, 1971）． 还可参看活力（Vis Viva .）条后的参考文献。