引言

自然科学和自然哲学不是两个天然相互排斥的领域。它们住在一起。它们是通向同一目标的两条道路。这个目标是人对自然的统治，各种自然科学通过收集自然现象之间的全部个别的实际关系，把它们并置，力图发现它们的相互依赖，在此基础上以或多或少的确定性从一个现象可以预言另一个现象，从而达到这种统治。自然哲学的相似的劳作和概括伴随着这些专门化的劳作和概括，只不过具有比较普适的性质。例如，电学作为物理学的一个分支处理电现象的相互关系以及电现象与物理学其他分支中的现象的关系，而自然哲学不仅涉及所有物理关系的相互关联问题，而且也努力把化学的、生物的、天文的现象，简而言之，把一切已知现象，包括在它的研究范围内。换句话说，自然哲学是自然科学的最普遍的分支。

在这里，通常要问两个问题。首先，显而易见，由于截然分明的划界之线在问题之外，我们怎么能够定义自然哲学和专门科学之间的边界线呢?其次，当任何一个人不可能完备地把握整个科学，从而不能得到全部知识分支之间普遍关系的鸟瞰图时，我们如何能够研究和讲授自然哲学呢?尤其是，对于起初必须学习各门科学的初学者而言，要投身以对它们的要求为先决条件的研究项目，似乎是毫无希望的。

由于对这两个疑问的讨论将提供关于正在进行的工作的出色的初步概览，因此完全有必要详细地考虑它们。首先，缺乏完备的和精确的边界线是所有自然事物的普遍特征，而科学是自然事物。例如，如果我们力图在物理学和化学之间进行鲜明的区分，那么我们便会遇到相同的困难。在生物学中情况也是这样，倘若我们超出怀疑的阴影力图在动物王国和植物王国之间确立分界线的话。

不管这种众所周知的不可能性，如果我们把自然事物划分为类和序绝不是看作无用的，并且不丢弃这一划分，而认为它是重要的科学工作，那么这就是这样的分类维持它的基本有用性的实际证据，即使它没有获得理想的定义。尽管具有这种不完善，分类还是达到它的目的，该目的是关于现象多样性（manifoldness）的综合观点，从而是对现象多样性的把握。例如，对于压倒多数的有机生命来说，不存在它们是动物还是植物的疑问。相似地，也能够容易地指明，大多数无机自然界的现象是物理现象还是化学现象。因此，对于所有这样的案例，现存的分类是良好的和有用的。呈现出困难的少数案例可以十分充分地就它们本身加以考虑，无论它们在什么地方发生，我们在此处仅仅需要认知它们。确实，由此可得，分类将愈是更好地适合它的意图，这样有疑问的案例愈是较少频繁地发生，我们有兴趣反复地检验现有的分类，为的是发现它们能否被更合适的分类代替。

在这些事态中，情况与当我们注视一大片水面的波浪时有许多相同之处。我们乍一瞥告诉我们，若干波浪正在那里滚动；从给我们以充分广阔视野之点来看，我们能够计数它们并测定它们的宽度。但是，在一个波浪和下一个波浪之间存在着划分的界线吗?我们无疑看见一个波浪紧随另一个波浪，但是我们却不可能指出一个波浪的终结与下一个波浪的开始。于是，我们必须推断，指明波浪不同是多余的和难以实施的吗?绝不是。相反地，在严格科学的工作中，我们将努力寻找两个连贯的波浪之间的边界线的某种合适的定义。于是，可以称它为任意的界线，它将肯定有点儿任意。但是，对于研究者来说，这无关紧要。他所关心的东西是，借助这一定义，波长是否能够毫不含糊地被决定，如果这是可能的，他将把该定义作为适合科学意图的定义加以使用，而没有从他的心智中消除下述观念：某个另外的定义也许可能提供甚至更容易的或更明显的决定。他立即会偏爱这样的定义而不是旧定义。

这样一来，我们看到，这些分类疑问不是所谓的事物的“本质”（essence），而仅仅从属于为了比较容易和比较成功地把握科学问题而做出的纯粹实际的安排。这是一个极其重要的观点，与它在这里首次应用是显而易见的相比要深远得多。

至于第二个反对意见，我将承认它的有效性。但是，在这里，我们也有在所有的科学分支和形式中出现的现象。我们必须预先使我们自己熟悉它。科学是人为人的目的而创造的，因此像人类的所有成就一样，具有不可消灭的不完美的质。但是，存在成功的正在起作用的科学——借助这种科学人类的生活发生了根本的变更——这一纯粹的事实表明，在人类知识中的不完备的质不是它的有效性的障碍。对于科学曾经完成的东西来说，总是包含着部分真理，从而包含着部分有效性。旧的光的微粒说现在在我们看来似乎如此幼稚地不完备，但是对于满意地说明反射和折射现象，它依然是恰当的，最好的望远镜正是借助它建造的。这是由于在它之中的真实的要素（true elements），这些要素教导我们正确地计算光线在反射和折射时的方向。其余的只不过是任意的附属品，当发现新的、矛盾的事实时，这些附属品必定坍塌。在提出该理论时，还不会考虑这些事实，因为它们还是未知的。但是，当光的微粒说被弹性以太的波动说取代时，几何光学起初依然完全没有改变，因为光线的直线理论也能够从新的波动中推导出来，尽管推导不是那么容易和顺利。当时，几何光学除了这些直线以外什么也不涉及，一点也不涉及它们的传播问题。直到最近还未变得清楚的是，这种光线的直线的概念是不完备的，尽管它的确构成通向实际现象描述的第一个进路。当开始表示大孔径的一束光线的行为时，它就失败了。光线的直线的旧观念必定被具有比较多样特征的更复杂的概念即波面代替。这个概念较丰富的多样化，使描述刚才提到的光学现象的较丰富的多样成为可能。由它出发造成了十分显著的进展，因为用光学仪器，特别是用显微镜和照相物镜——为此目的需要大孔径的光线束——提出了新理论。具有小的孔径角度的天文学物镜没有经受特别重要的改进。

科学每一个领域的经验都与这个领域中的相同。科学不像链条，只要证明一个环节是脆弱的，它就断裂。科学像一棵树，或者更确切地讲，像一片森林，形形色色的变化和毁坏在其中继续着，而没有引起整体终止存在或不再有活力。各种现象之间的关系一旦变得已知，它们作为全部未来科学的不可破坏的组分继续存在。可能发生的，事实上正在十分频繁地发生，首次用来表达这些关系的形式证明是不完善的，不能把这些关系十分普遍地坚持下去。它们原来受到其他使它们变化的影响，这些影响因为是未知的，在发现和起初系统阐明这些关系时不可能考虑到这些影响。但是，无论科学可能经受什么改变，头一批知识的某种残余将继续存在，从来也不会丧失。在这个意义上，科学曾经获得的真理具有永恒的生命，也就是说，只要人的科学存在，它也将存在。

把这个普遍的概念应用到我们的案例，我们有如下结果。在任何给定的时期，不管以固定的形式即自然定律把各种现象的关系概述得多么深远和多么普遍，它们还将依赖于每一门专门科学所达到的阶段。不过，因为科学已经存在，它已经产生了若干这样的普遍定律，虽然这些定律以格式和表达被大量归档，而且就它们应用的限度经受了诸多矫正，但是它们不管怎样还保持了它们的本质，由于它们在具有人性的研究者的大脑中开始它们的存在。现象的关系之网不断变得更广泛、更多样，但是它的主要特点存留着。

同样的情况对于个人也为真。不管他的知识圈子多么有限，它也是这张大网的一部分，因此它具有这样的质：只要其他部分达到个人的意识和认识，它们容易借助这种质与它结合起来。这样进入科学王国的人获得了某些优势，这些优势可与在他的居所拥有电话的优势比较。如果他愿意的话，可以把他与其他每一个人接通，虽说他将极其有限地利用他的特权，因为他将力图仅仅与和他具有私人关系的人取得联系。但是，一旦这样的关系确立起来，电话通信的可能性也就同时地和自动地确立起来。相似地，个人占用的每一点知识将证明是中心组织的规则部分，他从来也无法覆盖该组织的整个范围，虽然他可以达到每一个别部分，倘若他想认知它的话。

因此，当单纯的知识初学者在学校、或从他的双亲那里、甚或从他个人对周围环境的经验中接受最基础的教育时，他正在把握这张巨网中的一个或多个线索，并且能够沿着它摸索着前行，以便把它的日益增加的范围引入他的生活和他的活动领域。这张网具有有价值的、甚至珍贵的、是同一的质（quality），即把人类中最伟大的和最综合的理智相互联结起来。人一旦把握了真理，就真理的实际内容而论，他不需要重新学习，虽然他可能频繁地——尤其是在较新颖的科学中——不得不看到它们的描述和概括的形式变化着。为此理由，每一个个人从一开始就察觉这些不可改变的事实，认识到它们是不可改变的，并学会从它们的描述的可变形式中区分它们，便具有特别重要的意义。正是在这一方面，人类知识的不完备性被最清楚地揭示出来。在科学史中，形式一而再地被误认为内容，形式的必要变化——纯粹实际的问题——与内容的革命性的修正被混为一谈。

因而，一门科学的每一个描述都具有它的自然哲学部分。在教科书中，无论是初等教科书还是高等教科书，有关自然哲学的一章通常能够在书的开头、有时在末尾找到，即以“总引论”或“总概要”的形式出现。在研究者逐渐已知的科学的最新进展的专门著作中，自然哲学部分通常能在论题、原理的形式中发现，这些东西未曾讨论，甚至常常未清楚地陈述，但是在手头的案例中，所有从所给予的新事实或新思想中引出的专门结论都依赖于对它们的接受。不管在书的开头还是末尾，这些最普遍的原理并没有完全占据适合它们的位置。在教科书的引论中，如果它们实际上缺乏内容，那是因为它们打算概述的事实在描述的过程中还没有展开。在末尾，它们来得太迟了，因为它们已经被应用在许多例子中，不过与它们的普遍性质无关。最好的方法是——而且好教师总是使用这种方法，不管是在所讲的话语中还是在所写的词语中——无论何时所给予的个别事实需要概括和为概括辩护，就让概括应运而来。

因此，在自然科学中的一切教育必然点缀着自然哲学，与教师是否头脑清楚相应，或是好的或是坏的自然哲学。如果我们希望得到一个复杂结构的完美概览，例如一个大城市中的混乱的街道，那么我们最好不要试图了解每一条街道，而是研究总平面图，我们从中获悉街道的比较位置。我们在研究专门科学时察看我们的总平面图，也完全是这样，即使只是为了避免迷失我们的道路，此时它也许碰巧通向迄今未知的地区。这正是本书的意图。