笛卡爾是處在伽利略與牛頓之間的科學(xué)家與哲學(xué)家，他在數(shù)學(xué)領(lǐng)域與哲學(xué)領(lǐng)域的成就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過他對經(jīng)典物理學(xué)的貢獻(xiàn)，但他的思想又成為現(xiàn)代物理學(xué)的源頭，在廣義相對論框架中重新認(rèn)識他的科學(xué)貢獻(xiàn)，非常引人深思。

  笛卡爾在哲學(xué)上鼓吹理性懷疑論，企圖從“我思故我在”出發(fā)，論證上帝的存在，上帝創(chuàng)造的物質(zhì)世界的客觀實在性。這種二元論的思維，不僅給出了機(jī)械自然觀，而且使得嚴(yán)格意義的唯物主義成為可能，而古代的樸素唯物論，不過是認(rèn)為各種事物都是以某種方式存在的，并沒有充分理解自然宇宙是不依賴于人的精神獨立存在的。當(dāng)然，笛卡爾闡述的客觀性，是在無限精神的上帝及其上帝的作品不是人類精神的構(gòu)造的“神目觀”的意義來論證的。笛卡爾的理性懷疑論，開辟了用歐幾里德公理模式闡述哲學(xué)體系的新方法，而牛頓是模仿歐幾里德幾何闡述近代物理學(xué)。

  上帝之眼洞察整個物質(zhì)宇宙，這就需要“超距作用”。盡管伽利略推測光速有限，惠更斯甚至有光速有限的直接證據(jù)。但是，笛卡爾與牛頓都是需要神靈之光的超距作用來完成對無限空間的宇宙做整體把握。笛卡爾用來把握無限空間的數(shù)學(xué)工具，就是解析幾何中的坐標(biāo)系，能夠用2個數(shù)字代表平面上的一個點，用代表不同坐標(biāo)數(shù)字關(guān)系的方程表示曲線與運(yùn)動軌跡?？臻g上的點，當(dāng)然用3個數(shù)字表示，有關(guān)曲線與曲面也用方程表示。坐標(biāo)系的任何轉(zhuǎn)動，都預(yù)設(shè)了某種不會變形的剛體，以及坐標(biāo)軸在遙遠(yuǎn)區(qū)域的任意大速度的轉(zhuǎn)動，即坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動要求信號可以瞬間傳播，極限速度在數(shù)學(xué)上不存在。

  笛卡爾對于近代唯物論者接受的原子在虛空中運(yùn)動的希臘式機(jī)械論不太滿意。他一方面從希臘式原子論中延伸出勻速直線運(yùn)動是慣性運(yùn)動的思想，破除哥白尼與伽利略對完美圓周運(yùn)動的希臘慣性運(yùn)動理想的迷戀。另一方面，他在虛空中保留了畢達(dá)哥拉斯，柏拉圖與亞里斯多德的以太漩渦。

  以太漩渦的存在，對于理解慣性運(yùn)動無意增加了難度，因為我們不清楚以太如何運(yùn)動，原子與物體才不會感受阻力而做勻速直線運(yùn)動。但是，笛卡爾利用以太漩渦設(shè)想太陽系中天體的旋轉(zhuǎn)。天體在以太漩渦推動的運(yùn)動，如同海洋漩渦導(dǎo)致輪船在水域中回旋轉(zhuǎn)動。笛卡爾的以太漩渦會產(chǎn)生離心排斥力，他設(shè)想宇宙中有無數(shù)以太漩渦互相擠壓，足以讓一個恒星系只能在有限空間區(qū)域形成行星與衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

  笛卡爾在數(shù)學(xué)上通過坐標(biāo)系引人超距作用，而在物理上通過以太漩渦引人近距接觸作用。這套思想由于牛頓萬有引力定律的成功而被廢棄，但沒有消亡，而是在法拉第-麥克斯韋的場論中復(fù)活了，以太漩渦產(chǎn)生的壓力與旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，就相當(dāng)于散度與旋度之類的數(shù)學(xué)概念描述的東西。

  牛頓的另一位批評者萊布尼茲，也是類似笛卡爾的數(shù)學(xué)家，哲學(xué)家與外交家，主張近距作用。他從幾何的角度把空間與時間都看成相對的，而牛頓從慣性運(yùn)動與非慣性運(yùn)動存在差別出發(fā)，認(rèn)為存在著相對于絕對空間的絕對運(yùn)動。萊布尼茲沒有鼓吹以太漩渦，而是把事物看作是具有無限小微分單元的單子。萊布尼茲的相對時空觀無疑影響了馬赫與愛因斯坦，但廣義相對論雖然否認(rèn)絕對時空，卻承認(rèn)物體相對于自身的慣性結(jié)構(gòu)具有絕對運(yùn)動，這就導(dǎo)致相對論背離愛因斯坦欣賞的馬赫原理。馬赫是脫離康德對牛頓時空觀的哲學(xué)辯護(hù)，全面發(fā)揮貝克萊與萊布尼茲對牛頓時空觀的批判的。

  笛卡爾坐標(biāo)系在轉(zhuǎn)動時必須預(yù)設(shè)超距作用與無限空間，使得我們在廣義相對論中使用各種坐標(biāo)系，是否會引人某種超距作用產(chǎn)生了疑慮，我認(rèn)為這是相對論哲學(xué)反思應(yīng)當(dāng)深入的問題。我們不能因為廣義相對論為我們提供了更自由的坐標(biāo)變換方式而忘乎所以，笛卡爾就是因為沒有發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)系的超距作用預(yù)設(shè)與以太漩渦的近距作用機(jī)制，而導(dǎo)致他的物理探索不如伽利略與牛頓成功的。

  笛卡爾的以太漩渦模型，不會因為引人無窮空間而導(dǎo)致恒星體系被約束在有限空間的。相反，各種以太漩渦由于離心傾向，不可避免地會導(dǎo)致無限空間中的宇宙膨脹，這與均勻流體的廣義相對論解引發(fā)的宇宙膨脹是類似的。目前理論與觀察都支持宇宙在膨脹，但幾乎沒有旋轉(zhuǎn)與剪切。但笛卡爾的以太漩渦在膨脹時，局部的旋轉(zhuǎn)非常顯著，而以太漩渦之間的擠壓類似于廣義相對論中的剪切形變。

  由于廣義相對論的嚴(yán)格數(shù)學(xué)解不太多，我相信，利用廣義相對論來理解歷史上的物理模型和宇宙模型，不僅會有助于我們理解相對論，而且給經(jīng)典物理與現(xiàn)代物理的溝通提供新思路。也許會幫助我們找到更多的相對論數(shù)學(xué)解，至少也給相對論數(shù)學(xué)解提供更直觀的物理模型。