本书研究的主题涉及三个主要的思想潮流，我们可以把这三个思想潮流准确地称之为科学运动、数学运动和哲学运动。 现代理论物理学以其关于物质和电的本质的革命性理论，使得“什么是科学的终极材料？”这一问题成为当今亟待解决的重大问题。与事物的本质相符合的是，人类应当发现其自身的行为是如何进行的，并进而应当进一步讨论其自身行为的基本原理。因此，科学的创造先于对科学材料的分析，并且还有可能伴随着接受错误的分析，虽然这一类错误最终会通过丰富的科学想象而得以消除。 数学对自然科学的贡献在于，它能详细地阐述演绎推理的一般艺术，既能运用数字对量的测量进行理论概括，还能对级数的秩序、几何学、时间的精确测量和变化速率进行理论概括。对19世纪以降的批判性研究已对数学的本质产生了重要的启发，尤其是对几何学的基础有重要的启发。我们现在知道，有许多可供选择的公理集，根据这些公理集，人们可以通过最严格的演绎推理把几何学推演出来。但是，这些关于几何学的探究，作为某种抽象的科学，是从各种假设性的前提之中推演出来的。在本书所进行的这一项研究中，我们所关心的是作为物理科学的几何学。我们要探究的是，空间何以能植根于经验之中？ 现代相对论对于这个问题的解答开启了新的可能性。【vi】拉莫尔（Larmor）、洛伦兹、爱因斯坦和明可夫斯基(Minkovski)，这些伟人前后相继的辛勤劳作，给我们开启了一个全新的思想世界，并且揭示了空间和时间与知觉知识的终极材料之间的关系。本书主要关注的是为由此而出现的更为现代的观点提供物理学的基础。全部探究都建立在如下原理之上：关于空间和时间的科学概念是根据经验而进行的最简单概括的首要成果，并且它们并不是在一大堆混乱的微分方程的末端被发现的。这一立场并不是指爱因斯坦近年来所提出的广义相对论和引力论被拒斥了。这里的分歧纯粹是关于如何进行解释的问题。我们的时间和空间测量在实践中也许会导致把各种主要的测量方法精心地予以结合，对此在这部著作中会有所说明。例如，关于引力物质的理论也许包含着关于“漂荡固体”的理论，在本书第39节中将会把这一问题作为探究的主题加以阐述，但是并不会充分地予以展开。这一理论确实起源于爱因斯坦的探究，即：对引力定律的修正，对作为主效应的v2/c2［v是物质的速率，c是光的速率］数量级的修正将会说明更加明显的难题，否则，引力法则就不能对之予以说明。这是一项重大发现，应当归功于其作者。如今这一事实已为人们所熟知。既然如此，那就很容易看到，这种对简单的电磁相对论的修正有可能是这一法则所需要的。然而，我一直在全神贯注地反复思考这一探究的主要立场，所根据的理论乃是为了说明特殊的自然法则而构思的理论。【vii】而且在当时写作时，爱因斯坦理论中的某些结论在证据方面还是模糊不清的，甚至是相互矛盾的。关于相对论，我从西尔伯斯坦（L. Silberstein）博士的《相对论》中，以及从威尔逊（E.B. Wilson）教授和刘易斯（G.N. Lewis）教授重要的《回忆录》中获得了富有建设性的激励。 从我们的知觉知识的简单要素中推演出科学的概念，这一讨论立刻会把我们带入哲学理论之中。贝克莱、康德、休谟、穆勒、赫胥黎、伯特兰·罗素和伯格森等人都先后提出并坚持对相关的问题进行讨论。但是，在本书中所进行的探究只是由这些哲学争论中唯一的一个方面所触发的。我们所关心的只是自然界，即知觉知识的客体，而不是认识者与认识的综合。而恰恰正是这一区别把自然哲学同形而上学区分开来了。因此，我们关于自然界的各种难题，如果只是诉诸思考某个能认识自然的心灵，那是根本不可能予以解决的。我们的主题是关于那些已有知识的内在融贯性，我们所要解决的难题是关于那些已知的东西究竟是什么的问题。在哲学问题上，作者对他人的责任通常产生于可进行辩论的学派，而不是观点一致的学派。而且这些学派在认同和反驳某些观点上占多大比例是更为重要的，它们不必等待难得的正式出版机会，因为这会受到书面文字可怕的持久性的阻碍。目前英格兰在这方面是幸运的，因为伦敦、牛津和剑桥彼此相距不远，很容易抵达，【viii】因而形成了可进行辩论的共同学派，它们只是同古代和中世纪时期的学派相竞争。因此，我要特别感谢伯特兰·罗素、威尔顿·凯尔、Ｆ.Ｃ.席勒、Ｔ.Ｐ.纳恩、达威斯·黑克斯、麦克塔格特、詹姆斯·沃德和许多其他人，他们虽然众说纷纭，对同一问题见仁见智，观点不一，然而他们在追求真理方面却都充满着饱满的热情。 读者诸君完全不必特别地关注本书中的探究是否完整。本书只是尝试进行某种探讨，其中所提出的难题比其声称已经解决了的难题还要多。在任何哲学著作中，这种情况都是在所难免的，不管是多么完善的著作也大都如此。人们充其量所能寄希望做的事情，乃是设置一些正确的难题，提出一些正确然而有待说明的问题，并因而在进一步进入那些深不可测的神秘性方面向前迈进一小步。 记忆往往是短暂的。把战争年代英格兰所经历的一切共同情形记载下来，这也许并非不合适。本书是在繁忙的工作之余利用零碎的闲暇时间撰写的。在某种意义上说，这一写作是为了逃避直接的事实。思考和写作是在枪炮声中进行的——这些枪炮声有的是基奇纳的部队在索尔斯堡平原进行训练的枪炮声，有的则是在索塞克斯海岸隐约回响的枪炮声。书中有些部分是在伦敦防空警报拉响期间所写的，这是为了消磨等待的时间，写作还不时地被炸弹的爆炸声和火炮的回击声打断。而有些论证则是在飞机的轰鸣声中完成的。这片土地举国上下的焦虑和极度的痛苦，乃是胜利所要付出的代价。
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