科学研究的结果，常促使哲学改变看待问题的方式，这就远远超出科学有限的范畴。
科学的目标是什么？尝试描述自然的理论，要符合哪些要求？这些问题虽然超出物理的界线，两者却有紧密的关连，因为科学正是构成这些问题的材料。科学在哲学上的推演，必须奠基于科学结果。一旦哲学推演得到多数认同，它们也常指出几条可能的发展方向，影响科学思想的进步。主流观念的重大变革会产生全然不同的、出乎意料的进展，成为新哲学观点的源头。这些评论听起来空泛又毫无意义，我们得引用物理史的实例说明才行。
我们试着描述第一个论及科学目的的哲学观点。这些观点对物理发展一直维持重要的影响力，直到 100 年前，新的证据、现象和理论促使人们放弃旧的哲学观点，让科学有了伸展拳脚的新空间。
科学的历史，从希腊哲学到近代物理，人们不断追求将看似复杂的自然现象简化为简单的基本观念，并将观念连结起来。 这是所有自然哲学背后的基本原则。这个原则，甚至在原子论者的著作里都能看见。早在 23 个世纪以前，德谟克利特（Democritus，前 460 – 前 370）就写道：
我们习惯把甜称为甜，习惯把苦称为苦，把热称为热，冷称为冷。但是，现实中只有原子和虚无。也就是说，虽然感官的对象应该是真实的，人们一般也这么认为，但是，它们实际上并非真实。只有原子和虚无是真实的。
虽然感官的对象应该是真实的，人们一般也这么认为，但是，它们实际上并非真实。只有原子和虚无是真实的。Pixabay它只是古代哲学中一个巧妙的想像力产物。连结一连串事件的自然定律，对希腊人来说还是未知。将理论与实验结合的科学，从伽利略的工作才算有个起头。在第一条线索的指引下，我们找到运动定律。200 年来，有关力与物质的科学研究，是人类探索自然的努力背后的骨干。我们无法想像少了力与物质任何一项的自然。 因为物质作为力的来源，作用在其他物质上，借此展现本身的存在。
让我们考虑最单纯的例子：某个力作用在两个粒子间。最容易想像的是引力和斥力。不管哪一种情形，力的向量都位在两个物质构成的点的连线上。为求简洁，自然会想到两粒子互相吸引或排斥的图像。若假设力作用在其他方向，图像会复杂不少。在此之上，针对力向量的长度，我们能再加一条同样单纯的假设吗？尽管我们有意避开太特殊的假设，加上这条也无伤大雅： 任意两粒子之间的力，只和两者距离有关，例如重力。 看起来，它也够单纯。更加复杂的作用力也不难想像，像是有些不只受距离影响，也和两粒子速度有关的作用力。
使用物质和力作为基础观念的话，我们很难想像比作用在粒子连线上，只受距离影响的力更单纯的假设。但是，单靠这一种作用力，足以描述所有物理现象吗？
粒子互相吸引或排斥的图像。《物理学的演进》力学在衍生领域的伟大成就，像天文领域惊人的进展，甚至乍看之下不属于力学的问题，其实也能套用力学观念。 这些成功加深了人们的信念，只要用不可改变的物体之间单纯的作用力，就能解释所有自然现象。 从伽利略以降，两个世纪间，几乎所有的科学产物都有意或无意地朝这个方向努力。19 世纪中，亥姆霍玆 (Hermann von Helmholtz，1821-1894) 把这项信念化为文字：
终于，我们发现，物质的物理科学是将自然现象转换为不可变动的吸力与斥力，其强度只和距离有关。这个问题的解答，是完全理解自然的必要条件。
根据亥姆霍玆的说法，科学的发展路径已经确定，往后将分毫不差地走向固定方向：
不仅如此，只要所有自然现象都能化简为单纯的力，并且到证据，证明它是简化现象的唯一途径，科学工作将迎来终点。
在 20 世纪的物理学家眼中，这个想法既笨拙又天真。他可能不敢想像伟大的探索工作能如此顺利地结束，而且也会因为可靠的宇宙图像就此定案而感到兴趣索然。
虽然早期物理学家相信，所有的现象都能缩减成单纯的作用力，他们还是留下为何力和距离有关的问题。 在不同现象，力随距离的改变程度有可能不同。为了不同状况，而引入多种类的力，以哲学观点来看不能说是尽善尽美。尽管如此， 所谓的机械论 (mechanical view)，主要由亥姆霍玆清楚定义，在当时扮演着重要的角色 。物质的动力理论方面的进步，是机械论影响下最伟大的成就之一。
谈到机械论的衰退前，我们暂时先接受这个上一个世纪的物理学家之间的主流观点，看看以这个外在世界的图像为出发点，能得出什么结论。
——本文摘自《物理学的演进》，2021年2月，商周出版。