當我們學到惠更斯原理、熱力學第二定律、推遲勢和測不准關係等知識時，總覺得物理與哲學緊密相連。熱力學系統、量子力學、相對論等，很難不涉及哲學的系統觀、實在論、運動觀和物質觀。其實，許多大物理學家，如牛頓、愛因斯坦也常常陷入哲學的思考。哲學之所以這樣有魅力，不僅是物理的發展得益於許多哲學思想，如開普勒的追求外星運動的和諧性，來自畢達哥拉斯主義的啟示；牛頓的運動理論，受實在論的影響。更重要的是，哲學希望比物理更接近事物的本質認識，這也是物理從物質基本運動角度所孜孜以求的。
一、經典物理學中的哲學思想
經典物理從牛頓力學開始，力、熱、點、光、原，在不同程度上都有實在論、決定論的影響。
物理科學的建立是從力學開始的。在物理科學中，人們曾用純粹力學理論解釋機械運動以外的各種形式的運動,如熱、電磁、光、分子和原子內的運動等。亞裏士多德的思想在這一時期起著重要作用。在他的著作中討論了力學問題，雖然其中的一些觀點和真理相去甚遠，但由於亞裏士多德的權威性如此之大，以致他的這些觀點在科學思想上起著重要作用。他的權威在中世紀被認為是至高無上的，直到伽利略的時候仍很難動搖。
到了文藝復興時期，以宗教改革聞名的反對教會權威的鬥爭標誌著物理學家開始以實驗的語言來研究自然。哥白尼體系的建立是這時第一個偉大的勝利，它推翻了托勒密體系的地球中心說，主張地球是圓的，繞著自己的軸自轉，並繞太陽公轉。他第一次揭示了季節的變化和行星視擾動的原因。他的體系的一大缺點是認為一切天上的運動都是圓周運動的複合。完全推翻古典的學說的是開普勒，他吸收了哥白尼的思想，建立了著名的開普勒定律，證實了行星運行的真實的軌道——橢圓。
近代力學誕生的標誌是伽利略，除了他在天文學和力學方面的一些重大發現之外，更值得強調的是：在人們依靠觀察天體運動來研究力學運動的基礎上，他開創了科學實驗方法，並將實驗、觀察和理論思維（科學假設，數學推理和演繹）相結合，獲得了突破性的發現。他的斜面實驗在2002年被英國著名的《物理學世界》雜誌的大量讀者評為歷史上“最美麗”的十大物理實驗之一。這些實驗的其同處都是用很簡單的儀器設備，發現了非常基本、重要的科學概念，獲得了重在科學發現，使留在人們頭腦中的長期的困惑和含糊頃刻間一掃而空，對自然界有了更清晰的認識。另外，他所提出的理想實驗方法，在近代科學研究中更是起了非常重要的作用。伽利略被後人稱為“近代科學之父”。
伽利略認為勻速率運動也是慣性運動，並進一步提出行星正是由於按圓周軌道作勻速率運動，才能永恆地運轉，這些看法並不正確。1644年笛卡兒（1596——1650）在《哲學原理》一書中彌補了伽利略的不足，他明確指出，除非物體受到外力作用，物體將永遠保持其靜止或直線運動狀態，也就是慣性運動物體不會使自己趨向曲線運動。他掌握了運動第一定律和第二定律，但沒有把它們概括出來。並且領悟到了離心力，做出了動量的正確定義。
在這一時期，光學、電磁學也有一定的發展。這個時期是一個偉大的試驗以及理論活動的時期，雖然伽利略的命運給科學破了冷水，但宗教改革對科學進展的影響卻是非常有利的。資本主義生產促進了技術與科學的發展，形成了比較完整的經典物理學體系。系統的觀察實驗和嚴密的數學推導相結合的方法，被引進物理學中，導致了17世紀主要在天文學和力學領域中的“科學革命”。牛頓力學體系的建立，標誌著近代物理學的誕生。
牛頓《自然哲學的數學原理》一書的出版標誌著經典力學的成熟。牛頓在這裏不僅講了他研究的目的，實際上還講了他研究的方法，即從特殊（的現象）到一般（的規律，如自然界的力），再從一般回到特殊。前者被英國哲學家培根強調，稱為歸納法，它是以實驗為基礎的。後者被數學家間哲學家笛卡爾所強調，稱為演繹法，它必須依靠數學作為工具。在牛頓以前，一般認為歸納法和演繹法是兩種互相排斥的方法。牛頓在科學方法上的重大貢獻就是將兩種方法結合起來。他用自己的一系列重大成果表明：就科學研究全過程而言，這兩種方法是相輔相成不可或缺的。而他的所謂哲學是一種有綜合性的統一認識，並不是中世紀哲學那種學院式的空談了。
實際上，慣性定律的確立，首先應歸功於伽利略和笛卡爾，牛頓是繼承了他們的思想，把慣性定律作為運動第一定律提出，並提出品質是描述物體慣性大小的量。牛頓的功績主要在於確立第二和第三定律，而他之所以能做到這一點，又同他對另一自然界的基本定律——萬有引力定律——的發現密切的聯繫在一起。運動第二定律是因萬有引力定律的需要才發現的。同樣為了比較準確地研究一個天體受的力與雲空的關係，必須分析許多有關天體的作用力，這就產生作用於反作用問題，為此牛頓提出了第三定律，這是牛頓重大的創造性貢獻。
開普勒三定律的發現已經強烈地暗示在太陽與行星之間，存在著一種隨距離增在而減小的引力。另一方向，伽利略也斷定：地面上物體加速下墜是由於地球對物體有引力。牛頓則進了一大步，把天上和人間兩類現象統一起來，斷方言任何兩物體之間都存在一種吸引力，這就是萬有引力。
經典物理中的系統是最簡單的系統，系統內只有少量物體，雖有相互作用，但是只要初始條件定了，規律是一定的，結果就確定了。而結果的正確性又是試驗可以驗證的。這一階段的物理學又提出了簡潔、和諧等思想，這在研究天體運動等方面也取得了成功。但是近代物理所提供的卻是另一幅景象。
二、近代物理中豐富的哲學思想
在18世紀，物理學的發展出現了與前面相反的情況，物理思辨和少收試驗的限制和支配。這一時期沒有出現偉大的實驗物理學家。數學和數理天文學在18世紀由於伯努利、歐拉、達朗貝爾、拉格朗日、拉普拉斯等人的重要研究而豐富起來。物理研究以科學的唯物論為特徵的。那時，人們還不知道能量的概念。力是物質的性質。這個世紀企圖以假定“不可稱量物”的存在來解釋物理學和化學中的隱秘現象。最老的不可稱量物質是熱質，許多科學家的心目中固守著熱是一種物質，並且一直堅持到19世紀中葉。認為熱是物質的這種學說的最早的淵源可在古希臘的德謨克利特和伊壁鳩魯的著作中找到，在近代，又受到了伽桑狄的支持。
19世紀實驗開始上升為物理學的重要方法，實驗物理學的數學化成了19世紀物理學的特點。19世紀的物理學，在1850年左右，當時物理學的最重大的根基已經明確了：物理現象都可以用一種統一的框架來解釋，即以力學解釋為原理的出發點，通過數學描述對物理現象作模擬並導出描述現象的數學方程式，再冠之以普遍的定律——能量守恆定律。有了經典力學的支持，加之能量守恆定律的建立，人們對力和能量的認識已經達到了一個較高的高度。可是，當物理學家們試圖完善這種以力學為主體的物理體系，並期望依賴這種體系解釋自然規律的時候，困難和矛盾出人意料的發生了。在物理學的思辨方面，19世紀推翻了前100年的最重要的學說，並在17世紀奠定的基礎上大大作了更新。光的發射說讓位給波動說，被稱為熱質的物質被擱在一邊，並確立了熱是由於分子的運動的事實。摒棄了由電的單流或雙流說的宣導者所假定存在的不可稱量的物質，而用某些情況下光以太中存在著脈動和協變來解釋電和磁現象。物理學的兩大分支光學和電磁學實際上合成為一個分支。18世紀還不知道的能的概念被引入了。輻射能已發展成為重要的課題。物理學在這100年期間做出了不可思議的進展，在這個世紀，化學家用他的天平建立了品質守恆定律，物理學家大膽鮮明的提出了無所不包的能量守恆定律。
邁爾是明確提出“無不能生有”，“有不能變無”的能量守恆與轉化思想的第一人。而這理論正是建立熱力學第一定律的基礎。焦耳精心嚴謹地進行了熱功當量測定等一系列實驗，奠定了熱力學第一定律的實驗基礎，得到了人們的認同。亥姆霍茲將能量守恆定律第一次以數學形式提出來。統計物理中系統概念的進一步明確，不僅引出了宏觀量、微觀量的概念，也引出了後來被哲學廣泛引用的平衡態、漲落現象、開放性、耗散結構和混沌現象等等。從物理角度看，決定論不再起作用了，代替它的是耦合作用，即統計分析，而統計肯定是有漲落的。
電在理論上和實踐上的發脹是如此迅速，以至於19世紀被稱為是電的世紀。19世紀初，科學界仍普遍認為電和磁是兩種獨立的作用。與這種傳統觀念相反，丹麥的自然哲學家奧斯特接受了德國哲學家康德和謝林關於自然力統一的哲學思想，堅信電與磁之間有著某種聯繫。經過多年的研究，他終於在1820年發現電流的磁效應：當電流通過導線時，引起導線近旁的磁鍼偏轉。電流磁效應的發現開拓了電學研究的新紀元。
引起震動的還有量子力學，量子力學以薛定諤方程、測不准關係、微擾理論、系統理論等，開啟了人類觀察物質世界的另一扇窗戶。其中折射出許多新的哲學思想。如微擾對系統的影響、非線性關係等，跟哲學後來討論的蝴蝶效應、非線性理論等有些殊途同歸的感覺。近幾年，物理學引進了許多有挑戰的嘗試，如量子糾纏態、超導、超低冷電子研究、量子晶體研究等，其物理現象及規律背後是一些有價值的哲學思考。
愛因斯坦在1905年建立了狹義相對論，它改變了原來的觀點，認定狹義相對論是物理學的一個基本原理，它否定了以太參照系的存在並修改了慣性參照系之間的時空變換關係，使得麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式有可能在所有慣性參照系中都成立。為什麼是愛因斯坦發現了相對論呢？愛因斯坦之所以能夠取得劃時代的貢獻，是與他的科學哲學思想分不開的。無論是對“時空相對性”的思考，還是“慣性系的地位”的探索，都顯示出其思想上的深入思考和睿智判斷。正如他在自述中指出的，“向我這種類型的人，一生中的主要東西，正是在與他想的是什麼，他是怎樣想的，而不在於他所做的或所經受的是什麼。” 具體說，可以分為以下三個方面：
1、堅持科學的唯物主義觀念
       愛因斯坦在研究中始終以實驗事實為出發點，而不是以先驗的概念、規律為出發點。所以當有人對邁—莫實驗震驚、失望時，他只將其作為一種實驗事實接受下來，他認為理論不應該只起源於思辨，理論應符合觀察到的事實。同樣，他認為牛頓的“絕對時間”概念不是實驗事實，不能被觀察到。所以他對“同時”的概念必須借助於尺子、時鐘和假想實驗重新定義。正是這種用實驗事實重新對時間、空間定義的思考，給物理學帶來了從根本上的改變。
2、堅持物質世界的同一性思想
 愛因斯坦一直深信自然界的同一性，他的《論運動物體的電動力學》開始提出的問題就是：麥氏方程在伽利略變換下不是對稱（不協變）的。即牛頓力學下成立的伽利略變換，在電動力學中不成立。其原因是建立這一變換的基礎，牛頓的絕對時間、絕對空間，出現了問題。經過時空觀念的改變，確立時間和空間的內在聯繫，利用洛侖茲變換，不對稱性就消失了。同樣的，狹義相對論建立後，它在慣性系和非慣性系下又出現了不對稱性，愛因斯坦敏銳地感覺到狹義相對論的時空觀改革並不徹底，應該確立時空與運動之間不可分割的聯繫，這使得愛因斯坦1909年創立了廣義相對論，從而解決了參照系不對稱的問題。
3、具有獨立思考、追求真理的探索精神
愛因斯坦的成功，在於他對別人習以為常現象進行獨立、深入的思考。時間、空間是物理學的基礎概念，人們對其習以為常，但時間、空間是如何定義的，它們之間有沒有練習缺少有人考慮。當舊概念和理論與新的現象和理論矛盾時，他沒有象眾人一樣熱衷於對新現象的質疑或對舊理論的修補，而是獨立分析和判斷，從本質上找到問題所在。這也是他能夠創立相對論的重要原因。
2005年是狹義相對論發表100周年，愛因斯坦逝世50周年。為了紀念他，聯合國確定2005年為“國際物理年”，主題為“物理照亮世界（Physics Enlighten  the World）”。我們很難用有限的話語來悼念這位偉人，但我的眼前常常浮現出前蘇聯著名學者庫茲涅佐夫著的一本書，書名是《愛因斯坦——生死不朽》，常常浮現出那個有著孩子般眼神，叼著煙斗的慈祥老人，那個不朽的創立了相對論的天才，那個完全拋棄了科學的功利性和目的性，旨在追求“宇宙和諧”的科學巨匠，那個有著簡單生活和深邃思想的老人。