• 科学革命
  • 2009-7-14 浏览() 【
  • 欧洲直到1660年才开始消除知识危机,但是解决危机的基础工作已经由开普勒,伽利略,培根和笛卡尔四位伟人准备就绪。开普勒和伽利略如前文所述,完善和推广了日心说,引发了哥白尼革命,推翻了中世纪的世界观。而培根和笛卡尔的主要成就并不在于有独创性的科学发现,而在于传播了对学术和宇宙本质的新的思想观念,即培根主义和笛卡尔主义。
      
      弗朗西斯·培根(公元1561——1626年),出生于英国的一个贵族家庭。他的父亲曾任英国的掌玺大臣。培根热衷于仕途,他曾一度担任英国大法官——这是他这一阶层所能担任的最高职务。但是不久便由于被控贪污受贿而被投入监狱,并被撤销了一切职务。虽然不久便被释放,但从此以后,他便专心于研究工作,不再过问官场了。
      
      培根是一位极有影响的科学哲学家。他认为科学只有在与过去固有的错误完全分野并确立循序渐进的几个阶段之后,才能有所发展。培根这样讲的含义是:科学应该严格以经验知识(完全通过感觉获知的知识)为基础,并以“归纳法”(通过对普遍性的特定观察来获得真理)为手段进行研究。他倡导通过一丝不苟的记录经验性的实验,协同促进学问的发展。与过去的那种枯燥无味的推理不同,共同的科学研究和观察衍生出有用的知识,终至改善人类的命运。
      
      培根认为只要遵循他的程序,就可以自然而然的得出科学的真理,这未免把事情看得太容易。而且虽然他重视经验,但却没有实验方法的观念,并忽视数学的作用。他本人并没有什么科学成果,对哥白尼,伽利略等人也没有作过肯定的评价。但他鼓吹新科学,在17世纪强烈的激励了许多有志于科学研究的人;他提出了科学研究组织化的方法论,他的这一设想到英国皇家学会成立变为现实,人们称他为这一事业的奠基人。因此,就近代科学而言,培根的贡献在于鼓吹与新科学与目的的理念。
      
      与培根同时代的法国人勒内·笛卡尔(共渊569——1650年)在两点上于培根观点一致:旧有的一切知识都应当摒弃;一个思想有无价值,悉由其是否有实用价值而定。但他们对科学的态度迥然不同,因为培根是一位经验主义者,而笛卡尔则是一位理性主义者和杰出的数学家。笛卡尔以理性作为整个哲学活动的出发点,重新构建了一个很大程度上基于思辨,几乎在各个方面都与古希腊人不同的世界观。
      
      笛卡尔认为,自然哲学中最单纯的要素是广延和运动,这是物质的本质属性。空间即广延,它本来就是物质。空间既没有上下这样的特别的方向,也没有什么宇宙中心及其周围的层次秩序,空间始终都是广延的,空间的广延即是物质。这就是作为近代物理学前提的各向同性的无限空间观念。笛卡尔从单纯要素得出了第二条结论:一切自然现象都能够还原为物体各部分之间的相对运动。根据这种观点,运动定律是关于自然的一切知识的根本,任何现象都可以由细小部分的组合和运动的组合来加以说明。笛卡尔计划从自己所发现的结果,遵循自己的方法重新构造出整个宇宙。他认为,宇宙的整个空间充满了媒质的漩涡运动。在这种漩涡运动中,比较粗糙的物质块在各处聚集而形成天体,这些天体被周围媒质的漩涡运动所推动,笛卡尔进而向把地上的现象——包括生物和非生物在内——用相同的机械论方法,即根据物质小块的组合和运动来予以说明。
      
      对照一下今天的自然科学,笛卡尔对宇宙的机械论说明当然不能维持下去,即使在当时,也遭到了许多人的反对。但是,笛科尔关于自然的观点,即自然是要素的组合,要素的行为完全根据力学来决定,以及他所主张的数学方法,都给近代科学,特别是物理学指明了前进的方向。
      
      17世纪后半期机械论的粒子论自然观达到了全盛。17世纪初期,伽桑狄(公元1592——1665年)复活了原子论。他把原子及其运动看作是神创的,洗去了原子论的无神论恶名,使之为人们所接受。他认为原子不可再分且运动在真空中,这与不承认真空的笛卡尔产生了尖锐的矛盾。笛卡尔强烈反对真空和原子不可再分。不过二者实际是可以并行不悖的。原子可以看作是将笛卡尔充满媒质的宇宙分成的微小的部分。波义尔在二者的影响下,集粒子论自然观之大成,提出了自己的粒子论。他把自己的理论称为粒子哲学。其内容为:
      
      一存在着一种普遍的物质,这种物质为一切物体所共有,它是广延的,可分的,不可入的实体。
      
      二物体的多样性由这种物质的运动而产生。
      
      三由于运动物质是根据运动来划分的,从而产生了做各种运动而具有一定形状和大小的“最小自然物”。

    四最小自然物群聚起来构成粒子。这种粒子具有一定的形状和大小,且可以运动或静止。凡是能够觉察到的物体都是由这种粒子集合而成的。
      
      五粒子间的相互作用是由粒子的运动,形状,大小而产生的碰撞,结合等原因引起的。粒子有钩形,尖形等各种各样的形状。
      
      六世界的多样性是由粒子给予我们感觉器官的作用而产生的。
      
      粒子论是近代科学中占主导地位的机械论自然观。
      
      经过培根,笛卡尔和波义尔的努力,近代科学所需的概念框架形成了,即:经验事物的独立存在,无限广延的各向同性的空间,天和地区别的消除,科学和实际结合的可能性,强调数学方法,以及在这一切之上形成的机械论自然观。但是,还必须加上一个根本性的范畴,这就是自然规律。自然是独立存在的,自然现象普遍地,毫无例外地服从规律,秩序井然地变化着。只有当这种观念在人们的头脑中开始出现时,才有可能建立起以探索自然规律为目的的科学。
      
      自然规律并不是自古便有的。古希腊的哲学家,无论是原子论者还是柏拉图和亚里士多德,纵使他们有“必然”的观念,却没有认识到这是自然所遵循的规律。中世纪的人们则把无规律的事物看作是神力的表现而加以重视,对规律本身却不在意。经院哲学中实体和属性是基于质料和形式对自然进行议论,也缺乏规律这种范畴。培根,吉尔伯特,甚至伽利略都没有明确,自觉的形成“自然规律”的概念。直到笛卡尔,才在自然中明确地确立了规律这一概念。
      
      以上构成了近代物理学的理论框架。随后,实验方法也确立了通过有目的的,精确的实验,人们在理论框架内填充进充实的内容,推动了物理的发展。牛顿,托里拆利,伽利略等都是出类拔萃的实验家。
      
      由于实验方法的确立,激励了科学研究,促进产生了开展研究工作的社会组织。与此同时,数学作为一种重要的工具,也被重视起来。当时的数学承自于古希腊的数学。古希腊的数学是几何主义的,不利于物理学的应用。为此,数学的革新是必须也是必然的。当时印度计数法的传入,笔算的普及,为数学的革新起了极大的推动作用。直至符号代数学的建立,粉碎了几何主义,将数学从图形中解放了出来,为微积分的产生打下了基础。
      
      1671年前,牛顿完成了微积分,稍晚几年,莱布尼茨也独立的发现了微积分。微积分的创立,使数学成为解决物理问题的有力武器。
      
      对近代物理学建立具有决定作用的是英国的艾萨克·牛顿(公元1642——1727年)提出万有引力定律。自培根与笛卡尔之后大约一百年时间里,英国的科学团体是培根主义者,法国的科学团体是笛卡尔主义者。这就是说,英国人主要集中精力在自然科学的各个领域从事经验性的实验,促进了具体科学的进步;法国人则倾向于强调数学和哲学理论。但两派的分野在牛顿这里消失了。虽然牛顿在生活中毫无引人注目之处——守口如瓶,谨小慎微,爱记仇——但他却是一位承袭培根主义和笛卡尔主义的巨匠。他遵循培根的经验主义原则,进行了大量的成功的实验;同时他又效仿笛卡尔,将数学引入了物理学中。1687年,他出版了划时代巨著《自然哲学的数学基础》,令人信服的解决了当时科学上的两大难题:一,沉重的地球是在什么作用下处于运动状态;二,为什么地球上的物体落向地心而行星始终处于运动轨道上。牛顿建立了一个新的力学体系,并提出了一个新的时空观。由此,近代物理学才得以确立。

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