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16-呼唤新型“牛顿风格研究”(上)

时间:2015-06-08     作者:时栗芳 春雨【原创】   阅读


  每忆及牛顿及其奠基的科学革命,脑海中就油然跃出《岳阳楼记》中的名句——“前人之述备矣”!

  那么,从“引领性视野”来看“牛顿革命”,是否会有新的发现,甚至是“框架结构性”的重大发现呢?能否进而由此彰显“牛顿革命”的科学本质、带来全新的景观呢?

  1科学史常将“预言哈雷彗星”与“预言海王星”并列为证明牛顿物理学的科学性与科学意义的最经典实例——它们“使那些最顽固的保守派也不得不相信日心说和万有引力定律”;但实际上,这二者的风格,有本质的不同。详言之:

  (1)“预言哈雷彗星”具体展示了“实验科学”的特征——先有“实践成果”,后有“理论概括”

  早在1682年,年仅26岁的英国科学家哈雷,通过观察这一年出现的一颗很大很亮的彗星、研究其历史记载与理论计算24颗彗星的轨道后,大胆推测:“1758年这颗彗星还会出现”;因为,其“回归周期”大约是76年,它在1607年、1531年曾出现在地球上空,并被文献记录。

  结果此预言被证实,此彗星也就因此被称为“哈雷彗星”。

  (2)“预言海王星”具体展示了“理论科学”的特征——先有“理论预测”,后有“实践验证”

  1781年发现天王星后,因其轨道与计算的不符,于是又有人质疑牛顿定律。这时,彼得堡科学院院士列克谢里另辟蹊径——“破天荒”地预言:还有一颗未知行星,以引力影响着天王星的运动。但这种近乎“无中生有”的“臆造”,与当时“重实践事实”的风尚,似乎格格不入;因而,被“束之高阁”!

  直到1841年,年方21岁的英国剑桥大学学生亚当斯,以“初生牛犊不畏虎”的勇气,推算这颗未知行星的轨道,于1843年10月21日把计算结果寄给格林威治天文台台长——艾利。但这位大权威大不相信这种“臆造行星”的胡说胡为,置之不理。幸亏两年后.35岁的法国科学家勒威烈经过复杂的计算,于1846年9月18日把结果告诉了“小人物”——柏林天文台助理员卡勒。23日晚,卡勒果然在预测的位置上发现了海王星。

  研究表明:“实验科学”与“理论科学”的区别是:前者在总体上是以“从实践到理论”为主,而后者则以“从理论到实践”为主。后一个“为主”,正是“理论科学”的特征。“预言海王星”就是彰显这一特征的经典实例。比较之下,“预言哈雷彗星”则是体现“实验科学”本质特征的经典案例;因为,此例是先有实践成果——“彗星观察研究、历史文献记录”等,而后有理论概括——“精密计算轨道,理论预言回归”的。

  2科学史常将伽利略、牛顿并列为近代科学的奠基者与代表人物,但实际上,二者的风格有本质的不同。详言之:

  (1)伽利略是近代“实验科学”的奠基者,伽利略物理学奠基并经典展示了“实验科学”的风格——“从实践到理论”

  近代科学的奠基者“主张实验和观察是科学知识的源泉,也是检验真理的标准。”通过制造望远镜等新的工具与方法,来观察天体,做科学实验,发现了许多新现象、新规律(如开普勒“行星运动三定律”等),推翻了一系列亚里士多德以来占统治地位的错误观念……因而,近代科学又被称为“实验科学”。从此,这种“重实践事实”的风格,成为近代科学发展的主流、正宗与风尚!至今仍是“科学”、“科学态度”与“科学精神”等的基础!

  (2)牛顿是近代“理论科学”的创立者,牛顿物理学奠基并经典展示了“理论科学”的风格——“从理论到实践”

  在上述基础上,牛顿把“物体运动”归结为运动三定律和万有引力定律,由此建立起严密的统一理论——牛顿物理学;这一伟大成就,成为整个物理学和天文学的基础,也是现代一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础……

  更为重要的是,牛顿这一成就的功绩,还将伽利略奠基的经典“实验科学”神奇地、令人难以置信地转变为“理论科学”。从此,“理论科学”新风,漫天蔓地,席卷全球……

  那么,牛顿的“理论科学风格”,还有哪些神奇的表现呢?我们在此不惜笔墨,论述这个问题,将会有哪些重要的新收获呢?

  尤其重要的是,它对我们正在论证的理论设计新型“引领性产业群”,将会产生怎样的影响呢?它能为我们的“引领之旅”(及其各个子项——“评价引领全球”等),增强信心、增加智慧吗?

  凡此种种,后续论文将进一步重点讨论。

  (系列“报道性论文”之十六)




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