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楼主: 柳之心

转帖: 《文盲正侃时间史第一部【物理正传】》

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 楼主| 发表于 2016-3-15 11:26:54 | 显示全部楼层
  老亚还说,不同元素、不同质料有着不同的“本性”,比如它们的轻重就不同,气和火是轻的,火比气更轻,它们的本性是上升;水和土是重的,土比水更重,他们的本性是下沉。
  在无干扰、不混合的理想状态下,四元素都按照本性行动:土和水下沉,土凝聚在宇宙中心,水包在土上;火和气上升,气在下,火在上。逐层包裹,形成一个大球。再向上,就是前面说的天界了。但是,由于这个世界有干扰,元素又相互混合,所以世界就成了我们看到的这个样子,有山有沟有河有海有云……乱七八糟的不规则。
  根据这一原理,老亚建立了运动学。老亚的运动学有两个基本原理:
  一、运动分两种:按本性运动的“自然运动”和外力引起的“受迫运动”。比如,石头的本性是向下沉,你把它搬到山顶上,它就是被你的“外力”导致的受迫运动;而它从山顶滚下来,是“本性力”导致的“自然运动”,滚到山脚,到达自然位置,自然运动就停止了。
  二、没有推动力就没有运动。就是说,必须有一个力一直推动物体,物体才会运动。
  这两点好像很合理,但大家立即发现,按照这个原理,我们扔一块石头,当石头离开手的一刹那,手对它已经不产生推力了,它应该直接掉在地上才对。可石头一点面子也不给,它飞了出去,划出一道优美的弧线,躺在离手很远的地方,一副欠扁的表情。
 楼主| 发表于 2016-3-15 11:27:24 | 显示全部楼层
  大家尴尬地看着老亚。
  老亚微微一笑:是媒介代替了推动者。我们扔石头,也把这个力传给了周围的媒介,比如空气,这样,它们也有了相同方向的力,继续推着石头向前跑,直到这个力慢慢消失。
  老亚还得出很多基础性结论,比如:当动力和阻力相等时,运动将会停止等等……
  我们现在评价亚里士多德,经常会拿他的一些错误理论来说事。其实,如果只允许用一个词来评价他,我想只有一个词最合适:博大精深。在对自然现象的分析、解释等方面,老亚的成就,是前无古人的。他创立了形式逻辑学,丰富和发展了哲学的各个分支学科,为人类科学发展作出了巨大的贡献。
  哲学家玩的就是学问。马克思认为,老亚是古希腊最有学问的哲学家。逻辑学、修辞学、物理学、生物学、教育学、心理学、政治学、经济学、美学、博物学……他无一不精。他的著作据说多达四百到一千部,比如《工具论》、《形而上学》、《物理学》、《伦理学》、《政治学》、《诗学》等等,是那时的百科全书。
  老亚的思想对人类产生了深远的影响。他活着时,人们有什么问题,那就是去问问老亚;他死后,人们有什么问题,那就是翻翻书,看看老亚是怎么说的。一直到1900多年以后,伽利略终结了他的权威。
 楼主| 发表于 2016-3-15 14:06:30 | 显示全部楼层
开路
  
  亚里士多德的形式逻辑学,在科学兵器排行榜上赫赫有名。它最辉煌的战绩,却是借助另一位牛人的手去斩获的。
  欧几里得。公元前4世纪和3世纪之交的古希腊数学家,几何之父。
  说到这,咱们来复习一下形式逻辑学的分析工具:著名的三段论。
  三段论由大前提和小前提推出结论。例子:
  大前提:正常的男人都是喜欢美女的。
  小前提:你是正常的男人。
  结论:你是喜欢美女的。
  得出正确的结论,需要前提正确。但是,有时,大前提和小前提不是那么确定。比如:
  大前提:专心工作、不搞宫心计的人得不到提拔。
  小前提:你专心工作,不搞宫心计。
  结论:你得不到提拔。
  虽然这是普遍规律,但这种事情很复杂很微妙,有时冷不丁就会出现奇迹:专心工作、不搞宫心计的你被提拔了!别看这个几率小得犹如沥泉比之东海,也能导致整个结论错误——只要一滴。
  那么,如何能够保证前提正确呢?
  欧老动了动他那颗智慧的脑瓜,找到一个绝妙的办法:用无须证明、也没法证明的最浅显的简单真理作前提。比如:整体大于部分、凡是直角都相等……这样的道理谁都没意见,我们管它叫“公理”或“公设”。
 楼主| 发表于 2016-3-15 14:07:11 | 显示全部楼层
  欧老摆出不证自明的5条公理和5条公设,用缜密的逻辑演绎,步步为营,立柱架梁,添砖加瓦,构建了一座辉煌的数学大厦——《几何原本》(以后简称《原本》)。欧氏几何大概是怎么回事儿,我们到“广义相对论”时再说。
  《原本》的研究、使用和传播之广,除《圣经》之外,没有任何其他著作与之媲美。它集整个古希腊数学的成果和精神于一身,是数学、哲学的双料巨著。它标志着人类第一次完成了对空间的认识——空间是人类认识自然的关键之一,这一认识直到两千多年后爱因斯坦出现,才被改变。《原本》的伟大之处,不仅在于取得了这些成果,更在于取得这些成果所使用的方法。
 楼主| 发表于 2016-3-15 14:08:05 | 显示全部楼层
  公理演绎法。
  这是从公理、定义出发,论证命题、得到定理的论证方法——这一科学手段的系统应用,是人类理性的一次革命。杨振宁认为,现代科学没有发生在中国,而是发生在西方,正是因为中西分别受《周易》和《原本》影响,产生了两种不同的思维方式和文化。
  
  那是一个充满传奇的年代,那是一个神人辈出的地方。如果说,苏格拉底、柏拉图都出现在古希腊,让人羡慕,而亚里士多德、欧几里得又出现在古希腊,让人嫉妒的话,那么,接下来这个神人还出现在古希腊,就不能不让人恨了!
  阿基米德。
  给我一个支点,我可以撬动地球。这句话只有“力学之父”才说得出来。
  公元前3世纪。阿德是当时智慧的象征。叙拉古国王怀疑自己的王冠被工匠掺了假,请阿德帮忙验证一下。阿德苦思冥想不得其法,决定先洗洗睡了再说。当他爬进盛满水的浴缸时,水保持了万亿年的一贯作风,毫不犹豫地溢了出去。阿德立即意识到,水溢出的体积,等于他进到水里的那部分身体的体积。那么,物体在液体中所获得的浮力,就等于它所排出液体的重量……于是他从浴缸里跳了出来,兴奋地奔跑大叫:“我知道了!……”著名的阿基米德原理,也就是浮力定律也随之冲出浴缸,走向世界。
  这个故事誉满全球,妇孺皆知。但作为古希腊伟大的哲学家、数学家、天文学家和物理学家,阿德的贡献之大,恐怕是我们难以想象的。我们现在来看看,阿德除了史上最著名的裸奔之外,还干了哪些大事。
  阿德不仅是力学之父、静力学和流体静力学的奠基人,还是物理学之父。他通过大量实验发现了杠杆原理。这不算牛,因为别人也发现了。但是用几何演泽法推出N多杠杆命题,并给出严格证明和公式的,就只有阿德。这才叫牛。
 楼主| 发表于 2016-3-15 14:08:34 | 显示全部楼层
  你要是说,阿德的长处是科学理论,那没错。他的理论成果丰硕,每一个命题都有严密、精确的逻辑证明。但你要是说,他的长处只有科学理论,那就大错特错了。阿德不仅善于动脑,还善于动手,是理论与实验“两手抓、两手硬”的完美天才。他的科学成果和科学方法,对推动人类科学发展起到了巨大的作用。
  他一生设计、制造了大量机械、机器设备,有的用于实验,有的用于观测,有的用于生产生活,还有的用于军事。他利用杠杆原理,制造杠杆系统设备,解决了大量的问题。此外,举重滑轮、以及被称作“阿基米德螺旋”扬水机等发明,至今仍在使用。
  可以说,阿德是用科学理论指导技术实践的第一人。这可不是浪得虚名。他科学地实现了自己匪夷所思的想象力,还写下了用知识PK罗马大军的不朽传奇。公元3世纪末,强悍的罗马帝国进攻叙拉古,阿基米德为保卫国土,发明了各种武器,低碳高效。比较著名的有:大起重机,可将敌舰吊到空中,然后扔在水面上摔碎;用凹面镜原理,让无数百姓用镜子聚焦阳光,烧毁敌舰,首开人类利用太阳能的先河;利用杠杆原理造出投石机,威力惊人……罗马大将军马塞拉斯苦笑着承认:“这是一场罗马舰队与阿基米德一人的战争”、“阿基米德是神话中的百手巨人”。
  阿德用实际行动告诉地球人:知识就是力量!可惜人们反应太慢,直到1800年以后才由培根总结出来。
  很强很辉煌是吧?其实,阿德在物理和机械方面的研究和发明还是次要的,他更灿烂的成就是天文学和数学。
 楼主| 发表于 2016-3-15 14:09:35 | 显示全部楼层
  阿德曾制作一座水力天象仪,日月星辰运行精确,并且,居然能预测月蚀、日蚀!晚年时,他开始怀疑地球不是宇宙的中心,并推测地球有可能是绕着太阳转的。这个观点直到1800年后才由哥白尼提出。
  有一种境界,叫至善至美。欧几里得严格的推理方法,柏拉图丰富的想象力,被阿德和谐地融为一体,希腊数学,被阿德的妙手推向巅峰。抛物线弓形、螺线、圆形的面积,以及椭球体、抛物面体……这些复杂几何体的表面积和体积,一直让数学家们大伤脑筋。阿德创立了“穷竭法”,即“逐步近似求极限”的方法,给出了对付这些奇形怪状的算法,这是微积分计算的鼻祖。今天,不管是什么奇形怪状的东西,我们都能计算出它的体积、面积,这是阿德的功劳。
  美国著名数学史家E.T.贝尔这样评价阿德:任何一张“史上最伟大的3个数学家”的名单,一定包括阿基米德,而另外两个,通常是牛顿和高斯。把数学成就、时代背景、对人类所产生的影响等因素综合来看,首推阿基米德。
  “除了伟大的牛顿和伟大的爱因斯坦,再没有一个人象阿基米德那样为人类的进步做出过这样大的贡献。”这个评价,阿德当之无愧。
  阿基米德时代,代表着古代人类科学发展的顶峰。
 楼主| 发表于 2016-3-15 14:10:44 | 显示全部楼层
  阿德之后,1800年无人超越。这是一种什么感觉?我想,阿德一定很寂寞。
  
  罗马帝国灭亡后,欧洲进入“黑暗时代”——中世纪。就像“四书五经”统治中国人一样,《圣经》统治着欧洲人,科学和哲学沦为神学的婢女,在漫长的1000多年里,整个西欧在科学方面没有原创性的贡献。不仅如此,教会只接受符合《圣经》需要的学说,导致了科学的退步,一些先进的科学探索被终止。直到伟大的文艺复兴,世间降临一位绝世全才。
  列奥纳多•达•芬奇。
  一提起达•芬奇,我们首先想到的是《蒙娜丽莎》,这是人类绘画艺术的巅峰,其艺术成就是空前的。500年来,阿奇一直被模仿,从未被超越。看看眼前这个浮躁的世界,估计他的成就也是绝后的。所以,我们习惯地认为,阿奇是史上最牛画家。这个没错,但是,不全面。
  实际上,阿奇不仅是艺术大师,他还是科学巨匠、文艺理论家、大哲学家、诗人、音乐家、工程师和发明家。三百六十行,他行行是状元,在几乎每个领域都做出了令人膜拜的贡献。人们绞尽脑汁,想用一个词来评价他,但都觉得不够劲,于是,“文艺复兴时代最完美的代表”、“第一流的学者”、“旷世奇才”……各种巨型帽子纷纷戴在阿奇的头上。恩格斯称他为“巨人中的巨人”。
  阿奇的成就太多,涉猎的领域也太多。在这里,我们只能在他的科学成就中走马观花一下。
  天文学:认识到地球只是一颗绕太阳运转的行星。月亮靠反射阳光照耀夜空。阿奇还由此幻想利用太阳能。
  物理学:重新发现了液压概念,提出了连通器原理。最早开始摩擦学理论的研究。发现了惯性原理,后来为伽利略的实验所证明。
  医学:从解剖学入手,研究了人体各部分的构造。他发现了血液的功能,认为血液对人体起着新陈代谢的作用。成为近代生理解剖学的始祖。
  建筑学:解决了中央圆屋顶建筑物设计问题,解决了理想城市的规划问题。在城市街道设计中,他把车马道和人行道分开,还具体规定了房屋的高度和街道的宽度。
  水利:作了疏通亚诺河的施工计划。设计并亲自主持修建了米兰至帕维亚的运河灌溉工程。有些水利设施至今仍在发挥作用。
  地质:根据化石、洪水痕迹等推断出地壳变动、海陆变迁等。计算出地球的直径为7000余英里。
  此外,阿奇还有诸多发明,涉及军事、工业、生活等方方面面,欣赏他琳琅满目的发明成果之前,让我们深吸一口气:
  簧轮枪、子母弹、三管大炮、降落伞、机关枪、手榴弹、坦克车、浮动雪鞋、潜水服及潜水艇、双层船壳战舰、滑翔机、扑翼飞机、直升机、旋转浮桥、拉动装置、发条传动装置、滚珠装置、反向螺旋、差动螺旋、风速计、陀螺仪、纺织机、起重机、挖掘机、自毁式密码筒、初级机器人、乐器、闹钟、自行车、照相机、温度计、烤肉机......
 楼主| 发表于 2016-3-15 14:11:43 | 显示全部楼层
  可惜的是,达芬奇的多数成果都只是记在他的手稿里,未公开发表,500年来损毁大半。看过《达芬奇密码》的童鞋们都晓得,虽然影片纯属虚构,但阿奇的确是个喜欢设迷局的家伙,他的这些手稿,都是以独特的“左手反书”写的,解读起来十分的费力。但是一经解读,人们都惊奇地发现,阿奇简直就是现代世界的预言家!他现存的6000多页手稿至今仍在影响科学研究。欧美各国、以色列等亚洲国家设立了研究达芬奇的专门机构。科学史家丹皮尔说,如果阿奇的著作在当时发表,科学会一下子跳到一百年以后的局面!这种遗憾,也许只有墨子才能感同身受。
  不过,遗憾归遗憾,虽然阿奇的很多成果没能及时发挥作用,但他的科学主张却为后世所继承并发扬光大,那就是“知识起源于实践、实践应以好的理论为基础、在实践中探索科学的奥秘”的科学方法。这种求真务实、勇于挑战的探索精神,对后代产生了重大而深远的影响。
  
  看,我们从史前说到文艺复兴,时空跨越数十万年,用了一万多字,说得最多的是什么?对,科学方法!只有好的科学方法,才能够得到好的科学成果。
  直觉、经验、归纳、理性、逻辑、公理演绎,然后是,公理演绎+观测+实践(实验)。
  很简单、很明显的道理,我们却花了几十万年的时间去寻找。这不算遗憾。真正遗憾的是,直到今天,还有相当一部分人,由于或者个性、或者见识、或者品德、或者智力的原因,行事说话仍然无视实际,也无视逻辑。用汉代刘歆的话说,就是“犹欲保残守缺,挟恐见破之私意,而无从善服义之公心。”
  也许有人说,这是社会和意识形态问题,不应该放在这里讨论。其实,社会和意识形态问题会严重影响科学问题。2011年的诺贝尔化学奖刚刚揭晓,它被以色列科学家斩获。为什么诺奖经常在瑞士啊、荷兰啊、丹麦啊、奥地利啊、比利时啊这些几万平方公里国土、几百万人口的“小国”中产生,而偏偏不在我们960多万平方公里国土、13亿人口的“大国”里产生?!其实我们不必千万次地问,只要看看,在我们这里,成功的标准是什么,以及靠什么才能取得成功,就什么明白了。
 楼主| 发表于 2016-3-15 14:12:28 | 显示全部楼层
    第二章 晕死人的时间
    
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