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第七章 科学的兴起 (3)

第七章 科学的兴起 (3)

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    3.科学的兴起

哥白尼的日心说,算是他灵机一动。一大帮专业业余的天文学家,那么多人,那么多烦复枯燥的观测运算,日复一日,年复一年,才弄出来这么个灵感,想想就知道该有多不容易。他的地球绕太阳转的说法,算行星轨道的人,有的同意,有的不同意。 同意是因为算法简单了不少,不同意是因为老办法算不准,新办法其实还是算不准。 比如普鲁士国家天文台的台长,叫第谷 (Tycho), 就不怎么同意。他搞折衷主义,让行星绕太阳,太阳绕地球。不过他的观测数据,全世界最全最好,这些数据,他死后传到了开普勒 (Kepler)手上。

开普勒把哥白尼的灵机一动,弄成了没人能反对的科学理论。说起开普勒,也是奇葩。罗素在《西方哲学史》里,对开普勒的评价很有趣。他说一个人,没什么聪明才智,凭着勤奋努力一根筋,再加上好运气,能有什么样的成就,就看开普勒。人类上万年,只要问什么最完美,答案肯定是圆。所以地心说也好,日心说也罢,大家想都不想,就认定了天体做匀速圆周运动。开普勒不知道为什么,不爱足球偏爱橄榄球,异想天开,拿着从第谷那儿得来的数据,用椭圆去描行星的轨道。不成想还真被他蒙对了,这一描,描出了开普勒行星运动的三大定律。 第一大定律,行星绕太阳转,轨道不是圆,是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上;第二大定律,一定的时间段,行星和太阳连线,扫过的面积是固定的;第三大定律,行星绕太阳一周用的时间, 是由它的椭圆轨道的长轴决定的。这三大定律,是近代科学史上开天辟地的大事。行星的位置,用这三大定律,怎么算怎么对,没人能不同意。但是你要是问为什么就有这三大定律,回答是定律就是定律,没有为什么这一问,其实是没人答得上。事情到这里,都还没牛顿什么事。

前面讲了伽利略的两件事,有一件是从比萨斜塔上往下扔重量不同的球。他的结论,第一,地球对所有物体都有吸引力, 这个伽利略就知道,不用等苹果掉到牛顿头上;第二,地球对表面物体的吸引力产生的加速度,与物体的重量无关。有了这两条,能想到太阳对地球也有吸引力,用不着是天才。问题是这个吸引力有多大,这个再想想其实也容易,质量越大,引力越强,距离越远,吸引力就越小,自然不过。 所以后来胡克 (Hook)说万有引力定律是牛顿从他那儿听去的,也不是没有可能。当时他是英国皇家科学院的院长,老资格,牛顿是他的后辈。

力和加速度成正比,又是从伽利略那儿来的。这时候已经有了微积分,加速度是二阶导数,牛顿就写了个方程式。 方程式写下来,解起来不难,但是解出来一看,了不得。地球的轨道,是椭圆,开普勒的三大定律,轻而易举都从这个方程式里溜了出来。一个人在纸上写了一行,倒来倒去,居然一点不差推出了行星运动的三大定律。关键是这几行,给学过微积分的大学生写在白板上,简简单单,大家都看得明白。

你要是说大学生都看得明白,没什么大不了,你就错了。一个人从幼儿园学数数开始,小学五年,加减乘除,分数小数;初中三年,几何代数,高中又是四年,直角坐标三角函数,才到微积分,一环扣一环,想想看是多大的一个工程。

科学的兴起,现代天文学是当仁不让的里程碑。虽然行星绕太阳转,地球降了格,不再是世界的中心。但是人非但没有感到失落,反而从新兴的科学理论中,找到了前所未有的自信。人在神面前不再卑微,在自然的力量面前感到的,不再是恐惧。人类能够应用自己的聪明才智,去理解驾驭自然。培根 (Francis Bacon)说知识就是力量的时候,他表达的,是人类从科学的兴起中新取得的强大无比的自信。 知识就是力量,是人类对大自然的宣战书。

科学的智慧,不是一个或者是一小群天才的智慧。科学作为人类最博大精深的智识成就,从量变到质变,是人类智慧几千年的积攒沉淀。就说牛顿吧,微积分是他发明的,经典力学是牛顿力学,万有引力定律是牛顿万有引力定律,了不得。 其实呢,他不过是集大成者, 哪一样,也不是非他不可。微积分,没有他也有莱布尼茨 (Leibniz),力学的牛顿三定律,前两条,是伽利略的发明。万有引力定律,也有胡克跟他争发明权。说这些,不是要贬低牛顿对科学,对人类的贡献。他对人类的贡献,远大于近代史上的任何杰出人物。

人和动物不同,是因为人有智识,人类智识的最高成就,是微积分,经典力学,万有引力定律。我们现在生活在其中的这个物资精神无比丰富多彩的世界,都是从这三样来的。 大学生必须学微积分,是因为这样宏大完美的智识成就,你为人一世,不学不懂,怪可惜的。不管以后用到用不到,至少要让你见识一下。

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来源: 文学城-蒋闻铭
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