《麻辣人类思想史(真诚、有料、易懂)》
第55节作者:
island 在这种重新发现以后,科学的成就看来是圆满的无可非议的了。在我们现代世界中,再也没有第二种力量可以与科学思想的力量相匹敌。它被看成是我们全部人类活动的顶点和极致,被看成是人类历史的最后篇章和人的哲学的最重要主题。”
科学革命是由一位人类思想史上的巨人发起的,这个人,就是鼎鼎大名的牛顿。他建立了自己的力学体系,亚里士多德的物理学被彻底地废除,物理学发生了范式转换。牛顿用一本《自然哲学的数学原理》改变了整个世界,从此物理学进入了牛顿时代。
英国著名的诗人蒲柏给牛顿写的墓志铭是这样的:“大自然和它的规律深藏在黑夜里,上帝说,让牛顿诞生吧!于是一切就都在光明之中。”
艾萨克牛顿(1643—1727年)是一个农民的儿子,后来成了剑桥大学的卢卡斯数学教授和英国皇家学会会长。他在伽利略死后的第二年就出生,正好扮演了一种接班人的角色。相传,他是因为苹果落地砸到脑袋上才产生灵感,发现了万有引力定律。当然,这只是一个故事罢了。重要的是,他成功了,而且当时很年轻。
牛顿被誉为近代物理学之父,一生的科学贡献非常大,而且是多方面的。他不仅发现了万有引力定律,提出了运动三大定律,发明了反射望远镜。在光学上提出了光的微粒说,发现光的色散现象,发展出了颜色理论。他还系统地表述冷却定律,并研究了音速。在数学上,牛顿与莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉,他也证明了广义二项式定理,并为幂级数的研究做出了贡献。在经济学上,牛顿提出金本位制度。
牛顿活了80多岁,但他40年用于科学研究,另外40年居然沉迷于神学。他用许多“科学现象”来证明上帝的存在。牛顿的智商极高,但却因羞于向女孩表白而失去结婚的机会,然后终生未婚未育。后来的基因研究表明,牛顿可能是亚斯伯格症患者,也就是自闭症患者。
伽利略在物理学中引入了观察和实验的方法,并指出大自然这本书是用数学的语言写成的。而真正把数学全面引入物理学,并以此构建一个数学化力学体系,就是牛顿。从此数学与物理学便密不可分了。
在进行研究时,牛顿发现,用当时的数学工具根本不能表达他的思想,当时十分缺乏一种对瞬时变化量的研究。于是,牛顿决定自己干。他发明了微积分,并将之用在他的力学理论中,于1687年出版了巨著《自然哲学的数学原理》。从此,所有物体的运动变化都能用一套力学理论来解释了,而且非常精确。
牛顿当然也不是凭空变出自己的理论的,他是站在巨人的肩膀上的。他运用了开普勒的行星运动三大定律,吸收了哥白尼、伽利略等人的研究成果,然后通过自己天才的创造,把所有的一切数据整理出规律来。
自然科学皇冠上的明珠是什么?是以探求万物之理为己任的物理学。物理学可以说是一切科学的基础学科。正如同理想主义的还原论者所设想的那样,心理学可以还原为生命科学,生命科学可以还原为化学,化学可以还原为物理学,最终,无论是天上地下,星球或原子,生命或非生命,人类的意识或心理,统统都可以还原为物理学的大统一理论,那时将是人类理智的最终胜利,因为我们已经明白了上帝的精神。
物理学的全面胜利,离不开数学的帮助。数学与物理的紧密结合,是至关重要的,特别是在现代物理学中,因为物理是用数学的语言来表达和描述的。实际上,物理学看起来已经变成了另一门数学,它是披着物理定律外衣的数学。数学在物理学领域得到了最广泛、最有效的应用。
数学是人类理智的骄傲和伟大创造,数学真理是不朽的。虽然后来逻辑学家哥德尔证明了数学形式系统不能同时具备“一致性”和“完备性”,这就是“哥德尔不完全性定理”,但是,这并不妨碍数学真理的不朽和效力。
数学是关于模式的科学,而不仅仅是关于数与形。它是一种高度的抽象,是将客观世界里的种种模式和变化进行高度的抽象,有一些内容可以在客观世界里找到对应物,有一些在客观世界里没有对应物,而仅仅存在于人类的理智中。
数学是一种语言,自然这本书是由数学语言写成的,因此,研究自然的一切自然科学也是用数学语言写成的。既然数学是一种语言,那么我们就必须掌握这门语言,否则就看不懂自然这本书,就如同你不懂英语就看不懂英文书一样。如果你学过一点英语,能看懂书中的个别词语、个别句子甚至段落,但不可能看懂整篇文章,也不能保证没有误解文章的意思。同理,数学这门语言也一样,如果没有掌握,就不可能正确理解自然这篇文章。
论复杂程度,数学这门语言的复杂程度和内容远远超越了任何一门语言,任何一个分支和领域都足以耗掉一个人的一生。我们只能采取实用主义的态度,把它当成工具来使用,而不需要强求自己什么都懂。数学对一个人来说不仅仅是知识,更重要的是一种理性的思维方式。
数学的世界里允许想象和创造,允许直觉,但最重要的是仰仗严格的理性思考和逻辑推理。很多哲学家都认为数学真理是先验的,数学是一种伟大的同义反复,它可以从已知的公理中通过演绎,推理出一整套定理和各种推论。
既然数学是一门语言,那么它就有自己的语法规则、符号表达和读音。当然,如同一切语言那样,其中的符号表达和读音,包括各种定理的命名,是一种约定俗成,是任意的。我们可以采用希腊字母,也可以采用中文汉字,我们还可以自己发明各种符号,不需要考虑好看不好看。
但是,数学的语法规则却是不能任意改动的,而是我们必须遵循的。那么,既然数学是一门语言,我们能不能将它翻译过来呢?翻译成我们看得懂的语言,比如中文,这样我们学习起来不是更加容易么。原则上来说是可以的,但实际上是不可能的。为什么呢?
因为,首先数学语言的符号表达和约定俗成是高度简练的。每一个符号、每一个概念,虽从外表看来很简单,但其中包含着严格的定义和证明,包含着大量的信息。也就是说,数学表达是用最精简的方式表达出了最丰富最准确的信息。如果将它翻译成任何一门人类语言比如中文,那么这个篇幅就太大了。用数学方式表达的小段内容,也许完全翻译成中文就变成了几十页甚至上百页。
此外,数学表达是高度精确化的,是非常严格的,容不得半点歧义。因为它表达的是客观世界中严格精确的量化关系和图形特征、各种复杂的变化和模式。可是如果用日常语言来表达,就不可能做到这点。
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