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[转载]哥白尼的遭遇
fqng1008 2019-5-7 21:54
尼古拉 ˙ 哥白尼(Copernicus Nicholas),波兰一位伟大的天文学家。他以惊人的天才和勇气揭开了宇宙的秘密,奠定了近代天文学的基础。哥白尼以毕生的精力去进行天文研究,创立了《天体运行论》这一“自然科学的独立宣言”。他的这些成就使他成为了人类科学发展历史上最伟大的革命家之一。 一 、 哥白尼生平 哥白尼于 1473年2月19日出生在波兰西部维斯杜拉河畔托伦城的一个商人家庭。家里兄妹四个,哥白尼是最小的。在他10岁时,父亲去世了,舅父卢卡斯承担起了抚育他的重任。 1491年至1495年,哥白尼进入克拉科夫大学学习。克拉科夫是当时波兰的首都,也是东欧最大的贸易和文化中心,有许多国家的留学生在这里学习。由于它地处东西欧交通要冲,所以比较早地受到意大利文艺复兴的影响。在这座古老的大学里,新兴的资产阶级人文主义思想和腐朽的封建教会的经院哲学之间展开了激烈的斗争。哥白尼在先进的人文主义思想的熏陶下,在心灵里埋下了向经院哲学挑战的种子。在这里,他遇到了对他的一生产生深远影响的数学家和天文学家布鲁楚斯基(Brudzewski)教授。是这位教授的启蒙教育促使哥白尼决定将自己的一生奉献给天文科学。 1496年哥白尼前往意大利求学,先后进入博洛尼亚大学、帕多瓦大学和费拉拉大学学习和研究法律、天文学、数学、神学和医学,他同时还学会了希腊文。 1503年,哥白尼获得了教会法规博士学位。1497年,哥白尼就任瓦尔半米亚牧师的僧正。1510年后,他先后从事过管理、外交等工作。 他是一个杰出的经济学家,写过《货币的一般理论》一书。他是近代第一个提出劣币淘汰良币理论的经济学家。哥白尼医术高明,他利用业余时间行医,免费为穷苦人治病,是一位颇有名望的医生,被人们誉为 “神医”。哥白尼还是一位出色的数学家,他的巨著《天体运行论》附录里,发表过他的球面三角论文。哥白尼也是一位伟大的爱国主义者,当条顿骑士团疯狂侵略波兰时,他挺身而出,起来保卫自己的祖国。1519年,条顿骑士团来犯,埃尔门兰德地区的僧侣全给吓跑了,而他却勇敢的组织和领导了奥尔兹丁城的人民奋勇反击侵略者,经过五天五夜的激战,终于打退了敌人的进攻。 尽管哥白尼总是事务繁忙,但他始终保持冷静的头脑,把主要精力放在从事天文学的研究上。 1515年,哥白尼开始写作《天体运行论》一书。1525年,哥白尼原来的女管家安娜衷心爱上了这位伟大的科学家,她不顾别人的流言蜚语,来到了被教会剥夺了结婚权利的哥白尼身边。由于她的精心照顾和帮助,才使得《天体运行论》一书的写作得以顺利进行。 1543年5月24日,伟大的波兰科学家哥白尼病逝。 二 、 日心地动说的提出 自古以来,人类就对宇宙的结构不断地进行着思考,早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张,只是当时缺乏依据,因此没有得到人们的认可。在古代欧洲,亚里士多德和托勒密主张地心学说,认为地球是静止不动的,其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合,处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说。因而地心学说长期居于统治地位。随着事物的不断发展,天文观测的精确度渐渐提高,人们逐渐发现了地心学说的破绽。到文艺复兴运动时期,人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右,这显然是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说。 在这种历史背景下,哥白尼的地动学说应运而生了。约在 1515年前,哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文,他认为天体运动必须满足以下七点:1、不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心。 2、地球只是引力中心和月球轨道的中心,并不是宇宙的中心。 3、所有天体都绕太阳运转,宇宙的中心在太阳附近。 4、日地距离同天穹高度之比,就如同地球半径同日地距离之比一样渺小。地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的。 5、在天空中看到的任何运动,都是地球运动引起的。 6、在空中看到的太阳运动的一切现象,都不是它本身运动产生的,而是地球运动引起的。地球带着大气层,象其他行星一样围绕太阳旋转。由此可见,地球同时进行几种运动。 7、人们看到的行星向前和向后运动,是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了。 此外,哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动。书中,哥白尼批判了托勒密的理论。科学地阐明了天体运行的现象,推翻了长期以来居于统治地位的地心说,并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论,从而实现了天文学中的根本变革。 三 、 《天体运行论》 哥白尼认识到《浅说》中的论断是假设的方式提出的,且他的模型所用数据并非亲自观测得出,放缺乏可信度。 1515年,哥白尼便开始着手准备撰写《天体运行论》这一更为完整的论著。十几年来,哥白尼进行了大量的天文观测,收集了大批资料,终于在1533年完成了这部巨著的初稿,随后,他又长期进行观测、验证、修改,使得他的宇宙体系更具说服力,成为一种科学理论。 《天体运行论》的第一卷是全书的精髓,先后论述了 “宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天体的运动是均匀永恒之圆运动或复合运动”。哥白尼说,“天体的这种旋转运动对于球来说是固有的性质,它反映了球形的特点。球这种形状的特点是简单、没有起点、也没有终点,旋转时不能将各部分相区别。而且球体形状也正是旋转作用本身造成的。” 哥白尼赞同毕达哥拉斯学派的主张,即应当用简明的几何图象来表示宇宙的结构和天体的运行规律。在第一卷的第十章中,哥白尼正确地将行星以及地球绕日运转轨道进行排列,并刊载了他的宇宙模型图。这张我们现在看似普通的天球次序图,在当时却是人类认识宇宙的一次巨大的飞跃。哥白尼在《天体运行论》中还详细讲解了地球的三种运动(自转、公转、赤纬运动)所引起的一系列现象,岁差现象、月球运动、行星运动的及金星、水星的纬度偏离和轨道平面的倾角。 《天体运行论》的诞生使当时所知道的太阳系内天体的位置和运状况更为完整了。然而,这部伟大著作的出版却经历了一个艰难而曲折的过程。 16世纪30年代初,哥白尼的新理论已开始在欧洲流传,他的朋友们更竭力在意大利高级教会人士中传播他的新理论和观点。他们试图通过这种办法为哥白尼公布自己的学说铺平道路,从而实现当时的科学革命。 在众多好友的努力下,红衣主教尼古拉 ˙ 申伯格对哥白尼的学说产生了巨大的兴趣,他在 1536年11月1日给哥白尼写了一封信,想了解哥白尼的学说,信中用肯定态度谈到了日心学说中的日、土、月3个天体的位置。然而这位开明的红衣主教在第二年便去世了,没能够成为哥白尼学说的庇护人。 在《天体运行论》完成后,哥白尼却对它的出版犹豫不决了。他但心这部书出版后会遭受到地心说信徒们的攻击,并受到教廷的压制。在朋友和学生的支持鼓励下,经过长期反复的考虑,哥白尼终于决定出版这部著作。 1542年,哥白尼给教皇保罗三世写了一封信,寻求教皇的庇护。他相信教皇将用自己的威严与威望保护他,令他的学说免遭谴责。然而,这一切并没有如他所愿,这封哥白尼用来做为《天体运行论》序言的信却只是起到引子的作用。 1542年6月,《天体运行论》和排印工作开始进行,负责这本书出版事宜的奥西安德尔却按自己的意愿写了一篇没有署名的序言,说明书中的学说只是为了计算星历表之便而采用的假设,不一定和实际情况相符。这也是在《天体运行论》出版后几十年时期内很少人重视哥白尼理论的一个重要原因。哥白尼的学生雷蒂库斯对此事感到十分愤概,他曾多次要求著作的出版人发行改正版,但这些要求都未能实现。1543年5月24日,弥留之际的哥白尼终于见到刚刚出版的《天体运行论》,可惜当时的他已经因为脑溢血而双目失明,他只摸了摸书的封面,便与世长辞了。 由于哥白尼的学说触犯了基督教的教义,遭到了教会的反对。他的著作更是被列为禁书。但真理是封锁不住的,哥白尼的学说后来得到了许多科学家的继承和发展。 1882年,罗马教皇不得不承认哥白尼的学说是正确的。这一光辉学说经过三个世纪的艰苦斗争,终于获得完全胜利并为社会所承认。 四 、 哥白尼的历史地位 哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天文学,为后世留下了宝贵的遗产。由于时代的局限,哥白尼只是把宇宙的中心从地球移到了太阳,并没有放弃宇宙中心论和宇宙有限论。在德国的开普勒总结出行星运动三定律、英国的牛顿发现万有引力定律以后,哥白尼的太阳中心说才更加的稳固。从后来的研究结果证明,宇宙空间是无限的,它没有边界,没有形状,因而也就没有中心。虽然哥白尼的观点并不完全正确,但完全正确的是他的理论的提出给人类的宇宙观带来了巨大的变革。恩格斯在《自然辩证法》中对哥白尼的《天体运行论》给于了高度的评价。他说: “自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行动,便是哥白尼那本不朽著作的出版,他用这本书(虽然是胆怯地而且可说是只在临终时)来向自然事物方面的教会权威挑战,从此自然科学便开始从神学中解放出来。”
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从亚里士多德到开普勒--太阳系模型的演化过程
热度 2 Lunalin 2018-4-22 15:07
天文学是最古老的科学。古希腊,埃及,中国等几个文明社会都在不同时期观察到天上恒星,行星,太阳和月亮的有规律运行。从地球上通过肉眼,借助像圭表和日晷这样简单的工具,人们可以观察到: 1. 日夜交替,太阳每天东升西落,但太阳升起和降落的位置并不固定。春夏季太阳从东偏北升起,秋冬季太阳从东偏南升起。日夜长度也并不固定,夏天日长夜短,正午时太阳可以升的很高,而冬天日短夜长,正午时太阳升的很低。古巴比伦,希腊以及古代中国都曾用日晷,圭表来测量太阳的每日运行。日晷晷面平行于赤道面,晷针的上端正好指向北天极,影子每天同一时刻都指向同一方向,是很好的计时工具。圭表是直立于平地上测日影,圭表不但可以计时,也可以作为日历使用。 2. 夜间群星璀璨,整个星空像由一个巨大天球携带围绕北方一个固定点从东向西旋转,但除个别星星之外,星星间相对位置保持不变。于是人们可以把相邻行星用假想连线连接起来,构成一个一个星座,并用丰富的想象力将星座与神话故事联系起来。比如希腊神话中神后赫拉将卡里斯托变成大熊,后来宙斯把大熊提升到天界,即北天的大熊星座。中国古代也有七夕节牛郎织女的美好传说。托勒密在他的《天文学大成》中共列了 48 个星座。中国古代将星空划为三垣二十八宿,共 283 个星座, 通称 283 宫。 3. 太阳除了每天东升西落,也在背景星星中自西向东沿黄道穿行。这样每天在夜空观察到的星星不同。有些星星只能在夏天观察到,而有些星星则只能在冬天观察到。黄道相对于天赤道倾斜 23 1 / 2 度。太阳环绕黄道一周需要约 365 天,依次穿过黄道十二宫的白羊座,金牛座,双子座,巨蟹座,狮子座,室女座,天秤座,天蝎座,人马座,摩羯座,水瓶座和双鱼座。人们用圭表记录太阳的运行,发现春夏秋冬四季时间长短不同,太阳在冬季运行稍快,夏季稍慢。 4. 月有阴晴圆缺,从新月到满月再到下一个新月需要约 29 天半。月亮像太阳一样除了每天环绕北天极由东向西运行以外,也自西向东在黄道附近穿行,但月亮运行路径白道与太阳运行路径黄道有 5 0 9 ’的夹角,而且黄道与白道的交点不固定。中国东汉时期伟大的文学家张衡已经知道“月光生于日之所照”。古希腊阿那克萨哥拉也断言:“太阳赋予月球光芒”。 5. 晚上观察到的星星彼此间相对位置保持不变,但肉眼很容易观察到有五个“星星” 例外,它们环绕黄道十二宫自西向东穿行,与太阳和月亮几乎在同样的轨道上。古希腊人称之为行星,中国古代天文学家把这五个“星星”与五行学说联系在一起,分别命名为金星,木星,水星,火星和土星。水星和金星环绕黄道十二宫一周大约用一年时间;火星环绕一周大约用一年 322 天;木星大约用 11 年 315 天,土星大约用 29 年 166 天。这些是行星平均运行时间,因为它们不是匀速运行,甚至有时会发生反向自东向西运行。古代中国把行星自西向东运行称为“顺行”,把自东向西运行称为“逆行”,把顺行和逆行的转折点称为“留”。比如火星平均每隔约 780 天会发生一次逆行,每次逆行约 72 天左右时间。 古代几个文明社会都对天上太阳,月亮,行星和恒星进行过精确的观测,对它们的运行规律也都有基本掌握。但是把日月星辰的运行作为一个整体去认识,建立起数学模型用数学方面解释天体运行现象,预测天体运行位置则发生在古代希腊,由此导致了现代科学的诞生。把日月星辰的运行作为一个整体始于古希腊哲学家柏拉图,他认为所有天体都在围绕地球做匀速圆周运动 , 我们观察到的天体复杂运行只是一种表象,天体运行可以用匀速圆周运动的组合来解释。为此他给数学家和天文学家提出一个问题:如何组合太阳,月亮,行星和恒星的匀速同向圆周运动才可以得出与我们的实际观测一致的结果。数学家和天文学家经过二千多年的努力,先后建立了同心球模型,地心学说模型,哥白尼日心学说模型,半地心学说模型以及开普勒日心学说模型。 同心球模型 前面介绍过从地球上观测太阳存在两种运动方式,一种是每天的东升西落,另一种是每年沿黄道带由西向东运行一周。月亮也存在两种运动,一种与太阳一样,每天从东边升起,从西边落下,另一种是每月从西向东运行一周。恒星只有一种运动,即每天的东升西落。行星要复杂的多,不但有每天的东升西落,而且在背景恒星中有时顺行,有时逆行。古希腊最杰出的数学家,天文学家欧多克索斯 (Eudoxus of Cnidus) 最早对柏拉图 (Plato) 提出的问题进行了研究,他提出了第一个太阳系数学模型 -- 同心球模型。他的模型由 27 个透明天球组成: 一个携带恒星的天球,该天球以地球为中心每天由东向西旋转一周。 2. 三个匀速圆周运动的太阳天球。外太阳天球运行轴和运行速度与恒星天球一致,每天环绕地球由东向西运行一周。太阳位于内太阳天球赤道,内太阳天球轴相对外太阳天球轴倾斜 23 1 / 2 度,内太阳天球就像连接在外天球一样与外太阳天球同步运行的同时每年也围绕自身的轴由西向东运行一周。这样即可以解释太阳每天的视运行,也可以解释太阳每年在黄道带的视运行。欧多克索斯给太阳加的第三个天球可能是因为欧多克索斯错误地认为太阳存在在黄道上的缓慢变化。 3. 三个匀速圆周运动的月亮天球。外月亮天球和内月亮天球与太阳天球类似,不同之处在于内月亮天球每月从西向东运行一周,而不像内太阳天球每年运行一周。欧多克索斯给月亮加的第三个天球可能用来解释月球白道与黄道交点在黄道上的缓慢运动。 4. 五颗行星(金星,木星,水星,火星和土星)每颗行星四个天球,一共二十个行星天球。每个行星天球最外一个天球围绕地球每日由东向西运行一周,其旋转轴与恒星天球,太阳和月亮天球的外天球旋转轴一致。第二个天球类似于太阳和月亮的内天球,它们以不同速度环绕相对外天球轴倾斜 23 1 / 2 度的轴由西向东运行。这样解释了行星日和年的视运行。行星的逆行由两个内天球的运行产生。两个内天球以同速反向围绕两个近平行轴旋转,行星链接在最内天球。两个内天球的轴如果完全平行,它们相向运行会使行星保持在同一位置,但是因为它们的轴不完全平行,行星会发生上下和左右摇摆,它们在黄道带内的运行就叠加出一个 ∞ 字形 , 这样可以解释行星的顺行和逆行。 欧多克索斯的模型存在不少问题,比如不能解释季节长短和行星亮度的变化,他的模型是同心球 -- 球体都以地球为中心,太阳,月亮和行星与地球间的距离不变,这样不会有季节长短和行星的亮度的变化,而人们早已经观测到冬夏季长短不同,而且行星亮度变化很大,尤其在“留”时亮度最大。另外该模型虽然可以较理想地解释木星和土星的运行,但不能解释水星的运行,对金星和火星也不理想。亚里士多德 (Aristotle) 改进了欧多克索斯的模型,人们后来提到同心球模型更多的与亚里士多德联系起来。 无论同心球模型存在多少不足,这是人类建立的第一个天体运行数学模型,对现代科学的兴起具有深远意义。有人把欧多克索斯称为古希腊时代的牛顿,他当之无愧。由于同心球模型的不足,该模型很快被另一个更好的模型取代 — 托勒密地心模型。 地心模型 托勒密 (Claudius Ptolemy) 在《天文学大成》中系统介绍了托勒密地心模型。他的模型地球静止于宇宙中心,既不自转,也不公转。最外层的透明恒星天球携带所有其他天球每天从东向西运行一周。为了更好地描述季节的长短,行星的逆行,行星亮度的变化并且仍然满足柏拉图提出的天体匀速圆周运动的要求,托勒密地心模型引入了几个数学概念:本轮,均轮,偏心圆,以及匀速点。 1. 本轮:本轮是均轮上的小圆。行星和月亮不是直接围绕地球做匀速圆周运行,而是在本轮上围绕本轮中心匀速圆周运转。 2. 均轮。均轮携带本轮围绕地球匀速圆周运转。本轮的中心在均轮上运转。 3. 偏心圆:地球不在均轮的中心,而是与均轮中心有一定距离。 4. 匀速点:与地球位于均轮中心两侧,距离均轮中心距离相等。行星本轮中心不是围绕地球做匀角速运行,而是围绕匀速点做匀角速运行。 在 托勒密地心模型中太阳天球最为简单,太阳只有一个均轮,没有本轮,太阳在均轮上沿黄道由西向东做匀速圆周运转。地球不在太阳均轮中心,而是偏离太阳均轮中心距离约为太阳均轮半径的百分之三。太阳围绕均轮中心匀速圆周运转,相对于地球而言太阳在近地点时运行速度加快,远地点时运行速度减慢。这样可以很好地描述季节长短的不同。 托勒密月球天球包括一个本轮和一个均轮。均轮围绕地球由西向东做匀速圆周运转,而月球在本轮上围绕本轮中心做反向匀速圆周运转。后来托勒密为了解决月亮上下弦问题而又对月亮天球进行了复杂化处理,这样反而带来许多问题。托勒密模型预测月球在围绕地球运行过程中月亮与地球间的距离每月会发生很大变化,这意味着月亮视大小也应该有很大变化,这与观测不符。 托勒密地心模型对内行星水星和金星与对外行星火星,木星和土星的处理方式不同。托勒密模型中内行星水星每 88 天在其本轮上运行一周,金星每 225 天在在其本轮上运行一周。水星和金星的本轮中心在各自均轮上围绕地球运行一周正好一年,而且该中心一直位于地球和太阳的连线上。外行星火星,木星和土星在各自本轮上每年运行一周,火星本轮中心用 1.88 年在均轮上运行一周,木星本轮中心用 11.9 年在均轮上运行一周,土星本轮中心用 29.5 年在均轮上运行一周。每个外行星本轮中心与行星连线一直保持与地球和太阳连线平行。行星的本轮和均轮沿同向运行。 托勒密模型对行星逆行的解释比同心球模型要好理解的多。比如火星自身在其本轮上由西向东运转,本轮中心在均轮上由西向东运转,当火星在本轮上运行到最接近地球时它在本轮上的运行方向与本轮在均轮上的运行方向相反,看起来火星开始朝后运行。这时候火星离地球最近,所以也最亮,最红。 托勒密意识到只用本轮和均轮模型计算结果与对行星运行的观测不符,他给行星的均轮引入了偏心圆和匀速点。地球不在均轮的中心,而是有一定偏离。地球偏离火星均轮中心距离为火星均轮半径的百分之十,偏离金星中心百分之二,偏离土星中心百分之六,偏离木星中心百分之五。偏心圆理论让行星本轮中心以匀速围绕行星均轮中心运行,而不是地球。加入偏心圆并没有完全解决理论模型与观测结果间的偏差,于是托勒密又为每个行星引入了匀速点。匀速点与地球位于均轮中心两侧,距离均轮中心距离相等,行星本轮中心以匀角速围绕匀速点运行,而不是地球和均轮中心。 这样在托勒密模型中可调参数包括本轮和均轮半径,均轮中心与地球之间偏离距离,本轮中心在均轮上的运行周期,行星在本轮上的运行周期等参数。托勒密通过调整这些参数可以让他的模型接近观测结果。这已经是一种现代科学研究方法。但这种 “ 调参 ” 还是属于拼凑,托勒密时代人们还没有认识到行星的椭圆运行轨迹以及行星的非匀速运行,而且托勒密天文学的本轮,均轮,匀速点,偏心圆的设置过于繁杂,不利于实际应用。哥白尼日心模型大大简化了托勒密模型。 哥白尼日心模型 哥白尼 (Nicolaus Copernicus) 首先不喜欢托勒密模型中的匀速点设置,在他的《试论天体运行的假设》一文中他明确指出:“托勒密以及其他多数天文学家的行星理论虽然与观测数据相符,但也存在许多问题。这些理论需要引入匀速点,这样一来行星无论在自身均轮上还是相对本轮中心都不是匀速运行。” 哥白尼要建立一个满足于柏拉图匀速圆周运动要求的体系。在 《试论天体运行的假设》中他接着说:“意识到这些缺陷,我常想能否找到一个更加合理的圆周运动设计,在该体系中天体都围绕各自中心呈匀速运动,正如绝对运动所要求的那样。” 哥白尼在《试论天体运行的假设》中提出了他的天体运行设想,但没有介绍技术细节,这些细节在哥白尼 1543 年出版的巨著《天体运行论》做了完整介绍。哥白尼的日心模型是这样的: 地球每日携带地球上的所有物体(包括海水,空气等)围绕固定轴由西向东旋转一周。整个星空看起来像以巨大速度每日围绕地球运行,其实恒星天球没有运动,而是地球在自转。 我们观测到的太阳年视运行不是由于太阳的运行,而是由于地球绕太阳公转,地球围绕太阳匀速运行。太阳不在地球运行轨道的中心,太阳中心与地球运行轨道中心的距离是轨道半径的 1/25 。地球轨道半径与地球恒星间的距离相比可以忽略不计,所以看起来就像地球位于宇宙中心,而太阳围绕地球运行。 地球自转轴每年围绕垂直于地球公转轨道平面缓慢旋转一周。(这其实是哥白尼的误解) 不存在天体运行轨道的共同中心。地球中心不是宇宙中心,只是地面物体受重力吸引朝向的中心以及月球天球中心。所有天球都围绕太阳运行,太阳就像处于所有天球的中心,因而宇宙中心靠近太阳。 行星围绕太阳运行,土星 30 年完成一周运行,木星,火星,金星和水星分别用 12 年, 2 年 9 个月, 9 个月和 88 天完成一周运行。 天球的次序为:最高的是静止的恒星天球,恒星天球包含其他所有天球,而且其他天球的运行位置的确定也都是相对于静止的恒星天球。恒星天球下面是土星天球,接下来是木星天球,火星天球,地球天球,金星天球,最后是水星天球。月球天球围绕地球中心运行,而且也随地球一起围绕太阳运行,就像一个本轮一样。离太阳越远,天球运行速度越慢。 行星的视逆行和留不是它们自身的运动,而是由于地球的运行。地球的自转和公转可以足够用来解释天体的多种不规则视运行。比如当地球超越行星时,从地球上观测行星在背景恒星中会逆行,这时地球与行星距离最近。 月球除了每年与地球一起围绕太阳运行一周,而且围绕地球每月运行一周。地球围绕太阳运行的轨道就是月球的均轮,月球在自身本轮上围绕地球运行。哥白尼给月球设了三个本轮。 哥白尼 不喜欢托勒密的匀速点方法。为此他为行星引入了更多本轮:给水星引入六个,金星,火星,木星和土星各四个。这样加上每颗行星的均轮,哥白尼日心模型中共有 34 个正圆,包括水星的七个,金星的五个,地球的三个,月球的四个,以及火星,木星和土星各五个。 哥白尼模型将太阳放在中心,恒星不动,行星围绕太阳运行,地球也是一个行星,在围绕太阳运行的同时也在自转,这让解释所有天体的视运行变的非常简单,完全不再需要托勒密模型中设置的硬性条件。比如托勒密模型要求内行星水星和金星本轮中心一直位于地球和太阳的连线之上,外行星火星,木星和土星与它们各自本轮中心的连线一直平行于地球和太阳连线。哥白尼模型解释逆行也更加简单,逆行不过是地球和行星相对运行的结果,不是行星自身的运动。这样也不再需要托勒密模型中的大本轮(哥白尼模型中的本轮要小的多)。哥白尼模型中恒星天球也不再高速运转,正如哥白尼在《天体运行论》所述: “ 物体位置的改变可能是由于物体的运动或观测者的运动,或两者的运动不同(因为如果两者平行同速运行的话就看不到运动)。从地球上看天空像在转动,如果地球在转,那其他天体看起来就像在反向运行 …… 地球与整个天空相比只不过是一个小点,就像有限与无限相比 …… 难道我们不会奇怪如此浩瀚的宇宙 24 小时旋转一周,而不是小小的地球? ” 哥白尼模型中所有天体一起构成完整的整体,正如哥白尼在《天体运行论》所描述: ” 如果把其他行星的运动与地球的轨道运行联系在一起,并按每颗行星的运转来计算,那么不仅可以对所有的行星和球体得出它们的观测现象,还可以使它们的顺序和大小以及苍穹本身全都联系在一起了,以至不能移动某一部分的任何东西而不在其他部分和整个宇宙中引起混乱。 ” 而托勒密模型每颗行星的视运行都取决与本轮与均轮的半径之比,本轮与均轮的大小无法确定。比如可以将水星的均轮定为比土星均轮大,只要相应调整水星本轮大小就可以。这样托勒密模型显然不是一个完整整体。 半地心模型 第谷 (Tycho Brahe) 是一位伟大的天文观测者,在天文望远镜发明之前他的观测精度无与伦比。第谷对恒星做了长期精心观测,他没有观测到恒星的周年视差。按照哥白尼理论,如果地球围绕太阳运行,就应该存在恒星的周年视差。于是第谷没有接受哥白尼的日心模型,而是建立了自己的半地心模型。第谷体系是这样的: 1. 地球静止于宇宙中心,既不自转,也不公转。 2. 天球,太阳,月亮和行星围绕地球每日从东到西运行一周 3. 月球和太阳围绕地球运行 4. 其他行星都围绕太阳运行 开普勒太阳系模型 托勒密和哥白尼面临的共同难题是行星的非规则运行。托勒密引入了偏心圆和匀速点来描述这种非规则运行,而哥白尼则采用了引入更多本轮的方法。开普勒 ( Johannes Kepler )是第一位大胆摒弃柏拉图提出的匀速圆周运动要求的天文学家。依助于第谷无与伦比的观测精度(第谷观测天体位置的精度误差只有 1/15 o ),开普勒断定行星运行轨道不是正圆,而是椭圆;行星在椭圆轨道上不是匀速运行;行星运行速度与其与太阳距离有关。后来人们将之总结为开普勒三大定律: 开普勒第一定律:行星运行轨道为椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。 开普勒第二定律:行星与太阳的连线在相同时段扫过的面积相同。 开普勒第三定律:行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。 开普勒第一定律表明行星运行轨道具有两个特性,一是偏心,即太阳不在轨道中心,二是椭圆,即轨道不是正圆。这里真正关键之处在于太阳不在轨道中心,而不是轨道的椭圆特性。因为焦点与椭圆中心间的距离正比于偏心率 e ,而椭圆短轴与长轴的比值与偏心率的平方有关。因为行星的偏心率 e 较小,偏心率 e 的平方可以忽略。以火星为例,火星偏心率 e 为 0.0934 ,太阳作为火星椭圆轨道的一个焦点到火星椭圆中心的距离是火星椭圆轨道平均距离的百分之 9.34 ,而火星椭圆轨道的短轴与长轴之间只有约百分之 0.5 的差别,这样完全可以用偏心圆替代椭圆。这就是为什么虽然哥白尼和托勒密都用了偏心圆,而没有采用椭圆,他们模型预测结果仍然可以与实际观测结果非常吻合的原因。哥白尼把太阳放在偏离偏心圆圆心的( 3/2 ) e 处,而托勒密的太阳均轮把地球放到偏离均轮中心的 2e 之处。 开普勒第二定律表明行星围绕太阳做非均速运行,距离太阳近时运行较快,距离太阳远时运行较慢,在相同时间间隔内行星与太阳连线扫过的面积相同。托勒密引入的匀速点与开普勒第二定律有关。如果不考虑太阳与行星的连线,而是考虑行星椭圆轨道另一个空焦点与行星的连线,忽略椭圆偏心率的平方和高次方(行星的偏心率都很小,偏心率的平方和高次方可以忽略不计),开普勒第二定律也可以表述为行星围绕该空焦点做匀速运行。托勒密引入的匀速点实质上就是这个空焦点,这可以说是托勒密的最大贡献。托勒密能从对大量观测数据的处理中找到这个空焦点来满足行星匀速运行的要求,这相当了不起。而哥白尼完全否定托勒密的匀速点设置,哥白尼采用的是加小本轮的办法,他的预测结果并没有比托勒密模型更加精确,在此点上托勒密更加高明。其实托勒密的模型可以做的更好,如果他在他的太阳均轮中把地球偏离太阳均轮中心均轮半径的 0.0167 ,在太阳均轮中心相反方向设置与地球到均轮中心距离一致的匀速点,让太阳围绕匀速点做匀角速运行,那托勒密模型的预测误差将极小,在那时肉眼观测条件下几乎观测不到误差。托勒密没有这样做,他把地球放在太阳均轮半径的 0.0334 位置处,让太阳围绕均轮中心匀速运行。因为在托勒密模型中所有其他行星的运行都与太阳运行有关,比如内行星本轮中心一直位于太阳和地球的连线上,外行星本轮中心与行星连线一直保持与地球和太阳连线平行,这样造成了托勒密模型对所有行星运行预测的误差。 开普勒第三定律表明行星距离太阳越远其运行速度越慢,行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方的比值为一常数。比如地球的公转周期为一年,与太阳之间的距离为 1 个天文单位,地球公转周期的平方除以地日距离的立方为 1 。以天文单位为行星到太阳间距离的单位,其他行星的公转周期的平方除以距离的立方也非常接近 1 。哥白尼本来可以自己发现开普勒第三定律。他利用观测行星的距角来确定行星距离太阳的远近,他采用直角三角形方法计算了行星的轨道半径,其误差只有 1% (土星除外)。哥白尼正确确定了行星距离太阳的远近,最远为土星天球,接下来是木星天球,火星天球,地球天球,金星天球,最后是水星天球。哥白尼也从行星的会合周期(从地球上观察行星重新回到与太阳冲或合的位置所需要时间,受地球公转影响)正确计算了行星的恒星周期。(行星重新回到背景恒星的同一位置需要的时间)。托勒密模型无法确定行星与地球间的距离,该模型只受本轮和均轮半径比值影响。本轮和均轮都可以自由变化,只要保持本轮和均轮半径比值不变,计算结果是一样的。不过后来托勒密在《行星假说》一书中判断星体与地球的远近关系从近到远为月亮,水星,金星,太阳,火星,木星和土星。 伽利略 (Galileo Galilei) 利用自己制作的天文望远镜对金星和木星进行了详细观察,他的观察结果第一次向人们直接证实日心理论的正确性。伽利略观察到金星也有与月亮一样的相。虽然托勒密与哥白尼模型都容许金星相的存在,但两种理论的相不同。托勒密理论中金星一直位于太阳和地球之间,这样金星的相不会超过半圆。然而按照哥白尼理论,当金星位于远离地球的轨道另一边时会被完全照亮。另外伽利略用天文望远镜观察发现有四颗“小星星”沿黄道排列围绕木星运转,他断定木星轨道有四个卫星围绕木星运转,这证明地球并不是所有天体运行的中心。 1684 年 8 月,著名天文学家哈雷 (Edmond Halley) (哈雷彗星以他命名)问牛顿,如果太阳对行星的引力与行星和太阳间的距离平方成反比,那行星运行轨迹应该是什么形状?牛顿回答说是椭圆形。牛顿告诉他自己早就计算过,但现在不能给他自己的证明。几个月后,牛顿发给哈雷一篇九页纸的论文 -- “关于物体轨道运行” — 不但证明了行星的椭圆运行,而且一举证明了开普勒三大定律。 1687 年 7 月哈雷资助牛顿出版了划时代巨著《自然哲学的数学原理》。哈雷告诉英国皇家学会:“(这部专著)用数学方法证明了哥白尼模型。。。。只用朝向太阳中心的重力与距离平方成反比这一假设完全证明了天体运行的所有现象。” 《自然哲学的数学原理》提出的万有引力定律揭示了天体运行的本质,让人们对哥白尼模型和开普勒三大定律有了深层次认识,也终结了地心说和日心说之争。 参考文献: 1. Steven Weinberg: To Explain the World—The Discover of Modern Science 2. 陈方正:继承与叛逆 — 现代科学为何出现于西方 3. James Cleick: Issac Newton 4. James A.Connor: Kepler’s Witch 5. Nicolaus Copernicus: On the Revolutions of the Heavenly Spheres 6. Nicolaus Copernicus: A Commentary on the Hypothesis Concerning Celestial Motion 7. Max Planck: Copernicus Discovered Nothing 8. http://www.lcse.umn.edu/astronomy1001/spring-2010/Lect04-2-1-10-chapter-23-2pp.pdf 9. http://farside.ph.utexas.edu/Books/Syntaxis/Almagest/node3.html 10. http://astro.unl.edu/naap/ssm/animations/ptolemaic.swf
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一条人命,一本书--千万不要轻易否定别人
热度 12 hongkuan15 2016-1-30 13:40
这几天跟朋友们谈论小保方晴子的事,据日媒报道, 日本一家出版社本月 27 日宣布,将出版理化学研究所前研究员、 STAP 细胞论文作者小保方晴子 (32 岁 ) 的手记 。日媒称,这将是小保方在离职之后首次完整地向外界坦露心迹。据出版社方面介绍,手记名为《那一天》。该书包括 253 页, 15 个章节,记载了小保方从立志成为科研人员到 2014 年 1 月发表 STAP 细胞论文、之后被发现存在违规直至撤回论文的经历。 事件的大概经历: 2014 年 1 月 29 日,在英国《自然》杂志上发表论文- “STAP 细胞 ” 。 这种重大突破马上引起了科学界的极大关注,但也很快有众多研究人员指出该论文存在多处疑点。其他任何人按照其文章提供的方法都不能重复出实验结果。随后,开始了对她的文章的调查。 2015 年 4 月 1 日,日本理化学研究所宣布这篇论文存在 “ 捏造 ” 和 “ 篡改 ” 2015 年 7 月 2 日,从《自然》撤回两篇论文。 2015 年 8 月 5 日,受到牵连的小保方晴子的导师笹井芳树自杀。 2015 年 9 月 23 日,《自然》杂志上发表文章称小保方晴子的研究结果是 “STAP 细胞为混入胚胎干细胞 (ES 细胞 ) 的结果 ” 。 2015 年 11 月 2 日,日本早稻田大学宣布,正式取消小保方晴子的博士学位。 坚持! 尽管受到这些重创,但小保方晴子一直坚持,她认为 STAP 细胞具有真实性, STAP 细胞制备方法的论文是正确的,其自杀的导师笹井芳树也在遗书中嘱咐小保方晴子: “ 一定要再现 STAP 细胞啊 ”…… 她仍在坚持,即使她道过歉,但也是典型的日本人的思维,为她给别人添了麻烦,而不是自己造假。 她是对的吗? 戏剧性的是,就在前几天,瑞士洛桑联邦理工学院( EPFL )的科学家开发出了一种方法,可以通过 “ 挤压 ” 细胞使其转变成为干细胞,相关研究发表于国际杂志 2016 年 1 月 11 日的《自然材料》( Nature Materials )上。而这种挤压的方法其实只是小保方晴子当年文章中提到的一种诱导干细胞的方法,其它方法还包括酸洗,饥饿等。从这方面来说,小保方晴子的论文是对的。这可能是她 “ 复活 ” 的开始。虽然,我对干细胞不熟悉,也无法判断两种方法的可比性,但从理论上说,他们是很类似的。 真相只有一个,你等得及吗? 历史上,类似这样的事情也出现过。约 500 年前,哥白尼提出了 “ 日心说 ” ,认为太阳是中心,当时几乎没有人认为他是对的,他的观点也直接冲击了天主教会,因此,他一直被教会控制和迫害,几十年后,《天体运行论》这本书直到他临终前才得以出版。这期间仅有的几个人支持他,其中包括意大利文艺复兴时期的唯物主义哲学家布鲁诺,由于批判《圣经》并坚决赞同哥白尼的日心说, 1600 年 2 月,在罗马鲜花广场被烧死。小保方晴子的事件与哥白尼多么相像,都是出了一本书,死了一个人。幸运的是小保方晴子的等待时间并不长。一种新的理论和假说的出现,必定引起人们的注意,也会引起相关利益者的反对,然而,真相只有一个,只是需要时间加以验证。不幸的时,能有多少人知道等待的时间会是多少,能有多少人能够给出时间来证明? 哥白尼 千万不要轻易否定别人! 我很认同一句话:否定他人比肯定他人容易得多。要想否定一个人一条理由足以,然而,要想肯定一个人十条原因可能还不足够。何况,还有 “ 欲加之罪何患无辞 ” ?即使你是对的,仍然会有人明知你是对的故意刁难你。利益争斗和黑暗心理我们不加评论,只希望无关利益者和那些监管者能够从容,客观的看待一些人和事,不要轻易的否定别人,你敢保证你就一定是对的吗?事情还可以从来,人命是无法挽回的。如果小保方晴子是正确的,那些当初惩罚她的人是不是也会有人无法忍受压力而做出过激行为呢?小保方晴子到现在也不认为自己造假,也许她真的做出了或者做出过 STAP ,只是自己一时重复不出来了,这种高技术含量的东西,其他人也重复不出来也很正常,并不是人人都能达到小保方晴子的熟练程度,并且生物实验依赖的是技术细节,即使公布了 methods ,实际操作起来还是有很多差异的。这里面有很多因素需要分析,很可能天时地利人合使小保方晴子做出了 STAP ,并且她的确够幸运。仅凭这些是不能够认定是造假。 科学研究发展到现在,没有什么不可能,再新奇,不靠谱的理论也有可能是对的,尤其是在生命科学领域,一切皆有可能。就像我现在的学科,有多少人能够在 10 年前认可肠道微生物影响人的心理和行为?有多人能够想到小小的人体微生物居然跟多种心理和生理疾病相关?十年来,特别是近两三年,人体微生物的研究突飞猛进,越来越多的关系被众多的科学家发现和认可。 千万不要轻易否定别人,多点宽容和理解,希望悲剧不再重演!
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感觉实在论—科学、哲学及宗教一体化理论体系
wangdehua11 2015-6-16 09:29
感觉实在论20180624.doc 本书的思想源自欧几里得的 《几何原本》, 尼克拉·哥白尼的 《 天球运行论 》, 尼洛科·马基亚维利的 《 君主论 》, 艾萨克·牛顿的 《 自然哲学的数学原理 》, 亚当·斯密的 《 国富论 》, 格奥尔格 · 威廉 · 弗里德里希 · 黑格尔 的 《 逻辑学 》, 查尔斯·达尔文的 《 物种起源 》, 卡尔·马克思的 《 资本论 》, 阿尔伯特·爱因斯坦的 《 广义相对论基础 》, 亚伯林罕·马斯洛的 《 人类动机的理论 》 等一些学术史上的经典名著。所阐述的思想涉及各个方面,集前辈们的思想于一体是人类思想史上的集大成之作。 何为理论?必然涉及语言,语言表达只是特殊视 与 听感受的排列组合。它的意义在于视 、 听感受相互推动,思想并不是人类认知的进步而是视 、 听 、 嗅 、 味 、 触 、 生理及心理各种实在感受的进化。没有主体与客体的对立,有的只是矛盾的进化,这就是“天人合一”。各个领域的理论研究在此汇聚。 感觉实在论 (科学 、 哲学及宗教一体化思想体系)
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哥白尼《天球运行论》汉译本由商务印书馆出版
热度 7 wugshpku 2015-5-9 00:10
由张卜天翻译的商务版《天球运行论》日前正式出版发行,我为该版撰写的中译本序言如下: 《天球运行论》中译本序 今年是哥白尼诞辰540周年,逝世470周年,也是他的划时代的巨著《天球运行论》在德国纽伦堡出版470周年。历史记载说,1543年5月24日,他在垂危之际收到了这本书刚刚问世的印刷本,他只用手轻轻地触摸了一下就与世长辞了。 这本书是用拉丁文写作的,原书名为 De revolutionibus orbium coelestium 。 其拉丁文第二版1566年在巴塞尔出版,第三版1617年在阿姆斯特丹出版。头两版各印行了约400-500本,如今约有250本第一版和290本第二版保存下来。我国国家图书馆保存有第二版,是由当年的耶稣会士带入中国的。第四版1854年在华沙出版。这些版本基本按照纽伦堡版重排。1873年纪念哥白尼诞辰400周年时,按照不久前发现的他的手稿进行了校订,在他的故乡托伦(Thorn)出版了第五版。从19世纪后半叶以来,不断有现代欧洲语言译本问世。 这个书名在今天的中国学界普遍被译成《天体运行论》,但这个译名是不确切的。问题出在对“ orbium ”一词的理解上。对哥白尼来说,这个词并不是指我们今天很容易接受的“天体”,而是古代天文学家假想的带动天体运行的那个透明的“天球”。今天我们不承认有“天球”的存在,便想当然地把这个词译成了“天体”。 这个误译并不是中国人首创的。1879年出版的由德国人门泽尔(Carl Ludolf Menzzer)翻译的德译本便把书名译成了 über die Kreisbewegungen der Weltkörper ,这里的Weltk ö rper(cosmic bodies)意思就是“天体”。20世纪出现的英文译本没有重犯这一错误。第一个英译本是瓦里斯(Charles Glenn Wallis)于1939年推出的,译名是 On the Revolutions of the Celestial Spheres 。该译本后来纳入《西方世界的伟大著作》(Great Books of the Western World)第16卷,改称 On the Revolutions of Heavenly Spheres 。1973年是哥白尼诞辰500周年。作为纪念活动的一部分,波兰科学院决定出版三卷本的《哥白尼全集》,计划有拉丁文、波兰文、俄文、英文、法文和德文6种语言版本。其中第一卷为哥白尼的手稿影印本,第二卷为《天球运行论》,第三卷是哥白尼的其它小论文。1978年,《全集》英文本的第二卷出版,由罗森(Edward Rowen)翻译和注释,定名为 On the Revolutions of the Heavenly Spheres 。同年出版的德文新译本译名为 Vom Umschwung der himmlischen Kugelschalen ,改正了门泽尔版书名的误译。 哥白尼的巨著历史名声虽大,但真正感兴趣者主要还是科学史家和科学传播家,而科学传播家往往依据科学史家的研究结果来建立自己的学术常识。可能是因为我国的科学史界并没有把自己的研究视野真正对准过哥白尼,所以哥白尼的形象从未被刷新过。被西方科学史界非常重视和强调的“天球运行”概念,在我们这里不是闻所未闻,就是听而不闻。在约定俗成为“天体运行论”之前,我国天文学界有一个旧译名“天旋论”。李珩先生于1963年出版的《哥白尼》(商务印书馆知识丛书)一书依然采用这个译名。这个名字相比而言容易上口,而且意思接近,但不知为何没有沿用下来。1953年,在为纪念哥白尼诞辰480周年出版的《纪念哥白尼》一书中,竺可桢、戴文赛等科学家采用了《天体运行论》的译名。1973年科学出版社出版的李启斌翻译的节译本(主要是前言和第一卷),书名是《天体运行论》,不过译者为此加了一个注释,注释中说该书名直译应为“论天球的旋转”,只是因为大家常用才取“天体运行论”之名。1992年由武汉出版社、2001年由陕西人民出版社以及2006年由北京大学出版社相继三次出版的叶式煇翻译的全本,书名依然译成《天体运行论》。叶译本依据的正是1978年版的罗森译本,而且全文译出了罗森的译者序。叶译本的罗森序言里有这样的话:“例如《天体运行论》拉丁文标题的第三个字,即‘ orbium ’并不是像门泽尔所误解的那样代表天体,而是带动可见天体的(假想的)看不见的球。”但是,面对罗森如此明确的纠错声明,叶译本对自己把书名译成“天体运行论”没有做任何说明,并且使上面这句中文句子成为一句自相矛盾的话。 科学史和科学哲学界其实早有学者指出这一译名问题。1991年第12期的《自然辩证法研究》刊载了法国科学史家柯瓦雷作品的第一篇中文译文“我的研究倾向与规划”,译者孙永平在一个脚注里介绍了柯瓦雷在1943年一篇小文章中的观点,指出哥白尼这本巨著应译成“天球运行论”或“论天球的旋转”。我本人在1995年出版的《科学的历程》里,采用了《论天球的旋转》的译名。2002年,我主编的《北京大学科技史与科技哲学丛书》出版时,有好几本书涉及这本书的译名。我考虑统一采用“天球运行论”这个译名,以便与既有的译名相衔接。库恩的《哥白尼革命》是这套丛书的一种。书中曾经提到:“ orbs 并非是行星本身而是指行星和恒星被安置其上的同心球壳。”(中译本第58页)我在段话后面加了一个译者注,重提了哥白尼巨著的译名问题。 “天球”是希腊数理天文学的基本假定,而哥白尼正是这一数理天文学传统的正宗传人,是它伟大的复兴者和光大者。从某种意义上讲,哥白尼还是一个极端的托勒密主义者,比托勒密还托勒密。 大约在柏拉图时期,希腊数理天文学所依据的宇宙论基本确立,有六大要点:宇宙是一个球形(是层层相套的诸天球的组合)、诸天体均镶嵌在各自的天球上随天球运动、天球的运动是均匀的圆周运动、大地是一个球形、地球绝对静止、地球居于宇宙的几何中心。这个天球套地球的宇宙模型被库恩称为“两球宇宙模型”。几乎同时,建立在这个宇宙论模型基础之上的希腊数理天文学的基本任务被规定为,通过天球(匀速的)运动的组合来模拟和再现观测到的不规则行星运动。当时的行星包括太阳、月亮以及金木水火土五大行星,属于希腊人所谓“漫游者”的行列。因此,希腊数理天文学基本上是行星天文学。 天球是希腊人特有的审美直觉的产物,也正是这同一审美直觉让他们最早领悟到大地是一个球形。毕达哥拉期学派最早把宇宙看成是一个球形,其理由有:球形具有最大的包容性(相同的表面积的立体以球体体积为最大)、球体具有完全的对称性(因而具有最完美的形状)、在所有的几何形体中球体两两之间最相似、球体的绕轴圆周运动是不改变自己位置的运动。后来的柏拉图、亚里士多德、托勒密直至哥白尼,基本上都认同了这些理由,并且以各种各样的方式予以支持。 作为天文学家,托勒密主要从观测证据方面支持“天球”概念。最主要的观测方面的证据就是,所有的天体运动都是周而复始,无论是恒星那样非常规则的,还是行星那样不太规则的,而这种循环运动被认为只有通过正圆运动或它的组合才能获得。所有的恒星保持着固定的相对位置不变,但又步调一致的绕着北天极周日旋转,划出平行的周日圈,这件事情用天球及其旋转运动来说明是最经济最自然的。托勒密在《至大论》第1卷第3章里专门论述“天球运动”问题。他用恒星运动的周而复始反驳了恒星作直线运动的看法,也反驳了众星在日出前被点亮在日没后被熄灭的古老说法,强调天体做以地球为中心的圆周运动。 欧几里得在他的《现象》一书的前言中说:“由于我们总是看到恒星从同一地方上升,从同一地方落下,并且那些同时上升的总是同时上升,那些同时落下的总是同时落下,而且这些恒星在它们上升到落下的过程中相互间总是保持着相同的距离,而这只有物体做圆周运动,并且正如《光学》已经证明了的,观察者的眼睛在所有方向上与圆周等距离才是可能的,所以,我们必须假定恒星做圆周运动,并且被固定在一个物体上,而眼睛与圆周等距离。” 近代欧洲人先从阿拉伯文继而直接从希腊文了解到托勒密的工作,是相当晚的事情。哥白尼的《天球运行论》于1543年出版,而托勒密的《至大论》最早的拉丁译本,而且是节译本,直到1496年才出版。这说明,在哥白尼之前,欧洲天文学尚未达到托勒密的水平,而哥白尼则是第一个在数学处理技巧方面达到了托勒密水平的欧洲天文学家。从某种意义上讲,哥白尼与托勒密差不多可以看作是同时代人。他们之间的差异,就哥白尼自己的工作而言,应该属于同一传统内部的调整。一个重要的证据是,哥白尼完全继承了“天球运动”的概念。 希腊两球宇宙模型的六大要点中,哥白尼变动了地心地静,保留了天球、天旋、匀速、地球。在《天球运行论》第一卷第一章,哥白尼就指出宇宙是球形的,第四章则指出天球运动的基本模式是匀速圆周运动。需要特别提出的是,哥白尼给了地球三重运动,一个周日转动,一个周年转动。其中的周年运动实际上是地球固定在一个假想的天球上,以太阳为中心的圆周运动,但这样一来,地球的自转轴就不能与黄道面保持一个固定不变的角度,为此哥白尼不得不加入第三重运动。这个第三重运动的存在,从反面印证了,在哥白尼眼里,就连地球绕太阳的运动也是以天球运动的方式进行的。 后哥白尼时代的人们完全有理由说,既然恒星天球不再运动,早先假定这个天球的理由也就不存在了,但是对哥白尼而言,恒星天球依然存在,因为只有它的存在,太阳才有可能处在宇宙的“中心”,日“心”说才有可能。对天球的质疑以及天球的最终解体是从第谷·布拉赫开始的,尽管第谷在日心还是地心问题上比哥白尼更加保守。 在这个问题上,科学史的工作似乎没有影响到科学传播工作。我们现在到处听到看到的还是“天体运行论”。事实上,“天体”还是“天球”,这一字之差,关系到评价科学理论时应有的历史态度,也关系到我们在反省近代科学时所能够达到的理论深度。我认为,把“天球”改译成“天体”至少是有意无意以今日之眼光对哥白尼进行拔高,反映了那个时代中国的科学史研究水平和科学传播理念。 今天,在这部巨著问世470周年之际,商务印书馆推出了张卜天博士翻译的新译本,并且把沿用了半个多世纪的“天体运行论”改成了“天球运行论”,这是特别令人高兴的。随着学术研究的深入,经典著作应该不断有新的译本,其意义无须多说。张卜天的译本与叶式煇先生的译本均以罗森的权威译本为底本,而罗森作为哥白尼研究专家,其译本的最大优点是附有大量研究性注释(篇幅几乎占到全书的三分之一)。叶先生是天文学家,对该书天文学细节的把握是可靠和准确的,新译本对此多有借鉴和继承,但新译本在历史、哲学和拉丁语文方面有突出的优势。卜天是哲学博士,专攻中世纪及近代早期西方科学思想史,通晓英、德、拉丁等西方语言,并且已经有丰富的学术著作翻译经验。由他推出的这个新译本,标志着中国的科学史家开始介入西方科学名著的研究性翻译工作。希望有越来越多年轻一代科学史家研究和翻译科学名著,提高中国人对西方科学的认识水平,丰富中国本土的科学文化。是为序。 吴国盛 于北京大学科学史与科学哲学研究中心 2013年12月20日 G. J. Toomer, Ptolemy’s Almagest , Duckworth, 1984, pp.38-40 转引自T. L.Heath, Greek Astronomy , Dover, 1991, p.96
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The Copernican Revolution:由地球的旋转引发社会秩序的革命
ingzha 2014-12-23 05:03
上个世纪八十年代初,我作为加速器物理专业学生第一次读到赖欣巴哈的《科学哲学的兴起》中译本时好奇不已 ,一度萌发从事科学哲学研究的念头。不过,当我略微深入到分析哲学、逻辑实证主义和维特根斯坦、卡尔纳普等的“无毛”思辨时,一方面明白自己没有哲学基础(特别是对马赫、爱因斯坦等提供启示的康德哲学) ,另一方面也不满其与社会的脱节,离开了这个领域。三十年多后的今天,我得以从科学的社会功能这个角度重新回顾、省视科学革命引发社会秩序革命的特征。最典型的范例就是 the Copernican Revolution:由地球的revolution(旋转)引发社会秩序的revolution(革命)。 赖欣巴哈断定在他之前的(思辨)哲学来自对自然的虚假 / 表面解释: “The search for generality was appeased by the pseudo explanation . It is from this ground that philosophy sprang.”(p.8. 斜体 pseudo explanation 为原文 ) ,雄心勃勃要改造哲学。 现在读到原文,我知道三十多年前自己没有读懂赖欣巴哈的要点,幸好那也不是我的关注。我更接近库恩的《科学革命的结构》(有中文译本)那样的类似科学社会学的方法论,不过,库恩的这本名著 本身不是理论,甚至其体裁也局限于象牙塔式的学术报告,虽然有新颖的提法,缺乏思想上的连贯性。倒是他的较早研究《哥白尼旋转 / 革命》 更具科学史价值,指出:哥白尼书的意义不在于它讲了什么,而在于它促进人们的思考;它本身不是革命的教程,但引发了革命 “The significance of the De Revolitionibus lies, then, less in what it says itself than in what it caused others to say. …It is revolution-making rather than a revolutionary text.” (p.135) 。 正如哥白尼在原书“前言及至保罗三世教皇的献辞”中承认的那样:日心说也不是他的发明,西塞罗的作品和普鲁塔克的英雄传中都有关于地球运动的记载: “as a matter of fact, I found first in Cicero that Nicetas thought that the Earth moved. And afterwards I found in Plutarch that there were some others of the same opinion” 。哥白尼小心地把自己的模仿托勒密的天体系统称为“假设” ,除了不冒犯罗马教皇外,主要因为当时的数学 / 物理学还没有发达到足以确立日心说的程度。哥白尼关于天体秩序的 revolution 旋转,要等到开普勒的精确数学计算 以及摆脱肉眼制约的伽利略望远镜物理实验,才完成人类认识上的 revolution 革命,为牛顿力学革命开辟了道路。除了开普勒,谁能在墓碑上宣称“我测量了天堂” ? Arendt 甚至进一步说,所谓革命,其实也是轮回、复新 ,怪不得明治维新的英译是 Meiji Restoration (回复、复辟)而不是 Renovation, Reform 或 Renewal 。只不过,哥白尼之后,革命不再是机械的轮回,而是辩证、螺旋式的上升,社会秩序已经进化到高一层的有机复合态了。 牛顿在死前谦虚地总结自己在历史上的地位,像一个在海边拾到贝壳的小孩,而伟大的海洋秘密还没有被发现 “I do not know what I may appear to the world, but to myself I seems to have been only like a boy playing on the seashore, and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me” 。牛顿这样讲,大概是因为与虔诚的哥白尼和开普勒一样,他们没有离开自然科学的领域、没有想到挑战上帝的社会秩序。在《光学》的最后,牛顿模糊地谈到上帝 God(“a uniform of Being”, “being everywhere present to the things themselves.”), 自然律 laws of Nature, 第一动因 the First Cause 等 ,不如身经现实政治世界的竞争对手莱布尼茨更接近对社会秩序的思考 。但是,牛顿也没有像另一个杰出的物理学家帕斯卡那样,一方面在科学论文中排斥权威、提倡理性 ”It is quite otherwise with subjects accessible to sense or reasoning: here authority is useless, only reason can know them.” ,另一方面在哲学的《省思》中却排斥理性以捍卫上帝 “Men despise religion; they hate it and fear it is true. To remedy this, we must begin showing that religion is not contrary to reason;” “Wisdom sends us to childhood.” “It is the heart which experiences God, and not the reason. This, then, is faith: God felt by the heart, not by the reason.” 。 孔德认为从 人类进化 第一阶段神学向第二阶段形而上学转化的社会再组织过程是实证主义的功绩 ,连 “路德的改革,正是由阿拉伯人导入的观察科学的进步的必然结果”。 而这正好体现了用新方法(实证)开创新的社会价值伦理的社会(科)学本来的特长。 为此,他亲自编写天文学科普教材,要把激发实证哲学的开普勒、伽利略新知识传授给无产阶级 !当然,就 对天体运行、天堂秩序的认识进化反映了人自身的社会秩序的革命而言,对哥白尼天体革命、牛顿力学革命最深受震撼的非康德莫属。天体物理学讲师康德从莱布尼茨出发 启蒙了人类理性的基础,而只有当理性被掌握来认识社会秩序的规范时, 康德的自由、自为目的的、理想的社会秩序才有可能 。 “ 1983 年 5 月,我在海淀书店买到康德的《任何一种能够作为科学出现的未来形而上学导论》,一直到 84 年 2 月,才终于艰难地翻读了全书。除去在中国的政治背景下加上的 1976 年 7 月商务出版社编辑部的出版说明和译后记中的列宁和毛泽东的政治性语录外,这个译文其实非常忠实可贵,虽然我连一知半解也没有达到,却感到从事哲学思考的神圣性。其间,我也买了《纯粹理性批判》,但没法读下去。”引自赵京“康德先验体系实践理性的社会实践”, 2012 年 12 月 31 日。 Hans Reichenbach, The Rise of Scientific Philosophy. University of California Press, 1951. Thomas S. Kuhn, The Structure of Scientific Revolutions (Second Edition). The University of Chicago Press, 1970. Thomas S. Kuhn, The Copernican Revolution: Planetary Astronomy in the Development of Western Thought. Vintage Books, 1959. Nicolaus Copernicus, On the Revolutions of the Heavenly Spheres, Great Books of the Western World #16 Ptolemy, Copernicus, Kepler. The University of Chicago,1952. Preface and Dedication to Pope Paul III, p. 508, Encyclopedia Britannica 21 st Printing, 1977 . Copernicus, On the Revolutions of the Heavenly Spheres, Great Books of the Western World #16 Ptolemy, Copernicus, Kepler. The University of Chicago,1952. Encyclopedia Britannica 21 st Printing, 1977 . Introduction, p. 50 5. 开首引用 1543 年在 Nuremberg 出版的第一版后记: “Since the newness of the hypotheses of this work—which sets the earth in motion and puts an immovable sun at the center of the universe” . 开普勒在 The Commentaries on Mars 甚至首次猜测天体互相吸引。 Johannes Kepler, Epitome of the Copernican Astronomy, Great Books of the Western World #16 Ptolemy,Copernicus, Kepler. The University of Chicago, 1952. Encyclopedia Britannica 21 st Printing, 1977 . Biographical Note p. 541. Hannah Arendt, On Revolution. New York: Viking, 1963. Mathematical Principles of Natural Philosophy, Great Books of the Western World #34 Newton Huygens. The University of Chicago, 1952. Encyclopedia Britannica 21 st Printing, 1977. Biographical Note x. Optics Book III Part 1, Great Books of the Western World #34 Newton Huygens. The University of Chicago, 1952. Encyclopedia Britannica 21 st Printing, 1977. p.541-543. 赵京:“莱布尼茨伦理观的自由主义扩展”, 2014 年 10 月 18 日。 Scientific Treatises, Great Books of the Western World #33 Pascal. The University of Chicago, 1952. Encyclopedia Britannica 21 st Printing, 1977. Preface to the Treatise on the Vacuum, p.336. Pensees Section III #187, Great Books of the Western World #33 Pascal. The University of Chicago, 1952. Encyclopedia Britannica 21 st Printing, 1977. p.205. Pensees Section IV #271, Great Books of the Western World #33 Pascal. The University of Chicago, 1952. Encyclopedia Britannica 21 st Printing, 1977. p.222. Pensees Section IV #278, Great Books of the Western World #33 Pascal. The University of Chicago, 1952. Encyclopedia Britannica 21 st Printing, 1977. p.222. “ 重新组织社会所必要的科学项目计划 ” ,霧 生和夫译, 《世界の名著 ( 36 )コント ・ スペンサー》,责任编辑 : 清水幾太郎, 中央公論社 , 1970 年 。 第 53 页。 赵京:“由孔德再出发创新社会(科)学” , 2014 年 11 月 10 日。 。引自赵京:“莱布尼茨伦理观的自由主义扩展”, 2014 年 10 月 18 日。 赵京“作为观念与现实的康德至善召唤”( 2014 年 7 月 25-30 日)对自由和秩序的关系有进一步发挥。
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哥白尼的启示
热度 1 sstone2009 2014-5-21 17:37
哥白尼在罗马大学教授天文学课程的时候,发现以地球为中心的说法有可疑之处,需要对这个影响了两千年的学说重新思考。于是,三年后,哥白尼放弃了罗马大学的教授席位,当了一位牧师。他需要把自己隔离起来,安静地思考。他一思考,就整整地思考了三十年。在他准备了充足的证据,可以作为一个事实,而不是假设的时候,他才决定将他的天体学说予以发表。不朽的著作出版才几天,哥白尼便去世了。 阅读哥白尼的故事,我想大概可以得到了两个启示: 启示之一是伟大的发明或发现,一定是颠覆性的,或者从无有过的。哥白尼颠覆了两千年的地心说,即使他的朋友们都无数次劝他放弃这个奇怪的念头。其他许多伟大的科学,有的做了颠覆性的发现,有的发现了从无有人想过的规律。 启示之二是伟大的发明或发现,常常需要科学家付出常人难以想象的代价,或者是漫长的时间,或者是健康,或者是常人难以承受的磨难。我们在享受着科学成就带来的便利的时候,有几人知道融入了创始科学家们的血泪甚至生命。 理解这些道理,看看我自己的经历,也就没有什么不能不平衡了,自己实在做得太有限了,甚至都谈不上付出什么。最为重要的是,一项成果的好坏,岂是我们的自我感觉可以辨别的呢,那是需要时间老人来评判的,好的东西自然会有一天被世人所接纳;而一般的东西,即使曾经十分辉煌,终究也会被淡忘。
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[转载]他们为什么反对哥白尼?
热度 2 pzh1945 2014-2-10 14:02
他们为什么反对哥白尼? 作者: 丹尼尔森(Dennis Danielson) 葛兰尼(C. M. Graney) 2014-02-06 09:43:59 来源: 南方周末 哥白尼(1473-1543) (南方周末资料图/图) 哥白尼关于地球绕太阳旋转的革命性理论颠覆了一千多年来的科学与宗教智慧。在此后的数十年间,大多数科学家都拒绝接受这一理论,即使是在伽利略利用望远镜得到了那些划时代的观测结果之后,依然如此。他们的反驳不仅仅是出于神学观点。观测证据支持一种与之竞争的宇宙论,即第谷的“地缘日心说”。 2011年,日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)的一个研究小组,向730千米外的意大利格兰·萨索国家实验室(Gran Sasso National Laboratory)发射了一束中微子。研究人员在测定中微子飞行时间时发现,中微子的速度不知为何似乎超过了真空中的光速。科学界对这一惊人结果有何反应呢? 几乎所有人都没有放弃确立已久的爱因斯坦学说(即任何物体的速度都不可能超过光速),他们认为一定是研究人员的测量结果出了问题(事实证明的确如此)。 现在,想象我们处于400年以后的未来,那时爱因斯坦的观念已经被取代;科学家早已用实验证实,中微子的确能够超光速运动。如果我们那时回顾今天的物理学家,会如何解释他们不愿接受这一证据呢?我们会因此断言21世纪的物理学家顽固不化、不愿接受新思想吗?或者说他们这样做是出于非科学动机——一群保守的爱因斯坦主义者恪守着传统和权威的规定? 我们希望今天这些“顽固”的科学家能够得到更公正的评价,因为他们不愿放弃合理的结论(即使这些结论最终可能被证明是错误的)是有科学根据的,而不仅仅是出于一种顽固的偏见。 这类故事在科学史上并不少见。19世纪的天文学家认为,银河系构成了整个宇宙,他们分析了仙女座星系的首批图像,确信自己看到的是一颗恒星,其周围是一个初生的太阳系,而我们现在知道,仙女座星系其实是一个包含上万亿颗恒星的遥远星系。同样,爱因斯坦曾确信宇宙是静态的,因此在他的方程中引入一个宇宙学常数以使宇宙保持静止。这两种看法都是合理的,但都是错误的。正如在《环球科学》2012年第7期上,麻省理工学院的戴维·凯泽(David Kaiser)和普林斯顿大学的安吉拉·N.H.克里杰(Angela N. H. Creager)在《错误推动科学革命》一文中所说,本身是错误的,但同时能够有效推动科学进步的假说,是可能存在的。任何事在事后来看总是更清楚。 当然,对于超光速中微子案例,我们几乎没有什么后见之明。但我们的确知道一个著名的、已知结局的故事,即哥白尼和他的“日心说”理论。哥白尼认为,地球每天自转一周,每年绕太阳公转一周,今天所有人都接受这一理论。哥白尼体系直接挑战了人们长期持有的信念,这一信念在公元2世纪由天文学家托勒密(Ptolemy)写入其著作《天文学大成》(Almagest)中,即太阳、月亮和恒星围绕静止于宇宙中心的地球旋转。 1543年,哥白尼在《天球运行论》(De Revolutionibus Orbium Coelestium)中提出了他的革命性思想,当时有许多科学家阅读了这部著作并钦佩不已,科学家为之作注,并用它改进自己的天文学预测。然而,即使到了57年后的1600年,放弃地球静止这一信念的、真正意义上的天文学家两只手就能数完。大多数科学家仍然倾向于似乎已是常识的“地心说”。我们在谈论日出日落时,似乎也在赞同这一学说。 “日心说”宇宙论遭遇的僵局,有时会被认为是科学家固守偏见。这一僵局最终被伽利略打破。1609年,伽利略组装了一架望远镜,开始观测恒星、月亮和行星,结果发现“地心说”和“日心说”都是错误的。在1609年之后的很长时间里,天文学家仍然有令人信服的科学理由来怀疑哥白尼。他们的故事生动地表明,研究者可以有很好的理由来抵制革命性观念,甚至是那些最终被证明非常正确的观念。 (南方周末资料图) 第谷的新宇宙论 丹麦天文学家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)提出了一种看似很有力的怀疑理由。他于1588年提出了一种不同的地心理论(见左图下方),即“地缘日心说”(geoheliocentric),这个理论有两大优点:它符合我们对世界如何运作的深刻直觉,与已有数据的吻合程度也比哥白尼体系更好。 第谷是一位杰出人物。他建造了一座城堡式的天文台,开展了庞大的研究计划,其预算堪比美国航空航天局,配备了最好的仪器和最优秀的助手。正是由于最终采用了第谷的火星数据,约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler,第谷的助手之一)才算出了行星的运行轨道是椭圆形。在证明第谷对于天文学的重要性时,哈佛大学的历史学家欧文·金格里奇(Owen Gingerich)常会提到阿尔伯特·库尔修斯(Albert Curtius)于17世纪中叶编撰的资料,其中集合了自古以来所有的天文学数据——从这些资料可以发现,两千年来有价值的数据大多数都来自第谷。 哥白尼体系的精妙打动了这位成就极高的天文学家,但在某些方面也使第谷感到困惑。困惑之一是,无法解释地球为什么会运动(牛顿提出的引力理论可以给出很好的解释,但第谷生活的年代距离牛顿物理学的诞生还有一个多世纪)。地球的尺寸已为人们所知,这样一个直径数千千米、布满岩石和泥土的球体的重量显然十分巨大。在街上推动一辆负载货车尚且困难,什么力量能够推动这样一个物体绕太阳运转呢? 相比之下,恒星和其他行星的运动则很容易解释——自亚里士多德时代以来,天文学家一直认为,天体是由一种地球上找不到的、特殊的以太物质构成的。这种物质会自然地快速旋转,如同你不拉货车它就会停止,都是很自然的事情。第谷说,哥白尼体系“巧妙而彻底地避免了托勒密体系中一切多余或不和谐的内容……但它为地球这个笨重、怠惰、不适合运动的东西赋予了与以太天体一样快的运动速度”。在这方面,古代天文学家和现代天文学家有共同之处,后者为了解释他们观察到的现象,假定宇宙在很大程度上由“暗物质”或“暗能量”所构成,这与我们已知的任何东西都不相同。 哥白尼体系中的恒星同样令第谷感到困惑。托勒密说,恒星天体“大得无法度量”,因为我们观察不到恒星的周日视差(diurnal parallax)——当恒星从地平线升起,越过头顶又从地平线落下,地球观察者与恒星之间的角度和距离发生变化时,恒星的位置和外观没有出现明显变化。由此可以推出,地球的直径与恒星距离相比可以忽略不计。托勒密写道,地球“就像一个点”。 哥白尼知道,我们甚至连周年视差(annual parallax)——地球沿轨道公转引起的恒星相对位置的变化——也检测不到。假设地球果真绕太阳旋转,却不存在周年视差,这将意味着,恒星间的距离非常大,与之相比,地球公转轨道(哥白尼称之为“大圆” )的直径可以忽略不计,“就像一个点”。于是,宇宙的尺寸将被重新定义,变成了——几乎令人无法置信的——“无法估量的广大”。 不仅如此,第谷很清楚,哥白尼的假说不仅对宇宙尺寸的认识有深远影响,对单个恒星的尺寸也是如此。我们仰望夜空时,单个恒星看起来有固定的宽度,托勒密和第谷都曾测量过。我们现在知道,这些遥远的恒星实际上是点光源,我们看到的宽度是光波通过圆孔(比如望远镜或虹膜)所产生的结果。 但在当时,天文学家们对光的波动性一无所知。第谷用简单的几何学计算出,如果恒星间的距离像哥白尼所说的那样遥远,那它们的尺寸则必须有“大圆”那么大。即使是最小的恒星也会使太阳相形见绌,前者之于后者就如同一个葡萄柚之于一个点。这同样很难让人相信——第谷说,如此巨大的恒星是荒谬的。正如历史学家阿尔伯特·范·海尔登(Albert Van Helden)所说,第谷的“逻辑无可挑剔,其测量也无可指责。哥白尼主义者能做的无非是不得不接受这一论证的结果”。 面对着似乎无可辩驳的物理证据,哥白尼主义者并未放弃其理论,而是被迫诉诸神的全能。“俗众初看起来荒谬不经的这些观点,不应被轻易地指责为荒谬,因为神的智慧和威严其实远远超出了他们所能理解的范围,”哥白尼主义者克里斯托弗·罗特曼(Christoph Rothmann)在一封给第谷的信中写道,“你可以将宇宙想象为浩瀚无垠,将恒星想象得广大无边,但这仍然无法与无限的造物主相比。人们认为,国王地位越尊贵,其宫殿就应越加宏伟,才能配得上他的威严。那么,你认为神的宫殿应有多宏伟?” 第谷并不为这类论证所动,而是提出了自己的宇宙体系:太阳、月亮和恒星就像托勒密体系描述的那样围绕静止的地球旋转,而行星就像哥白尼体系描述的那样围绕太阳旋转(见左上图)。这种“第谷体系”(Tychonic)保留了“地心说”的优点,因此不需要解释笨重而怠惰的地球是如何运动的,也不必因为周年时差的缺失得将恒星假设为非常遥远、巨大——在第谷体系中,恒星就处在行星外面,尺寸也相当合理。但就行星而言,第谷体系和哥白尼体系在数学上是等价的。于是,第谷体系也保留了哥白尼体系在数学上的优雅,第谷认为这种优雅避免了托勒密体系中一切多余和不和谐的内容。 伽利略用望远镜观看天空时,发现了大量与托勒密的古代宇宙论直接相抵触的现象。他看到木星有卫星,证明宇宙可能有不止一个运动中心。他还观察到金星有位相,表明它围绕太阳运转。然而,这些发现并没有被当作地球绕太阳运转的证据,因为它们与第谷体系完全相容。 200年的论据 17世纪中叶,哥白尼、第谷、伽利略等先驱均已逝世,意大利天文学家乔万尼·巴蒂斯塔·里乔利(Giovanni Battista Riccioli)出版了一部著作,对各种宇宙论进行了百科全书式的评价,名为《新天文学大成》(Almagestum Novum,追随托勒密那部伟大著作)。里乔利考察了支持和反对哥白尼体系的众多论据,以及涉及天文学、物理学和宗教的论据。但里乔利指出,有两个主要论据构成了反对哥白尼体系的决定性证据。这两条论据都源自第谷的观点,都要到几百年后才能得到明确的答案。 第一个论据是,里乔利认为旋转的行星应该会使抛射物和下落的物体发生某些改变,而在现实中却无法检测到这些改变。第谷曾经认为,旋转的地球会使抛射物的轨迹偏离直线。然而直到19世纪,法国科学家伽斯帕-古斯塔夫·德·科里奥利(Gaspard-Gustave de Coriolis)对这种效应做出完整的数学描述,这些偏离才被观测到。 另一条是第谷提出的关于恒星尺寸的论据,里乔利用望远镜观测了恒星尺寸,并对第谷的结果做了更新。(第谷从未使用过望远镜。)里乔利设计了一种可重复测量恒星直径的流程,结果发现恒星看起来比第谷设想的还要小。但望远镜也增加了对周年视差的灵敏度,却仍未检测到周年视差,这意味着恒星必定比第谷认为的还要远。最终的效果是,恒星必定像第谷所说的那样巨大无比。 里乔利抱怨哥白尼主义者诉诸神的全能来回避这个科学问题。作为一名耶稣会教士,里乔利几乎不可能否认神的能力。但他仍然拒绝接受这种解释,他说:“即使这种错误陈述无可辩驳,它也无法让更严谨的人满意。” 由于缺乏确凿的科学证据,哥白尼学说中,关于宇宙和恒星尺寸的几乎令人难以置信的说法,无法被证明是正确的,因此,哥白尼学说迟迟不被接受。1674年,英国皇家学会实验馆长罗伯特·胡克(Robert Hooke)承认:“地球是运动还是静止仍然是一个问题,自从哥白尼提出这一问题之后,现代最优秀的天文学家和哲学家为之殚精竭虑,但迄今为止尚未有人能够确切证明地球到底是运动还是静止的。” 到胡克的时代,已经有越来越多的科学家接受了哥白尼的学说,尽管在一定程度上他们仍然面临着科学难题。直到1838年,弗里德里希·白塞尔(Friedrich Bessel)才记录下了令人信服的恒星的周年视差。大约在同一时间,乔治·艾里(George Airy)就恒星为何看起来比实际更大这一问题,第一次给出了一种完整的理论解释,斐迪南·莱希(Ferdinand Reich)则首次成功检测到因地球自转引起的落体偏离。当然,牛顿的理论——不适用于第谷体系——早已回答了第谷提出的“笨重、怠惰”的地球如何运动这一问题。 然而,回到伽利略和里乔利的时代,那些反对哥白尼学说的人,也有一些基于科学的相当合理、清晰且有观察依据的有利论据。虽然事实最终证明他们错了,但这并没有使他们成为糟糕的科学家。事实上,无论是过去还是现在,对他人的激烈争论提出严谨的反驳意见,一直是科学研究中的挑战和乐趣。 (本文由Scientific American中文版《环球科学》授权南方周末发表,张卜天翻译。作者丹尼尔森是加拿大不列颠哥伦比亚大学英文教授,主要研究哥白尼革命的文化意义。葛兰尼是美国肯塔基州杰佛逊社区和技术学院的物理学和天文学教授。)
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介绍“哥白尼革命”带来的几种哲学看法
热度 2 yangguoxue 2013-9-2 18:46
前一篇博文已经介绍过,直到牛顿之前,哥白尼的“日心说”在科学上让人接受是说不通的。但历史已经证明,“日心说”比“地心说”要正确,如何在科学的发展中兼容哥白尼这样的学者就成了一个科学哲学上的问题。 讨论这个问题难免要回到“科学普遍分界标准”的问题上去。持这种观点的学者认为,可用同一个衡量科学成就的标准说明一切重大科学变化。但是,这些观点没有一个能清楚地可令人接受地说明哥白尼的《天体运行论》之所以优于地心论的任何合理根据。“分界主义者”在这个问题(以及其他一些类似的问题)上的失败导致了这样一种情形,即一些(如果不是大多数的话)科学家及为数不少的科学哲学家否认会有一种正确的、普遍的分界标准或评价体系来判定“什么是科学理论”。 还有一种“分界”的观点是这样的,他们认为寻找普遍的合理性标准是乌托邦。要断定什么是科学的,什么是伪科学的;什么理论较好,什么理论较差,只能有判例法,不能有成文法。裁决每一独立案子的是科学家们的陪审团,只要坚持科学自主和科学家陪审团自身的独立性,就不致铸成大错。也就是说大科学家们如哥白尼,对这类伟大的发现有着异于常人的嗅觉和不可言喻的灵感,即使没有证据也会坚持的先见之明,正是大科学家无法言传的鉴赏力创造了这场革命。 与此有相近看法的还有库恩。在库恩看来,对天文学家来说,在哥白尼体系和托勒密体系之间做最初的选择,只能是一个兴趣的问题,而要定义或辩论兴趣问题是再难不过的了。然而正如哥白尼革命本身所示,兴趣问题不是无关紧要的。 库恩断定绝没有明确的标准能判定哥白尼体系比托勒密体系优越,但科学名流们有着无法言传的“几何学和谐之耳”和对危机特别敏感的心灵,他们能区分出哪一种理论更好。然而,一涉及细节,看来库恩的论述跟分界主义者的论述一样摆脱不了困难。他不得不编造说,十六世纪时,按地心论的范式进行研究的科学名流中间出现了一场社会-知识“危机”,然后人们便突然转向日心说了。如果这些是科学革命的必要条件,那么哥白尼革命就不是一场科学革命,而是信仰革命。库恩对这个问题的解释是很失败的。 费耶阿本德则认为,分界主义者和权威决定论者的失败都是预料之中的。这位出色的文化相对主义的领袖人物看来,托勒密体系只是一种信仰体系,哥白尼体系是另一种信仰体系。地心说信奉者和日心说信奉者各行其事,最后,日心说信奉者赢得了一个宣传上的胜利。这里可以简单的总结一下: 我们有两种理论:日心说和地心说,二者都提供了可信的预测,但前者与当时地球物理学公认的定律和事实相矛盾。不能根据方法论的假定来相信新理论的胜利,因为任何这样的原则都不能在一个理论的初始阶段就保证它的正确性;在一开始的时候,也不存在任何新事实的支持。因此,对日心说的接受成了一个形而上学的信仰问题。为什么人们接受日心说?和科学无关,靠的是伽利略的“诡计”和“能言善辩” 。 费耶阿本德认为这个问题再无可多谈了。其实费耶阿本德的论述比任何其他人的论述都难以反驳得多。实际上,我们也许到头来不得不承认哥白尼、开普勒及伽利略对日心论的接受以及日心论的胜利是无法合理地加以解释的,它在很大程度上是一个兴趣的问题,是一个格式塔转换,或者是一个宣传上的胜利。但即使如此,我还是反对被费耶阿本德卷入一般文化相对主义,或被库恩卷入一般权威决定论。例如,按明显的客观标准,菲涅尔的光的波动论在1830年时显然比牛顿的微粒论优越,但菲涅尔最初采纳陈旧的波动观点显然是一个兴趣问题。这种问题解决不了,并不代表某些人的说法一定是对的。
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【摘录】“哥白尼革命”的公案
热度 3 yangguoxue 2013-9-2 16:34
在中世纪的欧洲,地球被普遍认为是有限宇宙的中心,太阳、行星和恒星全都环绕地球运行。作为天文学发展基础的物理学和宇宙学,基本上还是公元前4世纪由亚里士多德发展的。公元2世纪,托勒密建立了一套详细的天文学体系,该体系明确规定了月球、太阳和所有行星的轨道。 在16世纪最初几十年内,哥白尼建立了一套新的天文学,那是包含有一颗运动着的地球的天文学,它向亚里士多德和托勒密的体系提出了挑战。根据哥白尼的观点,地球并不是静止不动地处在宇宙的中心,而是和其他行星一道环绕太阳运行。此观点一出,争论就开始了。 严格来讲,哥白尼理论起初的被接受并不能算作“科学的胜利”,因为在那个年代“地心说”背后的亚里士多德的物理学并没有被推翻,从科学划界的角度来看:没有公认的普通标准,使我们能够根据该标准判断1616年教会对哥白尼理论的拒斥是不是合理的。直到1个多世纪以后,哥白尼的想法被证明有根据的时候,亚里士多德的世界观已经被牛顿所取代。 当哥白尼在1543年首次发表他的新天文学的细节时,有许多论据可以反对他的新天文学。联系到当时的科学知识来看,这些论据是合理的,而哥白尼针对这些论据为他的理论所作的辩护,却不能令人满意。下面就介绍一下亚里士多德的力学。 亚里士多德学派的宇宙分为两个绝然不同的区域。月下区是内区,从处于中心的地球一直伸展到月球轨道的内侧。月上区则包括整个有限宇宙的其余部分,从月球轨道一直伸展到恒星天层,后者标志宇宙的外部边界。边界以外一无所有,甚至没有空间。在亚里土多德的体系中,空无一物的空间是不可能存在的。月上区的一切天体全都是由一种被称为以太的不可败坏的元素构成。以太有一种沿着正圆轨道环绕宇宙中心运动的天然倾向。这种基本观念在托勒密的天文学中有所修改、有所扩展。自从在各种不同的时间所观测到的行星位置无法与以地球为中心的圆形轨道概念相调和,托勒密又在他的体系中引入了被称为本轮的更多的圆。行星沿着圆或本轮运动,本轮的圆心又沿着圆形轨道环绕地球运动。这样一些轨道又可以用在本轮上增添本轮等等的方法加以进一步修正,由此而形成的体系也就可以和行星位置的观测结果相容,而且也就有可能预测行星的未来位置。 与月上区的那种秩序井然、不可败坏的性质相对照,月下区的特征是变化、生长和衰退,繁殖和腐败。月下区的一切物质是气、土、火、水四种元素的混合,各种元素混合的相对比例决定着由此而形成的物质的特性。每一种元素在宇宙中各有其天然的位置。土的天然位置在宇宙的中心;水,在地球的表面上;气,在紧接着地球表面的上方区域内;火,在大气层的顶端,靠近月球的轨道。因而地上的一切物体由于所含四种元素的相对比例而在月下区各有其天然位置。石头,由于绝部分是土,所以天然位置接近地心;火焰,由于绝大部分是火,所以天然位置接近月球轨道,如此等等。一切物体都有沿直线向上或向下朝着它们天然位置运动的倾向。因此,石头的天然运动是朝着地心直线向下,火焰的天然运动是直线向上,离开地心。天然运动以外的一切运动,都必须有原因。例如,箭必须由弓射出,而车辆必须由马匹牵引。 这些就是亚里士多德的力学和宇宙学的梗概,而亚里土多德的力学和宇宙学则是被哥白尼同时代人奉为圭臬,也是被用作反驳地动说时的论据。我们不妨看一看在反驳哥白尼体系方面比较有力的一些论据。 对哥白尼的体系构成了最严重的威胁的,是所谓塔的论据。这种论据大致如下。如果地球象哥白尼所宣称的那样是环绕着它的轴旋转的,那么地球表面上的任何一点在一秒钟内都将移动一个相当大的距离。如果有一块石头从建立在这运动着的地球上的一座塔顶上落下来,它将完成它的天然运动而向着地心落去。在它下落的过程中,由于地球的旋转,塔将随地球而运动。因此,当石头落到地面的时候,塔一定已经离开了它在石头开始落下时所占据的位置。所以石头就应该落在距离塔基相当远的地面上。但是,实际上并不会发生这种现象。石头落在塔基的地面上。因此,地球不可能是旋转的,而哥白尼的理论是假的。 另一个反驳哥白尼的力学论据,涉及到石头、哲学家以及诸如此类松散地存在于地球表面上的物体。如果地球在旋转,为什么这些物体并不像石块从旋转的车轮边缘上被甩出去那样,从地球表面上被甩出去?如果地球在自转的同时又环绕太阳运动,为什么它没有把月球甩在后面? 当时有一些天文学家提出了很多反对的论据,这些论据包括,观测恒星位置时看不到视差,以及在肉眼观察下火星和金星并不随着一年时间的推移而发生可看到的大小变化这些事实。由于这些类似的论据,哥白尼理论的支持者曾经面临着严重的困难。哥白尼本人也深深地沉溺于亚里士多德的形而上学之中,而未能对那些论据作出恰当的回答。 鉴于反驳哥白尼的论辩的力量,人们很可能要问,在1543年,究竞能说些什么支持哥白尼理论呢,有很多学者认为是哥白尼的理论“更简单”,就像某位博主提到的奥卡姆剃刀原则,先不说“简单”能不能做为接受科学理论的理由,哥白尼的日心论更简单吗? 其实日心论优越的简单性同它的优越的准确性一样,不过是神话而已。现代历史学家经过认真的专门的研究,破除了这个优越的简单性的神话。他们提醒我们,日心论用比地心论简单的方式解决了某些问题,但为这简单性付出的代价却是给解决其他问题造成了意想不到的复杂性。哥白尼体系无疑是简单了一些,因为它摆脱了偏心等距点及一些偏心圆。但每摆脱一个偏心等距点和偏心圆,就不得不代之以新的本轮和小本轮。只是在使恒星第八天球静止及去掉了它的两种地心论运动方面,哥白尼体系简单了一些;但要使第八天球不动,哥白尼就不得不把第八天球的不规则的地心论运动移到已经满是讹误的地球身上,哥白尼使得地球带着扑朔迷离的摆动转动了起来。还有,他不得不把宇宙的中心摆在一个离太阳不远的空点上,而不是象他最初打算的那样,摆在太阳的位置上。 托勒密体系与哥白尼体系在“简单性的天平”上是大致相等的。库恩认为,哥白尼对行星运动(如逆行运动)的主要问题的质的方面的论述,比托勒密的论述要简洁得多、“经济”得多,“但是,这表面上的经济是一个宣传上的胜利,在很大程度上是一个虚构”。一涉及到细节,“哥白尼的整个体系,如果有任何简单之处的话,也不比托勒密体系省事多少”。正如他指出的那样:哥白尼引起了一个“巨大、然而又小得令人奇怪的”变化。日心论具有较多的“美学上的和谐”,对天体的基本特征作了较为“自然”的论述,“特设的假定较少”,但它终究是“不成功的同先前的地心论理论相比,既不更准确些,又不见得简单多少”。 在捍卫哥白尼系统方面贡献最大的一个人就是伽利略。他从两方面做到了这一点。第一,他用望远镜观察天空,在这样做的过程中,他改造了那些要求哥白尼理论加以说明的观测资料。第二,他创立了新的力学,后来取亚里士多德力学而代之,正是由于这种新力学,才使得那些反驳哥白尼的力学论据终于烟消云散。 当伽利略在1609年制成他第一批望远镜并把它们串接起来瞄向天空时,他获得了激动人心的发现。他看见了许许多多为肉眼所无法看到的恒星。他看到了木星所拥有的几个卫星,他看到了月球表面有高山和深坑。他通过望远镜观测时也观察到火星和金星外观的大小以哥白尼体系所预测的方式发生变化。后来,伽利略终于确证,金星也像月球一样有盈亏,这一事实完全为哥白尼体系所容纳,而为托勒密的体系所不容。木星的几颗卫星粉碎了亚里士多德派反对哥白尼的论据,其根据的事实是:卫星总是和据说是运动着的地球呆在一起。而现在亚里士多德派不得不面对有关木星及其卫星的同样问题。像地面一样起伏不平的月球表面,推翻了亚里士多德关于尽善尽美、永不败坏的天与不断变化、容易腐败的地这两者之间的区别。金星盈亏变化的发现,标志了哥白尼派的成功和托勒密派的新问题。无可否认的是,伽利略通过他的望远镜所作的观测一旦得到承认,哥白尼理论所面临的困难也就减少了。 关于伽利略和望远镜的上述评论引起了一个严肃的认识论问题。为什么应该认为用望远镜观测,比用肉眼观测更为可取?对于这个问题的一个回答是,可利用望远镜的光学理论来说明它的放大的特性,并且对我们可能以为会影响望远镜映像的各种像差作出说明。但是,伽利略本人并没有为此目的而利用光学理论。能够在这方面提供支持的光学理论是由伽利略的同时代人开普勒早在十六世纪首次提出来的,而这种理论又在以后几十年内得到了改进和扩充。回答我们关于望远镜优于肉眼的问题的第二种方式,是用某种切实可行的办法证明望远镜的有效性,例如瞄准远处的高塔,船只之类,以显示这种仪器是怎样放大并使得观测物体变得更加清晰可见。但是,要用这种办法来为望远镜在天文学中的应用辩护仍然是困难的。在用望远镜观察地上的物体时,要把观测物体和望远镜所造成的像差区别开来是可以做得到的,因为观测者熟悉高塔、船只之类物体的形象。而当观测者探测天空时情况就不同了,因为他对观测的对象不熟悉。在这方面有意义的是,伽利略按照他用望远镜观察到的月球绘成的月球表面图就含有一些月球上实际并不存在的凹坑。那些凹坑想必就是伽利略那些远不是完善的望远镜的作用所引起的像差。这一段所说的足以表明,要为望远镜观测的优越性辩护不是一件简单易行的事情。对伽利略的发现提出质疑的那些对手们并不都是愚蠢、顽固的反动分子。辩护已唾手可得,而且随着望远镜的越来越完善和关于望远镜作用的光学理论的不断发展,辩护也越来越有说服力。但是所有这一切全都需要时间。 伽利略对科学的最大贡献是他在力学方面的研究。他为后来取代了亚里士多德力学的牛顿力学奠定了某些基础。他把速度和加速度明确地区别开来,他断言自由落体以恒定的加速度运动而与它们的重量无关,下落的距离与下落的时间的平方成正比。他否认亚里土多德关于一切运动都必须有原因的论断。他论证说, 一个沿着与地球同心圆的线水平运动的物体,其速度不增又不减,因为它既不上升又不下降。他分析了抛射体运动,他把一个抛射体的运动分解为二,一部分是水平运动,按照他的惯性定律以恒定速度进行;另一部分是垂直运动,以恒定加速度由上向下进行。他表明,由此合成的一个抛射体的运动轨迹,是一条抛物线。他提出了相对运动的概念,他论证一个系统的匀速运动,不取得系统外的某个参考点,就不能以力学的方法,把它检测出来。 这些重大的发展,并不是伽利略在瞬间完成的。它们逐渐出现的时间跨越了半个世纪,在他的《两种新科学》(Galileo, 1974)一书中达到顶点,这部著作最初发表在1638年,距哥白尼主要著作的发表,几乎有一个世纪之久。伽利略用许多例证和思想实验使他的新概念成为有意义的并越来越精确。伽利略偶然也描述他实际进行过的实验,例如关于球体从倾斜的平面上滚下的实验,尽管伽利略实际上究竞做过多少实验是一个有争议的问题。 伽利略的新力学使得哥白尼的体系能够面对上文提到过的一些异议,而立于不败之地。置于塔顶而且和塔一起参与环绕地球中心的圆形运动的物体,落下以后将继续同塔一起处于那种运动之中,并因而落在塔基的地面上而与经验相一致。伽利略把这个论据又向前推进一步,他断言他的水平运动观点的正确性,可以用这样的实验来证明:从一只匀速行进的船的桅杆顶上落下一块石头,并注意到这块石头落在桅杆底部的甲板上,尽管伽利略并没有宣称他曾经做过这个实验。枷利略未能十分成功地说明,为什么掉下的物体没有从旋转着的地球表面甩出去。 虽然伽利略的科学研究工作主要是为了加强哥白尼理论的地位,但是伽利略自己并没有创立一种详细的天文学,在认为行星轨道是圆形的这一点上倒似乎是在步亚里士多德学派的后尘。在这方面获得重大突破的是伽利略的同时代人开普勒,他发现每一个行星的轨道可以用一个椭圆来表示,太阳是这个椭圆的两圆心之一。这就消除了哥白尼和托勒密都认为是必要的那种复杂的本轮系统。在托勒密的地球中心体系中不可能有类似的简明性。开普勒拥有第谷·布拉赫的行星位置记录资料,这些记录比哥白尼所能获得的更为准确。经过对这些资料的苦心钻研分析,开普勒终于提出了他的行星运动三定律:行星沿椭圆形轨道环绕太阳运行;某一行星与太阳的联线在相同的时间内扫过相同的面积;以及行星运行周期的平方与它离太阳的平均距离的立方成正比。 伽利略和开普勒确定无疑地加强了支持哥白尼理论的论据。然而,在那个理论牢靠地建立在包罗广泛的物理学基础之上以前,还必须取得更多的发展。牛顿终于能利用伽利略、开普勒和其他人的研究成果建构了那包罗广泛的物理学,1687年发表在他那部《原理》之中。他对作为加速度的原因而不是运动的原因的力提出了明确的概念,这个概念出现在伽利略和开普勒的著作中是有点混乱的。牛顿用他自己的线性惯性定律代替了伽利略的惯性观点,根据他的惯性定律,物体在不受外力作用的情况下继续沿直线作匀速运动。牛顿的另一项重大贡献当然是他的万有引力定律。这使得牛顿能够说明开普勒的行星运动定律和伽利略的自由落体定律的近似正确性。在牛顿的体系中天体的领域和地上物体的领域被统一了起来,这两类物体全都按照牛顿运动定律在力的影响下运动。牛顿的物理学一经形成,就有可能把它详细地应用在天文学上。例如,就有可能在考虑到月球的有限大小、地球的自转以及地球轴的晃动等等因素来研究月球轨道的细节。也就有可能去研究由于太阳的有限质量、行星之间的引力等的因素所引起的各行星偏离开普定律的现象。像这样一些的发展要占用牛顿一些继承者下两个世纪的精力。 这里扼要介绍的故事应该足以表明,哥白尼革命并不发生在从比萨斜塔上扔下一两顶帽子的时候。同样清楚的是,归纳主义者或是后来的证伪主义者,很多持古老科学观的流派都没有提供一个与之相容的科学观。关于力和惯性的新概念,并不是作为仔细观察和实验的结果而出现的。它们的出现也不是由于大胆猜想的证伪和一个大胆猜想为另一个不断代替的过程。新理论的早期表述,包括新颖概念的不完善表述,是在对那些表面的一次次证伪不予理睬的情况下坚持下来和发展起来的。只是经过许多科学家若干世纪的智力劳动和实践活动,在新的物理学体系终于创立之后,新的理论才能够即使在细节上也成功地与观察和实验的结果相吻合。不考虑到这样一些因素,任何科学观都不能被认为是接近于合适的。哥白尼理论从提出到拍板证实的一个多世纪的争论一直是科学哲学家建立的科学标准所不可回避的问题,可以说解释不了这个问题就不能算解释了“科学是什么”。
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可笑的“科学烈士”布鲁诺
热度 61 fs007 2011-10-25 12:13
可笑的“科学烈士”布鲁诺
寻正 He is one martyr whose name should lead all the rest.—John J. Kessler(他是烈士之最。) 在1600年2月17日,在罗马的鲜花广场上,布鲁诺为自己的思想殉道,被罗马当局烧死——这是中世纪常用的针对异端、巫术师、以及叛国者的极刑。据说布鲁诺在面对判官们曾大声宣告,“你们害怕宣读这一判决可能超过我害怕接受它”。在1889年,布鲁诺以胜利者的姿势重回鲜花广场,实现了他的这一预言。 鲜花广场上的布鲁诺塑像 布鲁诺沉寂了三个世纪,在20世纪初成了最伟大的科学烈士,成为人们称诵的经典。中国学生应当不陌生,因为布鲁诺是语文与历史课本的不可或缺的组成部分,是中国无神论者针对宗教的最强有力的谴责。咱们摘录一段语文或者历史课本经典:“乔尔丹诺.布鲁诺,意大利思想家、自然科学家、哲学家和文学家。他捍卫和发展了哥白尼的日心说,并把它传遍欧洲,被世人誉为是反教会、反经院哲学的无畏战士,是捍卫真理的殉道者。”(百度百科) 布鲁诺是科学烈士吗? 简捷明了的回答是“否”。布鲁诺是一个捍卫自己思想的勇士,但他不是科学烈士,他无非是那些一心把教会树立为科学对立面的缺乏诚信的人手中的便宜工具。 从智商高低来说,布鲁诺可能堪比甚至超过伽利略,他在年青时就展露头角,在记忆力上有过目不忘的本事,甚至因此受到过教皇的接见。在中世纪,布鲁诺难得地有接受正规教育的机会,他在那不勒斯的多米尼宗会接受教育。在1572年,24岁的他取得了神父资格。在天主教一统天下的时代里,这个宗会(Order)是怎么回事呢?它们是天主教特授的荣誉教徒团,往往负有特殊使命,比如最有名的耶稣宗会(Society of Jesus),其使命就是传播福音(传教),在传播基督教与现代文明过程中起着举足轻重的作用。多米尼宗会为圣徒多米尼所创,强调维护基督教正统信仰,为抵制世俗对宗教的淡化作用,通过向社会低层人士布道而为基督教赢得人心,其教育过程强调徒众获得知识,用听众喜爱的方式布道。布鲁诺的写作华丽雄辩,就是基于他在多米尼宗会的训练。 布鲁诺的绝世聪明给他带来了麻烦,象伽利略一样,他喜欢刺人。但不象伽利略,他获得学识的目的就是刺人,而伽利略是不得不刺时才刺人,而他是为刺而刺。在布鲁诺时代,最能刺其同行的,莫过去用异端邪说来打击同行了,因此,他被同行们告发,说他拥护阿里乌教派的异端邪说。他化装逃跑了——他的见人就刺、眼高于顶的秉性让他几乎没有同行愿意为他说话。他居然能坚持11年才成为异端,甚至取得了神父资格,说明当时教会还是很有容人之量的。 在1576年布鲁诺开始出逃,到1579年他辗转到了日内瓦,在这里他不再担心来自罗马的海捕文书。 不过,他恶习难改,他又发表攻击在日内瓦很吃得开的一位教授的言论,随后被捕,最终离开了日内瓦 ,到了法国。布鲁诺的善辩与聪明最后让法国国王享利III世感兴趣,为他提供了一份收入不错的教职。布鲁诺写了不少的书,主要是关于记忆艺术的,献给国王与权贵,所以他在法国的日子过得挺逍遥的。 在1583年,布鲁诺被法国国王派到英国跟法国大使做伴。在英国布鲁诺曾试图在牛津大学谋取教职,但没有成功,而他嘴尖的毛病又让他跟伦敦学院校长,或者牛津的主教等重要人物产生冲突。冲突之一是他相信哥白尼的学说。在1585年他随法国大使撤回法国,他的喜欢跟正统学问相冲突的毛病让他不久就感受到了压力,他离开法国去了德国。在1588年因同样的问题他流浪到了布拉格,受鲁道夫二世的保护,但好景不长,又被路德教派禁止与之往来,布鲁诺又得开始跑路,这一次,他接到死神的邀请信。 在威尼斯,有一个显贵家族,就是莫色利哥家族,在历史上常执政威尼斯,如果这一家族愿意提供保护,布鲁诺是可以衣食无忧的。他收到了其族长公子来信,希望他去教导记忆的窍门。他正确地估计到宗教裁判所对他已经没有太大兴趣了,因此,他回到意大利,去了帕多瓦,因为帕多瓦大学数学系正在招主任,但没被看中,次年伽利略得到了这一职位——布鲁诺有才,但缺乏伽利略那种底蕴。布鲁诺只好选择回到威尼斯做家教。 布鲁诺在1592年3月到了莫色利哥家好吃好喝,但刺人的毛病不改,跟主人家发生了冲突,两个月后布鲁诺拍拍屁股就要走人,莫色利哥急了,哥们做家教不认真,却把我们惹得汗毛都是气,你丫有名气牛气,还要记得咱们是土霸王。土霸王一生气,后果很严重,莫色利哥宣布他是异端,将他捆送威尼斯宗教裁判所,这下子新账旧账一齐算,布鲁诺被押回罗马。 布鲁诺的案子审了8年,翻来覆去无非就是他信异端邪说,那可多了。如果宗教裁判所有中国法庭与警察的10%的效率与对颠覆者的痛恨,布鲁诺只需要半年就被咔嚓掉了,哪里用得着等8年。布鲁诺嘴吊,却还是有些牛脾气,对异端学说并不否认,这场审判之所以持续8年,把观众的热情都耗尽了,就是因为他很有名气,宗教裁判所更愿意烧没名气的人,不停地派人做布鲁诺思想工作,要他悔改,只要他悔改,就给宗教裁判所一个不烧死他的理由,大家体面地结束。布鲁诺最后还在讨价还价,愿意部分地悔改,耐心耗尽的主教们终于叹口气说,还是烧罢,烧了我们好回家吃晚饭。 布鲁诺跟哥白尼学说完全不是教科书上所描述的那样,哥白尼学说几乎只是他一个用来嘲笑基督教义的工具,事实上他讲的东西跟哥白尼学说很不一样,谈不上发展与扩充哥白尼学说,他没那本事。布鲁诺天马行空的想法无计其数,他对天文学毫无贡献。在审判过程中,哥白尼学说只略有提及,教会不当回事,布鲁诺也没在意——如果布鲁诺否定哥白尼就能过关,估计他随后不久就到另外一个以前没到过的国家地区去嘲笑那里的上层人物去了。 罗马教会禁哥白尼学说是伽利略的贡献,布鲁诺是一个历史的匆匆过客,看上去有才,实际水不深,接触就令人受不了;而伽利略则是真正的大师,所以其影响致大,在1616年,罗马教会因为伽利略的著作而意识到哥白尼学说对基督教义的冲突,才正式下令将之排入异端邪说——事实上,罗马教会对哥白尼的科学仍然宽容,其书在删除少量教会认为不适的文字之后仍然在发行!伽利略的审判很快就结束了,因为惩罚在可接受范围内,教会没有心理负担。 出于对人性的无知,后来者总把先驱写得具有一往无前的勇气,假如伽利略有布鲁诺因哥白尼学说而被烧死的前例,他断不会在有生之年发表为他惹来麻烦的著作。假布鲁诺因为擦了哥白尼学说的边而被烧死,那伽利略被烧死十余次都无法相称。 布鲁诺有许多的主意,非常有力的想像,但他对科学没有任何有实际意义的贡献。他之所以被神化,是因为他的泛神论,泛神论实际上就是无神论。作为专业培训的多米尼宗会神父,他显然背叛了他所接受的神学教育的宗旨,不是维护信仰,而是处处攻击贬低信仰,比如他相信耶稣及其门徒是巫师,这对教会来说完全不可接受,因为涉及基本信仰。布鲁诺在沉寂三个世纪无人问津之后,在20世纪得道升为科学烈士,因为他是世俗去宗教化,无神论对抗宗教的一个利器,为此,有人不惜以谎言编造一个原来没有,历史也不需要的科学烈士出来——基督教对科学的推动远比任何社会力量与机构做得更多,鉴于篇幅,不细述了。 布鲁诺曾多次试图重新拿起牧师神父的身份混饭吃,但总是三心二意,半途而废,让人觉得其心不诚,投机色彩重。不是值得仿效的道德模范。布鲁诺之死,其刻薄寡恩的性格是主导因素,在他流浪的一生人,总是有人愿意帮他,直到受不了他,或者因为周围人受不了他而不得不停止帮助。天份,不跟适当的性格结合,就是悲剧。 我非常好奇,一个人要刻薄成啥样,才会让禀性不坏的威尼斯四世三公的莫色利哥家族对他起了这样的歹意……做人还是要厚道点才行的。 扩展阅读推荐 : K. F. Herzfeld (1932) , The process of Giordano Bruno, Science, 75(1939): 241-242 R. W. Pogge (2003), The Folly of Giordano Bruno, SETI League, Inc. http://www.setileague.org/editor/brunoalt.htm , Accessed Oct 24, 2011 J. J. Kessler, Giordano Bruno: The Forgotten Philosopher, The Secular Web, http://www.infidels.org/library/historical/john_kessler/giordano_bruno.html , Accessed Oct 24, 2011 Wikipedia (2011), Giordano Bruno, http://en.wikipedia.org/wiki/Giordano_Bruno , Accessed Oct 24, 2011
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谁是最牛的科学家?邮票说了算!
热度 11 xcfcn 2011-6-18 11:51
谁是最牛的科学家?邮票说了算! 一个科学家,牛不牛,有很多指标,比如文章数、引用数、 H- 指数、获奖荣誉、经济效益、社会影响。其中社会影响的一个指标就是邮票。谁被发行的纪念邮票多,谁就最牛! 根据秦克诚教授的《邮票上的物理学史》,我统计了一下各位牛人的纪念邮票总数: 1 、哥白尼: 161 2 、爱因斯坦: 151 3 、居里夫人: 77 4 、牛顿: 59 5 、伽利略: 52 6 、双螺旋: 28 7 、门捷列夫: 16 科学大牛就差达尔文的邮票数了,相信应该不少! 从数据可知,老哥雄居第一,老爱屈居第二,老爱不要不服气,毕竟是老哥发明“革命” (revolution ,倒个个 ) 这个词的。但老爱算是这个世纪最牛的了。 牛顿更不爽了,居然第三把交椅都没坐上。 Sorry 了,谁叫居里夫人是女的,而且还获得两次诺贝尔奖,还受到老二老爱的热捧。牛同学连个诺贝尔奖都没混到,比啥比啊。:( 伽利略不错,居然捞到个第五,差点就追上老牛了。 哎,我们化学的比较可怜,派出门捷列夫也才得到 16 票。丢人啊!就连生物的双螺旋也比我们强多了,居然就半个世纪之内左右就捞到了 28 票,而且前途不可限量。 最后我宣布:牛哥是哥白尼!老爱是千年老二。
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《哥白尼索引》期刊评价标准与方法
xupeiyang 2011-6-6 12:02
IndexCopernicus Evaluation Methodology 2011 Stage 1. Detailed Parametrical analysis The following groups of parameters are evaluated: Scientific quality: 580 base points (58.0%) Editorial quality: 200 base points (20.0%) International availability: 135 base points (13.5%) Frequency-Regularity-Stability: 50 base points (5.0%) Technical quality: 35 base points (3.5%) Total: 1000 base points (100,0%) 详细资料见 http://journals.indexcopernicus.com/info.php
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感觉和物理学
热度 3 qiaoqiao1980 2011-3-26 16:49
自从有了数学和物理学,在人类的内心世界才有了叫做理性的东西,在之前我们虽然有逻辑,但是缺少真实的一致性。当然这里面涉及的话题很多,讨论起来非常的繁琐,但是我相信理性是超出感知的能力。为什么物理学是如此的凸显呢?我们都清楚这在于我们都与这个唯一的客观世界相接触。这导致物理学的理性是真正的唯一的,这给了理性一个美丽的范本。任何其他的理性都可以与之相比较。 但是对于人来说,感觉是非常重要的。如何对于感觉的真实性进行剖析并且获得理性的结果,是哲学和科学永恒的话题。我们正是在这一点上产生了这种智慧上诉求的交集。物理学不管是在他的诞生的时候,还是在今天,这种与感觉的关系都是一个隐含在进步中的主线之一。 我们相信哥白尼的学说打开了一些人看待世界的新的看法的更多的可能,对于后世的进步有着直接的作用。可能是这种学说本身,也可能是他的外延,让那个时代的人对于内心的感觉提出了新的挑战。当然还有那个时代其他的许多的事情,应该是和作用的结果。感觉往往是粗糙的,而缝合这种粗糙似乎变得更加有意义。我们的确拥有了一种永久的感知能力,比如所看到的,所听到的,所感受到的,这种感觉给出了彼此相同的话语背景,而语言是这种进步的直接的结果。 感觉是进化的结果,所以不是理解世界的直接出发点,而是第一出发点。我们在夜晚看到了月亮,在白天看到了太阳,但是月光来自于阳光的确是非常了不起的思考问题的方式。我们追求真实,感觉是一部分,不是全部。但是如果没有这种感觉,我们什么都得不着。 世界的确是动了。没有数学,物理学也不可能出现;同样,没有实验,物理学也不可能出现。在数学和实验共同取得进步的时候,我们往往忽略了感觉。物理学发展到今天,我们已经清楚,没有感觉的基础,数学和实验都是不可能的,因为只有它才是第一的话语背景。我们讨论其他的物理问题都是以时空为背景的,而物理学中的理性也是以我们的感觉为背景的。讨论感觉就像引力量子化一样困难,甚至更加困难。 但是这种分析是有意义的,这会让我们对于物理的理解和进步有了更好的基础。
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历史上的今天 2月19日
xupeiyang 2011-2-19 05:41
真快,今天我的孙子乐乐满月了,58公分,6.2公斤,今天好多客人来看宝宝,中午爷爷奶奶请客,欢迎大家光临。 1473年,波兰天文学家 尼古拉斯·哥白尼 出生 1878年, 托马斯·爱迪生 获得 留声机 的专利权 1907年, 黄冈起义 失败 1945年,太平洋 硫磺岛战役 开始 1997年, 邓小平 逝世
个人分类: 我的日记|1195 次阅读|0 个评论
被冤枉的托勒密——天文学史中流行的一个谬误
songshuhui 2010-6-13 13:52
老孙 发表于 2010-06-12 8:50 大多数人相信,科学是进步的,科学也是一直在进步的,一种新的学说能够替代旧有的理论,肯定在各个方面都比前面的要好。为了证明这种进步,人们往往会附会各种有趣的故事来加以佐证。托勒密和哥白尼之间,就被人们这样证明过,即使历史并非如此。 对天文学感兴趣的人大都会知道托勒密的名字,他是古希腊天文学的集大成者,他的著作《天文学大成》,这部著作在一千多年中都被奉为至典,阿拉伯天文学家称之为《至大论》(Almagest)。他的基本观点就是地心说,即五大行星和太阳、月亮都在围绕地球运动。古希腊人认为圆是最完美的图形,作为最完美的宇宙,其运动也应该是圆形的。托勒密发现,虽然七曜的轨迹不是圆形,却可以看作圆的组合:行星在一个小的圆上运动(称为本轮),而本轮的中心又在一个称为偏心均轮的大圆上运动。之所以叫做偏心均轮,因为地球并不是在均轮的中心上,而是略有偏在中心的一侧,另外还引入一个点叫等分点,位于均轮中心的另一侧,行星运动在均轮上并不是匀速的,但相对于等分点的角速度却是均匀的。这就解释了为什么行星的轨道和速度相对于地球不对称,当行星离地球较远时,速度也相对比较慢,反之则比较快。这个学说就是托勒密体系。 今天看来,托勒密的方法很繁琐,也不够美观,甚至当时的人也不太满意,因为托勒密的设计方案实际上违反了匀速圆周运动这个完美原则。托勒密本人对此也怀有歉意,但他仍然坚持了这个世纪,因为这样能够推算出行星的复杂运动,起作用比形式上的美观更为重要。 托勒密,古希腊天文学之集大成者。注意图中托勒密头上的王冠,这是因为画家将天文学家托勒密和当时希腊化时代埃及统治者托勒密王朝弄混了。 接下来,传说就出现了。传说随着时间的推移,陈旧的托勒密体系的误差越来越大,后人(阿拉伯和欧洲的天文学家)在本轮(小圆)之上有增加了更小的圆,然后又增加了更多的圆1969年版的《大不列颠百科全书》(Encyclopedia Britannica)还说,到了13世纪的葡萄牙国王阿方索十世(Alfonso X)的时代,每一颗行星都需要40~60个小圆来进行轨道修正!传说当阿方索十世国王去看望正在编制《阿方索星表》(Alfonsine Tables)的天文学家时,这位领导风趣地说,如果上帝创造世界时他也在场,那么他一定会建议上帝做点改进。(If I had been present at the creation of the world I would have proposed some improvements.) 托勒密体系圆环套圆环娱乐城的方案失败了,于是需要一位英雄来救场,哥白尼的日心说就这样横空出世,他把宇宙的中心从地球(的旁边)移到最大最亮的太阳上,并且恢复了完美的圆形这一古希腊的最高准则。不过为了解决行星运动的不规则问题,哥白尼还是用到了一系列的本轮和小本轮,一共是34个圆。 3040,现在流行的故事在这里开始欢呼,看,哥白尼体系多简单,哥白尼多伟大。 波兰钞票上的哥白尼头像 这个传说很喜闻乐见,却完全冤枉了托勒密。不错,哥白尼的日心说是科学和人类认识世界的一大胜利,但哥白尼的伟大,并不在于多少个圆。哈佛大学科学史系主任、天文学和天文学史教授欧文金格里奇(Owen Gingerich)在闲暇之余,利用计算机计算了中世纪行星的位置,包括13世纪的《阿方索星表》和1532年的施特夫勒(Johannes Stffler)的《星历表》(Ephemeridum opus),惊异地发现,这两份曾经得到广泛应用的星表竟然都是依据托勒密学说,其中绝对没有任何关于本轮叠加的证据。换句话说,托勒密体系直到哥白尼时代仍在应用,并没有比托勒密原本的版本多出点什么。 金格里奇进一步的研究表明,在没有计算机也没有计算尺的时代,《阿方索星表》的全部计算过程依赖于托勒密所发明的一个精巧的逼近法,以此来处理一个均轮上单一本轮的计算。而由于数学发展水平的限制,中世纪的数学家们根本不可能应付多重本轮的计算。 托勒密的行星运动模型 然而上面那个传说来自何处呢?金格里奇发现,其根源可能来自哥白尼在1514年前后所撰写的一份日心说初步介绍,即所谓的《纲要》(Commentariolus),这个小册子曾经从人们的视野中消失,在1880年左右才被重新发现。在这份《纲要》中,哥白尼在描述了行星运动的复杂性之后,曾经欣慰地说:看哪!只需要34个圆就可以解释整个宇宙的结构和行星的舞蹈了!这句话似乎是哥白尼在为自己的简化工作而欢呼,那么,作为被革命的对象,托勒密体系应该要用更多的圆吧。有了新的一定比旧的好的心理暗示,流言可能就这样悄悄地在酝酿中。 1969年版的《大不列颠百科全书》做出了这样的结论:在存在了一千年以后,托勒密体系失败了;它的几何学上时钟般的结构变得让人感到难以置信的繁琐,效能上也没有令人满意的改进。但当金格里奇向编辑们求证这个条目的真实性时,编辑们却闪烁其辞,说这一条目的作者早已去世,本轮上加本轮的出处究竟是哪里,他们一点线索也没有。 实际上,后人可能误会的哥白尼在《纲要》中所表达的欣喜,他可能并不是为自己在圆的数目上打败了托勒密体系而欢呼,而是说,尽管天上的现象看起来很复杂,但用他的日心说理论,不但可以自然地解释行星运动的复杂现象,而且用34个圆(具有古希腊所认为的圆的完美性)就可以定量地建立计算模型。他在为自己解释了上帝的意图而欢呼! 哥白尼体系自有它的伟大之处,因而迅速得到有见识的天文学家的认同。在哥白尼体系中,太阳这个光明之源位于中心位置,行星(包括地球)按照轨道的大小和运动速度的快慢排列起来,形成了有序的体系,使宇宙呈现和谐的特性。托勒密体系中难以解释的水星和金星为什么只能出现太阳附近,而火星等经常会出现逆行等问题,在哥白尼体系中都成为自然的结果,宇宙规律如此简单明晰! 因此爱因斯坦赞叹道:哥白尼的这个伟大的成就,不仅铺平了通向近代天文学的道路;而且也帮助人们在宇宙观上引起了决定性的变革。一旦认识到地球不是世界中心,而只是较小的行星之一,以人类为中心的妄想也就站不住脚了。这样,哥白尼通过他的工作和他的伟大的人格,教导人们要谦虚谨慎。(《在哥白尼逝世410周年纪念会上的讲话》) 今天我们知道,哥白尼最初所设计的日心说其实也并不是十分完美,他不但继承了均轮本轮的思路,沿袭了匀速圆周运动的思想(实际上伽利略也有同样的想法),直到开普勒推算出了火星轨道应该是椭圆,哥白尼体系才在实用效果上战胜了托勒密体系。哥白尼体系的确立,并不仅仅是哥白尼的功劳,也是第谷、开普勒、伽利略等一批杰出的天文学家的贡献。 关于托勒密体系圆环套圆环的谬误传说的流行,可能就是这样一个善良的附会和美丽的误会。但对于托勒密和中世纪兢兢业业的天文学家们来说,可真冤枉死了! 主要参考资料: 欧文金格里奇. 无人读过的书哥白尼《天体运行论》追寻记. 王今,徐国强,译. 北京:三联书店,2008年4月. (本文已发表于《现代物理知识》2010年第2期)
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江晓原: 科学的三大误导
zhilinyang 2010-1-5 13:51
在我们的日常生活和工作中,很多文科学者对科学非常崇拜,而真正搞科学前沿的人,他们是知道科学有局限性的,他们也知道,我们平常对公众构造出来的科学图像,比方说科学是非常精密的,它是纯粹客观的,等等,那只是教科书构造出来的。那些在前沿做得比较深入的,成就比较高的科学家,他们完全知道自己在实验室里是怎么回事,所以他们也知道绝对的精确也是不存在的,还有很多所谓的客观的东西,其实也没有我们想象的那样客观。结果就会产生这样的现象:我下面要讲的某些观点,有时反而在搞前沿的科学家那里是容易被接受的。   文人面对科学有时会有自卑心理,因为他们自己确实对数字之类的东西感到厌倦,看到公式也感到厌倦。当年霍金写《时间简史》,他的出版商对他说:书中每放一个公式,你的书销量就减半连 E=mc2 这样的公式也不例外。但是在第二版的《时间简史》里,霍金把这句话删掉了,因为他的《时间简史》实在太畅销了,他现在往里面放公式也不会减半(尽管如此他还是推出了《时间简史》的普及版)。但是对于其他的人来说,霍金出版商的话基本上是对的。   这是一方面的情形,另一方面,长期的教育也让我们对科学非常崇拜,结果就会出现下面的情形这是真实的事情,理工科的和文科的教授在学校的会议上吵起来的时候,那个理工科的教授盛气凌人地说:你有什么了不起啊,你写的论文我都能看懂,我的论文你能看懂吗?文科教授一想是啊,他的论文里有那么多公式,我看不懂啊。理工科教授觉得,你那点文学历史什么的我也能看懂。实际上,这种傲慢是没有道理的,要是弄一段古文,文科教授也同样能让理工科教授看不懂。   有一位很有名的院士,他经常攻击中国传统文化。有一天他在他住的小区里拦住了另一位著名学者,说某某啊,你说,《周易》它是不是伪科学?是不是糟粕?它阻碍我们科学的发展嘛。那位学者和这个院士都是同一个学校的出身的,他回答说:我们的校训厚德载物,自强不息就是从《易经》里来的,你看怎么样啊?这位学者很机智,他当然不赞成这位院士惯常的唯科学主义观点,但他巧妙地利用了两人正好是同一个母校,又用母校的校训去回击院士,使得院士不知说什么好。   所以,实际上学文的和学理工的本来都有一些让对方看不懂的东西,那么为什么学理工的就可以这么傲慢,而学文科的就经常要自卑呢?这种自卑本来是没有必要的。   但是,这种自卑确实是有原因的,我们从小受的教育里有三大误导。这些误导有的人不会直接地赤裸裸地说出来,但在他们思想深处确实是这么想的。笔者自己是学天体物理专业出身,很长时间里,这三大误导在笔者身上都有,但是研究了一段科学史之后,就发现不是那么一回事了。 第一个误导:科学等于正确   很多人都会想当然地认为,科学当然等于正确啊。在我们平常的语境里,我们用来称赞某一个东西的时候,我们经常说这个东西很科学,在这样的语境中,科学当然被我们假定它就等于正确。   但是只要稍微思考一下,我们就知道科学不等于正确。   因为科学是在不断发展进步的,进步的时候肯定就把前面的东西否定掉了,前面那些被否定掉了的东西,今天就被认为不正确。比如,我们以前认为地球在当中,太阳围着地球转,后来我们知道是地球绕着太阳转,再往后我们又知道太阳也不是宇宙的中心,我们还知道地球绕日运行也不是圆周运动而是一个椭圆,再后来我们又知道椭圆也不是精确的椭圆,它还有很多摄动,如此等等。由于科学还在发展,所以你也不能保证今天的科学结论就是对客观世界的终极描述,任何一个有理性的人都知道这不是终级描述。以后科学还要再发展,未来的结论中我们今天的认识又不对了,或者退化为一个特例比如牛顿力学退化为相对论效应非常小的情况下的特例等等。旧的结论总是被新的结论取代,那么那些被取代的东西,它们是不是还算科学呢?   当初笔者提出科学不等于正确的时候,遭到了很多人的反驳,其中一种反驳的路径是,要求把被今天的科学结论取代了的部分从科学中拿出去,所以说托勒密的天文学现在就不是科学,因为它不正确。但是如果遵循这种路径,那么哥白尼也不正确,也不是科学,;牛顿也不正确,也不是科学。为了保证自己逻辑自恰,一旦你宣称托勒密不是科学,你就必然宣称哥白尼牛顿开普勒伽利略等等都不是科学只要有一点今天认为不正确的东西,它就不是科学。那么科学还剩得下什么?就剩下爱因斯坦勉强站在那里,但是谁知道呢,说不定哪天又有一个新发现,爱因斯坦又不正确了,那么他又被从科学殿堂里踢出去了。   要是这样的话,科学就将不再拥有它自身的历史,科学就只存在于当下这一瞬,此前一秒钟的都不是科学,这样的话就整个否定了科学自身的历史。所以这个路径是走不通的。   我们当然要承认以前的东西是科学,我们判断一个东西是不是科学,主要不是看它的结论正确与否,而是看它所采用的方法,和它在当时所能得到的验证。用一个通俗的比方,就好比是做作业:老师布置了10道作业,你做错了3道,做对了7道,你把作业交上去,老师得承认你完成了作业,老师不能说你只完成了70%的作业,还有3道题目不是作业。做错了的题目还是作业,被我们放弃了的理论和结论仍然是科学,这个道理是一样的,它们的科学资格不能被剥夺。   那么下面这个说法就也能够成立:正确对于科学既不充分也非必要。这个说法是北大的刘华杰教授想出来的,就是说有一些不正确的东西它是科学,还有一些肯定正确的东西它不是科学。这很容易举例,比方说今天晚上可能下雨也可能不下,这样的话就是肯定正确的,但没有人会承认这是科学,所以很多正确的废话都不是科学。 哥白尼学说胜利的例子   我们还要看一下哥白尼学说胜利的例子。这个例子说明:某一种理论被我们接受,并不一定是因为它正确。   我们以前被灌输进来的一个图像是这样的:科学是对客观世界的反映,一旦客观世界的规律被我们掌握,我们就能描述这个世界,我们甚至还能够改造它。认为科学的胜利就是因为它正确,它向我们展现一个又一个正确的事例,最后我们就接受它。   但是实际上我们考察科学史的例子就能看到,在很多情况下,科学不是因为它正确才胜利的。这个哥白尼的事例是许多科学哲学家都分析过的当年库恩等人都在哥白尼身上花了很大工夫,拉卡托斯也是这样,因为这个例子很丰富,从中可以看出很多东西来。   哥白尼提出他的日心学说,为什么很长时间欧洲的科学家都不接受呢?这是因为他的学说有一个致命弱点人们观测不出恒星的周年视差。而从日心学说的逻辑上说,恒星周年视差一定是存在的,哥白尼的辩解是它太小,我们观测不到。这个辩解是正确的,因为在那个时代还没有望远镜,观测仪器确实观测不到。后来直是到1838年,贝塞尔才第一次观测到了一颗恒星(天鹅座61)的周年视差。因为那时候望远镜都已经造得很大了,才终于观测到了。   按照我们以前关于正确的图像,显然哥白尼学说要到1838年才能够被学者们接受,因为在此之前他的理论有一个致命的检验始终不能证实,我们就没有理由相信这个学说。然而事实上哥白尼学说很早就胜利了,比如开普勒、伽利略都很早就接受了哥白尼学说。为什么他们会接受它呢?在当这个学说还没有呈现出我们今天意义上的所谓正确的结果来时,为什么它已经胜利了呢?   现在库恩等人考证,这是因为新柏拉图主义。哥白尼也好,开普勒也好,这些人都信奉哲学上的新柏拉图主义在这种哲学学说里,太阳被认为是宇宙中至高无上的东西。因此他们出于这种哲学思潮的影响,不等哥白尼被证实为正确,就已经接受它了。   这个例子确实可以说明,科学和正确的关系远远不像我们想象的那么简单,一些东西也并不是因为它正确它才被接受的。这个事实可以直接过渡到后来SSK理论中的社会建构学说,实际上伽利略等人接受哥白尼学说就是在进行社会建构用他们的影响、他们的权威来替这个学说作担保:虽然还没有验证它,但我向你们担保它肯定正确。 第二个误导:科学技术能够解决一切问题   很多唯科学主义者辩解说,我什么时候说科学技术可以解决一切问题啊?我从来没这样说过啊。但是他其实是相信的,我们当中的很多人也相信这一点。我们最多退一步说,只要给我们足够长的时间,科学技术就能解决一切问题。我们承认今天还有一些科学还没有解决的问题,但是它明天可以解决,如果明天它没有解决,那么后天它可以解决,后天它还不能解决,也不要紧,它将来一定可以解决。这是一种信念,因为科学已经给我们带来了那么多的物质上的成就,以至于我们相信它可以解决一切问题只要有足够的时间。   这个说法也可以换一种表述,说科学可以解释一切事情:只要给我足够长的时间,我就可以解释这个世界上的一切。这和可以解决一切问题实际上是一样的。   归根到底,这只是一个唯科学主义的信念。这个信念本来是不可能得到验证的,实际也从来没有被验证过。但是更严重的问题是,这个信念是有害的。   因为这个信念直接引导到某些荒谬的结论,比方说已经被我们抛弃了的计划经济,就是这个信念的直接产物。计划经济说,我们可以知道这个社会的全部需求,我们还能知道我们这个社会的全部供给,我们科学计算了需求和供给的关系,我们就能让这个社会的财富充分涌流,它既不浪费也不过剩也不短缺以前搞计划经济的人的理论基础就是这样的。结果当然大家都知道了,计划经济给我们带来的是贫困,是落后。今天我们中国经济这么发展,不是计划经济的结果,是抛弃了计划经济的结果。   阐述唯科学主义和计划经济关系的著作,最好的就是哈耶克的《科学的反革命理性滥用之研究》。半个多世纪前,那时理性滥用还远没有今天这么严重,但那时他就有先见之明,而且对于唯科学主义会怎样导致计划经济,再进而导致政治上的专制集权等等,他已经都根据前苏联的材料非常准确的预言了。 第三个误导:科学是至高无上的知识体系   这第三个误导我相信很多人也是同意的。科学是一个至高无上的知识体系,笔者以前也是这样想的。因为这和科学能够解决一切问题的信念是类似的它基本上是建立在一个归纳推理上:因为科学已经取得了很多很多的成就,所以我们根据归纳相信它可以取得更多的成就,以至于无穷多的成就。   科学哲学早已表明,归纳推理是一个在逻辑上无法得到证明的推理,尽管在日常生活中我们不得不使用它,但是我们知道它并不能提供一个完备的证明。因此,科学它即使是解决了很多很多的问题,在现有的阶段得分非常的高,这并不能保证它永远如此。况且这个得分的高低,涉及到评分的标准,其它的学说,其它的知识体系的价值怎么评价,都是可以讨论的问题,并不是由谁宣布一个标准,大家就都要照着做。   那么,为什么相信科学是至高无上的知识体系呢?   除了类似于科学能解决一切问题这样的归纳推理之外,它还有一个道德上的问题。 因为我们以前还描绘了另外一个图景,我们把科学家描绘成道德高尚的人。他们只知道为人类奉献,他们自己都是生活清贫,克已奉公,他们身上集中着很多的美德。但是现在大家都知道,科学家也是人嘛,也有七情六欲,也有利益诉求。   为了维护上述图像,又有人宣称:科学共同体即使有问题,公众也没有资格质疑,因为你们不懂,你们不专业,而我们是既专业又道德高尚的,所以即使我们犯了错误,我们自己可以纠正,用不着你们来插手,也用不着你们来插嘴这样的一种想法以前是很流行的,它也属于那种没有直接说出来过,但是被许多人默认的。 公众是否有权质疑科学?   说到公众质疑科学的问题,有一个很好的例子。   好多年前,现在的上市公司宝钢股份当年刚刚建设的时候,有一个著名越剧演员袁雪芬,当时在两会上提出质疑,说宝钢这个项目的建设合不合理?有没有必要?结果媒体上就出现了很多嘲笑的声音,说一个越剧演员,她根本不懂钢铁的冶炼,矿石的运输,电力的要求等等,她整个都不专业啊,她凭什么来质疑宝钢建设是不是合理?现在我们重新来评价这件事情,我们认为袁雪芬一点都不可笑,即使她不懂,也可以质疑。 为什么不懂也可以质疑?因为你有这个权力。   因为今天的科学是用纳税人的钱供奉起来的,你是纳税人之一,因此你已经获得了这个权力,即使你不懂,你以一个外行的思路去质疑了,你也许很可笑,但是人们不应该嘲笑你,而科学家则有义务向你解释。所以今天我们说,那个宝钢工程的决策者,有义务向袁雪芬解释,我们设计这样一个企业是合理的,来说服袁雪芬,使她的疑惑冰释。当然我们今天看到,宝钢是一个相当成功的企业,可以说当年的决策是对的,但是袁雪芬当时要质疑,她也是对的,因为她有这个权力。作为两会的民意代表,她还有义务。   当科学没有拿纳税人的钱来供养,纯粹是科学家个人业余爱好的时候,可以拒绝人们的质疑,那时科学家没有义务来回答这种质疑。比如爱因斯坦研究相对论的时候,纯粹是他的业余活动。按今天的标准,他甚至就像一个民科,他只不过是个小职员,业余有兴趣,他那时没有拿过任何纳税人的钱。等后来他到普林斯顿,被美国供养的时候,那他就拿了纳税人的钱了。但先前他纯粹是个人爱好,一个纯粹个人的行为,当然可以拒绝别人的质疑,也没有义务去回答当然你有兴趣回答也很好,但是你可以不回答。但是,现在科学都是拿纳税人的钱供养的,所以科学共同体有义务回答公众的质疑。 科学带来的问题,只能靠科学解决吗?   科学带来的问题,只能靠科学来解决,这也是我们很常见的一句话。当那些环保人士指出说科学技术的发展和应用带来了环境的破坏,或者带来了很多其它的问题比如互联网带来了心灵的疏离,电脑游戏带来了年轻人的病态等等。但是科学主义的解释是:就算我承认这些东西是我带来的,这也只能让我进一步发展来解决,你也甭想通过指出这些问题来向我泼什么脏水。   好的归科学,坏的归魔鬼,这个表达是北京师范大学的田松博士想出来的。日常生活中,我们就是这样做的。因为我们已经把科学想象成一个至高无上的知识体系,所以每当看到科学带来的成就,或者我们看到某一个事情它是有好的结果,或者说它到现在为止呈现为好的结果的时候,如果它自己宣称它是因为科学而得到的,那么我们立刻把它记在科学的功劳簿上,说这是科学本身带来的福祉;而如果有哪件事情上科学技术带来了不好的结果(比如最近三巨氰胺带来的毒奶粉),我们立即把它分离出去,说这是某些坏人滥用了它的结果,科学技术本身是没有害处的。   所以好的归科学,坏的归魔鬼这种思路,确保了科学技术本身在任何情况下都不会受到质疑。   在这个基础上,当科学技术带来了问题,它就可以说:只有进一步让我发展才能解决。这听起来似乎也很合理,而且我们在很多情况下也不得不如此,我们被迫接受这种局面。但我们必须认识到,这个论证是有问题的。   有一个比较世俗化的比喻,这就和某些人的炒股类似:一个炒股的人做一单输掉了,他说我还要接着做,我要反败为胜;如果做一单赢了,他说我还要接着做,我要再接再厉。于是不管他做输还是做赢,总是成为他做下一单的理由。同样的,不管科学技术给我们带来了好的东西还是坏的东西,总是能成为让它进一步发展的理由。   我们应该想想,这样的局面是不是有问题?   比如,我们在电视上天天都能看到广告,什么减肥、补脑、美容等等,所有这些广告,都要强调它是科学的,实际上公众通常不会参与对这些广告产品的科学性验证,事实上你也不可能去参与。实际它们只是利用了公众对科学的迷信和崇拜,目的是完成资本的增殖。又如,关于各种各样的疾病的定义,很多都受到跨国大药品公司的影响,它们通过媒体把某种东西说成病,使得大家买更多的药品,这些实际上都是在利用科学来敛财。   科学技术现在已走向了产业化,它实际上也已变成了一个利益共同体。   这个利益共同体可以利用大家对科学技术的迷信,为它自己谋利益。最典型的例子就是要上大工程的时候。你在媒体上听见的,都是赞成的言论。政府的决策者想听听各方面意见时,即使让环保人士也发表了意见,但是最后他会觉得工程技术共同体的言论权重大,因为专业啊。   实际上这就像西方学者所追问的:科学有没有无限的犯错权?这个共同体做了决策,得了大单,过了几年,结果根本没有他们最初承诺的那么好,这时这个共同体会承担责任吗?不会,因为科学技术带来的问题只能进一步发展科学来解决,它站在一个稳赚不赔的立场上,它总是有道理的,它可以无限犯错误。如果我们都长期接受这种逻辑的话,后果可能不堪设想。 客观的科学与客观的历史   我们以前都相信有一个客观的科学,因为有一个客观的外部世界嘛,这个世界的规律被科学揭示出来,规律早就存在,它是不以人的意志为转移的,它在外面存在着,只是被我们发现了而已,所以它本身的客观性是完全不能质疑的。   但是这几十年流行的SSK科学知识社会学,就是要强调这些知识有很多都是社会建构的。社会建构用我们中国人最直白的话说,就是少数人在小房间里商量出来的,它不是真的那么客观的东西,那个纯粹客观的东西它有没有是可以存疑的,即使我们承认它有,我们是不是能知道它也是有问题的。我们只能在经验的程度上,在经验的意义上,说我们可以知道这个东西。   历史的客观性与此类似,而且更容易理解。任何一个历史的事件,我们今天靠什么来知道呢?无非是靠留下来的文献,或地下发掘的文物,或某些当事人留下的访谈所谓的口述历史。这些东西没有一个是完备的,很多事情实际上都是由后人建构的。当然,谁的建构相对更合理,这还是可以比较的。   古代中国人在这个问题上倒是比较宽容,我们古人并不强调历史的真实性,我们强调的是用历史来教化后人,所以适度的建构是完全允许的。历史上一些著名的事例,比如在齐太史简,在晋董狐笔,其实恰恰是将教化置于至高无上地位的例子(篇幅所限只能另文讨论了)。    实际上,说客观的科学,它在某种程度上和客观的历史是类似的,它们都只是一个信念。这个信念是没办法验证的。我们可以保留这样一个信念,但是我们要知道它只是一个信念而已。 我们应有的态度   20世纪50年代,C. P. 斯诺做过两个著名的演讲。斯诺自己原来是学理工科的,后来又在文科中混,所以他觉得他文理都知道。他有一个演讲是《两种文化》,中译本有好几个了。他那时候觉得科学技术的地位还不够高,因为学文科的那些人还有某种知识上的优越感,所以他要给科学技术争名位。到了今天,情况完全变了,钟摆早就摆到另一端了,如果C. P. 斯诺活在今天的话,他就要做另一个演讲了,他要倒过来给文科争名位了,因为如今在世界范围内人文学科都受到了很强的排挤。   实际上文和理之间,斯诺的诉求还是对的,这两者要交融,要多元和宽容,谁也不是至高至善的,大家有平等的地位。   那么这个多元和宽容,意味着什么呢?   宽容可以是这样:即使我自己相信科学,我也可以宽容别人对科学的不相信。科学到目前为止仍然是一个非常好的工具。所以我们肯定在很多事情上用科学来解决,但是那些科学不能解决的问题,我们还是要求诸于别的东西。   所谓宽容,是说你自己可以有自己的立场,但是你不把这个立场强加于人;宽容就是要宽容和自己信念冲突的东西。这和你坚持自己的立场,和你自己恪守某些道德原则,并不是必然冲突的。   2007年有一个《关于科学理念的宣言》,是中国科学院和中国科学院院部主席团联名在报纸上公开发表的。这个历史文献的重要性,很可能还没有被充分估计和阐述,所以值得在这里特别提出。   这个文献里特别提到:避免把科学知识凌驾于其它知识之上这个提法是国内以前从来没有过的。因为我们以前都认为科学是最好的、至高无上的知识体系,所以它理应凌驾在别知识体系之上。但是现在《宣言》明确地否定了这一点。   另外,《宣言》强调,要从社会伦理和法律层面规范科学行为,这就离开了我们以前把科学想象为一个至善至美事物的图像。我们以前认为科学是绝对美好的,一个绝对美好的东西,根本不需要什么东西去规范它,它也不存在被滥用的问题。绝对美好的东西只会带来越来越多美好的后果。所有存在着滥用问题的、需要规范的东西,肯定不是至善至美的东西。所以这种提法意味着对科学的全新认识。   《宣言》中甚至包含着这样的细节:要求科学家评估自己的研究对社会是不是有害,如果有害的话,要向有关部门通报,并且要主动停止自己的研究,这就等于承认科学研究是有禁区的。这也是以前从未得到公开认同的。   这个《关于科学理念的宣言》,是院士们集体通过的,所以它完全可以代表中国科学界的高层。这个文件表明:中国科学界高层对国际上的先进理念是大胆接受的。 载2009年2月26日《文汇报》
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科学家学术交流故事(二)近代科学质疑第一人哥白尼
gxfycyyhang 2009-12-1 16:04
近代科学质疑第一人哥白尼 对遇到的事物有一个质疑的视角,通常是产生创造性思维的基础,即能否发现问题,是激励、激活创造性思维最有效、最持久的因素,是认识主体产生求新求异欲望和敢于进行创新活动不竭的动力。1496年,哥白尼在意大利波洛尼亚大学读书期间,与该校天文学教授多美尼哥.迪.诺瓦拉两人一起在自由气氛中进行天文观察,讨论托勒密《至大论》的错误以及改进托勒密体系的可能性。勿庸置疑,正是这种遇事物有质疑的视角,哥白尼最早受到激励,立志改革天文学。在经过30年大量复杂的计算、整理,使其太阳系的思辨体系终于达到了数字上的精确程度后,他的手稿臻于完善。哥白尼从一开始就清楚地认识到,由于他发表关于太阳系结构的新观点,将会引起来自学术和教义两方面的反对。所以,他年复一年地不断修订他的手稿,而对是否发表这部手稿一直犹豫不决。然而,当他的真正见解走漏了风声以后,便引起了议论和好奇。又经过多年之后,已经衰老多病的哥白尼在朋友的劝说下,终于决定将这部手稿托付发表。于1543年出版时,据说第一本书送到哥白尼手里几小时以后,他就逝世了,那是1543年5月24日。这一年成为近代科学产生的标志,哥白尼则是近代科学质疑的第一人。 遇事物有质疑的视角应是无禁忌的,即使对有定论的事物也可以进行批判性和创造性的审视,真理并不怕审视,批判和创新带来的将是完善和发展。
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喜闻开博,首发科学观
gaojianguo 2009-9-21 23:06
今天是个大喜的日子,因为我也有自己的博客了,也可以写写想想,甚至发发牢骚了,呵呵~ 同时今天也是我们研一新生开学上课的第一天,有激情、更有期待,因为以后可以真正意义上做科研了,有做研究的架势了。 刚才在查收邮件的时候,看到了科学网编辑部审核并通过了我申请博客的请求,十分感谢他们给我这个机会能让我与众多优秀的科学工作者一道开垦科学网的宝地。 在开学之前我就一直在思考一个(若干更确切~)问题,关于科学的问题!科学的本质是什么?科学的根本是什么?科研的方法是什么?科学发展的目的又是什么? 这些问题该怎么解决?就我目前的经历而言只能从政治学和哲学方面探讨,至于从其他的视角去观察,我还没有达到那个层次。 我认为科学的本质是创新,因为科学的发展没有创新与改革就如无源之水,久而自枯也,这也是科学的精髓所在。 科学的根本是以人为本,这虽然有点口号式的感觉,但科学的发展不就是为了你、我、她/他/它的方便嘛? 而做科研的方法即是实践,邓小平同志曾经说过实践是检验真理的唯一标准,哥白尼也曾经说过人的天职在于勇于探索真理,两个伟人可以给出我们正确的答案,通过嫁接与拼凑,我们是不是可以认为人通过唯一的标准--实践去探索和检验客观真理? 政治上有科学发展观,说是第一要义是发展,核心是以人为本,基本要求是全面协调可持续,根本方法是统筹兼顾。而狭隘的自然科学发展的目的是为人民服务,社会科学发展的目的更应该是为人民服务,因为科学研究本来就是一种人为活动,怎么会没有目的呢?否则,不能称之为人的活动。 最近科学网有讨论科学与哲学的关系的博文,具体可见周可真老师的博客,我从来就是一统一论者,我认为科学与哲学本来就是一家的,呵呵~当然我这篇博文不是这个话题的继续,仅代表个人肤浅的观点。
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科学的三大误导【江晓原】
jiangjinsong 2009-3-13 22:13
载2009年2月26日《文汇报》 科学的三大误导 江晓原   在我们的日常生活和工作中,很多文科学者对科学非常崇拜,而真正搞科学前沿的人,他们是知道科学有局限性的,他们也知道,我们平常对公众构造出来的科 学图像,比方说科学是非常精密的,它是纯粹客观的,等等,那只是教科书构造出来的。那些在前沿做得比较深入的,成就比较高的科学家,他们完全知道自己在实 验室里是怎么回事,所以他们也知道绝对的精确也是不存在的,还有很多所谓的客观的东西,其实也没有我们想象的那样客观。结果就会产生这样的现象:我下面要 讲的某些观点,有时反而在搞前沿的科学家那里是容易被接受的。   文人面对科学有时会有自卑心理,因为他们自己确实对数字之类的东西感到厌倦,看到公式也感到厌倦。当年霍金写《时间简史》,他的出版商对他说:书中每放一个公式,你的书销量就减半连 E=mc 2 这样的公式也不例外。但是在第二版的《时间简史》里,霍金把这句话删掉了,因为他的《时间简史》实在太畅销了,他现在往里面放公式也不会减半(尽管如此他还是推出了《时间简史》的普及版)。但是对于其他的人来说,霍金出版商的话基本上是对的。   这是一方面的情形,另一方面,长期的教育也让我们对科学非常崇拜,结果就会出现下面的情形这是真实的事情,理工科的和文科的教授在学校的会议上吵 起来的时候,那个理工科的教授盛气凌人地说:你有什么了不起啊,你写的论文我都能看懂,我的论文你能看懂吗?文科教授一想是啊,他的论文里有那么多公式, 我看不懂啊。理工科教授觉得,你那点文学历史什么的我也能看懂。实际上,这种傲慢是没有道理的,要是弄一段古文,文科教授也同样能让理工科教授看不懂。   有一位很有名的院士,他经常攻击中国传统文化。有一天他在他住的小区里拦住了另一位著名学者,说某某啊,你说,《周易》它是不是伪科学?是不是糟粕? 它阻碍我们科学的发展嘛。那位学者和这个院士都是同一个学校的出身的,他回答说:我们的校训厚德载物,自强不息就是从《易经》里来的,你看怎么样啊? 这位学者很机智,他当然不赞成这位院士惯常的唯科学主义观点,但他巧妙地利用了两人正好是同一个母校,又用母校的校训去回击院士,使得院士不知说什么好。   所以,实际上学文的和学理工的本来都有一些让对方看不懂的东西,那么为什么学理工的就可以这么傲慢,而学文科的就经常要自卑呢?这种自卑本来是没有必要的。   但是,这种自卑确实是有原因的,我们从小受的教育里有三大误导。这些误导有的人不会直接地赤裸裸地说出来,但在他们思想深处确实是这么想的。笔者自己是学天体物理专业出身,很长时间里,这三大误导在笔者身上都有,但是研究了一段科学史之后,就发现不是那么一回事了。 第一个误导:科学等于正确   很多人都会想当然地认为,科学当然等于正确啊。在我们平常的语境里,我们用来称赞某一个东西的时候,我们经常说这个东西很科学,在这样的语境中,科学当然被我们假定它就等于正确。   但是只要稍微思考一下,我们就知道科学不等于正确。   因为科学是在不断发展进步的,进步的时候肯定就把前面的东西否定掉了,前面那些被否定掉了的东西,今天就被认为不正确。比如,我们以前认为地球在当 中,太阳围着地球转,后来我们知道是地球绕着太阳转,再往后我们又知道太阳也不是宇宙的中心,我们还知道地球绕日运行也不是圆周运动而是一个椭圆,再后来 我们又知道椭圆也不是精确的椭圆,它还有很多摄动,如此等等。由于科学还在发展,所以你也不能保证今天的科学结论就是对客观世界的终极描述,任何一个有理 性的人都知道这不是终级描述。以后科学还要再发展,未来的结论中我们今天的认识又不对了,或者退化为一个特例比如牛顿力学退化为相对论效应非常小的情 况下的特例等等。旧的结论总是被新的结论取代,那么那些被取代的东西,它们是不是还算科学呢?   当初笔者提出科学不等于正确的时候,遭到了很多人的反驳,其中一种反驳的路径是,要求把被今天的科学结论取代了的部分从科学中拿出去,所以说托勒 密的天文学现在就不是科学,因为它不正确。但是如果遵循这种路径,那么哥白尼也不正确,也不是科学,;牛顿也不正确,也不是科学。为了保证自己逻辑自恰, 一旦你宣称托勒密不是科学,你就必然宣称哥白尼牛顿开普勒伽利略等等都不是科学只要有一点今天认为不正确的东西,它就不是科学。那么科学还剩得下什 么?就剩下爱因斯坦勉强站在那里,但是谁知道呢,说不定哪天又有一个新发现,爱因斯坦又不正确了,那么他又被从科学殿堂里踢出去了。   要是这样的话,科学就将不再拥有它自身的历史,科学就只存在于当下这一瞬,此前一秒钟的都不是科学,这样的话就整个否定了科学自身的历史。所以这个路径是走不通的。   我们当然要承认以前的东西是科学,我们判断一个东西是不是科学,主要不是看它的结论正确与否,而是看它所采用的方法,和它在当时所能得到的验证。用一 个通俗的比方,就好比是做作业:老师布置了10道作业,你做错了3道,做对了7道,你把作业交上去,老师得承认你完成了作业,老师不能说你只完成了70% 的作业,还有3道题目不是作业。做错了的题目还是作业,被我们放弃了的理论和结论仍然是科学,这个道理是一样的,它们的科学资格不能被剥夺。   那么下面这个说法就也能够成立:正确对于科学既不充分也非必要。这个说法是北大的刘华杰教授想出来的,就是说有一些不正确的东西它是科学,还有一 些肯定正确的东西它不是科学。这很容易举例,比方说今天晚上可能下雨也可能不下,这样的话就是肯定正确的,但没有人会承认这是科学,所以很多正确的废话都 不是科学。 哥白尼学说胜利的例子   我们还要看一下哥白尼学说胜利的例子。这个例子说明:某一种理论被我们接受,并不一定是因为它正确。   我们以前被灌输进来的一个图像是这样的:科学是对客观世界的反映,一旦客观世界的规律被我们掌握,我们就能描述这个世界,我们甚至还能够改造它。认为科学的胜利就是因为它正确,它向我们展现一个又一个正确的事例,最后我们就接受它。   但是实际上我们考察科学史的例子就能看到,在很多情况下,科学不是因为它正确才胜利的。这个哥白尼的事例是许多科学哲学家都分析过的当年库恩等人都在哥白尼身上花了很大工夫,拉卡托斯也是这样,因为这个例子很丰富,从中可以看出很多东西来。   哥白尼提出他的日心学说,为什么很长时间欧洲的科学家都不接受呢?这是因为他的学说有一个致命弱点人们观测不出恒星的周年视差。而从日心学说的逻 辑上说,恒星周年视差一定是存在的,哥白尼的辩解是它太小,我们观测不到。这个辩解是正确的,因为在那个时代还没有望远镜,观测仪器确实观测不到。后来直 是到1838年,贝塞尔才第一次观测到了一颗恒星(天鹅座61)的周年视差。因为那时候望远镜都已经造得很大了,才终于观测到了。   按照我们以前关于正确的图像,显然哥白尼学说要到1838年才能够被学者们接受,因为在此之前他的理论有一个致命的检验始终不能证实,我们就没有理由 相信这个学说。然而事实上哥白尼学说很早就胜利了,比如开普勒、伽利略都很早就接受了哥白尼学说。为什么他们会接受它呢?在当这个学说还没有呈现出我们今 天意义上的所谓正确的结果来时,为什么它已经胜利了呢?   现在库恩等人考证,这是因为新柏拉图主义。哥白尼也好,开普勒也好,这些人都信奉哲学上的新柏拉图主义在这种哲学学说里,太阳被认为是宇宙中至高无上的东西。因此他们出于这种哲学思潮的影响,不等哥白尼被证实为正确,就已经接受它了。   这个例子确实可以说明,科学和正确的关系远远不像我们想象的那么简单,一些东西也并不是因为它正确它才被接受的。这个事实可以直接过渡到后来SSK理 论中的社会建构学说,实际上伽利略等人接受哥白尼学说就是在进行社会建构用他们的影响、他们的权威来替这个学说作担保:虽然还没有验证它,但我向你们 担保它肯定正确。 第二个误导:科学技术能够解决一切问题   很多唯科学主义者辩解说,我什么时候说科学技术可以解决一切问题啊?我从来没这样说过啊。但是他其实是相信的,我们当中的很多人也相信这一点。我们最 多退一步说,只要给我们足够长的时间,科学技术就能解决一切问题。我们承认今天还有一些科学还没有解决的问题,但是它明天可以解决,如果明天它没有解决, 那么后天它可以解决,后天它还不能解决,也不要紧,它将来一定可以解决。这是一种信念,因为科学已经给我们带来了那么多的物质上的成就,以至于我们相信它 可以解决一切问题只要有足够的时间。   这个说法也可以换一种表述,说科学可以解释一切事情:只要给我足够长的时间,我就可以解释这个世界上的一切。这和可以解决一切问题实际上是一样的。   归根到底,这只是一个唯科学主义的信念。这个信念本来是不可能得到验证的,实际也从来没有被验证过。但是更严重的问题是,这个信念是有害的。   因为这个信念直接引导到某些荒谬的结论,比方说已经被我们抛弃了的计划经济,就是这个信念的直接产物。计划经济说,我们可以知道这个社会的全部需求, 我们还能知道我们这个社会的全部供给,我们科学计算了需求和供给的关系,我们就能让这个社会的财富充分涌流,它既不浪费也不过剩也不短缺以前搞计划经 济的人的理论基础就是这样的。结果当然大家都知道了,计划经济给我们带来的是贫困,是落后。今天我们中国经济这么发展,不是计划经济的结果,是抛弃了计划 经济的结果。   阐述唯科学主义和计划经济关系的著作,最好的就是哈耶克的《科学的反革命理性滥用之研究》。半个多世纪前,那时理性滥用还远没有今天这么严重,但 那时他就有先见之明,而且对于唯科学主义会怎样导致计划经济,再进而导致政治上的专制集权等等,他已经都根据前苏联的材料非常准确的预言了。 第三个误导:科学是至高无上的知识体系   这第三个误导我相信很多人也是同意的。科学是一个至高无上的知识体系,笔者以前也是这样想的。因为这和科学能够解决一切问题的信念是类似的它 基本上是建立在一个归纳推理上:因为科学已经取得了很多很多的成就,所以我们根据归纳相信它可以取得更多的成就,以至于无穷多的成就。   科学哲学早已表明,归纳推理是一个在逻辑上无法得到证明的推理,尽管在日常生活中我们不得不使用它,但是我们知道它并不能提供一个完备的证明。因此, 科学它即使是解决了很多很多的问题,在现有的阶段得分非常的高,这并不能保证它永远如此。况且这个得分的高低,涉及到评分的标准,其它的学说,其它的知识 体系的价值怎么评价,都是可以讨论的问题,并不是由谁宣布一个标准,大家就都要照着做。   那么,为什么相信科学是至高无上的知识体系呢?   除了类似于科学能解决一切问题这样的归纳推理之外,它还有一个道德上的问题。 因为我们以前还描绘了另外一个图景,我们把科学家描绘成道德高尚的人。他们只知道为人类奉献,他们自己都是生活清贫,克已奉公,他们身上集中着很多的美德。但是现在大家都知道,科学家也是人嘛,也有七情六欲,也有利益诉求。   为了维护上述图像,又有人宣称:科学共同体即使有问题,公众也没有资格质疑,因为你们不懂,你们不专业,而我们是既专业又道德高尚的,所以即使我们犯 了错误,我们自己可以纠正,用不着你们来插手,也用不着你们来插嘴这样的一种想法以前是很流行的,它也属于那种没有直接说出来过,但是被许多人默认 的。 公众是否有权质疑科学?   说到公众质疑科学的问题,有一个很好的例子。   好多年前,现在的上市公司宝钢股份当年刚刚建设的时候,有一个著名越剧演员袁雪芬,当时在两会上提出质疑,说宝钢这个项目的建设合不合理?有没有必 要?结果媒体上就出现了很多嘲笑的声音,说一个越剧演员,她根本不懂钢铁的冶炼,矿石的运输,电力的要求等等,她整个都不专业啊,她凭什么来质疑宝钢建设 是不是合理?现在我们重新来评价这件事情,我们认为袁雪芬一点都不可笑,即使她不懂,也可以质疑。 为什么不懂也可以质疑?因为你有这个权力。   因为今天的科学是用纳税人的钱供奉起来的,你是纳税人之一,因此你已经获得了这个权力,即使你不懂,你以一个外行的思路去质疑了,你也许很可笑,但是 人们不应该嘲笑你,而科学家则有义务向你解释。所以今天我们说,那个宝钢工程的决策者,有义务向袁雪芬解释,我们设计这样一个企业是合理的,来说服袁雪 芬,使她的疑惑冰释。当然我们今天看到,宝钢是一个相当成功的企业,可以说当年的决策是对的,但是袁雪芬当时要质疑,她也是对的,因为她有这个权力。作为 两会的民意代表,她还有义务。   当科学没有拿纳税人的钱来供养,纯粹是科学家个人业余爱好的时候,可以拒绝人们的质疑,那时科学家没有义务来回答这种质疑。比如爱因斯坦研究相对论的 时候,纯粹是他的业余活动。按今天的标准,他甚至就像一个民科,他只不过是个小职员,业余有兴趣,他那时没有拿过任何纳税人的钱。等后来他到普林斯 顿,被美国供养的时候,那他就拿了纳税人的钱了。但先前他纯粹是个人爱好,一个纯粹个人的行为,当然可以拒绝别人的质疑,也没有义务去回答当然你有兴 趣回答也很好,但是你可以不回答。但是,现在科学都是拿纳税人的钱供养的,所以科学共同体有义务回答公众的质疑。 科学带来的问题,只能靠科学解决吗?   科学带来的问题,只能靠科学来解决,这也是我们很常见的一句话。当那些环保人士指出说科学技术的发展和应用带来了环境的破坏,或者带来了很多其它 的问题比如互联网带来了心灵的疏离,电脑游戏带来了年轻人的病态等等。但是科学主义的解释是:就算我承认这些东西是我带来的,这也只能让我进一步发展 来解决,你也甭想通过指出这些问题来向我泼什么脏水。   好的归科学,坏的归魔鬼,这个表达是北京师范大学的田松博士想出来的。日常生活中,我们就是这样做的。因为我们已经把科学想象成一个至高无上的知 识体系,所以每当看到科学带来的成就,或者我们看到某一个事情它是有好的结果,或者说它到现在为止呈现为好的结果的时候,如果它自己宣称它是因为科学而得 到的,那么我们立刻把它记在科学的功劳簿上,说这是科学本身带来的福祉;而如果有哪件事情上科学技术带来了不好的结果(比如最近三聚氰胺带来的毒奶粉), 我们立即把它分离出去,说这是某些坏人滥用了它的结果,科学技术本身是没有害处的。   所以好的归科学,坏的归魔鬼这种思路,确保了科学技术本身在任何情况下都不会受到质疑。   在这个基础上,当科学技术带来了问题,它就可以说:只有进一步让我发展才能解决。这听起来似乎也很合理,而且我们在很多情况下也不得不如此,我们被迫接受这种局面。但我们必须认识到,这个论证是有问题的。   有一个比较世俗化的比喻,这就和某些人的炒股类似:一个炒股的人做一单输掉了,他说我还要接着做,我要反败为胜;如果做一单赢了,他说我还要接着做, 我要再接再厉。于是不管他做输还是做赢,总是成为他做下一单的理由。同样的,不管科学技术给我们带来了好的东西还是坏的东西,总是能成为让它进一步发展的 理由。   我们应该想想,这样的局面是不是有问题?   比如,我们在电视上天天都能看到广告,什么减肥、补脑、美容等等,所有这些广告,都要强调它是科学的,实际上公众通常不会参与对这些广告产品的科 学性验证,事实上你也不可能去参与。实际它们只是利用了公众对科学的迷信和崇拜,目的是完成资本的增殖。又如,关于各种各样的疾病的定义,很多都受到跨国 大药品公司的影响,它们通过媒体把某种东西说成病,使得大家买更多的药品,这些实际上都是在利用科学来敛财。   科学技术现在已走向了产业化,它实际上也已变成了一个利益共同体。   这个利益共同体可以利用大家对科学技术的迷信,为它自己谋利益。最典型的例子就是要上大工程的时候。你在媒体上听见的,都是赞成的言论。政府的决策者想听听各方面意见时,即使让环保人士也发表了意见,但是最后他会觉得工程技术共同体的言论权重大,因为专业啊。   实际上这就像西方学者所追问的:科学有没有无限的犯错权?这个共同体做了决策,得了大单,过了几年,结果根本没有他们最初承诺的那么好,这时这个共同 体会承担责任吗?不会,因为科学技术带来的问题只能进一步发展科学来解决,它站在一个稳赚不赔的立场上,它总是有道理的,它可以无限犯错误。如果我们都长 期接受这种逻辑的话,后果可能不堪设想。 客观的科学与客观的历史   我们以前都相信有一个客观的科学,因为有一个客观的外部世界嘛,这个世界的规律被科学揭示出来,规律早就存在,它是不以人的意志为转移的,它在外面存在着,只是被我们发现了而已,所以它本身的客观性是完全不能质疑的。   但是这几十年流行的SSK科学知识社会学,就是要强调这些知识有很多都是社会建构的。社会建构用我们中国人最直白的话说,就是少数人在小房 间里商量出来的,它不是真的那么客观的东西,那个纯粹客观的东西它有没有是可以存疑的,即使我们承认它有,我们是不是能知道它也是有问题的。我们只能在 经验的程度上,在经验的意义上,说我们可以知道这个东西。   历史的客观性与此类似,而且更容易理解。任何一个历史的事件,我们今天靠什么来知道呢?无非是靠留下来的文献,或地下发掘的文物,或某些当事人留下的 访谈所谓的口述历史。这些东西没有一个是完备的,很多事情实际上都是由后人建构的。当然,谁的建构相对更合理,这还是可以比较的。   古代中国人在这个问题上倒是比较宽容,我们古人并不强调历史的真实性,我们强调的是用历史来教化后人,所以适度的建构是完全允许的。历史上一些著名的事例,比如在齐太史简,在晋董狐笔,其实恰恰是将教化置于至高无上地位的例子(篇幅所限只能另文讨论了)。    实际上,说客观的科学,它在某种程度上和客观的历史是类似的,它们都只是一个信念。这个信念是没办法验证的。我们可以保留这样一个信念,但是我们要知道它只是一个信念而已。 我们应有的态度   20世纪50年代,C. P. 斯诺做过两个著名的演讲。斯诺自己原来是学理工科的,后来又在文科中混,所以他觉得他文理都知道。他有一个演讲是《两种文化》,中译本有好几个了。他那时 候觉得科学技术的地位还不够高,因为学文科的那些人还有某种知识上的优越感,所以他要给科学技术争名位。到了今天,情况完全变了,钟摆早就摆到另一端了, 如果C. P. 斯诺活在今天的话,他就要做另一个演讲了,他要倒过来给文科争名位了,因为如今在世界范围内人文学科都受到了很强的排挤。   实际上文和理之间,斯诺的诉求还是对的,这两者要交融,要多元和宽容,谁也不是至高至善的,大家有平等的地位。   那么这个多元和宽容,意味着什么呢?   宽容可以是这样:即使我自己相信科学,我也可以宽容别人对科学的不相信。科学到目前为止仍然是一个非常好的工具。所以我们肯定在很多事情上用科学来解决,但是那些科学不能解决的问题,我们还是要求诸于别的东西。   所谓宽容,是说你自己可以有自己的立场,但是你不把这个立场强加于人;宽容就是要宽容和自己信念冲突的东西。这和你坚持自己的立场,和你自己恪守某些道德原则,并不是必然冲突的。   2007年有一个《关于科学理念的宣言》,是中国科学院和中国科学院院部主席团联名在报纸上公开发表的。这个历史文献的重要性,很可能还没有被充分估计和阐述,所以值得在这里特别提出。   这个文献里特别提到:避免把科学知识凌驾于其它知识之上这个提法是国内以前从来没有过的。因为我们以前都认为科学是最好的、至高无上的知识体系,所以它理应凌驾在别知识体系之上。但是现在《宣言》明确地否定了这一点。   另外,《宣言》强调,要从社会伦理和法律层面规范科学行为,这就离开了我们以前把科学想象为一个至善至美事物的图像。我们以前认为科学是绝对美好的, 一个绝对美好的东西,根本不需要什么东西去规范它,它也不存在被滥用的问题。绝对美好的东西只会带来越来越多美好的后果。所有存在着滥用问题的、需要规范 的东西,肯定不是至善至美的东西。所以这种提法意味着对科学的全新认识。   《宣言》中甚至包含着这样的细节:要求科学家评估自己的研究对社会是不是有害,如果有害的话,要向有关部门通报,并且要主动停止自己的研究,这就等于承认科学研究是有禁区的。这也是以前从未得到公开认同的。   这个《关于科学理念的宣言》,是院士们集体通过的,所以它完全可以代表中国科学界的高层。这个文件表明:中国科学界高层对国际上的先进理念是大胆接受的。
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