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物理学

2018年11月25日  来源:壹学者 作者: 提供人:hanfeifei119......

物理学

牛顿三大定律的产生给物理学奠定了基础,它不再是哲学了。例如,牛顿定律推算出哈雷彗星的轨道,就是它哪天走到哪里,欧洲人能看见。那一天,欧洲好多贵族,都拿了望眼镜什么的去看。

哈雷彗星果然准时地出现了。那对欧洲人震惊非常大!因为欧洲有悠久的宗教传统,认为天上的东西是上帝控制的。现在人却能通过自己理性来推算!这就是牛顿物理学的胜利,它可以给我们带来一定的对科学的认识。

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什么叫科学?

我简单定义一下,科学就一种片面的、系统地看问题的方式。科学并不是全面的,科学与对错无关。科学是一种通过控制实验来找到两个因子之间一种确定性的互动关系,并将它们上升为理论。

所以科学的核心从经验上来说是control experiment,即做控制实验。做控制实验就必须将别的因子全部控制住,都不动,就让这个因子动,看这个因子怎么动。牛顿定律胜利之后,在哲学层面上给科学带来很大的影响。

1、控制实验

控制实验是科学的最高境界。我记得学理科时,老师上课第一件事就是告诉我们,科学的基本方法就是“控制-对照-比较”。老师整天跟我们讲这个。慢慢地,时间长了,我们才理解是什么意思。

2、系统思想

物理学,f=ma讲的是一个力和加速度之间的关系,也是对经典物理学的一个描述。f=ma既是一个机制,又是一个系统。为什么呢?基本上整个经典物理学,尤其是流体力学、光学,甚至电子学,全部可以用f=ma来算。

如果学电学,有六个定律。这六个定律用牛顿定律来算也是可以的。它是牛顿定律的特别表现形式而已。就算起来难一点。就像我们编计算机程序,任何程序都可以用机器语言来编。

但是那太麻烦了,什么东西都从01开始。有那么多高级语言,谁还拿机器语言来编?

3、实证主义

英文叫positivism。任何东西都可以通过观察、控制实验来解决。实证主义思想就产生在物理学。当然,在产生过程中也有波折。

例如光到底是波还是粒,搞来搞去,搞不清楚。最后才确认光是波粒两向性,光既是波,也是粒子。为什么产生paradigm(范式)这个概念?因为物理学整个发展,就是观念上的发展。

比如说,光是粒子,它怎么会有衍射?如果是波的话,它的空间传递要有个介质,就像石头扔到水里就会通过波纹展开。所以他们在空间里就要找一个介质,像水一样的东西,造了一个“以太”(aether)。

他们做了各种实验,就是找不到“以太”这个物质。到最后找到“光的波粒两向性”这个概念,才发觉它既是粒子也是波,是不需要介质的,在真空中也能传。

所以这样一来“Aether”这个概念就彻底没用了,于是Paradigm shift(范式转移)。后来发现牛顿力学不能解释几个问题,一个叫“黑洞效应”,还有一个是紫外灾难。

因为这些东西,后来才出现了量子力学、相对论等等。所以物理学总是为了解释新的东西进行范式转换。他们认为科学的进步就是这样子的。

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当然,不是所有的科学都在这个范畴,只有物理学。当时他们规定,一门科学的最高境界就是控制实验、系统思想、实证主义。别的学科都想学他们的东西。

但是我们人类的研究并不限于物理学的东西。像生物现象,就很难找出一个像f=ma来统划全部的规律。当然生物学有进化论,但进化论并不能解释每个人、每个物种的行为,这个我慢慢解释。

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