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1 # 科技袁人袁嵐峰
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2 # 科學探秘頻道
早很早的時候,多數科學研究都是透過觀察生活現象,進而得出一些結論,然後在總結成定理或者公里。比如兩點之間直線最短,這些都是人們時常生活的經驗所得。
在得到一些基本的定理之後,科學家們開始把這些定理總結歸納起來,然後利用這些定理應用在日常生活中,然後再推出其它公式定理。最早的數學就是基於1+1=2慢慢發展起來的。後來,人們以數學為工具,開始研究物理問題,例如阿基米德浮力公式。
但是,這時候,由於科學並不嚴謹,很多科學研究仍是憑直覺得到。例如地心說,質量大的物體從高空先落地等等,這些都是憑藉著直覺加一些基本物理定理得到的。
直到後來,科學的定義才越來越完善和嚴謹。任何物理或數學定理的得到,必須得到嚴格的實驗證明或者推理證明才行。例如伽利略的高空鐵球和羽毛實驗。所以,從那時候開始,科學家們開始信奉“實踐才是檢驗真理的唯一標準”。至此,一切科學理論必須有實驗驗證成為所以科學家的黃金標準。
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3 # 國科大科學與人文
提問沒說明這個早期到底是多早。科學史界一般認為,今天的現代自然科學(如果不包括現在被認為是形式科學的數學的話),應該是起始於歐洲文藝復興時期的哥白尼革命,到牛頓建立起嚴密的數理體系時宣告正式誕生。之前的科學,因為都沒有完整和邏輯一貫的體系,屬於科學的萌芽,或者碎片,或者按照庫恩的說法,可以稱之為“前科學”。
如果將“前科學”計算在內,則在所有的科學領域中,可能天文學是最具歷史傳統的學科了。自“盤古開天闢地”以來,人們要存活於天地之間,每天曆經晝夜交替、每年感受四季輪迴。這些變化,經過古人長期的觀察和研究,就構成了最早的天學。其中的重要成果,就是時間概念。在中國古代,體現在干支紀年、刻度計時和曆法等。對時間的研究,不但需要觀察,也需要儀器。古代有日晷、漏刻等儀器,中世紀有沙漏、圭表、渾天儀、水運儀象臺(水鍾)等,近代發明了擺鐘和機械鐘,現代則使用天文鐘和原子鐘。這些計時儀器對天文學的研究是必不可少的,而且大部分就是天文學家自己製造出來的。比如中國唐代的天文學家李淳風製造了“渾天黃道儀”、宋代的蘇頌主持建造了“水運儀象臺”、義大利科學家伽利略研究了單擺原理、荷蘭科學家惠更斯發明了機械擺鐘等。
使用科學研究儀器,是科學發展的明顯標誌。前面說了,早期的儀器一般都是科學家自己發明並製造,比如牛頓發明了反射式望遠鏡並自己造了一臺,卡文迪許發明了扭擺用來研究地球引力,焦耳設計出一套測量機械能與熱能轉換效果的裝置,就連居里夫婦發現放射性元素釙和鐳,都是因為使用了居里兄弟自己發明的壓電稱所致。當然現在很多儀器,特別是常規性儀器都是由專門的生產商批次製造出來的,但非常規化儀器和裝置,還是需要科學家自己發明和設計,交由相應的生產廠家製造。
總之,早期的科學研究,因為處於非建制化的時代,所以一般都是孤立和零散的,研究什麼、怎麼研究,與研究者個人興趣以及所處的社會地位和條件密切相關。近代科學建制化以後,科學研究日益成為一種專門職業,滿足整個社會的需求就成為科學研究的主要導向。
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4 # 科技袁人袁嵐峰
對這個問題很難給出一個明確的回答,因為很難說清哪些人是“最早的科學家”。科學有一個連續演化的過程,不是一個突變,不是說哪些哪些人不是科學家,到了誰就突然開竅了。例如牛頓,以正常的標準看來他肯定是科學家,而且是有史以來最偉大的科學家之一,但是牛頓的思想和實踐中也有許多駁雜的成分,包括神學、神秘主義以及鍊金術,這些都是現代的科學避之唯恐不及的。
不過,如果我們作為“事後諸葛亮”,把題目理解為“最早的按照科學思維方式進行的實驗是什麼樣的”,那麼也許還是能做出一些回答。這裡的關鍵在於:為什麼要做這個實驗?
實驗對於人類來說,並不是新鮮事。例如西方有鍊金術,中國有煉丹術,他們的實踐都可以理解為早期的化學實驗。事實上,黑火藥就是中國的道士在煉丹時發現的,這是中國對世界的重大貢獻之一。但是,如果以現代的標準去看,就可以發現這些早期的實驗跟真正意義的科學實驗有本質區別。區別在哪裡呢?就是:是否把實驗看作對理論的檢驗。
伽利略可能是第一個產生這種明確的思想的人。他做過一系列的斜面實驗,把球從斜面上滾下,記錄球滾到各個距離的時間。他為什麼要做這些事情?不是因為好玩,或者興之所至,而是經過理論分析的。
伽利略
當時流行的力學理論來自亞里士多德,他認為自由落體下落到地面,是因為宇宙中每個物體都有自己自然的位置,有向自然位置迴歸的趨勢。由此他做出一個著名的論斷:重物比輕物下落得更快。這在某種程度上,也是符合日常感覺的,例如在同一個高度下落,一個鐵球確實比一根羽毛或一片樹葉下落得更快。當然,現在我們知道,這是由於 空氣阻力。
伽利略對這種流行理論進行了反思。他來問:如果把一個重物A和一個輕物B綁在一起下落,會怎麼樣?一方面,A + B比單獨一個物體更重,因此這個整體似乎應該比只有A時下落得快。但另一方面,B會把A拖慢,因此這個整體似乎又應該比只有A時下落得慢。這兩個結論互相矛盾,由此伽利略推測,如果消除摩擦,那麼應該是無論輕重,都以同樣的速度下落。
這個推測非常聰明,但如果止步於此,那麼也只是一個推測而已。伽利略跟以前的思想家不同的是,他打算做實驗來定量地驗證這個推測。普遍傳說他在比薩斜塔上放下兩個鐵球,證明重球和輕球同時落地,但這只是個傳說,他是不是真的做過這個實驗無從稽考。
真正可靠的記載是,伽利略做了一系列各種坡度的斜面,透過抹油等方法儘量減少斜面的摩擦,使用盡量光滑的球,最後設想把斜面角外推到90度,那就成為自由下落了。在每一個斜面上,他定量記錄球滾到各個距離的時間。
伽利略的實驗,結果有兩大要點:一,在同一個斜面上,輕重不同的球都在相同的時間到達相同的距離。這驗證了伽利略的猜想,重物輕物下落的速度相同,二,球在斜面上經過的距離正比於時間的平方。現在我們知道,這是勻加速直線運動的特徵。如果不做定量的實驗,光憑思想,再聰明的頭腦也很難想到這個關係。
伽利略斜面實驗的意義,遠遠超出了這個結果的本身。最重要的是,他開創了科學的實驗方法,這是一整套思維方式,是人類成果最豐富的方法論之一。
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5 # 科學探秘頻道
早很早的時候,多數科學研究都是透過觀察生活現象,進而得出一些結論,然後在總結成定理或者公里。比如兩點之間直線最短,這些都是人們時常生活的經驗所得。
在得到一些基本的定理之後,科學家們開始把這些定理總結歸納起來,然後利用這些定理應用在日常生活中,然後再推出其它公式定理。最早的數學就是基於1+1=2慢慢發展起來的。後來,人們以數學為工具,開始研究物理問題,例如阿基米德浮力公式。
但是,這時候,由於科學並不嚴謹,很多科學研究仍是憑直覺得到。例如地心說,質量大的物體從高空先落地等等,這些都是憑藉著直覺加一些基本物理定理得到的。
直到後來,科學的定義才越來越完善和嚴謹。任何物理或數學定理的得到,必須得到嚴格的實驗證明或者推理證明才行。例如伽利略的高空鐵球和羽毛實驗。所以,從那時候開始,科學家們開始信奉“實踐才是檢驗真理的唯一標準”。至此,一切科學理論必須有實驗驗證成為所以科學家的黃金標準。
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6 # 國科大科學與人文
提問沒說明這個早期到底是多早。科學史界一般認為,今天的現代自然科學(如果不包括現在被認為是形式科學的數學的話),應該是起始於歐洲文藝復興時期的哥白尼革命,到牛頓建立起嚴密的數理體系時宣告正式誕生。之前的科學,因為都沒有完整和邏輯一貫的體系,屬於科學的萌芽,或者碎片,或者按照庫恩的說法,可以稱之為“前科學”。
如果將“前科學”計算在內,則在所有的科學領域中,可能天文學是最具歷史傳統的學科了。自“盤古開天闢地”以來,人們要存活於天地之間,每天曆經晝夜交替、每年感受四季輪迴。這些變化,經過古人長期的觀察和研究,就構成了最早的天學。其中的重要成果,就是時間概念。在中國古代,體現在干支紀年、刻度計時和曆法等。對時間的研究,不但需要觀察,也需要儀器。古代有日晷、漏刻等儀器,中世紀有沙漏、圭表、渾天儀、水運儀象臺(水鍾)等,近代發明了擺鐘和機械鐘,現代則使用天文鐘和原子鐘。這些計時儀器對天文學的研究是必不可少的,而且大部分就是天文學家自己製造出來的。比如中國唐代的天文學家李淳風製造了“渾天黃道儀”、宋代的蘇頌主持建造了“水運儀象臺”、義大利科學家伽利略研究了單擺原理、荷蘭科學家惠更斯發明了機械擺鐘等。
使用科學研究儀器,是科學發展的明顯標誌。前面說了,早期的儀器一般都是科學家自己發明並製造,比如牛頓發明了反射式望遠鏡並自己造了一臺,卡文迪許發明了扭擺用來研究地球引力,焦耳設計出一套測量機械能與熱能轉換效果的裝置,就連居里夫婦發現放射性元素釙和鐳,都是因為使用了居里兄弟自己發明的壓電稱所致。當然現在很多儀器,特別是常規性儀器都是由專門的生產商批次製造出來的,但非常規化儀器和裝置,還是需要科學家自己發明和設計,交由相應的生產廠家製造。
總之,早期的科學研究,因為處於非建制化的時代,所以一般都是孤立和零散的,研究什麼、怎麼研究,與研究者個人興趣以及所處的社會地位和條件密切相關。近代科學建制化以後,科學研究日益成為一種專門職業,滿足整個社會的需求就成為科學研究的主要導向。
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對這個問題很難給出一個明確的回答,因為很難說清哪些人是“最早的科學家”。科學有一個連續演化的過程,不是一個突變,不是說哪些哪些人不是科學家,到了誰就突然開竅了。例如牛頓,以正常的標準看來他肯定是科學家,而且是有史以來最偉大的科學家之一,但是牛頓的思想和實踐中也有許多駁雜的成分,包括神學、神秘主義以及鍊金術,這些都是現代的科學避之唯恐不及的。
不過,如果我們作為“事後諸葛亮”,把題目理解為“最早的按照科學思維方式進行的實驗是什麼樣的”,那麼也許還是能做出一些回答。這裡的關鍵在於:為什麼要做這個實驗?
實驗對於人類來說,並不是新鮮事。例如西方有鍊金術,中國有煉丹術,他們的實踐都可以理解為早期的化學實驗。事實上,黑火藥就是中國的道士在煉丹時發現的,這是中國對世界的重大貢獻之一。但是,如果以現代的標準去看,就可以發現這些早期的實驗跟真正意義的科學實驗有本質區別。區別在哪裡呢?就是:是否把實驗看作對理論的檢驗。
伽利略可能是第一個產生這種明確的思想的人。他做過一系列的斜面實驗,把球從斜面上滾下,記錄球滾到各個距離的時間。他為什麼要做這些事情?不是因為好玩,或者興之所至,而是經過理論分析的。
伽利略
當時流行的力學理論來自亞里士多德,他認為自由落體下落到地面,是因為宇宙中每個物體都有自己自然的位置,有向自然位置迴歸的趨勢。由此他做出一個著名的論斷:重物比輕物下落得更快。這在某種程度上,也是符合日常感覺的,例如在同一個高度下落,一個鐵球確實比一根羽毛或一片樹葉下落得更快。當然,現在我們知道,這是由於 空氣阻力。
伽利略對這種流行理論進行了反思。他來問:如果把一個重物A和一個輕物B綁在一起下落,會怎麼樣?一方面,A + B比單獨一個物體更重,因此這個整體似乎應該比只有A時下落得快。但另一方面,B會把A拖慢,因此這個整體似乎又應該比只有A時下落得慢。這兩個結論互相矛盾,由此伽利略推測,如果消除摩擦,那麼應該是無論輕重,都以同樣的速度下落。
這個推測非常聰明,但如果止步於此,那麼也只是一個推測而已。伽利略跟以前的思想家不同的是,他打算做實驗來定量地驗證這個推測。普遍傳說他在比薩斜塔上放下兩個鐵球,證明重球和輕球同時落地,但這只是個傳說,他是不是真的做過這個實驗無從稽考。
真正可靠的記載是,伽利略做了一系列各種坡度的斜面,透過抹油等方法儘量減少斜面的摩擦,使用盡量光滑的球,最後設想把斜面角外推到90度,那就成為自由下落了。在每一個斜面上,他定量記錄球滾到各個距離的時間。
伽利略的實驗,結果有兩大要點:一,在同一個斜面上,輕重不同的球都在相同的時間到達相同的距離。這驗證了伽利略的猜想,重物輕物下落的速度相同,二,球在斜面上經過的距離正比於時間的平方。現在我們知道,這是勻加速直線運動的特徵。如果不做定量的實驗,光憑思想,再聰明的頭腦也很難想到這個關係。
伽利略斜面實驗的意義,遠遠超出了這個結果的本身。最重要的是,他開創了科學的實驗方法,這是一整套思維方式,是人類成果最豐富的方法論之一。