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科學的種子
“科學是如何產生的?”這個問題其實極其複雜,而且並沒與絕對的答案。在這裡,我姑且說一說自己的理解。我們都知道,科學是在古希臘哲學的土壤中孵化出來的。具體來說,是古希臘自然哲學這一流派。
最早,也就是這個流派的創始人泰勒斯,他說過一句:
萬物的本源是水。這句話正式拉開了古希臘哲學的序幕,他也被譽為古希臘哲學之父&科學之父。這種終極的拷問一直伴隨著整個古希臘哲學的發展,後面的哲學家提出過很多觀點,比如:水火土(地)氣。
還有德謨克利特提出過,
構成世界的是原子和虛空。畢達哥拉斯提出過,
萬物的本源是數。而科學正是從畢達哥拉斯和柏拉圖為首的注重數理邏輯的這一支成長起來的。除了他們兩位,其實還有歐幾里得的貢獻,他的歐式幾何,透過5條公設,依靠純粹邏輯,推演出整個平面幾何學的,得到了愛因斯坦的發揚光大,愛因斯坦正是透過兩條基本假設:相對性原理&光速不變原理,推匯出了整個狹義相對論。所以,古希臘哲學送給科學的是“數理邏輯”。這也成了科學的種子。
科學的語言而隨後,在古希臘時期,準確說是古羅馬時期,有個大神叫做托勒密,他在論證地心說時,開始使用了大量的數學語言來描述他的地心說模型。其實,這種情況在古希臘時代是常見的,著名的阿基米德也非常擅長這件事。所以,古希臘哲學還送給了科學一樣的東西,那就是數學。
而後來的哥白尼很好地繼承了這一點,他在寫他的《天球執行論》(很多地方翻譯成天體執行論實際上是有問題的,當時並沒有天體的概念,哥白尼實際上是在描述天球的運動)時,他也同樣是運用到大量的數學語言,所以這本書對於當時的普通人來說,極其晦澀難懂,根據後世對於這套書的研究,就發現實際上能讀完的人寥寥無幾,比如:牛頓,伽利略,開普勒。
所以,實際上是從古希臘哲學家們一直到哥白尼,終於把數學作為科學的一種語言的正規化定了下來。這裡可以再簡單描述一下,為什麼要用數學。實際上就是因為客觀,數字是冷冰冰,沒有感情的,而且也不會造成歧義。就拿中文來說,同樣是“大勝”、“打敗”、“大敗”,卻表達的是一個意思,而尾音不同的聲調,又表達不同的語氣,你總不能指望著讀你論文的人能清楚你心裡咋想的對不對?
因此,用數學要好的多得多。不過,數學後來也被證明是有問題的,具體來說就是羅素提出的理髮師悖論:
理髮師不給所有不給自己刮臉的人刮臉。那理髮師到底給不給自己刮臉呢?這裡就出現了歧義。
後來,愛因斯坦的好朋友,著名的數學家哥德爾,他就證明了,任何語言最終都會有破綻,也就是不完備性,數學也有。當然,雖然科學家們知道數學有缺陷,但是它目前來看,數學總好過一般的語言,所以,目前我們還在是用數學語言來描述科學理論。
實證主義而伽利略等人把觀測和實驗帶到了科學當中,從伽利略開始,科學開始注重實驗的重要性,物理學史上最有名的實驗莫過於伽利略自由落體實驗了。不過這其實是個傳說,實際上,伽利略是透過斜面實驗證明的慣性定律。
現代科學的正規化奠定現代科學正規化的則是牛頓,或者說是牛頓的科學方法,牛頓真的是踩在巨人的肩膀上,他之前的學者的研究方法,他都照單全收,而他又搞出了一套自己的方式,首先,他認為研究物件必須是可以被定義和測量的。他在他的著作《自然哲學的數學原理》中,前10多頁就各種下定義。
其次,他繼承了伽利略的實證主義思想,善於用實驗和觀測來證明。並且也是從這個時候開始,科學家開始注重實驗的可重複性。同時,牛頓也繼承了哥白尼的特質,用數學語言描述科學理論,最有名的莫過於萬有引力定律。實際上,如果你翻開《自然哲學的數學原理》這本書,就會發現裡面有大量的數學證明,簡直就是一本平面幾何證明題的集合。
而且後人還總結了牛頓的工作方法,提出了牛頓的鐳射烈焰劍理論:
可證偽看到這裡,想必你應該也發現了,科學其實是一個成長的體系,一步一步走到現在這副模樣,而促成科學完成又一次躍遷的是愛因斯坦。他曾公開和牛頓的理論對標,也就是1919年的日全食的光線偏折。
在這次比拼中,愛因斯坦大勝,他的理論和現實的誤差遠比牛頓小的多。而愛因斯坦本質上是提供了一種證偽自己理論的方法。
這種方式讓科學哲學家卡爾·波普爾深受震撼,所以他就提出,一個合格的科學理論必須提供一個可證偽的方法,不可證偽的理論不能稱之為科學理論。這也被科學家們所接受,稱為主流的科學正規化。
到此為此,以上的內容(數理邏輯,定義,數學語言,實證主義,試驗和現象可重複,可證偽)就是科學的主要正規化,而科學實際上並不是一蹴而就的,而是慢慢的成長成為現在的體系的。
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我記得在英國的一個什麼地方開了一個會。這個會議就規定了狹義科學的概念,是這麼規定的,凡是科學論文就一定要與實驗相關聯。這個規定很簡單,而在此之前的狹義科學的概念是和哲學的概念混在一起的。
廣義科學的概念起源就早了,是亞力士多德說的,分科之學就是科學。最早科學的概念就是把事物如何分門別類,跟邏輯學有一定的聯絡。
英國開的這次會議大概是牛頓發表了《自然哲學的數學原理》之後。因為牛頓沒有把自己的學問當成是科學,當然就牛頓的這篇文章而言,的確也與實驗沒什麼關係。但當時的英華人都認為牛頓的學問是科學。後來的康德就很奇怪,牛頓的學問到底是科學還是哲學?這個思考導致康德說了人為自然立法這句話。
我的看法是,牛頓的學問不是科學是哲學,因為牛頓自己都說引力是上帝的信使,就是說引力完全是個哲學上的概念。
引力的概念直到今天也沒被搞清楚,這與人們普遍認為牛頓的學問是科學有關。如果引力的概念屬於哲學的範疇,就不可能有那麼多的人對引力概念耿耿於懷津津計較了,而實際上引力的確是個哲學概念。
這就有一個問題,為什麼人們普遍認為牛頓的學問是科學呢?這肯定與當時的英華人的科學素養不高有關,還與西方人對數學的崇拜有關,西方人的那個思維邏輯深受柏拉圖的理念論的影響。在這樣的背景下,牛頓的學問就變成了科學,今天的華人竟然要去找引力子,非常滑稽。當然,華人才剛剛開始接觸科學,被西方人忽悠也很正常。
我一方面是康德的信徒,康德所為就是力所能及做一個事實求是的人。我還對中國古代的法家思想感興趣,法家思想講究明察秋毫,所以西方的那些學問在我這裡就露出了原形,最起碼沒了那層神秘的面紗。
華人你要自信,西方有真金白銀,但也有垃圾糟粕。