牛顿的著作《自然哲学之数学原理》

牛顿的著作《自然哲学之数学原理》

亚里士多德的哲学强调事物间的协调统一，这种协调统一的理念是正确的，不过亚里士多德主张天上的太阳、月亮以及星星的运行路径是圆形的，他之所以这样认为，是因为在他看来只有圆形的运动才是最完美且和谐的，而地上的运动，比如重物垂直下坠，则被视为平凡的。古希腊哲学家的协调理念无法将天界与地面的现象有效衔接。十七世纪时，牛顿借助引力理论及运动三大定律，将天体行星与其卫星的运行轨迹，与地面重力作用下的物体下落现象关联起来，达成了天界与尘世的统一，这堪称牛顿在自然科学领域的卓越成就。人们普遍知道，牛顿对光的本性持微粒观点。然而在与胡克、惠更斯等人探讨光的特性时，他提及光能够引发以太产生某种形式的内在激荡。这表明以太是光波传播的载体，参考以太学说。此时，仿佛牛顿对光的二重特性有所领悟；其实并非如此，他对以太作为介质的理解，如同空气般普遍存在，只是更为稀疏、精微且具备极强的弹性。他还指出，正是以太的生命活力促使肌肉进行收缩与舒张，让生物能够活动。他接着用以太来阐释光线反射和折射的原理，透明与不透明现象的成因，以及色彩形成的原因，他还推测地球的引力现象源自于类似大气质的不断聚集所致。《原理》第二编第六章的结尾部分记述，他回忆起曾经做过实验，支持以太充斥在所有物体内部空隙的观点，尽管以太对引力作用似乎没有明显作用。自14,15世纪起，欧洲诸多学者热衷于以太理论，该学说一度盛行。彼时，科学权威笛卡尔坚信以太真实存在，主张行星运动可用以太旋涡来阐明。以太理论在当时演变为一种哲学流派。即便注重实证的牛顿开yunapp体育官网入口下载手机版，也未能免俗地受到这股哲学思潮的冲击，对其存在表示认同。当时，人们对超距作用的观点存在分歧。牛顿曾表示他的万有引力定律并非终极答案，而是基于实验总结的一条规律。因此，牛顿对于引力的根本性质并未给出定论。

牛顿的科研建树与其哲学观念及研究途径密切相关。牛顿的弟子R.科茨在《原理》第二版序言里点明了这个道理。古代希腊、罗马的哲人通过审视自然界的现象并加以思索（中国的战国时代也有相仿情形）得出了某些结论，比如泰勒斯的主张：世间万物都源自水。即便评价德谟克利特、卢克莱修的原子学说，总体上依然十分推崇。然而他们借助非凡的想象、推理及言辞，将其称作理性思辨。其后在中世纪时期，学院式哲学主导了整个欧洲。科学和哲学都沦为宗教的附庸。十五至十六世纪间，哥白尼、G.布鲁诺、伽利略等人不惧牢狱与火刑，始终与教会抗争，摆脱了为神服务的束缚。对自然现象的观察测量和实验逐渐蔚然成风。伽利略在物理学领域的实践为实验物理学奠定了基础，牛顿深受其启发。牛顿进一步推动物理学发展成为一门完善的学科，并让科学实验的方法获得了哲学界的认可。

牛顿主张科学原理源自观察所得，科学基础亦能由现象演绎而来。他在《原理》与《光学》两部著作中阐明治学之道，需清晰区分推想、假定和实验成效（及由此归纳之论断），并辨明基于特定假定条件完成的数学推演。《原理》第一编十四章探讨了微小物体的运行规律，第二编命题23提出了气体由互相推拒的粒子构成的理论，这些都是牛顿运用蕴含物理内涵的数学方法进行阐述的实例，然而他对于这些议题缺乏确凿的实验依据，因而无法形成令人信服的论证，评论者或许会认为牛顿仅关注通过实验归纳来总结法则，而忽视了演绎法的价值，这样的看法并不符合实际。十七一三年，牛顿在发布《原理》第二册时，写给他的门生科茨的一封信里讲，运动法则是最靠前的法则，也可以称作根本准则，并且指出它们都是从观察到的情形中推论或称作推演得来的，再借助归纳法让它们具有普遍性。牛顿说：这是哲学领域里能达到的最顶尖的论断的示范。当然，要明白归纳和推演不能被人为地割裂开来。恩格斯认为归纳和演绎如同分析与综合，两者本就紧密相连。切不可偏废一方而过分推崇另一方。牛顿在这方面见解更为深刻。对于实验和假设的关联，牛顿多次阐述过自己的看法。他在写给奥尔登堡的信中谈到：“从事哲学探究最为妥当且确凿的途径，首要是刻苦钻研事物的特性，再通过实验来验证这些特性。”继而提出若干设想，旨在阐明那些事物的内在特质。”在致科茨的信函里写道：“凡非源于观察所得的论断，皆可称作假说，且此等假说，不论其属于形而上学的范畴抑或物理学的领域开元ky888棋牌官网版，不论其关乎隐秘的属性还是力学的机制，在实验科学的研究中均无立足之地。牛顿的学说构建了自然哲学的根基，开启了实验科学的篇章，三百年间为自然科学的发展建立了卓越的贡献。牛顿探究事物法则的途径，不同于那些仅从基础物理猜想出发的人，而是借助严密的逻辑推理，从而解析出各种自然现象。爱因斯坦谈到，牛顿率先成功构建了公式化表述的基础，从这一基础出发，他运用数学方法，逻辑地、量化地推导出众多现象，且这些推导与实际经验相符。在牛顿之前，几乎缺乏任何实际成果能够证实物理因果关系存在完整链条的观点。牛顿是物理完整因果关系的奠基者，而因果关系正是经典物理学的重要支柱。牛顿来自一个虔诚的基督教家庭，在剑桥学习期间，他就梦想着在宗教领域也能像进行科学探索那样自由地思考和钻研。《原理》出版之后，他转而研究基督教《圣经》，并着手撰写相关书籍，手稿累计超过150万字，其中大部分内容未能面世。这表明他在宗教研究方面投入了大量的时间和心血。牛顿在1692至1693年期间写给本特莱大主教的四封有关造物主问题的信件，至今仍备受后人批评。其中所谓“神臂”的概念，源自第四封信的内容。依照当代宇宙学观点，初始推动力完全可以在物理体系内得到解释，无需借助超自然力量。

牛顿不认同英国国教，他对于三一教条持有异议，却并未明确表达个人立场，仅暗地里表示不希望从事神职工作，总体而言，在宗教议题上，牛顿的勇气和决心远不如哥白尼、布鲁诺、伽利略等前辈那样坚定，他们甚至可以不惜一切代价去捍卫信仰。

1942年，爱因斯坦撰写了一篇纪念牛顿逝世三百年周年的文章，其中对牛顿的生平做出了评价，认为只有将其视为为永恒真理而奋斗的舞台上的一个片段，才能明白他的一生。这个评价非常贴切。

牛顿的哲学思想和科学方法：

牛顿在科学领域取得的卓越贡献，加上他纯粹的唯物主义思想，以及初步形成的物理学研究方法，对物理学和整个自然科学的发展产生了深远影响，同时也推动了18世纪工业革命、社会经济转型和机械唯物主义思潮的兴起。下面将简要概述其基本面貌。

牛顿的哲学思想与其在力学领域的开创性贡献密切相关，所有自然现象他都想用力学视角来阐明，由此形成了牛顿哲学中自发的唯物主义倾向，也促成了机械论思想的广泛传播。实际上，牛顿将所有化学、热学、电学等表现都视为“与吸引或排斥力相关的事物”。他首先提出了化学亲和力的概念，将化学置换反应解释为两种相互竞争的吸引力；主张物体因运动或发酵而产热；火药爆燃是硫磺、炭等微粒剧烈碰撞、分解、释放热量并膨胀的现象，等等。

这种看法，就是把所有物质活动方式都看作机械运动的思维方式，把用于说明机械运动问题的绝对时空观念、原子学说、由起始条件能够推知后续所有运动状态的机械决定论、事物演变中的因果规则等，当作物理学整体上使用的思维框架。可以认为，牛顿是首次比较全面地构建物理因果联系体系的人，而因果联系正是经典物理学的基础。

牛顿在科学方法论方面的成就，与他在物理学尤其是力学领域的成就一样，并非仅仅是提出了一种或两种新方法，而是构建了一套完整的研究事物的方法论框架，并阐述了若干方法论原则。在其著作《原理》中，集中展现了以下几种科学方法，

研究运动现象来认识自然力量，再运用这些认识来解释其他现象，这就是科学探究的途径。牛顿在《原理》开篇谈到：“学问的宗旨，是要通过观察各种运动形态，去探求自然力量的本质，然后借助这些认识来推导其他事物的规律。”科学史家 I.B.Cohen准确地评价了牛顿，认为他“基本上是在现实世界和简化的数学模型之间不断进行对照分析”。牛顿擅长探究实际现象，并且善于分析具体物质，同时能够将他的学说运用于天象、流体运动以及重力等实际领域。

分析是将整体分解为各个组成部分，例如通过微分或原子理论来研究，综合则是将各个部分组合成整体，例如通过积分实现，也包括将天与地融合以及创立三条运动定律等。牛顿在《原理》中提出过观点，自然科学的研究应当遵循数学的思路，面对复杂问题时，先采用分析手段，之后再运用综合方法进行探讨。通常情况下，先从最终结果出发，再追溯其具体缘由，接着由个别因素推及整体因素，直至探究到最根本的起因，这种方法即为剖析之道；而归纳之法则先认定相关因素已经明确，并将它们视作基本准则，随后运用这些准则来阐释其所致现象，同时验证这些阐释的准确性。

这种研究路径融合了分析整合与归纳推演两种方式。牛顿的研究始于对现象的考察和实验操作。他首先运用归纳手段提炼出一般性认识，由此形成基本概念和原理。接着借助演绎方法导出具体推论，再通过实验对所得结论进行验证、阐释和预见。其中多数预测在后续实践中得到了印证。那个时期牛顿提出的定律他称作原理，这既是通过归纳法获得的普遍性认识，也能够借助演绎法推导出其他相关结论。

物理学借助数学手段，牛顿致力于将物理领域内的各项原理和概念，通过数学工具加以阐释，力求精确化呈现爱因斯坦阐述道：牛顿率先建立起一个能够清晰表达的基础体系，凭借数学的思考方式，他逻辑地、具体地推演出众多现象，且与实际经验相吻合，这是他取得的重大成就；只有微分的规则形式，才能够完全符合现代物理学家对因果关系的理解，微分规则所展现的明确理念，是牛顿最为卓越的智慧结晶之一。牛顿把他的书称为《自然哲学的数学原理》正好说明这一点。

牛顿的哲学研究方法核心内容记载于《原理》第三篇“哲学中的推理法则”所列的四项原则里，具体内容在此不再赘述。这四项原则可归纳为：第一条是简约性原则，第二条是因果律原则，第三条是普适性原则，第四条是证伪原则，即若无反例则视为成立。另有些人提议，将牛顿后文阐述的理念称作构造性法则：探究万物构造的运作机制，务必将其转化为若干通用的规则和普遍的律令，依赖观测和验证来确立这些准则，进而推演出事物缘由与结局

牛顿的哲学观念及方法论体系，曾获爱因斯坦盛赞为“理论物理学界所有研究者的行动指南”。这一指南，为一代代科研人员指明了方向，且具有持续发展的特性。然而，牛顿的哲学观念与方法论，终究带有那个时代的烙印，存在显著的局限与不足开元棋官方正版下载，这可视为科学尚处萌芽阶段的巅峰之作。牛顿在那个时期，主要探究了物体最基础的物理活动，进行了初步的归纳总结，同时将时间空间和物质看作是固定不变的，试图将微粒理论应用到所有方面，包括连他自己都无法说明的“牛顿环”现象，这些缺陷最终导致了他的理论存在根本性的弱点。牛顿在观察事物“根本动因”“并非单纯物理”时，萌生了“万物如此井然有序……是否犹如有个……全知全能的神”的思考，（《光学》，疑问29），此后长期投身于神学领域的探索，倾注了大量心血。然而，牛顿所处时代的局限性，同他的历史贡献一样，都为后人提供了持续进步的启示。