摘要:托马斯·库恩(Thomas Samuel Kuhn,1922年7月18日-1996年6月17日),是美国科学史家,科学哲学家,其最有名的著作《科学革命的结构》(The Structure of Scientific Revolutions,1962年),其在自然哲学、科学哲学、技术哲学和科学思想史四个分支学科上为当代的科学思想史研究建立了一个广为人知的讨论基础。 关键词:库恩 古典力学 经典力学 范式理论 正文:
无论是亚里士多德的古典力学,还是以牛顿为代表的经典力学,都有其独有的历史意义。正如库恩说的,亚里士多德时代的科学家与牛顿时代的科学家好像生活在两个世界,而通过库恩的范式理论和范式转移,我们将科学地认识到亚里士多德与牛顿。 (一)亚里士多德的古典力学 1.亚里士多德的力学理论
亚里士多德是古希腊百科知识的集大成者,他对力学的发展有不少贡献。例如他在将数学方法引入运动理论从而得到具体物理定律方面起了先导作用,而且还率先研究了力的合成与分解,用力的四边形法则说明了杠杆原理。这些先驱性的研究对力学的发展起了重要的奠基作用。
然而,由于其所处的社会具有的局限性,他所具有的是错误的宇宙观,即地心与宇宙中心重合,天地有别。以这一并不符合实际情况的宇宙模型为出发点,因此他把那些在没有其他干扰条件下总是向上运动的东西称为轻物体,总是向下的物体称作重物体,他将地上运动
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分为由物体固有功能造成的天然运动(向下)和由外力推动造成的强迫运动(向上)。
基于以上的运动学理论以及相信自然必须服从简单的比例法则,他得出了自己著名的关于运动的两条比例定律:一是强迫运动定律,力与速度成正比,即力是维持物体运动状态的原因。另一则是落体定律,即下落物体的速度与它的重量成正比。
这两条比例定律也正是亚里士多德力学体系的核心,这两条古典理论,不用说今天的科学界,义务教育阶段的教科书也已明确的表明是荒谬至极的,而亚里士多德的思想所统治人类的2000多年更是被批判为黑暗的两千多年。
2.库恩眼中的亚里士多德
正如库恩所言:“每一次革命都将产生科学所探讨的问题的转移,专家用以确定什么是可接受的问题或可算作合理的问题解决的标准也相应地产生了转移。而且每一次革命也改变了科学的思维方式,以至于我们最终将需要做这样的描述,即在其中进行科学研究的世界也发生了转变。这些改变,连同几乎总是伴随这些改变而产生的争论一起,都是科学革命的决定性特征。”亚里士多德的理论之所以能存在两千多年而没有被推翻的历史意义是不容忽视的。
亚里士多德错误至极的种种理论,倘若用库恩的科学观来看,即打破了把科学单纯看作一个认识过程的传统观念,从而把科学置于一个广阔的历史发展背景上,即从其时代性,历史性以及各种历史背景来看,亚里士多德思想所统治人类的2000多年里,绝不是“黑暗”的,倘若没有亚里士多德的古典物理学,古典力学,光明将从何开始? (二)牛顿的经典力学 1.牛顿的力学成就
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在亚里士多德之后两千年的牛顿是英国十七世纪伟大的物理学家、数学家、天文学家。他在前人的基础上发现并总结了力学三大定律,在此基础上著就了《自然哲学的数学原理》这本不朽的科学巨著。此书是人类近代经典力学建立的标志,奠定了近代物理学基础。在这本巨著中他以著名的牛顿三大定律和万有引力定律为主体构建了严密的经典力学体系,也称牛顿力学。
虽然牛顿自称是站在巨人的肩膀上才取得的成就,但其在力学领域的非凡天赋,和其对世界的重新认识都是无可替代的。他将人类对力学现象的认识视限一方面从宏观物体出发,推向越来越宏大的宇宙天体上去,另一方面则把它推广到地面上所有能观察到的宏观物体上去;而作为史上最伟大的三大数学家之一,他把他发明的微积分这个精密的数学工具引入力学;为了具体地研究各种宏观物体的运动规律,他建立了质点和刚体的宏观物体的等效力学模型,引入了绝对时空观念,进行了科学史上第一次伟大的综合,即实验归纳与理论演绎、时空观与方法论、数学与哲学、物理思维与技术应用等多方面的综合,创建了一个以实验为基础、以数学为表达形式的严密、精确而完备的经典力学体系。它不只解决了某些概念和定律,而且找出了大至天体小至微粒分子和日常物体机械运动的共同数学规律。
因此,牛顿力学是人类对力学认识由感性向理性发展阶段的历史结晶,它的建立标志着力学已经成熟为一门完备的自然科学。牛顿经典力学体系的建立开辟了科学发展的一个新天地、新时代。经典
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力学的广泛传播和运用对人们的生活和思想产生了重大影响,在一定程度上极大地推动了人类社会的发展进步。 2.牛顿力学的局限性
20世纪初,随着量子理论的建立,物理学进入了从宏观到微观的阶段,经典力学理论也随之受到巨大挑战。爱因斯坦的相对论,表明,物体的质量将随着运动速率的增加而增大,物体的质量和能量之间存在着密切的联系,这就揭示了牛顿力学理论不适用于高速运动的物体,不适用于微观粒子,不适用于强引力情况的弊端显露无遗。
牛顿力学虽存在其不可否认的的局限,但是其在适用领域内的使用仍是无法取代的,不容置喙,时代的发展,牛顿力学失去了其在当时社会那般的先进性,但作为经典物理的基本理论,其
历史意义,依旧深远。 (三)库恩眼中的科学史
作为当代最伟大的科学思想史家,科学哲学家,库恩通过独特的视角揭示了亚里士多德时期与牛顿时期,人类史上两大最重要的科学颠峰时期,人类科学思想发展的特点。他在《科学革命的结构》一书中提出的范式理论,不同于作为认识结果的“理论”,而是科学发展的历史形态,是科学共同体进行科学活动的工具;它也不是科学已有成就的记录,而是科学未来活动的指南。在库恩看来,科学发现和选择的过程并不等于科学的逻辑论证过程。一种新的理论的提出和评价,首先取决于整个社会文化背景、科学共同体的偏好以至于科学家的个人癖性。因此他指出,科学发现和评价的过程首先是社会学和心理学问题,而不是逻辑问题。这种历史主义有力地补充了科学哲学中传统
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逻辑主义之不足。
而从这种理论来看,无论是亚里士多德还是牛顿,其理论虽然随着人类认知能力的提高而不再具有其优越性,但从其历史性和时代性的角度来看,这无疑是伟大的。
虽然两者在力学的认知上是前后矛盾的,但是,在科学思想史的角度看来,两者是辩证统一的,即具有其存在的时代进步性,和历史优越性。虽然他们对世界的认识不同,对人类文明进步的贡献不同,甚至在个别时间和地点减缓了人类文明的进步,但这不会妨碍他们名垂青史。因为他们的过失更多的是因为时代发展的局限性所致,而他们取得的成果很多都远远领先于其所处的时代,并为以后科学的发展打下了良好的基础。而且他们追求真理,善于思考,勇于创新的科学精神将永远是我们人类文明进步的动力。
通过库恩,我们看到的是不一样的亚里士多德,不一样的牛顿,两位伟人在物理学领域的卓越贡献,使得他们名流千史。而从科学思想史的角度来讲,站在巨人肩膀上的我们,通过学史,明史,也必将创造新的历史,而这也正符合了库恩的科学史观,即处于这个时代的我们也必将创造属于这个时代的科学史。 参考文献:
[美]托马斯·库恩:《科学革命的结构》,金吾伦胡新和译,北京大学出版2003年 托马斯•库恩:《必要的张力》,范岱年纪树立等译,北京大学出版社2004年 [古希腊] 亚里士多德: 《物理学》, 张竹明译, 商务印书馆1982年 [中] 林德宏:《科学思想史》 ,江苏科学技术出版社 2007年
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