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你可能好奇過我們的世界是什么樣子的?你曾經(jīng)有很多想法,但是依然找不到一個確切的答案。世界在變,我們的想法也在變,對世界的看法也在變。在哲學上,一個人對世界的看法很重要。因為這會決定他的世界觀,而世界觀會影響一個人的人生觀和價值觀。
其實你曾經(jīng)所有對世界的看法可能都是對的,只是需要不斷的完善。而科學就是在不斷地完善我們對世界的認知。你的世界觀需要了解一下自然科學對世界原本樣子的描述。
在《自然哲學的數(shù)學原理》一書中,牛頓就通過牛頓第一定律告訴了我們這個世界原本是什么樣的。學校教育總是不重視牛頓第一定律,大家也不見得真的就懂牛頓第一定律。但是既然它是牛頓三定律中的第一定律,肯定是有特別的地位。
牛頓第一定律是這樣說的:任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態(tài),直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止。
牛頓第一定律到底是啥意思?牛頓第一定律這是告訴了我們世界原本的樣子。世界原本的樣子是啥樣的?所有的物體都保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)。既然世界是牛頓第一定律描述的樣子,為啥我們現(xiàn)實世界看不到?因為我們現(xiàn)實世界充滿了各種力,這些力改變了世界原本的樣子。
有了牛頓第一定律,科學上對世界就有了一個的最根本的看法。有了這個對世界認知的基礎,我們才能更好的研究這個世界上發(fā)生的很多物理事件和自然現(xiàn)象。既然力改變了世界原本的樣子,我們會好奇力是什么、它是怎么樣的等等關于力的命題,這些是牛頓第二定律和第三定律探討的問題。這些暫且不論,我們以后會仔細說的。
一個所有的物體只做勻速直線運動或靜止狀態(tài)的世界是很難想象的,但這確確實實是世界原來的樣子,本來的樣子,應該的樣子。我們現(xiàn)在知道了世界原本的樣子,我們不禁要問為什么是這樣的?物理學家是如何發(fā)現(xiàn)世界原本的樣子的?世界為什么這樣的,目前我們回答不了。我們可以知道物理學家是如何發(fā)現(xiàn)世界原本的樣子的。
物理學上發(fā)現(xiàn)世界原本的樣子,是從伽利略的斜面實驗開始的。我個人認為伽利略的斜面實驗是人類科學史上最偉大的實驗之一。因為伽利略的斜面實驗做的特別巧妙,科學推理也是十分深刻的。
伽利略是同牛頓、愛因斯坦并列的物理學家,被稱為“近代科學之父”。伽利略開創(chuàng)了實驗和科學推理之先風,愛因斯坦對此給予了高度評價:“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所用的科學推理方法,是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標志著物理學的真正開端。”
伽利略斜面實驗是這樣做的:先把兩個斜面對放在一起,然后在左邊的斜面上釋放一顆鋼珠。如果忽略摩擦力帶來的影響,我們發(fā)現(xiàn)鋼珠從左邊滾下后,再從右邊的斜面滾上,鋼珠將上升到與左邊釋放高度相同的點;若將右邊的傾斜角減小,鋼珠還是上升到原來的高度,但通過的路程比原來更長;假設右邊的軌道為水平,鋼珠想要達到原來的高度,但是鋼珠無法達到原來的高度,鋼珠將永遠運動下去。
(伽利略斜面實驗示意圖)
伽利略通過“理想斜面實驗”和科學推理,得出的結論是:力不是維持物體運動的原因。意思是物體的運動其實是不需要力的,力只是改變了物體原來的運動狀態(tài)。伽利略的這個結論是顛覆性的,因為他推翻了亞里士多德對物體運動的看法。亞里士多德認為所有的物體之所以會動,是因為力的作用才讓它動的,沒有力就沒有物體的運動。我們現(xiàn)在知道這是一種錯誤的思想,而這種思想曾經(jīng)束縛了人們將近兩千年。
法國科學家笛卡爾后來補充和完善了伽利略的觀點,他提出:如果運動中的物體沒有受到除原來的力更多外力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動,既不停下來也不偏離原來的方向。
笛卡爾的思想已經(jīng)非常接近牛頓第一定律了。但是牛頓做了進一步更深入的分析,認為物理繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動,既不停下來也不偏離原來的方向的原因,是因為它不受力,不僅僅是不受外力,應該是什么力都不受。牛頓的這種認識才是物體運動的本質(zhì)。后來牛頓在《自然哲學的數(shù)學原理》一書中總結為牛頓第一定律,也叫做慣性定律。至于為什么牛頓第一定律也叫做慣性定律?什么是慣性?其實這都是非常深刻的知識,我們以后再細細講來。
我希望你讀完這篇文章后,終于知道了在科學上世界原本的樣子是什么樣的?任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)。為什么我們看到的不是世界原本的樣子?因為外力迫使物體改變了原本的運動狀態(tài)。這樣你就懂得了牛頓第一定律。在物理上,所有的思想定律都是有實驗基礎的或者自然現(xiàn)實的。伽利略斜面實驗為牛頓第一定律提供了實驗基礎。
牛頓世界觀第一篇:科學導論
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