作者自序
我叫王又清,1967年生,1989年畢業(yè)于浙江大學(xué)物理系。1998年成為湖南教育出版社物理編輯。
從父母的乖巧女兒、老師的聽話學(xué)生,到單位的勤奮員工、老公的賢惠老婆、女兒的慈祥媽媽,一直就是一個好公民的典范。
人生其實就是就是一條單行線,不管你選擇了什么樣的道路,你總是沒法看到別的路上的風(fēng)景。就算是勉力拐到另一條道上,也不是當(dāng)時當(dāng)世,沒有如果。其實我是喜歡文科的,學(xué)了物理總覺有一點遺憾,后來想,如果我學(xué)了文科,又會不會惋惜我不錯的理科成績呢?物理學(xué)的泰斗愛因斯坦說過,人的差異在于業(yè)余時間,愛因斯坦本人做出他最偉大發(fā)現(xiàn)的時候是瑞士伯爾尼專利局的專利審查員,并不是職業(yè)物理學(xué)家。我想,寫科學(xué)史可能是我這個天分不高的學(xué)理科的文字愛好者的最好選擇,而且我真覺得科學(xué)史非常有意思,真實發(fā)生的歷史比虛構(gòu)的故事要有趣得多。
作為一個能勝任本職工作,工作帶來的收入能讓我過上體面有尊嚴(yán)生活的勞動婦女,我覺得挺驕傲的。
科學(xué)史對于大多數(shù)人來說都是枯燥無味的,可我卻覺得科學(xué)史很有意思,真實發(fā)生的事情有時比虛構(gòu)的故事更富戲劇性。之所以很多人認(rèn)為科學(xué)史枯燥,是因為科學(xué)史家是站在做學(xué)問的角度來研究,而大部分的會說故事的人科學(xué)素養(yǎng)又有限,無法把科學(xué)講清楚。我覺得我有這個能力,也有這個義務(wù)來做這件事。
我想將整體科學(xué)史分為古代科學(xué)、經(jīng)典科學(xué)和近代科學(xué)三個時期,以科學(xué)家做為科學(xué)史的結(jié)點。因為我自己是學(xué)物理的,我將主要以物理學(xué)為主干,事實上,物理學(xué)也確實貫穿了科學(xué)的始終。同時我也會盡量顧及數(shù)學(xué)、化學(xué)和生物方面,還好,有很多物理學(xué)家,同時也是偉大的哲學(xué)家、思想家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家和生物學(xué)家,比如亞里士多德、阿基米德、牛頓、狄拉克等。
沒有人否認(rèn)古希臘文化是現(xiàn)代西方文明的開端。物理學(xué)亦如是。在亞里士多德之前,古希臘有關(guān)物理的知識都是零散的,沒有系統(tǒng)的。古希臘沒有純粹意義上的物理學(xué)家,物理學(xué)的點滴思想都是由一些哲學(xué)家提出的。下面我們首先講的是被稱為“科學(xué)之祖”的泰勒斯和米利都學(xué)派。
王老師講物理學(xué)史之一
“科學(xué)之祖”泰勒斯和米利都學(xué)派
泰勒斯
米利都的泰勒斯(Thales,前624—前547)是古希臘第一個自然科學(xué)家和哲學(xué)家,希臘最早的唯物主義學(xué)派——米利都學(xué)派的創(chuàng)始人。
泰勒斯生于米利都,他的家庭屬于奴隸主貴族階級,所以他從小就受到了良好的教育。泰勒斯是古希臘的著名哲學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家和科學(xué)家。他招收學(xué)生,建立了學(xué)園,創(chuàng)立了米利都學(xué)派。他不僅是當(dāng)時自發(fā)唯物主義的代表,同時也是較早的科學(xué)啟蒙者,人們稱他為“科學(xué)之祖”。
泰勒斯早年是一個的商人,曾到過不少東方國家,學(xué)習(xí)了古巴比倫觀測日食月食和測算海上船只距離等知識,他還到美索不達米亞平原,在那里學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)和天文學(xué)知識。以后,他從事政治和工程活動,并研究數(shù)學(xué)和天文學(xué),晚年轉(zhuǎn)向哲學(xué),他幾乎涉獵了當(dāng)時人類的全部思想和活動領(lǐng)域,獲得崇高的聲譽。
在天文學(xué)方面,泰勒斯作了很多研究,他對太陽的直徑進行了測量和計算,結(jié)果他宣布太陽的直徑約為日道的七百二十分之一。這個數(shù)字與現(xiàn)在所測得的太陽直徑相差很小。他在計算后得知,按照小熊星航行比按大熊星航行要準(zhǔn)確得多,他把這一發(fā)現(xiàn)告訴了那些航海的人。通過對日月星辰的觀察和研究,他確定了三百六十五天為一年,在當(dāng)時沒有任何天文觀察設(shè)備的情況下,做出這樣的發(fā)現(xiàn)是很了不起的。相傳他曾預(yù)測了一次日食,制止了一場戰(zhàn)爭。
泰勒斯在數(shù)學(xué)方面劃時代的貢獻是引入了命題證明的思想。證明命題是希臘幾何學(xué)的基本精神,而泰勒斯就是希臘幾何學(xué)的先驅(qū)。他運用相似三角形,利用太陽的影子測出了埃及大金字塔的高度。
泰勒斯曾用磁石和琥珀做實驗,發(fā)現(xiàn)這兩種物體對其他物體有吸引力,這是最早有關(guān)靜磁和靜電的知識。淡黃色的琥珀當(dāng)時被稱為 “琥珀金”(電子), “電”(電) 這個詞也是由此而來。泰勒斯通過觀察還知道某種天然礦物具有吸鐵的能力。
泰勒斯是米利都學(xué)派的主要代表。米利都學(xué)派是希臘最早的唯物主義學(xué)派,其主要思想來源于東方的巴比倫和埃及,并且有自己的發(fā)展和創(chuàng)造。米利都學(xué)派認(rèn)為自然界不是神創(chuàng)造的,而是永恒運動和發(fā)展著的物質(zhì)。
泰勒斯是一個成功的商人,又是一個偉大的科學(xué)家和哲學(xué)家,一直以來有關(guān)他的傳說與軼事有很多,下面摘抄幾個。
1.泰勒斯是一個成功的商人,商旅生活使他了解到各地的人情風(fēng)俗,開闊了眼界。
他用騾子運過鹽,某次,一頭騾子滑到在溪中,鹽被溶解掉了一部分,負(fù)擔(dān)減輕了不少,于是這頭騾子每過溪水就打一個滾。泰勒斯為了改變這頭牲畜的惡習(xí),讓它改馱海綿,吸水之后,重量倍增,這頭騾子再也不敢偷懶了。
關(guān)于經(jīng)商還有另一則故事,泰勒斯利用各方面的知識,預(yù)見橄欖必然獲得大豐收,于是就壟斷了這一地區(qū)的榨油機,事情果然按照他預(yù)料的方向發(fā)展,他按自定的價格出租榨油機,獲得巨額財富。
不過他這樣做并不是想成為富翁,而是想回答有些人對他的譏諷:如果你足夠聰明的話,為什么不去發(fā)財呢?他用事實證明,研究天文學(xué)比發(fā)財致富更困難。
2.據(jù)記載,有一次,泰勒斯仰觀天象,一不小心跌進井里,他的女仆把他拉出來后說:“您只顧仰望天空,怎么能看到腳下的土地?”泰勒斯聽到了這樣富有哲理的話,大為驚嘆。
3.泰勒斯言談幽默并非常有哲理。他對于“怎樣才能過著有哲理和正直的生活”的回答是:“不要做你討厭別人做的事情?!边@和中國的“己所不欲,勿施于人”(《論語》)有異曲同工之妙。
有人問:“你見過最奇怪的事情是什么?”他的回答是:“長壽的暴君?!?/span>
又一個問題:“你做出一項天文學(xué)的發(fā)現(xiàn),想得到些什么?”回答是:“當(dāng)你告訴別人時,不說它是你的發(fā)現(xiàn),而說是我的發(fā)現(xiàn),這就是對我的最高獎賞?!?/span>
4.普盧塔克記載,梭倫曾到米利都去探望泰勒斯,問他為什么一直不結(jié)婚?泰勒斯當(dāng)時沒有回答。幾天之后,一個陌生人來到梭倫面前,說他前一天去過雅典,梭倫向他打聽那里的新聞。那人說:有一個青年的葬禮轟動了全城,他的父親是一個顯貴的人物,兒子死的時候不在家,因為他很早就出外游歷去了。
梭倫聽了大驚失色,連忙打聽這個青年的姓名,那人說他記不清了,不過他好像很聰明,很正直。當(dāng)驚慌失色的梭倫就要猜出是他的兒子出了事時,泰勒斯笑著勸他說,這就是我不肯娶妻生子的原因?。∵@種事,連你這么堅強的人都受不了。不過,這消息是虛構(gòu)的,不必太介意。
阿那克西曼德
阿那克西曼德( Anaxiruander,前610—前546 ),古希臘哲學(xué)家,繪制世界上第一張全球地圖的人。他是泰勒斯的學(xué)生。與其老師一樣將古代東方的科學(xué)介紹到希臘。例如,他是第一個使用日晷的希臘人,而在東方的中國人和中亞的巴比倫人以及埃及人對此已知曉了好幾百年了。盡管在中國西周時期就已有了地圖(局部區(qū)域圖)出現(xiàn),但阿那克西曼德還是按照自己對地球的了解描繪出全球地圖的第一人。他對科學(xué)的最重要貢獻是在天文學(xué)方面,他認(rèn)識到天體環(huán)繞北極星運轉(zhuǎn),所以他將天空繪成一完整球體,而不是僅僅在大地上方的一個半球拱形。從此,球體的概念首次進入天文學(xué)領(lǐng)域,這最終導(dǎo)致托勒密所畫的復(fù)雜(但有錯誤)宇宙圖。所以有人認(rèn)為他是天文學(xué)的奠基人。他還認(rèn)識到大地表面必然呈曲線形,那是因為當(dāng)你旅行時,星球的位置會有所變化。他認(rèn)為南-北的曲率是夠明顯的,所以,他把地球畫成為以東西為軸的一個圓柱體,其高度為其半徑的三分之一。至于地球為球的概念,還是在幾十年之后由畢達哥拉斯及其學(xué)生所提出。
阿那克西米尼
米利都學(xué)派的代表人物還有阿那克西米尼( Anaximenes ,前550—前475 )等。巴比倫人曾把水、空氣和土看成是組成世界的元素。泰勒斯認(rèn)為世界本原是水,萬物起源于水又復(fù)歸于水。而阿那克西曼德又加上了第四種元素——阿那克西米尼則認(rèn)為,空氣就是原始物質(zhì),其他元素都是由空氣組成的。
米利都學(xué)派認(rèn)為,萬物的本原不是具有固定性質(zhì)的東西,物質(zhì)在運動中不斷產(chǎn)生冷與熱、干與濕等對立面,因而產(chǎn)生了萬物,生物則從水元素中產(chǎn)生,高級動物是由低級動物發(fā)展而來,人是由魚變化而來的。泰勒斯在哲學(xué)上后來的主要支持者是德謨克利特等人。
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