17世纪的宇宙：一群来自西方的天才发现了决定人类事务的永恒法则

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现代科学中最重要的进步首先发生在天文学领域，原因恰恰与地理和航海密切相关。也正因为15世纪的意大利是欧洲经济和文化最先进的国家，所以意大利正是这一进步的发生地，17世纪的科学研究是人类最璀璨光辉的时刻。

哥白尼

一、天文学的先驱者——哥白尼

在那时，以拉丁化名字哥白尼闻名于世的伟大的米科技·科泊尼克（1473一1543年）离开自己的祖国波兰前往博洛尼亚上大学。经过六年的学习，他回到波兰，在教会开始了积极的职业生涯。然而，他继续分析他在意大利时就开始从事的天文学问题，特别是因为人们对设计更精确的历法有着普遍的兴趣。他采纳了一些古代哲学家的观点，认为太阳，而不是地球，是宇宙的中心，然后认为这个观点比传统的托勒密体系更简单地解释了天体运动。

金属日晷

最远的是星球，它是包罗万象的，本身是不可移动的。它是其他天体位置和运动的必要参考背景。有些人认为它也有某种运动；然而，我们将从地球运动开始，用另一种方式来解释这种变化。土星是地球上最远的，在30年内转了一圈，紧挨着木星，12年后转了一圈，然后是火星，两年后转了一圈。第四个是地球和月球，它们绕着地球转了一年。金星是第五颗行星，九个月内转一周；水星是第六颗行星，八十天内转一周。中心是太阳。在这个宏伟的宫殿里，为了同时照亮一切，我们能把这个发光体放在一个更好的位置吗？太阳被称为宇宙之灯，宇宙之心，宇宙的主导力量。因此，太阳似乎正坐在王座上，指挥着围绕它旋转的行星家族。因此，我们发现这个顺序揭示了宇宙具有惊人的对称性和与大小相协调的轨道运动，这是其他方法无法达到的。

意大利钟楼

1530年，哥白尼发表了他的工作概要，1543年，他去世的那一年，整本书《天体运行》出版了。尽管哥白尼是著名的数学家和天文学家，但他的假设却被蔑视。很多人认为“地球每天绕着地轴旋转，每年绕着太阳旋转”是他发表的一种异端邪说，因为根据基督教圣经，约书亚把太阳保持在天空中静止不动。而且，他的假设与常识不符。如果地球在旋转，它的运动不会产生强风吗？向上抛掷的物体会不会落在旋转地球表面的后面？哥白尼的新天文学使新物理学成为必要。

伽利略

二、富裕的佛罗伦萨人——伽利略满足了新物理学这一需要。

伽利略（1564-1642）的方法严格基于经验。他反对亚里士多德和经院哲学家的传统，坚持用实验和可证实的事实来论证。起初，他是一名物理学家，致力于在地面上寻找运动规律，以解决军事和土木工程中的问题。他还在力学方面做了进一步的实验；在实验中，他发明了更精确的测量微小时间间隔的方法，找到了估计空气阻力、摩擦力和自然界中存在的其他阻力的方法，并设想了抽象的数学术语。

比萨斜塔

当时，伽利略在天文学方面的成就更具影响力，但并没有同样的基础性和独创性。他在荷兰使用一台新发明的望远镜作为眼镜的副产品。据传说，大约1600年前，一个荷兰船上的孩子第一次通过两个镜头向外看，发现外面的东西似乎被放大了。无论如何，伽利略已经成为哥白尼忠实的追随者，热衷于用新仪器来观察天空中的实际情况。即使在这些惊人的科学发现的日子里，伽利略独特的言行也得到了认可，因为他发现了一个全新的世界，那时的人们正确地评价了他所观察到的事物的重要性：

格里菲斯天文台博物馆

“事实上，最让我吃惊的是，我特别引起了所有天文学家和哲学家的注意，因为我发现了四颗行星，在我之前没有天文学家知道或观察过。在望远镜的帮助下，任何人都可以在某种程度上观察到这一点；它在感官之前显得如此清晰，以至于所有不时困扰哲学家的论据都被我们眼睛所看到的无可辩驳的证据所立即驱散，从而使我们摆脱了束缚。关于这个问题的争论，因为银河系就是银河系。它只是无数星团中的星星。如果望远镜直接瞄准银河系的任何一部分，就会出现一大组恒星，其中许多仍然很大，非常明亮，但是小恒星的数量是完全不确定的。”

伽利略的四个星星

伽利略对木星有几个卫星和卫星像月球一样围绕着地球围绕着木星运行的发现印象特别深刻。所有这些证据使他相信哥白尼理论是正确的。它表明，天体可能与地球具有相同的物质，即在空间中旋转的物质。地球和天空之间的传统区别开始引起人们的怀疑。这是对哲学和神学的毁灭性和惊人的打击。伽利略被一个宗教法庭定罪，并被迫假装是错的。但是他的发现对有思想的人有不可抗拒的影响。诗人们一再把他比作哥伦布和其他发现者：

让步吧，伽利略，让哥伦布让步吧，

事实上，他们每个人都掌握了穿越未知海洋的航行，

但是只有你，伽利略，给了人类一系列恒星，

天空中新的星座。

笛卡尔

三、科学的预言家和宣传员——笛卡尔和培根

约翰·唐恩描述了新天文学令人不安和不安的影响，并写道：“一切都被打破了，一切都不正常。”然而，在这一时期，知识界有两位领导人没有被明显的混乱所困扰。他们是笛卡尔（1596-1650）和弗朗西斯·培根（Francis Bacon），他们指出了科学的潜力，并将其提升到与上流社会文学相当的地位。他们本质上是预言家和宣传员——他们已经看到了这一新学科的前景，并把教授世界作为他们的职责。

培根

笛卡尔和培根以完全不同的方式看待这个问题。笛卡尔是伟大的数学家和解析几何的发明者。在某种意义上，可以说他把希腊人的几何学和穆斯林的代数统一起来了。从那时起，用代数方法解释几何，发展各种新的数学是可能的。笛卡尔深深地被数学方法的前景所吸引，他把数学方法作为他整个哲学的基础。他坚信唯一正确的理解方法是依靠数学推理和抽象。在他看来，实验只是演绎推理的辅助手段。他相信，通过清晰的思考，他可以找到任何可以被合理认识的东西。

我觉得，因此我……

到本世纪末，笛卡尔的弟子人数大大增加。用历史学家的话说：“大学相信笛卡尔的哲学。侯爵、科学爱好者、科尔伯特和国王都相信笛卡尔的哲学。法国将动词‘使成为笛卡尔主义者’变位，欧洲热烈地仿效。这种大众化的意义在于将理性的探究和判断扩展到各个领域。所有的传统和权威必须被理性地审视。

培根自画像

相反，培根使用归纳法；归纳法从事实开始，然后进入普遍性原则。培根说，为了了解各种现象的根本原因，我们必须研究各种现象的生物学，收集各种现象的所有观测数据，将它们制成表格，注意哪些现象以不同的方式相关，最后再发现已知现象的原因。培根的成就作为中世纪经院哲学方法的一种弥补，在思想史上有着巨大的价值。然而，应当指出的是，科学发现很少，甚至从未用纯粹的培根方法做出过。任何问题都有许多现象。没有科学想象的假设，就无法成功地进行研究。收集事实来证明或驳斥从假设中推断出来的推论，因此有待检查的事实数量很容易控制。

培根还擅长强调科学功利主义的价值：

科学的真正的目标在于人类的生活被新的发现和力量所丰富。城市创始人、法律制定者、人民牧师、暴君的铲除者和某一阶级的英雄们的有益作用，只延伸到一个狭小的空间，只持续了很短的时间，而发明家们的成就，虽然不是说壮观或浮夸，却随处可见，永远留下。

培根《数字写作》

为了使科学的效益最大化，培根强烈主张建立科学院来促进科学研究。早在1560年，那不勒斯就建立了自然分泌研究所。1603年，罗马成立林琴科学院，1661年，佛罗伦萨建立了科学分析院。与此同时，在英国，一个曾经偶尔以“哲学学院”或“无形学院”的名义会面的科学团体于1662年被转变为皇家学会。在法国，路易十四于1666年建立了相应的科学院；在其他国家，相继建立了类似的科学院。这些机构为科学的发展做出了贡献，特别是因为它们中的大多数很快发行了期刊，取代了个人通信这样古老的交流方式。

牛顿

四、科学早期最杰出的人物——牛顿

牛顿（1642-1727）出生于英国农民家庭，，克服了各种困难才最终在剑桥大学毕业。在剑桥大学学习时，他尤其擅长数学。而在他漫长而忙碌的一生中，他在剑桥大学担任数学教授、铸币厂主任和皇家学会主席。牛顿的贡献表明他是科学界最伟大的人，可以与欧几里得和爱因斯坦相提并论。

在数学中，牛顿创立了微积分，创立了二项式定理，发展了大多数有关方程式的理论，并引入了字母符号。在数理物理学中，他推导出一个可以用来预测月球在恒星中未来方位的数表——这是导航最有价值的成就。他创立了流体力学，包括波传播理论。他还对流体静力学做了许多改进。在光学领域，他对理解光束、光折射和颜色现象做出了重要贡献。但正是在物理学领域，牛顿做了最有意义的研究。在这方面，他在伽利略的研究基础上，把伽利略的成就发展到了辉煌的顶峰。伽利略最关心的是地球的运动，而牛顿发现了宇宙本身的规律。

牛顿的大胆猜想

伽利略发现一个运动物体在没有一定外力的情况下以一条均匀的直线运动来使其转动，这就要求我们能够解释为什么行星不以直线飞行，而是倾向于落向太阳，从而导致其形成椭圆轨道，以及为什么月球也倾向于落向地球。牛顿的一位朋友描述了这位伟大的科学家在看到苹果从果园的果树上掉下来时，是如何解决这个问题的：

牛顿与苹果纪念雕像

午饭后，天气暖和的时候，我们走进果园，在一些苹果树的树荫下喝茶。在聊天中，他告诉我他以前也在同样的情况下考虑过重力的概念，这是一个苹果掉下来造成的。当苹果掉下来的时候，他坐在一边沉思。他心里想，为什么苹果总是笔直地掉在地上？为什么苹果不掉到边上或升起，但总是落在地球的中心？毫无疑问，原因是地球吸引了苹果。物质必须有吸引力：吸引力的极点必须在地球的中心，而不是在地球的任何一边。因此，苹果垂直下落，也就是说，落在地球的中心。如果物质如此吸引物质，吸引力必定与物质的分量成正比。所以，不但地球吸引着苹果，而且苹果也吸引着地球。出乎意料的是，会有一种像重力一样的力量，我们在这里称之为引力，它会扩展到宇宙中。

英国剑桥大学三一学院苹果树

牛顿把这一思想发展成了万有引力定律，他在著名的《自然哲学数学原理》（1687）一书中用大量数据证明了这一点，该书在拉丁语中通常被称为原理。根据这个定律，“宇宙中物质的每个粒子都对其他每个粒子有引力；引力与两个粒子之间距离的平方成反比，与它们质量的乘积成正比。”

宇宙

上面是一个轰动和革命性的解释，撕开了天空的面纱。牛顿发现了一个可以用数学证明的宇宙基本定律，它可以应用于整个宇宙或最小的物体。事实上，大自然似乎是一个巨大的机械装置，它按照一定的自然规律运转，这些自然规律可以通过观察、实验、测量和计算来确定。人类的知识似乎被简化为理性人能够发现的一些简单而一致的规律。因此，牛顿的物理分析方法不仅适用于物质世界，也适用于整个思想、知识和人类社会。正如伏尔泰所说，“奇怪的是，整个大自然和所有的行星都应该遵守永恒的法则，一个五英尺高的小动物尽管有这些规则，却能够按照自己的意愿行动。”法国大革命前所谓的启蒙运动的本质是找到决定人类事务的永恒法则。我们可以说17世纪的宇宙发现者们最终影响了整个人类社会。


本文选自：今日头条

62562001

该文作者不懂量子物理学，也不懂休谟。