求剧情
科学是什么 · 第六章

《科学是什么》第六章:经典力学

本章讨论力学究竟是实验科学还是推理科学。作者指出,若力学结论全来自实验,就会随新实验被推翻;但绝对空间、绝对时间、同时性和欧几里得几何也并非强加于力学的先验条件……

本章讨论力学究竟是实验科学还是推理科学。作者指出,若力学结论全来自实验,就会随新实验被推翻;但绝对空间、绝对时间、同时性和欧几里得几何也并非强加于力学的先验条件,它们只是我们表述运动规律所用的“语言”,因此作者转而承认绝对时间和欧几里得几何。

惯性定律看似实验结论,实则无法直接验证——没有物体能真正摆脱外力。作者设想另一个太阳系:若其中行星仅由位置决定速度,天文学家会得出与惯性定律相符的结论;一旦有大天体闯入打乱轨道,他们才会发现原有规律只是特例。同理,牛顿定律虽源于对伽利略、开普勒工作的归纳,也只在特定条件下成立。要彻底推翻现有理论,需把全宇宙物体还原到初始状态再观察,这不可能做到;而肉眼看不见的分子运动也总能为旧理论提供解释。

接着讨论力与质量的测量难题:力的定义众说纷纭(牛顿、汤姆森与泰特、拉格朗日、基尔霍夫各有说法),测量时又依赖二力平衡、作用力与反作用力等法则,而这些法则本身需要第三条假设(如重力恒定)才能成立,故并非完美定理。万有引力公式中测得的质量其实是吸引力而非惯性质量,且中间力点假说一旦放弃,整个体系便坍塌;而中心质量运动只有参照全宇宙才能确定,我们却只能观测相对运动,故质量只是便于计算的附属概念。赫兹等人认为遥远的经验不足以改变动力学法则,动力学的法则虽源自实验,却被当作不可再被实验推翻的定理。

最后,作者反驳“无法验证的结论毫无意义”的批评,指出关键不在于力是什么,而在于如何测量——正如对冷热的主观感受不能替代温度计。安德拉德为拟人化认知辩护,提出“线性学派”以看不见的线传导力,可通过实验检验加速度与合力法则;基尔霍夫则反对这派,主张直接把力定义为加速度法则。作者认为这一争论反映了人类对自然的认识如何从感性的拟人化转变为科学概念,而这些传统定理虽经简化,仍可回到原始实验中寻找依据。

‹ 上一章目录下一章 ›

全部 38 章