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科學報 科學文摘 探索

牛頓的《自然哲學的數學原理》,除科學研究外還有更深層指導意義


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更新日期:2019714
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時尚即糧食

1687年7月5日,牛頓的《自然哲學的數學原理(第一版)》出版。科學史通常認為這部著作的出版,標誌著從哥白尼時代就開始呼喚的近代科學革命,終於在牛頓這裡得到了實現。

然而,這部被稱為近代科學的奠基之作,在標題中卻絲毫沒有提及「科學「或者「物理學」,反而使用了「自然哲學」這樣的詞語呢?

(一)牛頓的《自然哲學的數學原理》是近代科學史上最偉大的論著

1687年7月5日,牛頓的三卷本代表作《自然哲學的數學原理(第一版)》出版。儘管這是一部17世紀的物理學著作,可是它的影響力卻能在出版後的300年里一直延續不斷。

如果沒有牛頓的好友哈雷前來請教物體運動軌跡的問題,並且發現牛頓對這個問題早有解答從而鼓勵他整理成書,這部牛頓花了一年半完成的開啟科學新紀元的著作可能就不會誕生。

牛頓這部著作的宗旨是建立「理性的力學」,以他自己的話來說就是建立一門「定量研究任何力所引起的運動和產生任何運動的力的科學」。著作的研究對象包括自然界中的任何運動現象與自然的力,當中也包括了為天體運動提供力學解釋。

它的主要貢獻包括:首次提出了牛頓運動三大定律和萬有引力定律,為開普勒行星運動定律的經驗公式給出理論推導,給出如何定義物理概念的範例,並制定出4條「研究哲學的規則」等等。

牛頓在這裡為經典力學奠定基礎,建立了以數學方法處理物理學問題的理論典範,也為科學制定了學科規則使其區別於以往的形上學玄思與獨斷猜想。

今天的科學史通常認為,《自然哲學的數學原理》的出版,標誌著自哥白尼時代(16世紀)便開始呼喚的近代科學革命,終於在偉大的「物理學奠基者」牛頓這裡得到了實現,為此後的工業革命和人類思想解放積累了條件。而這部集大成之作當之無愧是近代科學史上最偉大的論著。

(二),牛頓的《自然哲學的數學原理》的學科歸屬

然而這種通常的認識似乎無法詳細解釋這樣一個問題,即為何這部近代科學的奠基之作,在標題中卻沒有提及「科學」或者「物理學」,反而使用了「自然哲學」作為著作的學科歸屬呢?

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從這種不一致當中,我們或許可以看到發生在科學史和思想史上更為深刻的「革命」與「轉型」 。這關涉到諸如「認識論條件」等關鍵問題。這也讓我們有機會來反省一個問題,即我們這些現代人被一些規定和限制要求站在什麼立場上來看待世界和認識世界?這個立場是否束縛了現代人對於古人學術成就的理解?

現代人的認識論條件是在19世的紀科學興起之後逐步建立起來的,其主要特徵便是將科學放在了至高無上的位置,視其為人類把握真知的根本途徑,並以它來統攝其他學科。

然而,在19世紀之前,科學並未完成它與哲學災難性的分離,當時所有可以被今天的人們視為科學的研究其實都歸屬在哲學之下。其中,自從亞里士多德的物理學以來的、研究自然界基本規律的學問便稱為「自然哲學」。

牛頓的《自然哲學的數學原理》從各種運動現象探究自然力,再用這些力說明各種自然現象,當然是屬於自然哲學的範疇。如果受到現代人的科學的認識論條件所限制,認為所有自然哲學都不夠資格被稱為科學的話,便無法理解和承認牛頓力學研究的貢獻了。

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