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亚里士多德,物理学史上被打脸最多的人。高山科学经典导读《物理学》

2023年9月23日晚八点,科学传播公益项目“高山科学经典”邀请到了科普作家、《上帝掷骰子吗》作者曹天元,高山书院校董会主席、清华大学科学史系系主任吴国盛,清华大学哲学系水木学者博士后刘任翔,一起导读亚里士多德的著作《物理学》。

这是自然科学的第一部经典,曾入选“西方世界的伟大著作” (Great Books ofthe Western World)。全书看不见一个公式、图表或数字,却构造了一个处处充满意义、庞大而融贯的物理学世界。

作为古希腊哲学文化的集大成者,作者亚里士多德更是一部“行走的百科全书”。他的传世之作包括《物理学》《天论》《生灭论》《气象学》《动物志》《论动物结构》等,论述自然问题,涉及多个学科。

然而,随着近代实验自然科学的出现,他的很多结论似乎都过时了;在伽利略、哥白尼、笛卡尔、牛顿以及其他科学家的发现中,他所创造的思想体系和“物理世界”也一点点土崩瓦解。

亚里士多德说,物体下落速度与物体重力成正比。伽利略:两个铁球同时落地。

亚里士多德说,地球是宇宙的中心。哥白尼:太阳才是宇宙的中心。

亚里士多德说,太阳光是一种纯净的、单色的白光。牛顿:白光是七色光,红橙黄绿蓝靛紫。

亚里士多德说,力是物体运动的原因。牛顿:我来解释下什么是惯性定律。

但不可否认的是,在这之前,他的世界观统治了西方近2000年。亚里士多德究竟有何魅力?他的物理学体系有什么神奇之处?他屡遭“打脸”却为何又屡屡被许多科学家们尊崇和提及?

曹天元老师在高山科学经典节目中

导读中,曹天元老师分享说,“亚里士多德的世界观,不是一个孤立的观点,它是一整套网络,每一个观点都是紧密相连的,所以想要推翻亚里士多德体系,并不是一个很简单的事情,不仅仅是推翻其中的某个结论,除非能同时提出一整套的理论体系,而且这个理论体系要比亚里士多德做得更好,更具有说服力。”

那么,既然亚里士多德的理论体系如此难以被推翻,它又是如何被推翻的呢?曹天元提到了伽利略在比萨斜塔所做的“两个铁球同时着地”实验。亚里士多德曾说了一句很容易被证伪的话,他认为重的东西要比轻的东西下落快。2000 多年这个说法没有被任何人提出过疑问,一直到伽利略的出现,而他的比萨斜塔实验也证明了亚里士多德的错误。

但实际上,伽利略的这个实验就能判定亚里士多德体系的错误吗?很遗憾,不能。

“如果你仔细考察的话,就会发现伽利略其实是非常具有误导性的,首先我们需要去考察亚里士多德是在什么样的前提下说的越重的物体下落就越快(《物理学》这本书的第四章就可以看到),亚里士多德其实考虑了介质的存在以及介质的阻碍。翻译成我们今天物理学里的语言,可以认为,亚里士多德其实说的是两个不同密度或者不同比重的概念,而不是重量。

之所以伽利略的铁球实验能够推翻亚里士多德的说法,一个巧合的事情是:在我们的宇宙里面,所谓的惯性质量碰巧等于引力质量,或者说引力场碰巧等效于加速度。而这个其实是广义相对论的前提假设。”曹天元老师分析说。

刘任翔博士在高山科学经典节目中

圆桌论坛环节,刘任翔博士补充说:“亚里士多德不承认虚空,而牛顿力学是认为是有虚空的,因为绝对空间它是不依赖于物质在哪里的。但到了这个相对论,尤其是到量子场论之中,它在某种意义上又不承认有虚空了,因为没有任何物质的地方,它还是有场的存在的。很多人会倾向于认为其实相对论和量子力学某种程度上是复兴了亚里士多德物理学。”

吴国盛教授在高山科学经典节目中

吴国盛教授的观点更是一针见血:“亚里士多德和牛顿和物理学之间最根本的分歧是什么?其实分歧不是理性那部分。牛顿也好,亚里士多德也好,都承认世界还是有理性的。但是亚里士多德认为这种理性是可以通过概念的推演把它全部推出来,而牛顿则认为有些东西是推不出来的。

所以现代科学家并不单纯地相信理性,在理性之外,他们还相信实验的结果。为什么会有这样的现象呢?按照现在的物理学世界观,直接相信理性不就够了吗。

比如,你相信没有结婚男人是单身汉,这就非常必然,只要不停地去阐释单身汉就是没有结婚这个理论就可以了,那为什么还一定要去看看这个是不是真的有没有结婚呢?其实原因就在于,基督教提供了一种崭新的思维逻辑,而这个逻辑斩断了希腊时代纯粹的理性推演的范畴,而这又对现代科学产生了非常深刻的影响。”

这其实就是现代物理学家们所面临的共同困境。

也许科学未到尽头,我们无法评判哪一个体系才是终极的真理。正如曹天元老师在导读中提到的:“科学到底是如何进步的?我们一直简单理解为科学就是正确取代了错误,但是真的是这样的吗?今天我们去考察亚里士多德的物理学就非常有意思,它让我们去思考到底什么才是科学发展的动力和逻辑,究竟是什么阻碍了科学的发展?”

与科学家一起读好书,“高山科学经典”是一个由高山书院发起的公益科学传播项目。邀请百位知名科学家每周导读一本科学经典书籍,引领公众参与阅读的大型科学传播公益项目,旨在提升全民科学素养、培育科学精神、传播科学思想。期望在全民学科学的时。背景下,高山科学经典能在科学传播领域尽一份绵薄之力。

高山科学经典项目书单

高山科学经典的目标是,让科学精神通过书籍,跨越地域、阶层、年龄、民族的界限,传播到每个角落、每个人心中。希望科学成为一种生活方式。与科学家们跨界对谈,让科学更有趣。

高山科学经典世界读书日发布会现场

未来,“高山科学经典”项目将打造三大重点产品:出版《高山科学经典》系列丛书;开展线上导读直播;沉淀专业级科学导读视频节目。达到出版、传播、教育多重效应。开展全民科学阅读,共同推动“科学复兴”,提升全民族科学文化素质,实现“公心大用”。

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