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1701060328 牛顿希望这种力的本性会被研究和掌握。作为替代,牛顿给出了关于引力如何作用的量的公式,这很有意义而且很有用。这就是为什么他在《原理》开头这样说:“因为我只打算给出这些力的数学表达,而不考虑它们的物理原因和所在。”在接近这部书的末尾他又重述了同样的思想:
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1701060330 但是我们的目的只是从现象追溯这种力的量和性质,并且将我们所发现的作为原理应用于一些简单的情况,这样通过数学的方式,我们可以在更复杂的情况下估算这些原理的效果;……我们说用数学的方式是为了避免关于这种力的本性或质上的所有问题,而如果我们根据任何假说来确定这些问题,我们将得不到理解。
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1701060332 此外,在给古典学者和神学家李察德·本特雷(Richard Bentley)的一封信中,牛顿表述了他的成果的限度:
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1701060334 一个物体会通过真空作用于相隔一段距离的另一个物体而不需要传送作用和力的任何媒介,这在我看来是太荒谬了,我相信任何有能力思考哲学问题的人都不会陷入这种境地。
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1701060336 牛顿清楚地看到,他的万有引力定律是描述性的而非解释性的。
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1701060338 他在给李察德·本特雷的另一封信中说道:
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1701060340 有时你谈论引力把它当作物质固有的。我恳求你,千万不要将这种想法归于我;因为我并不自称知道引力的原因,因此我将花更多的时间来思考它。
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1701060342 牛顿在他的《数学原理》的三个版本中作了许多关于引力的陈述,但上面引的这个是最具体的。究竟引力是如何跨过93百万英里来将地球引向太阳,在牛顿看来是不可解释的,关于这一点他没构造任何假说。他希望其他人会研究这种力的本性。人们的确通过居间的媒介或其他过程所施加的压力来解释,但结果都证明是不足以使人确信。后来所有的企图都放弃了,引力被接受了,当作普遍承认但又不可理解的事实。尽管对于引力的物理本性一无所知,牛顿还是给出了关于它如何作用的量的公式,这既有意义又有效。现代科学的悖谬之处在于,它满足于寻求很少,所获却很多。
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1701060344 放弃物理机械作用而赞同数学描述,这种做法甚至使伟大的科学家震惊。惠更斯认为引力概念是荒谬的,因为通过真空而作用排除了任何机械作用。他感到意外的是,在除了引力的数学原理再没有任何基础的情况下,牛顿居然费那么大的力气来做那么多辛苦的计算。还有许多人反对引力的纯粹数学描述。在牛顿的同时代人中,德国哲学家、数学家巴朗·高特弗里特·冯·莱布尼茨(Baron Gottfried von Leibniz, 1646—1716)就基于这一点批评牛顿的工作,认为关于引力的著名数学公式只是一个计算规则,算不上自然规律。它与现有的“规律”相违。石头落向大地,亚里士多德认为这是因为它“欲求”回到它地面上的自然位置。引力定律与这种万物有灵论的解释相违。
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1701060346 与流行的信念相反,还没有人能够解释引力的物理实在性。这是受人有用力的能力启发而虚构的。最伟大的科幻小说是在物理科学中。不过,从这个量的定律中得出的数学推论是如此有效,这种程序已被接受为物理科学中不可缺少的组成部分。这样,科学所做的是为了数学描述和数学预言而牺牲物理上的可理解性。更进一步,我们关于物理世界的最佳知识是数学知识,这一点自牛顿的时代以来越来越证明其真实性。叛逆的17世纪发现了这样一个质的世界,对它的研究是由数学抽象辅助的。它传下了一个数学的量的世界,将具体的物理世界归于它的数学定律之下。
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1701060348 在牛顿的时代以及随后的两个世纪中,物理学家将引力作用作为“超距作用”,这样一个无意义的词组被接受作为解释物理机制的替代品,正像我们谈论精灵和鬼魂来解释没看见的现象。
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1701060350 由于没有能力理解引力的机械作用,这就加强了数学的力量。因为正像《数学原理》的书名所指示的,牛顿的工作完全是数学的。他的成果以及其后继者所加上的,不但计算出了超出观察范围的行星运动,而且能够使天文学家预言日月食这样的现象,精确度在几分之一秒之内。
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1701060352 与地球上许多纷乱而且时常是灾难性的事件相反,天体遵循数学上精确的模式运动。这一系列有序运动是如何发生的?它会这样继续吗?或者有一天地球会撞向太阳?牛顿的回答是,宇宙是神圣的创造者的设计,是他的作品,他会保证持续的有序性。最雄辩的是牛顿关于上帝存在的经典论证。在他1704年出版的《光学》(Opticks)中他说道:
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1701060354 自然哲学的要务是从现象出发论证而不虚构假说,而且从结果中推导出原因,直到我们到达第一因,这当然不是机械的。……在几乎空无一物的地方有什么?太阳和行星相互吸引,而其中没有稠密的物质,这是为什么?为什么大自然不做徒劳之事?我们在世界中所见到的所有秩序和美从何而来?彗星的存在是为了什么目的?为什么所有行星都沿着同心轨道以同样的方式运动,而彗星沿着非常奇怪的轨道以各种方式运动?是什么阻止恒星互相落向对方?为什么动物的身体构造如此巧妙?其身体的各部分是为了什么目的?难道眼睛是在没有光学技艺的情况下造出来的吗?耳朵是在没有声学知识的情况下造出来的?身体的运动如何遵循意志?动物的本能从何而来?……而且这些东西是合适地分配的,从现象看来难道不是有一个无形体、有智力、无所不在的活的存在吗?这个存在,在无限的空间中,似乎这空间在他的感觉器官中,他密切地注视万物,彻底知觉它们;因万物直接呈现给他自身而整个地理解它们,难道不是这样吗?
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1701060356 在其《原理》的第二版中,牛顿回答了他自己的问题:“这由太阳、行星和彗星组成的最美丽的系统,只能来自一位有智性、有力量之存在的计划与支配……这存在统辖一切,不是作为世界的灵魂,而是作为君临一切之主。”
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1701060358 在给李察·本特雷的一封信中,牛顿重述了这一思想:
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1701060360 因此,为造成这运动着的[太阳(solar)]系统,须有这样的原因:他能理解并综合比较太阳和行星的质量,以及由此而来的引力,主要的行星离太阳的距离以及次要行星[卫星(moons)]离土星、木星和地球的距离,还有这些行星围绕那些中心天体运转的速度。为比较和综合调整差别如此之大的天体,这些都证明这原因并非是盲目和偶然的,而是非常精于力学和几何学。
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1701060362 牛顿认为他对上帝从而也是对神学的效忠是其最大的贡献。
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1701060364 伽利略和牛顿的成果的关键的意义在于,拂去了盖在苍穹上的一些神秘主义和迷信面纱,使人类能够以更理性的眼光看待苍穹。牛顿引力定律清除了那些蜘蛛网,因为它证明了,和在地球上运动着的我们熟悉的物体一样,行星遵循同样的行为模式。这一事实又增加了压倒一切的证据,证明行星是由普通物质组成的。将天上的材料和大地的表层认作同一的,就消除了关于天体本性的汗牛充栋的信条。尤其是,古希腊和中世纪思想家关于完善、不可变、不朽坏的苍穹和可朽坏的、不完善的地球所作的区分,现在更清楚地被证明是人类想象力的虚构。
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1701060366 是牛顿的成果给予了人类一种全新的世界秩序,一个由几个普遍的数学规律控制的宇宙,而这些规律又是从一套共同的由数学表达的物理原理推导出的。这是一个恢宏的宇宙图式,包括了石块的下落、海洋的潮汐、行星及其卫星的运动,彗星目空一切的掠过以及布满星星的天幕灿烂庄严的运动。大自然是数学化地设计的并且真正的自然规律是数学的,在使世人相信这些的过程中,牛顿的宇宙图式起了决定性的作用。
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1701060368 哥白尼、开普勒、伽利略和牛顿的成果使许多梦想的实现成为可能。古代和中世纪占星家的梦想和希望是预见大自然的行为。培根和笛卡儿提出的计划是征服自然以提高人类的福祉。人类已向着这两个目标进步了,即科学的和技术的目标。普遍规律当然使预言它们所涵盖的现象成为可能,而征服离预言只有一步之遥。因为知道了大自然的恒定进程就有可能利用自然来设计装置。
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1701060370 探求和理解大自然的另一个纲领在伽利略和牛顿的成果中得到了实现。数学关系是宇宙之钥,万物通过数学得以理解,这种毕达哥拉斯—柏拉图哲学是伽利略通过公式联结现象的量的侧面的方案中的精髓。这种哲学直到中世纪一直很活跃,尽管像在毕达哥拉斯学派中那样,经常包含在更广的神秘创生理论中,其中数作为被创物的形式和原因。伽利略和牛顿脱去了毕达哥拉斯教义上的神秘联想,给它妆上了新式样,开创了现代科学的风尚。
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1701060372 今天人类利用牛顿理论送人登月,发送宇宙飞船去拍摄行星如火星和土星的照片,发射卫星环绕地球(这种想法牛顿已有了)。所有基于数学化理论的计划都取得了完美的成果。而任何不幸的遭遇则是由于人类装置的失败。
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