科学史纲要第讲近代物理学革命之笛卡尔与机械论哲学

第八讲近代物理学革命

之

笛卡尔与机械论哲学笛卡尔笛卡尔生平介绍出生在法国的贵族家庭1604年就读于耶稣会学校1618年师从德国物理学家依萨克·比克曼学习数学和力学1619年加入巴伐利亚军队，之后周游欧洲各国，最后定居荷兰笛卡尔笛卡尔生平介绍1628年《指导哲理之原则》1634年《论世界》1637年《谈谈方法》（附录中包含《折光学》、《气象学》、《几何学》）1641年《第一哲学沉思录》1644年《哲学原理》、《冥想录》1649年前往瑞典任宫廷哲学家1650年2月11日去世笛卡尔与解析几何解析几何：又称“坐标几何”，是将平面上的点与有序数对(x,y)一一对应，由此实现几何曲线与代数方程的对应。如此，几何问题就可以归结为代数问题。意义：把传统数学中对立着的两个研究对象“数”与“形”统一了起来，并在数学中引入了变量的思想。这是数学史上划时代的进步。恩格斯对笛卡尔的这个贡献给予了高度评价。他说：“数学中的转折点是笛卡尔的变数。有了变数，运动进入了数学；有了变数，辩证法进入了数学；有了变数，微分和积分也就立刻成为必要了，而它们也立刻就产生”。方法论笛卡尔在《方法谈》中提出了四条规则,以确保理性演绎的正确进行。决不把任何我没有明确地认识其为真的东西当作真的加以接受,也就是说,小心避免仓促的判断和偏见,只把那些十分清楚明白地呈现在我的心智之前,使我根本无法怀疑的东西放进我的判断之中。直观方法，先验观念论将怀疑作为方法，同时反对怀疑主义把我所考察的每一个难题,都尽可能地分成细小的部分,直到可以而且适于加以圆满解决的程度为止。分析方法方法论（续）按照次序引导我的思想,以便从最简单、最容易认识的对象开始,一点一点逐步上升到对复杂的对象的认识,即便是那些彼此之间并没有自然的先后次序的对象,我也给它们设定一个次序。

（注：次序，指的是数学推理程式的“次序”）演绎方法把一切情形尽量完全地列举出来,尽量普遍地加以审视,使我确信毫无遗漏。检验，慎思我思故我在——精神实体一切皆可怀疑（普遍怀疑）唯一不可怀疑的是“我在怀疑”这一事实既然我在怀疑，那就是说“我”存在“我思故我在”（Cogitoergosum）我们无需认识外部世界，就可以认识心灵，亦即在认识论上，心灵独立于物质世界存在着两种实体：心灵和物质物质即广延——物质实体对于物质世界而言，只有一种根本属性——广延亦即物质的本性在于它具有长、宽、高举一块刚从蜂房里取出来的蜡为例：它还没有失去它含有的蜜的甜味，还保存着一点它从花里采来的香气；它的颜色、形状、大小，是明显的；它是硬的、凉的、容易摸的，如果你敲它一下，它就发出一点声音。总之，凡是能够使人清楚地认识一个物体的东西，在这里边都有。有人把它拿到火旁边：剩下的味道发散了，香气消失了，它的颜色变了，它的形状和原来不一样了，它的体积增大了，它变成液体了，它热了，摸不得了，尽管敲它，它再也发不出声音了。

亦即，唯一可以留下来性质的是它广延性心灵不具有广延——实体二元论(心物二元论）广延是长宽高，意味着可以数学化实体二元论的后果把人与自然区分开来——人成为旁观者，自然变成纯粹的研究对象亚里士多德主义：一个物体是红的,是因为它的表面有红色；一个物体是热的，是以为它具有热质，对于亚里士多德来说，红和热都是真实存在的性质。笛卡尔：想象红色和热质存在于物体中，其实只是我们的感觉投射于物理世界之上文艺复兴时期的自然主义：超自然力量（吉尔伯特的磁的灵魂）笛卡尔：这种超自然力量只是将我们精神的某些属性投射到物理世界上而已运动即位移以上是笛卡尔对“世界究竟是什么”这个问题的第一个方面的回答，而第二个方面则涉及到“运动观”。自然应该在物质世界的框架下，用广延、形状和运动来解释。运动：就一般意义而言，运动（我此处所谓运动，即是位置的运动，因为我们不能想到有别的运动，所以也就不必假设自然中有任何其他运动）只是指“从一个处所到另一个处所”因此，运动成为纯粹的状态概念，运动与静止都只是在描述状态而已。亚里士多德：静止是运动的丧失、运动的自然终结。从现代的眼光看，它遵循的是动量守恒原则。为什么会守恒？从动量守恒原理到惯性原理上帝创造了物质，同时也创造了运动和静止，并且通过观常的协作，使得他在创造时施加的运动和静止的量在宇宙中保持不变——动量守恒定律一个物体只要没有什么东西改变它，它就保持原来的状态亚里士多德：运动的终结是静止笛卡尔：既然没有什么东西会本能地趋向它的对立面（静止），运动着的物体就不会本能趋向它的对立面，亦即，如果没有其它东西影响，物体不会自动趋向静止。惯性运动是直线运动笛卡尔：圆周运动或曲线运动的物体持续产生一种摆脱他们转动中心的倾向——所以不是惯性运动运动的原因——微粒碰撞第一原因：超验的最普遍的原因——上帝——形而上学原因第二原因，是按照一种自然的“规律”或“规则”，以一种精确的和确定的方式，产生这种或那种可量化的作用的原因——物理学原因所有的自然现象是由运动着的物质微粒引起的，因为物理世界只包含处于运动之中的物质微粒。（原子论）物质不是自身运动的原因，是上帝使其动起来。（第一原因）保持物质运动不需要其它任何外力；运动是一种状态，只要没有外部作用来改变它，运动就会继续下去。（惯性定律）在碰撞中，运动从一个物体传递到另一个物体，运动自身是不灭的（微粒碰撞论）要在充实的物质世界解释运动物质世界只有具有广延的物质物质与广延密不可分。广延既是物质的属性，也是它的存在方式。可延展的空间必然充满物质——必定是物质，没有真空移动需要空间（物理学意义上的）。运动是在时间和空间中发生的当物体移动离开原来的位置时，有其它物体已经为它腾出了空间，而它原来占据的空间则会被其它物体所占据。在一个充实的宇宙中，每一个粒子必须参与移动物质的闭合循环漩涡宇宙我们的宇宙由无数个微粒构成，这些微粒不断做闭合循环的运动形成了一个一个的漩涡漩涡的绝大部分区域充满了小球，由于彼此之间不断的发生的碰撞，这些微球变成完美的球体——第二元素而这些球体之间填满了第一元素——以太，而第三元素比第二元素巨大得多，它们就是行星漩涡理论是第一个用以替代水晶球体系的、似乎合理的系统，盛行了半个世纪之久自然给即机浸器自然吧由没有性任何愧活性锦成分的物斥质构沸成，随所有皇的现亡象都趋可以叶通过走微粒打运动同解释饿。任何“活性”“灵性”的运插动都键和自粥然运让动一茎样，锄受同著样的物理吐学规悄律支配笛卡锁尔：挖我不费承认演工匠汗制造土的机牧械与笋大自沙然独谨自构纤造的继各种否物体买之间射存在定任何句的不岛同[……]，力然学的敬一切叛法则董肯定杜从属场物理碎学，壤因此五一切人造傍之物引也都窄是自袖然之迅物。古希州腊：樱自然另是一脸个有挑机体古代在：人笋造物霞和自载然物址的区写分人在臭自然伴界的狐位置机械防论与受自然龄数学臭化的它张力近代狭科学具的两致个侧所面：自然昌数学土化：用趁数学超描述较自然初，一懂切自书然现匠象都鼓可以煌用数期学描哨述（才毕达脑哥拉拜斯－汤柏拉员图传关统）机械凡论：所捷有的岭自然卖现象瓜都可报以归展于运粱动和溪物质盘，排碌除超已自然世力量张力消：描稿述VS因果霉作用机械梨论哲妙学案棉例:真空雄问题真空约问题托里坟拆利扁实验粒：在鸣一根京四英活尺长宵、一招端封匙闭的弃玻璃显管内嘱注满期水银邻，，孤用手镜堵住援开口枪的一湿端将填管子须倒立吃放入燥水银沉盘，画松开崭手水悔银向永下流禽，但摄流到金水银岂柱高闻约30英寸训（76疼0毫米财）时斧，水懒银不忌再下书流了悠。16际44年，精托里扮拆利舅利用懂这一判原理美制成钓里第婚一只惠气压匀计如何纠解释批水银摊柱上哀方的摄“真别空”亚里树士多经德：仿自然壤厌恶含真空一方晴面，颂从运脆动角下度来熔说，组真空纹中的帜阻力今为零疼因肥此速悄度无禽限大逻辑吉学宣羡称真练空是把指没班有东影西，阔因此道说真胸空存样在本压是自羡相矛贤盾的浓陈述亚里盼士多霉德学脆派的杆解释碧：空气口的气快泡必康然存俩在与浴试管次的顶吴部；蹦当试要管被栗竖起肺的时命候，酷气泡污膨胀唯或者剩扩张睡，直很到气爬泡的劣张力寇能承贿受得沿起水雷银的予重量液体腔上方芦产生月水蒸灭汽，款水蒸屯汽把唱液体荐往下凶压，购如果涝没有东水蒸学汽，洁水银择会充冒满整圾个试隙管布莱弦斯·帕斯妹卡针对携气泡年派：尼假设利试管提中真沟有气昨泡，亦而且穗是气协泡凭坟其表乘面张亡力支零持这给液体病柱，王那么鸭应该牙可以田找到香液体咏柱的份长度冬和液绵体上厕方空弄间的骄关系翁。而实患验证多明，匆无论哀液体删上面街的空类间有飞多大贿，水笨银柱卧的长腰度都镇保持农不变针对乌蒸汽务派：稻用酒撤精和寄水做背实验酒中泄比水卫含有皆更多汁的水碌蒸汽酒比详水轻实验施证明墨，酒锹柱比尽水柱瓶要高史，亦秋即重屡量是辞决定奸柱体冒高低赶的主斯要因柜素布莱忧斯·帕斯剃卡16董23年出跑生于加法国委，只倡活了39岁，软却在除科学竭、哲时学和夺文学泥上都兴创下厉了不近朽的森业绩抖。通过躺在海滥拔较怒高的纺地方尖进行畏的多绑次实邀验，靠进一终步支叮持了博托里侨拆利肥关于皂大气肥压力各的观搅点。进一阀步研啦究了佩液体校的静资力学甜，提流出了傲著名查的帕翠斯卡傍原理粒（作失用于秀密闭剥液体际中的舟压力督可以封完全陪传递具到液幕体内势部的西任何锡一处再，并祸且垂默直地悄作用剩于它食所接钢触的描任一危界面洗上。绿）真空殊问题盖里惊克16辱02年出院生于图德国粪的名扔门望谋族，卖早年巧游学并于荷培兰、缘瑞法国迷和英鞋国，利学习荡法律敬和数吗学，16授46年当械上马边德堡鸡市的除市长马德肥堡半恢球实瞎验：两使真责空和播大气秩压力勾为世初人所架接受真空迎问题波义景尔证实姿了在衡真空切中，删羽毛脚和铅碧块果煮然同皇时下井落；杀