转帖： 《文盲正侃时间史第一部【物理正传】》

柳之心

　　理性
　　　　
　　公元前6世纪上半叶，古希腊出现了一批思维不正常的人，泰勒斯、毕达哥拉斯、赫拉克利特等，他们不像以前的人那样，多凭经验和直觉思考，而是更多地使用逻辑，进行理性的思辨，探求世界的本质。对，这就是哲学。
　　哲学家们开始琢磨，世界是由什么组成的，它的成分、结构和运作原理，有没有违规添加剂？这些东西都是从哪儿来的？地震、日食、雨雪等这些千奇百怪的现象，都是怎么发生的……一时间七嘴八舌，好不热闹。比方说，西方科学和哲学之祖泰勒斯认为，水生万物，万物复归于水，大地就漂在水面上；数学家毕达哥拉斯（勾股定理的最早发现者）认为，“数”是物质的根本实在，于是他把数学作为探究世界的基本工具；“万物皆流变”学说的创始人赫拉克利特认为火是万物之本，他说，天体是盛满火的碗，当碗口背向我们时，就发生日食、月食等……虽然有些观点现在看来很幼稚，但我们发现，自然的人格化消失了，在对自然现象的解释中，事必躬亲的神仙被请了出去，取而代之的是规律性。这一点非常重要，它说明，人对自然的思考，开始走向理性。
　　那时，米利都派已经在建立唯物论和一元论了，他们认为，世界是由唯一的一种基本实体组成。
　　理性，不仅为神仙们减了负，还让天上的星星清晰起来。

柳之心

　　人类从学会思考时起，就对星空好奇不已。宗教出现后，我们不约而同地把星星与神仙、命运、天意等联系在一起，加上历法的需要，天文学就此产生了。
　　最初，人类不约而同地认为世界是神创造的，宙斯、耶和华、盘古……但这些传说并不妨碍我们对星空的实际观测。
　　人们很早就发现有几颗星不老实，总在乱动。公元5世纪前后，巴比伦的祭司们就锁定了金木水火土和日月这七颗星的活动范围，我们管它叫黄道带。他们记下观测结果，积累大量数据，通过计数的方式找到规律，从而做出一些预言，比如新月出现的时间，甚至能预言月食，虽然不太准。
　　实际的观测和数据分析，理性的计算和规律总结，这就是先“定量”，再“定性”。我们一脚踏入了科学之门。

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　　公元前6世纪下半叶。老子的《道德经》问世，他说，“道，可道，非常道。名，可名，非常名。无，名天地之始，有，名万物之母……”而孔子正在和礼法较劲，他见本该只欣赏48人组舞蹈的季氏，居然私自欣赏只有天子才能用的64人组的舞蹈，吼出一句名言：“是可忍，孰不可忍？！”受到了领导的好评，当然，领导的好评就是群众的一致好评。
　　　　这时，留基伯和德谟克利特继承并发展了唯物论和一元论，他们提出：世界，是一个无限的虚空。虚空中，有无数小到看不见的固体粒子，叫做“原子”，这些原子随意运动、碰撞、排列，形成了万物。这个学说的重点是，任何事物，都是原子遵从规律运动的必然结果，不受神力和精神的控制。
　　　　但是，巴门尼德却认为，运动，或者叫变化，是不存在的。他的学生芝诺还搞出一个有趣的逻辑悖论，大意是：运动就是物体在有限的时间内，从一点到达另一点。但是，任何距离都可以分成无穷个小间隔。在有限的时间内，穿越无穷个间隔，是不可能的。所以，运动也是不可能的。他们得出结论：虽然经验和感觉告诉我们，变化是存在的，但从理性上看，这只是很真实的幻觉。
　　　　这个悖论结构简单，体积小巧，却结实耐用，让几代哲学家大伤脑筋。由它可见，这阶段，希腊哲学家的逻辑和论证功力提升神速。

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　　后来，恩培多克勒用折中的办法，勉强应付了这个悖论：构成万物的基本元素既不产生也不消亡，这就满足了“不变”的要求。但它们因“爱”与“斗”而聚合、分离，这又产生了“变化”，就像我们感觉的那样。这个说法没解决悖论，只是和了一团稀泥。
　　　　
　　公元前5世纪下半叶，一个熟人出现了：苏格拉底，西方哲学的奠基人。他说，研究天啊地啊这些东西不实用，还不如研究人，可以促进社会和谐。他使希腊哲学的重心，从宇宙关怀偏向政治和伦理关怀。老苏虽然成功地转移了哲学家的注意力，但大家并没有放弃对宇宙的思考。相反，老苏精妙的思辨方法，使哲学更加成熟，辩证思维方法直逼事物的本质。
　　　　
　　老苏不仅本人很牛，他的弟子，以及弟子的弟子，也是一个更比一个牛。
　　柏拉图和亚里士多德。他俩与老苏并称为“古希腊三大哲学家”。

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起步
　　
　　公元前5世纪和4世纪之交。
　　期盼已久的时刻终于来到了——中国也出了一个牛人：墨子。墨家学派的创始人。他不仅是思想家、教育家、军事家、社会活动家，还是个哲学家、科学家。
　　墨子反对老子关于“天下万物生于有，有生于无”的说法。他认为，宇宙是一个连续的整体。时间和空间都是连续不间断的。对于整体来说，时空是无穷的，而对于部分来说，时空则是有限的。
　　他说，物体的运动，在时间中表现为先后的差异，在空间中表现为位置的迁移。离开时空的运动是不存在的——这个相当的牛。
　　他还讨论了物体受力运动，提出作用力和反作用力，如果没有阻力的话，物体会永远运动下去——这个太牛了！
　　墨子还对光学、力学进行了研究，讨论了平面镜、凹面镜、凸面镜成像的现象，阐明了光沿直线前进、光影关系和小孔成像原理，用秤杆平衡为例，阐明杠杆原理，还对斜面、重心、滚动摩擦等问题进行了研究。
　　墨子研究数学，给出了直线、倍、平、同长、中、圆、正方形等数学定义，比如，“圆，一中同长也。”与欧几里得几何学中圆的定义完全一致。
　　值得一提的还有“墨辩逻辑”，它使得中国古代逻辑，无论在理论上还是在体系上，都达到了较为完整的程度。
　　我是有多希望墨家——这个中国古代的科学家集团强盛起来啊！但是没有。
　　那么好吧，墨子取得了这么多的成果，在世界科学史上应该占有较高的位置了吧？这个总该有吧？
　　还是没有。这个答案太狗血。但，这就是历史。

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　　我们知道，由于古代信息不畅，一些科学定律、理论，在不同的地区被反复发现和建立，这就涉及到科学发现的优先权问题。对此，我们不仅要看发现的时间，更要看它是否问诸于世、是否得到世人承认和传播，以及产生了多大的影响。比如，公元前3世纪，古希腊天文学家、数学家阿利斯塔克就提出地球自转、还绕太阳转的“日心说”，但，一来他没有给出充分证明；二来没被世人接受，也没产生什么影响，所以日心说不归他。
　　虽然墨子的科学成果已经达到当时的世界水平，有的观念还相当的领先。但可惜的是，那时中国人的注意力都在眼前利益上。而解释万物，都喜欢用含糊晦涩的表达来显示高深。儒道二家的话，领导们爱听，就得到大力弘扬，浸入国人的灵魂，刻进了我们的DNA。劳心者治人，劳力者治于人。自然科学被划在“劳力”范畴，地位低下。于是，国人对摆布人的兴趣，远远超出研究自然的兴趣，如果能把这两种兴趣定量，将出现一个十分变态的比例。所以除了墨家，没人对这些不能当饭吃、不能换取金钱地位美女的东西感兴趣。于是，墨子之后，他的成就便渐渐束之高阁，无人问津，到汉朝就淡出了历史舞台，著说多有失佚。直到两千多年后，才被学者们从一些残篇中“发现”。可以说，墨子科学成就所产生的影响，只是让两千多年后的我们震惊了一把。
　　唉！不毛之地。不知是毛的悲哀，还是地的悲哀。既然搞不清楚，那咱们还是说说古希腊吧。

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　　柏拉图，活跃在公元前4世纪和3世纪之交，古希腊伟大的哲学家，也是全部西方哲学，乃至整个西方文化最伟大的哲学家和思想家之一。我们最初认识阿图，大概都很浪漫，是从“柏拉图式爱情”开始的。虽然阿图的巨大贡献与爱情无关，但“柏拉图式爱情”的概念，也反映了阿图尊崇理性、排斥感官感受的一贯思想。
　　阿图把理性推上至高无上的地位。他认为，我们凭感官感觉到的这个世界，只是真实世界的简单投影而已。所以，人要获得真实的知识，感觉是靠不住的，必须完全靠理性才行。也就是说，我们必须把看到的、听到的、闻到的、尝到的、触摸到的这些感觉统统忘掉，只有用纯理性的逻辑思辨，才可能找到世界的真相——最根本的实在。
　　这个结论听起来很荒谬，但在某种意义上，它确实更接近事物的本质。关于这一点，我们以后将详细讨论。
　　事实是，柏拉图用他的理性，确实得到了更先进的理论。
　　阿图认为，造物主按照几何原理创造了完美的世界。他接受了恩培多克勒的“水、火、土、气”四元素说。还受到了毕达哥拉斯用数学构建宇宙的思想影响。结果是：他构建了“几何原子论”。

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　　阿图告诉我们，最根本的东西是等边三角形。三角形是二维图形，所以它是非实体的——是不是有点眼熟啊？对了，好像跟现在弦论所说的“膜”有点类似。虽然二维的东东是非实体的，但是，就像咱小时候玩积木那样，把它们拼拼接接，就能组成各种形状的三维粒子，每一个形状对应一种元素。
　　由于真实的世界是完美的，所以，出于美学考虑，这些三维粒子，必须是由完全相同的平面组成的对称几何体——“正多面体”。而据目前所知，只存在5种正多面体：
　　四面体，4个等边三角形。对应火元素。
　　六面体，也就是正方体，6个正方形。对应土元素。
　　八面体，8个等边三角形。对应气元素。
　　十二面体，12个等边五角形。对应水元素。
　　二十面体，20个等边三角形。对应整个宇宙。
　　平面形状构成物体，反过来，物体最终可以还原成平面。
　　这看起来很不理性，但仔细推敲一下，我们会相当拜服这位公元前的牛人。这个理论有三个特征：元素以不同比例混合，能产生不同的物质；图形可以拆分组合，允许一种元素变成另一种元素；能用数学演算事物变化——对自然认识的数学化的重要一步。

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　　阿图还具体描述了我们的宇宙：从美学角度考虑，他认为所有天体都是圆形，包括我们脚下的大地。地球静止在中心，被圆形的天球包围着，天球每天自转一圈。在天球上，有与地球赤道对应的赤道，太阳、月亮以及其他行星的路径，在倾斜于赤道的一个圆周带，我们管它叫“黄道”。在黄道上，太阳每年绕一圈，月亮每月绕一圈，其他行星速度各有不同，有时还会逆向运动。柏拉图甚至看出来，水星和金星是太阳的跟屁虫，总是离太阳不远。这一理论较好地解释了天体运行、日月食、四季等现象。
　　要知道，那是在公元前4世纪上半叶。强悍啊！
　　更强悍的是阿图的学生。
　　亚里士多德。古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家之一。逍遥学派的创始人，亚历山大的老师。不说别的，单看人家老亚的老师和学生，就足以让所有人鸭梨山大。
　　我们来看看，老亚是怎么看这个世界的。
　　他说，我们处在一个有序的世界，万物都按照自己的本性运行，掌握了这些本性，我们就能预测万物的发展。
　　老亚认为，万物只有在纯自然状态下，才能显露本性，人为的干扰越多，只能让这些本性显露的越不充分。所以，他从不做实验，而只凭观察和理性分析。他归纳了著名的“四因说”，用来理解事物的变化。
　　形式因：物体所接受的形式。例如：空气就不接受石头那样的存在形式。
　　质料因：决定形式的质料，它始终不变。比如：用空气作质料，就没法做成石头。
　　动力因：引起变化的作用者。比如：水滴石穿，木“穿”的变化，动力因是水“滴”。
　　目的因：变化的目的。比如：用石头刻个盆，目的是为了用它盛东西。
　　亚里士多德认为，宇宙是一个巨大的球，它无始无终，是永恒的。以月球为界，宇宙球分两个区域，月球以上是天界，以下是地界。地界的万物有变化，比如生死、聚散等等；天界永远不变，是由不朽的另一类元素组成——看过电影《第五元素》没？老亚创造的词。

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　　老亚和他的老师阿图一样，认为万物可以还原成元素，或更基本的东西。但他不接受阿图的几何图形说。
　　老亚认为事物有4种基本性质，这四种性质两两对立：热VS冷，干VS湿。它们交叉作用于4种基本元素，从而产生万物及变化。基本公式：冷+干=土；冷+湿=水；热+湿=气；热+干=火。
　　根据这些基本公式，我们可以得出，水被加热，它的冷就没了，就变成了气。反之可倒推出水从气态变成液态。
　　冷、热、干、湿的程度不同，以及水、火、土、气四元素的混合比例不同，就产生不同的质料和物体。
　　大家一听，这个理论太符合实际了！你看看：泥又湿又软，进窑一烧，就能变成陶器呀砖块啊什么的；铜和锡加热会变成液体，把它们按比例熔合，就变成青铜等等。人类早就朦朦胧胧地意识到一点点了，只不过是从没有人解释得如此美妙和系统。所以，这个理论立即受到各界人士的普遍欢迎。然后，炼金术、炼丹术出现了。这是化学的萌芽。
　　人们把能想到的各种动物、植物、矿物放在一起，各种炼，企图炼出宝物，可得到的总是废物。但偶尔也会有意外收获。1000多年前，中国，一名执著的炼丹家沐浴焚香，白袍美髯，信心满满地把新配方放进炼丹炉，照例点火……然后，一声巨响，浓烟过后，炼丹家须发焦立，浑身乌黑，青烟袅袅，小白牙亮眼睛……黑火药诞生了！这是一个奇迹。
　　总是炼不出宝贝，人们并不怀疑是理论出了问题，而是怀疑温度、湿度没控制好，以及元素比例搭配不当。连两千年后的牛顿都相信，只要功夫深，就能炼成金。