转帖： 《文盲正侃时间史第一部【物理正传】》

柳之心

　　老亚还说，不同元素、不同质料有着不同的“本性”，比如它们的轻重就不同，气和火是轻的，火比气更轻，它们的本性是上升；水和土是重的，土比水更重，他们的本性是下沉。
　　在无干扰、不混合的理想状态下，四元素都按照本性行动：土和水下沉，土凝聚在宇宙中心，水包在土上；火和气上升，气在下，火在上。逐层包裹，形成一个大球。再向上，就是前面说的天界了。但是，由于这个世界有干扰，元素又相互混合，所以世界就成了我们看到的这个样子，有山有沟有河有海有云……乱七八糟的不规则。
　　根据这一原理，老亚建立了运动学。老亚的运动学有两个基本原理：
　　一、运动分两种：按本性运动的“自然运动”和外力引起的“受迫运动”。比如，石头的本性是向下沉，你把它搬到山顶上，它就是被你的“外力”导致的受迫运动；而它从山顶滚下来，是“本性力”导致的“自然运动”，滚到山脚，到达自然位置，自然运动就停止了。
　　二、没有推动力就没有运动。就是说，必须有一个力一直推动物体，物体才会运动。
　　这两点好像很合理，但大家立即发现，按照这个原理，我们扔一块石头，当石头离开手的一刹那，手对它已经不产生推力了，它应该直接掉在地上才对。可石头一点面子也不给，它飞了出去，划出一道优美的弧线，躺在离手很远的地方，一副欠扁的表情。

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　　大家尴尬地看着老亚。
　　老亚微微一笑：是媒介代替了推动者。我们扔石头，也把这个力传给了周围的媒介，比如空气，这样，它们也有了相同方向的力，继续推着石头向前跑，直到这个力慢慢消失。
　　老亚还得出很多基础性结论，比如：当动力和阻力相等时，运动将会停止等等……
　　我们现在评价亚里士多德，经常会拿他的一些错误理论来说事。其实，如果只允许用一个词来评价他，我想只有一个词最合适：博大精深。在对自然现象的分析、解释等方面，老亚的成就，是前无古人的。他创立了形式逻辑学，丰富和发展了哲学的各个分支学科，为人类科学发展作出了巨大的贡献。
　　哲学家玩的就是学问。马克思认为，老亚是古希腊最有学问的哲学家。逻辑学、修辞学、物理学、生物学、教育学、心理学、政治学、经济学、美学、博物学……他无一不精。他的著作据说多达四百到一千部，比如《工具论》、《形而上学》、《物理学》、《伦理学》、《政治学》、《诗学》等等，是那时的百科全书。
　　老亚的思想对人类产生了深远的影响。他活着时，人们有什么问题，那就是去问问老亚；他死后，人们有什么问题，那就是翻翻书，看看老亚是怎么说的。一直到1900多年以后，伽利略终结了他的权威。

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开路
　　
　　亚里士多德的形式逻辑学，在科学兵器排行榜上赫赫有名。它最辉煌的战绩，却是借助另一位牛人的手去斩获的。
　　欧几里得。公元前4世纪和3世纪之交的古希腊数学家，几何之父。
　　说到这，咱们来复习一下形式逻辑学的分析工具：著名的三段论。
　　三段论由大前提和小前提推出结论。例子：
　　大前提：正常的男人都是喜欢美女的。
　　小前提：你是正常的男人。
　　结论：你是喜欢美女的。
　　得出正确的结论，需要前提正确。但是，有时，大前提和小前提不是那么确定。比如：
　　大前提：专心工作、不搞宫心计的人得不到提拔。
　　小前提：你专心工作，不搞宫心计。
　　结论：你得不到提拔。
　　虽然这是普遍规律，但这种事情很复杂很微妙，有时冷不丁就会出现奇迹：专心工作、不搞宫心计的你被提拔了！别看这个几率小得犹如沥泉比之东海，也能导致整个结论错误——只要一滴。
　　那么，如何能够保证前提正确呢？
　　欧老动了动他那颗智慧的脑瓜，找到一个绝妙的办法：用无须证明、也没法证明的最浅显的简单真理作前提。比如：整体大于部分、凡是直角都相等……这样的道理谁都没意见，我们管它叫“公理”或“公设”。

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　　欧老摆出不证自明的5条公理和5条公设，用缜密的逻辑演绎，步步为营，立柱架梁，添砖加瓦，构建了一座辉煌的数学大厦——《几何原本》（以后简称《原本》）。欧氏几何大概是怎么回事儿，我们到“广义相对论”时再说。
　　《原本》的研究、使用和传播之广，除《圣经》之外，没有任何其他著作与之媲美。它集整个古希腊数学的成果和精神于一身，是数学、哲学的双料巨著。它标志着人类第一次完成了对空间的认识——空间是人类认识自然的关键之一，这一认识直到两千多年后爱因斯坦出现，才被改变。《原本》的伟大之处，不仅在于取得了这些成果，更在于取得这些成果所使用的方法。

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　　公理演绎法。
　　这是从公理、定义出发，论证命题、得到定理的论证方法——这一科学手段的系统应用，是人类理性的一次革命。杨振宁认为，现代科学没有发生在中国，而是发生在西方，正是因为中西分别受《周易》和《原本》影响，产生了两种不同的思维方式和文化。
　　
　　那是一个充满传奇的年代，那是一个神人辈出的地方。如果说，苏格拉底、柏拉图都出现在古希腊，让人羡慕，而亚里士多德、欧几里得又出现在古希腊，让人嫉妒的话，那么，接下来这个神人还出现在古希腊，就不能不让人恨了！
　　阿基米德。
　　给我一个支点，我可以撬动地球。这句话只有“力学之父”才说得出来。
　　公元前3世纪。阿德是当时智慧的象征。叙拉古国王怀疑自己的王冠被工匠掺了假，请阿德帮忙验证一下。阿德苦思冥想不得其法，决定先洗洗睡了再说。当他爬进盛满水的浴缸时，水保持了万亿年的一贯作风，毫不犹豫地溢了出去。阿德立即意识到，水溢出的体积，等于他进到水里的那部分身体的体积。那么，物体在液体中所获得的浮力，就等于它所排出液体的重量……于是他从浴缸里跳了出来，兴奋地奔跑大叫：“我知道了！……”著名的阿基米德原理，也就是浮力定律也随之冲出浴缸，走向世界。
　　这个故事誉满全球，妇孺皆知。但作为古希腊伟大的哲学家、数学家、天文学家和物理学家，阿德的贡献之大，恐怕是我们难以想象的。我们现在来看看，阿德除了史上最著名的裸奔之外，还干了哪些大事。
　　阿德不仅是力学之父、静力学和流体静力学的奠基人，还是物理学之父。他通过大量实验发现了杠杆原理。这不算牛，因为别人也发现了。但是用几何演泽法推出N多杠杆命题，并给出严格证明和公式的，就只有阿德。这才叫牛。

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　　你要是说，阿德的长处是科学理论，那没错。他的理论成果丰硕，每一个命题都有严密、精确的逻辑证明。但你要是说，他的长处只有科学理论，那就大错特错了。阿德不仅善于动脑，还善于动手，是理论与实验“两手抓、两手硬”的完美天才。他的科学成果和科学方法，对推动人类科学发展起到了巨大的作用。
　　他一生设计、制造了大量机械、机器设备，有的用于实验，有的用于观测，有的用于生产生活，还有的用于军事。他利用杠杆原理，制造杠杆系统设备，解决了大量的问题。此外，举重滑轮、以及被称作“阿基米德螺旋”扬水机等发明，至今仍在使用。
　　可以说，阿德是用科学理论指导技术实践的第一人。这可不是浪得虚名。他科学地实现了自己匪夷所思的想象力，还写下了用知识PK罗马大军的不朽传奇。公元3世纪末，强悍的罗马帝国进攻叙拉古，阿基米德为保卫国土，发明了各种武器，低碳高效。比较著名的有：大起重机，可将敌舰吊到空中，然后扔在水面上摔碎；用凹面镜原理，让无数百姓用镜子聚焦阳光，烧毁敌舰，首开人类利用太阳能的先河；利用杠杆原理造出投石机，威力惊人……罗马大将军马塞拉斯苦笑着承认：“这是一场罗马舰队与阿基米德一人的战争”、“阿基米德是神话中的百手巨人”。
　　阿德用实际行动告诉地球人：知识就是力量！可惜人们反应太慢，直到1800年以后才由培根总结出来。
　　很强很辉煌是吧？其实，阿德在物理和机械方面的研究和发明还是次要的，他更灿烂的成就是天文学和数学。

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　　阿德曾制作一座水力天象仪，日月星辰运行精确，并且，居然能预测月蚀、日蚀！晚年时，他开始怀疑地球不是宇宙的中心，并推测地球有可能是绕着太阳转的。这个观点直到1800年后才由哥白尼提出。
　　有一种境界，叫至善至美。欧几里得严格的推理方法，柏拉图丰富的想象力，被阿德和谐地融为一体，希腊数学，被阿德的妙手推向巅峰。抛物线弓形、螺线、圆形的面积，以及椭球体、抛物面体……这些复杂几何体的表面积和体积，一直让数学家们大伤脑筋。阿德创立了“穷竭法”，即“逐步近似求极限”的方法，给出了对付这些奇形怪状的算法，这是微积分计算的鼻祖。今天，不管是什么奇形怪状的东西，我们都能计算出它的体积、面积，这是阿德的功劳。
　　美国著名数学史家E.T.贝尔这样评价阿德：任何一张“史上最伟大的3个数学家”的名单，一定包括阿基米德，而另外两个，通常是牛顿和高斯。把数学成就、时代背景、对人类所产生的影响等因素综合来看，首推阿基米德。
　　“除了伟大的牛顿和伟大的爱因斯坦，再没有一个人象阿基米德那样为人类的进步做出过这样大的贡献。”这个评价，阿德当之无愧。
　　阿基米德时代，代表着古代人类科学发展的顶峰。

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　　阿德之后，1800年无人超越。这是一种什么感觉？我想，阿德一定很寂寞。
　　
　　罗马帝国灭亡后，欧洲进入“黑暗时代”——中世纪。就像“四书五经”统治中国人一样，《圣经》统治着欧洲人，科学和哲学沦为神学的婢女，在漫长的1000多年里，整个西欧在科学方面没有原创性的贡献。不仅如此，教会只接受符合《圣经》需要的学说，导致了科学的退步，一些先进的科学探索被终止。直到伟大的文艺复兴，世间降临一位绝世全才。
　　列奥纳多•达•芬奇。
　　一提起达•芬奇，我们首先想到的是《蒙娜丽莎》，这是人类绘画艺术的巅峰，其艺术成就是空前的。500年来，阿奇一直被模仿，从未被超越。看看眼前这个浮躁的世界，估计他的成就也是绝后的。所以，我们习惯地认为，阿奇是史上最牛画家。这个没错，但是，不全面。
　　实际上，阿奇不仅是艺术大师，他还是科学巨匠、文艺理论家、大哲学家、诗人、音乐家、工程师和发明家。三百六十行，他行行是状元，在几乎每个领域都做出了令人膜拜的贡献。人们绞尽脑汁，想用一个词来评价他，但都觉得不够劲，于是，“文艺复兴时代最完美的代表”、“第一流的学者”、“旷世奇才”……各种巨型帽子纷纷戴在阿奇的头上。恩格斯称他为“巨人中的巨人”。
　　阿奇的成就太多，涉猎的领域也太多。在这里，我们只能在他的科学成就中走马观花一下。
　　天文学：认识到地球只是一颗绕太阳运转的行星。月亮靠反射阳光照耀夜空。阿奇还由此幻想利用太阳能。
　　物理学：重新发现了液压概念，提出了连通器原理。最早开始摩擦学理论的研究。发现了惯性原理，后来为伽利略的实验所证明。
　　医学：从解剖学入手，研究了人体各部分的构造。他发现了血液的功能，认为血液对人体起着新陈代谢的作用。成为近代生理解剖学的始祖。
　　建筑学：解决了中央圆屋顶建筑物设计问题，解决了理想城市的规划问题。在城市街道设计中，他把车马道和人行道分开，还具体规定了房屋的高度和街道的宽度。
　　水利：作了疏通亚诺河的施工计划。设计并亲自主持修建了米兰至帕维亚的运河灌溉工程。有些水利设施至今仍在发挥作用。
　　地质：根据化石、洪水痕迹等推断出地壳变动、海陆变迁等。计算出地球的直径为7000余英里。
　　此外，阿奇还有诸多发明，涉及军事、工业、生活等方方面面，欣赏他琳琅满目的发明成果之前，让我们深吸一口气：
　　簧轮枪、子母弹、三管大炮、降落伞、机关枪、手榴弹、坦克车、浮动雪鞋、潜水服及潜水艇、双层船壳战舰、滑翔机、扑翼飞机、直升机、旋转浮桥、拉动装置、发条传动装置、滚珠装置、反向螺旋、差动螺旋、风速计、陀螺仪、纺织机、起重机、挖掘机、自毁式密码筒、初级机器人、乐器、闹钟、自行车、照相机、温度计、烤肉机......

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　　可惜的是，达芬奇的多数成果都只是记在他的手稿里，未公开发表，500年来损毁大半。看过《达芬奇密码》的童鞋们都晓得，虽然影片纯属虚构，但阿奇的确是个喜欢设迷局的家伙，他的这些手稿，都是以独特的“左手反书”写的，解读起来十分的费力。但是一经解读，人们都惊奇地发现，阿奇简直就是现代世界的预言家！他现存的6000多页手稿至今仍在影响科学研究。欧美各国、以色列等亚洲国家设立了研究达芬奇的专门机构。科学史家丹皮尔说，如果阿奇的著作在当时发表，科学会一下子跳到一百年以后的局面！这种遗憾，也许只有墨子才能感同身受。
　　不过，遗憾归遗憾，虽然阿奇的很多成果没能及时发挥作用，但他的科学主张却为后世所继承并发扬光大，那就是“知识起源于实践、实践应以好的理论为基础、在实践中探索科学的奥秘”的科学方法。这种求真务实、勇于挑战的探索精神，对后代产生了重大而深远的影响。
　　
　　看，我们从史前说到文艺复兴，时空跨越数十万年，用了一万多字，说得最多的是什么？对，科学方法！只有好的科学方法，才能够得到好的科学成果。
　　直觉、经验、归纳、理性、逻辑、公理演绎，然后是，公理演绎+观测+实践（实验）。
　　很简单、很明显的道理，我们却花了几十万年的时间去寻找。这不算遗憾。真正遗憾的是，直到今天，还有相当一部分人，由于或者个性、或者见识、或者品德、或者智力的原因，行事说话仍然无视实际，也无视逻辑。用汉代刘歆的话说，就是“犹欲保残守缺，挟恐见破之私意，而无从善服义之公心。”
　　也许有人说，这是社会和意识形态问题，不应该放在这里讨论。其实，社会和意识形态问题会严重影响科学问题。2011年的诺贝尔化学奖刚刚揭晓，它被以色列科学家斩获。为什么诺奖经常在瑞士啊、荷兰啊、丹麦啊、奥地利啊、比利时啊这些几万平方公里国土、几百万人口的“小国”中产生，而偏偏不在我们960多万平方公里国土、13亿人口的“大国”里产生？！其实我们不必千万次地问，只要看看，在我们这里，成功的标准是什么，以及靠什么才能取得成功，就什么明白了。

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　　　　第二章 晕死人的时间