“中医底气”漫谈(四)之『自然观』

兮招天

   【其它，等等】关于“自然”一词的理解(母题)，实际延伸到了『自然观』的思维哲学层面，比如牛顿前后100年的诸多科学家、哲学家们，都是在自觉而不自觉地批判『经院哲学』、汲取『自然神学』的基础上，从而形成了个性鲜明的自然科学观念以及相应方法体系……

    我们要学习、参透古典物理、经典物理、现代物理和近代物理，在中国「应试教育，打好基础」阶段，以上这些方面有时候还真是绕不过的高坎儿——

    百多年前，中华国门被西方坚船利炮打开，我们不得不从日本照搬了西方格物学，对于基础教材中那些耳熟能详的名词，“拿来主义”固然简便好使，但直接造成了东、西方文化的冲突，民众思维的大乱斗，如今『中华文化复兴』在即，俨然到了我们还债的时候了！

    举全中国之力，统计整理出基础教材中的常见名词，给予从定义、概念到科学内涵、历史渊源，再到文化观念、思维架构的全新体系编写的《新格物辞源》，搭建好东西方思哲沟通的桥梁、「理／神性心／道性」的天梯，将是一桩『利在当代，功造千秋』的世纪伟业！！！
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【编者按：前文“物理是假说集合”，已经暗示了西方科学研究，其实都是个性化的人择理论或数学模型。
    是故，在前面九篇系列文中，作为三大科学基本工具的哲学、数学与物理，从始至终，它们都存在着学术争端，逼不得已，只好靠时间去检验了】

    西方现代科学，彻头彻尾充斥着「堂吉诃德骑士精神」般的“个人价值绽放与社团信仰诉求”的西方独特人文风情，而绝不是普世价值所宣扬的“科研远离政治、悠闲笑谈的下午茶”。

兮招天

数学瑰宝——宇宙的自然语言

　　纵观历史，人类一直在努力寻找探索物质世界的的基本原理。数千年以来，在世界各大文明中都已发现解释世界各个物质规律的原理中基础科学中都用到了一门基础学科，这门学科就是数学。

　　数学是全球文明的瑰宝，数学创造了描述宇宙的语言，追溯数学发展的历程，从它简单的从1,2,3开始到如今成为一门极其复杂的科学。用数学的眼观读懂世界，从计量时间到确定自己在宇宙中的位置，从绘制地图到航海探险，从人类早期的发明到如今的先进科技数学已成为人类文明的支点。

　　本文以走马观花的形式，大致介绍了数学在人类文明的产生与发展历程，分别介绍了早期的四大文明古国数学，以及后来居上的欧美数学。

埃及
　　在人类数学路上的第一步是古老的埃及文明。在古老的埃及，记录季节的变化规律十分重要，尼罗河两岸的居民在每年洪灾过后都需要重新的测量他们的土地，因此寻求测量的方法就变得十分重要，简而言之，人们需要测量和计数，古埃及人用他们的身体来测量。为了从辛勤劳动的臣民身上榨取每一分税款，古埃及统治者也把全埃及的土地作了测量。

　　后人由此发现，古埃及人之所以能够完成这项艰巨的工作，是因为他们当时已经掌握了丰富的应用数学知识。他们用十进制来计数，灵感来源于他们的手指。埃及人早就熟悉了二进制，比哲学家兼数学家的莱布尼茨还要早三千多年。今天整个技术世界依赖于古埃及使用的相同原理。

　　还有埃及的象征，令人震撼的世界七大奇迹之一的埃及金字塔，它们实在激动人心，在当时更加令人刮目相看，整个形状组成了完美的对称八面体。这种内对称令数学家印象深刻。黄金比例也隐藏在伟大的金字塔中，微积分的理论也应用到了它的体积之中，当你把金字塔沿着底层切成薄片，这些长方体薄片的体积总和即金字塔的体积，而且切得越薄，这个体积越准确。

　　埃及人是惊人的创造者，他们创造数学的能力令人难以相信。他们揭示了几何和数字的威力，并实现了令人兴奋的数学发现的第一步。

兮招天

希腊

　　希腊是连接古老亚洲和新兴欧洲的纽带，古希腊人的求知欲是最旺盛的，他们曾就地理问题撰了无数的论著，但对他们的地图后人却是一无所知，这或许是这个文明衰落的重要原因吧。希腊人对数学充满了热情，他们所做的最大贡献就是思想上的创新，这一点将影响人类几个世纪。他们告诉了我们证明的威力。

　　希腊的证明数学的鼻祖毕达哥拉斯，因其毕达哥拉斯定理而闻世，他创造了毕达哥拉斯学派，促进了希腊的数学的发展。而他的老师泰勒斯作为希腊最著名的哲学家和数学家开启了希腊证明之先河。

　　希腊也是悖论的最早发源地，毕达哥拉斯的学徒希索帕斯的2导致了第一次数学危机。严格的来讲这还谈不上是悖论，只是人们当时认知水平还不够。第一个从认知角度提出离散数和连续数区别的是希腊人芝诺，芝诺也是一个大悖论家。芝诺曾提出一系列悖论，其中有名的有“阿基里斯追龟说”，“飞箭静止说"。

　　芝诺对希腊数学的影响极其大，导致了严密数学思维的《几何原本》的产生。古希腊的代表作是欧几里得的《几何原本》和阿波罗尼斯的《圆锥曲线》 。 《几何原本》是世间最伟大的数学著作一，是公理演绎体系的成功，被誉为数学的圣经。作为帕拉图的学生欧几里得继承和发展了他老师的体系，创作出了几何学的标准教科书--《几何原本》。

　　谈到希腊，有一个数学家不免反复被人谈起阿基米这位数学史上公认的三个伟大数学家之一，在数学史上很难再找到这样一个卓越的天才了，他给出了很多体积公式的严格证明，还用有限方法处理无限问题，他的发明令人人瞠目结舌，他的种种贡献这里就不再赘述了。古希腊不愧为现代文明的发源地之一，他们的数学思将想影响了人类直到永远。

印度

　　印度这个神秘的宗教国度，他的数学同样的让人感到神秘与神奇。他们创造了世界公认的十进制数，阿拉伯数字。印度杰出的数学家婆罗门笈多证明了“0”的几个基本的性质，此举大大的提升的人们对数的的认识。印度也是最早提出“负数”这一概念的的国家，这些理论至今还在全世界的课堂里传承着。

　　公元前六世纪数学家阿耶波罗给出了一个非常精确的计算圆周率值3.1416，他还据此用影子测量的方法求出了地球的直径约为4万公里，这一数据比现今测得的只差了70公里，这在当时已是件很了不起的事情了。

　　十五世纪印度的另一位伟大的数学家玛德瓦哈在数学中作出了杰出贡献。他提出了无穷级数的概念，并运用分数求出了无穷级数，并因此推导出了如今在工程领域广泛应用的正弦级数。

兮招天

中国

　　中国是个泱泱大国，当欧洲人脸上涂着五颜六色，还用石斧打野猪时，中国人就已经知道如何使用火器，如何写信了，在很短的时间的将中国的数学描述清楚几乎是件不可能的事情，我只能挑出其中最重要的部分来介绍，关于中国的数学史足以装满两三个图书馆。

　　中国是最早用十进制的国家比西方早了一千年，中国人发明了一，二，三，四，五，六，七，八，九，使计数变得简单，而他们忽视了零的存在，使这一本来很简单的方法变得有些复杂。例如，中国人用二十九表示29而不是 二九，二九在中国古代是乘法表示一十八（18）。

　　中国人对数字的痴迷从古老的传说--洛书，就可以看出了。相传在大禹治水时期一只神龟驮着一张图献给大禹。图上有九个数字，这就是闻名于世的洛书，该图的每一行，每一列，每条对角线上的三个数字之和都是一个常数15。

　　数学在中国古代宫廷管理中也发挥着重要的作用，历法和天相都用到了数学。就连皇帝与后宫嫔妃的同房也由数学家来安排。相传皇帝新婚必须在15天里与121名妻子同房，皇后，3位夫人,9名嫔妃，27名世妇，81名御妻，中国的数学家发现这恰好是一个几何级数列，1,3,9,27,81。于是他们按地位身份排出，第一天是皇后，第二天是三名贵妇，第三天是九名嫔妃，接下来三天每天九名世妇，最后的九天是每天九名御妻，总共恰好是一百二十一。

　　中国古代的数学家大多是业余爱好者，但这一点并不妨碍一些数学奇才在中国的诞生，中国数学家赵爽比西方的毕达哥拉斯早一千多年发现了勾股定理，在他在《周髀算经》中提到的求二次方程的求根公式比印度的婆罗门笈多还要早许多年。

　　另一位被哈佛大科学家撒尊称为“那个民族，那个时代，并且是所有时代最伟大的数学家之一”的南宋大数学家秦九韶，他本来是一名官员，当他发现自己心有不甘，觉得自己为官十几生涯偏离了自己内心真正的需要，于是他就投身到了数学的世界里去了，这并不算太晚，其实他是个奇才。他提出的解高次方程的数值解方法比西方要早上八百多年，这在当时简直无法想象。

　　中国的数学是以解决实际问题为基础的，还没上升到理论研究的地步，无论是《九章算术》还是《孙子算经》都强调数学的应用性而忽视了理论研究。

　　14世纪以后，中国的数学变停滞不前了，再加上近代中国的闭关锁国失去了与西方新思想的交流，从此数学在中国衰败了。值得庆幸的是新中国的成立给中国的数学带来了蓬勃发展的春天。华罗庚，陈景润等一批蜚声海内外的大数学家给中国的数学注入了新的血液，相信在不久的将来中国将重新变为数学大国。

兮招天

欧美

　　如果说数学的光明是东方带给西方的，那么数学的春天是欧洲带给世界的。如果说东方是给数学播下了种子，欧洲人就是给他施肥，除草，浇水让他成长，最后收获。如果说四大文明古国给数学打好了地基，那么欧洲人就是在上面建起了一座宏伟的宫殿。当数学的中心由东方转移到西方后，数学的发展可以说是日新月异。至少你不得不承认你上的许多数学课本上的定理都是以欧洲人命名的。

　　欧洲的文艺复兴，给数学的发展带来了巨大的推力，人们急于创造新的数学方法解决航海，天文方面的问题。在这片大陆上诞生了不计其数的杰出数学家，很难再将他们一一列出去细说他们的成就了。

　　13世纪意大利的数学家斐波纳将印度计数体系带到了欧洲，此举大大的推进了欧洲数学的发展，他的另外创造性的工作是同余数和快炙人口的“兔子问题”（斐式数列）。数论在欧洲正真意义上诞生了，数论的奠基人德国的数学王子高斯曾称赞数论为数学的皇后，这一点恐怕至今也无人敢提出异议。光是300多年前费马提出的的费马大定理就让人们绞尽脑汁到如今才证明完毕，更不用说看似简单的歌德巴赫猜想了。

　　十七世纪的欧洲，是变量数学产生的时代，笛卡尔创造了解析几何，费马几乎在同时也创立了解析几何，但由于他低调的个性让笛卡尔抢占先机，两人对解析几何的贡献都是不可磨灭的。解析几何的创立，将变量引入数学，使运动与变化的定量表达式成为可能，从而为微积分的建立搭起了舞台。牛顿和莱布尼茨分别从运动和几何角度创立了微积分，这一历史性的伟大创举，又将数学推向了一个高峰。

　　如果说十九世纪的欧洲是数学的前沿，那么德国就是数学的中心。这一时期德国的的伟大数学家康托，这位“集合论”的创立者，是数学史上最具想象力，最有争议的人物之一。其本人也应提出集合论这一违背传统的理论而备受谴责，最后疯掉了。但人们最后还是肯定了他的理论的正确性，承认他对数学作出的的杰出工作。他的理论不仅影响着现代数学和逻辑，而且深深的影响了现代哲学。

　　另一位对21世纪数学有着深远影响的德国数学家是希尔伯特，他领导了著名的哥廷根学派，使德国牢牢的坐着世界数学研究中心的宝座。他在1900年国际数学大会提出的“23个希尔伯特问题”至今还影响着现代数学的发展。

　　美国这个总共才只有两百年历史的年轻国家，如今却是世界的中心。超级大国美国无论在经济还是在数学上在如今都走在世界的前面。美国的数学的发展得益于两次世界大战，以及它积极吸收外来移民的开明政策。

　　1930年当希特勒上台后对德国数学毁灭性的打击后，在德国数学即将死去。144名德国数学家失去了工作，另有14名自杀或被害，更多的是逃到了美国。例如德国数学巨星赫尔曼，计算机之父冯诺依曼，还有不计其数的其它人，至少德国犹太物理学家爱因斯坦也来了。

　　这些人的到来是普林斯顿变成了新的数学中心。当天下又太平了，数学家开始了对希尔伯特的23问题的证明感兴趣了，美国女数学家茱莉亚和年轻的前苏联研究生尤里马提亚赛为奇合力证明了希尔伯特的第十个问题。俄罗斯数学奇才格里戈里在2002年解决了庞加莱特猜想。数学又迎来了新的春天。

　　数学发展到今天早已渗透到我们生活的各个部分，无论是政治，经济，文化，还是科技，数学的身影都无处不在。数学作为一门基础学科也从来为像今天这样受到人们如此高度的重视，各国度大力发展本国的数学人才，可以说数学水平的高低是衡量一个国家综合国力强弱的重要指标了。人类要想继续发展，数学的发展必须首当其冲。数学在当代也在不断的发展，已经取得了令人瞩目的成绩。数学的发展必将更美好！

兮招天

物理学发展简史
　　董世欢(电气工程学院 2008302540187)

　　摘要：物理学的发展大致经历了三个时期：古代物理学时期、近代物理学时期（又称经典物理学时期）和现代物理学时期。物理学实质性的大发展，绝大部分是在欧洲完成，因此物理学的发展史，也可以看作是欧洲物理学的发展史。

　　关键词：物理学；发展简史；经典力学；电磁学；相对论；量子力学；人类未来发展

0 引言
　　物理学的发展经历了漫长的历史时期，本文将其划分为三个阶段：古代、近代和现代，并逐一进行简要介绍其主要成就及特点，使物理学的发展历程显得清晰而明了。

1 古代物理学时期

　　古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。

　　物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样存在，它的本质是什么，这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此，最初的物理学是融合在哲学之中的，人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。

　　这一时期的物理学有如下特征：
　　在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；
　　在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；
　　在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；
　　在发展速度上比较缓慢。

　　在长达近八个世纪的时间里，物理学没有什么大的进展。
　　古代物理学发展缓慢的另一个原因，是欧洲黑暗的教皇统治，教会控制着人们的行为，禁锢人们的思想，不允许极端思想的出现，从而威胁其统治权。因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。

　　直到文艺复兴时期，这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播，与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致科学逐渐从哲学中分裂出来，这一时期，力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。

兮招天

2 近代物理学时期

　　近代物理学时期又称经典物理学时期，这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。

　　近代物理学是从天文学的突破开始的。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。

　　公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。

　　公元15世纪，哥白尼经过多年关于天文学的研究，创立了科学的日心说，写出“自然科学的独立宣言”——《天体运行论》，对地心说发出了强有力的挑战。16世纪初，开普勒通过从第谷处获得的大量精确的天文学数据进行分析，先后提出了行星运动三定律。开普勒的理论为牛顿经典力学的建立提供了重要基础。从开普勒起，天文学真正成为一门精确科学，成为近代科学的开路先锋。

　　近代物理学之父伽利略，用自制的望远镜观测天文现象，使日心说的观念深入人心。他提出落体定律和惯性运动概念，并用理想实验和斜面实验驳斥了亚里士多德的“重物下落快”的错误观点，发现自由落体定律。他提出惯性原理，驳斥了亚里士多德外力是维持物体运动的说法，为惯性定律的建立奠定了基础。伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端。

　　16世纪，牛顿总结前人的研究成果，系统的提出了力学三大运动定律，完成了经典力学的大一统。16世纪后期创立万有引力定律，树立起了物理学发展史上一座伟大的里程碑。

　　之后两个世纪，是电学的大发展时期，法拉第用实验的方法，完成了电与磁的相互转化，并创造性地提出了场的概念。19世纪，麦克斯韦在法拉第研究的基础上，凭借其高超的数学功底，创立了了电磁场方程组，在数学形式上完成了电与磁的完美统一，完成了电磁学的大一统。与此同时，热力学与光学也得到迅速发展，经典物理学逐渐趋于完善。

兮招天

3 现代物理学时期

　　现代物理学时期，即从19世纪末至今，是现代物理学的诞生和取得革命性发展时期。

　　19世纪末，当力学、热力学、统计物理学和电动力学等取得一系列成就后，许多物理学家都认为物理学的大厦已经建成，后辈们只要做一些零碎的修补工作就行了。然而，两朵乌云的出现，打破了物理学平静而晴朗的天空。

　　第一朵乌云是迈克尔孙-莫雷实验：在实验中没测到预期的“以太风”，即不存在一个绝对参考系，也就是说光速与光源运动无关，光速各向同性。第二朵乌云是黑体辐射实验：用经典理论无法解释实验结果。这两朵在平静天空出现的乌云最终导致了物理学的天翻地覆的变革。

　　20世纪初，爱因斯坦大胆地抛弃了传统观念，创造性地提出了狭义相对论，永久性地解决了光速不变的难题。狭义相对论将物质、时间和空间紧密的联系在一起，揭示了三者之间的内在联系，提出了运动物质长度收缩，时间膨胀的观点，彻底颠覆了牛顿的绝对时空观，完成了人类历史上一次伟大的时空革命。

　　十年之后，爱因斯坦提出等效原理和广义协变原理的假设，并在此基础上创立了广义相对论，揭示了万有引力的本质，即物质的存在导致时空弯曲。相对论的创立，为现代宇宙学的研究提供了强有力的武器。

　　物理学的第二朵乌云——黑体辐射难题，则是在普朗克，爱因斯坦，玻尔等一大批物理学家的努力下，最终导致了量子力学的产生与兴起。

　　普朗克引入了“能量子”的假设，标志着量子物理学的诞生，具有划时代的意义。
　　爱因斯坦，对于新生“量子婴儿”，表现出热情支持的态度。并于1905年提出了“光量子”假设，把量子看成是辐射粒子，赋予量子的实在性，并成功地解释了光电效应实验，捍卫和发展了量子论。

　　随后玻尔在普朗克和爱因斯坦 “量子化”概念和卢瑟福了“原子核核式结构”模型的影响下提出了氢原子的玻尔模型。
　　德布罗意把光的“波粒二象性”推广到了所有物质粒子，从而朝创造描写微观粒子运动的新的力学——量子力学迈进了革命性的一步。他认为辐射与粒子应是对称的、平等的，辐射有波粒二象性，粒子同样应有波粒二象性，即对微粒也赋予它们波动性。

　　薛定谔则用波动方程完美解释了物质与波的内在联系，量子力学逐渐趋于完善。

　　量子力学与相对论力学的产生成为现代物理学发展的主要标志，其研究对象由低速到高速，由宏观到微观，深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部，对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识，产生了重大的变革。其发展导致了整个物理学的巨大变革，奠定了现代物理学的基础。

　　随后的几十年即从1927年至今，是现代物理学的飞速发展阶段，这一期间产生了量子场论、原子核物理学、粒子物理学、半导体物理学、现代宇宙学、现代物理技术等分支学科，物理学日渐趋于成熟。

4 结论

　　物理学的发展史，也是人类从愚昧走向成熟，从低级走向高级的历史。物理学的每一次大发展，都使人类的思想境界上升到了一个新的高度。相对于整个宇宙范围来说，当今人类的文明尚处于一个较低的层次，并处于正在向第一文明等级发展的历程中。在这个发展的历程中，科学无疑是第一推动力，而在科学的众多分支中，物理学无疑是这一推动力的最先进的代表。