描述
开 本: 32开纸 张: 胶版纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787544491761
“江晓原科学读本”共六册,精选从古希腊到今天的科学元典,呈现了一组关于科学的“从婴儿到儿童,从少年到成年”的“照片”,揭示科学之前世今生。本丛书包括《科学建构:从几何模型到物理世界》《科学发现:揪住自然的尾巴尖》《科学验证:那些天空及世间的证明》《科学哲学:有一种追问没有尽头》《科学人文:新的科学理念》《科学反思:两种文化》,从不同视角探讨了“科学精神是什么”“科学的源头何在”“科学等于正确吗”“科学是至高无上的吗”“科学是*的吗”“科学与人文之间是否还能‘平起平坐’”等系列问题,使读者能够直接阅读元典,亲近大师,站在伟人的高度来关注和理解科学。近距离观察科学的原点,更容易看清科学的初心,更容易看清科学精神的本质,更容易把握科学成长的基本规律。
《科学验证:那些天空及世间的证明》精选多篇介绍重要科学发现与验证过程的精彩文章,让读者看到科学理论的形成过程及背后有趣的小故事。天鹅座61的视差测定方法让天文学家更精确地了解宇宙大小,海王星发现过程中亚当斯的遗憾,周武王伐纣时是否见过哈雷彗星,1919年5月29日日全食观测过程……这些艰难的探索与发现、大胆的猜想与验证构成了科学精彩纷呈的发展历程,让人们认识到科学发现的偶然性与必然性,也为人们探索世界、尊重自然带来重要的启示。
1
导言|江晓原
1
天鹅座 61 的视差|F. W. 贝塞尔
11
海王星发现史|J. C. 亚当斯
19
周武王伐纣时见过哈雷彗星吗?|江晓原
25
根据 1919 年 5 月 29 日的日全食观 测测定太阳引力场中光线的弯曲
|F. W. 戴维 A. S. 爱丁顿 C. 戴维森
39
从光线弯曲的验证历史看广义相对论的 正确性问题|钮卫星
55
1835 年的月亮:一场可喜的骗局|江晓原
61
膨胀宇宙的物理学|G. 伽莫夫
75
永恒的边界|卡尔·萨根
107
火星故事:在幻想与现实之间|江晓原
131
引力波和它的社会学及不确定性|江晓原
139
地球 2.0:又一堂令人沮丧的算术课|江晓原
145
宇宙:隐身玩家的游戏桌,还是黑暗森林的修罗场?|江晓原
153
概率论在彩票游戏中帮助谁?|江晓原
159
我们的身体是“客观存在”吗?|江晓原
165
从韩春雨事件看影响因子迷信之误人|江晓原
科学与科学精神
“什么是科学”与“什么是科学精神”都是非常难以确切回答的问题。下面是当 代学者对科学的较为可取的特征描述:
A. 与现有科学理论的相容性:现有的科学理论是一个宏大的体系,一个成功的科学学说,不能和这个体系发生过多的冲突。
B. 理论的自洽性:一个学说在理论上不能自相矛盾。
C. 理论的可证伪性:一个科学理论,必须是可以被证伪的。如果某种学说无论怎么考察,都不可能被证伪,那就没有资格成为科学学说。
D. 实验的可重复性:科学要求其实验结果必须能够在相同条件下重复。
E. 随时准备修正自己的理论:科学只能在不断纠正错误不断完善的过程中发展前进,不存在永远正确的学说。在此基础上,对于科学精神比较完整的理解也可以包括:
理性精神——坚持用物质世界自身来解释物质世界,不诉诸超自然力。
实证精神——所有理论都必须经得起可重复的实验观测检验。
平等和宽容精神——这是进行有效的学术争论时所必需的。
所有那些不准别人发表和保留不同意见的做法,都直接违背科学精神。
不能将科学精神简单归结为“实事求是”或“精益求精”,尽管在科学精神中确实可以包含这两点,但“实事求是”或“精益求精”仅是常识。
并不是每一个具体的科学家个体都必然具有科学精神。
现代科学的源头在何处
答案非常简单:在古希腊。
如果我们从今天世界科学的现状出发回溯,我们将不得不承认,古希腊的科学与今天的科学最接近。恩格斯在《自然辩证法》中有两段名言:
如果理论自然科学想要追溯自己今天的一般原理发生和发展的历史,它也不得不回到希腊人那里去。
随着君士坦丁堡的兴起和罗马的衰落,古代便完结了。中世纪的终结是和君士坦丁堡的衰落不可分离地联系着的。新时代是以返回到希腊人而开始的。——否定的否定!
这两段话至今仍是正确的。考察科学史可以看出,现代科学甚至在形式上都还保留着浓厚的古希腊色彩,而今天整个科学发现模式在古希腊天文学中已经表现得极为完备。
欧洲天文学至迟自希巴恰斯以下,每一个宇宙体系都力求能够解释以往所有的实测天象,又能通过数学演绎预言未来天象,并且能够经得起实测检验。事实上,托勒密、哥白尼、第谷、开普勒乃至牛顿的体系,全都是根据上述原则构造出来的。而且,这一原则依旧指导着今天的天文学。今天的天文学,其基本方法
仍是通过实测建立模型——在古希腊是几何的,牛顿以后则是物理的;也不限于宇宙模型,例如还有恒星演化模型等——然后用这模型演绎出未来天象,再以实测检验之。合则暂时认为模型成功,不合则修改模型,如此重复不已,直至成功。
在现代天体力学、天体物理学兴起之前,模型都是几何模型——从这个意义上说,托勒密、哥白尼、第谷乃至创立行星运动三定律的开普勒,都无不同。后来则主要是物理模型,但总的思路仍无不同,直至今日还是如此。法国著名天文学家丹容在他的名著《球面天文学和天体力学引论》中对此说得非常透彻:“自古希腊的希巴恰斯以来两千多年,天文学的方法并没有什么改变。”
而这个方法,就是最基本的科学方法,这个天文学的模式也正是今天几乎所有精密科学共同的模式。
有人曾提出另一个疑问:既然现代科学的源头在古希腊,那如何解释直到伽利略时代之前,西方的科学发展却非常缓慢,至少没有以急剧增长或指数增长的形式发生?或者更通俗地说,古希腊之后为何没有接着出现近现代科学,反而经历了漫长的中世纪?
这个问题涉及近来国内科学史界一个争论的热点。有些学者认为,近现代科学与古希腊科学并无多少共同之处,理由就是古希腊之后并没有马上出现现代科学。然而,中国有一句成语“枯木逢春”——当一株在漫长的寒冬看上去已经近乎枯槁的树木,逢春而渐生新绿,盛夏而枝繁叶茂,我们当然不能否认它还是原
来那棵树。事物的发展演变需要外界的条件,中世纪欧洲遭逢巨变,古希腊科学失去了继续发展的条件,好比枯树在寒冬时不现新绿,需要等到文艺复兴之后,才是它枯木逢春之时。
科学不等于正确
在我们今天的日常话语中,“科学”经常被假定为“正确”的同义语,而这种假定实际上是有问题的。
比如,对于“托勒密天文学说是不是科学”这样的问题,很多人会不假思索地回答“不是”,理由是托勒密天文学说中的内容是“不正确的”——他说地球是宇宙的中心,而我们知道实际情况不是这样。然而这个看起来毫无疑义的答案,其实是不对的,托勒密的天文学说有着足够的科学“资格”。
因为科学是一个不断进步的阶梯,今天“正确的”结论,随时都可能成为“不够正确”或“不正确的”。我们判断一种学说是不是科学,不是依据它的结论,而是依据它所用的方法、它所遵循的程序。不妨仍以托勒密的天文学说为例稍作说明:
在托勒密及其以后一千多年的时代里,人们要求天文学家提供任意时刻的日、月和五大行星位置数据,托勒密的天文学体系可以提供这样的位置数据,其数值能够符合当时的天文仪器所能达到的观测精度,它在当时就被认为是“正确”的。后来观测精度提高了,托勒密的值就不那么“正确”了,取而代之的是第谷提供的值,再往后是牛顿的值、拉普拉斯的值等,这个过程直到今天仍在继续之中——这就是天文学。在其他许多科学门类中(比如物理学),同样的过程也一直在继续之中——这就是科学。
有人认为,所有今天已经知道是不正确的东西,都应该被排除在“科学”之外,但这种想法在逻辑上是荒谬的——因为这将导致科学完全失去自身的历史。
在科学发展的过程中,没有哪一种模型(以及方案、数据、结论,等等)是永恒的,今天被认为“正确”的模型,随时都可能被新的、更“正确”的模型所取代,就如托勒密模型被哥白尼模型所取代、哥白尼模型被开普勒模型所取代一样。如果一种模型一旦被取代,就要从科学殿堂中被踢出去,那科学就将永远只能存在于此时一瞬,它就将完全失去自身的历史。而我们都知道,科学有着两千多年的
历史(从古希腊算起),它有着成长、发展的过程,它取得了巨大的成就,但它是在不断纠正错误的过程中发展起来的。
科学中必然包括许多在今天看来已经不正确的内容,这些内容好比学生作业中做错的习题,题虽做错了,却不能说那不是作业的一部分;模型(以及方案、数据、结论,等等)虽被放弃了,同样不能说那不是科学的一部分。
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