从牛顿、康德到爱因斯坦——谈近代自然观的发展.pdfVIP

维普资讯 第 11卷第4期 河南教育学院学报 自然科学版 Vo1．11No．4 2002年 12月 JournalofHenanEducationInstitute NaturalScience Dec．20l02 文章编号：1007—0834 2002 04—0025—03 从牛顿、康德到爱因斯坦 — — 谈近代 自然观的发展 张红卫 郑州师范高等专科学校 物理系，河南 郑州450052 摘要：本文在回顾牛顿、康德和爱因斯坦有关 自然~Lie,的基础上，讨论 了近代 自然观 由“形而上学”到 “唯物辩 证”的发展历程 ． 关键词：时间；空间；物质；彤而上学；辩证唯物主义 中图分类号 ：N031 文献标识码：B 英国科学家牛顿，在科学史上是一位划时代的 并根据此现象推断出太阳白转周期，尤其是伽利略 人物，他的经典力学理论体系，实现了人类对自然认 在落体实验的基础上，通过对光滑面上物体下滑的 识的第一次综合．但他的“绝对时空观”，给一个时期 深入研究，区分出了速度和加速度两个不同概念，并 的自然观打上了形而上学的烙印．康德是打开形而 总结出了落体定律和惯性定律，然后又进一步研究 上学缺口的第一人，他的“星云假说”，坚决反对了牛 了抛射体的运动，证明了重球重力必然把抛射体的 顿的“神的第一次推动”的假设，向辩证唯物 自然观 惯性运动弯曲成一条抛物线．但因为伽利略受天体 迈进了关键的一步．爱因斯坦则从根本上改造了经 必然作匀速圆周运动的旧观念束缚，导致他的惯性 典物理学，相对论的创立带动了时空观念更深刻的 定律是有缺陷的．在他看来，如果没有阻力，一个地 变革，标志着唯物辩证 自然观的创立．从牛顿、康德 面上滚动的球将会无休止地绕地球运动，因而不存 到爱因斯坦，我们可以看到近代 自然观 由“形而上 在 “匀速直线”运动的完整概念 ．开普勒则将磁力引 学”到 “唯物辩证”的发展历程 ． 入太阳系，认为白转着的太阳发出磁力，正是这种驱 我们知道在牛顿之前，宗教神学左右着人们对 动力赶着行星绕太阳运行．开普勒提出了行星沿椭 自然界的认识，哲学和科学只能是神 的奴仆．1543 圆轨道运行的“行星运动定律”，即轨道定律、面积定 年，波兰天文学家哥白尼临终之前出版了 天《体运行 律、调和定律，彻底否定了天体匀速圆周运动的观 论》，提出了“日心说”，首先向神学下了“挑战书”．牛 念，使行星运动的不均匀性得到了自然而合理的说 顿对力学运动三大定律的表达以及对万有引力的发 明．然而，由于开普勒深受亚里士多德旧力学理论的 展，把人们的认识引入到一个科学的、逻辑的世界． 束缚，认为运动必须不断施加推动力才能保持．同时 牛顿之前，还应先说说伽利略和开普勒．牛顿 自 他也没理会伽利略的研究成果 尽管两人经常通 己曾说：“如果说我比笛卡儿看得远一点，那是因为 信 ，因此，他虽总结出了行星运行的三定律，却未能 我是站在巨人的肩上 ．”伽利略和开普勒 ，则是其中 对引力问题作深入研究和发现． 很重要的两位巨人． 牛顿首先在 《自然哲学的数学原理》一书的第一 意大利物理学家伽利略利用自制的天文望远镜 篇中对质量、动量、惯性、力和向心力下了定义，并概 对太阳系进行了观察．他发现月亮表面高低不平，这 括了他对时间、空间和运动的根本看法．同时在该篇 说明天上地下有着某种共性 ．他发现太阳上有黑子， 的一个推论中，牛顿指出，两个密度按同心球层对称 收稿 日期 ：2002—09—10 作者筒介：张红卫 19r7O一 ，女，安徽阜南人，郑州师范高等专科学校物理系实验师，理学硕士 · 25 · 维普资讯 分布的球体问的引力，“与这乘积成正比而与这距离 一 场划时代的革命 ． 平方成反比”．“这乘积”指的是两球体质量乘积．这 同时，经典物理学的理论研究也引发了一场危 段话所表达的就是万有引力．牛顿运用万有引力定 机，这场危机是从以太飘移试验和对黑体辐射定律 律论证了开普勒第一和第二定律，并对第三定律作 的研究开始的． 了重要修正．还进一步解释了一些重要天文现象．例 牛顿的经典力学是建立在绝对时空观的基础之 如牛顿指出，行星由于绕轴 自转，必然要成为两极扁 上的，牛顿把时间看成是独立于外界事物的逐渐流 平而赤道鼓起的扁球体，望远镜中所见的木星、土星 逝着的长河，把空间看成是独立于外界事物的永远 正是这样，地球也相类似．而正因为赤道鼓出，月球、 不变的装载物质的容器，把物体的运动看成是绝对 太阳等对这一鼓起部分施加的引力将造成岁差现 空间中位置移动，时间、物质和空间是相互割裂，没 象，牛顿还用引力正确地解释了潮汐的成因． 有 内在联系的．这种绝对时空观必然导致一种 “特殊 牛顿的光辉成就，使对宏观物