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物理学哲学:从常识到科学(四) 2016-10-12 18:27:25

从上面的例子,很多人会得出这样的结论,常识并不总是可靠的。实验是从常识走向的重要推动因素之一。实验给出的因果关系要超越我们的感官。当一个事件A发生后,另一个事件B一定发生。通常人们会建立两者的因果关系。如果A通过一个看不见摸不到的事件H起作用,我们觉得事件H才是真正的原因。那么事件H是如何定义的?这时的因果关系又是如何定义的?

因果性是人类认识世界的重要工具。著名哲学家约翰·洛克(1632 – 1704),大卫·休谟(1711 – 1776)和伊曼努尔·康德(1724 – 1804)都对因果关系进行过讨论。这里,我把因果性和归纳推理作为学习的一种形式,即联想学习。我们的大脑和感官是相关性检测器,同时也是频率检测器以及储存器。这些特点是我们建立因果关系和进行归纳推理的结构基础。但这只能给我们带来常识。我们必须依赖逻辑才能建立科学的因果关系。正像休谟所认为的那样,人类知识要么直接和我们能够感知的经验相对应,要么来源于对知识中各种关系的抽象推理。在真空的发现过程中,那个看不见的东西被一些人假设成精气,被托里拆利假设成大气压力。这两个东西都超越了我们的感官。大气压力的存在是因为我们能够通过实验操作来推论它的存在。在实验中我们获得一些关系把真空,大气压力和我们的经验联系起来。借用贝克莱的一句话,存在就是被感知(to be is to be perceived)我们可以说,物理学的存在就是被测量。实验操作是确定物理学因果性的重要工具,使得物理学离常识越来越远。

原子存在吗?这也是非常有趣的例子。1803年,约翰·道尔顿(John Dalton, 17661844) 提出原子的存在。原子可以解释他的倍比定律。奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Eduard Boltzmann, 1844 – 1906)对统计物理学的发展做出了不朽的贡献。玻尔兹曼是个原子论者。他晚年投入了大量精力来捍卫他的理论。在统计物理学中,原子和分子可以预测物质性质,如压力,温度,粘度,热传导和扩散。但很多科学家还是否定原子的存在。1897年,玻尔兹曼在皇家科学院做报告。报告之后,马赫宣称:我不相信原子存在。1904年,在圣路易斯举办的一个物理学会议上,与会的大多数物理学家否定原子的存在。1905718日,爱因斯坦关于布朗运动的论文发表。这篇文章被认为为原子和分子的存在提供了决定性的论证。1906年,玻尔兹曼的精神状态已经糟糕到他不得不离职。当年9月他在与妻子及女儿在意大利的的里亚斯特度假时自缢身亡。他也许没有读到爱因斯坦的文章。1908年,Perrin在爱因斯坦的工作的基础上,测定了阿伏伽德罗常量和玻尔兹曼常数,并向世界证明了原子和分子确实存在,并因此获得1926年诺贝尔奖。我们看到,原子的物理实在的论证要求一个非常强的关系,这些关系给出一个原子的模型,最终解释我们能够感知到的物理现象。

可以说,真空,原子,分子,电子已经离我们的感官世界越来越远,但却大大地丰富了我们的经验。伽利略有这么一句话:一经发现,真理是容易理解的;问题是如何发现真理 (All truths are easy to understand once they are discovered; the point is to discover them)

这里强调发现真理的困难,就是因为真理超越人的感官和常识。


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文章评论
作者:紫荆棘鸟 留言时间:2016-10-13 05:27:21

加根台柱子

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作者:高鹏 留言时间:2016-10-12 18:43:20
1905年是爱因斯坦的奇迹年,也是物理学的奇迹年,是人类文明的奇迹年。这一年他发表了四篇文章,篇篇都对物理学产生重大影响。六月九日,光电效应研究成果问世,爱因斯坦成为量子力学的奠基人之一,并因光电效应获诺贝尔物理学奖。七月十八日,他关于布朗运动的论文发表,这篇文章是这四篇中分量最轻的。但这篇文章被认为为原子和分子的存在提供了决定性的论证。九月二十六日,狭义相对论发表。这篇文章只提到5个科学家的名字,有牛顿,麦克斯韦,赫兹,多普勒和洛伦兹,但没有一篇产考文献。人们知道的爱因斯坦,就是因为这个狭义相对论。十一月二十一日,质能关系发表,就是那个E = mc2,物理学中最富有能量的公式。

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