2. 實驗是現代科學的基石 愛因斯坦給出的現代科學的另一個基礎是實驗。 在現代人看來，系統的實驗是科學研究的不可缺少的部分。然而，在科學革命之前，人們習慣於依靠思辨和引用權威來確立真理。另外，值得一提的是，在 Galileo/伽利略時代，天主教不情願地在某種程度上適應科學，允許對聖經的不同解釋，但不允許公開你的解釋。例如，可以假設地球繞太陽運行以幫助進行天文計算，但不能說地球繞太陽運行是真的。 有幾位哲學家/自然哲學家批判傳統的研究方法，或在實際研究中給出了以實驗為基礎的研究方法，朝着科學方法邁出的重要一步。 比 Galileo 稍早的英國醫生，兼職科學家 Gilbert/吉爾伯特成功地應用實驗方法研究物理現象。1600 年，Gilbert 出版了 De Magnete, 完整英文標題是 On the Magnet and Magnetic Bodies, and on the Great Magnet the Earth. 和 Galileo 的著作一樣，De Magnete 被認為是實驗科學的偉大著作。De Magnete 的內容幾乎完全基於實際觀察和實驗。作為印刷書籍，De Magnete 比培根的 The Advancement of Learning (1605) 早了五年。Galileo 比 Gilbert 小 20 歲，讀過 De Magnete, 極為欣賞 Gilbert 的工作。Galileo 說過，“我非常讚揚、欽佩和羨慕[Gilbert]。” 我們知道，Galileo 是一個暴躁而挖苦的人，能說出這樣的話可不是那麼容易。順便強調一下，根據與 Gilbert 共事的愛德華賴特的說法，Gilbert 等了 18 年才出版 De Magnete, 表明 Gilbert 至少在 1580 年代初期就進行了他的實驗。好不誇張地說，Gilbert 的工作是開創性的。 以下是 Gilbert 的學術成就： 1. 他發現我們的星球有兩個磁極。他正確地定義了這些極點，並確定地球的行為就像一個巨大的磁鐵。 2. 他推斷，磁鐵的磁性是由製成磁鐵的材料的有組織形式引起的。這符合現代觀點。 3. 他製造了世界上第一個驗電器 (檢測靜電荷的儀器)，他稱之為 versorium。驗電器是第一個電測量儀器。 4. 他用鐵皮包裹球形磁石的磁極，從而發明了磁鐵的銜鐵。 5. 他區分了電和磁。 今天我們用的英語單詞 electricity 是由 Sir Thomas Browne 創造的，是從拉丁詞 electricus 發展而來的，而 electricus 是由 Gilbert 創造的。 下面是 Gilbert 關於科學方法的一些論述。 在 De Magnete 的第一段，Gilbert 宣稱： “…in the investigation of hidden causes, stronger reasons are obtained from sure experiments and demonstrations than from probable conjectures and the opinions of common philosophers.” “... 在調查隱藏的原因時，更有力的原因是從確定的實驗和論證獲得的，而不是從可能的猜想和普通哲學家的意見獲得的。” Gilbert 是這樣攻擊傳統哲學家的： “……哲學家本身很少是研究員/investigators，或者對事物有任何第一手的了解； 他們中的大多數是懶惰的，沒有受過訓練的，他們的著作沒有增加知識，對可能照亮他們推理的事物視而不見。” 當然，受時代限制，Gilbert 的研究混雜了經院哲學和萬物有靈論的元素。Gilbert 告訴我們行星有靈魂，我們星球的靈魂是有磁性的。在那個年代，Gilbert 並不是唯一一個將科學與神秘主義相結合的人。Kepler 也對太陽系持有令人驚訝的神秘觀點，而且，近一個世紀後，牛頓在鍊金術上花費的時間比在公認的科學上花費的時間更多。 在談及科學方法時無法迴避的兩個歷史人物是 Francis Bacon (1561–1626) 和 Galileo (1564–1642)。這兩個人的年齡只差 3 歲。現在公認的是，Galileo 是科學史上最重要的人物之一。他是一位偉大的實驗者和發明家。Galileo 的成就列舉如下： 1. Galileo 是第一個用望遠鏡研究天空的人。他發現我們的月球有山。他發現了已知的第一顆圍繞地球以外的行星運行的衛星。他是第一個看到海王星的人。他發現了土星環。他發現金星有像月亮一樣的相位。他發現銀河系是由恆星組成的。 2. Galileo 是一名熟練的望遠鏡製造商，並將它們賣給威尼斯的商人，他們渴望看到哪些船隻儘快到達，以便在“期貨”市場上賺錢。 3. Galileo 確定，如果沒有空氣阻力，無論重量如何，所有東西都會以相同的速度落到地上。重力對所有物體的加速都是平等的，無論它們的質量如何。 4. Galileo 確定，當重力加速任何物體時，物體以恆定速率加速，因此下降的距離與時間的平方成正比。在他對重力和加速度的大部分研究中，他使用滾下木製坡道的球。 5. Galileo 發現在地球上拋擲或發射的任何東西，例如岩石或炮彈，都會沿着彎曲的路徑飛行，並且曲線的形狀是拋物線。 6. Galileo 闡述了慣性原理。 7. Galileo 建立了一個後來被稱為伽利略相對論的原理。 8. Galileo 試圖測量光速，但發現它太快了，他無法測量。 9. Galileo 使用思想/理想實驗。 我以後還要討論，Galileo 的相對性原理和慣性原理對經院哲學有巨大衝擊，從而間接地衝擊了宗教。
Bacon 是一位政治家，哲學家和律師。與 Galileo 不同，Bacon 對科學的直接貢獻很少。在學術界，學者對 Bacon 的爭議較多。從 19 世紀開始，培根的名聲逐漸下降，直到最近幾年才重新開始對他的作品產生興趣。
培根的新科學方法包括： 通過仔細、系統的觀察來收集數據。 使用歸納法，即從一組事實概括為一個或多個公理。 收集額外的數據，或者使用現有數據和新公理來建立額外的公理。 整個過程以逐步的方式重複，以建立一個日益複雜的知識基礎。
Bacon 相信，當以這種方式研究自然時，科學可以成為改善人類的工具。
Galileo 和 Bacon 的共同點是他們都質疑古希臘哲學權威 (特別是亞里士多德)。然而，伽利略的敵人是亞里士多德的物理學，而培根的敵人是亞里士多德的三段論。在培根看來，三段論僅僅是詭辯主義的一個例子；他認為亞里士多德用邏輯敗壞了自然哲學。他認為三段論與他所說的“真正的歸納法”相比是完全不充分的。 如果僅僅從字面上看，很難看出 Bacon 和 Galileo 的區別。如果我們仔細了解 Galileo 的工作(還有 Bacon 關於heat 的工作)，我們會發現： 1. Galileo 能夠找到哪些問題是理解世界的關鍵。 2. Galileo 能夠非常深入地研究這些關鍵問題。 3. Galileo 並沒有滿足於簡單地描述他的觀察，他使用測量。 4. 在測量的基礎上，Galileo 使用數學。 5. Galileo 使用思想/理想實驗。 而 Bacon 正相反。 Bacon 的觀察都是廣泛而膚淺的，Bacon 的描述都是定性的，並且，他的研究方法沒有給數學留有任何位置。這並不是在貶低 Bacon, 我到覺得，Bacon 的方法可能更適合那時的生物學，醫學之類的實驗科學。 除了以上提到的歷史人物外，我在這裡省略了與 Galileo 同時代的另一位偉大的科學家 William Harvey (1578—1657). 還有，如果有時間，可能要比較一下Galileo 和笛卡爾。
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