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“大胆假设、小心求证”,是胡适先生的名言,可时至今日,对此八字箴言的认识,我们可能还不到位;认识不到,做得就更差了。

这句话太重要了,是学术研究的金科玉律。

“大胆假设”,需要两种素质:1,思想上没有禁区,2,敏锐的直觉思维,缺一不可。

“小心求证”,要的是扎实的数据、严密的逻辑和严谨的分析,是功夫,也是研究工作中的苦力。

“大胆假设”和“小心求证”,是一个整体,不可分割。“大胆假设”提出问题,“小心求证”解决问题,两者并用,无疑不解;只有“大胆假设”的话,好的能成为空想家;差的,就成了妄想症患者和社会狂人。

反过来,只有“小心求证”,就成了考据派,不可能有创建;有时,甚至会沦落为权势阶层的“应声虫”,上级说什么,学者论证什么;没有个人的独立思考,何来创新?爱因斯坦说:天才是1%的灵感和99%的汗水。其中的1%,乃“大胆假设”,99%的汗水乃“小心求证”。

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万有引力定律之发现和证明,就是一个“大胆假设”和“小心证明”的最好范例。

一般人,以为万有引力定律,是从苹果砸了牛顿的脑袋开始的。并且,认为这是牛顿独立完成的。

事实上,苹果落地的启发,是神化牛顿和万有引力神话的一部分,始作俑者是法国人、流亡在英国的著名思想家伏尔泰在《哲学通信》第15篇中提到的:

1666年,牛顿退隐到剑桥附近的乡下去了;

有一天,他在园中散步,看到果子从一棵树上掉下来,这个现象引起了他对重量问题的深思,所有的哲学家,曾经很长时期徒然地研究过重量的原因,而普通人根本就想不到它的奥妙。

他自言自语道:在我们的天空里,不管这些物体从何种高度掉下来,它们的坠落一定在伽利略所发现的级数里面;而它们所经过的空间将是时间的平方。这个使重物下落的力量,不管入地有多么深,或者在最高的山上,是相同的,没有任何显著的减少。

为什么这个力量不扩展到月球上去呢?果真深入到那里的话,岂不更像是这种力量把月亮维系在它的轨道上,而决定了它的运动吗?但是月亮服从这个原则,不管这原则是什么,相信别的行星也服从这个原则,岂非更合理的吗?

倘使这种能力存在的话,它的增长应该(而且已经证实)与距离的平方成反比。所以,只需观察一个有重量的物体从不大的高度落到地面的路程,与在同一时间内一个物体从月球的轨道落下的路程就可以了。为证明这件事,也只需有地球的大小与从月亮到地球的距离就可以了。

牛顿去世之后,留下了大量的手稿和书信,学者们通过这些资料逐步澄清:万有引力定律的发现是科学家群体共同努力的结果,牛顿只是在大厦即将落成之时,贡献了最后一块砖。

万有引力定律发现的实际经过,大致是:

开普勒(J.Kepler,1571~1630)最早在探索行星运动规律时,认为:引力是太阳发出的类似于磁力的流,这些磁力流沿切线方向推动着行星公转,其强度随离太阳的距离增大而减弱。

1645年,法国天文学家布里阿德(IBulliadus)提出一个假设:“开普勒力的减少和离太阳的距离的平方成反比”这是第一次提出平方反比关系的思想。

1661年,英国皇家学会成立了一个专门委员会研究重力问题,罗伯特·胡克(Robert Hooke1635~1703)、克里斯托夫·雷恩(Christopher Wren,1632~1723)、爱德蒙·哈雷(Edmund Halley1656~1742)在引力问题的研究上都做出了重要贡献。

其中,胡克的贡献最为显著。

1661年,罗伯特·胡克就已觉察到引力和地球上物体的重力有同样的本质。1674年,在一次“证明地球周年运动的尝试”的演讲中,他提出要在一致的力学原则基础上建立一个宇宙学说,为此,胡克提出了3个假设:第一,据我们在地球上的观察可知,一切天体都具有倾向其中心的吸引力,它不仅吸引其本身各部分,并且,还吸引其作用范围内的其他天体,因此,不仅太阳和月亮对地球的形状和运动发生影响,而且地球对太阳和月亮同样也有影响,连水星、金星、火星和木星对地球的运动都有影响,第二,凡是正在作简单直线运动的任何天体,在没有受到其他作用力使其沿着椭圆轨道、圆周或复杂的曲线运动之前,它将继续保持直线运动不变,第三,受到吸引力作用的物体,越靠近吸引中心, 其吸引力也越大 至于此力在什么程度上依赖于距离的问题,在实验中我还未解决,一旦知道了这一关系,天文学家就很容易解决天体运动的规律了。

胡克首先使用了“万有引力”这一名词,他提出的三条假设,已包含了有关方有引力的一切问题, 所缺乏的只是定量表述、论证和实验数据的证实。

可见,所谓牛顿1666年发现万有引力的说法,是靠不住的,只是传说。据说,伏尔泰是听牛顿的侄女说的。后来,以讹传讹,传说变成了神话和历史。

实际上,1666年的牛顿,对万有引力定律还是一个业内“小白”,这从他写给胡克的书信中,可见可证。

1679年11月,牛顿致信胡克说: 自己关于发现物体运动的想象,即设想一个自由落体落到地球上,通过地面进入地球内部,而不受任何物质的阻碍,则该落体将沿着一条螺旋形轨道运行,在旋转数圈后,最终旋入(或十分接近)地心。

胡克回信说: 物体不会按螺线运动,而是按“一种带椭圆状的曲线”运动,它的轨道将“像一椭圆”,1679年12月13日牛顿写信给胡克说: 我同意你的意见。

这是1679年的事情,距离1666年牛顿发现“万有引力定律”元年过去了13个年头。

可见,直至1679年,牛顿在天体运动问题上,还是不得要领的。而且,在此之前,关于万有引力定律已经有了许多重要结果,剩下的唯一问题就是在与距离平方成反比的引力作用下,天体按椭圆轨道运行的数学证明。

直到1685年,牛顿还没有解决这个问题。1686年,牛顿证明了它,并且在哈雷的催促下,写出了其学术生涯最伟大的一篇著作《自然哲学的数学原理》。胡克看到该书稿后,向牛顿提出把自己的研究成果提一下,这个合理的要求却遭到了牛顿的断然拒绝,牛顿向负责出版的哈雷写信说,他不想给胡克任何荣誉,而且,称自己在许多年前就已经揭示了平方反比定律,指的就是1666年苹果树下的思索。

以后发生的故事,就非常容易理解了。牛顿把苹果树的故事说给自己的侄女,侄女说给伏尔泰,伏尔泰写到《哲学通信》里,借助伏尔泰在法国和欧洲大陆的巨大影响,苹果树的故事像阵风一样传遍了欧洲,也穿越历史,远播至今。

还有一点需要说明,虽然,牛顿在万有引力定律发现之中,有极其不光彩的一面。然而,面对自然,牛顿还是诚实的。

当时在英国,只有不正确的地球大小数据;人们相信领港者的不准确测量,以60英里为一度,其实,应该以近70英里作为一度来计算。这种偏差,使得牛顿通过数学计算得出的数据,和实际测量结果不符。为此,牛顿对自己的计算产生了怀疑,并基本上放弃了自己的证明。

巧的是,1671年,法国天文学家皮卡尔的精确测量,拯救了牛顿,也拯救了万有引力定律。根据皮卡尔的测量,赤道上经线一度之长为69.1英里,而不是之前的60英里。以皮卡尔的数值代替先前较小的数值,使牛顿于1686年得出了月球运动的正确答案,万有引力定律终于成熟落地,现代天文学的基石,因此而坚如磐石。

3

判断是轻而易举的,要证明,就要费九牛二虎之力。打一个不恰当的比方,爱上一个人,只要一瞬间,可是,要证明你的爱,就要用尽你的一生。否则,和去红灯区选妃,有何分别呢!

可是,很多人把判断当成了证明,比如曾经,我们众口一词地说:什么什么就是好、就是好、就是好。

但,这是判断,不是证明。

根据脑科学的研究,判断是由直觉形成的,证明则是一个理性的过程;以判断替代证明,比较节省大脑的工作量,然而,长此以往,大脑的结构就会发生病变而萎缩。用进废退,肌肉如此,脑细胞也是如此;总不用,还为其供给能量,是一种浪费,大脑是不会做这种无用功的。

不证明只判断,并将判断直接当成证明,不容他人质疑。通常这种现象,只在握有绝对权力的人身上出现,因为,他拥有绝对权力,没人敢质疑他;质疑他,轻了不让吃饭;重了让你蹲班房,甚至Game over了。谁去质疑他啊!

因此,绝对权力者最后总是智力残缺。

不过,帝王和帝王心态是两回事儿,在一个帝制历史极其悠久的地方,帝王只有一个,然而,帝王心态却几乎是人人皆备。比如大太监李莲英,在慈禧面前,他是奴才,是下跪的。可是,回到他的府上,他就是帝王,他就是主子,别人都是奴才,都要给他下跪,他的话也是不能质疑的。

于是,在一个专制集权的帝国,不仅皇帝是不能质疑的,太监也是不能质疑的,人人都是不能质疑的,整个社会都是不能质疑的。你要质疑,不是违背了君王的旨意,就是在给整个民族抹黑。

在这样的氛围中,是不可能产生什么科学的,因为,科学的前提是大胆质疑,小心求证。

 

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刘云枫

刘云枫

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刘云枫,1965年10月出生,汉族,河北省井陉县人。天津大学工学硕士,北京交通大学管理学博士。以科学思维,阐释社会、历史与文化。现任职于北京工业大学经济与管理学院。

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