牛顿的科学方法和科学方法论.pdf

. 牛顿的科学方法 和科学方法论 牛顿是近代自然科学史上最伟大的科学家．他在自然科学的许多学科都做出了划时代的贡 献． 正如恩格斯所说： “牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的夭文学， 由于进行了光的分 解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力 的本性而创立了科学的力学． ”牛顿之所以伟大不仅在于他作出了许多重大的科学发现和解决了许 多具体的科学问题，还在于他作出这些发现和解决问题时采取了先进的方式、方法．正是这些方 式、方法使得牛顿的科学理论十分富有成效， “直到 19 世纪末，它一直是理论物理学领域中每一 个工作者的纲领” ，他的科学方法指导了以后两个世纪物理学的研究． 他在科学研究中创造性地运 用了多种科学方法，从而为科学方法的应用和进一步发展开辟了平坦的道路．研究牛顿的科学方 法和科学方法论无疑是具有十分重要意义的工作． 一、实验方法与抽象方法 实验方法是科学研究的基本方法．它既是获得经验知识，为科学理论的建立提供原始资料的 途径和方法，同时也是检验科学理论和假说的重要途径和手段，牛顿对于实验十分重视．在他的 著作中反复强调了实验和观察的重要性，他坚持认为自然哲学家（科学家）要把他的概括建立在 对现象的仔细考察的基础上． 他指出：“虽然用归纳法来从实验和观察中进行论证不能算是普遍的 结论，但它是事物的本性所许可的最好论证方法． ”牛顿还进一步指出： “我所以相信我提出的理 论是对的，不是由于它来自这样一种推论，因为它不能别样而只能这样，也就是说，不仅仅由于 驳倒了与它们相反的假设，而是因为它是从得出肯定而直接的结论的一些实验中推导出来的．所 以考察它的方法， 就在于考虑我所提出的实验是否确定了这个理论中应用了这些实验的那些部分， 或者是去进行理论自身的验证而提出其他实验． ”可见牛顿是相当重视科学实验的， 他把它作为科 学研究的最基本方法之一． 牛顿的科学研究是以实验为基础的．他历来十分注意科学观察和实验．他曾制造过风筝、风 东、日文和漏壶，还研磨过棱镜．他还设计了许多精巧的实验装置和仪器．例如他设计和制造了 第一个反射望远镜．他们做过许多出色的科学实验，如色散实验和干涉实验等．他的一些重大成 果是与实验密切相关的．牛顿进行的科学实验有不 少是研究探索性的，但更多的是验证性实验．除了他个人的实验和观察外，他十分注意从前人和 其他科学家的实验和观察来获得大量的经验和证据．这样就使他的理论是建立在更加广泛的实验 的基础之上的． 牛顿建立力学理论，提出一般原理时，仅仅应用实验法是不够的．用实验方法还不能使牛顿 提出力学三大定律． 他还应用了抽象方法， 例如第一定律指出： ”每个物体继续保持其静止或沿一 直线运动的状态， 除非有力加于其上迫使改变这种状态． ”这里所描述的是物体不受外力作用下的 状态．一般来说，观察一个物体的运动要有一个观察者或某种观察记录仪器，但是任何物体之间 都是存在着引力作用的．一个被观察的物体是不可能不受外力的作用．其实惯性定律是通过对物 . . 体运动作出的抽象而建立的．科学抽象也是牛顿进行科学研究的一种基本方法．在牛顿力学中有 不少概念和原理的提出是与应用抽象方法分不开的．牛顿绝对空间、绝对时间的概念也是抽象的 结果．牛顿引力理论的建立同样离不开抽象方法的运用．引力定律是在刻卜勒定律基础上进行高 层抽象的结果．作为低层抽象的刻卜勒定律是描述性的经验定律，而作为高层抽象的万有引力定 律是解释性的原理． 理想化是科学抽象的一种形式．理想化方法是用理想的客体代替实在的客体进行科学研究的 一种重要方法．运用这一方法能够大大的简化研究对象，有利于逻辑推理和发现事物的规律．牛 顿在力学研究中运用了这种方法．实际上惯性定律的提出就应用了这一方法，它是在考察假想、 纯化形态下物体的运动规律时得到的． 引力定律实际上也是一个