牛頓的實(shí)驗(yàn)哲學(xué)

【摘要】：牛頓被稱為最偉大的科學(xué)家之一近代物理學(xué)之父，他所建立的力學(xué)體系、光學(xué)原理等散發(fā)著永恒的光芒。牛頓的實(shí)驗(yàn)哲學(xué)和推理力學(xué)中的科學(xué)思維和科學(xué)方法也對后面的科學(xué)家有著深遠(yuǎn)的影響。本文就牛頓的實(shí)驗(yàn)哲學(xué)對其中的科學(xué)方法進(jìn)行介紹分析，并且介紹萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，以此來認(rèn)識牛頓的實(shí)驗(yàn)哲學(xué)的強(qiáng)大作用。

【關(guān)鍵詞】：牛頓;實(shí)驗(yàn)哲學(xué);分析—綜合法;歸納—演繹法

前言：牛頓所處的時代，哲學(xué)理論正處于經(jīng)驗(yàn)論取代唯實(shí)論的階段，與此同時，在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域盛行學(xué)者傳統(tǒng)與工匠傳統(tǒng)匯合的潮流，這兩種思想對當(dāng)時的科學(xué)家產(chǎn)生了強(qiáng)烈的影響。牛頓的哲學(xué)思想中濃厚的經(jīng)驗(yàn)主義色彩，并且向經(jīng)驗(yàn)主義過度，哲學(xué)思想處于經(jīng)驗(yàn)論與唯理論互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)中。牛頓的實(shí)驗(yàn)哲學(xué)和推理力學(xué)既強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)的重要性，也重視推理演繹的過程。

一、牛頓的實(shí)驗(yàn)哲學(xué)

牛頓認(rèn)為，科學(xué)是通過對自然進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而得到的認(rèn)識，因此，他稱之為“實(shí)驗(yàn)哲學(xué)”。由此出發(fā)，他提出了關(guān)于自然科學(xué)的任務(wù)和總的方法論原則：“自然哲學(xué)的目的在于發(fā)現(xiàn)自然界的結(jié)構(gòu)和作用，并且盡可能把它們歸結(jié)為一些普遍的法則和一般的定律——用觀察和實(shí)驗(yàn)來建立這些法則，從而導(dǎo)出事物的原因和結(jié)果。”

牛頓在《光學(xué)》中幾乎概括了他的方法論的全部內(nèi)容，其中一段內(nèi)容為：

“在自然科學(xué)中，應(yīng)該像在數(shù)學(xué)里一樣，在研究困難的事物時總是應(yīng)當(dāng)先用分析的方法，然后才用總和的方法。這種分析方法包括實(shí)驗(yàn)和觀測，以及通過歸納法從中作出普遍的結(jié)論，并且不使這些結(jié)論遭到異議，排除這些異議來自實(shí)驗(yàn)或其他確實(shí)可靠的真理。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)哲學(xué)中是不應(yīng)該考慮什么假設(shè)的，……用這樣的分析方法，我們就可以從復(fù)合物論證到它們的成分，從運(yùn)動到產(chǎn)生運(yùn)動得力，一般地說，從結(jié)果到原因，從特殊原因道普遍原因，一直論證到最普遍的原因?yàn)橹梗@就是分析的方法;而綜合的方法則是假定原因已經(jīng)找到，并且已把它們立為原理，再用這些原理區(qū)解釋由它們發(fā)生的現(xiàn)象，并證明這些解釋……”

從牛頓《原理》的上述內(nèi)容中，我們可以概括出他所涉及的幾種科學(xué)方法：

1、分析—綜合方法

1.1分析法

分析法是將客觀事物（研究對象）分解成各個組成部分、方面或要素分別加以研究，進(jìn)而揭示事物整體的本質(zhì)屬性或規(guī)律的方法。它是以實(shí)物的整體部分關(guān)系為其客觀基礎(chǔ)的。

1.1.2分析法的作用

運(yùn)用分析法是人們對科學(xué)世界的認(rèn)識精細(xì)化、深入化、本質(zhì)化的條件。分析法能從事物或現(xiàn)象的總體中，分構(gòu)出該事物或現(xiàn)象的部分、要素和屬性，使事物的各種屬性和本質(zhì)清晰地呈現(xiàn)在人們的面前;分析法可導(dǎo)致重大發(fā)現(xiàn);可彌補(bǔ)歸納法的先天不足。

1.1.3分析法的局限

分析法可能將人們的目光限制在片面、狹窄的領(lǐng)域之中;容易使人們忽視內(nèi)部各部分之間、不同事物之間的有機(jī)聯(lián)系，養(yǎng)成一種孤立、靜止和片面的看問題的習(xí)慣。

1.2綜合法

綜合，就是在思想中把對象的各個部分、各個方面和各種因素聯(lián)結(jié)起來考慮的一種思維方法。

第一種綜合法：把分析過的研究對象的各個部分、各種屬性和因素聯(lián)合成整體進(jìn)行研究，從而在整體上把握客觀事物的本質(zhì)屬性和規(guī)律的思維方法。

第二種綜合方法：把不同種類、不同性質(zhì)的事物組合在一起。

1.2.1綜合法的作用

首先，綜合方法能全面地、本質(zhì)地、深刻地揭示事物自身及一事物和另一事物的聯(lián)系，使人們對各種事物有一個全面的本質(zhì)的正確認(rèn)識;其次.綜合的認(rèn)識優(yōu)于分析的地方，在于它恢復(fù)并把握了事物本來的聯(lián)系和中介、克服了分析給人的眼光造成的局限，把分析得出的片斷、分散、余亂的資料通過綜合，形成理論和理論體系，出而就能揭示出事物在共分割狀態(tài)下不留顯現(xiàn)出來的特性。

1.3分析法與綜合法的雙重應(yīng)用

科茨在為牛頓的《原理》第二版寫的序中，是分強(qiáng)調(diào)牛頓重視分析法和綜合法，他寫道：“牛頓是用雙重方法，也就是用綜合法和分析法來進(jìn)行工作的。從一些特選的現(xiàn)象分析，他導(dǎo)出了自然界的各種力，以及這些力所遵循的比較簡單的規(guī)律，再從這里經(jīng)過綜合而說明其他事物的構(gòu)造……在這方面，他給了我們一個光輝的范例，因?yàn)樵谡f明宇宙體系的時候，他輕而易舉地用重力把宇宙體系推了出來。”可見，分析—綜合法能夠溝通部分與整體之間的聯(lián)系，這二者是不可分割。

2、歸納—演繹法

2.1歸納法

歸納法是從特殊到一般，優(yōu)點(diǎn)是能體現(xiàn)眾多事物的根本規(guī)律，且能體現(xiàn)事物的共性。缺點(diǎn)是容易犯不完全歸納的毛病。

2.1.1牛頓歸納思想的特點(diǎn)

第一是，把歸納建立在對現(xiàn)象的深入細(xì)致的考察基礎(chǔ)上;第二是，歸納之基點(diǎn)是從運(yùn)動中作出高度的抽象，這不同于亞里士多德的直覺頓悟，也不同于大多數(shù)自然哲學(xué)家的做法——概括觀察結(jié)果的技巧。如牛頓第一定律，但實(shí)際上宇宙中的萬有引力無所不在，不受外力作用的物體只是一個抽象概念;第三是，牛頓強(qiáng)調(diào)歸納綜合的推論必須由實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。這是他高于歸納主義創(chuàng)始人弗蘭西斯.培根的主要方面。如萬有引力定律通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)沒有反例，這樣的定律便是可靠無疑的了。

2.2演繹法

演繹法是從一般到個體的方法。優(yōu)點(diǎn)是由定義根本規(guī)律等出發(fā)一步步地推，邏輯嚴(yán)密結(jié)論可靠，且能體現(xiàn)事物的特性。缺點(diǎn)是縮小了范圍，使根本規(guī)律的作用得不到充分的展現(xiàn)。

2.3歸納—演繹法的應(yīng)用

牛頓在力學(xué)實(shí)驗(yàn)時，運(yùn)用來了大量歸納法，他曾寫道“在實(shí)驗(yàn)物理學(xué)上，一切定理均由現(xiàn)象推得，用歸納法推廣之”。實(shí)驗(yàn)總是具體的、個別的。只有重復(fù)大量的實(shí)驗(yàn)，才可能從中歸納出一些可能的規(guī)律。這些規(guī)律是否正確可靠，還必須通過演繹去具體解決問題，從解決問題中，通過反饋，可以或證實(shí)、或否定、或修改歸納的結(jié)果。牛頓在實(shí)驗(yàn)時，強(qiáng)調(diào)歸納法;在應(yīng)用力學(xué)定律解決問題時，大量地巧妙地應(yīng)用了數(shù)學(xué)演繹的方法。

3數(shù)學(xué)—物理方法

把數(shù)學(xué)方法與物理研究結(jié)合起來，形成數(shù)學(xué)—物理方法，這是牛頓《原理》的重要特色。牛頓認(rèn)為幾何學(xué)與力學(xué)是不能分割的。他指出認(rèn)為幾何學(xué)是純理的、精確的，而力學(xué)則是實(shí)用的、不精確的這句話是片面的。他認(rèn)為幾何學(xué)之基礎(chǔ)在實(shí)用力學(xué)方面，而幾何學(xué)為廣大力學(xué)之一部分，能建設(shè)證明其方法。

另外，牛頓所取得的巨大成就，在最重要最關(guān)鍵的地方就是他有高深的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，微積分的創(chuàng)立讓他比同時代的科學(xué)家更好地解決物理學(xué)問題，建立起牛頓力學(xué)的宏大體系。

4、實(shí)驗(yàn)—抽象法

在物理研究中，有許多的概念、規(guī)律、結(jié)論是建立在物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，但是也有不少實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)際條件的限制難以實(shí)現(xiàn)，于是需要在大量可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)推理，得出理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，這個過程和方法就是實(shí)驗(yàn)推理的方法。

利略著名的斜面理想實(shí)驗(yàn)——將空氣阻力和摩擦力完全消除，建立一個理想化的斜面，牛頓在伽利略的理想實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)邏輯法則，對過程進(jìn)一步分析、推理，找出其規(guī)律，產(chǎn)生了著名的牛頓第一定律。因而該定律雖然不能用實(shí)驗(yàn)直接來驗(yàn)證，但它是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過推理得出來的規(guī)律。這個規(guī)律闡明了力和運(yùn)動的關(guān)系。

5、外推法

外推方法是指科學(xué)工作者在一定領(lǐng)域和范圍內(nèi)通過經(jīng)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)）歸納得到的確實(shí)可靠的知識（規(guī)律）的基礎(chǔ)上，推及到其他的相同或相似的未知領(lǐng)域以獲得新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、新的知識（規(guī)律）的一種思維操作的方法