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好多年没写科普了。
以前和一伙同好一起经营过贴吧,做过网站,弄过论坛,目的就是试图打造牛逼的科普平台,为广大物理爱好者做科普的同时,也作为一伙人自己交流相互促进的场所。
后来我们就知道了:理想之所以美好,就在于你要把它留在理想的世界里。
于是此后就不再写科普。
去年因好友的邀请而写过一篇关于相对论的科普。其实个人是很不满意的。
然后这次看到ianwest有写科普(算吧),所以打算再稍微写点。
嗯嗯,开篇废话大致就是如此。
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格物致知者,研究事物的原理法则而获取知识也。
也就是观察研究做学问,探究事物的根本性原理。
看着似乎很有道理的样子。
王阳明的“守仁格竹”,就发现格了半天啥都没有。可见,光一句口号是啥p用都没有的——你说格,那怎么算格呢?总不能就傻站着傻看着就算格了吧?
《礼记·大学》里有提到格物致知,但此后与此前几句都没有说明了。
于是,我国文化历史基本上也就只流传了这么一句口号,对于什么叫格物,如何才能致知,那就只可意会不可言传了。偶尔弄出《梦溪笔谈》或者《天工开物》,这基本算是技术不算科学,所以算不算格物致知难讲得紧,且还被人说是奇技淫巧,摆弄者抬不起头。
反倒是国外,伽利略被奉为现代科学(实验派)的鼻祖,而牛顿则是现代理论的鼻祖,这都应该能算是真正的格物致知——他们不单看了,还去做实验;不单做了实验,还总结出了一套经验规律;不单总结了经验规律,还拿来应用发现了更多有意思的东西。
这,便是格物致知——用现代的话说,就是通过数据挖掘来获取有价值信息——人家干的那原来就是DA的活啊!
(上面这句是胡扯的,大家别在意。)
所以,我们就来闲聊一下,什么是格物致知,或者应该更明确范围,什么是格物致知中的物之理——物理。
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对于什么是物理,我们一贯总相信是很好说明白的。
研究物体运动规律的,就是物理嘛。
嗯,看着很有点意思,似乎是对的。
但,真的如此吗?
我去研究汽车是怎么开的,这也算是物体运动的规律啊,但人家这是车辆工程学以及驾驶技术(姑且也算一门学问),不能算是物理。
我想研究人是怎么运动的,人是物体这点无可争议,人会运动这点天经地义,但人怎么运动的说是物理这就说不过去了。
这也不是物理。
再想想,什么是物理?
我们似乎有点晕乎了。
如果我们罗列出已知物理的研究范畴,我们发现它大到宇宙星系,小到亚原子粒子,几乎无所不包——但,坏就坏在这“几乎”上,因为处于上述这两个极端之间的领域里,就有很多东西不算物理。
比如,分子的运动,有化学这一独立科学。
大分子团的运动,是分子生物学。
大分子团组成的有机体,那是生物学,生理学,医学,等等。
植物和动物,有植物学和动物学。
人类有独立的诸多学科,比如社会学,心理学,伦理学,但就不是物理学。
人类组成的群体,有经济学和政治学。
所有这一切,都不是物理学。
再往上,有天文学和地理学——地理学里有一个人文地理学。
算上时间因素,我们有一个历史学。
再进一步往上走,却又走入了物理学的范畴,比如行星物理学,天体物理学,以及,宇宙学。
但你说中间部分都不算物理吧,也不对,我们有工程力学,刚体力学,热力学,统计力学,电磁学,电路学,这些都是和人在尺度上平起平坐的物理学分支。
似乎,我们只能一学大侦探夏洛克·福尔摩斯——所有物体的运动规律作为一门大学问后,把所有不是物理的有限部分给剔除,剩下的部分,无论是什么,都是物理学。
这个答案显然是无法令人满意的。
于是,在这里,我们就面临了第一个难题——
物理的界定。
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在解决这第一个问题以前,我们先来看第二个更有意思的问题:
物理,和,物理学,是否一样?
这是一个乍看起来很无厘头的问题,但如果细细想来,就会发现也不是那么无厘头。
物理和物理学,是否是同一个东西?
这其实就好比在问,电影和影评,是否是一个东西?
嗯,没错,的确是这样的问题。
物理,无论它是什么,也无论它是否客观存在,它都是一个研究的对象——如果我们将物理作为事物运动的规律,那么物理学家们实际上所在做的,就是不断研究这组规律,来给予一种(在一定价值体系内被认定为)等价的描述。
规律是抽象的存在,物理学家不可能如发现一块砖块紧握在手一样,发现一组定律。他们实际上所发现的,是对这组规律的某种描述,或者,更应该说是一组反应了某种运动规律的描述——因为这组所描述的规律未必正好就是事实上的物理规律。
这个过程其实是有点盲人摸象的,根源在于:规律这种东西是看不见摸不着的,我们能做的只是说:在我所做实验的精度范围内,事实的发展和我这组规律所给出的描述是相符的。
这里其实有很多问题蕴含其中,不过我们先放一放。
物理,无论其本质是什么,都不是物理学。
物理学是人们构建的一门研究物理的学问,一套理论体系,一套合乎逻辑的描述,以期尽可能地复合事实——而不是符合物理本身。
于是,关系是这样的:
物理给出了事物运动的内在规律,从而在现实世界中营造出了各种事实。而物理学,便是根据这些即成事实,还原出一套逻辑上自洽的描述体系,以在实验精度范围内和事实尽可能地相符。
从头到尾,物理和物理学都不是直接对接的,而是透过了“事实”这一层蒙板。在理想的世界里,事实总是不偏不倚的,所以原则上说,物理学可以描述物理,而且总能恰如其分地给出正确描述。
但,这是理想,不是现实。现实是:我们并不知道我们的物理学是否真的描述了物理,我们只能说它和观测到的事实在精度允许范围内相符。
而这里的最大哲学问题就是——如此一来的“物理”是脱离人而存在的绝对,而且和现实的关系隔着一层薄纱,从而会陷入形而上的泥潭不可自拔。
现在,我们跳出这个泥潭,回头来看第一个问题:如何界定物理?
这个问题本身在上一节里就没问清楚。
更清楚地提问应该是:
到底是如何界定物理,还是如何界定物理学?
倘若是第一个问题,那这就是一个形而上的问题,没有争论的必要,因为凡形而上的问题都争不完,你不可能看到争论的终点,甚至于你都不可能看到争论的起点,某些时候更看不到争论的重点。
倘若是如何界定物理学,那这其实完全是一个历史问题——因为人类的科学体系是这么发展的,所以我们如今才会有如此包罗万象但偏偏漏掉几个小地方的物理学定义。
对于这样的尴尬局面,我们只能说一句:这是历史遗留问题,我们别折腾了。
于是,在一轮太极忽悠神功下,第一个问题就这么被消解掉了。
于是,我们就迎来了第三个问题:
物理和物理学的关系到底是什么?