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亚里士多德提出的物理定律

时间:2022-05-12 百科知识 版权反馈
【摘要】:例如在《物理学》中他提出了强迫运动定律。阿基米德在物理学上同样贡献卓著,他的贡献主要在于力学。阿基米德对物理学的第二个贡献是浮力定律。物理学里的“物”就是物质。所以物理学是关于物质的学问,也就是说,物质是物理学研究的对象;“理”是规则、法则等意思,如物质的运动规律、基本结构等;“学”就是学问、学科。

什么是物理学

西方物理学的源头与古代天文学、哲学相似,都是古希腊哲人们提出的对世界及其万事万物的来源、起因等的种种臆想,例如天地从何而来,又是谁创造了万物,万物又如何从混沌之中有了秩序,什么是宇宙的中心,大地是什么形状等,这些想象与猜测都算得上是萌芽时期的科学思想,特别是萌芽时期的物理学思想。其中最伟大者乃是亚里士多德。

在亚里士多德看来,物理学,即physics,乃是研究自然万物之理的学问,它与研究非自然抽象之理的形而上学(meta-physics)相对,是一种“形而下学”。更具体地说,它研究的是自然万物的运动、发展、变化等,和自然万物及与之息息相关的时间、空间也是亚里士多德十分关注的研究对象。

亚里士多德认为这些对象有一个共同特点:都多少与运动相关。对亚里士多德而言,运动似乎是自然万物最重要的性质,一切事物都会有运动。同时运动也是具体事物的运动,它与时间和空间,尤其是时间,有着极为密切的联系。

此外,在具体的物理学研究上,亚里士多德还提出了几个有关运动的定律。例如在《物理学》中他提出了强迫运动定律。他说,设动力为α,运动物体为β,经过距离为γ,移动的时间为δ,那么同一个动力α同一时间内将使β移动2倍γ的距离,或在δ的时间内使β移动距离γ。亚里士多德认为,之所以如此是因为我们在这里可以看到比例定律。在亚里士多德看来,比例定律是很神圣,也很美的定律。的确,在亚里士多德这简单的例子中可以看到一种简单而优美的比例,这种简单的、成比例的、从自然事物中来的数,就是亚里士多德的比例定律。

亚里士多德提到的第二个定律是著名的落体定律。就是他认为当其他情况相同,只有物体的重量不同时,重的物体将比轻的物体落得快。他认为这也是比例定律的一种情形。这个比例定律在我们今天看来简直荒谬,伽利略也早通过比萨斜塔的实验否定了它,但它却统治了西方人的思想千年之久。

阿基米德在物理学上同样贡献卓著,他的贡献主要在于力学。

在古希腊,力学叫mechanice,原意是“巧计”或者“机智”,即如何用巧计与机智来省力的意思。亚里士多德也关注力学,他曾写过一本书,叫《力学问题》,在其中提出过一个问题:如何用一个很小的力来移动一个很重的物体?

对这个问题阿基米德做出了很好的回答,那就是杠杆定律及其数学证明。他先提出了7条公理,例如等重重物在等臂处平衡,不同臂时长臂占上风,等重重物后一方附加重物者占上风等。然后证明了杠杆定律:“可通约的两个重量,若反比于它们到支点的距离,将彼此平衡。”这里“可通约”的意思就是,若两个物体重量分别是2与4,显然这两个数是可以通约的,即变成1与2,这时,若它们到支点的距离分别是2与1,那么它们在杠杆上将彼此保持平衡。

阿基米德对物理学的第二个贡献是浮力定律。我们在前面讲过阿基米德如何发现浮力定律的那个著名的传说,即他洗澡时的伟大发现,这个发现就是浮力定律。但阿基米德的思想可不止于证明金冠里头是否掺了银子,而是更进一步地用科学的方法证明了浮力定律。他专门写过一本书,叫《论浮体》,在其中证明了好几条命题,例如有一条是: “用力将比液体轻的物体按入该液体后将受到一个向上的力,其大小等于与该物体同体积的液体超过物体的重量。”物理学里的“物”就是物质。所以物理学是关于物质的学问,也就是说,物质是物理学研究的对象;“理”是规则、法则等意思,如物质的运动规律、基本结构等;“学”就是学问、学科。

以上结合起来,就可以明白“物理学”的含义了:物理学是关于物质的基本结构、运动规律等等的学问或者学科。

柏拉图和亚里士多德

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