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领会其前提性假设并知道其不确定所在

已有 2650 次阅读 2015-1-13 12:41 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

      科学进步的细节性历史案例分析(微观科学史?)论文所力图探索的问题是,在具体的一个学科上,某个关键论题上,科学进步的基本动力:科学家个人的研究工作是如何进行的。

      论文“领会其前提性假设并知道其不确定所在:Boscovich 和地动说”(DavorKrajnovic. Understand assumptions and know uncertainties: Boscovich and themotion of the Earth, arXiv: 1501.00020) 以标题的形式给出了个人科学研究取得进展的基本条件。本文摘编译该文如下。

      1757年解禁日心说一前,日心说与耶稣教间的冲突把18世纪最著名的耶稣教科学家Boscovich(克罗地亚族人)置于进退两难的境地。一方面是牛顿简洁优美的引力理论,个人所受教育所形成的固有观点,另一方面则是缺乏地动说(日心说的后续理论发展)的必要实验证据。研究表明,Boscovich接受地动说的基本原因是:存在一个解释地动的、可操作的物理学理论(牛顿引力),而无论如何修订地心说系统,总是缺乏一个紧致的理论来支持地心说。

      Boscovich的研究结果,他的科学态度和方法,影响了随后几个世纪的科学家。就是今天,其治学态度和方法还是值的我们学习的。

      从一个地心说的维护者,变成为一个地动学的研究者,无论是如何的具有传奇色彩,他最终总结到:这个世界不依赖于奇迹,需要的是对自然哲学的深刻理解。

      Boscovich对地球运动的研究始于读完牛顿的“原理”以后,而直接的动因是1725年及随后几年的天文观测结果支持地动说。而早在1671年,重力测量给出了重力随纬度增大而变小的结论,但其实验精度还是缺乏足够的说服力。

      18世纪前半叶,支持地动说的观测证据是无法完全令人信服的。最有力的支持不是来源于观测证据,而是来源于理论:牛顿引力。因为它能解释大量的自然现象(开普勒定律,地球的形状等)。而与此同时,它只支持日心说系统,而不支持任何其它的系统。当时科学家面对的基本问题是:一个优美的理论在支持地动说,而与此同时又缺乏观测证据来支持地动说。

      如何看待地球自转?解禁前,在1738-1747年间,Boscovich的研究结论是:重力测量的精度不足于推论出地球的形状,从而也就不能证明地球的自转。这个时期,他先放弃地球有自转的地动说前提,研究和引入能排斥地动说的各类假设,最后,以支持日心说的论文基本观点,承认天体运动全面支持牛顿理论。这个时期,有人认为,他的研究目标是用科学的研究方法来挽救地心说。也有人认为,他是借维护地心说的幌子来传播牛顿力学。

      在解禁前的1747-1757年间,他一方面继续批评牛顿理论的方方面面,一方面又全面的接受牛顿的几何方法及思想(用单一理论解释无数的自然现象)。虽然在内心接受了牛顿理论,但是他的研究工作却是发展一套系统的科学假设(神学家和科学家都能接受的)。为何发展假设呢?因为运动的相对性,绝对运动是无法推导出的,也是无法实验论证的。以此为突破口,他就是自己摆脱了双方的教条主义。这样他就发展了一个新的天文学理论(目前被看成是200年前的重大天文学成就)。他以在牛顿理论基础上能发展新的天文学理论的方法来维护牛顿力学,而不是单纯的为了支持牛顿力学。

      对日心说解禁后(1757年后),大量的支持牛顿引力论来解释自然现象的论述出现了,他对缺乏实验验证的解释是持怀疑态度的。实验,说到底,依赖于当时的技术成就。早在1724年,Boscovich就指出了:一切无保证的实验结果,或未经验证的假设,都不可避免的产生某种不确定性。然而,建造中的一个内在协调的理论,如果它能解释与理论本身无关的其它大量的现象,那么就足以让科学家接受它作为进行研究工作的天堂。如果一个理论系统不能支持矛盾中的各种现象,那这就是抛弃该理论的最重要的证据。

      这就是科学革命期间Boscovich所总结出的科学研究基本态度和方法。

      我们今天就是在一个有多个天文学理论可供选择的时代。如何做出正确的选择呢?Boscovich的祝福是:领会其前提性假设并知道其不确定所在,这才有希望推动学科进步。

      【该论点否定了单纯为证明理论而就理论本身针对的论域来证明(包括理论证明和实验证明)的有效性,而认为用理论本身论域以外的理论和实验来证明才是最有效的证明。也就是以开拓性应用的方法来证明。也就是通过基于被证理论的创新能力(经得起实验验证的)来证明。我很欣赏此法,而且也主要是用此法。但一直不知此法有科学家是如此的看重。】

 




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