摘读《自然哲学的数学原理》

摘读《自然哲学的数学原理》

一：浅谈艾萨克·牛顿

最初接触牛顿是在初中的时候，关于万有引力与苹果的故事。艾萨克·牛顿出生于英格兰林肯郡乡下的一个小村落，出生的时代刚好是当时英国社会渗透基督教新思想的时代。因此在牛顿得哲学思想里残存着宗教思想。但牛顿中学时代在校学习成绩十分优秀，尤其对几何学、日心说感兴趣，并对一些自然现象具有强烈的好奇心。并不是神童的牛顿却经过自己的努力成为了影响世界的巨人，这深深地刺激、影响了我。以前只知道牛顿是伟大的科学家、数学家、物理学家，然而牛顿更是一个伟大的哲学家。其自然科学理论体系不仅仅是一门学科，其中却深深地展现了牛顿的及其丰富的哲学思想，首先表现在牛顿那具有自发的唯物主义思想。牛顿认为自然科学研究必须以承认自然界及其发展规律的客观实在性为前提，他不仅认识到物质、时间和空间的客观存在，还提出了质量的的概念。

但是牛顿的唯物主义并不完全稳固，由于受到当时社会基督教新思想的影响，牛顿得思想中也带着虔诚的宗教思想，其唯物主义中还具有一定的机械性和形而上学性。

从小接受教育的我也深深受到牛顿哲学的影响，尤其是其物体运动的三定律、万有引力定律。但当时只是在学习物理是获得其概念及理解。现在有与实践原因未能完全看完牛顿的著作《自然哲学的数学原理》，仅仅阅读了部分内容，但收获颇多。

二：浅谈《自然哲学的数学原理》

最先看见《自然哲学的数学原理》是我高中时候在“影响世界的50部名著”系列中看到的，但并没有拿起来阅读，想起来都甚为后悔。自1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》以来，经典力学便统治了物理学界、甚至整个科学界近两个世纪。在这部巨著中，牛顿先引出了物质的量、时间、空间、向心力等的定义及其概念。如：定义1:——物质的量是起源

于同一物质的密度和大小联合起来的一种量度。定义2：运动的量起源于速度和物质的量联合起来的一种度量……然后是描述论证公理或运动的定律，包括著名的运动三定律。着部著作一共分三卷：第一卷和第二卷都是以“论物体的运动”为标题，主要给出了物质的量、时间、空间、向心力等的定义以及论物体的直线上升和下降、论流体的圆形运动、研究哲学的规则等等；第三卷以“论宇宙的系统”为标题。

在《自然哲学的数学原理》中，牛顿给用统一的力学解释了从地面物体到宇宙万物运动的现象，提出了物体运动的原因。他所说的力主要是重力，也即万有引力以及由其衍生出的一些其他力的形式，如摩擦力、阻力等。

虽然这本著作以命题—论证形式给出，并运用了很多数学证明的原理及其公式，初看会觉得这是一本数学理论推导的书籍，其实不然，其中体现了牛顿丰富的自然科学观，也即所谓的唯物主义。

在第一卷的公里和运动的定律中，“定律1：每一个物体都保持自身的静止的或者一直

向前均匀地运动的状态，除非由外加的力迫使它改变自身的状态为止。”即所谓的牛顿第一

定律，通过这一个定律充分看出了牛顿对于运动的本质做出的解释，运动并不是自身的原因，也不是由万能的上帝所指引，也不是如唯心主义中所描述的“心动”所致。其运动的本质乃是一个物体对另一物体所施加的作用而产生的作用效果。从这个定律可以看出牛顿得唯物主义思想。“定律二运动的改变与外加的引起运动的力成正比，并且发生在沿着那个力被施加的直线上。”这就是所谓的牛顿第二定律，具体描述了力与运动的关系，从而更加确定了物体运动的本质。“定律三：对每个作用存在总是相反的且相等的与反作用，或者两个物体彼此的相互作用总是相等的，并且指向对方。”这便是牛顿第三定律，描述了物体之间的作用是相互的，其作用方向不是单向的。

在牛顿的《自然哲学的数学原理》开篇之前，牛顿同时给出了“绝对运动”的思想，见原文“但是运动和静止，如通常所认为的，只是由于观点彼此被分开，且通常被认为是静止的并不总是真正的静止。”从这里就可以看出物体是绝对运动的，而静止确是不绝对的，即时相对的，这个思想用现在的知识描述就是，针对于不同的参考物，物体的静止与否就无从而知了，从另一面也就充分说明了运动的绝对性。牛顿在这本巨著里面也叙述了很多“相对性”的思想，比如，他谈到物体所受阻力时，一个物体仅在它自身的状态被一个施加于它的力改变时才使用这个力，在不同的观点之下，那种使用既是阻力也是推动力。就物体为保持它自身的状态而抵抗外加的力而言，它是阻力。同一个物体，就难于退让抵抗阻碍的力而努力改变那个阻碍的状态而言，它是推动力。通常阻力归之于静止者且推动力之于运动者。

由于我是理科生，阅读这本著作显得比较容易理解。牛顿写的这本经典著作不仅给人类系统的阐述了自然界中的力以及流体力学，而且为量子力学的产生提供了物质基础。虽然牛顿致力于研究力学、运动，但并没有声称自己要构建自己的体系，他说到：“我要致力于发展与哲学相关的数学，这本书是几何学与力学的结合，是一种理性的力学，一种精确地提出问题并加以演示的科学，旨在研究某种力所产生的运动，以及某种运动所需要的力。”可见他给自己的任务——由现象研究自然力，再由力去推演其它的运动现象。这直接与物质挂上钩，否认了唯心主义的一套。

当然，这本著作几乎包含了经典力学的所有理论，除了经典的运动的三大定律、万有引力定律，流体力学、向心力，甚至好奠定了潮汐理论的基础。如第二卷中说写“宇宙间物质的每一个质点都施加引力于其他物质的第一质点之上。”他利用这个原理分析了太阳与月球的引力共同促成地球上的海洋发生定时的涨落。就现在我们的知识认识而言，这无疑是很简单的，但在那个神学、宗教蔓延的时代，牛顿能提出种种物质世界中自然现象的本质原因，并能给出实质的解释，确实已经十分了不起了。这也是我崇拜牛顿的地方。除了这些，牛顿还讨论了摆动、流体的波动和光学等方面的一些问题，他还应用了波的运动学说解释了声波在大气中的传播。关于牛顿用波的运动学解释光的传播同样给后来的世界带来了巨大的改变。在最后的第三卷中，牛顿还仔细的推敲了关于月亮的问题，最终总结出了万有引力定律——宇宙间任意两个物体都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质量乘积成正比，并且与它们距离的平方成反比。他还论证了宇宙的行星会永无静止地运动下去的原因，即行星在宇宙中没有遇到阻力。

阅读之后，虽然仅仅是一部分，但我认为，牛顿的哲学显得更真实、贴切，宁可追随被现象证实的原因，而不是去想象还尚未被证实的原因。我们要从真实存在中去找出事物的固

有规律，这些客观规律建立了这个有秩序的美好世界，而不是由想象出来的事物到处的规律，如同上帝创造了世界，规定了世界的秩序，但上帝本身就是一种想象，一种主观意识，这是不属于合乎理性的哲学。不仅是哲学，在任一门科学，都要用最正直和公正的客观规律去引导事物，尽管他们大多都建立在经验和观察的根基上，但万事不能只靠经验，一切都要靠公正直观的理论来做指导。

牛顿写这部著作的目的是什么呢？他自己也在这部著作中表明了他的目的。他在序言中写道：“由于古代人在自然事物的研究中极其重视重力学；而现代人，抛开实体的形式和隐藏的性质，努力使自然现象从属于数学的定理，因此这一专著的目的是发展数学，知道它关系哲学为止......但我希望这里建立的原理会使这一或其他更真实的哲学方法更清楚。”从原话中可以看出，作者并不仅仅是用数学原理来论证自己的思想，他更愿意承认是用哲学原理来解决自然现象，其思想就是所谓的唯物主义论。

当然，阅读牛顿得《自然哲学的数学原理》显得有点费力，因为里面的很多内容都是数学论证，当然必定带着很多物理和数学上的公式、推导。作为理科生的我倒是相对容易一些，自己在阅读第一卷靠前的内容时，速度很慢，因为我要带着一种唯物主义的哲学思想去阅读者部著作，而不是以纯粹的科学、证明的数学物理思路去看待这部著作。若要以“致用”的态度去阅读该书，对于理科生而言，十分容易，当然挑战也在这，我以前并未过多地接触哲学的东西，并不知道哲学到底能有什么用。现在才知道，学习哲学并不像学习数学物理一样能具体掌握并运用于实践以影响世界的运行，而是了解世界、认识自我的必经之路。