牛頓「發現」還是「發明」了萬有引力定律? | 知乎問答精選

 

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牛頓「發現」還是「發明」了萬有引力定律?

2018年08月10日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 7 ℃ 次

【陳浩的回答(68票)】:

這……

他在客觀事實的基礎上發明了一個數學模型

同時他發現自己的這個模型與客觀事實相符

(真糾結……)

【唐逍的回答(52票)】:

這次要寫加長版答案了。

這個問題我蠻多年前就想過。我覺得說牛頓「發現」了「定律」是不合適的,這涉及到我們對科學理論、定律的看法。

什麼叫「發現」

我認為比較標準的用法有這些:我發現了一個很好玩的地方;發現新大陸;我發現他們兩個人好像有過節……總結來說,我認為「發現」這個詞有兩個很關鍵的意思,第一是「某個東西、某個事件本來就在那裡、本來就存在」,第二個是「被我知道了」。那個很好玩的地方、新大陸都是本來就在那兒的,只不過有一天被我知道了;那兩個人有過節是原本就有的,跟我知不知道並沒有關係。

再回頭來看牛頓定律(無論是三大運動定律還是萬有引力定律)。當我們說牛頓發現了這些定律的時候意味著什麼?意味著這些定律原本就存在著。我想很多學生都有這樣的印象,這些定律原本就存在,是所謂的「客觀自然規律」,只不過被牛頓發現了。

但真的是這樣嗎?什麼是「定律」?就拿萬有引力定律來說,是?(1) 那個含有物理量的數學公式,還是 (2) 這個表述「兩個質點之間的引力與質點質量成正比,與距離的平方成反比」,還是 (3) 泛泛地說物體和物體之間都是相互吸引這個現象?

如果說定律就是數學公式。那這個數學公式難道是「本來就在那兒的」?如果這樣想的話,大概就要說世界的運動規律是上帝用數學設計的了。這的確是一種哲學上的觀點,但是這能得到證明嗎?拿大陸教科書上的哲學來說,當然不承認神,那就只有說物質的運動規律從根本上說就是某種數學關係,但這只能是一種「獨斷」,沒有確證。

再說第二種,其實跟前一點是一樣的,只不過在這裡我們可以更清楚地問「質點」是什麼?質點是一個數理上的設定,只存在於我們的頭腦中,只存在於我們計算的時候,還是說質點是本來就在那兒的東西?同樣的問題可以問質量和距離,只不過質點更明顯一些。它們都只是一些設定和觀測量,不應賦予更多的實在。

第三種,如果你說牛頓發現的是萬物相互吸引這個現象,發現某個現象(相當於第一次觀察到某個現象)我覺得倒是沒有什麼問題,但這是牛頓發現的嗎?扔個東西會掉到地上這個現象需要牛頓去發現嗎?牛頓發現的到底是什麼?顯然不是這個泛泛而談的萬物吸引的現象。並且前人已經對這些現象做出過解釋:亞里士多德的物理學也解釋了為什麼很多東西會往地上掉,而火苗和空氣會趨向天空,還解釋了月亮為什麼不掉下來,天體是怎麼運行的這些現象。比如說亞里士多德的四元素說,認為火與氣的「天然趨向」是向上的,水與土的「天然趨向」是向下的,這顯然就是在解釋這些現象。而牛頓力學要解釋的也包括了這些內容(我們觀察到的自然現象),你不能說這些現象是牛頓發現的。

至此,我想我已經說明了說「發現定律」是不合適的,因為無論你把定律理解成數學形式還是某個關於物理量關係的敘述,它都不是單純地發現,也不是本來就在那兒的東西,而是人們創造出來的、設定出來的。至於說「發現了(觀測到了)某某現象」則並不是牛頓的功勞,這些現象是大家本來都知道的。

那麼牛頓到底幹了什麼?「發明」了定律?這就要再來看什麼叫「發明」

發明電燈泡叫發明,發明了某種技術叫發明,這兩個應該沒有爭議。也就是說發明的對象是「從前沒有的」某個東西或者某種技術、方法。還有一點很關鍵,這是一個語感的問題,就是說到「發明」的時候我們似乎一般是說「技術」而不是「理論」。這是我認為說「發明定律」不合適的地方,因為似乎我們並不會說發明了某個理論。

但是說發明定律、發明理論表達了一個正確的意思:這個定律、這個理論從前並不存在,它是個人造的新東西。你可以說提出一個定律、提出一個科學理論和發明電燈泡不一樣,因為這個定律和理論必須符合我們的觀察,還能夠做很好的預測。但是發明電燈炮其實也不是憑空想像就能弄出來的,事實上還是符合了、利用了那些自然原有的機制才弄出來的,而並不因為它符合了、利用了自然原有的機制我們就不說這是個「發明」了。(並且,我們從來不說作家「發明」了一個故事,也不說我在夢裡「發明」了某個虛構的事物。似乎只有與現實相聯繫的東西我們才會認為是「發明」。)

這之中的微妙差異可能還可以細究,但總結說來我只是認為從語感上說「發明定律」很奇怪,要真去深究做出一個科學理論和做出一個電燈泡有什麼根本區別我覺得至少不像人們之前想的那麼簡單。

最後我想說的就是對科學理論、對物理定律的理解,這是這個問題的關鍵。否則就像這裡有的回答者說的那樣,糾結髮明還是發現沒有意義。

我認為我們的基礎教育給學生們的印象就是:自然規律是本來就在那兒的東西,科學家會一步一步發現它們

我覺得這是個很糟糕的想法,並且似乎造成了不是我們主動去探索自然,主動去做科學研究,而是被動地接受和學習前人、科學家已經「發現」的所謂「科學真理」。說這些科學理論、定律是被「發現」的最大的壞處就是認為他們就是所謂的「客觀事實」「客觀規律」也即是將它們直接視為「真理本身」。這就僵化了人們的頭腦,我們就只會背公式、背真理而不會想到自己去創造新的東西,打開新的思路。

對科學理論和物理定律的理解必須是開放的,只有在這種開放的理解下才不會扼殺創造力和獨立思考。所有的科學理論都是我們頭腦中的模型、手頭的工具,它們存在的意義在於可以解釋我們觀察到的各種現象,還可以用來預測怎樣的條件下會發生怎樣的現象,也就是預測未來會觀察到什麼。但我們並沒有理由說理論本身、公式本身就是宇宙的終極真理、終極奧秘,我們現在接受的理論只是至此我們認為比較好用的模型。如果有另一個模型也可以解釋我們觀察到的現象,也能預測同樣多的東西,那麼這兩個沒有好壞之別的模型就是沒有對錯之分的,至少現階段沒有。牛頓的物理體系取代了亞里士多德的物理學倒不是因為亞里士多德的構造是錯的,而是因為牛頓的構造更簡單,並且能夠更精確、更定量地解釋各種現象,預測未來的事件。

說到這些又是很複雜的問題了,就不細寫了。暫時寫到這裡吧。

寫得比較快,可能細節上有些錯誤。

【韓冬的回答(13票)】:

我認為物理學的本質不是揭露世界的真實面貌,而是尋找與這個宇宙同構性最好的數學模型是什麼。

萬有引力定律是一個發明。事實上,整個物理學都是發明。

【空間】這個概念其實也是人類的發明。在人類看來,宇宙是一堆物質在一個

【空間】裡運動。但在其他智慧形式眼中未必如此。舉個例子:一個it盲可能認為把一個圖片從桌面的A文件夾移動到桌面的B文件夾,是一種

【移動】,就像一個人從A小區搬遷到B小區一樣。

物理人一直在發明各種各樣的數學模型,然後努力找到和我們宇宙同構的模型(應該是最接近同構的模型)。你給物理人一塊磁鐵,物理人並不是告訴你它在周圍的空間形成一個磁場,而是告訴你說,假如你用磁場這個模型的話,你做出的計算結論和真實世界的現象是一一對應的(接近一樣的)。

磁場是什麼?波函數是什麼?這些都是物理人在用數學理解宇宙時搞的概念,大自然自己不懂這些概念。就想光子不懂費馬原理,周星馳不懂後現代主義一樣。

……………………………………………………………………………………………………

想起一個例子。

A:我不知道qq程序的源代碼是什麼,但我知道,如何寫一個做一個即時通訊程序,讓它的功能和qq一模一樣,我還可以讓它的圖形界面,聲音,XX,XXX……等等全都一模一樣,讓一個qq老用戶判斷不出來這個是不是真的qq。

B:嗯,你做的這個程序,和qq就是同構的,雖然源代碼肯定不一樣。

B:等等,我試了一下你的程序,你的程序裡面沒有「QQ寵物」這個功能啊?

A:qq寵物是什麼東西?我打開qq看看……我靠,我從來不知道有這個!

B:你看,你的程序和qq還不能做到同構啊。

A:這和我的編程沒有關係,這是我對qq的認識不夠造成的,我只用qq做交流工具,沒用過這方面,真的不知道,我靠還有「qq速遞」,騰訊什麼都做啊……

B:重新寫吧……

【李靜的回答(5票)】:

發現了一個事實

發明了一個理論

他是把抽像的現象具體化了,現象本身是存在的,但是他具體化了是別人可以加以利用

【Benjamin Sun的回答(3票)】:

牛頓用萬有引力定律描述了一種自然現象(規律)。。。萬有引力定律是他建立的一個對於自然現象的模型,所以萬有引力定律(模型)本身是牛頓發明的,但是這個模型所描述的現象是自然存在的,只能發現,不能發明。不能說萬有引力定律定律是本身就存在的,這只是基於人對宇宙認識的基礎上建立的一個很有局限性的模型(受限於人的認知水平)。現在的萬有引力定律就像是當年的日心說一樣,很有可能在將來的某一天隨著人類認識的進步和發展而被推翻或者說泛化,到那時萬有引力定律就不正確了(就像我們現在看待日心說一樣)。所以,牛頓發明(建立)了一個描述自然現象的模型即萬有引力定律。。。

【Ivony的回答(3票)】:

發現了萬有引力現象,發明了萬有引力公式。

但事實上萬有引力現象也不是牛頓第一個發現的,就像貓貓狗狗都知道蘋果會掉地上一樣,哥白尼知道地球繞著太陽轉而開普勒知道行星都繞著太陽轉還算出了速度公式。牛頓發明了一個公式可以簡潔的解釋這一大堆現象,這是發明。這與這個公式是否與客觀事實完全相符沒有什麼關係。愛因斯坦只是發明了另一個公式可以簡潔的解釋更大一堆現象而已。

如果哪一天你像黑客帝國的尼奧一樣被人拔了管子,然後用MBA侵入了母體的程序,發現萬有引力程序原來是這麼寫的,這叫發現。。。。

【唐雷的回答(2票)】:

我個人認為:「牛頓發現了

【一種自然現象】和

【人類自己創造的科學體系】之間的聯繫」

【吳如翔的回答(2票)】:

從專利法的角度來說,揭示自然規律是發現而不是發明。

【周曉農的回答(1票)】:

謝邀。從揭示定律的角度說,贊成樓上所有是「發現」的回答。如果今後被推翻,也只能說是這個「發現」,被推翻了。

【王文遠的回答(2票)】:

發現。

存在的事物被發掘出來,叫發現。

不存在的事物被發掘出來,叫發明。

萬有引力定律是宇宙本身就存在的規律,所以應該叫「發現」

【孫志躍的回答(0票)】:

應該是發現吧,萬有引力是客觀存在的,發明是發明不存在的東西,而發現是發現已經存在的東西。

【JC李潤濤的回答(0票)】:

客觀存在的事物,是發現,;例如牛頓三大定律、元素週期表等等;發明是自然界中不存在的事物,例如蒸汽機、飛機。

【張雲豐的回答(0票)】:

實質上是發現,萬有引力定律是宇宙中本已存在的自然規律,只是被後人發掘出來再加以驗證的真理;同樣,真理也是本身存在的,只是待挖掘而已,不能因為所謂的「專家」有曲解或錯誤,就認為真理不存在,事實上,無論是否被發現,它始終存在,所以真理並不存在創造「即發明」一說。

【魂玉魄的回答(0票)】:

不明白這個問題的意義是什麼?

如果只是文字上的「發明」與「發現」的區別,那從「萬有引力」這個規律上來說,明顯的應該是「發現」。

不過,要是聯繫現在的物理學的發展,或許不是簡單意義上「發明」與「發現」可以區別的。用數學表達式闡述了所發現的「萬有引力」規律。

【梁文偉的回答(0票)】:

看完所有回答後,個人認為「發現」「發明」其實都沒錯,只是看問題的角度不同,通俗點的說法應該是牛頓發現了一個自然規律;從嚴格意義上說,萬有引力總會有不正確的時候,這時候應該說是牛頓發明了一個模型。問題的關鍵在於這裡的「萬有引力定律」這個詞到底該如何去解釋。

【者也的回答(0票)】:

萬有引力屬於發現,定律則屬於發明。

【Shirley Wong的回答(0票)】:

誒,這個問題讓我想到了射手與農場主假說

「射手」假說:有一名神槍手,在一個靶子上每隔十厘米打一個洞。設想這個靶子的平面上生活著一種二維智能生物,它們中的科學家在對自己的宇宙進行觀察後,發現了一個偉大的定律: 「宇宙每隔十厘米,必然會有一個洞。」它們把這個神槍手一時興起的隨意行為,看成了自己宇宙中的鐵律。

「農場主假說」:一個農場裡有一一群火雞,農場主每天中午十一點來給它們餵食。火雞中的一名科學家觀察這個現象,一直觀察了近一年都沒有例外,於是它也發現了自己宇宙中的偉大定律:「每天上午十一點,就有食物降臨。」它在感恩節早晨向火雞們公佈了這個定律,但這天上午十一點食物沒有降臨,農場主進來把它們都捉去殺了。

當時看到這個故事,挺恐慌的。甚至有些懷疑我們信奉的物理規律,很可能就是不存在的。

也許某天,就有一群外星人從天而降,告訴我們「感恩節來啦」

哎呀呀,偏題了。請點沒有幫助吧

【小鎂的回答(0票)】:

發明不同於科學發現,發明主要是創造出過去沒有的事物,發現主要是揭示未知事物的存在及其屬性,如果你想說規律不也是過去沒有的嗎?那你錯了,哲學很好的解釋了這個問題,規律是不以人的意志為轉移的客觀存在,也就是說不管人類知不知道這個規律它都是存在的,既然存在,之前我們不知道它,現在我們知道了,那就是發現。

【瓦雨的回答(0票)】:

我覺得用發現比較好

【廉胖子的回答(0票)】:

Anglo-Saxon名族發明的英語是一種概念語言,不像漢語,是象聲義的結合。Newton的」discover「也好,」invent「也好,都是一種概念,詞單獨拿出來翻譯是」發現「和」發明「,但學過英語的人都明白,中文不管怎麼翻譯,都不是英文原來的意思。可能中國從清代以後就缺少科技方面的成就,而21世紀又是中國飛速跟上人類文明同時又是整個人類文明達到瓶頸的時期,所以中文缺少一種描述Newton這種過程的概念。思維這東西,嘖嘖。。。

遇者之言,不知所云,多有冒犯,海涵

【魏敬賢的回答(0票)】:

發現。

【程宏偉的回答(0票)】:

發現了這個規律,然後發明了這個模型來解釋這個規律,也就是萬有引力定律

【王文明的回答(0票)】:

科學發現,牛頓只是用他熟悉的(也可以說是約定成俗)語言及符號將這個客觀存在的東西表達出來。

【小金剛AI的回答(0票)】:

我更喜歡「設計」這個詞,牛頓設計了力學體系。

在牛頓之前,已經有了一套體繫了,牛頓簡化、完善了這套體系,我認為這應該是「設計」。

某領導人,不是被叫做改革開放的「設計師」麼。

【董盼的回答(0票)】:

萬有引力是本身存在的,所以是發現。萬有引力定律的話,應該也是發現吧。畢竟也是對萬有引力現象的梳理與總結。本人愚見。

【尹欣的回答(0票)】:

個人認為選擇一種模型對物理現象進行表述,不能叫「發明」模型,只是對「發現」的表達,屬於「發現」的一部分。

【顏俊的回答(0票)】:

客觀規律,肯定是被發現的。哲學範疇。

【於洋旭的回答(0票)】:

如果:

你把「萬有引力」當成一個公式,這個公式就是牛頓的發明。

你把「萬有引力」當成自然規律,當然就是發現了。

【莫陽的回答(0票)】:

都對。發現是針對於經典物理來說的;發明是針對於整個人類科學來說的;低級是針對於外星人來說的。

【orvice的回答(0票)】:

發現

【賈明的回答(1票)】:

本是「發現」,但是結果萬有引力是錯的,所以,現在變成「發明」。

【王飛宇的回答(1票)】:

自問自答一下。

我覺得這是「發明」。

因為萬有萬有引力定律只是一種具有局限性的在某段時間內有強大的現實扭曲力場的認識世界的模型,不是客觀存在的真理。

」發現「該是本來客觀存在的東西。

所以應該是」發明「。

?

另:萬有引力定律已經被」超越「,並且超越它的理論模型也具有局限性,從本質上而言都是人類積極探索未知的」發明「而已。

另2:這個問題可以扯得很遠,所以我才加了那麼多標籤。完全開放的問題,希望有機會看到各位知友的獨到見解。

【王鵬的回答(0票)】:

對和錯都是相對的,所謂的完全客觀的東西是我們無法感知和認識的,是牛頓發明了一種描述現象的一個相對有效的方法或是公示。

【瘦子的回答(0票)】:

發現哦,親。

標籤:-陳浩 -物理學 -力學 -科學哲學 -永動機


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