伟大的发现,都是基于对现实的观察而得来的,而不是从理论来推导现实。
经验是大于理性的,但是经验是不一定可靠的,但是它是我们能够掌握的最可靠的知识来源。
本节课讲述的两大重要发现,都印证了以上两点。
1)牛顿——“万有引力”的发现
2)达尔文——“进化论”的总结
牛顿——万有引力
牛顿的三大定律:1. 速度是免费的;2.质量是阻碍物体加速度的一个量。(在太空中,质量的大的物体很难被加速度,质量小的物体容易被加速度)但是这又跟伽利略著名的实验结果相矛盾。就是拿一个大铁球和一个小铁球同时从高处往下扔,结果是两个铁球同时落地。不同质量的物体,在地球上同时往地上掉,它的加速度是一样的。这也是“秤”之所以可以运作的原因。那么再根据F=ma,会发现,大家质量不一样,但是加速度相同,说明不同的东西,面对相同的地球,感受的引力大小不同。换言之,地球是“看人下菜”的,给不同的东西,不同的引力。所以,引力的大小不仅仅是地球决定的,而是地球和它吸引的东西共同决定的。
除此之外,引力的另一个特点是“无远佛界”,它能够无限延伸。因为引力没有斥力,只是离得越远,效果越弱,但是无论多远,引力的效果始终存在的。
*实际上这个理论可以解释为什么宇航员在太空站里会失重,实际上他们没有失重,他们只是横向速度太快了而已,横向速度太快使得他们无法掉下来,(当一个物体的飞行速度达到每秒钟7.9公里,它落地的速度就可以跟地面下降的速度达成一个平行,那么这个物体就永远掉不下来)但是他们一直在坠落,当人在不断的向地球坠落的同时,有一个向上的虚拟力,这个虚拟力与万有引力抵消,好像处于一个无重力的状态,但其实还是有引力的。引力的效果适用于整个宇宙。
总结下“引力”的特点:
a. 不同于其他外力,不需要与物体接触就可以产生力的效果;
b. 引力无远佛界,可跨越距离,跨越真空,只会根据距离变弱,不会消失;
c. “看人下菜”,引力的大小根据双方的距离共同决定。换言之,双方都必须知道对方在哪里,否则怎么可能出现恰当的引力?除非地球知道太阳在哪里,要不它如何绕着太阳转;除非月亮知道地球在哪里,要不它如何绕着地球转。
这对于当时相信“一切是神设计好的”的人们来说是很难理解的。牛顿本人是一个虔诚的基督徒,但是他深厚的学术素养,让他对这个问题作了一个客观的描述。他说对于万有引力的描述仅仅来自于观测,至于为什么会这样,他也不知道原因,也不想引申,也没有用一种神秘去代替另一种神秘。这个说法其实在哲学上叫做工具主义方法论,其实就是,是怎么样就是怎么样,知之为知之,不知为不知。
达尔文——“进化论”的总结
牛顿的伟大发现是在17~18世纪,在爱因斯坦20世纪发现“相对论”之前,在19世纪还有一个非常大的,对人类整个世界观有极大颠覆性发现的,就是进化论。
其实进化论不单单达尔文一个人的事情,而是整个博物学的事情。博物学也可以翻译成“自然志”,博物学最早是哲学的一个大分支,简而言之就是归纳总结自然环境中的这些事物,什么动物啊、植物啊、矿物啊,然后对它们进行归纳和总结。而这些事情古希腊的哲学家们都在做,所以这是哲学中很重要的部门,它们是我们了解这个世界的重要手段。
之所以说,达尔文是“进化论”的总结者而非发现者,是因为在达尔文之前,已经有几代各个学科的学者对此提出了观点,中间经历了几个过程。
1. 首先是从地质研究到化石的发现
公元1645年,爱尔兰的大主教叫James Usher,他在认真研究了圣经之后,定下了地球的诞生日期是公元前4004年10月22号傍晚6点,通过这样一个说法,你大概能够知道,在17世纪的时候,人们认为地球的历史大概有多长。但是在度过19年后,地质学诞生了,基督教的传教士他们发现地球是有地层沉积的,然后就开始不断的研究地层的沉积,就是要多少年才能积累一层。经过一百多年对地质学的研究,发现圣经上关于地球的时间论的好像太短了,就是至少Usher关于公元前4004年的论断,这个论断实在是太短了,短到无法解释地球的历史,光这些沉积就告诉我们,地球的历史有可能比这6000多年要长的多。
对地质研究的深入,导致了对化石研究的出现,以前的人是不知道这个化石是代表已经消失的动物。林奈就是最伟大的生物分类学家,他在1753年出版了《自然系统》,当时探讨了他所知道的的所有生物的现有特征,并为生物制定了各种各样的拉丁学名,但在他那个时代还认为这个生物是自古不变的,上帝创造了多少物种就有多少物种,然而化石对这个问题提出了严峻的质疑。
法国的一个科学家叫居维叶,他在1796年就发表了一篇论文,他把当时地球上的的大象,包括比如印度像啊,非洲象啊,跟在西伯利亚的那个大象的化石进行了对比,结果发现这西伯利亚的这个大象的化石,并非世界上的任何一种大象,因为它们的牙齿啊、然后形状啊,都不一样,于是那种大象叫什么呢?叫猛犸,他断定这个猛犸象不是现在的任何一种大象,而是一种已经灭绝了的大象,然后这个论断就给当时的社会造成了很大的冲击。由于当时的人认为生物都是上帝设计好的,那么上帝创造来的生物怎么会因为设计不好而无法活下去,所以当时的人是不相信绝种这个概念的。居维叶的伟大之处在于,他并不是从理论来推导现实,按照培根的方法,先研究事实是怎么样的,认真考察,然后再得出结论,最后的结论大象不是这个地球上现在还有的生物。到公元1800年,居维叶已经鉴定了23种灭绝的生物,这些灭绝的概念,给人最大的冲击就是生物是会变化,从此生物和时间连接起来。
2. 拉马克第一位提出了“老进化论”
进化论史上的第一位伟人拉马克,他在公元1802年的时候出版了一本书的《生物学》,同时他也是生物学的创建者,他明确的指出,生命的历史和地球的历史是绑在一起的,随着地球的变化地表的生物也在开始变了。他提出了生物变化的三大原则:
第一个是用进废退,他的观点就是你使用什么什么就发达,不使用什么什么就不发达了,这个概 念有严重的问题,但他提出的一个观点是有道理的,就是地球的历史与生命的历史是交错的;
第二点原则也非常重要,他就说这些生物的变化,经历了一段非常长的时期,而且它的原因是来自于自然,这个观点非常正确;
第三点也非常正确,他就认为所有的变化都是从简单到复杂、从低等到高等,很久很久之前生命起源于水中,然后呢开始进化,这是一个非常非常伟大的理论。
拉马克的进化理论就是达尔文之前的老的进化论。
3. 达尔文“进化论”的总结者
达尔文对于拉马克的理论已经知道,但是对于“用进废退”的错误理论该用什么正确理论替代,还没有好的答案。直到一个契机,1838年他阅读了著名的马尔萨斯的《人口学原理》,马尔斯在研究人类的人口增长的时候,提出了两个核心观点,就是第一,食物是人类生存不可缺少的东西,第二,两性之间的感情也是人类必须的,未来将基本上要维持现状,就是人类将固有一种繁殖的欲望,这两个观点一下子就让达尔文明白了核心的要素,进化的两大原则就此提出,就是生存和繁衍。
那么生存和繁衍哪个更重要?很显然繁衍在进化史上更重要,因为只有把基因繁衍到下一代的生命,他才对后世有影响。生存和繁衍都需要资源,生存需要吃东西,繁衍需要异性,那么这就导致了物种之间的竞争,谁能够获得更好的资源,而且要能够躲避掉威胁,谁才能够把基因繁衍到下一代。
这就产生了一个红皇后的原理,举个例字好比说熊,熊在亚热带地区,它的颜色大多是棕色和黑色,它在山林里都不容易被其他动物发现,于是它能够偷袭来获取食物;有些熊就来到了更北的地方,那些雪比较多的地方,这个时候它的颜色就成了一个劣势。其它动物很远就能看到这个熊,可以很快的跑掉,于是这些熊繁衍到下一代的过程中,那么那种熊会更好的生存下去呢?就是这些毛色比较浅的熊会更好的生存下去,更容易捕获食物,于是这些毛色比较浅的熊继续繁衍下一代,又是那些毛色更浅的熊会更容易捕获事物,于是一代一代自然的选择,导致了最后熊的颜色由黑色完全变成了白色。
然而一个问题来了,就是这个白色的北极熊的生活真的比他们老祖先那些黑熊刚到北方的时候过的好吗?这也很难说,为什么呢,第一代的黑熊到最早到来的时候,北方当地的动物还没有见过熊,它们也不会跑,然后等到后来发现了之后,那些动物学会跑了,北极熊也学会隐身了,最后的结果是什么,最后结果是两方面都很成长了,但是结果还是一样的,就北极熊还要艰苦的捕猎,其他动物还要艰苦的逃逸,这种等于是大自然的生存繁衍的大前提下建立红皇后机制,逼着所有动物,再往更复杂的路上去前进,最终的结果呢,就是出现了我们人类。
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