遙望星空

前言

　　整個(gè)數(shù)學(xué)的發(fā)展史是和人類物質(zhì)文明和精神文明的發(fā)展史交融在一起的。數(shù)學(xué)不僅是一種精確的語言和工具，不僅是一門博大精深并應(yīng)用廣泛的科學(xué)，而且更是一種先進(jìn)的文化。它在人類文明的進(jìn)程中一直起著積極的推動(dòng)作用，是人類文明的一個(gè)重要支柱?！　∫獙W(xué)好數(shù)學(xué)，不等于拼命做習(xí)題、背公式，而是要著重領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)的思想方法和精神實(shí)質(zhì)，了解數(shù)學(xué)在人類文明發(fā)展中所起的關(guān)鍵作用，自覺地接受數(shù)學(xué)文化的熏陶。只有這樣，才能從根本上體現(xiàn)素質(zhì)教育的要求，并為全民族思想文化素質(zhì)的提高夯實(shí)基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

數(shù)學(xué)文化小叢書精選對(duì)人類文明發(fā)展起過重要作用、在深化人類對(duì)世界的認(rèn)識(shí)或推動(dòng)人類對(duì)世界的改造方面有某種里程碑意義的主題，深入淺出地介紹數(shù)學(xué)文化的豐富內(nèi)涵、數(shù)學(xué)發(fā)展史中的一些重要篇章以及一些著名數(shù)學(xué)家的歷史功績(jī)和優(yōu)秀品質(zhì)等內(nèi)容，適于包括中學(xué)生在內(nèi)的讀者閱讀。

作者簡(jiǎn)介

齊民友，武漢大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院教授。專業(yè)方向?yàn)槠⒎址匠獭Ｔ螄?guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)數(shù)學(xué)組成員，武漢大學(xué)校長(zhǎng)，中國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。湖北省數(shù)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。湖北省科協(xié)副主席。發(fā)表過若干專業(yè)論文，撰寫過一些教材和科普書籍，如《重溫微積分》，翻譯了一些國(guó)外著作，如H.Weyl的《數(shù)學(xué)與自然科學(xué)之哲學(xué)》。

書籍目錄

一、引子二、古代宇宙的圖景——地心說  亞里士多德和地心說  托勒玫的地心說  地心說與基督教三、哥白尼的革命，現(xiàn)代科學(xué)的興起  哥白尼和他的日心說  火星的逆行運(yùn)動(dòng)  開普勒四、近代科學(xué)的偉大開創(chuàng)者——伽利略  伽利略的生平  伽利略與力學(xué)  伽利略和他的望遠(yuǎn)鏡  伽利略與宗教裁判所五、結(jié)束語

章節(jié)摘錄

　　伽利略的生平　　在科學(xué)史中很難找到如伽利略這樣獨(dú)創(chuàng)而又多產(chǎn)的人。他的一生真可謂波瀾壯闊。他在哥白尼和開普勒的基礎(chǔ)上建立了現(xiàn)代物理學(xué)的基本框架，而且剝奪了亞里士多德的至高無上的“權(quán)威”。他如同哥白尼和開普勒一樣，認(rèn)為宇宙的規(guī)律是一種數(shù)學(xué)規(guī)律；他明確提出實(shí)驗(yàn)是一種基本的科學(xué)方法。他的這些思想直到今天，仍然保持著旺盛的生命力。　　伽利略自幼喜愛數(shù)學(xué)、天文學(xué)和物理學(xué)。但是，他的父親卻命令他學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)。當(dāng)他在比薩大學(xué)念書時(shí)，甚至他的數(shù)學(xué)老師也到他的家里來為他向父親求情，要求他的父親允許他學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。這樣他才獲準(zhǔn)學(xué)習(xí)歐幾里得、阿基米德的著作，還有托勒玫的天文學(xué)。經(jīng)過多方面努力，伽利略終于從1589年起在比薩大學(xué)教數(shù)學(xué)。在三年的任教期間，他寫了《論運(yùn)動(dòng)》（De Motu）一書。這是一本文集，但是一直沒有出版，因?yàn)橘だ詫?duì)它并不滿意，而且，其中確實(shí)有錯(cuò)誤。但是伽利略在臨終前寫的一部重要著作《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話與數(shù)學(xué)證明》（Discorsiie Demonstrazioni Matematiche intorno a due nuoue scienze，1638，以下簡(jiǎn)稱為《兩門新科學(xué)》，許多外文文獻(xiàn)則簡(jiǎn)稱它為“Discorsi”）吸收和大大發(fā)展了《論運(yùn)動(dòng)》一書，可是那已經(jīng)是《論運(yùn)動(dòng)》成書以后的35年了。所謂兩門新科學(xué)，一門是指力學(xué)，另一門按伽利略的說法是指關(guān)于材料和結(jié)構(gòu)的科學(xué)。但是與我們理解的材料科學(xué)不同，書中有時(shí)講一些關(guān)于棵的強(qiáng)度等問題，所以實(shí)際上比較接近于我們說的材料力學(xué)。伽利略還有另—本重要著作《兩大世界體系》，全名為《關(guān)于兩種主要世界體系的對(duì)話》（Diologo sopra i due massimi sistemi del mondo，許多外文文獻(xiàn)常略記為cDialogo’）更為世人所知，而目有中文譯本。它與這本書“任務(wù)”不同，下面我們還要說明。在《論運(yùn)動(dòng)》和《兩門新科學(xué)》中，伽利略非常詳盡地講解了自己關(guān)于力學(xué)的研究成果，特別是斜面的理論，這是伽利略很重要的研究，因?yàn)橘だ杂纱说玫搅俗杂陕潴w定律。可是，更加重要的是，伽利略從寫《論運(yùn)動(dòng)》的時(shí)候開始，就明確地反對(duì)亞里士多德。從方法論來說，《論運(yùn)動(dòng)》里面提出了一個(gè)具有革命性的新思想：那就是，各種科學(xué)規(guī)律應(yīng)該用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)，而且還設(shè)計(jì)了用以驗(yàn)證自由落俸定律的斜面實(shí)驗(yàn)。這個(gè)思想當(dāng)然是與亞里士多德完全背道而馳的。　　1592年，伽利略的父親去世，伽利略作為長(zhǎng)子承擔(dān)了養(yǎng)家糊口的重?fù)?dān)（還要為兩個(gè)沒有出嫁的妹妹籌辦嫁妝），于是來到帕多瓦（Padua。）大學(xué)給醫(yī)科大學(xué)生們教數(shù)學(xué)和托勒玫的天文學(xué)（因?yàn)槟菚r(shí)的醫(yī)生治病常用占星術(shù)，所以要學(xué)天文學(xué)）。這時(shí)，伽利略就已經(jīng)信奉了哥白尼的日心說，但是還沒有公開表明自己的觀點(diǎn)。下面是1597年伽利略致開普勒的信的摘錄：“……我和您一樣，好幾年前就已接受了哥白尼的立場(chǎng)，而且由此發(fā)現(xiàn)了許多自然界的效應(yīng)的原因，而這些效應(yīng)是現(xiàn)今流行的理論無法解釋的。我已經(jīng)把關(guān)于這個(gè)主題的支持的理由和反對(duì)的意見寫下來了，但是一直未敢公之于眾，因?yàn)楦绨啄岬拿\(yùn)已經(jīng)給了我警戒：我們的大師（指哥白尼）在少數(shù)人中獲得了不朽的名聲，而在大群人中卻失敗了（因?yàn)榇廊丝偸呛芏嗟模?，遭到嘲弄和羞辱。如果有許多人都像您那樣，我當(dāng)然敢于公開我的思想，但是因?yàn)椴⒎侨绱?，我也只好忍著?！蔽覀儾环猎倏匆幌麻_普勒的回信：“……您既有如此深刻的洞察力，我希望您能夠采取另外的態(tài)度。您以自己為例，勸我們以謹(jǐn)慎隱蔽的方式行事，并且在廣泛存在的無知面前退一步，在反對(duì)那一群學(xué)者暴徒的劇烈攻擊時(shí)要小心從事（您在這里正是仿效了我們真正的先知：柏拉圖和畢達(dá)哥拉斯）。但是在我們的時(shí)代，一項(xiàng)宏大的任務(wù)已經(jīng)啟動(dòng)，首先有哥白尼，還有許多非常有學(xué)問的數(shù)學(xué)家，現(xiàn)在，是地球在運(yùn)動(dòng)這個(gè)論斷已經(jīng)沒有什么新鮮之處。我們既已乘上了戰(zhàn)車，就讓我們協(xié)力把它驅(qū)動(dòng)，逐步地用響亮的聲音對(duì)凡人高呼。他們其實(shí)并沒有細(xì)心地去體會(huì)我們的論據(jù)的力量。這樣駛向最終的目的，豈不更好？這樣做，說不定只要我們小心，也能給凡人帶來真理。同時(shí)，您也可以用您的論據(jù)幫助您的志同道合者，他們經(jīng)受了那么多的不公正的評(píng)判，會(huì)因?yàn)槟耐?，或者您的有影響的地位給予他們的保護(hù)而感到安慰。不僅是你們意大利人因?yàn)闆]有感覺到地球的運(yùn)動(dòng)，就不相信地球在動(dòng)，我們德國(guó)人也是，用什么辦法都不能使他們感到這個(gè)想法的親切和自然。但是我們總會(huì)有辦法對(duì)付這些困難……伽利略，打起精神來吧，公開站出來吧。如果我的判斷不錯(cuò)，在歐洲總會(huì)有少數(shù)幾個(gè)數(shù)學(xué)家和我們站在一邊，真理的力量是巨大的……”。從這段引文中，我們的讀者不是可以體會(huì)到真理在那個(gè)時(shí)代所遭到的壓迫？不是可以體會(huì)到這些科學(xué)的巨人的戰(zhàn)友情誼嗎？有關(guān)為哥白尼日心說而斗爭(zhēng)，以致最后遭到宗教裁判所的迫害的經(jīng)歷我們將在下面詳細(xì)介紹。　　伽利略在帕多瓦大學(xué)前后共18年。伽利略自己說，這是他一生中最愉快的時(shí)期。他關(guān)于力學(xué)的研究，例如斜面、拋射體、擺的研究主要都是這個(gè)時(shí)期的成就。值得提到的是，1609年他在威尼斯的一位朋友沙爾皮（Paolo Sarpi）告訴他，有一個(gè)荷蘭人造了，一個(gè)望遠(yuǎn)鏡正在威尼斯演示。須知，伽利略不但是一個(gè)理論家，而且是一個(gè)實(shí)驗(yàn)家；不但會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而且會(huì)制造實(shí)驗(yàn)儀器。他制造過許多實(shí)用的東西。于是，他自己也開始制造望遠(yuǎn)鏡了，而且有了不小的改進(jìn)，放大率提高到10倍之多。伽利略開始利用望遠(yuǎn)鏡來觀測(cè)天象。這在人類科學(xué)史上本身就是一件劃時(shí)代的大事，而在短短兩個(gè)月內(nèi)，其成果之豐富有人說是空前的?？墒沁@也把他更深地帶進(jìn)了與天主教教廷的斗爭(zhēng)。1610年，伽利略離開了帕多瓦大學(xué)。一場(chǎng)意義極為深遠(yuǎn)的斗爭(zhēng)開始了?！　≡诮榻B伽利略的各種貢獻(xiàn)以前，先要回答一個(gè)問題：他的最重要的貢獻(xiàn)在哪一方面？可能會(huì)出讀者們的意料，是在數(shù)學(xué)。但是下面并不介紹伽利略證明了什么定理。為什么要這樣說？其實(shí)這是他自己的看法。在他之前，哲學(xué)家們，主要是亞里士多德，把注意力放在研究事物的“終極的原因”，“存在的目的”等等，想要回答“為何（why）”的問題，有著濃厚的思辨色彩。伽利略則把注意力放在“如何（how）”的問題上，希望得到明確的定量的結(jié)果。實(shí)質(zhì)上就是企求數(shù)學(xué)化，他說：　　哲學(xué)寫在大自然這本大書里，這本書對(duì)于我們是打開著的。但是，除非首先學(xué)會(huì)懂得它的語言，會(huì)讀這本書使用的文字，我們就不可能理解它。它是用數(shù)學(xué)語言寫的，它的文字就是三角形、圓和其他幾何圖形。沒有它，這本書凡人連一個(gè)字也看不懂。沒有這些就會(huì)在黑暗的深淵中迷路?！　∮捎谶@段話十分重要，我們下面還要再引述一次，并且說明其背景。由“為何（why）”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭绾危╤ow）”，是科學(xué)方法的重大轉(zhuǎn)變，而其首創(chuàng)者則是伽利略。有所不為是成為大師的必備的條件。伽利略有所不為的事，正是抽象地思辨與爭(zhēng)論“為何（why）”的問題。這里是伽利略與亞里士多德的分水嶺?？吹搅诉@一點(diǎn)，下文的意義就容易理解了。

編輯推薦

　　《遙望星空1：人類怎樣開始認(rèn)識(shí)太陽系》簡(jiǎn)單介紹了人類認(rèn)識(shí)太陽系的構(gòu)造的歷程，從亞里斯多德和托勒密的地心說到哥白尼的日心說以至開普勒三定律的發(fā)現(xiàn)。其中還簡(jiǎn)單說明了伽利略的貢獻(xiàn)，對(duì)于這些科學(xué)巨人對(duì)現(xiàn)代科學(xué)及其方法論的出現(xiàn)的決定性的影響；說明了他們的數(shù)學(xué)基本上是以歐氏幾何為代表的初等數(shù)學(xué)；也預(yù)示了微積分出現(xiàn)的必然性。同時(shí)，本書比較詳細(xì)地介紹了科學(xué)與宗教的斗爭(zhēng)。

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    遙望星空 PDF格式下載

---