毕达哥拉斯和亚里士多德的科学贡献

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  1 毕达哥拉斯
  毕达哥拉斯,公元前六世纪中叶的古希腊人,孔子出生时,他已步入老年的阶段.物理学的源头,要从这个老头算起,原因是只有他的发现是有据可查的.
  1.1 琴弦定律
  青壮年时期,毕达哥拉斯去过巴比伦、埃及等文化圣地,他学识渊博,眼界开阔,确信世界是由数字主宰的,据此,他研究了琴弦的长度和乐声的关系,确定了西方音乐的七个音阶.他用同样的重物悬挂在不同长度的弦上,发现当弦长之间有简单的数字关系时,就能得到一对对谐音.比如2∶1的弦长对应于大家都知道的八音度,3∶2对应第五音,4∶3对应第四音.
  这一发现大概是物理定律的第一次数学公式的表示,完全可以认为这是今天的理论物理学的第一步.今天我们可以这样表述毕达哥拉斯的琴弦定律:在给定的张力的情况下,一根给定弦的频率与其长度成反比.因为人的耳朵接收到的声音信号,只有是简单的频率比的时候,听起来才是悦耳的,如1∶2、4∶3、3∶2等等.而复杂的比例如137∶174等则是刺耳的.所以要得到完美的和音,弦长必须成简单的数字比关系.1.2 发现勾股定理
  毕达哥拉斯有次应邀参加一位富有政要的餐会,这位主人豪华宫殿般的餐厅铺着是正方形美丽的大理石地砖,由于大餐迟迟不上桌,这些饥肠辘辘的贵宾颇有怨言;这位善于观察和理解的数学家却凝视脚下这些排列规则、美丽的方形瓷砖,但毕达哥拉斯不只是欣赏磁砖的美丽,而是想到它们和数之间的关系,于是拿了画笔并且蹲在地板上,选了一块瓷砖以它的对角线AB为边画一个正方形,他发现这个正方形面积恰好等于两块瓷砖的面积和.他很好奇,于是再以两块瓷砖拼成的矩形之对角线作另一个正方形,他发现这个正方形之面积等于5块瓷砖的面积,也就是以两股为边作正方形面积之和.至此毕达哥拉斯作了大胆的假设: 任何直角三角形,其斜边的平方恰好等于另两边平方之和.那一顿饭,这位古希腊数学大师,视线都一直没有离开地面.2 亚里士多德与物理学
  亚里士多德是古希腊世界的巨人之一,他是当时最为博学的人物,学术研究涉及到逻辑学、修辞学、物理学、生物学、教育学、心理学、政治学、经济学、美学、博物学等,他的著作据说有四百到一千部.
  他在公元前384年出生于希腊殖民地的一个叫斯塔基拉的城市,父亲是马其顿王室的御医,属于中产阶级家庭.17岁时,加入柏拉图的哲学学派,学习了二十年,直到柏拉图去世.在学习过程中,亚里士多德非常敬佩柏拉图,但随着学习的深入,思想上和老师有了分歧,时而会有争吵,所以就有了他的一句名言:“吾爱吾师,吾更爱真理.”随着思想分歧的逐步扩大,他在柏拉图去世后,便离开了雅典,开始周游各地.公元前343年,受马其顿腓力二世的聘请,他成为太子亚历山大的私人教师.亚历山大大帝征服希腊,打败波斯帝国,建立了庞大的亚历山大帝国后,他又回到了雅典.这次他受到宫廷贵族的优待,也得到亚历山大大帝的资助,创立了当时称为“逍遥学派”的哲学学派,留存至今的亚里士多德的著作,都是在这个时期创作的.
  亚里士多德尽管在各个学科领域都做出了巨大的贡献,但在物理学领域,最重要的贡献也许只是创造了“物理学” (φυσιζ)这个名字.他关于地上的物体的运动和天体的运动的思想,对科学的进步作用几乎是弊大于利,原因是他的思想没有像苏格拉底、阿基米德等希腊哲学家那样与数学结合起来.
  亚里士多德认为运行的天体是物质的实体,地球是球形的,是宇宙的中心.地球和天体由不同的物质组成.地球上的物质是由水气火土四种元素组成,其中每种元素都代表四种基本特性(干、湿、冷、热)中两种特性的组合.土=干 冷;水=湿 冷;气=湿 热;火=干 热.天体由第五种元素“以太”构成;
  他反对原子论;不承认有真空存在;他还认为物体只有在外力推动下才运动,外力停止,运动也就停止;还认为作自由落体运动的物体重的比轻的落得快.
  现在看来,这些观点都是错的,但是,正是亚里士多德的错误观点,使他的学说和基督教教义相契合,成为基督教的权威学说.迫于宗教的淫威,没有人敢对亚里士多德的观点提出异议,从而使之统治物理学界达1600多年,直至伽利略等科学家的出现.
  亚里士多德提出的假设认为,“凡是运动的物体,一定有推动者在推着它运动,否则就会停下.”按照这个逻辑,若你看到一个东西在移动,你就一定会寻找一个推动它的东西(像是我们的手、身体),这样自然界的运动就是一个推着一个,但是,他说自然界中,推动者又不能无限制地追溯上去,“必然存在第一推动者”,运动都是由它而起.而中古世纪的基督教说,万能上帝主宰着人类的一切,亚里士多德说天下的所有运动都是由“第一推动者” 而起,显然,“第一推动者”就是上帝.就这样,亚里士多德的学说成为了基督教的“科学依据”.
  还有亚里士多德认为白色是一种再纯不过的光,而平常我们所见到的各种颜色是因为某种原因而发生变化的光,是不纯净的,直到17世纪大家对这一种结论还坚信不移.为了验证之一观点,牛顿把一个三棱镜放在阳光下,阳光透过三棱镜后形成了红,橙,黄,绿,蓝,靛,紫七种颜色组成的光带照射在光屏上,由此证明:白光是由这七种颜色的光组成的,这七种光才是纯净的.
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