牛顿的科学方法和科学方法论.pdfVIP

牛顿的科学方法

和科学方法论

牛顿是近代自然科学史上最伟大的科学家．他在自然科学的许多学科都

做出了划时代的贡献．正如恩格斯所说：“牛顿由于发明了万有引力定律而

创立了科学的夭文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于创立

了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立

了科学的力学．”牛顿之所以伟大不仅在于他作出了许多重大的科学发现和

解决了许多具体的科学问题，还在于他作出这些发现和解决问题时采取了先

进的方式、方法．正是这些方式、方法使得牛顿的科学理论十分富有成效，

“直到19世纪末，它一直是理论物理学领域中每一个工作者的纲领”，他的

科学方法指导了以后两个世纪物理学的研究．他在科学研究中创造性地运用

了多种科学方法，从而为科学方法的应用和进一步发展开辟了平坦的道

路．研究牛顿的科学方法和科学方法论无疑是具有十分重要意义的工作．

一、实验方法与抽象方法

实验方法是科学研究的基本方法．它既是获得经验知识，为科学理论的

建立提供原始资料的途径和方法，同时也是检验科学理论和假说的重要途径

和手段，牛顿对于实验十分重视．在他的着作中反复强调了实验和观察的重

要性，他坚持认为自然哲学家（科学家）要把他的概括建立在对现象的仔细

考察的基础上．他指出：“虽然用归纳法来从实验和观察中进行论证不能算

是普遍的结论，但它是事物的本性所许可的最好论证方法．”牛顿还进一步

指出：“我所以相信我提出的理论是对的，不是由于它来自这样一种推论，

因为它不能别样而只能这样，也就是说，不仅仅由于驳倒了与它们相反的假

设，而是因为它是从得出肯定而直接的结论的一些实验中推导出来的．所以

考察它的方法，就在于考虑我所提出的实验是否确定了这个理论中应用了这

些实验的那些部分，或者是去进行理论自身的验证而提出其他实验．”可见

牛顿是相当重视科学实验的，他把它作为科学研究的最基本方法之一．

牛顿的科学研究是以实验为基础的．他历来十分注意科学观察和实

验．他曾制造过风筝、风东、日文和漏壶，还研磨过棱镜．他还设计了许多

精巧的实验装置和仪器．例如他设计和制造了第一个反射望远镜．他们做过

许多出色的科学实验，如色散实验和干涉实验等．他的一些重大成果是与实

验密切相关的．牛顿进行的科学实验有不

少是研究探索性的，但更多的是验证性实验．除了他个人的实验和观察外，

他十分注意从前人和其他科学家的实验和观察来获得大量的经验和证据．这

样就使他的理论是建立在更加广泛的实验的基础之上的．

牛顿建立力学理论，提出一般原理时，仅仅应用实验法是不够的．用实

验方法还不能使牛顿提出力学三大定律．他还应用了抽象方法，例如第一定

律指出：”每个物体继续保持其静止或沿一直线运动的状态，除非有力加于

其上迫使改变这种状态．”这里所描述的是物体不受外力作用下的状态．一

般来说，观察一个物体的运动要有一个观察者或某种观察记录仪器，但是任

何物体之间都是存在着引力作用的．一个被观察的物体是不可能不受外力的

作用．其实惯性定律是通过对物体运动作出的抽象而建立的．科学抽象也是

牛顿进行科学研究的一种基本方法．在牛顿力学中有不少概念和原理的提出

是与应用抽象方法分不开的．牛顿绝对空间、绝对时间的概念也是抽象的结

果．牛顿引力理论的建立同样离不开抽象方法的运用．引力定律是在刻卜勒

定律基础上进行高层抽象的结果．作为低层抽象的刻卜勒定律是描述性的经

验定律，而作为高层抽象的万有引力定律是解释性的原理．

理想化是科学抽象的一种形式．理想化方法是用理想的客体代替实在的

客体进行科学研究的一种重要方法．运用这一方法能够大大的简化研究对

象，有利于逻辑推理和发现事物的规律．牛顿在力学研究中运用了这种方

法．实际上惯性定律的提出就应用了这一方法，它是在考察假想、纯化形态

下物体的运动规律时得到的．引力定律实际上也是一个“理想模型”．在引

力问题的研究中，牛顿实际上已运用了“质点”这一理想化的概念．

虽然牛顿在他的着作中没有强调抽象方法．但他在科学研究中却多次

应用了这种方法，他对许多问题的归纳概括也包含着大量的科学抽象．抽象

方法的应用补充了牛顿实验研究的不足．

二、归纳方法与演绎方法

归纳与演绎都是科学研究的重要方法．前者是由个别到一般的思的和推

理方法，后者是由一般到个别的思维和推理方法．归纳和演绎是丰顿进行科

学研究的两种主要方法．他十分重视归纳的作用，在他的新作中反复强调过

归纳方法，他说：“在实验学上，一切