首頁 國際視野中的課程與教學改革:漢英對照

遷移中的共同性與差異性02

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亞裏士多德和牛頓

我們先看看第一個例子。根據牛頓第一定律,在沒有外力的情況下,物體將保持靜止或勻速運動。舉例來說,就像一艘動力盡失的太空飛船從地球朝著金星運動。如果我們隻注意這一點,那麽牛頓定律看上去就不像定律,而像某種經驗歸納,如同我們扔東西之後看著它慢慢落下一樣。要理解牛頓理論的意義,我們就必須跳出它。實際上,看看地球上發生了什麽比看在太空發生了什麽更有助於我們理解。如果一個人在車速達到每小時50千米的時候關閉引擎並鬆開離合器,他會發現汽車沒有繼續保持每小時50千米的速度。車慢下來並很快停下。看上去好像沒有外力的作用,我們可能因此說牛頓的說法錯了。但是,有人可能提示我們,熄火的汽車繼續前進會遇到空氣阻力,還有車軸和路麵的摩擦力。正是這些力使車停下來。如果沒有空氣阻力和摩擦力,車就會繼續以每小時50千米的速度前進。我們生活的世界總會有空氣阻力和摩擦力。通過對照牛頓第一定律和我們的日常經驗,我們才知道,牛頓不是在作平常的觀察,他發現並係統地闡述了一種在地球上無法直接觀察到的原理。我們的日常經驗更符合亞裏士多德的觀點,即我們需要一個力才能使一樣東西動起來。盡管這個原理同牛頓定律相對立,但對我們大多數人它看起來很正確。為什麽會這樣?亞裏士多德的說法是,當一個物體處於靜止狀態時,需要一個力才能使它運動。這是對的。但如果我們認為一個東西之所以在運動必定是因為有一個力的作用,那就把這個原理泛化了。

亞裏士多德和牛頓的觀點差異在於,前者試圖解釋靜止和運動的差異,後者卻想說明速率的差異,而靜止可以看做是零速率。速率的變化叫做加速(或減速)。速率的變化,如從靜止到運動或從運動到靜止,需要一個力。在牛頓看來,勻速運動(包括靜止)不需要解釋。亞裏士多德和牛頓的差異表現為兩種不同的分類方式。前者區分靜止和運動,後者區分勻速和變速。我可以從這裏至少總結出兩點:首先,(根據物理學研究)牛頓對物體運動方式的劃分比亞裏士多德更有說服力;其次,對照著亞裏士多德的觀點,牛頓的劃分方式才顯現出來。