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一念非凡科學巨擘是怎樣煉成的
曹則賢(中國科學院物理所研究員,博士生導師)
牛頓爵士(Sir Isaac Newton, 1643-1727), 英國數學家、物理學家和天文學家。牛頓是數學和物理學的開創性人物,他的《流數術》和《基於無窮多項式的分析》開啟了微積分這個數學領域,而其《自然哲學之數學原理》則奠定了經典力學的基礎。此外,他還第一個觀察記錄了棱鏡對日光的折射,提出了光的微粒說。牛頓被認為是人類歷史上最偉大的科學家。他的墓誌銘是英國詩人Alexander Pope仿照《聖經》的第一句撰寫的:「Nature and nature's laws lay hid in night; God said 「 Let Newton be!」 and all was light (自然和自然的定律隱藏在暗夜中;上帝說「讓牛頓來吧」,於是宇宙一片光明)。」
牛頓是一個當今世界人人都要熟悉的人物,所以關於他的生平、軼事之類的內容就不必多費筆墨了。讓我們直奔他的兩項偉大成就,微積分與牛頓力學,看看是什麼激發了他的靈感,而牛頓又是如何將靈感的火花拓展成學問的體系的。
二項式展開與微積分
英文里提及微積分,會用 the calculus 的說法,就象提及歐幾里得的《幾何原本》會用 the elements 一樣。加上定冠詞 the,就強調了所指內容是令人崇敬的獨特存在。微積分在過去對許多人來說就是高深學問的代稱,也許這種局面還會持續很長時間。
英文中積分一詞是 integral calculus,微分是 differential calculus。中文把 calculus 翻譯成微積分,其實這個詞本意應該是計算、一種計算體系。求極值,以及求二維幾何體的面積和三維幾何體的體積等問題,是一些古老的問題。古代中國人、希臘人早就得到了一些結果。在17世紀後半葉,關於無窮小分析已經有了很多的觀點、方法和具體發現,是到了有人將之組織成一門嶄新學問的時候了。德國的萊布尼茲1684年發表了一篇求最大、最小和切線新方法的文章,其中用到了 calculi 一詞。等到1696年法國人洛畢大 ( Guillaume de L』Hôspital )寫出了第一本這方面的教科書,微積分,the calculus,就成了這門新學問的名字。
雖然歷史上有牛頓和萊布尼茲關於微積分發現優先權的爭論,但有一點是肯定的,牛頓是研究和發現了微積分的。那麼,牛頓發現微積分的關鍵一步是什麼呢?是對二項式展開的推廣。
只要願意,可以得出任意次方二項式,n是自然數,的展開。所有二項展開式的系數被總結在楊輝三角(西方人稱為Pascal triangle )中(圖1)。楊輝三角很容易記住:每一行都比上面一行多一項,且總是以1開始和結束,中間的數字都由上一行相鄰的兩個數相加得到。千萬不要輕易認為你懂得了楊輝三角,這類數學對象包含內容之豐富與深刻是常人無法想像的。
圖1 楊輝三角,第n行的數字就是對應的展開式中各項的系數。
二項式展開這樣的知識,對我們一般人來說就是僵硬的教條。可是,在牛頓眼裡,知識是可以拓展、發展的,是用來超越的。偉大的牛頓就把上面的二項式展開公式拓展到指數是分數、甚至是負的情形, 即他不僅會展開這樣的二項式,還會展開這樣的多項式。牛頓給出了的展開式的一般表達,其中P, Q是任意的實數,m/n是一個分數, 即
這里的A, B, C, D…代表在該字母出現前的那一項表示。當然這樣的展開包括無窮多項。牛頓用對的展開來驗證他的展開式公式是否正確,他發現的展開為。對這個式子的右邊求平方,可以發現結果為無窮級數,大家可以自己驗證這一點。這是一個人所眾知的等比級數,其和就是,這證明了上面的展開是正確的。世界真奇妙,而這奇妙需要牛頓這樣的人去揭開蒙在其上的面紗。
這樣看來,形式的無窮級數可以表示一般的函數f(x)。牛頓進一步地發展了求逆級數的方法,即從無窮級數出發,去得到級數。二項式展開公式的推廣和求逆級數的方法,是牛頓發展微積分的重要工具。
有了這樣的二項式展開,牛頓要證明曲線在0到任意x (x>0)的一段內所覆蓋的面積為。牛頓關於這個問題的論證過程給人以雜亂無章的感覺,且包含很大的邏輯漏洞,因此被譽為是「一種簡潔的難以理解的形式」。不管怎樣,牛頓的這個論證,用現代數學語言可表述為:對於任意實數 a ,函數的一階微分為。有了這個關系,微積分的發展算是踏上了平坦大道。
在牛頓那裡,微分被稱為流數術(fluxion),積分被稱為逆流數術 (the inverse method of fluxion)。 Fluxion,和其它表示流動的英語詞如flow (流動),fluctuate(漲落),flux (流量)等是同源詞,都和流動或者速度有關。把位置隨時間的變化當作時間的函數,這個函數的流數,或者微分,就是速度。萬物皆流,物理學的方程,本質上就是流的方程。
蘋果與萬有引力
關於牛頓,有個神奇的傳說,說牛頓某日坐在蘋果樹下,一顆蘋果[1]碰巧掉到了他的頭上,這讓他頓悟了萬有引力的奧秘。這個傳說有人說是虛構的,但也見於他的熟人後來的文字中。但是,因為牛頓的巨大影響力,人們倒是寧願相信這個傳說是真的。牛頓的母校劍橋大學的三一學院就種了這么顆牛頓的蘋果樹 (圖2),說是曾經給牛頓帶來靈感的那棵蘋果樹的後代。這是一個關於偉大發現時刻抑或是帶來偉大發現之靈感的記憶符號。人們很容易就引種了牛頓的蘋果樹的後代,但能砸出靈感的蘋果一直沒能等到牛頓那樣的能砸出靈感的腦袋。
圖2 劍橋大學三一學院里後來種的蘋果樹。
且不說是否有這樣一棵蘋果樹,那樹上的某個蘋果掉到了牛頓頭上激發了牛頓的靈感,從而使他參透了萬有引力的奧秘。可以肯定的是,牛頓在研究行星運動的規律時,是注意到了地球上的落體運動的,而成熟果子的掉落是再自然不過的自由落體運動。實際上,早在牛頓出生之前,落體定律已經由伽利略得出,而行星運動三定律也已經由開普勒悟出。
很久以前,人們認為是力造成了運動。人類認識史上的一個偉大進步是關於慣性定律的認識。物體都有慣性,不受外力的物體保持靜止或者勻速運動(這一點後來被表述為牛頓第一定律,但其實早在牛頓之前已被人們所認識)——力是運動改變的原因。那時候,人們談論的力是壓力、摩擦力、推力這類通過接觸才有的力(contiguous force)。
天上行星的運動讓無數人好奇,歷史上許多古老的文明都有關於行星運動的觀測記錄。開普勒於1609-1619年間基於第谷的觀測數據,把太陽當成是行星運動的參照點[2],從而總結出了著名的行星運動三定律。其第一定律說行星在以太陽為焦點之一的橢圓軌道上運動,第二定律說行星在單位時間內相對太陽掃過相同的面積。為什麼是這樣?或者說是什麼形式的力讓行星採取這樣的運動形式?人們想回答這樣挑戰性的問題。
行星向前飛行,還不斷地改變其運動的方向和快慢。一個直覺的想法是,有一股指向前方的拉力牽著行星往前運動。可這個力從哪裡來?如果有,那麼這個力的來源一定不是接觸力,而應該是一種遠距作用或者超距作用(action-at-a-distance)。認識到存在超距作用是人類認識史上的一大進步。那麼這種超距作用力又該是什麼樣的?
也許真的是落下的蘋果給了牛頓以靈感。 蘋果一旦脫離了和樹的連接,就立即直往下朝地面落,說明地球對它的超距作用一直都在。也許地球對天上的月亮、太陽以及那些星星都存在這樣的超距作用,當然太陽也應該以這樣的超距作用影響著行星的運動。另一方面,蘋果掉到腦袋上砸得腦袋疼,那是因為腦袋擋在了它的去路上。如果沒遇到人的腦袋,它會一直落到地面上。如果沒有地面或者在地面上掘口井,蘋果則會一直朝下落去。老天,那蘋果會一直落到地球中心去。 那個超距作用力,具體地說地球對蘋果的吸引力,是一直指向地球中心的!此時,牛頓該是悟到了引力或者重力的真諦:引力存在於所有物體之間,是超距作用,是有心力(central force)。
那麼,假設太陽和行星之間存在的引力是有心力,這能解釋觀測到的行星軌道的性質即開普勒三定律嗎?牛頓假設物體間的引力是沿兩者連線的有心力,且大小與距離平方成反比,他用平面幾何證明了這樣的行星軌道確實是以太陽為一個焦點的橢圓。有了這個結論,開普勒第二、第三定律的證明就好辦了。牛頓關於開普勒第一定律的證明被收錄在他的《自然哲學之數學原理》一書中。圖3所示一英鎊的紙幣上是簡化了的牛頓證明所用的圖解。筆者觀此圖及證明時,如赤貧之人面對二斤重的鑽石,被驚訝得手足無措。有人若覺得自己平面幾何學得好,不妨試試看能否看得懂牛頓的證明過程。後來,錢德拉塞卡重寫了這個證明,當然啦,那證明就長了很多,而且也未必更容易懂。
圖3 一英鎊紙幣背面的牛頓和他的典型事跡。左上部分的圖案和圖中牛頓所持書中圖案一致, 是《自然哲學之數學原理》中關於有心力下行星軌道為橢圓的幾何證明。
有了微積分,有了萬有引力,經典力學這門科學終於建立起來了。重要的是,牛頓的工作是理性思維的典範。牛頓出生時,科學在西方世界還沒能取得對中世紀愚昧的優勢地位,到他去世時,西方已經步入理性時代,牛頓於此厥功甚偉。
牛頓給筆者最深刻的啟示是,一個偉大的科學家不僅要有深刻、大膽的思想,還要有證明自己思想正確的能力。將不斷涌現的思想和證明(或者演示)編織在一起,那就是知識的體系。
後記有趣的是,古文里有「牛頓」的說法。曹操《秋胡行》有句雲:「牛頓不起,車墜谷間。」
本文原為曹則賢著《一念非凡——科學巨擘是怎樣煉成的》(外語教學與研究出版社,2016.5)的第六篇,此次發表時略有增添。
注釋
1.這是人類文明史上第二個著名的蘋果。第一個是蛇引誘夏娃的那隻蘋果;第三個是一隻沾上氰化鉀的蘋果,天才阿蘭·圖靈咬去一口結束了他富有創造力的生命。
2.這是人類文明史上的又一個偉大事件,人類把看待天體運動的參考點從自己的腳下挪到了別的地方。
參考文獻
1.Gottfried Wilhelm Leibniz, Nova methos pro maximis et minimis, itemque tangentibus, quae nec fractas nec irrationales quantitates moratur, & singulare pro illi calculi genus, Acta eruditorium, 467–473,1684. 一種同樣適用於分數或無理數情形的求最大、最小和切線的新方法以及對一類特例的計算(拉丁文)。
2. G. F. A. de L』Hospital, Analyse des infiniment petits, pour l』intelligence des lignes courbes, Paris, 1696. 用於理解曲線的無窮小分析(法文)。
3. William Dunham, The calculus gallery: masterpieces from Newton to Lebesgue, Princeton university press (2005). 中譯本為《微積分的歷程—從牛頓到勒貝格》。
4. Richard S. Westfall, Never at rest: a biography of Isaac Newton,Cambridge university press (1983).
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《一念非凡》作者序
人類歷史是由少數英雄人物創造的觀點,曾遭遇過激烈的批評。但是,如果說「科學的歷史是由少數英雄人物創造的」,估計反對的人不會太多。因為,論及一些偉大的科學成就,別說敢腆著臉硬去爭功,一般人如筆者這樣資質的僅只是能弄懂只鱗片爪就足以為自己感到自豪了。當然,我這里說的科學指的是數學、物理這樣的已經形成足夠嚴謹、厚重體系的學科。
一部科學史,就是不多的幾位巨擘揮灑天才的歷史。有些人,象伽利略、哈密頓、歐拉、開爾文爵士這樣的,他們的思想能穿透存在之未知的迷霧,為人類帶來智識的啟迪。有些人,比如龐加萊,又比如伽莫夫, 他們來到世上就是為了向世人展示這個世界是有天才存在的。每每讀到這些大師們的思想,領略了點滴他們天才的成就,總讓人有莫名的興奮和感嘆——為什麼在這塊最古老的、養育了人類之最大部分的土地上,不曾出現過這樣的科學巨擘呢?
也許並非我們生而平庸,而是在我們嗷嗷待哺的時候沒有見識過榜樣的力量,沒有高屋建瓴的智者予我們以醍醐灌頂式的洗禮?!那些科學巨擘們,都是在少年時期就得到了充分的、高品質的教育和啟迪的。少年心中不知什麼才是真正偉大的思想成就,什麼樣的人才是真正的科學大師,自然也沒有成為大師的渴望與野心。那麼,從他們中間產生科學巨擘的可能又在哪裡?
不知從何時起,筆者一直有一個願望,希望能把自己理解的那些科學巨擘們的思想與成就之點滴與朋友們——尤其是那些朝氣蓬勃的少年朋友們——分享。但是,正確理解和准確傳達這些科學大師們的思想與創造性成果遠超筆者能力之外。抱著退而求其次的想法,筆者撰寫了這本小書,向讀者介紹那些科學巨擘們成就其科學地位的非凡一念——也許只是一個偶然的念頭,但是後來成了科學史上的標志性事件,給科學,進一步地給人類文明,帶來了意想不到的推動。衷心希望這本小書能夠對年輕的朋友們,從中學生到剛踏入研究生涯的青年學者,有些許的幫助。
本書著眼的人與事,僅限於哲學、數學和物理三個領域。沒有別的原因,只是因為一些哲學、數學、物理領域里的大師具有別樣的魅力,他們的成就在我的心中引起了特別的崇敬,按照康德的說法,就是「我對它們的思考越是經常和持久,它們就越是以嶄新的、不斷增長的驚奇和敬畏充滿我的心靈。」 讀者將會注意到,本書提及的一些人可是哲學家-數學家-物理學家三位一體的,有人甚至還同時是語言學家或別的什麼學家。盡管可能不正確,我還是以為物理學,就心智努力的成分而言,多少遜於哲學和數學對智力以及品格的要求。不是數學家的物理學家,總是和物理學有那麼一層隔閡。一個不爭的事實是,哲學家和數學家裡幾乎沒有名不副實的人,遑論欺世盜名之徒。
本書包含30篇短文,其中前25篇大體上每篇介紹一位科學巨擘取得偉大成就時的某個非凡一念;第26篇談論作為學者品格的高傲的孤獨——寂寞中沉思的人才能瞥到黑暗中最微弱的亮光;接下來的3篇分別講述一位中學老師、一位工廠學徒和一位農民是如何憑一個非凡念頭影響了科學的;最後一篇特別談談平凡人如何也能享受學習和參與科學創造的樂趣。內容上我在保持通俗易懂的同時,仍然堅持加入一些深刻的東西,包括數學公式。有一種說法,每多一個公式,書的讀者就減少一半。按照這個說法,本書的讀者數將少於1。不過我不太相信這個說法。每一個健康的頭腦,都是喜歡挑戰的。數學公式之所以能嚇走讀者,可能是因為公式是以一種生硬的、唬人的方式出現的,如同有人把家常話般的德國哲學翻譯成晦澀難懂的文本一樣,問題出在作者或者譯者的不道德而不是因為數學或者哲學的不隨和。本書中的數學公式,如果讀者不感興趣,不妨直接跳過去,絲毫不影響感受那些科學巨擘靈光一現時的奇思妙想。但是,我希望讀者能努力理解這些看似艱深的東西,不要有身入寶山空手回的遺憾。在一些篇章後面我會列出一些非常專業的參考文獻,我不認為在這樣的書中列出這些專業的內容是多餘的。雖然這些文獻可能是以一種你還不會的語言寫成的,或者它的內容也不易理解,但是,設若這些內容在你的內心深處激起了成為科學大師的激情,那麼這些文獻可能就會成為你的墊腳石。會有那麼一天,你能讀懂它的——說不定那時你還嫌它淺顯呢。
這本小書是筆者的學習筆記、心得體會,也是筆者內心深處的一聲嘆息。因為作者功力鄙薄的原因,它雖然能為朋友們展示一些偉大學術創造過程中的腳手架的遺跡,卻不足以讓人們一窺科學創造的門徑。有志於科學事業的朋友,請早點嘗試閱讀科學巨擘們本人的著作,早日達成對大師之偉大成就的獨特視角下的理解。
理解了科學大師之人與成就的一個附帶好處是,它會讓你謙虛——發自內心地,由衷地。
本書的閱讀對象是任何一個對本書感興趣的人。筆者無意也無法把難度控制在某個層次上;實際上,筆者根本就不接受把知識劃分為中學生、大學生、研究生和教授能理解的不同層次的說法。倘若一本書能讓不同的讀者群都多多少少能有一些收獲,哪怕僅僅是閱讀時的會心一笑,那就是成功。再者說了,如果所讀之書沒有一點難度,那我們的進步從而何來?
你一定注意到了,有很多來自偉大頭腦的靈光一現這里沒有提及。沒有關系。這是一個開放的系列,稍待時日會有更多的內容在未來會被添加進來。
這個民族,這個我所屬的多災多難但一直生生不息的民族,無論如何要對科學做出一點實質性的貢獻。 而為此,我們要學會如何學習、如何創造。馬上發起沖擊,angreifen,sofort!
曹則賢
2013年春動筆
2015年秋定稿 於北京
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《無窮分析引論(上、下)》([瑞士] 歐拉)電子書網盤下載免費在線閱讀
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書名:無窮分析引論(上、下)
作者:[瑞士] 歐拉
譯者:張延倫
豆瓣評分:10.0
出版社:山西教育出版社
出版年份:1997-1
頁數:377,468
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《歷史上最偉大的10個方程》(RobertP.Crease)電子書網盤下載免費在線閱讀
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書名:歷史上最偉大的10個方程
豆瓣評分:7.3
作者:Robert P.Crease
出版社:人民郵電出版社
原作名:The Great Equations: Breakthroughs in Science from Pythagoras to Heisenberg
譯者:馬瀟瀟
出版年:2010-8
頁數:264
內容簡介:
人類在認識世界的過程中,學會了用抽象、簡潔的方程式來高度歸納科學規律。從亞里士多德、牛頓、愛因斯坦的時代直到今天,無數的方程展現了人們破解物質運動、光電閃耀、時空變幻等神秘自然現象的曲折經歷,彰顯了人類百折不撓的探索精神。
本書作者精心挑選了10個最有代表性的方程,把科技史上的一系列重大事件自然地聯系了起來。書中介紹了畢達哥拉斯定理、歐拉公式和海森堡不確定性原理等方程。作者從大量科學史實出發,生動刻畫了這些科學家的形象,並引領讀者從哲學層面上高屋建瓴地思考科學史發展的脈絡。全書讀來清新自然,既介紹了豐富的科學史知識,又給人以深刻的啟迪。
作者簡介:
Robert P. Crease 紐約州立大學石溪分校哲學系教授、系主任,美國物理學會會士,英國物理學會會士。《物理世界》雜志Critical Point專欄作家。著有The Prism And The Penlum:The Ten Most Beautiful Experiments in Science、Making Physics: A Biography of Brookhaven National Laboratory等。曾在《大西洋月刊》、《紐約時報》、《科學》、《科學美國人》等雜志上發表過多篇文章和評論。
D. 《鏈接網路新科學》pdf下載在線閱讀,求百度網盤雲資源
《鏈接》([美] 巴拉巴西)電子書網盤下載免費在線閱讀
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書名:鏈接
作者:[美] 巴拉巴西
譯者:徐彬
豆瓣評分:8.6
出版社:湖南科技出版社
出版年份:2007-04-01
頁數:327
內容簡介:從雞尾酒會到恐怖分子的巢穴,從遠古的細菌到國際組織——所有這一切各自都是一種網路,都是一個令人驚訝的科學革新的一部分。21世紀初,有科學家發現,網路具有深層的秩序,依據簡單而強有力的規則運行。這一領域的知識幫助我們了解時尚、病毒等的傳播機制,了解生態系統的穩健性,以及經濟體系的脆弱性——甚至是民主的未來。
一位致力於研究「鏈接和節點」的科學家將首次帶領我們領略網路革新的內幕。在本書中,作者生動地講述了相互聯系的系統的歷史:從瑞士數學家萊奧哈爾德·歐拉18世紀末對圖論的開創性研究,至生物學家基於對細胞網路的了解而展開的治療癌症葯物的研究等。
本書敘事生動,充滿真知灼見,它使我們認識了許多現代社會的「制圖師」,這些人正在多個科學領域研究繪制網路地圖,在超級計算機的幫助下,他們正一步步揭示出社會關系網路、企業和細胞等擁有的相似性其實超出了它們之間的差異。他們的發現為我們提供了了解自己周圍相互連接的世界的重要的新視角。
作者簡介:艾伯特-拉斯洛·巴拉巴西是聖母院大學教授,主持對於復雜網路的研究。他在多個領域的開創性貢獻也屢屢見諸媒體,廣受贊譽。他出生於特蘭西瓦尼亞,現居住在印第安納州的南本德(south Bend)。
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《這才是好讀的數學史》([美]比爾·伯林霍夫)電子書網盤下載免費在線閱讀
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書名:這才是好讀的數學史
作者:[美]比爾·伯林霍夫
譯者:胡坦
豆瓣評分:5.7
出版社:北京時代華文書局
出版年份:2019-5
內容簡介:
《這才是好讀的數學史》介紹了數學從有記載的源頭向*初的算術再向代數、幾何(平面幾何、立體幾何、解析幾何)、統計學、運籌學等領域不斷深化發展的歷史進程。按歷史發展的順序先後介紹了古希臘、古印度、古巴比倫、古代中國、中世紀歐洲和15至16世紀數學在順應社會實踐需要的基礎上出現的深化、突破。在介紹數學歷史的基礎上,主要對30種有關基礎數學的普通概念進行了獨立精彩的敘述,再現了畢達哥拉斯、歐幾里德、歐拉等數學大師的風采,還特地穿插了女性數學家在數學發展中做出的巨大貢獻,從各方面為讀者還原了真實、有趣的數學歷史。
作者簡介:
[美] 比爾·伯林霍夫(William P. Berlinghoff)
在美國波士頓大學聖十字學院接受大學教育,並在衛斯理大學獲得數學博士學位。目前是緬因州科比學院擔任訪問教授。
[美] 費爾南多·辜維亞(Fernando Q Gouvêa)
出生於巴西,在聖保羅大學接受大學教育,並在哈佛大學取得數學博士學位。目前是緬因州科比學院的數學教授。
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《科技傳播》雜志
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《證明與反駁》([英] 伊姆雷·拉卡托斯)電子書網盤下載免費在線閱讀
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書名:證明與反駁
作者:[英] 伊姆雷·拉卡托斯
譯者:方剛
豆瓣評分:8.8
出版社:復旦大學出版社
出版年份:2007-3
頁數:193
內容簡介:
《證明與反駁:數學發現的邏輯》是匈牙利裔英國籍著名哲學家伊姆雷·拉卡托斯於20世紀60年代完成的一部探索數學史上新的發現產生過程的經典著作。書的主要內容包括作者用5年時間收集的兩個典型的數學案例,以及《證明與反駁:數學發現的邏輯》的編者添加的拉卡托斯1961年在劍橋大學所撰博士論文的部分內容。拉卡托斯是以對話體的形式進行寫作的,他虛構了教師在課堂上與學生們討論正多面體歐拉公式V-E+F=2的猜想與發現、證明和反駁的全過程,形象地展現了數學史上對此問題進行研究探索的真實的歷史圖景,以此來挑戰和批判以希爾伯特為代表的認為數學等同於形式公理的抽象、把數學哲學與數學史割裂開來的形式主義數學史觀。此篇光輝論著的主要目的是要解決數學方法論的基本問題,以一種探索和發現的情境邏輯來代替形式主義和邏輯實證主義的抽象教條。正如拉卡托斯所說,非形式、准經驗的數學的發展,並不只靠逐步增加的毋庸置疑的定理的數目,而是靠以思辨與批評、證明與反駁之邏輯對最初猜想的持續不斷的改進。
作者簡介:
拉卡托斯(Imre Lakatos,1922—1974)
英籍匈牙利人,出身於匈牙利的一個猶太人家庭,是20世紀著名的數學哲學家、科學哲學家,也是現代科學哲學歷史學派的主要代表之一。二戰期間是積極的共產黨人,1950年至1953年以修正主義者之名被監禁。1956年蘇聯出兵匈牙利後,流亡到英國,繼續求學,獲劍橋大學哲學博士學位,後入英國籍。從20世紀60年代初起到去世為止,一直在倫敦經濟學院任教,與波普(Karl Popper)和沃特金斯(John Watkins)共事,波普任科學方法、邏輯學和哲學系主任,並任《科學哲學》雜志主編。
主要著作有《科學研究綱領方法論》《數學、科學與認識論》《證明與反駁》。
I. 《從丹葯到槍炮世界史上的中國軍事格局(見識叢書29)》pdf下載在線閱讀,求百度網盤雲資源
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書名:從丹葯到槍炮
作者:[美]歐陽泰
譯者:張孝鐸
豆瓣評分:7.7
出版社:中信出版集團
出版年份:2019-3
頁數:344
內容簡介:
【內容簡介】
用火|葯燒出來的一本奇書。打通中國槍炮進化史,顛覆「鞭炮帝國」刻板印象。從皇權到共和,「玩火」是重點。刷新中國火|葯歷史,講透火|葯政治,說清火|葯經濟、重現火|葯戰爭、細看火|葯技術。從丹葯到槍炮,復盤當代中國要看懂的歷史K線圖。
為什麼中國黑科技造就西方霸權?宋元明火槍戰爭為何被徹底遺忘?中國大炮如何力挽狂瀾,在1661年中荷戰爭中大展神威?歐洲如何實現彎道超車,在1840年鴉片戰爭中擊敗中國?從唐朝煉丹爐到北洋旗艦定遠號,中國從輝煌墜落到屈辱深淵。從君士坦丁堡淪陷到滑膛槍誕生,歐洲在戰火洗禮中極速崛起。中國,西方,在軍事格局上分道揚鑣,大分流顛覆了經濟、社會、政治與文明,散落在歷史聚光鏡下的火槍粉末,引燃思想火光,照亮技術變革。從丹葯到槍炮出乎意料的命運,呼應世界史上的中國軍事格局。從火器鍛造到文明的沖突,重構軍事史上真實的中國。
顯而易見,中國一度是世界上富有、技術先進、國力強盛的國家。然而,中國是怎麼在18、19世紀丟掉優勢,讓位於西方的?世界史上的西方崛起和中國衰落不僅僅是中國人的心結,也是一個全球熱議的話題。歐陽泰之前的作品《1661,決戰熱蘭遮》,就是以具體戰役為原點,探索中國軍事與發展模式的真實狀況。《從丹葯到槍炮:世界史上的中國軍事格局》則通過聚焦於火器戰爭,試圖解釋中西大分流這一問題。
黑火|葯的源頭可追溯到中國煉丹術。中國煉丹師在煉制丹葯的過程中意外發明黑火|葯。自公元900多年第一次用於戰爭,黑火|葯時代開始,到公元1900年左右被無煙火|葯取代,黑火|葯時代結束,前後長達千年。考察黑火|葯時代1000多年的歷史,能夠重新讓我們思考西方是如何崛起的,中國又是如何「停滯」的問題。
很多著作中一直廣泛流傳一種說法:中國人發明了火|葯,但沒有把它用於戰爭,也沒有多少技術創新,所以火|葯技術裹足不前。黑火|葯傳到西方後才被歐洲人開發應用,改變了世界軍事格局。歐陽泰認為這是一個「文化迷信」,實際上,早在火|葯技術傳入西方幾個世紀之前,中國就研究了火|葯的多種用途,有軍用的,也有民用的,技術創新也未曾中斷,明朝甚至被稱為世界上第一個「火|葯帝國」。 1550—1700年,東西方在軍事技術上實力相當,直到18世紀中葉和19世紀初,中國處在一個戰爭數量下降的「平靖時期」,而歐洲經歷了一連串激烈的戰爭,中國和西方的軍事模式才分道揚鑣,出現「軍事大分流」(Great Military Divergence)。
歐陽泰試圖從中國的歷史中找到一種軍事模式,考察中國和西方的「大分流」(Great Divergence),也幫助我們理解中國周期性的興衰。他不僅著眼於中國,而且有意把亞洲、歐洲的軍事史也納入討論,不單追問為何中國被西方越落越遠,還要追問為何西方和東亞分流改道。歐洲的軍事發展並非一條簡單的軌道,中西兩方都互有影響。在任何情況下,軍事現代化的動力都不該被狹隘地理解為西方化。世界史上的這一進程為火器時代的所有國家都留下了痕跡。
《從丹葯到槍炮:世界史上的中國軍事格局》作為美國漢學家歐陽泰(Tonio Andrade)以火器演變視角,講述中國歷史的重量級作品,獲美國軍事史學會2017年傑出圖書獎。
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見識叢書(見識城邦出品)
更新知識地圖,拓展認知邊界
01《時間地圖:大歷史,130億年前至今》[美]大衛·克里斯蒂安
02《太陽底下的新鮮事:20世紀人與環境的全球互動》[美]約翰·R. 麥克尼爾
03《革命的年代:1789—1848》[英]艾瑞克·霍布斯鮑姆
04《資本的年代:1848—1875》[英]艾瑞克·霍布斯鮑姆
05《帝國的年代:1875—1914》[英]艾瑞克·霍布斯鮑姆
06《極端的年代:1914—1991》[英]艾瑞克·霍布斯鮑姆
07《守夜人的鍾聲:我們時代的危機和出路》[美]麗貝卡·D. 科斯塔
08《1913,一戰前的世界》[英]查爾斯·埃默森
09《文明史:人類五千年文明的傳承與交流》[法]費爾南·布羅代爾
10《基因傳:眾生之源》(平裝+精裝)[美]悉達多·穆克吉
11《一萬年的爆發:文明如何加速人類進化》[美]格雷戈里·柯克倫 [美]亨利·哈本丁
12《審問歐洲:二戰時期的合作、抵抗與報復》[美]伊斯特萬·迪克
13《哥倫布大交換:1492年以後的生物影響和文化沖擊》[美] 艾爾弗雷德·W. 克羅斯比
14《從黎明到衰落:西方文化生活五百年,1500年至今》(平裝+精裝)[美]雅克·巴爾贊
15《瘟疫與人》[美]威廉·麥克尼爾
16《西方的興起:人類共同體史》[美]威廉·麥克尼爾
17《奧斯曼帝國的終結:戰爭、革命以及現代中東的誕生,1908—1923》[美]西恩·麥克米金
18《科學的誕生:科學革命新史(上下冊)》(平裝)[美]戴維·伍頓
19《內戰,觀念中的歷史》[美] 大衛•阿米蒂奇
20《第五次開始》[美]羅伯特·L. 凱利
21《人類簡史:從動物到上帝》(平裝+精裝)[以色列]尤瓦爾·赫拉利
22《黑暗大陸:20世紀的歐洲》[英]馬克·馬佐爾
23《現實主義者的烏托邦:如何建構一個理想世界》[荷]魯特格爾·布雷格曼
24《民粹主義大爆炸:經濟大衰退如何改變美國和歐洲政治》[美]約翰·朱迪斯
25《自私的基因(40周年增訂版)》(平裝+精裝)[英]理查德·道金斯
26《權力與文化:日美戰爭1941—1945》[美]入江昭
27《猶太文明:比較視野下的猶太歷史》[美] S.N.艾森斯塔特
28《技術壟斷:文化向技術投降》[美]尼爾·波茲曼
29《從丹葯到槍炮:世界史上的中國軍事格局》[美]歐陽泰
30《為什麼不平等至關重要》[美]托馬斯·斯坎倫
31《起源:萬物大歷史》[美]大衛·克里斯蒂安
32《認知工具:文化進化心理學》[美]塞西莉亞·海斯
33《簡明大歷史》[美]大衛·克里斯蒂安 [美]威廉·麥克尼爾 主編
34《專家之死》[美]托馬斯·尼克爾斯
35《大歷史與人類的未來》[荷]弗雷德·斯皮爾
……後續新品,敬請關注……
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【編輯推薦】
1.這本書凝聚了美國漢學家歐陽泰(Tonio Andrade)對中國軍事歷史的沉思。西方人看中國,打破國人偏見。歐陽泰受敘事史學(Narrative History)影響頗深,這從本作精彩的敘事、微觀歷史細節的完備可以窺得。復旦經濟學院院長張軍、饅頭大師張瑋、賈雷德·戴蒙德、卜正民等推薦閱讀。
《從丹葯到槍炮》從中國槍炮演化視角,講述公元10世紀(宋朝)到20世紀(晚清),整個1000年的火器戰爭時代。豐富且深入地解讀了中國軍事變遷、中西交流與沖突、東西方軍事大分流等熱門話題。獲美國軍事史學會2017年傑出圖書獎。
作者歐陽泰學術背景深厚,師承漢學宗師史景遷、歐洲史宗師帕克,是海外中國研究專家,在社科院講座曾引發熱議。這部作品在美國和台灣出版後爭議不斷,戴蒙德、卜正民、泰勒·考恩、金世傑、約翰·威爾斯、黃一農等知名學者點評並推薦。
《從丹葯到槍炮》是歐陽泰迄今為止成熟、完整的一部作品。與之前的作品相比,《從丹葯到槍炮》更深入地研究了中國的軍事歷史,將中國與歐洲的軍事變革脈絡進行了比較。論證中國軍事活力更深入與持久,打破西方中心論。
2.極客范兒。一本講述火|葯歷史,充滿火|葯沖突,研究火|葯細節,封面也是火|葯「燒」出來的奇書。一反「古代中國只有鞭炮沒有槍炮」常規印象,帶來嶄新的知識沖擊與視野拓展。
不同於國內學者既定思路,以西方人的視角,告訴讀者能打才是硬道理——戰爭頻率和軍事技術發展水平,與國家興衰息息相關。角度新穎,用數據代替感官分析,給人更深層次的啟發。
從技術與軍事角度切入中國歷史,這與絕大部分從文化角度,討論中西方歷史進程的作品完全不同。不掉書袋,好讀,具備極客范兒,有激情也很犀利。
揭示火槍、火炮遍及中國古代戰爭的真相,火|葯「燒」出來的設計效果配合內容,帶來全新的知識沖擊與視野拓展。
3.以小見大。囊括皇帝、數學家、詩人、儒者、經濟學家、政客、物理學家、作家的火器創意,從火銃、火炮、火槍等微觀事物入手,研究東西方文明沖突、各領域交互發展的宏大主題。
從熱兵器細節寫起,講火器起源、火銃製作、火炮鑄造、火器戰術、火槍發明、火器戰役劇情等,細致入微,有料有趣。
從關鍵事件寫起,講宋朝武器庫爆炸、宋金襄陽之圍、蒙古戰爭、鄱陽湖水戰、兩次中葡沖突、雅克薩之戰、鴉片戰爭、黃海海戰等,激烈好看。
從重要人物寫起,講成吉思汗、火器皇帝朱元璋、徐達、勇敢者腓力、英王亨利五世、數學家歐拉、亞當·斯密、精通火銃的王陽明、鄭芝龍、鄭成功、李鴻章、林則徐等,博學多聞,啟發性強。
從文明進化寫起,講宋朝人下頷和當代人很像,進化出了「現代覆咬合」,其文明程度與火器發展密切相關。講火槍輪射的戰術在中國一直是傳統,有力地在軍事領域守衛了文明進程。獵奇新鮮。
從數學、物理、彈道學和技術革命寫起,講西方啟蒙思想和實驗科學對西方軍事崛起的巨大推動力,將中國史與全球現代化融合起來,視野開闊,引人遐思。
4.重置思維。擊穿「儒生不會用槍炮」「歐洲軍事碾壓中國」的誤區。腦洞大開、觀點激進的好書。
腦洞大開,顛覆傳統思維:如中國古代火槍火炮普及度很高;宋朝大事故首都武器庫爆炸;王陽明、鄒守益等明朝儒學大家非常善於使用火銃(佛朗機銃),荷蘭人1661年慘敗於中國大炮;歐洲殖民者的巨大優勢是「棱堡」,棱堡是西方人發明的守城戰術等等。這些新奇、燒腦的歷史細節,足以讓有興趣的讀者花費大量時間鑽研此書。
5.性價比高。一本書+一個通宵,打通世界槍炮進化史。揭示中國為何落後,西方如何崛起。
一個通宵,完全摸清世界槍炮發展脈絡。往淺了說是看懂熱兵器從古代到近代的發展歷程,往深了說是理解中西技術發展的交互模式,對喜歡中國歷史、中西發展、技術變革的讀者而言,這是一本實用的書,爆了中國歷史的猛料,是真正的剛需。
6.代入感很強。時間跨度大,故事新奇曲折,戰爭場景還原度高,讓人身臨其境。
炮擊、火攻、爆炸、圍城、海戰是這部作品的高頻詞,治國方略、知識架構、經濟組織、財政結構、通信與交通基礎設施等背景詞,也卷進歐陽泰的復雜文本中。在1000年的時間跨度里,無數經典軍事場景被重現,涉及的背景知識包羅萬象又細膩微妙,讓這部作品具備了很強的代入感。
7.文風解膩,內容解渴。娛樂性強,好讀減壓。帶動好奇心,發明、戰爭的故事有懸疑有線索。
寫東西方各個時期、各個朝代的火炮火槍故事信手拈來,內容不拖沓,輕松好讀。
戰爭沖突有劇情有細節,寓緊張於娛樂,起伏反轉豁然開朗,焦灼細膩可比高幀率影像。
穿長袍的中國古代儒者,一樣可以拿起火槍,對付敵人,打破常規觀念。作者從一開始,也就是宋朝兵器庫大爆炸就設置懸疑與線索,以時間順序不斷演繹,火器的故事也步步展開。
主線支線交替,東西方皆備,火器戰爭時代的兵器與故事大典。權威、有料、令人眼前一亮。
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【贊譽推薦】
「《從丹葯到槍炮》是一部極具突破性、學術功力深厚且文筆流麗的作品。這本書對讀者來說價值很大,尤其是對軍事史充滿好奇心與熱情的讀者。」
——《華爾街日報》
「在對亞洲和西方軍事創新的深入比較與研究中,歐陽泰挑戰了傳統觀點。所謂的傳統觀點是:西方文化本身,很大程度上就能解釋西方在『後中世紀時期』的全球優勢。」
——《南華早報》
「在歷史學家的視野里,技術的進步多半來自於戰爭的需要。歐陽泰教授糾正了一個被廣泛接受的看法,即中國人發明了黑火|葯,但沒有用在軍事上。《從丹葯到槍炮》證明,中國在18世紀後相對於歐洲的衰落大概跟戰爭數量的下降有關,而歐洲則因為高頻的戰爭持續了技術的進步。」
——張軍(經濟學家、復旦大學經濟學院院長)
「中國發明了火·葯和火器。而在19世紀,西方是如何超越並擊敗中國的呢?《從丹葯到槍炮》對於研究、解決這一未解之謎是不可或缺的。」
——賈雷德·戴蒙德(思想家,《槍炮、病菌與鋼鐵》作者)
「我們有了一個從歐亞大陸兩端重建的火器發展歷史。歐陽泰是個謹慎的優秀歷史學家,同時也充滿講故事的熱情,他認為火器戰爭時代由中國和歐洲共同締造——讓爭議開始吧。」
——卜正民(加拿大漢學家,不列顛哥倫比亞大學歷史系教授)
「1840年之後,中國人做過很多反思:政治、經濟、文化、教育、體制……這本書提供了一個就事論事的角度:中國既然是被西方用大炮轟開國門的,那麼為什麼不看看我們在火|葯發展歷程中是怎麼落後的?」
——張瑋(饅頭說創始人、《歷史的溫度》系列作者)
「這是一本出色的書,充滿了歷史、科學和政治經濟……這是中國和歐洲火器演變的平行歷史,著眼於解釋更大的文明結構。」
——泰勒·考恩(美國經濟學家,入選《外交政策》「全球100位思想家」)
「歐陽泰消解了許多人的某種觀點——在中國的歷史中,儒家思想阻礙了中國軍事技術的發展。歐陽泰並不是第一個提出中國文化與技術發展相輔相成的學者,但他在這個方向上所做的引導工作,迄今為止,比任何學者都要深刻。」
——梅兆贊(《泰晤士報》資深撰稿人)
「這是一本了不起的書,也是我多年來讀過的最令人心動的進行中西比較研究的軍事歷史著作之一。這本書的讀者,能從中國早期火器的歷史中學到許多美好的東西。中國在17世紀始終具備挫敗歐洲淘金者的能力。歐陽泰為這一研究領域,做出了原創性的重要貢獻。」
——金世傑(古根海姆獎得主,威爾遜中心研究員)
「《從丹葯到槍炮》是一個重要的修正主義歷史讀物,它匯集了大量新的信息與解釋,並將成為必不可少的讀本——備受歐洲和中國早期現代史學者的爭論。」
——約翰·威爾斯(美國漢學家,南加利福尼亞大學榮休教授)
「《從丹葯到槍炮》是一本雅俗共賞的學術精品,關注的主題實為中西間的『軍事大分流』,內容很好地體現了學術『預流』,史料選擇精準而兼顧生動。該書不僅具有較高的學術價值,也通俗易懂,在賦予讀者別致的閱讀情趣同時,以大歷史的格局和比較軍事史的視角來研究東西方的大分流,見解獨到。」
——張曉東(上海社科院歷史研究所副研究員)
「一本從頭到尾都很有趣,也寫得平易近人的重量級好書。……恭喜歐陽泰寫出這樣一本具有啟發性的書,不僅學界都深受感動,同時他也證明了研究中國史就該重視軍事史,而且中國軍事史是世界軍事史的關鍵要素。」
——傑里米·布萊克(英國歷史學家)
「歐陽泰這本吸睛的新書翻轉了我們許多關於火器戰事與西方軍事革新的固有觀念。他檢視了火器在中國與歐洲的發展史,藉此證明中國也曾為了適應自己的需求而屢屢進行實驗,並且採用新式火器。只不過,如此重視變革的中華帝國最後居然成為自身軍事成就的最大受害者。任何人若想了解戰爭、社會與國家之間在亞洲或歐洲的關系,都非讀這本書不可。」
石康(美國歷史學家,南密西西比大學戰爭與社會研究中心教授)
「歐陽泰不只打破傳統軍事史的地理邊界,大幅拓展其研究領域,提出了一種觀照全球的研究模式,而且也以強而有力的方式提醒我們,戰爭史研究不只是讓我們看到戰場上的輸贏而已。……任何人如果想要了解戰爭與社會之間長期的共同演化關系,還有這與世界史的那些關鍵問題有何關系,最好趕快看看這本書。」
——大衛·費德曼(美國歷史學家,《亞洲研究季刊》專欄作家)
「歐陽泰新作《從丹葯到槍炮》的寫作風格一如《決戰熱蘭遮》般深入淺出,但又視野宏大。作者利用龐大的文獻資料鉤畫出東、西方戰爭的統計資料,呈現了他所謂的『大清和平時代』,以及東、西方在火器上所產生的『分流』。中國早於歐洲所發展出的連環射擊戰術、朝鮮火槍兵在雅克薩戰役扮演的角色等等議題,都具體響應了全球史的『大分流理論』,也展現了作者對史料的掌握與說故事的能力。簡言之,這是一部對於中國軍事史有卓越貢獻的著作。」
——黃一農(歷史學家,台灣「清華大學」人文社會學院院長,
台灣「中央研究院」院士)
「從『熱兵器』的視角切入,歐陽泰以細膩的文筆和豐富的證據,論述中國由宋代至元、明時期曾經有過的先進地位。隨後他指出明代中期、清代中期的兩段和平安定,鬆弛掉武器研發的熱度。相對地,西方國家卻在戰火頻仍中脫胎換骨,武器與戰技日新月異,東方與西方的『大分流』於焉加劇。《從丹葯到槍炮》聚焦於全球化發展歷程中的軍事層面,強調競爭的意義,令人不禁想起二次大戰結束後,著名經濟史家內夫(John U. Nef)的名著《戰爭與人類的進步》(War and Human Progress: An Essay on the Rise of Instrial Civilization),值得讀者省思。」
——陳國棟(台灣「中央研究院」歷史語言研究所研究員)
「這本書在西方學術界造成相當大的轟動。在論述中西軍事的消長上,作者將亞洲史與歐洲史對照起來討論,提供一個比較性的開拓視野,書中頗有創新與推翻前人之處。例如,過去對於中國在軍事上的積弱不振,常會用文化的解釋,認為是因為儒家推崇和平思想所造成。可是作者指出,自宋代開始,中國有好幾百年都沒有停止過軍事上的創新,領先西方長達四、五百年。」
——王成勉(台灣「國立中央大學」歷史研究所特聘教授)
「《從丹葯到槍炮》探討一千年火器技術的發展,透過火器的使用,重新審視東西方科技史的變革,從軍事史角度對於所謂『大分流』理論—近代西方何以興起?中國為何衰敗?做了重要的修正與補充。作者有別於前人研究,認為歷史上中國與歐洲一樣深具軍事創新的能力,在1550-1700年期間,雙方軍事實力仍旗鼓相當。近代中國積弱不振主要是自1760年(清乾隆二十五年)中國進入將近一個世紀的長期承平,軍隊戰力因此減弱,軍事革新遲緩,遂無法應付來自於工業化西方列強的軍事挑戰。作者歐陽泰是美國耶魯大學歷史學博士,師從中國近代史名家史景遷(Jonathan D. Spence)及十六到十七世紀歐洲史專家帕克(Geoffrey Parker),所以能兼治東西方歷史,寫出這本深具啟發性的好書。」
——楊維真(台灣「國立中正大學」歷史系主任、教授)
作者簡介:
歐陽泰(Tonio Andrade),埃默里大學東亞系主任、教授。耶魯大學博士,師承漢學宗師史景遷(Jonathan D. Spence)、歐洲史宗師帕克(Geoffrey Parker),海外中國研究權威。主要研究領域為中國史、全球史以及殖民主義比較研究。對中國軍事,尤其是熱兵器(火銃、火炮、火槍等)有深入研究。著有《1661,決戰熱蘭遮:中國對西方的第一次勝利》。