Thursday, October 11, 2012

Rick Majerus

Rick Majerus (born February 17, 1948) is an American college basketball coach, and the men's basketball head coach at St Louis University, though he is currently on medical leave from this position. He coached previously at Marquette University (1983–1986), Ball State University (1987–1989), the University of Utah (1989–2004), Majerus' most successful season came at Utah in the 1997-98 season, when the Utes finished as NCAA national runners-up. In his five years(2006-2011) as SLU's head coach, Majerus has lead the Billikens to a 95-69 record. Last 2011 year, they reached the third round of the NCAA tournament in Saint Louis' first NCAA appearance since 2000. The team returns almost everyone, and it is expected to be a top-25 squad this season.

莫言

中國大陸作家莫言今天獲得諾貝爾文學獎,瑞典學院還將他的作品與美國福克納及哥倫比亞的馬奎斯比較。出身解放軍的莫言今年4月接受英國文學雜誌「格蘭塔」(Granta)訪問時說,言論審查有利於創作。  格蘭塔編輯弗利曼(John Freeman)是在倫敦書展時訪問莫言。  佛利曼問到,迴避言論審查是否是個微妙的問題,魔幻現實主義發展出來的方法,以及比較傳統的角色刻畫手法可以到達甚麼樣的程度,而能讓作家可以表達最深層的關心,而不用倚靠爭議來表達?  莫言說:「是的,確實。許多文學手法有政治包袱,例如我們的現實生活,可能有些尖銳或敏感的議題,不希望去碰的。在那種情況下,作家可以注入想像力,讓他們脫離現實世界,或者也許他們可以把那種情況誇大處理,以確定可以凸顯出來,而且很生動,並帶有現實世界的特徵。因此,我真的認為這些限制或審查非常有利於文學創作。」  瑞典評審團說,莫言「將民間故事、歷史和當代時事以魔幻寫實手法冶於一爐」,「莫言將幻想與現實、歷史與社會觀點混合在一起,創造出如同美國作家福克納(William Faulkner)與哥倫比亞作家馬奎斯(Gabriel Garcia Marquez)作品中的複雜世界」。  莫言的作品碰觸推翻滿清、日本侵略與文化大革命,遊走在共黨的包容與政治禁忌的鋼索上。  莫言2009年的最新作品「蛙」可能是他迄今最大膽的創作,挑戰大陸的一胎化政策。  雖然作品主題都有敏感性,到目前為止,莫言在他中國作家協會副主席身分幫助下,很巧妙地避免與共黨爆發嚴重問題。  莫言也支持大陸官方藝術與文化政策。換句話說,藝術與文學只能服務社會,而且擴大來說,不能威脅共產黨統治。  部份同輩分的人批評莫言這一點。但他2009年在法蘭克福書展時堅稱,作家的價值只能由他的作品來論斷。  大陸媒體當時引述莫言的話說:「作家應該批評並表達對社會黑暗面、人性醜陋面的不滿。」  他說:「有些人想在大街上咆哮,但我們應該容忍躲在房間裡,並用文學表達意見的人。」  中國文學專家陶健(Eric Abrahamsen)稱莫言是「偉大的作家」述說「『偉大』的中國故事,他在寫的是偉大的中文小說」。  負責「中國出版業通訊」(China Publishing Industry Newsletter)的陶健說:「許多現代中國的故事在本質上都是政治的,僅僅是因為政治對於近代中國歷史與社會有很大的影響。」  他說:「這代表他無可避免地會寫政治相關的東西。他也非常精明,知道哪些能寫或不能寫。」  由於莫言獲得的官方支持,他獲得諾貝爾文學獎,可能會被大陸官方誇為共產黨官方文學政策的勝利。

unlock Nexus 7

before doing anything else with my Nexus 7 when it arrived, I wanted to unlock the bootloader, root the tablet, and install a custom recovery. Those three steps let you: Install a custom recovery or other software Run apps that require root permissions, such as Titanium Backup Completely backup and restore the device or flash custom firmware Since unlocking the bootloader will wipe all data from your device, it’s a good idea either to back everything up before starting, or to just do it as soon as your Nexus 7 arrives, so there’s not much of anything to wipe. I chose the latter option.

Tuesday, October 2, 2012

无人驾驶

过去几年间,谷歌改装的无人驾驶丰田普锐斯混合动力车已经行驶在加州的公路上很长时间了。 这些无人驾驶汽车行驶里程近30万英里,并且仅有一次交通事故记录那次事故的原因是 一名司机开着车撞到了无人驾驶汽车上。谷歌无人驾驶汽车如今已无人驾驶走过5万英里。

牛顿

牛顿──伟大的科学家,经典物理学理论体系的建立者── 正是在欧洲出现政治、经济和科学文化新变革的时代诞生的。 (1)家世和生平 1643年1月4日(儒略历1642年12月25日)牛顿诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯普的一个自耕农家庭。 牛顿出生之前,父亲已去世。 牛顿生而孱弱,过了3年,他的母亲再嫁给一位牧师,把孩子留在他祖母身边抚养。 8年之后,牧师病故,牛顿的母亲带着后夫所生的一子二女又回到乌尔斯索普。 牛顿自幼沉默寡言,性格倔强,这种习性可能来自他的家庭处境。 牛顿少年时代喜欢摆弄机械小技巧。 传说他做过一架磨坊的模型,动力是小老鼠; 有一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯,夜间村人看去惊疑是彗星出现。 他喜欢绘画、雕刻,尤喜欢刻日晷,家里墙角、窗台上到处安放着他刻划的日晷, 用以验看日影的移动,以知时刻。12岁进离家不远的格兰瑟中学。 牛顿的母亲原希望他成为一个农民,能赡养家庭,但牛顿本人却无意于此而酷爱读书,以致经常忘了干活。 随着年岁增大,牛顿越发爱好读书,喜欢沉思,做科学小试验。 他在格兰瑟姆中学读书时,曾寄寓在一位药剂师家里,使他受到化学实验的熏陶。 牛顿在中学时代学习成绩并不出众,只是爱好读书,对自然现象有好奇心, 例如颜色、日影四季的移动,尤好几何学、哥白尼的日心说等等。 他还分门别类地记读书心得笔记,又喜欢别出心裁地做些小工具、小技巧、小发明、小试验。 当时英国社会渗入基督教新教思想,牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚, 这可能影响牛顿晚年的宗教生活。 从这些平凡的环境和活动中,看不出幼年的牛顿是一个才能出众异于常人的儿童。 然而格兰瑟姆中学的校长J.斯托克斯,还有牛顿的一位当神父的叔父W.艾斯库别具慧眼, 鼓励牛顿上大学读书。 牛顿于1661年以减费生的身份进入剑桥大学三一学院,1664年成为奖学金获得者,1665年获学士学位。 17世纪中叶,剑桥大学的教育制度还浸透着浓厚的中世纪经院哲学的气味。 当牛顿进入剑桥大学时,那里还在传授一些经院式课程,如逻辑、古文、语法、古代史、神学等等。 两年之后三一学院出现了新气象。 H.卢卡斯创设了一个独辟蹊径的讲座,规定讲授自然科学知识如地理、物理、天文和数学课程。 讲座的第一任教授I.巴罗是一位博学的科学家。就是这位教师把牛顿引向自然科学。 在这段学习过程中,牛顿掌握了算术、三角,学习了欧几里得的《几何原理》。 他又读了开普勒的《光学》,笛卡儿的《几何学》和《哲学原理》,伽利略的《两大世界体系的》, R.胡克的《显微图集》,还有皇家学会的历史和早期的《哲学学报》等。 牛顿在巴罗的门下学习,是他学习的关键时期。 巴罗比牛顿大12岁,精于数学和光学,他对牛顿的才华极为赞赏,他认为牛顿的数学才能超过自己。1665~1666年伦敦大疫。剑桥离伦敦不远,为恐波及,学校停课。 牛顿于1665年 6月回到故乡乌尔斯索普。  由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养,对探索自然现象产生极为浓厚的兴趣。 就在1665~1666年这两年之内,他在自然科学领域内思潮奔腾,才华迸发, 思考前人从未思考过的问题,踏进前人没有涉及的领域,创建前所未有的惊人业绩。 1665年初他创立级数近似法以及把任何幂的二项式化为一个级数的规则。 同年11月,创立正流数法(微分);次年 1月,研究颜色理论;5月,开始研究反流数法(积分)。 这一年内,牛顿还开始想到研究重力问题,并想把重力理论推广到月球的运行轨道上去。 他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。 牛顿见苹果落地而悟出地球引力的传说,说的也是在此时发生的轶事。 总之,在家乡居住的这两年中,牛顿以比此后任何时候更为旺盛的精力从事科学创造,并关心自然哲学问题。由此可见,牛顿一生的重大科学思想是在他青春年华、思想敏锐短短两年期间孕育、萌发和形成的。 1667年牛顿重返剑桥大学,10月1日被选为三一学院的仲院侣,次年 3月16日选为正院侣。 当时巴罗对牛顿的才能有充分认识。 1669年10月27日巴罗便让年仅26岁的牛顿接替他担任卢卡斯讲座的教授。 牛顿把他的光学讲稿(1670~1672)、算术和代数讲稿(1673~1683)《自然哲学的数学原理》 (以下简称《原理》)的第一部分(1684~1685),还有《宇宙体系》(1687)等手稿送到剑桥大学图书馆收藏。1672年起他被接纳为皇家学会会员,1703年被选为皇家学会主席直到逝世。 其间牛顿和国内外科学家通信最多的有R.玻意耳、J.柯林斯、J.夫拉姆斯蒂德、D.格雷果理、E.哈雷、胡克、C.惠更斯、G.W.F.von莱布尼兹和J.沃利斯等。 牛顿在写作《原理》之后,厌倦大学教授生活,他得到在大学学生时代结识的一位贵族后裔C.蒙塔古的帮助,于1696年谋得造币厂监督职位,1699年升任厂长,1701年辞去剑桥大学工作。 当时英国币制混乱,牛顿运用他的冶金知识,制造新币。因改革币制有功,1705年受封为爵士。 晚年研究宗教,著有《圣经里两大错讹的历史考证》等文。 牛顿于1727年 3月31日(儒略历20日)在伦敦郊区肯辛顿寓中逝世,以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂。 (2)《光学》和反射式望远镜的发明 光学和力学一样,在古希腊时代就受到注意。 用于天文观测的需要,光学仪器的制作很早就得到了发展,光的反射定律早在欧几里得时代已经闻名,但折射定律直到牛顿出生之前不久才为荷兰科学家W.斯涅耳所发现。 玻璃的制作早已从阿拉伯辗转传入西欧。 16世纪荷兰磨制透镜的手工业大兴。把透镜适当组合成一个系统就可成为显微镜或望远镜。 这两种仪器的发明对科学发展起了重大作用。 在牛顿之前,伽利略首先把他所制作的望远镜用在天象观测上。 枷利略式的望远镜是以一片会聚透镜为目镜、一片发散透镜为物镜的望远镜。 还有当时盛行的由两片会聚透镜组成的开普勒望远镜。两种望远镜都无法消除物镜的色散。 牛顿发明以金属磨成的反射镜代替会聚透镜作为物镜,这样就避免了物镜的色散。 当时牛顿制成的望远镜长6英寸,直径1英寸,放大率为30~40倍。 经过改进,1671年他制作了第二架更大的反射式望远镜,并送到皇家学会评审。 这台望远镜被皇家学会作为珍贵科学文物收藏起来。 为了制造反射式望远镜,牛顿亲自冶炼合金和研磨镜面。 牛顿自幼爱好动手制模型,做试验,这对他在光学实验上的成功有极大帮助。 光的颜色问题早在公元前就有人在作猜测,把虹的光色和玻璃片的边缘形成的颜色联系起来。 从亚里士多德以来到笛卡儿都认为白光是纯洁的、均匀的,是光的本质,而色光只是光的变种。 他们都没像牛顿那样认真做过实验。 大约在1663年,牛顿即开始热衷于光学研究,磨玻璃、制作望远镜也在这个时期。 1666年,他购得一块玻璃三棱镜,开始研究色散现象。 为了这个目的,牛顿在他的《光学》一书中写道:“把我的房间弄暗,在我的窗板上开一个小孔,以便适量的太阳光射入室内,就在入口处安置我的棱镜,光通过棱镜折射达到对面的墙上。” 牛顿看到墙上有彩色的光带,光带之长数倍于原来的白光点,他意识到这些彩色就是组成白色太阳光的原始光色。为了证明这一点,牛顿进一步做实验。 在光带投射的屏上也打一个小孔,让光带中彩色的一部分穿过第二个小孔,经过放在屏后的第二个棱镜折射投到第二个屏上,又让第一棱镜绕它的轴缓慢转动,只见穿出第二个小孔落在第二屏上的像随着第一棱镜转动而上下移动。 于是看到,为第一棱镜折射最大的蓝光,经过第二棱镜也是折射得最大; 反之,红光被前后两个棱镜折射得最小。于是牛顿作出结论:“经过第一棱镜折射后所得长方形的彩色光带不是别的,正是由不同的彩色光所组成的白色光经折射而形成的。” 也就是说:“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非均匀的混合体。” 这就是牛顿的光色理论。它是通过实验建立起来的,牛顿自称这个实验为“关键性实验”。 这个实验可说是一个半世纪后 J.von夫琅和费建立光谱术的基础。 事实上牛顿在他的《光学》第 1卷命题4问题1中用过1~2英寸长、宽仅1/10或1/20英寸的长方形的孔代替小圆孔,他说所得结果较前更清晰,但没有夫琅和费线的记载。牛顿在这方面做了大量的实验之后,于1672年把他的结论用书信形式送交皇家学会评审。不料竟引起一场尖锐的论战。当时惠更斯反对他,胡克攻击他尤甚。早在1665年胡克就在英国提出光的波动理论,这只是一个假说。惠更斯则把它完整起来,认为空间的以太是无所不在的,他把以太作为振动的媒质,把媒质的每一个质点都看成一个中心,在中心的周围形成一个波,惠更斯成功地用这个物理图像来解释光的反、折射、还以此来研究冰洲石的双折射(但是光的波动学说的确立还有待于一个半世纪之后由英国的T.杨的干涉实验来证明)。牛顿则持光的微粒说,他认为波动说的最大障碍是不能解释光的直线进行。他提出发光物体发射出以直线运动的微粒子、微粒子流冲击视网膜就引起视觉。它也能解释光的折射与反射,甚至经过修改也能解释F.M.格里马尔迪发现的“衍射”现象。但对薄膜形成的彩色,牛顿则承认微粒说不如波动说解释得明快。微粒说与波动说之争在当时是十分激烈的,双方争论持续多年。当年光的微粒说与波动说之争,现在可以引用E.T.惠特克的话来结束这桩公案:“当A.爱因斯坦以M.普朗克的量子原理来解释光电效应,光的微粒思想经过一个世纪的沉寂而在1905年又获得了新生,并因此而导致光量子存在的基本原理。他的思想为实验所充分肯定,特别是光子与电子碰撞所产生的康普顿效应服从经典的碰撞力学定律。而同时,关于光的波动性的实验并没有失效,于是我们不得不承认波动说和微粒假说都是正确的。”无疑,牛顿的《光学》(Opticks)是和他的《原理》同为物理学的巨著,也是科学界的经典著作。《光学》第一版印于1704年,在胡克逝世之后问世。《光学》最后部分以独特的形式附上一份著名的“问题”表,共提出31个“问题”(第一版提出16个“问题”)。在“问题”中所谈到的不仅是光的折射、反射等,还涉及光与真空,甚至重力、天体等问题。在多处谈到光的波动,涉及太阳光与物质的相互作用等问题,这些问题涉及物理学的诸多方面,富有启发性,后人评价这些“问题”是《光学》中最重要的部分,并非虚语。牛顿在《光学》一书中凭借实验的结果与分析,建立了光的理论。但在全书中没有提起不同玻璃具有不同折射率,在全书中也没有做消色差的实验,这或许是由于他当时还没有获得不同质玻璃的三棱镜的缘故。但是牛顿制造反射式望远镜来避免物镜的色散,却是个妙法,迄今大型望远镜的制造还遵从此法。牛顿死后3年(1730)出版了经牛顿生前订校过的《光学》第 4版。现在流行的1931年版本就是根据第4版重印的。 爱因斯坦在为牛顿《光学》1931年重印本所作的序中说: “牛顿的时代早已被淡忘了……牛顿的各种发现已进入公认的知识宝库,尽管如此, 他的光学著作的这个新版本还是应当受到我们怀着衷心感激的心情去欢迎的, 因为只有这本书才能使我们有幸看到这位伟大人物本人的活动。” (3)万有引力定律和《自然哲学的数学原理》 16世纪丹麦天文学家第谷对行星绕日运行作了长年累月的观测,他死后德国天文学家开普勒整理并分析了第谷的20年的观测记录,总结出行星运动的著名开普勒三定律。这个发现不仅为经典天文学奠定了基础,更重要的是导致了其后万有引力定律的发现。开普勒在得出行星运动三定律之前,1596年曾提出关于太阳行星间的吸引作用的思想;随之提出物体作圆周运动时出现离心力问题。一般认为伽利略已领悟到离心力,但对它作进一步的认识和计算则有待于牛顿。1664年 1月20日牛顿在他的《算草本》上已提出如何计算物体作圆周运动时的向心力的具体方法。牛顿把推导、计算方法详尽地写入他的《原理》(第 3版)第一编第二章命题4定理4下面推论1中,明确地指出:“因此,由于这些圆弧代表运动物体的速度,向心力就是这个速度的平方除以圆周半径。”从这里可以看出,向心力的求得对于距离平方反比定律的推导是不可少的。顺便提一下,惠更斯从不同途径推导得离心力方程和牛顿的相似,结果于1673年发表。牛顿虽在早年的《算草本》上提出求向心力的方法,但他自己说“惠更斯先生后来所发表的离心力理论,我相信在我之前”。引人注意的是,在《原理》第一编和第三编中,凡提到轨道运行时,牛顿都没有提及离心力一词,总是强调拉向轨道中心的向心力。 关于引力反比于距离平方定律,历史上记载了当时对此发明权的争论,有人以为距离平方反比定律可以从开普勒第三定律直接推出,但缺乏向心力的概念和运动,不可能推出这定律。而向心力的概念与运算都是牛顿最早做出来的。长牛顿7岁的胡克当年就宣称他早已知道引力反比于距离平方定律,但提不出证据来。当《原理》第1版在印刷时,胡克通过哈雷向牛顿要求分享此定律的发明权。牛顿加以拒。在《原理》(第 3版)上述命题 4下的注释中提到距离平方反比定律适用于天体运动时,牛顿说:“雷恩爵士、胡克博士和哈雷博士曾分别注意过。”同时也提及“惠更斯先生在他的出色著作《钟摆的振荡》中曾把重力比之于旋转体的离心力”。这样,人们对距离平方反比定律的发明权就有所了解了。有人认为,1666年牛顿在乌尔斯索普家中试图以地球表面大圆弧上 1度的长度为60英里来计算月地之间的引力;通过实际计算,月球绕地球的周期与实际不能符合,算稿便弃置一旁。1682年牛顿获悉J.皮卡德的地球经度 1度之长为69.1英里的数据,便重行计算,才使计算与实际观测相吻合。牛顿把日常所见的重力和天体运动的引力统一起来,在科学史上有特别重要的意义。行星绕日运动的轨道究竟是什么样?这是当时科学界所关心的问题。这问题答案的公开和《原理》的出版密切相关,科学史上已有生动的记载。1684年1月C.雷恩、哈雷和胡克 3位英国当时科学界著名人士在伦敦相叙讨论行星运动轨道问题。胡克虽说他已通晓,但拿不出计算结果。于是牛顿的好友哈雷专程去剑桥请教牛顿。牛顿告诉哈雷他自己已计算过了,肯定地说,行星绕日轨道是椭圆;但手稿压置多年一时找不到,应允重行计算,约期3个月后交稿。哈雷如约再度访剑桥,牛顿交给一份手稿《论运动》,哈雷大为赞赏。牛顿在此稿基础上另写一书《论物体运动》,1684年12月送交英国皇家学会。此书第一部分主要相当于后来的《原理》第一编及第二编;而其余部分成为《原理》的第三编。哈雷怂恿牛顿写成《原理》全书公开出版,由他出资印刷,并亲自督校。1687年7月《自然哲学的数学原理》(Philosophiae Naturaalis Principia Мathematica)第1版问世, 时距1664年牛顿开始思考并进行草算已23年。《原理》第2版于1713年出版,第3版于1725年出版(见彩图牛顿名著《原理》(1686)扉页)。《原理》原用拉丁文写成。牛顿逝世后2年由A.莫特译成英文付印,即今所见的流行的《原理》英文本。《原理》第一编之前有两部分重要的论述。第一部分为定义。定义共8条,其中有关向心力的有5条。他说,施加于物体的力有不同来源,例如撞击、压力和向心力。向心力一词是牛顿创造的(在另一场合即惠更斯称之为离心力的补充词)。牛顿在定义一章中有长篇诠释,其中提到了一个假想实验:“在高山上发射炮弹、炮力不足,炮弹飞了一阵便以弧形曲线下落地面。假如炮力足够大,炮弹将绕地球面周行,这是向心力的表演。”今日人造卫星的设想在那时牛顿的脑子里已浮现出来了。在定义一章中牛顿尽情阐述了他的时空绝对性概念。他对人们熟知的空间与时间,择名绝对空间和绝对时间。牛顿认为,只有在绝对空间中绝对运动才可以觉察,特别是在物体旋转时。当时惠更斯和英国大主教G.贝克莱对此表示疑问。无论如何,这短短一章定义表达了牛顿对力与时空的基本观点,是研究牛顿的重要原始文献。 在第一编之前,除定义一章外,还有公理或称运动定理一章。在这章里牛顿阐述著名的运动三定律(见牛顿运动定律)。第一运动定律一般称作惯性定律,通常认为已由伽利略和笛卡儿所道出。为了要变更物体运动方向(或称变更运动速度)必须有外力作用,这其间必然会产生质量的概念。质量(原文物质的量)这个基本概念是由牛顿在《原理》第一编定义章中首先提出的,成为物理学中最基本概念之一。他清楚地把质量和重量区分开来,阐明了在各种不同环境中两个量的相互关系。在力学中牛顿用质量表示物体的特征。爱因斯坦指出:“只有引进质量这一新概念之,他(牛顿)才能把力和加速度联系起来。”动量一词牛顿也作了定义。牛顿指出,动量是衡量物质运动的量,它联系物质与运动两个量;物质加倍,动量加倍;物质与运动都加倍;动量即为原来的4倍。随后阐述动量守恒。牛顿在运动三定律之后有7个推论,其中论述到两力同时作用一物体上,则物体加速度方向和力的合成都在两力平行四边形的对角线上。此后还有一段很长的诠释,总论运动三定律的联系性,还用两摆的弹性碰撞和非弹性碰撞实验来阐述运动守恒并说明第二定律和第三定律之间的关系。从上面看,牛顿运动三定律不是分立的,而是相关的。牛顿早年在《算草本》中以碰撞实验研究力,在《原理》中他强调以“冲量”作为力的概念。随后发展这个概念,说无限短促间隙的相关系列冲量就成为连续作用力。这句话就包含以微分形式表达力的定义。牛顿设想,一质点在直线上作惯性运动,这质点和线外某一定点相联,在相等时间内这联线扫过的面积必然相等;如果在线上某点遇到一个外力,则质点要偏向质点原运动方向与外力方向之间的某一方向上运动。牛顿用他创造的无限小概念极限的方法最终证明了:一个运动着的质点,受到某个定点的外力作用,如果这个外力在质点和定点的联线上,而且力的强度反比于距离二次方,那么这质点运动轨迹很可能是个椭圆,这定点就是椭圆的焦点。于此,牛顿得出行星与太阳之间联线所扫过的面积必然和时间成比例。牛顿又设想,质点在椭圆上从一点经过无限短时间运行,这质点在短暂时间运行所到之处偏离切线的距离反比于从焦点到该点的距离平方。而当椭圆上两点相接近时,牛顿得出,在这极限情况下开普勒的面积定律是关键条件。总之,牛顿得到如下结论:假如面积定律有效,椭圆形轨道意味着指向焦点的力必然反比于距离平方。牛顿于是着意证明,面积定律是作用在运动物体的力指向中心的充分和必要条件。这揭示了开普勒的第一、第二两定律的重要性。《原理》第二编论述在有阻力媒质(气体、液体)内的质点运动。牛顿在这里用了更多的数学方法,而物理涵义较前为少。在第一编里牛顿费尽心力用各种方法证明宇宙间引力(向心力)之存在;而在第二编里,牛顿设想,在媒质中阻力与物体运行速度成正比;又设想与速度平方成正比;甚至认为一部分为速度之比,另一部分为速度平方之比。他还论证过一些其他的问题。在这些工作中牛顿以数学技巧来处理一些看来无实际物理意义的问题。他还研究了气体的弹性和可压缩性。在《原理》第二编中,牛顿用摆在流体中的运动实验测定重量(即地球引)和惯性大小的关系。在经典物理学中这两个量只能由实验来测定。关于声学的研究,《原理》第二编中记载了牛顿从理论上研究声速(见定理48、49、50),所得结果比实测低16%。他认为声速正比于所谓“弹性力”的方根而反比于媒质密度方根。牛顿又研究了声传播的形式,他说声的传播是空气的脉动所致,指出波的脉动只是媒质中质点上下交替运动,与摆的运动无异。在第二编最后文字中牛顿澄清了涡旋假设与天体运动无关。牛顿原想把《原理》第三编写成一般性的总结。但后来改变了计划,标题为“宇宙体系”。在这编里讨论了太阳系的行星、行星的卫星、彗星的运行,以及海洋潮汐的产生。他把这些作用的力叫做引力,即今所谓万有引力。他解释引力是两物体间相互作用的力,太阳对行星有引力使之在轨道上运行,同时行星对太阳也有作用力,这是运动第三定律规定的。只是太阳与行星的质量悬殊太大,太阳的运动微乎其微。行星之间运动相互受到引力干扰,所谓多体问题中的摄动,牛顿在第三编中阐述了太阳对月亮的摄动,土星对木星的摄动。在第三编中还计算了木星卫星的距离与卫星运转周期,作为开普勒第三定律的实例。 1680年11月与1681年 3月大彗星两度出现。牛顿开始以为是在直线上运动的两个不同的彗星,只是方向相反。夫拉姆斯蒂德通过观察提醒牛顿,这只是同一个彗星,绕着太阳运动。于是牛顿通过计算得出,1680年的彗星是以太阳为焦点作抛物线运动,它对太阳的向心力也是服从距离平方反比定律的。1695年哈雷假定这颗1680年彗星的轨道是绕着太阳运行的一个扁而长的椭圆形。哈雷与牛顿对此重作计算。在《原理》第2版和第3版的第三编中有详细的观测记录和推算,预言这颗彗星约以75年绕日运动一周,即今日所知著名的哈雷彗星(中国最早对此彗星的记录在公元前1057年)。最后牛顿在结论中说,“彗星是行星之一种,它绕太阳运行具有极大的偏心率”但他又说“三次观测数据即可定出彗星在抛物线上运动轨道”。 谈牛顿的物理学,不能不提及他在数学上的伟大贡献。《原理》的全名是《自然哲学的数学原理》。所谓自然哲学在那时的含义包括物理、化学等,而主要是物理学。上面提过第一、第二两编的中心是借数学方法来阐明物体运动的规律,因此可以看出数学在《原理》中的重要地位。读者初读《原理》往往以为是作者写作时崇尚古希腊欧几里得的几何的规范。但细读就可发现作者取几何学的形式而实质赋有崭新的内涵。作者在建立几何条件之后,立即引入某种经过精心下定义的所谓极限法。这种方法基于极限术的一组普遍原理,有别于经典式的古希腊几何学。极限学说详述在《原理》第一编第一章11个引理和诠释之中。在那里详细说明了极限的意义:有两个相互依赖的物理量,当两个量逐渐变小时,牛顿称它为流数,它的比率也在逐渐变化,而自变量达到无限小时比率达到一个极限定值,牛顿叫它流率。即今称导数或微商。牛顿发现他的流变术非常有用,反过来此术可以求曲线包围的面,即今所称积分。第一编第八章命题41即为积分术的应用。可以说,《原理》一书的中心内容是论述了牛顿在数学上的伟大创造即微积分术,并且应用这个创造去解决天体运动以及其他相关物理问题。微积分之发明,史家也归功于莱布尼兹,对于这一数学上的伟大发明,牛顿与莱布尼兹孰先孰后,后世论者纷纷;即在当时两方亦就此书信往来,已有争议。试听爱因斯坦如何赞美牛顿的微分发现。他说“只有微分定律的形式才能完全满足近代物理学家对因果性的要求。微分定律的明晰概念是牛顿最伟大的理智成就之一”。 牛顿一生的重要贡献是集16、17世纪科学先驱们成果的大成,建立起一个完整的力学理论体系,把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中。这是人类认识自然的历史中第一次理论的大综合。以牛顿命名的力学是经典物理学和天文学的基础,也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。这一成就,使以牛顿为代表的机械论的自然观,在整个自然科学领域中取得了长达两百年的统治地位。 (4)哲学、宗教和其他 亚里士多德的哲学讲求事物的和谐,求和谐思想是正确的,但亚里士多德认为天上的日、月、星辰的运行轨道是圆形,因为只有圆运动才是完美的、和谐的,而地上的运动,例如重物直线下落是凡俗的。古希腊哲学家的和谐思想不能在天与地之间连贯。到了17世纪,牛顿用引力理论和运动三定律把天上行星和它们的卫星运动规律,同地上重力下坠的现象统一起来,实现了天上人间的统一,这是牛顿在自然哲学上的伟大贡献。众所周知,牛顿在理解光的本质上持微粒说。但他在同胡、惠更斯等讨论光的本质时,说光具有这种或那种本能激发以太的振动。这意味着以太是光振动的媒质(见以太论)。于此,似乎牛顿对光的双重性有所理解;其实不然,他对以太媒质之存在极似空气之无所不在,只是远为稀薄、微细而具有强有力的弹。他又申说,就是由于以太的动物气质才使肌肉收缩和伸长,动物得以运动。他又进一步以以太来解释光的反射与折射,透明与不透明,以及颜色的产生,他甚至于设想地球的引力是由于有如以大气质不断凝聚使然。《原理》第二编第六章诠释的结尾说,从记忆中他曾做实验倾向于以太充斥于所有物体的空隙之中的说法,虽然以太对于引力没有觉察的影响。14、15世纪以来欧洲的学者对以太着了迷,以太学说风靡一时。当时科学巨擘笛卡儿对以太存在深信不疑。他认为行星之运行可以以太旋涡来解释。以太学说成为一时哲学思潮。尊重实验的牛顿也不免卷入这股哲学思潮激流中去,倾向于它存在。当时人们对超距作用看法不一。牛顿曾经指出他的引力相互作用定律,并不认为是最终的解释,而只是从实验中归纳出来的一条规则。因此,牛顿并未就引力本质作出结论。 牛顿在科学上的成就须由他的哲学思想和科学方法来寻根求源。牛顿的学生R.科茨曾在《原理》第 2版序言中道出了其中的奥妙。古希腊、罗马的哲学家凭着对自然现象的观察和思考(中国先秦时代也有类似之处)总结出论断,例如泰勒斯的学说:万物的根源是水。即使像德谟克利特、卢克莱修的原子论,现在来评价还是很高的。但是他们的方法凭天才的臆测、思维与辩论,称之为思辨哲学。到了中世,经院哲学统治着欧洲。科学、哲学沦为神学的奴婢。到15、16世纪,哥白尼、G.布鲁诺、伽利略等人不畏坐牢、火刑等坚持不屈地向教会作斗争,挣脱了侍奉上帝的桎梏。对自然现象的观察、测量和实验的风气逐渐形成了。在物理学科中伽利略的实验工作是实验物理学的开端,牛顿深受其影响。随后牛顿使作为实验科学的物理学形成一个光辉体系,同时也使科学实验方法闯入了哲学思想的殿堂。 牛顿认为从现象中可以得出科学原理,或者说科学基本原理可以从现象中导得或推出。牛顿在《原理》和《光学》两书中明白表达他的做学问的方法,即要明白无误地区别猜测、假设和实验结果(及由此而归纳得出的结论),还有从某些假设条件下所得到数学推导。《原理》第一编十四章中处理细微粒子的运动和第二编命题23中设想气体中有相互排斥质点的模型都是牛顿运用具有物理实质性的数学模型的例子,但是他对这些问题缺少实质性的实验证据,未能写出无可辩驳的论述。论者可能认为牛顿只注重从实验运用归纳法得出定律,而无视演绎法的重要性。这是有违事实的。1713年牛顿在出版《原理》第 2版时在给他的学生科茨的信中提到运动定律是居于首位的定律或称之为公理,并说它们都是从现象中推断或称演绎而来的,并运用归纳法使之普适化。牛顿说:“这是一个命题在哲学中所能达到最高境界的例证。”诚然,必须看到归纳与演绎不能人为地对立起来。恩格斯指出“归纳和演绎正如分析和综合一样,是必然相互联系着的。不应当牺牲一个而把另一个捧到天上去”。牛顿在此早着先鞭。关于实验与假设之间的关系,牛顿在各种场合都有论述。他在给奥尔登堡的信中说:“进行哲学研究的最好和最可靠的方法,看来第一是勤勤恳恳地探索事物的属性并用实验来证明这些属性。然后进而建立一些假说,用以解释这些事物的本性。”给科茨信中说:“任何不是从现象中推论出来的说法都应称之为假说,而这样一种假说无论是形而上学的还是物理学的,无论属于隐蔽性质的还是力学性质的,在实验哲学中都没有它们的地位。”牛顿这些论述奠定了自然哲学的基础,启开了实验科学的大门,300年来为自然科学的繁荣立下了不朽功勋。牛顿研究事物规律的方法不同于那些只从简单的物理假设出发的人,而是通过逻辑的演绎法得到对事物现象的解释。爱因斯坦指出:“牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础,从这基础出发他用数学的思维,逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合。”“在牛顿之前还没有什么实际的结果支持那种认为物理因果关系有完整链条的信念。”牛顿是完整的物理因果关系创始人;而因果关系正是经典物理学的基石。牛顿出身于笃信基督教的家庭。在剑桥求学时代,他就怀着宗教生活里亦如科学实验一样可以自由自在的幻想和工作。《原理》完成后,他便着手有关基督教《圣经》的研究,并开始写这方面的著作,手稿达150万字之多,绝大部分未发表。可见牛顿在宗教著述上浪费了大量时间的精力。关于牛顿在1692~1693年间答复本特莱大主教 4封信论造物主(上帝)之存在,最为后人所诟病。所谓神臂就是第一推动出于第四封信中。从现代宇宙学来说,第一推动完全可能在物理框架中解决,而无需“神助”。 牛顿反对那时英国的国教“英格兰教”。他反对三一教义,但不鲜明表白自己的意志,只是隐蔽地表明不愿担任圣职。总之,在对于宗教问题上牛顿比之于他的先驱者如哥白尼、布鲁诺、伽利略等赴汤蹈火而不辞的精神,则逊色多了。 1942年爱因斯坦为纪念牛顿诞生 300周年而写的文章,对牛顿的一生作如下的评价“只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他”。此赞语最恰当不过的了。

莱布尼兹

莱布尼兹是17、18世纪之交德国最重要的数学家、物理学家和哲学家,一个举世罕见的科学天才。 他博览群书,涉猎百科,对丰富人类的科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。 (1)生平事迹   莱布尼兹出生于德国东部莱比锡的一个书香之家,广泛接触古希腊罗马文化, 阅读了许多著名学者的著作,由此而获得了坚实的文化功底和明确的学术目标。 15岁时,他进了莱比锡大学学习法律,还广泛阅读了培根、开普勒、伽利略、等人的著作, 并对他们的著述进行深入的思考和评价。 在听了教授讲授欧几里德的《几何原本》的课程后,莱布尼兹对数学产生了浓厚的兴趣。 17岁时他在耶拿大学学习了短时期的数学,并获得了哲学硕士学位。 20岁时他发表了第一篇数学论文《论组合的艺术》。 这是一篇关于数理逻辑的文章,其基本思想是出于想把理论的真理性论证归结于一种计算的结果。 这篇论文虽不够成熟,但却闪耀着创新的智慧和数学才华。    莱布尼兹在阿尔特道夫大学获得博士学位后便投身外交界。 在出访巴黎时,莱布尼兹深受帕斯卡事迹的鼓舞,决心钻研高等数学, 并研究了笛卡儿、费尔马、帕斯卡等人的著作。 他的兴趣已明显地朝向了数学和自然科学,开始了对无穷小算法的研究, 独立地创立了微积分的基本概念与算法,和牛顿并蒂双辉共同奠定了微积分学。 1700年被选为巴黎科学院院士,促成建立了柏林科学院并任首任院长。 (2)始创微积分   17世纪下半叶,欧洲科学技术迅猛发展,由于生产力的提高和社会各方面的迫切需要, 经各国科学家的努力与历史的积累,建立在函数与极限概念基础上的微积分理论应运而生了。 微积分思想,最早可以追溯到希腊由阿基米德等人提出的计算面积和体积的方法。 1665年牛顿创始了微积分,莱布尼兹在1673-1676年间也发表了微积分思想的论著。 以前,微分和积分作为两种数学运算、两类数学问题,是分别加以研究的。 卡瓦列里、巴罗、沃利斯等人得到了一系列求面积(积分)、求切线斜率(导数)的重要结果, 但这些结果都是孤立的,不连贯的。 只有莱布尼兹和牛顿将积分和微分真正沟通起来,明确地找到了两者内在的直接联系: 微分和积分是互逆的两种运算。而这是微积分建立的关键所在。 只有确立了这一基本关系,才能在此基础上构建系统的微积分学。 并从对各种函数的微分和求积公式中,总结出共同的算法程序, 使微积分方法普遍化,发展成用符号表示的微积分运算法则。 然而关于微积分创立的优先权,数学上曾掀起了一场激烈的争论。 实际上,牛顿在微积分方面的研究虽早于莱布尼兹,但莱布尼兹成果的发表则早于牛顿。 莱布尼兹在1684年10月发表的《教师学报》上的论文,“一种求极大极小的奇妙类型的计算”, 在数学史上被认为是最早发表的微积分文献。 牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》的第一版和第二版也写道: “十年前在我和最杰出的几何学家G、W莱布尼兹的通信中, 我表明我已经知道确定极大值和极小值的方法、作切线的方法以及类似的方法, 但我在交换的信件中隐瞒了这方法,……这位最卓越的科学家在回信中写道, 他也发现了一种同样的方法。他并诉述了他的方法,它与我的方法几乎没有什么不同, 除了他的措词和符号而外。” 因此,后来人们公认牛顿和莱布尼兹是各自独立地创建微积分的。 牛顿从物理学出发,运用集合方法研究微积分,其应用上更多地结合了运动学,造诣高于莱布尼兹。 莱布尼兹则从几何问题出发,运用分析学方法引进微积分概念、得出运算法则, 其数学的严密性与系统性是牛顿所不及的。 莱布尼兹认识到好的数学符号能节省思维劳动,运用符号的技巧是数学成功的关键之一。 因此,他发明了一套适用的符号系统,如,引入dx 表示x的微分,∫表示积分,dnx表示n阶微分等等。 这些符号进一步促进了微积分学的发展。 1713年,莱布尼兹发表了《微积分的历史和起源》一文, 总结了自己创立微积分学的思路,说明了自己成就的独立性。 莱布尼兹在数学方面的成就是巨大的,他的研究及成果渗透到高等数学的许多领域。 他的一系列重要数学理论的提出,为后来的数学理论奠定了基础。   莱布尼兹曾讨论过负数和复数的性质,得出复数的对数并不存在,共扼复数的和是实数的结论。 在后来的研究中,莱布尼兹证明了自己结论是正确的。 他还对线性方程组进行研究,对消元法从理论上进行了探讨,并首先引入了行列式的概念, 提出行列式的某些理论。 此外,莱布尼兹还创立了符号逻辑学的基本概念, 发明了能够进行加、减、乘、除及开方运算的计算机和二进制,为计算机的现代发展奠定了坚实的基础。 (3)丰硕的物理学成果   莱布尼兹的物理学成就也是非凡的。 他发表了《物理学新假说》,提出了具体运动原理和抽象运动原理, 认为运动着的物体,不论多么渺小,他将带着处于完全静止状态的物体的部分一起运动。 他还对笛卡儿提出的动量守恒原理进行了认真的探讨,提出了能量守恒原理的雏型, 并在《教师学报》上发表了“关于笛卡儿和其他人在自然定律方面的显著错误的简短证明”, 提出了运动的量的问题,证明了动量不能作为运动的度量单位,并引入动能概念, 第一次认为动能守恒是一个普通的物理原理。 他又充分地证明了“永动机是不可能”的观点。 他也反对牛顿的绝对时空观,认为“没有物质也就没有空见,空间本身不是绝对的实在性”, “空间和物质的区别就象时间和运动的区别一样,可是这些东西虽有区别,却是不可分离的”。 在光学方面,莱布尼兹也有所建树,他利用微积分中的求极值方法,推导出了折射定律, 并尝试用求极值的方法解释光学基本定律。 可以说莱布尼兹的物理学研究一直是朝着为物理学建立一个类似欧氏几何的公理系统的目标前进的。 (4)发明乘法计算机 德国人莱布尼兹发明了乘法计算机,他受中国易经八卦的影响最早提出二进制运算法则。 莱布尼兹对帕斯卡的加法机很感兴趣。于是,莱布尼兹也开始了对计算机的研究。 1672年1月,莱布尼兹搞出了一个木制的机器模型,向英国皇家学会会员们做了演示。 但这个模型只能说明原理,不能正常运行。 1674年,最后定型的那台机器,就是由奥利韦一人装配而成的。 莱布尼兹的这台乘法机长约1米,宽30厘米,高25厘米。它由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成。 整个机器由一套齿轮系统来传动,它的重要部件是阶梯形轴,便于实现简单的乘除运算。 莱布尼兹设计的样机,先后在巴黎、伦敦展出。 由于他在计算设备上的出色成就,被选为英国皇家学会会员。 (5)中西文化交流之倡导者   莱布尼兹对中国的科学、文化和哲学思想十分关注,是最早研究中国文化和中国哲学的德国人。 他向耶酥会来华传教士格里马尔迪了解到了许多有关中国的情况, 包括养蚕纺织、造纸印染、冶金矿产、天文地理、数学文字等等,并将这些资料编辑成册出版。 他认为中西相互之间应建立一种交流认识的新型关系。 在《中国近况》一书的绪论中,莱布尼兹写道: “全人类最伟大的文化和最发达的文明仿佛今天汇集在我们大陆的两端,即汇集在欧洲和位于地球另一端的东方的欧洲——中国。” “中国这一文明古国与欧洲相比,面积相当,但人口数量则已超过。” “在日常生活以及经验地应付自然的技能方面,我们是不分伯仲的。 我们双方各自都具备通过相互交流使对方受益的技能。 在思考的缜密和理性的思辩方面,显然我们要略胜一筹”, 但“在时间哲学,即在生活与人类实际方面的伦理以及治国学说方面,我们实在是相形见拙了。” 在这里,莱布尼兹不仅显示出了不带“欧洲中心论”色彩的虚心好学精神, 而且为中西文化双向交流描绘了宏伟的蓝图,极力推动这种交流向纵深发展,是东西方人民相互学习,取长补短,共同繁荣进步。莱布尼兹为促进中西文化交流做出了毕生的努力,产生了广泛而深远的影响。 莱布尼兹是数学家、物理学家、还是唯心主义哲学家。