贡献几乎为零，中国为什么没有产生现代科学(2)

但是，新的天文观测却和这样朴素的宇宙观产生了矛盾，就是所谓的行星逆行现象。

有人发现，如果所有这些（天体）都绕着地球转的话，有时候怎么又会绕回去，就是行星有时候怎么会逆行呢？这个很显然和亚里士多德的地心说是矛盾的。

那怎么办？已有的理论模型和新的观测结果对不上，那就要修改你的模型，不管你是基于多么崇高的目标提出来的这个模型，你都要修改。

托勒密就提出了本轮说。他说，我仍然坚持地心说，但是我给每个天体加一个轮子，它在绕着地球运动的时候，同时绕着自己的一个轮子在转动。这样的话，行星的逆行是一个真实的运动，我们在地球上看起来大多数时候是顺行的，偶尔也会倒回来。

这个理论可以较好地解释观测现象。

但是有人觉得，这样做的话有点画蛇添足，有点不够美，所以哥白尼基于它的美学的观念（并不是宗教的观念），提出日心说。

他说，如果我倒一倒，我不把地球放在宇宙的中心，而把太阳放在中心，包括地球和其它行星在内的太阳系天体都绕着太阳做轨道运动，这样行星的逆行就是相对运动产生的视运动。

因为地球和行星绕着太阳运动的角速度不一样，也就是周期不一样，所以大部分时候看起来顺行，偶尔会逆行回来。

用这个模型也可以描述观测，但是精度并不高。实际上从精度的角度来讲，还不如托勒密的本轮说精度够高。但是哥白尼认为他这个学说更加合理。

开普勒后来改进了哥白尼的日心说，他做的事情并不是特别复杂。

当然一开始，他相信刚才小淳教授讲的神造的宇宙多么美丽、多么美丽。

但是，开普勒三定律描述了行星的运动，而且描述得非常精确，他把哥白尼的日心说里面的圆轨道改成了椭圆轨道，然后就发现，日心说完全可以解释当时全部的观测资料。

牛顿把当时所有的观测结果，就是开普勒定律以及伽利略所提出来的相对论、相对性原理、惯性原理，再加上他原创的牛顿第三定律，以及万有引力定律结合起来，这样他就能够圆满地解释当时所有的观测现象。

所以，牛顿可以从他的更基本的规律里把开普勒定律推出来。

开普勒第一定律表明行星和太阳之间必须有引力作用，这就是他（牛顿）的万有引力。开普勒第二定律在牛顿的理论里面，就是牛顿第三定律，相当于动量守恒。最后，你把牛顿第二定律和万有引力定律结合起来，就立刻得到了开普勒第三定律。

所以，牛顿的这个理论立马得到了大家的认可，但这还不是全部。

最重要的是，它不仅仅解释了已有的数据，理解了已有的经验规律（开普勒定律是个经验规律，并不是一个科学规律，牛顿的理论可以准确地预言新的现象，就是预言了海王星的发现，但不是牛顿本人做出来，是后面的人用牛顿定律预言出来的。

提出预言之后3年，海王星就精确地在那个位置上被观测到了，所以这是牛顿理论的伟大胜利。

在这个时候，我们才产生了人类历史上第一个完整的、系统的科学理论。

所以，要想理解我们现代科学怎么产生的，必须回到希腊，从希腊过来我们就可以理解科学是怎么发生的。

科学方法是什么

通过刚才讲的这个简单的历史过程，我们建立了现代科学研究的方法。所以，在什么是科学里面，其实很重要的一部分是“科学方法是什么”。

科学方法是什么刚才已经看到了，我们通过观测加上我们的经验，我们可以积累资料，我们可以得到经验规律。这里面包括地心说、托勒密的本轮说、哥白尼的日心说，也包括开普勒三定律。

你一旦有了这样的规律，就可以进行演绎，可以进行计算，可以进行推理，然后你就等于有了一个模型，你就可以做出预言。

牛顿的理论里面就做出了预言“海王星应该存在”，然后这个预言可以被新的观测、新的实验证实。

事实上也是这样，我们每一个科学定律都是基于这么一个规范来建立的。

但是，每一个科学规律都不是终极的规律，所以还需要不断地进行实验的验证。验证的结果可以是把这个规律推翻掉，也可以对它进行修改。

文章来源：《现代科学仪器》 网址: http://www.xdkxyq.cn/zonghexinwen/2021/0209/358.html