科學(xué)和哲學(xué)的區(qū)別

1．科學(xué)與哲學(xué)的分化

那么，伽利略的研究與古希臘對自然的研究有什么不同呢？為什么伽利略會被譽為“近代科學(xué)之父”呢？我們可以比較一下亞里士多德和伽利略，來看一下究竟。

人類的科學(xué)與哲學(xué)發(fā)祥于同一個源頭，直到17世紀(jì)才開始分開來。作為思想家，伽利略繼承了亞里士多德對大自然進行觀察、思辨、探索的精神。在思想方法上，繼承了亞里士多德對世界表述的簡單性原則，他認為世界是一個有秩序地服從簡單規(guī)律的整體。在對宇宙的觀念上，繼承了亞里士多德的天然運動觀念。在《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》中，伽利略一再強調(diào)均勻圓周運動才可能是天然的和永恒的。他的這個結(jié)論不是來自對實驗的分析，而是根據(jù)亞里士多德的哲學(xué)得出的。應(yīng)當(dāng)說伽利略既是一個科學(xué)家，又是一個哲學(xué)家。

伽利略的可貴之處在于他不迷信權(quán)威，對亞里士多德的學(xué)說有多方面的突破，其中最重要的兩個方面已經(jīng)在我們的中學(xué)物理教科書中有所介紹：一是自由落體問題，二是力和運動的關(guān)系問題。伽利略通過實驗研究和推理分析，在這兩個問題上都得出了與亞里士多德不同的結(jié)論。實際上，伽利略還在許多方面突破了亞里士多德的觀念和理論。

亞里士多德在研究單擺時認為，單擺“擺幅小，需時少”。伽利略通過觀察教堂的吊燈，尋找各種東西做實驗，借助自身的脈搏進行計時，最后得出結(jié)論：單擺的運動是等時的，擺動的周期與擺幅無關(guān)。

亞里士多德和托勒密認為地球是不動的。他們認為，如果地球是運動的，那么從塔頂落下的石塊就不會落在拋出點的正下方。伽利略對此提出了“運動合成”的思想，由于地球在運動，并帶動塔身和塔頂上的物體一起運動，當(dāng)塔頂?shù)氖瘔K被釋放后，物體就有了兩種運動：一種是自上而下的運動，一種是和塔身一樣的圓周運動，石塊的運動就是這兩種運動的合運動，而地球仍在轉(zhuǎn)動，所以石塊仍然落在塔頂?shù)恼路健?/p>

亞里士多德認為“運動只能是絕對的”，伽利略提出了相對性的觀念。他認為，運動只是相對于沒有這種運動的物體才存在，在所有的具有相同運動的物體中間，運動是不起作用的，而且看上去仿佛不存在似的。此外，伽利略還有許多不同于亞里士多德理論的精彩論述。

2．伽利略的根本性突破

從上面的事例可以看到，伽利略對于亞里士多德的突破是根本性的，它不只是在亞里士多德的理論體系中打開一個缺口，而是從根本上動搖了亞里士多德物理學(xué)理論的根基。伽利略之所以與亞里士多德不同，應(yīng)當(dāng)說，研究方法是決定性的。亞里士多德雖然重視經(jīng)驗和感性，雖然他也動手實踐，但他的研究方法畢竟只是觀察和思考。伽利略則不同，伽利略進行研究的時候，除了觀察和思考外，還對實驗的條件、運動的過程施加控制。

從本質(zhì)上來說，伽利略實驗是人為創(chuàng)造一個環(huán)境，人為地控制物體運動過程，排除干擾，突出主要因素，在一個理想的環(huán)境下進行的操作?？梢哉f，實驗的精髓不在于觀察和動手，而在于“控制”。伽利略做斜面實驗來研究小球的運動時，把一個銅球從蒙著羊皮紙的斜面上滾下來（控制小球從斜面滾下的摩擦，使它盡量?。趯嶒炛行∏蚨际菑撵o止釋放（控制小球的初始狀態(tài)相同），他還分別控制斜面的傾角、控制小球起始點的高度進行研究。這是伽利略實驗的與眾不同之處。

伽利略不僅進行控制變量的實驗研究，而且對實驗過程進行定量數(shù)學(xué)描述，對實驗數(shù)據(jù)進行處理。伽利略認為“自然科學(xué)書籍要用數(shù)學(xué)來寫”，這是伽利略與亞里士多德的又一重大區(qū)別。那時候還沒有鐘表之類的計時工具，伽利略用大容器底部漏水的辦法來計時。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，伽利略發(fā)現(xiàn)，一切金屬小球，不論輕重，其降落速度與時間成比例，即物體的降落所經(jīng)過的距離與時間的平方成正比，這就是勻加速運動的規(guī)律。伽利略還得到了“在相同傾角的斜面上小球的加速度相同”的結(jié)論。

圖18－5　伽利略慣性單擺實驗

伽利略不僅進行觀察和實驗，還采用了思想實驗的方法進行了論證，這是伽利略又一個開創(chuàng)性的研究方法。思想實驗不是實驗，但它確實是建立在現(xiàn)實的實驗基礎(chǔ)上的。以伽利略對慣性定律的研究為例，他先是通過對單擺實驗的研究，發(fā)現(xiàn)擺球從A點靜止釋放可以運動到與它等高的B點，當(dāng)有釘子O擋住擺線時，小球會到達等高的C點，見圖18－5。然后他以“小球從光滑的斜面上滑下來進入水平軌道后再滑上斜面應(yīng)當(dāng)滑上等高的位置”作為前提，然后逐步改變斜面的坡度，坡度越小，小球滑得越遠，當(dāng)斜面的坡度為無限小，也就是平面的時候，小球的運動將不會停止。這樣，他通過論證得出結(jié)論，小球在光滑水平面上不需要動力就可以保持速度不變的運動。

伽利略開創(chuàng)的科學(xué)方法是科學(xué)和哲學(xué)的一個分水嶺，伽利略的貢獻是科學(xué)發(fā)展史上的一座豐碑，這座豐碑見證了人類歷史上科學(xué)和哲學(xué)的第一次分流。有人會問“科學(xué)和哲學(xué)還會匯合嗎？”這樣的問題是一個值得繼續(xù)討論的話題。