牛顿科学美思想初探，本文主要内容关键词为：思想论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：N3； 文献标识码：A 文章编号：1007—6107（2000）02—0029—07
恩格斯指出：“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。”牛顿完成了科学史上的第一次大综合，对科学发展的贡献是巨大的，留给人类的科学遗产是多方面的。虽然牛顿头上没有美学家的桂冠，但是在他的统一的物质观中，在他所创立的力学理论体系和一贯信守笃行的科学方法中，处处都闪耀着科学美的思想光焰。
牛顿自然观的科学美思想
自然科学以物质世界为研究对象，自然科学家的自然观直接决定着他的科学活动行为及研究成果。什么是自然界的本源？在自然界无限丰富的多样性中有没有统一性？……对于诸如此类的问题，古代中国人和古代希腊人凭着天才的直觉曾经作出过解答，他们“十分自然地把自然现象的无限多样的统一看作不言而喻的，并且在某种具有固定形体的东西中，在某种特殊的东西中去寻找这个统一。”可是自中世纪以来，自然界的统一和谐和无比生动的美被无情地笼罩在神学和经院哲学的浓雾之中，致使上述这些问题长期困惑着此后直至17世纪的科学家们。可庆幸的是，由于资本主义的兴起，以14世纪末叶开始的“文艺复兴”运动为先导，欧洲出现了一场波澜壮阔的科学革命，“在这场革命中，从希腊人，并经回教和基督教神学者所圣典化的思想假设的整个大结构，被颠覆了而代以一种彻底崭新的体系。一幅新的、表量的、原子的、无限扩展的人世间的世界图景，替代了回教的和基督教的烦琐哲学家从希腊人承袭来的那幅陈旧的、表性的、连续的、局限的和宗教性的世界图景。亚里士多德的阶级宇宙在牛顿的世界机器面前就垮了。”科学的发展似乎经历了一次大循环，自然界无限丰富多彩的美又重新回到自然科学家们理性探索的视野之中，并最终使自然科学从神学的桎梏下解放出来。
牛顿非常幸运，命运使他处在17世纪人类理智的历史转折点上。文艺复兴的洪涛巨浪把古代人的真理潜流翻出了水面，牛顿的许多科学先辈开始用不同的语言和笔墨，从不同的角度描画着自然美的真实图景：哥白尼让太阳坐在皇帝的宝座上，统治着它庞大的行星家族；开普勒对哥白尼的宇宙体系推崇备至，他“以难以相信的心情去欣赏它的美”，并把这种美妙绝伦的“宇宙的和谐”概括在他的行星三定律中；伽利略则以其首创的实验——数学的科学方法研究了自然界普遍存在的加速运动和落体运动，廓清了亚里士多德学派在运动问题上的种种谬误；伽桑狄重新复活了古希腊人的朴素原子论思想，使古代人对于世界统一性的自然美图景重现于科学的圣坛上；……。正是这许许多多的科学先辈们关于自然美的丰富的精神佳酿，孕育出牛顿统一自然观、物质观的科学美思想。
透过牛顿的笔记我们了解到，早在剑桥大学三一学院念书时，牛顿已读过伽利略的《关于两个世界体系的对话》和开普勒的《屈光学》，尔后他还仔细阅读过笛卡尔的《哲学原理》和玻意耳的《形式与质料的起源》等著作。他继承了前人的朴素唯物主义的自然观和物质观，对于世界的本原，他始终坚持物质结构的“微粒说”。牛顿认为，所有物体都是由坚硬的粒子组成的。在准备他的传世名著《自然哲学的数学原理》（以下简称《原理》）第二版时，本来打算多讲些物体微粒的吸引问题，后来由于其他考虑而压缩了。他在《原理》的序言中明确指出：“物体的各个粒子通过某种还不知道的原因，或者互相接近并以规则的形式彼此附在一起，或者互相排斥而分离。”至于这些粒子是怎样组合为物体的呢？他说：“物质的最小粒子可以由于最强大的吸引而粘聚在一起，并组成效能较弱的较大的粒子；几个这种较大的粒子又可以粘聚成效能更弱的更大的粒子；如此类推下去，直到终于组成决定化学作用和天然物体颜色的最大粒子，它们就会粘聚在一起，组成其大小可以感觉的那些物体。”他还进一步提出，这些微粒并不像石头那样胡乱堆积，“它们形成高度有规则的结构，就像艺术品……。”牛顿据此解释了许多物理现象和化学反应，甚至还提出了光的微粒说，企图建立统一的微粒结构理论。所以，M·Bous 认为：“……物质的微粒理论构成《原理》的整个结构。”
那么，牛顿所说的微粒究竟是什么？从他的叙述中可以看出，这是相当于今天的原子——原子团——分子系列，最后由分子“组成其大小可以感觉的那些物体”。这是一幅多么清晰、完整而又整然有序的物质结构图案！最使人惊异的是这一切竟然奇迹般地呈现在300 多年前牛顿的头脑里，不能不令人钦佩叹绝。在他后来所著的《光学》中，牛顿进一步给出了原子的定义，甚至他“在理论上推演出一幅原子图，由层层的壳状部分组成，越向里越结合得牢固。”著名科学史家J ·贝尔纳称赞“这是对具有电子和核的现代原子的惊人而逻辑的预见，可是被遗失、阁置了近三百年。”牛顿基于其统一的物质观而对物质结构所作出的科学预见，不愧为科学美思想史上的不朽典范。
牛顿坚信自然界是一个多样性和统一性相结合的整体，他强调“自然界习惯于简单化，而且总是与其自身和谐一致的。”这种科学美思想不但指导着他对自然界中微观——宏观一端的研究，也指导着他对宏观——宇观一端的探索。诚如恩格斯指出那样：从16世纪以来在对自然界的研究中，占首要地位的，必然是最基本的自然科学，即关于地球上物体的和天体的力学，……”牛顿对“地球上物体”的研究建立了运动的三定律，对天体（行星运动）的研究建立了万有引力定律。基于自然界万物的运动必有统一的动力学原因的坚定信念，他指出：“我们必须普遍承认，无论何种物体都赋有一个原则，即它们能够互相吸引。”继而，他将月球受到地球的引力与地上物体所受到的重力作比较，并得出结论：“重物的重力和月球的向心力，都是指向地球中心……，那么它们就必然是出于同一个原因。因此，使月球保持在它轨道上的力就是我们通常称为‘重力’的那个力。”即行星间的引力与地面上的重力本质是一致的。事实上，牛顿在讨论物体之间和星体之间的相互作用时，经常是把“重力”和“引力”交替使用而不加区别的。牛顿这个发现使世人一下子茅塞顿开。不但自然界万物具有同一的结构本原，而且天上地上物体的运动具有同一的力学本原，整个自然界是一个统一的物质整体，这是多么简单、多么和谐的宇宙图景！在这里，伽利略的落体和抛体运动与开普勒的行星运动统一起来了，天体和地球的物质界限消失了，天上和地上的根本对立被打破了，长期束缚人们思想的天贵地贱的传统观念被推翻了！人类科学史上的第一次大综合，深深地烙上了牛顿统一自然观的科学美思想的印记。如果说，在牛顿的自然观中可以看到古希腊人的影子的话，那末，在古希腊人那里只是天才的直觉和非凡的猜想，但在牛顿这里却是科学美思想和逻辑思维的结晶。难怪当代美国物理学家、著名的科学史评论家G ·霍耳顿把牛顿称为“历史上最伟大的思想家之一”。
牛顿力学体系的科学美思想
牛顿对科学的巨大贡献是多方面的，他在光学、天文学、数学、化学等不同领域都取得了杰出的成就，但他最伟大的贡献主要是在力学领域。他在1687年出版了传世杰作《原理》，建立起有史以来第一个科学的力学体系，为人类建构出一个完美的“牛顿宇宙”模式。我国著名科学家周培源称“《原理》一书是人类的自然科学的奠基性巨著，是自然科学史上最重要的著作之一”贝尔纳则赞扬它“在全部科学史上是无与伦比的”。通过对《原理》的分析，我们将比较全面地体察到牛顿力学体系中所蕴含的科学美思想精粹。爱因斯坦对评判科学理论提出过两条标准：内部的完备和外部的证实。对于牛顿理论是否完备的问题，爱因斯坦等众多科学家已早有定论。本节着重从牛顿理论的逻辑结构和外部证实两个方面探讨其科学美的思想特征。
自然界的多样性表现为自然现象的千变万化，即使仅就机械运动而言也是十分错综复杂的。不过，物体的运动又表现出惊人的秩序与和谐，在多样性中蕴含着统一性。当自然界作为一个整体而成为我们的审美对象时，应当如何去整理我们的审美体验呢？爱因斯坦说：“人们总想以最适当的方式来画出一幅简化的和易于领悟的世界图象，于是他就试图用他的这种世界体系来代替经验的世界，并来征服它，这就是画家、诗人、思辩哲学家和自然科学家所做的，他们都按照自己的方式去做。”作为一个自然科学家，牛顿凭藉他的天赋和独特的个性，用一条简明而富有成效的思维链条把对自然界统一性的审美经验贯穿起来，这就是：自然界的实在性用“质点”统一起来，并把质点置于空间和时间之中——质点间的相互作用用“力”统一起来——质点的运动用三条运动定律和万有引力定律统一起来——一切运动规律及因果关系用数学方程表达出来，从而建构起一个完整、严密、优美的逻辑体系。这是人类历史上第一座无比宏伟壮丽的科学大厦，直至本世纪之初，它一直是人们顶礼膜拜的“绝顶庄严华美的大教堂”。下面让我们稍为走进这座大厦的殿堂，粗略探视一下其内部的优美结构。
1.面对着纷纭复杂的自然界，当研究以位置变化为基本特征的机械运动时，怎样才能把握住运动物体的基本特性，从而把它们运动的普遍规律用最直接、最简易的方式表述出来，这是一个既依赖于经验事实，又取决于思维创造的问题。牛顿使用“质点”作为对客观物体的直观摹写，他把质点设想为一种类似于可动物体的东西，但剥夺了这些物体的广延性、形状、空间方位等特性以及一切“内部”的性质，而只留下惯性和可移动性等一些基本属性。于是，物体的客观实在被模拟化了，在牛顿的体系中，自然界的物理实在就由质点、空间、时间和力（质点的相互作用）等概念来表征。这是人类对实在认识的飞跃，是人类对自然美观照的一次重大超越。这样，自然界的统一性找到了一种简化的逻辑表述，无论是地上物体还是行星或太阳等天体，均可以用一个没有几何大小只有质量的点来表示，物体之间的位置关系变成为一目了然的纯几何关系。换句话说，自然界在“牛顿宇宙”中一下子被简化成为一个无限的质点系，物体之间的空间关系顿然清晰可辨；物体的运动被看作是质点在空间中的位置变动，充分显示出牛顿以简御繁的伟大才能和天才构想。
2.实验观测使牛顿清楚地认识到，自然界之成为自然界，是因为世界万物不是孤立的，它们都处于相互影响、相互作用之中；任何物体运动状态的改变皆因受到其他物体作用的结果。他认识到这种相互作用的普遍性，并把它们定义为“力”。他指出：“外加力是一种为了改变一个物体的静止或等速直线运动状态而加于其上的作用力。”同时又指出：“这种力只存在于作用的过程中，当作用过去以后，它就不留在物体之中。”尽管在牛顿之前，无数的自然科学家都讨论过和使用过力的概念，但是他们对力的认识是模糊的、不明确的，甚至连伽利略还常常将它与现代所说的力矩、动量、功和能量等意义相混淆。是牛顿第一次给力的概念赋以明晰的意义，并把它作为解释自然现象因果性的基础，因而使力的概念在他的理论体系中占据着独特的地位。牛顿在《原理》的序言中公开申明：“我把这部著作叫作哲学的数学原理，因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象中来研究各种自然之力，而后用这些力去论证其他的现象。”这样，对各种自然力的研究便自然地成为牛顿整个力学理论体系的出发点和归宿。牛顿指出：“在（《原理》）第三篇里我从天文现象中推导出使物体趋向太阳和几个行星的重力，然后根据其他同样是数学上论证了的命题，从这些力中推演出行星、彗星、月球和海潮的运动。我希望能用同样的推理方法从力学原理中推导出自然界的其他许多现象；因为有许多理由使我猜想，这些现象都是和某些力相联系着的。”因此可以说，“牛顿宇宙”本质上是一个关于力的结构体系。在这样的结构中，由于自然力的作用，运动的多样性产生了，天体的和谐运动出现了，宇宙的秩序也随之建立起来了，自然界内在的和谐一致是由各种自然力编织而成的美丽花环。
3.上述分析表明，在牛顿的审美意识中，物体之间的力学关系是最本质、最美妙的关系，只有弄清楚这种关系，才能得到关于运动的完整的因果表述。正是在这种审美观念的指引下，牛顿取得了他在力学研究中最光辉的成就：建立了运动三定律和万有引力定律。爱因斯坦指出：“正是这种运动定律和引力定律的结合构成了一个奇妙的思想结构，通过这种结构，就有可能根据在一特定瞬间所得到的体系的状态，计算出它在过去和未来的状态，只要一切事件只限于在引力的影响下发生的。”凭藉着牛顿的理论，人们似乎可以根据世界现时的状态，逻辑地演绎出整个宇宙来。历史上就曾经有人因此而突发奇想：给我物质，我可以造出一个宇宙！由于这个理论概念清晰，结构简单，并深刻揭示了力学条件下运动的因果性，所以它不愧是古典力学中最严谨、最优美的科学理论。但是，由于它把自然界中错综复杂的种种关系一概归结为简单的力学关系，其理论基础先天保留存在着“太阳的黑子”，以至部分地削弱或遮盖了它的科学美的光辉。历史上有人指责牛顿把一个活生生的世界变成“一个冷、硬、无色、无声的死寂世界”，但是他们中的许多人，并非因为他们真正洞察出牛顿理论中的“太阳黑子”，而主要是由于他们对“牛顿宇宙”的科学美结构缺乏足够的鉴赏能力之故。恰如科学史家W ·丹皮尔评论所言：“牛顿赋予世界画面惊人的秩序与和谐所给我们美感上的满足，超过凭藉任何天真的常识观和亚里士多德派范畴的谬误概念或诗人们的神秘想象所见到的、万花筒式混乱的世界。”这是对牛顿理论所蕴含的科学美思想及其美学价值恰如其份的评价。
4.如前所述，牛顿由于用力的概念贯穿于他理论的始终而赋予理论一种前后一致、有序和谐的逻辑美。同时应该看到，其理论之美也来源于它完美的数学结构，或者说，在牛顿的理论中，数学美和逻辑美相得益彰，拙作《物理学的科学美探析》对此曾作过讨论。凡读过《原理》的人，无不为牛顿严密而精巧的数学论证和他给出的简洁优美的数学方程所倾倒。当然我们必须强调，牛顿理论所放射出来的数学美光辉，并非是他对自然观照的副产品，而是自觉的科学美思想的产物。他如同伽利略一样，相信宇宙这本书“是用数学语言写成的”。所以，他在《原理》第一版的序言中一开始就表明：“由于古人认为在研究自然事物时力学最为重要，而今人则舍弃其实体形状和隐蔽性质而力图以数学定律说明自然现象，因此我在本书中也致力于用数学来探讨有关的哲学问题。”正是出于这样的目的，在《原理》的成书过程中，牛顿为物理而研究数学和用数学来研究物理同步地交织在一起，终使二者结合得天衣无缝、美妙绝伦。他不仅仅把经验的事实和所定义的概念翻译成数学语言，也不限于把概念之间的关系或定律表达为一定的数学关系，而是从现象中寻找宇宙结构“数学的和谐”，创造出一个反映自然界因果性的完美的表达形式、一个严密的数学结构。如果说，伽利略是把物理学定量化的伟大先行者，那么，把牛顿称为物理学定量化首度辉煌的伟大缔造者是一点也不过份的。J·贝尔纳说得好：“牛顿的工作， 本身就是一个世纪的实验和计算的精华，提供了一种可靠的方法，让后代科学家可以放心使用。同时，它再度向科学家和非科学家同样保证，宇宙是由简单的数学定律所调节的。”贝尔纳还断言：“就数学而论，只可以拿欧几里德的《几何原本》来与它（《原理》）相比。”
还须指出，牛顿力学理论科学美的最大特点是它与“真”和“善”紧密结合在一起。历史上（甚至现在）对于科学理论的美有过不少的争论，有人主张“真是美的充分条件”，也有人持相反的观点，认为“美是真的充分条件。”虽然两者都有相当的道理，但如果各执一端都难免有失偏颇，因为对于两者历史上都不乏反例。我们认为，如果一个“真”的理论具有自己美的逻辑和数学结构，它又能从自己美学体系中演绎出或预见到客观世界中尚未为人观照的美，并引导人们最终发现或证实这种现实美，那末这种理论才是真正优美的理论。同时，由于这种理论具有科学的预见功能，说明它是有用而且有效的，因而也是“善”的。牛顿的理论堪称是这样的一个典范。他关于引力系数G 是一个常数的预言及其被证实，哈雷慧星的如期出现，天王星、海王星的相继发现，以及牛顿理论对此后工业革命的巨大推动和对科学发展的巨大贡献，都是牛顿力学理论“真”和“善”的历史见证，证明牛顿理论确实是17世纪真善美科学思想的结晶。
牛顿科学方法的科学美思想
牛顿之所以能够为自然科学建立起一个历史的丰碑，除了他所处的历史条件外，主要是因为他自觉遵循和有效运用科学的研究方法的结果。牛顿的科学方法，植根于自然界是简单和谐的科学美信念，继承和发展了培根的实验科学思想和伽利略的实验——数学方法，概括而言，就是实验——归纳、数学——演绎的方法。这套科学方法，比较完整地概括在他的“哲学中的推理法则”之中。综观这些法则，具有如下一些科学美的特点：
1.坚持简单性的美学原则。他的法则Ⅰ称：“除那些真实而足够说明现象者外，不必去寻找自然界事物的其他原因。”同时他补充说：“自然界不作无用之事，只要少做一点就成了，多做了却是无用；因为自然界喜欢简单化，而不爱用什么多余的原因夸耀自己。”就质而言，这是一条简单性法则，是科学美思想的基本法则。牛顿把它置于众法则之首，可见它在牛顿科学思想中的重要地位。实际上，牛顿是把它作为从事科学研究、建构科学理论的指导原则的，因而它具有方法论的意义。
自然界的事物无限丰富多彩，千变万化的自然现象简直令人眼花缭乱，但科学家的研究却一再表明，自然界的本原及其普遍运动规律是简单的。于是，简单性逐渐成为一种科学信念和原则。伽利略就认为：“自然界能通过少数东西起作用时，就不会通过许许多多的东西来起作用。”可见，牛顿的法则Ⅰ是有其深厚的科学美思想历史根源的。他以此作为一条指导原则，努力寻找能够解释自然现象的“真实而足够”的原因。比如，“为了解释行星的实际观测轨道，作用于它们之上的应该是哪些力？”，这是所谓17世纪两大问题之一。当时各种假设众说纷纭，开普勒为了寻求支持他的行星三定律的物理机制，曾经费煞苦心，他表示：“我的目的在于证明：天上的机械不是一种神圣的、有生命的东西，而是一种像钟表那样的机械，正如一座钟的所有运动都是由一个简单的摆锤造成的那样，几乎所有的多重运动都是由一个最简单的、磁力的和物质的动力造成的。”[4 ]众所周知，开普勒的磁力假说没有成功，尔后笛卡尔的以太涡旋假说也没有成功，正是牛顿，以他卓越的思辨和数学才能，建立起万有引力定律，才找到了使行星绕轨道运行的“真实而足够”的原因——万有引力，从而给这个“世纪性问题”作出了简单而圆满的解答。事实上，编写在《原理》中的这条简单性法则，不但指导着牛顿对自然界的探索，也指导着对《原理》自身的逻辑建构。他只从8个定义、3条运动定律和万有引力定律出发，便演绎出一个完整的力学理论体系，成为简洁完美的科学理论典范。
2.坚持统一性的美学原则。牛顿的法则Ⅱ称：“对于自然界中同一类的结果，必须尽可能归之于同一种原因。”这条法则，有人称为“统一性法则”，也有人认为是“因果律”。从科学美的观点看，我认为应属前者，因为若单从因果关系去认识，有可能由此导致违背简单性的结果。比如，牛顿的科学前辈、著名的法国物理学家伽桑狄认为：热（结果）是由圆形原子（原因）产生的，冷的感觉是由带棱角的锥形原子产生的，因为严寒使人产生刺痛感；形成固体的原子是带钩的，所以能紧密钩连在一起，等等。由于自然界中各种各样的“结果”十分浩繁，为了说明其“原因”，人们不得不赋予原子千奇百怪的形状：“圆的、椭圆的、荚状的、扁平的、凸形的、长方形的、锥形的、钩形的、平的、不太平的、分枝扶疏的、四角的、五角的、六角的等等。”这是多么繁复而笨拙的做法！与此相反，牛顿认为：“所有均匀而坚硬的物体，它的各个部分彼此完全接触而十分坚固地粘结在一起。为了解释其所以能如此，有些人想象有一种带有钩子的原子，……我则从它们的粘聚性出发，宁愿说它们的粒子是由于某种力而互相吸引，这种力在粒子直接接触时极其强大。”这样，牛顿用粒子之间力的作用解释了固体的致密结构，十分简明清晰，与其说这是基于因果性，倒不如说是基于统一性的。同样，牛顿把天体间的运动和地面上落体运动归于同一原因，用万有引力把二者统一起来，亦不能简单地看作是一种因果性的概括，而应该看作是他统一自然观的逻辑产物。同种原因导致同类结果是世界统一性的表现，是达致自然界和谐的基本机理，所以牛顿的法则Ⅰ正是坚持了统一性的思想。不过必须留意，牛顿此处所说的“同一种原因”，实际上只是指各种各样的自然力，这是由于他的力学观所带来的历史局限。
3.坚持普遍性的美学原则。牛顿的法则Ⅲ称：“物体的属性，凡既不能增强也不能减弱者，又为我们实验所及的范围内的一切物体所具有者，就应视为所有物体的普遍属性。”这是普遍性法则，也是一条统一性法则，前者是就自然界的整体而言，后者是就基础而言。这条法则，用简洁的语言阐明了几重意思：（1 ）自然界万物由于具有物质的统一性，因而必然具有一些普遍的性质，如牛顿反复讲到的广延性、不可入性等。普遍性实质是物质统一的体现。（2 ）对物体属性的认识只能通过实验，表明牛顿继承了培根实验科学的思想。牛顿在《原理》中反复强调实验对于认识自然的重要性，这是他朴素唯物主义自然观的生动体现。（3）可以把“实验所及的范围内的一切物体”所具有的属性， 演绎推断为“所有物体的普遍属性”。实际上，这是确认了推理方法的合理性和正确性。事实上，尽管牛顿在《原理》中一再强调归纳的重要性，但他运用演绎和推理并不比归纳少，《原理》中的许多命题都是演绎推理的产物，更不用说它们的推论了。他说，“不仅对我们所能感觉到的物体，而且对其他一切物体都可以合理地推断说，……一切物体的最小微粒也具有广延性、坚硬性、不可入性、能动性，并且赋有其固有的惯性。这是整个哲学的基础。”基于同样的方法，他依据实验和天文观察，发现地球周围的所有物体都被吸向地球，而且这种吸引正比于被吸物体的质量；月球也同样按其质量而被地球吸引；海洋被月球吸引，所有行星又相互吸引；彗星也以同样的方式被太阳吸引，等等，于是他推断道：“根据这条规律，我们必须普遍承认，无论何种物体，都赋有一个原则，即它们能够互相吸引。”类似的例子在《原理》中俯拾皆是，说明法则Ⅲ不但是正确的，而且是非常有效的，因为它是以实验事实为依据，以承认部分与整体具有统一性、共性寓于个性之中为思想基础的，因而它具有坚实而广泛的科学美特征。
4.坚持实验——归纳的科学方法。牛顿的法则Ⅳ称；“在实验哲学中，我们必须把那些从各种现象中运用一般归纳而导出的命题看作是完全正确的，或者是非常接近于正确的；虽然可以想象出任何与之相反的假说，但是没有出现其他现象足以使之更为正确或者出现例外以前，仍然应当给与如此看待。”这是一条有关信念的法则，是对实验——归纳法的科学性、可靠性的确认，反过来也说明实验——归纳法对于“实验哲学”的重要性。历史考察表明，牛顿不愧为运用归纳法的大师，甚至可以说，没有科学的归纳就没有《原理》的诞生。归纳法以实验观测为基础，从现象找出规律，从个别导出一般，也就是从杂乱中理出和谐，从而对错综复杂的事物作出统一的描述或解释，这本身就是科学的审美过程，是唯物主义的认识过程，因而具有很高的美学价值。
由于牛顿反复强调归纳法的重要性，加上他对“假设”讲过一些过头话，致使长期以来他被指责为“经验归纳论者”、“归纳万能论者”或更有甚者。要对此作出评论已超出本文的写作目的，下面仅提供几点浅见就教于专家学者：（1）牛顿所处的时代是近代科学的创建时期， 他面临着对前人大量的实验事实和分散（无系统）的研究成果进行归纳综合的艰巨任务，强调归纳实为历史使然。恰如有作者指出：“到了牛顿，则第一个大量地运用数学方法来系统地整理物理理论。用系统的数学方法对个别的研究成果进行整理、组织，由经验积累上升到理性概括，由零碎知识上升为系统理论，这是认识活动的深化。”因此，牛顿须臾也离不开归纳。从某种意义上说正是归纳法造就了伟人牛顿。（ 2）牛顿并没有把归纳法绝对化、唯一化。诚如他在法则Ⅳ中所表明的那样，既然由归纳导出的命题“或者非常接近于正确”，就等于承认存在进一步改进或更正的需要和可能。（3 ）承认有可能“使这更为正确或出现例外”，表明他没有也不想用从归纳得出的现成结论去堵塞科学进一步发展的道路。（4）更主要的是，他在《原理》中， 除了运用归纳法之外，同时大量运用抽象、演绎、推理、分析、综合、类比、假设等逻辑方法。仅就他所创立的微积分而论，难道他的同时代人有谁能超得过他对分析法的深刻理解和成功的运用吗？
本文从科学美的视觉出发，对牛顿力学体系中所蕴含的美学思想及其美学价值作了初步的探析，文中不涉及对他的哲学思想的评论。分析表明，从历史的角度来看，牛顿的力学理论代表着一个时代科学美思想的精华，是一笔无比珍贵的科学遗产。虽然，牛顿理论存在着“太阳的黑子”，其理论基础有不完备性，而且在科学发展进程中它已被后断的理论所发展，但是，不应因此而忽视或贬低它的科学美思想价值。因此，对于牛顿力学理论中的科学美思想，我们必须珍视并予以批判继承。
收稿日期：1999—11—22
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