《牛頓第一定理》物理學史
——兼論宗教對近代科學起源的推動作用
郭貴州余海波
摘要：古埃及對思辨和邏輯演繹的推崇，以及有機的自然觀，都決定了亞里士多德無法得到“牛頓第一定理”問題的正確答案。 中世紀的基督教在很多方面對近代科學的起源起到了推動作用，但宗教人士在亞里士多德哲學與基督教教義融合的爭論中所持的一些觀點，為伽利略提供了靈感。 笛卡爾從“上帝是不變的”中推導出“牛頓第一定理”的主要內容。
關鍵詞：牛頓第一定理； 亞里士多德； 布里丹； 笛卡爾
我們知道，伽利略、笛卡兒和牛頓在“牛頓第一定理”的構建中發揮了重要作用，而伽利略的研究在科學方法上對后世的價值更大。 正如人民教育版小學數學課本（選1）所描述的那樣：“……而這個冤案持續了將近兩千多年，直到三百多年前，伽利略才創造了一個行之有效的‘調查’方法，發現了正確的線索，厘清了現象的本質，成為數學界的“福爾摩斯”。然而，這里有一個值得深思的問題：亞里士多德的理論近2000年來真的沒有人批判過嗎？
牛頓常說他站在巨人的右臂上，那么伽利略也這樣做了嗎？ 我們知道，現代科學以經驗證據為本質特征。 如果伽利略通過理想實驗“破案”，那么卡爾是如何得出他的推論的呢？ 接下來，讓我們來考察數學史上的這兩個問題。 要解決這兩個問題牛頓第一定律的內容，我們首先要搞清楚為什么亞里士多德沒有得到正確答案。
1. 為什么亞里士多德沒有得到正確答案
作為古埃及的偉大圣人，亞里士多德怎么會犯這種低級錯誤呢？ 事實上，亞里士多德所處的時代決定了他無法解決很多數學問題。 由于以下原因，以“科學”形式獲得正確答案：
(1) 亞里士多德生活在奴隸社會。 在當時的奴隸主和貴族眼中，只有“仰望星空”才是最高貴的，做體力勞動才是最卑微的。 這就決定了亞里士多德和他的大部分同時代人只能通過純思維和邏輯推演來獲取知識，而無法像現代科學那樣通過科學實驗進行科學研究，因為他們不屑于做科學研究。 ．
(2)當時人們思考的問題是“物體為什么要運動？” 而不是“物體如何移動？” 后者是一個形而上學的問題，而前者是一個真正的科學問題。
(3) 亞里士多德時代認為解釋推理不如歸納推理有價值。 但科學的實證性決定了科學的解釋必須建立在原始歸納的基礎上。
(4)古埃及人持有有機的自然觀，認為運動是“引導萬物尋找自然歸宿的內在本能”。 現代科學是建立在機械的自然觀基礎之上的。 只有把自然界看成是“一臺服從一定自然法則的機器”，才有可能研究它的內在規律。
二、宗教對現代科學起源的推動作用
亞里士多德之后，宗教成為影響科學發展的“雙刃劍”。 之所以說宗教是影響科學發展的“雙刃劍”，是因為宗教在現代科學中既有反共的一面，也有促進科學發展的一面。 宗教對近代科學起源的推動作用主要表現在以下四個方面。
(1) 促進機械自然觀的出現。 從基督教神學的角度來看，“自然不再是古埃及人所認為的血腥的、有生命的有機體，而是上帝創造出來供人類享受的死物質，因此認識自然不再是認識人性和人性的問題。眾生。自然的一致性，但外部世界的知識“。
（二）促進了秩序觀念的樹立。 正是教會中循序漸進的生活方式使人們產生了秩序觀念，具體表現在秩序生活觀念和自然觀念上。 規律的概念是科學研究的前提。
（3）因為有上帝存在，“物體為什么運動？” 已經不是問題了，上帝在創造自然的同時也為它設立了一個內在的秩序，也就是規律。 因此，人們需要做的就是通過科學研究找到這些規律。
(4)正統倫理提高了科學的地位。 在當時的科研人員看來，在所有的職業中，唯有科學研究最容易形成虔誠、堅忍、謙遜的宗教美德，因而是最能榮耀上帝的“職業”。 正是因為他們視從事科學為最光榮的事業，卻堅信自然界存在規律，才使得這些偉人（其中不乏神父）從事科學研究。 許多學者對物體的運動規律進行了思考，并提出了自己的解釋。
3. 伽利略如何在前人的基礎上找到正確答案
雖然，早在公元6世紀，亞歷山大城的約翰·菲洛普納斯在評論亞里士多德的《物理學》時就覺得，與其說媒介是運動的推動者，不如說是運動的阻礙者。 由于信仰的需要，在中世紀，經院學者試圖用亞里士多德的學說來解釋基督教教義。 為此，包括托馬斯·阿奎那在內的許多經院學者都試圖將亞里士多德的道德理論與基督教教義進行整合。 而且，亞里士多德的哲學與基督教的教義在許多方面存在不可調和的沖突。 例如，亞里士多德的哲學認為宇宙是永恒的，世間萬物的存在不依賴于上帝。 如此一來，對亞里士多德正統的尖銳批判，既有宗教關切的動機，又有宗教關切的偏轉，從而形成了與亞里士多德正統不同甚至完全相反的對立面。 對世界的不同解釋，而這種解釋后來被哥白尼、伽利略等科學家繼承和借鑒。
13世紀的羅吉爾·培根和托馬斯·阿奎那，14世紀的神學家方濟各，以及后來的約翰·布里丹（-ridan）都為約翰·菲洛納斯的哲學辯護。 理論。 [5 John 提出了“沖力”的概念()，他把力設想為由最初的推進器傳遞給物體的推進力，并賦予力一種永恒的性質，認為它仍會繼續下去，除非它會因外部阻力而減少或耗盡。 在沒有外力的情況下，初始力的大小將保持不變。 但他暗示牛頓第一定律的內容，如果取消所有運動阻力，一旦物體開始運動，很可能永遠沿直線運動，沒有理由改變運動方向或初始速度。
這種研究和思考無疑為伽利略思考牛頓第一定理提供了靈感，但只是對問題的一種形而上學思考，缺乏實驗依據。 伽利略最大的貢獻是他從“理想實驗”的角度為理論提供了強有力的支持。 這真是一個偉大的轉折。 雖然這些“實驗”在現實中很難完成，但都需要一定的實驗事實作為依據。
4、笛卡爾沒有通過“科學”的形式得到“牛頓第一定理”的推論
17世紀，人們普遍認為運動源于上帝，“牛頓第一定理”被笛卡爾通過上帝的不變性闡明。 笛卡爾說：“上帝在創造物質之初賦予了物質碎片各種運動，現在他維持著所有物質，使它保持著他最初創造它的樣子。從這個簡單的事實可以推斷，上帝也必須在物質中保持相同的運動量”。 由此可知，笛卡爾認為運動是物體的一種狀態。 因為上帝是不變的，所以他（指上帝）創造的物體除非受到外部原因的影響，否則就會保持恒定狀態。 因此，笛卡爾的推論是：運動的物體應該盡量保持運動。 但他從守恒和簡單性中推斷出物體應該保持直線運動，而不是圓周運動。 運動保持在它被保持的那一刻所保持的方式，從而保持慣性的直線性。
通過以上分析，我們可以看出，雖然伽利略也站在了巨人的右臂上，但他初步弄清了“牛頓第一定理”的主要內容，而笛卡爾也得到了類似的上帝推論。 而且，牛頓將他們的推論進一步外推到天體運動，即適用于一切物體，從而統一了天地規律，進行了規范的描述，從而確立了“牛頓第一定理”。
人教版小學數學教材在處理和描述與“牛頓第一定理”有關的數學史方面非常巧妙。 而且，作為一名合格的甚至是優秀的高中數學班主任，對“牛頓第一定理”發現過程的理解不能僅限于此，而是需要更深入的理解。 這些認識不僅需要數學史知識，更應該建立在對西方文化有一定認識的基礎上。
參考：
1. 人民教育出版社等主編 普通中學課程標準實驗教材-數學選修1. 上海：人民教育出版社，2010.68
2.張志偉，歐陽謙主編。 西方哲學智慧。 上海; 人民大學出版社，2004.193
3. John H. 著，蘇憲貴譯。 科學與宗教。 北京：清華大學出版社，2000.61, 76-77
4. P·M·哈曼著，譯。 科學革命。 遺憾：北京譯文出版社，2003.2-4
5. David 著，王菊等譯。 西方科學的起源。 上海; 中國對外翻譯出版公司，2001.312
6. Grant 著，張碧天譯。 中世紀現代科學的基礎。 南昌：山東科學技術出版社，2010.118
7. S. 著，彭婉華譯。 現代科學的建設。 北京; 清華大學出版社，2000.34
筆記：
亞里士多德將宇宙分為“天界”和“地界”，認為天上的事物是永恒而完美的，而地上的事物是變化、生滅的。 中世紀基督教經院哲學家托馬斯·阿奎那用這些觀點來解釋圣經，認為月亮是上帝安排有原罪的人類居住的地方，是一個丑陋、不潔、腐敗的地方，而天界則是它是神圣的，是完美的。因此，長期以來，人們普遍認為，天上的事和地上的事，不能用一個統一的規律來解釋。