主讲人：安继民
哲学与中西比较研究员
用秩序/自由解读儒道互补
牛顿真是太牛了，人类至今拜其所赐。下到道路桥梁，高楼大厦，上到卫星太空舱，火箭军神九登月，工程师们用的仍是牛顿力学。1687年，牛顿在开普勒、伽利略的科研成就基础上，出版了他的宏篇巨制《自然哲学的数学原理》，三大力学定律和万有引力定律构成了天人合一的科学大厦，统治科学界整整两百年。
上世纪初的科学革命超越了牛顿，把科学延伸到微观、宇观领域。但在人类生活的宏观领域，牛顿力学仍然一如既往地造福人类。没有牛顿力学，就不会有近代工业革命和当代的信息革命。
艾萨克.牛顿（1642-1727）的名字如雷灌耳，他和爱因斯坦一起，几乎上成了近现代两次科学革命的代名词。包括两弹一星、嫦娥登月在内的一切工程技术，牛顿力学体系仍然是基础性的理论支撑。科学是知识体系不断积累的过程，新发展并不取代旧科学。
牛顿的科学贡献极多，其大者有三：一是光学，他通过棱镜折射，发现白光可以分解为赤橙黄绿青蓝紫的光谱，是所有其它颜色的集合或总汇。二是数学上相互逆运算的微分和积分。而微积分是一切加速度或减速度的数学语言。第三就是包括力学三大定律和万有引力在内的牛顿力学体系。本讲只讲牛顿的力学体系。关于光学的内容，下面还会不断提及并专门讲述。
牛顿力学体系就四句话：
一、惯性定律：静者恒静，动者恒动。
二、加速度定律：一个运动物体，会因力的增加而加快。
三、作用力与反作用力总是大小相等，方向相反。
四、所有天体与地上的物体，都具有吸引其它物体的作用力。天体的力F等于两个天体质量m的乘积，除以二者距离r的平方。
只这样说四句话当然省事，如果仅此而已，牛顿穷尽了真理后，我们相信上帝第一推动，科学活动就终结了。牛顿的问题在哪里呢？在他为自己的力学思考拟定的设定上，或者说力这个概念本身就是最大的预设。也就是说，牛顿科学需要预设一个假说。假说限制内，它是真理，离开这些限制条件，就不再是科学真理了。或者说，科学真理并非绝对无条件的，而是离开条件限制就会成谬误的。那么牛顿的假说是什么呢？分开说是质点和惯性系，合起来说，就叫参照惯性系，或叫坐标惯性系。
什么叫参照惯性系或坐标惯性系呢？地面是人类一切社会生活行为的物理参照系，假想的原子般不可入不可分的地心，就是这个参照系的o点，几何学意义的那个o点。
什么意思呢？如果把高铁装修成你卧室的样子，你醒来根本不知道自己是在高铁上，因为你感受不到和谐号的运动。这说明你和运动着的火车，处在同一个惯性系中，匀速直线运动着的包括你身体在内的所有火车物体具有完全相同的、和质量成正比的惯性。这个例子也能说明你在地球的公转自转高速运动中，毫无知觉，大地平静如水，从而可以认为托勒密的天文学模型是科学的。人类能感受到的就是地心说。
爱因斯坦对从伽利略开始论证的惯性系相对性原理，从来都推崇倍至。但这常识人人都能感同身受，两千多年前的《周礼.冬官.考工记》中就描述过这一现象，说你坐在船上，“闭牖而坐，船行而人不觉也”。生活中你上了火车，往往会产生一种错觉：旁边列车启动，你有时会误认为自己的列车开动了。当你看一眼站台后，以站台为参照，你才会校正自己的感觉，知道究竟是哪列火车开动了。这其实正是相对论，低速宏观条件下的相对论。而爱因斯坦的相对论是宇观乃至微观性的。因为这时的火车站台成了光，人类对此自然失去了感受能力。
牛顿的参照惯性系当然不是站台地面，而是“以太”。以太是什么？亚里士多德描述的好像是道家说的上升的清气，并与下降的浊气相对。牛顿则是相当然地把所有的空间，一概预设为存有他万有引力的介质——以太。二百年后，寻找以太的失败，诱发了爱因斯坦的相对论科学革命，这是后话。
人类面对力学革命，所遇到的最大问题是：天体运动靠万有引力，不追问第一推动的话还行，算个好解释，好说法。可这与人类生活有什么关系呢？雨水掉进海里，船上的人能补充淡水，别的就算龙王与天帝自娱自乐了。雨水落到高处，它早晚还是要流入大海，这时候的引力，就成为造福人类的势能，可以用来发电也就是水电站。引力是所有垂直运动的原因，却对人类需要的水平运动没有什么帮助。水平运动与垂直运动是各自独立的。水电显然无法满足巨大的物流需求嘛！如果不是瓦特发明了蒸汽机，把热能转换成推动火车的动力，牛顿力学真可以说“百无一用”。
就人类的生活世界来说，人造卫星、太空舱借引力运行。但汽车火车飞机之类的所有水平运动和圆周运动都需要木柴煤炭石油天燃气，页岩气、可燃冰甚至核能等能源。否则，无能则不可为力。所有这些能量都必须通过燃烧，再通过各种方式转换为人类所需要的机械能。这个转换率是很低的，多数能量被热耗散掉了，且不可逆，这遵循热力学第二定律。
电并不是任何能量，但却是传递能量的最好形式。强电传递能量，弱电传递信息。这将在下一讲，通过法拉弟和麦克斯韦的故事，为朋友们说道说道。
