Nguyên lý toán học của triết học tự nhiên của Newton

Chia sẻ: Trần Lê Kim Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

731
lượt xem 91
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Newton được thế giới công nhận là vĩ nhân, ông đã tổng kết được những thành tựu về lực học thiên thể và lực học trái đất, ông tổng kết được khái niệm cơ bản về lực học kinh điển

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nguyên lý toán học của triết học tự nhiên của Newton

Nguyên lý toán học của triết học tự nhiên của Newton Newton được thế giới công nhận là vĩ nhân, ông đã tổng kết được những thành tựu về lực học thiên thể và lực học trái đất, ông tổng kết được khái niệm cơ bản về lực học kinh điển, ông đưa ra định luật 3 Newton và định luật vạn vật hấp dẫn, từ đó ông xây dựng được hệ thống lực học kinh điển. Ông cũng phát minh tích phân và vi phân có tác dụng chứng minh và suy luận phân tích các công cụ toán học mới, và trên cơ sở diễn địch ông đã thành lập được toàn bộ hệ thống lực học, khiến cho lực học trở thành một ngành khoa học thật sự. Những thành tựu vĩ đại này đã được ghi lại trong cuốn tự truyện của Newton, đó là cuốn Nguyên lý toán học của triết học tự nhiên. Newton (1642 - 1727) sinh ra trong một trang trại nhỏ ở Anh. Ông được người đời sau coi là "siêu nhân của các thiên tài", lúc nhỏ không biểu hiện là người có trí thông minh và trí tuệ đặc biệt. Do bố mất sớm, mẹ đi lấy chồng khác nên ông không được sống trong cảnh giàu sang và cũng không có môi trường giáo dục tốt. Ông đã dựa vào sự cố gắng học tập và sự vượt qua khó khăn trong thời kỳ trung học và Đại học để đạt được trí tuệ hơn người và sức sáng tạo phi phàm.
Không có gì quở trách khi Newton trở thành người khổng lồ trong lĩnh vực khoa học, nhưng ông lại chỉ coi mình "là người đứng trên vai những người khổng lồ", còn Einstein lại cho rằng: "Số phận đã khiến ông trở thành bước chuyển ngoặt lịch sử của lí trí nhân loại". Khi Newton ra đời vào nửa đầu thế kỷ XVII thì khoa học tự nhiên đã bắt đầu có những bước phát triển lớn. Trong lĩnh vực thiên văn, "Thuyết nhật tâm" của Copernik đã đi vào lòng người, Kepler đã phát hiện ra 3 quy luật lớn của sự vận động hành tinh, chính sự phát triển của thiên văn học đã mở ra một con đường mới. Trong lĩnh vực lực học, Galilei đã sáng lập ra động lực học, ông phát hiện ra định luật vận động của vật rơi tự do và định luật quán tính, ông mở ra con đường nghiên cứu luận chứng toán học và thực nghiệm định lượng, ông mở được cánh cửa của vật lý học. Trong lĩnh vực toán học, Deseartes đã phát minh ra hình học giải tích, ông đã đem đại lượng biến đổi vào toán học làm cho có thể biểu đạt số lượng giữa biến hóa và vận động. Ngoài ra còn có những thành quả nghiên cứu bước đầu của Huygens về lực li tâm, những dự đoán của Boyle và Hooke về lực hấp dẫn của sự vận động các hành tinh. Tóm lại, việc tiến hành tổng hợp những thành quả lớn trong việc nghiên cứu lực học thiên thể và lực trái đất đã tạo ra thời cơ chín muồi để tạo lên hệ thống lực học kinh điển, hơn nữa kinh tế chủ nghĩa tư bản Châu Âu đã có những bước phát triển lớn, việc phát triển xã hội đòi hỏi khoa học tự nhiên phải đưa ra nhiều sự giải thích và hướng dẫn hơn.
Newton trong những năm học đại học đã từng học và nghiên cứu 3 định luật của Kepler, những thí nghiệm về vật rơi tự do của Galilei, lý luận vòng xoáy của Descartes. Năm 1665, khi về quê tránh bệnh địch truyền nhiễm, ông bắt đầu nghiên cứu vấn đề trọng lực, ông định đưa vào lực của trái đất để chỉ rõ sự vận động của hành tinh. Đồng thời ông đã bước đầu định hình "phương pháp hữu số” (phương pháp tích phân vi phân), và tiến hành thí nghiệm khoa học phân giải ánh sáng mặt trời. Năm 1667, Newton trở lại Trường Đại học Cambridge ông trở thành thành viên nghiên cứu của Học viện Tam nhất, ông tiếp tục nghiên cứu lực học, quang học, toán học. Năm 1669, Giáo sư Bassou - thầy giáo của Newton cho rằng tài năng và trình độ học vấn của Newton vượt hơn người một bậc do vậy ông đã chủ động nhường chức vị Giáo sư cho Newton, người mới tròn 26 tuổi. Năm 1672 Newton trở thành thành viên của hội học thuật Hoàng gia Anh, về sau ông trở thành hội trưởng của hội học thuật hoàng gia Anh cho đến khi qua đời. Năm 1684 ông lại một lần nữa nghiên cứu lý luận về lực hấp dẫn và đạt được thành quả to lớn, được đồng nghiệp đánh giá cao. Năm 1686, dưới sự đốc thúc của Haliey và bạn bè, Newton bắt đầu viết cuốn Nguyên lý toán học của triết học tự nhiên, cuốn sách tổng kết và đưa ra những thành quả nghiên cứu của Newton trên lĩnh vực lực học và toán học. Nguyên lý toán học của triết học tự nhiên (dưới đây gọi tắt là Nguyên ly) được xuất bản năm 1667, năm 1713 được tái bản lần 2, năm 1725 trước
khi Newton qua đời 2 năm được hiệu đính lại và tái bản lần thứ ba. Trong lời tựa của cuốn Nguyên lý Newton có viết: "Những nghiên cứu của chúng tôi không phải là kỹ thuật mà là khoa học, không phải do sức của con người mà do sức của tự nhiên", "nghiên cứu của chúng tôi là nguyên lý toán học của lý luận tự nhiên", "toán học thúc đẩy vật lý học", "lấy hiện tượng tự nhiên quy tụ trên các định lý toán học". Có thể thấy những ý kiến của Newton rất xa rộng. Mục đích cơ bản của ông là dùng nội dung vật lý học và phương pháp toán học để xây dùng một hệ thống triết học tự nhiên mới (lý luận tự nhiên), xác lập một sự giải thích lực học cho các hiện tượng tự nhiên. Chính văn (phần chính) của cuốn Nguyên lý gồm ba phần. Trước phần chính này còn có hai đoạn luận dẫn, mặc dù độ dài của hai đoạn này chỉ chiếm 4% toàn cuốn sách nhưng nội dung của nó lại đặc biệt quan trọng. Đoạn dẫn thứ nhất là "Thuyết minh và phụ thuyết minh”. Ở đoạn này Newton đưa ra một số định nghĩa của một số khái niệm cơ bản trong lực học như: chất lượng, động lượng, lực, đưa ra một số mô tả về tính chất, tác dụng cách đó lực hướng tâm. Sau đó ông đưa ra khái niệm mới về không gian tuyệt đối và thời gian tuyệt đối, ông xây dựng quan niệm của mình về thời gian và không gian tuyệt đối. Quan niệm thời gian và không gian tuyệt đối của Newton đến nay có rất nhiều hạn chế, nhưng
tác dụng của nó đối với quy tắc lực học của Newton là không thể thiếu được. Đoạn dẫn thứ hai là "Định luật và định lý cơ bản của vận động". Ở đoạn này Newton trình bày 3 định luật vận động. Định luật 1 là định luật quán tính: "mỗi một vật nếu không bị một lực bên ngoài ảnh hưởng làm nó thay đổi tình trạng thì nó sẽ duy trì ở dạng tĩnh ban đầu hoặc là nó sẽ chuyển động với vận tốc không đổi trên 1 đường thẳng". Định luật 2 là định luật vận động: Những thay đổi của vận động tỷ lệ thuận với lực thực hiện đồng thời cũng nảy sinh phương hướng tác dụng của lực đi theo". Hai định luật này đã được Galilei phát hiện hoặc tiếp xúc qua, Newton chỉ là người làm cho định luật này rõ ràng và có tính khái quát hơn. Định luật 3 là định luật về lực tác dụng và tác dụng trở lại của nó, đây là định luật mà Newton là người đầu tiên đưa ra. Có 3 định luật này thì sự miêu tả vận động của lực học đã quá đầy đủ rồi. Sau 3 định luật này còn có 6 suy luận. Có nguyên lý phân giải và hợp thành của lực, nguyên lý của chuyển động đều và tính tương đối của nó, ngoài ra còn có nguyên lý quan trọng: nguyên lý bảo toàn động lượng... Tiêu đề của phần 1 trong chính văn là "Luận bàn về sự vận động của vật thể”, phần này chia làm 14 chương. Chủ yếu nghiên cứu mối quan hệ giữa lực và quỹ đạo của vật chuyển động dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Trong điểm thứ nhất là đưa ra điểm -quan trọng của tích phân và
vi phân, lấy nó để xác định những lượng nhỏ vô hạn. Trọng điểm thứ hai là dùng phương pháp cực hạn để vận dụng những lượng nhỏ vô cùng để giải thích ý nghĩa đúng đắn định luật của Kepler. Ví dụ, ông đã chứng minh được mối quan hệ giữa tác dụng của lực hấp dẫn với định luật diện tích của Kepier, suy luận ra lực hấp dẫn tỷ lệ thuận vôi bình phương khoảng cách. Ở phân một này Newton còn đưa ra bản tính lực học của quang học, nhưng ông lại đưa ra một kết luận sai lầm: “Tốc độ của ánh sáng khi qua chất môi giới ánh sáng xuyên qua chậm lớn hơn tốc độ của ánh sáng khi qua chất môi giới ánh sáng xuyên qua nhanh". Tiêu đề của phần hai vẫn là: "Luận bàn sự vận động của vật thể" nhưng ở đây chủ yếu bàn luận đến sự vận động của vật thể khi gặp trở ngại. Phần này có 9 chương. Đầu tiên thảo luận vấn đề vật chuyển động chịu lực trở ngại tỷ lệ thuận với tốc độ hoặc bình phương tốc độ, tiếp đó là thảo luận lực tĩnh của thể lỏng và một số luận đoán định lý của động lực học. Chương cuối cùng nghiên cứu sự chuyển động vòng xoáy của chất lỏng, chỉ rõ chuyển động vòng xoáy không thể khiến hành tinh tuân theo 3 định luật của Kepler, từ đó nhủ định giả thuyết của Descartes hành tinh chuyển động theo vòng xoáy. Tiêu đề của phần 3 là "Luận bàn về hệ thống vũ trụ”, dùng các nguyên lý các định luật cơ bản của lực học để giải thích các hiện tượng trong vũ
trụ. Phần quan trọng nhất là Newton đã trình bày một cách rõ ràng định luật vạn vật hấp dẫn, đồng thời vận dụng định luật này để giải thích chuyển động của hành tinh, vệ tinh, sao chổi, hiện tượng thủy triều và 2 cực hình bầu dục của trái đất. Ở phần này Newton còn trịnh trọng đưa ra "quy luật suy luận của triết học tự nhiên, mà cho đến nay vẫn rất quan trọng. Quy luật một: "Ngoài những cái chân thực và đã đủ để thuyết minh hiện tượng của nó ra, không cần phải tìm kiếm nguyên nhân khác trong sự vật của giới tự nhiên... bởi vì giới tự nhiên thích đơn giản hóa, không thích dùng thừa nguyên nhân để khoe khoang mình". Quy luật hai: "Đối với cùng một kết quả trong giới tự nhiên, cần phải làm hết khả năng quy nó về cùng một nguyên nhân". Quy luật ba: "Thuộc tính của vật thể, phàm là những cái vừa không thể tăng mạnh cũng không thể giảm yếu, lại là những cái mà mọi vật thể đều có trong phạm vi thực nghiệm của chúng ta có thể làm được thì được coi là thuộc tính phổ biến của mọi vật thể". Quy luật bốn: "Trong triết học thực nghiệm, chúng ta phải coi những
mệnh đề được dẫn ra từ trong các hiện tượng vận dụng phép quy nạp bình thường là hoàn toàn chính xác, hoặc là cực kỳ gần sát với chính xác. Tuy có thể tưởng tượng ra bất cứ giả thuyết nào tương phản với nó nhưng trước khi không xuất hiện hiện tượng khác, đủ để khiến nó chính xác hơn hoặc xuất hiện ngoại lệ thì vẫn phải xem xét như thế". Quy luật một của Newton trên thực tế là nguyên tắc có tính đơn giản. Quy luật hai chính là nguyên tắc có tính thống nhất. Đối với nghiên cứu khoa học tự nhiên nguyên tắc có tính đơn giản là hợp lý và lại phù hợp với mỹ học của khoa học kỹ thuật, nó luôn luôn là một trong những tiêu chuẩn cơ bản để người ta tiến hành đánh giá lý luận khoa học. Nó có tính thống nhất, nhìn thấy tính thống nhất và tính tương tự trong giới tự nhiên. Nó cổ vũ và giúp đỡ người ta một cách hữu hiệu khi tìm tòi càng nhiều quy luật tự nhiên hơn. Quy luật ba và quy luật bốn xét về góc độ phương pháp luận và nhận thức luận cũng có sự chỉ đạo chính xác đối với nghiên cứu khoa học. Quy luật ba nhấn mạnh sự kết hợp giữa kinh nghiệm và lý tính. Quy luật bốn khẳng định tính khoa học của phép quy nạp và không cho rằng "quy nạp vạn năng" từ đó tránh được sự bất khả tri luận của chủ nghĩa hoài nghi, cũng tránh được thuyết duy thực máy móc của phép siêu hình. Trên thực tế hai quy luật ba và bốn đã ngầm chứa quan hệ biện chứng chân lý tương đối và chân lý tuyệt đối cùng với quy luật phát triển và sự kiểm nghiệm của chân lý.
Ở thời đại của Newton, khoa học và triết họ không hề tách riêng, từ "triết học" có hàm ý là khoa học và triết học. Cuốn sách Nguyên lý chủ yếu lập công ở phương điện khoa học còn về mặt tư tưởng triết học cũng có sự nhìn thấu siêu quần. Nó không chỉ là cột mốc đánh đấu trong lịch sử khoa học mà còn là ngọn đèn hoa tiêu trong nghiên cứu khoa học. Nguyên lý vừa xuất bản đã giành được sự ca ngợi của các nhà khoa học và triết học. Nhà thiên văn học Laplace của thế kỷ XVIII cho rằng: Nguyên lý đã đạt đến giới hạn cao nhất mà khoa học vật lý có thể dạt tới", là "kiệt tác vượt trên mọi sản phẩm của trí tuệ loài người". Khi nhìn lại những thành tựu của Newton, Einstein của thế kỷ XX đã nói: "Trước và sau ông đều không có ai có thể quyết định được phương hướng của tư tưởng, nghiên cứu và thực tiễn phương Tây như ông".