牛顿世界观其他学科发展的影响 22

本系列文章预计会有30个章节，这套文献将系统讲述物理学本身，这里是第四季第22篇

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我发现学习科学最有趣的地方就是顺藤摸瓜，去探索科学发展起点到终点的整个过程。这个过程或跌宕起伏，或目光短浅，但所有的规律都像达尔文所说即：从简单到复杂。更重要我们学到的不仅是知识，而是知识所带的故事，以及人类的文明。

——引言

1700～1900年是一个人类科学认知加速发展的过程，仅在这短短200年里面就发展出很多著名的学科，包括我们所熟悉的化学、生物学以及电动力学等。而这些重大变化，或多或少都具备了牛顿科学体系的一些特征。

在这200多年间出现了大量的科学发展，总的来说，我们的切入点将是试图展现牛顿世界观在这一时期的发展是多么让人欢欣鼓舞，展现几个科学主要学科是如何发展变化，并最终进入广阔的牛顿体系的大伞之下的。

从某种意义上说，这些科学领域都“被牛顿化”了。这一时期特别让人振奋，以至于到了大约1900年，似乎大多数有关这个世界的主要问题都已经在牛顿科学体系中得到了解答。

这就像是现代社会的信息爆炸一样，众多知识从牛顿世界观的大伞中涌出，并形成了自己独有的辉煌。

好，今天我们详细解说下牛顿世界观对其他领域学科的影响，本节主要介绍生物学的发展。

生物学是一门范围颇广的学科，值得注意的是，生物学中很多非常重要的著作都完成于16世纪和17世纪。

但直到18世纪和19世纪，“生物学现象并没有脱离牛顿宇宙观”的认识才变得清晰起来。

要简明地说明这一点，可以简要探讨一下生物活力论者与生物机械论者所争论的命题。

活力论者的观点是，有生命的物质和无生命的物质是不同的，因此适用于无生命物体的规律（比如牛顿定律）并不一定也适用于有生命的物体。

凭直觉来看，活力论者的观点很容易理解。比如，看看你的胳膊，然后把你的胳膊与一块石头进行对比。从表面上看，两者似乎全然不同。

总的来说，有生命的物体看起来与无生命的物体非常不同，所以，用来解释无生命物体的规律是否同样可以解释生命，这一点还远不明确。

然而，从18世纪开始，一直延续到19世纪和20世纪，生物学领域的研究都清楚地表明，活力论者的观点是错误的。

这些研究涉及许多领域，有许多研究人员参与其中。接下来，我们将仅简要探讨其中两个例子，但这已足以让你很好地体会一下，究竟什么样的研究结果可以让人们意识到生物现象与生物学以外的现象都是同类型的。

01 神经结构  

让我们思考一下有关神经结构和功能的某些发现。

对神经的研究，包括对神经纤维的解剖研究，以及对运动神经元和感觉神经元之间区别的认识，可以至少追溯到公元前500年。

神经纤维长期以来一直被认为是维持生命所需的液体或生命力在流动时所经过的通路或管道，而关于神经纤维的这种观点可以与活力论者的主张拼合到一起。然而，在18世纪晚期，路易吉·伽伐尼（1737—1798）进行了一系列实验，实验结果表明，电流会使青蛙腿部肌肉收缩。

不久之后，亚历山德罗·伏特（1745—1827）延续了伽伐尼的研究工作，并且有所扩展。随着伽伐尼和伏特（还有其他许多人）研究的深入，“神经传导是一种电现象”的观点很快就建立起来了，这与过去关于“神经是维持生命所需的液体或生命力的通路或管道”的观点相比相当不同。

随着相关研究在19世纪不断深入，与神经有关的电波活动的物理、化学基础都将会被很好地理解。

我们讨论的关键点是，这些现象最初被认为是纯粹的生物学现象，而且可以与活力论者的观点拼合在一起，但此时已开始被认为是一种电学现象，而且引起这种现象的物理、化学过程与生物学之外的物理、化学过程是相同种类的。事实上，人们普遍认为生物学的这个领域，可以与牛顿世界观对物理、化学过程的机械论理解拼合在一起。

02 有机化学

在19世纪初，标准观点是通常所说的“有机”化合物只能由活的有机体产生。除此之外，有机化学最初被认为与活力论紧密相连，因为通常认为产生有机化合物需要维持生命所必需的液体或生命力。

在一段时间内，这个观点似乎很有道理，事实上，没有人曾经利用活的有机体之外的物质成功产出有机化合物，这在很大程度上也支持了这个观点。

然而，1828年，弗里德里希·维勒（1800—1882）成功用一种无机化合物合成了尿素，也就是一种很明确的有机化合物。

不久之后，化学家就具备了用无机化合物合成其他有机化合物的能力，所能合成的有机物也变得越来越复杂了。到19世纪50年代中期，这项技艺成了日常工作，也严重动摇了活力论者关于“有生命和无生命物体之间存在显著差异”的观点。

03 演化理论研究

演化理论研究，主要在19世纪早期到中期开展。最终结果是广义的生命，比如物种的多样性，开始被视为依据自然法则展开的自然过程所产生的结果。

达尔文本人特意用了牛顿体系的方法来进行研究。就像牛顿运动定律是物体在运动时（运动着的行星、下落的物体等）所遵循的规律，达尔文想过要找到物种随时间发生变化时所遵循的规律。

达尔文的研究很好地表明了牛顿科学和相对较新的牛顿世界观对其他科学主要学科所产生的深远影响。牛顿的研究方法，也就是在自己所属的研究领域内探寻并精确阐述研究对象的行为所遵循的规律，已经被视作进行科学研究的正确方法了。

以上是对这些发展的一个简要概括，但已可以说明在1700～1900年生物学领域出现的主要发展。

重点是，这些例子说明了人们是如何逐渐认识到生物现象与非生物现象实际上并无差异的。甚至到了20世纪初，仍然有一小部分人坚持为活力论辩护，但此时已经很明显的是，机械论观点才是正确的。20世纪的发现（比如在遗传学领域的发现），使这一点成为定论，并让人们很好地理解了生命活动是如何从分子层面产生出来的。

总的来说，到20世纪初，生物、化学和物理出现了融合，并开始被视为在不同层面对同一个处于牛顿科学体系内的世界所进行的研究。

好，今天就到这里，下一讲看看电磁学方面的发展。

Masir 2022/2/26 于东莞

祝好运~

测试一下生成音频的方式，没有时间阅读的朋友可以尝试音频方式，谢谢。