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坚决要求中学物理教科书中删除伽俐略的类似“演绎证明”!!
[楼主] 作者:abada  发表时间:2002/05/20 14:08
点击:464次

人类形式逻辑的一个普遍误用 中学物理教科书引用了一个伽俐略的思想实验: 亚里斯多德有个命题:重的物体比轻的物体下落得快。我们简称这为亚氏命题。 伽俐略用想象实验和逻辑批驳了这个命题。他用反证法:设想,一个大物体A与一个小物体a用细线连接在一起共同下落,构成一个物体系统P。 (1)如果亚氏命题为真,那么,物体系统P,应该下落得比单个大物体A应该更快。 (2)如果亚氏命题为真,那么,由于小物体a对大物体A的拖牵,物体系统P应该下落得比单个大物体A应该更慢。 上述两个结论都是从亚氏命题逻辑地推导得出的结论,而这两个结论的互相矛盾的;因而亚氏命题不能自恰,是错误的命题。 从上述并非严格的论证中,现在有书上竟由此断言:所以这逻辑地证明了重的物体与轻的物体下落的一样快!----我不知道有什么逻辑可以得到这个结论。 --------------------------- 伽利略批驳亚氏命题的逻辑基础,应该建立在这样的理解上,亚氏命题包含了这样的意思:*所有*较重的物体比*所有*较轻的物体*总是*下落得更快。 批驳的结果,也只能证明:较重的物体比较轻的物体*不一定*下落得更快。 但是也不能得出:下落得一样快。 实际上,匀引力场中不考虑空气阻力的情况下,物体下落的一样快,是物理*实验*的结果,而不是逻辑的必然结果,是可以被证伪的。它基于这样的事实:物体的引力质量总是与惯性质量相等,也就是等效原理(假说)。 公理可以演绎出定理,但公理本身不可能由演绎来确定,只能实验。 ------------------- 我们仿造一个亚氏命题,再模仿伽俐略的演绎“证明”,看看有多么荒唐: 仿亚氏命题:电量大的电荷在匀电场中比电量小的电荷运动快(都同时从静止开始)。 仿伽俐略用想象实验和逻辑批驳了这个命题。仿他用反证法:设想,一个电量大的电荷A与一个电量小的电荷a用细线连接在一起共同在一个匀电场加速运动,构成一个电荷系统P。 (1)如果仿亚氏命题为真,那么,系统P,应该运动得比单个A应该更快。 (2)如果仿亚氏命题为真,那么,由于a对A的拖牵,系统P应该运动得比单个A应该更慢。 上述两个结论都是从仿亚氏命题逻辑地推导得出的结论,而这两个结论的互相矛盾的;因而仿亚氏命题不能成立,有人用到形式逻辑,认为原命题不成立,则否命题成立。所以得出: 电量大的电荷在匀电场中比电量小的电荷运动*不*快(都同时从静止开始)。 或:电量大的电荷在匀电场中*不*比电量小的电荷运动不快(都同时从静止开始)。 可是稍懂物理的都知道实际上根本不是这么回事。 关键问题是:电荷在电场中的加速度,不仅与其电量有关,而且与其惯性质量有关。 正如:物体在重力场场中的加速度,不仅与其引力质量(即重量)有关,而且与其惯性质量有关。---但是,恰巧引力质量与惯性质量相等抵消(这个仍需继续提高精度做实验)。 一个电量大的电荷,与一个电量小的电荷,用细线(质量不计)连接,这时总的电量增加,但总的质量也增加了。所以要看具体的题目,才有答案。 必须告诉大电量的电荷电量与质量分别到底是多少、小大电量的电荷电量与质量分别到底是多少,以及电场强度到底是多少,才会有明确答案,才能知道绑在一起以后的系统到底是否比单独的那个大电量电荷快还是慢。。否则,答案就只能是:不确定,没有规律。 ------------------ 所以, 坚决要求中学物理教科书中删除伽俐略的类似“演绎证明”!!
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[楼主]  [2楼]  作者:abada  发表时间: 2002/05/20 14:11 

请求jqsphy、超级猪头、cavalleria等评论支持
 [3楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2002/05/20 14:44 

回复:你的确分析的很仔细,也很对。不过,我记得书上没有说这就是“演绎证明”啊。只是证明了Aristotle的结论是一个悖论,佯谬,
你的确分析的很仔细,也很对。不过,我记得书上没有说这就是“演绎证明”啊。只是证明了Aristotle的结论是一个悖论,佯谬,站不住脚的。 Galileo还是用实验来否定Aristotle的。 Galileo是实验物理的师祖。
 [4楼]  作者:龙笑酒粥  发表时间: 2002/05/20 15:18 

回复:你的论证很对,不过中学时我们还不知道惯性质量和引力质量的区别
你的论证很对,不过中学时我们还不知道惯性质量和引力质量的区别,伽利略的说法也很能让高中生理解,当然最好是在课后加一个附注说明你提出的问题。

※※※※※※
管猪的人,既是养猪的人,也是杀猪的人,其实也是猪翻身做的主人,没想到管起猪来比原来的人更狠!!
 [5楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2002/05/20 16:40 

伽利略的这个证明只能否定亚里士多德理论
不能证明伽利略自己是对的
 [6楼]  作者:jokester  发表时间: 2002/05/20 17:04 

回复:应该删除
我不知道中学物理教材上有这样的内容, 如果真如您所说, 确实应该删除. 另外, 中学物理中对于时间, 长度, 质量 和力等是如何定义的? 我发现要让大一的学生忘掉一些不 准确的, 或是错误的物理概念非常难.
 [7楼]  作者:mayinzuo  发表时间: 2002/05/20 17:10 

回复:我很赞赏你最近讨论的态度。
是的,判定一个科学理论的成功与否,(判定一个理论有时是不能确定是否正确与否的,只能是说成功与否或好与坏)只有两个“法宝”,一个是理论的逻辑上的自恰性,另一个就是事实的“验证”,单纯地说某一个事实(现象)证明了某一个理论,是不妥的。(就像在司法上的案例里,单纯地拿出一把刀,而在没有逻辑上的事件说明,就不能完全证明某个犯罪嫌疑人是杀人犯一样。)而同时必须有理论自身的逻辑的合理性。如果一个理论出现了许多的逻辑上的“悖论”,就要怀疑它的“完善性”了。从而,就可以考虑此理论的缺陷在哪里了,进而,就有了研究的课题。
[楼主]  [8楼]  作者:abada  发表时间: 2002/05/20 17:53 

今天我特意买了高一物理教科书,谢谢大家!
在人民教育出版社1993年2月第1版,2000年5月第13次印刷《高中物理读本-第一册》仍然有这样的话: 第89页: “。。。亚里斯多德的理论陷入了自相矛盾的境地。伽利略由此推断重物体不会比轻物体下落得快。” 实际上,我已经说明“伽利略由此推断重物体不会比轻物体下落得快”在逻辑上是不可靠的。 在《高中物理读本》中有这样的叙述,而不进行继续说明,是不好的。 但在1995年10月第2版《高级中学课本 物理 第一册 (必修)》里面,没有出现那个句子。
 [9楼]  作者:bin-laden  发表时间: 2002/05/20 22:30 

你说伽利略由此推断重物体不会比轻物体下落得快在逻辑上是不可靠的,那您是错的。
 [10楼]  作者:bin-laden  发表时间: 2002/05/20 22:32 

你应看看伽利略的<两门新科学>
 [11楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2002/05/21 16:43 

回复:对。不要歪曲教材上的观点。
 [12楼]  作者:刘武青  发表时间: 2002/05/21 16:52 

回复:如牛顿万有引力定律中有绝对化的任何二字
如牛顿万有引力定律中有绝对化的任何二字。 刘武青,三个效应,http://go.163.com/cqfyl

※※※※※※
刘武青
[楼主]  [13楼]  作者:abada  发表时间: 2002/05/21 23:11 

教材上没有问题,但《高中物理读本-第一册》仍有点问题。
在人民教育出版社1993年2月第1版,2000年5月第13次印刷《高中物理读本-第一册》仍然有这样的话: 第89页: “。。。亚里斯多德的理论陷入了自相矛盾的境地。伽利略由此推断重物体不会比轻物体下落得快。” 但其后没有说明。
 [14楼]  作者:hudemi  发表时间: 2002/05/22 18:59 

你完全错了!!
在伽利略的论证中只涉及到重量(质量)这一种属性,因而推理过程和结论都成立;而在你的例子中,涉及到电荷和重量(质量)这两种属性,因而推理过程和结论不再成立。这完全是你自己将这种推理方法不加理解无限外推的结果,不说明利略的推理有问题。 其实,伽利略对这一问题的推理可以说是逻辑推理的一个光辉典范,同时伽利略是物理学开始注重实验的开山鼻祖。 黄德民2002。5。22
[楼主]  [15楼]  作者:abada  发表时间: 2002/05/23 13:41 

你错了!
你的说法先验地包含了重量与质量等效的假定。而这个假定是必须要等到实验验证后才能确定。库仑力与质量不等效,重量当然同样不是天然与质量等效。 伽俐略的思想实验可以正确地得到一个否定命题:即亚里斯多德的命题不自恰。 但不能得到进一步的命题。也许进一步的命题改为”伽利略由此*猜测*或*猜想*(而不是“推断”)重物体不会比轻物体下落得快。”接下来再讲实验。 当然,从一个物理理论中找出佯谬和悖论,从而揭露一个理论不自恰,进而否定一个理论,就是从现代物理、当代物理中,也是常用的方法。 所以,伽俐略证明亚里斯多德的理论(注意,我别的不说,仅说“重的物体总比轻的物体下落的快”这个理论”,中学书本上也只提这个)不自恰,所用的方法,也是符合现代科学方法论的。举这个例子给学生,也是非常好的,毕竟教给中学生一个揭露理论佯谬的方法。 我说的只是:随后〈读本〉中有有一句话不合适,就是刚讲完这个伽俐略证明亚里斯多德理论有矛盾之后,就说*“伽利略由此推断重物体不会比轻物体下落得快。” *是不合适的。 必修教材中是没有最后那句话的,这就很好。〈读本〉也许是学生自修用的,我没有考证伽俐略是否“*由此*推断重物体不会比轻物体下落得快”,如果伽俐略没有“由此推断,那就不要这样说;如果真的伽俐略有这个意思,而中学书上也非要说那句话的话,也最好附加一句“伽俐略的这个推断只靠推理是靠不住的,还需实验验证”一句。 但紧接着说“伽利略由此推断重物体不会比轻物体下落得快”。----这有问题。 最简单地说,如果下落速度与重量的关系是忽快忽慢,或完全没有直接规律的情况,那么,有时重的物体会比轻的快一些,有时重的物体会比轻的慢一些,那么,也符合“亚利士多德理论有问题”的结论。 就是说,从“亚利士多德理论有问题”这个正确的论断,不能“由此推断重物体不会比轻物体下落得快”。 到底物体的轻重与下落速度有没有规律,有什么规律,以及还于哪些因素有关系,只能靠实验解决。 亚里斯多德与伽利略都没有说他们的结论和推理不适用于空气中。那就还可以举空气中的粒子。比如靠在空气中做实验而不考虑空气阻力因素,只能说下落速度与重量之间的关系*没有规律*。但这时亚里斯多德说的“重物总会比轻物下落的快”这个命题同样不会成立。 比如, (1)一个(铁球+一个降落伞)的重量>一个铁球的重量,但这时,一个(铁球+一个降落伞)的下落速度却<单独一个铁球的下落速度。 (2)(一个铁球+金球)的重量>一个铁球的重量,这时,(一个铁球+金球)的下落速度>单独一个铁球的下落速度。 所以,这种情况下,有时重物比轻物落得快,有时轻物比重物落得快。 ------------------ 注意,伽利略证明了亚里斯多德的理论不自恰,还剩下三种可能: 1、重物比轻物落地慢。 2、重物与轻物落得一样快。 3、重物与轻物的下落速度没有明确的规律。 当然,对于第1种情况,仍然可以用伽利略类似的证明予以否定。而对于第3种情况,伽利略的反证法就无能为力了,只能靠实验。

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