科学与假设（精装） 全新
本书是法国伟大的数学家、数学物理学家、理论天文学家、科学哲学家庞加莱的一部科学哲学经典名著。本书深入探讨了建立在假设之基础上的数学、物理学等科学知识体系，深刻揭示了“假设”在科学研究中的方法论意义。出版后已成为科学哲学领域的经典，深刻影响了爱因斯坦等科学家。
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作者[法]庞加莱
出版社商务印书馆
ISBN9787100230339
出版时间2023-11
版次1
装帧精装
页数197页
定价42元
上书时间2024-02-23
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商品详情
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【内容简介】
《科学与假设（精装）》是庞加莱代表作之一，开创性地阐明了“假设”在科学研究中的方法论意义及其合法性，通过对假设进行分类，深入探讨了建立在假设之基础上的数学、物理学等科学知识体系。庞加莱看到数学及相关学科中存在的自由约定的特征，由此提出了“约定论”，既要求摆脱狭隘的经验论，又要求不囿于先验论，这一思想在书中得到了明确的阐发。具体而言，庞加莱在书中精辟地阐述了他的一系列富有创见和智慧的思想要点，包括：经验约定论；关系实在论；科学理性论；科学中的假设；统一性和简单性；数学归纳法；相对论的前瞻；进化认识论；操作论；科学中的语言翻译；空间问题；等等。该书出版后已成为科学哲学领域的经典，深刻影响了爱因斯坦等科学家。
【作者简介】
庞加莱(1854—1912)，法国数学家、天体力学家、数学物理学家、科学哲学家。庞加莱的研究涉及数论、代数学、几何学、拓扑学、天体力学、数学物理、多复变函数论、科学哲学等许多领域。他被公认为19—20世纪之交的数学家领军人物，是对于数学和它的应用具有全面知识的最后一人。庞加莱在数学方面的杰出工作对20世纪和当今的数学造成极其深远的影响，他在天体力学方面的研究是牛顿以来的第二个伟大的里程碑，他对电子理论的研究被公认为相对论的理论先导。代表作有《科学与假设》《科学的价值》《科学与方法》等。
译者简介：
张卜天，中国科技大学物理学学士，北京大学科技哲学博士，西湖大学终身教授。译有六十余部著作，译文优美流畅，广受读者好评。
【目录】
作者为霍尔斯特德英译本所作的序
导言
第一部分 数与量
第一章 数学推理的本性
第二章 数学量和经验
第二部分 空间
第三章 非欧几何学
第四章 空间和几何学
第五章 经验和几何学
第三部分 力
第六章 经典力学
第七章 相对运动和绝对运动
第八章 能量和热力学
第三部分的一般结论
第四部分 自然
第九章 物理学中的假设
第十章 现代物理学的理论
第十一章 概率演算
第十二章 光学和电学
第十三章 电动力学
第十四章 物质的终结
【精彩书摘】
《科学与假设（精装）》：
惯性原理既非先验真理，那它是实验事实吗？我们曾对不受力的作用的物体做过实验吗？如果做过，我们怎么知道没有力在起作用呢？我们常举的例子是一个球在大理石桌面上滚动很长时间，但我们为什么说它不受任何力的作用呢？是因为它离所有其他物体太远，以至于不受任何明显的作用吗？它离地球还不远，其距离不会超过把它自由地抛到空中时与地球的距离。众所周知，在这种情况下，由于地球的吸引，它会受到重力的影响。
力学教师通常会简略处理球的例子，但会补充说，它的推论间接证实了惯性原理。这种表述很糟糕。他们的意思显然是，我们可以用一个更一般的原理来证实各种推论，惯性原理只不过是该原理的一个特例。
我建议对这个一般原理作如下表述：一个物体的加速度仅仅取决于它和相邻物体的位置和速度。数学家会说，宇宙中所有物质分子的运动都取决于二阶微分方程。
为了说明这实际上是对惯性定律的一种自然推广，我们可以再次诉诸想象。如上所述，惯性定律并非先验地强加于我们；其他定律同样可以与充足理由律相容。如果一个物体不受任何力的作用，我们可以不假定其速度不变，而假定其位置或加速度不变。让我们暂时假定这两个假设的定律之一是自然定律，并用它来取代我们的惯性定律。它的自然推广会是什么？我们稍加思考就会明白。在第一种情况下，我们可以假设一个物体的速度只取决于它和相邻物体的位置，而在第二种情况下，一个物体加速度的变化只取决于它和邻近物体的位置、速度和加速度。或者用数学语言来说，运动的微分方程在第一种情况下为一阶，在第二种情况下则为三阶。
让我们稍微修改一下我们的假设。想象一个与我们太阳系类似的世界，但在那里，所有行星的轨道都碰巧没有偏心率或倾角；我进而假定这些行星的质量太小，它们的相互摄动察觉不到。居住在其中一颗行星上的天文学家将不得不得出结论，天体的轨道只能是圆形的，并且平行于某一平面。于是，天体在给定时刻的位置将足以确定其速度和整个轨道。他们采用的惯性定律将是我刚才提到的两个假设定律中的第一个。
现在想象有一天，一个来自遥远星座的大质量天体以极高的速度穿过这个系统。所有轨道都将受到严重干扰。我们的天文学家不会太过惊讶。他们当然会猜测，整个灾难应当归咎于这个新的天体本身；但他们会说，它一旦过去，秩序就会重建。毫无疑问，行星与太阳的距离不会恢复到灾难之前的样子，但干扰的原因一旦消失，轨道就将再次变成圆形。只有当干扰的天体已经远离，轨道被发现是椭圆而不是圆时，天文学家们才会发现自己的错误，并意识到需要重建整个力学。
我之所以详细论述这些假设，是因为在我看来，只有与相反的假设进行比较，才能正确理解我们推广的惯性定律是什么。那么，这个推广的惯性定律是否已经得到实验证实，以及能否这样证实呢？牛顿在写《原理》时，肯定认为这个真理已由实验获得和证明。他之所以这样认为，不仅是因为我们稍后会谈到的拟人观念，而且也因为伽利略的工作。开普勒定律也证明了这一点。事实上，根据这些定律，行星的路径完全取决于其初始位置和初始速度，这正是我们推广的惯性定律所要求的。由于这个原理只是表面上为真——我们担心某一天必须用我刚才与之对照的一个类似原理来取代它——必定有某种惊人的巧合使我们误入歧途，就像在上述假设情况下，那种巧合使我们想象中的天文学家误入歧途一样。这一假设太过难以置信，不值得认真考虑。没有人会相信存在这种巧合。毫无疑问，在观测误差范围内，两个偏心率都精确等于零的概率，不小于一个偏心率精确等于0.1、另一个偏心率精确等于0.2的概率。一个简单事件的概率不小于一个复杂事件的概率。但若前一事件发生，我们不会把它的发生归于偶然；我们不愿相信大自然在故意欺骗我们。如果不考虑关于这类错误的假设，我们可以承认，就天文学而言，我们的定律已经被实验所证实。
【前言/序言】
庞加莱的名著《科学与假设》，终于有了令人满意的中文翻译。它由翻译了欧几里得《几何原本》、哥白尼《天球运行论》、爱因斯坦《狭义与广义相对论浅说》等六十余部科学相关书籍的张卜天教授倾力完成，这是广大科学工作者和爱好者的幸运。庞加莱思想的博大精深是举世公认的，这也使他的作品难以准确翻译。虽然译著等身，卜天也说这是他翻译生涯中最难译的书之一。
何为经典？庞加莱的这本《科学与假设》便是！一本出版于120年前的科普读物，经历了人类文明史上科学技术进步最快的一个世纪之后，不仅没有过时，而且历久弥新，不得不说是一个奇迹。即使在已有多个译本的英文世界，2018年又出了新的英译本。毫无疑问，正是庞加莱超群的科学、哲学和人文修养，创造了这一奇迹。
1937年，数学家埃里克·贝尔（E.T.Bell）在其数学史名著《数学大师——从芝诺到庞加莱》的第二十八章（“最后一个全才——庞加莱”）中，向我们描绘了庞加莱《科学与假设》等科普读物出版后的历史画面：“二三十年前，可以在巴黎的公园和咖啡馆里，看到工人和女店员在热心地读着庞加莱的这一部或那一部杰作的印刷简陋、封面纸张低劣的通俗本，而这些著作的较好版本，又可以在有专业学问的人的书架上找到——经过了反复翻动，明显是读过的。这些书被译成英文、德文、西班牙文、匈牙利文、瑞典文和日文出版。庞加莱对所有的人用他们能识别的语言，讲着数学和科学的通用语言。尽管他的风格，他自己特有的风格，在翻译中失去了许多。”事实上，《科学与假设》这本小书，不仅影响过像爱因斯坦这样最杰出的科学家，也影响过像毕加索这样最杰出的艺术家。①然而，庞加莱是如何使《科学与假设》做到雅俗共赏的呢？
庞加莱坚持认为：“科学所把握的并非事物本身，而只是事物之间的关系。除了这些关系，并无可以认识的实在。”为了得出这样的结论，他以下述四个部分来构筑全书：
（1）他从数与量这两个最基本的出发点开始考察，首先说明了数学推理的本性是什么，进而解释了数学量这个极其复杂的基本概念及其与我们经验的相互关系。
（2）在这个基础上，他开始讨论我们强加给世界的另一个框架——空间，为我们讲解了什么是非欧几里得几何；同时他又指出，我们的感官向我们显现的空间与几何学家的空间是截然不同的两种东西，进而对公理的本性得出了极富洞见的见解：“几何学公理既不是先验综合判断，也不是实验事实……仅仅是伪装的定义。”
（3）基于对空间和几何学的透彻理解，庞加莱进而对经典力学给出了极具独创性的介绍，比如他明确提出：“不存在绝对空间，我们只能设想相对运动”；“不存在绝对时间。说两段时间相等，这本身没有任何意义，只有通过约定才能获得意义”；“我们不仅对两段时间的相等没有直接的直觉，甚至对发生在不同地点的两个事件的同时性也没有直接的直觉”；“因此，绝对空间、绝对时间和几何学本身都不是力学的必要条件。所有这些东西并不先于力学，就像法语在逻辑上并不先于用法语表述的真理一样。”
（4）基于对数学和力学的通透认识，庞加莱最后用相对前三部分更大的篇幅，对光学和电学以及电动力学等物理学核心部分的历史和现状做了精辟的综述，其中许多先知般的洞见，经受住了时间的考验。比如他说：“以太是否真的存在对我们来说无关紧要，让我们把这个问题留给形而上学家。对我们来说最重要的是，一切都像以太存在那样发生，这个假设对于解释现象很有用。毕竟，我们还有其他理由相信物体的存在吗？那也只是一个有用的假设，只不过它总是有用的，总有一天，以太无疑会作为无用之物而遭到拒斥。”再比如谈到物体相对以太的绝对运动时，他说：“我必须解释为什么我并不认为更精确的观测会揭示除物体的相对位移以外的任何东西，尽管洛伦兹认为是如此。人们已经做了本应揭示一阶项的实验，但结果是否定的。这可能只是偶然吗？没有人承认这一点。洛伦兹找到了一种一般性的解释。他表明，一阶项应当相互抵消，而二阶项则不然。然后，人们做了更精确的实验，它们也是否定的，这也不可能是偶然。我们需要一种解释，并且一如既往地找到了它。假设是我们最不缺的东西。但这还不够。谁不觉得这再次让偶然性起了太大的作用呢？如果一种特定情况的发生恰好使一阶项消失，而另一种完全不同但非常适时的情况则使二阶项消失，这难道不也是一种偶然吗？不，对于这两种情况必须找到相同的解释，一切都倾向于表明，这种解释也适用于高阶项，而且这些项的相互抵消将是严格和绝对的。”
事实上，庞加莱这一系列有关空间与几何、时间与同时性、绝对运动与相对运动的观念，很好地解释了为什么他一旦了解到洛伦兹的正确时空变换式（1904年），就能一锤定音地创建了基于四维时空赝欧几里得几何的狭义相对论（1 905年）。
庞加莱的《科学与假设》之所以能在全球被雅俗共赏，除了上述高度提炼和精心挑选的内容之外，他独特的戏剧式叙述和数学式严密表达同样引人注目。从导言开始直至最后一章，他总是开门见山地抛出他想要讨论的问题，而且常常以广为流传的误解开头，并马上以自己的观点作答，由此造成强烈的戏剧性冲突和张力，然后才娓娓道来地给出严密而有力的论证，最后再给出简短的总结。所以，对于非专业的读者而言，只要认真读一下每章的开头以及结尾处的小结，似乎就能对全书内容达到“速成”的了解；而对专业读者而言，除了惊叹于这种戏剧性冲突，或许更多地会被庞加莱充满洞见的严密论证所折服。
这里，我们仅以全书的导言为例，对他的表达方式略加说明。他一上来就将流传的误解“科学真理是不容怀疑的，科学的逻辑是绝对正确的……这些真理不仅适用于我们，而且适用于自然本身……”当作靶子高举起来，接着马上亮出自己的观点：“稍加反思，我们就会认识到假设所占据的地位，意识到数学家没有它不行，实验家没有它就更不行。”然后他话锋一转，又给出了（唯名论者）完全相反的对科学的误解：“于是我们质疑这些建筑是否真的很坚固，是否一阵风就能把它们吹倒。”接着再一次给出自己的观点：“以这种方式进行怀疑仍然是肤浅的”，并以他的一句至理名言作为结论：“怀疑一切或相信一切是两种同样省事的解决方案：两者都让我们免于思考。”然后，庞加莱以简洁而清晰的方式对自己的两个观点略加论证，更重要的是想告诉我们，这本《科学与假设》为什么会是这样一个结构（即全书的四个部分）。“这就是我们将要得出的结论，但要达到这一点，我们必须先来考察从算术和几何学到力学和实验物理学的一系列科学。”正是这种戏剧性的冲突和解决，使庞加莱的科普文章独具魅力、雅俗共赏。
最后，顺便提一下，是我建议卜天在这一新译中添加了庞加莱1906年为《科学与假设》英译本所写的序。在这篇序中，庞加莱详细比较了盎格鲁一撒克逊人和拉丁人在数学和自然研究上趣味或风格的反差及其优缺点。这是将科学创造过程上升到美学高度加以分析的一篇科学哲学范文，对于在趣味或风格上差别更大的中国人应该会有不小的启发。
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