牛顿引力平方反比定律的发现

本文回溯了牛顿早期动力学思想发展的主要线索及其研究的具体过程，深入探究牛顿有关引力平方反比定律发现的认识论根源，指出：牛顿“跨越”离心力定律，应用自己的“（１／２）Ｒ公式”和推广的伽利ｔ２定律，并结合开普勒周期定律，在１６６９年前得到圆轨道上的意向力平方反比关系；牛顿在１６７９年才认识到开普勒面积定律的物理意义，在成文于１６８０年的《论椭圆轨道》原始手稿中解决开普勒命题，即证明椭圆轨道上的引力平方反比定律。     

当代引力理论中的特设性假说问题

为应对广义相对论在理论和经验上面临的困难,有些物理学家选择对广义相对论进行修正,提出了一系列替代引力理论;有些物理学家则选择通过引入暗物质、暗能量和暴涨等暗因子来保留广义相对论。不同引力理论的支持者彼此攻击其竞争理论中引入了特设性假说。特设性假说问题在当代引力理论中展现出了新情况。替代引力理论中的修正牛顿引力理论不能被简单地视为引入了特设性假说。暗因子假说在奎因和尤利安,以及勒普林所给出的特设性假说判定标准下,不能被视为是特设性的;但在波普尔的特设性假说标准下,如果相关暗因子得不到经验证实的话,暗因子假说将会是特设性的。     

空间观测暗物质粒子

暗物质发现的历史 自从牛顿发现了万有引力定律以来，人们就一直尝试用引力理论来解释各种天体的运动规律，在这个过程中，暗物质的概念很早就开始形成了。     

20世纪的自然哲学和科学哲学：突现时间性

“时间性”的突现可以看成是20世纪自然哲学和科学哲学最重要的主题。时间引人自然，历史引人科学，是本世纪自然哲学和科学哲学最重要的理论成就。古典自然哲学建立在以牛顿力学为代表的古典科学的基础之上，其自然概念中基本上缺乏“时间性”这个维度。黑格尔就把自然规定为无发展的。爱因斯坦也不认为“时间性”对于物理实在有何本质的意义，他有过这样的话：“对于我们有信仰的物理家来说，过去、现在和未来之间的分别只不过有一种幻觉的意义而已，尽管这幻觉很顽强。”牛顿动力学方程中时间参数以平方形式出现，改变正负号对方程没有影…     

再谈牛顿研究——答阎康年同志

读到本刊1991年第4期阎康年同志《关于牛顿的引力和颜色理论及质量概念的说明》(以下简称“阎文”),对我在本刊1991年第1期上发表的《关于牛顿的色散研究和质量定义》(以下简称“前文”)中对他的《牛顿的科学发现和科学思想》(以下简称“阎书”)的批评提出反驳,认为前文“不少地方存在明显误解和错误……,更改引文,曲解原意却恣意引伸,然后强加于作者……无讨论余地”等等。今作简短答复如下:     

论现代物理学中真空理论的发展--纪念爱因斯坦提出狭义相对论100年

真空理论是当代基础物理学前沿四大问题之一.爱因斯坦关于真空概念的深刻思想,推动了20世纪物理学前进的过程.本文从广义相对论、量子电动力学、量子色动力学、量子味动力学、圈量子引力及超弦/M理论等多个领域,论述了现代物理学中真空理论的主要发展情景.     

“外星行星”和“反映运动”

大多数天文学家都坚信．在恒星世界中，行星系的存在是宇宙的普遍规律。然而用天文方法发现和检测太阳系外行星(extrasolar planet)，也就是“外星行星”(exoplanet)却是一项艰巨的观测难题。天文学家都知道行星在它所从属的恒星引力作用下，围绕恒星运行。同时还知道，行星质量比恒星小得多，引力也比恒星弱得多，但对恒星同样也有影响。在行星引力作用下，恒星随着行星的公转而作周期摆动。天文学家将因行星的存在而叠加在恒星空间运动上的附加值，称为“反映运动”reflex motion)。     

"外星行星"和"反映运动"

大多数天文学家都坚信,在恒星世界中,行星系的存在是宇宙的普遍规律.然而用天文方法发现和检测太阳系外行星(extrasolar planet),也就是"外星行星"(exoplanet)却是一项艰巨的观测难题.天文学家都知道行星在它所从属的恒星引力作用下,围绕恒星运行.同时还知道,行星质量比恒星小得多,引力也比恒星弱得多,但对恒星同样也有影响.在行星引力作用下,恒星随着行星的公转而作周期摆动.天文学家将因行星的存在而叠加在恒星空间运动上的附加值,称为"反映运动"(reflex motion).     

科学、合理性和牛顿

1739年一本有趣的意大利文书籍的英译本问世,它的书名增强了我们生活在一个更为解放的时代中的感受。这本书是由一个叫做S.阿尔迦罗蒂所写的《供女士们使用的经过说明的爱萨克·牛顿爵士的哲学》。该书的形式是作者与一小心谨慎地匿名的侯爵夫人的对话。这两卷集是小开本,便于放在人们的钱包中,第二卷的170页引导侯爵夫人领会了牛顿的万有引力定律。她本人还计算了,如果两个物体之间的距离增加到原来的5倍,引力则减少为原来的25分之一。这时她感叹到:     

牛顿《原理》出版三百周年纪念大会在北京科学会堂召开

今年8月31日至9月2日,由中国科学技术史学会、中国物理学会、中国数学会、中国天文学会、中国光学会、中国力学会、中国化学会、中国自然辩证法研究会以及引力与相对论天体物理学会等九个学术团体联合发起,在北京举行了“纪念牛顿《原理》出版三百周年大会暨学术讨论会”。9月1日,纪念大会在北京科学会堂隆重举行,来自首都和各地的科技界、文教界、新闻界的代表五百余人参加了大会。在主席台上就座的有人大常委会副委员长严济慈、全国政协副主席周培源、中国科协主席钱学森、英国驻华使馆文化参赞     

牛顿关于向心力概念的数理思想

牛顿创立的“向心力”（viscentripeta）概念是牛顿力学思想中的基本概念。牛顿在不同历史阶段（1679／1680年间与胡克的通信、1684年《论运动》系列手稿、1687年《原理》第一版、17世纪90年代关于《原理》的修订）中所给出的与“向心力”有关的数学表达式分别是：（1）F∝C2／r3-d2r／dt2;（2）F∝C2／r2[1／r—d2（1／r）／d2;（3）F∝-d（v2）／dr;（4）F∝v2／psina。它们体现了牛顿数理思想的简单性原则。牛顿在1670年有关曲率半径的微分表达式、1685年表述的运动合成的平行四边形法则,是牛顿数理思想发展过程中的重要环节。     

癸卯元历与牛顿的月球运动理论

清乾隆七年（1742年）颁行的时宪历以雍正元年癸卯（1723年）为元，史称癸卯元历（1742－1911年）。其中引用了牛顿的月球运动理论。18世纪上半叶，牛顿的《自然哲学之数学原理》（1687年，拉丁文第一版；传入中国的是1726年拉丁文第三版）、以及与牛顿早期的“月球运动理论”相关的解释性论著的相继传入，并经耶稣会士的译解工作，对时宪历的变革起到直接的推动作用。     

Foundations and Methodology for an Evolutionary World View: A Review of the Principia Cybernetica Project

The Principia Cybernetica Project was created to develop an integrated philosophy or world view, based on the theories of evolution, self-organization, systems and cybernetics. Its conceptual network has been implemented as an extensive website. The present paper reviews the assumptions behind the project, focusing on its rationale, its philosophical presuppositions, and its concrete methodology for computer-supported collaborative development. Principia Cybernetica starts from a process ontology, where a sequence of elementary actions produces ever more complex forms of organization through the mechanism of variation and selection, and metasystem transition. Its epistemology is constructivist and evolutionary: models are constructed by subjects for their own purposes, but undergo selection by the environment. Its ethics takes fitness and the continuation of evolution as the basic value, and derives more concrete guidelines from this implicit purpose. Together, these postulates and their implications provide answers to a range of age-old philosophical questions.     

牛顿炼金术:高贵的哲学?

就牛顿从事炼金术研究的历程给出一种修正解释.牛顿的炼金术研究从一开始就是以波义耳微粒哲学为理论基础而展开的,不能认定牛顿到了1675年才开始尝试将炼金术与机械论哲学结合起来展开自然哲学研究.在牛顿而言,炼金术是其自然哲学的重要组成部分.在炼金术研究进路上,波义耳重视考察微粒的空间性质以及作用剂的渗透性,而牛顿于1675年后则认为物体的内聚性是因为有种种粒子力存在,因此,他重视考察作用剂的腐蚀性,加强了对酸的研究.     

数与力:牛顿科学纲领的基本内核探微

牛顿科学劳作背后的形上理念及其方法论架构乃科学史中的元问题之一,也是以往学界乏有论及的盲区。本文注重一种回到事情本身的理路,从牛顿的具体文本出发,撷取出微分定律的工具理性、力之概念的别样意蕴和运动机制的自然本态等三大理论质点,以图彰显牛顿科学纲领的别样意蕴,并澄清以往学界对牛顿的某些误解与误读之处。     

颜色理论之争的背后--从"原型"视角看歌德的自然哲学

歌德的颜色学实际上是关于颜色的"形态学",它与亚里士多德以降的传统颜色理论是高度一致的.作为歌德自然哲学的核心概念,"原型"成为指导其科学研究的重要原则,并且是颜色理论之争的关键所在.而争论的背后,实质上是两种自然观的深刻分歧.     

A Fuzzy Clustering Model for Multivariate Spatial Time Series

Clustering of multivariate spatial-time series should consider: 1) the spatial nature of the objects to be clustered; 2) the characteristics of the feature space, namely the space of multivariate time trajectories; 3) the uncertainty associated to the assignment of a spatial unit to a given cluster on the basis of the above complex features. The last aspect is dealt with by using the Fuzzy C-Means objective function, based on appropriate measures of dissimilarity between time trajectories, by distinguishing the cross-sectional and longitudinal aspects of the trajectories. In order to take into account the spatial nature of the statistical units, a spatial penalization term is added to the above function, depending on a suitable spatial proximity/ contiguity matrix. A tuning coefficient takes care of the balance between, on one side, discriminating according to the pattern of the time trajectories and, on the other side, ensuring an approximate spatial homogeneity of the clusters. A technique for determining an optimal value of this coefficient is proposed, based on an appropriate spatial autocorrelation measure. Finally, the proposed models are applied to the classification of the Italian provinces, on the basis of the observed dynamics of some socio-economical indicators.     

A Nonparametric Approach to Cognitive Diagnosis by Proximity to Ideal Response Patterns

A trend in educational testing is to go beyond unidimensional scoring and provide a more complete profile of skills that have been mastered and those that have not. To achieve this, cognitive diagnosis models have been developed that can be viewed as restricted latent class models. Diagnosis of class membership is the statistical objective of these models. As an alternative to latent class modeling, a nonparametric procedure is introduced that only requires specification of an item-by-attribute association matrix, and classifies according to minimizing a distance measure between observed responses, and the ideal response for a given attribute profile that would be implied by the item-by-attribute association matrix. This procedure requires no statistical parameter estimation, and can be used on a sample size as small as 1. Heuristic arguments are given for why the nonparametric procedure should be effective under various possible cognitive diagnosis models for data generation. Simulation studies compare classification rates with parametric models, and consider a variety of distance measures, data generation models, and the effects of model misspecification. A real data example is provided with an analysis of agreement between the nonparametric method and parametric approaches.     

Comparison of classifications using measures intermediate between metric dissimilarity and consensus similarity

Two fundamental approaches to the comparison of classifications (e g, partitions on the same finite set of objects) can be distinguished One approach is based upon measures of metric dissimilarity while the other is based upon measures of similarity, or consensus These approaches are not necessarily simple complements of each other Instead, each captures different, limited views of comparison of two classifications The properties of these measures are clarified by their relationships to Day's complexity models and to association measures of numerical taxonomy The two approaches to comparison are equated with the use of separation and minimum value sensitive measures, suggesting the potential application of an intermediate sensitive measure to the problem of comparison of classifications Such a measure is a linear combination of separation sensitive and minimum value sensitive components The application of these intermediate measures is contrasted with the two extremes The intermediate measure for the comparison of classifications is applied to a problem of character weighting arising in the analysis of Australian stream basinsWe thank Bill Day, Mike Austin, Peter Minchin and two anonymous referees for many helpful comments We also thank P Arabie for useful discussion of consensus methods and character weighting