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从“曹冲称象”看国人科学思维的局限性

(2012-04-23 09:33:41)
标签:

杂谈

分类: 教育、科技和创新

 

         我们看一个典型案例——“曹冲称象”,因缺乏数学思维而与重大的科学发现擦肩而过。

         “曹冲称象”见于《三国志•魏书》,现在编入小学课本,中国还为此专门发行了纪念邮票。这个故事家喻户晓,妇孺皆知,是一则优秀的益智故事,同时也蕴含着中国科学发展中的缺陷。其原文为:

 

        曹冲生五六岁,智意所及,有若成人之智。时孙权曾致巨象,太祖欲知其斤重,访之群下,咸莫能出其理。冲曰:“置象大船之上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知矣。”太祖悦,即施行焉。

 

        五六岁的曹冲是不是有这么高超的智慧并不重要,重要的是起码在陈寿写《三国志》的时代人们已经意识到了浮力定律。但是这还是一种直觉的观察,同样重量的物体置于船上,船吃水的深度相同,还不是科学规律,更无法形成流体力学这样的系统科学。

        要形成科学规律,还必须弄清楚液体的物理属性,即浮力及其产生的原因;更重要的是如何计算浮力:把物体浸在一种液体中时,所排开的液体体积,等于物体所浸入的体积;维持浮体的浮力,跟浮体所排开的液体的重量相等。这就是阿基米德浮力定律,它可以用精确的数学公式加以表达:F浮=G液排=ρ液gV排(V排表示物体排开液体的体积)。

         当然,我们不能苛责一个五、六岁的儿童为什么没有独立发现浮力定律。当时在场的曹操及其他官员只是觉得自己孩子聪明,也不能想清楚其中的道理,虽然他是一个军事家,也不能把儿子的天才发现用公式表达出来,然后加以推广。然而最值得人们反思的是,近两千年的历史上,都忙着称赞曹冲的聪慧,而没有对这个问题在进一步深入探究,一个物理学定律就这样擦肩而过。我认为,中国传统上普遍缺乏一种数学的思维习惯,没有意识把对象量化,形式化,找出其间的数量关系和逻辑关系,结果一直停留在直观观察层次上。

         即使现代的很多有识之士,包括陈寅恪这样的大学者,都还是忙着论证曹冲称象这则典故的真伪。真也罢,假也罢,这有多大的意义呢?这个发现是不是曹冲并没有什么关系,关键是中国人在那时已经有了这个蕴含着科学规律的直观观察。值得今人认真思考的是,几千年中没有人再进一步把它上升为一条科学规律。

         中国传统中的数学思维或者逻辑推理,一直停留在第一次符号层次上,也就是用日常语言替代直观的形象,所以虽然有闪光之点,但是很难概括为一条定律,很难发展成一个科学系统。这样就不大容易找到普遍的规律,也很难进行逻辑推演。数学语言则是第二次符号替代,比如用XY替代所有的变量,而且数学运算和数学关系则需要一套特殊的符号,比如“≥”表示“大于等于”,“∑”表示“相加之和”,如果没有这些符号,单靠自然语言,不仅十分笨拙,而且很多时候甚至是无法表示的,更无法进行推演的。

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