武际可教授:介绍朱照宣《牛顿原理三百年祭》一文
2022.12.30         浏览量:25455

我从事力学教学与研究近半个世纪,而且对力学史有特别的兴趣,曾经花了许多精力寻求与力学史有关的文献。经过许多年的探索和比较,我认为对理解近代中国的力学发展来说,有两篇经典文章。


武际可老师纪念朱照宣老师文章.jpg


第一篇是英国传教士傅兰雅(J.Fryer,1839-1928)在大约1890年前后写的《格致须知》《重学》一卷的序言。他说:“至于重学(早期对力学的译名),不但今人无讲求者,即古书亦不论及,且无其名目。可知华人本无此学也。自中西互通,有西人之通中西两文者,翻译重学一书,兼明格致算学二理。”傅兰雅作为一个外国人,看法是客观的。他的话说明,第一,中国古代没有力学,第二,中国的力学是外国人送上门来的。后来的历史发展进一步说明的是,第三,即使是外国人送上门来,中国人接受也不痛快,甚至有时采取排斥的态度,接受的过程是缓慢和曲折的。不过傅兰雅只是描述了实际状况,而没有涉及问题的原因。


第二篇文章就是朱照宣发表在1987年第5期《力学与实践》上,为纪念牛顿《自然哲学的数学原理》发表300周年的短文《牛顿原理300年祭》。这篇文章的重要性在于,第一次从内部解剖力学学科发展所需要的条件讨论问题。作者在简述牛顿《原理》的影响及对牛顿简要评述的同时令人信服地指出,牛顿总结的运动定律需要加速度的概念与圆锥曲线的性质,而中国没有,从而近代力学不可能产生在中国。


在此以前的许多学者,都是从哲学、社会学和政治等方面讨论问题。虽然也不乏精辟见解,但总给人说服力不强的感觉。更有人从庸俗的唯生产力论的角度讨论问题,简单地认为力学是从生产中来的,中国的生产力不够发达,所以力学就落后了。


朱照宣的文章也告诉我们,讨论科学发展的问题,不可机械地套用唯生产力论的教条。极限与圆锥曲线完全是思维的创造,并不是起源于生产。它启发我们去思考,中国没有推理数学的原因,是因为没有逻辑学。而逻辑学发展来源于辩论,中国的专制统治下不可能有辩论,所以逻辑学也就不可能发育。这使我们更深刻地认识民主与科学的内在关系。


力学是近代科学的领头羊,朱照宣的文章,在令人信服地说明中国不可能产生近代力学的同时,也间接地回答了所谓的李约瑟难题,即中国在近代为什么科学和技术落后了。


朱照宣的这篇文章最早被编入纪念牛顿《原理》发表300周年文集,原篇名为《牛顿的原理与力学》〔1〕,那时我正好担任《力学与实践》的主编,一看到这篇文章,就意识到它的重要性,请作者补充修改后把它放在该期的第一篇显著位置刊登。2003年7月在北京召开第一届力学史与方法论学术讨论会的会议文集中〔2〕又收入了这篇文章。以后我又在涉及中国近代力学的文章中,多次引用朱照宣的文章。特别是在2005年出版的《近代力学在中国的传播与发展》〔3〕一书,它基本上就是阐述以上说的两篇经典文献所提供观点的一本专著。


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附:


一点后话

朱照宣

北京大学

1987年是牛顿《自然哲学的数学原理》出版三百周年。那年《力学与实践》编辑部(主编武际可)要我写篇纪念文章。同时,相关的纪念大会(工作组组长戴念祖)要我从力学角度在会上发言。这就是〔1,2〕的来由。我在〔1,2〕中说明中国的传统不可能产生牛顿力学,其根据有二:1)中国没有瞬时加速度,即没有精确意义的加速度。2)中国没有导出万有引力的必要数学工具——圆锥曲线。


关于加速度,戴念祖查遍中国古书,能找到的说明加速度思想最好的记载是《九章算术》卷七“良马驽马问题”。为读者方便,引《九章算术》的原文于下:


今有良马与驽马,发长安至齐。齐去长安三千里。良马初日行一百九十三里,日增十三里。驽马初日行九十七里,日减半里。良马先至齐,复还迎驽马。文几何日相逢及各行几何?


答曰:十五日一百九十一分里之四十六,驽马行一千四百六十五里一百九十一分里之一百四十五。


由于有答案,可以验证,题中认为马(良马或驽马)在同一天之内,是以均匀速度行驶的。如果用v-t坐标表示,速度v随时间t的变化是台阶式的,而不是代表匀加速的一条直线。详细计算见文献〔5〕。因此,中国没有(瞬时)加速度。其实,中国连速度的概念也是停留在平均的意义上,中国没有瞬时速度。说“瞬时”,就涉及数学上的极限的概念。《庄子·天下》中惠施的“一尺之椎,日取其半,万世不竭”固然为人称颂,说有“极限”的思想,但未见其进一步的发展和实际的应用。相应中国战国(惠施,公元前约370-310)时代的古希腊,却可轻易地用极限的思想算出矩形和内接抛物线图形面积之比是3:2。在西方,加速度概念创自伽利略(相应于明末),并为牛顿所发展。在匀加速直线运动(如自由落体运动)中,表明路程和时间的关系就得用抛物线。从Kepler面积定律导出万有引力公式,要用椭圆的性质。抛物线和椭圆都是圆锥曲线(conic sections)。


关于圆锥曲线,中国也是从西方引进的,时间已在明末。在西方,它产生于古希腊。Hilbert等在《直观几何学》〔4〕中有一段文字说明古希腊名3种圆锥曲线时是很清楚它们之间内在联系的:


圆锥曲线的希腊名词是根据曲线对于准线的关系而来的。这是说,对于椭圆ν(按指圆锥曲线的离心率eccentricity)不足1(ελλειπειν),对于双曲线超过1(νπερβαλλειν),对于抛物线正好是1(παραβαλλειν)。


可见,在希腊名称中,三种圆锥曲线的字头分别是“亏”“超”和“齐”。今天,从英文字头还可看到其遗迹:hyperbola的hyper和parabola的para(希腊字母παρα)。而在中国,明末从西方引进时(1631年)用的译名是按象形:陶丘形(双曲线)、圭窦形(抛物线)、椭圆,其中的椭圆沿用至今。“椭”,原来的写法是提手旁或者没有偏旁的隋,是拉长的意思。《考工记》中则用“椑”(读pi,〔2〕中误为“稗”)来说明这种拉长的圆。这些都不是数学上的椭圆,古希腊的椭圆则由平面和圆锥面相截而得。今天我们所用3种圆锥曲线的汉子名词,也反映不出它们之间的内在关系。关于亏曲线、超曲线和齐曲线的意义,更详细可见〔5〕。


古希腊对圆锥曲线和极限的娴熟运用,可以从阿基米德(公元前287-212)解出的下面两个命题(载其全集)看出。(1)一抛物线和两平行线(不必垂直于抛物线的轴)围成一曲边“梯形”阿基米德给出这个梯形重心的位置。(2)回转抛物面和垂直于其轴的平面围一“抛物体”,如果这个抛物体是均匀的且轻于水,阿基米德给出了浮体稳定(不会倾斜或翻身)的条件,即解决了它的重心低于浮心的条件。这在同时代的中国(战国或秦),当然是望尘莫及的。


没有加速度,没有圆锥曲线,中国不会产生牛顿力学,自在意中。


QED(即欲所证)


参考文献



  1. 朱照宣,牛顿《原理》三百年祭,力学与实践,1987,9(5):1-2(后登于力学史与方法论文集)


  2. 朱照宣,牛顿的《原理》与力学,《原理》——时代的巨著,纪念牛顿《原理》出版三百年文集,戴念祖、周家华编,西南交通大学出版社,1988,54-57


  3. 戴念祖,中国力学史,河北教育出版社,1988,102-105


  4. D.希尔伯特、S.康福森著,王联芳译,直观几何学,上册,高等教育出版社,1959(原文为德文,D.Hilbert u. S.Cohn-Vossen,Anschauliche Geometrie,Springer 1932)


  5. 克莱因著,张理京、张锦炎译,古今数学思想,上海科技出版社,1979,(I)102-104页(原文为英文,M.Kline,Mathematical Thought from Ancient to Modern Times,Oxford Univ. Press,New York,1972)



以上刊登在《中国力学文摘》2007年21卷第3期,p.39-43



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北京大学工学院院友会仅以此文纪念敬爱的朱照宣教授。


中国共产党优秀党员、退休干部、著名的力学教育家和科学家、北京大学工学院朱照宣教授,于20221229日凌晨零时许因病医治无效在京病逝,享年92岁。

朱照宣教授19300706日出生于江苏无锡,1947年毕业于圣约翰大学,获土木工程理学学士学位,毕业后留校任教,并于19506月获数学理学学士学位。1952年院系调整后,他在同济大学任教,1956年借调北京大学兼课,1963年正式调到北京大学数学力学系,主持一般力学教研室的工作。他先后担任过北京大学一般力学教研室主任,力学系副主任,中国力学学会常务理事、副秘书长,《力学与实践》杂志主编,中国大百科全书力学卷主编,中国力学名词审定委员会主任,中国力学学会教育委员会副主任等职。

朱照宣教授一生博学多才,治学严谨,淡泊名利。他倾注毕生心血教书育人,编著翻译校订了大量的力学丛书,其中《理论力学》已成为各大高校广泛使用的经典教材。他讲授的《理论力学》基础课影响了一代代力学人,培养了一大批力学带头人接班人。他曾长期主持编辑《力学与实践》,为力学的学术研究和科学推广做出卓越贡献。朱照宣教授最早将非线性力学、混沌理论引入中国科技界,为我国当代力学学科的发展做出了重要贡献。他为发展我国力学教育和科学事业奋斗了一生。他的辞世是我国力学教育界和科学界的巨大损失。

沉痛悼念并深切缅怀朱照宣教授!