【《自然哲学的数学原理》微思想精读】

自然哲学的原则，并非基于物理而是基于数学。也就是说，我们在自然哲学研究方面，可以把我们的推论建立在这些原则之上。

每一个命题都研习透彻，因为即使对于通晓数学的读者来讲，那样做也非一时之功。在了解这些原理后就能阅读。

根据我们的实验，如果物体的属性既不能增强也不能减弱，而且为一切物体所共有，则必须视之为一切物体普遍的属性。因为对于我们来说，物体的属性只能由试验得知，所以在试验上总是一致的，而且既不能减少又不能消除的，必须视之为普遍的属性。

一切物体均能运动，因为某种力的作用（即我们所说的惯性），能使其或保持运动状态，或保持静止状态，这不仅仅是我们从所观察的物体的相似的属性得出的推论。是由物体整体的广延性、硬度、不可透性、运动性及其惯性所致。因此我们推论，物体的极小的微粒也具有这些属性。这是全部自然哲学的基础。

这一来自对现象观察的论断．比物体的不可透性更有力地证明了物体的普遍引力，因为我们对天空中的天体未能做任何试验，也没有任何观察。但我并非因此而下断语，说引力为物体的根本属性。在此，所谓根本属性，我所指非他，而是指物体的惯性，因为惯性是恒久不变的，至于引力则随其与地球间距离的增加而减小。

五大主要行星，水星、金星、火星、木星、土星，其运行轨道是环绕太阳的。水星与金星围绕太阳运转，可由其如月球一样的盈亏得到证明。

当其如盈月一样闪闪发光时，对于地球来说，它们是处于太阳之上和面向太阳的位置；当其半亏时，它是位于太阳一侧并与太阳同样高。

每一个行星均由一引力朝向其中心。因为金星、水星及其他行星与木星和土星等为同类的星体是毫无疑问的。因为每一种引力，按照运动的第三定律，都是相互的，故木星对于其一切卫星，土星对于其一切卫星，地球对于月球，太阳对于一切行星均有引力。

一切行星相互间均有引力。所以木星与土星在汇合点的附近相互吸引，对彼此的运动产生影响。同样，太阳影响着月球的运动，太阳与月球又共同影响着我们的海洋。

物体所受的引力与其形状或构造无关。因为如果物体所受引力能随其形状而改变，则其质量不变，而其所受的引力却随其形状变化时大时小。

这与经验完全不符。

因为太阳、地球及其他行星互有引力，而按照运动的定律，因引力的作用，必然处于互动状态。所以，如运动定律所要求，其运动的中心不能视为静止的宇宙的中心。

在化学反应中，参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。这个规律就叫作质量守恒定律。它是自然界普遍存在的基本定律之一。在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。

1756年，俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里煅烧，锡发生变化，生成白色的氧化锡，但容器和容器里的物质的总质量，在煅烧前后并没有发生变化。经过反复的实验，都得到同样的结果，于是他认为在化学变化中物质的质量是守恒的。但这一发现当时没有引起科学家的注意，直到1777年法国的拉瓦锡做了同样的实验，也得到同样的结论，这一定律才获得公认。但要确切证明或否定这一结论，都需要极精确的实验结果，而拉瓦锡时代的工具和技术（小于0.2%的质量变化就觉察不出来）不能满足严格的要求。因为这是一个最基本的问题，所以不断有人改进实验技术以求解决。1908年德国化学家朗道耳特及1912年英国化学家曼莱做了精确度极高的实验，所用的容器和反应物质量为1000克左右，反应前后质量之差小于0.0001克，质量的变化小于1000万分之一。这个差别在实验误差范围之内，因此世界范围内的科学家一致承认了这一定律。

化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子，重新组合而生成其他物质的过程。在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变。

任何一种化学反应，其反应前后的质量总是不会变的。物质质量既不会增加也不会减少，只会由一种形式转化为另一种形式。但是，一个物体在作用时需要在密闭的环境下，质量才会相同，若是在大气中，质量会变重，是因为与空气结合。

质量守恒定律揭示的是质量守恒而不是其他方面的守恒。物体体积不一定守恒。

质量守恒定律中“参加反应的”不是各物质质量的简单相加，而是指真正参与了反应的那一部分质量，反应物中可能有一部分没有参与反应。

对于一个孤立系统，既不对外做功也不接受外界作功的系统，它的总能量或总质量是守恒的。

20世纪初以来，发现高速运动物体的质量随其运动速度而变化，又发现实物和场可以互相转化，因而应按质能关系考虑场的质量。质量概念的发展使质量守恒原理也有了新的发展，质量守恒和能量守恒两条定律通过质能关系合并为一条守恒定律，即质量和能量守恒定律。

20世纪，爱因斯坦推导出了狭义相对论，他指出，物质的质量和它的能量成正比。这个计算公式说明，物质可以转变为辐射能，辐射能也可以转变为物质。这一现象并不意味着物质会被消灭，而是物质的静质量转变成另外一种运动形式。

【《物种起源》简介】

《物种起源》是达尔文（1809—1882年）论述生物进化论的重要著作，出版于1859年11月24日。该书大概是19世纪最具争议的著作之一，其中的观点大多数为当今的科学界普遍接受。在该书中，达尔文首次提出了进化论的观点。他使用自己在19世纪30年代环球科学考察中积累的资料，达尔文试图证明物种的演化是通过自然选择（天择）和人工选择（人择）的方式实现的。

《物种起源》是进化论奠基人达尔文的第一部巨著，全书分为十五篇，前有引言和绪论。十五篇的目录为：第一，家养状态下的变异；第二，自然状态下的变异；第三，生存斗争；第四，自然选择（即适者生存）；第五，变异的法则；第六，学说之疑难；第七，对自然选择学说的各种异议；第八，本能；第九，杂种性质；第十，地质记录的不完整；第十一，古生物的演替；第十二，生物的地理分布；第十三，生物的地理分布续篇；第十四，生物间的亲缘关系：形表学、胚胎学和退化器官；第十五，综述和结论。从前十四个篇目上，可以清晰地看到《物种起源》的内容：讲述生物进化的过程与法则。而在这前十四章中，又可以分成三部分，分别是一至五章，六至十章和十一到十四章。第一部分的内容是全书的主体及核心．标志着自然选择学说的建立。第二部分中作者设想站在反对者的立场上给进化学说提出了一系列质疑，再逐一解释，使之成立。这正表现出作者的勇气和学说本身不可战胜的生命力。在第三个大部分中，达尔文用他以自然选择为核心的进化论对生物界在地史演变、地理变迁、形态分布、胚胎发育中的各种现象进行了令人信服的阐述，从而，使这一理论获得了进一步支撑。

《物种起源》自1859年在英国伦敦出版以来，受到众多市民的热烈欢迎，被争相购买。这本书的第一版共计1250册，在出版之日就全部售罄。

它以全新的进化思想推翻了神创论和物种不变论，把生物学建立在科学的基础上．提出震惊世界的论断：生命只有一个祖先，生物是从简单到复杂，从低级到高级逐渐发展而来的。《物种起源》发表传播后，生物普遍进化的思想以及“物竞天择，适者生存”的进化论已为学术界、思想界公认为19世纪自然科学的三大发现之一。20世纪40年代初，英国人霍尔丹和美籍苏联生物学家杜布赞斯在达尔文思想的影响下，创立了“现代进化论”。可以说，这本书在人类思想发展史上是最伟大、最辉煌的划时代的里程碑，对人类历史有着极大的影响。

《物种起源》微思想精读世间所有生物的生存斗争是它们以几何等级高度繁殖的必然结果。由于任何物种产生的个体超过其所能生存的个体，遂产生了生存的斗争。那么任一生物的变异，无论多么细微，只要在复杂且多变的生活条件下对自身有利，就会获得较好的生存机会。因而被自然选择了。由于遗传学原理．所有被选择下来的变种都倾向于繁殖已变异的新类型。

物种并非不变的，那些所谓同属的物种，一般看来都是另一个已经灭绝的物种的直系后代，就像任意物种的变种都是这个物种的后代一样，并且我还相信，自然选择在变异过程中发挥了最重要的作用，虽然这种作用不是唯一的。

生物必须在新条件下生活数代以后方能产生诸多变异。同时，变异一旦开始，通常能够在好几代中持续下去。

生殖系统对于周围环境的细微变化非常敏感。

母牛和母山羊的乳房相比，不挤奶的地方相对于挤奶的地方发育得更好，并且此种发育是可遗传的。这或许是使用效果的另一个例子。有些地方常常可以见到长有下垂耳朵的家养动物，有人认为这是由于动物很少受惊而不常使用其耳朵肌肉。此种观点或许是成立的。

人们如果选择一种特性，就会由此增强这种特性，同时由于神奇的相关法则，几乎一定会在无意中获得身体其他部分构造上的改变。

不同性状的遗传当成规律，不遗传当成例外。

雄性家畜的特性，仅仅或者大多数传给雄性。

一种特性第一次出现，不管出现在生命的哪个时期，都会在相同时期重现于后代，有的时候可能会提早一些。

某种性状虽然没有明显的理由出现在特定年龄．但它出现在后代的时期，一般倾向于和在父代第一次出现的时期相同。

关于杂交可以消除一切种类变异的作用，将在以后再讨论；但这里可以说明，大多数的动物和植物都固守在本乡本土，没有必要时，不会在外流动：甚至候鸟也是这样，它们几乎一定要回到原处来的。因此，各个新形成的变种，在最初一般仅局限于一个地方，对自然状况下的变种来说，这似乎是一条普遍的规律；所以发生同样变异的诸个体很快就会聚集成一个小团体，常常在一起繁育。如果新变种在生存斗争中胜利了，它便会从中心区域慢慢地向外扩展，不断地把圈子扩大，并且在边界上向未曾变化的个体进行斗争．而战胜它们。

我曾搜集过大量事实，并且做过许多实验，表明动物和植物的变种间的杂交．或者同变种而不同品系的个体间的杂交，可以提高后代的强壮性和能育性；与此相反，近亲交配可以减小其强壮性和能育性，这和饲养家们的近乎普遍的信念是一致的。

无论在动物或者植物里，同科中甚至同属中的物种，虽然在整个体制上彼此十分一致，却有些是雌雄同体的，有些是雌雄异体的，这种情形必会使大多数博物学者觉得很奇异。但是如果一切雌雄同体的生物事实上也偶然杂交．那么它们与雌雄异体的物种之间的差异，仅从机能上来讲，是很小的。

动物在家养下可以获得新的本能；而失去自然的本能，这一部分是由于习性．一部分是由于人类在连续世代中选择了和累积了特殊的精神习性和精神活动，而这些习性和活动的最初发生，是由于偶然的原因——因为我们的无知无识，所以必须这样称呼这种原因。

虽然嫁接植物的单纯愈合和雌雄性生殖质在生殖中的结合之间有着明确的和巨大的区别，但是不同物种的嫁接和杂交的结果，还存在着大致的平行现象。正如我们必须把支配树木嫁接难易的奇异而复杂的法则，看作是伴随营养系统中一些未知差异而发生的一样，我相信支配第一次杂交难易的更为复杂的法则，是伴随生殖系统中一些未知差异而发生。

如果一个广阔的地区在一个长久时期内曾经保持了连续的状态，并且它的气候和其他生活条件从被某一个物种所占有的区域逐渐不知不觉地变化到为一个密切近似物种所占有的区域，即使在这样的地区内，我们也没有正当的权利去希望在中间地带常常找到中间变种。