如何进行科学问题的研究,怎样进行科学探究？( 五 ) _「知识分享」

伽利略对亚里士多德的主张发生了怀疑。为此，伽利略设计了试验。传说他在二十多岁时，爬上位于意大利比萨城的比萨斜塔，做实验来证实亚里士多德关于物体下落的快慢精确地与它们的重量成正比的论断是错误的。他经过推理，对物体下落是否速度恒定也产生怀疑，为证实他对亚里斯多德主张的疑问，他用一块近十一米长的木板。木板中间刻画出一个宽为两个多厘米的沟槽，并用非常光滑的牛皮纸覆盖它，让一个光滑的铜球沿着斜面滚下，用一个带有阀门的蓄水器计时。在做了球从不同高度滚下斜面的百次左右试验后，他发现距离和时间之间的关系非常近似于z = Kt2,而不是如亚里斯多德所总结的 z = Kt，式中K是常数，z是距离，t是时间。当时还没有可以精确计量时间的仪器，为了计量时间，伽利略在一个水桶的底部装上一个很细的管子，在做实验时，在物体沿着斜面下滑的过程中，水同时经过这根细的管子流入一个杯子，精确地称出杯子里水的重量，就可以知道不同运动时间之间的比例。
伽利略用了定量的方法来进行测量，用实证的试验方法证实了他的假定，归纳出了规律，证明物体落下是加速度不变的加速运动，而不是速度不变的匀速运动。这种因怀疑而提出问题，用具有精确定量的方法来做试验，并从事实中归纳出定律和数学模型的过程，集中体现了近代科学研究的主要特点。所以，人们一般认为近代科学从伽利略开始。
伽利略解决了物体是怎样落向地面的问题。为什么物体会落向地面，而不是远离地面呢？这个现象人们都很熟悉，但是很长时期里没有人问为什么。直到17世纪，英国科学家牛顿（Newton，1642－1727）进一步研究了石头为什么会落向地球，为什么是加速运动。他力图归纳出不仅适用于地球与地球上物体之间的作用规律，也适用于宇宙大千世界的规律。在观察了许多在自然界发生的过程以后，他从直觉的假想出发，利用数学模型归纳出适用于世上万物间作用的万有引力模型。许多不同的试验为牛顿的假想提供了实证，他的假想就成为了公认的万有引力定律。
直到20世纪初，爱因斯坦（Einstein，1879－1955）认为牛顿的定律在描述宇宙的某些现象时有局限性，他又在牛顿的基础上发展了相对论。这种对客观世界的研究进程会继续不断地深入进行下去，科学就是这样不断地肯定、否定、否定之否定，依靠实证来不断逼近自然界客观存在的真理。
总之，科学知识就是指人类经过科学研究而积累的，系统的对客观世界和人类自身的认识。这个认识在不断修正，不断深入，以逐步逼近客观存在。科学知识的表现形式有科学事实、科学概念、科学原理、科学理论和科学模型等。科学知识并不是客观不变的真理，更不是绝对的真理。通俗地说，科学知识的得来是有道理的，经过实证证明的，但是，它又是有局限性的，它在科学家不断地探究之中发展和深化。无限的客观世界是如此复杂，而且在不断地变化之中，我们人类主观的认识能力与之相比是十分有限的，人类对客观真理的探究总是不断地在曲折中前进。