找规律的11种方法（规律简史发现规律的秘密）

人类一直不断地致力于发现世界的规律，发现规律的秘密。自17世纪以来，科学发现更像一场持续了四百年的多米诺骨牌效应，人类的巨大潜能突然被触发而接力式地释放出来。

团结出版社最新出版的《规律简史》一书，在讲述严肃的规律发展史的同时，保留了历史进程中那些生动活泼的细节，通过鲜为人知且真实有趣的故事、幽默生动流畅的语言来展现科学的发展脉络。让我们跟随作者，一起发现规律的秘密！

规律的秘密

四百年前，英国哲学家弗朗西斯·培根试图使人们相信:我们能够理解和掌握世界万物的规律，从而可以生活得“像帝王一样”。经过一代又一代科学家的不懈探索，我们今天确实在很大程度上掌握了世界的规律，并且普通人也在衣食住行、通信、娱乐等各个方面，过上了四百年前的帝王及培根爵士本人都不曾想象到的便利、丰裕、多彩的生活。

“自然规律”是人们在自然实践和社会实践的基础上进行类比而得来的一个概念。古希腊人有“法律”这个词，但是他们基本上不用“自然规律”这个词。他们所发现的自然事物的定量规律被称为“原理”，如阿基米德的“杠杆原理”和“浮力原理”。最早明确使用“自然规律”这个概念的是17世纪的法国哲学家和科学家笛卡尔，笛卡尔假定自然在整体上是由规律支配的。作为一个对物质世界持机械主义观点的哲学家，他把自然规律和机械原理看成同一回事，他说过“自然规律，也就是机械规则”。

在中世纪，人们认为上帝会参与宇宙中年复一年、日复一日的活动，会委派各种等级的天神、天使推动天体的运行，同时还要不断地观察并指导地球上的一切事务。

其实世界各地的有神论基本上都持有类似的观念。既然一切都是神的安排，那么在这样的观念中，自然界也就没有什么规律性可言，它完全是神的意志的体现。

但是笛卡尔认为，上帝不必这样天天忙碌，他设想上帝完全是通过最初确定下来的“自然规律”来统治宇宙，一旦宇宙和它必须遵守的规律被创造出来，上帝就不再干涉他所创造出来的这部自动机器了。

这样的话，我们研究自然界时就可以抛开上帝不管，只需专注于探索自然规律和物质结构就行了。从此以后，包括牛顿在内的那些信奉基督教新教的科学家都持有笛卡尔这样的观念。

笛卡尔的这种观念再往前可以追溯到16世纪法国的宗教改革家、新教加尔文宗的创始人约翰·加尔文。加尔文提出，上帝在创世时制定的天条预先决定了世界上的一切事情，他以此来反对中世纪经院哲学家所提出的天神等级制及与此相对应的教会等级制。

无论是人类统治者制定的人人都必须遵守的法律，还是上帝制定的世界万物都必须遵守的规则，在本义上都是一样的，在西文里用的是同一个词，那么“自然规律”当然也是用这个词，在英文中都是“law”。

我们今天所理解的规律已经不是“law”的原义，不是上帝制定的规则法律，而是事物自身所固有的“那个东西”。那么，什么是规律呢?

规律的本质极其简单!

规律就是在一个系统或一类系统中，不同的事物所具有的共同的特征，以及变化的事物所具有的不变的特征。前者我们称之为分布规律，后者我们称之为变化规律。

由此来看，规律有静态和动态之分。静态的规律是事物在存在、分布中所遵循的规律，称为分布规律，这种规律是空间性规律，是在空间分布上的共同性；动态的规律是事物在运动变化中所遵循的规律，称为变化规律，它是时间性规律，是在时间流动中的不变性。

我们去理解这个世界，就是寻找事物的规律。分布规律，即不同事物的共同性，维系着纷繁世界中事物的差异性、复杂性；变化规律，即事物在变化中的不变性，维系着事物中的无穷变幻和各种关系。

因此，这世界中的共同性、不变性是我们理解世界的关键。数学中的方程式正是用来表现事物中分布关系的共同性和某种变化关系的不变性的。

例如，牛顿第二定律的方程式F=ma表明的是，一个物体的受力大小与它的加速度之比是不变的；万有引力方程式中也有一个比值是不变的:F·r2/(m1·m2)=G，这个比值G就是万有引力常数。凡是带等号的数学方程式都表明了一种不变性。

古希腊哲学家亚里士多德说过，如果不了解运动，也就必然无法了解自然。我想进一步说，如果不了解运动变化中的不变性，也就无从认识自然。

在由现象到本质、由唯象规律到基本规律的探索过程中我们发现，我们需要找的规律越来越少，而新的更基本的规律所适用的范围越来越大。

这种情况类似于物质的结构，将现已发现的几百万种化合物分解开米，总共只有几十种原子。把这些原子再分解下去，就只有三种更基本的粒子：电子、质子和中子。我们眼前纷繁多样的物质世界及我们自己复杂精妙的生命躯体都是由这三种粒子构成的。

我们对规律的探索是在走一条由繁到简的道路，这是一条哲学和物理学的道路:与此同时人类也在走一条由简单到复杂、由单一性到多样化的道路，这是一条具体科学、交叉科学、技术科学、应用科学的道路。

对于规律的深层次问题，我已在《规律之母》这本书中进行了比较详尽的探讨，本书的关注点主要在“规律简史”。规律的历史应该有两种:一种是规律本身的演变史，另一种是规律的发现史。

规律本身的演变史实际上是规律所适用的系统的演变史。系统变化了，系统中的某些规律也会相应变化。比如说，液态的物质系统在变化到固体形态之后，其原来的某些规律就不适用了，新的规律就会出现。再比如，两个物体所组成的系统跟一个物体的系统及多个物体的系统所适用的规律也是不一样的。

本书就是根据系统的不同，将这些系统所适用的规律分类，从而划定出规律的族谱，让我们一眼就能看出同一家族中的规律的共同特征，认识到它们是同型规律。从中我们很容易发现不同领域、不同学科的规律之间，物理学不同分支学科的定律之间的亲族关系。这对于我们理解这些规律的本质会大有帮助，小伙伴们再也不用为掌握课本中那一个个让你缭乱抓狂的物理定律而发愁了。

跟所有的简史著作一样，《规律简史》着重于讲发现史，也就是人类对各家族中的各个规律的发现过程，让读者在阅读时跟着科学家的思路走。无论你的物理老师有多厉害，跟着老师学习和跟着牛顿学习，效果肯定是不一样的。

每一条规律的发现背后都有一个真实的故事，本书以规律的发现为主线讲述了科学家们一些有趣或孤闷、辉煌或催泪的事迹。这些人，既有出身富贵的，也有生来贫寒的；既有顺风顺水的，也有命途多舛的；既有学院专职的，也有业余单干的；既有少年得志的，也有郁郁终老的。无论是什么样的情况，他们在其有生之年都为科学事业付出了艰辛和努力，他们都给人类留下了丰富、厚重、不朽的文化遗产，他们的名字会永载史册!

拓展阅读

《规律简史》

内容简介：《规律简史》是一本着重讲述科学规律发现与发展历程的科普类图书。书中以规律的分类和规律发现的时间顺序为主线，讲述了科学家的生平事迹、生动故事及思维方式。通过对科学家生平及科学发现过程简洁而不乏激情的叙述，阐释了每一次重要定律的发现在人类文明发展链条上的意义和价值。书中既有深刻的理论分析，又有激情的描绘，雅俗共赏，有良好的可读性。通读完全书，读者将了解科学家的探索方法和思维方式，加深理解教科书中那些定律的本质和由来，以及这些定律之间的关系，从而激发学习兴趣，开阔科学视野。

作者简介：张士耿，1966年出生，1988年毕业于山东大学自动化专业，工作并定居于山东青岛。1996年出版《世界与人》， 1997年该书获山东省精品工程奖、北方十五省市自治区哲学社科优秀图书奖、华东六省一市优秀图书一等奖。2010年起重新开始写作，除《规律简史》外，还完成了《存在之问》《规律之母》《信息之巅》三部作品。