人類一直不斷地致力於發現世界的規律，發現規律的秘密。自17世紀以來，科學發現更像一場持續了四百年的多米諾骨牌效應，人類的巨大潛能突然被觸發而接力式地釋放出來。
團結出版社最新出版的《規律簡史》一書，在講述嚴肅的規律發展史的同時，保留了歷史進程中那些生動活潑的細節，通過鮮為人知且真實有趣的故事、幽默生動流暢的語言來展現科學的發展脈絡。讓我們跟隨作者，一起發現規律的秘密！
規律的秘密
四百年前，英國哲學家弗朗西斯·培根試圖使人們相信:我們能夠理解和掌握世界萬物的規律，從而可以生活得「像帝王一樣」。經過一代又一代科學家的不懈探索，我們今天確實在很大程度上掌握了世界的規律，並且普通人也在衣食住行、通信、娛樂等各個方面，過上了四百年前的帝王及培根爵士本人都不曾想像到的便利、豐裕、多彩的生活。
「自然規律」是人們在自然實踐和社會實踐的基礎上進行類比而得來的一個概念。古希臘人有「法律」這個詞，但是他們基本上不用「自然規律」這個詞。他們所發現的自然事物的定量規律被稱為「原理」，如阿基米德的「槓桿原理」和「浮力原理」。最早明確使用「自然規律」這個概念的是17世紀的法國哲學家和科學家笛卡爾，笛卡爾假定自然在整體上是由規律支配的。作為一個對物質世界持機械主義觀點的哲學家，他把自然規律和機械原理看成同一回事，他說過「自然規律，也就是機械規則」。
在中世紀，人們認為上帝會參與宇宙中年復一年、日復一日的活動，會委派各種等級的天神、天使推動天體的運行，同時還要不斷地觀察並指導地球上的一切事務。
其實世界各地的有神論基本上都持有類似的觀念。既然一切都是神的安排，那麼在這樣的觀念中，自然界也就沒有什麼規律性可言，它完全是神的意志的體現。
但是笛卡爾認為，上帝不必這樣天天忙碌，他設想上帝完全是通過最初確定下來的「自然規律」來統治宇宙，一旦宇宙和它必須遵守的規律被創造出來，上帝就不再干涉他所創造出來的這部自動機器了。
這樣的話，我們研究自然界時就可以拋開上帝不管，只需專注於探索自然規律和物質結構就行了。從此以後，包括牛頓在內的那些信奉基督教新教的科學家都持有笛卡爾這樣的觀念。
笛卡爾的這種觀念再往前可以追溯到16世紀法國的宗教改革家、新教加爾文宗的創始人約翰·加爾文。加爾文提出，上帝在創世時制定的天條預先決定了世界上的一切事情，他以此來反對中世紀經院哲學家所提出的天神等級制及與此相對應的教會等級制。
無論是人類統治者制定的人人都必須遵守的法律，還是上帝制定的世界萬物都必須遵守的規則，在本義上都是一樣的，在西文里用的是同一個詞，那麼「自然規律」當然也是用這個詞，在英文中都是「law」。
我們今天所理解的規律已經不是「law」的原義，不是上帝制定的規則法律，而是事物自身所固有的「那個東西」。那麼，什麼是規律呢?
規律的本質極其簡單!
規律就是在一個系統或一類系統中，不同的事物所具有的共同的特徵，以及變化的事物所具有的不變的特徵。前者我們稱之為分布規律，後者我們稱之為變化規律。
由此來看，規律有靜態和動態之分。靜態的規律是事物在存在、分布中所遵循的規律，稱為分布規律，這種規律是空間性規律，是在空間分布上的共同性；動態的規律是事物在運動變化中所遵循的規律，稱為變化規律，它是時間性規律，是在時間流動中的不變性。
我們去理解這個世界，就是尋找事物的規律。分布規律，即不同事物的共同性，維繫著紛繁世界中事物的差異性、複雜性；變化規律，即事物在變化中的不變性，維繫著事物中的無窮變幻和各種關係。
因此，這世界中的共同性、不變性是我們理解世界的關鍵。數學中的方程式正是用來表現事物中分布關係的共同性和某種變化關係的不變性的。
例如，牛頓第二定律的方程式F=ma表明的是，一個物體的受力大小與它的加速度之比是不變的；萬有引力方程式中也有一個比值是不變的:F·r2/(m1·m2)=G，這個比值G就是萬有引力常數。凡是帶等號的數學方程式都表明了一種不變性。
古希臘哲學家亞里士多德說過，如果不了解運動，也就必然無法了解自然。我想進一步說，如果不了解運動變化中的不變性，也就無從認識自然。
在由現象到本質、由唯象規律到基本規律的探索過程中我們發現，我們需要找的規律越來越少，而新的更基本的規律所適用的範圍越來越大。
這種情況類似於物質的結構，將現已發現的幾百萬種化合物分解開米，總共只有幾十種原子。把這些原子再分解下去，就只有三種更基本的粒子：電子、質子和中子。我們眼前紛繁多樣的物質世界及我們自己複雜精妙的生命軀體都是由這三種粒子構成的。
我們對規律的探索是在走一條由繁到簡的道路，這是一條哲學和物理學的道路:與此同時人類也在走一條由簡單到複雜、由單一性到多樣化的道路，這是一條具體科學、交叉科學、技術科學、應用科學的道路。
對於規律的深層次問題，我已在《規律之母》這本書中進行了比較詳盡的探討，本書的關注點主要在「規律簡史」。規律的歷史應該有兩種:一種是規律本身的演變史，另一種是規律的發現史。
規律本身的演變史實際上是規律所適用的系統的演變史。系統變化了，系統中的某些規律也會相應變化。比如說，液態的物質系統在變化到固體形態之後，其原來的某些規律就不適用了，新的規律就會出現。再比如，兩個物體所組成的系統跟一個物體的系統及多個物體的系統所適用的規律也是不一樣的。
本書就是根據系統的不同，將這些系統所適用的規律分類，從而劃定出規律的族譜，讓我們一眼就能看出同一家族中的規律的共同特徵，認識到它們是同型規律。從中我們很容易發現不同領域、不同學科的規律之間，物理學不同分支學科的定律之間的親族關係。這對於我們理解這些規律的本質會大有幫助，小夥伴們再也不用為掌握課本中那一個個讓你繚亂抓狂的物理定律而發愁了。
跟所有的簡史著作一樣，《規律簡史》著重於講發現史，也就是人類對各家族中的各個規律的發現過程，讓讀者在閱讀時跟著科學家的思路走。無論你的物理老師有多厲害，跟著老師學習和跟著牛頓學習，效果肯定是不一樣的。
每一條規律的發現背後都有一個真實的故事，本書以規律的發現為主線講述了科學家們一些有趣或孤悶、輝煌或催淚的事跡。這些人，既有出身富貴的，也有生來貧寒的；既有順風順水的，也有命途多舛的；既有學院專職的，也有業餘單幹的；既有少年得志的，也有鬱郁終老的。無論是什麼樣的情況，他們在其有生之年都為科學事業付出了艱辛和努力，他們都給人類留下了豐富、厚重、不朽的文化遺產，他們的名字會永載史冊!
拓展閱讀
內容簡介：《規律簡史》是一本著重講述科學規律發現與發展歷程的科普類圖書。書中以規律的分類和規律發現的時間順序為主線，講述了科學家的生平事跡、生動故事及思維方式。通過對科學家生平及科學發現過程簡潔而不乏激情的敘述，闡釋了每一次重要定律的發現在人類文明發展鏈條上的意義和價值。書中既有深刻的理論分析，又有激情的描繪，雅俗共賞，有良好的可讀性。通讀完全書，讀者將了解科學家的探索方法和思維方式，加深理解教科書中那些定律的本質和由來，以及這些定律之間的關係，從而激發學習興趣，開闊科學視野。
作者簡介：張士耿，1966年出生，1988年畢業於山東大學自動化專業，工作並定居於山東青島。1996年出版《世界與人》， 1997年該書獲山東省精品工程獎、北方十五省市自治區哲學社科優秀圖書獎、華東六省一市優秀圖書一等獎。2010年起重新開始寫作，除《規律簡史》外，還完成了《存在之問》《規律之母》《信息之巔》三部作品。