“科学”的诞生和“自然哲学”的没落

43　“科学”的诞生和“自然哲学”的没落

字典中对“哲学”的定义是：“对基本原则和特定知识概念的批判性研究，以期改进或重新构建它们的结构。”而对“科学”的定义是：“研究系统安排的事实或真理，并显示一般规律的运作的知识或研究分支。”由“自然哲学”——也就是关于物理世界运行方式的研究，以及关于有助于理解这门学科的概念模型的创造，转向“科学”——或者更确切地说“物理科学”[1]这一提供关于这门学科的无可置辩的真理的研究领域，发生于16世纪，此后的几个世纪发展势头不断增强。本章主要探讨这一转变的本质，之后的内容将涉及转变的结果。

就我们所知，技术——将技能运用于为进一步实现人类的生存目的而操纵物理环境的任务中——创造出的知识工具极大地增强了其成功而完美地实现目标的潜力。这些知识工具中最有用的就是数学，数学从人们日常的实践经验（尤其是技术经验）中概括出一些概念。创造性地运用这些概念本身就是一种美学活动，它为那些在运用这些概念的艺术创造中发现意义的人们提供了目标，让“数学”这一知识领域欣欣向荣。数学的概念源于技术领域，之后有时又会应用于技术领域中，这与认识抽象的数学概念与实际的技术之间的相关性非常相似。技术不得不考虑类似相关性的性质，并通过严谨的实验研究来发现相关性在多大程度上得到了应用。

技术和数学的相互关系体现在从古代开始的一系列经验中。所有的建筑都依赖于这种相互关系，正如所有的武器设计一样，凿子、杠杆、工具斜面、滑轮、锤子、扳手等日常生活中经常使用的工具也是如此。此外，数学概念除了运用于数学领域外，还自由地应用于绘画、雕塑、平面设计、音乐等艺术创作中，正如这些艺术形式的创作中经常会应用彼此的概念和实践一样。数学美学和审美和谐的概念交织在一起，丰富了所有与这些尝试相关的追求。

同时，就我们所知，古往今来，在任何时期技术和自然哲学之间都是互惠的关系，因为技术经验和实验为理解物理世界的运行方式创造知识体系方面的新见解提供了基础。技术和自然哲学的联系也不可避免地为数学和自然哲学提供了联系——一种舒适随意的联系，两个领域中的专业人员在需要时会要求使用但绝不会阻碍他们的专业行为的联系。

深入理解何为自然哲学视为其活动的目标非常重要。自然哲学家所说的他们要开始认识世界是什么意思？他们追求的认识的本质是什么？

通过分析历史上自然哲学家的文献中对研究结论的描述可以得出答案。[2]这些文献告诉我们，它们的创造者试图创建一个整体框架，在这个框架里可以理解观察到的自然界中事件是如何展开的；并且关于物理世界在不同情况下的不同运转方式的具体问题有具体答案，这些答案的形成与提供答案的哲学家设计的框架相一致。我们可以在苏格拉底时期的哲学家及柏拉图和亚里士多德的著作中找到很多这种框架的例子，这些框架是两千年来西方自然哲学家建立自己的框架并解答问题的基础，他们或者通过同意这些框架或者通过挑战提出相反的建议。[3]

自然哲学家们希望自己创造出的思想体系能够合理地解释已知的过去的经验，以及预测与物理世界相互作用过程中会发生的将来的经验。比如，亚里士多德对物质构成的描述——“物质”从本质上是四重的（固体、液体、气体、热/火）——就是在解释在现实世界中观察到的这四种形态的规律。所以，在亚里士多德看来，水域在陆地之上——即水比陆地高——以湖、河流、海洋的形式存在，而不是陆地漂浮在水上；空气在陆地和水域之上，热会升到所有其他物质形态之上，最终到达天上，比如我们见到的火，还有高挂在天上的太阳是地球上热量的主要来源，以上这些都是明证。

值得注意的是，在亚里士多德的思想体系中，亚里士多德及其后继思想家认为这种物质的空间排列并不完美和通用，他们只是将这一规律看作是可以作为研究其他更加具体的技术理论的起点。所以在他们看来，地下水的发现虽然偏离了这一普遍规律，但并不是什么怪异的或者背离了整体世界观的现象。简言之，他们预料到整个思想体系会出现一些具体的变化，并且针对这些变化做出了满意的解释——例如，只要不违背审美就没什么大不了。

而在预测物理世界中物体将来的行为方面，自然哲学家同样也提出了一套对未来进行预测的体系，并且无需对自然现象如何随时间推移而变化给出非常精确的准确解释。人们总能预料到意料之外的情况。并不是说这种方法建立在自然界的偶然性基础上；我们之前讨论过，在古代人的世界观中，偶然性和规律是矛盾的。我们也知道，总体而言，规律是在一神论的宗教世界和古希腊/亚里士多德哲学中的自然神论/自然主义者中盛行的想法。但人们也意识到并承认，自然界的巨大复杂性是人类远未彻底认识整个宇宙体系的重要制约因素。人们选择进行观察和讨论的任何子系统之间都有密切的联系，而将这些子系统包含在内的宇宙则包含了更多的子系统，这些子系统之间的关系显然也妨碍着人们最终准确而完全地认识宇宙，包括宇宙中的物理现象。

在古希腊的天文学理论中可以找到关于这种矛盾态度的有趣例子。在这些理论中，人们认为构成天的物质与地球上的四种物质类型有着本质不同。显然，当这四种物质的自然顺序被改变时，它们会沿着最短路线——直线，回到合适自己的位置。（实际上，理想的直线只是从几何学中借用的一个概念，在现实中不会那么直！）相比之下，天上的物质自然而毫不费力地——至少是无声地——做着圆周运动。在他们看来，天是一个完美的球体，围绕地球匀速转动，而天体则永远嵌在这个做着完美圆周运动的天上。这些理论是允许完美存在的，因为人们认为天文学超越了人类的直接经验，所以认为其能达到一种地球上的物质无法达到的神圣的完美程度是合理的。

行星有一个分布的问题，由行星构成的天体子系统看起来像在天上“漫游”——背离了天文学中对完美的描述，这一点并不尽如人意。托勒密行星理论对此的反应是，坚持认为这些行星也在天上做完美的圆周运动，但是这些圆是复杂的圆，它们的圆心位于其他（未发现的）圆周上。

最初托勒密行星理论似乎能够运用理论几何计算来合理地估算已发现的行星的位置。用“似乎”一词是因为观察的精确性受到用来观察行星位置的仪器的精确程度的限制。但有趣的是，一旦这一理论被人们接受，认为它合理地解释了行星的运动，而人们又承认这一理论在观察方面并不完美的时候，就几乎失去了对这一课题的兴趣。直到15世纪人们通过观察来检验这一理论——试图对其进行修改——才发现事实上行星的运动极大地偏离了托勒密理论的估计。正是在这种背景下，人们开始寻求重新对行星运动进行解释，而最终哥白尼的理论替代了托勒密理论。重点是自然哲学对预测自然界未来行为的需求相对不大，而更愿意提供方便调整的整体理论框架。

但是，自然哲学家们——以及自觉地对已经形成的世界观进行检验的大多数人——一直有一个愿望，其核心认为世界是完美的，并且一直抱有创造与之相匹配的完美的世界观的强烈愿望。毕竟，如果构建世界观的重点不是创造出完美漂亮的、从智力和美学上都令人愉悦的，并且代表着复杂得不可思议的现实经验的体系结构，又是什么呢？

16世纪时，伽利略倡导新的“科学”领域——代表着对物理世界的完美解释——提出了他的学说。伽利略转而寻求数学这种抽象艺术中的完美，并基于已知的这种完美与技术（对物理世界的操作）的相互联系提出：只有完全基于数学事实的自然哲学才是唯一真实有效的——更重要的是，这种以数学为基础的自然哲学本身就“真实地”表示了物理世界，一旦正确认识了这一点，就不受挑战或变更的限制。下一章，我们将会看到这一不可能的奇怪信条是如何深入人心并开始统治自然哲学领域的——伽利略的“科学”观是如何成为从当时到现在绝大部分自然哲学家的新信仰的。