传教士所传入的物理学
问题的关键在物理学，尤其是在力学（重学或机械学），因为近代的古典体系本来就是力学体系。我们已经说过，这一时期科学史的中心任务，就在于这一体系的完成，这个体系就是近代科学的具体内容。从当时方以智的火的一元论及其机械体系的世界观来看，中国科学家正在探索着这样的体系。但是传教士传来的却是一套用以和这样近代科学相对抗的中世纪经院哲学。中国一直仅知道“西洋言数大家多禄某（多勒米）后第谷一人而已”（《畴人传》卷四三《第谷》），因为罗雅谷、汤若望等人所译撰的西法算书都沿习的是第谷的方法。第谷尽管在观察天象方面做了许多精密而出色的工作，但他却不同意哥白尼学说。傅汎际已经知道伽利略观测到了太阳黑点和木星的卫星的事实，但是他仍然要坚持亚里士多德—托勒密的旧说，理由是：
“一则二千载至今性（经院哲学）天（天文学）二学通义，一则物之定理自超目识，盖人距天甚远，目力所试有限，终未必无差也。”（《寰有诠》卷三）
这就是说，科学必须服从神学，实验科学决不能对神学独立。传教士所描绘的物理世界根本上是中世纪的图像，《寰有诠》将上帝等同于“最初因”或“纯形式”，认为存在必须依靠一个创造者，运动必须依靠一个推动者［《寰有诠》卷三。书中有关物理学部分很可能是以伽利略为其对象的，而他所根据的理论（同书卷六）则完全是亚里士多德的形而上学］。汤若望的上帝观反射到自然界，就得到了自然不能运动的结论：“谓自然主宰，则形天不动，造化止息。”他们关于“天动以圆”的论证是典型经院式的；他们又根据所谓“勉然之动，不恒久故”，来证明地是不动的。物理学真理的最后根据，他们也要归之于“超性”的启示。熊三拔宣称天地之间分为三际，即暖际、热际、冷际（方中履：《古今释疑》卷一二），高一志宣称万物的成分是火、气、水、土四元行（高一志：《空际格致》），甚至迟至南怀仁的时候还仍然大用经院哲学的目的论来解释光色现象（1672年牛顿已提出《光与色的新理论》），宣称色的成因乃是“大凡有形象者，皆由质、模、作、为四者（即亚里士多德的四因）而成诸异色也”（《穷理学形性之理推》卷九）。从这些见解里不难看出，他们距离近代物理学，距离古典体系的基本观念是多么地遥远。
古典体系是一个简捷完整的体系。物理世界的一切概念最后可以分解为三个绝对的、同一的、不可再分的基本因子，即时间、空间与质量。一切物理的概念都是这三个因子构成的，而万有引力便是物质“根本的性质”（恩格斯：《自然辩证法》，页8）。天体世界“一旦被神秘的‘第一推动力’使其运动起来之后，它们便依照预定的轨道一直运转下去，或者至少运转到一切事物消灭为止”（同上书，页7）。这样一个简洁而明确的世界图像，乃是从哥白尼至牛顿一个半世纪科学进步的结果。这样一个惯性体系在理论上之得以成立，就要靠正确的“力”的概念的引入，而正确的“力”的概念之得以成立首先要破除中世纪的迷信——认为运动需要不断的外力。经院哲学把运动的原因归之于上帝，这就妨碍了新观念的形成。从达·芬奇以来，科学家们一直在摸索着这个问题。这桩空前的革命伟业，是由伽利略有名的实验完成的。他的实验打破了近两千年的因袭见解，并为古典体系奠定了基础，这就是后来为牛顿第二定律所总结的观念：运动不需要力，需要力的乃是运动量的改变。力就是运动量的变化率。物质世界的运动并不需要有外力的作用。力的作用是普遍存在于一切质量之间的，而力的大小只取决于质量的大小与距离的远近。于是物理世界的一切现象就都可以从这里推引出来，一切现象都可以在这里得到解释。牛顿的公式完成了古来一切宗教的宇宙徽符所未能完成的奇迹，它初次揭示了宇宙的秘密。正如哈雷所指出的，牛顿的工作乃是把“曾使古代的观察者困恼的东西，……现在要通过理智的光芒来加以观察，从而使愚昧无知的阴云，终于被科学一扫而空”（哈雷致牛顿的献诗，《自然哲学之数学原理》，1934年剑桥大学版卷首）。正是由于“惯性”终于代替了上帝的作用和任务，这才使得拉布拉斯能够骄傲地说：“我不需要（上帝）这种假设。”（恩格斯：《自然辩证法》，页164）反之，运动若非靠外力不可的时候，那就非得有“（上帝）这种假设”不可了：自然世界若必须靠一个造物主来维持它的运动的时候——例如像汤若望《主制群征》里所描述的那样，则“惯性”的观念也就无法立足。这就是何以传教士对于作为这一个新的历史时代的唯一科学体系的古典体系及其基本观念，竟然完全未加介绍的原因，从而用数学公式表示自然现象间的数量关系的方法，也就未能输入。
中世纪的经院哲学所根据的是亚里士多德的教条：物体愈重，则降落的速度也愈快。“既然你要承认这一点，你就势必要相信同样质料的两个球，一个一百磅，一个一磅，同时从一百码的高处落下，则小球刚落下一码的时候，大球就已经落到地面上了。”（伽利略：《对话录》英译本，页223）但伽利略证明了事实和经院哲学所设想的完全相反；“因此，物体的重量并不取决于它们的形式与组成”（牛顿：《自然哲学之数学原理》，页413）。一切物体的运动都取决于质量，而不取决于它们的性质，也就是说天上的事物和地上的事物，高贵神圣的事物与庸俗卑下的事物，在自然的铁的规律之前，一律平等。然而这种自然的齐一性，就必然引导着人们反对旧世界的教阶性和等级性。近代自然科学之成为革命的，就因为在它发展的过程包含着思想斗争，衰朽的封建统治阶级顽强地坚持等级或品类的世界观，而新兴的资产阶级则极力要把世界折合成一个统一的、普遍的数量尺度，这种观点显然通过平等权利的法律折射而反映了商品的等价交换关系。但是在伽利略进行有名的实验40年之后，耶稣会会士所介绍给中国的学说仍然是经院哲学的旧教条：“极重之动，疾于次重之动。”（《寰有诠》卷四）因此，“至于重坠之体自然之动，……其体愈大，其重愈疾”（同上）。
经院哲学的教条是：运动必须外力，维持不断的运动，就需要不断的外力。所以传教士所宣扬的是：
“宗动天周动以外，必宜更有一动者，何以故？宗动天之动乃至均有恒之动，若此动之外非有别动，则每年递生递减循环不已者，何从得有？”（《寰有诠》卷三）
也就是说：维持不断的运动，需要有不断作用着的力。这里是中世纪经学观念与近代科学的根本分歧之点。近代科学的出发点是，运动不需要外力；上面已提到，教会是一直仇视哥白尼的革命的（布鲁诺和伽利略的罪名，都是引用了信仰哥白尼的学说。对于相信传教士传来了近代科学的人，伽利略在罗马异端裁判所法庭上所作的悔过书，是最有力的反证）。因此，在哥白尼很久之后传教士传到中国来的仍然是中世纪封建经学的世界构图，而这一世界构图所赖以成立的理论根据即运动需要外力。下面就是传教士的论证：
“亚利（亚里士多德）与星性两学，皆谓地在中而不动也。”
“谓地有动者，其自然而动乎？或勉然而动乎？抑由性外而动乎？夫地非自然不动者也，一纯之体惟属一性之动，地之为性惟有降下之动故；亦非勉然不动者也，勉然之动不恒久故；又非性外而动者也，寰宇之内无有某物性力能作此动者故”（《寰有诠》卷六）。
没有不断作用着的力，就没有不断的运动，这就是地球所以不动的理由。中世纪的那套根本观点是被神学的目的论所支配着的，是被“愚昧无知的阴云”所笼罩着的，物质世界被分为不同的品类（等级），不同的品类（等级）有着不同的性质，不同的性质决定着不同的运动；宇宙的一切都趋向于一个目的，每一种自然现象都必定为着更高一级的目的而服务。反之，自然科学撇开了“目的”，认为一切事物，不问品级如何，性质如何，同等地受支配于一个统一的、普遍的和必然的自然规律。近代自然科学的世界，在新兴自然科学的第一个时期，乃是一个惯性的体系，这便是为牛顿所总结的天才定义：
“vis insita（内力），或称物质内在的力量，乃是一种抵抗力，靠了这种力，每个物体才能够……或者是静止的，或者是沿直线均匀地运动。……这种vis insita（内力），可以用一个更有意义的名字称之为惯性（vis inertiae）”（牛顿：《自然哲学之数学原理》，页3）。
靠了惯性（而不是上帝或任何类似的东西或能力），每个物体就“或者是静止的，或者是沿直线均匀地运动”，这幅世界图像里既没有“因”，也没有“目的”。我们不难看出这和经院哲学的精神与实质，是有着怎样重大的不同。中世纪和近代之间的这一分歧，本质上就代表着宗教的唯心主义倾向与机械的唯物主义倾向的对立。中世纪经院哲学把自然看做是神意体现的过程，而近代自然科学就提出机械的唯物主义来与之相对抗。因此恩格斯指出，“这个时代的特征是一个特殊的总观点的完成，这个总观点的中心是关于自然界的绝对的不变性的见解”，尽管这种“自然界的绝对的不变性的见解”有其局限性，但它却是对中世纪的自然界中的神性的一种抗议，是文艺复兴或宗教改革对封建教会和封建经学反抗的结果，是上升的资本主义对封建制度抗争的结果。自然科学的革命和耶稣会的成立恰好同时，这决不是偶然的。如果透过广阔的历史背景去观察耶稣会活动的性质，我们就不难加以理解。在近代科学的背后隐藏着一幕具有世界历史意义的变革，天主教是反对这种变革的，他们自然不会在中国做出任何有助于这种变革的事情来。
我们在传教士著作中所能找到真正属于近代科学基本观念的，也许只有一个例子，那就是后来南怀仁在《穷理学》中曾提到加速度的观念。他说：
“凡重物陨坠之尺丈，并求其所需时刻之分秒有再加之比例，其比例以不等分之数而明之，如一，三，五，七，九，十一，等。假设有重物于此，自高坠下，若第一秒内下行一丈，则第二秒内行三丈，第三秒内行五丈，第五（应作四）秒内行七丈。后行前行相并，如第一秒之行一丈，第二秒之行三丈，则并之为四丈，又第三秒之行五丈，并于第二秒之行四丈，则共得九丈。”（《穷理学·形性之理推》卷八）
这自然就是伽利略有名的斜面实验的结果。不过南怀仁在这里只提出了数据，而并没有提出公式和它所依据的方法和原理。所有的传教士都几乎是采取这种手法的：当他们偶然提到近代科学的某些成果时，他们就只提个别的结论，而不提达到这种结论的推理过程与实验方法。但是没有推理过程与实验方法，则个别的、片断的结论对近代科学体系的建立，是没有多大帮助的。伽利略在这个有名的实验里，最初是假设落体的速度与其所经历的距离成比例，后来才采用了另外一种假设，即落体的速度与其降落的时间成比例，并经过详细的斜面实验所证明，把实验所得的自然现象的数据归纳成数学的公式。
伽利略所揭橥的原则是：“哲学（科学）的正确目的就是要翻阅自然这本大书”（伽利略给托斯堪尼大公的献辞，载《对话录》，卷首，英译本页7），而且他强调在翻阅“自然这本大书”的时候，实验的权威必须超过经院的权威，因为：“只要相反的东西有一个实验或是结论性的证明就足以推翻这一切（经院哲学）的以及其他的种种论证了。”（同上书，页121）牛顿所揭橥的原则是：“近代人摒弃了（中世纪经院哲学的）实在的形式与秘密的性质，始终力图使自然现象服从数学的定律，我在这部论著（《自然哲学之数学原理》）里，就要尽量地就数学与（自然）哲学的关系方面来发挥数学。”（牛顿：《自然哲学之数学原理》第一版“序言”）这就是近代第一期自然科学总的精神与方法，这种精神与方法显然是与耶稣会教士们背道而驰的，他们并不要问自然哲学的数学原理是什么，他们追求的只是怎样通过自然现象而阐明神学上的目的。这就决定了他们必然对近代科学的精神与实质采取极力抹杀的态度。问题的实质乃是思想战线上两条路线的斗争，是科学与宗教的对立。这不但表明着天主教与近代科学之不同，而且也表明着耶稣会会士与中国先进的科学家思想家之不同。耶稣会的自然哲学是和古典的自然体系对立的，因而不粉碎中世纪的那样自然哲学，古典力学体系就难以建立，也就不可能有后来科学的继续进步与发展，这是为牛顿以来的科学实践所证明了的。
正是出于“学不究乎认帝明性，学无所本”（《知本提纲》卷一）的立场，所以耶稣会所传的“西学”始终不是科学，或者说，至少不是近代科学，他们所最自诩的天文学，始终不脱中世纪极其繁复的“本轮、均轮、次轮之算”（《畴人传》卷四六《蒋友仁》），始终不曾而且不肯接受新学说和力学理论作为其基础。最后直到18世纪中叶蒋友仁提到了哥白尼的结论，但整个古典力学体系最本质的东西——牛顿的运动定律和万有引力定律——却始终没有传来。因此，后来在阮元的《畴人传》中竟不曾为哥白尼、开普勒、伽利略立传；而在《牛顿传》中竟也对牛顿的重大贡献一字不提。相反，他们所应有的历史地位却张冠李戴地被利玛窦、汤若望、南怀仁之流所窃据了！18世纪的文化史学家阮元的一些著作，有不少是带有总结性的，他有关科学家传记的这样错误记载，可以作为所谓“西学”输入了什么的证据。
传教士不但不欲使中国科学家接触到先进的科学与思想，而且还更恶劣地摧残科学，传教士为了垄断科学招牌，竟不惜毁灭中国古代的科学传统。梅谷成的《仪象论》就记载过这样的事实：
“明于齐化门南倚城筑观象台，……国（清）初因之，康熙八年（一六六九年）命造新仪，十一年告成安置台上，其旧仪移至他室藏之。五十四年（一七一五年）西洋人纪理安欲炫其能，而弃灭古法，复奏制象限仪，遂将台面所遗元明旧器作废铜充用，仅存明仿元制浑仪简仪天体三仪而已。……乾隆年间监臣受西洋人之愚，屡欲检据堂下余器尽作废铜，……礼部奉旨查检，始知仅存三仪，殆纪理安之烬余也。夫西人欲技术以行其教，故将尽灭古法使后世无所考，彼益得以居奇，其心叵测。”（《畴人传》卷三九《梅文鼎》下）
这些科学的敌人们一方面极力阻挠西方近代科学的输入，一方面又不惜排斥中国原有的科学传统，我们应该正确地剥掉这些人的科学传播者的称号。
古典力学体系是机械的体系，力学与机械本来是一个字。我们现在再看传教士所传入的机械学有多少是有关近代科学的。机械方面的书最重要的是《泰西水法》和《奇器图说》两部。《泰西水法》也像其他科技书籍一样，是由于徐光启要兴修水利才译出的。这部书的主要内容“皆记取水蓄水之法。一卷曰，龙尾车用击江河之水，二卷曰，玉衡车用挈井泉之水，三卷曰，水库记用蓄雨雪之水，四卷曰，水法附录皆寻泉作井之法，……五卷曰，水法或问备言水性，六卷则诸器之图式也”（《四库全书总目提要》）。这部被当时所称道的书（李二曲等都重视）里的龙尾恒升玉衡车的方法，实际并没有超出勾股的范围。《奇器图说》是由邓玉函口授王澄译的，介绍了引重机、吸水机、风碾、自行磨等等。
“其术能以小力运大，故名曰重，又谓之力艺”（《四库全书总目提要》）。
“奇器之作专恃诸轮，盖轮为圆体，惟圆故动，……西人以机巧相尚，殚精毕虑于此”（《畴人传》卷四四《邓玉函》）。
其所凭恃的全部原理，也还是杠杆斜面和滑轮的原理，不出静力学的范围，而与近代古典力学体系的动力学观念丝毫无关。这些原理、原则是古代希腊人所早已知道了的，也是中国古人所早已知道了的。我们当然不否认水法和奇器的实用价值，但是这些“奇”和“巧”中的基本概念与方法，并没有突破古代科学的水平。近代自然科学之所得以成立，需要依靠欧几里德几何与杠杆滑轮之外的某些新观念、新事物；在这些新观念、新事物之中。
“我（牛顿）认为最主要的，就是那些有关重力、轻力、弹力、流体抵抗力以及其他相吸或相斥的力的事物，因此我写这部著作（《自然哲学之数学原理》）作为（自然）哲学的数学原理，因为（自然）哲学的全部分量似乎就在于这一点：从运动的现象中来考察自然的力，又从这些力来说明其他的现象”（牛顿：《自然哲学之数学原理》第一版“序言”）。
近代自然科学之得以成立，归根结底要靠“力”的引入，运动与力乃是自然界中“最重要最根本的东西，自然本身是被它们所规定的”（伽利略：《对话录》英译本，页130）。近代科学的世界图像乃是动力学的世界图像，所以牛顿又指出：“哲学家们既然不知道这些力，所以他们一直是徒劳无功地在研究自然；但是我希望我这里（《自然哲学之数学原理》）所提出的原理，将会对于这种（自然）哲学方法或其他更真确的方法，贡献一道光明。”（同上）然而这些力的观念却是传教士所不能传来的东西。
除了已如上述的最重要的几方面之外，传教士在中国的科学活动还有绘制地图与磨玻璃镜。传教士们曾把地球加上经纬线画出来。利玛窦的世界全图画了两个半球，上面有“国名数百，随其楮幅之空，载厥国俗土产”（利玛窦：《万国图志·序》），这幅世界地图曾广泛流传，仅万历年间即曾翻刻达十二次之多。这可以证明中国知识界是多么渴望新知识，但是在这幅地图中可以算得上是新东西的，并不是地为球形，而是第一次正式介绍了世界五大洲的轮廓：
“万历时利玛窦至京师，为万国全图，言天下有五大洲：第一曰亚细亚洲，中凡百余国，而中国居其一，第二曰，欧逻巴洲，中凡七十余国，而意大利亚居其一，第三曰，利米亚洲，亦百余国，第四曰，亚墨利加洲，地更大，以境地相连，分为南北两洲，最后得墨瓦腊尼加洲。”（《明史·外国传》）
西方有世界五大洲的观念是文艺复兴以后的事，这是地理大发现的结果，而且主要地要归功于地理大发现时期航海家们和地理学家们的努力。当时传教士所做的，冒险的欧洲商人们也可以做出。这些地理学上的众所周知的事实的描述不但不悖于教会的经院哲学，而且还可以借来攻破中国封建王朝所谓华夏的观念，以利于传教的活动和殖民的活动。到了清代，公元1708—1717年康熙曾命传教士白进（即白晋Joachim Bouvet，1650—1730年，法国人，1687年来华）等人分赴各地测绘地图，其结果就是世称《康熙内府舆图》的《皇舆全览图》；乾隆时蒋友仁又“进《增补坤舆全图》，……何国宗、钱大昕为之润色”（阮元：《畴人传》卷四六《蒋友仁》），这一次所提及的新知识才以地球为椭圆形。但又是只有结论，而没有推论。这可以反证，蒋友仁对于牛顿并不是不知道的，因为地球的椭圆形是牛顿的推论。而且当蒋友仁进《坤舆全图图说》时，康德已经以其星云说在为自然观开辟另一个新的时代了（参见恩格斯：《自然辩证法》，页9），但甚至在这时候传教士仍然不肯提到牛顿的力学体系与原理。