理论教育 科学方法的诞生:历程与经历

科学方法的诞生:历程与经历

时间:2023-07-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:科学不是知识的杂乱、任意堆积,而是一个完整的“知识体系”。反过来再看“科学方法”的历程,它的主要部分早在2000多年前就已被发明出来,并成功应用于天文学界,所以不能说是文艺复兴以来才有的新创造。于是,科学史的边界模糊了,就有和人类学混淆起来的危险。只有他们会把从伽利略以来的“科学方法”在物理学内部的完善看成重要性压倒科学本身的发明的开天辟地的大事。

科学方法的诞生:历程与经历

科学不是知识的杂乱、任意堆积,而是一个完整的“知识体系”。这意味着在每个特定时代,人们都会区别“核心”与“边缘”。

在欧洲,或者更确切地说,在地中海世界,这个有核心与边缘之分的、被人为等级化的知识体系,至少能“传承有序”地追溯到公元前4世纪的欧多克索斯。

在拉斐尔的画作中央,柏拉图手指天空,亚里士多德手指地下,他们在讨论永恒的真理在哪里

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科学精神光照千秋——寒门青年求学的故事

欧多克索斯(约公元前400—公元前347)是尼多斯人,生活在小亚细亚西南海岸的“多里斯六城联盟”(当时已减为五城)。据说,他在青少年时期“生活困苦”,刚成年便去了“大希腊”(公元前8—公元前6世纪古代希腊人在意大利半岛南部建立的一系列城邦的总称)的达拉(今意大利东南部城市塔兰托)求学,学习几何学与医学。当时的“大希腊”数学水平领先于其他地区。

已知最早的关于古典星座的绘图之一

后来,一位有钱的医生资助欧多克索斯前往雅典求学。雅典居住成本高,于是欧多克索斯租住在雅典的外港卑赖尤(今比雷埃夫斯),走10多千米路去听柏拉图的课。紧接着,欧多克索斯又拿着斯巴达国王写给埃及最后的“本土法老”的推荐信,去埃及游学一年多,随后前往连接黑海与地中海的居齐各(今马尔马拉海南岸),最后带着学生回到雅典,并与柏拉图结成了亦师亦友的关系。

欧多克索斯是第一个尝试建立几何宇宙模型的人。他用匀速圆周运动的叠加来解释看似不规则的行星运动,从此,天文学的研究方法开启了基于实测数据建立模型的新阶段。

公元前3—公元前2世纪,这种方法在希巴恰斯那里发展成熟,在托勒密那里臻于完善,又借助中世纪的学者之手薪火相传,再加上“受控实验”、思想实验等设计模型的新手段,终于成为我们今天所说的“科学方法”。

反过来再看“科学方法”的历程,它的主要部分早在2000多年前就已被发明出来,并成功应用于天文学界,所以不能说是文艺复兴以来才有的新创造。从哥白尼、伽利略到牛顿的所谓科学革命,常被笼统地说成是“近代科学的创立”过程,以至于人们常常忘记,但凡革命,总要有个具体的革命对象——科学革命的对象正是经由阿拉伯传承发展而来的希腊“古代科学”。“科学革命为何没有发生在中国”这种争论,有时被上升到学术高度,实在是令人感到不可思议——答案原本是显而易见的:先得有个强大的“古代科学”传统,你才能去革命。而在古代中国,知识又是怎样的一套(或多套)体系呢?

对此,古人自己的意愿体现在图书分类中——经、史、子、集,现代中国科学史学家却偏爱更能突出古人成就的农、医、天、算。近来,有人主张用博物学的编史学纲领重建中国的古代科学史,新纲领下的中国古代四大学科应是天、地、农、医(吴国盛语)

总而言之,在中国古人的观念中完全没有西方意义上的“科学传统”的地位。现代史学家的工作,就是主要从史部、子部里寻章摘句,把只言片语拼凑成有“科学”意味的东西——后者显然更多地属于现代人而非古人。现代科学史“强加”于古代知识的各种分类方式,要么依然掩盖不了古人“以实用为归依”的固有气质,要么试图干脆将中国古代科学“重新定义”为博物学。

既然作为源远流长的“传统文化”,以宇宙的数学模型为核心的科学在古代中国无迹可寻,那么要论证古代中国“有科学”,其实需要些技巧。

一幅绘于17世纪的图画,画中的中国工匠正用火炉提炼白银

“有派”的论证有偷懒和认真两种“进路”。前者先改变科学的定义,把科学定义成一种中国古代存在的东西(至少是他们认为存在的),然后再断言中国古代有科学。谁都知道,只要在合适的定义之下,结论当然可以“要什么有什么”。但这样做实际上在“同义反复”,丝毫不能“证明”任何古代文明“有”任何东西。这一进路还有个副作用:为避免给读者造成科学是“为古代中国量身定制”的印象,常常不得不采用极宽泛的定义,这种定义在科学史界的讨论中常被形象地比作“宽面条”。这固然确保了古代中国“有科学”,却也招致“科学”大门敞开,什么知识都可以进来。所有古老民族于是自动“雨露均沾”,都有了“古代科学”。甚至尚未进入文明、从事渔猎生活的部落,或者虽然已经定居下来从事农耕畜牧,还没有建立城市的民族,在宽面条的定义下,你凭什么说他们关于猎物、牲畜及庄稼的知识不是科学?于是,科学史的边界模糊了,就有和人类学混淆起来的危险。

金嵌珍珠天球仪,清代乾隆时期的一件金器,北京故宫博物院藏(www.daowen.com)

后者稍微认真点的论证,是追本溯源,企图釜底抽薪。因为认为中国古代无科学的“无派”通常认为现代科学的源头在古希腊,于是,就试图论证西方古代也不存在科学,进而论证古希腊也不存在科学的源头,因此古代的中国和西方半斤八两,大家都没有科学。

从古希腊科学到阿拉伯科学再到近代科学,还可理解为“枯木又逢春”——树还是那棵树,只是一次又一次地遭遇寒潮,一度停止生长──在漫长的寒冬看上去已经死掉的一株枯木,逢春而新绿渐生,盛夏而树荫如盖。你怎么能因为寒冬时它未出现新绿,就否认它还是原来那棵树呢?事物的发展演变需要外界的条件,古典时代晚期(3—6世纪)欧洲地中海世界遭逢巨变,古希腊科学失去了继续发展的条件,一直等到文艺复兴之后,才是它枯木逢春的时候——虽然局部的复兴在阿拉伯帝国时期已经开始。又好比长江的源头在西部,但东流入海还要经过漫长的路程,你怎么能要求它一下山就必须入海呢?

《明宪宗元宵行乐图》中燃放烟火的场面

中国一直到明朝末年,才开始将这根“西木”整体移植进来。双方情形差得这么多,还能理直气壮看成“半斤八两”的,也只可能是个别信奉“所有的科学不是物理学就是集邮”的极端“物理学沙文主义”者。只有他们会把从伽利略以来的“科学方法”在物理学内部的完善(科学因而得以在小小的地球表面展现威力)看成重要性压倒科学本身的发明的开天辟地的大事。但他们通常是“战斗在最前沿”的物理学家,对科学史仅有业余兴趣,不关心“中国古代有没有科学”这样的问题。

和“有派”相比,“无派”的武器库就更丰富一些了。

20世纪90年代江晓原著《天学真原》(真原就是实质的意思),此书一问世就逐渐被“无派”当作一把有用的兵刃,不时拿它向“有派”挥舞,因为它用大量史料和分析,论证了中国古代不存在现代意义上的天文学,这被认为在客观上从一个学科(在古代可是最主要的科学学科)为“无派”提供了证据,并且还提供了新的论证思路。

那么中国古代存在的、我们一直以为是天文学的东西是什么呢?答案是“天学”。何为天学?天文、星占之学也。这种学问在先秦时代由世袭的巫觋(wūxí,古代通天的人,女称“巫”,男为“觋”)掌握。古天文、星占之学,就属于上古通天之术;太史观星测候,无异于巫觋登坛作法。太史这一官职,在魏晋之前既是史官,又兼掌天文历法,因此,坚持“盖天说”的太史公司马迁要掺和改历,张衡成为伟大的天学家,都是他们的职责本分。所谓“巫史不分”的传统,就好比今天所说的“文史不分家”或“数理不分家”,是有充分道理的:历代官史──包括后来取得正统地位的私修史书──都少不了“史传事验”部分,就是将前代天象的编年记录、军政大事的编年记录及星占学理论三类不相干的东西关联在一起,集中编纂于《天文志》《五行志》《天象志》中,既具体地证实了“天垂象,见吉凶”,又在政治上作为进行道德教化的教材。只有让编载史事的人兼管天文历法,才可能做到游刃有余。

按吴国盛的说法(见《什么是科学》,广东人民出版社,2016年),天学是“礼学”:就它的终极目的而言,也仍相当于“政治巫术”;就它的主要内容而言,是天空博物学、星象解码学。天学中诚然也有数理内容与希腊天文学接近,即那些对日食、荧惑守心(火星在天蝎座心宿二附近长时间滞留,古人认为这种现象为大凶之兆)等天界灾异的推算预报技术,但因为从根本上并不坚信“天行有常”──即使预报不准也可用帝王“德行动天”圆过去,就只能停留在不乏计算天才的“历算术”水平。既然是一种“算术”,它并不十分依赖特定的宇宙模型,也无法对宇宙模型起到判定、选择作用──浑天说未能彻底取代盖天说,最终流于“浑盖合一”,更无法持续演化为精确的宇宙结构模型,便是出于这样的原因。

清代著名科学家齐彦槐设计制造的计时器——天球仪,达到了当时中国制作天文学仪器的最高水平

用一句话来概括:我们有宇宙模型,也有数学推算,但没有“宇宙的数学模型”,更没有自古相传、版本持续更新至今的这类模型——古希腊以来科学的最核心成分,并不在中国古人的“核心关切”范围内。

借着为清代乾隆皇帝祝寿,1793年6月抵华的英国马嘎尔尼使团向热河行宫(今河北承德避暑山庄运送天文仪器

科学,作为一个持续不断地自我更新的知识体系,明显地带有古代西方“世界”多种文明长期竞争的出生环境所留下的先天印记。明朝末年,徐光启利玛窦等人第一次企图将它整体移植到中国来。但“一方水土养一方文化”,西方科学在中国遭遇“水土不服”——在同时代欧洲很快被新系统所取代的第谷体系,在中国却被因循沿袭,成为清代官方天文学说达200年之久。“橘生淮北则为枳”,科学迁移到不适合的土壤,也会逐渐变成非科学。最后借徐光启因种种原因不得不中断《几何原本》后续翻译时说的话结束本章:“续成大业,未知何日,未知何人,书以俟焉。”当时徐光启翘首以盼,可是就是不知道什么时候、什么人能够继续完成他所开启的大业,因而心有不甘地发出了这样的感叹。

(本章执笔:毛丹博士

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