陳方正 《文匯報》
李約瑟有一句著名的話：為什么從公元前一世紀以至公元15世紀之間，中國文明在將人類自然知識應用于人類實際需要的效率，要比西方高得多?這就是他的“中國科學長期優(yōu)勝論”，也是李約瑟的問題“為什么中國(或者印度)文明沒有發(fā)展出現(xiàn)代科學”的必要前提。此問題單獨看來意義不大，因為正如席文(Nathan Sivin)所指出，歷史上沒有發(fā)生的事情比比皆是，我們沒有必要也不可能都去追究原因。但倘若有了“中國的科學長期領先西方”的潛臺詞，那么現(xiàn)代科學的桂冠最后被西方摘去就變成了悖論，而“李約瑟問題”也就產(chǎn)生巨大挑戰(zhàn)性了。
李約瑟并沒有讓他著名的問題懸空。他立刻就為答案描繪出輪廓，這就是“李約瑟論題”。他的看法可以概括為：15世紀的歐洲遠洋探險導致文藝復興，而這兩件事情又導致歐洲資本主義興起。工商業(yè)發(fā)達的后果是實用性技術變得重要，因此刺激了科學計算與可控實驗的大發(fā)展，這兩者補足了古希臘科學尚理論而輕實際的弊病，現(xiàn)代科學革命因而發(fā)生。這樣一來，李約瑟問題就蛻變?yōu)楹我再Y本主義是在西方，而不是在中國出現(xiàn)。對于后面這個問題，他有個簡單答案：中國高度理性化的“官僚封建體制”堅強而穩(wěn)固，它阻止了小資產(chǎn)階級和資本主義出現(xiàn)；西方的“軍事——貴族封建體制”比較脆弱，它在文藝復興沖擊下崩潰，資本主義和現(xiàn)代科學也就跟著出現(xiàn)。
但他這套思想是有極大問題的，其中最要害的是兩點：首先，現(xiàn)代科學的根源是否就只在文藝復興時期?其次，中國科學是否的確長期優(yōu)勝于西方，只是到了文藝復興才為西方所超越?
我們認為，這兩點都是不能成立的。但這不是我們討論的重點。今天我們要說明的是：西方科學的根源在哪里，它有哪些成就，它的發(fā)展有什么特征。明白了這些，對于以上兩點的是非也就自然可以有合理的判斷。以下我們就回到本講的正題。
1、在哥白尼以前是誰?
現(xiàn)代科學是怎么樣出現(xiàn)的?最簡單的答案是，它是從牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》來的。但牛頓自己又說：“倘若我望得更遠，那是因為站在巨人肩膀上”。那么，他所踏足其肩膀上的“巨人”，又是些什么人呢?這也不難回答。笛卡兒、伽利略、開普勒、第谷和哥白尼，他們都是牛頓的前驅，都對他發(fā)生過重要影響。但是，他們之中最早的是哥白尼，他有些什么前驅?他又是站在誰的肩膀上的呢?當然，大家都知道古希臘的歐幾里得、阿基米得、托勒密，和他們的《幾何原本》、《大匯編》等作品。然而，托勒密是公元2世紀的人，他和哥白尼之間相隔足足14個世紀，我們又怎么能夠跨越這巨大時間差距，將兩者的學術聯(lián)系起來呢?
況且，現(xiàn)代和古代科學在觀念上、方法上好像是相反的：托勒密的“地心系統(tǒng)”和哥白尼的“日心說”對立；古代數(shù)學的基礎是幾何學，近代以計算為主，發(fā)展出代數(shù)、三角、解析幾何、微積分；亞里士多德認為事物根據(jù)本性而各有“自然”運動，天體和地上事物迥然不同。近代的伽利略則提出均勻空間的概念，認為物體無論在天上或者地上其運動都服從相同規(guī)律，等等。不過，牛頓用以建構他巨著《原理》的，仍然是《幾何原本》的論證方式；微積分學的發(fā)明與16世紀的古希臘數(shù)學翻譯熱潮分不開；哥白尼的《天體運行論》提到了日心說在古希臘的前驅。所以，古代和現(xiàn)代科學既有對立，也有相輔相成之處，兩者關系十分復雜。要理清這些關系．我們必須先了解古希臘科學到底是怎么樣一回事情。
2、亞歷山大的輝煌
西方古代科學到底包含些什么?這可以從歐幾里得的《幾何原本》說起。和一般想法相反，這本完成于公元前300年的大書不限于幾何學，更不是初等教科書，它一共13卷，分三部分：(1)幾何學；(2)算術和數(shù)論，包括“幾何代數(shù)學”，就是代數(shù)恒等式，以及二次方程式解法；(3)無理數(shù)的詳細討論。這三部分來源于三個不同的傳統(tǒng)．所以《幾何原本》是將所有古代數(shù)學加以整理，然后報據(jù)一個邏輯框架來作的匯編。
《幾何原本》出現(xiàn)后一個世紀(公元前300-一200年)是希臘科學的
黃金時代，其間有許多重要科學作品，例如阿基米得關于測量幾何形體的論文，和靜力學、浮體力學著作；阿波隆尼亞斯(Apollonius of Perga)的《圓錐曲線》，那是后來學者研究天體運行軌道時經(jīng)常要用到的；阿里斯它喀斯(Aristarchus 0f Samos)的《論日月之大小及距離》，它提出了完全合理的測攝這些天文數(shù)據(jù)的方法，他的“地動說”對哥白尼也很有影響；以及埃拉托色尼(Eratosthenese of Cyrene)，他準確測量了地球周長，其結果和現(xiàn)代值只相差0.6％。
隨后的喜帕克斯(Hipparchus)和曼尼勞斯(Menelaus)分別是希臘天文學和球面三角學的奠基者，在此基礎上出現(xiàn)了托勒密所編纂的《大匯編》。《大匯編》一共也是13卷，它基本上是一部天文百科全書，核心是以本輪模型來計算所有天體的運行，井且給出一個詳細的恒星表。這里面牽涉許多數(shù)學問題，不同天體的模型還各自需要特殊的修訂，但原則上只要通過觀測決定每個模型中的參數(shù)．那么相關天體的長期運行位置、速度就都可以相當準確地計算出來。
歐幾里得站在亞歷山大科學傳統(tǒng)開端，托勒密卻站在終端，他之后古代科學就基本結束，再也沒有出現(xiàn)值得稱道的天文學家了。這主要是因為上述科學家和他們的成就都是環(huán)繞托勒密王國在其尼羅河三角洲西北角上的都城亞歷山大(Alexandria)所建立的“學宮”(Museum)而發(fā)展。后來，隨著希臘人建立的王國為羅馬帝國所滅，以學宮為中心的古希臘科學就慢慢衰落，至終消失。
3、新普羅米修斯革命
歐幾里得是“集大成”者，亦即他之前希臘科學已經(jīng)有長時間發(fā)展。這可以分為前后兩段：開始的一個半世紀(公元前580—430年)是醞釀期，它以自然哲學為主，活動分散在希臘本土周邊地區(qū)；隨后一個多世紀(公元前430-一300年)是“突變期”，活動集中于雅典。為了下面會提到的原因，這“突變”我們稱之為“新普羅米修斯革命”。事實上，西方科學大傳統(tǒng)的形成就是由這場革命而來。17世紀的“科學革命”已經(jīng)是第二次革命，它一方面結束了歷時二千年以上的老傳統(tǒng)，另一方面則開創(chuàng)了現(xiàn)代科學的新傳統(tǒng)。
醞釀期從公元前6世紀初的泰勒斯(Thales)開始。他是希臘第一位自然哲學家和科學家，是最早對于天文、幾何學，以及萬物根源等三方面發(fā)生強烈興趣的人。比他晚半個世紀的，是傳奇人物畢達哥拉斯(Pythagoras)，他創(chuàng)立了一個神秘教派，它一方面宣講靈魂不滅、輪回投生、前世記憶、修煉向上，另一方面還有自己的宇宙觀，其中心思想是“萬物皆數(shù)”，也就是數(shù)目為事物“本質(zhì)”，通過數(shù)目就可以了解字宙的起源、演化和構造、它還將宗教和科學結合起來，認為人倘若專心探索宇宙奧秘，就可以獲得永生，這留存在柏拉圖的《對話錄》里面：“但倘若他對于知識與智能的熱愛是認真的，并且運用心智過于身體其余部分，那么自然就會有神圣和永恒的思想；倘若他獲得真理，就必然會得到人性所能夠賦予的最充分永生�！�
這教派是在意大利南部的克羅頓(Croton)開始的，它不久就成為當?shù)氐慕y(tǒng)治力量。但它作風詭異，精英集權的味道太重，最終反而被舊貴族和民眾聯(lián)合起來顛覆和消滅掉。少數(shù)幸免的信徒則懷著他們的特殊信仰和學問，逃脫、散布到希臘本土、南意大利和西西里島等地。西方學術史上一個最重要的命運樞紐，便是這些信徒的后代結識了柏拉圖。
柏拉圖是雅典貴族世家最優(yōu)秀的子弟，他由于畢氏教派的深刻影響，毅然從政治轉向思辨哲學。此后他所精心撰述的《對話錄》風格發(fā)生基本轉變，從人生哲學轉向追求永恒真理的神秘主義。他說“諸神借著一位新普羅米修斯之手將一件有光芒隨伴的天賜禮物送到人間；比我們更賢明也更接近諸神的古人相傳，萬物都是由一與多組成。而且也必然包含了有限與無限”。其中，“新普羅米修斯”所指的正就是畢達哥拉斯。柏拉圖又創(chuàng)辦“學園”(Academy)．那基本上是借公眾園地所開設的講習班，以高深數(shù)學探討、研究為主。這樣，畢達哥拉斯教派的精神終于得以通過學園而復活、發(fā)揚光大和傳之久遠。
所謂“新普羅米修斯革命”是在學園之前，大約公元前430年開始的，主要由兩方面的數(shù)學進展所激發(fā)。第一方面是幾何學的長期發(fā)展導致了蘭個無法解決的“難題”：圓方等積問題(即求圓周率)、三等分角問題，和倍立方問題(即求2的三次方根)。從公元前450~410年間開始有許多哲學家、數(shù)學家和所謂智者(sophist)研究這些難題，幾何學因此變得更為復雜、嚴謹和深奧。另一方面的進展則和畢氏教派密切相關：教中的希帕蘇斯(Hippasus)在公元前430年發(fā)現(xiàn)正方形的邊與對角線“不可通約”．也就是說√2是無理數(shù)，不能夠以自然數(shù)的分數(shù)表達。這在教派內(nèi)外引起了巨大震撼，因為這樣“萬物皆數(shù)”的基本觀念就站不住腳了，而幾何線段和其他度量(例如面積、體積)到底和數(shù)目有什么關系也成了大問題。
學園的創(chuàng)辦(約公元前387年)正值這兩方面數(shù)學問題討論如火如荼之際。在柏拉圖的引領、鼓勵、推動之下，學園慢慢地成為希臘世界的學術、思想中心，吸引了許多學者和年輕
人參加研究、問難、學習。其中最重要的數(shù)學家有兩位：泰阿泰德(Theaetetus)證明所有不盡方根都是無理數(shù)，并且對它們作了深入研究和詳細分類；尤多索斯(Eudoxus)則發(fā)明了比例理論和歸謬法，從而使得幾何形體的嚴謹測量，自然數(shù)觀念的推廣也成為可能。這些工作大致是公元前390~350年完成，后來都編入《幾何原本》。此外尤多索斯還發(fā)明了天體運行的”同心球”模型。以幾何模型，特別是柏拉圖所提出的圓形組合來摹擬天文現(xiàn)象是希臘天文學的特點，它所發(fā)生的決定性影響一直延續(xù)到哥白尼乃至第谷。
“新普羅米修斯革命”所指，就是以上這些突破性發(fā)現(xiàn)。
其實，在泰勒斯之前，希臘科學還有更古老的淵源，那就是巴比倫科學。學者解讀舊巴比倫王朝遺址(即今伊拉克)的大量陶泥板文獻之后發(fā)現(xiàn)，遠在公元前1900~1600年間，巴比倫文士就已經(jīng)有很高數(shù)學水準。他們能夠利用幾何圖形解二次方程式．準確計算不盡方根，證明二次代數(shù)恒等式和分割幾何圖形。而且，這些結果有相當部分留存在《幾何原本》之中，成為它在幾何學與無理數(shù)以外的第三個傳統(tǒng)。因此，古希臘科學的根源可以一直追溯到公元前3000年兩河流域文明的起源。
4、渡過鴻溝的載筏
現(xiàn)在，讓我們來看希臘科學傳統(tǒng)和近代科學之間的關系。從公元500年左右開始，西羅馬帝國在蠻族沖擊下崩潰，雅典和亞歷山大的科學傳統(tǒng)也斷絕和消失了。所以，哥白尼的新見解、新發(fā)現(xiàn)到底是在什么基礎上建立起來，是個大問題�；卮疬@問題的關鍵在于伊斯蘭科學：伊斯蘭文明在公元8世紀吸收、繼承了希臘科學，同時發(fā)展出自己的伊斯蘭科學；到12世紀西歐復興了，他們把阿拉伯典籍翻譯成拉丁文，這樣既接上希臘科學，也吸收了新出現(xiàn)的伊斯蘭科學，所以能夠發(fā)展出中古科學，那日后就成為近代科學的基礎。統(tǒng)而言之，伊斯蘭科學是古希臘和歐洲中古科學之間的載筏。
伊斯蘭教在7世紀崛起于阿拉伯，他們最初忙于征戰(zhàn)、擴張，建立龐大帝國。但到8世紀中葉，阿拔斯皇朝(Abassid Caliphate)奪取了政權。它的統(tǒng)治階層具有深厚的波斯文化背景，執(zhí)政后以不可思議的巨大熱情來搜集古希臘典籍，并且鼓勵、推動它們的翻譯，后來還在巴格達的皇宮中設立了效法“學官”的“智慧宮”(Bayt al-Hikma)，召集大批優(yōu)秀學者在里面負責翻譯工作。這樣，在皇室、大臣和學者的支持下，掀起了一個巨大的阿拉伯翻譯運動，它持續(xù)了整整兩個半世紀(750~1000)，最后絕大部分希臘哲學、科學和醫(yī)學典籍都被翻成阿拉伯文，這些學問也被整體地移植到伊斯蘭文明中來了。在短短一個世紀之后，也就是12世紀之初，西歐也掀起了自己的拉丁文翻譯運動。在11世紀，歐洲開始從五百年的大混亂中復蘇，并且在羅馬教會領導下向伊斯蘭帝國發(fā)動反攻，這導致了“十字軍東征”和其他軍事行動。其結果是，長期被伊斯蘭教徒盤踞的西西里島、西班牙中部重鎮(zhèn)托萊多(Toledo)和巴勒斯坦都“光復”了�！肮鈴汀钡淖钪匾蠊皇牵捍罅堪⒗茖W典籍和學者落入西班牙基督教公國的控制。這同樣激發(fā)了歐洲學者的巨大熱情，西班牙特別是托萊多很快成為搜購和翻譯阿拉伯典籍的中心。諸如《幾何原本》和《大匯編》最初就都是從阿拉伯文本翻澤成拉丁文的；此外還有伊斯蘭科學的原著，例如柯洼列茲米(Khwarizmi)的《代數(shù)學》。翻譯運動的高潮是在1120～1190年間，此后它的步伐緩慢下來，但并沒有就此結束，而一直延續(xù)到16～17世紀。以上兩個翻譯運動的規(guī)模和影響都只有中國的fo經(jīng)翻譯運動可以比擬。fo經(jīng)翻譯將fo教移植于中國，阿拉伯與拉丁翻譯運動則將科學和哲學從古希臘移植于伊斯蘭世界，然后又再移植于西歐。這樣，從古代以至近代，西方科學的傳承雖然頗為迂回曲折，但通過兩個翻譯運動的維系作用，它仍然能夠形成一個連貫的傳統(tǒng)。
最后，中古和近代科學之間還有個斷層——從哥白尼往前追溯淵源好像那么困難，這是基本原因。中古科學只有不足兩百年(1200～1380)，在此期間中古大學興起，科學開始發(fā)展，但受亞里士多德的影響籠罩．所以數(shù)學和天文學則無大進展，它在14世紀中葉以后就為黑死病和英法百年戰(zhàn)爭打斷了。在上述危機過去以后，君士但丁堡的陷落帶來了轉機：在此事件前后奧斯曼帝國的威脅導致大批希臘學者移居北意大利，由是在那里掀起了古希臘文化熱潮。這又轉而刺激數(shù)學和天文學的興起，那才是波爾巴赫(Peuerbach)和拉哲蒙坦那(Regiomontanus)等為哥白尼奠基的學者出現(xiàn)之原因。
5、現(xiàn)代科學為何出現(xiàn)于西方?
以上要說明的．是一個很簡單的事實：西方科學自古希臘以至近代，形成一個歷時兩千年之久的大傳統(tǒng)。它雖然曾經(jīng)出現(xiàn)斷層，而且所立足的地區(qū)、所處身的文明、所藉以傳載的語言都曾經(jīng)發(fā)生大轉移，但是它的觀念、方法、追求、典籍、問題意識等等，仍然是一脈相承，前后連貫的。這個大傳統(tǒng)之所以會出現(xiàn)，是由于公元前4～5世紀的“新普羅米修斯革命”；到了16~17世紀，它再次出現(xiàn)突變，即今日所謂“科學革命”，它結束了老傳統(tǒng)，同時也開出過自牛頓以來的三自多年新傳統(tǒng)，總體來說，現(xiàn)代科學出現(xiàn)于西方，是“一個傳統(tǒng)，兩次革命”的結果。
為什么科學革命會兩度出現(xiàn)于西方，卻沒有出現(xiàn)于印度或者中華文明呢?這可能和西方科學的另一個特征有關，那就是發(fā)展中心地區(qū)的不斷轉移，甚至分散為多個中心。古希臘的科學中心最初在周邊城市間轉移，然后集中到雅典，最后轉到亞歷山大；伊斯蘭科學中心從巴格達轉到伊朗多個城市，再到開羅、西班牙，然后回到伊朗和中亞；歐洲科學發(fā)展則從牛津和巴黎開始，其后轉移到北意大利，然后回到巴黎、荷蘭，以至劍橋。這“中心轉移”的現(xiàn)象很特別，它可能是出于下列原因：在現(xiàn)代以前純科學并沒有實用價值，所以它生長、發(fā)展所需要的特殊條件，例如人才、資源、組織、社會的容納和激勵等等，是極其稀缺難得的。它們的適當配合只能依賴機緣，這是不穩(wěn)定、難以持久的。因此科學的持續(xù)發(fā)展有賴于其中心區(qū)域不斷“轉移”到新的、適合生長的地區(qū)——而這是累積大量新觀念、新發(fā)現(xiàn)以至出現(xiàn)革命性突變的必要條件。西方世界包含了許多截然不相同的民族、文化、地理環(huán)境乃至文明．這為它的科學中心提供了多次轉移的可能性；在政治上一統(tǒng)、文化相對同質(zhì)的中華帝國，這就很困難甚至不可能了。
除此之外，西方科學傳統(tǒng)還有兩個值得注意的特征。首先，是它的根源非常之悠久：在3600~4000年前亦即甲骨文出現(xiàn)以前，它在陶泥板上的數(shù)學已經(jīng)高度發(fā)展了；而像嚴格證明√2為無理數(shù)那樣抽象的觀念，居然也能夠在2400多年前出現(xiàn)。另一個特征是，與今日一般觀念相反，宗教對于科學曾經(jīng)發(fā)生巨大促進作用：畢達哥拉斯教派是“新普羅米修斯革命”背后動力之一，而且基督教也有相類似作用：在羅馬帝國后期以及17世紀，基督教的確敵視乃至嚴厲迫害過科學家；但中古最重要的三位科學家同時也是主教；他們之中的大阿爾伯圖(Albertus Magnus)更提出：“神之意志”與大自然規(guī)律并無沖突，后者反而能夠彰顯神所創(chuàng)造世界之奇妙。這觀念為許多修士、教徒提供了科學研究的巨大動力——伽利略和牛頓就是其中最重要的例子。
當然，現(xiàn)代科學革命是個非常錯綜復雜的現(xiàn)象。它之所以出現(xiàn)，在文化、宗教和科學傳統(tǒng)本身的因素以外，社會、經(jīng)濟、技術因素也同樣不能忽略。例如，印刷術曾經(jīng)對于科學傳播發(fā)生巨大推動作用；火器為民族國家興起提供助力，也還導致了彈道學發(fā)展，動力學研究也有相當影響。因此，不能夠否認，資本主義因素也很可能是科學革命出現(xiàn)的因素之一。但在本講所提出的所有證據(jù)都顯示，科學大傳統(tǒng)本身始終是最根本，也最切實而明顯的因素，否定它的重要性而代之以其他因素，恐怕是本末倒置了。
