科學怎樣改變我們對世界的認識，又在哪些方面產生了新的困惑？

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曾夢龍昨天

作者簡介：

陳嘉映：著名哲學家，首都師范大學哲學系教授。陳嘉映 1952 年生于上海，“文革”期間在內蒙古插隊，曾經在油燈下研讀了黑格爾、康德等人的著作，并自學了德語。日后陳嘉映投身分析哲學、現象學和科學哲學的研究，并為中國哲學界譯介了兩部極其重要的德語哲學著作，海德格爾的《存在與時間》和維特根斯坦的《哲學研究》。

作為哲學作家，陳嘉映專注于哲學普及和人本主義思考。他善于從純粹的哲學思辨中跳出來，思考哲學對于生命與人生觀的關照。《哲學·科學·常識》《價值的理由》《何為良好生活》等，都是這種有關照的哲學作品。用陳嘉映的話說，天下的道理，差不多早都被前人講過；他自己則是嘗試用普通讀者比較易懂的方式，把道理重新講述。

書籍摘錄：

第一章 理性與哲學（節選）

托勒密體系

亞里士多德的時候，希臘思想達到頂峰，但是從希臘的城邦制度來說，恰恰是到了它的晚期。我們學哲學的特別愿意提到：亞里士多德的父親是北方馬其頓國王阿敏塔斯的御醫，他本人是亞歷山大大帝少年時的老師。不過，歷史學家似乎并不認為亞歷山大所成就的偉大帝業和他的這位哲學家老師有多大關系。哲學和政治事業有什么聯系，是最引人入勝的話題之一，不過這里無法及此。從亞里士多德的政治學著述看，他心目中的適當的政治體，始終是城邦，沒有一句談到帝國的建設。

亞歷山大大帝是世界歷史上數一數二的征服者，古稱“ 英雄人物”。古人的觀念跟我們不一樣，我們說侵略，他們的觀念里大概主要是征服，擴大他們的已知世界，跟今天人類渴望登上珠峰、登上月球、火星的想法有幾分相像。亞歷山大 33 歲就死在征戰的前線，這么年輕，不僅征服了整個希臘，并且將版圖擴展到當時可知的全部世界，征服了波斯，一直到達印度。天假以年，他說不定會一直打到中國來。有傳說提到他對一個更遙遠的東方國度很感興趣。當時亞歷山大的遠征隊到達了西方人已知世界的四極。在遠征隊里通常都配有科學家，他們收集所到之地的各種動物標本、植物標本并采集當地的風土人情，帶回希臘，成為圖書館資料的一部分。當然也順便成為亞里士多德的研究資料。從希臘開始就有這么個傳統，一直延續下來，比如達爾文，他不是自己花錢租船出去航行做科學考察的，而是跟著貝格爾號軍艦航行。就是在這次航行中，達爾文孕育了他的生物演化思想，開創了近代科學最偉大的革命之一。那時候，西方各國的遠征隊常帶有科學家，軍官有義務協助他們搜集各種各樣的科學資料。

亞歷山大年紀輕輕就死掉了，他的帝國也很快就分崩離析了。不過，亞歷山大的遠征打通了歐亞大陸及北非，造就了所謂希臘化時期。在希臘化時期，哲學思辨不再那么興盛，但是力學、工程學、天文學都比以前發達得多。我們今天所熟悉的實證科學的觀念在那時候發展起來。希臘化時期，地中海沿岸出現了一些 metropolitans ，大都會，其中最為著名的是埃及的亞歷山大里亞。就像今天的紐約、巴黎一樣，大都會會發展出一種開明精神，一種普世精神，不像城邦和小城市那樣更富鄉土的關切。也許這和實證精神有些聯系。

用近代的科學觀念來定義，古代世界里唯有幾何學、力學、天文學可以稱作科學，其代表人物有歐幾里得、阿基米德、希帕恰斯等人，他們都是希臘化時期的人物。柏拉圖和亞里士多德開創了哲學—科學傳統，然而，從近代科學的視點回溯，他們沒提出什么具體的定律，提出的具體見解盡是近代科學所駁斥所反對的。從實證主義的眼光判斷下來，孔德把阿基米德定為古代科學的代表，把人類進步的四月獻給他。歐幾里得幾何學，阿基米德的浮力定律，至今仍然可以直接寫入相關的科學教科書，而柏拉圖和亞里士多德的哲學—科學，從近代科學的眼光來看，只具有歷史意義。溫伯格說他在念大學的時候，聽人家把泰勒斯和德謨克利特稱作物理學家，總覺得有點兒別扭。等走進希臘化時代，聽到阿基米德發現浮力定律，Eratosthenes 測算地球周長，才感覺回到了科學家的家園。“ 在十七世紀現代科學在歐洲興起以前，世界上還沒有哪個地方出現過希臘化時代那樣的科學。”

天文學是第一門成熟的科學。天文學最早成為純科學，有很多原因。我們說過，古代人對天上的事物充滿興趣。仰則觀象于天。天遠在人世之上，惟其遠，易于成象。不像周身的事物，萬般糾纏，難以顯出清晰的輪廓。從更切近的方面說，天體運動最為簡單、規則、穩定。天象適合測量，觀察記錄比較全，而且天體的運動很穩定，一千年前的觀測資料記錄下來，一千年后還可以用。天體運動是一切運動中最簡單的，最規則的，適合于數學處理。我們能想象，比如流體，拿數學來處理肯定是很晚很晚的事，流體的運動太復雜了，不可能添個同心圓或者添個小本輪就來解釋渦流。“ 天體實際上十分接近經典力學所處理的純粹力學形式的理想。”我后面會講到，數學是純科學的語言，天文學適合于用數學（當時主要是幾何學）來處理，而希臘的幾何學是很發達的。實際上，天文學在古代被當作幾何學的一個分支來進行研究。天文學之所以能夠成為最早成熟的科學，主要原因在此。

本來哲學是關于世界真實所是的總體學說，亞里士多德的天學是他的整體哲學的一部分，是跟他的物理學、神學、倫理學在一起的；希帕恰斯、托勒密這些人是天文學專家，專門研究天文現象。在實證科學自成體系之前，偉大的思辨體系為實證研究開辟了空間。在柏拉圖的學園里，他的學生們進行了重要的實證研究，最為著名的是歐多克索斯，前面已經講到，他進行了大量的天體運動觀測，并設計了多重天球，嘗試用幾何學對這些觀測資料進行解釋，可以說是第一個在宇宙論基礎上發展出定量天文學的科學家。亞里士多德學說更加敞開了實證研究的大門。呂克昂學園的下一代掌門人Theophrastus of Eresos 據說著作等身，但傳下來的不多。專家從傳下來的著作這樣描述他的工作：“ 他像亞里士多德教導的那樣，從搜集資料開始，……但他并不像亞里士多德那樣，主要是為了揭示和展示所研究的對象領域中形式因和目的因的作用，……他提示說某些現象似乎并不源自目的因的作用，例如鹿角或男人的乳頭。……他繼承了亞里士多德的一個方面，從事大量觀察并把這些觀察整理分類，但他并不怎樣傾心于理論—他質疑亞里士多德的綜合，但并不拒斥它，也沒有提供取而代之的東西。”

托勒密、阿基米德等人的工作可以視作實證科學的開端。我常想，如果不是中間插入了中世紀，我們就能更清楚地看到哲學和科學的聯系，看清楚從柏拉圖和亞里士多德怎樣轉向阿基米德、歐幾里得、托勒密的實證研究，再轉向哥白尼、伽利略、開普勒、牛頓。但是中間插入了基督教的長長的一段時間，等到中世紀結束，近代哲學—科學是以反駁教會化的、教條化的亞里士多德的方式來繼承他的，而不是像古代實證研究那樣明顯是哲學思辨的延續。

亞里士多德之后，適逢環地中海的世界一體化，為實證科學的蓬勃發展提供了良好的環境。亞歷山大里亞在公元前后是整個地中海最文明的地方，有最好的天文臺，是當時天文學的研究中心。前面說到，對于天文學家來說，兩球理論最大的麻煩來自七大行星。恒星鑲嵌在天球上，隨著天球周轉，它們的相互位置是固定的，只有這七個行星，包括太陽、月亮和金星等五顆行星，它們的運動是不規則的，有時甚至會逆行。所以，它們不像是鑲嵌在天球上的。因此，早在亞里士多德之前，人們就開始增加一些行星天球，它們處在最遠的恒星天球和地球中間。于是天空上出現了以地球為中心的多重同心圓。為了從數學上更精確地說明行星的實際運動，說明相對于恒星的不規則運動，天文學家為每一顆行星配備一個乃至多個天球，幾個天球的合成運動導致了一顆行星的復雜的表觀運動。

天球越增加越多，在亞里士多德那里，標準的說法是五十五個。但是即使五十五個天球仍然不能充分說明行星運動，而且，多重同心圓模式無法解釋行星亮度的變化。因為不管你加上什么樣的天球，它離地球的距離始終相同，因此看起來應當始終亮度不變。于是，天文學家逐漸不再增添更多的中間天球，而是發展出了均輪和本輪的學說。一般認為，對這一宇宙模式做出最大貢獻的是公元前二世紀的希帕恰斯。希帕恰斯被公認為古代世界最偉大的天文學家，除了建立均輪和本輪的學說，他還測算了地球到月球的距離、地球到太陽的距離、地球的周長等等。

均輪是指大致以地球為圓心的大天球，本輪則指以均輪上某一點為圓心的小天球。每一顆行星都依附在一個小天球即本輪上。

這個模型看上去很像現在用來說明月球這類衛星運動的模型：月亮環繞地球做圓周運動，地球則環繞太陽做圓周運動，從太陽的視點來觀察，月亮的運動就會顯得非常復雜。均輪只是大致以地球為圓心。為了更精確地符合對行星軌跡的實際觀察，希帕恰斯設想均輪的實際圓心多多少少偏離地心，這就造成了均輪的偏心圓運動。

均輪本輪的構造不僅在數學上更加逼近了行星的實際軌跡，而且多多少少能夠能解釋行星有時候亮些有時候暗些，這是多重同心圓天球做不到的。現在，行星不僅隨著均輪運動，而且也隨著本輪運動，所以它有時距離地球近，有時距離地球遠，因此它的明暗不斷變化。

亞歷山大里亞時期的天文學里，天文學和數學結合得更加緊密，這個體系不再僅是定性的，而是定量的。希臘化時期的社會生活充滿了大都市的特性，自然開始褪色，有史家以此來解釋量化思考的興起。這個解釋有點兒啟發，但恐怕不大充分，秦漢以來，世界上哪里也不像中國那樣有持續了兩千年發展的大都市生活，但定量思考始終不是中國文化的特點，乃至推崇數字化的黃仁宇把缺乏數字化視作中國政治治理逐漸落后的根本原因。但是不管量化思考的興起出于何種歷史根由，亞歷山大里亞科學“ 與其希臘前輩比較，較少哲學性，更多數學性”則為史家所公認。

公元二世紀初，亞歷山大里亞的托勒密是古代天文學的集大成者，所以這一時期的天文學通稱為托勒密體系。很多專家認為這個體系中沒有很多東西是托勒密本人原創的，但他是希臘文明的最后一位偉大的天文學家，總結了迄于當時的全部天文學成就。托勒密體系在解釋天體運行的觀察資料上取得了巨大的成功，然而，仍有很多細節不能很好吻合。它能把月食預言的誤差縮小到一兩個小時之內，這當然是了不起的成就，但畢竟還有一兩個小時的誤差。天文學家通過種種辦法來完善這個體系，其中最主要的辦法是在本輪上面再套本輪，于是產生了一串大本輪小本輪。

希臘天文學力求不斷精準，但始終跳不出兩球模式和本輪這類設置，一個根本原因在于他們認定天體是沿著正圓軌道周轉的，這個畢達哥拉斯原則又深深坐落在圓是完滿的而天體屬于圓滿的神明世界這兩個信念。從科學的具體發展來說，則又因為希臘人沒有發展力學。“ 由于沒有一種力學理論，希臘人總是努力把所有復雜的〔后世〕運動還原為他們所能設想的最簡單的運動，即均勻的圓周運動及其疊加。”

為了在數學上逼近行星的真實軌跡，本輪越加越多，可是盡管這個體系在數學上不斷逼近實際觀測資料，但它越來越不像是真的。為什么呢？因為這么繁復的體系不自然，因為上帝似乎不會設計這么煩瑣的一個宇宙。科學史家認定，至少在很大程度上，托勒密體系的天文學家把偏心圓、本輪等等視作數學工具而非物理實在。托勒密本人似乎也提示，他的模型只是一種數學上的解決。在古代人那里，數學和實在是兩回事，數學上的解絕不代表實在的圖畫。不少論者認為托勒密體系是“ 操作性理論”。大致上，操作性是說，它考慮的不是物理真實，但是它在某個方面是有效的。總之，托勒密天文學和亞里士多德的天學是不一樣的，亞里士多德的《論天》是天的哲學。宇宙論和天文學這兩個名號即指稱這種區別。大致可以說，柏拉圖和亞里士多德是宇宙論，而托勒密是天文學。兩者交織自不用說，直到開普勒那里仍是交織的。

相形之下，兩大天球體系比較自然，地球在中央，外面有一個大天球。加上另外的一些中間天球，七層也好，九層也好，五十五層也好，還是一個比較完美的宇宙模型，普通人比較容易理解、容易接受。可托勒密的這個宇宙模型更為專家認可，因為它解釋了很多細節。但它很復雜，只有科學家弄得懂。古代的哲學—科學可以很高深，但是它不是光對專家說話，它對所有有教養的人說話。道理可能高深，但不能最后求助于過多的技術性解釋。托勒密體系卻要求讀者具有相當專門的數學知識。然而，也正是由于這一點，從今天我們對科學的界說來看，天文學是唯一一門比較成熟的科學，需要通過專門的訓練才能理解。

這里似乎有一個矛盾，比較自然的學說不夠精密，比較精密的學說又不夠自然，甚至不自然到讓人覺得不可能是真實的。

托勒密體系是庫恩后來所謂范式者，托勒密之后，包括在中世紀的一千年里，一直為人所信奉。直到哥白尼之前，天文學的主要發展在于更精巧的本輪設計，沒有出現什么具新意的思想。惱人的是，新的精巧設計始終沒有達到與實際觀測的完全吻合，但更為惱人的是，天球的結構被弄得極為繁復。

題圖為陳嘉映，來自：騰訊