第二章 科学理性精神的起源

第二章科学理性精神的起源
讨论公元前6世纪以后的古代世界科技文化，不可避免地要以希腊科学为主。

从古希腊历史上看，自公元前11世纪到前9世纪为荷马时代，氏族制度逐渐解体。

公元前8～6世纪，由于铁器的普遍使用，使生产力有了很大的提高，希腊产生了许多奴隶制城邦，从而逐步进入文明社会。

一般认为，希腊科技从公元前7世纪爱奥尼亚地区米利都城的泰勒斯开始，到公元前5世纪为雅典时期；
公元前4世纪亚历山大大帝东征，并在尼罗河三角洲建立亚历山大利亚城，希腊文化也随之东移，进入希腊化时代，它一直到公元前30年，罗马灭掉希腊帝国的最后势力——埃及的托勒密王朝为止，古希腊的科技一直蓬勃地发展了300多年。

此后古代科技文化进入罗马时期，由于种种原因，除了某些技术得到初步发展之外，古代科学思想进入发展的低谷。

希腊是从野蛮时代直接进入铁器时代的，并且一开始就是从事航海的民族，这使他们能够从每一种文化和传统中吸取真正有价值的部分，而不死板地遵循任何一种特殊的文化传统。

人类有认识世界与说明世界的天性。

在人类历史上，希腊人是第一次形成独具特色的理性自然观的民族，而这正是科学精神的基本因素。

与之相对的是许多古老的民族，只有神话或宗教的自然观，他们缺乏对自然界的理性看法，自然界常被认为是混乱、神秘并且变化无常的。

古希腊的自然哲学虽然也有神话与巫术的印记，但已经远远地超越了它们。

早在雅典时期，杰出的自然哲学家已开始摆脱神学与宗教的束缚，与远古巫术与神话截然不同地用理性的自然观来研究自然。

在长期的积淀后，先后形成了数学理性、逻辑理性与实验理性的雏形。

而数学理性、逻辑理性与实验理性共同构成了科学中的工具理性，它们分别为科学知识的精确性、条理性和可靠性（实证性）提供保证。

正是这种作为希腊文化精髓的理性精神在人类思想史特别是科技文化史的发展中，经过漫长的孕育、发展与成熟，绽放出了绚烂的近代科学之花。

当人类进入以希腊为标志的时代后，认识的突出特点表现为哲学的批判与思辨，在古希腊的哲学家都是把当时所谓的“自然科学”作为思辨的哲学来研究的，它仅仅是以一种自然知识或自然哲学的形式，作为古代哲学的一个组成部分存在于整体哲学中。

同时古希腊的学者传统与工匠传统长期对立，批判与思辨的哲学传统和常识、经验的工艺传统一直各自孤立地存在与发展着，经验概括与理论思维之间始
终处于对立状态，所以古希腊时代是不会产生自然科学的。

只有到了近代，实验方法破经验之土而出，实现了哲学传统与工艺传统的结合，感性经验真正地转化为理性分析和概念批判的对象，近代科学才作为人类的一种高级认识形式和知识形式诞生出来。

2．1早期自然哲学
关于古代希腊罗马时期的科技文化，我们按照一般的看法，Array将其划分为四个阶段，即：早期自然哲学(公元前7世纪～前5世
纪)、希腊科学的黄金时代（公元前5世纪～前4世纪）、希腊化时
期即亚历山大利亚学派（公元前323～前31）和罗马时期（公元前31～公元476）。

这里首先介绍早期自然哲学的几个主要流派。

我们主要介绍米利都学派（即爱奥尼亚学派）的三个代表人物泰勒斯、阿那克西米尼、阿那克西曼德。

另外介绍一些与此密切相关的人物及其思想。

在科学史和哲学史中，一般首先提到的自然哲学家，就是米利都学派的创始人泰勒斯(Thales，公元前624～前547)。

他自己的著作没有多少留下来，他的事迹都是后人记载的。

有些科学史著作赋予他很多头衔，如丹皮尔在《科学史及其与哲学和宗教的关系》一书中说他是商人(社会职业)、政治家、工程师、数学家兼天文学家。

恩格斯则称他为几何学家，因为是他最先把几何学从埃及引进希腊的。

“几何学”一词的来源与土地丈量有关，这是因为尼罗河经常泛滥，所以要经常地丈量土地，因此埃及最早有了几何学。

泰勒斯作为一个商人在地中海周围的各地经商，于是从埃及把几何学带到了希腊。

同时他还最早预言过一次发生在公元前585年的日蚀。

泰勒斯最主要的哲学观点是主张世界万物的本原是“水”，即万物都是由水变来的。

日本一位科学史家大沼正则认为，泰勒斯之所以有这个观点，是他直观观察的结果。

他作为橄榄油商，常年在大海上经商(据说他相当富有)，他对大海的印象很深，亲眼看到大海瞬息万变而又永远不变：海上波涛滚滚，颜色变化多端，但组成大海的水又是不变的。

从这里我们看到，古代人的哲学思想都立足于直观的观察。

当时的自然哲学家还有其他的观点。

比如泰勒斯的学生阿那克西米尼（Anaximenes，公元前588～前525)就认为万物的本原是空气，一切都由“气”转化而来。

因为空气最轻，当它很稀薄时，它可以变为火；气在浓厚时可变为风、云；当它更浓厚时，“气”就变为“水”；“水”再凝固就变成“土”。

这里的“水”、“土”不是指具体的水和土，而是泛指一般的液体和固体。

我们看到，他的观点也是直观观察得出的，因为气态凝结为液态，液态又凝结为固态的现象，在自然界里是很常见的。

还有一位自然哲学家叫赫拉克利特 (Heraclitus of Ephesus，公元前540～前480)，是爱非斯学派的创始人。

他还是辩证法的很重要的代表人物。

他认为组成世界的基本元素是“火”。

恩培多克勒(Empedocles，公元前493～前433)则在泰勒斯、阿那克西米尼和赫拉克利特之后提出关于水、火、土、气的“四根说”。

他认为物质的“根源”或“元素”是土、水、气和火——一种固体、一种液体、一种气体、一种比气体更稀薄的物质。

由于这四种元素不同的结合，就形成了各种类型的物质，就像
画家用四种颜料配成各种颜色一样。

由此可见，早期的自然哲学家都致力于探索世界的本原问题。

而他们的哲学理论都以直观观察为依据，用一种可见的、在今天看来完全是一种具体的感性存在物来代表万物的本原和构成万物的基本元素。

另外，他们不仅探索世界的本原和组成元素问题，而且还探索整个宇宙是怎么发展的。

泰勒斯的学生阿那克西曼德（Anaximander，公元前611～前516）认为万物来源是“未规定的物质”(希腊文apeiron的意译，或译为“无定形者”、“无限的东西”)，即脱离开具体形态的东西。

显然，这种观点与泰勒斯相比，其抽象概括程度要高很多。

阿那克西曼德的进化观认为，最原始的动物是从海里的泥变化而来的；人是从一种鱼类发展而来的。

说明进化论思想在古希腊就已经有了雏形。

现在阿那克西曼德的原著《论自然》早已失传，只有第二、三手材料。

如在19世纪英国科学家赖尔的代表作《地质学原理》中，具体地谈到了阿那克西曼德进化思想的细节：最初的人类起源于鱼，由鱼抚养到能够自由行动以后被抛弃，于是开始登陆。

赖尔一书中还有一个毕达哥拉斯学派不吃鱼的故事。

据毕达哥拉斯看来，鱼是人类的祖先，所以不能食用。

这个学派认为；鱼和像鱼的动物起源于热的土和水，人胎生长在这些动物里面，一直到成熟，当动物破裂的时候，产生出自寻食物的男人和女人。

这两个例子说明，古代自然哲学的天才猜测从总体上是正确的，如生命最初是在原始海洋里出现的，等等。

他们猜到了生物是有起源和进化的。

然而，一旦具体到细节，往往流于荒谬。

毕达哥拉斯(Pythagoras，公元前585～前500,一说为公元前Array 560～前480)是古代自然哲学的重要人物之一。

毕达哥拉斯是古
代大数学家，他的最重要发现就是众所周知的毕达哥拉斯定
理。

同时他又是很有影响的哲学学派的首领，这一学派同时也是带有宗教和政治色彩的团体。

据亚里士多德《形而上学》一书记载，在毕达哥拉斯发现他的定理后，这一学派举行了“百牛大祭”(Hekatombe)来庆祝这一重大发现。

这一学派还规定了很多奇怪的宗教戒律，如不要用刀子拨火，不要使天平倾斜，不要坐在斗上，不要吃心，不要与人共抬一件重东西等。

甚至把毕达哥拉斯神化，说初学者只能闻其声，不能见其面。

可见，这个学派带有神秘的、秘密的性质。

但它主要是一个数学学派。

在毕达哥拉斯的自然哲学思想中，最主要的观点是什么？亚里士多德在《形而上学》中概括了其基本观点，就是：数是一切事物的本质，而宇宙的组织在其规定中通常是数及其关系的和谐的体系。

这就是说，宇宙中万事万物的结构、组织，都是由数和数的和谐关系所决定的，数可以代表宇宙中的各种事物。

在毕达哥拉斯那里，数简直就是一种独立的存在。

因为当他们说到一切对象由(整)数组成，或者说数乃是宇宙的要素时，他们心目中的数就如同我们心目中的“原子”一样(M.克莱因：《古今数学思想》，I，第35页)。

他把世界的本质归结为数，如同米利都学派把世界本质归结为“水”、“火”、“气”一样，同是用理性来说明世
界，不能简单地认为是唯心主义观点。

那么，毕达哥拉斯究竟根据什么，提出他这种哲学观点的呢?他为何会达到这种抽象的地步呢?有些科学史家认为，他之所以提出数是万物的本质，也有他的现实依据。

具体地说，有三个方面：
第一，他从经验中考察到，谐音与数有关系。

关于这点，还有一个故事。

有一次毕达哥拉斯路过一个铁匠铺，听到里面打铁的声音十分和谐悦耳。

他经过观察、研究，证明：这不同的声音不是因为使劲大小不同，而是由于锤子本身的重量不同所致。

他研究了锤重与音程的关系，并对音程作出了数学解释。

他还用弦作实验，证明了用三条弦发出某一个乐音及其第五度、第八度音时，这三条弦的长度比一定为６∶４∶３。

第二，他的“数为万物本质”的思想的又一依据，被认为从几何图形中得来。

比如，他的勾股定理证明了；只要三角形三边之比是３∶４∶５，那么这个三角形必定是一个直角三角形。

这是他观察几何图形的结果。

所以他就认为，数支配着事物的性质。

正如丹皮尔所说，毕达哥拉斯“企图在这种比例数体系基础上，来建立关于宇宙的理论”。

第三，他认为天体的运行与数有关系。

这一点不是观察的结果，而是臆测。

但这种臆测，与他对天文现象的观察也不无关系。

梅森指出，毕达哥拉斯学派认为天体和中心火团的距离，与音阶之间的音程具有同样的比例(梅森：《自然科学史》，上海人民出版社，1980，第21页)。

也就是说，天体之间的距离遵循着一定的“数的秩序”。

由以上三方面的研究，他得出了结论，认为数是支配万物的，是万事万物的本原。

这个学派后来分化为科学派和宗教派。

前者发展了毕达哥拉斯对数学的贡献；而后者则发展了这一学派带神秘主义色彩的方面，把数推广到社会。

比如认为“3”代表婚姻，“4”代表正直，“7”代表幸运，“10”代表“完满”，因为10＝１＋２＋３＋４。

毕达哥拉斯学派还有一个重要思想，即包括地球在内的天体，围绕着一团“中央火”运行。

据科学史记载，中央火是该学派成员菲洛劳斯(公元前450～400)提出的，并受到赫提克利特关于火是本原的影响，认为火最高贵，永恒的火才有资格占据宇宙中心位置。

虽然这火不是太阳，但毕竟是关于地球运行的第一个猜测。

这个思想后来被阿利斯塔克(Aristorchus，公元前310～230)发展为一个假说，即“恒星与太阳是不动的，地球沿着一个圆周的周边绕太阳运动，太阳则在轨道的中心”(丹皮尔《科学史及其与哲学和宗教的关系》，第87页)。

这个假说是在公元前270年前后提出的。

它是哥白尼日心说的先驱。

此外，毕达哥拉斯认为，圆是最完善的几何图形，球是最完善的几何立体。

因此天体必定都是球形，天体的轨道也必定都是正圆的。

这个思想后来成为柏拉图原理之一，它直到近代仍然束缚着天文学的发展。

数学早在原始社会后期就已萌芽，而它作为“一门有组织的、
独立的和理性的学科”则产生于古希腊时代。

正如《古今数学思想》的作者、美国数学史家M.克莱因所说，希腊人“在数学史上至高无上”。

我们认为，尤其从方法论角度看，这个评价丝毫不过分。

在古希腊哲学的各大学派中最先把数学不仅看作知识、而且当成研究自然的方法的，首推毕达哥拉斯学派。

毕达哥拉斯从“数是万物本原”的自然观出发，不仅认为和谐的几何图形与数有密切关系，而且认为音乐的和谐也与数密切相关；他甚至猜想“全宇宙也是一个数，并应是一个乐调”。

他提出数的德性应该是完全的、均匀的、和谐的，宇宙间存在数学上的和谐的假说。

当然这种“数学和谐性假说”把适合现象的数学关系看作事物何以如此的解释，把主观上自由创造的数学模型强加给自然界，在本体论上是错误的。

但是，数学和谐性假说作为希腊文化的理性精神的核心内容的提出，标志着数学理性的萌芽。

所谓数学理性，就是用数学模型的方法寻求对于自然界事物的本质和运动规律的理性把握，它和逻辑理性、实验理性一起，乃是希腊哲学的理性精神的重要组成部分。

尽管作为数学理性雏形的数学和谐性假说存在本体论方面的错误，但是，如果人们把认识顺序颠倒过来，即不是把数学模型强加给自然界，而是从自然现象中抽取出现象之中和谐的数学关系，那么，“数学和谐性假说”则具有重要的方法论的启发意义。

事实上，它在科学史中的确发生了深刻的影响。

既然和谐的宇宙是由数构成的，那么自然的和谐就是数的和谐，自然秩序就是数的秩序。

这就使后世科学家为了自觉发现自然现象背后的数量关系、探寻自然界的内在秩序及其规律、用对自然规律的定量描述（表现为数学模型）代替定性描述，而作出不懈努力，并取得一次又一次质的进展。

古希腊哲学家柏拉图继承了方法论上的毕达哥拉斯主义倾向。

诚然，他作为苏格拉底的学生，在本体论和认识论观点上同毕达哥拉斯学派有明显的区别。

他不承认数是万物自身及其本原，而认为万物的本原是“理念”；人们认识自然的顺序应当是从“理念”开始，到“数理对象”（即算术数和几何图形），再到“可感觉事物”。

但他承认理念可以用数学模型来表征，错综复杂的自然现象可用数学上和谐的关系来解释。

在这里，“数理对象”不单单是居于普遍理念和个别事物之间的特殊层次上，而且重要的问题在于，它还是联结理念和可感觉事物的中介。

换句话说，数学在主体认识客体的活动过程中，始终起着工具的、方法的作用。

柏拉图不仅强调了数学方法在认识自然中的地位，而且身体力行地把数学用于实际的自然认识的过程中。

比如，他把“数理对象”表征为宇宙结构的几何模型和天体运动的几何模型。

他说，造物主在创造宇宙时就把数学模型印在无形式的“原初物质”之上了。

他一方面试图用和谐而规则的立体几何图形解释构成万物的各种元素（火、气、水、土和天上物质）及其性质，另一方面把毕达哥拉斯关于日、月、行星的均匀圆周运动的假说，扩展为所有天体的运动模式。

尽管当时的天文观测已发现部分星体表观运动的不规则性，但柏拉图仍坚信天体作为神圣不变的永恒存在，其运动必定遵循均匀（匀速度）而有序（正圆形轨道）的原则。

这就是天文学史上著名的“柏拉图原理”。

这条原则作为数理天文学萌芽的标志直至近代还指导着天文学的发展。

但是，应当假定每颗行星作何种均匀而有序的运动，才能说明表观上的不规则运动呢？或者说，应建立怎样的数学模型才能够“拯救现象”（Save the
appearances）呢？这个问题柏拉图没有、也不可能作出完满的回答，但它却激励和启发了后来的自然哲学家去揭示宇宙何以有序的数学模型。

在天文学领域中，在柏拉图的数学方法和理论的影响下，欧多克斯和亚里士多德先后提出了27个天球和55个天球的同心球体系；而后，阿波罗尼乌斯和希帕克斯又分别提出本轮—均轮概念和偏心圆概念；最后到罗马时期，托勒密集前人之大成，在《至大论》中完成了天文学史上第一个完整的地心体系。

这个体系由一系列数学模型所构成，每个模型都用本轮—均轮来复制以黄道带为背景的某一行星的表观运动。

它对柏拉图的数学方法既有所继承，更有所发展。

古代天文学和物理学都十分重视数学方法的运用，这也是数学本身不断发展的基本动力。

然而，数学方法在这两个领域中的地位却并不相同。

由毕达哥拉斯和柏拉图奠基的天文学家的传统，是把自由创造的数学模型强加到现象上去，以拯救现象；而与此形成鲜明对照的，由亚里士多德和阿基米德初步建立的物理学家的传统则是从实际观测到的自然现象中抽出数学关系，以便解释现象何以如此。

如阿基米德本人正是在实验研究的基础上运用数学手段提出了著名的杠杆原理和浮力定律。

上述这两种传统既相互对立，又彼此补充，从而促进了自然研究中数学方法的形成与完善，并为近代科学中实验－数学方法的产生准备了条件。

前370）和伊壁鸠鲁（Epicurus,约公元前341～前270）。

留基伯及其学生德谟克利特发展了爱奥尼亚学派的物质由“种子”或“元素”构成的观点，形成了古代的原子学说。

留基伯出生于泰勒斯的故乡米利都城，约在公元前440年在色雷斯的阿布德拉创立原子论学派。

他认为宇宙本原是在虚空中运动的不可分割的原子；原子有大小、形状的不同；在做漩涡运动时把大个原子聚在中央，形成地球，散在外部的较小原子则结合生成万物。

他还提出事物的因果原则，认为“一切事情的发生都有其原因和必然性”。

德谟克利特出生于色雷斯的阿布德拉城，曾游历西亚、印度、埃及等地，学习了古代东方的知识。

他研究天文、地质、生物、数学、物理等学科，提出了圆锥体、棱锥体、球体等体积的计算方法。

他还对逻辑学的发展作出过重要贡献，是首先给概念下定义的第一人。

被马克思、恩格斯誉为“经验的自然科学家和希腊人中第一个百科全书式的学者”（马克思恩格斯全集第3卷，第146页）。

但他在科学史上最重要的贡献是他继承了其老师留基伯的原子论，并将其发展得更加成熟与完善。

他认为宇宙的本原是原子与虚空。

原子是肉眼看不见的、不能再分割的物质微粒，彼此无质的区别，只有大小、形状和序列的不同；虚空是原子运动的场所，二者都客观存在着。

原子在虚空中不间断地做急剧的直线运动，由于碰撞而形成漩涡，并结合成万物。

万物由于原子的结合形式不同，因而性质也不同。

万物有生有灭，而原子则永无生灭。

生物的灵魂是由更加精细的原子组成，由呼吸进入人体，死亡则灵魂原子消散。

和留基伯一样，他也强调必然性，否定偶然性。

这是他们在哲学上的重大失误。

他们二人都试图用原子运动去解释天体的形成，认为无数的原子在巨大的漩涡运动中互相冲击，其中较大的原子被赶到漩涡的中心，细小的原子飞到外围虚空，从而形成了不同的天体。

后来伊壁鸠鲁在雅典对前二人的理论进行了发展，认为原子不仅有大小、形状、序列的不同，还有重量的不同，因而会直线下落，同时由于原子群内部的其他原因，会有一部
分原子脱离轨道，做偏斜运动，从而导致“偶然性”的产生。

古代原子论是欧洲最早、最完备、也最接近于近代自然科学的物质结构的哲学猜测，它发展了试图通过物质的结构去解释物质性质的正确见解，还提出了一些关于物质、空间及运动的天才见解。

不过古代的原子论主要还是一种哲学推论，它在产生之前没有足够的实验事实做依据，产生后也没有实验的检验，所以很容易被论敌所攻破，因而他曾受到亚里士多德的无情批判，以致此后数百年默默无闻。

2．2 希腊科学的黄金时代
公元前5世纪至4世纪，希腊科学进入了它的“黄金时代”，这就是以亚里士多德(Aristotle,公元前384～前322)为代表的时代。

同时，比他稍早几十年的希波克拉底在很多方面有与他类似的特点，所以也应算在这个时期。

这里介绍这两个人物及其学派。

亚里士多德是古希腊哲学第二阶段的代表，又是一个转折性的人物。

他所研究的领域是很宽阔的，这是各种版本的科学史都
公认的。

他是古代的天文学家、物理学家、气象学家、生物学(主要是动物学家)、心理学家(当然是古代水平上这些领域的科学家)，还是一个伟大的自然哲学家和逻辑学家。

据说，亚里士多德还研究过政治学、经济学和诗学。

实际上，正是为了构造一个完整的自然哲学体系，他才广泛地涉猎和深入到上述各个领域，并取得了辉煌的成就。

为什么说亚里士多德是一个转折性的人物?正如著名科学史家梅森所说，“他是最后提出一个整个世界体系的人，而且是第一个从事广泛经验考察的人”(《自然科学史》第34页)。

首先，虽然最早的自然哲学家都致力于构造世界体系，但是大多比较零散、比较简单。

不论是米利都学派，还是毕达哥拉斯学派，以及其他学派，都是如此。

与他们相比，亚里士多德所构造的自然哲学体系——五元素说，在古代算是最完整的了。

可以说他是古代自然哲学的顶峰。

同时，亚里士多德不同于以前的哲学家的更为重要的方面，在于他不是在脆弱的经验基础上去建立广泛的理论体系，而是十分注重经验观察。

特别他的后期动物学著作中，包括大量的观察资料。

这在他的《动物志》一书中表现得尤为突出。

他所建立的学术组织即吕克昂（Lyceum ）学派。

因为亚里士多德及其学生们习惯于在吕克昂的花园里散步，后人也称他的学派为逍遥学派。

这个学园与柏拉图的学院(Academy)是根本对立的，柏拉图的学院只限于单纯的哲学探讨，而亚里士多德的学园不仅是个哲学中心，而且十分重视经验观察和收集经验材料，尤其是在生物学方面。

他在科学史上的意义，就在于他在那个时代就进行了广泛的观察，而他的后继者所发展的，也正是这种趋向。

亚里士多德的具体科学贡献，首先是在生物学方面。

据说他本人曾解剖过50多种动物。

他观察的范围很广，如在厨房里看厨师解剖食用动物，在外科手术室看医生做大手术。

正是在观察的坚实基础上，他编写了不朽的著作《动物志》。

他对生命的定义是：“能够自我营养并独立地生长和衰败的力量”。

他最早提出鲸鱼是哺乳类；他已经观察到昆虫的变态、鸡胚的发育；生物分类思想也从他那时开始提出，他把540种动物进行了分类。

有些科学史家认为，亚里士多德在生物学上已达到对经验材料的某种程度的系统化。

他写的《论灵魂》
把生命活力分为。