自然数字化与现代自然科学的组建.docx

自然数字化与现代自然科学的组建柏拉图把毕达哥拉斯学派的思想发扬光大，使其对后世产生了巨大而深刻的影响。在《蒂迈欧篇》中柏拉图描述了宇宙的创生过程。他首先强烈反对前苏格拉底哲学家们的思想。按照这些哲学家们的说法，世界万物都是按照它们内在的本性运作，宇宙的秩序是内在的，不是外部作用者强加于它的。柏拉图把宇宙描述为是一位神匠即造物主的手工品。一个超越的形式世界（理念世界）是造物主创造世界的基本条件。造物主则努力克服一个处于混沌状态的、还尚未被赋予形式的质料的内在局限性，按照形式世界的模型创造整个世界。被创生的世界是完美的形式世界的不完美模仿。所以柏拉图认为宇宙是理性计划的产物，宇宙中的秩序就是理性的秩序，是从外部强加给不顺从的质料，理性所追求的真理必然存在于形式世界之中。更重要的是，柏拉图所描述的造物主不仅是一位理性的工匠，而且也是一位数学家。他是按照几何原理构造宇宙的。这也是为什么注重追求宇宙理性的柏拉图拒绝不懂数学者进入他的学园的原因。受毕达哥拉斯学派的影响，柏拉图将构成世界的四元素：土、水、气、火还原为更为基本的东西——三角形。他认为，用不同的三角形的组合可以造出五种正多面体中的四种，而上述的四种元素实际上分别就是四种正多面体中的一种：土是立方体，火是四面体，气是八面体，水则是正二十面体。而世界最初的形式是球体，因为球体最为均匀又无差别。就这样，柏拉图系统地阐述了一个“几何原子论”。柏拉图的几何原子论代表了人类向自然数学化迈出了重要的一步。

毕达哥拉斯学派所倡导的将一切事物还原为数的纲领在柏拉图这里得以完美的实现，而由爱利亚学派的哲学家们所提出的“变化问题”也由柏拉图给出了完美的回答，即千变万化的表象世界背后是一个不变的数学实在世界。作为自然数学化运动的先驱，古希腊人不仅给后人留下了毕达哥拉斯——柏拉图主义这样伟大的哲学遗产，而且他们自己也将柏拉图的这种理想贯彻到对自然的研究中，从而开创了数理天文学。古希腊的数理天文学的一个基本假设认为：宇宙的结构就是一个真实的几何结构，天体的运动可以在几何学中得以描述和预测。柏拉图首先提出“拯救现象”的任务，为古希腊数理天文学规划了研究纲领，即用简单的数学模型来解释和说明天体的复杂运动。托勒密的地心宇宙体系就是这一纲领最杰出的代表，也是自然数学化运动中优秀的范例。而亚里士多德则为“拯救现象”的几何宇宙体系给出了物理学论证，表明宇宙理论不仅只是符合天文学现象的数学体系，而且也是在物理学上合理的、可理解的实在体系。因此，近代科学起源于天文学革命并不是偶然的。

宇宙空间的背景化

近代自然科学建构的一个形而上学假设是：存在一个“均一、无限”的宇宙空间，即一个背景化的宇宙空间。在这个宇宙空间中，惰性的、受数学规律支配的物质微粒永恒做着机械运动，从而形成对于人类而言丰富多彩的表象世界。而这一形而上学假设就是自然数学化运动的一个直接后果。在哥白尼提出他的新宇宙体系之前，整个西方基本上是承袭了里亚士多德的宇宙体系。亚里士多德的宇宙首先是一

个处处充满着“质”、其空间结构体现着完美与价值的等级宇宙。在亚里士多德看来，整个宇宙是由恒星所在的水晶球壳所包裹着一个巨大的球体。这个球体内部被月球所在的球壳分为有着本质区别的上下两个区域。月上区由不变的第五元素——以太——所构成的，体现着完美、不朽和高贵的永不变化的循环区域。而月下区则是由土、水、火、气构成的，充斥着生与死以及各种短暂的变化的区域。在这样的宇宙中，推动行星和月下区物体运动的最终力量是所谓的“不动的推动者。”这个“不动的推动者”是整个宇宙秩序和规则的源泉，也是整个自然界运动变化的动力之源。在亚里士多德看来，整个宇宙就是一个从最低级的纯质料（它本身不是任何物，而只是构成事物的条件）向最高级的纯形式（它是整个宇宙运动、变化之最高目的，即“不动的推动者”）不断上升的等级系统。这个上升的过程是处于“潜能”状态的形式即质料向处于已实现出来的潜能即形式的不断运动过程。

运动包括质料和形式在内，它不是形式外在地加于质料之上，而是就潜在地（作为潜能）蕴含在质料之中，是质料的某种尚未实现出来的本性。这样一切实体从本质上看都处于永恒运动之中，处于以潜能向实现的能动的过程之中，唯有纯形式即“神”才是宇宙中不动的推动者。同时亚里士多德的宇宙也是一个在空间上封闭和有限宇宙。在他看来，“空间不是支撑一切对象的东西，也不是为它们所占据的某种东西，而是，空间是在任何对象和把该对象围起来的那些对象之间的界限，对象本身是一个物质实体，而不是一个几何物体”。

物体处在一个地方，就是被它物所包围，而包围者就是空间（处

所）。空间属于特定时刻的特定物体，在同一物体的另一时刻或同一时刻的另一物体所拥有的空间是不同的。因此，亚里士多德所谓的“空间”是指每个实体所占据的那块“处所”，而“处所”并不是我们今天看来所有物体都在其中定位且都占据其一部分的背景空间，而是具有绝对的，独特的性质的处所，物体与处所（空间）是同一的。由这样的处所（空间）所构成的宇宙空间当然也就不是“均一、无限”的宇宙了，而是有着“质”的差别的、有限的宇宙了。在亚里多德之前，虽然柏拉图的宇宙也是一个渗透着心灵的神性宇宙，但柏拉图认为这样一个充满着心灵的宇宙仍然是一个数的王国。“宇宙根本上是几何的；它的基本构成要素不是什么别的东西，只是空间的有限部分；作为一个整体，它呈现出一种简单、美丽的几何和谐。”但是，在亚里士多德的物理学宇宙取得支配地位之后，人们把运用数学对现象的拯救仅仅看作是一种权宜之计，而把对现象所做的物理解释看作是对实在本身的真实把握。在亚里士多德看来，“量只是十个范畴之一，而且不是最重要的范畴。数学尊严只处于形而上学和物理学之间。自然根本上说是量的也是质的。”由此，数学化的宇宙与物理化的宇宙得以分离。而这种分离则阻障了人们对自然进行数学化达千年之久，直到哥白尼的出现。

自然的数学化在中世纪沉寂千年之后，哥白尼在近代自然数学化运动的复兴过程中迈出了第一步。基于对“简单、和谐的宇宙”这一毕达哥拉斯主义理想的追求，他提出了新的日心宇宙体系。新体系与旧的建立在亚里士多德宇宙论之上的地心宇宙体系的不同仅仅在于：哥