Ⅰ 古代的遗产

第一章 导言

1.关于自然的科学思想在数个世纪中屡有转变，其中最为深刻、影响最为深远的莫过于所谓机械（mechanical）世界观或机械论（mechanistic）^注4世界观的出现。

首先，正是这一观念造就的研究方法和讨论方法使物理科学（包括关于无生命自然的所有科学：除了严格意义上的物理学，还有化学、天文学）能够蓬勃发展，今天我们正在享用它的成果：以实验为知识来源，以数学公式为描述语言，以数学演绎为指导原则，寻求可由实验确证的新现象；其次，正是这一观念的节节胜利使技术发展成为可能，从而使工业化迅猛发展，否则现代社会生活根本无从设想；最后，正是这一观念所蕴含的思想方式深入到了关于人及其在宇宙中位置的哲学思想，渗透到了初看起来与自然研究无涉的众多专门学科之中。鉴于所有这些因素，物理科学的机械化已经不单单是一个关于自然科学方法的内部问题，而是影响了整个文化史，因此，它很值得科学界以外的学者关注。

接受机械论观念对整个人类社会产生了深远的影响，至于如何评判这一历史事实，存在着各种不同看法。有些人把它看成人类思想渐趋明朗的征兆，预示着能在一切知识领域获得可靠结果的唯一方法不断得到应用。即使后来的物理科学不得不放弃经典机械论的一些基本原理，这种方法的价值也依然未受损害；另一些人虽然认识到，机械论观念对于理论认识的进步和对自然的实际控制至关重要，但却认为它对于哲学科学思想以及社会的一般影响几乎是灾难性的。在他们看来，让其他科学分支尽可能地效仿物理科学的研究方法绝非方法论的理想。他们往往认为，思想受制于机械论观念是世界在20世纪（尽管有各种技术进步）陷入精神纷乱和困顿的主要原因。

然而，我们关注的并非这种观点分歧，而是机械论科学是如何产生的。这并不意味着评价它对思想和社会的影响无足轻重，而只是考虑到，假如不清楚机械论在科学中的发展过程，不真正理解它如何能对科学家产生深刻的影响，那么做出这种评价是很困难的。要想避免得出草率的结论和情绪化的判断，这里尤其需要一种历史根据。

2.我们先前使用了“世界图景的机械化”和“机械论观念”等一些术语而未作进一步说明和定义。之所以如此，并非因为这种说明没有必要，而是因为它们的含义相当含混，而且与时代密切相关，以致根本不可能三言两语就定义清楚。从某种角度来说，我们整本书都在试图回答这样一个问题，即在什么意义上可以谈及一种机械论的世界图景。在这样说的时候，我们想到的是希腊词μηχανή所暗示的“机械”或“机器”的含义（即把世界［无论是否包含人的精神］看成一台机器）吗？抑或是指，自然事件可以借助于力学（mechanics）^注5这门科学分支的概念和方法进行描述和处理（这时这个词在一种非常不同的含义上被使用，意指运动科学）？这个问题我们目前只能暂时搁置起来。

如果持后一观点，那么它指的是哪种力学？是与亚里士多德和阿基米德的名字联系在一起的古代力学，还是以牛顿命名的经典力学，抑或是20世纪在相对论和量子理论影响下产生的力学？

这里对古代、经典和现代的划分（这里的“经典”［classical］一词不同于它在“古典时期”［classical antiquity］中的用法，而是指今天的物理学家赋予它的含义）不仅适用于力学，而且（在力学的影响下）也适用于整个物理科学。物理科学的历史发展或可分为三个时期，其中每一个时期（尽管有一个渐进过程）都有确定的起始年份：古代物理科学始于米利都的泰勒斯（Thales of Miletus，约公元前600年），经典物理科学始于1687年艾萨克·牛顿《自然哲学的数学原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica）问世，现代物理科学始于1900年马克斯·普朗克（Max Planck）提出量子概念。这一划分也严格限定了本书的主题：我们只讨论经典物理科学的起源史及其在牛顿著作中的最终确立，而不考虑它在18、19世纪的影响，也完全不涉及现代物理科学。

相对于1687年这一明确下界，我们却无法指定同样明确的上界，除非从泰勒斯算起（那时理论科学的历史必定已经开始），因为对于古人如何形成关于自然事件的清晰观念，我们只有零星的了解。的确，虽然可以说经典物理科学的奠基完成于1687年，但却说不清楚这种奠基从哪一年开始。经典物理科学由古代科学逐渐发展而来，而且自然思想的演进每每表明，它并不需要拒绝或忽视前一时期所取得的成果，而是可以在适当改造后接受它们，沿着古人业已开辟的道路继续前进。如果我们想了解它的起源，就必须由果溯因，厘清师承关系。就这样，我们最终无可避免地来到了古希腊。在许多领域，那里都是孕育欧洲文化的真正摇篮。如果不研究古希腊，我们就无法完整地洞悉这些领域最深的基础。

3.这也许意味着，要想实现本书的目标，我们就不得不回到哲学的传统开端，回到泰勒斯所说的万物源于水，万物充满了神灵，并从这里探究希腊自然思想的所有支脉。如果我们力图完备，那么这的确是必需的。然而，这一理想尽管诱人，却有迷途之险，我们必须警惕它的诱惑。本书的目的并不是为科学史家提供一部手册，而是专为对这一主题有广泛兴趣的普通读者所写。他们可能并未受过数学或物理学的专门训练，我们相信粗线条的概览要比琐碎的讨论更能使他们受益。因此，我们只关注希腊文化对于物理科学兴起的贡献，不是追溯希腊思想本身的历史发展，而是探究希腊留给欧洲的思想遗产，寻觅它为欧洲思想指引的方向。

这份遗产有两个不同方面。首先是一些伟大的基本观念，它们更多是哲学性的而非科学性的。虽然它们并非永远有效，但却一直影响科学的发展至今；其次是希腊科学的一些正面成果，后来者往往以此为基础，至少以之为出发点。我们先来概述希腊哲学的一些思想流派，它们对自然科学至关重要。