《科学革命》 徐竹解读
《科学革命》| 徐竹解读
关于作者
劳伦斯·普林西比，美国约翰·霍普金斯大学的教授。主要研究早期化学史和炼金术史，所以同时受聘于科学史系和化学系。由于对科学史研究的卓越贡献，他还被授予“培根奖章”。
关于本书
现代科学的诞生无疑是深刻改变了人类整体命运的历史事件，而发生在16~17世纪的科学革命，就意味着中世纪科学向现代科学的转变。在《科学革命》这本书中，普林西比探索了科学革命中，各门学科领域中激动人心的革新与发展，为我们拨开种种陈腐的迷雾，呈现出这场革命的多重面相。
核心内容
本书讲述的是16~17世纪的科学史。作者主要讲述了以哥白尼、伽利略和帕拉塞尔苏斯等为代表的思想巨匠的故事，以此折射出科学革命的复杂内涵。现代科学并不简单地是对中世纪科学的彻底决裂，而实际上也同时是古希腊和中世纪科学传统的继承和延续。两者的继承性体现在，宗教并不总是消极阻碍科学革命。科学与宗教的对立是科学史上长期被塑造的神话，但科学革命的发生却恰恰依赖于科学与宗教之间可以存在着相互促进的、建设性的关系。
你好，欢迎每天听本书。本期为你解读的是牛津通识读本系列中的《科学革命》。这是一本只有100多页的中英对照的小书，但其中作者却讨论了一个非常宏大的问题，那就是，发生在16至17世纪的科学革命，是如何在宗教信仰的驱动下，狂热地探索自然界，完成了从中世纪科学向现代科学转变的。
英国有个科学史家叫李约瑟，长期研究中国古代科技史，他提出了一个很有名的问题：为什么中国在科学技术方面长期领先于西方却最终没有产生出现代科学？这就是著名的“李约瑟问题”。事实上，不只是中国，所有非西方的科学都没有产生现代科学，所以我们也可以这么问，为什么只有欧洲产生了现代科学？
一个直截了当的答案是，因为只有西方世界发生了科学革命。
这个“科学革命”，就是我们本期音频要说的主角。它是16到17世纪的这段科学史，从时间上接续了14至16世纪的欧洲文艺复兴。之所以说它是一场“科学革命”，是因为在此前和此后，科学家对自然界的基本认识发生了翻天覆地的变化。今天的科学，追根溯源地说，只是“现代科学”，英文是 modern science，其中“modern”所指的就是17世纪以来的时代。
这本书的作者是美国约翰·霍普金斯大学的教授，劳伦斯·普林西比，他主要研究的就是科学史。在这本薄薄的书里，他引领我们探索了科学革命时期各门具体科学激动人心的变革与发展。引领这场科学革命的思想巨匠，例如哥白尼、伽利略和帕拉塞尔苏斯，也都在他的笔下陆续登场。作者不仅清晰地介绍了他们所处的社会背景和研究动机，也为我们破除了科学史上的种种陈腐迷雾，还原了这场科学革命的真实面貌。
过去的科学史著作特别强调这场科学革命的革命性转变，但革命并非从天而降，现代科学的诞生其实是在长期积累之后的瓜熟蒂落。这既要追溯到古希腊的理性传统，更离不开对中世纪科学遗产的继承与改造。但这样一来，它还算是一场彻底除旧布新的“革命”吗？
为了说清楚这其中复杂的关联，我们可以从以下三个问题入手：第一，在现代科学诞生之前，科学家是如何认识自然的；第二，神学、自然哲学和现代科学之间是什么关系，在现代科学走出中世纪的过程中，各个学科是如何分化并发展起来的；第三，我们该如何看待这场科学革命？现代科学的形成，究竟是一场与中世纪决裂的革命，还是对中世纪科学的延续。
先来看第一个话题，在现代科学诞生之前，西方的科学家是如何认识自然的。
我们一开始就说了，现代科学之所以会诞生在欧洲，主要就是因为科学革命。当然，欧洲的科学革命有他特殊的社会历史条件。比如说，活字印刷术的发明促进了科学发现的传播，地理大发现为生物学、地质学的发展提供了丰富的观察资料，等等。但归根到底，科学革命的发生还是依赖于其内因，这最大的内因就是，从古希腊与中世纪以来，西方科学就一直在以一种非常独特的方式认识自然，而正是这条独特的道路才最终产生了现代科学。
西方科学认识自然的独特方式，植根于从古希腊到中世纪的自然哲学。英文的“科学”，也就是 Science 这个词，其实是很晚才出现的。历史上的科学家大都认为自己是在从事自然哲学的工作，例如牛顿命名自己的著作是《自然哲学的数学原理》。所以我们也说，这时候的很多科学家是“自然哲学家”。
在科学革命以前，自然哲学主要是受亚里士多德主义和柏拉图主义的双重影响。其中，亚里士多德主义是把宇宙分为月上和月下两个世界：月上世界由以太元素构成，是不变不朽的；月下世界则由土、水、气、火四元素构成，不断地分解与结合。四元素是用来解释运动的理论，土和水是重的元素，会落向宇宙中心，而气和火则是轻的元素，总是朝向月上世界的方向。这就解释了为什么石头和雨滴要下落，而烟和火焰却总是朝上。人的身体也可以用四元素来解释，当时的科学家就认为，人有血液、黏液、黄胆汁和黑胆汁四种体液，对应于四元素，决定了人的气质。健康就是要维持体液平衡，而平衡的打破则意味着疾病。
柏拉图主义强调以严格的数学和理论态度认识自然。在柏拉图及其追随者看来，月上世界的运行必然是匀速圆周运动，因为这是数学上最和谐的运动形式。柏拉图主义者最初把地球置于宇宙中心，认为月亮、五大行星、太阳以及其它恒星都镶嵌在不同层次的同心天球上。这些天球由内而外包裹得像洋葱皮，每一层都是匀速圆周运动。后来发现这样的模型不能解释行星的不规则运动，这就诞生了托勒密体系。其中，行星并不直接绕地球运行，而是沿一个小的圆形轨道运行，轨道中心再绕地球运行。这就好比是在大的钥匙环上面套了小的钥匙环，以地球为圆心的大环叫做均轮，而后套上去的小环叫做本轮。行星就在本轮上运转，同时整个本轮又在均轮上绕地球运动。
在科学革命之前，这样一套均轮加本轮的托勒密体系就是天文学的主流。它很好地解释了当时人们观测到的天象，尤其是行星的运动。最重要的是，它的这些解释可以得到非常严格的数学证明。柏拉图主义者称之为拯救现象，就是说能够从一堆看似杂乱无章的现象中发现规律，找出其中合理性的联系。这是一种发源自古希腊的纯粹理论态度，不关心实用的目标，而专注于如何解释现象。
上面讲的就是第一个问题，在现代科学诞生之前，自然哲学家们是如何认识自然的。从中我们看到，西方科学从根源上就是有特殊性的，主要体现在深受亚里士多德主义和柏拉图主义的影响。这有助于我们进一步弄清楚第二个话题，也就是，神学、自然哲学和现代科学之间的关系：在现代科学走出中世纪的过程中，各个学科是如何分化并发展起来的？
我们经常会觉得科学和宗教是井水不犯河水，甚至觉得他们是对立的。但事实真的如此吗？你可能不知道，1540年，耶稣会在教皇的授权下成立，耶稣会士们致力于教育和学术，建立了数百所学校和学院。科学革命的一些新科学思想往往是在耶稣会学校最先讲授的，蕴育新观念的思想家也是在这些学校培养出来的。
宗教神学诉诸上帝全能的信仰，自然哲学相信自然有其自主的合理原则，但这两者并不是截然分离的。研究物理世界意味着研究上帝的创造物，研究上帝则意味着了解世界。在文艺复兴和科学革命的时代，神学家和自然哲学家普遍相信，上帝留给人世间两本大书，一本是有字之书，就是《圣经》，另一本是无字之书，就是自然。而开普勒和伽利略等人还相信，它是上帝用数学语言写成的，在创世之初植入了有待人们发现的讯息。所以说，自然哲学或者说近代早期科学的研究同样有着神学上的动机，就是要从自然中发现上帝传达给人类的福音，赞美造物主的伟大。
除此以外，自然哲学还继承了古希腊的理性传统。前面说到的四元素说就是自然的内在原则，用土水气火的运动变化来解释现象，并不需要特别地假设有上帝之手的干预。到了文艺复兴的时代，随着大量古希腊学术文本的发掘和翻译，自然哲学的传统也在快速复兴。不过，那时的人们更乐于用富有想象力的目光看待自然，因而那时候所复兴的理性传统也跟我们今天说的“科学理性”大不相同。
文艺复兴时代的自然哲学，一句话来概括，就是强调万事万物都是互相联系的。这些联系往往是隐秘的、通常难以察觉的。但一旦人们能够掌握它，就可以控制许多意想不到的变化，这就是自然魔法。文艺复兴的人们对隐秘的关联特别有兴趣。比如磁石为什么能够吸铁？太阳为什么能够“吸引”向日葵？罗盘针为什么总是指向北极星？诸如此类。要掌握这些自然的魔法，自然哲学家就必须去发现自然中的内在原则，而不是诉诸神学权威或上帝的意志。他们很喜欢从类比上来寻找这些原则。比如，葵花受太阳吸引，因为它的颜色和形状类似于太阳。人的身体各部分也有很多与自然类似的地方，比如核桃仁很像大脑，是否核桃能补脑？太阳正像人的心脏，是否它的地位也应当像心脏对身体的作用？这些问题在当时的自然哲学中占据相当重要的位置。
以今天的观点来看，这是完全不科学的，怎么能以这么粗浅的类比来认识自然呢？但回过头来看，这样一种完全不科学的自然哲学，恰恰提供了走向现代科学的必要条件。
你看，天文学就是从自然哲学中发展出来的。哥白尼的“日心说”是这场科学革命最为人熟知的代表。哥白尼不满意托勒密体系，均轮上加本轮变得越来越复杂，背离了柏拉图主义数学上和谐的目标，因而他也常被描绘成一个叛逆者。但实际上，教会一直尊重哥白尼的研究，在修正历法时还写信征求他的意见。哥白尼一直怕别人批评日心说体系过于新颖，直到临终前才出版了《天球运行论》。事实上，哥白尼的日心说体系仍然保留了洋葱皮一样的天球，也并不比地心说更好地符合观测数据，所以在当时的人们看来也并没有太过新颖。更重要的是，多数天文学家对行星的位置计算更感兴趣，至于究竟是太阳绕地球转还是地球绕太阳转，根本无关紧要。这是因为，当时的天文学是为占星学服务的，而占星学更关心如何精确地确定行星位置。
哥白尼的故事并不是这场科学革命中的特例，事实上很多人知道的科学史都充斥着类似的故事。我们常常会听到，16、17世纪的科学家甘愿冒天下之大不韪，追求事实真相，挑战宗教权威，因而也受到宗教的迫害，轻则郁郁而终，重则舍生取义，他们是科学革命真正的英雄。
但事实的真相要复杂得多。在近代早期，如果没有宗教对俗世的超越性关怀，那么像哥白尼这样，能够突破经验的表象而探寻背后隐秘本质的科学大师，或许根本不可能出现。在他之后，开普勒继续致力于发现宇宙中的数学和谐关系，用球体内切正多面体的个数来类比行星的个数，以此证明哥白尼体系的正确性，并假定太阳有一种推动行星运动的灵魂，这就打碎了天球，行星自己在椭圆轨道上运行。牛顿则用万有引力定律解释了太阳灵魂，就是一种在物体之间普遍存在但又不可见的力。这其实仍然是文艺复兴时代的“隐秘性质”，只不过它现在获得了严格精确的数学表达。
除了天文学，同样产生于自然哲学还有化学，或者更确切地说是炼金术。这是最典型的自然魔法。术士们寻求把铅变成金，他们的理论基础是，金属是水银和硫在地下生成的复合物，结合的比例与纯度正确就会形成金。16至17世纪的炼金术士大都追随帕拉塞尔苏斯，主张以水银、硫和盐构成物质的“三要素说”，区别于亚里士多德传统的四元素。这既对应于基督教圣父圣子圣灵的三位一体，也合乎人的肉体、灵魂和精神之间的三位一体。
帕拉塞尔苏斯认为，化学是理解宇宙的关键，因为世界本质上是化学的。地下矿物的形成，生物的生长、营养、呼吸和排泄等等，本质上都是化学过程。上帝是一个化学家，从原始的混沌中创造世界，类似于通过萃取、提纯而获得化学产品。上帝将净化后的灵魂精神重新注入死后的肉体，使之复活为新生的人，也正如炼金术提纯三要素，重新结合成光彩夺目的贵重金属。
然而，炼金术的实用色彩甚至常常带有一些欺骗性，使化学在很长时间内无法获得应有的学术地位。现代化学的奠基要等到17世纪英国的波义耳，他认为化学为机械论的微粒哲学提供了最好的证据。因为化学实验常常意味着，把复合物分成小块，这些小块还能还原为原来的物质，就像一台机器的零件打散后还可以重新组装那样。尽管波义耳并不接受帕拉塞尔苏斯的大部分学说，但这种“重新合并”的观念却仍然能够在炼金术的传统中找到源头。只不过对于大多数化学家而言，把世界看作一台机器的机械论隐喻太过于贫乏无趣了，活泼泼的生命过程很难只用微粒的简单聚合来解释。所以机械论的观念必然也会被超越，但能够被超越也就同时意味着它为现代化学提供了一个崭新的起点。
从天文学与化学的例子中可以看到，尽管科学革命前的中世纪观念充斥着肤浅幼稚的类比，但这在自然哲学的理性传统中反倒成了寻求深入理解的动力，而并不满足于浅尝辄止的认识。现代科学正是在寻求普遍联系和隐秘性质的过程中，不断超越最初的粗浅理解，而最终脱胎换骨，成就自身的。
那么，我们该如何看待这场科学革命呢？现代科学的形成，究竟是一场与中世纪决裂的革命，还是对中世纪科学的延续？
在这个问题上，伽利略的故事是一个不错的例子，他正是处在这样新旧时代交替中的人物。
从1609年开始，伽利略用自己改进的望远镜观察天空，发现月球表面坑坑洼洼并不光滑，木星有四颗卫星，金星也像月亮一样有月牙到满月的变化。他很快公布了这些发现，实际上这些观测结果更多地支持了哥白尼日心说体系。但可能出乎我们意料的是，罗马耶稣会的天文学家支持了伽利略的发现，证实了这些观测并作出了新的观测。例如，克拉维乌斯是当时欧洲最受尊敬的数学家。我们今天使用的公历真正的名称叫“格里高利历”，就是他为教皇格里高利设计的。克拉维乌斯认为，伽利略的发现要求人们重新思考天界的结构。
但是，伽利略与耶稣会之间的友好关系并没能持续太久，很快他们之间就陷入了争论。今天，伽利略与教会之间发生的故事被当作科学与宗教的冲突例证，而广为流传，但实际的情形要远远复杂得多。其中有的是争论谁最先发现了某个现象，比如伽利略与耶稣会天文学家沙伊纳就在争夺发现太阳黑子的优先权。也有的争论中，伽利略并不是正确观点的一方，比如他与另一位天文学家格拉西之间，就争论彗星是不是天体。伽利略坚持说彗星是月下世界的幻觉。更为严重的是，伽利略为了支持自己的观点，莽撞地涉足了对《圣经》的解读，这在教会看来正像新教允许教徒自己解读《圣经》一样，当然也就会受到教会施加的限制。
决定性改变伽利略命运的是教皇乌尔班八世，他在做教皇以前曾是伽利略的朋友。他要求伽利略在自己的书中说明教皇的观点，主张自然现象可能有若干原因，其中一些是不可知的，因而我们不能绝对确定地把现象归于某个单一原因。
1632年，伽利略出版了他的《关于两大世界体系的对话》。在这本书中，伽利略的确满足了教皇的要求，然而却是借一个傻瓜之口说出了教皇的上述观点。可以想见，乌尔班八世看到这本书时感觉自己受到了多大的欺骗与羞辱。盛怒之下的教皇要求严惩伽利略以警戒世人，要求他发誓放弃地球在运动的观点，他的著作也被教会查禁，伽利略本人也被判终身软禁。应该说伽利略的遭遇对当时的科学发展产生了不利影响，笛卡尔把自己支持日心说的著作藏了起来，担任天主教职务的人也不再敢公开支持哥白尼学说，等等。
伽利略受到教会的谴责是事实，但一方面，这个事实不应夸大，他并没有被教会当作异端或被囚禁，即便在软禁之中他也可以从事教学和研究，还出版了另一部重要著作《两门新科学》。另一方面，伽利略被严惩的原因主要是激怒了乌尔班八世，而并不是与整个天主教会为敌。例如，即便教皇作出了谴责伽利略的决定，几位红衣主教，包括乌尔班的侄子，都拒绝在伽利略的判决书上签字。
伽利略当然是这场科学革命的亲历者和促成者，他的故事实际上也间接回答了现代科学与中世纪之间究竟是连续还是变革的问题。伽利略的发现无疑开启了科学发展的新时代，但促使他做出这些发现的科学工作，却不能脱离他所处的那个时代。以往我们会特别强调科学革命，就是因为相信中世纪只有经历深刻的变革才能产生现代科学。就好像17世纪的科学在伽利略、笛卡尔等大师的引领下，突然地从懵懂无知的少年走上了成熟的发展道路，才有了我们今天科学昌明的结果。然而，科学毕竟是在社会中运行的。
环顾我们今天的科学，都是要在回应和引领社会需求的过程中才不断获得发展所需的资源，那么我们有什么理由不相信伽利略时代的科学也同样是如此呢？正如我们所看到的，伽利略为了支持自己的观点，有时需要借助《圣经》和教会的权威，有时又不得不与之相对抗、妥协，甚至于委婉地表达自己的不满，进而受到更严厉的惩罚。在这个过程中，伽利略与他的中世纪先辈一样，并没有真正决然的差别。
说到这里，《科学革命》这本书的主要内容就讲完了，我们再来回顾一下贯穿在这本书里的三个核心问题。
第一个问题，我们谈了在现代科学诞生之前自然哲学家认识自然的方式，西方科学有其特殊性，主要是深受亚里士多德和柏拉图的影响。
然后我们说到了神学、自然哲学和现代科学之间的关系，以天文学和化学为例，说明在走出中世纪的过程中，各个学科如何分化并发展起来。尽管它们都源自于肤浅甚至幼稚的自然哲学，但始终保持了西方科学的理性传统。
我们以伽利略的故事来间接讨论了最后一个问题：也就是，现代科学的形成，究竟是一场与中世纪决裂的革命，还是对中世纪科学的延续？从科学发现的结果来看，无疑是决裂的，因为现代科学最终突破了中世纪科学的框架；但伽利略等人作出这些发现的科学工作，却无疑是中世纪科学的延续。我们作为处于西方文化传统之外的人，来学习、反思科学时，更是特别需要把科学作为其文化传统的一部分来看。
总而言之，今天的我们更应该看到，现代意义上的科学对中世纪乃至更早的西方科学有着不容忽视的继承关系。这当然不是否定科学革命的意义，而是更准确地理解何为科学革命。所变革之处在于知识的内容，修正前人的错误，获得重新审视自然界的新视野。但如果没有中世纪及先前科学认识的积累，特别是科学与社会各方面的相互作用，科学革命也不可能会发生。
一句话来概括，科学革命应该是西方科学发展到一定阶段后的自我否定和超越。正像一棵小树苗要长成参天大树，必须克服原来自身的种种局限，否则它就永远只是一棵树苗。但长成参天大树以后，树仍旧还是那棵树，并不因为形状上的变化而变成另外的树种。用一种连续性的眼光审视科学革命，或许就能够为科学与社会、科学与宗教的关系等问题，提供更为客观的思考。
撰稿：徐竹 脑图：刘艳 转述：江宁