在大約公元前300年到公元1600年間，人們通常是如何看待宇宙的？當時人們對宇宙物理結構的看法，以及關於宇宙的概念性觀點是怎樣的？
從亞里斯多德到牛頓，人類的世界觀發生了巨大的轉變。在大約公元前300年到公元1600年間，人們通常是如何看待宇宙的？當時人們對宇宙物理結構的看法，以及關於宇宙的概念性觀點是怎樣的？在這篇選自《世界觀：現代人必須要懂的科學哲學和科學史》的文章中，理察·德威特（Richard DeWitt）教授講述了亞里斯多德眼中的宇宙觀。
宇宙的物理結構
在早期的西方文化中，亞里斯多德世界觀佔據了主導地位。當我說它佔主導地位時，我的意思是，一個植根於亞里斯多德觀點（儘管並不一定與其相同）的觀點體系，是西方世界的主要觀點體系。這個世界觀當然不是那個時代唯一的觀點體系——不管在哪個時代都是這樣，總會有可互相替代且互相競爭的觀點體系；但是亞里斯多德觀點體系，在當時最為普遍。
在亞里斯多德世界觀中，地球被認為是宇宙中心。但有趣的是，當時的人們信奉地心說，並不是因為他們認為「人類是特別的，因此應該居於一切存在的中心」。地心說最初產生的原因，是實實在在、以經驗為基礎的推理結果。但這其中的細節諸多繁複，因此我們先按下不表。
同樣，與通常的假設相反的是，亞里斯多德世界觀認為地球是球形，而不是平的。甚至在亞里斯多德時代以前，人們就很清楚，地球幾乎肯定是球形的。與地心說產生的原因一樣，我們將在之後再討論這個觀點的成因。
在亞里斯多德式的宇宙中，宇宙的外圍是由恆星構成的球體。（圖片來源：Wikimedia Commons）
關於月亮、太陽、恆星和行星，亞里斯多德世界觀中的觀點如下：月亮當然是距離地球最近的天體。在月球以外，通常的共識是行星和太陽的順序如下：首先是水星， 然後是金星，接下來是太陽、火星、木星、土星以及所謂的恆星球體。以下是關於這些行星和恆星的幾點說明。
以火星為例。如今，當我們想到火星時，我們會想到一個布滿巖石的星球，與地球有些像，可能有荒蕪的地表，還有比地球上紅土地更紅的土壤。但是，總的來說，我們傾向於認為火星基本上與地球相像，是一個在宇宙中運行的巨大巖石星球。我們對火星的看法在很大程度上取決於現有的技術：我們看到過火星表面的照片，了解過來自曾到訪過火星的太空飛行器和探測器的數據，可能還通過望遠鏡親自觀測過火星，等等。總之，我們關於火星的觀點深受技術的影響。
然而，這樣的技術在亞里斯多德世界觀佔主導的時代並不存在。事實上，當時關於恆星和行星的觀點基本上只能以肉眼觀察的結果為基礎。我們都知道，如果僅用肉眼去看恆星和行星，幾乎看不到什麼細節。沒有現代科技，恆星和行星看起來非常相似。因此在當時，行星與恆星不同的運動模式，是把它們區別開來的主要因素。正因如此，秉持亞里斯多德世界觀的人無論如何都沒有理由認為其他行星與地球之間存在相似點。事實上，在亞里斯多德世界觀中，太陽、恆星和行星都被認為由類似的物質組成，而且與地球上的任何物質都相當不同。這種物質就是以太，只能在月上區找到，而且具有不尋常的屬性，從而解釋了月上區物體的運動模式。
宇宙的外圍是由恆星構成的球體。通常的觀點是所有恆星與地球之間的距離都相等，而且都鑲嵌在一個球體中。球體以自身軸線為中心轉動，轉動一圈大約24小時。球體轉動的時候帶動鑲嵌其上的恆星一起轉動，這就解釋了人們關於恆星的觀測結果，也就是恆星看起來每 24 小時沿圓形軌道圍繞地球轉動一圈。
亞里斯多德式的宇宙觀。（圖片來源：Wikimedia Commons）
最後，宇宙的大小——在亞里斯多德時代，人們認為宇宙有多大？或者說恆星球體距離地球有多遠？對於這些問題，我們必須謹慎回答。按照當時的標準，宇宙是非常大的。不過與他們的想法相比，我們如今所知的宇宙可以算是大到無法想像，甚至是無限大的。因此，按照現代標準，當時的人們所認為的宇宙對我們來說是一個相對較小的宇宙概念。換句話說，當時的人們認為宇宙很大，但是他們無法想像宇宙後來會「變得」有多巨大。
關於宇宙的概念性觀點
現在，讓我們結束對宇宙物理結構觀點的討論，開始討論關於宇宙的更概念化的觀點。在所有更概念化的觀點中，最重要的兩個是目的論和本質論。也就是說，人們認為宇宙是有目的的，而且有本質存在。重要的是，目的論和本質論緊密交織在一起，甚至可以看作同一枚硬幣的正反兩面。下面我將簡要解釋一下這些概念。
要理解目的論，讓我們首先理解「目的論解釋」的概念。假設我們提出下面這個問題：「為什麼結果實的植物會結果實，比如，為什麼蘋果樹會結出蘋果？」很明顯，答案與繁殖有關。也就是說，蘋果裡面有種子，種子就是蘋果樹繁殖的媒介，所以很明顯蘋果與繁殖有關。然而， 請注意，大部分植物並沒有把自己的種子包裹在果實中，那麼為什麼結果實的植物會把種子包裹在果實中呢？順便提一下，與人們通常所認為的不同，果實並不會向種子提供任何養分。以蘋果樹為例，蘋果樹用大量養分來結蘋果，並把種子包裹在這些蘋果中，但蘋果卻不能直接為種子提供養分。那麼蘋果樹到底為什麼如此大費周章又花費那麼多資源來把種子包裹在蘋果裡呢？
一個答案是，蘋果為散播種子提供了一個手段。讓我們暫且用擬人的方式，從蘋果樹的角度來分析一下這個情況。別忘了，植物是不會移動的，所以如果你把種子直接播撒下去，種子就只能落在已經有植物的土地上，這對它們的生長來說，可不是好消息。因此，你需要一些能讓種子離自己遠一些的方法。大多數植物都面臨這個問題，而解決方式有很多種。有些植物把種子包裹在輕盈蓬鬆的結構裡，被風吹走；有些植物把種子包裹在帶刺的容器中，有動物經過，就可以扎在它們身上，搭便車遠走；有些植物則把種子包裹在像直升機一樣的結構裡，盤旋著從自己身邊離開，等等。結果實的植物把種子包裹在果實裡，這些果實對動物來說是美食，當動物吃這些果實時也就同時把種子吃了下去。一兩天以後，動物排洩排出種子，此時種子與產出果實的植物就已經有了些距離（同時值得一提的是，這時種子也可以很方便地得到肥料）。
簡言之，如果我們提出「為什麼蘋果樹會結出蘋果」的問題，一個不錯的答案就是蘋果樹為了散播種子而結出蘋果。這就是目的論解釋的一個最好範例。下面是另外幾個例子，比如:
為什麼心臟會跳動？為了輸送血液。
為什麼你會讀這本書？為了學習科學史和科學哲學。
為什麼劍龍背上有巨大的骨板？為了調節體溫。
……
一般來說，目的論解釋就是從為實現一個目標、目的或功能的角度而給出的解釋。在上面那些例子裡，要實現的目標、目的或功能都很明確：散播種子、輸送血液、學習和調節體溫，這些都屬於目標、目的或功能。
現在，讓我們把目的論解釋與機械論解釋進行對比。機械論解釋是一種不從目標、目的或功能的角度提出的解釋。舉個例子，假設我扔出一塊石頭，如果我們提出「為什麼石頭會下落」的問題，那麼從 17 世紀末至今，對這個問題的標準解釋是，石頭因為重力而下落。注意：這個解釋裡沒有任何目標、目的或功能。石頭的下落沒有目標或目的，也不涉及任何功能。石頭只是一個受外力作用的物體。這種不涉及目標、目的或功能的解釋就是機械論解釋。所以總的來說，目的論解釋是從目標、目的或功能角度提出的解釋，而機械論解釋則是不使用目標、目的和功能的解釋。
對很多問題來說，目的論解釋和機械論解釋都是行得通的。上面那個蘋果樹結出蘋果來散播種子的例子，就是一個目的論解釋。但是對同樣的問題，我們也可以給出一個機械論解釋：在蘋果樹演化過程中，現代這種可結出蘋果的蘋果樹的祖先（或者說是蘋果的祖先）存活了下來，而且比那些不結蘋果的蘋果樹更容易繁殖；因此，在蘋果樹這個物種的總數中，可結出蘋果的蘋果樹（或者說是這些蘋果樹的祖先）所佔比例就特別高。這樣的解釋並不涉及任何目標、目的或功能，但也從機械論的角度，解釋了「為什麼蘋果樹會結出蘋果」。總的來說，一個問題常常可以同時有目的論和機械論兩種解釋。
我比較詳細地探討了目的論解釋，因為目的論解釋很清晰地表明了我們和我們的前人在對宇宙概念化認識上的區別。現代科學中，機械論解釋佔主導地位。相比之下，在亞里斯多德世界觀中，目的論解釋是合理的科學解釋。亞里斯多德世界觀認為，宇宙是有目的的。也就是說，目的論不僅是一種解釋方式，更闡述了宇宙的一個基本特點。
我們來看幾個具體的例子吧！回到前面扔石頭的例子。同樣地，在現代，對「石頭為什麼會下落」這個問題都是從重力的角度進行解釋。但是，雖然「重力」這個詞經常出現於17世紀以前的文獻中，但它所指的並不是我們現在理解的、與引力有關的重力概念，而只是重量大的物體向下移動的運動趨勢罷了。在17世紀以前的亞里斯多德世界觀中，石頭會下落是因為它主要是由重量比較大的土元素組成的，而在亞里斯多德世界觀中，土元素具有向宇宙中心運動的天然趨勢。換句話說，土元素是有目的的，它的目的就是要到達宇宙中心——在亞里斯多德世界觀中，這就是地球的中心。
實際上，每個基本元素的天然目標都是要到達其在宇宙中的天然位置，這些天然目標解釋了為什麼物體會有它們所表現出來的行為模式。火向上燃燒，是因為火元素的天然目標是向邊緣移動，遠離中心。其他的天然運動模式也是如此。類似的解釋也適用於月上區。元素以太的天然目標是沿正圓軌道運動，這也就解釋了天體（比如太陽、恆星和行星）為什麼沿圓形軌道運動。
總的來說，宇宙是一個目的論的宇宙，充滿了各種天然目標和目的。
與目的論緊密相連的，是前面提到過的另一個關鍵概念，也就是本質論。天然存在的物體都被認為具有本質屬性，而正是因為這些本質屬性，物體才有了它們展現出來的行為模式。所有的物體都是由通過某種方式組合起來的物質所組成，因此，組成某個物體的物質和其組合方式，決定了這個物體具有的天然能力和天然趨勢。我們可以把這些天然能力和天然趨勢統稱為本質屬性。最簡單的物體（宇宙中的基本元素），當然具有最簡單的本質屬性。它們的本質屬性就是向自己在宇宙中的天然位置運動的趨勢——瞧，本質論就這樣與目的論緊密相連：一個物體的本質屬性就是一個目的論的屬性。
亞里斯多德式世界觀中的四種基本元素，即（從下至上）土（Terra）、水（Aqua）、氣（Aer）和火（Ignis），每種元素都有自己的本質屬性。來源：Wikimedia Commons
複雜一些的物體具有更複雜的天然屬性，但是基本情況是相同的。讓我們以橡樹果為例。與其他物體一樣，橡樹果是由通過某種方式組織起來的物質形成的，組成橡樹果的物質和其組織方式，決定了橡樹果將具有某種天然能力和趨勢。具體來說，橡樹果的天然目標就是成為一棵成熟的橡樹，如果條件適宜，橡樹果可以長成一棵橡樹，最終通過產出更多橡樹果來進行繁殖。橡樹果的本質屬性和其目的論的行為之間存在緊密聯繫。橡樹果的本質屬性與它的生長、成熟和最終繁殖緊密相連——這是一個目的論的屬性，也就是以生長和繁殖為目的。
在亞里斯多德世界觀中，自然科學家的工作在很大程度上是理解不同種類的物體都有什麼目的和本質屬性。舉個例子，生物學家會希望理解不同動物物種的本質屬性。這個工作通常並不簡單，也不是無足輕重的，但這項工作的脈絡非常清晰。你需要理解某個物體是由什麼物質組成的，這種物質是如何組織的，為什麼這種物質會以這種方式組織在一起，這個物體的天然目標或功能是什麼。理解了這些問題，你就會明白這個物體有什麼目的和本質屬性。
讓我們把這一部分的要點總結一下：所有自然物體都有本質屬性；本質屬性是目的論的屬性；本質屬性決定了物體所展現出來的行為模式。簡言之，在亞里斯多德世界觀中，宇宙是一個目的論和本質論的宇宙。