一份科學史書單

本文刊載於《三聯生活周刊》2020年第46期，原文標題《一份科學史書單》，嚴禁私自轉載，侵權必究

主筆/薛巍

西方近代發生的科學革命深刻改變了世界，引發了世界觀的變革和工業革命。英國哲學家格雷林在《天才時代》一書中說：「17世紀最有學識的人在短暫和動蕩的時間內完成了從中世紀到現代的轉變。」科學革命的發生及其威力是毋庸置疑的，但對於科學與技術的關係、科學與知識和真理的關係卻充滿懷疑和爭論。學者陳嘉映寫道：「科學似乎給我們提供了世界的真相。但在這幅從大爆炸到基因的嚴整畫面中沒有哪裡適合容納我們的歡愉和悲苦、我們的道德訴求與藝術理想，事實上，科學研究要求排除這些……科學所揭示的宇宙是一個沒有目的、沒有意義的宇宙……關於科學是否代表真理，這一開始就有爭議。」

科學之外還有什麼知識呢？亞里斯多德在《尼各馬可倫理學》中說，求真的方式有五種：技藝（手藝和藝術）、科學（知識）、明智或實踐知識、努斯（直覺）和智慧。其中科學的對象是由於必然性而存在的，是永恆的。科學可以傳授，科學知識可以學得。「只有當一個人以某種方式確信，並且對這個結論依據的始點也充分了解時，他才是具有科學知識的。」但智慧是各種科學中的最為完善者。「有智慧的人不僅知道從始點推出的結論，而且真切地知曉那些始點。所以，智慧必定是努斯與科學的結合，必定是關於最高等題材的、居首位的科學。」

《人類的攀升》

[英]雅可布·布洛諾夫斯基著，百花文藝出版社，2015年

布洛諾夫斯基 （1908～1974）是波蘭裔數學家、歷史學家，1973年為BBC的科學史紀錄片《人之攀升》擔任主持解說。他說：「理論發現通常看上去就不同凡響，獨具匠心。而實用性的發現，即使影響深遠，看上去也較為平庸，易於被人忘卻。」比如以橢圓形而不是以圓形為基礎的新型拱，突破羅馬式拱形建築局限的結構，看起來這似乎算不上什麼偉大的變革，但它對於建築物連接部位構造方式的影響卻是十分驚人的。牆壁的負載減輕了，人們可以在上面開窗戶，裝玻璃由於骨架安在建築物的表面，內部空間變得寬敞而開闊。

他提到青銅器的製作在中國得到最完美的表現。中國人使用銅和錫的比例非常精確。在銅中加入5%～20%任何比例的錫，都可以製成青銅。但商朝最好的青銅器包含15%的錫，刃口極其鋒利。按照這種比例製成的青銅要比黃銅差不多硬3倍。「商朝的青銅器是祭祀、敬神的用品。從此青銅成為一種適合於任何目的的材料。但是，在中國人的技藝到達爐火純青的頂峰時，青銅器所表現的尚不止於此。這些中國人製成的盛酒和食物的器皿（一半是為了賞玩，一半是為了敬神）之所以讓人感到賞心悅目，在於製作者會構想和設計器物形狀和紋飾，執著地提高手藝，達到嫻熟精湛的水平。」

《歷史上的科學：科學萌芽期》

[英]約翰·德斯蒙德·貝爾納著，科學出版社，2015年

貝爾納是分子生物學家，他說科學從觀察開始，再繼以實驗。任何人不論是否科學家，都會觀察事物。重要的是觀察什麼和如何觀察。「藝術家進行觀察，要通過個人經驗和感情，把所看到的轉變為新穎有召喚力的創作。科學家進行觀察，為的是儘量脫離個人情感而尋求各種新事物和新關係。」

關於科學和技術的關係，「在揀取和改造物質以製造工具來滿足人類主要需求的過程中，首先產生技術，隨後產生科學。技術是個人創穫而由社會保持的操作方法，科學是使人懂得如何操作，以求操作得更好的方法」。

《現代科學史》

[英]彼得·J.鮑勒著，中國畫報出版社，2020年

作者認為，知識有很多種形式。體現在手藝中的實用知識，不同於對現象進行各種抽象了解而得到的知識。例如，更換一個汽車輪胎，駕車者需要的是直接指導或親自動手的經驗，而不是關於機械或材料強度的專業知識。一名偵察兵在野外取火，用力摩擦兩根木棍或打擊燧石發出火星去點燃易燃物，他也不用懂涉及氧氣的燃燒理論。相反，光有理論知識，一個人還是無法取到火。

書中專有一章討論了科學與技術的關係，「在不同的年代，不同的人會從不同的角度看待科學和技術的聯繫」。西方社會傳統上認為用大腦勞動的科學家在地位上高於用雙手勞動的人。科學是為了尋找真理，而不是為了產出技術。科學可能帶來了實際應用，但那只是在探尋真理時偶然出現的副產品。到19世紀上半葉，劍橋大學三一學院院長胡威立認為技術先於科學，科學不是技術創新的穩定來源。

《哲學·科學·常識》

陳嘉映著，中信出版社，2018年

作者承認，現代科學、理論化的思維是西方獨有的，但沒有產生現代科學的地方不等於沒有理性態度。理性態度和理論態度是兩種東西，不僅於此，在通常意義上，理智和理性是非理論的，甚至是反理論的。把理性和理論結合在一起，並非普遍情況，而是屬於希臘和西方的特例。「在中國，理性態度大約在周朝逐漸興盛。商朝重鬼神，周朝重人道。理性這個詞有多重意義，不過，在我們的日常用語中，理性這個用語的意思是大致可辨的。我們說某人理性，是說他著眼於現世，重經驗、重常識，冷靜而不迷狂。理性態度是一種重常識、重經驗的態度。子產、孔子這些人代表著理性態度在中國的興起。整部《論語》簡直就是理性態度的範本。」

不光孔子，老子、墨子、莊子、法家，他們整體地興起了理性態度。「先秦諸子各家各派的理性轉向的程度雖不盡相同，但總體上都相當徹底。在我看來，諸子的導向使中國成為世界上最為理性的民族。」

理論是一般的東西、普遍的東西、抽象的東西，是和具體情況相對的。普遍性對於理論家是重要的，對於務實家卻沒什麼用。先秦諸子只不過沒有希臘人那種建構理論的熱情。先秦的各個學派都不怎麼重視對宇宙的整體解釋，後來成為中國主導傳統的儒學尤其缺少對世界提供整體解釋的理論興趣。那些注重實際的理智人往往對理論沒有興趣，甚至輕蔑。

作者說，跟其他文明比起來，中華文明是個特別富有理性態度的傳統。這種理性態度，尤其體現在中國的政治治理方面，中國兩千年前就建立起相當健全的官僚制度，一千多年前就建立起相當完備的科舉選拔制度。餘英時概括說，近代以前，「中國一半的政治和社會狀況不但不比西方遜色，而且在很多方面還表現了較多的理性」。

《思維簡史：從叢林到宇宙》

[美]倫納德·蒙洛迪諾著，中信出版社，2018年

作者分析了妨礙科學進步的社會因素。在西方，科學研究也曾經中斷過，「現代科學作為一種形上學體系是建立在自然世界依照某種規律運行這種觀念之上的，古希臘人最早開始接受這種觀念；但直到17世紀之前，科學並沒有利用這些規律獲得讓人信服的成功。從泰勒斯、畢達哥拉斯以及亞里斯多德這些哲學家的觀點變為伽利略和牛頓的觀點，是一次巨大的飛躍。並且，這種轉變並不需要花費兩千年的時間來完成」。

科學在古希臘萌芽之後，要到17世紀才發生革命，部分是因為羅馬在公元前146年對希臘，以及公元前64年對美索不達米亞的徵服。羅馬的崛起是人們在幾個世紀的時間裡對哲學、數學和科學興趣衰減的開始——甚至在那些講希臘語的知識分子當中也是如此——因為實用主義至上的羅馬人並不重視這些領域的研究。西塞羅的一句話很好地表達了羅馬人對理論研究的輕蔑。「希臘人，」他說道，「給予了幾何學家很高的榮譽；當然，數學取得了無與倫比的輝煌進步，但我們證明了這項技術在測量和計算用途上的局限。」在羅馬共和國和其繼任者羅馬帝國統治的約一千年裡，羅馬人的確建設了巨大的、讓人印象深刻的工程，它們毫無疑問都要依靠測量和計算；但據我們所知，羅馬沒有產生一個有名望的數學家。這個事實讓人震驚，它證明了文化對於數學和科學發展的巨大影響。

作者認為，中國很早就有科學的萌芽，但受到了教育體制的妨礙。「和伊斯蘭世界一樣，中國的教育系統被證明遠遠不如歐洲，至少在科學方面如此。這種教育系統受到嚴苛的控制，主要集中在文學和道德修養方面的學習，幾乎不重視科技創新和創造力。這種情況從明朝初年（1368年左右）一直到20世紀也沒有實質性的改變。和阿拉伯世界一樣，中國在科學（相對於技術）領域只取得了適度的發展，儘管這些進步發生在這樣的教育體制下，但它們不是這種教育體制的產物。對於學術現狀持批評態度，並試圖通過發展必要的學術工具將其系統化來推動精神生活向前發展的思想家們把數據的使用當作一種推動知識進步的途徑，但他們受到了極大的束縛。在印度也是如此，基於種姓結構的印度社會堅持以犧牲學術進步的代價來換取社會的穩定。結果，儘管阿拉伯世界、中國和印度的確在其他領域產生了偉大的思想家，但他們並沒有產生可以和創造現代科學的西方科學家相提並論的人物。」

《科學的誕生：科學革命新史》

[英]戴維·伍頓著，中信出版社，2018年

作者指出，對科學的理解曾經非常廣泛。Science（科學）一詞源自拉丁語「scientia」，意為「知識」。有一種觀點認為，真理和知識就是人們認為它是的東西。這一觀點既源自巴特菲爾德對輝格史觀的拒絕，也源自維根斯坦。按照這種觀點，佔星術曾經是一種科學，神學當然也是如此。在中世紀的大學，核心課程由7種拓展心智的「藝術」和「科學」構成，包括語法、修辭、邏輯、數學、幾何、音樂、天文學（其中包括佔星術）。它們現在通常被稱作7種拓展心智的藝術，但其中每一種最初都既可以被稱作一種藝術（一種實用技能），也可以被稱作一種科學（一種理論體系）。舉個例子，佔星術是應用技能，天文學是理論體系。

《世界歷史上的科學》

[美]詹姆斯·特賴菲爾著，商務印書館，2015年

這是一本只有170頁的科學史入門書，作者說：「在日常用語中，科學和技術幾乎可以互換使用，但要對它們之間的重要區別做出說明。科學是對我們生活世界的知識的追求，技術是為了滿足人類需求的知識的應用。這兩種活動之間的界限頂多算模糊的，有著大面積的重疊。這兩個術語指的是不同種類的過程。」

作者概括了科學研究的各個環節，從觀察到預測再到觀察的循環：「現代科學的方法是觀察世界，從這些觀察中提取規律，提出一個理論來解釋這些規律，用理論進行預測，然後觀察世界來看看這些預測是否都被證實了。」在前科學時期，人們的認識使用了科學方法的一部分。「原始人就在觀察世界和認識規律，如果狩獵和採集群體的成員不知道什麼時候魚會在某條河裡遊動，或者堅果什麼時候成熟，狩獵和採集就不能持續很長時間。」

天文學是最早發展起來的科學分支，許多古老的文明在定期觀察天象的基礎上發展出了複雜的天文學。「中國是有著長期肉眼天文學記錄的文明古國，中國的天文學有幾個方面吸引了現代科學家的注意，他們細緻地記錄了超新星事件（中國人稱它們為客星）。對地球上的觀察者來說，表現出來的是在之前沒有星星的地方突然出現一顆星星，徘徊幾個月後消失。中國天文學中有一則記錄關注了太陽黑子的出現。正常情況下，人類不能用肉眼看太陽，然而在中國北方有沙塵暴，這阻隔了足夠的光線，使得觀察太陽圓面成為可能。中國人除了保持天文記錄外，還發展了天空運行的理論，即宇宙模型。」

《給世界的答案》

[美]史蒂芬·溫伯格著，中信出版社，2016年

美國理論物理學家史蒂芬·溫伯格是1979年的諾貝爾物理學獎得主，他說古希臘的「早期科學家」都是詩人，他們挑選字詞時考慮的是美感而不是傳達信息，他們也沒有努力用證據去證明他們的理論。就像羅素所說，亞里斯多德說女性的牙齒比男性少，他完全可以讓他的夫人張開嘴他去數一數，就可以避免這個錯誤。

相對而言，溫伯格對公元前4世紀到公元前1世紀希臘化時期的科研活動的評價比較高。柏拉圖和亞里斯多德是要建立宏大的形上學方案，試圖囊括全部現實，希臘化時期的學者則比較謙遜，他們選擇的是比較小的、更加容易處理的問題，如計算地球、月亮和太陽的大小，他們取得了真正的進步。

之後溫伯格討論了非西方的科學，他說雖然西方人從其他地方借了許多科學知識——從埃及借了幾何學，從巴比倫借了天文學數據，從巴比倫和印度借了算術，但它獨立發展出了科學的方法，比如提出假設並用實驗檢驗這些假設。中國雖然給世界提供了傑出的技術，如指南針，但科學不同於技術。「科學和技術相互促進，但在最基本的層面，科學不是為了任何實用的理由開展的。科學的目標是解釋純粹的自然現象，它是積累的，每一種新的理論包含之前成功的理論。在古代，科學家還不知道需要證實他們的理論。科學的技術應用非常重要，因為在把理論付諸實踐而不只是談論它時，理論是否正確就很重要了。如果阿基米德通過對引力的測算，說一個鍍金的鉛制王冠是金子做的，他就不得人心了。」一種為了實用目標的技術發明能夠帶來新的科學發現，比如有了晷針就可以計算每個季度有多少天，蘇格拉底的同時代人優克泰蒙發現每個季度的長度是不完全相等的，這跟太陽繞著地球做勻速圓周運動相矛盾。

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