以尊重科學的態度審視科技史項目

2020-12-05 綜合快報浩浩

在中國古代科技史研究方面,要擺脫「先前闊」的文化陰影,首先應該解決科學技術史研究的方法論問題。理論上講,科技史是關於科學技術本身的歷史。不屬於科學技術的東西不應該寫入科技史,尤其不應該將本不符合科學發現或技術發明標準的東西肆意拔高。這個看似簡單而且合理的原則,在我們日常的科技史教學和研究中卻很難貫徹。於是,我國出版的不少中國科技史專門著作和論文,竟然被寫成了「沒有科學的科學史」和「不尊重科學的科學史」。典型的例子有,一位沒有做出過任何發明的宋應星,僅僅因為他寫作了《天工開物》,居然被寫成了「偉大的發明家」;連球形大地概念(更不用說太陽系概念)都沒有的沈括,居然被誇大到了「哥白尼式的科學家」的地步。從意識形態層面上說,這是不尊重科學的表現。從方法論層面上說,它是科技史研究中的項目審視問題。中國古代科技史之所以被誤讀成了「先前闊」的歷史,就是因為 人們在進行科技史研究中,沒有按照科學和技術的基本標準對載入科技史的項目進行認真而客觀的審視。

希臘哲學家在擺脫神秘主義思想束縛的努力中,創造了兩種至今有效的科學規範,從而為人類社會留下了一筆珍貴的文化遺產。一種是以柏拉圖為代表的「完全形式推理規範」,後人亦稱之為「幾何學規範」或「幾何學傳統」,它要求人們把對自然界的科學認識建立在嚴格形式化推理的基礎上。另一種是以亞里斯多德為代表的「因果律規範」或「因果律傳統」。它要求任何一種自認為科學的認識,必須清楚地闡明事物存在和演化的質料因、形式因、動力因和目的因。因果關係不明確的認識不能算是一種科學的認識。人類所獲得的全部科學認識都可以歸為這兩種規範中的一種。否則,是沒有資格被稱為科學的。既然所有的科學都是按照這兩個規範 發展 起來的,只有符合這些科學規範的知識體系和知識單元才有資格被載入科學史。想必這是順理成章的。根據因果律科學規範,我們不難判斷,恩培多克勒的「四元素說」屬於科學,中國古代的「五行說」則不屬於科學。 眾所周知,恩培多克勒的「四元素說」是通過火法分析得到的,其因果關係在當時的認識水平上是最明確的。恩培多克勒告訴人們,觀察生樹枝在火爐中燃燒的情形,樹枝在燃燒時發熱,噴出火焰,證明在它的裡面含有「火」;煙囪頂部逸出煙霧證明它裡面含有「氣」;燃燒著的生樹枝兩端會鼓泡並嘶嘶作響,這就是「水」;灰燼具有重量、不可再燃燒性和乾燥性,它被命名為「土」。將世界上所有的物體用燃燒方法進行分析,都會從中解析到這四種「元素」。由之,自然界是由土、水、氣、火四元素構成的,就被認為是得到了普遍性的證明。雖然這樣的證明非常樸實,站在現在的立場上看,把土、水、氣、火稱作「元素」也並不恰當,但它畢竟是科學史上最早也最充分的一次證明活動。儘管這個證明活動發生在亞里斯多德之前,但它完全符合科學研究的因果律規範。因此,把恩培多克勒的「四元素說」當作古代希臘的一項科學發現是有充分依據的。反之,中國古代的「五行說」不僅對金、木、水、火、土「五行」的概念界定十分模糊,對「五行」之間的生克關係也沒有給出有充分說服力的因果關係論證,尤其沒有像恩培多克勒那樣用實驗來證明它。所以,我們沒有充分的理由把「五行說」供奉在科學的殿堂上。

根據幾何學規範,古代希臘和古代阿拉伯國家的科學家們曾經在數學、天文學、力學、光學等學科領域做出了不少重大發現。然而,與之相比較,雖然中國古代也曾經頻繁地觸及到了類似的學科主題,但是,其中符合幾何學規範的科學成就並不多。以數學為例: 儘管數學不是關於自然定律的研究,但是,所有的數學發現都是由符號語言系統,根據嚴格的演繹邏輯規則建立起來的。因此,沒有嚴格可演繹性的數學發現不能算是科學的數學發現。根據這個判定,讀者不難檢核到這樣的結論:沈括在《夢溪筆談》中記載的所有數學發現都沒有科學價值。其中,有的沒有可演繹性,如「隙積術」;有的甚至是錯誤的,如「會圓術」。同樣道理,細心的讀者也能體察到,歐幾裡德《幾何原本》給出的關於勾股定理的證明是充分的,而比它晚800年左右的趙爽在《周髀算經注》中用一個「弦圖」對勾股定理所做出的證明,則少了一些基本的推理前提。如正四邊形與直角三角形的關係和兩個代數和的平方 計算 公式,是「弦圖」所必須具備的推理前提,但是,在趙爽那個時代,中國數學史的發展還不具備這樣的認識。因此,趙爽對勾股定理的證明是不充分的。

為了使我們能夠以尊重科學的態度來寫科學技術史,研究者用科學的眼光去審視歷史上的科學活動及其成就是完全必要的。就我們的科技史研究實踐而言,筆者有如下建議:一、關於科學史:1、所有猜測,哪怕是非常天才的猜測,都不屬於科學史。如宋代的廖禹在他的《金精廖公秘授地學心法正傳》中說:「山體高聳宏大,由其根基盤踞,支持於下者厚重也。根腳之大,必是老硬石骨作體,非石不能勝其大。低小之山,必根枝迫窄,土肉居多。」這個說法,涉及了地殼的地質構造。從思想內容上看,它比較接近於19世紀末喬治艾利(George Airy)所闡述的地質均衡原理。但是,廖禹的陳述是一個純粹的猜測,不包含任何科學的說明和論證,不能與艾利的地質均衡原理等量齊觀。鑑於這樣的分析,地質科學史可以不寫廖禹,但不能不寫喬治艾利。2、神秘主義不屬於科學史。古代亞述、巴比倫、埃及、印度、中美洲地區和古代中國的許多科學活動,都曾經包含在神秘主義的文化之中。但是,所有的神秘主義命題,都沒有明確的因果關係和嚴格的邏輯推理,其中尤以「天人合一」的東方神秘主義最為典型。因此,我們不能把神秘主義也算在科學之列。3、不具有普遍性特徵的經驗發現不屬於科學史。對此,筆者經常舉的例子是,「勾三、股四、弦五」屬於經驗,不屬於科學;「斜邊的平方等於兩直角邊平方之和」則屬於科學,不再是經驗。4、科學史不是器物史。我國一些科學史研究著作和教材,把器物中的圓當作科學中的圓,把器物中的直線當作科學中的直線,這是十分荒唐的。硬說某器物(如銅透鏡)是按某種科學原理製造的,或通過對某器物的分析去「發現」其中的所謂科學原理,實在過於牽強,且犯有把經驗拔高為科學之嫌。因此,我們沒有理由把科學史寫成器物史。5、邏輯上不充分的發現應該讓位於邏輯上充分的發現。根據這個標準可以斷定,中國古代把磁石磨成的磁針(compass)命名為「指南針」(south-directing needle)是相當武斷的。事實上,我國古代先民在進行這樣的命名之前,並沒有充分證明過這種磁針是否具有普遍指南的特性,更沒有地理極和地磁極的嚴格區分。指南針的嚴格意義是指向地磁極而不是指向地理極。眾所周知,地球的磁極是移動的。當前的地球磁北極已經往西偏離了地理南極2550千米。按照現在的地磁極偏移量,在靠近南極的西徑18030ˊ北緯8630ˊ地帶測量,磁針將出現北偏東84 30ˊ的偏移量 ,即非常接近正東方向。可見,在沒有區分地理極與地磁極之前,把磁針命名為「指南針」容易誤導讀者。

我們應該客觀地指出,第一個證明磁針在地球表面具有普遍極指性的 科學 家,是法國的佩裡格裡魯斯。他於1269年將天然磁石磨成球形模擬具有磁極性的球形大地,然後用它來吸附鐵磁針,發現了鐵磁針沿著球的徑線方向有 規律 的排列。這個發現證明了鐵磁針普遍地指向地球磁極的特性。這顯然是關於地球的磁極性與鐵磁針的磁極性之間的相互關係最普遍也最科學的一次證明活動,是真正具有科學價值的發現。我國的科技史出版物,舍佩裡格裡魯斯的實驗而拔高沈括的記載,在造成「先前闊」意念的同時,破壞了尊重科學的基本精神。嚴肅的科技史家不應該讓這種不尊重科學的風氣繼續下去。關於技術史:技術史的項目入選應該考慮以下一些方面:1、明確的技術知識權屬。 比如,富蘭克林進行的電鳶實驗是一種純粹的經驗冒險,並不能認為這個實驗揭示了避雷針的原理。從嚴格的知識形態上分析,富蘭克林進行的電鳶實驗不具備關於避雷針發明的知識特徵。因此,技術史家沒有理由把發明避雷針技術的智慧財產權歸於富蘭克林。2、可靠的技術原理。 張衡發明的地動儀,在非常有限的範圍內可以被用來判斷是否發生了地動(不一定是地震),用它來測量地震則明顯不是一項原理上可靠的技術。人類關於地震測量的技術史,也沒有按照地動儀的設計思想 發展 下去。因此,科技史把地動儀作為經驗摸索的例子是可以的,但不能認為它在科技史上佔有什麼位置。

3、被廣泛接受的基本技術規範。儘管造紙技術已經發生了相當大的變化,但是,我們現在所採用的基本造紙技術規範,包括打漿和漂白,依然是蔡倫改進過的造紙術的延伸。因此,蔡倫改進過的造紙術在技術史上的地位是當之無愧的。與之相比較,畢升發明的泥活字印刷技術則沒有形成被廣泛接受的技術規範。它在技術史上的地位大致可與張衡發明的地動儀相當,完全不能與德國發明家符藤堡發明的鑄活字印刷技術相媲美。後者所創造的印刷技術,形成了一種技術規範,包括鑄字、排版、版面美化和裝幀,其中鑄字、排版技術一直延續到了電腦排版之前,它的書籍裝幀技術則一直沿用至今。 根據這些標準重新審視 中國 古代科技史,不難得到這樣一個結論,把中國古代科技史解讀為「先前闊」的 歷史 是不充分的。

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