《世界觀：現(xiàn)代人必須要懂的科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)史》是美國(guó)學(xué)者理查德?德威特撰寫的科學(xué)哲學(xué)著作，2018年由機(jī)械工業(yè)出版社出版。作者基于費(fèi)爾菲爾德大學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)圖表輔助與通俗化表述，系統(tǒng)梳理科學(xué)認(rèn)知體系的演進(jìn)歷程。

全書以科學(xué)史為主線，解析人類世界觀從亞里士多德地心說(shuō)、牛頓經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論與量子力學(xué)的變革過(guò)程。第一部分探討科學(xué)哲學(xué)基礎(chǔ)命題，包括真理本質(zhì)與實(shí)證方法；第二部分分析古代至近代科學(xué)范式轉(zhuǎn)換，聚焦托勒密至伽利略的理論突破；第三部分評(píng)述現(xiàn)代科學(xué)對(duì)傳統(tǒng)世界觀的沖擊，揭示科學(xué)理論與認(rèn)知框架的動(dòng)態(tài)發(fā)展。通過(guò)跨學(xué)科視角，闡釋科學(xué)思維如何重構(gòu)人類對(duì)世界的理解。

第18章　亞里士多德世界觀所面臨問(wèn)題的總結(jié)

假設(shè)我們生活在17世紀(jì)上半葉，一直關(guān)注新發(fā)現(xiàn)的發(fā)展。我們對(duì)伽利略通過(guò)望遠(yuǎn)鏡得到的證據(jù)都很熟悉，也發(fā)現(xiàn)這些證據(jù)讓傳統(tǒng)的托勒密地心說(shuō)觀點(diǎn)遇到了問(wèn)題。我們同樣很熟悉開普勒的更為簡(jiǎn)單的宇宙模型，在這個(gè)模型中，行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，而且在軌道不同點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)速度也有所不同。我們承認(rèn)開普勒體系可以做出更好的預(yù)測(cè)和解釋。我們也意識(shí)到，開普勒在17世紀(jì)20年代發(fā)表的天文學(xué)表格以其構(gòu)建的新體系為基礎(chǔ)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

總的來(lái)說(shuō)，假設(shè)我們已經(jīng)相信開普勒的日心說(shuō)觀點(diǎn)是正確的（而且很有可能的是，至少到17世紀(jì)中葉，大多數(shù)一直關(guān)注這些發(fā)展的人也都會(huì)跟我們一樣，相信開普勒的觀點(diǎn)是正確的）。簡(jiǎn)言之，此時(shí)我們認(rèn)為地球和其他行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且沿橢圓軌道變速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)地球沿其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，一天轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。這些觀點(diǎn)會(huì)給亞里士多德世界觀帶來(lái)多種多樣的問(wèn)題，而本章的主要目標(biāo)就是對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。

值得指出的是，此時(shí)并不是每個(gè)人都已接受了日心說(shuō)觀點(diǎn)。我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)，第谷的地心說(shuō)體系可以與所有通過(guò)望遠(yuǎn)鏡獲得的證據(jù)保持一致。如果對(duì)最初的第谷體系進(jìn)行一下修改，加入開普勒提出的橢圓軌道和行星做變速運(yùn)動(dòng)的因素，那么所得到的新體系將幾乎與開普勒體系一樣簡(jiǎn)單，在預(yù)測(cè)和解釋方面的能力也相同?？傊匦恼f(shuō)仍然是一個(gè)可行的選項(xiàng)。

盡管如此，似乎很明確的一點(diǎn)是，到了17世紀(jì)中葉，大多數(shù)跟蹤著新發(fā)現(xiàn)發(fā)展的人都已經(jīng)相信日心說(shuō)觀點(diǎn)是正確的。正如我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)的，這些做法又會(huì)給亞里士多德世界觀帶來(lái)一系列難題。接下來(lái)，我們將簡(jiǎn)要總結(jié)這些問(wèn)題。

亞里士多德世界觀的問(wèn)題

如果地球在運(yùn)動(dòng)，既圍繞自身軸線旋轉(zhuǎn)又圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，那么是什么使我們停留在地球上，為什么重量大的物體會(huì)向下落？回憶一下，在亞里士多德世界觀中，重量大的物體有一種向宇宙中心運(yùn)動(dòng)的天然趨勢(shì)，我們正是因此而留在地球上，這同時(shí)也是重量大的物體向下落的原因。但是，如果地球不是宇宙中心，那么亞里士多德世界觀拼圖中的這塊拼板就不能保留了。

除此之外，是什么因素使地球始終保持運(yùn)動(dòng)？在亞里士多德世界觀中，運(yùn)動(dòng)的物體總會(huì)停下來(lái)，除非有外界因素使這個(gè)物體保持運(yùn)動(dòng)。這個(gè)觀點(diǎn)與我們?nèi)粘Ｉ钪械慕?jīng)驗(yàn)一致，但如果地球是運(yùn)動(dòng)的，那么這塊拼板一定也是錯(cuò)的。

同樣地，當(dāng)我們將一個(gè)物體豎直向上拋出后，為什么它會(huì)重新落到我們手里？在亞里士多德世界觀中，關(guān)于這一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)觀點(diǎn)是，如果地球在運(yùn)動(dòng)，那么物體在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們應(yīng)該已經(jīng)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而離開了物體所在位置的下方。因此，拋出的物體所做的運(yùn)動(dòng)，成了亞里士多德世界觀拼圖中又一塊不能保留的拼板。

如果地球每天圍繞自身軸線旋轉(zhuǎn)一周，那么由于這個(gè)運(yùn)動(dòng)，我們應(yīng)該是以1000英里/小時(shí)的速度在運(yùn)動(dòng)。如果地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，那么地球一定是以超乎想象之快的速度在其圍繞太陽(yáng)的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)（現(xiàn)在我們知道這個(gè)速度是將近70000英里/小時(shí)）。但是，根據(jù)亞里士多德世界觀中的常識(shí)性觀點(diǎn)，我們應(yīng)該預(yù)計(jì)能注意到這些高速運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的效果。那么為什么我們并不覺(jué)得自己在運(yùn)動(dòng)呢？為什么沒(méi)有強(qiáng)勁的風(fēng)吹過(guò)臉頰？為什么我們感受不到高速運(yùn)動(dòng)通常會(huì)產(chǎn)生的震動(dòng)和其他效果？

另外，開普勒體系的橢圓軌道和不斷變化的運(yùn)動(dòng)速度又產(chǎn)生了什么影響？根據(jù)亞里士多德世界觀，要解釋行星和其他天體的運(yùn)動(dòng)，需要依賴于“天空是個(gè)完美的地方”的觀點(diǎn)。沿正圓軌道勻速運(yùn)動(dòng)才是適合天空的運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，如果天空是個(gè)完美的地方，我們就不能預(yù)計(jì)在天空中看到天體沿橢圓軌道變速運(yùn)動(dòng)。所以，新出現(xiàn)的觀點(diǎn)對(duì)亞里士多德世界觀中“天空是個(gè)完美的地方”的觀點(diǎn)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

同樣地，亞里士多德世界觀拼圖中“宇宙比較小而舒適”的觀點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的那些拼板也不能保留了。如果地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)我們選取地球軌道上一點(diǎn)，然后與6個(gè)月后我們?cè)诘厍蜍壍郎纤幍奈恢孟啾龋瑑蓚€(gè)位置之間的距離會(huì)非常遠(yuǎn)（我們知道這個(gè)距離將近200000000英里）。隨著地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，我們也進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)，而且因這個(gè)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)的距離非常非常遠(yuǎn)，那么要解釋為什么我們沒(méi)有觀察到恒星視差，唯一的答案就是恒星與我們之間的距離非常遠(yuǎn)，遠(yuǎn)到無(wú)與倫比、難以置信、幾乎超乎想象，因此，宇宙一定大到無(wú)法想象，甚至是無(wú)限大的。

為了與這樣一個(gè)“宇宙可能無(wú)限大”的新觀點(diǎn)相匹配，恒星不再被看作鑲嵌在恒星球面上，而是分布在一片浩瀚的宇宙之海中。在這個(gè)新的圖景中，已經(jīng)不再需要任何恒星球面了?；貞浺幌?，恒星球面定義了宇宙的邊界，其中心定義了宇宙的中心。因此，沒(méi)有了恒星球面，再談?dòng)钪嬗幸粋€(gè)獨(dú)特的中心也就變得沒(méi)有意義了。當(dāng)宇宙沒(méi)有了中心，亞里士多德對(duì)基本元素天然運(yùn)動(dòng)的描述，不管是朝向宇宙中心的運(yùn)動(dòng)（比如重量大的元素的運(yùn)動(dòng)），還是遠(yuǎn)離宇宙中心的運(yùn)動(dòng)（比如火的運(yùn)動(dòng)），也就都站不住腳了。

除此之外，亞里士多德關(guān)于宇宙的觀點(diǎn)中最廣為接受的一點(diǎn)，也就是認(rèn)為宇宙有神學(xué)屬性、有本質(zhì)存在的觀點(diǎn)，同樣遇到了問(wèn)題。我們已經(jīng)看到，對(duì)“行星沿橢圓軌道變速運(yùn)動(dòng)”觀點(diǎn)的接受，撼動(dòng)了亞里士多德體系對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的描述，也就是，由于元素以太是有目的的且具有其本質(zhì)特性，因此天體都沿正圓軌道勻速運(yùn)動(dòng)。我們也看到，新的觀點(diǎn)同樣撼動(dòng)了對(duì)月下區(qū)內(nèi)元素天然運(yùn)動(dòng)的描述，也就是這些運(yùn)動(dòng)的原因都在于元素具有以目的為導(dǎo)向的內(nèi)在屬性。盡管這些新發(fā)展并沒(méi)有直接表明人們長(zhǎng)期以來(lái)所秉持的宇宙觀（也就是“宇宙具有神學(xué)屬性，有本質(zhì)存在”的觀點(diǎn)）是錯(cuò)誤的，但是對(duì)基本元素運(yùn)動(dòng)已經(jīng)不能再?gòu)纳駥W(xué)、本質(zhì)論角度來(lái)描述了，這就使認(rèn)為“宇宙具有神學(xué)屬性，有本質(zhì)存在”的整體觀點(diǎn)受到了質(zhì)疑。

某些常見(jiàn)的宗教觀點(diǎn)也面臨類似的情況。回憶一下，亞里士多德世界觀最初是沒(méi)有與宗教命題相關(guān)聯(lián)的。然而，到了中世紀(jì)，特別是在歐洲，基督教神學(xué)和亞里士多德宇宙觀已經(jīng)緊密結(jié)合在一起，因此亞里士多德宇宙觀所遇到的問(wèn)題，也給傳統(tǒng)宗教觀點(diǎn)帶來(lái)了問(wèn)題。舉個(gè)例子，新的觀點(diǎn)認(rèn)為宇宙比人們所能想象的要大得多，可能是無(wú)限大，而這樣一個(gè)觀點(diǎn)幾乎沒(méi)有意義。為什么上帝要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)有這么多空間似乎都被浪費(fèi)了的宇宙？在這樣的宇宙中，地球只是一粒塵埃，在浩瀚而空蕩蕩的宇宙中運(yùn)動(dòng)。那么人類在宇宙中扮演怎樣的角色呢？同樣地，亞里士多德和托勒密的地心模型并不是出于宗教原因而發(fā)展出來(lái)的，然而盡管如此，地心模型后來(lái)仍然與西方宗教觀點(diǎn)很好地拼合在了一起。這樣的宗教觀點(diǎn)傾向于認(rèn)為人類是上帝創(chuàng)世的中心，這與亞里士多德世界觀中“地球是宇宙中心”的觀點(diǎn)很好地拼合在了一起。同樣地，回憶一下，在亞里士多德世界觀中，神明對(duì)解釋天體的持續(xù)運(yùn)動(dòng)有至關(guān)重要的作用。在中世紀(jì)，基督教的上帝取代了這個(gè)神明的位置，也就是說(shuō)，天體因?yàn)榭释７伦诮讨猩系鄣耐昝蓝\(yùn)動(dòng)。這樣一來(lái)，基督教的上帝就在關(guān)于宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)的科學(xué)解釋中扮演了一個(gè)角色。不過(guò)，我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)，當(dāng)“行星沿橢圓軌道變速運(yùn)動(dòng)”的觀點(diǎn)出現(xiàn)后，“天體因?yàn)榭释７律系壑昝蓝卣龍A軌道勻速運(yùn)動(dòng)”的解釋就行不通了?？傊@些新發(fā)現(xiàn)動(dòng)搖了“宗教中的上帝在有關(guān)宇宙運(yùn)轉(zhuǎn)的科學(xué)觀點(diǎn)中占有一席之地”的觀點(diǎn)。

回憶一下我們?cè)诘?章中就提出來(lái)的拼圖的比喻。在這里，我們看到了當(dāng)核心觀點(diǎn)，也就是拼圖的一塊核心拼板，發(fā)生了變化，會(huì)迫使與其相連的觀點(diǎn)發(fā)生變化，這就是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的例子。前面所概述的問(wèn)題源自對(duì)于“地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)”的認(rèn)知，因此亞里士多德世界觀中的一條核心觀點(diǎn)，也就是地球是靜止的且位于宇宙中心的觀點(diǎn)，就無(wú)法再為人們所接受。很快，如滾雪球般，這給亞里士多德體系中的其他一切觀點(diǎn)都帶來(lái)了問(wèn)題。換句話說(shuō)，亞里士多德世界觀所面臨的并不是相互孤立的、只涉及外圍拼板的小問(wèn)題。正因如此，對(duì)亞里士多德世界觀進(jìn)行修正，也就是用新的拼板替換拼圖中的舊拼板，但同時(shí)仍然保持整個(gè)拼圖基本不變，并不是一個(gè)現(xiàn)實(shí)可行的選擇。相反，此時(shí)需要的是一個(gè)新的世界觀。重點(diǎn)是，新的世界觀需要新的科學(xué)觀點(diǎn)?？傊碌氖澜缬^將需要一種新科學(xué)作為自身的一部分。接下來(lái)，我們將簡(jiǎn)要探討一下那時(shí)所需的是什么樣的新科學(xué)。

對(duì)新科學(xué)的需求

正如前面強(qiáng)調(diào)過(guò)的，17世紀(jì)早期新科學(xué)發(fā)現(xiàn)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)判斷地心說(shuō)和日心說(shuō)哪一個(gè)是正確觀點(diǎn)的范疇。在2000多年的時(shí)間里，整個(gè)亞里士多德科學(xué)體系一直占統(tǒng)治地位，而這個(gè)科學(xué)體系的基礎(chǔ)幾乎完全是一個(gè)以地球?yàn)橹行牡挠钪妗Ｒ虼?，地心說(shuō)觀點(diǎn)的瓦解同時(shí)意味著亞里士多德科學(xué)體系的瓦解。更糟糕的是，那時(shí)并沒(méi)有別的科學(xué)體系來(lái)替代它。

我們?cè)谇懊嫣岬竭^(guò)，亞里士多德世界觀對(duì)下落物體的解釋是，重量大的物體有一種向宇宙中心運(yùn)動(dòng)，也就是向地球中心運(yùn)動(dòng)的天然趨勢(shì)，而當(dāng)?shù)厍驀@太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)解釋就不再適用了。因此，在17世紀(jì)早期，即使是對(duì)“為什么石頭會(huì)向下落”這樣簡(jiǎn)單的問(wèn)題，也不存在解釋。同樣地，“為什么地球是其圍繞太陽(yáng)的軌道上以難以想象的高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們卻覺(jué)得自己似乎是靜止的”，這個(gè)問(wèn)題也沒(méi)有答案。與此類似，“當(dāng)我們豎直向上拋出一個(gè)物體時(shí)，為什么它會(huì)落到我們將其拋出時(shí)的位置”，這個(gè)問(wèn)題也沒(méi)有得到解釋。開普勒提出的橢圓軌道，以及是什么因素使行星獲得了最初的運(yùn)動(dòng)，也都沒(méi)有得到解釋。

這只是一個(gè)很簡(jiǎn)單的例子，反映了當(dāng)時(shí)的基本狀況，也就是可以讓人接受的解釋都已經(jīng)瓦解，需要一種新科學(xué)來(lái)給出解釋。從根本上說(shuō)，新科學(xué)必須能與運(yùn)動(dòng)的地球保持一致。

結(jié)語(yǔ)

我不想讓你產(chǎn)生這樣一種印象，亞里士多德世界觀拼圖從亞里士多德時(shí)代到17世紀(jì)一直保持完好無(wú)損。事實(shí)上，在這2000多年間，亞里士多德世界觀拼圖經(jīng)歷了很多變化。舉個(gè)例子，在最初的亞里士多德世界觀拼圖中，西方世界的主要宗教并不是其中一部分，但是這些宗教觀點(diǎn)在中世紀(jì)被加入了亞里士多德世界觀。同樣地，最初的亞里士多德世界觀對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)也得到了修改，其中一些修改為17世紀(jì)發(fā)現(xiàn)慣性定律創(chuàng)造了條件。然而，盡管有這么多變化，這個(gè)世界觀仍然是亞里士多德世界觀。根據(jù)這個(gè)世界觀，地球是宇宙的中心，月球之外的區(qū)域是完美的天空，宇宙被認(rèn)為有目的、有本質(zhì)存在，而且相對(duì)較小、較舒適。這些關(guān)于宇宙的觀點(diǎn)與當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的宗教觀點(diǎn)都可以很好地拼合在一起。

17世紀(jì)早期的新發(fā)現(xiàn)，不僅使人們關(guān)于宇宙的具體觀點(diǎn)發(fā)生了變化，更使人們對(duì)“我們生活在怎樣的宇宙中”的整體認(rèn)識(shí)發(fā)生了變化。過(guò)去那個(gè)有目的、有本質(zhì)存在、以地球和人類為中心的宇宙已經(jīng)不復(fù)存在，一起消失的還有關(guān)于“我們生活在怎樣的宇宙中”的整體認(rèn)識(shí)。接下來(lái)兩章的重點(diǎn)將是替代了亞里士多德宇宙觀的觀點(diǎn)。

幾點(diǎn)注意

在這里，簡(jiǎn)要重復(fù)一下最初在前言部分提到過(guò)的要注意的幾點(diǎn)，可能是個(gè)明智的做法。我們現(xiàn)在所研究的是在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)留下了濃重一筆的人物和事件。在這種情況下，關(guān)于這些人物和事件之間的相互影響和關(guān)聯(lián)，會(huì)存在一些過(guò)于簡(jiǎn)單化而又會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)的觀點(diǎn)，這些觀點(diǎn)很容易把我們引入歧途。

舉個(gè)例子將會(huì)有助于解釋這一點(diǎn)。我們剛剛探討過(guò)，基于17世紀(jì)的一些發(fā)現(xiàn)，亞里士多德世界觀已經(jīng)站不住腳了。除此之外，我們看到，當(dāng)時(shí)需要的是一種新科學(xué)，也就是一種可以與運(yùn)動(dòng)的地球保持一致的新科學(xué)。在接下來(lái)的兩章中，我們將看到牛頓所做的努力如何為當(dāng)時(shí)所需的新科學(xué)提供了核心部分。

確實(shí)，亞里士多德的科學(xué)體系行不通了，對(duì)新科學(xué)的需求確實(shí)存在，牛頓也確實(shí)為新科學(xué)提供了核心內(nèi)容。然而，如果認(rèn)為牛頓本人有意直接嘗試填補(bǔ)因亞里士多德科學(xué)體系瓦解后出現(xiàn)的真空地帶，這就不是真的了，或者至少這個(gè)觀點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)。舉個(gè)例子，如果認(rèn)為牛頓是在我們剛才所討論問(wèn)題的直接影響下直接解決了這些問(wèn)題，那么我們就很容易偏離本來(lái)所要討論的人物和事件，但這樣的偏離將會(huì)是錯(cuò)誤的。

通常來(lái)說(shuō)，真實(shí)情況要復(fù)雜得多。牛頓，跟我們大家一樣，是一個(gè)復(fù)雜的個(gè)體，會(huì)受到一系列復(fù)雜因素的影響。牛頓與當(dāng)時(shí)支持競(jìng)爭(zhēng)理論的人進(jìn)行的較量、其早期研究成果的接受情況、其本人的性格沖突、當(dāng)時(shí)社會(huì)上對(duì)什么人首次發(fā)現(xiàn)了什么事的爭(zhēng)論，甚至可能還有牛頓童年時(shí)期與母親的關(guān)系，都會(huì)對(duì)牛頓產(chǎn)生影響和激勵(lì)。總的來(lái)說(shuō)，大量復(fù)雜的因素在牛頓的研究工作進(jìn)程中扮演了重要角色。

通常，對(duì)諸如我們?cè)诖怂芯康哪切┤宋锖褪录?lái)說(shuō)，其背后總有很多復(fù)雜因素。正如在前言里提到過(guò)的，我認(rèn)為通常的研究方法，比如本書所采用的方法，都是很有價(jià)值的，但我鼓勵(lì)你牢記，在我們所研究的人物和事件背后都有很多微妙的因素。同時(shí)，我在前言里也提到，當(dāng)你讀完本書時(shí)，我希望你發(fā)現(xiàn)自己受到了啟發(fā)，想要繼續(xù)深入研究這些復(fù)雜微妙的因素。理解了前面這簡(jiǎn)要的幾點(diǎn)，讓我們開始探討新科學(xué)和新世界觀的發(fā)展。