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科学的诞生-1-古希腊的科学 精选

已有 18688 次阅读 2018-8-24 07:12 |个人分类:系列科普|系统分类:科普集锦

当今世界的人口超过70亿,包括各色人种和众多的民族。但有些颇为令人意外的是,根据人类演化历史的研究及现代DNA技术的追踪,这几十亿的人口,是来源于一个共同的祖先:非洲人。也就是说,人类的演化过程可以画成单一的一棵树,非洲人是树干,欧亚人及其他人种和民族都是后来不断长出和分化的枝桠。

 

我们的祖先以双脚走出非洲遍游世界,将后代延续繁衍到地球各处。之后,人类产生了思想、语言、文字,再更进一步,人类逐渐沿河而居发展农业,不再迁徙和流浪,而是聚集在一起建立了城市和国家,并因之而独立诞生了好几个所谓的“文明古国”,其中包括公元前3500年左右的两河文明、公元前3000年时尼罗河畔的埃及文明、恒河流域的古印度文明(公元前2500年左右)、以及公元前2000年左右黄河长江流域的中国华夏文明。

 

尽管多种人类文明独立诞生于不同的地区,各自形成了不同的特色,但是,作为人类文明思想精华之一的“科学”,却又只是起源于唯一的一个地方:古希腊!

 

将范围缩得更小一些,科学起源于古希腊的一个叫米利都的城市,见图1。当年那儿有一位如今被称为人类第一位科学家的哲学先贤,他叫泰勒斯(Thales约公元前624546)。

                                                


1:文明古国及科学的诞生

 

为什么科学没有起源于上述几个著名的文明古国之一,而是诞生于古希腊?这是偶然发生的,还是历史的必然?凭什么说泰勒斯是第一位科学家?泰勒斯及古希腊学者们对科学作了哪些贡献?墨子(Mozi,约公元前479381)能算中国的第一位科学家吗?墨子对科学作了哪些贡献?

 

·科学为何诞生于古希腊?

 

科学为何独独诞生于古希腊而非别处?答案有些出乎人们的意料之外,其原因竟然与古希腊的地理环境有关!

 

事实上,公元前500-600年左右,人类几大古文明世界不约而同地、独立地经历了一场翻天覆地的思想文化突变,这不能不说是一个奇迹!世界上各个文明发源地,伴随着当时在冶金及建筑等技术方面取得的不少辉煌成就,均出现了一段思想家辈出,哲学派别林立的兴旺场面,并且各自形成了自己的特色和风格,各方的宗教思想也走向了严密化和系统化,东西方哲学思想的发展开始分道扬镳。因此,有后人将那个时代称为“轴心时代”,被描述为是人类文明历史上“最深刻的分界线”。

 

在所谓的“分界线”年代,中国有孔子、老子、墨子、庄子、列子等诸子百家,印度有释迦牟尼,诞生了佛陀,古代波斯出现了拜火教……人类的几大古文明社会开始通过不同的哲学反思方式来认识和理解这个世界。

 

古希腊的地理环境有何特点呢?如上所述,大多原生文明都是始于农业的发展(玛雅文明除外,是丛林文明),因此,大多数文明古国都建立于江河流域,因为河流的生态系统和灌溉能力为人类农业活动提供了丰富充沛的食物和宽广肥沃的土地。而古希腊呢,并不具备这种条件。如图1所示,如今公认的科学之发源地米利都位于爱琴海东部沿岸,属于古希腊爱奥尼亚诸岛一带。这儿没有河流,只有广阔的海洋;没有广大肥沃的平原,只有贫瘠的山地;如此的地理条件,既不利于发展农业,也不方便建立大一统的帝国。爱奥尼亚一带多山,但沿岸有一个个的出海口,它们位于多面环山一面朝海的山谷中。这些出海口向内的陆路交通为群山阻隔,但通过海路与其他文明地区的交流却极为便利,因而使得以航海为基础的自由商业贸易迅速发展起来,形成了颇为富裕的、自治的、互相没有依附关系的独立城邦,米利都便是其中较大的12个城邦之一。

 

因而,古希腊没有出现原生文明。然而,正是这种特殊的生存环境,加之爱琴海一带靠近古埃及和两河流域,频繁兴旺的商业活动不时带来这两个文明古国的相关信息,思想家们避其短而取其长,从中汲取丰富的养分,但距离埃及和巴比伦又有足够的距离使得古希腊能保持自己的特色。由此而使其孕育出了一种特别的、独一无二的、崇尚科学与自由思想、有着海洋色彩的次生文明。

 

总而言之,特别的地理条件和某些相应的历史原因,导致科学发端于古希腊,著名物理学家薛定谔曾经将其原因大致归纳为如下3点:

1、古希腊爱奥尼亚岛屿上以及沿岸自治繁荣的小城邦,实行的是类似于共和制的政治;

2、航海贸易刺激经济,商业交换促进技术发展,由此而加速了思想交流,冲击科学理论的形成。

3、爱奥尼亚人大多不信教,没有像巴比伦和埃及那样的世袭特权的神职等级,有利于倡导独立思想的新时代的兴起。

 

自然科学归根结底是脱胎于哲学,亦得益于数理逻辑。在古希腊时期,科学和哲学应该是不分的,因此科学也被称为“自然哲学”。古希腊特定的历史条件、独特的地理环境,以及丰厚的文化背景,使其哲学思想独具一格。与后来东西方分别发展的哲学思想比较起来,有其自身的突出特点。比如说,古印度哲学多探讨人与神的关系,中国哲学家们大多热衷于研究如何安国兴邦平天下,探讨的是人与人的关系。唯独古希腊哲学家们,喜好研究自然本身的规律,探讨的是人与自然的关系,而这正是科学的本质。

 

·泰勒斯何许人也?

 

泰勒斯出生于米利都,尽管当年爱奥尼亚的这个城邦名义上属于波斯统治,但基于如上所述的原因,米利都实际上具有很大的独立性。米利都的大多数居民,是在公元前1500年左右,从克里特岛迁来的移民。克里特岛在米利都的西南方,位处古埃及、巴比伦文明的辐射范围以内。而到了泰勒斯的父母一代,他们原是东南方向善于航海和经商的腓尼基人,也算是奴隶主贵族阶级。因此,泰勒斯从小受到良好的教育,且早年经商,曾游历埃及、巴比伦、美索不达米亚平原等地。泰勒斯兴趣广泛,涉及数学、天文观测、土地丈量等各个领域,游历过程中学习到很多知识。

 

尽管泰勒斯自己没有留下文字著作,但他的事迹广为人知,被同代人流传,被后人所记载,人们认为他在各个领域都有卓越的贡献和很高的造诣,是西方思想史上第一个有记载、有名字留下来的思想家。这位人称“科学之祖” 的伟大人物也在民间留下了很多趣闻逸事。

 

据说泰勒斯有一次用骡子运盐,一头骡子不小心滑倒溪水中,背上的盐被迅速溶解了一部分,于是这头狡猾的骡子每到一个溪水旁就打一个滚,故意让负担减轻。泰勒斯发现了这点,便将计就计,有时让这骡子改驮海绵,骡子到溪边照样打滚,却发现负担越来越重。最后,聪明的泰勒斯终于使那头骡子改掉了溪边打滚的习惯,老老实实地继续驮盐!

 

泰勒斯还有几个预言成真的故事。他曾经预言有一年雅典的橄榄会丰收,并乘机购买了米利都所有的橄榄榨油机,抬高价格垄断了榨油行业,于是大赚了一笔,他以此证明自己如果把心思放在经商上,有潜力成为一个精明的商人。

 

据说泰勒斯利用他学到的天文知识,预测到了公元前585年的一次日食。这点可见于古希腊历史学家希罗多德(Herodotus,约公元前484425)在其史学名著《历史》中之记述:

 

“米利都人泰勒斯曾向爱奥尼亚人预言了这个事件,他向他们预言在哪一年会有这样的事件发生,而实际上这话应验了。”

 

后人对泰勒斯预言日食这件事颇有争议。笔者认为,根据人类当时的天文观点,泰勒斯当然不可能从“日地月”的运动位置关系上来作出日食预测,但泰勒斯有可能得到了古巴比伦人从一个世纪的天文观察资料所总结的“日食按照233个朔望月周期重复出现”之规律,从而能够推断出哪一年将重复发生日食。

 

据说在那年,米堤亚和吕底亚的军队正准备打仗,泰勒斯的预言阻止了这场战争,因为古希腊人将日食视作上天将惩罚人类的一种警告,交战双方自然不愿违背天意,于是便签订了停战协议。根据现代天文学的知识,那是公元前585528日的日食,泰勒斯应该无法准确地给出日期,只能预料一个大概的年月而已。

 

泰勒斯晚上没事时喜欢一边散步一边抬头看天象,也冥思苦想哲学问题,脑海中则免不了思绪翻滚腾云驾雾。但他只知研究天上的星星,却看不到自己脚下的大坑,有一次不小心掉进了井里,女仆听到叫喊声后,才好不容易将他救了上来。

 

泰勒斯在想些什么呢?作为第一位最初的形而上学哲学家,他思考最多的是有关世界的本原。仅仅自己思考还不够,泰勒斯到晚年招了几个学生,创立了米利都学派,大家一起讨论和研究天下万物的本源问题。

 

·米利都学派

 

世界万物来自何处?

它们是由什么构成的?

能否用单一的(或多个)本原来描述它们?

如何解释观察到的自然现象的本质?

…………

这些,是当年古希腊哲学家们所企图回答的问题。

 

2:泰勒斯和米利都

 

米利都学派的主要人物有三个。泰勒斯和他的学生:阿那克西曼德(Anaximander,约前610545)和学生的学生:阿那克西美尼(Anaximenes,约前570526)。

 

米利都学派的最重要特点是理性思维,这是走向科学的第一步。

 

古代的先民们,抬头望天低头看地。面对周围五彩缤纷的世界,美丽的河流山川,各种植物动物,飞的跑的红的绿的,人们难免会浮想联翩,创造出无数的神话和传说。众所周知,每一个古老的民族都有自己的神话,形成各个民族文化的重要构成部分。此外,人们仰望星空,想象着美好的天堂;反之,也想象下面地壳深处可能有令人恐怖的地狱;而人生在世面对的是现实世界。探求这三者之关系,又产生了各种宗教。

 

最早的人类,用宗教和神话来解释世界,将所见所闻的现象,诉诸于众神,诉诸于上苍。米利都学派却首开先河,将自然界发生的一切,诉诸于理性思维,诉诸于自然本身,而不是诉诸于某些超自然的力量。

 

首先,他们思考的是:世界是如何构成的?什么是万物之本源?

 

最简单的假设是认为万物都由同“一”种物质构成,即宇宙万物来自“一个”共同的本原。泰勒斯是思考这个问题的第一人,他宣称这个共同的“原质”是水。没有记载谈及泰勒斯这个想法是如何得来的,如今听起来似乎显得幼稚好笑,但即使是现在,如果让一个没有受过教育的人从他所见物质中挑选一样作为“本源”的话,“水”也算是一个合理的选择。不是吗,万物都需要水!泰勒斯通过他对地球上事物细致的观察,感觉水是自然世界中最重要的东西,特别是生命所不可或缺的,水无处不在,被加热后能变成捉摸不定的“气”,冷凝后形成固态的冰。因此,泰勒斯想,何不再进一步,认为水是最初的、最基本的东西呢?然后,水生万物,组成了大千世界。当然,今天我们有了现代的物理学知识,有了原子结构理论及基本粒子标准模型,知道泰勒斯的结论是错误的,但在当时的认知背景下,企图将万物归于“一种起源”的提法本身,就可算是思想上的突破了。泰勒斯还有一个观点是“万物有灵”,他认为整个宇宙都是有生命的,万物皆有灵魂,造成了这个世界千变万化、生机盎然。

 

泰勒斯“万物始于水”的理论,是基于经验观察又超越了经验观察,而得到的理性推论和假设,这正是现代科学经常使用的方法。泰勒斯的学生们发扬光大他的方法,却又不满意老师对世界的诠释,互不相让,各执一辞。

 

泰勒斯的学生阿那克西曼德说,万物怎么能归于一种“水”呢?水这种物质的形象太具体了!还不如想象出一种我们无法体验到的某种“无穷”又“无定”的基本“原料”吧,世界由这种抽象的基本原料构成,不需要取材于人们常见到的自然物。阿那克西曼德不仅善于抽象,而且表现出的科学预见能力令人惊讶,例如,他提出了循环往复的宇宙论学说,与两千多年后现代宇宙学中某些模型颇为相似。他思考生命起源,认为生命从湿气元素中产生,人和其他动物最初都是鱼,后来才离开水,来到陆地上,最后适应了干燥的新环境,这听起来与现代生物进化论有异曲同工之妙。

 

阿那克西曼德将泰勒斯的万物源于“水”改造成万物源于“无形”,不料,自己也教出了一个叛逆的学生,叫阿那克西美尼。阿那克西美尼宣称万物源于“气”,他不仅提出此观点,并且还通过稀释和凝聚的过程来解释“气”如何形成了万物:气凝聚在一起组成水,水再进一步凝聚构成土,土再凝聚则成为石头……等等。反之,当气变得稀薄时,它成为火,而气的运动便形成了风。所以,万物皆由“气”组成,“气”量的多寡形成不同的物体,就如我们现在经常说的“量变产生了质变”。此外,阿那克西美尼观察到:生命需要呼吸,呼吸时进出的物质就是气,因此,气才是构成世界的最基本元素。气可以通过空间无限扩展,包围和维持着一切,因此,整个世界和宇宙,都可以被看作是能呼吸的有机体。

 

当我们现在回顾古希腊科学家们各种假说时,并不在乎这万物之源是“水”、“火”、“气”,还是别的什么东西,因为它们全都是错误的!但我们从梳理这段历史,已经能够足以体会到这几位学者具有的科学精神,他们不畏权威、大胆质疑,既互相继承,又互相否定,似乎可以想象出当年师生之间自由辩论的学术风气。他们借助于经验观察,又开创出理性的精神,追求普适的规律,思考永恒的问题。他们不用神话和迷信来解释世界,而是认为世间万物都有自己产生的根源和逻辑。由于这些先驱们的努力,在科学史上竖起了一座里程碑,科学就此诞生了!

 

(本系列文中的“科学”,指现代自然科学)(未完待续)

 




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