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[转载]金观涛 樊洪业 刘青峰:文化背景与科学技术结构的演变(6)

已有 406 次阅读 2020-6-3 10:58 |个人分类:读书笔记|系统分类:科研笔记| 文化背景, 科学技术结构, 历史演变 |文章来源:转载

八、示范作用的极限:原始科学结构社会化的障碍

我们在讨论原始科学结构通过示范作用不断扩大使其社会化过程时,一直没有分析示范作用的重要前提,这就是科学对社会的影响。示范作用是指科学家用在某一领域中已明确的模式去搞新的研究,但有多少人在科学研究中运用这种模板,却取决于科学对社会的影响。今天,科学技术对社会的巨大冲击只是近代科学结构建立的结果,由于近代科学技术的循环加速效应使科技成果如滚滚不绝的江水那样汹涌澎湃地奔泻出来,充斥到人类生活一切领域,才使人们普遍认识到科学的意义。而在近代科学结构建立以前,社会上绝大多数人甚至根本不知道科学,科学的示范好象阳春白雪,它的声音在古代世界是如此微弱,在历史大合唱中,附和者寥寥。特别是原始科学结构,它只是深藏在众多的思想体系、学派及专门知识贝类中的一颗珍珠,虽然它有极为珍贵的价值,但它外面包围着一个坚硬的难以被人理解的专业性外壳,只有极少人才能识别它,其社会化过程是障碍重重的。

古代科学体系(包括原始科学结构)示范作用第一个巨大障碍是科学本身的专门性和复杂性带来的。技术虽然也是专门的、复杂的,但古代技术由于存在着相当的社会需求而社会化了。一般说来,古代社会对科学的需求比技术的需求小得多,特别是对于纯粹科学。中国大一统帝国对天文学的需求使中国天文学家比世界各国有更高的社会地位。但即使在中国,天文历算毕竟太复杂了,很多知识分子钻研一辈子都没有最后搞懂。张衡在《应闲》中感叹道:有人担心我搞这套东西没有用,我还恨不能把这套东西教给别人呢?另一个著名的例子是郭守敬创造了授时历,可以说达到了中国古代天文学的顶峰,但他的方法到了明朝居然连官方天文学家都难以理解。用屠龙之术来比喻古代纯粹科学在人们心目中的地位是很恰当的。它不仅很难学,而且看来不大有用,这样,它的示范作用自然很弱,社会化是很难的。实际上,东汉就有人把张衡的学问看做屠龙之术。

我们前面曾提出古希腊科学成就绝大多数是在原始科学结构示范作用下取得的,但我们必须看到,这种示范作用的极限正是古希腊科学的天然界限。其创造精神虽然出类拔萃,却是处于古代愚昧和迷信的海洋之中的。当罗马士兵把正在专心研究几何图形的阿基米德砍倒在地时,压根儿没有意识到科学是怎么回事。希腊科学的成就只是古希腊文明花园中的花朵,它被迷信和愚昧的荆棘包围着,它的种子也不可能传到更广大的地区中去。

科学结构社会化的第二个巨大障碍是科学结论与直观相冲突,特别是它的成长必然和古代文化背景(社会结构)相冲突。在绝大多数人的心目中,科学的命题是难以置信的,甚至是有辱神明的。古希腊科学家根据原始科学结构示范算出大地是圆的,但对于大多数人,并不相信这种结论。因为这和人们大地是平直的直观印象相矛盾。所以即使在古希腊罗马,关于大地原始模型如T型图、轮型图仍然在流行。中国古代浑天说的传播也遇到类似困难。《晋书》中有这样一段话:“此则仪象之论,其来远矣,绵代相传,史官禁密,学者不睹,故宣、盖沸腾。”这段话一语道破了中国官方天文学家在传播浑天说时所感到的苦恼。他们认为由于天文仪器保密,社会上一般学者得不到,不能进行天文观察,所以盖天说盛行。实际上,根本原因在于:浑天说虽比盖天说符合实验观察,但却比盖天说离直观更远,它的传播就来得困难些。天文理论尚且如此,其它科学理论传播特别是方法上的示范遇到的障碍更是可想而知了。

科学不仅常常和直观相矛盾,而且和人们的宗教信仰、价值观念、思想方法相抵触。亚历山大的女数学家希帕蒂亚被狂热的基督徒在街上抓住撕得粉碎,在基督徒的心目中一个不按神的意志来思索的数学家和女巫、异教徒是大同小异的。教廷谴责科学家是“科学之树欺骗了生命之树”。罗吉尔·培根的科学精神被教廷看作大逆不道。所以在一种普遍与科学相抵触的社会观念中,一个敢于用原始科学结构作为示范来指导研究的科学家,一定比鲁迅所说第一个吃螃蟹的人还要勇敢。他必须在普遍的不理解和敌视中坚持科学精神。由于原始科学结构发展到一定程度就会和一般文化背景相抵触,我们就不难理解古希腊科学衰落的原因了。在古希腊、罗马奴隶社会中,原始科学结构的示范作用主要是欧几里得几何学公理体系。它只是在一个小范围内发挥示范作用,主要限于科学理论结构,对于受控实验示范就几乎不存在了。因为它和奴隶制社会结构相冲突,做试验被认为是不光彩的。象阿基米德这样的实验大师都为自己制造仪器感到羞耻。柏拉图甚至指责两个希腊人制造装置来解决几何问题是在“””污染思想”。我们知道,古希腊科学理论虽然发达,但学者和工匠之间的鸿沟是不可逾越的。科学是生长在奴隶主和自由民花园中的花朵,而技术则掌握在会说话的工具—奴隶手中。尽管那时也有亚历山大里亚工程学派,并制造出虹吸器、测温器,甚至有原始的蒸汽机,但一般说来,奴隶主知识分子对技术是蔑视的。罗马一个皇帝曾拒绝用机器搬运放到地上的神殿大柱,因为那会使搬运工失去工作。这样一来,虽然在几何学中建立的原始科学结构中在某种程度上包含了受控实验和开放性技术(它们是在成千上万年实践中积累起来的),但在奴隶社会结构中几乎不能发挥任何示范作用。图4A表明,古希腊时期科学技术水平中主要是科学理论,实验与技术增长远比理论为低,其原因正在于此。而且这种示范作用必然很快就发展到它的极限,古希腊科学发展也必然渐渐陷于停滞状态。图4A中,理论与实验净增长渐渐趋于减少正是说明了这一点。很多科学史家用罗马人重视技术而轻视科学来解释古希腊科学在罗马全盛时代居然停滞之谜。实际上当托勒密用欧氏几何理论的示范完成他那划时代的《至大论》和光学实验后,原始科学结构已完全占领与它有直接关系的一切科学领域,示范已到极限状态,古代科学家几乎已经没有什么可做的了。

罗马帝国衰落之际,基督教兴起,整个古代西方社会文化背景发生了根本性变化。奴隶主自由民的古代宗教以及相应的理性主义精神消失了。对上帝的虔诚代替了哲学家对自然和人生的思索,封建制度代替了奴隶制度,对于社会来说,这是一个进步。但古希腊科学之花得以生长的土壤也随着古代社会解体而流失了。皮之不存,毛将焉附?当亚历山大图书馆被烈火焚烧、柏拉图学园被下令关闭的时候,本身已经奄奄一息的科学之花也就枯萎了。无辜的希帕蒂亚被基督教徒所杀可以看作古希腊原始科学结构示范作用结束的象征,因为希帕蒂亚的主要贡献之一就是和她父亲一起注释欧氏《几何原本》。当基督徒把一卷又一卷的记载着古希腊科学成果的羊皮纸刮得干干净净而重新用来书写圣经时,这无疑被认为是废物利用。能够理解古希腊科学规范的人(虽然是极少一部分人)已经死去了,能够容忍这一小批人生存和活动的社会制度和价值观念已经变化了。匠人们在荒芜已久的四通八达的罗马官道上建筑起哥特式教堂,另一种社会结构在社会激变中兴起。我们并不能谴责历史,因为原始科学结构在古希腊罗马的社会化程度实在太小了,人类社会在进步中必定要遗忘一些东西,如果这些东西包含着不引人注目的古代科学,这又有什么可奇怪的呢?

原始科学结构示范作用的第三个大障碍是缺乏必要的通讯交流手段。思想和社会化需要通过出版和印刷,跨地域的科学交流需要发达的通讯渠道。据说,回教徒征伐埃及,焚毁亚历山大图书馆时,在长达六个月的时期内,焚烧成卷羊皮纸居然成为亚历山大浴室之热源19。书写一部圣经就要用几百张羊皮,可以想象,在这样一种通讯交流工具的背景上,科学示范的扩大几乎是不可能的。用纸草和羊皮纸书写的手稿只能供极少一部分特权人物使用。

理解了科学社会化过程中必然会碰到的三大障碍,我们就能用这些障碍的大小来估计科学在历史上某一文化背景社会化的程度。不同的社会结构所允许其相应的科学社会化规模是不同的。科学的成长必然随着社会结构的改变而变化。两千年来,中国社会结构和文化背景没有出现过从古希腊罗马到基督教文明这样大起大落的变化,所以科学的发展一直是连续的,没有大跌荡,但是任何一种示范都有自己的极限。不仅是原始科学结构如此,中国古代以《周髀算经》为代表的天文—代数理论示范,也有自己的极限。为什么自元朝以后,中国自身的天文学和数学发展日益趋于停滞状态?实际上到郭守敬时,在这种示范下能做到的一切都已经做完了。授时历已经改造得如此精确,在古老模式指导下的天文观察仪器已做得这样完善,理论技术化要求天文学的目的就是为了大一统帝国服务,这种要求几乎已经完全满足了,后世天文学家在这种示范下已没有什么可做的了。明朝实际上一直在沿用授时历,没有做什么改进。表5给出中国式天文学—数学成就在各朝理论中的比例,我们可以明显看到示范作用日趋缩小。明朝如果不算西方天文学成果对中国的冲击,中国传统天文学成就几乎微乎其微。在杜绝外来影响和社会结构不变的条件下,这种极限是难以突破的。

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九、科学在文明中的扩张:基督教经院哲学和大一统技术所起的作用

如果不是某种特别的社会因素克服了原始科学结构示范作用所遇到的三大障碍,那么近代科学结构的确立几乎是不可思议的。在这方面,基督教的经院哲学和中国的“大一统”技术起了重要的作用。基督教把古希腊科学结论纳入教义有助于克服科学专业性的障碍。而中国的大一统技术传到西方则赋予了原始科学结构社会化所必须的通讯交流工具。

科学史家常常不厌其烦地强调文艺复兴对近代科学结构建立的作用,这当然不错,但是科学史上一个十分重要的阶段常常被人们忽略,这就是文艺复兴前二百年经院哲学的高度繁荣。历史表明,没有这一阶段,近代科学结构的建立是不可思议的,因为它标志着原始科学结构被纳入基督教体系。人们一提起中世纪基督教文明中的科学,就会想到亚里士多德的学说,会说托勒密的本轮如何如何,实际上,西欧知道亚里士多德和托勒密是12世纪以后的事情。从公元7世纪基督教占统治地位到11世纪这漫长的四百年中,古希腊科学几乎被遗忘,西欧科学知识几乎回到了希腊科学出现之前的那种蒙昧状态。这种倒退给历史学家留下了“黑暗的中世纪”可怕的印象。但正是在这四百年中,历史慢慢地奠定着一个可以容纳更高科学水平的社会基础。

首先,基督教作为对奴隶制的否定,它至少在教义上填平了把处于奴隶主地位的学者和作为奴隶的工匠之间在上帝面前的鸿沟,从而便准备了原始科学结构中受控实验结构有可能发挥示范作用的社会条件。基督教宣称在上帝面前人人平等,我们姑且不论其不现实性的一面,从另一方面看,耶稣的养父约瑟是木匠,阿波斯特尔斯的君主是渔夫之类圣经典故的说教,在一定程度上有利于填平学者与工匠之间的鸿沟,基督教把手工劳动看作阅读虔诚的著作使自己接近上帝的精神生活的一部分。正如小林恩·怀特所指出的,中世纪“修道士是第一批人数很多的指甲下有污垢的知识分子”20。匠人和学者的鸿沟一旦在宗教上首先被填平,那么随着技术的进步和积累,日复一日,年复一年,不断扩大的匠人队伍和学者队伍就开始自然交汇了,自然这需要漫长的时间。当然,仅仅凭以劳动作为锻炼意志来接近上帝的修士是不足以建立受控实验结构的。但是一旦中世纪学者在禁欲主义的长袍下发现了美丽的肉体,他们的兴趣从天堂转入到现世,那末这种潜在的潮流马上会汹涌澎湃地奔泻出来。文艺复兴之所以会迅速完成受控实验结构的建立,其秘密正在于此。

其次,基督教占统治地位后的西欧正在缔结一种文化交流、生产水平比古希腊罗马更广泛的社会共同体。基督教义无疑比罗马自由民的尚武精神能把更多的人组织起来。8世纪发明的重轮犁和三圃轮作制使得农业能养活更多的人口,从中国传来的新轭马法和马蹄铁普遍应用,导致农业技术和交通运输的革命,促使了小村庄的衰落和都市生活式的大农业村落的兴起。确实,到11世纪就原始科学结构示范的社会土壤说来,基督教文明比古希腊罗马文明更为肥沃了。一个明显的例子是11世纪后大学的兴起。第一所大学是11世纪末在意大利建立的博洛尼亚大学,接着,法国的巴黎大学,英国的牛津大学,意大利的萨勒诺大学和巴勒摩大学,西班牙的萨拉曼加大学,德国的海德堡大学,法国的奥尔良大学,英国的剑桥大学相继成立21。这些大学大多是由教堂学校转变而来,其中以巴黎大学最著名,学生来自四面八方,数以千计22。1200年左右的大学、教堂和修道院如繁星一样,密密麻麻地散布在整个基督教文明之中。

如果我们把原始科学结构的建立比喻成生长在古希腊罗马贫瘠土地上难以进一步长大的一朵小花,那末11世纪的西欧则是一块肥沃的土地,它只是缺乏原始科学结构的种子而已。然而历史上文明接触的狂风迟早会把种子带来的,所需要的仅仅是机会。古希腊罗马文明衰亡后,大量古代科学成果被阿拉伯科学吸收了,虽然11世纪之前,阿拉伯文化和基督教文化不断进行接触,但只有11世纪西欧基督教文化内部具备了接受原始科学结构的条件后,科学史上极为重要的大翻译运动才开始兴起。翻译工作在与阿拉伯文化接触最多的西班牙最为活跃。大翻译高潮持续了一个世纪,到13世纪初,亚里士多德全集被发现。把古希腊系统的科学知识加以消化使它能包容到基督教文化体系中去的主要功绩要归之于托马斯·阿奎那。他依照亚里士多德的逻辑学和神学权威对基督教理论进行全面的改造,摈弃了古希腊思想中和基督教不相容的部分。阿奎那的工作做得如此细致,以至于把亚里士多德学说改造得连细节都与神学相符合,他还接受了托勒密的天文体系,把它当作一个工作假说23。自阿奎那以后,西欧的经院哲学趋于全盛时代。

如果仅仅以科学内容的传播来说,阿奎那的工作并不值得格外称赞,他没有真正理解古希腊的原始科学结构,他甚至把古希腊科学给阉割了,在其中加进神学的胡说、偏见和迷信。但是如果没有阿奎那奠定的经院哲学,近代科学结构建立几乎是不可能的。为什么呢?如果不把古希腊科学和基督教义结合,原始科学结构和基督教文明是不适应的,它不可能在中世纪后期起到广泛的示范作用。大翻译运动造成了一种历史性的结果:原始科学结构的珍珠被嵌入了一个更大的可以让其进一步成长的基督教文化珍珠贝中了。亚里士多德学说、托勒密体系和盖伦的医学成为基督教自然观的一部分。哪里有基督教,哪里就会传授学习这些学说。本来科学是专门化的,是难懂的,但现在却成了人们必须接受和研究的教义。宗教吸收了科学成果,使宗教一时变得强大了,但它也把科学的种子传遍了它们能及的每一个角落,如果仅仅靠古代科学本身的力量,是决难做到的。宗教虽然暂时阉割了科学,但是也使原始科学结构的示范作用有可能克服它的专业性障碍。科学的种子广泛地撒播到更远的地方,使它有一天能发芽、成长、开花结果。我们知道,到1200年左右,亚里士多德的各种著作都已经家喻户晓了,若作为思想家的亚里士多德能知道他那在古代颇为深奥的、只为少数门徒接受的学说会这么快地社会化,一定会目瞪口呆!

文化的接触不仅促进了大翻译运动,它也帮助克服了原始科学结构示范作用的另一个障碍—通讯工具的缺乏。阿拉伯人把中国古代大一统技术的结晶—四大发明带到了西方,从而克服了原始科学技术结构示范作用所碰到的通讯交流障碍。如果没有造纸技术,那么亚里士多德和托勒密学说靠羊皮纸来传播,其范围是可想而知的。活字印刷的贡献更是巨大。大约1450年,活字印刷术传到欧洲,到1474年,数学、天文学以及占星学等方面的书籍就以印刷品形式出现了。特别值得提出的是,活字印刷术很快就被用来印欧氏几何原本。Johannes campanus(13世纪)所译的几何原本拉丁文版,第一版于1482年出现于威尼斯,接着阿波罗尼的Conic Sections前四册,巴伯斯的著作,土奥费多斯的Arithmetica以及其它科学作品均以印刷品形式纷纷出世24。从活字印刷在西方出现到欧氏几何的活字印刷版发行只有短短的32年,可见印刷术对原始科学结构示范作用的贡献。

罗盘和火药对原始科学结构建立的贡献则是不言而喻,航海技术一直是西方科学传播有力的杠杆,而火药除了它是一种摧毁封建城堡的使社会成为一个更大的政治经济统一体的物质武器外,它同时使物理学家开始意识到抛物体研究对于火炮制造和使用的意义。抛物体研究则直接使原始科学结构的示范作用第一次完全脱离几何、静力学与光学而直接进入到动力学的领域。

总之,西方中世纪后期原始科学结构示范作用的增强完全是由于西方中世纪社会结构与大一统技术克服了其内在障碍的结果。理解了这一点,图4所示的西方两千年中科学技术水平净增长曲线就可以得到解释。

我们知道,西方科学技术水平净增长曲线(见图4)自古希腊罗马文明衰落后一直处于低水平,但在8—10世纪有一个技术峰,这是中国的造纸术传到西方引起的。而在12—13世纪,有一个理论水平的增长高峰,这是大翻译带来的。在14—15世纪又出现一个新的技术发展高峰。表6给出这一时期技术中“大一统”技术的比例。可见这是大一统技术在西方普及的结果。显然,只有经历过这三个高峰,西方才可能出现15—l7世纪标志着近代科学的新发展高峰。如果没有历史上的这三个发展高峰为基础,近代科学结构在西方出现是不可能的。这样,一个发人深省的问题自然摆在科学史家面前:近代科学结构是否能在一种孤立而单一的文化背景(或社会结构)中出现?回答是否定的。大一统型技术结构是和中国封建社会特殊的大一统形态相适应的,它只能生产在中国这样的社会结构之中,而原始科学结构示范的扩大同时又需要与基督教文化相适应的封建社会结构。近代科学结构建立的内在条件几乎包含着本质上的二律背反:它既需要欧洲中世纪后期的那种社会结构,又需要中国封建社会那种完全不同欧洲封建社会结构所提供的技术。这一切无非表明:科学是属于全人类的,原始科学结构本身的出现,它也是古埃及文明和古希腊文明融合的结果。它的成长也是一样,必须集中融合全人类一切民族所创造的文化精华才能发展。因此,哪一个地区哪一个民族能够开明地吸收这些精华,它就会成为原始科学结构社会化的发源地,如果这些条件都消失了,那么科学就会夭折或者转移。

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 阿拉伯科学同中国古文化的接触同样给原始科学结构在中国发挥示范作用的机会。据考证,至少在元朝,波斯语的托勒密《至大论》和欧氏几何原本已经被带到中国皇家图书馆之中了25。但是这一切并没有引起注意,它的示范作用也没有发挥。中国封建社会虽然具备发达的大一统技术,它可以提供使科学社会化的工具,但是其社会结构本身却是封闭性的。只要这种社会结构不改造,四大发明遭到的所谓“墙内开花,墙外结果”这种历史性悲剧是不可避免的。



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