吕乃基

19世纪是近代科学的鼎盛期，从原子-分子论到细胞学说到电磁理论，硕果累累。总体而言，可以归为织网和回溯。在经历了17、18世纪各门学科分门别类收集资料之后，19世纪开始建立各门学科内部各分支的联系，并进而建立学科间的联系，即着手编织自然现象之网，这是19世纪科学收获的一个重要方面。具体而言，在物理学中建立了电磁理论，发展了热力学，提出了能量守恒与转化定律；化学中有原子—分子论、有机结构理论，以及元素周期律；生物学中有细胞学说等。

这些成果编织了一张自然现象之网。近代科学300年耕耘，一朝收获。主要成果都被编织于这张网内。然而这张网并不完整。例如光与电、磁的关系尚不明确，未知的微观世界和宇观世界还隐藏于幕后，时空与物质的联系还有待爱因斯坦的工作，细胞也未必是所有生物的共同基础。尤其需要指出的是，这张并不完整的网还只是一张“现象”之网。诚然，它将以前的资料上升到统一的解释体系之中，达到新的理论高度，然而相对而言，在很大程度上仍限于唯象的水平，也没有超越机械论的框架。电磁理论、关于光的本性的学说有待深化，化学中的原子—分子论、有机结构理论和元素周期律进入20世纪后都经历了脱胎换骨的变化，细胞学说也只是根据有限资料归纳的结果。

虽然如此，这张自然现象之网毕竟从一个方面总结了近代科学的成果，更为重要的是，它为20世纪科学革命，为尔后的科学发展作了准备，奠定了基础，并指出了方向。

这一时期自然科学的另一方面成就即是开始以历史的观点考察研究对象，主要体现于天文学，（19世纪康德—拉普拉斯的星云假说），地质学，物理学（指热力学第二定律）以及生物学中的进化论。

这一时期对自然史的追溯大致有以下特点：首先，这种研究主要是基于机械的理解。在天文学，微粒的运动由机械的因果必然性形成太阳系，从此就稳定下来不再变化。广为人知的拉普拉斯的决定论思想实际上是被认为具有发展观念的星云说最确切的注解。在地质学中，赖尔主张线性的渐进过程，虽然有居维叶的突变说，但这难于理喻，或是出于上帝的一时兴起，而且也没有与渐变论结合起来。达尔文的进化论虽然揭示了不确定性，但没有说明微观机理。由热力学第二定律外推，克劳休斯把宇宙理解为一个封闭体系，提出从有序到无序的单向的热寂说。凡此种种都与当时的机械自然观背景相一致。

同时，这种对自然史的研究基本上也流于唯象的、经验的水平，有待于20世纪科学的发展以揭示这些自然史背后的机制。例如，只有在宇宙演化的大背景中方能阐明太阳系的起源。实际上，星云假说还有相当的自然哲学的色彩。地质学理论和达尔文的进化论主要是基于历史的比较方法，是在比较之后进行归纳而得出的假说，而归纳总是不完全的，有待于从理论上阐明自身。直至今日，科学家仍未充分揭示分子进化与外部环境的关系。热力学第二定律只是提出了问题，到20世纪七十年代，普里高津等人的工作刚刚开始揭示由无序到有序，以及从有序到混沌各自的机制和相互间的关系。从根本上说，19世纪对自然史的回溯并未达到自然史的起点，或回溯至自然界自身演化发展的各个关节点，未达到认识过程中的转折点，还必须沿自然史进一步上溯。

第三，自然史与自然现象之网这二者并未结合起来。后者既缺乏广度也缺乏深度，前者既没有回溯到起点，也未超出唯象的水平，二者均阈于机械论的框架之中，因而不可能达到自然之网与自然史的统一。当代科学正在向这一目标前进。

最后，这一时期之所以在各门学科中出现历史主义思潮并非偶然，其渊源一直可以追溯到古希腊的自然哲学。文艺复兴后近代科学兴起，由古代朴素辩证的自然观转变为机械自然观，但自然哲学中的发展观并未完全摒弃，不仅如此，而且一直延伸到18世纪末的浪漫主义和德国的自然哲学中，强调以发展的、历史的观点来看待自然。另一方面，机械自然观也不绝对地排斥历史主义，只是限于机械自然观的框架之中，发展过程是机械的、线性的、决定论的。第三个重要原因是，不断发展的自然科学，日益丰富的资料为进行历史的比较作了必要的准备，这在地质学和进化论尤为如此。

将19世纪科学史区分为织网和追溯两部分，其一，有助于梳理这一时期的科学成果，其二，可以较为清晰地看出19世纪科学在近代科学中的“阶段性”地位，及其为20世纪科学所做的铺垫。

关于热力学第二定律的历史地位，博主将有另文探讨。

 

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