科学体系的起点

古希腊在民主政治上对人类文明的贡献,但除了民主政治,古希腊文明留给后人最有价值的遗产是它的科学、文化和艺术。看看古希腊的科学

我们都知道,古希腊文明并不是世界上最早出现的文明,不论美索不达米亚文明还是古埃及文明都要比它早得多,而且这两个文明很早就总结出了很多科学知识,但是,无论是古埃及人还是美索不达米亚人,他们虽然找到了很多解决具体问题的方法,却没有总结出数学的定理或者天文学的定律。比如,在3600多年前古埃及的《莱茵德纸莎草书》中,就涉及到了算术、几何和简单数论的很多内容,甚至包括π的简单计算方法,但是里面并没有对几何学进行规律性的描述。

真正意义上的科学,其实是由古希腊文明发展出来的。为什么会这么说呢?古希腊的科学体系又是如何建立起来的?

首先,我们来解决第一个问题。古希腊文明才是第一个发展出严格意义上的科学的呢?

原因有两个。

第一,我们能够称之为科学的知识体系需要是完整的,成体系的,内部逻辑自洽的,这一点希腊人做到了,而之前的文明没有做到。

第二,科学研究的方法必须是基于对客观事物的观察,进行理性的合乎逻辑的推理和判断,不能是主观的想象和猜想。这一点也是希腊人先做到的。而古希腊文明想要做到以上两点,也并非一蹴而就。其中,有两位科学家扮演了重要的角色,他们分别是古希腊的科学家泰勒斯,以及随后的数学家和哲学家毕达哥拉斯。他们不仅仅是古希腊,甚至可以说是整个人类构建知识的分水岭。

泰勒斯是古希腊第一位留下名字的科学家,他对科学发展最大的贡献不是什么具体的科学发现,而是将“命题”,也就是对客观世界的确定性描述引入科学,并且建立各个命题之间的关系。他还提出,通过逻辑证明命题正确性的思想。

在此基础之上,才有可能依靠逻辑和数学,发展出严密的科学体系。正因为他的这个贡献,他被后人称为科学哲学之父。

不过,虽然说泰勒斯的思想相比同时期其他文明用超自然的力量,包括神话和英雄来解释自然现象,已经有了本质的进步。但是,泰勒斯本人并不排斥超自然的现象,只不过,他对那些超自然的现象往往倾向于给出自然的解释。比如,他认为水是万物之本原,地壳是漂浮在水中的,地震是地壳被海浪冲击导致的等等。

相对于泰勒斯,今天普遍认为毕达哥拉斯对于科学诞生的贡献更大。为什么这么说呢?对于这个问题,著名的科学史家蒙洛蒂诺(Leonard Mlodinow)在《思维简史》一书中是这样解释的。他说,人类自文明诞生(从美索不达米亚的苏美尔文明算起),到古希腊的毕达哥拉斯之前,发展了几千年,获得了很多具体的科学知识。但是,所有的知识体系还都只能算是“前科学”。在蒙洛蒂诺看来,这种前科学充满了主观色彩和神秘性。即便是泰勒斯,对于一些解释不了的现象,依然要求助于神来解释。这就带来了一个大问题,一个人通过超自然力量给出的解释,可能跟另外一个人用同样方法给出的解释完全不同,甚至是矛盾的。

但是,到了毕达哥拉斯之后,情况得到了改变。毕达哥拉斯确立了数学规范化的起点,从此才有了基于理性探索自然规律,不受人主观想法所左右的科学,然后科学的大厦才得以一步步发展起来。

不妨来看一个大家都熟悉的例子——勾股定理。毕达哥拉斯不是最早发现直角三角形具有符合勾股定理现象的人,其他古代文明的人比他早两千年就发现了。但是,其他文明的人,都是通过举几个例子来说明这个现象存在,而不是用定理的形式将它表达出来,更不要说用逻辑的方法证明这个定理的正确性了。比如我用尺子量了直角三角形的三条边,得到一个结论,你用同样的尺子量,但是因为尺子有误差,或者三角形画得有误差,就得不出勾股定理成立的结论了,那么我们该信谁的?

但是毕达哥拉斯却不同,他以定理的形式描述了这个规律并且通过逻辑严格证明了这个定理。从此大家就都知道,任何直角三角形,都满足这个定理。因此在西方,这个定理才被称为毕达哥拉斯定理。毕达哥拉斯找到了一种发现科学新知识的方法,就是从前提出发,通过纯粹的理性推理得到结论。在这个过程中,没有加入任何人主观的想象,也没有求助于任何超自然的力量。

在毕达哥拉斯之后,古希腊的学者们在他的基础上,开创了一种新的方法获得知识。那就是从已经被证明的结论出发,推导出符合逻辑的新结论,然后一个个新的结论叠加起来,就形成了系统性的学科。当然,这并不是说古希腊人放弃了依靠观测和测量获得知识的做法,而是说他们多了一条新的途径。

不仅如此,他们还在验证知识和应用知识上迈进了两大步。

第一,他们认定通过逻辑推导出的结论和我们在生活中得到的经验需要一致,否则就是悖论。我们都听说过芝诺悖论,也就是飞毛腿阿喀琉斯追不上乌龟。从逻辑上讲,这个结论似乎符合逻辑,但是从经验上讲,它显然是错的。古希腊人解释不了这个悖论,只好先存疑。

当然,不符合逻辑的结论一定是错的,并不能等同于符合逻辑的结论一定正确。这一点我们在后面还会讲到。不过总的来讲,那些既符合逻辑,也符合我们的经验的结论,可信度非常高,正确的可能性非常大。善于根据生活经验判断对错,这是每一个人都有的做事习惯,但是凡事要拿逻辑再检验一遍,这是古希腊人独有的思维特点,而这个特点对科学发展至关重要。

第二,对于任何符合逻辑,得到验证的知识,我们可以将它们在现实生活中反复应用,在相同的条件下,一定会得到相同的结果。这样,只要我们创造出一些应用场景,就能发明出新的技术和工具,就能惠及到全人类。在应用知识上,最著名的学者当属阿基米德,他应用数学和物理学的知识,解决了很多实际问题。在历史上留下了很多关于阿基米德发明各种机械装置的故事,其实那些发明都是他主动应用科学命题的结果。

你可能会感到疑惑,古希腊的社会和其他文明有什么不同,以至于他们能够用一种新的思维方式想问题呢?这里面的原因是多方面的,但是最重要的有三个。

第一,商业文明给古希腊人带来了自由和闲暇。今天全世界的科学界都认为,自由和闲暇是过去产生科学和今天发展科学的必要前提条件。你可能听说过,近代研究科学的人,几乎都是贵族或者能够过上贵族生活的人,比如英国的波义耳、哈雷、牛顿,法国的拉瓦锡,拉格朗日等等。古希腊的情况也是类似。在那里,自由民虽然也需要劳动,但是相比其他早期文明中的平民,他们是相对富裕的,因此这些自由民有非常多的闲暇来讨论抽象的问题,并且围绕那些问题来辩论。

比如著名的哲学家苏格拉底,他每天的生活就是吃完早饭,和他老婆打个招呼,然后就去广场上和人讨论和辩论,直到太阳落山回家。在古代,科学属于Liberal Arts,也就是今天所说的通识的知识。但这个词直接翻译过来,就是自由民的知识,因为只有自由民,才会去学习和研究谋生技能以外的知识。

第二,古希腊地处地球上气候最舒适的地中海气候带,那里冬暖夏凉,生活相对容易。因此古希腊人对物质生活没有太高的要求,每天的饮食就是面包,橄榄油和葡萄酒。但是,他们对于知识的渴望却远远超出其他早期文明。在古希腊人看来,发现一个真理是一件最令人喜悦的事情。据说当初毕达哥拉斯发现了勾股定理之后,杀了一百头牛庆祝。这对很多其他早期文明的人来讲是匪夷所思的。

可能有些同学还知道跟阿基米德有关的两则趣闻。第一个是他在洗澡的时候发现了浮力定律,兴奋得直接光着身子从浴缸里跑出来,大喊着“尤尼卡”,也就是“我发现了”的意思,就去向国王去报喜了。第二个故事是阿基米德埋怨罗马的士兵破坏了他在地上画的几何图形,结果遭到了杀身之祸。那位罗马的士兵永远不会知道,几个几何图形有什么重要之处。这其实也是古罗马虽然强大富有,但是在科学上的成就并不大的原因。

第三,古希腊人具有其他民族所没有的思辨能力。当然,这不是说其他早期的民族没有懂得思辨思维的人,而是说古希腊人的思辨特点最为突出。而这一特点又和他们普遍喜欢辩论有关。古希腊人辩论的话题,既有当时的时政,也有关于自然的奥秘。古希腊甚至出了一些有名的“杠精”,比如提出飞毛腿阿喀琉斯追不上乌龟这个悖论的芝诺。而辩论和较真,也是科学发展不可或缺的一环。

不同于其他早期文明的科学发展,古希腊人发展出了完整的科学知识体系,并且基于对客观事物的观察,建立起了科学研究方法。经过泰勒斯、毕达哥拉斯等人的不断发展和完善,人类文明第一次发展出了系统性的科学知识体系。

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