求真,以科学的名义

摘要

客观世界的真相只有一种,虚假的描述何止千千万万,而人类的内心深处永远存在对真的渴望。科学一出,经天纬地,云游四方,神鬼皆惊。

言必称希腊还是言必称中国】系列文章之(四十九)

台伯河是罗马市的母亲河,贯穿市中心。正值枯水季节,河水舒缓,河面较低,不时见到几人在悠闲地垂钓。我这个外乡人与周边的慢节奏极不协调,为赶往梵蒂冈,不时还要加快脚步,用中国效率在欧洲旅游,结果忙中出错,错过一个叫鲜花广场的景点。它离台伯河很近,因广场上矗立着布鲁诺的雕像而闻名。

布鲁诺受审

因宣扬宇宙无限论及多个世界论而遭到宗教法庭审判的布鲁诺

布鲁诺(1548-1600)出身于那不勒斯附近一个破落小贵族家庭。那不勒斯也是文艺复兴的重镇之一,布鲁诺青年时进该市教会的隐修院学习,因表现出异端思想,于1576年离开家乡,开始流浪生涯。此后十几年,布鲁诺周游列国,时而座上宾,时而阶下囚,到过瑞士、法国、英国、德国,最后回到意大利。布鲁诺继承和发展哥白尼的学说,提出宇宙无限论及多个世界论。他的异端思想既不容于天主教,也不被新教接受,最后落于教廷之手,死不悔改,关押七年之后在鲜花广场被烧死。为避免追随者纪念,骨灰被扔进台伯河,流入大海。

布鲁诺画像和罗马鲜花广场上的布鲁诺雕像

布鲁诺画像和罗马鲜花广场上的布鲁诺雕像

哥白尼(1473-1543)在临终前出版的《天体运行论》中,详述了自己主张的日心说理论,这在科学史中被称为“哥白尼革命”,也被视为是科学革命的开端。布鲁诺对科学研究所下功夫不多,如果置身于古希腊,可以称为科学家,但是因为在哥白尼之后,所以他更像是一位科学思想的传播者。正由于此,布鲁诺的言行非常容易被教会抓住把柄,再加上宁死不屈的性格,导致惨剧发生。相比之下,伽利略(1564-1642)更幸运一些。

哥白尼和伽利略

哥白尼和伽利略

依据当时的社会环境,布鲁诺和古希腊的苏格拉底一样,也是罪有应得。苏格拉底之死被民主人士释为一次失误,同样布鲁诺之死也被宗教人士释为一次失误。辩解都具有一定的合理性,因为雅典的民主制度没有毒死所有的思想家,罗马教廷也没有烧死所有的科学人士。布鲁诺在科学史中的地位没有苏格拉底在哲学史中那样重要,但他却是死于宗教势力的最著名科学人士。随着科学在人类社会中的地位上升,他的死就越发显得伟大。再加上鲜花广场的曼妙名称,烈火中永生的惨烈和壮烈,都极富艺术感染力,布鲁诺逐渐获得万众敬仰的殊荣。

纵观世界,各地区的主流宗教势力剿灭异端思想是一种常见的行为,和政治斗争的道理一样。但是随着时光流逝,很多错杀滥杀已经没有斤斤计较的必要,而是将事件置于历史环境中讨论,淡化道德层面的批判。不过布鲁诺之死有些特殊,事件本身像一个斗士还在坚持战斗,让天主教不时处于尴尬之中。这种尴尬是婆罗门教、佛教、伊斯兰教、东正教,甚至儒家所没有的。

除欧洲以外,世界其他地区是否产生过真正的科学,一直存在争议。要是严格与欧洲比较,不难看出,其他地区没有形成系统的科学知识体系,只是产生过某些具有科学性的知识。如果据此认为各地区都有古代科学,则在欧亚大陆,可以分为欧洲、西亚(以伊斯兰为主)、南亚(以印度为主)、东亚(以中国为主)四个主要地区。古代西亚科学与欧洲科学的关系非常复杂,可以说是同宗同源,相互影响,共同发展,在欧洲科学的起步和低迷阶段都曾发挥过重要作用,有点类似基督教与伊斯兰教的关系,不过最终分道扬镳。印度与中国相对孤立,但是非常令人遗憾,对于科学的发展而言,孤立并非好事。

具有好奇心是人类共有的天性,日出日落,万物兴衰,都能激发人类的求知欲,科学的诞生就是从人类对自然的好奇开始的。但是观察自然现象只是科学知识积累的第一步,两河流域、古埃及都有丰富的遗存。中国在这方面也是佼佼者,像一名善于做笔记的学生,有很多世界第一。例如哈雷彗星,中国春秋时期就有明确记载,之后连续记载多次。而英国天文学家哈雷(1656-1742)根据欧洲天文纪录,发现有每隔76年出现彗星的规律,于是推测其为同一颗彗星。哈雷去世后,1759年这颗彗星再次光临,证明了哈雷的预测。而在中国只是又多了一次扫帚星的记载,没有进一步的思考,再多的观测也看不到自己脚下的这个星星,更别说发现万有引力定律。

哈雷向前多走一步,看似简单,实际揭示出欧洲科学传统的另一面。积累知识在世界具有普遍性,但是科学方法的形成唯独出现在欧洲,最早出现在古希腊(从广义上说,科学方法也属于科学知识,不过在此有必要以示区别)。科学方法的关键之一是要把现象的成因和结果给出合理的解释,必须做到自洽,并且越简单越好。这一方法可以称为逻辑论证。

世界其他地区,借助神话传说、宗教图腾、巫师哲人各种各样缺乏理性逻辑的方法来解释自然现象,成为共识后,很少再有疑问。而古希腊人比较特殊,他们将大自然视为一个有规律可循的整体看待,把各种现象联系起来,由一个问题衍生出多个问题,并且每个问题得出答案后,还要看各答案之间是否有矛盾,再做进一步的逻辑论证。以今天的标准看,古希腊的科学知识只能属于小儿科,科学方法在细节上也多有谬误。但是宏观层面的科学方法一开始就踏上了正确的道路,简单来说就是避免怪力乱神,用理性看待一切,与巫学分道扬镳。科学方法在古希腊出现的原因讨论起来非常复杂,但答案也可以很简单。考虑到古希腊独特的商业、政治等等都与地理因素有关,那么科学方法可能也不例外。古希腊的一群有闲、有钱、有文化的人,面对妻儿思考不出什么科学问题,而面对以爱琴海为主的复杂地理环境,白天远眺大海,夜晚仰望星空,也许会有些灵感。

比如观察太阳的升落,是人类初期认识自然现象的共有经历,历法、天文、农业都与此有关。大部分地区的人们生活在内陆,只能看到太阳地升地落的景象,今天也是如此,古希腊人不同,海洋对于科学的诞生及发展似乎存在某种魔力。希腊城邦米利都和雅典都是当时的经济、文化中心,分处爱琴海的东西两端。在米利都可以看见太阳地升海落,在雅典是海升地落。不仅如此,在某个海岛上可以看见太阳海升海落,深入一点陆地是地升地落。相对狭小的时空内可以观察到四种现象,如此复杂的局面,如果只给出一个神话般的解释,恐怕连神仙都不同意。在继续钻研,寻找能够解释各种现象的过程中,以致于有人得出地球自转,同时围绕太阳运转的超前结论。而在其他古文明地区,太阳的升落早已有各自的标准错误答案,无需再做进一步研究。一群古希腊人就这样交流讨论,寻找答案,还使用数学来测算、验证,在没有商业利益、战争硝烟、权力争夺的平淡过程中,一步步满足自己的好奇心,也炼就了神奇的科学方法。古希腊人见多识广,所提问题的质量非常高。没有答案,就将问题留给后人。反观中国,生活无忧的文化人闲暇时多醉心于琴棋书画、炼丹养生,虽生于天地间,也能悟到一些奇妙,但是很难形成科学方法。

古希腊衰落之后,科学传统被罗马帝国继承,亚历山大港、罗马、君士坦丁堡都担当过科学中心的重任。中世纪开始,科学发展在欧洲出现停滞。通常认为这一时期的科学传统被拜占庭和伊斯兰继承,十字军东征和奥斯曼帝国兴起后,才回归欧洲,直到文艺复兴时期科学在意大利复活。这种认识的偏颇之处在于将科学传统仅限于科学知识,而忽视了科学方法。拜占庭和伊斯兰的科学成就不容否认,但在科学方法上其实是对古希腊的抛弃,否则现代科学更应该出现在亚洲,而不是欧洲。从大范围来看,科学传统中最重要的科学方法并没有离开地中海,从小范围来看,直接继承者就是基督教中的天主教。

基督教兴盛之后,抛弃与宗教相悖的科学知识,但是由于和古希腊、古罗马地域相同,不免将部分科学知识吸收入神学知识体系,更重要的是不自觉地将科学方法应用于宗教理论。比如希腊化时代的科学家托勒密(约90-168)主张地心说,这是错误的结论,但是在科学史中具有重要地位。因为从某种角度看,他的科学方法正确,基于当时的观测水平,较好地解释了望远镜发明以前的各种天文观测现象。基督教继承托勒密的地心说理论,将其他恒星、行星都视为在某个轨道上围绕地球运行。最初的模型非常简单,随着观测资料的增多,神学家们不断添加轨道,改进地心说。到15世纪轨道数已多达八十多个,此时的地心说理论和天文观测矛盾加剧,破绽百出。波兰天文学家哥白尼经过多年观测,化繁为简,提出日心说,将太阳和地球的位置对调,实现乾坤大挪移,重创了上帝创造的完美宇宙。日心说离经叛道,新教领袖路德都斥责哥白尼愚蠢。但不能否认的是哥白尼本人就是一名教士,观测地点是教会的天文台,他是天主教体系内的反叛者。地心说是错误的,但日心说也仅限于太阳系,可以说从托勒密到哥白尼,增长的是科学知识,不变的是科学方法。

天主教由于继承了科学方法,所以在构建宗教理论时比其他宗教要辛苦。因为一个谎言要用一千个谎言来遮掩,一个神迹要用一千个神迹来辅助,而且还要构造谎言和神迹之间的逻辑性,甚至用严格的逻辑推理来论证上帝的存在。神学家们对于民间和自己提出的“十万个为什么”都希望能给出标准答案,不仅给许多名词下严格的定义,而且涉猎广泛,考证圣物(圣杯、裹尸布)的真实性,研究天使的大小重量,在结论、数字、年份方面留下一连串的荒诞。谎言和神迹重复千万遍,传承千百年也不能成真,但是天主教对于作茧自缚乐此不疲,艰辛论证的最终实际效果是在反驳和推翻理论。

比如世界和人类起源的时间问题,世界其他宗教和哲人们大都回避具体年份,根本不思考或者用几句深奥的话轻轻带过。但是在天主教中,这是一个必须有标准答案的问题。他们依据《圣经》和其他历史文献,推算出各种上帝创世纪的具体年代,基本都处于几千年到一万年的区间内。因为答案各不相同,所以论证永无休止。认为地球的历史只有几千年,这样的结论现在看很无知,但当年却是学者辛苦之后的学术成果。

荒诞的知识只是一面,理性的方法是另一面。神学家兼主教大阿尔伯特(1200-1280)注释了亚里士多德的全部著作,认为信仰和理性可以并存,极力调和神学与自然哲学之间的矛盾。他的学生,另一位神学家阿奎那(1225-1274)著有《神学大全》一书,是宗教理论的扛鼎之作,被教廷钦点为经典。书中明确引入亚里士多德的理性逻辑思维,而在此之前亚里士多德的思想因为过于世俗,长期被禁止传播。古希腊的学术成就和天主教神学的结合,只能将荒诞的知识推向极致,而理性的思维无形中为现代科学的诞生埋下伏笔。最终在文艺复兴中,经过一批神学家兼科学家的努力,由科学知识和科学方法导出了广义的现代物理学。不过受时代所限,科学革命时期的科学家,不是在否定上帝,而是在完善上帝,或者说是推翻老上帝,塑造新上帝,区别的标志是构建出不同于神学的知识体系。所以表面上科学与神学还在一个上帝之下,实质已经决裂,因为科学命中注定最终是要告别上帝的。

大阿尔伯特和阿奎那的壁画像

大阿尔伯特和阿奎那的壁画像

天主教和科学有相关性,却无因果性,科学火种播撒的时间要比天主教早。二者因孕育于同一片地理区域,出现交集并产生纠葛是历史的宿命,冰与火的对抗远远超过其他宗教那些空泛的辩论。天主教设立神学院,建立大学,本意是希望培养有知识的信徒,没想到最后培养出一批更有知识的“叛徒”。经历这一特殊阶段后,天主教从此和其他宗教无异。

文艺复兴时期在科学知识方面的成就有目共睹,但也只是科学大厦的一层基石,而科学方法中实验验证的完善才是创造性的核心内因。实验行为在很多地区的早期历史中都曾经出现过,但是方法简陋,也很难与逻辑论证有效结合,古希腊在科学上裹足不前,一个主要原因是缺少实验验证。文艺复兴后期,由于重复观测和数学计算在天文学上的成功,学者们开始重视模拟研究对象并进行实验和计算。实验方法取得突破的关键性人物是伽利略。他开始尝试进行系统的实验,排除不相关因素的干扰,反复对照测量,从而获得某种发现。在这一过程中,伽利略把数学作为描述自然界的语言,并用数学语言来分析和描述实验的结果,通过数学和实验的结合,把抽象的科学知识和具体的事物现象做了有效连接。至此,实验验证已经不再是支撑科学大厦的另一根顶梁柱那么简单了,而是戳破所有非科学知识体系的利器。正如伽利略在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书中明确指出的那样:科学必须立足于观察和实验,不能依赖权威和传统。

自然科学的两大基石是数学和物理学。对于科学方法而言,逻辑论证的核心是数学,实验验证的核心是物理学。二者结合之后的效果惊世骇俗,牛顿于1687年出版的巨著书名就是《自然哲学之数学原理》。不过在实验验证尚不完备、科学知识积累的初级阶段,科学与神学还能混在一起内斗。此后科学则暂时被重新纳入哲学的范畴,公开与神学对抗。

科学进步离不开技术进步,文艺复兴前后一批精密仪器被工匠们发明制造出来,并在科学家的指导下得到改进,如望远镜、显微镜、钟表等等。在这些仪器的帮助下,科学家扩大了观测范围,测量更加精准。另外航海业对科学一直有启迪、助推、验证的作用,从古希腊到文艺复兴都是如此。相比于南地中海沿岸的平缓,北地中海可谓百转千回,仿佛人的大脑拥有更多的沟回,在海上发生的故事也多。大航海之后,欧洲人地跨大西洋两岸,甚至绕着地球思考问题,比古希腊人更加见多识广,也更能促进科学的发展。

伽利略的钟摆擒纵机构、胡克的显微镜、牛顿的望远镜

从左至右依次为:伽利略的钟摆擒纵机构、胡克的显微镜、牛顿的望远镜。

现在可以举出很多天主教压制科学的故事,其实当年科学只是多种异端中的一种。天主教也压制迷信、巫术等等,认为它们都是妖言惑众,在抢自己的饭碗。烧死布鲁诺是天主教犯下的大错,意大利统一后,政府为纪念这位科学人士,同时出于压制教廷的目的,于1887年为其建立雕像。教廷于1889年承认错误,为布鲁诺平反昭雪,一桩历史公案在程序上终于完结,但是宗教和科学的矛盾永远不会完结。

宗教是人类为缓解无知和愚昧发明的安慰药、止疼片、麻醉剂,科学是人类为战胜无知和愚昧,通过理性发现的超级武器。从经济的角度看,宗教的物“美”价廉是科学不能比拟的。理解科学要更困难,花费更高。科学的魅力如果不经过现代教育加以强化,很多人无法享受,宗教则不然。

科学早期的发展虽然与质疑宗教有关,但更大的目标是求真,与世俗功利无关。桃李不言下自成蹊,用来形容科学最为恰当。客观世界的真相只有一种,虚假的描述何止千千万万,而人类的内心深处永远存在对真的渴望。科学一出,经天纬地,云游四方,神鬼皆惊。不死守经典,只完善知识和方法,并且天下一统,别无分号,真是非常神奇。

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  1. avatar 心止即岸 5

    好文!

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