为什么现代科学停滞不前了?


首先简单回顾一下,现代科学的发展。

科学包含科学理论和科学技术,二者密不可分。科学理论是科学的灵魂,他的定义是:特定时空条件下事件发生的真实原理;科学技术是核心,他的定义是:特定事件发生的具体方法。

现代科学是实践科学,以科学技术为基础,多数情况下,是由实践中得出的现象通过归纳与总结,上升到理论高度,然后再反过来指导科学实践。

现代科学的发展,大致经历了启蒙、复苏和离散三个时期:

科学启蒙以瓦特发明蒸汽机和法拉弟发现电磁感应为标志,人类在这个时期,以自然现象为蓝本,从自然现象中首先发现了电和运动的规律,由此奠定了未来电子学和运动学的基础,是为启蒙;

科学复苏以二次工业革命为标志。第一次工业革命,以运动学复苏为主要内容,人类制造业兴起,出现了火车,汽车,结束了马车的历史时代;第二次工业革命,以电子学复苏为主要内容,人类出现了电子设备,从晶体管到集成电路,并不断地翻新,从收音机到互联网,由此使人类生活发生了翻天覆地的变化,是为科学的复苏;

科学离散发生在近代,科学由运动学,电子学向其他学科分散,出现了百花齐放的格局,表现出两种完全不同的状态:

一种是以实物为主要研究对象的相关的科学,得到了长足的发展,主要为物理学中的材料科学和化学工业;另一种则是以微观研究为对象的相关科学,进入一个停滞不前的状态,主要指的一些尖端的科学技术,如超导,石墨烯之类的研究,包括目前最前沿的分子生物学,都处于一个停滞不前的状态。

以超导和石墨烯为例,我们发现这些现象已经很多年了,但直到现在,我们却无法将他们用于我们的生活之中,就是找不到实际的应用,除此之外,我们目前的很多科学,仍在步他们的后尘,最典型的就是基因技术,几乎每年都有很多新的发现,但这些新的发现,仅仅只是一些发现,我们无法将这些发现用于我们的生活,比如基于基因技术发展起来的一些医疗技术,比如癌症的免疫疗法,过段时间之后,终将以失败告终。

这就是科学发展到目前的现状——科学的离散状态,科学技术各自在自已的领域发展,没有一个统一的理论支持,导致处于最前面的尖端科学技术,看似繁花似锦,实则停滞不前——无法完成科学的回归——科学用于生活,从而,使科学进入一个奇怪的循环:不断地发现新的东西,但这些新的东西无法回归实际的生活,只能用一些虚无的理论来解释,从而出现更多的新的虚无的东西,一步步,科学由实证走向了虚无——最终,科学不再是科学,而变成一种由虚无构成的幻想,终结于永无休止的争论之中。

问题出在哪儿呢?这就是本文所要讲述的内容,科学的发展,从质疑万有引力开始。什么意思呢?科学技术的发展,离不开科学理论的支持,特别是科学技术涉及到各个学科的时候,必须要有一个统一的正确的科学理论支持,科学才能完成他的回归,而人类目前所用的科学理论,从牛顿的万有引力开始,就是错误的。下面就开始我的主要叙述:

一个苹果砸在牛顿的头上,砸出了万有引力定律,这是被我们写在高中的教科书上的一个公式:F=GmM/R3,这个公式,是现代科学理论的基石,是对人类的科学认知影响最深远的一个公式。有人会说,对于这样的一个基础公式,难道你还要质疑它吗?

我先不质疑它,但我要先看看,这样的一个被用于后来科学的基础,他有没有实证?

这是一个基于天文学观测,采用了数学推导的方式得出的一个公式,他所依据的是开普勒的所谓的天文学第二和第三定律。

如何从开普勒的第二和第三定律导出万有引力定律,大家可以到网上查到,但是,星球的运动与物质引力之间,根本就是风马牛不相及的两个概念,就是说,星球的运动与星球的引力之间,根本就不存在关系,怎么可以把星球的运动公式引申到物质之间并且成为一个定律?难道太阳系中星球的运动是因为太阳对他的引力作用?如果他们没有关系,那么,描述星球运动的公式,就不能用来描述引力,描述天体运动的各个标量,不能进行概念的置换,这是牛顿所犯的第一个错误——把两个根本没关系的东西,当成是具有成生联系的东西,这好比我们见到水能蒸发,从而认定所有物质都能蒸发一样,不可思议的逻辑,至少,我是无法理解;

退一步讲,就算星球的运动与引力之间存在关联,星球与物质,又是两个不同的东西,星球的概念,包含有物质之外其他东西,就是说,星球之中,除了物质还有生命,而物质是一个非生命部分的特称,二者有着本质的区别,因而,用星球的运动来推演物质的运动,又是十分荒谬的,这是牛顿所犯的第二个错误——以整体推局部,好比一头牛能耕地,从而认定割一块牛肉也能耕地一样荒谬。

在确认了不能从星球的运动来推演物质引力之后,牛顿的万有引力公式,还有什么实际的证明呢?换句话说,用什么样的方法,能证明这个万有引力公式的正确性?或者说,这个公式对于我们的生活实际,有什么实际的意义?

在我们的生活实际中,无论你把两个物质怎样靠近,他们都不会相互吸引,比如把两块很大的铁板叠在一起,他们之间也不会发生相互作用(垂直着放),你们可能会说,他们之间的引力很小,以至于无法测量,可是你这个引力很小的结论是如何得出的呢?得出这个结论的是依据的万有引力公式,而这个公式又是没有被证明的公式,所以,是一种自欺欺人的解释——如果两个物体相互紧贴着都测不出引力,那么,要你这个万有引力公式有何用?你又会说,当物质的质量很大时,这个公式就有用了,那么什么情况下才有用?把地球当成一个整体,他对物质的吸引?下面就重点谈谈这个问题。

物质重力是客观存在的现象,也是万有引力公式得以流传的重要因素,人类把物质重力,想当然地认为是地球物质相互之间的吸引,牛顿的错误,被隐藏在重力现象之中。

但是,物质重力与物质引力有本质的区别,只要用科学的方法去区别,很容易就能区分开来。

首先要给出万有引力公式的详细解。

牛顿给出了万有引力公式,但没有具体的说明,就是地球物质是如何吸引个体物质的?后来的人,也没有深究,我以我的观点来分析,牛顿是不是这样认为的?

把地球物质划分为很多单元,这些单元对个体物质的吸引?那么,这个单元怎么来划分?多大?物质的引力是这些作用力的合力?

不管怎样细节化,只要你把万有引力公式细节化,就是说明是怎样的一个具体的引力结构,就会发现,这个公式与实际观测不符,这个可以由物质的自由落体运动得到检验。

从两个方面来说明万有引力公式的错误,以物体的自由落体运动来证明:

如果物质之间存在万有引力,那么当物质处于自由落体状态时,他的运动方向,由于地球物质分布的不均匀性(这个是客观存在),将没有一个统一的指向,处在不同的地球空间,有不同的运动方向(指向物质引力的合力方向),这个与我们的观测不符,我们实际的观测是,物质在空间中的自由落体,其方向总是指向地球中心,不管在喜玛拉雅山还是在太平洋,都是这样;

在说明这个之前,要有一个基本的概念,就是物质运动。

物质的运动,有两个基本度量,一个是运动方向,一个是运动速度,运动方向,物质总是向力量小的方向运动,这里用到运动学第三定律:力的平衡,是物体静止的必要条件,引申意义为,当作用于物质的力量不平衡时,物体总是向力量小的方向运动,这是基于观察得出的结论,要说明万有引力的错误,首先必须得明白这一点;

有了上述的基本运动原理,我们再来分析物体在自由落体时的运动:

自由落体时物体总是由高的地方落向低的地方,运动过程中,只受到重力(或被人类称为引力)的作用,由上述的运动学原理可知,处在高处的重力,必定大于处在低处的重力,否则,他就会由低处向高处运动,由此可以看出,物质的重力,与他的高度相关,高度越高,重力越大,这与我们实际的观测相符——我们举起一个重物,你举得越高,所需要克服的重力越大;

由此可以确定,物质重力除了与物质质量成正比,与物质的高度(与地球中心的距离)也成正比,而万有引力公式中,引力与距离是反比,这么明显的错误,居然被写进了高中教科书!

以上是万有引力公式错误的两个直接而明显的错误,只要以科学的逻辑分析,不难看出来,但是,到目前为止,并没有人指出这个公式的错误,至少现在没有;

三、物质引力的正确解释

对于一个已经被公认的科学原理,光质疑是不够的,你还得要给出正确的答案。对于物质引力而言,也是这样。

对物质引力的正确解译是:地球上的任何物质,都被地球中心吸引,表现为物质重力,而物质与物质之间,不存在相互吸引。他有一个比万有引力公式复杂得多的表达公式,这里不写出来,但给出基本的说明:

1、物质引力是一个具有同一运动指向的力,他们都受地球中心吸引,其运动指向都指向地球中心;

2、他的表达形式是物质重力,是一个单向的力,恒指向地球中心,与地球质量无关,而只与物质的质量相关(条件正比关系),与物质到地球中心的距离相关(条件正比关系),所谓的条件正比,是指重力与物质质量和距离之间,不是完全的乘式关系,而是由乘式关系与其他因素的和;其中的距离与重力的关系,与万有引力定律正好相反,距离越大,重力越大;

3、正确的重力表达公式,没有系数,全部由具体的条件(地球物质空间结构)确定,正确的重力表达公式,可由实践证明其正确性,在航天及日常生活中,都可应用,这与万有引力公式完全不同的,即他的可实证性;

如有兴趣研究,可与我联系,这里不给出具体的表达公式;

四、科学的发展,从质疑万有引力开始

现代科学的发展,由于缺少一个统一的理论支撑而必然导致各学科各自为政而停滞不前,特别是现代科学的理论基础,自牛顿开始,就发生了错误,因而,要形成一套能指导现代科学的系统理论,首先就要重新审视我们建立现代科学的理论基础,发现并纠正科学发展中的错误,才能形成正确的系统理论,科学理论必须是正确的,才会对科学技术提供支持,如果理论都错误了,那么科学实践就会劳而无功,无法形成科学技术。

万有引力公式是一个科学的分界点,之前的科学基本以实证为标准,而之后的科学,完全背离了实证这个科学的核心。真实的正确的科学理论,他的第一位要素就是正确性,而正确性由实证来表达,没有实证的科学理论,就无法证明他的正确性。

所以,现代科学发展的最大问题,就在于此,脱离了实证而由一些虚无的名词概念构成了一个所谓的科学大厦,就好比用粒子加速器去寻找一个不知为何物的所谓的上帝粒子一样,离我们现实越来越远,这样的结局,必定是科学的停滞;

所以,科学要想发展,从质疑万有引力开始,不仅是对一个公式原理的质疑,也是对科学方法的质疑,只有更正了研究的方法,以真正科学的思维建立起新的科学理论,才能使现代科学走出困境,否则,科学就失去了科学应有的作用和意义。

  2020年我国将全面建成小康社会,将开启基本实现现代化的新征程。全国各地都将经历从全面小康向现代化的战略转型,对现代化研究的需求将与日俱增。中科院中国现代化研究中心10多年的科学探索和研究成果,为我国实现现代化和伟大复兴,提供和积累了比较雄厚的科学基础和理论储备。下面采用“科普语言”,简要介绍我们的10个创新火花。

  成果一:提出人类文明进程的周期表

  在化学里有一个元素周期表,按照原子序数从小到大排列形成周期表。它根据原子的核外电子排布和性质的规律性,把化学元素排成7个周期和16个族。

  受化学元素周期表的启示,1999年本人在《第二次现代化:人类文明进程的启示》一书中提出人类文明进程的周期表。人类文明包括许多要素,有些文明要素的变迁遵循进化论,有些文明要素的变迁具有周期性;根据文明要素的周期性建立周期表,分为4个周期和16个阶段。其中,4个周期分别是原始文化、农业文明、工业文明和知识文明周期,每个周期都包括起步、发展、成熟和过渡4个阶段,合计16个阶段。

  成果二:提出世界现代化的坐标系和定位图

  在数学中有坐标系,在生活中有全球定位系统(GPS),它们给科学研究和人类生活提供了分析工具和导航系统。受其启发,本人在《中国现代化报告2001》中提出了世界现代化的坐标系,在《中国现代化报告》中提出了世界现代化的定位图。它可以帮助我们对世界各国和各地的现代化阶段和现代化水平进行定位和预测。

  世界现代化的坐标系,以文明时间为横轴,以发展水平为纵轴;2014年29个国家处于第二次现代化,99个国家处于第一次现代化,3个国家处于传统农业社会。世界现代化的定位图,以现代化阶段为横轴,以现代化指数和现代化水平为纵轴;2014年发达国家20个,中等发达国家26个,初等发达国家34个,欠发达国家51个。

  成果三:提出国家现代化的路线图

  交通路线图是从起点到终点的线路图,用来指引人们从一个地点到达另一个地点。在发展战略和政策研究中,路线图被用来描述未来的发展目标、基本路径和政策措施等。

  受其启迪,2003年本人在《东方复兴:现代化的三条道路》书中提出国家现代化的路线图,在《中国现代化报告2005》中提出了中国经济现代化路径图等。它以生产力结构为横轴,以生产力水平为纵轴,描绘国家现代化的路线图。

  成果四:发现和提出人类文明进程的“长江模型”

  在上小学的时候,老师就告诉我们,人类历史是一条长河,但他没有讲这条长河在哪里。虽然这是一个形象化的比喻,但如果能够有一个实际案例,不是更好吗?

  老师的教导,时常回响在我脑中。2003年我在《东方复兴:现代化的三条道路》中提出人类文明进程的“长江模型”。我们研究发现,2000年的长江流域,长江上游处于农业社会,但还带有原始社会的痕迹,如摩梭人的“女儿国”和西双版纳的“刀耕火种”;长江中游广大地区是农村地区,属于农业社会;长江下游的江苏南部,城市连片,具有工业社会的特点;长江入海口的上海,“知识经济初见端倪”,知识社会曙光初现。2000年长江流域同时存在人类文明的四种社会形态,从原始社会、农业社会、工业社会到知识社会,就像是人类文明顺长江而流,从上而下。长江流域的发展水平是人类文明进程的一个缩影。

  成果五:发现世界现代化的水平结构和转移概率

  现代化是18世纪以来人类发展的世界前沿,以及追赶、达到和保持世界前沿水平的行为和过程;达到和保持世界前沿水平的国家是发达国家,其他是发展中国家。那么,发达国家和发展中国家的比例有多大,发达国家可以掉下来吗?发展中国家可以赶上去吗?

  《中国现代化报告2005》和《中国现代化报告2006》分别发现了世界经济和社会现代化的水平结构和转移概率,《中国现代化报告2010》发现世界现代化的水平结构和转移概率。在过去300年里,发达国家的比例少于20%,发展中国家的比例超过80%。在大约五十年里,发达国家下降为发展中国家的概率约为10%,发展中国家上升为发达国家的概率约为5%。

  成果六:提出现代化过程的“创新驱动模型”

  俗话说,火车跑得快,全靠车头带。世界现代化,必然有自己的驱动力。我们分析了世界现代化的动力因素和动力机制,先后提出了现代化过程的10个动力模型。

  2006年本人在《中国现代化报告2006》中提出了现代化过程的“创新驱动模型”。知识创新和制度创新相结合产生新科技,新科技通过技术创新产生新产业,新产业导致新经济,新经济导致新社会,新社会导致新现代化。从创新到现代化的全过程,每个阶段都有信息反馈,从而形成从创新到现代化的正反馈循环驱动。

  成果七:提出国家发达的“创新价值模型”

  为什么有些国家富,有些国家穷?这是经济学的一个核心问题,迄今没有统一解释。在新现代化研究中,什么是世界前沿?如何保持世界前沿?如何追赶世界前沿?为什么有些国家是发达国家?有些国家是发展中国家?为什么有些发展中国家停滞不前?等等。

  2010年本人在《现代化科学》一书中提出国家发达的“创新价值模型”,用来解释国家发达的科学原理。在其他条件相同时,国家发达水平与创新价值比例成正比,与劳动价值比例成反比,与物化劳动比例成正比,与活的劳动比例成反比。这里创新价值指由技术稀少性所决定的价值,而劳动价值则指由社会劳动量决定的价值。

  成果八:提出“第六次科技革命”的方向预测

  16世纪以来,世界科技发展既有渐进性变化,也有爆发性突变。前者是常规科技进步,后者是科技革命。2011年受中国科学院委托,我们开展和完成“第六次科技革命的预测研究”,出版《第六次科技革命的战略机遇》,发表“新科技革命的预测和解析”论文。

  过去五个世纪发生了五次科技革命。第六次科技革命有可能是一次“新生物学和再生革命”,主要发生在生命科技、信息科技和纳米科技的交叉结合部,将是科学革命、技术革命和产业革命的交叉融合,届时,人类文明有可能进入“再生时代”。在过去300年里,世界现代化前沿的每一次浪潮,都是由科技革命推动的。第六次科技革命必将推动新一轮世界现代化浪潮,包括仿生再生和新生物经济等。

  成果九:提出中国现代化的“运河战略”和“和平鸽战略”

  2001年以来《中国现代化报告》是新现代化研究的一种实证研究,每年聚焦一个主题,每年都提出一批政策建议,有些建议已被采用,并发挥了积极作用。这里举两例。

  2003年本人在《东方复兴》和《中国现代化报告2003》中提出了中国现代化的“运河战略”,即瞄准未来的世界前沿,采用综合现代化路径,两次现代化协调发展,迎头赶上未来的世界先进水平。这是为发展中国家“量身打造”的一条现代化新路径,发达国家的两次现代化是先后进行的。根据这种原理,《中国现代化报告》先后提出了九个现代化路线图,分别是经济、社会、文化、生态、农业、工业、服务业、城市和健康现代化的路线图。

  2008年本人在《中国现代化报告2008》中提出了中国现代化的“和平鸽战略”。一般而言,国家现代化的绩效,是由自身努力与国际环境共同决定的;营造一个和平国际环境,关系中国现代化的成败。建议实施“和平鸽战略”,积极发挥联合国作用,建立或完善亚洲国家联合会(待建)、亚太经济合作组织和亚欧经济合作组织(亚欧会议升级),建设海南岛自由贸易区。目前,“自由贸易区”建设已成为我国改革开放的一个前沿热点。

  成果十:建立新现代化研究的系统研究方法

  20世纪50年代以来,世界现代化研究有三次浪潮:现代化研究、后现代研究和新现代化研究。其研究方法主要有两种视角:社会科学角度,定性研究为主,阐释性和描述性;自然科学角度,定量研究为主,实证性和模型化;两种视角,可以互补。我们主要从自然科学视角,开展新现代化研究。新现代化研究与知识化、信息化、绿色化、高技术和国家创新体系紧密相关,属于跨学科的综合交叉研究,强调科学性、创新性、战略性和建设性。后现代研究和现代化研究则属于社会科学的范畴。

  我们在《中国现代化报告》中,逐步发展和完善了一种定量和定性相结合的系统研究方法,即从创新到新科技、新产业、新经济、新社会和新现代化,开展全过程的系统研究,包括时序分析、截面分析、范式分析、过程分析、前沿分析和定量评价,以及图形化和模型化分析等。研究时间跨度为400年(),研究对象为131个国家,覆盖世界97%的人口,试图去“数字化重构”世界现代化的历史进程,并预测未来的趋势,同时为中国现代化寻求合理路径。

  中国科学院中国现代化研究中心,成立于2002年,系中国科学院所属的非法人、非营利、相对独立的研究单元,是我国首家跨学科、综合性和专业性的现代化研究机构。在新现代化研究领域,中心的科学研究处于世界前沿,并具有一定的国际影响力。

  (原载于《中国科学报》 第5版 专题)

【文/观察者网专栏作者 文扬】

中美之间为什么不打则已,一打就是全面的、立体的对抗?从贸易摩擦到技术战争,从产业链争夺到“文明冲突”,其中最根本的东西到底是什么?

斯蒂夫班农在5月22日的《南华早报》上撰文说,“将华为赶出西方国家市场要比达成贸易协定重要十倍。”由于华为所代表的是中国在信息科技领域的领先,所以班农此话透露出的信息是:对于美国来说,保持科技领先远比取得贸易平衡重要得多,科技这个优势决不能让给中国。

为什么保持科技优势对于美国,或者美西方,如此生死攸关?以至于直接提到“文明冲突”的高度?这一点也不难理解。现代科学自诞生之后在相当长一段时间里曾是西方文明的独占优势,西方文明的强势地位在很大程度上正是因为在科学上持续领先而获得的。一旦在科学上被非西方文明所赶超,西方文明的先进性和主导性都会丧失,这个前景对于整个西方世界是不可想象的。

中国一旦在科技领域赶超西方,其意义将不同于经济领域的赶超。因为经济总量上超过西方国家不过是重新回到历史原有的位置上,而科技领域中国高速追赶并最终超过西方国家,将是整个人类文明史上的一个转折点。于中华文明,这标志着中国从古代科学时代向现代科学时代跨越的最后成功,标志着五千年文明又一次维新和再造的成功。于西方文明,则标志着自大航海时代以来“五百年未有之大变局”的开始;如果认识到古希腊-古罗马文明并不是西方文明的“古典时代”,基于现代科学的现代文明就是西方文明的主体,那么“五百年未有之大变局”则是西方文明有史以来最大的一次变局。

70年对话5000年,在这样一个巨变来临之前,需要重新审看历史,尤其需要把“为什么西方率先取得了科学上的领先?”这个长期以来一直没有得到很好解释的问题梳理清楚。一旦把这个被很多西方学者故意搞得很玄乎的问题解决了,与此相关的问题如“为什么中国在科学技术上落后了?”也就自然而然得到了解释。

提到科学和科学的起源,很多人会想当然地直接联系到古希腊,然后又不加思考地从古希腊直接联系到近现代西方和西方文明。于是,现代科学的诞生,这个本质上只是一个特殊的甚至是偶然的现象,被附加了很多并不相关的历史和文明方面的必然性。

科学精神是一种特别属于希腊文明的思维方式。它不考虑知识的实用性和功利性,只关注知识本身的确定性,关注真理的自主自足和内在推演。科学精神源于希腊自由的人性理想。科学精神就是理性精神,就是自由的精神。【1】
(其他文明没有出现科学的)原因是,不止是中国没有发现科学的方法论,其他的古代文明也全都没有,如印度、波斯、两河流域、埃及、美洲等等。只有从古希腊到文艺复兴的欧洲这一系文明,经过曲折艰辛的历程,发展出了科学的方法论。【2】

第一个观点,三言两语就描绘了一条从古希腊开始通向科学、真理、理性和自由的光明之路,与之相对,当然就是不科学的、无真理的、非理性的、反自由的黑暗之路,就是那些没有自己的古希腊时代的其他文明。于是,文明主题之下,科学成了人性和自由的产物。至于被反衬者,自己去检讨吧。

第二个观点,前半段进入了关于古代文明的基本事实,后半段原本可以在此基础上进一步弄清楚关于现代科学如何诞生的基本事实,但很遗憾,与第一个观点一样,还是回到了“西方中心论”史观影响下的老套路上。一个含义模糊的“这一系文明”概念,就将古希腊到“文艺复兴的欧洲”串联成了一个连续的历史进程,一条唯一的光明之路。

两个观点,在确信存在一条从古希腊直到现代西方文明的科学光明之路方面完全一致,在用这条光明之路反衬中国在科学上的落后和停滞方面也完全一致。前者从科学问题又引申出“仁爱”与“自由”、“农耕”与“狩猎、游牧、航海、商业”、“熟人社会”与“生人社会”等一系列中西文明二元对立,并以此作为科学只从西方文明中发展出来而没有从中华文明中发展出来的根本原因。后者则从具体的实例,如唐初李淳风等人的《九章算术注》相较于三国时代刘徽的《九章算术注》实际上是退步,得出了中国在科学方面“本来就没有领先过!”这一宏大断言。

可见,正如本系列在前面论述过的,根本问题仍归结为西方文明2000多年线性历史是否存在的问题。如果并不存在,而且被证明经过了伪造,那么,与西方文明本身的真伪一样,从古希腊开始的科学发展史,当然也会有真伪的问题。

首先看看古希腊科学的主要成就。

仅就当前问题而言,不需要详尽罗列和叙述,只需要针对古希腊数学、天文学和物理学这几个与现代科学最直接相关的领域做一个简单的考察。

在数学方面,毕达哥拉斯学派将数视为万物的本原,数的性质就是世界的性质,可以说达到了一种“数本主义”的高度。希帕索斯因为发现了根号2不可能等于任何整数之比被同伴们扔到了海里。著名的“毕达哥拉斯定理”在不晚于公元前4世纪时就已经给出了完美的证明。欧几里得在不晚于公元前3世纪时就写成了《几何原本》。柏拉图学院门口写着“不懂几何学者不得入内”。这的确很了不起。

在天文学方面,到柏拉图时期,希腊天文学已经形成了“8天球+地球”的层层相套的宇宙结构。此后,欧多克斯又将8个天球增加到了27个,通过将行星运动分解为“规则”和“叠加”两种运动,以解释行星的“逆行”、非均速和轨道偏离。最后经过阿波罗尼再到公元2世纪的托勒密,终于写成《天文学大全》,建立起一个基于本轮-均轮和偏心圆等数理模型的宇宙体系。

在物理学方面,古希腊最早的一元论者相信存在某种元素,万物都从中而来。泰勒斯认为这个元素是水,阿那克西米认为是气,赫拉克利特认为是火。多元论者如恩培多克勒则认为是土、气、火和水。德谟克利特则相当超前地想象出了“原子”。柏拉图结合了早期的米利都学派和毕达哥拉斯学派的传统,形成了“质料”与“形式”对应的观念。亚里士多德则注意到了“变化”,将真实的事物解释为质料与形式的结合,形式把特性赋予质料,从而形成“实体”。


图1:一张表现托勒密和欧几里得的墙画(来源网络)

应该承认,这的确是一群天才。在长达1000多年的文明发展历史上,一代又一代古希腊人锲而不舍,发展出如此精彩的哲学和科学思想,值得尊重和赞叹。

然而,也仅此而已。一个重要的判断是:无论是欧几里得的《几何原本》,还是托勒密的天文学大全,还是柏拉图和亚里士多德宇宙体系,都仍然属于古代科学,而不是现代科学。古希腊科学与古埃及、古苏美尔、古波斯、古印度、古中华等各自独立发展出来的科学相比,只有程度上的差别,并无本质上的不同。

罗素说,“希腊科学及哲学一个明显特性就是‘证明’的观念。东方的天文学家安于记录现象,而希腊的思想家却设法‘拯救’它们。”【3】 但“证明”仍然停留在浅层,“拯救”努力所增加的逻辑复杂性,并没有引起质变,打开现代科学的大门。哪怕看起来已经距离现代科学大门只有一步之遥了,但迈出这一步所需的动力,却仍然不得不再等到一千多年之后的某些大事件的发生。

现代科学与古代科学的根本区别

认定现代科学的诞生是古希腊科学在学术上持续取得理论进展并通过西方社会的“文艺复兴”取得最后突破的结果,是从古希腊到现代西方“这一系文明”内部的自然发展,与其他文明没有关系。这个信念在两个关键点上无法自圆其说:

其一、如果科学思想不需要依靠社会环境即可在思辨运动中自行成长,为什么从亚里士多德到牛顿、从托勒密到哥白尼这一级的突破会相隔如此漫长的时间?按照古希腊时期科学思想涌现和发展的平均速度推算,现代科学是不是应该在不迟于古罗马后期诞生出来?再晚再慢,何至于拖到一千多年之后?

其二、即使古希腊科学在古罗马时期因为种种原因没能继续发展,那么最迟到了阿拉伯帝国崛起时期也应该出现复兴,因为希腊文明与阿拉伯文明同属地中海文明,后者并不是通过毁灭前者而崛起的,两者之间的继承关系反而更强一些,何至于一定要等到欧洲出现了“文艺复兴”才“重新发现”古希腊科学?

针对这两点质疑,只要排除掉“西方中心论”史观的影响,就很容易从历史事实中找到解释。

历史事实证明,在古希腊文明覆灭之后的欧洲,古希腊科学不仅不再继续发展,而且发生了大倒退。如果按照同样的逻辑,用唐初《九章算术注》与三国《九章算术注》相比说明中国古代科学甚至一直在退步,那么也很容易发现,6世纪波伊提乌斯的几何学与毕达哥拉斯几何学相比,或者13世纪的托马斯阿奎那哲学与亚里士多德哲学相比,也是巨大的退步!基本的事实是:亚里士多德体系被伽利略推翻并被牛顿体系所取代是在整整两千年之后。而在如此之长的时间里,欧洲一代又一代的聪明人里并没有人写出《几何原本》的新版本。

如果在现代科学的标准衡量之下,古代世界科学发展的退步现象多有发生,各大文明相较于自身古典时代的文化繁荣时期也多有退步,至少是停滞的,那么何来谁先进谁落后呢?

历史事实同样也证明,当欧洲处在“黑暗时代”之时,其他地方并不黑暗。古希腊科学恰恰也只是在欧洲停止了发展,发生了大倒退,而其他地区的文明之光一直持续闪耀,从来没有什么“中世纪”。尤其是在阿拉伯帝国崛起之后,古希腊科学在东方顺畅地传播和发展,而后才又传回西方。关于这个历时1000多年的接力路径,迈尔斯教授写道:

(阿拉伯学者)他们从希腊人和印度人那里获得了天文学、几何、算术、代数、医学、植物学和其他科学的启迪。亚里士多德(Aristotle)、欧几里得(Euclid)和盖伦(Galen)的科学著作,以及印度教关于天文学和代数的论述,分别从希腊文和梵文翻译成阿拉伯语,进而形成了阿拉伯研究和调查的基础。几乎所有他们所能触及的科学都被其加以改进和充实,然后再传播给欧洲学者。他们首次把医药变成了真正的科学。从他们那里得知其设计了阿拉伯记数法或十进制记数法,并将这一所有科学研究都不可或缺的数学计算工具传到欧洲。【4】

当然,很令人遗憾,即使经历了阿拉伯文明这个高峰时期,古代科学仍然没有取得最后的突破,人类仍然没能进入现代科学的大门。

这也就是说,古代世界各大文明的古代科学,或者独立发展,或者传承自其他文明,都曾达到过很高的水平,有些成就已经接近了现代科学,但仍然缺少再进一步所需的外部条件。因此,在这个意义上,在未能转入现代科学这一点上,所有的古代科学其实并无高下优劣之分,也谈不上进步和退步。真正有意义的评价,只能等到现代科学诞生之后。

那么,现代科学这个千呼万唤不出来的东西,到底是什么呢?与古代科学的根本差别又到底在哪里呢?

关于这个问题,爱因斯坦曾经有过一个极好的比喻:人类的科学发现,就好像是一个从未见过钟表的人对着一块手表,开始时对表盘上的时针分针运动惊讶不已,然后开始想象表盘背后那个决定表针运动的东西是什么,由此产生出关于神灵的各种想象,同时也产生了一些非神灵的解释。


图2:爱因斯坦把科学探索比喻成打开手表后盖研究内部。(图片来源网络)

什么是神学?就是面对表盘,将表针运动归因于神灵拨动的各种学说。

什么是唯心主义哲学?就是面对表盘,将表针运动归因于人的心在动的各种学说。

什么是古代科学?就是面对表盘,但部分或全部排除了神灵,将表针运动归因于某种客观规律并想象出一些理论解释的各种学说。

最后,什么是现代科学?就是/maps)

被描述为“一群野蛮的驴”的欧洲人第一次有机会见识繁荣富庶的东方,是“十字军东征”时期。与500年前入侵罗马帝国没什么两样。欧洲基督教国家发动的“十字军东征”,总体上看,同样是一段野蛮毁灭文明的黑暗历史。

然而,毕竟这是文明诞生500年之后的“第二次深呼吸”了,蛮族社会或多或少有了些成长,也出现了一些有识之士。正是通过“十字军东征”,野蛮落后的西方社会中那些有识之士从东方阿拉伯的先进文明那里获得了一些非常有价值的东西,成为了发展的跳板。

来自英格兰巴斯的阿德拉德(Adelard of Bath)是将阿拉伯的先进文明传回欧洲的先锋人物,“正是他翻阅了安条克和大马士革图书馆的资料,才将数字运算表格带回了欧洲,奠定了基督教世界数学研究的基础。”【6】今天世界通行的数字符号被称为“阿拉伯数字”,而在当时的阿拉伯,则称其为“印度数字”。总之是起源于当时的东方文明世界,很晚才传到西方蛮族社会。

西方从东方得到了最初的启蒙,这个重要的历史事实,显然在后来“西方中心论”世界历史的学术建构中被有意淡化了。但是无论怎样淡化,想要把历史痕迹涂抹干净是不可能的,一个很重要的证明是,英语里很多涉及到科学的词汇,都来自阿拉伯语而不是希腊语。

追踪语言的演变也是一种复原历史的方法,通过词源学研究可以发现文明的真实传递路径。在食品的方面,糖果candy,咖啡coffee,柠檬lemon,茉莉花jasmine都源于阿拉伯语,说明此前的“小欧洲”根本没有这些“奢华”的东西。穿衣方面更是如此,棉花cotton ,棉垫mattress都是阿拉伯语,说明此前的“小欧洲”一直没有走出亚麻布和兽皮时代。实际上,棉布muslin一词就是源于Mosul(摩苏尔城),锦缎damask就是Damascus(大马士革),而纱布gauze就是Gaza(加沙)。【7】

今天的中国人都还记得管火柴叫“洋火”、管铁钉叫“洋钉”、管蜡烛叫“洋蜡”的那个落后时期,做个换位想象,就能明白当时的欧洲与阿拉伯社会差距有多大。迈尔斯教授在他的《中世纪史》里写道:

巴格达哈里发政权的黄金时代从8世纪晚期到9世纪,大致在曼苏尔(Al-Mansnr,754—775)和著名的哈伦拉希德(Harun-al-Raschid/Harun al Raschid,786—809)统治期间。这一时期,阿拉伯学者孜孜不倦地促进科学、哲学和文学的发展,而哈里发的宫廷在文化和奢华方面都与西方基督教世界统治者粗鲁、野蛮的宫廷形成了鲜明对比。【8】

最合乎逻辑的真实历史是:阿尔卑斯山以北的“小欧洲”首先通过“十字军东征”接触到了阿拉伯世界的“洋糖”、“洋茶”、“洋布”、“洋缎”等各类奢侈品,整个社会掀起了“东方热”,学习阿拉伯语成了流行时尚,上流社会处处模仿阿拉伯人生活方式,宫廷里都设有专门陈列阿拉伯“洋货”的“安条克宫”;在持续长达两三百年的“东方热”、“阿拉伯热”基础上,以阿拉伯语为基础的古代哲学和科学开始进入“小欧洲”的知识界,为后来的文明发展奠定了基础。斯图亚特戈登写道:

伊本西拿的一生与著作,呈现了从西班牙到中亚的穆斯林精英在学术奉献上的深度。罗马衰亡之后,学术世界便转移到了亚洲世界,古希腊的知识在那里得到翻译、评论、发展,最终也被人超越。【9】

这里提到的伊本西拿(980-1037),出生在今天的阿富汗,是一个西方哲学史和科学史无论怎样都绕不过去的学术巨人。此人在欧洲被叫做阿维森纳(Avicenna),名气甚至比在阿拉伯地区更大,因为他的医学百科全书《医典》成为欧洲大陆的医学课本长达400多年,他的哲学和神学著作影响了托马斯阿奎那(1225年-1274年)、大阿尔伯特(1200年-1280年)、罗杰培根(1214年-1294年)等那个时期最主要的几位西方思想家。这位新柏拉图主义最主要的代表人物之一被认为有可能写过超过100本书,从医学、哲学、神学、逻辑学、伦理学、几何学到军队管理,无所不包。他在自传中说,他在少年时就解决了欧几里得《几何原本》的全部问题;亚里士多德的《形而上学》他读过40多遍,最后都能背诵下来。【10】


图4:塔吉克斯坦钱币上的伊本西拿画像

概言之,单纯从科学发展史上看,中古时代的阿拉伯人先于欧洲人产生了对于科学的现实需要,并取得了初步的科学成就,继古希腊时期之后,再一次来到了进入现代科学大门的最后一级台阶上。而就在这个关键时期,发生了先后持续长达两百年的“十字军东征”,这导致了一个历史转折:一方面阿拉伯的科学发展事业被打断,丧失了率先掌握现代科学的机会;而另一方面,欧洲人从阿拉伯人手里接过了科学发展的“半成品”,为冲入现代科学的大门做好了最后的准备。

现代科学起步的直接动力是地理大发现和殖民战争

而最后冲刺的真正动力,并不像人们以为的那样,是几个学者在修道院昏暗的图书室里研究古希腊手稿的结果。恰恰相反,动力仍来自蛮族社会的野蛮,来自与前两次“深呼吸”性质完全一样的对外征服战争。

如前所述,现代科学完全不同于古代科学。归根结底,现代科学是一种特别的知识积累和扩展方法。每一个新领域的起点阶段,可能看起来平淡无奇,甚至是毫无意义的“奇技淫巧”。除非有来自整个社会的强大的现实需要,否则就只是一些孤立的、零散的、没什么实用价值的智力游戏。而一旦现实需要催生出赞助、孵化培养、风险投资等制度,智力游戏中的一部分就会进入“科学成长期”,重大的科学发现就很可能出现。

继续用爱因斯坦的手表作比喻,相较于端坐在表盘正面继续各种神学或哲学玄想的人,那些转到表盘背后试图一窥后盖内部机器的人,在最初很可能是一群毫无成功希望的不务正业者。除非当时的社会突然产生出一种特别的、非常的需要,迫切寻求各种能够满足需求的技术可能性,这些非主流人群才会有一步登天的机会。

回溯历史,距今500年前的西方,正是这样一个凡事都有可能的非常社会。经历了“十字军东征”的刺激后,贫穷落后的蛮族人群对财富的贪婪一发不可收拾。随着葡萄牙西非殖民地奴隶贸易的不断扩大,寻找东方“黄金之国”的诱惑也越来越大,开辟新航线的远洋活动应运而生。西方社会的“第三次深呼吸”——大航海时代终于开始了。

如果说“第三次深呼吸”与前两次有什么不同,那就是更为野蛮、更为普遍的暴力。大航海时代的历史记录每一页都是用鲜血写成的,蛮族社会与新世界原住民社会每一次接触都带来最野蛮的屠杀。西非的黑人奴隶被当作牲口成船地运往欧洲,一位见证者写道:“再怎么铁石心肠的人,都无法忍受这样撕心裂肺的场景!”【11】哥伦布的运气更好,他发现新大陆的美洲人“非常温柔,不知道什么叫罪恶”,“赤身裸体,没有武器,也不会使用武器”。结果可想而知,随着珍珠、白银和黄金的陆续被发现,原住民就只能在自己的土地上被清除。一位见证者写道:“我看到过…任何活人都不忍看到的情景。”【12】


图5:奴隶贸易的“大西洋三角”

对西方蛮族社会来说,大航海带来了地理大发现,同时也带来了野性大释放和财富大聚集。就在东方各个文明社会仍在按照自己秩序主义的历史逻辑缓慢演化的时候,西方的蛮族社会却穿过大西洋在地球的另一半进行了一场彻底的运动主义革命。

而且这一次,蛮族的胜利达到了顶峰,一场夺取整个地球表面的巨大胜利即将实现。因为地理大发现、野性大释放和财富大聚集共同合成了一波持续的强刺激,让欧洲人一鼓作气突破了古代科学的徘徊状态,借着与地理大发现一样的模式,推开了现代科学的那道从来未被踏足的大门,又在巨量财富和过剩能量的推动下,全面开始了科学探索事业。

人类面前的那块手表,在被人类从正面观察、猜测了数千年之后,终于被一群不受文明规则束缚的野蛮人翻了过来并被打开了后盖。从此以后,就有了一种从手表内部机械装置反过来认识整个手表包括观察表盘的人类自身的全新的世界观。

令人震惊的现代科学,是在16后期-18世纪初期这两百年时间里被发明出来的。根据英国约克大学历史学教授戴维伍顿(David Wootton)的划分,这个时期的开始以1572年第谷布拉赫(Tycho Brahe)观测到了一颗新星为标志,结束以1704年牛顿出版《光学》(Opticks)一书为标志。【13】

实际上,即使在这个时期,对于科学的遏制仍然存在。哥白尼是最早的颠覆者,他在1543年出版《天体运行论》时,不得不在导言中解释说,他的这个日心说模型只是一种计算用的工具,一种数学方法,“这些假设不必是真的,甚至不必有可能是真的”,以此求得与罗马教会的妥协。而伽利略在进一步解决了日心说遗留问题并解释了潮汐的原理之后,最终在1633年不得不接受教会的判罪:软禁、在三年内每周背诵一次《圣经》中的悔罪诗、《对话》一书永远封禁。

让科学终于能够冲破秩序主义束缚的运动主义能量,归根结底还是来自地理大发现带来的大刺激和大解放。弗朗西斯培根的《新工具》一书是科学革命的奠基之作,这本书的封面是一艘航船正在通过“赫拉克勒斯之柱”竖立之地的海峡。神话中的石柱代表了大力神赫拉克勒斯去往“极西”时所到达的最远的地方,其寓意是古代世界的最外缘,也代表了古代世界知识的极限。人类的航船向西穿过“赫拉克勒斯之柱”,既代表了“极西”之外那个地理的新世界,也代表了知识的新世界。


图6:《新工具》Novum Organum一书封面(图片来源网络)

当年哥白尼在对《天文学大成》中的托勒密体系表示怀疑时曾经说:只有眯着眼看,而且必须使劲眯着眼看,托勒密的轨道才是圆形的。这句话其实就代表了古代科学的基本态度:不能太过认真,不能太相信人类自己的理性,要做到“难得糊涂”,才是好的人生。但是,蛮族社会中人没有这种“高级文明”,他们已经开始在地理上的新世界颠覆所遇到的一切,现在又发现了知识上的新世界,当然也没有什么不能颠覆的。

历史上第一次,人类打开了手表的后盖,培根的《新工具》就是揭开后盖那一刻的第一缕烛光。在解释他的新研究方法时,培根写道:

真正的方法是,首先点燃蜡烛,借烛光看清道路;在对经验进行组织和吸收之后开始,经验仍混乱或不稳定时绝不开始,从中推导出公理,然后依据已确认的公理开始新的实验。【14】

这就是颠覆了亚里士多德“演绎推理”的“归纳推理”:不再顾及权威和惯例,大胆运用人的理性,紧紧盯住基本事实,对大量新经验进行组织和归纳,从中推导出公理,无论这些公理是什么都要勇敢地接受,哪怕明天就洪水滔天、天崩地裂!

就像是地理大发现第一次踏上新大陆的情形一样,一切都是新鲜的,一切都可以重新开始。短短半个多世纪之后,牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书,他在书中首次提出了研究解释未知现象的四条方法论原则:

第一规律:求自然事物之原因时,除了真的及解释现象上必不可少的以外,不当再增加其他。第二规则:所以在可能的状况下,对于同类的结果,必须给以相同的原因。第三规律:物体之属性,倘不能减少亦不能使之增强者,而且为一切物体所共有,则必须视之为一切物体所共有之属性。第四规律:在实验物理学内,由现象经归纳而推得的定理,倘非有相反的假设存在,则必须视之为精确的或近于真的,如是,在没有发现其他现象,将其修正或容许例外之前,恒当如此视之。

这套原则已不再是照亮后盖内部的烛光,而是关于如何观察和理解手表内部整套机械装置的具体方法。

整个西方社会都兴奋了起来,来自地理新世界的巨量财富和来自科学新世界的全新知识,让西方人终于成了名副其实的“高贵的野蛮人”。如果那个时候有一位能够在卫星上观察整个地球的人,他一定会惊讶不已,因为在欧洲这块土地上发生的变化实在是太快了。曾几何时还是最落后、最贫困、最无知的一群人,在不到一百年的时间里就摇身一变,成了最先进、最富裕、最博学的一群人。

此后的西方社会势不可挡、所向披靡,在科学的指引下,发生了罗素所说的“过剩能量的理性化”。埃尔南科尔特斯(Hernán Cortés)在16世纪20年代率领一支不到1000人的军队征服了中美洲巨大的阿兹特克帝国并毁灭了古代尤坦卡文明。首都特诺奇蒂特兰被屠城,目击者写道“鲜血像水,像粘稠的水一样流淌。空气中弥漫着血腥味”。但这些十足的罪行并不妨碍“科尔特斯的军队”一语在未来几百年里成为引领西方社会在各个领域胜利前进的一面旗帜。


图7:“科尔特斯的军队”的行军路线图(来源网络)

尤坦卡浩劫的一个半世纪之后,时任英国皇家学会秘书的罗伯特胡克在为学会制定路线方针时说:从古至今,很多人都试图探寻“万物的性质和原因”,然而:

他们的努力只是单打独斗,几乎没有被艺术结合、改善、管控,结果只取得了一些无足轻重、几乎不值一提的产物。但是,尽管人类已经为此思考了6000年,仍然是原地踏步,完全不适合、没有能力克服自然知识的困难。但是,这个新被发现的世界必须被一支“科尔特斯的军队”征服。这支军队训练有素、管理完善,但人数却很少。【15】

胡秘书的意思是,英国皇家学会将是这支虽然人数很少但训练有素、管理完善的“科尔特斯的军队”。后来的事情也的确按照胡秘书的设计向前发展了,事实上,他本人就是欧洲历史上第一个领薪水的全职“科学家”。从此以后,科学活动在西方社会就意味着一个研究项目、一个专家团体、一笔赞助款或风险投资、一种收集新证据的方法和一系列旨在颠覆既有定论的目标,就像“科尔特斯的军队”在新世界的行军一样。培根声称:所有新的发现都是从很小的运动开始,一步一步进入一个广大的领域,假如不首先发明罗盘,也就不会发现美洲。

蛮族社会的人有的是耐心,也不缺决心,因为他们本来就一无所有。随着科学发现的不断增多,“advancement”(进展)、“progression”(前进)、“proficiency”(早前的含义是“向前移动”)、“improvement”(改善)、“progress”(进步)等词开始大量使用,一种向前看的、行进中的世界观终于取代了过去数千年没变过的停滞的或循环的世界观。

其实这就是西方社会率先进入了现代科学领域的奥秘所在。科学革命只发生在西方社会并且只被西方人所主导和推动,不是从古希腊开始自行发生的一个学术进展,也不是少数几个欧洲天才的偶然所为,更不是因为某种社会制度,从根本上讲,无非是自“十字军东征”开始到地理大发现这一系列强刺激在西方蛮族社会中引起强反应的一个结果。尤瓦尔赫拉利在《人类简史》一书中总结了现代科学区别于古代知识体系的三大独特性:/YuanLanFeng/_.shtml

3、罗素著,戴俐秋译:《西方的智慧》-北京:中国画报出版社,2012年1月

4、菲利普范内斯迈尔斯著,王小忠译《迈尔斯教授讲世界历史:中世纪史》

5、苗力田主编:《古希腊哲学》-北京:中国人民大学出版社,1989年4月

6、彼得弗兰科潘著,邵旭东等译:《丝绸之路:一部全新的世界史》

8、菲利普范内斯迈尔斯著,王小忠译《迈尔斯教授讲世界历史:中世纪史》

9、斯图亚特戈登著,冯奕达译:《极简亚洲千年史》

10、同上;彼得弗兰科潘著,邵旭东等译:《丝绸之路:一部全新的世界史》

11、彼得弗兰科潘著,邵旭东等译:《丝绸之路:一部全新的世界史》

13、戴维伍顿著,刘国伟译:《科学的诞生:科学革命新史》-北京:中信出版社

14、转引自(美)苏珊怀斯鲍尔著,徐彬等译:《极简科学史》-北京:中信出版社,2016年11月

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