2022-04-21 西方文明与科学

~ 西方文明之初

在大约两千五百年前，当中国处于春秋末年，群雄并起、百家争鸣的时候，在美索不达米亚平原，希腊文明也突然兴起。当中国涌现出老子、孔子、孙子的同时，希腊也涌现出一大批大名鼎鼎的哲学家——泰勒斯、毕达哥拉斯、德谟克利特、苏格拉底、柏拉图和亚里斯多德。也许这仅仅是时间上的巧合，但是这些东方和西方的智者却创造了一直绵延至今的两大完全不同的科学体系。

罗素在他的《西方哲学史》一开始就说：“哲学和科学原是不分的。”实际上，希腊的这些哲学家也同时就是科学家。毕达哥拉斯是一个数学家，德谟克利特提出“原子论”，柏拉图精研几何学，而亚里斯多德则几乎是逻辑学和物理学的创始人。西方科学的发展一直到今天依旧传承了古希腊的哲学思想。

让我们从一个现象来看一看西方科技的特点。

毕达哥拉斯有一句名言：“万物都是数”。这种哲学思想造成了西方科学的整个体系都是建立在数学基础之上的，当牛顿写下《自然哲学的数学原理》时，数学那至高无上的地位就更无可动摇了。回到古希腊时代，欧几里德综合了柏拉图的几何原理和亚里斯多德的逻辑学，写出了长达两千多年也未做大的改动，甚至今天仍然是我们中学几何教科书的著作——《几何原本》。这本书从23条定义，5个公理和5个公设出发，推出了467条定理。其基本思想是，如果公理本身是正确的，推理过程也是正确的，那么得到的结论也一定是正确的。至于说公理本身为什么正确，古希腊的哲学家认为这方面无需证明。当我们周围的一些现代人嘲笑佛家弟子对佛的虔诚信仰时，不知道他们是否想过，他们所信仰的科学主义的基石其实也是一些未经证明而且无法证明的东西。

公理的来源是人的观测。实际上我们却永远无法保证我们的观测就是真实反映了客观世界的原貌。打个比方说，这个宇宙中有许多天体是不发光的，发出的是肉眼看不到的电磁波，但是人们看不到它们的存在却并不等于它们不存在。而当人类使用各种望远镜将他们发出的电磁波转变为可见光的时候，我们实际看到的是那个星球在可见光频谱范围的投影。这就好比一个只能识别黑白的电视机，即使收到彩色信号也仍然要将信号转换成不同的灰度一样，我们只观测到了彩色在黑白上的投影，当然不是客观世界的真实情况。也许公理也是一样，由于某种更基本的因素造成了公理看起来是成立的、永恒的，我们看到的公理也不过是那些更基本的因素在可观测世界上的投影，只要那些更基本的因素稍有变化，公理和由此建立的整个西方科学体系都需要大幅度的修改，甚至会轰然倒塌。从牛顿的经典力学到爱因斯坦的相对论也许就是这种修改中幅度不那么太大的一个。

文艺复兴

让我们跳出刚才那似乎是哲学范畴的讨论，再来看看西方科学的发展史。公元前三世纪，古希腊被罗马帝国征服。从那时起，一直到公元十四世纪，古希腊的文明不但没有发展，甚至几乎完全毁灭。公元四世纪初，基督教在历经三百年的迫害后成为罗马国教，从那时起将近1000年的时间中，欧洲处于中世纪的教会绝对统治时期。十四世纪末，奥斯曼帝国入侵东罗马，许多学者带着大批古希腊和罗马的艺术珍品和文学、历史、哲学等书籍，纷纷逃往西欧避难。这使得西欧人有机会了解了古希腊辉煌的文明和艺术成就，一股汹涌澎湃的“希腊热”浪潮迅速席卷西欧，以佛罗伦萨为中心，古希腊和罗马的文化得以恢复和发展，这就是历史上著名的“文艺复兴”。

文艺复兴实际上是古希腊哲学思想的复兴，在随后短短500年左右的时间里，西方科技取得了突飞猛进的发展，再次涌现出一大批科学家、艺术家和哲学家，如但丁、达芬奇、米开朗基罗、莎士比亚、培根、笛卡尔、牛顿、莱布尼兹、爱因斯坦、海森堡等等。

数学和天文学得到了长足的发展，如笛卡尔创立了解析几何，牛顿和莱布尼兹各自独立地研究出了微积分，开普勒和牛顿则在天文学上成就非凡。这些科学上的发展从它规模和程度上来看可以说是对古希腊文明的革命，但是其本质里仍然承传了古希腊的哲学思想——观测、归纳公理和逻辑推理。即使如象征现代科学巅峰的相对论也概莫能外：因为相对论把“光速不变”和“相对性”作为无需证明的公理前提。换句话说，只要推翻了这两个前提中的一个，相对论就会变成空中楼阁。

物质与能量的突破

整个科学体系一直到“文艺复兴”后将近350多年的时间里，一直没有染指人类的生活，而是基本作为一个独立的体系在发展。然而到了十八世纪末期，西方文明突然发生了翻天覆地的变化，起因就是一个叫瓦特的人发明了蒸汽机。

在瓦特发明蒸汽机以前，所有的纺织厂都是建在山谷里，利用高山上的水在飞流直下时产生的机械能带动纺织机的运转。蒸汽机的发明，是人类第一次掌握了把热能转化为机械能，从此纺织厂可以建在都市中。人类的文明也开始从工厂手工业向机器大工业转变，“工业革命”正式开始。1807年，美国人富尔顿把蒸汽机装在轮船上，结束了航运中的帆船时代。1814年，英国人史蒂芬把蒸汽机装在火车上，开启了陆路运输的新纪元。到十九世纪三、四十年代，蒸汽机已经在欧洲和北美被广泛采用，这就是所谓的“蒸汽时代。”

1831年，法拉第发现闭合线圈在切割磁力线的时候，会在线圈中产生感生电流，这也是人类第一次掌握了把机械能转变为电能，宣告了“电气时代”的到来。

与此同时，西方化学史上也出现了一些划时代的事件。1808年，英格兰化学家道尔顿出版了《化学哲学新体系》，提出了原子作为化学反应最小微粒的学说。对于原子之化学属性的研究又使得苏联科学家门捷列夫在1869年2月做出了元素周期表。

也许我们可以从下面这个简单的例子来看一看，为什么物理学和化学上的这些新发现对于人类文明的推进有着划时代的意义。

人人都知道树木可以造纸，觉得这是再简单不过的事情了，不过琢磨一下会发现它背后的原因是很深刻的，这个过程同时涉及到两个方面：首先人必须认识到构成树和纸的基本成分都是一样的，也就是纤维，这是对物质认识的一面；还有就是我们掌握的能量必须可以把树木归还成纤维，并按照纸张的纤维排列顺序进行排列，就可以生成纸。这个例子基本上还是属于物理变化，也就是不改变分子的结构，仅仅改变分子的排列程序。如果对物质和能量的掌握更深一步，就是化学变化，改变的是原子的排列程序。比如我们可以用石油制造橡胶、沥青、塑胶等等。

对物质的探索和能量的掌握每当深入一步，人的生活都会发生很大的改变。蒸汽时代和电子时代的到来仅仅是因为人类掌握了一种能量的转变。化学的发展使人类可以发明合成材料。计算机的发明与其说是科学的进步倒不如说是技术的进步，因为数理逻辑早在十九世纪中叶就由布林创立，从电子管到晶体管再到集成电路的演变过程只不过是人类认识到了半导体这种物质的特性而已。

物理学的飞跃与困境

从二十世纪初开始，物理学出现了一次大飞跃，一群朝气蓬勃的年轻人开始探索原子以下的微观世界。爱因斯坦提出了适用于微观世界的相对论，玻尔画出了原子的结构图，普朗克提出了量子力学的观点，海森堡证明了测不准原理。每一项重大发现都是对成熟的经典物理学理论和时空观的巨大冲击。

第一颗原子弹的爆炸不但验证了爱因斯坦有关物质质量和能量之间的关系方程，更向人展示了微观世界的巨大能量。然而六十多年已经过去，人类科学在认识物质和掌握能量上的突破却举步维艰。设想一下，按照现代科学的认识，构成原子的基本粒子不外乎质子、中子和电子。如果我们有这样一口大锅，可以把一切物质熬成“基本粒子粥”，然后再按照我们的需要随心所欲地排列这些基本粒子，我们就可以点石成金，可以化一切腐朽为神奇，而且就象树木造纸那样方便。

当然实际情况绝没有这么简单，仅仅将原子打碎成基本粒子所需要的能量不啻于原子弹的爆炸。这样大的能量对于只能熟练利用机械能或化学能的人类来说就象是一只蚂蚁要举起一棵大树一样。另一方面，人类对于微观世界粒子之间的作用力和行为特性知之甚少，又怎能随心所欲地操作和排列那些借助目前最大的显微镜也无法看到的粒子呢？

事情到了这里还远远没有结束。1927年，海森堡发现了“测不准”原理，即微观粒子的位置和动量不能同时精确测定，因此量子力学就不能不表现出随机性，即粒子的运动是随机的：条件相同的情况下，可以有完全不同的结果。该理论推翻了传统科学和传统哲学中强调的因果性。接着，玻尔和海森堡又共同研究出了协变原理，即在微观领域进行观测的科学家们所观察到的事物与观测者观念和观测手段有关。这又打破了另一个西方科学的基本信念：存在一个独立于观测人之外的客观世界。

粒子物理学家前不久提出的超弦场论，认为基本粒子的构成是一个弦，长度为1.66*10^-33厘米，如果要拉断这根弦则需要10^19电子伏特，这种能量相当于一个原子核裂变的100亿倍。人类不得不望着这个天文数字般的能量而徒唤奈何了。

转换一种哲学

在十九世纪末，整个的经典物理学——从牛顿的经典力学到麦克斯韦的电磁理论已经相当完善。科学家们认为辉煌的物理学大厦已经竣工，剩下的只有一些修修补补的小工作了。就连被公认的物理学权威开尔文勋爵也在当时的物理学年会上说：“未来的物理学真理，将不得不在小数点后的第六位去寻找了。”

然而二十世纪初，物理学的两大突破——相对论和量子力学却打开了一个全新的领域。1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，第一次提出了相对论的理论。与众不同的是，在这篇文章中，爱因斯坦没有引用任何一篇前人的科学文献，而是完全按照他自己的哲学思想和科学思想创作的。爱因斯坦深受斯宾诺莎和马赫的哲学思想影响，他自己也多次说过：“与其说我是个物理学家，还不如说我是个哲学家呢”。量子力学的领军人之一海森堡同时也是一位哲学家，并著有《物理与哲学》一书。威尔杜兰在《西洋哲学史话》序言中说到：“各种科学都始于哲学，……科学仅能传授知识，只有哲学才能给以智慧。”可以毫不夸张地说，二十世纪物理学的突破，实际上是哲学的突破。

狭义相对论打破了古老哲学中的绝对时空观念。速度的变化（观察者的运动）使时间具备了伸缩性，所谓“现在”的概念并没有绝对性。例如著名的“双生子效应”：一个宇航员高速航行若干年后返回地球，变得比他留在地球上的孪生兄弟年轻了。1915 年，爱因斯坦完成了他的广义相对论，突破光速极限的时空弯曲甚至可能导致时光倒流，从理论上人们可以走向过去，也可以回到未来。

量子力学则打破了人们认为存在一个“客观”世界的观念，让科学重新变成了“形而上学”。西方科学就是建立在观测、归纳和验证的基础上的，如果第一环节都会因“测不准”而人言人殊、见仁见智，后续的归纳和验证当然也就彻底失去了基础。再往下微观世界发展下去，西方科学已经无路可走了。

西方科学弊端和出路

在文艺复兴的初期，即使包括象牛顿这样伟大的科学家也仍然对上帝心存敬畏。就在科学研究到达巅峰的时候，牛顿转而研究《圣经》，并说：“这最美丽的太阳、行星和彗星的系统，只能从一位元智慧的、无所不能的神的计划与控制中产生出来。”人们也发现自然界原来是如此的和谐和壮丽，其构成之精妙让人怀疑造物主其实是一位最伟大的数学家。

然而人与自然和谐相处的日子却随着科学的发展渐行渐远了。科学上的辉煌成就冲昏了人类的头脑，对于自然一知半解的人开始妄自尊大。康得说：“给我物质，我就能用它造出一个宇宙来。”拉普拉斯对拿破仑说：“陛下，我不需要上帝这货色。”

尼采则宣布：“上帝已死”。自然界不是上帝造的，因此我们无须敬畏和爱惜，可以随意“开发”、“征服”、“改造”，成了许多现代人的理念。而进化论的出现更进一步把人推离了神。

西方科学的一条指导思想是，把被研究的物件从环境中割裂出来，再进行抽象，因此其结果通常是不考虑该物件与环境的互动，也抛弃了操作该物件时对环境的影响。目前我们看到的大气污染、温室效应、厄尔尼诺、滥砍滥伐、水土流失和沙漠化都是现代人类利用这种思想和科学手段去“改造自然”的恶果。

没有了永恒的造物主，没有了最终的善恶标准的裁决者，谁拥有能量、谁拥有了权力，谁就可以为所欲为。这样的思想不仅造成了人类道德上的灾难，也造成了生态上的灾难。美国科学家莱斯特布朗在他一本著作的扉页上写下这样一句发人深思的话：“我们不是继承父辈的地球，而是借用了儿孙的地球。”

面对现代科学的困境和弊端，也许我们必须转换思维，从中国那宏大而深刻的东方哲学体系中去寻求答案了。

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