正文 第二章

不过这种观点是建立在圣经的权威之上的，只有圣经本身能够被全盘接受，这种观点才能成立。如此推论，即使在加力略论证了地球在运动之后，我们也必须坚持圣经中地球不动的观点，否则便是否定圣经、便是鼓励杀人犯和其他犯罪分子。尽管现在很少有人会接受这种推论，但也没法把它完全驳倒，也不能认为那些按此退论行事的人将是在道德上为上帝遗弃的人。

在中世纪受过教育人的观点还具有逻辑上的一贯性，而现在这种一贯性已荡然无存了。在这里我们以汤姆斯艾昆尼斯（ThomasAquinas）的观点作为基督教义的权威解释，看看它是如何与科学相冲突的。汤姆斯艾昆尼斯的观点仍然是罗马天主教会的正统观点。他坚持某些基督教的基本真理可以由纯粹的推理来证实，而无需借助神灵的启示。其中一条就是证明全能和仁慈的造世主的存在：因为造世主是全能和仁慈的，他不会使让他所创造的生灵对他的教规一无所知，进而也不会让他们不服从他的意志，因此神的启示一定存在，而且很显然地，这些启示一定显示在圣经的文字和教会的决定中。从这点出发，我们所需要知道的一切都可以从圣经和教会的宣言中找到解答。这里的全部论证所用的是演绎的方法，而其前提是几乎为当时所有基督教国家所认可的。在现代读者看来，汤姆斯艾昆尼斯的论证是不够完善的，但在与他同时代的人看来这种不完善就不那么明显。

逻辑上的统一对于一个论证即是它的强处同时也是它的弱点。强处是它保证任何人只要他接受论证中的任何一步，就必须承认以后的推论；弱点是任何人只要拒绝了论证的任何一个环节，他也必须拒绝此一环节之前的全部、或者至少部分环节。教会在与科学的冲突中，它的教条在逻辑上的统一就同时显示了它的强处与弱点。

科学是沿着不同于中世纪神学的方法去证实它的信条的。经验表明从普遍原则出发进行演绎是十分危险的论证方法，一个原因是那些作为前提的原则本身可能就是不真实的，另一个原因是基于那些原则之上的推理也可能是错误的。科学是从观察或实验所发现的特定事实出发，而不是基于某些重大的假设。基于一系列这样的事实而总结出一个普遍的规律，如果这个普遍规律是对的，这些事实就是例证。这样推出的规律也不是终极的结论，而只是被当作一个进一步探讨的假设。如果这个假设是正确的，那么它所预示的某些尚未发现的特定现象在一定条件下就应该发生，进而反过来证实规律的正确性，反之这个假设就要被抛弃，并进而找到一个取代它的新的假设。即使有大量的事实支持某一假设，也不能确定这个假设是绝对正确的，而只能说它具有非常高的可信度，此时该假设就称为理论。一系列建立在事实基础上的理论也可能成为一个新的、更普遍的假设的基础，如果这个更普遍的假设是正确的，那么作为它的基础的这一系列的理论都可以从它导出。这种推广过程将逐步深化、永无止境。对于科学而言，在特定的阶段最普遍的规律只是暂时的结论，而且它们还有可能在将来的发展中为更普遍的规律所取代，与此恰恰相反，在中世纪，最普遍的规律却是思维的出发点。

宗教的教条总是坚持它包含了绝对的、永恒的真理，而科学则认为任何一种理论都要遵循一个无穷无尽的渐进、发展、完善的过程，永远不能达到所谓的终极真理。

在高度发展的科学领域，对理论的修改只是使之具有更高的精确度，旧的理论对现有现象仍然在一定程度上适用，按照它的原理产生的技术发明就是它在一定范围适用性的佐证。但当更精确的观察成为可能时，旧理论就不再适用了。所以科学不是去寻找绝对真理，而是把努力放在对“技术性”真理的诉求，任何一种理论只要它能够应用在发明上，或者能够用来预示未来，就是“技术性”真理。“技术性”真理具有不同的层次：一个理论如果能够成功的用来指导比较多的发明和预示，它就具有更高的真理性。“知识”在这里不是自然在精神上的映象，而仅仅是一种处理事物的实用工具。科学方法的这种性质对科学的先驱者们并不是显而易见的，尽管他们使用着一种新的方法去寻求真理，但是他们与他们的神学对手一样，仍然认为真理本身是绝对的。

中世纪的观点与现代科学的一个重要的分歧体现在二者对权威的态度。对经院学者，圣经、天主教的教条以及亚里士多德的理论（三者几乎同等重要）是不能怀疑的，任何新的思想，甚至包括对事实的研究都不能越过上述三者规定的界限。比如是否在大地的另一端还有人类、是否木星有卫星、以及物体下落的速度是否与其质量成正比之类的问题，都需要从亚里士多德的论著或者圣经中、而不是从实验和察中找答案。神学和科学的冲突在很大的程度上是权威和实践的冲突。科学家并不会因为某一假设是由哪个重要的权威提出的，就不加思索的予以接受，恰恰相反，他们相信观察所得的证据，相信事实、相信那些可以为任何人所观察到的事实是科学家的唯一信条。新的科学方法在理论与实践上的巨大成功，迫使神学也不得不逐渐的调节自己以适应于科学。因此不合常理的圣经文字被解释为只是用来比喻、寓示一种道理，而不再咬文嚼字的强调字面意义。正统的宗教认为教会和圣经都具有宗教的权威，而新教则认为只有圣经本身才具有宗教权威，甚至进而认为每一个人的灵魂本身对圣经的理解也同样具有宗教权威。其实宗教的生命并不直接依赖于圣经中某些具体人与事的历史真实性，比如亚当和夏娃的历史存在，当这一点被逐渐意识到之后，新教便试图通过舍弃对圣经文字历史真实性僵化的坚持以换取对宗教更重要的本质的保留。这种努力能否成功尚有待观察。

除了教条与教会之外，宗教赖以存在的另外一个重要因素是信徒个人生活中对宗教重要性的心灵感受。而这一因素即不依赖于科学的发现，也不依赖于人们对宇宙的本质如何认识。在坚定的信徒和神秘主义者心中，对教条的信仰总是与某种人生目的相结合的。无论是否接受传统的基督教，一个人只要深切地关注人类的命运、渴望消除人类的苦难并希望人类能够实现最美好的未来，就表明他具有某种宗教信仰。

只要宗教局限于人们的精神感觉，而不是依赖于具体的信条，它就不会与科学发生冲突。由于心灵上的宗教感觉曾经与神学的信条相关联，教条的衰落在心理上可能暂时使信仰遇到困境，但是这种困境不会永远持续下去。许多自由思想者已经用他们的生活体验证明，心灵中的宗教感觉与神学教条并无内在联系。真正的美德可以摆脱毫无基础的信条的束缚。如果宗教的信条是没有基础的，宗教观念中美好的东西也不必依赖于它们而存在。真正的智慧是通过更多的了解世界而获得的，如果我们的思维被未来新发现的后果之不确定性的恐惧所控制，在探讨与了解未来的世界时我们就会踌躇不前。

哥白尼学说的革命神学与科学的第一次交锋，在某种意义上也是最引人注目的交锋，是在天文学上的分歧，亦即究竟是地球还是太阳处于我们现在所说的太阳系中心。正统的托勒密（Ptolemy）理论认为：地球处于宇宙的中心并且是不动的，而太阳、月亮、行星以及其它星体则围绕着地球沿着各自的圆形轨道运转。哥白尼（Copernicus）的新理论则认为，地球不是不动的，而是作着两种周期运动：每天一个周期的自转和每年一个周期的绕太阳的公转。

在十六世纪，哥白尼理论被认为是一种全新的理论，但事实上它是为具有天文学才能的希腊人首先发明的。毕达哥拉斯学派极力推崇这种理论，并将其归功于他们学派的创始人毕达哥拉斯（Pythagoras），尽管没有史实表明是毕达哥拉斯发明的这种理论。生活在公元前三世纪撒莫斯（Samos）的阿里斯塔求斯（Aristarchus）是人们所知道的第一个教授地动论的人，他在许多方面都堪称一个杰出的人。阿里斯塔求斯发明了一种在理论上可行的，测量月亮和太阳相对距离的方法，但是由于观测的误差，他的测量结果与实际相差甚远。象加利略（Galileo）一样，他也被加上了亵渎神灵的罪名，并受到斯托葛斯克里斯（StoicCleanthes）的谴责。但在他所生活的年代，顽固派对政府并没有很大的影响，因此这种谴责也未对他造成任何伤害。

掌握了高超的几何技巧的古希腊人，通常可以对许多事情进行科学的论证，他们知道月食的原因，而且从地球在月亮上阴影的形状推断出地球是球形的。继阿里斯塔求斯之后，埃柔图斯坦（Eratosthenes）发现了估算地球大小的方法。但是由于希腊人当时还不具备最基本的动力学知识，所以那些接受了毕达哥拉斯派地动说原理的人，没能对他们的观点提供进一步的有力的论证。大约在公元前130年，托勒密推翻了阿里斯塔求斯的观点，重新确立了地球处于宇宙中心的特殊地位，直到中世纪，他的观点没有受到任何怀疑。

日心说常被称为哥白尼（1473-1543）理论，尽管他并非这个理论的真正发现者。在结束了克拉考（Cracow）大学的学业后，年青的哥白尼先去了意大利，并于1500年在罗马担任数学教授，三年后他又回到波兰，在那里受聘负责货币改革并参加抵抗日耳曼骑士的战斗。在1507至1530的二十三年中，他的业余时间全部用在撰写他的巨著《天体运行论》上，在他去世的前一年出版。

尽管哥白尼理论自身并不完善，但它卓有成效的想象为后来的发展提供了空间。我们现在知道，行星是沿着椭圆形而不是圆形轨道围绕太阳运行，太阳也不是处于轨道的中心，而是处在椭圆的一个焦点上。哥白尼理论坚持行星的轨道必须是圆的，认为太阳不处于任何轨道中心的假设不合常理。与托勒密理论相比，哥白尼理论的最大优点是它的简洁，而其缺点也是它的过于简洁，若不是开卜勒（Kepler）对它的修正，后来牛顿（Newton）不可能在其基础上发展成更普遍的理论。在当时复古主义盛行的意大利，哥白尼了解到阿里斯塔求斯曾教授过他的日心论，这给了他出版新理论的勇气，但是由于担心教会的非难，他还是推迟了他的理论的发表时间。作为一个牧师，哥白尼献题他的著作给教皇，出版商奥森德（Osiander）也在书的序言中声称（这个序言可能并没有征得哥白尼本人的同意）：地动理论只是作为一种假设，而不是作为一个可坚信的真理而公诸于世。相当一段时间，这种策略起到了足够的保护作用，直到后来加利略的公开挑战，才引起官方对哥白尼的追讨。

一开始，新教对哥白尼的攻击竟胜过天主教对他的攻击。路德（Luther）就说：“人们竟然相信一个自命不凡的星象家在试图显示，是地球而不是天体、天空、太阳和月亮在运动。任何试图夸耀自己聪明的人总是要设法发明一种新的体系，并显示只有他的体系才是所有体系中最好的一个。这个傻瓜妄想推翻整个天文科学，想告诉我们在神圣的圣经中耶和华命令太阳、而不是地球固定不动。”麦兰史弘（Melanchthon）对哥白尼的攻击也是同样强硬。开尔文（Calvin）在引用了圣经中（诗篇93篇第一节）的：

“世界就坚定，不得动摇”一句之后，得意洋洋的宣称：“有谁胆敢把哥白尼加在圣灵的权威之上？”甚至直到十八世纪，威斯莱（Wesley）还在宣称哥白尼的天文学理论是“趋向亵渎神灵的”，尽管口气已不再那么强硬。

在某种意义上讲，我认为威斯莱说的是对的。强调人的重要性是旧约和新约教义的核心部分，上帝创造世界的目的主要是为了人类。如果人不是上帝创造的最重要的生灵，显圣与赎罪的教义就显得不那么合理。尽管哥白尼的天文学并没有证明我们人类不象我们自己以为的那么重要，但是把我们居住的星球从主宰宇宙的中心位置拉下来，很容易引起对我们自身主宰地位的怀疑。当我们相信太阳、月亮、行星和其它天体每天围绕地球转一周时，我们很容易以为它们是为我们而存在的，造物主对我们有着特殊的关照。但是当哥白尼和他的继承者昭示世人，是我们在转动，而星体根本不在意我们地球的存在与否时；当我们认识到地球比某些其它的行星要小、而它们比起太阳还要小得多时；当计算结果和望远镜观测揭示了太阳系、银河系以及无数其它星系的惊人巨大时；我们越来越感到困惑：如果人类真象传统的神学所说的那样在宇宙中地位显赫，那么为什么要居住在地球这样一个遥远、狭小的避难所？如果只从地球的大小考虑，大概我们不是宇宙的目的，但是一种挥之不去的自尊也似乎在驱使我们悄悄地说：如果我们不是宇宙的目的，那么宇宙可能根本就没有目的。我并不是说这种见解具有逻辑上的说服力，虽然它最初在哥百尼理论闹得一时沸沸洋洋时是如此，我这里只是说在这种新理论的刺激下，非常可能在某些人的头脑中产生这种印象。因此毫不奇怪的，基督教会、新教以及天主教等等都对这个新的天文学理论持有敌意，并且寻找原因把它打成异端邪说。

天文学的下一个重大进展是由开卜勒（1571-1630）完成的，尽管他的观点和加利略是一致的，但是他却从来没有卷入与教会的冲突。相反天主教当局基于他科学上的卓越成就，反而原谅了他的新教立场。当开卜勒所任教的古拉茨（Gratz）镇由新教转手为天主教所控制后，新教派教师被全部罢免，但是已经出逃的他后来却在耶稣会的帮助下得到重新聘任。他继承了泰乔巴赫（TychoBrahe）成为鲁道夫（Rudolph）二世皇帝的“帝国数学家”，并且接手了泰乔巴赫的珍贵天文学资料。除了作为一个天文学家之外，他还是一个星象家，而且是一个很虔诚的星象家，他的官方职位名义上享有很高的薪奉，但是却一分钱也未曾支付给他，如果不是他作为星象家的收入，他可能连饭钱都没有。他为皇帝以及其他显赫人物绘制星象天宫图，并收取佣金。他开诚布公的解释说：“一如赋予所有动物以谋生手段，大自然也把星象家当作附属和同盟赏赐给天文学家。”绘制星象天宫图不是他唯一的生活来源，他娶了一个继承了遗产的女子为妻。尽管他常常抱怨贫穷，但是在他死后人们发现他实际上很富有。

开卜勒的智慧具有非比寻常的特色，对太阳神的崇拜与理性探索在他接受哥百尼假说中起了同样重要的作用。他在发现他的三个定律的研究中，一直受一个古怪的假设所指引，那就是他相信五种正面体一定与水星、金星、火星、木星和土星这五个行星有某种联系。这是一个在科学史上并非罕见的情况的典型事例：有些重要并且被证明是正确的理论，当最初被它们的创立者提出时，往往是基于一些杂乱无章、甚至荒谬的考量。假设是科学探索中的关键一步，但是并没有指导如何迈出这一步的简便的方法，因此设想一个正确的假设并非易事。所以任何有条理的计划，都会有利于新假设的提出，如果探索者对他的假设坚信不移，便能耐心地对各种新的可能性探索下去，尽管某些可能性会在探索中逐步被抛弃。对于开卜勒就是这样的。

他最终的成功，特别是第三定律的发现，就在于他难以置信的耐心，而这种耐心却是源于他的直觉信仰：与正面体对应的东西一定可以提供某种线索，行星本身通过它们的转动也应该产生某种“天堂的音乐”，而这种音乐只有太阳之魂才听得到，因为他坚定地相信太阳是某种神灵的躯体。

开卜勒第一和第二定律是在1609年发表的，而第三定律则在1619年才发表。就太阳系作为一个整体观点，开卜勒三定律中的第一个最重要，它表明行星围绕着太阳以椭圆轨道运转，而太阳位于椭圆的一个焦点。（椭圆可以这样画：将两个大头针分开大约一寸的距离插在一张纸上，把一根大约两寸长的线的两端固定在两个大头针上。

用一只笔撑紧线移动所画出来的曲线就是一个椭圆，两个大头针的位置就是两个焦点。这表明椭圆上的任何一点与两个焦点距离之和是一个常量。）起初古希腊人曾猜想所有的天体一定是沿着圆周运动，因为圆是最完美的曲线。当后来他们发现这个假设不好用时，他们便接受了行星作“周转圆”运动的观点。“周转园”是围绕一个作圆周运动的点作圆周运动的轨迹。（画周转圆的方法是：把一个大轮放在地上，再拿一个边上固定着钉子的小轮，使小轮沿着大轮的周边滚动时钉子在地上的轨迹就是周转圆。如果地球沿着圆周围绕太阳转，而月亮又沿着圆周围绕地球转，月亮就是沿着周转圆围绕太阳转。）尽管希腊人当时对日蚀、月蚀有很丰富的知识，并且认真的研究了它们的数学特性，但是由于先入的审美观念主宰着他们的思索，使他们排斥一切最对称的假设之外的任何东西，他们从来没有设想过任何圆或者复合圆以外的运动。经院学者继承了希腊人的偏见，开卜勒则是第一个在这方面敢于向他们挑战的人。审美引起的偏见和道德、神学引起的偏见同样可以造成误导，仅仅在这一点上开卜勒就堪称一个头等重要的创新者。在科学史上他的三个定律也享有崇高的地位，因为它们后来被牛顿的引力定律所证实。

与引力定律不同，开卜勒定律是纯粹描述性的，它们没有提供任何导致行星运动的根源，只是给出了从观测结果总结出来的最简单的公式。描述的简洁性是日心论唯一优越于地心论的地方，天体的每天一周绕地球的转动完全是地球自转的表现。对于十七世纪的天文学家，地球自转以及行星围绕太阳转“似乎”不只是寻求简洁而做的假设，而是“真实的”，这种观点因牛顿的工作而得以强化。但是事实上，由于一切运动都是相对的，地球围绕太阳转与太阳围绕地球转这两种假设并无分别，二者只是描述同一现像的不同方法而已，就好像说A和B结婚或者说B和A结婚这两种说法对一个婚姻的描述一样。但是当我们进行细致研究时，开卜勒描述的巨大简洁性就变得非常重要了，没有一个神智正常的人会利用地球不动的假设而使自己陷入复杂的困境。我们通常说一辆火车向艾丁堡（Edinburgh）行驶，而不说艾丁堡向火车开来。当然如果我们说艾丁堡向火车开来也没犯理性思维上的错误，但是我们必须想象铁路两侧所有的城镇和田野也同时突然冲向南方，并且这种运动还要推展到地球上除火车之外的所有物体。这在逻辑上是可能的，但是在实际上却陷入了不必要的复杂。托勒密的星体环绕地球周日运动的假说并没有理性思维的错误，但却是随意的和盲目的。由于没有意识到运动的相对性，对于开卜勒、加利略以及他们的对手来说，他们所争论的就不只是描述方法的简洁与否，而是客观真理性。这个误解对当时天文学的发展似乎是一种必要的刺激素，因为如果没有哥白尼假说带来的简洁方法，主宰天体运动的规律将永远不会被发现。

加利里奥加利略（GalileoGalilei1564-1642）是他生活的时代最令人瞩目的科学家，这一方面归功于他的科学发现，一方面由于他与宗教法庭的冲突。他的父亲是一个穷困潦倒的数学家，他尽了他最大的努力去让他的儿子学一些能赚钱的职业。在十九岁之前，由于父亲的防范，加利略甚至根本不晓得数学这样一个学科的存在。后来一次偶然的机会他偷听了一个几何学讲座，那种类似偷食禁果的美妙感使他立即陷入了对它不可自拔的热情。不幸的是这种新鲜感的偶发教益在正规学校的教师那再也得不到了。

加利略最大的功绩是善于把实验和观测的结果归结成数学公式。动力学的研究，亦即对制约物体运动的规律的研究，事实上是从他开始的。古希腊人对静力学，亦即物体平衡理论早有了解，但是他们以及当时十六世纪的人们对运动定律，特别是变速运动定律的理解则是完全错误的。起初人们认为，没有外界的干扰，一个运动的物体最终会自己停下来。但是加利略却确认了，在没有任何外力的情况下，运动的物体会永远保持匀速直线运动。换成另一种说法就是：外界条件不是物体运动的原因，而是物体运动变化的原因。这里所说的变化可以是指物体运动方向的改变，也可能是速度大小的变化，也可能两者兼而有之。运动速度大小或者方向的变化叫加速度。因此在追究物体运动的原因时，是加速度，而不是速度体现着外力对物体的作用。这一运动定律的发现是动力学发展中必不可少第一步。

加利略应用这一定律解释了他的自由落体实验。亚里士多德所教授的是：下落物体的速度与它的重量成正比。也就是说一个重一磅的与一个重十磅的物体在同一高度下落，一磅重的物体降落到地面所花的时间是十磅重物体的十倍。当时在比萨（Pisa）作教授的加利略，不在意其它教授的感觉，选在他的亚里士多德派的同事们往课堂上走的时候，从斜塔上让一大、一小两个重物同时落下，结果二者同时着地。加利略以此证明亚里士多德错了，但是其它教授则认为加利略是邪恶的。加利略的这个实验以及其它一系列类似的故意挑战行为，招致了那些相信真理只能从书本上、而不能在实验中找到的人们的不断的敌意。

加利略发现，在没有空气阻力的情况下，物体将以恒定的加速度下落，也就是说在真空中，所有的物体，无论其质料和轻重，都具有同样的下落加速度。物体在自由下落的每一秒钟的时间里，它的速度大约增加32英尺/秒。他还证明当物体，比如子弹，被水平射出时，它将沿着抛物线运动。在此之前人们认为平抛物体在沿着水平线运动一段时间后，将转向垂直下落。现在看这些结果似乎无惊人之处，但是在当时它却是开了用精确数学描述物体运动的先河。在他之前，一方面纯数学所用的都是推理，而不依赖于观察，另一方面也有很多纯经验性的实验，特别是与炼金术有关的实验。加利略开创了新的实验方法，就是把实验的结果归纳成数学公式，并用它来指导对新知识的探索。他尽了最大的努力以鲜明的、无以抵赖的事实表明，尽管许多东西只要作一点小小的实验就能证明是错误的，但就是没人去触动，而盲目的被世世代代的人们重复的坚信着。从亚里士多德到加利略的整整两千年中，竟然没有一个人想到去证明亚里士多德的落体理论是否正确。对于我们来说，对这种理论进行实验证明似乎是理所应当的事，但是在加利略时代它却需要天才的思维。

自由落体的实验虽然也惹恼了那些学究们，但是宗教法庭却无法对其直接谴责。是望远镜的观测使加利略处于危险境地。当加利略得知一个荷兰人发明了望远镜之后，他自己也重新发明了它，并用它马上发现了许多天文事实。对他来说最重要的是发现了木星的卫星。按照哥白尼理论木星和它们的卫星构成了一个类似太阳系的小型系统，而托勒密系统则与此格格不入。更重要的是，人们有种种理由相信，除了不动的星星之外应当只有七个天体，即太阳、月亮和五颗行星。《启示录》中不是说有七根金圣烛？亚洲不是有七个教堂？四个新星体的发现则把这一切都打乱了。亚里士多德派则干脆拒绝去看望远镜，并且顽固的坚持木星的卫星只是一种幻象（比如克拉维斯（Clavius）神父就说：“为了看到木星的卫星，人们必须先制造一种可以产生它们的仪器。”）。加利略审慎的以图斯勘尼（Tuscany）大公爵麦狄西亚（Medicea）的名字将它们命名为麦狄西亚星，并想依此使政府信服这些星体是真实的。那些连哥白尼体系都驳不倒的人，是更难长久地否认这些星体的存在的。