陳 俊

(湖北省道德與文明研究中心、湖北大學哲學學院，湖北 武漢 430072)

一、自然數(shù)學化的古希臘背景

近代科學的思想淵源可以追溯到古希臘，正如有的學者所說：“整個世界的科學發(fā)展就是畢達哥拉斯數(shù)學主義的詮釋史和德謨克利特的原子主義的論證史?！苯匀豢茖W的數(shù)學化就是直接復興古希臘數(shù)學主義思想的結(jié)果。

公元前6世紀，古希臘自然哲學開始出現(xiàn)。這種哲學并不是對遠古時代的神話的簡單取代，而本質(zhì)上是一種新的哲學思維模式。[1]這種新的思維模式的主旨在于它對宇宙的解釋不再訴諸于神靈，而是訴諸于自然主義的解釋。最先對宇宙起源訴諸自然主義解釋的是米利都學派的自然哲學家們。米利都學派的第一個哲學家泰勒斯首先提出“萬物源于水”的思想，而他的弟子阿那克西曼德則相信萬物的基即是“無定形”。阿那克西米尼則認為基本的質(zhì)料是“氣”，它可以被“稀釋”和“濃縮”，從而產(chǎn)生我們所知世界中各種各樣的物質(zhì)。阿那克西米尼的思想實際上開始導向畢達哥拉斯學派。因為他不僅研究了“萬物起源于何物”這樣的問題，而且還研究了“是什么使得萬物彼此呈現(xiàn)出差別”，即所謂“變化問題”。“變化問題”首先由赫拉克利特提出，他認為“萬物皆變”，但赫拉克利特所肯定的東西遭到巴門尼德的堅決反對。巴門尼德堅持認為所有變化在邏輯上是不可能的。巴門尼德對變化可能性的否定對西方哲學思想史有著巨大的影響，他實際上提出了“變化無常的萬物背后不變的原因”這個根本的哲學問題。

畢達哥拉斯學派的自然哲學家們對這個根本的哲學問題給出了肯定的回答，即“是數(shù)學結(jié)構的不同導致了它們表現(xiàn)上的不同”，因而“數(shù)才是萬物不變的本源”。他們認為世界上顯然存在兩類不同的東西，一類是可感知的千變?nèi)f化的表象世界，另一類則是不可感知的無形的、沒有運動變化的世界，而這個世界本質(zhì)上是處于支配地位的“數(shù)的世界”。這樣畢達哥拉斯學派提出了“自然數(shù)學化”的命題。

柏拉圖把畢達哥拉斯學派的思想發(fā)揚光大，使其對后世產(chǎn)生了巨大而深刻的影響，在《蒂邁歐篇》中柏拉圖描述了宇宙的創(chuàng)生過程，他首先強烈反對前蘇格拉底哲學家們的思想。按照這些哲學家們的說法，世界萬物都是按照它們內(nèi)在的本性運作，宇宙的秩序是內(nèi)在的，不是外部作用者強加于它的。柏拉圖把宇宙描述為是一位神匠即造物主的手工品。一個超越的形式世界(理念世界)是造物主創(chuàng)造世界的基本條件。造物主則努力克服一個處于混沌狀態(tài)的、還尚未被賦予形式的質(zhì)料的內(nèi)在局限性，按照形式世界的模型創(chuàng)造整個世界。被創(chuàng)生的世界是完美的形式世界的不完美模仿。所以柏拉圖認為宇宙是理性計劃的產(chǎn)物，宇宙中的秩序就是理性的秩序，是從外部強加給不順從的質(zhì)料，理性所追求的真理必然存在于形式世界之中。柏拉圖所描述的造物主不僅是一位理性的工匠，而且也是一位數(shù)學家。他是按照幾何原理構造宇宙的。這也是為什么注重追求宇宙理性的柏拉圖拒絕不懂數(shù)學者進入他的學園的原因。受畢達哥拉斯學派的影響，柏拉圖將構成世界的四元素：土、水、氣、火還原為更為基本的東西——三角形。他認為，用不同的三角形的組合可以造出五種正多面體中的四種，而上述的四種元素實際上分別就是四種正多面體中的一種：土是立方體，火是四面體，氣是八面體，水則是正二十面體。而世界最初的形式是球體，因為球體最為均勻又無差別。就這樣，柏拉圖系統(tǒng)地闡述了一個“幾何原子論”。柏拉圖的幾何原子論代表了人類向自然數(shù)學化邁出了重要的一步。畢達哥拉斯學派所倡導的將一切事物還原為數(shù)的綱領在柏拉圖這里得以完美的實現(xiàn)，而由愛利亞學派的哲學家們所提出的“變化問題”也由柏拉圖給出了完美的回答，即千變?nèi)f化的表象世界背后是一個不變的數(shù)學實在世界。

作為自然數(shù)學化運動的先驅(qū)，古希臘人不僅給后人留下了畢達哥拉斯——柏拉圖主義這樣偉大的哲學遺產(chǎn)，而且他們自己也將柏拉圖的這種理想貫徹到對自然的研究中，從而開創(chuàng)了數(shù)理天文學。古希臘的數(shù)理天文學的一個基本假設認為：宇宙的結(jié)構就是一個真實的幾何結(jié)構，天體的運動可以在幾何學中得以描述和預測。柏拉圖首先提出“拯救現(xiàn)象”的任務，為古希臘數(shù)理天文學規(guī)劃了研究綱領，即用簡單的數(shù)學模型來解釋和說明天體的復雜運動。托勒密的地心宇宙體系就是這一綱領最杰出的代表，也是自然數(shù)學化運動中優(yōu)秀的范例。而亞里士多德則為“拯救現(xiàn)象”的幾何宇宙體系給出了物理學論證，表明宇宙理論不僅只是符合天文學現(xiàn)象的數(shù)學體系，而且也是在物理學上合理的、可理解的實在體系。因此，近代科學起源于天文學革命并不是偶然的。

二、宇宙空間的背景化

近代自然科學建構的一個形而上學假設是：存在一個“均一無限”的宇宙空間，即一個背景化的宇宙空間。在這個宇宙空間中，惰性的、受數(shù)學規(guī)律支配的物質(zhì)微粒永恒做著機械運動，從而形成對于人類而言豐富多彩的表象世界。而這一形而上學假設就是自然數(shù)學化運動的一個直接后果。

哥白尼的新宇宙體系之前，整個西方基本上是承襲了里亞士多德的宇宙體系。亞里士多德的宇宙首先是一個處處充滿著“質(zhì)”，其空間結(jié)構體現(xiàn)著完美與價值的等級宇宙。在亞里士多德看來，整個宇宙是由恒星所在的水晶球殼所包裹著一個巨大的球體。這個球體內(nèi)部被月球所在的球殼分為有著本質(zhì)區(qū)別的上下兩個區(qū)域。月上區(qū)由不變的第五元素——以太——所構成的，體現(xiàn)著完美、不朽和高貴的永不變化的循環(huán)區(qū)域。而月下區(qū)則是由土、水、火、氣構成的，充斥著生與死以及各種短暫的變化的區(qū)域。在這樣的宇宙中，推動行星和月下區(qū)物體運動的最終力量是所謂的“不動的推動者”。這個“不動的推動者”是整個宇宙秩序和規(guī)則的源泉，也是整個自然界運動變化的動力之源。在亞里士多德看來，整個宇宙就是一個從最低級的純質(zhì)料向最高級的純形式不斷上升的等級系統(tǒng)。這個上升的過程是處于“潛能”狀態(tài)的形式即質(zhì)料向處于已實現(xiàn)出來的潛能即形式的不斷運動過程。運動包括質(zhì)料和形式在內(nèi)，一切實體從本質(zhì)上看都處于永恒運動之中，處于以潛能向?qū)崿F(xiàn)的能動的過程之中，唯有純形式即“神”才是宇宙中不動的推動者。

同時亞里士多德的宇宙也是一個在空間上封閉和有限宇宙。在他看來，“空間不是支撐一切對象的東西，也不是為它們所占據(jù)的某種東西，而是，空間是在任何對象和把該對象圍起來的那些對象之間的界限，對象本身是一個物質(zhì)實體，而不是一個幾何物體”。[2](P71)物體處在一個地方，就是被它物所包圍，而包圍者就是空間(處所)。空間屬于特定時刻的特定物體，在同一物體的另一時刻或同一時刻的另一物體所擁有的空間是不同的。因此，亞里士多德所謂的“空間”是指每個實體所占據(jù)的那塊“處所”，而“處所”并不是我們今天看來所有物體都在其中定位且都占據(jù)其一部分的背景空間，而是具有絕對的，獨特的性質(zhì)的處所，物體與處所(空間)是同一的。由這樣的處所(空間)所構成的宇宙空間當然也就不是“均一無限”的宇宙了，而是有著“質(zhì)”的差別的、有限的宇宙了。

在亞里多德之前，雖然柏拉圖的宇宙也是一個滲透著心靈的神性宇宙，但柏拉圖認為這樣一個充滿著心靈的宇宙仍然是一個數(shù)的王國，“宇宙根本上是幾何的；它的基本構成要素不是什么別的東西，只是空間的有限部分；作為一個整體，它呈現(xiàn)出一種簡單、美麗的幾何和諧”。[2] (P37)但是，在亞里士多德的物理學宇宙取得支配地位之后，人們把運用數(shù)學對現(xiàn)象的拯救僅僅看作是一種權宜之計，而把對現(xiàn)象所做的物理解釋看作是對實在本身的真實把握。在亞里士多德看來，“量只是十個范疇之一，而且不是最重要的范疇。數(shù)學尊嚴只處于形而上學和物理學之間。自然根本上說是量的也是質(zhì)的”。[2] (P37)由此，數(shù)學化的宇宙與物理化的宇宙得以分離。而這種分離則阻障了人們對自然進行數(shù)學化達千年之久，直到哥白尼的出現(xiàn)。

自然的數(shù)學化在中世紀沉寂千年之后，哥白尼在近代自然數(shù)學化運動的復興過程中邁出了第一步?；趯Α昂唵?、和諧的宇宙”這一畢達哥拉斯主義理想的追求，他提出了新的日心宇宙體系。新體系與舊的建立在亞里士多德宇宙論之上的地心宇宙體系的不同僅僅在于：哥白尼將原屬于地球在宇宙中的位置和功能賦予了太陽，同時還讓地球運動起來。新體系的其它細節(jié)仍然是亞里士多德式的。與舊體系相比，“新天文學顯然在精確上毫無收獲”，“在歷史上，沒有已知的天體現(xiàn)象不是由托勒密的方法來說明的。如果不使用更現(xiàn)代的儀器，托勒密的方法的確能夠達到人們所期待的那種精確性。天文學事件的預言被做出，從那些事件的實際發(fā)生來看，那些預言并不比一位哥白尼主義者所做出的預言誤差更大”。[2] (P22)因此，新的體系在“拯救現(xiàn)象”上與舊體系是等價的。更為重要的是，從物理學角度而言，哥白尼的宇宙與亞里士多德的宇宙一樣，仍是一個有限的等級宇宙。它仍然保留了恒星天球，它把宇宙的中心給予了高貴的和更為神圣的太陽。因為“正是由于太陽有著超級的完美和價值--它是光和生命之源”。[3]“他的天文學所植根的宇宙論框架，他的物理學(無論是天還是地)，甚至他為了使他的體系能夠給出準確的預測所使用的數(shù)學方法(本輪-均輪體系)都是在古代和中世紀科學家們建立起來的傳統(tǒng)之中”。[4]

哥白尼之所以堅持這樣一個并不怎么成功且遭到當時人們激烈反對的新體系的根本原因，在于他堅信宇宙應該是一個簡單和諧的數(shù)學秩序體系。的確哥白尼的日心體系比舊體系顯得更為和諧、簡潔和一致。它不借助本輪就可以解釋行星運動主要的定性特征，尤其是行星的逆行運動，它被轉(zhuǎn)化為日心軌道的一個自然而又直接的推論，因此他的體系更符合畢達哥拉斯主義的理想。

其實哥白尼日心宇宙體系并不是對畢達哥拉斯主義的簡單復歸，因為古希臘人的“簡單、和諧的宇宙空間”仍然是一個封閉的有限空間，并不具有背景化特征。[5]從根本上講，哥白尼的日心宇宙體系之所以具有革命意義就在于它開啟了宇宙空間背景化的歷程。新的日心宇宙體系蘊含了一些革命的因素，雖然哥白尼本人并未意識到。

首先，哥白尼讓太陽替代地球處于宇宙的中心位置，這雖然在“拯救現(xiàn)象”上與舊體系是等價的，但它卻意味著宇宙可能并沒有中心。“如果天文學就是數(shù)學，那么它必須略帶幾分數(shù)學價值的相對性，那么按照我們的天體圖來表示的運動必定完全是相對的。這樣，就真理而言，把什么點看作是整個空間系統(tǒng)的參考點，并沒有什么區(qū)別”。[2] (P31)其次，中心點的互換，也預示著亞里士多德的負載著價值等級的宇宙結(jié)構的解體。既然地球現(xiàn)在成為月上區(qū)的成員，那么它也與其它神圣的天球一樣享有高貴的地位。同時，哥白尼堅信他所提出的日心體系并不只是一個為了“拯救現(xiàn)象”的權宜之計，而是對宇宙的真實描述。這樣，整個實在世界處處同質(zhì)就是一個很自然的推論了。最后，日心宇宙體系讓恒星天球靜止不動也預示了一個無限的宇宙圖景。亞里士多德在為宇宙的有限性辯護時說：如果宇宙無限，那么恒星天球的運動速度將達到無限。而這在他看來是不可思議的。而哥白尼則反駁說：恒星天球根本用不著運動，恒星天球有可能是無限大的。這一點后來為英國哲學家托馬斯·迪其斯所發(fā)展，他宣稱恒星天球可以向上無休止的延長，恒星不一定都處在同一球面上，它們有高有低，從而造成我們觀察到的恒星都較小，而有些恒星則由于距離太遠，而不為我們所見。[6]

暗含在哥白尼日心宇宙體系中的推論為后來的天文學家們進一步發(fā)展，布魯諾第一次宣稱宇宙是無限的。他說：“只有一個普遍空間，一個廣褒的無限。我們可以隨意地稱之為虛空；在其中有著無數(shù)個像我們生活和生長于其上的地球。既然沒有理由、協(xié)定、感官也不是自然要給這個世界施加界限，那么我們就宣稱這個世界是無限的。因為沒有理由，也沒有因積極或消極的力量而導致自然饋贈的缺乏來阻礙空間中其他世界的存在，因此，這些世界在本性上和我們的世界相似，即到處充滿著物質(zhì)或至少是以太?！盵3] (P30)弟谷·布拉赫在1572年對新星和1577年對慧星的觀察證明這兩者都位于月界之外，而在亞里士多德看來月界之外是完美的、不易的,同時慧星的運動則顯然同水晶球體的存在是不相容的。這樣人們心目中的水晶天球被打碎了，月上區(qū)與月下區(qū)被統(tǒng)一起來。而開普勒行星運動定律的建立則從根本上捍衛(wèi)了宇宙是一個數(shù)學上簡單、和諧且均一、同質(zhì)的幾何宇宙的觀念。尤其是他的行星運動第三定律徹底將地球與天上的行星的運動統(tǒng)一在同一規(guī)律之下。而伽利略最后又將地球上的物質(zhì)的運動統(tǒng)一在同一個數(shù)學規(guī)律之中，將整個宇宙變成了一個只有“量”的特征世界。它們的差異僅只是“量”的差異，從而將所有價值、完滿性、和諧、意義、目的等都從宇宙中驅(qū)逐出去。至此，一個獨立于物質(zhì)世界的，成為物質(zhì)容器的宇宙空間觀念形成了，整個宇宙空間成為世界物質(zhì)之參考系的背景。在這一背景中，所有的物質(zhì)都是同質(zhì)的，都處于同一數(shù)學規(guī)律的支配之下。宇宙空間的背景化成為建構近代科學的一個極其重要的形式而上學基礎。

三、物質(zhì)自然的對象化

近代自然科學的建構的一個重要方法論基礎是將自然科學嚴格限定在其特征能用數(shù)學表述的“第一性的質(zhì)”的范圍內(nèi)，即嚴格限定在人的精神之外的純粹的物質(zhì)世界內(nèi)。這一方法論首先是由伽利略提出的。他極力反對把目的論解釋引入物理學研究。在伽利略看來，“說一個運動的發(fā)生是為了某種可能實現(xiàn)的未來狀態(tài)并不是真正的科學解釋”。[7]其實這一方法論基礎背后隱含了一個更為基本的形而上學假設，即精神世界與物質(zhì)世界本質(zhì)上是不同質(zhì)的。真實的世界不是由人的思維所組成的精神世界，而是外在于精神世界的處處體現(xiàn)著“量”的同一性的物質(zhì)世界。精神世界與物質(zhì)世界的分離即自然對象化這一形而上學假設同樣也是自然數(shù)學化的一個很自然的推論。

當哥白尼及其后繼者所發(fā)起的天文學革命推毀了有限的、封閉的和有著等級秩序的宇宙體系，建立起一個處處同一的背景化宇宙時，確實在當時人們心靈中引起了巨大的恐慌。自己所居住的處于宇宙中心的地球成為宇宙中一個微不足道的行星，更為可怕的是人們心中靈魂的歸宿——天國也從此不再存在，人類在世界中徹底失去了他的位置，人不再是“偉大的存在之鏈”中的一環(huán)了。

至哥白尼時代止，人們對宇宙、對自然的思考基本上是在古希臘人所建立自然觀中進行的。他們把自然界看作是一個活的世界，一個滲透著或充滿著心靈的世界，一個自我運動著的事物所構成的等級世界?！白匀唤绮粌H是活的而且是有理智的；不僅是一個自身有靈魂或生命的巨大動物，而且是一個自身有心靈的理性動物。居住在地球表面及其鄰近區(qū)域的造物，其生命和理智代表了這種充滿活力和理性機體的一個特定部分”，“一種植物或動物如同它們在物質(zhì)分有世界‘軀體’的物理機體那樣，也依它們自身的等級，在生理上分有世界靈魂的生命歷程，以及在理智上分有世界心靈的活動”。[8]人也是這樣一個充滿秩序的宇宙中的一個組成部分，是“偉大的存在之鏈”中的一個微不足道的環(huán)節(jié)，它同樣也分有世界靈魂的生命歷程。

在這樣的宇宙中，一切對自然現(xiàn)象的解釋都是帶有神性的目的論解釋。例如，在亞里士多德看來，自然界是一個自我運動著的事物的世界，運動并不像我們現(xiàn)在所理解的那樣是由慣性而引起的，而是由于自身的本性而引起的，因為每一物體自身都具有一種以某種確定方式變化的趨向。亞里士多德的宇宙是一個處處充滿著“質(zhì)”的世界，他的物理學研究就是運用目的因和形式因去理解事物的本性，而不是去探討物體運動的過程這些非本質(zhì)因素。因此，亞里士多德的物理學不可能將物體的運動數(shù)學化。當哥白尼把運動賦予地球時，也就從根本上違背了宇宙的價值等級結(jié)構以及運動的基本原則。

要堅持新的日心宇宙體系，就必須重新賦予運動以新的意義，即把物體的運動從“質(zhì)”的規(guī)定性中解放出來，將其還原為嚴密的“量”的規(guī)定性。完成這一革命性步驟的是伽利略。他將一切目的論解釋從可允許的物理學論說的領域中排除出去。在伽利略眼中，真實世界“是處于可以在數(shù)學上化簡的運動之中的物體的世界，這意味著真實世界是在空間和時間中運動的物體的世界”，[2](P71)宇宙“這本書是以數(shù)學語言來寫的，它的符號就是三角形、圓和其他幾何圖形，沒有這些符號的幫助，我們簡直無法理解它的片言只語；沒有這些符號，我們只能在黑夜的迷宮中徒勞地摸索”。[2] (P56)

伽利略將地上物體的運動數(shù)學化的一個極其重要的推論則是將整個自然對象化，從而將人驅(qū)逐出自然，成為宇宙的旁觀者。伽利略的真實世界現(xiàn)在僅僅只是一個純粹“量”的世界，那么人們在日常生活中所感受到的各種各樣的“質(zhì)”又是什么呢？伽利略當然意識到這個問題。由此將他引向了第一性質(zhì)和第二性質(zhì)的學說。伽利略將宇宙區(qū)分為真實的“量”的世界和表象的“質(zhì)”的世界?！傲俊钡氖澜缇褪怯芍T如“數(shù)、圓形、位置和運動等”這些第一性的質(zhì)所構成的世界，而“質(zhì)”的世界則是由諸如“冷、熱、味道、氣味、顏色等”第二性的質(zhì)所構成的世界。第二性的質(zhì)是人對第一性的質(zhì)的感官效應，是不真實的、主觀的。宇宙的實在性就在于其第一性的質(zhì)，自然的唯一根本特征是使某一數(shù)學知識成為可能的特征，因而是能為人的理性所正確把握的。

既然真實的世界只是一個具有第一性的質(zhì)的世界，由人參與而引起的第二性的質(zhì)只是第一性的質(zhì)的一個不真實的效應，那么整個宇宙就變成了一個處處同質(zhì)的，被必然的數(shù)學規(guī)律所支配的惰性世界。“現(xiàn)在，在把第一性的質(zhì)和第二性的質(zhì)的區(qū)分翻譯成適合于對自然做出新的數(shù)學解釋的術語的歷程中，我們就達到對人的理解的第一個階段：人是真實的、基本的王國之外的東西?！币驗椤叭耸且粋€充滿色彩和聲音、充滿快樂和悲傷、充滿熱愛、野心和奮斗的、一個不可能用定量方法來處理的生命”。[2] (P68)因此，真實世界必定是人之外的世界，人則成為這個真實世界的旁觀者，至此，人與自然完成了分離，自然被徹底的對象化。物質(zhì)自然的對象化同樣也是建構近代科學的一個極其重要的形式而上學基礎。

四、結(jié)束語

近代自然科學的建構引起人類思想史上最為深刻的觀念革命，“它使基督教興起以來產(chǎn)生的一切事物相形見絀，同時把文藝復興和宗教改革降到僅僅是一支插曲，僅僅是中世紀基督教體系內(nèi)部改朝換代的等級”。[9]它由此形成了至今還深刻影響著人類思想的機械論自然觀。無論是在牛頓力學，還是在之后開辟的化學、生物學、電學、磁學都處處貫徹著機械自然觀的核心觀念，而機械自然觀的核心觀念的最終的形而上學基礎，就是近代自然數(shù)學化以及由此而形成的宇宙空間背景化和物質(zhì)自然對象化的觀念。

[參考文獻]

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