搜索
1第一节古希腊的自然观恩格斯说过：“在古希腊哲学的多种多样的形式中，差不多可以找到以后各种观点的胚胎、萌芽。因此，如果理论自然科学想要追溯自己今天的一般原理发生和发展的历史，它也不得不回到希腊人那里去。”那么就让我们从公元前古希腊的米利都学派和毕达哥拉斯学派开始，来探寻视觉化经验的启示在自然科学当中（主要是物理学）的作用。人类作为从动物群体进化来的具有视觉器官的认识主体，通过自身感觉器官（主要是视觉器官）对外部世界的直接感受，是其对世界产生认识的最初也是最根本的出发点。231米利都学派泰勒斯、阿纳克西曼德和阿纳克西美尼，创立了米利都学派。米利都学派的观点是朴素的唯物主义，米利都学派开创了理性思维，试图用观测到的事实而不是用古代的希腊神话来解释世界。米利都学派的创始人是泰勒斯（Thales，约公元前624-公元前547），他第一个提出了“世界的本原是什么？”这一哲学问题，并给出了自己的答案：水是万物的本原。他认为万物之源为水，水生万物，万物又复归于水。这个观点排除了当时流行的神造世界的臆想断说。至于他提出这一断言的理由是什么，亚里士多德说：“他得到这个想法，也许是由于观察到万物都以湿的东西为养料，热本身就是从湿气里产生，靠湿气维持的（由此产生万物的东西即是本原）。这是引起他的想法的一个事实。另一个事实是：万物的种子都有潮湿的本性，而水是潮湿本性的来源。”很明显亚里士多德也认为泰勒斯的观点是受到经验的启发。在古希腊神话中大洋之神俄刻阿诺斯和大洋女神是产生世界的最初双亲，诸神都凭地狱中的河——斯底克斯发誓。因此，在希腊神话中水是万物中最尊贵和最古老的。另一个是经验观察的结果。他从米利都到埃及，看到了世界到处都是水，认识到水对于世界和生命的重要性。他说过，大地浮在水上，这就是说没有水的浮力，大地就无法存在。他还观察到不管是生命的种子，还是生命的养料都是潮湿的，没有水根本就不会有生命。许多事物产生于水，又复归于水：水蒸发为气，水转化为冰；鱼儿在水中产生，又在水中消失。他正是根据这两个方面得出说水是万物本原的结论。4米利都学派的第二位哲学家是阿那克西曼德（Anaximander，约公元前610年-公元前546）。阿那克西曼德从泰勒斯的前提出发，对本原问题作了另外的回答。他认为，世界万事万物就是由“无定”产生出来的。“无定”意思是没有任何规定性的东西。它既没有具体的性质，也没有任何具体的形状，还没有固定的大小。“无定”本身包含有冷和热这两种对立物，永恒的运动把它们分离出来，热形成了一个火圈，火圈破裂后就产生出太阳、月亮和其他星辰，大地和环绕它的空气是冷产生的。地上的第一批生物是在潮湿中产生的。人是由鱼变来的，因为人在胚胎时很像鱼。阿那克西曼德认为，万物是“无定”产生的，万物消灭后又要回到“无定”中去。米利都学派的第三位哲学家是阿那克西美尼（Anaximenes，约公元前588-前公元526）。阿那克西美尼最先区分开行星和恒星，认识到冰雹是由雨冻成的，虹是由太阳光投射到极浓厚的云层上产生的。阿那克西美尼认为本源应是有定的东西，就是气。气并不是神创造的，相反，神却是来自气。世界上一切事物都是由气的凝聚和疏散而形成的。当气疏散时，它就变成火；当它凝聚时，先是变成云，进而变成水，然后形成大地、石头。无论是“无定”还是“气”，虽然离直接经验比较远，但是追根溯源均离不开经验的提示，都是在经验的基础上做出的推测和预言。他们开创了用事物量的变化来说明事物在性质，开了西方用唯物主义观点解释精神现象的先河。52毕达哥拉斯学派毕达哥拉斯学派是早在柏拉图、亚里士多德之前古希腊颇具神秘色彩的一个学派，其领袖人物是毕达哥拉斯(Pythagoras，约公元前580-前公元500)。这个学派崇尚数学，讲究数学传统。他们认为数是万物的本源，圆形和球形是世界上最完美的几何图形。虽然，我无法准确地说出他们最初是如何认识到数与数之间的和谐关系即是宇宙的真实秩序；但是，据说他们经常在沙滩上用小石子排列各种各样的图形来对数进行研究。结果他们把3，6，10，15……叫做三角形数，把4，9，16，25……叫做正方形数，因为用前者数目的小石子可以规则地拼成正三角形，用后者数目的小石子可以规则地拼成正方形。而当他们发现由1+2+3+4=10颗小石子能排成赏心悦目的正三角形时，就把10这个数称为“圣数”，即最完美的数，因为在他们眼中正三角形看上去是对称的、和谐的。而他们之所以把圆形和球形看作是最完美的几何形体，最初可能也是缘于对天体形状观察的结果。正如我们前面谈过的。他们通过观察，认为月光是阳光反射的结果，月面明暗交界处的圆弧形，表明月球是球形的；而通过月食时大地投射到月球上的影子的观察，认为圆形的阴影正好说明地球也是球形的；而给世界带来温暖和光明的太阳则显然是球形的。并进一步在对日升日落的体验和观察中，得出这些天体都在绕着地球作着昼夜不停的匀速圆周运动的结论。正是在这种认识的基础和前提下，怀着对大自然深深的敬畏，才从内心产生出圆形和球形是最完美的图形，而匀速圆周运动是最完美的运动的观念。由此可见，崇尚数学的毕达哥拉斯学派6的科学家们的基本理论和观点，尽管属于抽象的数学范畴，但是其背后仍然受着来自经验的视觉化的自然图景的暗示和启发。据说，有一天毕达哥拉斯经过一个打铁作坊时，听到铁匠敲打不同长度的金属棒时发出了悦耳的谐音，使他联想到音乐的谐音和数学的比例相联系的想法。而系于绳端旋转的物体能发出声响的现象，又使他想到了旋转的天体。于是毕达哥拉斯学派的哲学家们得出了“天体的和谐”。他们虔诚地相信他们的心灵能够听到宇宙的歌唱。恩格斯曾评价说：“就像数服从于特定的规律那样，宇宙也是如此。于是宇宙的规律性第一次被说出来了。人们认为把音乐的音谐归结为数学的比例的是毕达哥拉斯。”毕达哥拉斯学派“简单、和谐、完美”的思想成为后来宇宙规律性一次又一次被更清晰、更准确地说出来的深刻的哲学思想基础，对后人的科学研究工作产生了重要的影响。正如薛定谔所说：“但公正地说，人们不应该忘记这是当时当地在数学和几何领域最伟大的发现。这一发现通常与对物质客体实际的或想象的应用相联系。现在，数学思想的本质就是从物质客体获取它的抽象数字并研究它们及它们之间的关系。正是基于这样一个程序的特性：用这种方式所得出的种种关系、模型、公式、几何图形等，实际上经常意想不到地用于物质客体，而这些物质客体与最初抽象出上述关系、模型、公式、几何图形等的物质客体相比有很大不同。数学模型或公式突然之间就把那些它们从未打算介入的领域以及不曾为人想到而由它们得到的领域梳理得井井有条。这种经历是十分令人难忘的，而且极易使人相信数学的神奇能力。”73柏拉图学派柏拉图（Platon，约公元前427-公元前347）是古希腊伟大的哲学家，也是全部西方哲学乃至整个西方文化最伟大的哲学家和思想家之一。柏拉图和他的老师苏格拉底(Sugeladi，公元前470-公元前399)以及他的学生亚里士多德并称为古希腊三大哲学家。柏拉图年轻时曾跟随希腊哲学家苏格拉底学习哲学，受到逻辑思想影响，尔后成为雅典举世瞩目的大哲学家。柏拉图从毕达哥拉斯学派吸收了许多数学观点，并运用到自己的学说中，因此，柏拉图的哲学提高了对数学科学的兴趣。他充分认识到数学对研究哲学和宇宙的重要作用，并积极鼓励自己的朋友，学生学习和研究数学。柏拉图在雅典建立了自己的学派和学园，据说在他的学园门口写着“不懂几何者不得入内。”他认为“天文学和几何学一样，可以靠提出问题和解决问题来研究，而不去管天上的星界。”柏拉图认为宇宙开头是没有区别的一片混沌。这片混沌的开辟是一个超自然的神的活动的结果。依照柏拉图的说法，宇宙由混沌变得秩序井然，其最重要的特征就是造物主为世界制定了一个理性方案；关于这个方案付诸实施的机械过程，则是一种想当然的自然事件。柏拉图的宇宙观基本上是一种数学的宇宙观。他设想宇宙开头有两种直角三角形，一种是正方形的一半，另一种是等边三角形的一半。从这些三角形就合理地产生出四种正多面体，这就组成四种元素的微粒。火微粒是正四面体，气微粒是正八面体，水微粒是正二十面体，土微粒是立方体。第五种正多面体是由正五边形形成的十二面体，这是组成天上物质的第五种元素，叫做以8太。整个宇宙是一个圆球，因为圆球是对称和完善的，球面上的任何一点都是一样。宇宙也是活的，运动的，有一个灵魂充溢全部空间。宇宙的运动是一种环行运动，因为圆周运动是最完善的，不需要手或脚来推动。四大元素中每一种元素在宇宙内的数量是这样的：火对气的比例等于气对水的比例和水对土的比例。万物都可以用一个数目来定名，这个数目就是表现它们所含元素的比例。柏拉图学派主张科学的任务是发现自然的结构，首次提出了应该把严格推理法则系统化，从而为数学走向新的阶段起到前导作用。同样，深受毕达哥拉斯影响的柏拉图虽然认为数学“……能迫使灵魂使用纯粹理性通向真理本身”，然而，他在用数学模型来构造和解释世界时，用的却仍然是由两个不同的三角形组成的五个凸正多面体，并让这五个凸正多面体分别与四个物理元素以及他所谓的“第五元素（quintessence）”相对应。从这儿可以明显地看出这位崇尚数学的哲学家对来自经验的和谐对称的形象化图景的嗜好和偏爱。亚里士多德（Aristoteles，公元前384-公元前322），这位崇尚演绎逻辑，提出了通过演绎去获得科学知识的认识方法的“百科全书式的学者”。他的许多命题依然是在对生活现象观察的基础上，通过联想和想象获得的。当他看到在没有其他因素的自然状态下，火和气总是作直线上升运动，而水和土却在作直线下落运动时，就把自然界的运动分成自然运动和非自然运动两种运动状态。他认为不同的物体有其不同的天然位置。当物体处于它的天然位置时，它就会保持自己的天然位置不动；而当它不在自己的天然位置时，它的一种回归自己9天然位置的本性，会驱使它尽量和自己的天然位置接近。也就是说每一种物体都有自己天然的家园，当它远离家园的时候，就要产生“回家”的渴望，而且这种渴望会随着自身重量的增加而不断加剧，这就是为什么越重的物体自由下落越快的原因。而物体的非自然运动则是向非天然位置的运动，是违反物体本性的，是物体的一种不情愿的运动，是一种强迫运动，需要外力来推动。此外，他的物体运动的速度与外力成正比的命题；他的力是使物体产生运动的原因的命题等等，均是在对生活现象观察的基础上，通过联想和想象获得的。当然，他的思想中包含大量思辨的唯心的成分。而他主张地球的形状是球形的，是因为他认为“世人能够从感觉上体会到的一些现象也可以作为地球为球形的证据。当月食的时候，其显明部分恰带有球形的形状，这还有什么可以解释的呢？……但是月食的原因乃是由于地球掩蔽地球之固，因而这就是说，地球表面的球形确定了月球的轮廓。”视觉化经验的提示由此可见一斑。104地心说最初是由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。欧多克斯（EudoxusofCnidus，公元前408-公元前355）是希腊天文学家和数学家。他接受了柏拉图关于行星必须在正圆轨道上运行的观点。然而他在观察了行星运动之后不得不承认，行星的实际运动并不是正圆轨道上的匀速运动。为了当时所谓的“保全面子”，他是第一个试图修改柏拉图理论使之适合观察到的实际情况的人。他认为行星在其中转动的球体的两极在另一球体中转动，而第二个球体的两极又在第三个球体中转动，以此类推。每个球体的转动是匀速的，但各球体的转速及一球体的两极与其相挨球体两极的倾斜度总和构成行星的全部运动，而这各运动就是实际观察到的不规则运动。接下来我们来了解一下托勒密（ClaudiusPtolemaeus，约90-168）的思想。托勒密是古希腊著名的天文学家、数学家、地理学家和地图学家。公元127-151年间，他在埃及亚历山大城对天文天象进行了长期的观察，并全面、系统地总结了亚里士多德、阿波罗尼和喜帕恰斯等古希腊哲学家们在天文学理论和实践上的成就，然后结合自己的观察，在视觉化经验的提示下通过联想和想象，创立了以“地球中心说”为基础的天文学理论体系。其主要观点如下：第一，地