牛顿的苹果(关于科学的神话)(精)

作者简介

罗纳德·纳伯斯（Ronald Numbers），美国科学史学家，生于1942年。纳伯斯是威斯康星大学麦迪逊分校科学史与医学史的希尔代尔荣休教授，也是科学史学会和科学史和科学哲学国际联合会前主席，2008年获得科学史学会颁发的“乔治·萨顿奖”。曾担任科学史学术期刊《伊西斯》（Isis）的编辑（1989—1993），并且是八卷本《剑桥科学史》（Cambridge History of Science）的作者之一。他的研究领域主要是科学与宗教的关系。他撰写、编辑了三十多本书，其中包括《达尔文在美国》（Darwinism Comes to America，1998）、《神创论者：从科学创造论到智慧设计论》（The Creationists: From Scientific Creationism to Intelligent Design，2006）、《教堂里的科学与基督教》（Science and Christianity in Pulpit and Pew，2007）和《伽利略的入狱及其他科学与宗教神话》（Galileo Goes to Jail and Other Myths about Science and Religion,2009）等，其中《伽利略的入狱》已被翻译成八种语言。 科斯塔·卡波拉契（Kostas Kampourakis）是希腊帕特雷大学科学教育博士，现任瑞士日内瓦大学研究员，国际期刊《科学与教育》（Science & Education）的主编，也是施普林格出版的《科学：哲学、历史与教育》（Science: Philosophy, History and Education）丛书主编。卡波拉契致力于科学史教育的推广，目前正在研究有关基因工程与公众理解的关系。他的著作《理解进化》（Understanding Evolution）入选2015年度优秀学术著作，还参与编辑《生物的哲学：教育工作者手册》（The Philosophy of Biology: A Companion for Educators）一书。他最新一部作品是《理解基因》（Making Sense of Genes），2017年由剑桥大学出版社出版。正在写作的书是《转折点：关键事件如何推动人类的演化、生活和发展》（Turning Points: How Critical Events Have Driven Human Evolution, Life, and Development）。

内容简介

引言 罗纳德·L. 纳伯斯与科斯塔·卡波拉契（Ronald L. Numbers and Kostas Kampourakis） 以讹传讹的影响固然深远；但所幸的是，纵观科学史，这种影响并不长久。——查尔斯·达尔文（Charles Darwin），《论以自然选择为方式的物种起源》（On the Origin of Species by Means of Natural Selection，1872） “谁在乎呢？”挑剔的读者可能这样问。谁在乎牛顿的苹果、孟德尔的豌豆？为什么大家要了解本书所述的历史事件和历史观点呢？或许相对来说，生物学家会更了解达尔文或者孟德尔，物理学家更懂牛顿和爱因斯坦，化学家更熟悉维勒和鲍林。可是，其实也许不是这样的？可能，连科学系的学生和科学家们都不关心他们领域内的大师们过着什么样的生活、做着什么样的工作。总之，大师们早已离开，他们的理论已经发生了改变，或者已经被遗忘了。现代科学和“科学家们”曾经的工作存在非常大的差别。事实上，本书中大概有一半的历史人物研究的是自然历史或者自然哲学，而非如今所谓的科学。那么，我们又何必大费周章去了解一些学科内部的故事细节呢？ 对于“谁在乎呢？”这个合情理的问题，答案是简单而且直接的，但是并不够清晰明了：科学史上的神话传说阻碍了科学素养的提升，扭曲了科学过去和现在的样子，所以你不能不在乎。非常不幸的是，科学史与开篇时的达尔文的引言恰恰相反，歪曲和失实始终存在，各种神话故事被广为传播。我们需要指出，从这方面来说，“神话”这个词与本书的典范《伽利略的入狱及其他科学与宗教神话》中的神话意思一致，它不带有任何复杂的学术含义，所取的是词语的普通用法，也就是指某个主张是错的。 公众通过各种途径了解科学：正式途径（如学校）、非正式途径（如博物馆），还有非正规途径（如大众传媒）。无论哪种情形，人们除了获得了某一具体学科的知识（如在学校学习牛顿力学，在自然历史博物馆学习进化，或者从新闻报道的疾病得知一种疾病的遗传依据），也知道了该学科的进展等隐含信息。这类信息往往用讲故事的方式，描述科学家们是如何“发现”学生们当作“事实”学习的内容。例如，报纸通常会报道某所大学或研究中心的科学家们有了突破性的发现：一个自然现象的奥秘已经揭晓或快要揭晓。报道往往有所暗示：某某多么聪明，他在研究中投入了多少心血，其成果多有价值。 毫无疑问，在通往科学成就的路上，聪明和勤奋是必要的，可是，这不能代表一切。传统的故事常常掩盖了取得成就所需要的其他重要因素，比如说作者及其助手的付出，或者是好运气。只关注科学成就的某一个因素，就可能导致对其他同等重要的要素的忽略。这可能会使人们形成对科学的成见，在本书的最后几章我们将列出其中的一部分，主要是关于科学如何实践以及科学会形成什么样的认知。与之相对，在开始的几个章节里，我们要探讨的是人们对早期科学的老生常谈，以及人们对一些知名科学家在研究方法和成就方面的误解。 学生、教育工作者和普通读者不仅要知道科学的内容，还要理解所谓“科学的本质”：科学的实现过程、科学家提出的是什么问题、他们形成的是什么样的知识。具备科学修养的公民会真正具备科学观，也更能理解科学的优势和局限性，因此可以对诸如气候变迁、基因检测、生物进化等重要的事件做出有见地的决定。总的来说，本书各章节揭穿的是三类神话：关于现代科学的前身的神话、关于科学的实现方式的神话，以及关于科学家本人的神话。 曾有别的学者亲自纠正过许多糟糕至极的科学神话，多多少少都成功了。我们出于谨慎，并没有直接这样做，转而寻求26 位科学史专家和科学教育专家的协助。本书以片段或专题的形式，从时间上涵盖了过去两千多年的历史。本书的许多作者在他们所在领域属于世界级别的顶尖学者，全部作者都是他们所写的命题的专家。虽然全书可能难免有疏漏，但我们谨希望，已将疏漏降到了最低限度。 神话1 从古希腊直到科学革命，科学始终缺席 迈克尔·H. 尚克（Michael H. Shank） 假如没有基督教中断知识的进步，让科学进程停滞一千年，也许科技革命在一千年前就已经发生了，而今天的科技水平可能要先进一千年。——理查德·卡里尔（Richard Carrier），《基督教不对现代科学负责》（Christianity Was Not Responsible for Modern Science）（2009） 科学在古希腊到科技革命期间始终缺席的神话一直广为流传，现在这个说法更日渐生动了。甚至还出现了一张图表，在图中，科学以指数级飞速发展，在进程中画着一个想象出来的黑洞，这是“黑暗时代”留下的。这张图假设，科学会自行（呈指数级）进步，除非受到了邪恶势力的阻止。因为现实背离预期，于是人们开始寻找事情的元凶。该图作者吉姆·沃克（Jim Walker）坦言：“很遗憾我没有科学史上进步事件的全部数据，但是史学家们肯定可以把科学史上的进步汇编在一起，甚至能估计出一些值，放进图表里。恐怕科学界的‘黑暗时代’会更明显，并且更黑暗。”1 最近，施普林格出版社出版了一幅流传更久、更该受到谴责的图表，旁边写着卡尔·萨根（Carl Sagan）的评论。他认为中世纪的科学是图中的千年鸿沟［从泰勒斯（Thales）（约前624—前546）至1980 年之间、从希帕蒂娅（Hypatia）（ 约350—415） 至达·芬奇（1452—1519）之间，是一片空白］，那是人类错失的机会，令人无比痛心。2 萨根在1980 年出版了著作《宇宙》（Cosmos），他在书中的嘲弄口吻落伍了两代人；到2012 年再版时，就整整是三代人了。 这个神话故事的流传，通常要靠某个领域的“权威人士”（此处的权威正是天文学界的萨根）可以权威地谈起另外一个领域（例如科学史），话语中重复着对一千年的“中世纪停滞”存在的过时的社会偏见。3 显然，学者们不该浪费时间研究和记录这样一段空白。我们看都不用看就知道，这方面没有什么可发现、可记录的新鲜内容了。这和萨根的看法全然一致，足以印证后者的权威性“靠得住”。而讽刺的是，大概那些中世纪时期的蠢蛋才能干出来这种事。 对研究中世纪科学的史学家来说，打破这种恶性循环就好像玩邪恶版的“打鼹鼠”游戏（玩家的木槌敲中随机冒出洞的鼹鼠头得分），让人颇为懊恼。刚把顽固不化的“中世纪科学不存在”之说敲进坟墓，它就又立刻整装蹦了出来，在大众文化中肆虐。然而几乎没有人留意到它臭气熏天。 在过去的几年里，这个神话的扩散手法不但光怪陆离而且很高调。2009 年， 亚历杭德罗·阿曼巴（Alejandro Amenábar）执导过一部很不错的电影，名为《城市广场》（Agora），电影借助极落伍的萨根版科学史制造了一起谋杀案，即在黑暗时代初期的公元5 世纪，发生在亚历山大的那起希帕蒂娅谋杀案。《转弯》（The Swerve）（2011 ） 这个由斯蒂芬·格林布拉特（Stephen Greenblatt）导演的古怪故事则抱走了普利策奖和其他几个有声望的奖项。它讲述的是，在15 世纪以前，抨击原子说的基督教一直压制着卢克莱修（Lucretius）的《物性论》（De Rerum Natura），直到15 世纪《物性论》才得见天日，现代科学由此诞生。4 理解神话 退一步说，就算这个神话故事的确有那么一点点历史基础，那也是脱离情境、不合理的历史。事实上，中世纪早期的欧洲绝不是尖端科学的温床。这和戈壁荒漠是一个道理。尤为关键的是，当时的罗马城并不是处于罗马帝国的鼎盛时期。所以这个神话有两大问题：第一，要正视罗马帝国时期及之后的科学水平，还有评估这个水平的标准；第二，要理解这个神话的成因，它一直存在的原因，为何被许多明事理的人不断提起。 这个神话的典型版本仅出现在中世纪的欧洲（一般是用拉丁语写的，有时是希腊语）。它的不断被提起，不是由于人们对历史认识有兴趣，而是由于他们在用这件不衬手的武器打击“基督教”“教会”“罗马天主教”或“宗教”。有人用这些宗教团体解释古代科学为何存在迅速衰落的现象，这也正是沃克图表的要点。5 沃克图表用图形阐述着一种假设、人们在讨论科学衰落时通常隐含的意思——古代科学会自发传播，并且呈现着上升的态势（图表显示为指数级别）。奇怪的是，在早期的现代欧洲，突然（也是呈指数级别），人类出于对基督教的特别情感而彼此相残，十分富有基督教色彩。然而认为科学革命带有“基督教色彩”又会彻底破坏“基督教致衰论”，所以“基督教”这个词就被略掉了。6 这个神话的恫吓作用使人怀疑，它算不上是证据，就只是个故事而已。从形式上来看，中世纪是科学真空这个神话以最为温和的方式和革命故事融为一体。从叙事的角度来看，革命故事必然贬低前史而无论这段历史的长短。还是从叙事的角度来看，既然它和过去彻底决裂，那么详论过去自然毫无意义。所以，革命故事要保证连贯性，就必须削弱所谓革命和过去之间的历史联系。中世纪是科学真空的神话是这类故事众多的受害者之一。人类历史上竟然有一千年的空白，有批判意识的成年人应从原则上对此发起质疑。然而怪的是，他们却信了。神话不朽的毛病不但能传染门外汉，更能传染学者。的确，这种叙事结构异常强大，就连中古研究者们也没幸免。7 研究公元1100 年以后中古史的学者们，包括我自己，一直认为中世纪早期是科学的黑暗时期，我们常抬高12世纪到15 世纪这段“我们”的年代而贬低中世纪，以此掩盖自己对那几个世纪的无知。 成就了中世纪欧洲的科学在公元7 世纪时水准很高，这毋庸置疑。但问题来了，称科学在基督教盛行的中世纪时期急剧衰落其实是套廉价的玩弄历史的把戏。大致来说，科学吸收了以欧几里得（Euclid）为起点的亚历山大文化的成就，直到5 世纪初的希帕蒂娅谋杀案前，它还拿着小铲子不断把这些成就撒向整个罗马帝国。你再到塞纳河畔、莱茵河畔、多瑙河畔看看，就会发现，论及科学成就的迅速衰落，没有一座城市比得上罗马帝国。 但其标准是什么呢？我们想知道，3 世纪到5 世纪，莱茵河畔的科学发生了什么？在罗马共和国或者说罗马帝国的鼎盛时期，罗马这座城市里的科学发生了什么？在公元前1世纪，朱利叶斯·恺撒（Julius Caesar）（前100—前44）为了改革日历记法，曾任用亚历山大的索西琴尼（Sosigenes），这显然是因为罗马的人手不足。8 罗马各界精英一边理所当然地享受着大自然，一边还能从各类参考书和百科全书中读到最新的希腊自然哲学纲要（斯多葛学派、 伊壁鸠鲁学派、新柏拉图学派等）的概括。9 不过，即便是读过书、识得希腊文字的罗马人，不论是对错综复杂的希腊数学和自然哲学本身，还是对推广这些知识，都没多少兴趣。如果你只懂拉丁文，那么数量本来就不多的希腊科学、希腊数学和希腊医学著作就更没用了。10 较之于中世纪的伊斯兰文明和拉丁文明，罗马人由于自身资源所限，和希腊科学几乎没有交集。如果你遵循的是神话制造者的标准，那么你可能欣然赞同罗马奥古斯都时期科学水平骤降的观点。其实在沃克图表中，连接希腊文明和罗马文明的上升指数曲线的斜率并不对。 这些情况使“拉丁中世纪”早期版图西边的知识分子们处于什么地位呢？和亚历山大的科学相比，他们的劣势非常明显，而且他们几乎接触不到亚历山大的科学。可是后来是怎么接触到的呢？自从亚历山大的罗马殖民者们几乎不再翻译希腊语的科学著作，拉丁文化就孤独了，后来者就接触不到了。当君士坦丁大帝在公元4 世纪将基督教合法化时，这一情形显然成了定局。拉丁语系的基督徒对希腊科学的冷漠相向，是当时文化氛围的折射，而不是改变。 拉丁中世纪的早期究竟发生了什么事儿呢？在古典时期末、中世纪初曾有一位名为波伊修（Boethius）（约 480—524或 525）的高级官员，他出身于一个古老的罗马家族；他和神话传播者不一样，因为他打算把大量的希腊自然哲学和数学著作译成拉丁文。然而随着他被基督徒、东哥特国王西奥多里克（Theodoric）处决，这个计划也告终了。所幸的是，波伊修也是一名基督徒，否则我们又会在教科书上学到一出所谓的基督教野蛮镇压。历史太复杂，真是糟糕透了。 要估算拉丁中世纪时人们对待科学的态度，方便起见，我们把这7 个世纪分成两部分，以公元10 世纪为分界点。这两段时间在制度上最大的不同之一，在于对智力训练与教育课程的控制。事实上，控制权的改变往往体现出利益的改变。从公元5 世纪到11 世纪，通晓拉丁语的学者们——主要是基督教的神职人员——尽全力搜集拉丁语学术著作，以便开展研究，他们的部分研究甚至超越了著作本身的水准。由于前面说过的原因，学者们能取得的科学资料基本上都是百科全书和基础入门。11 托勒密公元2 世纪的伟大数学著作就没有译本。很明显，在中世纪初期，这类著作的缺失并不是源于“教会”的反对（确实也没有反对），而是因为罗马帝国文明有比翻译希腊科学著作更要紧的事，所以罗马选择了忽略那些著作。所以，你干吗期望版图西部那群罗马曾经的殖民者能够瞬间摆脱一直以来的局限呢？就算最终可以摆脱，也不是一蹴而就的事。 翻译源于好奇 在此背景之下，我们就能理解中世纪初期奠定现代科学早期发展的两件重要事件：一是始于8 世纪后期，把希腊手稿翻译成了阿拉伯文；二是再把这些阿拉伯译文中的相当一部分翻译成了拉丁语。每一次翻译成果都会让罗马人相形见绌。科学的这两次跨文化接力有力地证明了，希腊科学在中世纪的阿拉伯文明和拉丁文明中都具有重要价值。欧几里得的《几何原本》（Elements）和很多其他基础科学著作一样，一经译出就在这两大文明中备受关注。显然，“中世纪是科学真空”这一神话的基础就不合理。否则，这两大文明的知识分子们为什么要浪费光阴翻译深奥难懂、自己又毫无兴趣的著作呢？ 伊斯兰文明对希腊科学知识的吸收，从世界史上看，也是前所未见的。12 从公元8 世纪到9 世纪，伊斯兰教的哈里发和知识阶层支持学者们积极寻求并翻译医学、自然哲学、天文学/ 占星术、数学、数学科学等各方面的希腊语和古叙利亚语手稿。13 从12 世纪至14 世纪，伊斯兰科学的发展不但批判性地而且从实质上远超它所吸收的希腊文化。 更为重要的是，它的成功使得欧洲激起了拉丁文翻译运动。从10 世纪到12 世纪， 有几十人四处搜寻具有科学意义的著作，开始翻译。克雷莫纳的杰勒德（Gerard of Cremona）（约1114—1187）为了完成托勒密的《天文学大成》（Almagest）的第一个拉丁文译本，学会了阿拉伯语。他还与犹太人、穆斯林一起合作，翻译了另外80 多本科学及医学的阿拉伯文原著。14 这类译作不会无人问津，人们需要它，它满足了人们对希腊知识的渴求。 在中世纪时期，有两个至关重要的科学机构逐渐成形：天文台和大学。特别是大学的控制权和大学课程设置发生了重大的变化，这在很大程度上帮助人们对科学知识产生了根本性的认识。大学这一拥有广泛社会影响力的重要科学机构随之诞生。 大约在公元12 世纪后期，对教育的控制权不再掌握在主教和修道院手中。人文领域的大师们开始创立行业协会（法律术语为行业工会），提供法律保障，形成自治的权力。这些新成立的“大学”，其行政独立于当地的主教和统治者，可以决定获得大学学历的条件以及任教导师的资格。大学课程主要为希腊、阿拉伯、波斯等科学新译著，包括自然哲学、医学和数学，是下述这些聪敏又充满求知欲的异教徒们的大作：亚里士多德（Aristotle，前384—前322）、欧几里得（其全盛时期在公元前300 年）、托勒密（约90—168）、 肯迪（al-Kindi，约801—873）、伊本·海赛姆（Ibn al-Haytham， 约 965—1040）、阿威罗伊（Averroes，1126—1198）等。 大学对自然哲学及其相关训练的重视，让人们开始对该领域有所认识，对社会文化形成了广泛的影响。根据一项评估显示，在新兴大学中有30%的“人文”课程侧重于传授自然知识。15 要想毕业，你就必须学习算术、几何、比例理论、基础天文学、现代光学等。16 有些大学的科学课程很有名：牛津大学的光学，牛津大学和巴黎大学的运动科学，博洛尼亚大学、帕多瓦大学和蒙彼利埃大学的医学，克拉科夫大学和维也纳大学的天文学。 大学的数量迅速增多，到公元1500 年，总数已有约60所。同时，大学的入学人数也增长迅速。到15 世纪中叶，大学入学考试的举办次数大幅攀升，一直到19 世纪末20 世纪初才被超越。17 大概1350 年到1500 年，仅德国大学就有超过25 万名注册学生。总之，中世纪末期的欧洲不论从文化层面还是从数量上看，都可谓科学社会。希腊– 阿拉伯译作和本土的科学文明全方位地融入数万公民的生活里，不管他们有没有上过大学。自然哲学和数学的基本知识早已成为必需的教育内容，而不仅仅局限在新兴大学里。 这一切为什么如此重要？在古代，科学是极少数人的专利。不论他们在我们的故事中有多高大的形象，但从统计学角度来看，他们不重要（而亚历山大博物馆是独一无二的）。18大学的出现改变了一切，教育成了知识领域中始终不可或缺的存在。尼古劳斯·哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473—1543）不是中世纪黑暗中的孤独天才，也不是意大利的古文明成就了他。他是大学培养出来的成千上万的学者之一，是大学把希腊、阿拉伯、拉丁等科学中的知识点重新整合，教给了他们；更重要的是他们懂得要批判地继承（见神话3）。 ◎本书旨在消除从古至今那些有关科学的重大突破的迷思，为读者展现科学历史真实的画面。读者不仅可以了解当时的事件、科学人物，还可以了解科学重大突破的相关的细节知识，涉及面广，趣味性高。 ◎本书的初衷是讲富于科学教育意义的神话，寻找的视角非常独特，便于读者发散性思维，运用思辨，不断培养独立思考的能力。 ◎本书运用辟谣的方法讲述从古希腊时期开始到20世纪的科学神话故事。一个神话的出现，有社会大环境、工作小环境的原因，还有政治利益干预，本书就是在拨开那些谜团，试图展示神话背后的真实历史，是帮助读者边科普边思考的一部作品。 ◎本书26位作者都是各自领域的专家，对自然科学史了如指掌，引用大量一手资料来证明推论，内容丰富，涉及到的科学史事件和人物颠覆我们固有的认知。