4.理性之所向披靡

1687年，牛顿出版了奠定经典物理学和机械论哲学基础的《自然哲学的数学原理》（以下简称《原理》）。在此之前，关于万有引力的一般思想已经被胡克（Robert Hooke，1635—1703）、哈雷（Edmond Halley，1656—1742）、惠更斯（Christiaan Huygens，1629—1695）等许多学者认识到了，但是开普勒的椭圆轨道概念，以及从观察数据中总结出的行星运动周期与其至太阳平均距离的关系，还没有自洽的数学解决方法。然而，在哈雷就这一问题询问牛顿之前，世人并不知道牛顿早在1666年就已经对此进行了数学推算，牛顿迟迟没有发表研究成果的原因是一个关键假设尚未解决。^[1]直到1685年，牛顿解决了这一困难，他证明了一个具有引力的物质组成的球体与球体总质量集中在球心这两种情况，对球外物体的引力是相同的。这种质点的概念大大简化了计算过程，并可以得到相当精准的计算结果。在哈雷的鼓励和帮助下，牛顿的《原理》终于出版面世。

《原理》由导论和三篇构成。第一篇阐述了万有引力定律，并从理论上解释了许多天文观测现象；第二篇涉及流体力学和波动，研究物体在阻尼介质中的运动；第三篇讨论了力学规律在天文学上的运用。导论的重要性在于阐述了经典力学的一般性架构。牛顿定义了质量、动量、力等基本概念，并假设了与常识和感官十分符合的绝对时间和绝对空间概念：绝对时间均匀流逝，与其他事物无关，绝对空间始终保持相同和静止，绝对运动是物体在绝对位置之间的平移。物体的机械运动由牛顿三定律支配，分别是惯性定律、加速度定律和作用力与反作用力定律。第三定律是牛顿的原创性工作，揭示了自然界中广泛存在的相互作用现象。

《原理》使用的研究方法是自然科学方法的典范。牛顿主张经验和实验证据是科学真理的首要基础，他强调自己并不制造形而上学的不能证明的假说，而将科学谨慎地限制在归纳事实和数学推演范围之中。《原理》使用了牛顿所发展的微积分数学，通过数学推算得到了物体统一的动力学解释，但是牛顿并没有贸然对引力做出某种终极解释。在爱因斯坦的时代之前，引力的原因或起源更像是形而上学问题而非物理学问题。牛顿虽然反对把一切哲学体系当成科学的基础，但是他仍然默认了某种他并未阐明的形而上学，后来成了支配人们认识世界的机械论自然观的内核。牛顿接受了伽利略对两种性质的区分，也接受了笛卡尔和其他机械论哲学家的传统。他将这些思想塑造成一个一致的整体，空间被归属于几何学，时间被赋予数的连续性，运动则是由力学规律支配的非目的性的现象。“真正重要的外部世界是一个坚硬、冷漠、无色、无声的死寂世界；是一个量的世界，一个按照力学规律可以从数学上加以计算的运动的世界。具有人类直接感知到的各种特性的世界，恰恰变成了外面的那个无限的机器的奇特的、渺小的结果。”^[2]

牛顿体系在解释事物的运动机制方面的惊人成功，鼓舞了人们将这种新知识的力量运用到文明的各个方面。从文艺复兴时期的哥白尼、伽利略开始到牛顿力学体系的建立，开启了人类文明的理性时代。

牛顿的《原理》出版之后，新知识以及机械论的自然哲学思想给人们的精神世界带来了深刻的变革。18世纪，科学精神和方法逐渐融入人们的世界观之中，牛顿物理学体系被更广泛地传播、吸收和发展。技术的改进，尤其是18世纪中叶开始的以改良的蒸汽机为标志的工业革命，使得人们有了更高效的生产手段和运用能量的方式，而资本主义也逐渐发展起来，社会的经济文化的近现代化进程加快了。化学、生物学、地质学、电磁学、热力学等自然科学门类快速发展，人们运用近代科学的实证和数学方法，在自然科学的这些分支领域发现了大量的新现象，形成了一系列新的认识。到19世纪，关于物质世界的主要问题都已经能够在牛顿经典物理学的范式内加以解决。

以牛顿力学为基础的唯物主义和机械决定论，将自然界描述为由机械运动定律支配的机器。这种自然观与常识相符而且以理性为基础。人们发展起来的近代自然科学也统一于牛顿体系之中。

至此，自然科学中的理性精神和理性方法终于势不可当、所向披靡地成为近现代精神中一个至关重要的方面。理性是一个十分宽泛的概念，在不同领域和不同历史时期，具有众多不同的内涵，而关于理性的地位、作用、含义的争论几乎贯穿于整个哲学史。但当把主题限定在耶稣会士背后的欧洲科学上时，人们需要追溯的主要是自然科学的理性精神和理性方法。它是如何逐渐发展成为人们认识世界、改造世界的主要方法的？这自然需要到作为欧洲文明源头的古希腊那里寻找最初的线索。

古希腊的哲学家最早为自然科学研究提出了一系列关键性的问题，其中最重要的一个问题就是万事万物的本原究竟是什么？尽管时至今日，已经过了约2600年，人们仍然没有得到令人满意的最终答案，因为人们发现物质似乎可以被不断地分割下去。事实上人们也是这么做的，即用更高的能量去轰击已经被认为是基本粒子的物质微粒，在实验难以为继时继续设想有更根本的实体，比如弦物理学中的远远超出实验可检验范围的“弦”。人们会发觉古希腊哲学家的发问方式，已经预设了现代物理学这种分析还原的回答方式。

分析精神对于透彻的理解来说是不可缺少的，是否追求知识和概念的清晰性是古希腊和古代中国理解自然的一个重要区别。分析精神也成为理性精神的延伸，如果存在着人的理智可以理解的有规律的自然，就意味着人们能够通过努力去把握这种规律。但理性精神并不能使人们轻易、直接地认识自然规律，真正能够促进人们获得可靠的自然知识的方法则是近代科学的数学、物理方法。正是有了体现实证精神的实验方法，人们才有可能辨别古希腊哲学家关于世界本原的众多猜测究竟哪个更符合事实真相，而数学则为人们提供了这些知识更为精确的形式。不仅如此，通过数学的演绎，人们还可以得到难以从经验获得的或者难以直接把握到的新知识。

因此，近代物理学的真正希腊始祖并不是作为哲学家的亚里士多德，而是作为几何学家和实验家的阿基米德（Archimedes，前287—前212），他的工作具有将数学和实验结合起来的真正的现代科学精神。^[3]对经验观察进行数学和逻辑演绎，得到关于规律的假说，然后再通过实验验证假说的真伪。这种十分概括的关于科学发现的观点为现代人所熟知，但科学方法的建立却并非一朝一夕之功。作为文化的一部分，科学的发展必然会受到社会历史进程的影响，比如，伟大的阿基米德竟死于不知名的士兵手里，以至于科学精神的发展就此中断。

科学的世界观说到底不过是人们把握和理解世界的一种方式，对于人类的存在而言并不是唯一的，甚至不能算是必要的，毕竟这样的世界观在人类漫长的历史中不过仅仅存在了几百年而已。然而，自然科学及其技术应用却在这短短的几百年时间中极大地改变了整个人类社会和人类自身的面貌。科学和技术有如此强大的力量，大概是宗教世界观主导的中世纪里哪怕是最具想象力的人也无法预料的。

通过对中世纪晚期和文艺复兴时期科学精神和方法论发展的追溯，可以看到科学如何从中世纪的神学世界中，缓慢地吸收了经院哲学家在争论形而上学和神学问题时培养起来的批判精神、分析精神和理性精神，并在人们试图理解和把握文艺复兴时期出现的无数新事物、新观点进程中最终建立起来。但只有当近代早期的人们意识到科学和技术对于经济、医疗、政治这些真正能够被亲身感受到的领域所产生的重大影响时，才不得不重视科学和技术的巨大威力。正如当利玛窦将西学和各种精巧制品带给明王朝时的中国人时，他们无论如何也不会想到由这些“奇技淫巧”所发展起来的坚船利炮，会给250余年后的中国带来怎样的痛楚。

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注释

[1]关于这一问题更加详细的阐述见：弗·卡约里.物理学史.戴念祖，译.北京：中国人民大学出版社，2010：50-54.

[2]伯特.近代物理科学的形而上学基础.徐向东，译.北京：北京大学出版社，2003：201-202.

[3]W.C.丹皮尔.科学史及其与哲学和宗教的关系.李珩，译.桂林：广西师范大学出版社，2009：91.