【现代思维的诞生】（9）牛顿的“文化革命”

 

恐怕没人不知道牛顿是伟大的科学家。但说到牛顿对西方文化的贡献，就是另一回事了；比如我，以前可没想到“万有引力”和“文化革命”的关系。

本文是我对美国宾夕法尼亚大学教授Alan Kors的讲座【现代思维的诞生】的译述。文中插图均转自互联网，鸣谢！       —— 风铃

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牛顿《自然哲学的数学原理》一书的出版，不但是西方科学史上的重大事件，而且标志着西方文化革命的开端；它既是科学进步，也是一个文化现象。

从自然科学的角度来看，对这本著作最简单的理解是：它用数学论证了哥白尼的日心说，而且和开普勒对行星轨道的假设是一致的。在牛顿之前，没人能够为开普勒提供证明。而牛顿的同代人深信，他的数学证明了行星的轨道是椭圆的。

从宏观来看，这本书有几点值得我们注意：

首先，这是一本深刻的经验论著作。字里行间，牛顿的理论和应用都在告诉读者：我们对于自然界的认识根植于对自然本身的观察研究之中。通过观察和归纳，我们有了初步的假设，然后用实验和进一步的观察来验证。当然最初的推测不一定正确，要通过后来的实验加以检查和纠正。牛顿告诉我们，知识不是永远正确的；一旦观察到反例，就不应该再被当作真理。 （可惜在政治领域里，至今这个常识还没有被普遍接受，呵呵！ ——风铃）

其次，这本书是“机械论”的。全书贯穿着的思想是：世上物体的运动有内在的机械定理可循；这些定理可以用来解释自然现象。正是在这个意义上，牛顿的《自然哲学的数学原理》彻底地推翻了经院哲学的物理。

经院哲学的物理，其至高无上的目标是理解上帝赋予世上每一个物体的特别的属性、完美性和“目的性”。（比如前面解释过的，经院哲学认为一块石头之所以从高处滚到低处，是因为石头没有灵魂，属于最低级的物体，所以要到低处才合乎它存在的“目的”。）而牛顿物理学的目的，则是找出有实验和观察的证据所支持的普遍的规律。这种规律不是用来解释某个物体某种行为的特性和“目的性”，而是用来解释物质运动的共性；不是寻求“目的”，而是寻找规律。

牛顿给世人提供的，是用数学语言来表述、符合经验、具有普遍性的一个公式。用他自己的话来说，“这个公式让我能够解释世界。”具体地说，世界上任何两个物体之间的引力，可以用一个简单的公式来计算：

引力= M₁ x M₂/d²。

这里的M₁和M₂分别是那两个物体的质量，而d是它们之间的距离。物体越重，距离越近，它们之间的吸引力就越大。天体之间的运动，就可以用这种引力来解释。

这是一个惊人的科学成果，但也是一个文化现象。因为这个公式让世界显得很有秩序，很清晰，有规律可循，使人们觉得人类也能懂得上帝是如何设计自然界的。这定理是上帝的意志在自然界的表现，发现了这个定理，就等于读懂了上帝的一分心思！

牛顿的这本著作在当时引起了强烈的反响，从中可以看出其意义远远超出了科学的范畴。著名的天文学家哈雷为牛顿的书撰写的前言中，赞颂牛顿“比任何凡人都更走近了神”（Nearer to the Gods no mortal may approach）。牛顿在18世纪初去世后，葬在位于英国宗教和政治中心的西敏寺。英国的伟大诗人亚历山大·蒲柏(Alexander Pope)为他写了墓志铭，其中说到：

Nature and nature’s laws lay hid in night.

God said “Let Newton be”,

and all was light.

翻译成中文，意思是：

自然和它的规律被黑夜掩饰，

上帝说：“让牛顿出世”，

于是光照寰宇。

（这几句写得很浪漫，气势堪比圣经《创世纪》中对上帝从混沌中开天辟地的描写。上帝造了牛顿，将知识之光普照人间。——风铃）

1730年代，法国伟大的启蒙学者伏尔泰流放英国后，写了《关于英吉利的信件（Letters on the English）》。他在信中向法国人推荐了牛顿，认为牛顿的物理学比法国科学家笛卡尔的更好。他说：“笛卡尔把我们领上了通向真理的道路，而牛顿带我们走到了那旅途的终点。”19世纪初，拿破仑召集法国最优秀的天文学家，问他们“还会不会再出一个牛顿？”他得到的回答是：“不会了。牛顿只能有一个，因为只有一个宇宙可以让牛顿发现。”牛顿引起的反响，绝不只是科学的、物理学的、天文学的。他改变了人类的想法，比如怎么认识世界？人类可以获得什么样的知识？世界是不是可知的？我们是不是注定只能蒙昧地活在世上，对自然界的结构永远无知？

牛顿的成就不可能只靠他个人。他用了Tycho Brahe等人的天文观察数据，用了伽利略的动力学和机械物理，也用了笛卡尔的数学。但是他在综合别人知识的基础上创立的重力定理，确实是人类思想史上最非凡的发现之一。

欧洲人对于牛顿的反应热烈，却又有些矛盾。一方面，几乎没有人能读懂牛顿。他的数学太高深太复杂了，谁也搞不懂他的微积分；就连不用微积分而用推理得出的结论，别人也看不懂他的推理过程。另一方面，人们又都懂得牛顿做了一件伟大的事。为牛顿的著作写前言的作者们也一再地说：牛顿使用归纳法和数学，推导出一种力，可以解释天体运行的轨道；而且那种力又能解释为什么苹果熟了会掉到地上来。

前面讲到经院哲学的物理学理论 ——地球是不完美的，多变的，杂乱无章的；而天堂是永恒的。牛顿物理学对于现代思维很明显的贡献之一是：它把天体和地球联系到一起；它们不是两个互不相关的世界、不是各自以自己的方式存在的世界。我们住在一个包括天体和地球的、受统一的自然规律所支配的世界中。即使是不能看懂牛顿的推理过程的人们，也完全能懂得这意味着什么。按照牛顿的理论，天体运动符合开普勒设想的椭圆形行轨道，这也被后来的观测证实。用万有引力定理，你可以计算彗星什么时候会飞回来，可以计算潮汐的涨落，——潮汐是月亮的引力造成的。有史以来，人类第一次对潮汐做出了解释，而且涨潮落潮的时间也和牛顿理论计算的一样。他的理论得到了验证。

牛顿的发现，还引发了在西方哲学史上一场戏剧性的论战：牛顿派和笛卡尔派的科学家之间的争论。

笛卡尔对经院哲学作出了挑战。笛卡尔派认为，世界万物之间的互相作用，是必须通过直接的接触才能实现的，有固体的接触才能有力的传递。而经院哲学则认为：物体间有种看不见的神秘的力，是用来表达物体的完美和素质的。虽然看不见，这种神秘的力却一定存在，而且和那些物体的“存在目的”有关。

在莫里哀的讽刺喜剧《冒牌医生》中，那个冒牌者考医生执照时，被问到“为什么鸦片能让人睡过去？”他回说“因为鸦片能催眠。”于是考官们说“有学识，有学识！”让他通过了最后的考试。笛卡尔派拿这来嘲讽经院哲学：“为什么鸦片能让人睡过去？因为它有催眠作用”——这叫什么知识啊？这根本就没能回答问题。我们得懂得鸦片催眠的机理，它如何影响神经系统？同理，我们必须了解一个物质对另一个物质是如何起作用的，别拿那些“神秘的力”来忽悠人。

那么，笛卡尔派又是如何看待牛顿的理论呢？行星为什么能保持在一定的轨道内运行？牛顿说因为它们之间有引力；为什么月球的轨道是椭圆？牛顿说因为它有重力。远程的、不接触的物体间有力互相作用？这是怎么回事？笛卡尔派认为，天体之间必定有某种固体物质存在，才能有力的作用。他们不相信牛顿的万有引力，认为这种不靠物质传递的远程的力只是一种神秘的力。

牛顿一开始也想搞清楚引力是如何传递的，物体的什么特性让它们之间有引力？但他没找到答案。于是牛顿和他的追随者们重新定义了西方科学的范畴：我们的任务不是解释自然为什么会这样，甚至不是解释力是从哪里来的；科学的任务，是向人们证实那些力的存在，描述它们的运作，解释那些力引起的自然现象。西方科学的这个范畴，一直保持到今天。 （科学发展至今，还不能解释宇宙起源的问题。所以在西方，从事科学和信教并不矛盾；信教的科学家有的是。 ——风铃）

笛卡尔派问牛顿：什么是重力？它是从哪里来的？又是如何传递的？相隔很远的物体如何互相作用？牛顿的回答是：“我不会臆造假设。”不理解的东西，我不去假设。我承认我的无知，我不懂为什么会有重力，也不知道重力是如何传递的。我只知道重力是存在的，在自然界运作，也能解释自然现象。

对牛顿派来说，重力之谜恰好说明了人类知识的有限，人类在没有数据时应该承认自己的无知；同时也说明了上帝的万能和自由，不受限制。人类不应该无根据地妄然猜测上帝是如何创造世界的。牛顿深信，也让大众文化跟着他深信：这为上帝的存在和万能提供了证明。这种证明基于实验和概括，比笛卡尔对上帝存在的证明更有说服力。有意思的是，牛顿的宇宙观是静止的，他认为我们看到的太阳系，从来就是如此，亘古不变。 （这点后来证明并不正确，太阳系和其它恒星体系都有“生老病死”的过程。 ——风铃）

从万有引力出发，牛顿推断出宇宙有“倒塌”的可能性；既然所有物体之间都有吸引力，而且靠得越近引力就越大，那么所有的天体就有可能被吸引到一起，聚成一团。但这个现象并没有发生，为什么呢？牛顿说，很显然，上帝让宇宙中的每一个天体都有恰好的速度和距离，让它们保持着自己的轨道，而没有“扎堆”。牛顿说，这一现象，绝对地证明了宇宙是用超级的智慧创造出来的。 （在中国，通常的说法是牛顿晚年信了上帝，因为他不能解释天体最初的运动是怎么开始的，除非是上帝给了“第一推动”。其实，牛顿一直都是信上帝的。他相信自然世界有其规律，而那规律是上帝的杰作。—— 风铃）

牛顿的遗产中，最有戏剧性的是欧洲文化的改变：通过对自然的了解，对自然规律的了解，人们感受到上帝设计和创造世界的智慧。这意味着自然界是有规律可循的、可知的；这意味着上帝并没打算让人类透过黑色玻璃看世界，并没有意地让我们在世界上无知无助地徘徊；这也意味着知识是神圣的，是人类和上帝的接触。

牛顿对西方科学和文化最伟大的遗产是：世界是有序的，清晰的，可知的。

亚历山大·蒲柏(Alexander Pope)是非凡的：

自然和她的规律被黑夜掩饰，

上帝说：“让牛顿出世”，

于是光照寰宇。

人们对牛顿抱有极大的信心，使他的《自然哲学的数学原理》成为经典。人们相信他用书中的方法所取得的成就，相信书中的结论所预言的事件及其力量，人们接受了牛顿的方法。知识来源于观察、归纳、运动的数学描述、定量的而不是定性的描述、预测价值、还有实验。这正是弗朗西斯.培根所预言的方法，而牛顿的名著更加提升了它的价值和地位。上帝无意让人类无知；人类从此有了应用心智的方法。对许多人来说，他们的任务，是要把那种方法推广到人类知识的所有领域。 （三百多年过去了；历史证明了牛顿的“文化革命”对人类文明进程的深远影响。相比之下，咱们的“文化革命”，破坏了什么，又建立了什么？ ——风铃）

（待续）

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（艾伦.考尔斯教授是牛津出版社出版的四卷《启蒙运动大百科全书》的总编辑。如果您有意听考尔斯教授原汁原味的讲座，可以通过美国的公共图书馆借到CD书《The Birth of the Modern Mind: The Intellectual History of the 17th and 18th Centuries》。更多资料见：http://www.thegreatcourses.com/tgc/courses/course_detail.aspx?cid=447）