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哲學‧科學‧常識(簡體書)
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商品簡介

作者簡介

名人/編輯推薦

目次

書摘/試閱

《哲學·科學·常識》是陳嘉映的代表作之一,這本書既是對歷史上人類求知歷程的回顧,也是對人之本、知識之本的追問。

人類解釋世界的努力,前有神話、巫術,後有哲學、科學。排除了千難萬險,才抵達日心說、牛頓力學、進化論、量子物理,才使得科學成為“真理”的代言者。一方面人們常常反思,科學為什麼會取得這樣的成功?人們經驗著同樣的世界,為什麼只有歐洲產生了科學?另一方面,我們也為科學之成功付出了代價:用科學來逼近“真理”,卻將人的心靈排除出真理的領域之外。用數學和實驗思維樹立的科學大廈裡,沒有人之善惡、悲喜的位置——科學果真是這個世界的全部答案嗎?人們在科學道路上探索,有時竟恍然不知我們對世界的理解是在深入,還是在背離。難道果真如老子所說,“為學日益,為道日損”?科學之外,還另有有求道之途?

《哲學·科學·常識》是陳嘉映站在人類認知發展前端的一次回望:回到我們探求真理的本意:我們究竟是要探索未知的領域,拓展人類認識的邊界?還是要理解我們存在於其中的世界,在紛繁的人世間消解困惑,更好地生活?

陳嘉映,著名哲學家,首都師範大學哲學系教授。

陳嘉映1952年生於上海,“文革”期間在內蒙古插隊,曾經在油燈下研讀了黑格爾、康得等人的著作,並自學了德語。日後陳嘉映投身分析哲學、現象學和科學哲學的研究,並為中國哲學界譯介了兩部極其重要的德語哲學著作,海德格爾的《存在與時間》和維特根斯坦的《哲學研究》。

作為哲學作家,陳嘉映專注於哲學普及和人本主義思考。他善於從純粹的哲學思辨中跳出來,思考哲學對於生命與人生觀的關照。《哲學·科學·常識》《價值的理由》《何為良好生活》等,都是這種有關照的哲學作品。用陳嘉映的話說,天下的道理,差不多早都被前人講過;他自己則是嘗試用普通讀者比較易懂的方式,把道理重新講述。

  1. 《哲學·科學·常識》初版於2005年,是讓陳嘉映走入大眾智識讀者視野的開創之作。出版十餘年來,好評不斷。此次《哲學·科學·常識》新版,由陳老師重新構思尾章,全新校讀,重磅回歸!
  2. “相見恨晚!”“此書不再版,天理難容!”道出讀者對這本書的極高評價與期待。這本書主題雖是科學哲學,但卻是陳嘉映對於人類知識的“科學與人文之爭”、“理論和現實之爭”給出的回答。對於一代青年讀者來說,《科學·哲學·常識》是他們世界觀和學習生涯的一本指路之書
  3. 用深刻的思維和廣博的學識,講平白、中肯的哲理,點中普通智識讀者的迷津。科學就代表著真理嗎?為什麼人們學得越多,卻越不能理解這個世界?哲學在現代生活中還有什麼用?……陳嘉映觀照的問題,很多是我們在求知之路上自然困惑的
  4. 《哲學·科學·常識》也是一本親民的科學哲學入門書“科學哲學”是對科學思維和邏輯的批判性思考,在科學進步的今天尤其重要。什麼樣的科學概念,才有顛覆觀念、引發變革的力量?引力波、暗物質“在理論上存在”和“在現實中存在”有什麼不同? ……這都是本書十分關切的話題。

【序】

 

我有很多困惑,很多問題。思想對生活有什麼意義?更明確一點兒,理論對生活有什麼意義?例如,倫理學教人為善嗎?如果一切理論皆是灰色只有生命之樹常青,那怎麼竟會出現理論這種東西?這些思考帶向希臘,思想的理論形態大概是在那裡出現的。希臘哲人曾嘗試為世界提供理性的整體解釋。然而,那是不是太遙遠了?看起來,哲學自負的工作早已被科學接了過去,哲學也許已經壽終正寢。然而,科學在何種意義上為我們提供了對世界的整體解釋?現在想弄懂任何一門科學分支都需要很多年的專門學習,談何整體畫面?遠為根本的是,科學把心靈留在了畫面之外,科學世界觀沒有為喜怒哀樂美丑善惡留下席位。那麼,我們有兩套真理―科學真理和生活的真理?柯瓦雷質疑說:兩套真理,那就是沒有真理。真的如此嗎?也許真理是在不同的層面上顯露?也許我們凡人從來只生存在斷續相連的局部真理之中?一個疑問帶到另一個疑問,往往不斷的追索又把我引回最初的疑問。問題互相纏繞,疑惑互相滲透,它們以各種不同的形式不同的明確性呈現出來。

哲學思考難得產生值得付諸文字以與他人分享的果實。就算出現了幾個有意思的想法,把這些想法表達清楚連貫成章也非易事。這本小書以眼下的形式開始動筆,至今也在五六年以上了。每一節剛剛寫成,就又抹去重新寫過,不知凡幾。擺在眼前的這一沓稿子,仍百般不滿意。但出於種種外部的考慮,現在就要把這本小書付印。

眼下這本小書,既不是一個開端,更不是一個結論。它只是我行在困惑中的一些片斷思考,為了付印多多少少按一個主題組織起來。這個主題是哲學和科學的關係,以及兩者各自和常識或曰自然理解的關係。沿著這條主思路,上篇先粗略回顧了哲學方式的整體解釋到科學方式的轉變。下篇分專題討論實證科學對經驗的關係,科學概念的特征,科學的數學性質,預測、假說和實在問題。最後一章集中討論常識、科學、哲學三者的關係,有點兒像個小結。

這本小書大量借用了科學哲學的研究成果,但它並不是一本科學哲學方面的論著,對科學的內部理論結構無所發明。我關心的是哲學的命運,或者,思想的命運。

按設想,這本小書是兩部中的前一部,後一部正在寫作之中,從還原論展開對社會科學和人文學科性質的探討,結之以對道理和真理的思考。

本書很多章節曾陸續發表,這些章節在納入本書的時候都做了大量修訂。

引文按我自己的舊例,若手頭有中文譯本,就標中譯本書名頁碼,以便讀者查找所引書;譯文卻可能是我自己的,這有時是因為對現有中譯本的譯文不夠滿意,有時是因為在本書的行文中有些譯名需要統一。柏拉圖和亞裡士多德的引文則通常只標出The Loeb Classical Library 版本制定的邊碼,譯文多采自王太慶、汪子嵩、張竹明、苗力田、王曉朝、徐開來等學者,有時參照英文德文譯本乃至希臘原文稍做改動。

本書是教育部人文社會科學研究“ 十五”規劃第一批立項課題“ 科學世界與日常世界的分合”的成果,在此對教育部的支持表示感謝。我還要感謝華東師大和童世駿教授,感謝卑爾根大學和希爾貝克(Gunnar Skirbekk)教授,他們為我安排了在卑爾根大學做三個月的研究交流,使我得以專心為本書定稿。不少朋友和學生總認為我在做什麼重要的工作,我將錯就錯,受到鼓勵。妻子和女兒不覺得我在做重要的事情,但既然我愛做,她們就支持,這種支持當然是最重要的。感謝簡寧張羅本書的出版,書稿完成後,他讀了一過,說是像讀小說;那當然最好不過了。南京大學的郭洪體、華東師大的劉曉麗校讀了打印稿,建議了不少修訂,在此特表感謝。

2006.10.23,於上海外環廬

【導論】

科學認識

建構主義

哲學-科學

本書章節

————上篇————

【第一章 理性與哲學】

感應思維

覺醒的心智

理知時代

理性與理論

哲學-科學之為真求的理論

【第二章 從希臘天學到哥白尼革命】

希臘哲學的文化背景

亞晨士多德的天學

托勒密體系

從羅馬到文藝復興

哥白尼革命

圍繞哥白尼

理論的整體性

【第三章 近代科學的興起】

————下篇————

【第四章 經驗與實驗】

【第五章 科學與概念】

概念與語詞

日常概念與科學概念

運動

力、加速度、質量

萬有引力與可理解性

數學取向

【第六章 數學化】

數與實在

數運與數學

科學的數學化

為什麼是數學

【第七章 自然哲學與實證科學】

自然哲學

自然與必然

實證與操作

預測與假說

一般的實在問題

物理學的實在問題

第八章 通過反思求取理解

常識和理論

思辨理論與概念考察

哲學的終結?

哲學何為?

【新版說明】

第一章 理性與哲學(節選)

感應思維 

哲學和科學都是理性的思考方式。何為理性?我們不妨對照初民的思考方式來審視理性思考方式的特點。

遠古人類把世上的事物理解為互相感應的東西,本書把這種理解方式直稱為感應思維或感應認知,相當於有些人類學家所稱的“ 巫術同一律”或“ 互滲律”。死人和活人互相感應,星辰和生死興衰榮辱感應,木星主福而火星主禍,女人夢見了神人,或者跑到山裡踩了一個腳印,就懷孕了。到廟裡求觀音菩薩送子也屬此類。初民社會中大行其道的巫術就建立在感應思維之上,是控制感應的技術。人們施用魔魘,讓敵人、對手得病甚至死掉。初民之間的戰爭包括了大量儀式性的東西,去掉對方的陽氣,增加自己的陽氣,都依賴於對感應的信賴。祈雨、祈福、占星術、降靈術、召魂,這些都是我們多少有些了解的感應方式。人類學著作中充滿了感應思維的例子。列維-布留爾引用了Phillips記述的一個故事:在剛果的傳教士們在祈禱儀式上戴著一種特別的帽子,土著把一次旱災歸咎於這種帽子,說這種帽子妨礙了下雨,要求傳教士們離開他們的國家。早期的人類學家相信,在遠古時候,感應思維是無所不在的。

我們把它叫作初民的思考方式,或者野蠻人的思考方式,但在我們心裡還留存著這類思考方式的很多遺跡。直到不久以前,民間還常見施用魔魘的。義和團民口中念念有詞,相信自己受了什麼功,刀槍不入。民間所說的跳大神,就是一種感應式的治療方式。我們身邊的人,也有不少仍然相信占星術,相信降靈術,很多人到廟裡燒香、求簽,想生孩子去求觀音菩薩。諧音字的避諱,吉祥用語,也都屬於此列。今天,凡是不用因果機制來解釋事物的發生,我們都稱之為迷信,而我們現在叫作迷信的東西多一半屬於感應。種種氣功此起彼伏,其中很大一部分在於相信感應,例如意念致動:使勁盯著一個杯子,心裡使勁移動它,杯子就動起來,或者,瓶子沒打開,藥片就到手裡了。

列維-斯特勞斯早就指出, 所謂“野性的思維”,la pensée sauvage,並不隨著文明的發生而消失,盡管馴化了的思維的確對野性的思維造成威脅。也許我不信意念致動,也不去燒香求簽,但是有些想法我們每個人都很難逃脫。今人不一定還相信天垂象則見吉兇,但逢巨大的自然災變,人們仍難免會感到它與人事有一種內在關聯。有個惡人朝你的父母照片上吐唾沫或者扎一個釘子,你再理性也會怒不可遏。你知道這在物理上對你父母不會造成一點傷害,但你仍然怒不可遏。你可能會說,這裡雖然沒有物理上的傷害,但卻有感情上的傷害。這正是我要說的。感情是原始的認知,或曰源始的認知,它並不遵從物理因果機制。你受過高等教育,可仍然會把負心人的照片撕碎以泄憤,你不一定把這告訴你的負心人,從感情上傷害她,你撕碎照片,在感應世界裡,已經傷害他了。

在孩子身上可以發現更多的感應思維元素,皮亞杰的研究表明,幼童的思想是以“ 象征性遊戲”的形式出現的,他同時提示這種思維方式與原始思維的相似之處。夢是由大量的象征構成的,這些象征通常有極為古老的淵源,精神分析學派的研究反復表明這一點,無須引述。

不過,除了在幼童階段和夢中,今人相信感應和初民的感應思維有重要的區別。今天只是有些人、在有些事情上相信感應,大多數人不再相信流星和死人有什麼關係,而更重要的是,即使你相信流星和人死有關,你所相信的仍然可能和初民有很大不同,因為既然我們無論願意不願意都已經有了理性認識,有了科學常識,由此就造成一個區別:初民之相信感應,是他感到事物的感應,而今人之相信感應,多半是一種理智上的信念,不是真真切切感到什麼感應:大多數人今天沒怎麼見過流星,見到了也沒什麼感覺,無從談起感應。

人們在茶餘飯後談論星相學或夢中征兆,大多不過是理智上的懷舊。但感應認知還以遠為重要的方式和我們生活在一起。感應認知彌漫在感性中。在我們的感情中,在夢境的象征中,在我們的思維深處的隱喻中,感應認知仍然起著極為重要的乃至根本的作用,這是個值得認真對待的話題。我把這個話題留到下節再談。

 

感應與因果 

天上地下的很多現象互相關聯,其中最引人注目的是,天界的事物與地上的事物竟會息息相連。太陽帶來光和熱,太陽的軌道和四季的變化相關。月亮的盈虧和潮汐相關,也和女人的月經相關,大而言之,月亮與濕潤相關。火星則與幹旱相關。向日葵總跟著太陽轉,磁針總指向北極星。彗星和災禍相連。古人所相信的聯系,我們現在看來,並不屬於同一類,而且,有些聯系真實存在,有些聯系並不存在,或者只是偶然的聯系。我們能夠明確區分這些聯系,在很大程度上依賴於我們建構了復雜的物理理論,為一些聯系提供了因果致動機制。

在軸心時代之後,感應思維漸漸退位,理性思維逐漸占據主位。與感應思維對照,理性思維可說是因果式的思維,原理和事實、原因和結果占據著中心地位。相信感應跟相信因果是不一樣的。在物理因果關係中,受動的那個物體是完全消極的、被動的,比如施力給桌子,桌子是完全消極的,力來了它就動,力撤了它就不動。而在感應中,受感者並不完全是被動的,並不只是被驅動,它有所感、有所應和,它在受感而動之際是積極響應的,就像是對呼喚的響應一樣,是一種感動。

正因為有這個重要區別,我們不可把我們自己的因果觀加到初民頭上。一樣事情通過感應引發了另一樣事情,但引發感應的事物並不是今人所理解的原因,感應並不是使得原因產生結果的某種機制。受感而發和自然發生沒有多大區別。初民相信感應受孕,不是說夢裡的神人或所踩的那個腳印就像我們今天所說的精子那樣是致孕的原因。我扎一個小人,往上扎針,於是你會受傷,甚至我慢慢咒你的名字,也能傷害你。你要問我是什麼機制造成了這個結果,我是答不出來的,這裡沒有因果機制,我並不像今人控制導彈那樣是在控制某種物理機制。

和因果致動機制一道闕如的是規律觀念。今人會想,初民雖不關心事物背後的因果機制,但他們總要借助某種規律,某種概率,才能確認某種感應關係是大致可信的。不是這樣。感應不意味必然聯系,也不意味高概率的聯系。使用魔魘而未致病,只不過是這一次魔魘失靈,如果必須有個解釋,隨便什麼都可以充當解釋。只發生一次的事情也可以讓人相信感應,奇跡、神跡即屬此類。實際上,即使事實上的聯系闕如,也不妨礙人們相信感應,因為只是相幹的個人碰巧沒趕上奇跡罷了。

感應不隱含因果機制。不過,因果這個詞有兩個意思,一個是佛教裡的因果報應,一個是我們現在所講的原因和結果,物理因果。因果概念的這兩層意思的聯系和轉變非常有意思。一方面,佛教裡的因果報應恰恰是感應的一個突出例子,和現在所講的因果關係迥然有別。你做了件壞事,後來你得到報應,這裡的聯系不能用我們今天所說的因果關係來理解。但另一方面,感應在原始思維中所處的地位與原因—結果關係在理性思維中占有的地位是類似的,簡單說,都占有核心地位。葛瑞漢說,宋學裡的感應和西學裡的因果關係地位相似。他所說的,當然是感應和因果在兩種不同思維方式中的地位相似,不是說感應就是因果。這話很有見地。就營建理論而言,中國遠比西方偏重感應,伊川甚至說:“ 天地之間,只有一個感與應而已,更有甚事?”而西方理論是很少直接訴諸感應的,甚至連基督教神學理論也是一樣。不過,這並不等於說,中國人普遍更多相信感應。我後面會談到,這只是因為中國那些不相信感應的理性主義者不稀罕營建理論罷了。

 

……

 

 

【托勒密體系】

 

亞裡士多德的時候,希臘思想達到頂峰,但是從希臘的城邦制度來說,恰恰是到了它的晚期。我們學哲學的特別願意提到:亞裡士多德的父親是北方馬其頓國王阿敏塔斯的御醫,他本人是亞歷山大大帝少年時的老師。不過,歷史學家似乎並不認為亞歷山大所成就的偉大帝業和他的這位哲學家老師有多大關係。哲學和政治事業有什麼聯系,是最引人入勝的話題之一,不過這裡無法及此。從亞裡士多德的政治學著述看,他心目中的適當的政治體,始終是城邦,沒有一句談到帝國的建設。

亞歷山大大帝是世界歷史上數一數二的征服者,古稱“ 英雄人物”。古人的觀念跟我們不一樣,我們說侵略,他們的觀念裡大概主要是征服,擴大他們的已知世界,跟今天人類渴望登上珠峰、登上月球、火星的想法有幾分相像。亞歷山大33 歲就死在征戰的前線,這麼年輕,不僅征服了整個希臘,並且將版圖擴展到當時可知的全部世界,征服了波斯,一直到達印度。天假以年,他說不定會一直打到中國來。有傳說提到他對一個更遙遠的東方國度很感興趣。當時亞歷山大的遠征隊到達了西方人已知世界的四極。在遠征隊裡通常都配有科學家,他們收集所到之地的各種動物標本、植物標本並采集當地的風土人情,帶回希臘,成為圖書館資料的一部分。當然也順便成為亞裡士多德的研究資料。從希臘開始就有這麼個傳統,一直延續下來,比如達爾文,他不是自己花錢租船出去航行做科學考察的,而是跟著貝格爾號軍艦航行。就是在這次航行中,達爾文孕育了他的生物演化思想,開創了近代科學最偉大的革命之一。那時候,西方各國的遠征隊常帶有科學家,軍官有義務協助他們搜集各種各樣的科學資料。

亞歷山大年紀輕輕就死掉了,他的帝國也很快就分崩離析了。不過,亞歷山大的遠征打通了歐亞大陸及北非,造就了所謂希臘化時期。在希臘化時期,哲學思辨不再那麼興盛,但是力學、工程學、天文學都比以前發達得多。我們今天所熟悉的實證科學的觀念在那時候發展起來。希臘化時期,地中海沿岸出現了一些metropolitans,大都會,其中最為著名的是埃及的亞歷山大裡亞。就像今天的紐約、巴黎一樣,大都會會發展出一種開明精神,一種普世精神,不像城邦和小城市那樣更富鄉土的關切。也許這和實證精神有些聯系。

用近代的科學觀念來定義,古代世界裡唯有幾何學、力學、天文學可以稱作科學,其代表人物有歐幾裡得、阿基米德、希帕恰斯等人,他們都是希臘化時期的人物。柏拉圖和亞裡士多德開創了哲學—科學傳統,然而,從近代科學的視點回溯,他們沒提出什麼具體的定律,提出的具體見解盡是近代科學所駁斥所反對的。從實證主義的眼光判斷下來,孔德把阿基米德定為古代科學的代表,把人類進步的四月獻給他。歐幾裡得幾何學,阿基米德的浮力定律,至今仍然可以直接寫入相關的科學教科書,而柏拉圖和亞裡士多德的哲學—科學,從近代科學的眼光來看,只具有歷史意義。溫伯格說他在念大學的時候,聽人家把泰勒斯和德謨克利特稱作物理學家,總覺得有點兒別扭。等走進希臘化時代,聽到阿基米德發現浮力定律,Eratosthenes 測算地球周長,才感覺回到了科學家的家園。“ 在十七世紀現代科學在歐洲興起以前,世界上還沒有哪個地方出現過希臘化時代那樣的科學。”

天文學是第一門成熟的科學。天文學最早成為純科學,有很多原因。我們說過,古代人對天上的事物充滿興趣。仰則觀象於天。天遠在人世之上,惟其遠,易於成象。不像周身的事物,萬般糾纏,難以顯出清晰的輪廓。從更切近的方面說,天體運動最為簡單、規則、穩定。天象適合測量,觀察記錄比較全,而且天體的運動很穩定,一千年前的觀測資料記錄下來,一千年後還可以用。天體運動是一切運動中最簡單的,最規則的,適合於數學處理。我們能想象,比如流體,拿數學來處理肯定是很晚很晚的事,流體的運動太復雜了,不可能添個同心圓或者添個小本輪就來解釋渦流。“ 天體實際上十分接近經典力學所處理的純粹力學形式的理想。”我後面會講到,數學是純科學的語言,天文學適合於用數學(當時主要是幾何學)來處理,而希臘的幾何學是很發達的。實際上,天文學在古代被當作幾何學的一個分支來進行研究。天文學之所以能夠成為最早成熟的科學,主要原因在此。

本來哲學是關於世界真實所是的總體學說,亞裡士多德的天學是他的整體哲學的一部分,是跟他的物理學、神學、倫理學在一起的;希帕恰斯、托勒密這些人是天文學專家,專門研究天文現象。在實證科學自成體系之前,偉大的思辨體系為實證研究開辟了空間。在柏拉圖的學園裡,他的學生們進行了重要的實證研究,最為著名的是歐多克索斯,前面已經講到,他進行了大量的天體運動觀測,並設計了多重天球,嘗試用幾何學對這些觀測資料進行解釋,可以說是第一個在宇宙論基礎上發展出定量天文學的科學家。亞裡士多德學說更加敞開了實證研究的大門。呂克昂學園的下一代掌門人Theophrastus of Eresos 據說著作等身,但傳下來的不多。專家從傳下來的著作這樣描述他的工作:“ 他像亞裡士多德教導的那樣,從搜集資料開始,……但他並不像亞裡士多德那樣,主要是為了揭示和展示所研究的物件領域中形式因和目的因的作用,……他提示說某些現象似乎並不源自目的因的作用,例如鹿角或男人的乳頭。……他繼承了亞裡士多德的一個方面,從事大量觀察並把這些觀察整理分類,但他並不怎樣傾心於理論—他質疑亞裡士多德的綜合,但並不拒斥它,也沒有提供取而代之的東西。”

托勒密、阿基米德等人的工作可以視作實證科學的開端。我常想,如果不是中間插入了中世紀,我們就能更清楚地看到哲學和科學的聯系,看清楚從柏拉圖和亞裡士多德怎樣轉向阿基米德、歐幾裡得、托勒密的實證研究,再轉向哥白尼、伽利略、開普勒、牛頓。但是中間插入了基督教的長長的一段時間,等到中世紀結束,近代哲學—科學是以反駁教會化的、教條化的亞裡士多德的方式來繼承他的,而不是像古代實證研究那樣明顯是哲學思辨的延續。

亞裡士多德之後,適逢環地中海的世界一體化,為實證科學的蓬勃發展提供了良好的環境。亞歷山大裡亞在公元前後是整個地中海最文明的地方,有最好的天文臺,是當時天文學的研究中心。前面說到,對於天文學家來說,兩球理論最大的麻煩來自七大行星。恒星鑲嵌在天球上,隨著天球周轉,它們的相互位置是固定的,只有這七個行星,包括太陽、月亮和金星等五顆行星,它們的運動是不規則的,有時甚至會逆行。所以,它們不像是鑲嵌在天球上的。因此,早在亞裡士多德之前,人們就開始增加一些行星天球,它們處在最遠的恒星天球和地球中間。於是天空上出現了以地球為中心的多重同心圓。為了從數學上更精確地說明行星的實際運動,說明相對於恒星的不規則運動,天文學家為每一顆行星配備一個乃至多個天球,幾個天球的合成運動導致了一顆行星的復雜的表觀運動。

天球越增加越多,在亞裡士多德那裡,標準的說法是五十五個。但是即使五十五個天球仍然不能充分說明行星運動,而且,多重同心圓模式無法解釋行星亮度的變化。因為不管你加上什麼樣的天球,它離地球的距離始終相同,因此看起來應當始終亮度不變。於是,天文學家逐漸不再增添更多的中間天球,而是發展出了均輪和本輪的學說。一般認為,對這一宇宙模式做出最大貢獻的是公元前二世紀的希帕恰斯。希帕恰斯被公認為古代世界最偉大的天文學家,除了建立均輪和本輪的學說,他還測算了地球到月球的距離、地球到太陽的距離、地球的周長等等。

均輪是指大致以地球為圓心的大天球,本輪則指以均輪上某一點為圓心的小天球。每一顆行星都依附在一個小天球即本輪上。

這個模型看上去很像現在用來說明月球這類衛星運動的模型:月亮環繞地球做圓周運動,地球則環繞太陽做圓周運動,從太陽的視點來觀察,月亮的運動就會顯得非常復雜。均輪只是大致以地球為圓心。為了更精確地符合對行星軌跡的實際觀察,希帕恰斯設想均輪的實際圓心多多少少偏離地心,這就造成了均輪的偏心圓運動。

均輪本輪的構造不僅在數學上更加逼近了行星的實際軌跡,而且多多少少能夠能解釋行星有時候亮些有時候暗些,這是多重同心圓天球做不到的。現在,行星不僅隨著均輪運動,而且也隨著本輪運動,所以它有時距離地球近,有時距離地球遠,因此它的明暗不斷變化。

亞歷山大裡亞時期的天文學裡,天文學和數學結合得更加緊密,這個體系不再僅是定性的,而是定量的。希臘化時期的社會生活充滿了大都市的特性,自然開始褪色,有史家以此來解釋量化思考的興起。這個解釋有點兒啟發,但恐怕不大充分,秦漢以來,世界上哪裡也不像中國那樣有持續了兩千年發展的大都市生活,但定量思考始終不是中國文化的特點,乃至推崇數字化的黃仁宇把缺乏數字化視作中國政治治理逐漸落後的根本原因。但是不管量化思考的興起出於何種歷史根由,亞歷山大裡亞科學“ 與其希臘前輩比較,較少哲學性,更多數學性”則為史家所公認。

公元二世紀初,亞歷山大裡亞的托勒密是古代天文學的集大成者,所以這一時期的天文學通稱為托勒密體系。很多專家認為這個體系中沒有很多東西是托勒密本人原創的,但他是希臘文明的最後一位偉大的天文學家,總結了迄於當時的全部天文學成就。托勒密體系在解釋天體運行的觀察資料上取得了巨大的成功,然而,仍有很多細節不能很好吻合。它能把月食預言的誤差縮小到一兩個小時之內,這當然是了不起的成就,但畢竟還有一兩個小時的誤差。天文學家通過種種辦法來完善這個體系,其中最主要的辦法是在本輪上面再套本輪,於是產生了一串大本輪小本輪。

希臘天文學力求不斷精準,但始終跳不出兩球模式和本輪這類設置,一個根本原因在於他們認定天體是沿著正圓軌道周轉的,這個畢達哥拉斯原則又深深坐落在圓是完滿的而天體屬於圓滿的神明世界這兩個信念。從科學的具體發展來說,則又因為希臘人沒有發展力學。“ 由於沒有一種力學理論,希臘人總是努力把所有復雜的〔後世〕運動還原為他們所能設想的最簡單的運動,即均勻的圓周運動及其疊加。”

為了在數學上逼近行星的真實軌跡,本輪越加越多,可是盡管這個體系在數學上不斷逼近實際觀測資料,但它越來越不像是真的。為什麼呢?因為這麼繁復的體系不自然,因為上帝似乎不會設計這麼煩瑣的一個宇宙。科學史家認定,至少在很大程度上,托勒密體系的天文學家把偏心圓、本輪等等視作數學工具而非物理實在。托勒密本人似乎也提示,他的模型只是一種數學上的解決。在古代人那裡,數學和實在是兩回事,數學上的解絕不代表實在的圖畫。不少論者認為托勒密體系是“ 操作性理論”。大致上,操作性是說,它考慮的不是物理真實,但是它在某個方面是有效的。總之,托勒密天文學和亞裡士多德的天學是不一樣的,亞裡士多德的《論天》是天的哲學。宇宙論和天文學這兩個名號即指稱這種區別。大致可以說,柏拉圖和亞裡士多德是宇宙論,而托勒密是天文學。兩者交織自不用說,直到開普勒那裡仍是交織的。

相形之下,兩大天球體系比較自然,地球在中央,外面有一個大天球。加上另外的一些中間天球,七層也好,九層也好,五十五層也好,還是一個比較完美的宇宙模型,普通人比較容易理解、容易接受。可托勒密的這個宇宙模型更為專家認可,因為它解釋了很多細節。但它很復雜,只有科學家弄得懂。古代的哲學—科學可以很高深,但是它不是光對專家說話,它對所有有教養的人說話。道理可能高深,但不能最後求助於過多的技術性解釋。托勒密體系卻要求讀者具有相當專門的數學知識。然而,也正是由於這一點,從今天我們對科學的界說來看,天文學是唯一一門比較成熟的科學,需要通過專門的訓練才能理解。

這裡似乎有一個矛盾,比較自然的學說不夠精密,比較精密的學說又不夠自然,甚至不自然到讓人覺得不可能是真實的。

托勒密體系是庫恩後來所謂範式者,托勒密之後,包括在中世紀的一千年裡,一直為人所信奉。直到哥白尼之前,天文學的主要發展在於更精巧的本輪設計,沒有出現什麼具新意的思想。惱人的是,新的精巧設計始終沒有達到與實際觀測的完全吻合,但更為惱人的是,天球的結構被弄得極為繁復。

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