（科学技术史专业论文）关于伽利略和物理学两者关系的两个说明.pdf

浙江大学硕士学位论文 关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 摘要 长期以来，国内科学史研究一直未给予伽利略足够重视，鲜有针对伽利略的专门研究。 本文致力于填补这一空白。传统研究将伽利略的贡献限定于动力学范围内，并错误地将他看 作是“实验研究传统”的开创者。本文打破了传统科学史限定于物理学领域内来研究伽利略 的做法，把伽利略的科学研究放到整个西方认识传统中去审视。全文分为两个部分。第一部 分探讨了伽利略和天文学的关系重点说明了伽利略对哥白尼学说中和谐性观念的继承与发 展，并指出了伽利略的真正事业在于开创新的认识传统。第二部分探讨了伽利略和形而上学 的关系，重点说明了伽利略之所以成为“近代自然科学之父”，并不是因为他开刨了“实验 研究传统”，而是因为他继承了西方文明中的理性传统，通过追求自然哲学语言与数学语言 之间和谐有效的对应关系，奠定了近代自然科学的研究方法，从而为西方文明的进程尤其是 科学的发展做出了继往开来的贡献 关键词 伽利略、理想实验、理性、确定性 a b s t r a c t s of a r , t h ed o m e s t i cr e s e a r c hi nt h eh i s t o r yo fs c i 龇h a sn o tp o tt h ew e i g h t0 1 1g a l i l e o 。 e v e ni ti sh a r d l yt of i n do u tt h es p e c i f i cr e s e a r c h0 1 1g a l i l e o t h ep u r p o s eo ft i l i sp a p e ri st o c o n c e n t r a t e0 1 1t h i sk i n do f s t u d y t r a d i f i o n a ls t - a d ye o n s w a i n e dg a l i l e o sc o n l a i b u t i o ni nd y n a m i c s ， a n dh a dm i s i n t e r p r e t e dg a l i l e oa st h ep a t h f i n d e ro f t b et r a d i t i o ne x p e r i m e n tr e s e a r c h 儆p a p e r m i g h ts u r m o u n tt h i sl i m i ta n dr e i n t e r p r e tg a l i l e oi ne p i s t e m o l o g y i tc o u l db ed i v i d e di n t ot w o p a r t s n ef i r s tp a r tw i l le x p l o r et h er e l a t i o n s h i pb e f w c e a lg a l i l e oa n da s u - o n o m y , c o n c e n a 砒g g a l i l e o 5i n h e r i n ga n dd 州e l o p m ga b o u tt h eh a r m o n i o u sc o n c e p ti nc o p e r n i c u st h e o r y f u r t h e r m o r e i ti n d i c a t e dt h a tt h er e a lo b j e c t i v eo fg a l i l e ow a st oi n i t i a l e & n b vt r a d i t i o no f e p i s t e m o l o g y t h es e c o n dp a r tw i l ld i s c u s st h er e l a t i o n s h i pb e t w c e l lg a l i l e oa n dm e t a p h y s i c s i t w i l lm a i n l ye x p l a i nt h er e a s o nw h yg a l i l e oh a sb e e nr e g a r d i n ga st h ef a t h e ro fr e c 黜n a t o r e s c i e n c e i nr e a l i t y , i ti sh a s e do nt h ef a c tt h a tg a l l i e ni n h e r i t e dt h ew c s t 廿1 ac i v i l i z a t i o no f r e a s o n t r a d i t i o n h i sw o r ke s t a b l i s h e dt h er e s e a r c hm e t h o do fr e c e n tn a t u r es o i c n c et h r o u g hp u r s u i n g t h ec o n e s p o n d e n c er e l a t i o n s h i pb o t w e 6 l ln a t u r ep h i l n s o p h yj a l l g , u a g ea n dm a t h e m a t i cl a l l g t l a g e t h e r e f o r e ，g a l i l e om a d eag r e a tc o n u i b u t i o nt ot h ee v o l u t i o no f w e s t e r nc i v i l i z a t i o n , e s p e c i a l l yi n t h es c i e n c ed e v e l o p m e n t k e y w o r d s g a l i l e oi d e a le x p e r i m e n t s p , a s o n c e r t a i n t y - 2 浙江大学硕士学位论文 关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 绪论 在科学技术史这个专业经过两年的学习，我选取了伽利略这位人们熟知的科学人物作 为毕业论文的研究对象。之所以说他是人们熟知的科学人物，是因为他在科学史上作出的贡 献已被写入教科书和科普著作中。对于大多数受到这种普及性教育的人而言，他的诸多事迹 与成就已成为了他们的常识。比如他登上了比萨斜塔，靠“两个小球同时落地”的实验结论 推翻了亚里士多德关于落体运动的错误观念；因为捍卫哥白尼“日心说”这一科学真理，他 遭到天主教会舶迫害。上演了科学真理被迫屈服于宗教霸权的历史悲剧；因为开创了。实验 研究传统”，他被誉为“近代自然科学之父”，等等等等。然而，即使这些观念已经成为了大 多数人的常识，它们背后仍然存在诸多未经说明的历史疑点。既然科学史研究的使命在于探 究科学发生发展的历史真相，那么，完全有必要认真地对待上述观点带来的困惑：是什么原 因使得伽利略敢于登上比萨斜塔去做落体实验? 到底有没有这样的实验? 如果有，这样的实 验是否真如人们说的那么有效? 伽利略为何遭受教会审判? 科学真理为何会与宗教势力产 生冲突? 伽利略是如何开创“实验研究传统“的? 伽利略到底有没有开创这一传统? 凭什么 说开创了。实验研究传统”就能成为“近代自然科学之父”? 伽利略到底是不是“近代自然 科学之父”? 随着追问的继续，被人们熟知的伽利略的形象渐渐遁入历史的暗流。而一个陌 生的伽利略正向我们走来。本文的使命，正是在这种追问的帮助下重塑伽利略在科学史中的 面目，本着阐明历史真相的贩则努力抹去伽利略的陌生性。而取消这种陌生性的意义不仅在 于展现出伽利略为科学的发生发展做出的真正贡献，更在于描绘出近代自然科学在伽利略这 里呈现的历史图景。 事实上，秉承这一使命的科学史研究早已开始。国外学者亚历山大柯瓦雷( a l e x a n d r e k o y r e ) 专门研究过伽利略。在为他获得了显著学术地位的著作伽利略研究中，柯瓦雷 以全新的视角看待伽利略的工作，将研究重点放在还原伽利略那个时代物理学研究的前后继 承性和整体性上，其结论也颇具建设性。他认为，伽利略的主要功绩不在于开创了“实验研 究传统”，而在于将冲力物理学改造为动力学通过对落体定律和重力的研究为牛顿的惯性 定律和引力物理学提供了必要支持，并成功地将伯拉图的哲学导入到物理研究中；伽利略的 最大贡献是让物理学研究彻底地依赖上数学，也就是所谓的“物理数学化”；伽利略的历史 地位是中世纪物理学到牛顿物理学发展中的一个必要的过渡环节 但是，柯瓦雷对伽利略的研究局限于物理学领域内，并以牛顿力学及现代物理学为参 照去反观伽利略的物理学研究，因而他的研究及其成果带上了太多现代中心主义的色彩。他 并没有真正还原伽利略的工作，而是用经典物理学的模具去套伽利略的物理学，从中挑选出 具有承前启后性的部分，以之作为伽利略的真正贡献。尽管柯瓦雷对伽利略的研究具有相当 程度的突破性与创见性，但他仍然没有彻底消除上述追问带来的疑惑，也没有真正还原历史 另一位研究伽利略的著名学者德拉克( s d r a k e ) 对伽利略傲了大量研究，其研究成 果颇丰，备受称道。可惜的是。国内对其译介几乎为零，这实在是国内科学史界的一大缺憾； 而无法获取其著述的英文文献也成为本文写作的一大缺憾。事实上，国外对伽利略的研究已 经有了相当的规模，这在伽利略研究的历史线索o 一文中有详尽的介绍，此不赘言。 就国内学术界而言，几乎没有专门研究伽利略的学者，关于伽利略的研究论文也大都 是对已有定论的重复，即强调伽利略奠定了“实验研究传统”，或选择性地介绍一些国外学 者的研究成果。总体说来，无任何创新的研究与见解。至于大量常见的关于伽利略的贡献及 其在科学史上的地位的著述，也明显是科普性的宣传而非学术性的探讨。总之，国内鲜有在 科学史领域内对伽利略展开的专门研究。本文正是致力于填补国内科学史学界的这一空白。 。朱惠萍伽利略研究的历史线索田自然辩证法通讯v o i1 2 n o 61 9 9 0 - 5 竖至查兰堡主兰垒丝奎 羞三堡型堕塑塑矍竺堕童叁墨竺堕尘亟翌 第一部分 关于伽利略和天文学两者关系的说明 p a r t - i n t e r p r e t a t i o nc o n c e r n i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n g a l i l e oa n da s t r o n o m y 6 浙江大学硕士学位论文关于伽利略和物理掌两者关系的两个说明 第一部分章节明细目录 第一章伽利略与天文学关系中的三要素 一、第一要素说明：教会权威与科学真理的遭遇 ( 一) “伽利略审判”概说伽利略在1 6 3 3 ( 二) “伽利略审判”的历史疑点 二、第二要素说明：天文学研究的独特性 ( 一) 天文学研究发源于希腊理性 ( 二) 天文学研究对数学的绝对依赖性 三、第三要素说明：理性的使命与数学传统 ( 一) 理性的使命及其局限性 ( - - ) 数学传统对天文学研究的决定性影响 第二章哥白尼天文学的历史意义 一，哥自尼天文学研究的信念与动机 ( 一) 托勒密天文学的弱点 ( 二) 哥白尼的天文学是其宗教信仰及其理性精神的统一 ( 三) 哥自尼的研究动机 二、哥白尼天文学的双重影响 ( 一) 哥白尼天文学的创新点及其历史意义 ( 二) 从“布鲁诺之死”看哥白尼天文学的历史意义 l 、“布鲁诺之死”与哥白尼天文学的危险性 2 ，哥白尼天文学之危险性的原因阐释 第三章伽利略的天文学研究 一，伽利略对哥白尼的继承 ( 一) 仅作为数学假说的哥白尼学说之合法性辨析 ( 二) 伽利略为哥自尼学说的世界观地位所作的辩护 1 、经验辩护望远镜的发明与星际使者 2 、经验辩护之无效性暨伽利略的真正事业 二、伽利略天文学研究的历史意义 ( 一) 伽利略的事业与形而上学之必然联系 ( - - ) 伽利略的双重历史地位 1 、伟人伽利略 2 、罪人伽利略 - 浙江大学硬士学位论文 关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 第一章伽利略与天文学关系中的三要素 一、第一要素说明：教会权威与科学真理的遭遇 ( 一) “伽利略审判”概说伽利略在1 6 3 3 毫无疑问，伽利略的命运与天文学有着莫大的关系。这种关系可以一直追溯到古希腊， 尽管它似乎只与哥白尼那骇人听闻的“日心说”有着显而易见的密切联系：伽利略最著名的 著作关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，由于其不可替代的使命与天文学相关， 竟然令他身败名裂，晚景凄凉。 1 6 3 3 年4 月到6 月间，伽利略经历了三次有着严格诉讼程序的审问和若干次秘密盘问。 由于宗教裁判所已经判定哥自尼的“日心说”为异端，而诸多证据有力地表明。伽利略在对 话中不恰当地和不明智地支持了哥白尼的歪理邪说，在将教会所反对的、与经典教条相敌 对的思想客观化的道路上越走越远，因此，有必要采取及时而有效的方式制止这种不正当的 思想及其毒害。但令宗教裁判所措手不及的情况出现了，伽利略拿出了几份宗教裁判所不愿 看到的文件来证明自己的无辜。 原来，早在1 6 1 6 年，当教会宣布哥白尼的著作天体运行论 为异端，将之列为禁书 时，就有人举报说伽利略的著作星际使者暗中鼓吹哥白尼的思想。当年的伽利略面对的 是同样的审查： “王圣责成最受尊敬的大人贝拉明主教亲自召见伽利略，规劝他放弃已谈过的见 解，如果他拒绝听从，那么委员会神甫就应当在公证人和见证 在场的情况下把禁令通知他， 要他完全放弃传授，捍卫或者谈论这种学说和见解，如果不同意，- i # m r - 妻受到监禁”1 案件的焦点是：哥白尼的“日心说”与圣书记载相违背，尤其是出埃及记k 诗篇、 传道书和约书亚记 中的神圣语句，即太阳绕着地球运转，而地球居于宇宙的中心保 持不动伽利略在1 6 1 6 年曾经打算捍卫哥白尼的地动思想。鄞并非太阳围绕地球运转，面 是地球围绕太阳运转，太阳才是造物主创造的中心。但最终他还是退让了一步，听从了他的 好朋友、时任罗伯特枢机主教的贝拉明主教的建议，承认他所谈论的“日心说”只是一种有 条件的数学假说，他仅在数学的层面上捍卫这种思想，绝不将它推广到客观实在中，以对抗 神圣的教义。 当1 6 3 3 年争端再起时，伽利略为自己辩护说早在1 7 年前他就已经放弃了支持或捍 卫哥白尼的异端思想。他在数学假说上的努力是得到教会认可的，。枢机主教对我说， 上述的哥白尼见解，如同哥白尼本人所坚持的那样，采用假设的形式可以受到尊重。1 6 1 6 年2 月，枢机主教贝拉明曾时我说，因为在绝对意义上的哥白尼见解违反经文的词句，所以 不应支持或捍卫它，但是，假设形式的见解可以讲述2 伽利略的辩护赢得了阶段性胜利，审判的初始计划破产了，宗教裁判所无法从。伽利 略传授、捍卫或谈论哥白尼的学说和见解”这个角度为其定罪，因为在1 6 1 6 年的审判中已 经判定伽利略无罪，而他自己也宣誓放弃支持哥白尼见解。但已经开始的审判转而走到另一 个方向上，即认定任何将“日心说”具体化的思想或行为都是有罪的。显然，哪怕伽利略所 谈论的仅仅是数学假说，只要从新的定罪角度看，他就将不再无辜。种种迹象表明，教会似 乎执意要给伽利略一个罪名，宗教裁判所似乎在审判前就准备好了判决书 刚开始，伽利略依旧强硬地宣称。我并不坚持也未捍卫地球运动和太阳不动的学说， 因为在这书中我在说明反对哥白尼的见解，并且指出哥白尼的根据不足和缺乏说服力，他 甚至说，。为了充分证实我来赞同也未认为关于地球运动而太阳不动的不幸见解是符合真理 8 - 浙江大学硕士学位论文 关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 的我应该再增加一天或两天o ，而且赫须纠正已经审查过的有利于上述虚假的不幸见 解的论据并用最实际的方式驳倒这些见解，但蘑上帝给我帮助”但不论如何辩护，“如果他 决心不承认真理，邢么将采取符合法律和事实的措施对付任。3 “到我受命放弃哥白尼见解为止，我现夸未支持，过去也未曾支持过它况且我在此 地完全掌握在你们手里，按你们的意愿处置吧”4 6 月中旬，7 0 岁的伽利略终于意识到再多 的辩解也是无用的。由于他一再承认自已早己放弃哥白尼见解，并最终答应将在圣经面 前宣誓弃绝异端思想，等待他的将不是极端的处罚。确实，相比起火刑而言，终身监禁对一 个老人而言要温和得多。 “我叫伽利莱伽利略，已故佛罗伦萨的温琴佐- 伽利略之子。现年7 0 岁，亲自出庭 跪在诸位尊敬的红表主教夫人及代表全体基督教反对异端邪说的伟大法官面前，双目注视我 按着的圣经 我发誓，无论过去，现在还是将来，凭借上帝的圣宠，我对神圣罗马天主教会的教导 劝诫和确认为真的事物，一概深信不疑 但是，虽然教廷圣职部向我宣布了禁令，不得相信谬论，谓太阳处于宇宙的中心，静止 不动，而地球不处于宇宙的中心，正在运行：虽然明令禁止我不得以任何方式一一不论是口 头还是书面一一坚持，辩护或讲授这种错误的学说；虽然正式告知上述学说与圣经梗抵 触，我却撰写并请人印制了一本书，阐速了这种受到谴责的学说，为它提供一种很有说服力 却不带来任何最终答案的论据 由于这件事，我势必被怀疑为异端，曾坚特并相信太阳处于宇宙的中心，静止不动，而 地球不处于宇宙的中m ，却正在运行 因此，为了在诸位大人和一切忠诚的基督徒心中，抹去这种对我妊然产生的怀疑，袁真 心诚意而不是装模作样地发誓，弃绝并诅咒上述异端邪说，以及其他一切违背神圣教会的异 端邪说和举动 我，暑名于下的伽 4 略，巳如上发誓弃绝，起誓，许诺和保证；1 6 3 3 年6 月2 2 日，在 罗马米内尔瓦修道院内，我逐字逐句念诵了誓言我素手在这份文书上鍪字，特此作证，确 认发誓弃绝我，伽利略，巳如上发誓弃鲍并素手签名” 伽利略在1 6 3 3 年宣读了这篇著名的誓言。从此，一位一生探究真理、捍卫真理，却不 得不在晚年屈服于宗教裁判所霸权的科学老人的形象深入人心。人们乐于传颂一个这样的故 事：伽利略在宣读完誓言之后，颤颤巍巍地从跪着的地方站起来。就在他起身的那一刻，他 口中喃喃道：“可是，地球仍在转动! ”啊，多么倔强的智者，多么坚定的信念。仿佛间，历 史需要通过这样的一个故事来告诉世人：伽利略对他的思想信心百倍，他的心永远不屈服于 任何违背科学真理的权威，科学真理终将战胜愚昧和谬误，科学真理是不以人的意志为转移 的! 真的是这样吗? ( 二) “伽利略审判”的历史疑点 伽利略的誓言宣告审判结束。可是，1 7 5 7 年，在伽利略逝世1 1 5 年之后，天主教会却 做出决定，取消对伽利略著作的禁令：1 9 9 2 年，教皇保罗二世为伽利略平反，不再视他为 。罪犯”，不再把他的对话当作异端邪说。众所周知，如果没有近代自然科学的繁荣发 展，教会做出这样的决定是不可想象的。在欧洲兴起的自然科学对人类社会生活的影响是如 此之大，以至于教皇竟然在伽利略逝世整整3 5 0 年之后为其翻案，这无疑暗示了1 6 3 3 年对 哳利略遭到审判的著作关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话 由三个人物的对话组成这些对话分 别在四天展开伽利略这里所说的“增加一天或两天。，意思是指增加一天或两天的对话内容 9 浙江大学硕士学位论文 关于伽利略和物理掌两者关系的两个说明 伽利略的判决是不公正、不舍理的伽利略在1 6 3 3 年的命运在一夜之间仿佛成为了历史 开的一个玩笑必定有无数人在1 9 9 2 年教皇宣布伽利略无罪的那一天感叹。啊，科学的真 理终于战胜了宗教的偏执，卓绝的科学家终于名正言顺地获得了历史地位。并且，有入肯定 还要感叹：这份改判来得也太晚了一些。 今天，我们习得的语言和受到的教育使得伽利略所被迫放弃的哥自尼见解成为常识， 没人怀疑地球在围绕着太阳运动，并且历来如此。但是在1 6 3 3 年，接受这样的观点为何 就如此之难，以至于要把捍卫真理的“近代科学之父”变成罪人。难道宗教裁判所的人就没 有一点理智吗? 他们为何对真理如此抗拒? 他们为何对常识视而不见呢? 问题就在于，到底怎样的知识才算常识? 要知道在伽利略生活的时代，地球不动而太 阳围绕着地球运转不但是常识，而且是圣书上明文记载、人人奉为圭桌的真理。如果我们贸 然宣布那只是一派胡言，是中世纪蒙昧的余毒，是在科学之光照亮人间之前的黑暗的谬论， 那么，我们今天所捍卫的科学真理是否也将在不久的将来拥有相同的骂名昵? 从伽利略的命 运中我们看到，与一种真理相对的竟然是另一种真理。我们不禁要问：人们在捍卫真理的时 候到底是在捍卫什么? 真理又是什么呢? 从“日心说”的命运中我们也发现，科学所做的乃是把一种常识变成了谬误，把一种 缪误变成了常识在此，我们至少可以确定一点：科学改变了人们的言说方式。改变了人们 的语言。近现代的人们以不同于中世纪的方式谈论大自然，谈论天体和它们运动。科学好像 一位卓越的魔术师，在几百年间让全人类都生活在他的魔法里，教皇保罗二世为伽利略平反 的事实就显示出了他的法力。可是，我们反过来考虑一下就会发现，宗教何尝不是这样呢? 不难想象，中世纪以至更早的人们必定是以相当不同于近现代的方式在谈论大自然，谈论天 体和它们的运动我们将近现代的谈论方式视为科学的是在探究真理，可是，那些古代的 智者，神学家们，炼金术士们，他们难道是在探究谬误吗? 哪一代探究真理的人会认为自己 辛苦得到的、奉献一生捍卫的真理是谬误昵? 那么，是什么让他们的真理变成了谬误? 我们是如何使用“真理”和“谬误”这样的词汇的昵? “真理”是不是“我认为这无比 正确”的缩写? “谬误”是不是“这已经完全过时了”的简称呢? 要回答这些问题，我们不妨回到伽利略和天文学那里。为什么科学真理与宗教真理的 冲突会在天文学领域内产生? 哥白尼到底在天体运行论里写了什么，以至于要被裁定为 异端? 伽利略到底捍卫了哥白尼的什么思想。以至于“哥白尼见解”成为了一项莫大的罪过? 为何这种冲突如此不可调和，以至于伽利略都已经承认这只是数学假说，宗教裁判所还是要 不依不饶地兴师问罪? 已经有定论称，近代科学诞生于哥白尼的。日心说”，而伽利略更被 誉为“近代科学之父”，他遭到封杀的著作关于托勒密和哥白尼两大体系的对话正是探 讨天文学的名著经典。所有这一切让我们有相同的问题：为什么是天文学? 为什么首先是天 文学? 二、第二要素说明：天文学研究的独特性 ( 一) 天文学研究发源于希腊理性 对天体的兴趣存在于一切古代文明之中。这种兴趣在绝大多数情况下转化成为悲欢离 舍的神话，神秘兮兮的仪式，千奇百怪的占星术和大同小异的历法。当然，不难理解，所谓 的神话、占星术等等，其实就是当时的“科学”，是当时的人们谈论天体的方式，人们就是 通过它们与天象打交道的。他们就生活在那样的世界和宇宙里，关于天体的所有观念和情感 都倾注在他们为天体所取的各种各样的名字之中。太阳神和月亮神对于任何人来讲都是无比 1 0 浙江大学硕士学位论文关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 亲切的，这种情形相当于牛顿和爱因斯坦在今天被人们熟知。 毫无疑问的一点是，古人对于天体的认识并不比现代匮乏。古埃及人和古巴比伦人都 有相当宏大、完善而壮美的天象知识与宇宙图景：古代中国人更是独辟蹊径地追求“天人合 一”，而他们对天象的研究更是高度发达。历朝历代的中国人都兢兢业业地观测天象，观测 的持续性和精确性达到了惊人的程度。但是，更没有疑问的是，他们的天文学都不是科学 我们将在古希腊人那里看到，正是他们对理性的热爱，对摆脱经验束缚、剔除感官杂质的理 想世界的向往使得他们乐于追求一种永恒的秩序。正是这种追求造就了西方天文学 “研究天象始于米利都，这是小亚细亚西边界伊奥尼亚1 2 个城邦中最南端的一个这 里，在公元前六世纪，各方面因素的最佳结合解放了人的智力，以参与快乐常常是危险的 玄思活动。工业与贸易给这个城邦带来了富庶，其居民舒适悠闲市民广泛地旅游，从埃及， 巴比伦和英他地方吸收了丰富的东方思想米利都人将他们的物质繁荣看成是不需要诸神之 助就能有所成就的证据渐渐地，一些有勇气乏士敢于相信，宇宙自身是一个可理解的整体， 可为人的心智所理解“尽管我们只能从后人的著述中间或了解一些米利都的泰勒斯及其后 继者阿那克西曼德、阿那克西美尼关于天象的见解，但他们最重要的贡献不在于他们的具体 思想，而在于“这些人敢于探索宇宙，拒绝求助于诸神精灵，魔鬼、天使以及其他的理性 所不能接受的作用者”。他们的物质和客观解释以及理性的方法，使得诗性的、神话的和起 自然的描述中的富于幻想而无批判的解释不再可信富有才智的直觉探索了宇宙的本性，而 理性别为这些洞察辩护” ( 二) 天文学研究对数学的绝对依赖性 理性被当作探究宇宙本性的途径，在毕达哥拉斯那里得到了最显著的呈现毕达哥拉 斯创立了一种宇宙学，他认为球体是立体物中最完美的，他教导他的信徒说，天空和大地应 该有共同的形状，天体应该都是球体，而这正是“宇宙完美”的原因和结果。 在毕达哥拉斯对天体的描述中，最重要的是他所坚持的几何观和审美观。宇宙必须是 数学的( 确切地说是几何的) ，而数都是美的：宇宙应该呈现出几何特征以显现自己的完美， 宇宙就是数用毕达哥拉斯自己的话说：数是世界的本原。这些思想带着浓厚的神秘主义 色彩，但这种数学神秘主义弘扬了理性的精神。 毕达哥拉斯宣称大地是球形的，太阳和月亮以及其它天体也是球形的。这些观念与人 们看到的一切彻底背离。就算在今天，我们也只是看到圆形的太阳，而我们如何才能看到球 形的大地呢? 从毕达哥拉斯的语言中我们看到他完全排除了任何感性经验的因素，把对于天 体和宇宙的一切认识都交给了数学。交给了理性。如果以为这种观念是他在缺乏精确的测量 工具的情况下作出的无奈选择，那就大错特错了。就算把哈勃望远镜提供给毕达哥拉斯使用， 他也会宣布这种东西除了证明宇宙的数学本性之外毫无用处。 当希腊文明的中心从雅典转移到亚历山大城，第二个伟大的希腊时代开始了在天文 学方面最值得一提的贡献来自阿里斯塔库斯( a n s t a 】r c h u s ) 他提出的观点我们再熟悉不过 了： 。比他年轻2 5 岁的阿基米德写下：萨摩斯的阿里斯塔库斯出了一本书，这本书由一些 假说组成，即固定的星星和太阳保持不动，地球围绕太阳沿圆周运转，而太阳居于轨道的中 心。l 看，这难道不是带来近代天文学革命并导致了近代自然科学诞生的。日心说”吗? 如 果科学的使命是揭示大自然的真相，那么在2 0 0 0 多年前这种真相已经被揭示了出来- 如果 提出一个。日心说”就能导致世界观的变革那么这种变革为什么迟迟不来，一直要等到哥 白尼诞生? 我们无法指责阿里斯塔库斯的“日心说”是个假说，因为哥白尼的见解同样是个 浙江大学硕士学位论文关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 假说。又或者是前者的假说太简陋? 确实，阿里斯塔库斯的著作遗失了，我们只能从他人的 著述中了解一二，但哥白尼的“日心说”相比起今天对太阳系的了解而言，又何尝不是一个 贫乏筒陋、充满谬误的理论呢? 看来科学带给人们的是世界观的巨大的进步，它是文明前进 的方向；中世纪的天文学是对历史的反动，人们在那里耽误了时间。是啊，我们不是已经习 惯了认为中世纪因为没有科学的阳光、布满了宗教裁判所的魔爪而一片黑暗吗? 但相比起欧 洲而言。其它的大陆不是更没有受到科学的青睐，它们的命运岂不是更可悲它们的文明岂 不是更黑暗? 捧除这些问题，我们不禁还要问：为什么要探究真相? 是因为离开了真相我们无法生 存吗? 那么中世纪的人们是怎么活过来的? 又或者如同亚里士多德所说，求知是人的天性? 那么不了解这种真相的人岂不是白活了? 我们是否应该欢庆我们生活在科学昌明的年代，因 为这个自然的真相连亚里士多德这样的大智者也不了解呢。到底有没有“自然的真相“? 到底什么才是自然的真相? 三、第三要素说明：理性的使命与数学传统 ( 一) 理性的使命及其局限性 希腊人在哲学方面的努力回答了这些问题。从泰勒斯、毕达哥拉斯到阿里斯塔库斯， 一种精神一直在指引他们的研究，这也让希腊的天文学和其它文明的天文学区别开来。泰勒 斯认为世界的本原是水，毕达哥拉斯认为世界的本原是数，这都是对经验到的现象世界的否 定。这种否定双眼所看到的事实的精神就是理性的精神，就是认为世界存在本质，自然有一 个真相的原因和结果。在柏拉图的哲学中，希腊的理性精神得到了最大程度的体现。他认为 现实世界不过是对完美的理念世界的模仿，理念才是本质，人们经验到的一切在认识本质时 都应该予以否定只有通过理性才能达到理念，只有理性才能认识真相。哲学就是用理性认。 识世界的本质，自然哲学就是要回答“自然的真相是什么” 可是，为什么只能通过理性去认识呢? 毕达哥拉斯认为球体是完美的，天体要配得上 人们对他们的崇敬，就必须是球体。柏拉图认为理念世界是完美的，和谐的，而现象世界却 不是这样，因此现象世界必须被否定，世界的本质是那个完美的理念世界。从毕达哥拉斯和 柏拉图那里，我们看到，真正构成他们哲学的是一种强烈的趣味，一种性格。这种性格要求 一个纯粹、和谐的世界，要求一个完美的自然。毕达哥拉斯在数那里找到了归宿，在几何的 世界里看到了他所要求的本原。他赞叹道：多么完美! 柏拉图也有同样的要求，他也偏爱几 何学，但他的野心更大，他追求绝对的确定性，他要人们驱赶心智，脱离现实流变的大地， 去构筑空中永恒的形式结构。世界的本质、自然的真相，一定是一种无与伦比的、完美的东 西。对这一切的设想是柏拉图哲学中最坚定、最无法动摇的部分。柏拉图要求语言、自然在 形式上具有统一性毋宁说，对统一性的要求、对真相的要求便是理性本身。柏拉匿l 无法 忍受现实的粗糙，这种无法忍受的程度便是他哲学的深度，也是他所代表的希腊性格中理性 精神的高度 为什么只有通过理性才能认识真相呢? 因为正是理性预设了真相。为什么要预设一个 真相然后辛苦地探究呢? 为什么要这样做呢? 为什么希腊人对现状感到不满，对形式上的不 统一感到不安? 这仿佛是在问：为什么希腊人会有这样的性格? 将这个问题当作历史之谜或 许不无道理，但我们既然已经看到，探究自然真相乃是对真相的要求，对理念世界的肯定乃 是对完美情境的渴望，我们就不难明白，希腊入越是仔细地研究自然，越是投入地生活，他 们离他们的要求就越远，现实和理想的冲突就越尖锐：他们将越来越焦虑，越来越不安。这 1 2 - 浙江大学硕士学位论文关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 些焦虑和不安导致的是对理想更深的渴望，对真相更多的热爱，他们会更投入地营造精巧的 思想体系和社会制度，寻求更高的统一性和确定性但得到的是更广泛的空虚对确定 性的依赖程度将越来越高，形式主义的色彩将越来越浓。将这种趋向倒推回去，它的起点便 是理性和感性的绝然区分思维与实践的脱离。 可以说，希腊人是一个思维异化的民族。他们以一种摆脱生活的姿态投入生活之中。 希腊人的理想，便是追问本质。这种追问本身乃是哲学，而哲学历来也肩负着给出本质的使 命。我们将这种使命称为认识。希腊人所要认识的对象，是他们设定的理想物，是脱离现实 的高空中的自然真相和世界本质。由于他们所要认识的对象乃是自己预设的要求，认识的对 象将在认识活动中丧失，认识活动本身也将走到自己的对立面，否定认识。他们越探究真相， 就越不了解真相，他们认识得越多，就越发现自己无知。认识为他们提供的是一条充满诱惑 的穷途末路 ( 二) 数学传统对天文学研究的决定性影响 要得到自然那无与伦比的真相，希腊人认为，就要使用配得上这种真相的语言去探究 它，描述它从毕达哥拉斯开始，希腊人对自然的认识迈入了一块独一无二的领地。尽管对 天象的观测依然在进行，但对天象的认识对宇宙的理解已经交给了数学。换言之，描述天 象的语言不是别的，而是数学。对于当时的人来说，全部的数学就是几何学希腊人祟尚几 何。因为几何学中的确定性比日月星辰还要永恒。对于热衷于认识自然的人来说，不懂几何 无疑是巨大的耻辱。在柏拉图学因的门上据说写着不懂几何学者禁止八内”希腊人重 视几何，学习它。爱它，不吝辞藻地赞美它，不惜代价地为它奉献最杰出的才智。这种熟情 洋溢的努力在大约公元前3 0 0 年取得了不可替代的卓越成就。一位名叫欧几里德的希腊人完 成了辉煌的几何学综合，将几个世纪以来希腊的、埃及的和巴比伦的几何学浓缩于建立在五 个公理之上的庞大体系之中。这就是鼎鼎大名的欧几里德几何。尽管欧几里德几何是前人贡 献的最杰出的几何成就的综合。但欧几里德创造性地把它们合为一个整体，一个可演绎的体 系。这个体系最杰出的特点是以极少的公理和设定推出不可胜数的定理，并且这些定理彼此 和谐，毫无矛盾。 欧几里德几何从有限演绎出无限、将复杂归于单一的气质深深打动了后来人在欧几 里德几何的支持和感召下，西方古代天文学到达了它的巅峥。这决定性的成就毫无保留地呈 现于托勒密的天文学中。托勒密的理论从它诞生之日起就开始统治欧洲天文学，这种主导地 位主要归功于三点：第一，它高度融合了欧几里德几何的优点，综合了前人的数学假说，创 造性地为当时所知的天体安排了运行轨道和运行方式，用一系列复杂而有序的几何结构完整 地描述了天象；第二，它最大限度地檀根于观测数据，在量上显现出前所未有的准确性，令 几何模型弄理论假说获得了广泛的认同；第三，虽然托勒密知道阿呈斯塔库斯韵日心假说， 但他抛弃了这个不合时宜几何模型，将地球放在宇宙几何结构的中心，这不但恰好成全了上 述优势，而且迎合了基督诞生一百多年来人们对地球和生命在其心目中的独特地位所保有的 宗教热情和信念 托勒密承认。他所提供的也仅仅只是一个几何模型，一种符合观测资料的数学假说。 他并没有宣称他已给出了大自然的真实结构。但由于上述三方面的诱惑，他的理论被基督教 世界设定为真理，有学问的人和有权力的人都用各自的方式推广和捍卫托勒密的假说，教育 和熏陶下一代。在随后一千多年的时间里，人们就是像托勒密那样关注天象谈论天象，研 究天象，描述天象，它融入了人们的生活，融入了人们的语言，以至于无需为托勒密见解辩 护。它已经成为了常识 为什么托勒密的几何模型有如此强大的生命力? 因为它在追寻希腊人的理想的道路上 1 3 祈江大学硕士掌位论文关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 作出了实实在在的贡献。它提供了合情合理的宇宙观，缓解了理性的饥渴，在一定程度上满 足了“给出自然的真相”这一苛刻的要求人们活在托勒密的宇宙中并不感到困惑，而像托 勒密那样看天象也并不出错这些事实比凡何模型更强大，更坚固，拥有更广泛的支持者 换言之，在认识自然真相的历史长河里，谁更具说服力，谁便将引领潮流。对于这一点，相 信哥白尼不会和托勒密有任何分歧。他们都深深地活在同一个传统里，他们使用的是同一种 语言：几何；他们投入的是同一项事业：天文学。希腊人的理想也是托勒密的理想。这种理 想同样牢牢地树立在哥白尼心目中。只是天象对于他们而言，只是一些几何结构和数学公式， 托勒密与哥白尼所处的是同一个几何模型时代。 1 4 浙江大学硕士学位论文关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 第二章哥白尼天文学的历史意义 一、哥白尼天文学研究的信念与动机 ( 一) 托勒密天文学的弱点 托勒密在他的时代努力做到最好，他对古希腊天文的创造性大综合，不论从运用几何 学的技巧的角度还是从与观测数据吻合的程度来看，与开普勒的大综合有着同样的高明和宏 伟。但托勒密打造了雄壮的几何体系，却没有兼顾希腊人的理想中对自然真相在形式上必须 简单和谐的要求。尽管他自己已经认识到了这一点，“在其大综合论的第三卷中说，在 天文学中应该寻求尽可能简单的数学模型”，但他却无法将这种要求落实下去了。他要照 顾观铡数据，又要把地球放在几何模型的中心，因而他的体系只能是已经呈现的那个样子 开普勒的体系不但高明和宏伟，而且有着托勒密体系所没有的简单和谐之美。这种美轮美奂 的简单和谐不但显现于开普勒的天文学大综合里，更是牛顿的力学大综合、麦克斯韦的电磁 学大综合与爱因斯坦相对论的核心气质。毫不夸张地说。没有这种美就没有科学。 ( - - ) 哥白尼的天文学是其宗教信仰及其理性精神的统一 1 4 7 3 年，哥白尼出生于波兰他早年醉心于学习古希腊的数学和哲学。而在他出生2 0 年前，东罗马帝国覆灭，从它的首都拜占庭城里，欧洲人得到了大批古代典籍。这些宝贵的 历史文献中有很大一部分是古希腊的数学和哲学著作，运使得哥白尼有幸植根于希腊智慧的 肥沃土壤里。就是在这样的氛围中，哥自尼浸染了希腊人的信念，认同了希腊人的理想：必 须用理性去认识大自然的真相。与此同时。对希腊数学的大量研读使哥白尼成为了一名毕达 哥拉斯主义者：探究大自然的语言应该是数学。自然的真相应该在和谐而简洁的数学规律中 显现。另一方面，哥白尼无可选择地降生于基督教世界中，宗教生活赋予了哥白尼上帝的观 念。既然上帝创造了自然，自然的结构就将直接关系着上帝的尊严、荣耀以及他对上帝的信 仰。 哥白尼的宗教信仰及其理智上的兴趣最终在天文学研究中获得了统一他有两个坚定 的信念。第一，上帝创造的自然应该是简单和谐的，只有这种简洁之美才能配得起上帝的英 名。第二，既然自然的结构应该在数学结构中呈现，那么描述自然的数学结构就应该是简单 和谐的。因此，如果能够运作出一个关于天象的几何模型，就像托勒密已经做出的那样，并 且这个几何模型具有简单和谐的美妙结构那么这个数学形式将揭示出自然的真正本性( 至 少离它更近一些) 更令人激动的是这种简单和谐的自然本性将作为奇妙的、压倒切的 证据证明：上帝在自己的作品中显现。 ( 三) 哥白尼的研究动机 哥白尼创作的动机就在于：通过天文学研究揭示自然的形式结构，以之作为神之在场 的最佳明证。为此他集三十年心血创作了天体运行论。哥白尼并没有凭空造出一个新的 几何模型。事实上，哥白尼是托勒密的信徒，他就像爱因斯坦推崇牛顿一样推祟托勒密。他 的天体运行论不仅模仿托勒密的著作，而且几乎只是针对当时极少数的、有能力阅读托 勒密著作的天文学家而写的。“天体运行论正是为解决在哥白尼看来托砌密及其继承者尚 耒解决的那些行星问题而著的在哥白尼的著作中，地球运动的革命性现念最初只不过是这 位熟练而又忠实的天文学家试图改良行星位置的技巧时一个反常的副产品。“也就是说。 1 5 - 浙江大学硕士学位论文 关于伽利略和物理学两者关系的两个说明 哥白尼见解是对托勒密见解的完善，是一个善意的补充和修改。 哥白尼天文学的双重影响 ( 一) 哥白尼天文学的创新点及其历史意义 解决托勒密体系中关于行星运动轨道方面的技术性问题，这就是哥白尼创作的切入点。 这些运行轨道有什么技术性问题呢? 在哥白尼看来，托勒密的本轮均轮体系太过繁复了。而 且，托勒密在关于行星运动轨道问题方面给出的解决方案有损天体运动的和谐之美，这将间 接损害上帝的荣耀。这种和谐是观念上的和谐，也是几何上的和谐，更是上帝创造的自然的 和谐，当哥白尼把太阳放在几何模型的中心时，他同时获得了所有的和谐。哥白尼并不看重 。太阳中心”这一点，他所重视的是，当对整个宇宙模型做出上述调整之后，托勒密体系大 大地简化了；尽管日心结构不能很好地契合观测数据，但几何模型在形式上呈现出来的简洁 优美令哥白尼大喜过望 哥白尼所追求的，正是这种形式上的胜利他不止一次强调说，他的“日心说”只是 出于数学上的考虑而不得不采取的一个假说。但这个假说不论从哪一个方面看，都比托勒密 假说具有更高的形式美。这种美源于几何模型的简单和谐，源于在简单和谐中显现出的上帝 的尊严。 哥白尼为天文学带来的不是数学定律，不是经验证据而是一种伦理他亲身实践了 这种伦理，令其在“日心说”里得到了毫无损害的呈现。哥自尼相信，他对上帝的信仰就体 现在他所构造的形式以及这种形式显现的美当中。后世被哥白尼的“日心说”所征服的人们， 他们在天文学的具体问题上或者数学模型的技术层面上的观点，可能会与哥白尼的见解存在 分歧，甚至有较大争议。但对于哥白尼刨作的动机，对于哥自尼的天文学信念，对于哥白尼 实践信仰的方式，没有人会提出异议，因为正是这种伦理将人们征服。所有继承哥自尼工作 的人，他们继承的就是哥白尼的动机。哥白尼的信念，哥自尼实践信仰的方式。之所以称哥 白尼的“日心说”导致了近代自然科学的诞生，是因为从事近代自然科学研究的人都是哥白 尼的信徒，他们继承的乃是“日心说”背后的伦理。哥白尼的伦理就是近代自然科学的伦理。 这是比理论更核心，更强大，更经得起考验。也更具诱惑力的理论的气质。相比起来，“日 心说”和后来自然科学所宣扬的太阳系结构之间的近似，几乎是一种巧合 ( 二) 从“布鲁诺之死”看哥白尼天文学的历史意义 1 、“布鲁诺之死”与哥自尼天文学的危险性 “日心说”的命运在它诞生不久就开始呈现出两个极端。一方面，杰出的数学家和天 文学家热情地拥抱哥白尼，极力宣扬日心假说中他们认为值得推广的部分。人们认为哥白尼 的著作在深度、广度和完整性方面都足以与托勒密的著作媲美。哥白尼死后5 0 年闻写作的 许多高等天文学教本都称他为第二个托勒密或我们时代的巨匠。”另一方面，如同 我们在本章开头所看到的那样，哥白尼的“日心说”在发表了半个多世纪之后被当作一种骇 人听闻的学说，宗教裁判所在1 6 1 6 年正式将哥白尼的著作列为禁书，并极力打压所有持有、 宣扬和捍卫哥自尼见解的异端分子 为什么哥白尼的。日心说”能够征服学者、尤其是数学家和天文学家? 为什么它又遭 到统治者的封杀，以至于持有一种数学假说都成为了莫大的罪过，散布这种观点的人将遭受 最严厉的惩罚7 1 6 - 浙江大学硕士学位论文 关于伽和略和物理学两者关系的两个说明 最著名的受难者恐怕应该算是1 6 0 0 年在罗马鲜花广场被活活烧死的布鲁诺了。他因为 四处奔走，宣扬哥白尼“日心说”的真理性而遭受极刑。值得注意的是，布鲁诺不是数学家 他最适合的身份可能是樟学家，或者哲学家。布鲁诺本来是一位值得尊敬的修士。学识渊博。 见解独到，他在神学和哲学方面都有著作流传于世。不幸的是，布鲁诺在哥白尼那里抽取了 “太阳才是宇宙的中心，其余天体围绕太阳做和谐有序的运动”这一思想并广泛宣扬。他之 所以要这样做，是因为这个观点有力地支撑了他的哲学他认为宇宙是无限的，不可测量。 却又是统一的，呈现出和谐有序性。在他看来，哥白尼从几何的角度证明了他的哲学观，因 此，他将哥白尼的假说当作论证自己观点的强有力