第二章 从希腊天学到哥白尼革命
我曾建议，最好把李约瑟问题倒过来，不问“为什么中国没有发展出近代科学？”，而是问“西方怎么就发展出哲学—科学？”这是一个诠释学问题而不是实证科学问题。在诠释性的工作里没有唯一的答案。在很大程度上，诠释学提供一个故事。
本章就是这样一个故事，一个关于西方古代天学到哥白尼革命的故事。我只是用少许事实勾勒一幅粗略画面，这不仅不是一个完备的故事，而且也不是内容平衡的故事纲要。在本书的下篇，我将讨论一些概念问题，那些较为细致的讨论，容易让读者失去整体画面，因此我先讲这个故事。在这个故事里，我将回顾一下西方思想、哲学、科学发展的几个要点。我选择这些内容，一是借此让读者回忆起比较完整的西方思想史，回忆起西方哲学—科学在何种生活方式、精神氛围中发展起来的。二是为下篇的讨论做准备。叙述过程中出现的很多提法，未及深究，将在下篇那几章详加阐论。我主要是侧重下篇那几章将要讨论的问题来叙述这段历史的。我一边讲这个故事，一边做些思考。希望读者在有些地方会发现我讲这个故事的角度或所做的评论略有新意。
希腊哲学的文化背景
希腊时期出现了一些智者。他们或者说世界是由水组成的，或者说是由火组成的，由其他的元素组成的。这些理论在我们今天看来或许是挺幼稚的。但是他们谈问题的角度却一点也不幼稚。他们在寻求始基，寻求构成世界的最终元素，而今天的物理学在很大程度上还在继续这种寻求。中国人也说世界是由金、木、水、火、土组成的。五行学说和希腊的各种基质理论有相似之处，但两者之间也有明显的差别。这种差别，我在下篇会比较详细地讲解。总的说来，五行学说不是一个认真的自然哲学理论，它主要是从社会和政治的角度出发的，主要用来解释朝代变迁、人世更替，秦是水德，尚黑，汉是土德，尚黄，等等。阴阳五行家并没有认真去思考我们所说的物质自然。而希腊人很快就从关于基质的最初思辨进入一个更实质的阶段，其中包括他们提出的原子论。原子论是一种认认真真的关于自然的学说。当然，古代原子论跟近代的原子论有性质上的差别。近代原子论属于实证科学，是通过实验和计算建立起来的；希腊的原子论完全是思辨的产物。从思辨到实证是一个总体的转变。尽管如此，我们仍然应当说希腊的原子论是近代原子论的先声，实际上，近代很多科学家如伽利略、牛顿就把希腊原子论当作基本的假说，在那个基础上进行进一步的探索。我们不能说五行学说会对近代意义上的物理学做出同样的贡献。
希腊人在思考方式上还有一个特点，那就是对数学的重视。欧几里得的《几何原本》写于公元前四世纪，今天我们想到这里，仍然会很惊异，他竟然能在那个时代，把几何学归结为几条公理，据此推出我们平常所能想到的几乎所有平面图形的定理。我们在小学就学习这些东西，觉得它们好像天然就是人类知识的一部分，但世界上并没有别的文明产生过类似的东西，这些知识直到明朝才传到中国来，被视为特别新鲜的知识，只有最开明的士大夫才学到一点儿。希腊人却在两千年之前把这些知识创造出来，清楚加以陈述，成为受教育的人的必备知识。希腊人在数学方面的成就干脆不可思议。但成就还不是我所要强调的，我所关注的是产生这些成就背后的一种精神特质及其形成的氛围。
希腊有一种特殊的精神氛围，哲学就是在这样的精神氛围中产生的。
是什么造就了希腊的这种精神氛围？为什么希腊会产生哲学？这是个历史问题，这样的历史学问题没有唯一的答案。希腊的人文地理环境肯定有关系。希腊半岛多山，把适合人居住的地方隔成一小块一小块，和中国中原地区几乎正好相反。希腊多矿产而少粮食生产，希腊海岸线上多天然良港，东方和南方海域上岛屿棋布，这些地理、物产特点促使希腊人热衷于航海贸易、探险，较能接受新事物，容易质疑传统。希腊位于地中海的中心位置，是很多文化的交接点。当时埃及文明、克里特文明、两河流域的文明都非常发达，这些文明各有长处，比如巴比伦的天文学、数学，埃及的医学等等。它们通过各种途径来到希腊。不过，所有文明史作者都会提到，这些学识到了希腊之后，都获得了一种崭新的面貌，它们和人事和实用脱离开来，形成系统的理论。
此外，希腊有一些特殊的社会条件和哲学的产生有关，其中有两点比较突出，一个是民主，一个是法庭。
希腊的法庭已初具现代法庭的模样。希腊法庭最初只允许被告和原告出庭。出庭之前可以写状子，这由那些会把状子写得好的人去做，这类人跟中国的“代书人”差不多。后来希腊法庭上允许涉讼双方的代理人出庭协助或代替被告和原告辩论。他们可说是现代律师的雏形。很自然地，这些会写状子的人，对法律有研究、对法官和陪审团的心理有研究的人就走上法庭。
此外，众所周知，希腊有很多城邦实行民主制。今天很多人认为那是最好的政治制度。但若细想一想，民主制是有点儿奇怪的，古代其他地方不大看见这种制度。一些人要从事一项共同的事业，要建立一个团体，建立一个城邦，最容易想到的办法，似乎是去找出最有智慧的人，或者最有势力的人，或者别的什么人，由这些人或这个人来领导他们。实际上我们今天在日常生活中仍然主要采用这种办法。怎么一来，就有人设计出这样的制度：由很多人投票来决定每一件事情？这并不是顺理成章的，即使在民主制度最为发达的雅典，包括柏拉图在内的很多人仍然争辩说，治理城邦，就像做其他事情一样，应该由最懂行的人来做，而不是由没有专业知识的多数人投票决定。
有了民众投票选举的制度，就要竞选。据说，民主制度是用嘴上的功夫代替了剑上的功夫。这种说法对民主制不够恭敬，实际上也不够公正，但也有一点儿道理。只靠“会说”就能当政治领袖，这在今天已经为大家所接受，在电视上看外国总统竞选就知道。想一想，不靠财富、不靠家族渊源、不靠武力，只靠“会说”就当上了政治领袖，其实蛮新鲜的。
嘴上的功夫和剑上的功夫一样，需要训练。于是就有了智术师，专门教人“会说”的人。智术师教人演说的技巧、诉讼的技巧、竞选的技巧。有些智术师本人也参与诉讼，或投身政治。民选制度中的竞选，本来和西方法庭制度是近亲。这里我们见到的不是一个只面对长官的公堂，而是一个公开辩论的、面对公众意见的法庭。在这个法庭上，最重要的本事就是“会说”。这个“会说”包括不能截然分开的两部分：一个是懂得怎么样摆事实讲道理，一个是花言巧语，能打动人的感情。律师不能只管反复强调结论，既然原告和被告各执一词，结论总是相反的，要想说服陪审团，就必须为结论讲出个道理来。论证成为他们的专业。可以说，智术师就是职业的论证师。双方辩论，最后由陪审团表决。有时候陪审团的规模非常大，有四五百人之多，大家最后投票表示自己站在哪一边。
和中国的判案比较一下就能看到希腊法庭制度多么不同。在中国，案子是由各级长官来审的。当然，他经常要去勘查现场，要传地保、证人来做证，但没有律师一类的当堂辩论，也不是完全根据事实来做出判决。因为县官、巡抚等等都不只是行政官员，更不只是法官，他同时还是一个道德的维护者、教化的推行者。巡抚判了案还要写题本，题本里面引用儒家经典往往多过引用律文，事实原委往往只占一小部分，长篇大论都是在讲这个案子的道德意义，怎样通过最后的判决维护了纲常或当时所尊崇的道德主张。研究法律文化的梁治平曾总结说：“在中国古代，法律的生命与其说在于行政，不如说是在道德。”[1]有关法律事务的安排不依据法律做出，而是直接诉诸天理、天良、人情，更多是依据常识而非依据专门的法律训练。
对照一条条的成文法来办案是希腊、罗马的发明。我并不是说，中国古代官员在判案时引进道德考虑是不对的。中国的传统自有其道理，也在两千年里取得了很不坏的效果。不过，这不是我在这里要讨论的。这里要说的是，法庭制度、民选制度，这些都是形成智术师这个人群的社会条件。智术师是教师，教人怎么打官司，教人怎样演说、竞选。只有希腊的社会制度才需要这种教师。民主制度不是靠血统，也不是靠财产。当然，民主制度跟血统和财产有关，不过最直接的，它靠的是“说”，说服你投他一票。在希腊，logos这个“说”，成为比在其他地方重要得多的本领。
希腊盛期的哲学是两个源流汇集而成的，一个源流是泰勒斯、赫拉克利特那样沉思的自然学家，physiologoi，另一个源流是普罗塔格拉那样的智术师，sophists[2]。苏格拉底、柏拉图、亚里士多德是这两个源流的汇合。从精神上说，他们更多传承了沉思圣贤的传统，从重视论证看，他们和智术师相当接近。如果说世界上所有地方都有沉思者类型的圣贤，都有对真理的追求，那么，希腊的特点就是法庭制度下和民主制度下的公开辩论。这是希腊的特点。想一想就知道，我们中国人说到哲人，更多是老子、释迦牟尼那一路的闷闷的、孤独的，而不是苏格拉底那种活跃在人群中的。
智术师在论辩技术上的发展，实是后世哲学的一个本质组成部分。最初的圣智，经沉思、洞察提出了一套见地，并不在意给出形式上的论证。然而在理知时代，你有你的一套洞见，他有他的一套洞见，要相互争胜，论辩就是不可免的。到智术师出现的时候，上距泰勒斯等最初的贤哲已经一个半世纪，各种学说纷然并存，难免要互相辩出真假高低。中国也是一样的。老子、孔子自说自话，到了庄子和孟子，就卷入了论辩。庄子是贬低论辩的，但一部庄子，充满了论辩，好多极精彩的论证。孟子的多辩在当时就出了名，但他也是贬低论辩的，所以怪委屈地自辩说：“予岂好辩哉？予不得已也。”[3]哲学和圣哲的智慧不尽相同，哲学是要求论证的。
当时的人并不区分智术师和哲学家，是柏拉图、亚里士多德开始加以区分。苏格拉底总是跟人辩论，总是在教育青年，看上去跟智术师没有什么两样，但在柏拉图眼里，苏格拉底当然不是智术师，他追随苏格拉底，同时反对智术师。他区分智术师和哲学家：智术师收费，他的老师苏格拉底不收费。这个区别乍一听有点奇怪：收费不收费这么重要吗？也许可以这样理解：收了谁的费用，就要把谁说成是有理的，也就是说，智术师要论证的结论是事先已经决定好的。哲学家在这个根本之点上是相反的，哲学家不知道结论是什么。他会有一些预先的设想，在科学中这叫假说，他要为这个设想寻找论证。但他的论证不是事后追加的外部的东西，因为在论证的过程中，他常常会自我否定。研究的结果可能否定开始的假设。因此，哲学家接受的是论证产生出来的结论，而不是预设的结论。
在哲学家那里，论证技巧、公开辩论和对真理的追求结合在一起。所以，智术师以论证见长，哲学家也以论证见长，但两者还是有根本区别。智术师的最终目标是打赢这场官司，这有点像大学生辩论会，碰巧抽到了哪个立场，就要为这个立场辩护，无论后来出现了什么反证，他都固执于最初的论点。因此，虽然智术师发展了论证技术，但他们并不是追求真理的人。苏格拉底是要让真理在对话中浮现，他自己事先并不知道什么是真理。智术师在讨论开始时就知道结论是什么，苏格拉底不知道。我们都知道柏拉图的辩证法。Dialectic这个词大意是对话的技巧，柏拉图将它从一种说服术转化为一种怎么通过对话使真理出现的方式。
现在我们可以把哲学家的特点暂时归纳一下：他们是追求真理的人，这个“真理”虽然我们没加定义，但是和所谓“真人”或“圣人”不太一样。最重要的区别大概在于，哲学家不是宣喻真理，他为自己的结论提供论证。
这样一种不事先认定真理而让真理作为自由思考的结论出现，是哲学—科学思想的最根本的特质。这种特质是在一种总体的理性环境中生长出来的。
“理知时代”一节说到，初民总是把自己的部落的诉求或生活方式看作是天然正确的。即使人们愿意为自己的生活方式提供论证，这些论证也无关紧要，因为结论是预先已有的。我们提到希罗多德，跳出自己固有的传统来关照世界。这里有一种与苏格拉底共通的精神。
希罗多德提出“习俗高于一切”，这种提法，如果直线发展下去，会成为文化相对论。理性态度的确有它危险的一面，会对固有的风俗习惯、固有的信仰起到瓦解作用。本来好好的，各个民族信仰各自的神，遵循各自的道德规范，内部有共同的生活理想。而理性可能动摇以前固有的对神的信仰，以及对风俗的尊重和遵从。
后来雅典人把苏格拉底送上法庭，罪名就是“教青年不敬神”。我刚刚说到当时人不区分哲学家和智术师，这里又是一个实例。的确，哲学家和智术师似乎都在瓦解传统，阿里斯托芬喜剧里对苏格拉底的嘲弄，审判苏格拉底时所提出的指控，和柏拉图、亚里士多德对智术师的批评贬损很难区分。这里不是讨论这一问题的场所。我只想指出，哲学家和智术师本来都出现在礼坏乐崩的时代，两者都明了传统无法照原样维持下去，而两者的区别则在于，智术师不在意传统的瓦解，哲学家却在意，哲学家力图在新时代建造和传统的联系。苏格拉底其实是最努力维护传统的，只是时人不知底里，反以反传统罪处死苏格拉底。其实，在礼坏乐崩的时期，仅仅拘泥于传统是维护不了传统的。
苏格拉底被处死刑，这是雅典的一个耻辱。不过，我们不能因为苏格拉底的审判就认为雅典没有思想自由。这个事件另有曲折。例如，苏格拉底本来是可以和法庭达成妥协的，他没有这样做。为什么不？很多书专门研究苏格拉底的审判，这里不谈。一般说来，像我们诸子的时代一样，雅典时代的思想很自由。Edith Hamilton甚至认为，说到思想自由，即使现代的民主国家也比不上雅典。在雅典几乎没有“政治上正确”的观念。雅典和斯巴达在进行生死存亡的战争，这时候每个公民都有义务走上前线，保卫雅典或者为雅典去侵略别的地方。但是在思想上，在戏剧中，却可以任意说什么，可以嘲笑政府的各种政策，可以嘲笑刚刚得胜归来的将军。美国在朝鲜战争的时候，你写文章嘲笑麦克阿瑟，什么报纸都不会登，虽然它有新闻自由。轰炸南联盟，轰炸阿富汗，入侵伊拉克，主流媒体也是一片叫好。
自由的氛围的确是希腊哲学能够兴盛的基本条件，但也带来了问题，直到今天，我们仍然面临着这个问题。一方面各种文化似乎是多元的，各有道理。比如9·11偷袭这样的事件，我们既可以说是恐怖主义分子的疯狂行为，也可以视作他们对宗教理想和社会理想的追求。但若当真“此亦一是非，彼亦一是非”，我们就会失去国际关系中的是非判断和道德感，进一步说，将不知道怎样在个人事务中以及在公共事务中维护道德标准和道德理想。这不仅是我们当今普遍面临的问题。在理知时代刚刚到来的时候，春秋时候的人，希腊人，也面临同样的麻烦。可以说，这个麻烦就是因我们对世界进行自由思考而生，贯穿整个理知时代。不过，我并不是幻想，在理知时代之前，人类生活多么和谐。不自由思考，每个民族各执一端、自以为是，照样互相冲突。在这个民族内部，不被允许自由思考，或者没有习惯、没有能力进行自由思考，倒是少了思想不统一的麻烦。当然，那就会遇到别的麻烦。
在理论探索上，也是见解纷陈。希腊思想极为活跃，各种各样的看法都有人提出来。单说自然哲学，原子论、日心说、宇宙无边界的学说，都有人提出来。我们在亚里士多德的著作中读到他论证地球处在宇宙的中心，论证天只有一个，论证宇宙是有限的，他要论证这些，就意味着有人曾提出相反的主张，主张地球不处在宇宙的中心，主张有多重宇宙，等等。要是道术不曾为天下裂，就不会有哲学了。
亚里士多德的天学
本书关注的是从哲学到科学的转变。近代科学是从哥白尼在天文学中引发的革命开始的，所以我侧重讲讲希腊的天学。希腊哲学的鼎盛时期是从苏格拉底到柏拉图，从柏拉图到亚里士多德。亚里士多德是古希腊思想的集大成者，他几乎掌握了他那个时代的所有知识。他的著作大多数是讲义，是他讲课时学生做的笔记，后来流传下来。他的这些讲义，或者说著作，包括了物理学、动物学、经济学、政治学、伦理学、修辞学、逻辑学、心理学等等。今天上到大学，打开教科书，很可能上面写着这门科学或学科的创始人是亚里士多德。古代所称哲学，可不是读几本哲学教科书。
本节讲希腊天学，主要参照亚里士多德天学和物理学的内容。
天空和天文对初民的重要性
在远古时候，人特别关注天空，关注天上的事物。这一点也不奇怪。对狩猎人来说，对游牧人来说，确定方位是性命攸关的事情，而大地上的方位是由天空确定的，在地上直树一根木棍，日影最短的时候，（在北半球）影子指向正北。对农业社会来说，确定节气、确定一年的长度是至关重要的，而四季变化和天象息息相关。一天，这是由太阳、由日出日落确定的，一个月，这是由月亮的一轮圆缺确定的。地上的事情还以其他形形色色的方式和天空连在一起。女人的月经周期和月亮盈亏的周期是一致的，在生殖崇拜的大氛围中，月经就具有格外一层神秘的色彩。方位、寒暑、阴晴、月经，无不与天空息息相关。
远古的人相信神明，这是他们关注天空的另外一组重要的原因。我们也可以反过来看：由于天空充满了古人的经验，因此古人就不免产生出对神明的信仰。
天空和天上的事物充满了古人的日常生活、宗教、科学、诗情。我们现代人很难直接感受到这种生存状况和精神状况了，尤其是生长在大都市的人。我个人觉得，如果对人、对文化的理解要从人心的原始处开始，我们恐怕必须到没有灯光的山野里去看看天空、看看夜空。
各个民族的神话，无不与天空、天象有格外紧密的关系，各个民族最早的理性思考，也同样与天空、天象有格外紧密的关系。天上的事物像地上的事物一样会引发多种多样的疑问。太阳转一圈就是一天，月亮一轮盈亏就是一个月，但一年呢？年和月是不能整除、不可通约的。一年的日数也不是个比较整齐的数字，比如一百天、三百天。三百六十五，这是个什么数呢？这个数字没有什么理由，所以人们用了不知道多少世纪才把这个数字确定下来。要把这个数字确定下来，需要很多细致的观察，需要比较发达的数学。精确地确定一年是多少天，月份又应当怎样依之调整，是历法的任务，在古代各种文明中，历法学都是一门显学，多少聪明才智被用到了这上面。而历法学的基础在于天学，所谓天文历算。
作为一个学科，天学，或天文学，在希腊最为发达。像多数学问一样，希腊人的天文学知识一开始是从巴比伦、埃及等地引进的，也像多数学问一样，天文学传入希腊以后，达到了一个远远超出前人的高度。一个变化是，有一大部分完全脱离开实用性，比如测量年月日这些事；另一个变化是，它和数学远为更加紧密地结合起来。
希腊人怎么知道地球是圆的
关于天空和地球，希腊人最基本的想法是：地是圆的，是地体，处在宇宙的中心，静止不动。地心说明显是比较自然的看法，很多古代文明都认为人所居住的地方处在宇宙的中心，静止不动。不过，多数文明不知道或不确定地球是圆的。
地球是圆的，这是希腊文化人的常识。他们在山顶上看见船只远去的时候，桅杆并不是一点点变小最后看不见了，而是在不远的地方就沉入大海，由此可见地表不是平坦的而是弯曲的。希腊人已经知道月食是因为地球遮蔽了太阳的光线造成的，发生月食的时候，月亏的形状是弧线而非直线。这就不难推想地球是圆的。在同一个日子里，不同纬度上插一根同样高度的木棍，影长不同。亚里士多德在《论天》中还提出了进一步的现象证据或所谓“感觉感性证据”：我们在南北方向上旅行，所见的星图会有所改变。这不但说明地球是圆形的，而且还说明它是个不大的球体。[4]
希腊哲人还从一般的自然图景来论证地球是圆的。在亚里士多德的自然学说中，土和水有向下运动的自然倾向，土石往下面落、水往低处流，久而久之，它们就会大致处在同样的高度上，或说，处在与地心大致相同的距离上，否则按照自然倾向它们就要继续向下运动。土和水向下运动的倾向早晚要把地球造成一个圆球。
天球观念vs.天体观念
我刚才一直说，星星、星体，不过，在希腊人的主导观念中，太阳、木星、天狼星并不是一些独立在天空里周转的天体，它们被视作镶嵌在一个或一些大型的天球上。地球是一个小球，外面包着一个或一些大的天球。天球每天周转，天体镶嵌在天球上，跟着周转。
天球的观念并不古怪。我们现在要反过来想，地球是不动的，整个天穹一昼夜围绕地球转一圈，这时候，很难想象成千上万的星星日复一日准确地保持互相之间的位置同步周转，就像几千人在跑，永远步调一致；但若设想只有一个天球在旋转，天体都固定在这个天球上，它们日复一日年复一年同步周转而互相之间的位置却毫秒不差，就比较容易理解了。天球带动着所有星星，一昼夜转一圈。
两球理论（多天球理论）
最简单说，在希腊人的观念里，地球是一个圆球，天空也是一个圆球，地球在整个宇宙的中央，天球则每昼夜环绕地球旋转一周。这种观念，库恩称之为“两球理论或两球模式”。
天球旋转，但必然有两个点是不动的，亚里士多德用地球仪来加以说明，地球仪总是固定在两个顶点之上的。在北方看到的顶点是北极星。
说两球，只是最粗略的说法。绝大多数的天体之间的相对位置是不变的，不过，有些天体的周转却不那么规则，这些天体包括太阳、月亮、金星、火星、木星、水星、土星。这七个星星被统称为planets，漫游者。在中国天学中，它们被称作七曜。我们今天知道，除了金星、木星等等，还有另一些行星，例如天王星、海王星，但它们当时都观察不到，人们不知道它们的存在。我们今天还知道，即使那些遥远的恒星之间的相对位置，实际上也在发生变化，但从肉眼观察，在几生几世的时间段里观察，看不出这种改变。因此，古代天文学，无论在世界上什么地方，都只注意到所谓七大行星的不规则运动。
行星的不规则运动给天文学家带来了很多麻烦，一直到哥白尼的时候，它们一直是天文学体系的难点所在，也是推动天文学发展的难题。
行星的不规则运动需要解释。按照天球理论，最简单的办法是为每一个行星单独配置一个天球。七大行星各有一个自己的天球，此外还有一个最外层的天球，即恒星天球，所有的恒星都镶嵌在这个恒星天球上。
然而，行星不仅不断变换它和其他天体之间的相对位置，而且，它们不像恒星那样，规规矩矩地匀速转动，从地面上观察，它们有很多奇怪的运行方式，甚至有时候会出现逆行，不是从东向西走，而是从西向东走。这里无法详细谈论行星的视运动，这些运动方式相当复杂，需要相当复杂的模型才能解释。给每个行星配置一个匀速旋转的天球是不够的。柏拉图的学生欧多克索斯（Eudoxus）为说明行星的视运动（表观运动），为多数行星各配置了四个天球，其旋转轴、旋转速度、半径都依所观察到的行星运动计算得出。整个体系设置了27个天球。
欧多克索斯体系的结构
欧多克索斯大概认为他的体系是纯数学性的，没有附加任何物理意义，仅仅是数学解释。
亚里士多德所采纳的宇宙模型是由五十五个天球构成的，五十五个由以太构成的互相连接的天球。层层天球由最外层的天球驱动。最外层的天球由不动的神所推动，神由此被界定为“不动的推动者”。运动则由较高的存在传递给较低的存在。[5]
月下世界与月上世界，四元素与以太
在七大行星中，月球距地球最近，月亮天球是最低的天球。月球及月球以上的世界是天界或曰月上世界，月球以下的世界，称地界或月下世界，包括地球、大气及大气中的风雨雷电。月上世界由天学研究，月下世界由自然学研究。
地界或月下界由四种元素组成，土、水、气、火。每种元素都有其天然的运动倾向，明显的，水和土向下运动，气和火向上运动。水是重的，它总是在往下流，水往低处流不是由引力来解释，而是由水这种元素的禀性来解释。有的希腊哲学家认为轻重只是相对而言的，亚里士多德反对这种看法，认为轻和重是物质固有的属性。
土和水重，自然而然向下降落，造成了地球，火和气则处在地表，或者漂浮在地球上空。有点儿像我们的阴阳，阳清阴浊，阳上升形成天，阴下沉形成地。不过由气构成的天，只是大气这一层天，不包括月上世界的天界。
上升和下落，在亚里士多德的运动学说中，并不是纯粹相对的运动，上升下落都是参照中心说的，而中心是固定的。物体下落到了中心，就无处再可下落，久而久之，所有重的东西就都聚拢到中心来了，所以地球处在宇宙的中心。
如果元素按照自己固有的轻重属性，各就各位，月下世界就会分成一层一层，秩序分明。然而，地界没有这么秩序井然。有些轻的东西被压在下面，重的东西反倒在上面，于是，不断有轻的东西努力上升，重的东西要下落，于是，地界的事物总是扰攘不宁。如果元素只是按照自己的固有属性运动，当然终有一天地界会归于太平。然而，地上的事物并不只是按照本性运动，而是不断受到外力的扰动。而且，地上并非只存在纯净的元素，它们互相结合成复合的物质，所以地上的物质的运动实际上是混杂运动。
元素以各种各样的方式结合，形成复合的物质，这种结合不是永久的，过了一段时间，构成一种物质的元素又分化瓦解。这就使得地界的事物不断生成，又不断朽坏。
月上世界则是另一种景象。天界是由以太构成的。以太，在地界以外的元素，我们也把它叫作第五元素，它是一种没有重量的纯净的物质，因纯净而永恒不变。
地界的物质受到外界的干扰，互相扰乱，有生有死，有毁坏有修复。而月上世界，天界，是永恒的。有的哲学家因此把天界和数学联系在一起。我们说真理是永恒的，什么真理是永恒的？数学的真理是永恒的，二加二等于四，不因任何事件改变。而天界的事物的特点，就是它的几何关系永远不会改变。在这个意义上，天是不变的东西，所以它适合用数学来描述。
位置
在亚里士多德和希腊文里，没有我们今天的空间概念，与我们今天的空间相应的是topos，位置。[6]位置不同于牛顿空间，主要在于位置具有内禀性质：一个位置是适合于一个特定的存在物的，位置是某某的位置，是水的位置、弹簧的位置、王者的位置。王位有王位的特点，相位有相位的特点，君位在上，臣位在下。哪怕一时没有王，君位空着，这个位置还是在那儿，高高在上。王位有内禀属性，唯具有某些特质的人与之相配。有王者生，该坐在王位上，他适合占有这个位置。刘少奇对时传祥说，国家主席和掏粪工人不过是为人民服务的方式不同罢了，似乎位置是无所谓的。但时传祥不能跟刘少奇说，咱俩都一样，咱俩都为人民服务。因为国家主席这个位置有内禀性质，不是什么人都配得上的。后来，民主制度多多少少减弱了社会地位的内禀性，把位置变得比较像牛顿空间了。
最高的位置当然是属于神的。亚里士多德说：“所有人都有神的观念，都把最高处分配给神性，无论是野蛮人还是希腊人。”[7]
这和牛顿的绝对空间形成强烈的对照。牛顿空间没有内禀性质，空间就是一个坐标，用数学来表示，不能说这块空间有什么特点。它没什么特点。
反过来，每一物也有它的自然位置，按照它自己的性质和一个特定的位置相配。不能把位置理解成物体相互之间锁定的某种相对空间。哪怕你边上的东西都移动了，你和你的位置的关系并不改变。按亚里士多德的说法，即使地球被移到月亮那里，地球上的可分部分还是会落回它们原先所在的位置上，即地球原来所在的地方。亚里士多德曾根据这种观念来论证大地不可能在转动，他论证说，鸟和云都有自己的位置，按其本性都要坚守自己的位置，大地如果移动，鸟和云又要坚守自己的位置，那么在我们看来，它们就会像始终是在退行。
万物各有其位置，这是一种自然的观念，我们在别的文化中看到的似乎也是这样。“天在上，泽居下，天下之正理也。……古之时，公卿大夫而下，位各称其德，终身居之，得其分也。……〔后世〕亿兆之心，交鹜于利，天下纷乱。”[8]各安其位，各有其telos（所归），是kosmos（宇宙、世界、天下）能具有秩序的保障。王者坐在王位上，善辅者坐在相位上，这个天下就安泰了。像今天那样，各个阶层都取同一个telos，利，天下就搅扰不得安宁了。这些想法，中外似乎都通行，只是在中国思想传统中，位置具有内禀性质的观念主要用来考虑人间社会，对人世之外的那部分天下的秩序，似乎没有多少本真的兴趣，只做大致的分辨。而希腊自泰勒斯起，固有自然学的传统，位置这一基本观念就在希腊的主流自然哲学中发挥了重要作用。
圆与直线运动
上与下不只是相对的，这是因为有中心。朝上和朝下的运动也是对于中心来说的，朝上指的是离开中心，朝下指的是到达中心。朝上和朝下的运动是直线运动。围绕着中心所做的运动则是既不朝上也不朝下的圆周运动。圆周运动和直线运动有着不同的级别，“圆周是完全的形状，直线则全然不是完全的形状。原因在于：无限的直线不是完全的，如果它是完全的，就应该有限界和终点”[9]。基督教兴起以后，无限被赋予崇高的意义。但在希腊思想中，空间意义上的无限是不可思议的，完美存在于限度之中，一个完美的人是一个知道怎样自限的人。圆和圆满在概念上紧密交织。圆就是圆满，perfection，天界是神明的居所，天上的运动是圆形的。地上事物的运动是直线的，而在一个有限的宇宙里，直线运动是不可能一直持续下去的，它们有开始与终结，与此相应，地上的事物是有生有灭的。
自然运动
“每种单纯物都只有一种自然的运动。”[10]由于位置有它的内禀性质，而物体也有它的内禀性质，因此，运动就不可能被理解为物质在空间的活动，而是一个物体与属于它的位置的关系。比如一个弹簧，它有它固定的位置或者有它固定的形状，你可以通过外力改变这个形状，比如把它拉长或者把它扭弯，但是它自身有一种倾向要回复到原来的位置。我们刚才说到，即使地球被移到月亮那里，地球上的可分部分还是会落回它们原先所在的位置上，即地球原来所在的地方。每一种物体都在寻找或者在回复属于它自己的位置，这样的运动就是自然的运动，而破坏这样一种位置跟物体的关系就是不自然的运动。你把弹簧拉长了，把它扭弯了，动用的是外力或强迫力，对于弹簧来说是不自然的。弹簧回到它本身是一种自然的运动。四大元素各归其位的运动是自然运动。
静止的优越地位
物体不受外力干扰，就会处在它该处的位置上，这是它的自然状态，也是一种高贵的状态。静、静止是高贵的，动、躁动是低俗的。这个观念不只是一个希腊的哲学观念，在我们平常的观念中也深有根基。例如《大学》里说：“知止而后有定，定而后能静，静而后能安。”又比如想当官，就需要去“跑官”，跑动的是那种有缺陷因此有需求的东西。自足而无它求的就无须去动。静止、不变、永恒是高贵的象征。地面上的事物老在变动，它们是比较低级的事物。
哥白尼仍然持有同样的看法。他为日心说提供辩护的一个理由就是，太阳比地球高贵，因此，静止不动的应该是太阳而不是地球。布鲁诺后来宣称，运动并不比静止更低俗，这话对习惯了近代科学概念的人来说不知所云，但它是在挑战两千年的观念。
亚里士多德为地不动辩护
亚里士多德理论不是古代唯一的宇宙论—天文学理论，此外还有各种理论。实际上，像我们春秋战国时期的人一样，古希腊人什么都敢想，什么观点都提出来过。毕达哥拉斯学派认为处在宇宙中心的是火，地球只是星体之一，此外还有一个对地。阿那克萨哥拉设想太阳是一块烧得又红又热的石头，比伯罗奔尼撒大不了多少。在德谟克利特的原子论中，地球和太阳之类都是偶然聚拢的原子。和亚里士多德大致同时的赫拉克利德曾用地球自转来解释恒星的视运动。持地球自转观点的人质问道：如果地球是圆的，我们这边人是这么站着，那么那边的人头朝下怎么过日子？这个地动说是一个非常古老的学说，显然也相当流行，因此亚里士多德还特别用心加以批驳。[11]
亚里士多德批判地动说的一个明显论据是经验。如果大地向一个方向运动，不系在大地上的东西，如鸟、云，就会退行，我们向上扔出去的东西不会落在我们的脚下，就像我们坐船平稳航行时的情形。须记取，惯性概念在当时是没有的。这些论据后来也为哥白尼学说的反对者广泛运用。
…
亚里士多德的天学理论，一、大致解释了天体的运动，大致解释了星星、太阳、月亮的运动。当然，它只是大致解释，它没有更精确地符合关于“七大行星”运动轨迹的观察资料。二、它和一般的地面上的物理现象是融洽的。地球处在宇宙的中心，这说明了地球为什么静止不动，处在圆心上，自然就无法动。同时这也解释了为什么抛到天上的物体会下坠，所谓苹果落地问题，因为有重量的东西都会向下运动，所谓向下，就是向中心运动。三、它和美学上的圆和对称的观念相适配。天体的轨道是圆的，这个从毕达哥拉斯学派开始的信条一直延续到哥白尼。柏拉图在《蒂迈欧篇》里的著名论证就采用了这种美学观点：天球的运动一定是完全对称的图形，即正圆形，因为天球的运动是完美的、永恒不变的。直到哥白尼以后，开普勒才发现行星是以椭圆轨道绕太阳旋转的。那是一个巨大的突破，在关于天体运动的种种设想之中，正圆轨道竟是最少被挑战的。四、美学上的考虑还可以延伸到神学。神性是和圆、圆满连在一起的。
亚里士多德天学理论几乎具备了理论所要求的各种优点。其他初期科学理论差不多都要求这些因素，只不过美学上的、神学上的理由在天学上显得更加重要。其实，即使今天的理论，仍要求这些因素，大概只有神学的考虑被基本摒除。
当然，亚里士多德理论也留下了大大小小很多困难。就拿地球静处于宇宙中心这个重要论题来说。一方面，天在上，地体连同地上会朽坏的、较卑下的事物处在下方，这倒是和天尊地卑的一般观念相合。如果地体是个平面，倒也罢了，但希腊人知道地体是一个圆球，把地球放置在宇宙中心，且静止不动，就有点儿麻烦。因为，处于中心、静止不动都被视作高贵的，何以地位低下的地界处在宇宙的中心静止不动，高贵的天球却在周边围绕着地球运动不已？这些缺陷在今后两千年里将不断被人提出，引发异议和辩护。例如，哥白尼就质疑说：我们怎么能想象我们的地界、会朽坏的物界反而是处在中心，静止不动？尊贵的太阳静止地处在宇宙中心才是更自然的事情。[12]
托勒密体系
亚里士多德的时候，希腊思想达到顶峰，但是从希腊的城邦制度来说，恰恰是到了它的晚期。我们学哲学的特别愿意提到：亚里士多德的父亲是北方马其顿国王阿敏塔斯的御医，他本人是亚历山大大帝少年时的老师。不过，历史学家似乎并不认为亚历山大所成就的伟大帝业和他的这位哲学家老师有多大关系。哲学和政治事业有什么联系，是最引人入胜的话题之一，不过这里无法及此。从亚里士多德的政治学著述看，他心目中的适当的政治体，始终是城邦，没有一句谈到帝国的建设。
亚历山大大帝是世界历史上数一数二的征服者，古称“英雄人物”。古人的观念跟我们不一样，我们说侵略，他们的观念里大概主要是征服，扩大他们的已知世界，跟今天人类渴望登上珠峰、登上月球、火星的想法有几分相像。亚历山大33岁就死在征战的前线，这么年轻，不仅征服了整个希腊，并且将版图扩展到当时可知的全部世界，征服了波斯，一直到达印度。天假以年，他说不定会一直打到中国来。有传说提到他对一个更遥远的东方国度很感兴趣。当时亚历山大的远征队到达了西方人已知世界的四极。在远征队里通常都配有科学家，他们收集所到之地的各种动物标本、植物标本并采集当地的风土人情，带回希腊，成为图书馆资料的一部分。当然也顺便成为亚里士多德的研究资料。从希腊开始就有这么个传统，一直延续下来，比如达尔文，他不是自己花钱租船出去航行做科学考察的，而是跟着贝格尔号军舰航行。就是在这次航行中，达尔文孕育了他的生物演化思想，开创了近代科学最伟大的革命之一。那时候，西方各国的远征队常带有科学家，军官有义务协助他们搜集各种各样的科学资料。
亚历山大年纪轻轻就死掉了，他的帝国也很快就分崩离析了。不过，亚历山大的远征打通了欧亚大陆及北非，造就了所谓希腊化时期。在希腊化时期，哲学思辨不再那么兴盛，但是力学、工程学、天文学都比以前发达得多。我们今天所熟悉的实证科学的观念在那时候发展起来。希腊化时期，地中海沿岸出现了一些metropolitans，大都会，其中最为著名的是埃及的亚历山大里亚。就像今天的纽约、巴黎一样，大都会会发展出一种开明精神，一种普世精神，不像城邦和小城市那样更富乡土的关切。也许这和实证精神有些联系。
用近代的科学观念来定义，古代世界里唯有几何学、力学、天文学可以称作科学，其代表人物有欧几里得、阿基米德、希帕恰斯等人，他们都是希腊化时期的人物。柏拉图和亚里士多德开创了哲学—科学传统，然而，从近代科学的视点回溯，他们没提出什么具体的定律，提出的具体见解尽是近代科学所驳斥所反对的。从实证主义的眼光判断下来，孔德把阿基米德定为古代科学的代表，把人类进步的四月献给他。欧几里得几何学，阿基米德的浮力定律，至今仍然可以直接写入相关的科学教科书，而柏拉图和亚里士多德的哲学—科学，从近代科学的眼光来看，只具有历史意义。温伯格说他在念大学的时候，听人家把泰勒斯和德谟克利特称作物理学家，总觉得有点儿别扭。等走进希腊化时代，听到阿基米德发现浮力定律，Eratosthenes测算地球周长，才感觉回到了科学家的家园。“在十七世纪现代科学在欧洲兴起以前，世界上还没有哪个地方出现过希腊化时代那样的科学。”[13]
天文学是第一门成熟的科学。天文学最早成为纯科学，有很多原因。我们说过，古代人对天上的事物充满兴趣。仰则观象于天。天远在人世之上，惟其远，易于成象。不像周身的事物，万般纠缠，难以显出清晰的轮廓。从更切近的方面说，天体运动最为简单、规则、稳定。天象适合测量，观察记录比较全，而且天体的运动很稳定，一千年前的观测资料记录下来，一千年后还可以用。天体运动是一切运动中最简单的，最规则的，适合于数学处理。我们能想象，比如流体，拿数学来处理肯定是很晚很晚的事，流体的运动太复杂了，不可能添个同心圆或者添个小本轮就来解释涡流。“天体实际上十分接近经典力学所处理的纯粹力学形式的理想。”[14]我后面会讲到，数学是纯科学的语言，天文学适合于用数学（当时主要是几何学）来处理，而希腊的几何学是很发达的。实际上，天文学在古代被当作几何学的一个分支来进行研究。天文学之所以能够成为最早成熟的科学，主要原因在此。
本来哲学是关于世界真实所是的总体学说，亚里士多德的天学是他的整体哲学的一部分，是跟他的物理学、神学、伦理学在一起的；希帕恰斯、托勒密这些人是天文学专家，专门研究天文现象。在实证科学自成体系之前，伟大的思辨体系为实证研究开辟了空间。在柏拉图的学园里，他的学生们进行了重要的实证研究，最为著名的是欧多克索斯，前面已经讲到，他进行了大量的天体运动观测，并设计了多重天球，尝试用几何学对这些观测资料进行解释，可以说是第一个在宇宙论基础上发展出定量天文学的科学家。亚里士多德学说更加敞开了实证研究的大门。吕克昂学园的下一代掌门人Theophrastus of Eresos据说著作等身，但传下来的不多。专家从传下来的著作这样描述他的工作：“他像亚里士多德教导的那样，从搜集资料开始，……但他并不像亚里士多德那样，主要是为了揭示和展示所研究的对象领域中形式因和目的因的作用，……他提示说某些现象似乎并不源自目的因的作用，例如鹿角或男人的乳头。……他继承了亚里士多德的一个方面，从事大量观察并把这些观察整理分类，但他并不怎样倾心于理论——他质疑亚里士多德的综合，但并不拒斥它，也没有提供取而代之的东西。”[15]
托勒密、阿基米德等人的工作可以视作实证科学的开端。我常想，如果不是中间插入了中世纪，我们就能更清楚地看到哲学和科学的联系，看清楚从柏拉图和亚里士多德怎样转向阿基米德、欧几里得、托勒密的实证研究，再转向哥白尼、伽利略、开普勒、牛顿。但是中间插入了基督教的长长的一段时间，等到中世纪结束，近代哲学—科学是以反驳教会化的、教条化的亚里士多德的方式来继承他的，而不是像古代实证研究那样明显是哲学思辨的延续。
亚里士多德之后，适逢环地中海的世界一体化，为实证科学的蓬勃发展提供了良好的环境。亚历山大里亚在公元前后是整个地中海最文明的地方，有最好的天文台，是当时天文学的研究中心。前面说到，对于天文学家来说，两球理论最大的麻烦来自七大行星。恒星镶嵌在天球上，随着天球周转，它们的相互位置是固定的，只有这七个行星，包括太阳、月亮和金星等五颗行星，它们的运动是不规则的，有时甚至会逆行。所以，它们不像是镶嵌在天球上的。因此，早在亚里士多德之前，人们就开始增加一些行星天球，它们处在最远的恒星天球和地球中间。于是天空上出现了以地球为中心的多重同心圆。为了从数学上更精确地说明行星的实际运动，说明相对于恒星的不规则运动，天文学家为每一颗行星配备一个乃至多个天球，几个天球的合成运动导致了一颗行星的复杂的表观运动。
天球越增加越多，在亚里士多德那里，标准的说法是五十五个。但是即使五十五个天球仍然不能充分说明行星运动，而且，多重同心圆模式无法解释行星亮度的变化。因为不管你加上什么样的天球，它离地球的距离始终相同，因此看起来应当始终亮度不变。于是，天文学家逐渐不再增添更多的中间天球，而是发展出了均轮和本轮的学说。一般认为，对这一宇宙模式做出最大贡献的是公元前二世纪的希帕恰斯。希帕恰斯被公认为古代世界最伟大的天文学家，除了建立均轮和本轮的学说，他还测算了地球到月球的距离、地球到太阳的距离、地球的周长等等。
均轮是指大致以地球为圆心的大天球，本轮则指以均轮上某一点为圆心的小天球。每一颗行星都依附在一个小天球即本轮上。
这个模型看上去很像现在用来说明月球这类卫星运动的模型：月亮环绕地球做圆周运动，地球则环绕太阳做圆周运动，从太阳的视点来观察，月亮的运动就会显得非常复杂。
均轮只是大致以地球为圆心。为了更精确地符合对行星轨迹的实际观察，希帕恰斯设想均轮的实际圆心多多少少偏离地心，这就造成了均轮的偏心圆运动。
均轮本轮的构造不仅在数学上更加逼近了行星的实际轨迹，而且多多少少能够能解释行星有时候亮些有时候暗些，这是多重同心圆天球做不到的。现在，行星不仅随着均轮运动，而且也随着本轮运动，所以它有时距离地球近，有时距离地球远，因此它的明暗不断变化。
亚历山大里亚时期的天文学里，天文学和数学结合得更加紧密，这个体系不再仅是定性的，而是定量的。希腊化时期的社会生活充满了大都市的特性，自然开始褪色，有史家以此来解释量化思考的兴起。这个解释有点儿启发，但恐怕不大充分，秦汉以来，世界上哪里也不像中国那样有持续了两千年发展的大都市生活，但定量思考始终不是中国文化的特点，乃至推崇数字化的黄仁宇把缺乏数字化视作中国政治治理逐渐落后的根本原因。但是不管量化思考的兴起出于何种历史根由，亚历山大里亚科学“与其希腊前辈比较，较少哲学性，更多数学性”[16]则为史家所公认。
公元二世纪初，亚历山大里亚的托勒密是古代天文学的集大成者，所以这一时期的天文学通称为托勒密体系。很多专家认为这个体系中没有很多东西是托勒密本人原创的，但他是希腊文明的最后一位伟大的天文学家，总结了迄于当时的全部天文学成就。托勒密体系在解释天体运行的观察资料上取得了巨大的成功，然而，仍有很多细节不能很好吻合。它能把月食预言的误差缩小到一两个小时之内，这当然是了不起的成就，但毕竟还有一两个小时的误差。天文学家通过种种办法来完善这个体系，其中最主要的办法是在本轮上面再套本轮，于是产生了一串大本轮小本轮。
希腊天文学力求不断精准，但始终跳不出两球模式和本轮这类设置，一个根本原因在于他们认定天体是沿着正圆轨道周转的，这个毕达哥拉斯原则又深深坐落在圆是完满的而天体属于圆满的神明世界这两个信念。从科学的具体发展来说，则又因为希腊人没有发展力学。“由于没有一种力学理论，希腊人总是努力把所有复杂的〔表观〕运动还原为他们所能设想的最简单的运动，即均匀的圆周运动及其叠加。”[17]
为了在数学上逼近行星的真实轨迹，本轮越加越多，可是尽管这个体系在数学上不断逼近实际观测资料，但它越来越不像是真的。为什么呢？因为这么繁复的体系不自然，因为上帝似乎不会设计这么烦琐的一个宇宙。科学史家认定，至少在很大程度上，托勒密体系的天文学家把偏心圆、本轮等等视作数学工具而非物理实在。托勒密本人似乎也提示，他的模型只是一种数学上的解决。在古代人那里，数学和实在是两回事，数学上的解绝不代表实在的图画。不少论者认为托勒密体系是“操作性理论”。大致上，操作性是说，它考虑的不是物理真实，但是它在某个方面是有效的。总之，托勒密天文学和亚里士多德的天学是不一样的，亚里士多德的《论天》是天的哲学。宇宙论和天文学这两个名号即指称这种区别。大致可以说，柏拉图和亚里士多德是宇宙论，而托勒密是天文学。两者交织自不用说，直到开普勒那里仍是交织的。
相形之下，两大天球体系比较自然，地球在中央，外面有一个大天球。加上另外的一些中间天球，七层也好，九层也好，五十五层也好，还是一个比较完美的宇宙模型，普通人比较容易理解、容易接受。可托勒密的这个宇宙模型更为专家认可，因为它解释了很多细节。但它很复杂，只有科学家弄得懂。古代的哲学—科学可以很高深，但是它不是光对专家说话，它对所有有教养的人说话。道理可能高深，但不能最后求助于过多的技术性解释。托勒密体系却要求读者具有相当专门的数学知识。然而，也正是由于这一点，从今天我们对科学的界说来看，天文学是唯一一门比较成熟的科学，需要通过专门的训练才能理解。
这里似乎有一个矛盾，比较自然的学说不够精密，比较精密的学说又不够自然，甚至不自然到让人觉得不可能是真实的。
托勒密体系是库恩后来所谓范式者，托勒密之后，包括在中世纪的一千年里，一直为人所信奉。直到哥白尼之前，天文学的主要发展在于更精巧的本轮设计，没有出现什么具新意的思想。恼人的是，新的精巧设计始终没有达到与实际观测的完全吻合，但更为恼人的是，天球的结构被弄得极为繁复。
从罗马到文艺复兴
公元前的几个世纪，亚平宁半岛上的一个小部族，罗马，逐步地、稳定地、不可阻挡地扩张着，公元前二世纪，罗马逐一击败它的对手，占据了迦太基、马其顿、希腊、小亚细亚、埃及，恺撒征服了不列颠。公元后的两个世纪，到所谓“五贤帝”[18]治下，差不多整个西方世界都包罗进了罗马的版图。地中海世界第一次实现了真正的统一。地中海是战乱不断的地方，直到今天仍然是各种文化冲突的大舞台，巴勒斯坦和以色列就在地中海边上。但在罗马帝国的统治下，整个地中海成为一个统一国家的内海，不再有敌国之间的征战，不再有海盗船出没。罗马帝国的强大、繁荣、和平，不但在古代的西方世界绝无仅有，就是今天回顾，仍让人叹为观止。且不说罗马的道路，罗马的公共体育场，单说用水一项，历史学家告诉我们，罗马城里的人均用水量比最能浪费水资源的美国人还多。罗马的各个城市里，到处建有公共浴室，供市民享受，其规模之大，有的能同时容纳三千人。为了保证清洁的水质，很多城市的用水是通过水道从远处的山泉引入的，水道穿过山野，凿隧道，架桥梁，长达数十公里。其建筑十分精准坚固，两千年后的今天，仍有很多留存在那里。在罗马城以及其他很多城市，地下水道纵横交织。
我们几乎会认为人类发展到这儿也就差不多了。Pax Romana（罗马治下的和平）成为字典里的一个短语，指一个强权通过它的开明政治和法律给整个世界带来了和平昌盛。被征服的民族可能会心怀不满，但是只要愿意接受罗马的统治，生活也是很安定的。苏东政治制度坍塌之后，美国人想象将由美利坚合众国建设一个罗马的和平：由一个最文明、最先进、最强大的势力来统一世界，结束纷争不已的状态，结束各种意识形态的冲突。老百姓安居乐业，商业繁荣，世界和平。这段历史还太近，我们还没法判断。不过，感觉不大像是我们正在享受又一次“罗马的和平”，我们的时代如果不说冲突更加激烈的话，至少仍是一个冲突频仍、危机四伏的时代。
我们知道，在西方说到古典世界，说的就是希腊和罗马。这是两个无比伟大的文明，同时，也是非常不同的文明。与希腊相比，罗马人的军事才能、政治才能、行政才能和法律才能非常突出。罗马法律后来成为整个西方法律的基础。然而，罗马人在精神领域缺乏原创性。罗马人里没有出过一个著名的数学家或天文学家，没有出过原创的大哲学家。在高等精神领域，罗马人尊重希腊人，他们是希腊的征服者，但对希腊的各种文化、学术、艺术，罗马人可说是照单全收。罗马帝国最强盛的时候，即公元初的两三个世纪，有教养人士是双语的，都能阅读希腊文。这个层次的家庭一般都延请希腊人教其子女音乐、诗歌、哲学。我们今天见到的希腊雕塑，绝大多数都不是希腊的原作，而是在罗马时代复制的，从希腊用船运到罗马去，装饰罗马的宫室或家庭。碰到风暴，被埋在海底，到近世才被挖掘出来。
也许，政治社会的大一统固然是太平盛世的条件，但由于缺少文化多样性，对精神创造力天然不利。反过来就是所谓时代不幸诗人幸吧。
罗马人的普遍文化教养程度很高，能读能写的人远远多于希腊人。文化教养和精神原创之间的关系非常复杂，绝不是简单的正相关关系。到音乐厅听贝多芬的人士衣冠楚楚、彬彬有礼，贝多芬却不一定是那样。罗马人爱好高等精神作品，但他们并不为此痴迷，他们的主要兴趣在实际事务方面，精神作品是陪伴生活的一种享受。罗马的著名学者在原创性方面无法与希腊人比肩，他们研读希腊文本，把希腊人的思想用通俗形式改写成罗马人喜闻乐见的作品。后来流传到中世纪的自然哲学，差不多都是通俗的拉丁文版本。希腊的原创作品，渐渐湮没无闻。
造就后世西方思想格局的最大变数，当然是基督教的兴起。基督教怎么会征服罗马人，想想是蛮奇怪的。基督教提倡的德行几乎全都跟罗马人相反。罗马文明灿烂辉煌，罗马人安居乐业、丰衣足食、健康开明。基督教提倡苦修，蔑视物质追求和享乐，组织隐秘的聚会，举行古怪的仪式，宣扬末世审判。也许人天生不愿意一直太平下去，总过好日子，时间长了就没劲了，就连罗马人也不能例外。
在内部，罗马经历了罗马精神到基督教精神的转变，经历了内部的政治纷争，在外部，罗马经历了蛮族的入侵。西罗马帝国于476年灭亡，欧洲进入了中世纪。
进入中世纪之后，欧洲变成了一个完全不同的地方。历史上把中世纪称作“黑暗时代”（The Dark Ages），说宽了，包括六至十五世纪，说得窄的，主要指六至十世纪。过去人们把中世纪视作一个反科学时代，近几十年，这种看法颇有所改变，不少历史学家认为正是中世纪为新时代做好了准备，尤其是在技术进步方面，水轮、风车、尾舵、纺纱车、鼓风炉、机械钟都是在中世纪发明出来的，造纸术、火药等等都是在中世纪从中国传到西方的。但从大的画面看，在中世纪里，希腊和罗马创建的人类文明几乎完全消失，再没有庞贝那样阳光灿烂的城市，没有典雅而又生机勃勃的希腊雕塑，全都没有了。人民几乎全都不识字，包括那些大大小小的领主。他们见不到希腊和罗马的东西，甚至不知道曾经有希腊和罗马这样的文明存在过。一点点学问保存并承传在修道院里，但是寥若晨星的僧侣学者只能阅读拉丁文的典籍，鲜有人懂得古希腊语，如上所言，拉丁学术著作差不多都是希腊思想的通俗版，没有希腊那种源始追问的生命力。希腊典籍和希腊思想，相当一部分通过东罗马帝国转移到伊斯兰世界。亚里士多德的手稿辗转传到伊斯兰，并且被翻译成阿拉伯文。比较起当时的欧洲，伊斯兰世界相对开明，科学要发达得多。
通过十字军东征及基督教和伊斯兰教之间的其他战争，西方人才零零星星了解到自己的古典文明。十字军东征当然并未抱有文化交流的宗旨，不过这些连绵不断的战争事实上促进了基督教世界和阿拉伯世界的交往，从而为西方带来了一场小小的学术复兴。西方从伊斯兰世界带回来一些希腊典籍。学者们从阿拉伯文把亚里士多德译成拉丁文，有时候更曲折，先从阿拉伯文译成西班牙文，然后再转译到拉丁文。终于，到十三世纪后期，亚里士多德的著作差不多全部被译成了拉丁文。柏拉图的著作仍只有少数译成了拉丁文。一般说来，从希腊化时期直到罗马文明的沉没，柏拉图的影响一直大于亚里士多德。但在十二世纪的学术复兴之后，很大程度上是由于著作翻译的因素，亚里士多德的影响大大盖过了柏拉图，亚里士多德被称作the Philosopher，独一无二的哲学家。大学出现在欧洲各地，虽然最初的大学和僧侣培训班差不了多少，但也存在对自然哲学的广泛兴趣，其中很多争论可视作后世科学革命的先声。希腊罗马的建筑、雕塑被挖掘出来，a lost world又一点一点在人类面前展现。十五世纪迎来了伟大的文艺复兴。在很大程度上，我们的确可以把这个时期视作希腊罗马文明的“复兴”，就是要回到希腊罗马的人类生活理想，要建设地上的文明而不是一味企盼天国，依靠均衡的理性来生活而不是沉浸在密不透风的信仰里。人们恢复了对理性真理的兴趣，求真的、归根到底也是怀疑的态度重新生长起来。
中世纪在哪些方面继承了希腊的遗产，甚至有所发展？中世纪的自然哲学在多大程度上为近代科学革命做了准备？近几十年，这方面的研究颇有成果，在本书的框架内，我愿意特别指出，近代科学对古代哲学—科学的最主要的继承是对自然的理性探索的态度，对理论的理性态度。这种理性态度在中世纪虽然因编织在宗教信仰中而不得彰显，但不绝如缕。中世纪思想家在亚里士多德框架内所坚持的理性探索成为近代思想的最重要的遗产。
哥白尼革命
十六至十七世纪，近代科学在西方兴起，很多论者称之为科学革命。人们通常把哥白尼提出日心说定作这场革命的起点，哥白尼的日心说也被称作哥白尼革命。
科学革命从天文学领域发端，并非偶然。就具体情况说，在哥白尼那个时期，观测天文学有所复兴，这和旧儒略历需要改革有关，也和日益增加的远洋航海活动有关，因为船只在远海往往很多天都看不到任何坐标，这就对更精确地确定经纬度提出了要求。就一般情况而论，天文学是当时唯一比较成熟的科学。我们曾讲到，天文学之所以能够成为最早成熟的科学，主要原因是因为它适合于接受数学的处理。要掌握能够描述天体运行的数学固然不是易事，但相比于用数学描述其他实际物体的运动，比如与描述一片羽毛在空中的飞动相比，描述天体运动的数学要简单多了。
让哥白尼困惑的是老问题：行星的不整齐的运动。托勒密体系经过中世纪的漫长发展已经变为一个极为繁复的体系，这种极其繁复的体系会让理论家觉得不爽。理论家从来都力图提供优雅的模型。我们提到，在中世纪后一半，经院哲学大半处在亚里士多德的影响之下，不过，到中世纪晚期，在哥白尼时代，很多热衷理论的思想家，包括哥白尼本人在内，转而信奉新柏拉图主义。他们主要不是通过阅读柏拉图，因为柏拉图的著作仍然很少译成拉丁文。吸引他们的，主要是柏拉图主义中带点儿神秘色彩的提示：宇宙的结构是简明完美的。哥白尼不相信上帝会制造一个过于繁复的体系。他认为只要把太阳放在中心，宇宙体系就能得到简化。当然，对于一个科学家来说，仅仅提出一个观念、一个设想是远远不够的。哥白尼耗费了他的毕生精力来证明那些堆积如山的天文观测资料的确是和日心说相吻合的。
不过，近代科学革命以哥白尼学说为起点这种提法很大程度上是为了把历史故事讲述得比较鲜明。看得越是仔细，我们就越难为一个巨大的变动确定一个起点。科学史家考证，在十八世纪之前，人们并未赋予哥白尼学说这样重要的科学地位，“哥白尼革命”这个提法“首先是十八世纪的蒙塔克勒和巴伊发明出来并使之保留下来的虚构之物”。[19]此后的两百年，人们人广泛接受了“哥白尼革命”这个提法，但最近一个世纪以来，虽然一些科学史家（如梅森）仍然坚持强调《天球运行论》的革命性，另一些却对此采取了相当的保留态度。
哥白尼是当时欧洲最优秀的数学家。《天球运行论》这本书，除了第一卷的前面几章，差不多就是一部数学著作。数学使一个学科转变为专门的科学，需要通过专门的训练才能掌握。哥白尼时代的哲学—科学，例如关于推力和冲力的学说，都是定性的学说，外行不难理解。各种炼金术理论非常繁复，也不容易掌握，但要掌握这些理论的学理（而非实践），主要是靠记忆，并不需要多少抽象的推理能力。可是如库恩所说，哥白尼的工作“都在这种深奥的量化理论内部”，几乎只对专家说话，而“从未考虑过他的变革会给主要关注大地的普通人带来怎样的困难”。[20]《天球运行论》是哥白尼在他去世前一年发表的，从这部著作发表一直到开普勒发表其《新天文学》的六十年里，几乎只有数学家能够读懂，也只有数学家接受他的观点，并未直接对人们的宇宙观念产生十分重要的影响。
强调哥白尼是数理天文学家，一个重要的考虑是：他不解释天体为什么会运动，他只考虑几何学而不考虑动力学。因此，日心说的物理意义并不明了。科恩指出，在16世纪，是否能用匀速圆周运动充分解释天文资料这个数学天文学问题和真正运动的是太阳还是地球这个宇宙论问题是分开来考虑的。伯特断言，地球是否转动，对哥白尼来说，是一个数学模式是否合用的问题，不是一个事关真理的问题。[21]
科学史家倾向于认为，作为一个数学模式，哥白尼体系解释当时的天文资料并不比托勒密体系成功，甚至还不如托勒密体系。库恩认为，从定量天文学的观测实践来说，哥白尼体系是“一个完全的失败”，它的真正吸引力是“审美方面的”，因此，在哥白尼之后的时代，选择托勒密体系还是哥白尼体系，最初只是个偏好的问题。[22]就数学本身来说，尽管哥白尼是那个时代最优秀的数理天文学家，但他远说不上使数学技术发生了革命。
在一般宇宙论和天文学方面，哥白尼的观念相当陈旧，引入的新观念也不多。他为天文学理论提出了两项要求，一项是要能够说明现象，另一项是不得违背毕达哥拉斯的原则，即天体运动必定是圆周的、均匀的。他强调托勒密体系的一个重大缺陷在于背离了圆周匀速运动的原则。科恩甚至认为哥白尼和托勒密的首要冲突不在于地心还是日心，而在于哥白尼责备托勒密没有严格坚持圆周匀速运动的原则，采用了偏心匀速点的假说。他自己也把这一点看作自己体系的最大优点。据此，很多科学史家甚至认为哥白尼学说并不是名副其实的日心说，因为在哥白尼体系中的中心不在太阳那里，而是在一个平太阳的虚空点上。因此，称哥白尼学说为日心说不如称之为地动说更加切合事实。[23]
一个经常被提及的优点是哥白尼体系比托勒密体系更加简明，[24]在库恩看来，这个优点来自哥白尼体系的整体性——这个体系把很多问题连在了一起，减少了特设。[25]科恩却对此不以为然，他引用金格里奇的结论说：“哥白尼体系比原来的托勒密体系还要复杂些。”[26]
科恩的结论是：“如果曾有过哥白尼革命，那么这场革命是发生在十七世纪而不是十六世纪，它是一场与开普勒、伽利略、笛卡儿以及牛顿等人的伟大名字联系在一起的革命。”[27]新天文学主要是开普勒在1609年建立起来的，“确切地说，这新的天文学根本不是真正意义上的哥白尼天文学。在重建中，开普勒基本上拒绝了哥白尼几乎所有的假定和方法；所保留下来的，只是其原来的中心思想，即太阳是固定的，而地球每年在环绕太阳的轨道上运行一周，同时它每天还自转一周”[28]。
我觉得科恩对哥白尼学说是不是日心说提出疑问是过苛了。诚如科恩指出，就哥白尼的数理系统而言，处在宇宙中心的不是太阳，而是与太阳齐平的一个虚空点。然而，就如托勒密体系中的宇宙中心不恰恰落在地球上而落在偏心匀速点上并不妨碍这个体系始终被理解为地心说那样，哥白尼宇宙体系的数理模型中心的精确位置并不决定这个体系的基本观念，即太阳处在宇宙的中心。这从后来人如何看待哥白尼体系也可以表明—尽管开普勒和牛顿在确定太阳系的确切中心这一点上做出了重要的推进，但他们都是从哥白尼那里接受下了太阳是宇宙中心的基本观念。哥白尼的计算也许不足以引发一场革命，事实上，除了制定普鲁士星表的Reinhold而外，很少有谁重视他的计算。但哥白尼却促成了宇宙体系大观念的转变。哥白尼之后的思想家们有的接受哥白尼体系，有的反对，但毕竟，多数伟大的天文学家出于直觉更倾向于哥白尼，伽利略、开普勒、笛卡儿这样的大思想家一见哥白尼体系而倾心拥戴，按常情想，这不会只是个偏好问题。
我还认为，哥白尼本人相信日心说是关于实在的学说，日心说首先是作为一种自然哲学提出来的。正如梅森所论证，哥白尼“认为自己的世界体系是真实的，因为他讨论的一些问题，如关于反对地动说的物理学理由等，都不属于数学性质；如果他的学说被认为是假说性质，这类问题就不需要加以考虑”。[29]他在自己的书里多处直陈太阳处在宇宙的中心，又特别充满激情地讲到这一点，“静居在宇宙中心处的是太阳。在这个美丽的殿堂里，它能同时照耀一切。难道还有谁能把这盏明灯放到另一个、更好的位置上吗？太阳似乎是坐在王位上统治着围绕它运转的行星家族”。我们都崇拜太阳，崇拜生命和万物的源泉，我们怎么能想象这么高贵的东西反而会转动？我们怎么能想象我们的地界、会朽坏的物界反而是不动的？哥白尼用相似的口吻谈到天球的静止：“在所有天球中，最高的天球是恒星天球，它包含了一切和它自身，因此它是静止不动的。”[30]一个非实在的数学模型是无法解释这种激情的。从上面的科恩引文可以看到，科恩对哥白尼体系之为一场革命持否定态度，但他在补充材料里提出，哥白尼前一千多年的天文学家通常不声称他们的理论是关于实在的理论，而哥白尼不同，“在证明其体系的‘实在性’方面，……哥白尼的确是一位造反者，甚至有理由说他是一位革命者”。[31]从数学精确性着眼，实在性也许只是“一个方面”，但从大观念着眼，实在与否是本质之争。实际上，日心还是地心，这个争论，哪怕只是通过数学方式，难免与时代的整个形而上学交织在一起。从前，地球处在卑微的下位，天体处在尊贵的高位，如今，至少金星等等行星被拉到了和地球一样的宇宙论地位上来了。在天学领域，技术理解的改变最大规模地影响我们的宇宙观念、宗教观念、道德观念。当时的人，无论支持者还是反对者，对哥白尼学说在宗教、道德等方面的影响都是十分敏感的。
哥白尼没有废除天球和本轮，没有明确把太阳视作一颗恒星，没有提出无限宇宙的观念。这些都是在哥白尼之后发展起来的。对哥白尼这样的先行者来说，还有太多的观念需要改变，这远不是他一个人所能做到的。
哥白尼学说不是一场天文学数理技术的革命，但它包含了思想观念上的巨大改变，并最终引发了一场革命。这些新观念与其说是哥白尼本人明确意识到并据以作为其工作纲领的东西，不如说是他的后继者们更加明确意识到并据以开展自己的工作的东西。库恩的如下评语大概是公允的：天球运行论是引发革命的文本，而自身不是一个革命性的文本，重要的不是它说了什么，而是它使得后来人能说些什么。
这里说到新观念，还不止于日心说本身。日心说是个伟大的设想，但这个设想远不足以引发了整个近代科学革命。日心说不是哥白尼的发现，而是阿里斯塔克的设想。但哥白尼并不仅仅是在重新宣扬阿里斯塔克的日心说，而是把日心说和计算联合起来，把宇宙论和天文学计算联合起来，尝试以数学方法来论证实在。在哥白尼那里，数学不仅仅是实证科学的语言，数学本身就有形而上学性质。[32]圆不仅仅是众多几何图形中的一种图形，它首先是完美的体现。天体的运动必然是圆形这些形而上学原则仍然是需要遵守的。通过数学把握实在，在哥白尼那里尚不是一个明确的主张，而是体现在他的思想进路之中。毕竟，哪些工作是操作性的，哪些工作是实证的，哪些是形而上学的，当时也颇混杂，我们今天回过头来才分得清。哥白尼的数学论证远不够充分，但它所开辟的道路却是近代科学的道路—用数学证明实在的道路。此后的天文学家和其他领域的科学家将在这条道路上前进，他们将做出更充分的数学论证，同时对数学证明实在的思想越来越自觉。
如库恩所言，哥白尼学说是历史上第一次由于发现技术性的错误而宁愿修正一个重大的思想结论，为了一个特定研究领域的迫切明显的需要而罔顾结论与常识、与物理学的明显冲突。[33]理论的唯一可靠向导是理性，而从现在开始，理性的意义不再是尊重我们的日常经验，数理证明将逐渐被视作最高的理性。我们将相信被数理理性证明的结论，哪怕它和我们所经验的世界全面冲突。哥白尼革命在开普勒、伽利略、牛顿的手中大获全胜，这次完胜的革命为后人树立了榜样。我们今天已经习惯，无论科学理论的结论有多怪异，我们都见怪不怪。这是一种新型的思想自由。存在着四维空间，人是猴子变的，空间弯曲，大陆板块漂移，宇宙产生于大爆炸，我们普通人虽然不懂得这些结论是怎么得到的，这些结论虽然和我们一贯的常识180度冲突，却不再激起我们的本能反对。[34]
围绕哥白尼
哥白尼的先驱
前面提到，亚里士多德—托勒密的主流理论以外，古希腊还有其他的宇宙论—天文学理论，其中以萨摩斯的阿里斯塔克的日心说最为著名。阿里斯塔克是哥白尼的先驱吗？在某种意义上当然是，哥白尼在自己的著作中也专门提到这位先驱者。如果从点到点，我们可能会觉得哥白尼继承的是阿里斯塔克，两个人都主张日心说。但是，并没有一个阿里斯塔克传统。就一位思想家和传统的关系来说，对哥白尼，托勒密要远比阿里斯塔克重要。哥白尼从托勒密那里继承的东西远远更多。从形式上说，无论哥白尼的描述顺序还是描述方式都严格地遵循托勒密的《天文学大成》。从内容上说，他继承了本轮、偏心圆等基本概念。在哥白尼那里，宇宙仍然是有限的。他似乎也没有抛弃天球的概念。
实际上，哥白尼也必然从托勒密那里继承更多的东西。在阿里斯塔克那里，日心说是一个观念，一个想象，而不是一门科学，没有多少物理证据、观察数据和数学支持阿里斯塔克的想象。[35]只有在托勒密那里才有这么多东西可以继承。一个人只有站在和对手相同的基地上才能施以反对之力。
阿里斯塔克的确是一道闪电，对哥白尼具有特殊的启发作用。在想象力这一点上可以视作哥白尼的先驱。一方面，我们为德谟克利特和阿里斯塔克的想象感到鼓舞，这是科学得以发展的一个动力。但另一方面，这些理论不是成功的理论，“这些〔亚里士多德—托勒密体系而外的〕可选择的宇宙论违反了由关于宇宙结构的感觉所提供的那些最基本的提示和联想。此外，这种对常识的违背又没有被它们在解释现象方面的有效性的任何增加进行补偿”。[36]
哥白尼的反对者
哥白尼的著作流传开来以后，有些思想家很快接受了日心说，其中包括开普勒和伽利略。当然，反对哥白尼的人更多，包括为近代科学鸣锣开道的弗兰西斯·培根。很多论者反对哥白尼，是因为日心说不合《圣经》的说法，或者因为它不合亚里士多德的理论，他们引用《圣经》或亚里士多德的成说来反对哥白尼。毕竟，亚里士多德久经考验，《圣经》是无数信仰者安身立命的信条。
不过，日心说一开始对基督教教义并没有造成很大冲击。尽管哥白尼本人是在物理意义上相信日心说的，但在中世纪传统中，天文学一直被视作某种通过数学技术对天象做出预言的学问，无关宇宙真实，因此，在学者圈外，人们并不大感到哥白尼对基督教信仰的威胁。直到伽利略晚年之前，宗教当局对日心说并未采取迫害的立场。尤其应当提到，与通俗历史中所说的不同，布鲁诺并不是因为坚持哥白尼日心说而被宗教法庭烧死的。[37]
尽管哥白尼的各种反对者在思想的敏锐和开明方面无法与开普勒、伽利略相比，尽管开普勒、伽利略对他们深恶痛绝极尽嘲笑是完全可以理解的，但这些反对者保守派当然不都是迂腐邪恶的。“在发展一种新范式的时候，革命者并不是以极为彰明的理性方式行事的，他们的反对者通常岁数较大，功成名就，但这些反对者在新思路面前对正统范式加以捍卫，并非是非理性的行为。”[38]
的确，很多事情在亚里士多德的自然哲学里可以得到顺理成章的解释，放到日心说里就讲不通了。为什么重物会落到地面上来而不是从地上飞到天上去？因为地球处在宇宙中心，对天界而言处在下方，是土和水的自然位置。日心说该怎样解释这么通常而重要的事实？毕竟，哥白尼离开牛顿创建万有引力学说还有一个半世纪呢。
日心说不只和亚里士多德以及《圣经》相左，它和我们的常识不合。直接的疑问是：我们怎么觉不出地球在转动？此外还可以进一步想到另一些疑问，例如，我们的地球巨大而笨重，这样的大家伙怎么开始转动起来？什么力量保持它年复一年转动不停？（哥白尼回答：转动是球体的本性。）当然，比地球远为更加巨大的天球每一日夜旋转一圈也很蹊跷，不过，那时所设想的天球离开地球并不是太远，而且它们是由最为轻灵的物质组成的，想象天球转动似乎不是那么悖理，而我们自己住在地球上，实实在在知道地球巨大而笨重。地球飞快自转，不是要把地面上的东西都甩到宇宙空间里去了吗？（哥白尼对此没有答案。）地球的公转则将把月球抛到后面。而且，地球本身也难免因为不停地飞速转动而分崩离析。（哥白尼回答，既然球体的运动是本性，就不会分崩离析；而且，天球转动为什么就不会分崩离析呢？）地球由西向东旋转，那么抛到天上的东西为什么会落到脚边而不是落到西边去呢？
反对哥白尼的不只是感官，此外还有技术性的理由。地球的转动，尤其是公转，将造成金星的视差以及恒星的视差。由于当时的人不知道行星尤其是恒星距地球的距离是那么遥远，这个疑问就更加突出。
更有人一方面认识到了日心说在科学上的说服力，但同时担忧日心说可能引发对道德传统的颠覆，造成人类理解的断裂。科学在后世的发展表明，他们的担忧并不全是杞人忧天。
科学中一个新的基本命题的接受史，与我们平常生活中接受一个重要的新见解差不多。一开始，这个新命题击中了既存理论中的一些薄弱环节，解释了不曾得到良好解释的一些困惑，然而，它仍然不能和我们的大量既有理解融合。伯努利在1738年提出，气体的压强产生于快速运动的分子撞击容器壁的动量，物理学界拒绝接受。孟德尔的遗传定律遭受类似的命运，只是它被忽视的年头短得多。用罗杰·牛顿的话说，“科学家共同体中没有适合它们的概念框架，从而不理解它们”。[39]从简单的真理观来看，阿里斯塔克、哥白尼、伽利略把我们引向了今天的宇宙图画。然而，就一个命题的意义来看，它同等地依赖于反对者，一如依赖于拥护者。意义不取决于赞成或拥护，而是取决于赞成或拥护的深度。真理是镶嵌在意义之中的。初等教科书倾向于简单地用今天的对错标准来叙述科学史，结果敉平了历史之为历史的历史深度。
哥白尼的继承者
在哥白尼之后，学者们关于日心说和地心说的争论非常激烈。一开始信服哥白尼的人并不多，但在这里，人数不是主要的，毕竟，开普勒、伽利略、笛卡儿这些人闻风相悦。这里有一个趋向，就是多数最优秀的头脑一读到《天球运行论》就倾向于相信哥白尼的日心说。而且，他们都不是把日心说视作一个数学模型，而是视作宇宙的实在。第谷尽管没有接受哥白尼体系，但也放弃了托勒密体系，提出了自己的第三体系。1572年天空上出现了一颗新星[40]，持续了整整一年，似乎在明示天界的事物并不是永恒不变的。逐渐，越来越多的有识之士支持日心说。地心说先是心智健全的标志，逐渐成为保守、顽固、偏执狂的标志。
立即接受哥白尼日心说的一个重要思想家是布鲁诺。不过，布鲁诺并非基于天文学的理由接受哥白尼，他只是把哥白尼学说视作完成自己的伟大形而上学的一个小小前奏。布鲁诺可能是近代第一个主张无限空间的人，至少是最早主张无限空间的人之一。无限空间的一个重要的后果就是，宇宙其实是没有中心的。古代宇宙观的主流坚持宇宙是有中心的，在希腊人看来，宇宙一定是有限的，只有有限的东西才是可理解的。希腊人把圆看作完美的图形，把圆周的运动看成完美的运动，一个重要的原因在于圆周运动是有限的，圆周运动总是回到自身，而直线的运动是脱离自身的，一直伸向无限，这种无限的观念对于希腊人来说是不可理解因而不可接受的。
布鲁诺还冲击了另外一些传统观念。传统上人们认为静止比运动优越，布鲁诺把运动提升到跟静止一样高贵的地位。到了伽利略、笛卡儿那里，运动反过来被当作最基本的状态了。布鲁诺还第一个明确抛弃了天球的概念，认为太阳是一颗恒星，星星是一些独立的天体，而不是缀在天球上的。这种看法很快被开普勒等人接受了。
尽管布鲁诺的整体思想方式比较接近中世纪，思辨多而科学少，但他提出的这些观念都具有头等的重要性，并且很快被合并到近代科学思想之中。
第谷本人不相信哥白尼体系，不是日心说者，但他也反对地心说，提出了一个第三体系：行星环绕太阳周转，太阳和诸行星作为一个整体环绕处在宇宙中心不动的地球周转。1577年出现了一颗彗星，第谷等天文学家经过观测和计算，确定这颗彗星是环绕太阳运动而不是环绕地球运动的。
伽利略制造了世界上第一台实用的望远镜，用它来观察天体。通过望远镜，他看到了月球上的环形山，太阳表面上的黑子，看到了木星有四个月亮或曰卫星，观察到了金星的位相。月亮上有山岭，这说明天界并不是完善的。前人早就注意到月面上凹凸不平，不过，月亮是天界最低一层，稍有缺陷似乎较易理解。但太阳上有黑子则更进一步打击了天界完善的传统信念。而且，伽利略观察到太阳黑子的位置不断移动，产生了太阳本身也在旋转的想法。人们早就指出，如果哥白尼学说成立，星星就应当产生视差，伽利略的望远镜让人们看到事实上正是这样。木星有卫星环绕，粉碎了宇宙只能有一个中心的传统见解。这个事实并没有为日心说提供直接的证明，但是改变了人们对宇宙中心的一般看法，这间接有助于人们接受日心说。伽利略本来是哥白尼日心说的拥戴者，以他当时在知识界执牛耳的地位，自然也可说是当时日心说的代表人物。就天文学理论来说，伽利略并未提出什么新思想，但他通过望远镜提供的这些“证据”使日心说变得大为可信。[41]伽利略使日心说在科学上获得了牢固的地位。也正是在这种形势下，教会对日心说开始采取更加鲜明而强硬的反对态度，1616年，教廷正式宣布日心地动说为异端。
开普勒提出了行星运动三定律。一，行星沿椭圆轨道运行。二，连接行星和太阳的直线在等时间内扫过的面积相等。依这一定律，行星的运动不是匀速的。三，各行星公转周期的平方和它们的轨道长轴的立方成正比。这三条定律无可争议地使得开普勒成为近代天文学的奠基人。
开普勒确定，行星并不是以正圆轨道而是以椭圆轨道围绕太阳旋转，这是观念上的巨大解放。随着第一定律的确立，天体轨道必然是最完美的形状即圆形这一观念退出了天文学研究。自古以来，人们凡想象天体的轨道，几乎不可能想到圆以外的任何几何图形，[42]同样根深蒂固的是行星匀速运动的观念。这两项和地心说不同，地心说虽然一直是主导的学说，但也不断有人主张日心说，换言之，日心说不是不可想象的。但关于正圆和匀速，人们甚至没有想到要去怀疑。在这个基本意义上，正圆和匀速是比地心更深层次的确信。开普勒推翻了这两个观念，因此也就有着某种更深层的意义。
对于一般观念来说，地心还是日心当然是一个远远更为重要的争论，它直接牵涉我们的直观宇宙图景，直接影响我们关于神、人、世界的其他观念。至于行星的运动是正圆抑或带一点点椭圆，是匀速抑或稍稍有点儿速度变化，则是技术性的争端。然而，行星运动的研究者知道，不放弃行星在正圆轨道上匀速运行，就不可能在数学上、在科学上证成日心说，日心说就仍然只是个观念，而不是科学结论。
日心还是地心，圆还是椭圆，匀速还是变速，这些争论逐渐摆脱了人们的偏好，它们的结论只依赖于实证和计算。开普勒的工作表明，数学可以决定性地解决观念纠纷。通过开普勒，日心说已经远离思辨，在数理天文学上成为无可争辩的。尽管开普勒本人仍然充满中世纪的想象，尽管他尚未对行星轨道提供动力学解释，但开普勒三定律奠定了天文科学的基础，其重要性无可比拟。
理论的整体性
哥白尼之后，日心说和地心说以及其他相关问题都争论不断。但是——不完全是事后诸葛亮——一个大趋势决堤而来，有识之士很快一一转向日心说，或者像第谷那样，虽然没有接受日心说，也在相当程度上抛弃了地心说。
这里有个疑问。哥白尼理论和后来的化学元素理论等等不一样，它不需要进行实验，也不需要多少新的数学。托勒密是公元二世纪人，到十六世纪初期，这一千五百年之间，人们并没有收集到多少新的天文学资料。有些科学史家认为，从技术上说，哥白尼同样可以出现在古代，“有了哥白尼这样的天才，其纲领的进步部分在亚里士多德到托勒密之间的任何时候都可能出现”[43]。你不能设想在公元三世纪出现门捷列夫，因为建立元素周期表需要很多新的事实。那么，哥白尼为什么没有早出现一千五百年，或者如果从亚里士多德那里算起，早出现两千年？[44]
科学史家提到文艺复兴精神、宗教改革、资本主义的兴起、航海的发展。我这里只谈一点：亚里士多德的巨大权威。这一权威使人们受束于地心说，妨碍了其他“天才”换一个角度来看待天文观察资料。只有到哥白尼时代，这一权威才开始面临整体瓦解的可能。
我并不是说后人盲从亚里士多德的巨大权威。亚里士多德体系中的困难和缺陷，从他的学生开始，就不断被明确指出。中世纪是一个信仰上帝的时代，哲学家、即使是唯一的哲学家，其外部权威也是有限的，在哲学思辨方面，中世纪人并不缺乏批判力。例如布里丹以陀螺的转动和两头都削尖的标枪的运动来反对亚里士多德的推动说，论证冲力说。他进一步由此推断天体的周转不是由神或天使推动的。奥康姆的威廉、尼古拉·奥里斯姆（Nicolas Oresme）、库萨的尼古拉等其他晚期中世纪的重要思想家也都曾提出过地球周日绕其轴自转的学说。
亚里士多德的天学有不少缺陷，针对这些缺陷，不断有人提出质疑。可是，在哲学—科学传统中，天学不仅与物理学连在一起，而且也与伦理学、美学、宗教信仰连在一起，例如高洁和低俗。这种联系在基督教学说中具有更强的道德意义，罪恶发生在低处，发生在地上，是基督教的一个成说。“基本的天文学概念已成为更为庞大的思想结构的组成部分。”[45]你可以挑出亚里士多德天文学里的这个那个毛病，在这一点那一点上批评者可能更有道理，但若这一得之见和其他事情互相抵触，就没有多大的理论说服力，很难撼动亚里士多德整体解释的权威。你拿不出什么东西来取代他。单独反对地心说是薄弱的，进一步的思考就要让你面对亚里士多德所有的观念，关于运动的观念，关于位置的观念，关于元素的观念，关于人类社会和神性之间的关系的观念。“一个独一无二的中心地球概念与亚里士多德思想织品中太多的重要概念交织在一起。”[46]实际上，托勒密本人就承认，其他的宇宙论，特别是地动说，单从天文学上看，“就星空的表观而言”，并不是断然不可接受的。但他指出，地心说以外的其他宇宙论和整个物理学冲突。我们还记得亚里士多德关于地球之为宇宙中心和地球之为圆形的论证，他的论证由于互相支持而显得特别强有力。要推翻亚里士多德—托勒密的天文体系，就得推翻整个物理学，甚至要推翻伦理成说和宗教教义。人们是否做好了这种准备呢？
亚里士多德的权威更多依赖于他提供了一套整体的理论，一套大致自然可解的理论。在这个整体解释中，诸多观念互相联系互相支持。例如，地心说和位置类型的空间观就相当契合，从而又与天尊地卑的一般观念相合。日心说传到中国以后，人们也因为它与这些一般观念不合而加以拒斥，西人“以为地球动而太阳静……上下易位，动静倒置，则离经叛道，不可为训”[47]。
不过，说到理论整体性，我愿特别强调，亚里士多德体系的整体性不是像近代物理学那样依赖于数理推论上的一致，而是像库恩所指出的，更多依赖于各个论点及其互相联系的自然可解。地球是不动的，这当然是迎合我们的常识的，我们感觉不到地球正在以巨大的速度旋转。地球处在中心，所以天上的东西会掉下来，这是我们常识很容易达到的结论。星星都镶嵌在一个天球上，所以所有的星星都在同步转动，这对常识也是具有说服力的解释。古典理论并不止于理论上自圆其说。所以，单说理论整体性还不够，这里涉及的是理论与常识的深层观念相互联系的整体性。亚里士多德的理论是和自然常识联系在一起的，他所表述的理论在很大程度上原本就深深埋藏于我们的常识之中。扎根在荣格等人所说的认知原型之中。“亚里士多德有能力以一种抽象和逻辑一致的方式表述许多关于宇宙的自发的感知，这些感知在他给予它们一个合乎逻辑的说法之前已经存在了数个世纪……孩子的观点、原始部落成员的观点以及心理退化病人的观点以惊人的频率与他相似。”[48]
所以，尽管亚里士多德理论中的几乎每一个弱点都曾一直有人提出质疑，但是没谁设想从整体上否定亚里士多德的整个体系。我们须从这个角度来理解为什么公元三世纪不可能出现哥白尼，即使出现了哥白尼，写出了《天球运行论》，它也只是比阿里斯塔克论证得稍更完备的一种见解。哥白尼革命所要求的不是哥白尼一个人，一个“天才”，而是一个时代的成熟，在这个时代里，有识之士准备好了接受哥白尼的天才，他们相互呼应，准备好了从整体上挑战亚里士多德。代表这个时代向亚里士多德发起总体挑战的不是哥白尼，是伽利略。奥里斯姆等中世纪思想家对亚里士多德的质疑后来多被伽利略采用，他在那些个别论证上并未增添多少新内容，但那些论证在伽利略那里服务于一个整体理论，因此获得了崭新的强大力量。
证伪
这里可以顺便谈到波普尔的证伪理论。亚里士多德体系的命运是个突出例证，说明波普尔的证伪理论，至少就其通俗版本而言，尽管广有影响，实际上是不能成立的。拉卡托斯等人就此做了相当充分的讨论，我这里只简略谈几点。
一个理论与观察资料不符，有些现象不能由这个理论得到解释，这些都远不足以证伪这个理论。在波普尔之前，库恩已经设想过证伪理论。不过，他清醒地看到，证伪学说有点儿纸上谈兵。托勒密和哥白尼都大致与既有的观测资料相吻合，又有很多处与观测资料不合。没有哪个理论，包括现代的十分成熟的物理理论，和所有观察完全吻合。总有尚待解释的现象存在。古典哲学—科学理论并不要求自己解释所有现象，因为它们区分自然和偶然。大部分现象是偶然的，不需要解释也不可能提供解释，比如为什么昨天下雨今天晴天，你昨天为什么把火车时刻记错了。[49]物理主义还原论要求自己能够解释所有现象，但这个要求只是原则上的要求，只是说，如果你对一个现象有兴趣并努力尝试，如果一切现象细节都已被掌握，你将能够在物理理论的框架中提供解释。
何况，当证据与理论不合，出错的不一定是理论，很可能是辅助假说出了错，而辅助假说往往是默会的，没有受到注意。按照哥白尼的理论，人们应当能够观察到恒星的视差，实际上却观察不到。后来我们知道，这是因为恒星离开地球的距离比当时所设想的要遥远得多。在这一事例中，理论与观测不符所证伪的是当时对恒星距离的一般认识，而不是证伪了哥白尼的日心说。天王星的位置与牛顿力学的预言不合，其结果不是证伪了牛顿力学，而是发现了海王星。在没有发现海王星的时候，人们有一个默会的看法，即天王星之外不再有大行星。
由于理论的整体性，不会出现简单的证伪。如果一个理论能大规模解释相关的现象，尤其是同时又能够解释其他理论解释不了的奇异现象，我们就把它接受下来。一个理论若具有整体性和完备性，就不会由于与观察偶有不符而被轻易放弃。牛顿力学是个相当完备的理论，当人们发现天王星的位置与之不合，人们根本不是去急着否定牛顿理论，而是在这个理论的基础上发现一个谜题的答案。
我们甚至可以说，一个整体理论不可能被驳倒，只能被另一个整体理论取代。[50]亚里士多德—托勒密体系提供了一个例证，它不是被驳倒的，而是被哥白尼—开普勒日心说取代的。
[1]梁治平，《自选集》，广西师范大学出版社，1997，159页。
[2]Sophist这个词，词根也是sophia，智慧，喜欢的人把它译成“智者”，不喜欢的人译成“诡辩家”。我觉得还是随某些译者把它译作“智术师”为好。
[3]《孟子·滕文公下》。
[4]哥白尼在《天球运行论》第一卷第二章论证大地是球形的，列举的理由也大致如此。
[5]这是亚里士多德在《物理学》和《形而上学》中的说法。在《论天》里，他似乎提出了另一种思路：以太这种第五元素有它自己的自然运动，圆周运动，并以此来解释天球的转动。
[6]拓扑学，topology，就是从这个词来的。
[7]亚里士多德，《论天》，270b2起。
[8]《周易程氏传》卷一。
[9]亚里士多德，《论天》，269a20。
[10]同上书，269a10。
[11]亚里士多德留下来的著述多半都是讲义、讲课纪录之类的形式。处理各种课题，它们虽然相当周到，但并不像我们现在的教科书，倒更像是在与前辈进行辩论。
[12]洛夫乔伊引用蒙田等人与哥白尼的争论，论证说在中世纪传统中，“世界的中心不是一个光荣的位置，而是……较低成分的堕落之处”，人在宇宙中的重要性“与天文学上的地球中心说无关”。（洛夫乔伊，《存在巨链》，张传有、高秉江译，江西教育出版社，2002，122—123页。）在中世纪的部分明述理论中，事情的确是这样。但这并不反证在我们的一般观念中，中心是与尊贵联系在一起的。从哥白尼的论点中我们可以清楚地看到这一点。
[13]S.温伯格，《终极理论之梦》，李泳译，湖南科学技术出版社，2003，7页。
[14]F.奥斯特瓦尔德，《自然哲学概论》，李醒民译，华夏出版社，2000，97页。
[15]伊尔比—马西，Greek Science of the Hellenistic Era，Routledge，2002，13页。
[16]库恩，《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学出版社，2003，102页。
[17]爱因斯坦，见伽利略Dialogue Concerning the Two Chief World Systems的序言，University of California Press，1970，x—xi。
[18]“五贤帝”即涅尔瓦、图拉真、哈德良、安东尼·庇护、奥勒留。
[19]科恩，《科学中的革命》，鲁旭东、赵培杰、宋振山译，商务印书馆，1999，57页。
[20]库恩，《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学出版社，2003，71页、142页。
[21]E.A.伯特，《近代物理科学的形而上学基础》，徐向东译，北京大学出版社，2003，33页。《天球运行论》的简短前言的确说，这本书里的假设“并非必须是真实的，甚至也不一定是可能的”，这本书所提出的原理并不期求读者信之为真，只须“认为它们为计算提供了一个可靠的基础”。然而，开普勒对这篇前言考证之后，认定它是主持出版这本书的奥西安德所写；后世多数论者同意开普勒的结论，但仍有重要的科学史家相信它是哥白尼本人所写。参见科恩，《科学中的革命》，鲁旭东、赵培杰、宋振山译，商务印书馆，1999，146页。
[22]库恩，《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学出版社，2003，167页。
[23]例见洛夫乔伊，《存在巨链》，张传有、高秉江译，江西教育出版社，2002，127页；斯蒂芬·梅森，《自然科学史》，周煦良等译，上海译文出版社，1980，121页；科恩，《科学中的革命》，鲁旭东、赵培杰、宋振山译，商务印书馆，1999，145页。
[24]哥白尼的学生和辩护士莱蒂克斯说，钟表匠从来不安装多余的轮子。后世科学史家梅森也明确说“哥白尼体系比托勒密的体系简单得多，漂亮得多”。（斯蒂芬·梅森，《自然科学史》，周煦良等译，上海译文出版社，1984，120页。）
[25]库恩，《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学出版社，2003，171页。
[26]科恩，《科学中的革命》，鲁旭东、赵培杰、宋振山译，商务印书馆，1999，150页。
[27]同上书，155页。
[28]同上书，51页。
[29]斯蒂芬·梅森，《自然科学史》，周煦良等译，上海译文出版社，1984，118页。
[30]哥白尼，《天体运行论》，叶式辉译，武汉出版社，1992，24页。
[31]科恩，《科学中的革命》，鲁旭东、赵培杰、宋振山译，商务印书馆，1999，612—613页。
[32]在开普勒那里，数学仍具有形而上学性质。
[33]库恩，《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学出版社，2003，137页、223页。
[34]总的说来，社会对科学提出的新颖结论变得越来越容易接受。不过，这里还牵涉其他许多因素。例如，科学结论的革命程度从科学内部看和从科学外部看是不一样的。孟德尔发现遗传规律，这是个重大发现，但对社会观念影响较小。牛顿的万有引力在科学内部具有强大的革命作用，在物理学界内部引起巨大争议，但社会接受这一观念没有很大阻力。与孟德尔和牛顿相对照，哥白尼和达尔文就容易视作离经叛道。
[35]“没有望远镜的帮助或者与天文学并无明显关系的那些精致的数学的帮助，就不可能为地球是运动的行星这个论点提供有效的论据。”库恩，《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学出版社，2003，43页。
[36]同上书，42页。
[37]参见汉斯·布鲁门贝格（Hans Blumenberg），The Genesis of the Copernican World，trans. by Robert M. Wallace，MIT Press，1987，第三部第5章，尤其是370—374页。
[38]亚历克斯·罗森堡，《科学哲学》，刘华杰译，上海科技教育出版社，2004，190页。我下一节将引用一段阮元的话例证清人对日心说的反对。阮元为这种态度提供了一种奇特的辩护。他夸奖中国的“古推步家”涉及“七政之运行”的时候，“但言其所当然，而不复强求其所以然，此古人立言之慎也。……但言其所当然，而不复言其所以然之终古无蔽哉！”阮元，《畴人传》卷46，中华书局，1991，609—610页。
[39]罗杰·牛顿，《何为科学真理》，上海科技教育出版社，2001，55页。
[40]也可能是超新星。
[41]我们还记得，哥白尼是数理天文学家，他的著作里尽是高深的数学，无法直接对普通人产生影响。
[42]似乎只有阿拉伯人Al-Zarkali在十一世纪曾尝试用一个椭圆的均轮代替水星的本轮，以便对托勒密体系略加修正。
[43]拉卡托斯，《科学研究纲领方法论》，兰征译，上海译文出版社，1986，263页。
[44]我们这里常把亚里士多德体系和托勒密体系当作一回事来说，但如我多处提示的，两者自有很大差异。亚里士多德的天学体系是其物理学的一部分，是关于实在的学说。托勒密体系则带有很强的操作性质。这一根本差异体现在很多具体方面。例如，亚里士多德的天学里有动力学而托勒密没有。又例如，在亚里士多德宇宙里，地球实实在在处于中心位置，而在托勒密体系中，众星绕之周转的精确中心是一个虚空点。中世纪哲人对这些差异非常敏感，并经久不息地为之发生争论。但这里是就地心说这一主要立场着眼，在这一点上，哥白尼学说是把亚里士多德和托勒密合在一起来反对的。
[45]库恩，《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学出版社，2003，75页。
[46]同上书，82页。
[47]阮元，《畴人传》卷46，中华书局，1991，610页。
[48]库恩，《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学出版社，2003，94页。
[49]这