【現代思維的誕生】（4）新天文學和宇宙觀

「日心說」和「地心說」的對決，其影響遠遠超出了天文學、科學。

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（註：本文是我對美國賓夕法尼亞大學教授AlanKors的講座【現代思維的誕生】的譯述。——風鈴）

經院哲學把宇宙分成兩部分，以月亮為界：月亮和地球是不完美的、多變的，而太陽和星星卻是完美的、恆久不變的；天文學研究的是上帝所在的空間，是一種崇高的學問。既然天文學這麼重要，它的任何變化，都有可能對整個經院哲學形成根本性的挑戰和威脅。

在20世紀，一個天文發現就是科學上的發現，除非它預告「世界末日」什麼的，不會影響人們的生活，大家該幹嘛還幹嘛。但在17世紀，天文學的新發展卻從哲學的深度對經院哲學的統治地位形成了挑戰。

咱們先來看看十七世紀以前的天文學是什麼樣的。

經院哲學所支持的天文學觀點是由古希臘的學者托勒密（ClaudiusPtolemy）在公元二世紀提出的。他認為地球是宇宙的中心；這倒不是說地球最重要，而是說它離上帝很遠。他認為日月星辰都以地球為圓心旋轉，而且那些旋轉的軌道都是完美無缺的圓。這就是所謂「地心說」。

1537年版的托勒密「地心說」

但是經院哲學的「辯論法」中有一條是「經驗」（見第二講），要求實驗的數據和理論相吻合。「地心說」和「圓形軌道」就在這裡出了問題：學者們用望遠鏡長期觀察的日月星辰的位置，和「地心說」理論預測的不一致；既不像是以地球為圓心，也不像是圓形軌道。當然，我們現在知道，太陽系的行星繞著太陽轉，而且它們的軌道是橢圓形的；但這個問題要等著牛頓去解決。牛頓以前的人們也試圖修改托勒密的理論，想方設法讓觀測數據合乎「地心說」。比如把有些軌道的圓心從地球換成其它的星球。這種「修正」並沒有完全解決問題，反而把那理論搞得很複雜。

經院哲學對世界的解釋基本上是定「質」不定「量」的，儘管它在數學、幾何學方面也有進展。比如說，石頭會向下落，一直滾落到最低的地方，為什麼呢？經院哲學解釋說：石頭下落符合它在宇宙中的位置和存在的目的；石頭沒有靈魂，離上帝最遠，理應向下落，低處才是它該去的地方。同樣，雨水從天上落下來，那是因為上帝安排了讓它給植物澆水。（明白了這一點，也就知道當牛頓發現了重力，解開了蘋果為什麼從樹上掉下來的謎，在當時是怎樣的創新、怎樣的轟動。——風鈴）

這種「不定量」的宇宙觀，在十六世紀被一個叫做「新畢達哥拉斯」的學派質疑。（畢達哥拉斯是發現勾股定理的古希臘學者。）這些學者相信上帝的完美也體現在天體的完美中，比如圓形軌道比橢圓形的更完美；同心圓比不同心的圓更完美；他們對「完美」賦予了幾何與數學的定義。

到了16世紀中葉，天文學者哥白尼修改了托勒密的「地心說」，把太陽放在了宇宙的中心，但保留了行星的圓形軌道。這樣一改，雖然減少了和觀察數據的不一致，但還是不能完全吻合。

17世紀初最精準的天文數據是一個丹麥人TychoBrahe測量記錄的。他本人雖然相信「地心說」，但他的天文數據卻被開普勒（JohannesKepler）所繼承。開普勒是個非同尋常的人物；他不但有多方面的學識，而且有非凡的執著和毅力。那時的數學工具還很原始，開普勒用驚人的努力去驗證哥白尼的日心說。他內心相信哥白尼是對的，太陽理應是宇宙的中心，一切星體的運動都應該是完美的圓。

哥白尼的太陽系

但是開普勒根據數據算出來的軌道卻不是圓形；再算一次，仍然不是圓形；反覆算，還是一樣；只有用橢圓形的軌道才能和數據相合。1609年，開普勒得到了兩個結論：

1.行星繞太陽的軌道是橢圓形的。這點對開普勒的信仰是個極大的打擊，他直言這個結論是「一車子屎」，因為橢圓不「完美」。

2.如果把行星和太陽連成一線，在相同的時間內，那條線所掃過的面積也是相同的。開普勒在這裡找到一些安慰，畢竟這個幾何規律讓他覺得這個解釋雖然不完美，但至少不是無序的。

接下去的十年，開普勒繼續為橢圓軌道尋找更加和諧的規律。1619年，他做出了第三個結論：

3. 一個行星公轉的周期的平方，和它與太陽的平均距離的立方成正比。

開普勒關於行星軌道的三條定理

開普勒這次很高興，他的理論不但和天文測量數據相當吻合，而且背後有簡潔的數學公式可計算！他自認找到了宇宙和諧的秘密：

「18個月前，我看到了曙光；3個月前，我看到了天亮；幾天前，我看到了日在中天的美好；現在，已經沒有什麼能阻止我。我任憑自己被神意驅使，不在乎藐視我的人們。我偷了埃及人的金船，在遠離埃及的地方，為我的上帝造出了一塊聖地。假如你對我憤怒，我將承受。此事已鑄成，無可更改。我寫給現時的人們，或者是寫給未來的人類，我不在乎。也許我的書一百年內沒有讀者，但是上帝他已經等待了6000年，等待有人用真正理解的目光，凝視他的創造物。」

（開普勒的這段話，讓我領會到早期的歐洲科學家們是如何把科學與對上帝的信仰統一起來的。開普勒是有神論者，但他尊重事實，尊重數據。對他來說，解開自然界的謎是理解上帝，而且相信上帝會欣賞他的理解。後來的牛頓對上帝的態度也是這樣的。我從前所受的教育，認為科學家必須是無神論者；但現實不是這樣；過去不是，現在也不是。西方有很多信教的科學家。——風鈴）

開普勒的同行和筆友伽利略（Galileo）也很相信哥白尼的學說，但他卻不接受開普勒的定理，認為那些定理有猜測的嫌疑。開普勒的理論，直到牛頓發現萬有引力以後才得到證實。但伽利略同意開普勒的看法，自然世界應該用定量的方法來理解，而不只是定性，更不是用「完美」和「終極目的」來解釋。（這是科學發展的一大步。沒有定量的研究，就沒有現代科學。—— 風鈴）

伽利略自己改進瞭望遠鏡，用全新的眼光去觀察天體的運動。他在和一個經院哲學學者辯論時寫道：「你沒搞清楚應該到哪裡去找真理。你從人類寫的書里尋找，但自然之書才是你應該讀的。」「你得懂得創世者的語言，才能理解自然之書。」「自然之書是用數字、幾何的語言寫成的。」

對當時的很多人來說，伽利略對經院哲學最大的危險、最具革命性的攻擊，在於他摒棄了傳統的「完美性」、「目的性」的自然哲學觀，在於他對「本質的屬性」和「二手的屬性」的區分。伽利略認為，我們人類對於世界的體驗是「二手的屬性」，是外部世界通過我們的感官所形成的，不是外部世界本身。比如我們說一個東西是黃色或紅色，甜或苦，美或丑，這些都是觀察者的感官和外界互動的結果。不管我們人類對它如何認識，自然界都有它「本質的屬性」；上帝造出來的自然界，其屬性是量化的，有尺寸、有形狀的，可測量的。而經院哲學所稱的「完美性」和「目的性」，只是我們人為加給自然的「二手屬性」而已。（伽利略這是對經院哲學世界觀的徹底顛覆。——風鈴）

伽利略挑戰了經院哲學的公認權威。他「以子之矛，攻子之盾」，反駁經院哲學：亞里士多德自己的學識也是通過對世界的觀察得來的。「假如亞里士多德活在今日，他也會同意我的意見。」

伽利略遇到的最大障礙是神學。比如《聖經》里說，上帝命令太陽靜止不動，是為了讓以色列人打勝一場戰爭。伽利略辯解道：「上帝寫了兩本書，一本是《聖經》，另一本是自然。上帝是個完美的作者，他不會自相矛盾，因此這兩本書都沒錯。我們從自然學到的知識不會假；如果《聖經》和自然知識有矛盾，那不是《聖經》的錯，而是人們對《聖經》的解釋不對。」「《聖經》告訴我們如何進天堂，而不是教我們天堂是如何運作的。」比如我們常說到「日落」和「日出」，但那是描寫平常人的生活體驗，而不是講述天文理論。《聖經》里講到「上帝的手」，可上帝是神，沒有身體、沒有手啊，說「上帝的手」，是不是意味著對上帝的褻瀆呢？伽利略說，解釋《聖經》必須考慮到人的體驗，不能只從字面上理解，並以此作為標準去衡量其它知識是不是正確。神學可以像女王一樣統領科學，但它不能代替其它科學。假如你生了病，你要看醫生，而不是去看神學家。假如你需要寫合同，那你該去找律師，而不是找神學家。同樣，假如你要了解自然現象，那你應該請教研究自然的人，而不是神學家。（這是伽利略試圖把神學和自然哲學分開的嘗試。——風鈴）

針對哥白尼的「日心說」在歐洲的學校被禁，伽利略寫道：「真相是壓制不住的，因為你不能強迫人們都閉上眼睛不去看；你要剝奪上帝給予人類的經驗和數學邏輯才做得到。上帝所造的世界本身才是最終檢驗真理的標準，而不是這個神學家或那個神學家對於《聖經》的解釋。」伽利略的理論，不但引導人們改變自己的世界觀，而且是重大的、結構性的改變，非同小可。

羅馬教皇當然不能容忍伽利略這樣顛覆它的權威。教會對他栽贓陷害、拷打審判，將他終生囚禁在家，剝奪他寫書、教課的權利。但是伽利略繼續寫出了為現代物理學奠基的著作，偷偷地運了出去。

伽利略的手稿

隨著17、18世紀的推進，越來越多的人認為：伽利略不但是一個了不起的天文學家、物理學家、哲學家、將我們對世界的了解量化的人，而且是一個象徵；他代表了精神獨立的、拋棄成見的自然哲學（即科學），為了探索世界而作的抗爭。

開普勒和伽利略的發現讓人們意識到：使用正確的方法，人類終於第一次以自己的心智理解了事物的真正屬性，第一次看到了上帝造物的智慧。這是17世紀思維革命的戲劇性所在。

（待續）

本文插圖均來自互聯網，鳴謝!

（艾倫.考爾斯教授是牛津出版社出版的四卷《啟蒙運動大百科全書》的總編輯。如果您有意聽考爾斯教授原汁原味的講座，可以通過美國的公共圖書館借到CD書《TheBirth of the Modern Mind: The Intellectual History of the 17th and18thCenturies》。更多資料見：http://www.thegreatcourses.com/tgc/courses/course_detail.aspx?cid=447）
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