来源:弗洛里斯·科恩《伯特与自然的数学化》

张卜天 译,《科学文化评论》

2012年第 1 期,第111-119页。

 转自:丽泽哲学苑
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弗洛里斯·科恩(H. Floris Cohen)
荷兰科学史家
曾任莱顿布尔哈夫博物馆馆长(1975-1982),特温特大学科学史教授(1982-2001),2007年起任乌德勒支大学比较科学史教授。
对于自然的数学化来说,1892年是伟大的一年——这年出生的不仅有戴克斯特霍伊斯(E. J. Dijksterhuis)和亚历山大·柯瓦雷(Alexandre Koyré),而且还有大西洋彼岸的埃德温·阿瑟·伯特(Edwin Arthur Burtt)。伯特接受的是神学和哲学教育,他在科学史领域只写了一部著作,即1925年的哥伦比亚大学博士论文《艾萨克·牛顿爵士的形而上学》(The Metaphysics of Sir Isaac Newton),1924年4月以作者最终选定的标题《近代物理科学的形而上学基础》(The Metaphysical Foundations of Modern Physical Science: A Historical and Critical Essay)出版。1932年出了修订版,此后作者就没有再理会这本书。目前流行的17世纪科学史概述在结尾的参考书目中经常会提到这部著作,把它当作另一篇类似的概述。但实际上它远不止于此,而是某种相当不同的东西。这本书始于而且通篇都渗透着伯特本人提出的一个特殊哲学论题,它涉及心灵和精神在近代思想中的地位。作者之所以转向历史,并不是为了用一些符合预定模式的历史事例来说明一个现成的论题,而是因为这一论题的性质本身迫使作者到历史中寻求澄清。全书把该论题当作一条指导线索,有助于选择和组织材料,但并未把论点强加于这些材料。伯特的著作与同样出版于1924年的戴克斯特霍伊斯的《下落与抛射》(Val en worp)一起,第一次对近代早期科学起源的关键方面作了真正语境式的历史讨论。但与戴克斯特霍伊斯的著作截然不同,伯特的著作并没有把迪昂论题当作出发点。虽然《列奥纳多·达·芬奇研究》(Études sur Léonard de Vinci)和《宇宙体系》(Système du monde)在伯特的参考书目中有所提及,但显然没有受到特别重视。他认为中世纪提供了一种关于人与自然的统一观念,这种讨论并没有因为迪昂的发现所可能引发的怀疑而受到影响。
总体说来,《近代物理科学的形而上学基础》的命运有些奇特。它并非源于任何主流,也没有亲自创造一个主流,或者力图融入其他主流。它处于哲学或历史的潮流或时尚之外,因而恰恰代表了一种无价的东西:一位独立思想家的独立思考。尽管此书还不会被遗忘,因为直到今天它仍被不断重印和阅读,但我认为这部著作的重要性尚未得到广泛认识。我们后面会看到,孤独的伯特的论述在某种意义上仍然与当今科学革命的讨论方向密切相关。更重要的是,柯瓦雷的科学革命概念可能正是源于伯特的这部著作。
伯特的关键问题
《近代物理科学的形而上学基础》既对作为一种前所未有的思想历险的17世纪科学的成就表示了由衷的赞赏,又强烈表达了这样一种信念:从逻辑分析和哲学分析的角度来看,它所导致的整体世界观极其片面,令人沮丧,明显站不住脚,从根本上讲是不负责任的,而且已经渗透到我们一切现代思想之中。伯特的观点可以总结为一个悖论:自主的心灵遭到了贬低,并从据说真实的原子宇宙中流放了出去,构成宇宙的原子则按照数学定律在几何空间中运动。此悖论与人类心灵的最高成就之一同时出现,而且是其直接后果。
伯特发现,近代早期科学出现之前,整个希腊和中世纪时期的西方文明关于人在自然中位置的主导观念与后来有根本不同:
这一时期盛行的世界观持有一种深刻而持久的信念,即拥有希望和理想的人是宇宙中至关重要乃至起支配作用的事实。……整个自然界被认为不仅为人而存在,而且也直接呈现于人的心灵,并且能为人的心灵完全理解。因此,用来解释自然界的范畴不是时间、空间、质量、能量等等,而是实体、本质、质料、形式、质、量——这些范畴是在尝试为人对世界的独立感觉经验及其主要运用中觉察到的事实和关系赋予科学形式时发展起来的。……
……正如在中世纪的思想家看来,认为自然从属于人的认识、目的和命运是完全自然的;现在,人们也自然而然地把自然看成独立自足地存在和运作,而且就人与自然的基本关系是完全清楚的而言,人们也自然而然地认为,人的认识和目的是由自然以某种方式造就的,人的命运完全取决于自然。
在伯特看来,哲学的首要任务是让“具有崇高精神权利的人”恢复到一个更恰当的位置,而不仅仅一种可以还原为近代科学原子范畴的东西。他当然并非建议回到中世纪或诸如此类的东西,相反,新哲学应当建立在科学成就的基础之上,需要拒绝的只是它的形而上学基础。为此,伯特坚信必须转向历史。不过不是转向哲学史。原因在于,自牛顿以来,哲学家们曾经力图恢复这种位置,但大都徒劳无功。他们的失败表明,近代早期科学的形而上学基础从那时起就一直牢牢控制着理智思想。它使得哲学家“无法经由这些变化了的术语来重新思考一种正确的人的哲学”。因此,要想扫清道路到达某个出发点,使我们有可能获得一种新的、完全现代的、更加令人满意的关于人与自然的哲学,就需要从历史上考察这个形而上学基础及其对我们思维习惯的控制一开始是如何产生的。于是问题是:

人们到底是如何开始通过时空中的物质原子,而不是按照经院哲学范畴来思考宇宙的呢?……从1500年至1700年间到底发生了什么完成了这场革命?在这场转变的过程中,又有哪些基本的形而上学含义被转移到了一般哲学之中?……
我们所提议的……是一种颇受忽视的历史研究,亦即对近代早期科学的哲学尤其是艾萨克·牛顿爵士的形而上学进行分析。……我们必须把握住整个近代世界观与之前世界观的本质差异,并把这种清晰设想的差异用作指导线索,以根据其历史发展挑选出每一个重要的近代预设进行批判和评价。……要想对我们的问题给出总的回答,就必须转向近代科学的创造性时期,特别是17世纪。
伯特深知,要想转向牛顿的形而上学,他这代人比之前任何时代的人都更有优势,因为这代人目睹了牛顿在科学领域几乎不受限制的权威性第一次被成功颠覆。因此伯特强调,牛顿作为科学家要比作为哲学家伟大得多。牛顿基本上不加批判地接受了由开普勒、伽利略、笛卡儿、波义耳等前几代人所创造的新世界观的大部分内容,只是加入了他认为现成的实证主义倾向。由此产生的空间、时间、因果性、“人与其认识对象的关系”等形而上学观念连同其科学成就被欧洲思想界不加批判地继承和采用:

然而,在这些敏锐的批判性思想家当中,没有一位把自己的批判武器对准那位处于整个重要转变中心的人物的工作(对于20世纪哲学家来说,这是一项有益的重要教训)。在学术界,还没有谁既能在物理运动领域保全辉煌的数学胜利,同时又能揭示新的因果性学说所涉及的重大问题,揭示那种尝试性的、折衷的、无法作理性解释的笛卡儿二元论的内在模糊性,在这场运动的过程中,这种形式的二元论就像一个部落神祗那样如影随形。这是因为,以牛顿名义进行的绝对而无法反驳的证明已经横扫全欧洲,几乎每一个人都臣服于它的权威统治。只要在某个地方万有引力定律被当作真理传授,那里就会悄然潜入一种信念作为它的光环,即人只不过是一部无限的自动机器的可怜而局域的旁观者以及它的毫不相干的产物,这部自动机器在人之前永恒地存在着,在人之后也将永恒存在,它把严格的数学关系奉为神圣,而把一切不切实际的想象视为无能;这部机器是由在无法觉察的时空中漫无目的地游荡的原始物质所构成的,一般来说,它没有任何性质能够满足人性的主要兴趣,只有数学物理学家的核心目标除外。实际上,如果对这种目标本身进行明确的认识论分析,它就会显得不一致和毫无希望。
然而,倘若真的沿着他的方向作了理性批判,他们能够得出哪些激进结论呢?

伯特激进的历史批判给人留下的最深刻印象也许是,这种批判是以一种尚未存在的哲学的名义做的,他坦承,除最简单的提纲以外(该书的“结论”部分对此作了尝试性的描绘),他对这种哲学一无所知。他的书旨在为理想中的读者扫清道路,他们能在近代科学成就和与之相伴随的形而上学废墟基础上比作者本人更好地建立一幢新的哲学大厦,它能更好地满足人的精神需求,也更加符合我们对人的精神在宇宙中独特地位的敏锐体验。到目前为止,这种理想的读者似乎还没有出现。
显然,上述立场未必具有宗教性,但可能容易引出一种宗教结果。伯特后来致力于“构建一种令人信服的、鼓舞人心的人的哲学”表明,这的确是他所走的道路。这可能是伯特从1932年直到1989年去世不再费心去详细阐述或更新他在《近代物理科学的形而上学基础》中提出的历史哲学观点的最有可能的原因。1987年,我曾有幸与95岁的伯特交谈了几分钟,他告诉我,他的朋友和同事经常劝他继续从事科学史研究,但无论如何,他的思想关切已经无可挽回地改变了。但我相信,在《近代物理科学的形而上学基础》与他后来的《寻求哲学的理解》(In Search of Philosophic Understanding,1965)和《人的旅程》(The Human Journey,1981)等著作具有一种潜在的统一性,我希望有朝一日能够进行更深入的研究,以重建伯特整个历史、哲学和宗教思想的这种统一性。
伯特在《近代物理科学的形而上学基础》中认为,宗教主要表现在,17世纪的科学家和哲学家为摆脱他们自己创造的形而上学困境找到了一条太过容易的出路:诉诸上帝,让上帝为他们新的科学世界观所无法解释的一切负责。那么,伯特所理解的这种新世界观的本质特征是什么呢?
数学世界观
首先要明确一点,伯特并不像后来戴克斯特霍伊斯、巴特菲尔德(Herbert Butterfield)、霍尔(A. Rupert Hall)等人那样,打算写一部关于17世纪科学革命时期科学观念的历史概述,而是希望关注这些科学观念的哲学基础和内涵。对于那些否认开普勒、伽利略、牛顿等人既是科学家也是哲学家的人来说,伯特的书必定毫不重要。事实上,斯特朗(E. W. Strong)在1936年就曾指出,16、17世纪的科学家们关于整个世界结构的说法即使不是完全破坏了他们正面的科学成就,也与它们毫不相关。
然而,《近代物理科学的形而上学基础》之所以是对科学革命编史学的一项重要贡献,恰恰在于伯特把伽利略、开普勒等人的实际工作与其科学成就的形而上学基础和内涵谨慎地联系在一起。这本书建立在那些科学家业已出版的著作的坚实基础之上。伯特发现,这些人作为科学家一般来说要比作为哲学家优秀得多,但关键在于,在新科学光环的笼罩之下,他们的大量思想遗产进入了近代思想的主流。通过从一种新的视角深入研究历史文献,这位非同寻常的科学史家大大促进了我们对近代早期科学起源的理解。
其历史考察的出发点是这样一个问题:面对着如此众多看似合理的相反的经验证据,哥白尼和开普勒为什么会接受日心说的宇宙观念?回答是,两人都认为这种观念比地心说更令人满意,因为它“使天文学事实有了一种更简单、更和谐的数学秩序”。接着伯特指出,16世纪更大的思想框架的某些特征为这种对经验事物的新的数学处理提供了肥沃土壤(在这些思潮中他简要提到了新柏拉图主义),并进而表明这种新的数学研究方法在17世纪是如何逐渐扩大领地的。
在哥白尼的工作中我们只能看到最初的迹象。倘若不是同时出现了一种他样的世界观,天文学不可能迈出这新的一步。开普勒又把它实质性地向前推进了一步,他认为:
隐藏在观测事实背后的数学和谐是这些事实的原因,或如他通常所说,是这些事实何以如此的原因。这种因果性观念实质上是用精确的数学重新解释的亚里士多德的形式因。
开普勒对科学假说的看法把数学原因与经验联系在了一起:

正确的假说总是一种更具包容性的观念,它能够把迄今为止被认为迥异的事实结合在一起,能够在此前尚未得到解释的杂多之处揭示出数学的秩序与和谐。……这种更具包容性的数学秩序是在事实本身之中发现的。
这种看法促使开普勒对两种不同层次的实在性作出了基本区分:

真实的世界是可在事物中发现的数学和谐。不符合这种基本和谐的那些易变的表面性质在实在性上层次较低,存在得并不非常真实。
伽利略进一步拓展了这种总体上几何的实在性观念。这种观念把他的方法、成果和背后的世界观结合在了一起。世界的数学结构意味着“感官的世界并不能说明它自身”。感官向我们提供了一个需要解释的世界,但却没有提供使世界起初就能得到解释的理性秩序。由此便得出了伽利略那独特的实验方法:

从整体上看,伽利略的方法可以分为三步:直觉或分解、证明和实验,每一种情形都使用了他最爱用的术语。面对着这个感觉经验的世界,我们把某种典型的现象孤立出来并尽可能作出完整考察,这首先是为了直觉出那些简单而绝对的要素,由此可以把该现象最为容易和完整地表达为数学形式;换句话说,这等于把感觉事实分解为这些定量组合的要素。一旦恰当地完成这一步,我们就不再需要感觉事实;由此得到的要素便是感觉事实的实际组成部分,由这些要素通过纯粹数学所作的演绎证明(第二步)对于该现象的类似情形必定总是为真,即使有时不可能从经验上确证这些情形。这解释了伽利略那些更具先验色彩的说法为何如此大胆。然而,为了得到更加确定的结果,特别是用感觉实例来说服那些不大相信数学具有普遍适用性的人,如有可能,不妨给出一些结论能够用实验进行检验的证明。然后,借助于由此获得的原理和真理,我们便可以继续研究更为复杂的相关现象,发现其中还蕴含着哪些数学规律。
在基本的数学世界观的影响下,伽利略和开普勒一样(但以一种坦率得多的方式)截然区分了后来所谓的“第一”性质和“第二”性质:“一种是绝对的、客观的、不变的和数学的东西;另一种则是相对的、主观的、变动的和可感的东西。”

伯特的核心哲学关切正是这个历史进程:
现在,通过把这种第一性与第二性的区分表达为可以对自然作出新的数学解释的术语,我们就迈出了把人从真实的原初王国流放出去的第一步。
正因为对人的生活至关重要的东西无法用定量方式来处理,因此唯一真实存在的领域必定是外在于人的世界:“人与这个真实世界之间的唯一共同之处就是人有能力发现它。”这也第一次提出了一个棘手的问题:人的心灵如何能够认识一个甚至不包含它的世界?

至此,笛卡儿二元论的舞台已经完全搭好:
在思想史上,人第一次开始显现为作为实在之本质的伟大数学体系的一个毫不相干的旁观者和无关紧要的结果。
从这里开始,伯特的著作转而详细论述了新的世界观后来如何被扩展、系统化和修正。伯特还从反面表明,新世界观立即获得了广泛的影响力,甚至连新世界观的批判者(比如剑桥柏拉图主义者)也不得不接受它(尽管作了限定)。这些人无法抵挡潮流的力量,未能真正独立于新科学世界观的创始人为其制定的框架而提出自己的观念。

伯特从这个角度深入讨论了笛卡儿、霍布斯、摩尔、巴罗、吉尔伯特和波义耳关于空间、时间、感知觉、心-身问题等等的看法,直至整个运动最终沿着牛顿所指明的方向圆满完成。虽然诱惑很大(因为现在已经很明显,伯特是一位强有力的令人警醒的作者),但如果继续深入讨论将会过分偏离我们自己的目标。我们已经很清楚伯特所认为的近代早期科学起源的关键特征是什么。
近代早期科学的显著特征 
关于伯特对近代早期科学显著特征的看法,决定性的一点在于,所有这些特征都紧密联系在一起。伯特指出,一旦提出实在本质上是数学的,就必定会产生地界和天界物理学的数学化、时间与空间的几何化、第一性质与第二性质的区分、把物质分解成物质微粒、实验的作用、新的因果性观念、心灵理解世界而又不参与世界这一认识论悖论等17世纪科学的所有这些特征。
在这场科学与形而上学的剧变中,伯特区分了两种主要潮流。占主导地位的潮流几乎完全是数学的。这里,数学世界观需要确立各种运动所遵循的精确的定量定律。然而,
让我们回到开普勒和伽利略的时代。他们的成就强有力地推动了科学中的精确数学运动,这场运动似乎正在酝酿着它所蕴含的那场非凡的形而上学革命。除此之外,还有另一种科学潮流正在进行,它虽然流速较慢且更加踌躇,但在趣味和成效上仍然是科学的。而其方法则完全是经验的和实验的,而不是数学的。正是主要与这种潮流相关联,要想赋予科学一种正确的形而上学基础,才会非常明确和肯定地诉诸这种“自然精气”(spirit of nature),或者更多时候诉诸所谓的“以太精气”(ethereal spirit)。
根据伯特的说法,这种精气实现了各种不同功能。对于像剑桥柏拉图主义者摩尔这样的新形而上学的批判者来说,这种精气能够为人的心灵提供自己的处所,而不仅仅是笛卡儿二元论所赋予它的那个大脑内部的“可怜”位置。对于吉尔伯特和波义耳等科学家来说,“精气”充当了一种媒介,能够说明所有那些因为不容易作数学处理而无法得到解释的物质过程,如磁作用和电作用。

然而,这种“数学处理”的观念并不完全明确。就其一般意义而言,它可以归结为接受这样一种总体的世界图景,它源于我们世界背后的实在是数学的这一信念。但只有这场思想革命的少数几位主要贡献者才“完全领会了伽利略的思想,即运动需要用精确的数学术语来表达”。
显然,牛顿是其中一位。但他的工作也包含了科学思想的另一种潮流:
在牛顿看来,数学必须不断仿效经验。……牛顿同时继承了之前科学发展中的两种重要而富有成效的潮流,一种是演绎的和数学的,另一种则是经验的和实验的。他既是哥白尼、开普勒、伽利略和笛卡儿的真正继承者,也是培根、吉尔伯特、哈维和波义耳的追随者;如果其方法的这两个方面能够完全分开,那么就不得不说,牛顿的最终标准更多是经验的而不是数学的。尽管他那部伟大著作的标题是“自然哲学的数学原理”,但在把演绎推理应用于物理问题时,他比一般近代科学家更缺乏自信。他总是要求实验证实,甚至在解决那些答案似乎就包含在其术语含义之中的问题时也是如此。……认为数学对牛顿而言只是解决由感觉经验所提出问题的一种方法,这样说并不为过。
正是以这种方式,伯特把“17世纪思想革命”这一本质上整体的观念与他对科学革命两种潮流的同样具有开创性的说明成功地结合在一起。

结论
在讨论产生近代早期科学的转变是连续还是断裂的谱系中,伯特应当处于支持“相对不连续”这一边。他很可能是最早持这种立场的人。由于没有关注迪昂关于中世纪科学的思想(这也许是幸事),他无需考虑自己对中世纪关于人与自然的思想的整体说明是否仍然站得住脚。鉴于他首先采用的区分断裂性的标准,对他来说,即使更深入地了解迪昂论题也未必有多少不同。这些标准深深地植根于世界根本的数学性对于我们的世界观所造成的后果,正是这种数学性使得“近代科学这一有史以来最成功的思想运动”成为可能。
伯特认为,这种数学世界观的根本问题在于它到处蔓延。无论他所期盼的新哲学是什么样子,它都应当把数学限定于其固有领域。应当把第一性质的领域限制于的确适合作数学处理的那些性质,而不是把“第二”性质还原为数学的“第一”性质的显现。只有这样,人的心灵才能恢复其固有的尊严,也只有这样,我们才能开始理解心灵如何能够获得对我们世界的认识,倘若认知的心灵甚至不是世界的一部分,那么世界必定是无法理解的。
于是我们发现,柯瓦雷仅在结尾用寥寥数语加以说明的科学革命的某些令人悲叹的后果,在伯特这里却成了其研究的中心议题。在这方面(很大程度上没有被人们意识到),伯特同样处于一连串科学革命史家的最前列,这些科学史家在20世纪60年代开始认为,欧洲思想史上的这一显著事件不仅使我们获得了丰富的认识,而且也带来了极为重大的损失。
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