古希臘自然觀

1、 第一節(jié) 古希臘的自然觀恩格斯說過：“在古希臘哲學的多種多樣的形式中，差不多可以找 到以后各種觀點的胚胎、萌芽。因此，如果理論自然科學想要追溯自 己今天的一般原理發(fā)生和發(fā)展的歷史，它也不得不回到希臘人那里 去。”那么就讓我們從公元前古希臘的米利都學派和畢達哥拉斯學派 開始，來探尋視覺化經(jīng)驗的啟示在自然科學當中（主要是物理學）的 作用。人類作為從動物群體進化來的具有視覺器官的認識主體， 通過自 身感覺器官（主要是視覺器官）對外部世界的直接感受，是其對世界 產(chǎn)生認識的最初也是最根本的出發(fā)點。1 米利都學派泰勒斯、阿納克西曼德和阿納克西美尼，創(chuàng)立了米利都學派。米 利都學派的觀點是樸素的唯物主義， 米

2、利都學派開創(chuàng)了理性思維， 試 圖用觀測到的事實而不是用古代的希臘神話來解釋世界。米利都學派的創(chuàng)始人是泰勒斯（Thales,約公元前624-公元前5 47），他第一個提出了 “世界的本原是什么？ ”這一哲學問題，并給出 了自己的答案：水是萬物的本原。他認為萬物之源為水,水生萬物, 萬物又復歸于水。這個觀點排除了當時流行的神造世界的臆想斷說。 至于他提出這一斷言的理由是什么,亞里士多德說： “他得到這個想 法,也許是由于觀察到萬物都以濕的東西為養(yǎng)料, 熱本身就是從濕氣 里產(chǎn)生,靠濕氣維持的（由此產(chǎn)生萬物的東西即是本原） 。這是引起 他的想法的一個事實。另一個事實是：萬物的種子都有潮濕的本性, 而水

3、是潮濕本性的來源。 ”很明顯亞里士多德也認為泰勒斯的觀點是 受到經(jīng)驗的啟發(fā)。 在古希臘神話中大洋之神俄刻阿諾斯和大洋女神是 產(chǎn)生世界的最初雙親, 諸神都憑地獄中的河斯底克斯發(fā)誓。 因此, 在希臘神話中水是萬物中最尊貴和最古老的。 另一個是經(jīng)驗觀察的結(jié) 果。他從米利都到埃及,看到了世界到處都是水,認識到水對于世界 和生命的重要性。他說過,大地浮在水上,這就是說沒有水的浮力, 大地就無法存在。 他還觀察到不管是生命的種子, 還是生命的養(yǎng)料都 是潮濕的,沒有水根本就不會有生命。許多事物產(chǎn)生于水,又復歸于 水：水蒸發(fā)為氣,水轉(zhuǎn)化為冰；魚兒在水中產(chǎn)生,又在水中消失。他 正是根據(jù)這兩個方面得出說水是萬物本

4、原的結(jié)論。米利都學派的第二位哲學家是阿那克西曼德（An axima nder，約 公元前 610 年-公元前 546）。阿那克西曼德從泰勒斯的前提出發(fā)，對 本原問題作了另外的回答。他認為，世界萬事萬物就是由 “無定”產(chǎn) 生出來的。“無定”意思是沒有任何規(guī)定性的東西。它既沒有具體的 性質(zhì)，也沒有任何具體的形狀，還沒有固定的大小。 “無定”本身包含 有冷和熱這兩種對立物， 永恒的運動把它們分離出來， 熱形成了一個 火圈，火圈破裂后就產(chǎn)生出太陽、月亮和其他星辰，大地和環(huán)繞它的 空氣是冷產(chǎn)生的。 地上的第一批生物是在潮濕中產(chǎn)生的。 人是由魚變 來的，因為人在胚胎時很像魚。阿那克西曼德認為，萬物是 “無

5、定” 產(chǎn)生的，萬物消滅后又要回到 “無定”中去。米利都學派的第三位哲學家是阿那克西美尼（Anaximenes,約公元前 588 -前公元 526）。阿那克西美尼最先區(qū)分開行星和恒星，認識 到冰雹是由雨凍成的,虹是由太陽光投射到極濃厚的云層上產(chǎn)生的。 阿那克西美尼認為本源應是有定的東西, 就是氣。氣并不是神創(chuàng)造的, 相反,神卻是來自氣。 世界上一切事物都是由氣的凝聚和疏散而形成 的。當氣疏散時,它就變成火；當它凝聚時,先是變成云,進而變成 水,然后形成大地、石頭。無論是“無定”還是“氣” ,雖然離直接經(jīng)驗比較遠,但是追根 溯源均離不開經(jīng)驗的提示,都是在經(jīng)驗的基礎(chǔ)上做出的推測和預言。 他們開創(chuàng)了用

6、事物量的變化來說明事物在性質(zhì), 開了西方用唯物主義 觀點解釋精神現(xiàn)象的先河。2畢達哥拉斯學派畢達哥拉斯學派是早在柏拉圖、亞里士多德之前古希臘頗具神秘色彩的一個學派，其領(lǐng)袖人物是畢達哥拉斯（Pythagoras,約公元前580-前公元500）。這個學派崇尚數(shù)學，講究數(shù)學傳統(tǒng)。他們認為數(shù)是 萬物的本源，圓形和球形是世界上最完美的幾何圖形。雖然，我無法 準確地說出他們最初是如何認識到數(shù)與數(shù)之間的和諧關(guān)系即是宇宙 的真實秩序；但是，據(jù)說他們經(jīng)常在沙灘上用小石子排列各種各樣的 圖形來對數(shù)進行研究。結(jié)果他們把 3, 6，10，15,，叫做三角形數(shù)， 把4, 9，16, 25,，叫做正方形數(shù)，因為用前者數(shù)目

7、的小石子可以 規(guī)則地拼成正三角形，用后者數(shù)目的小石子可以規(guī)則地拼成正方形。 而當他們發(fā)現(xiàn)由1+2+3+4=10顆小石子能排成賞心悅目的正三角形 時，就把10這個數(shù)稱為“圣數(shù)”，即最完美的數(shù)，因為在他們眼中正 三角形看上去是對稱的、和諧的。而他們之所以把圓形和球形看作是 最完美的幾何形體，最初可能也是緣于對天體形狀觀察的結(jié)果。 正如 我們前面談過的。他們通過觀察，認為月光是陽光反射的結(jié)果，月面 明暗交界處的圓弧形，表明月球是球形的；而通過月食時大地投射到 月球上的影子的觀察，認為圓形的陰影正好說明地球也是球形的；而給世界帶來溫暖和光明的太陽則顯然是球形的。 并進一步在對日升日 落的體驗和觀察中，

8、得出這些天體都在繞著地球作著晝夜不停的勻速 圓周運動的結(jié)論。正是在這種認識的基礎(chǔ)和前提下， 懷著對大自然深 深的敬畏，才從內(nèi)心產(chǎn)生出圓形和球形是最完美的圖形，而勻速圓周運動是最完美的運動的觀念。由此可見，崇尚數(shù)學的畢達哥拉斯學派 的科學家們的基本理論和觀點， 盡管屬于抽象的數(shù)學范疇， 但是其背 后仍然受著來自經(jīng)驗的視覺化的自然圖景的暗示和啟發(fā)。 據(jù)說，有一 天畢達哥拉斯經(jīng)過一個打鐵作坊時， 聽到鐵匠敲打不同長度的金屬棒 時發(fā)出了悅耳的諧音， 使他聯(lián)想到音樂的諧音和數(shù)學的比例相聯(lián)系的 想法。而系于繩端旋轉(zhuǎn)的物體能發(fā)出聲響的現(xiàn)象， 又使他想到了旋轉(zhuǎn) 的天體。于是畢達哥拉斯學派的哲學家們得出了“天體

9、的和諧” 。他 們虔誠地相信他們的心靈能夠聽到宇宙的歌唱。 恩格斯曾評價說：“就 像數(shù)服從于特定的規(guī)律那樣， 宇宙也是如此。 于是宇宙的規(guī)律性第一 次被說出來了。人們認為把音樂的音諧歸結(jié)為數(shù)學的比例的是畢達哥 拉斯。”畢達哥拉斯學派“簡單、和諧、完美”的思想成為后來宇宙 規(guī)律性一次又一次被更清晰、更準確地說出來的深刻的哲學思想基 礎(chǔ)，對后人的科學研究工作產(chǎn)生了重要的影響。 正如薛定諤所說：“但 公正地說，人們不應該忘記這是當時當?shù)卦跀?shù)學和幾何領(lǐng)域最偉大的 發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)通常與對物質(zhì)客體實際的或想象的應用相聯(lián)系。 現(xiàn)在， 數(shù)學思想的本質(zhì)就是從物質(zhì)客體獲取它的抽象數(shù)字并研究它們及它 們之間的關(guān)系。

10、 正是基于這樣一個程序的特性： 用這種方式所得出的 種種關(guān)系、模型、公式、幾何圖形等，實際上經(jīng)常意想不到地用于物 質(zhì)客體，而這些物質(zhì)客體與最初抽象出上述關(guān)系、模型、公式、幾何 圖形等的物質(zhì)客體相比有很大不同。 數(shù)學模型或公式突然之間就把那 些它們從未打算介入的領(lǐng)域以及不曾為人想到而由它們得到的領(lǐng)域 梳理得井井有條。 這種經(jīng)歷是十分令人難忘的， 而且極易使人相信數(shù) 學的神奇能力。”3 柏拉圖學派柏拉圖（Platon,約公元前427-公元前347）是古希臘偉大的哲 學家，也是全部西方哲學乃至整個西方文化最偉大的哲學家和思想家 之一。柏拉圖和他的老師蘇格拉底（Sugeladi,公元前470-公元前3

11、99） 以及他的學生亞里士多德并稱為古希臘三大哲學家。柏拉圖年輕時曾跟隨希臘哲學家蘇格拉底學習哲學, 受到邏輯思 想影響,爾后成為雅典舉世矚目的大哲學家。 柏拉圖從畢達哥拉斯學 派吸收了許多數(shù)學觀點,并運用到自己的學說中,因此,柏拉圖的哲 學提高了對數(shù)學科學的興趣。 他充分認識到數(shù)學對研究哲學和宇宙的 重要作用,并積極鼓勵自己的朋友,學生學習和研究數(shù)學。柏拉圖在 雅典建立了自己的學派和學園, 據(jù)說在他的學園門口寫著 “不懂幾何 者不得入內(nèi)?！彼J為“天文學和幾何學一樣,可以靠提出問題和解 決問題來研究,而不去管天上的星界。 ”柏拉圖認為宇宙開頭是沒有 區(qū)別的一片混沌。這片混沌的開辟是一個超自然

12、的神的活動的結(jié)果。 依照柏拉圖的說法, 宇宙由混沌變得秩序井然, 其最重要的特征就是 造物主為世界制定了一個理性方案； 關(guān)于這個方案付諸實施的機械過 程,則是一種想當然的自然事件。 柏拉圖的宇宙觀基本上是一種數(shù)學 的宇宙觀。他設想宇宙開頭有兩種直角三角形, 一種是正方形的一半, 另一種是等邊三角形的一半。 從這些三角形就合理地產(chǎn)生出四種正多 面體,這就組成四種元素的微粒?；鹞⒘Ｊ钦拿骟w,氣微粒是正八 面體,水微粒是正二十面體,土微粒是立方體。第五種正多面體是由 正五邊形形成的十二面體, 這是組成天上物質(zhì)的第五種元素, 叫做以太。整個宇宙是一個圓球，因為圓球是對稱和完善的，球面上的任何 一點都

13、是一樣。宇宙也是活的，運動的，有一個靈魂充溢全部空間。 宇宙的運動是一種環(huán)行運動， 因為圓周運動是最完善的， 不需要手或 腳來推動。 四大元素中每一種元素在宇宙內(nèi)的數(shù)量是這樣的： 火對氣 的比例等于氣對水的比例和水對土的比例。 萬物都可以用一個數(shù)目來 定名，這個數(shù)目就是表現(xiàn)它們所含元素的比例。柏拉圖學派主張科學的任務是發(fā)現(xiàn)自然的結(jié)構(gòu)， 首次提出了應該 把嚴格推理法則系統(tǒng)化， 從而為數(shù)學走向新的階段起到前導作用。 同 樣，深受畢達哥拉斯影響的柏拉圖雖然認為數(shù)學 “, 能迫使靈魂使 用純粹理性通向真理本身” ，然而，他在用數(shù)學模型來構(gòu)造和解釋世 界時，用的卻仍然是由兩個不同的三角形組成的五個凸正多

14、面體， 并 讓這五個凸正多面體分別與四個物理元素以及他所謂的 “第五元素（ q uintessenee”相對應。從這兒可以明顯地看出這位崇尚數(shù)學的哲學家 對來自經(jīng)驗的和諧對稱的形象化圖景的嗜好和偏愛。亞里士多德（Aristoteles，公元前384-公元前322）,這位崇尚演 繹邏輯，提出了通過演繹去獲得科學知識的認識方法的 “百科全書 式的學者”。他的許多命題依然是在對生活現(xiàn)象觀察的基礎(chǔ)上,通過 聯(lián)想和想象獲得的。 當他看到在沒有其他因素的自然狀態(tài)下, 火和氣 總是作直線上升運動, 而水和土卻在作直線下落運動時, 就把自然界 的運動分成自然運動和非自然運動兩種運動狀態(tài)。 他認為不同的物體 有

15、其不同的天然位置。 當物體處于它的天然位置時, 它就會保持自己 的天然位置不動； 而當它不在自己的天然位置時, 它的一種回歸自己 天然位置的本性， 會驅(qū)使它盡量和自己的天然位置接近。 也就是說每 一種物體都有自己天然的家園，當它遠離家園的時候，就要產(chǎn)生“回 家”的渴望，而且這種渴望會隨著自身重量的增加而不斷加劇，這就 是為什么越重的物體自由下落越快的原因。 而物體的非自然運動則是 向非天然位置的運動， 是違反物體本性的， 是物體的一種不情愿的運 動，是一種強迫運動，需要外力來推動。此外，他的物體運動的速度 與外力成正比的命題；他的力是使物體產(chǎn)生運動的原因的命題等等， 均是在對生活現(xiàn)象觀察的基礎(chǔ)

16、上，通過聯(lián)想和想象獲得的。當然，他 的思想中包含大量思辨的唯心的成分。而他主張地球的形狀是球形 的，是因為他認為 “世人能夠從感覺上體會到的一些現(xiàn)象也可以作為 地球為球形的證據(jù)。當月食的時候，其顯明部分恰帶有球形的形狀， 這還有什么可以解釋的呢？但是月食的原因乃是由于地球掩蔽 地球之固，因而這就是說，地球表面的球形確定了月球的輪廓。 ”視 覺化經(jīng)驗的提示由此可見一斑。4 地心說最初是由古希臘學者歐多克斯提出，后經(jīng)亞里多德、托勒密進一 步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。歐多克斯( Eudoxus of Cnidus， 公元前 408 - 公元前 355)是希 臘天文學家和數(shù)學家。 他接受了柏拉圖關(guān)于行

17、星必須在正圓軌道上運 行的觀點。 然而他在觀察了行星運動之后不得不承認， 行星的實際運 動并不是正圓軌道上的勻速運動。為了當時所謂的 “保全面子 ”，他是 第一個試圖修改柏拉圖理論使之適合觀察到的實際情況的人。 他認為 行星在其中轉(zhuǎn)動的球體的兩極在另一球體中轉(zhuǎn)動， 而第二個球體的兩 極又在第三個球體中轉(zhuǎn)動，以此類推。每個球體的轉(zhuǎn)動是勻速的，但 各球體的轉(zhuǎn)速及一球體的兩極與其相挨球體兩極的傾斜度總和構(gòu)成 行星的全部運動，而這各運動就是實際觀察到的不規(guī)則運動。接下來我們來了解一下托勒密(Claudius Ptolemaeus約90-168) 的思想。托勒密是古希臘著名的天文學家、數(shù)學家、地理學家和

18、地圖 學家。公元 1 27- 1 5 1年間，他在埃及亞歷山大城對天文天象進行了長 期的觀察，并全面、系統(tǒng)地總結(jié)了亞里士多德、阿波羅尼和喜帕恰斯 等古希臘哲學家們在天文學理論和實踐上的成就， 然后結(jié)合自己的觀 察，在視覺化經(jīng)驗的提示下通過聯(lián)想和想象， 創(chuàng)立了以“地球中心說” 為基礎(chǔ)的天文學理論體系。其主要觀點如下：第一，地球位于宇宙中心靜止不動， 從地球向外， 依次有月球、 水星、金星、太陽、 火星、 木星和土星，在各自的圓軌道上繞地球運轉(zhuǎn)。第二，行星的運動要比太陽、月球復雜，每顆行星都在一個稱為 “本輪 ”的小圓形軌道上勻 速轉(zhuǎn)動。而本輪中心則在稱為 “均輪 ”的大圓軌道上繞地球勻速轉(zhuǎn)動，

19、地球并不在均輪圓心，它與圓心有一定的距離。第三，恒星都位于被 稱為“恒星天”的固體殼層上。日、月、行星除了上述運動外， 還與“恒 星天”一起，每天繞地球轉(zhuǎn)一圈。托勒密較為完滿的解釋了當時觀測 到的行星視運動情況， 并取得了航海上的實用價值， 從而被人們廣為 信奉。占統(tǒng)治地位長達 1000 多年。托勒密著有十三卷至大論和 三十八卷地理學，此外還寫過占星術(shù)和光學方面的著作。托勒密 認為研究天文學的方法應該是“算術(shù)和幾何學的無可爭辯的方法” ， 即用算術(shù)和幾何學的方法來概括觀察資料。他說： “我們希望從古人 和我們自己的觀察中找到明顯而確切的形象， 并把幾何論證的方法應 用到這些概念的結(jié)構(gòu)上去。 ”

20、這說明他的幾何學還屬于天體幾何學的 范圍，是天文學發(fā)展的初級階段，主要任務是描述天體的幾何位置、 距離和運行軌道的幾何圖形。托勒密的“地心說”把地球當作宇宙的中心。他認為，我們每天 都可以看到太陽的東升西落， 都可以看到自由落體總是垂直下落。 這 些現(xiàn)象說明地球是靜止的。 如果地球是運動的， 那么物體就應該斜著 下落，而且天空中的飛鳥和云朵也不會是自由地飛翔和飄浮， 并且我 們還會感到從地球運動的方向吹來強勁的風， 而實際上這些現(xiàn)象都沒 有發(fā)生，那么就可以想象得到地球肯定是靜止的。 他說如果地球在不 停的運動，地球上的一切物體就有飛出地球的危險。顯然，他的理論 框架也是建立在自然現(xiàn)象的視覺直觀的圖景之上。 或者說就是對事物 表象的直接描寫。雖然作為假說， “地心說”包含許多思辨的成分，但同畢達哥拉斯以及亞里士多德相比要少得多。 托勒密注重事實和觀 察，為了讓自己的理論盡量符合觀察數(shù)據(jù)，他引入了偏心圓，并運用 了大量均輪和本輪，