科学史(上)-第7章
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的本质属性五的时候；这在实用数学和哲学方面是怎林一个巨大的进步。在
实用数学方面，这个发现使算术成为可能；在哲学方面，这个发现促使人们
相信数是实在世界的基础。亚里斯多德说：“毕达哥拉斯派似乎认为数就是
存在由之构成的原则，可以说，就是存在由之构成的物质。”这种把确定的、
不可分割的单位看做是基本实体的观念，同毕达哥拉斯派另一伟大发现，即
有一些量没有公约数的发现（参看第十二章），似乎是不相符合的，但是，
毕达哥拉斯派用声音进行的实验又大大加强了这种观念。毕达哥拉斯派证
明，用三条弦发出某一个乐音以及它的第五度音和它的第八度音时，这三条
弦的长度之比为6：4：3。他们企图在这种比例数体系基础上，来建立关于
宇宙的理论。他们认为这些成比例的数就代表不可分割的空间单位。他们还
认为，各行星与地球的距离一定符合于音乐的进行，从而奏出“天体的音乐”。
十是完美的数字（因为10＝1＋2＋3＋4），因此，天上的运动的发光体必然
也有十个。但是，由于只可以看见九个，他们就断言必定还有一个看不见的
“对地星”。后来，亚里斯多德就十分正确地批评过这种抹杀事实的戏法。
不过，毕达哥拉斯派在天体演化学说方面的确取得很大的进步。在这方
面，我们的材料主要是从在五世纪中叶写作的菲洛劳斯（Philolaus）的著作
中得来的。他们承认地球是一个球体，并且终于认识到，如果假定地球在运
动，就可以解释、而且可以更简单地解释天体的视运动。他们认为地球在转
动，但并不是绕着自己的轴心转动，而是绕着空间中固定的一点转动，与“对
地星”相平衡，正象系于绳的一端的石块一样转动；因此，地球要把有人居
住的表面顺次呈现于周围的天空的每一部分面前。在这个固定点上有一个中
央火，这是宇宙的祭坛，是人永远也看不见的。这一观念后来使人误以为毕
达哥拉斯派已经创立了太阳中心的宇宙说，从而走在阿利斯塔克和哥白尼前
面。
从他们关于数的理论中可以清楚看出的神秘的自然观，也表现在毕达哥
拉斯关于对立的原则——爱与憎，善与恶，光明与黑暗——的根本重要性的
看法上。这个看法常常在希腊思想中出现。这个看法以为有关事物的事实可
以从词的意义中推出来。这个神秘的观点还出现在阿尔克莽（Alcmaeon）医
生的著作里。他以为，人是一个小宇宙，是大宇宙的缩影；人体是世界构造
的反映，人的灵魂是数的和谐。毕达哥拉斯学派持有一种形式哲学，而爱奥
尼亚派则持有一种物质哲学。五世纪初，这个学派就分裂了；一派变成一个
宗教性的兄弟会，另一派循着准科学的途径提出了关于数的理论。
毕达哥拉斯派哲学的本质，包括终极的实在应该到数及其关系中去寻找
的理论，将在本书叙述柏拉图的理念理论到新柏拉图主义者和圣奥古斯丁的
章节中再加论述。在圣奥古斯丁的影响下，这个学派的哲学帮助形成了中古
时代思想的柏拉图主义背景，即导源于亚里斯多德的经院哲学体系以外的另
一哲学体系。就是在经院哲学中，毕达哥拉斯派关于几何学、算术、音乐和
天文学中的数的秩序的观念，也使得这四种学科成为中古时代的课程。文艺
复兴以后，哥白尼和刻卜勒再次提出关于数的重要性的见解。他们所强调的
主要是太阳中心说的数学上的和谐和简单性，认为这就是太阳中心说所以是
真理的最好证据①。在我们的时代，阿斯顿（Aston）的原子整量说，莫斯利
（Moseley）的原子序数说，普兰克的量子说以及爱因斯但关于万有引力等物
理事实不过是局部的时空特性的表现的说法，都是毕达哥拉斯派哲学的一些
见解的复活，只不过在毕达哥拉斯派的哲学中，这些见解比较古老、比较粗
糙而已②。
物质问题
如果天文现象比较显著，因而首先引起人们的注意的话，物质本性问题
也同样地要求有思考力的人们加以解释。化学的起源应该到和人类一样历史
悠久的技术，尤其是火的发现和使用中去寻找。烹饪、葡萄汁的发酵，金属
的冶炼，石器的制造，都是史前期的成就。埃及人在染色，淬铁，玻璃和珐
琅制造，以及用金属化合物来制造染媒，颜科，脂粉等技术方面，都相当高
明，早在公元前1500 年，泰尔（Tyre）的人民已经能用介贝制造有名的泰尔
紫色颜料。
象在几何学中一样，在物质问题上，首先提出理论的似乎也是希腊人。
他们认为机械技术是低贱的。他们对于机械技术中所必然包含的大量知识，
不加理会，而只在每一个希腊上等人可以看出的问题上进行推理。我们知道，
爱奥尼亚的哲学家以为物质的变化是从土与水开始，经过动植物的躯干和枝
茎，再回到土与水。他们开始认识到物质不灭的观念。从泰勒斯起，尽管物
体征表面上有明显的差别，他们仍然推想到可能有单一的“元素”，即水、
空气或火，是万物的共同基础。
公元前五世纪初，哲学界展开了争论，双方都对爱奥尼亚人和毕达哥拉
斯派加以抨击。参加争论的人都表现了希腊人的一个特色，那就是喜欢根据
第一原则夹建立理论，并且就现象提出一些武断的判断。
诗人兼哲学家赫拉克利特（Heraclitus，公元前502 年左右）对阿那克
西曼德和阿那克西米尼的唯物主义的倾向，表于轻蔑。在他看来，以太火才
是基本元素或实在，这是一种灵魂材料，一切都用它造成，也都要回到它那
里去。在这个世界中，对立面——如睡与醒，死与生——不断的交替就构成
了这个永不熄灭的火的永不停止的节奏。万物都在有秩序地运动，一切都处
① E。A。Burtt； Metaphysical Foundations of Modern Science； London；and New York； 1925，pp。23， 44．应看本
书第三章。
②
A。N。Whitehead； Science and the Modern World； Cambridge； 1927；
在流动——的状态中。真理只能在内心中找到，它是普遍的逻各斯（Logos）
或理性的反映。
意大利南部埃利亚的哲学家也先验地（a priori）达到了另一类型的批
判哲学。他们的领袖是活跃于公元前480 年左右的巴门尼德（Parmenides）。
巴门尼德为人的心灵的活动所迷，把希腊人所特有的一项假定推到极
端。这个假定就是，凡不能设想的就都是不可能的，即令感官告诉我们它的
确发生了。他的论证是这样的：创造是不可能的，因为不可能设想可以从无
中产生有，可以由非存在中产生存在，事实上，就不可能有非存在这种东西。
反过来说，毁灭也是不可能的，因为有不可能化为无。连变化也是不可能的，
因为一物不可能从本质上和它不同的另一物中产生。这样，我们在自然界看
见的或自以为看见的变化的假象，多样性和多重性的假象，时间和空间的假
象，都不过是感官的错误印象，而由思维证明是自相矛盾的。因此，感官不
能发现真理，只有思维才能发现真理。感官知觉是非实在的，是非存在；只
有思维才是实在的，是真存在。换句话说，要接触到实在，我们必须除去一
切形体上的差异，只留下一个单一的、划一的本质。这才是唯一的实在，这
个实在是永恒的和不变化的，只受自身的限制，而又均匀地延伸，因而是球
形的。在肉眼可见的现象界，非实在的、但仍为人观察到的宇宙是一连串由
火与土组成的同心壳；虽然这一切只是“意见”，而不一定是“真理”。
这些见解当中的一部分见解由埃利亚的芝诺（Zeno）加以发挥。芝诺和
巴门尼德同时代，但比较年轻。他反对毕达哥拉斯派关于万物都由整数组成
的理论，并且认为他已经用他的一连串著名的疑难问题证明，倍数性是不足
为训的。一个倍数必然能分割到无穷，因此，自身必须是无穷的，但是，在
还原的时候，不论有多少无穷小的部分都不能构成一个有穷的整数。跑得很
快的阿基里斯（Achiltes）要赶上乌龟，阿基里斯到达乌龟动身的地方，乌
龟已经走到前面一个地方：阿基里斯到达那个地方，乌龟已移到更远的地方
——如此永久继续，以至无穷，阿基里斯永远赶不上乌龟。
巴门尼德所争辩的焦点似乎在于词所偶然获得的意义，这种意义永远是
任意的，并且常常在变化中；芝诺的疑难问题的基础却是一些关于无穷小的
性质及时间和空间的关系的错误观念，这些错误观念已经为现代数学所澄
清。但是，芝诺的确证明，如果以为事物可以无限制地分割为当时所理解的
无穷小的单位，那么，这种观念是同经验不符的。只是到十九世纪把彼此不
相等的不同种类的无穷数区别开来以后，才能把这种不符完全解决。
尽管这样，埃利亚的哲学在两个方面对我们仍然是很重要的。第一，它
不信任感官，因而帮助了原子论者到感官所不能觉察的东西中去寻找实在，
并且把后世所谓物体的第二性的质或可以分出的质，如热或色彩，解释做只
不过是感官知觉。第二，他们力图寻找代表万物中的基本实在的单一统一，
一方面帮助了物理学家寻找单一的化学元素，另一方面也帮助了哲学家，把
本质同质或偶有性分开。这个对物质本性的见解经亚里斯多德加以最后阐释
以后，一直支配着中古时代的思想。
阿那克萨哥拉（Anaxagoras）是另一位爱奥尼亚哲学家，约在公元前500
年出生于士麦拿（Smyrna）附近，四十年后，把爱奥尼亚的比较富于唯物主
义色彩的哲学见解带到雅典。在阿那克萨哥拉看来，物质是一群不同的实体
的集合物，每一实体都具有不同的质或偶有性，如感官所感到的。不管怎样
分割，各部分所包含的东西总是和全体相似，不过可能由于成分比例不同而
有所不同。运动最初是由智慧（“奴斯”）发动的。这是一种精微的流体。
可以引起旋转，旋转扩散开来，就造成世界，并使它具有秩序。天体是和地
球性质一样的物质；太阳并不是日神，而是燃烧着的石头；月球中有山与谷。
除了这些见解外，阿那克萨哥拉在精确知识方面也取得一些真正的进步。他
对动物进行解剖，对大脑的解剖学有一些认识，并且发现鱼是用鳃呼吸的。
我们在著名的四种元素假说中还可以找到另外一些关于物质的见解。这
个假说是毕达哥拉斯派所持有的，西西里的哲学家恩培多克勒（Empedocles，
公元前450 年）对这个假说作了更明确的阐述。他认为物质的“根源”或“元
素”是土、水、气和火——一种固体、一种液体、一种气体、一种比气体更
稀薄的物质。这四种元秦在整个宇宙中，受到两个对立的神力的影响，以各
种不同的比例结合起来；所谓两个对立的神力，一是相引力，一是相斥力，
即平常的眼睛可以看见在人们身上起作用的爱与憎。这个见解同毕达哥拉斯
的观念颇为相似。由于这四种元素的不同的结合，就形成了所有形形色色类
型的物质，正象画家用四种颜料配成各种深浅的色彩一样。
巴门尼德过去就断定，人们以为他们在空气中可以觉察到一种空无所有
的虚空，其实在空气中并不存在这种空无所有的虚空。阿那克萨哥拉和恩培
多克勒证明空气是有质体的，恩培多克勒并且利用水钟作试验，证明只有空
气逸出之后，水才能进入一个瓶中。这个发现证明空气既不是空无所有的空
间，也不是水汽。
万物皆由四种元素组成的观念似乎是由于对火的作用的自然的误解而产
生的。当时，人们以为，一个东西燃烧后，必然要还原为它的几种要素；可
燃烧的物质都是复杂的，把它烧完后所留下少量的灰烬则是简单的。例如，
青绿的木材燃烧时，由光可见其火，其烟则散入空气中：水由木柴的两端沸
腾而出，而灰烬则具有土的性质。
后来，还出现过一些别的学说，都是建立在对火的这种看法的基础之上
的，这种对火的看法是化学上第一个伟大的指导原则。马什（Marsh）说：
“火的学说有：希腊的四元素说，炼金术的金属成分说，医药化学的沉淀原
质说，及燃素说”①，这后一学说是在十八世纪提出来的。这些学说的兴起和
衰落，我们将在本书后面几章中加以阐述。
原子论者
恩培多克勒认为，设想四种元素以不同的比例相结合，便可以解释人类
所知的种类无穷的不同物质。留基伯和德漠克利特把问题更加简化。他们把
另一更古老的单一元素假说发展成为一种原子说①。
希腊人的原子说所依据的基础，同道尔顿、阿伏伽德罗（Avo…gadro）和
坎尼查罗（Cannizzaro）提出今天的原子说和分子说时所知道的明确的实验
事实大不相同。现代化学家对于各种化学元素结合时在重量上和体积上的比
①
J．E。 Marsh； the Origins and Growth of Chemtical Science； London；1928。
①
看已经提到的各种著作，特别是：Burnet：又J．Masson，The Aiomic The ory of Lucretius。 Londcen；1884，
Paul tannery“Demoerite et Archytas”；Bull；des sciences math。 vol。X；1886，p。295；F。A。Lange；Geschichte des
Matwerialismus； 1866 and 1873；Eng。 trans 。 Loneon and New York； 1925；Cyril Bailey； The Greek Atomists and
Epicurus； Oxford；1928。
例，都有精确的定量计度。这些有限的和确定的事实使人们不能不形成原子
的观念和分子的观念，并且断定原子和分子都具有相对的原子量和分子量。
人们发现，这样形成的学说，同构成科学的共同遗产的许多其他孤立的或相
互关联的事实和关系，都是相符的，也得到别的连续的经验的证明，并且可
以当作一个有用的指针，来研究，甚至预测新的现象。虽然象一同其他科学
概括一样，它也有其哲学意义，但是，这种哲学意义并不是从任何关于宇宙
的全面哲学理比中推导出来的，甚至也并不是和这种理论有着必然的联系。
这是一件不那么高贵的事情，然而却更加有用。
希腊人首先既没有确定的观察所得的事实，可以据以建立一个精确的和
有限的理论，而且在理论成立之后，也没有力量通过实验来检验这个理论的
推论。希腊人的理论是建立在一个哲学的宇宙体系之上，并包括在这个哲学
的宇宙体系之内的。象古代和现代的各种形而上学的学说一样，它一直是一
种决定于创始人和信徒的心理态度，因而也很容易为敌对哲学家的新学说从
根本上加以推翻和取代的理论。事实经过也正是这样。
爱奥尼亚的哲学家按照当时流行的形而上学的观念，根据当代的一般知
识，进行推理。在物质被分割又分割之后，它的特性会保持不变吗？不管怎
样分割下去，土还是土，水还是水吗？换句话说，物体的特性究竟是无法再
加解释的最后的事实呢？还是可以按照更简单的观念加以描写，从而把一无
所知的范围再缩小一步呢？
希腊人解决物质问题的努力在科学思�
