科学史及其与哲学和宗教的关系-第3章
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再有一个困难是，不论观察者怎样运动，所测量出的光速总是一个不变数。这个困难由爱因斯坦的相对论澄清了。爱因斯坦指出，不论空间或时间都不是绝对的量，而总是同测量的人相对而言。这个相对性原理，按其全部推论来说，不但是物理学学说方面的一场革命，而且是早先的物理学思想所包含的假定方面的一场革命。这个原理把物质和万有引力解释做是四维时空连续区中的曲率一类东西的必然结果。这个曲率甚至给空间确定了界限；光如前进不已，在亿万年后，可以回到原来的出发点。
不但有质量的坚硬质点消失了，而且从哲学上我们也当会看到，把物质看做是在空间中延展、在时间上连绵不断的古来的形而上学概念，也被摧毁了，因为不论是空间还是时间，都不是绝对的，而只是想象的臆造，质点只不过是时空中的一串事件而已。相对论加强了原子物理学的结论。
玻尔（Bohr）又沿着量子论的方向把卢瑟福关于原子的看法，加以发展。玻尔假定氢原子中的单个电子只能在四个确定的轨道上运行，只有当它从一个轨道突然跳到另一个轨道上的时刻，它才能发出辐射。他就根据这个假设解释了许多事实。至少在把电子看做是一个简单质点时，这个假设和量子论一样，是同牛顿的动力学不相符合的。
由玻尔自己和他人加以详细阐释的玻水式的原子，有一个时期，似乎是最可信赖的原子结构的模型，但是，1925年，在解释氢元素光谱中的某些比较细的谱线时，它却肯定地失败了。次年，海森堡（Heisenberg）的研究成果在物理学上揭开了新的一页。他指出，任何关于电子轨道的学说，都没有事实根据。我们研究原子时，只能观察什么进去，什么出来——辐射，电子，有时还有放射性的粒子等；至于别的时候发生什么情况，我们是不知道的。轨道是拿牛顿的动力学做类比，不知不觉地建立起的一种没有理由的假设。因此，海森堡就用微分方程式来表达他的原子结构学说，并不想给予物理学的解释。
后来，薛定谔（Schrodinger）根据德布罗意（de Broglie）的波动力学，提出一种新学说，说电子具有微粒的一部分特性，又具有波动的一部分特性。这个见解后来得到实验证据的证明。薛定谔的学说是用同海森堡的方程式相当的方程式表达出来的，所以，从数学上来说，这两种学说是完全一样的。我们无法根据海森堡的学说构成一个物理模型，也很难根据薛定谔的学说构成一个模型。事实上，所谓测不准原理至此就出现了。这就是说，我们无法同时［准确］测定一个电子的位置和速度。物理学陆续地发现过许多终极的要素，如彼此吸引的质点，原子，电子等，每一次又都要更进一步地发明一些模型，按照更基本的东西来解释这些要素。但是，“作用”量子以及测不准的微粒和微波的方程式却是心灵难以想象的一些概念。或许一种新的原子模型还会再一次顺利地建立起来，但是，也可能我们所遇到的基本的东西不是机械的术语所能表达的。
与此同时，近来的物理学的两个分支已经变得特别具有实用意义。自麦克斯韦证明电波和光波具有同样性质以来，电波的学说的范围更大了，电波的应用也更广了，到最后，我们就利用电波讯号的反射，制造出“雷达”来。卢瑟福的核型原子，加上阿斯顿（Aston）的同位元素，促成了纯科学的长足发展，并且帮助我们找到一种方法，在“原子弹”中释放核能量，我们希望今后这方面还会有和平的应用。
科学和哲学有过一段分离时期——一边是朴素的唯物主义，一边是多少有些玄妙的德国唯心主义。在这段分离时期过后，科学和哲学又重新携起手来，最先是在各种各样的进化论思想中携起手来，后来又通过更深刻的分析，靠了数学和物理学的新发展，而携起手来。近来的数学原理和逻辑学原理的研究更清楚地阐明了认识论，一种新的实在论也应运而生。这种新的实在论抛弃了历来的全面哲学体系，而只研究一些有限的哲学问题，正象科学只研究有限的科学问题一样，并且想寻找科学上的现象论下面的形而上学的实在。
在有些现代哲学家看来，科学上的决定论似乎是由于科学的抽象方法而产生的。科学概念，即柏拉图的理念的现代翻版，只和科学的抽象推理及学说有关；科学的概念有其逻辑的推论，这些推论的确是必然的，并且是科学概念的性质所决定的。但是，科学上的决定论却是一种具体性设置的谬误，也就是把逻辑上的决定论转移到感官对象上面去了。此外，“活力论”认为，在活的物质中，物理和化学定律都由于某种更高的作用力而失效了。这个观念今天已信誉扫地了，不过，有些生理学家还是指出，生物机体的物理机能和化学机能所表现出的调协和一体性仍然是纯机械论今天所无法解释的。尽管这样，另外一些生理学家还是认为，在物理学和化学研究的每一阶段，都曾经不得不接受机械论，因此，正象薛定谔所指出的，到头来，也许会有一些目前还不得而知的新的物理和化学定律可以从根本上解释生命现象，虽然机械论到最后也可能在物理学的一条最后的测不准原理中归于破灭。目的论要想令人信服，可能必须把存在的整体考虑在内，而不能只考虑单个的机体。当我们从力学的抽象观点来考察的时候，宇宙可能完全是机械性的，但是，当我们从心灵的方面来看的时候，宇宙却仍然完全是精神性的。由星体而来的一条光线，物理学可以从它的遥远的发源地一直追寻到它对感光神经的效应，但是，当意识领悟到它的明亮、色彩和感受到它的美的时候，视觉的感觉及对美的认识肯定是存在着的，然而它们却既不是机械的，也不是物理的。
物理科学所描绘的是实在的一个分析性的方面；经验告诉我们，物理学所绘制的囹表使我们能够预测，有时还能控制自然界的作用。知识的大综合是时常进行的。字谜画中的各个方块突然配合起来了；不同的孤立的概念由某一个伟大的科学家融合起来了，这时就会出现壮观的盛况——牛顿创立天体演化学，麦克斯韦把光和电统一起来，爱因斯坦把万有引力归结为空间和时间的一个共同特性，都是这样的情况。一切迹象都说明，还会有这样一次综合。在这样一个综合中，相对论，量子论和波动力学可能会归入到某一个包罗万象的、统一的、单一的基本概念里去。
在这样一些具有历史意义的时刻，物理科学似乎是至高无上的。但是，只要我们根据现代科学哲学清晰地洞察到它的意义，我们就会知道，物理科学按照它固有的本性和基本的定义来说，只不过是一个抽象的体系，不论它有多么伟大的和不断增长的力量，它永远不可能反映在在的整体。科学可以越出自己的天然领域，对当代思想的某些别的领域以及神学家用来表示自己的信仰的某些教条，提出有益的批评。但是，要想观照生命，看到生命的整体，我们不但需要科学，而且需要伦理学、艺术和哲学，我们需要领悟一个神圣的奥秘，我们需要有同神灵一脉相通的感觉，而这就构成宗教的根本基础。
起源
地质记录——火石工具——冰期——旧石器时代——新石器时代——铜器时代——铁器时代——河滨人与游牧人——欧洲人种——巫术、宗教和科学
地质记录
研究地球的构造和历史的地质学家和观察人类的体质和社会特征的人类学家向我们提供了早期人的种种遗迹。科学的起源就必须到早期人的这种种遗迹中去寻找。
现在看来，地壳大概是在几十亿年前凝固形成的，最新的估计是16亿（1．6×109）年前。地质学家把后来的岁月分成六个时期：（1）太古代，即岩浆形成火成岩的时代；（2）元古代，这时开始出现生命；（3）中生代；（4）近生代；（5）新生代；（6）近代。这些时代的顺序可以由地层里各时期的堆积物的相对位置加以证明，但是无法确切地测定各时期的年龄。
火石工具
有些权威认为，人类手工品的遗迹最先见于近生代的堆积物中，这些堆积物或许是在100万至1000万年前形成的。这些遗物就是一些用火石和其他硬石粗糙地敲砸成的工具。最早的叫原始石器，同受到流动的土壤或水流的侵蚀作用而形成的天然物，没有多大区别。后来的一批叫做粗制石器，显然是人工制成的。右图是一种常见的“万能”粗制石器，现在叫做手斧。有些考古学家认为，最早的工具的制成说明当时存在着称得起是人的第一批动物。但是，动物的声音变成音节分明的言语，一定是人类发展中最重要的步骤。这个步骤由于本身的性质的缘故，除了使言语成为可能的头盖骨和颚骨构造的变化外，没有留下任何别的痕迹。
冰期
据我们所知，相继而来的几个冰期在早期就降临欧洲。大概共有四个冰期。有人认为在东安格利亚（East Anglia）发现的工具的年代当在其中第一个冰期上前，但是，不管怎样，打制的火石是在冰期之间的比较温暖的间隔期中出现的。这些工具的制作方法有二：其一是，把碎片敲下来，留下中央的石核，形成一个工具，如图上的工具就是，这个方法是非洲特有的；其二是，利用敲下的石片制成工具，这个方法尤其可以在亚洲见到。欧洲是这两个方法的重叠区，因此，欧洲最初似乎是由两个不同的人种开发的。
旧石器时代
在旧石器时代的大部分时间里，手斧不断地变得更轻便，更锋利了，别的工具也更多样，更灵巧了。使用这些工具的人大概是靠猎取动物和采集可食的野生植物生活的。据我们现在所知，英国“石核文化”人当中最早的人就是在苏塞克斯郡（Sussex）发现的辟尔唐人（Piltdown man），其次就是在肯特郡（Kent）的斯旺斯扎（Swansbe）地方发现的头盖骨。
在最后一个冰期中，尼安德塔人（Neanderthal men）把石核方法和石片方法融合起来。后来，工具变成叶片状，接着就造出可割剥的刀口，使人们可以把兽骨刻成鱼杈之类的器械。
虽然人们早已知道用火，但是，大约就在这个时候，我们才第一次看到有意识地用火石敲石取火的痕迹。火是人类最早和最惊人的化学发现。
旧石器时代前期的文明从新生代初期起，到最后一次冰期逼近时为止，中间一定经过漫长的时间。在这一期间，文化看来有缓慢而稳步的进展。
旧石器时代中期是同所谓穆斯特文化联系着的。这种文化因为最初在法国莱埃济（Les Eyzies）附近的穆斯持（Moustier）发现而得名。创造这种文化的尼安德塔人是一种矮型的人，一般认为不是人类的直系祖先。
旧石器时代后期人，即智人，是在最后一个冰期快要结束时出现在现今法国境内的，虽然兽骨中驯鹿与牡鹿杂陈，说明当时气候仍然寒冷。就人类的进化水平来说，智人同先前的人种相比，是更高级的人种。火石石片的制作已经大有改进，并且肯定存在着制造家庭用具（如孔针）的雕骨工艺。
新石器时代
在旧石器时代的漫长时期之后，接踵而来的是文化大大提高的新石器时代。新石器时代的人似乎是从东方侵入西欧的。他们带来了埃及和美索不达米亚的文明的痕迹。他们已有家畜和栽培的作物。他们用火石或别的硬石以及兽骨、兽角、象牙制出磨光的用具。还发现有陶器的碎片，说明他们已经在有意识地创造新的物品。这比单单改制天然物，是大大前进了一步。此外，英国石篱村就有一块指示石，标出了夏至日太阳升起的方位。这类建筑物也不仅是用于宗教用途，而且还有天文学的功用，说明他们的观测是很准确的。
在新石器时代结束之前，史前期的葬墓也时有发现；火葬只是到后来才出现，而且大半见于欧洲中部，因为那里的森林提供了充足的燃料。在新石器时代的墓穴里，时常发现石制用具，说明当时的人相信这些东西在另一个世界里对死者会有用处——相信灵魂不死。
铜器时代
在世界上有些地方，新石器时代的人还发现了铜——发现怎样熔化钢，怎样加入锡，使其坚硬，这样就进行了人类的第一次冶金试验，并由石器时代进人铜器时代。由于普遍使用金属，文化也提高了，斧、匕首及其衍生物矛和剑以及比较和平的家庭用具，都制造出来了。
铁器时代
青铜的组成成分比较稀少，因此，青铜又让位于铁。铁在土壤中是更大量存在的，制成战争武器和战车，也更为有效。因此，当人们发现怎样从铁矿提炼铁的时候，铁很快就代替了其他金属用于这些用途。随着铁器时代的到来，我们就逼近并且很快进入真正有史的时期。在这些有史时期中，通过石器、粘土、兽皮、纸草纸上的书面记录的遗迹，我们就可以拼凑出真正的历史图景。
河滨人和游牧人
拥有原始的农业和工艺的定居生活似乎是在几条大河——尼罗河，幼发拉底河和底格里斯河，印度河——的盆地首先开始的，在中国，文明大概也是在几条大河一带开始的。不过，同这些河滨人形成对照的还有游牧民的残余。他们赶着牛羊群，在草原上和有绿洲的沙漠上到处漂泊。在平时，这些游牧人的单位集团是各自独立的，各自为各自的牲畜追找食物。《旧约·创世纪》第十三章五至九节有这样一段记载：
与亚帕兰同行的罗特，也有牛群、羊群与帐篷。那地容不下他们，使他们不能同居。亚伯兰就对罗特说：“遍地不都在你眼前吗？请你离开我，你向左，我就向右；你向右，我就向左。”
在他们都保持这种孤立主义的见解和习俗的情况下，不论是文明还是科学，都是不可能的。此外，家长制氏族之间，也只有在为了一定目的——狩猎凶猛的野兽或同其他部族打仗——的时候，才彼此合作。不过，有时由于长期干旱，或者由于气候的长期性变化，没有了水草，草原或绿洲也变得无法居住，这时，游牧人便以排山倒海之势向外涌出，侵犯定居人民的土地，成为他们的残暴的征服者，我们在历史上可以看到几次这样的向外迁徒：闪族从阿拉伯半岛向外迁徙，亚述人从波斯边境向外迁徙，亚欧两洲开阔的草原上的居民向外迁徙。
在游牧人民当中，工艺不可能有很大进步，应用科学的起源是更谈不上了。但是，《旧约》不但在前几章中叙述了游牧人的生活，而且还在后几章中谈到近东和中东几个定居的王国——埃及、叙利亚、巴比伦和亚述——的传奇。这是很好的锁钥，由此就更容易理解新近发掘出来的建筑物、雕像和碑匾向我们提供的知识。这种知识有赖于两重机会——首先，这些文物要保存下来，其次还要经人发现。
欧洲的人种
在后文中，我们就要叙述几个种族的成就。因此，关于这些种族，我们还需要再说几句话。在石器时代后期以后，爱琴海各岛屿以及地中海和大西洋海滨的主要居民就是地中海种族。他们身材矮小，头部修长，皮肤暗黑。史前期文明的进步就应�
