近代科學的“搖籃”：古希臘科學及其輝煌的社會歷史背景
——科學發展的人文歷程漫話之二

錢時惕

(河北大學 河北 保定 071002)

1 古代希臘科學及其成就

約在公元前3 000～前2 000年，人類社會進入奴隸社會.由于腦力勞動與體力勞動之分工，少數人有條件從事文化學術工作.在這個階段,世界各地形成了幾個文明中心：尼羅河下游的古埃及、幼發拉底河與底格里斯河流域的巴比倫、印度河與恒河流域的古印度和黃河流域的中國.它們在天文學、數學、物理學、化學、醫學以及建筑、水利、冶金等方面取得了許多成就.

但古代科學的典范則是在古希臘產生的.從公元前12世紀到公元前9世紀，希臘開始從原始社會向奴隸制社會過渡.到公元前8世紀，城邦(以一個城市為中心組成一個小國)在希臘興起.這種帶有一定民主氣氛的城邦制度給文化及學術的發展提供了較為寬松的社會環境;再加上地理、經濟條件的支持，公元前6世紀～前146年，古希臘便進入文化的鼎盛時期，成為后來西方文明的發源地.

在文化學術發展的大背景下，古代科學也在希臘得以發展，成為近代科學的“搖籃”，其中包括：恩培多克勒(Empedocles,公元前490～前430)及亞里士多德(Aristoteles,公元前384～前322)的元素說，留基伯(Leucippes,公元前500～前430)及德謨克利特(Demokritus,公元前460～前370)的原子學說，畢達哥拉斯(Pythagoras,公元前584～前497)學派關于數學的研究，亞里士多德的物理學，歐幾里得(Euclid,公元前330～前275)的幾何體系，阿基米德(Archimedes,公元前287～前212)的靜力學，阿里斯塔克(Aristarchus,公元前310～前230)與托勒密(Ptolemaeus，約公元90～168)等的天文學，希波克拉底(Hippocrates,公元前460～前337)及蓋侖(Galen,公元前120～前200)等的醫學等等.

1.1 留基伯與德謨克利特的原子學說

留基伯首先提出物質構成的原子學說，認為原子是最小的、不可分割的物質粒子.原子之間存在著虛空；無數原子從古以來就存在于虛空之中，既不能創生，也不能毀滅；它們在無限的虛空中運動著構成萬物.

德謨克利特是留基伯的學生，他繼承并發展了留基伯的原子學說，指出宇宙空間中除了原子和虛空之外，什么都沒有.原子一直存在于宇宙之中，它們不能被從無中創生，也不能被消滅，任何變化都是由它們引起的結合和分離.

1.2 畢達哥拉斯學派關于數學的研究

畢達哥拉斯學派在數學上最卓越的貢獻有：畢達哥拉斯定理(對于一個直角三角形，兩直角邊長的平方和等于斜邊邊長的平方)及無理數的發現.

畢達哥拉斯學派認為數是萬物的本原，事物的性質是由某種數量關系決定的，萬物按照一定的數量比例而構成和諧的秩序；由此他們提出了“美是和諧”的觀點，認為音樂的和諧是由高低長短輕重不同的音調按照一定的數量上的比例組成.

畢達哥拉斯學派認為天體的運行秩序也是一種和諧.各個星球保持著和諧的距離，沿著各自的軌道，以嚴格固定的速度運行，產生各種和諧的音調和旋律，即所謂“諸天音樂”或“天體音樂”. 畢達哥拉斯學派關于數的重要性及數是萬物的本原的思想在西方科學界有深刻而長遠的影響.

1.3 亞里士多德的物理學

在亞里士多德的物理學中，貫穿著他的目的論思想.他把自然界的運動劃分為自然運動與強制運動兩種類型.

在亞里士多德看來，宇宙是一個以地球為中心的層次結構，在這種宇宙之中，各種物體都具有其固有位置.物體如果處于固有位置，它將保持靜止狀態，只有受到外力時，才移動其位置.一旦外力消失，這種物體將朝著固有位置做返回運動.這樣的運動叫做自然運動.重物下落、炊煙上升均屬自然運動.

非自然運動,或在外力不斷作用下的運動，稱之為強迫運動.物體上拋、球在地面上滾動均屬強迫運動.

亞里士多德物理學(或天文學)的另一特點，就是強調天與地的嚴格區別.天地以月球為界.月球之上的天，是擺脫了一切變化的完美無缺的世界，天體的自然運動描繪出完整的圓形.月球之下的地，萬物皆變，生生不息，又分自然運動與強迫運動兩種.地上的世界由水、土、火、氣四種元素組成，而天上的世界由有靈魂的第五種元素所構成.

1.4 歐幾里得的幾何體系

《幾何原本》是一部集前人思想和歐幾里得個人創造性于一體的不朽之作.傳到今天的歐幾里得著作并不多，然而我們卻可以從這部書詳細的寫作筆調中，看出他真實的思想底蘊.

全書共分13卷.書中包含了5條“公理”、5條“公設”、23個定義和467個命題.在每一卷內容當中，歐幾里得都采用了與前人完全不同的敘述方式，即先提出公理、公設和定義，然后再由簡到繁地證明它們;這使得全書的論述更加緊湊和明快.而在整部書的內容上，也同樣貫徹了他的這種獨具匠心的安排.它由淺到深，從簡至繁，先后論述了直邊形、圓、比例論、相似形、數、立體幾何以及窮竭法等內容.其中有關窮竭法的討論，成為近代微積分思想的來源.僅僅從這些卷帙的內容安排上，我們就不難發現，這部書已經基本囊括了幾何學從公元前7世紀的古埃及，一直到公元前4世紀——歐幾里得生活時期——前后總共400多年的數學發展歷史.

歐幾里得的幾何體系成為公理化方法的一個典范，對人才培養與科學發展有深遠的影響.

1.5 古希臘的天文學

希臘在天文學上成就巨大.與其他文明古國相比，它的理論性最強，體系也最為完整且科學，方法上也達到了古代的高峰，它的影響也是具有深遠意義的.其中，做出重大貢獻的天文學家有：

(1)被譽為“希臘化時代的哥白尼”的天文學家阿里斯塔克：第一個嘗試測量地球和太陽之間的距離，并正確提出地球的面積小于太陽.他天才地提出太陽中心說，認識到地球和行星圍繞太陽旋轉并自轉.

(2)埃拉托色尼(Eratosthenes，公元前275～前195)：在歷史上第一個用正確的數學方法準確測出地球周長和直徑，用經緯網繪制地圖，最早把物理學的原理與數學方法相結合，創立了數理地理學.

(3) 作為“方位天文學之父”的希帕庫斯(Hipparchus，公元前190～前125)：發明了“天文數”概念，發現了歲差現象，編造了西方歷史上第一個記載恒星的星表，并測定了上千座恒星的亮度，算出月球直徑及其與地球距離的近似值.

(4)后世最負盛名的天文學家托勒密：創立了地球中心說，主張地球處于宇宙中心，且靜止不動，日、月、行星和恒星均環繞地球運行.托勒密這個并不反映宇宙實際結構的數學圖景，卻較為完滿地解釋了當時觀測到的行星運動情況，并取得了航海上的實用價值，代表古希臘天文學和宇宙學思想的頂峰.托勒密的名著《天文學大成》，在歐洲天文史上產生了重大的影響.

2 古代希臘科學的自然哲學形態

古代希臘的科學多數以自然哲學形態出現，它的特點在于：

2.1 經驗的直觀性

古代希臘科學的基礎主要是直觀的經驗，這些通過人的各種感官(眼、耳、鼻、皮膚等)直接感受所取得的經驗事實不是在純化的、可控條件下取得的，因此比較表面、膚淺、模糊、不準確.當然，也有少數是通過實驗取得一些數據的，如阿基米德的靜力學，從而在某種程度上達到了實證科學的水平.值得特別提及的是在圖形(土地、房屋等)測量方面取得了一些比較精確的經驗事實；在此基礎上形成了歐幾里得幾何，成為古代希臘科學最杰出的知識體系，對后世科學發展有深遠的影響.

2.2 理論的思辨性

古代希臘科學由于其經驗基礎的直觀性，所用概念及語言一般未經分解或分析，理論依靠猜測及思辨來編織，并受到各種宗教、神話、巫術不同程度的影響；因而，其理論體系多數顯得籠統、朦朧、粗糙、含混、未能從哲學形態中分離出來.

2.3 邏輯的滲透性

古代希臘科學因受到畢達哥拉斯和柏拉圖(Platon,公元前427～前347)數學重要性及亞里士多德邏輯法則的影響，因此，在希臘各種科學中都包含著理性成份及邏輯形式.這是古代希臘科學能成為近代科學搖籃的重要原因之一.

正由于古代科學的自然哲學形態，堅持從自然界本身去解釋自然界的現象，堅持從自然界總體聯系和運動中去認識世界，因而包含著對自然界本質及規律的某些天才預言及閃光的思想. 所以，恩格斯曾經指出：“在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生和發展的歷史,它也不得不回到希臘人那里去.”[1]

3 古代希臘科學輝煌的社會歷史背景

古代希臘之所以創造了人類歷史上燦爛的古典文化并成為近代科學的源頭，是與古希臘當時的地理、歷史、經濟、社會制度有密切關系的.

3.1 地理條件

古代希臘包括希臘半島、愛琴海中各島嶼和小亞細亞半島沿海地帶.從地理上來說，古希臘地處歐洲南部愛琴海地帶，陸路與海上來往非常頻繁.當一個城邦的移民過多或人口繁殖太快時，部分人就乘船去開辟新的領地.因此，不同民族雜居現象比較普遍，這樣就使古希臘的城邦成為一種開放的社會.同時，大海高深莫測，風云多變，也容易啟發人們的聯想、猜想、幻想的習慣或能力并養成深思、勇敢、機敏的品格.

3.2 歷史條件

據考古發掘，在公元前3 000年左右，希臘的克里特島已進入青銅器時代，產生過米諾斯文化.在公元前2 250至前1 200年間，克里特島是希臘海上中心，其人種與埃及同，文化受到埃及的重要影響.從公元前13世紀起，希臘土地上發生了大規模的民族遷徙.希臘人很早就有海上貿易、劫掠、征伐的歷史，荷馬史詩對此有生動的描寫.

當希臘開始崛起時，它的四周(埃及、巴比倫、地中海沿岸)已經有了比它更早或更發達的文化.因此，希臘自己沒有強大的文化傳統，易于吸收外來文化之影響并成為各種文化的“雜交”地.

3.3 經濟狀況

公元前12～前9世紀，希臘開始從原始社會向奴隸制社會過渡.至公元前8世紀，城邦在希臘興起.至公元前6～5世紀,這種城邦在希臘本土、愛琴海諸島以及小亞細亞沿岸星羅棋布達200多個.

古希臘地域物產豐富、氣候適宜，各城邦經貿往來頻繁，工(手工)商業較為發達，為從事科學、藝術、學術活動提供了必要的物質條件.

3.4 社會制度

古希臘的社會制度是城邦制度.它有兩個特點[2]：一是堅持獨立主權，各城邦雖不時地結成聯盟，但從未形成一個統一的國家；二是實行直接民主制，享有政治權利的公民(當然不包括奴隸)的多數決議具有最高權威.城邦間通過文化或貿易交流進行聯系，如4年一次的奧林匹克賽會及共同的神廟(如德爾斐神廟)集會.

希臘的城邦制度，為知識階層提供了比較寬松、自由的社會環境，使“每個人都保持其獨立的地位，并非從開始就約束于家長制那種自然的倫理下”，并“通過個性的多樣化差異和對多種多樣化差異的揚棄”[3]形成了希臘精神的特征：追求真理與美.

參考文獻

1 馬克思 恩格斯全集(第20卷).北京：人民出版社，1972.386

2 顧準.希臘城邦制度.北京：中國社會科學出版社，1982.12～16

3 黒格爾.歷史哲學.北京：商務印書館，1963.270

4 丹皮爾.科學史.北京：商務印書館，1970.29～40