構建科學經典閱讀的知識圈層

[ 關鍵詞] 科學經典 科學元典叢書 知識圈層 科學普及

[ 中圖分類號] G315 [ 文獻標識碼] A [ DOI ] 10.19957/j.cnki.kpczpl.2024.01.008

科學經典是科學史乃至人類文明史上具有劃時代意義的科學著作。正因為科學經典具有與生俱來的“高大上”特質，長期以來，在公眾眼中，一直被認為是“陽春白雪”，是極少數專業人士才能涉足的“珠穆朗瑪”，普通讀者可望而不可即，更遑論在公眾中普及。

近年來，北京大學出版社出版的“科學元典叢書”（以下簡稱“叢書”），不但受到相關專業人士的普遍歡迎，而且在公眾中影響很大，多次重印，為科學經典的普及做了有益的探索。

一、科學元典叢書：原著文本與知識圈層

人類積累的科學知識浩如煙海，科學著作汗牛充棟，名家輩出。在這不計其數的名家著作中，并非每一部著作都可以稱之為“元典”。

按照“叢書”《弁言》中的定義，“科學元典”是指科學經典中最基本、最重要的著作。因此，“科學元典”具有絕對原創性，是人類智識史上劃時代的豐碑，對科學的發展、人類思維方式和世界觀的改變、人類文明的進程，均產生過巨大影響。這些著作“具有永恒的價值”，是經典中的經典[1]。

依據這種定位，“叢書”中遴選出來的作品，是自古希臘以來，主要是文藝復興時期近代科學誕生以來，經過較長時期歷史檢驗的科學經典著作。叢書對當代作品的遴選十分慎重。即使是一些當下熱門的著作，作者很有名，影響也很大，但由于沒有經歷一個歷史沉淀過程，近期內也不會收入。

從橫向來看，“叢書”涉及學科領域眾多，涵蓋了數學、物理學、化學、生物學、醫學、天文學、宇宙學、地理學、地質學、實驗心理學、信息科學、系統科學以及交叉科學等基礎學科。

從縱向來看，“叢書”以科學發展史為主線貫穿起來，展現了科學發展的主要歷程。一方面，從近代科學思想的源頭古希臘開始，歷經古羅馬、中世紀阿拉伯的古典著作翻譯運動，再經歷文藝復興、科學革命、工業革命和啟蒙運動時代，再到19 世紀科學的獨立和建制化以及學科的分化，19 世紀末20 世紀初以量子論和相對論為代表的物理學革命，一直到20 世紀中期控制論、系統論和信息論的出現；另一方面，也包括了中國古代數學的輝煌成就。這些元典著作像一串鑲嵌在科學史上的璀璨明珠，照亮了人類文明進步的道路。

公眾要想理解這些古奧的原著文本，如果只有一些零散的現代學科知識，而沒有一個系統且有針對性的理解文本的知識框架，就連入門也是非常困難的。因此，必須為公眾搭建一個知識閱讀框架，把公眾最終引入對文本的有效閱讀。

在叢書設計理念上，策劃人和主編的意圖是，“叢書”不應簡單地為讀者再現原著文本，而應構建一個以“文本知識”為中心的知識閱讀圈層——從外至內依次為“背景知識”閱讀圈層、“關聯知識”閱讀圈層和“亞文本知識”閱讀圈層（圖1）。因此，“科學元典叢書”整體呈現出來的不應只是原著文本知識，而應是以原著文本知識為中心的知識體系。

這一結構表明，公眾在進入原著“文本知識”閱讀圈層之前，首先要進入“背景知識”閱讀圈層，然后進入“關聯知識”閱讀圈層，再進入“亞文本知識”閱讀圈層。從外圈層入手，逐步向內圈層滲透，最后進入原著“文本知識”閱讀圈層。

二、背景知識閱讀圈層

由于科學元典都是歷史著作，年代久遠，有的甚至是2000 多年前的作品，現代讀者直接閱讀原著文本會有一定的困難，因此，編者首先要進行背景“鋪墊”工作。“叢書”主要從追溯科學家個人史，描述社會歷史狀況，展現科學探險精神等背景知識入手，引導讀者進入第一個知識閱讀圈層。

（一）追溯科學家個人史

追溯科學家的個人史，是背景知識閱讀的第一個環節。

科學活動是科學家對大自然的心靈探險，個人史是進入科學家心靈之門最便捷的鑰匙。循著科學家本人的人生足跡和科研經歷，就可以很方便地追溯其思想的來龍去脈。“叢書”的“導讀”部分先從作者生平、家庭環境、求學經歷、科學貢獻、學術影響、歷史地位等背景知識入手，展開對個人史全景式的敘述。書中均配有大量歷史圖片，通過圖片直接呈現作者的個人史，并配有文字進行具體描述，顯得更加真實可信。

以作者人生經歷和所在學科或領域自身發展的歷史編織經緯線，就能方便地還原歷史，把讀者帶到科學家當時所處的歷史情境中，“近距離”接觸這些遠去的歷史人物，感受他們的人生歷程和知識創造過程。讓科學大師栩栩如生、平易近人，而不是把他們供奉在圣壇上成為偶像。這樣也可以讓讀者清晰地了解科學家在科學史上的位置。

此外，在原著文本每一章（編）前增加簡短的導語，也具有較強的背景代入感；一些著作末尾部分還增加了原著作者的傳記、著名的演講稿、重要信件等資料；還有些著作附有導讀專家的視頻或者音頻講解。這些豐富的資料，不但提升了“科學元典”的視覺效果和可讀性，而且也較好地展現了其中的歷史感和人文價值。

“叢書”中比較典型的個人史知識閱讀案例是《居里夫人文選》（北京大學出版社2010 年版①）中的相關內容。這部作品由文字、圖像和影像三部分構成，內容極其豐富，可以稱得上是目前中文世界最完整的居里夫人文獻。其中的核心文本是首次譯成中文的居里夫人（Marie Curie）的博士論文《放射性物質的研究》（Recherches surles substances radioacitves ）。中文版還收錄了《居里夫人自傳》、為紀念已故丈夫皮埃爾·居里（Pierre Curie） 寫的《居里傳》（Pierre Curie ）、居里夫人的生平大事年表、論著目錄以及獲得的各種獎勵和榮譽，還有兩次獲諾貝爾獎的授獎詞和獲獎演說。此外“附錄”中還介紹了居里夫人與中國的學術淵源，包括居里夫人的中國研究生施士元的回憶錄、居里夫人女兒伊倫娜（IrèneJoliot-Curie）的研究生錢三強的回憶文章[2]。

書中配有100 多幅彩色和黑白插圖，每一幅插圖均配有詳細的圖注。全書圖文并茂，比較全面地展現了居里夫人的家庭環境，童年、少女生活，失敗的初戀，艱難的求學，美滿的婚姻，慈母之愛，喪夫之痛，寡居后的緋聞，艱苦的研究，偉大的成就，成為公眾明星，產生廣泛社會影響，以及為培養中國留學生而做出的種種努力。隨書還配有榮獲第16 屆奧斯卡獎7 項提名的《居里夫人》（Madame Curie ）電影光盤[3]。

這些直觀形象的閱讀材料，從不同視角真實地反映了居里夫人的生活經歷和科學探究的歷程，拉近了當代讀者和居里夫人之間的距離，從而也拉近了與居里夫人著作的距離。

（二）描述社會歷史狀況

描述科學家所處時代的社會歷史狀況，是背景知識閱讀的第二個環節。

“叢書”收錄了古希臘三大數學名著《幾何原本》（Euclids Elements ，2024 年版）、《阿基米德經典著作集》（The Works of Archimedes ，2022 年版）和《圓錐曲線論》（Treatise on ConicSections ，2023 年版），這些都是2000 多年前的著作，由于年代久遠，三位作者留下的個人史信息很少。因此，在背景知識閱讀材料中，對三位作者當時的社會歷史狀況進行描繪就尤為重要。

《幾何原本》的作者歐幾里得（Euclid）出生地不詳，年輕時曾在希臘雅典的柏拉圖學園學習過，此后大半生都在埃及的亞歷山大城生活，很可能也在這里去世。阿基米德（Archimedes）出生于敘拉古，就是現在意大利西西里島東南岸的海港城市錫拉庫薩（Syracuse）。阿波羅尼奧斯（Appolonius） 出生于小亞細亞的帕加（Perga）古城，該地現在位于土耳其西南部的安塔利亞（Antalya）地區。

很多讀者會有疑問，他們并不（或并不確定）出生在希臘本土，為什么稱他們為“希臘”數學家？要讓讀者理解這個問題，就涉及所謂“殖民城邦”和“希臘化時代（Hellenistic Greece /Hellenistic period）”兩個概念。這是回答上述問題的關鍵。

這三冊書通過“導讀”部分，對“殖民城邦”和“希臘化時代”兩個概念進行闡述，介紹了希臘城邦自公元前8 世紀的地理擴展，特別是亞歷山大大帝開拓的帝國傳播了希臘文化，托勒密王朝又對希臘文化傳統進行繼承與發揚，讀者就很容易理解為什么許多古希臘名人并不出生在希臘本土。

在《阿基米德經典著作集》的背景知識中，還列出了一個古希臘知名數學家統計表[4]。從表中可以看出，他們都生活在公元前6 世紀至公元前2 世紀的400 年間。而自歐幾里得開始，古希臘最偉大的數學家都生活在希臘化時期；正是在這一時期，古希臘的數學發展到了頂峰。通過這一表格，讀者可以對古希臘數學的發展脈絡產生更加清楚的認知。

（三）展現科學探險精神

展現科學探險精神，是背景知識閱讀的第三個環節。

科學研究是一項崇高的探險事業，既是思想和精神的探險，也是毅力和體力的探險，有時甚至是生命的探險。所以，科學史是一部人類認識自然的宏偉探險史，科學精神實際上也是一種探險精神。

“叢書”在相關分冊的“導讀”中用大量的篇幅，深入展現了這種科學探險精神，試圖激勵讀者在閱讀中建立起對科學的“情感”“態度”和“價值觀”。

在哥白尼（Nicolaus Copernicus）《天體運行論》（On the Revolutions ，2006 年版）的背景知識中，首先講述了亞里士多德（Aristotle）的宇宙觀。亞里士多德認為，宇宙是一個像洋蔥一樣一層套著一層的同心球體系，所有天體都鑲嵌在不同的天球里圍繞地球做勻速旋轉。公元1世紀，亞歷山大城的天文學家托勒密（ClaudiusPtolemaeus）在他的《至大論》（Almagest ）一書中，根據大量觀測數據和系統論證，建立了一個更加完美的“本輪—均輪”宇宙模型。從亞里士多德到托勒密，這個以地球為中心的宇宙模型后人稱之為“地心說”。它統治了西方天文學1400年之久，直到1543 年哥白尼的革命性巨著《天體運行論》的出版。哥白尼在這本書中構建了一個與日常經驗相悖的宇宙模型，他將太陽置于宇宙的中心，地球和其他行星圍繞著太陽旋轉，這一宇宙模型后人稱之為“日心說”。背景知識強調了亞里士多德宇宙觀在當時的權威性，這種寫法更加凸顯了哥白尼面臨的挑戰之艱巨，及其反叛價值之巨大。從“地心說”到“日心說”，哥白尼以巨大的勇氣把顛倒的宇宙重新顛倒過來，從根本上動搖了古代權威。科學史家將這場思想的反叛，稱之為吹響了近代“科學革命”的號角。

緊接著，在伽利略（Galileo Galilei）《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》（DialogueConcerning the Two Chief World Systems：Ptolemaic and Copernican ，2006 年版）一書的背景知識部分，對這場科學革命的后續故事作了進一步敘述。1616 年，羅馬宗教法庭深感哥白尼學說對教會構成巨大威脅，于是宣告“日心說”是一種與《圣經》相悖的異端思想，嚴厲禁止伽利略宣講“日心說”。然而，1632 年，伽利略還是出版了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，公然為哥白尼“日心說”辯護。這一行為震怒了羅馬天主教會。兩年后，也就是在伽利略70 歲時，他被控告為異端，并被判處終身監禁，隨之這部偉大的著作也遭到取締。

伽利略偉大的思想探險不只是捍衛了哥白尼的“日心說”，更重要的是，他在《關于兩門新科學的對話》（Dialogue Concerning Two NewSciences ）一書中，把可重復的實驗方法和精確的數學方法引入科學研究，從而奠定了近代科學研究的基本方法，而在此之前的古希臘學者和自然哲學家只是依據直覺和邏輯推理。從此，自然科學在伽利略方法的指引下，建立了自己的研究規范。

伽利略曾自信地說：“我已經開啟了偉大的科學之門，而我的工作只是一個開端，比我更出色的人將會探索其最遙遠的角落。”[5]47

伽利略沒有說錯，就在他去世的1642 年，牛頓（Isaac Newton）誕生了。牛頓接過哥白尼、開普勒（Johannes Kepler）、伽利略傳遞過來的思想火炬，向更加廣袤的未知世界前進，成為新一代科學革命的旗手。在牛頓《自然哲學之數學原理》（The Principia：Mathematical Principles ofNatural Philosophy ，2006 年版）一書的背景知識中，以大量的篇幅講述了牛頓如何以精確的數學語言描繪了一個被萬有引力所支配的宇宙體系，從而將天上的運動和地上的運動統一起來。這場驚心動魄的思想探險是一次偉大的綜合，被稱為“牛頓革命”。

不過，牛頓也有自知之明，面對無盡的未知世界，他感嘆道：“我不過像一個在海濱玩耍的孩子，為時而發現一塊比平常光滑的石子或美麗的貝殼而感到高興；但那浩瀚的真理之海洋，卻還在我的面前未曾發現呢！”[5]112盡管牛頓親手建造的宏偉的經典力學大廈堪稱完美，但他沒有想到，他以絕對時間和絕對空間為基礎的理論，只適用于宏觀低速世界。面對微觀高速世界，他的理論就不再適用。“叢書”在愛因斯坦（Albert Einstein）《狹義與廣義相對論淺說》［Relativity，the Special and the GeneralTheory（A Popular Exposition），2006 年版］的背景知識中，詳細介紹了愛因斯坦是如何突破牛頓絕對時空理論的局限，把人類的認識擴展到更為廣闊的視野。時空不再是絕對的、孤立的，而是相對的、統一的；不再是平直的，而是彎曲的。

如果把哥白尼、伽利略、牛頓、愛因斯坦等人對權威的懷疑、對傳統的創新和對自我的超越，看成是一種思想探險的話，那么還有一些科學家所做的工作，不但是思想的探險，而且也是毅力和體力的探險，甚至為此獻出了生命。地質學家魏格納（Alfred Lothar Wegener）就是其中最壯烈的一個。在《海陸的起源》（The Originof Continents and Oceans ，2006 年版）背景知識中，始終洋溢著對魏格納獻身科學的崇敬之情。為了獲得第一手觀察資料，魏格納四次登上格陵蘭島。除了對氣象學、冰川學、古氣候學和大氣熱動力學的研究之外，他在零下65℃的嚴酷條件下，反復探測了格陵蘭冰蓋的厚度和格陵蘭的經度，進一步為大陸漂移學說尋找新的證據。在一次返回海岸基地的途中，遇到極端險惡的暴風雪，他以堅強的意志力在同嚴寒搏斗、同饑餓搏斗、同死亡搏斗中艱難前進，最后不幸遇難。

科學探索是無止境的，正是一代代科學家懷著對大自然強烈的好奇心，懷著對真理的渴望，前赴后繼，敢為人先，戰勝了一切困難和恐懼，甚至付出生命代價，才推動了科學的進步。

三、關聯知識閱讀圈層

“關聯知識”的建立主要是對原著文本中涉及的其他學科知識，以及原著文本知識所屬學科的歷史進行梳理。前者涉及文本知識與其他學科知識的關系，是一種橫向關聯；后者涉及文本知識在整個學科知識鏈條中的地位，是一種縱向關聯。

（一）橫向關聯知識

開普勒的《世界的和諧》（Harmonies of theWorld 或The Harmony of the World ）是一部描述行星運動規律的巨著，其目的是要找到行星及其運動中可能存在的“和諧比”，以便構建一幅“世界和諧”的完美圖畫。全書共分為五卷，“叢書”中收錄的是其中的第五卷“天文學”（以下簡稱《世界的和諧》，2011 年版），開普勒最輝煌的天文學貢獻主要集中在該卷。

《世界的和諧》雖然論述的是“天文學”，但書中十章標題中的關鍵詞，出現最多的并非天文學術語，而是一系列音樂術語。如，音高、音階、音、旋律、硬調、軟調、調式、調、四聲部、對位、和聲、女高音、女低音、男高音、男低音，等等。

很多讀者不明白，一部研究行星運動的科學著作，為什么要花費大量的篇幅講音樂？這就涉及開普勒的科學信念。在開普勒看來，“天體的運動只不過是某種永恒的復調音樂而已”。因此，他畢生的精力，是要闡述天體運動和音樂二者之間的隱秘關聯。這正是理解本書核心思想的關鍵。因此，要讓讀者了解開普勒的天文學，首先要讓讀者了解相關的樂理知識。相對于本書討論的天文學知識來說，這里的樂理知識則被看成是一種橫向知識。

開普勒不但是一位天才的天文學家，而且也是一位頗有造詣的音樂理論家。從《世界的和諧》第三章開始，開普勒便以諧音理論為依據，在行星運動中找到了“和諧比”，并由此提出了行星運動第三定律，即“和諧定律”。令人驚訝的是，相關內容只占本書篇幅的十分之一，而剩下的絕大部分篇幅，除了天文學，更多的是音樂知識，充滿大量音樂術語。沒有受過專業音樂理論訓練的讀者很難看懂。

書中第五章甚至出現了一段五線譜。這段樂譜在音樂史上沒有什么地位，但在天文學史上卻有著非同尋常的意義。有學者認為，“開普勒的天體和諧觀點的與眾不同之處，就在于天體的音樂頭一次被認為是復調音樂。”[6]

正因如此，本書通過導讀建立的“關聯知識”以大量篇幅介紹了相關樂理知識。主要有三個部分。

第一部分，對記譜法進行了一般的介紹，如音階、半音、全音、升降號、音程、音分、音域或頻域、頻率等。

第二部分，對音律做了簡要講解。先講到歷史上第一次將聲音與數字聯系起來的人，是古希臘數學家畢達哥拉斯（Pythagoras）。他發現，當兩根弦的長度之比為小整數時，它們同時發出的音就會悅耳動聽。這就是“和諧”之音。從此音樂與數學就結下了不解之緣。然后從“五度相生律”講到“純律”和“十二平均律”，并聯系到現代鋼琴和其他樂器的定音標準。

第三部分，介紹了“和聲”和“對位”以及相關樂理知識，這對理解開普勒的“和諧”觀念非常重要。《世界的和諧》第八章的標題為“在天上的和聲里，哪些行星分別代表女高音、女低音、男高音、男低音”，可見開普勒的觀點非常直白，他是將天上的和聲與人間的和聲相類比。

開普勒畢生探索世界的和諧，其實就是尋找行星的某些參數之比是否與“和諧（協和）”的音程相對應。因此，讀者需要知道哪些音程是“和諧（協和）”的。為了讀者直觀理解的方便，導讀中列出了協和音程與不協和音程的比對表。從表中可以看出，只有當頻率比的前后項都是數字1、2、3、4、5、6、8 之一時，才能得到音程的和諧比。

《世界的和諧》第五章涉及兩個專業術語“硬調”和“軟調”。在現代樂理中，它們分別對應“大調”和“小調”。于是，關聯知識對大、小調各自的特點和主要區別進行了介紹。

開普勒在《世界的和諧》第七章中特別提到了一個音樂術語“對位”。他認為，天空中六顆行星的普遍和聲與普通四聲部對位相類似。關聯知識在解釋“對位”后，指出對位法是復調音樂的基礎。在開普勒看來，“天體的音樂”正是一種復調音樂。這樣，讀者就理解了“對位”這個概念在本書中的特殊意義。

最后要讓讀者知道，開普勒對世界和諧的堅定信念，一方面來源于畢達哥拉斯和柏拉圖（Plato）建立在完美的數學音樂基礎上的宇宙觀；另一方面來源于開普勒本人的宗教信仰，開普勒篤信只有造物主才能創造出如此完美的世界，而這個世界的主要特征就是和諧，并且是與復調音樂中的和聲一樣充滿和諧。

因此，讀者只有掌握了與此相關的樂理知識，才能理解開普勒把音程與天體運動中的參數進行類比，并從中找出天體的和諧，乃至包括人間在內的整個世界的和諧所做的努力。

（二）縱向關聯知識

“ 叢書” 中收錄了拉馬克（Jean-BaptisteLamarck） 的《動物學哲學》（ZoologicalPhilosophy ，2024 年即將出版） 和達爾文（Charles Robert Darwin） 的《物種起源》（TheOrigin of Species ，2005 年版），這兩本著作是傳統進化論的代表作，也是進化論歷史上最具影響的經典著作。譯者在導讀中以大量篇幅梳理了進化論的發展歷史，以便讓讀者能夠建立縱向關聯知識。因為，只有將傳統進化論放在整個進化論發展的歷史鏈條上，才能更加深刻地理解《動物學哲學》和《物種起源》的基本觀點，以及在進化論譜系上的地位。

早在達爾文之前50 年，拉馬克就從科學角度提出了進化論。他在《動物學哲學》一書中創立了以漸變論為基調的生物進化論。在進化的動因上，他提出了“用進廢退”和“獲得性遺傳”假說；在進化機制上，他尤其強調自然環境對生物進化的重大作用。這種觀點開創了后來生物進化“環境決定論”的先河。

50 年后，達爾文《物種起源》出版，其核心思想是“物種漸變”“生存競爭”“自然選擇”以及“生命樹”。

拉馬克學說雖然有很多與事實不符的現象，但仍然具有生命力，并逐步形成所謂的“新拉馬克主義”。在生物進化的動力機制問題上，新拉馬克主義認為，在生物進化過程中，“用進廢退”和“獲得性遺傳”比“自然選擇”的作用更大，也就是環境作用要大于內在作用，外因起決定作用。顯然，新拉馬克主義只是對拉馬克的理論進行了改良。

傳統進化論的突破，肇始于孟德爾（GregorJohann Mendel）的遺傳理論。孟德爾通過豌豆雜交實驗研究，提出了“遺傳因子”概念。這是進化論發展史上的偉大轉折點，奠定了現代遺傳學的基礎。盡管孟德爾是達爾文的同時代人，但他的發現在當時被包括達爾文在內的學術界所忽視。直至1900 年，孟德爾的相關論文才被幾名科學家從故紙堆中“重新”發現。后世將孟德爾論文中的核心思想，總結為“孟德爾分離定律”與“孟德爾自由組合定律”。

達爾文進化論有一個重大缺陷，就是缺乏遺傳學基礎。而孟德爾“遺傳因子”的發現，正好揭示了生物的遺傳學基礎，彌補了達爾文進化論的缺陷。沿著孟德爾開創的道路，產生了“新達爾文主義”。主要代表人物有德國生物學家魏斯曼（August Weismann）、荷蘭遺傳學家德弗里斯（Hugo de Vries）、丹麥遺傳學家約翰森（Wilhelm Johannsen） 和美國遺傳學家摩爾根（Thomas Hunt Morgan）。魏斯曼反對生物遺傳的“環境決定論”，他提出的“種質假說”認為，后天獲得的性狀不能遺傳，只有發生在種質中的變化才能在世代間連續遺傳。這是因為種質保持了物種的全部遺傳因子。德弗里斯提出“突變論”，認為突變可以形成新物種，不需要經過達爾文漸變式的積累。約翰森把孟德爾的“遺傳因子”稱作“基因”，他將生物的變異分成兩類，即“基因型”和“表現型”，前者可遺傳，后者不可遺傳。

摩爾根《基因論》（The Theory of the Gene ）的發表把新達爾文主義推向了頂峰。摩爾根通過精密的實驗，發現了染色體上真實的遺傳密碼，這就把原本抽象的基因或遺傳因子概念實體化了。不僅如此，摩爾根還發現基因在染色體上的排列方式，并搞清楚了不同基因與生物體各性狀間的對應關系。

新達爾文主義使人們認識到，生物的進化是一個十分復雜的過程，物種形成的途徑，不僅存在傳統進化論的漸變，而且也存在大量的突變；既有深層的內部因素，也有復雜的外部因素；既有個體的進化，也有群體的進化。而傳統進化論和新達爾文主義都是以個體為對象研究物種進化，二者都忽略了群體遺傳行為。實際上，生物進化是同一物種內基因自由交流的群體行為，于是，群體遺傳學迅速成長為一門新興學科。在這樣的背景下，進化論又得到進一步發展，誕生了所謂的“現代達爾文主義”。

現代達爾文主義融合了自然選擇理論、新達爾文主義遺傳理論、系統分類學、古生物學和群體遺傳理論，比較準確地揭示了物種進化的真實過程，因此又被稱為現代綜合進化論。

與以個體演化的進化學說不同，現代達爾文主義聚焦于群體遺傳學，因而在研究方法上十分注重數理統計方法的應用；在物種形成和生物進化的機制上，不但包括了自然選擇和基因突變，而且還包括了“隔離”，而這種隔離既有空間性的地理隔離，也有遺傳性的生殖隔離，最終導致新物種的形成。現代達爾文主義綜合了進化理論發展的主要思想成果，較好地解釋了大部分生物進化的現象。

自1953 年DNA 雙螺旋結構發現以來，分子生物學的發展更深刻地揭示了遺傳的分子奧秘。雖然國際學術界有些學者認為，自然選擇學說在分子水平的進化上基本不起作用，但近年來越來越多的新的研究證據表明，結論正好相反：在分子水平的進化上，自然選擇作用仍然有效。實際上，古生物學提供的大量化石證據也表明，在生物進化的歷史過程中，充滿了不計其數的突變事件。

近年來崛起的新興前沿交叉學科進化發育生物學，與古生物學、胚胎發育學以及其他學科相結合，對解決諸如生物器官構造的形成、生物類群的起源與進化、生物多樣性的起源等諸多進化論難題，將起到至關重要的作用。

由于傳統進化論將生物進化描繪成一個漸進過程，這就使得達爾文當年對“寒武紀大爆發”深感困惑，一些當代進化論者先后提出了各種科學假說，試圖對這一重大科學難題進行解答。從古爾德（Stephen Jay Gould）提出的“一幕式”假說，到福提（Richard Fortey）等人提出的“二幕式”假說，再到中國學者舒德干等人提出的“三幕式”新假說，一步步逼近真理：寒武紀大爆發的本質，“是一次由量變到質變（突變）、從無到有、從簡單到復雜、從低級到高級的自然發生的‘三幕式的動物門級創新演化事件”[7]。

通過對進化論發展歷史的梳理，公眾自然就會理解，傳統的達爾文進化論的基本觀念不但沒有被推翻，反而在各種持續不斷的爭論中，更加充滿生機。隨著未來研究的更加廣泛和深入，進化論將會越來越完善。

四、亞文本知識閱讀圈層

“亞文本知識閱讀”主要是梳理原著文本的結構和知識體系，打通原著文本中的各個知識點和知識脈絡，闡述原著文本的邏輯結構、論證方式和科學方法，并指出原著文本的不足和局限性。在牛頓《自然哲學之數學原理》中，“亞文本知識閱讀”是在導讀中依次展開的。下面就以此為案例進行簡要分析。

（一）梳理原著文本結構和知識體系

在文本結構上，《自然哲學之數學原理》開篇就是“定義”和“運動的公理或定律”；正文共分為三個部分，即“第一編”“第二編”和“第三編”；最后是一個“總釋”。這個結構看起來非常簡單，然而牛頓正是從這些最基本的定義和公理出發，開始對整個結構體系的闡述。

正文第一編的標題是“物體的運動”，這一部分包含了牛頓力學的主要內容，探討了一些基本定義、力學三大定律、萬有引力定律、各種運動形式和運動軌道與力的關系，以及光的不同運動形式、海洋的潮汐運動等。

第二編題為“物體（ 在阻滯介質中）的運動”，主要討論了地面物體的實際運動，考察了各種阻力對運動的影響。在這里，他運用了“流數法”，即微積分方法。牛頓在這一編的最后一章推導出了行星的速度與它們到太陽的距離的3/2 次冪成正比，并進一步推導出各衛星與行星的關系也遵循此規律。

第三編題為“宇宙體系（使用數學的論述）”。這是全書的落腳點。牛頓在這一部分用精確的數學語言，詳細地描繪了他全新的宇宙體系。他通過一系列數學證明和天文現象推演，以萬有引力完美解釋了太陽與行星之間的關系，行星與各自衛星之間的關系，以及彗星的運動規律和海洋的潮汐運動規律。由此，牛頓建成了一個服從于萬有引力定律的宏偉宇宙體系。

最后，牛頓在書的末尾加了一個“總釋”，闡述了萬有引力既是宇宙萬物運動的根本原因，也是宇宙體系之所以如此優美的根本原因。而這一切，都要歸功于上帝的“第一推動”。

在牛頓看來，“這個最為動人的太陽、行星和彗星體系，只能來自一個全能全智的上帝的設計和統治”[8]347。牛頓還進一步解釋說：“我們只能通過他（上帝）對事物的最聰明、最卓越的設計，以及終極的原因來認識他；……而要做到通過事物的現象了解上帝，實在是非自然哲學莫屬。”[8]348-349

這也就是說，牛頓心中有一個強烈的信念，那就是應當通過研習自然哲學來了解上帝。這樣，就把讀者引向牛頓的科學研究和宗教信仰之間錯綜復雜的關聯。而這樣的牛頓，才是一個讀者需要理解的更加真實的牛頓。

（二）打通原著文本中的知識點和知識脈絡

《自然哲學之數學原理》的知識點主要有三類，第一類是與“力”和“運動”有關，第二類是與“時間”和“空間”有關，第三類是與幾何、數學運算有關。

與“力”和“運動”有關的知識點包括：“物質的量”“運動的量”“慣性”“向心力”“向心運動量”以及“向心加速度”等。這些物理學概念至今還在繼續使用，受過中等教育的人都能理解。但有些概念現在的提法有些變化，需要進行進一步解釋，如“物質的量”，現在稱之為“質量”；“運動的量”，現在稱之為“動量”；而牛頓所說的力，當時稱之為“重力”，就是現在所說的“引力”或“萬有引力”，以及由此派生出來的其他力；牛頓所說的“運動”包含了地面物體和宇宙天體的一切運動形式。也就是說，無論是地面物體還是宇宙天體的所有運動，牛頓都將其歸結為力學原因，用力學進行統一解釋。

最后強調，牛頓是在“運動的公理或定律”一章中，給出了著名的“力學三大定律”，并由此討論了力的合成與分解，并進一步討論了由此而產生的運動的合成與分解；在“球體的吸引力”一章，牛頓給出了萬有引力定律的文字表述。這樣就講清楚了中學物理教科書中相關知識的來龍去脈。

與“時間”和“空間”有關的知識點包括“絕對時間和相對時間”“絕對空間和相對空間”“絕對處所和相對處所”以及“絕對運動和相對運動”。在這些概念中，主要強調“絕對時間”和“絕對空間”是牛頓力學賴以建立的基礎，也是近代物理學的基本概念，構建了近代機械論哲學的時空觀。

與幾何、數學運算有關的知識點包括“極限”“無窮小”以及“流數法”等。這些都是《自然哲學之數學原理》所依賴的重要數學概念、方法。“流數法”是牛頓發明的求微分或導數的方法，是牛頓最重要的發明之一。其他相關知識點則是沿用歐幾里得、阿基米德和阿波羅尼奧斯等人的著作。

“導讀”通過以上知識點的梳理，在讀者和原著文本之間建立起了一座理解的橋梁。

（三）闡述原著文本的邏輯結構、論證方式和科學方法

牛頓在《自然哲學之數學原理》中，是要用統一的力學原因去解釋一切物體的運動和相關現象，而這種解釋是通過一種嚴密的公理化體系進行邏輯論證的。

正文部分開篇就擺出了“定義”和“運動的公理或定律”。牛頓之所以要采用這種寫作布局，是因為受了歐幾里得《幾何原本》的影響。《幾何原本》是公理化方法的典范，對后世科學著作的寫作方式、邏輯結構和論證方式都有重大影響。像《幾何原本》一樣，牛頓在書中也建立了一個公理化體系，他從基本的定義開始，然后再給出推理規則，以公理的形式列出力學三定律，再以推論和命題的方式從力學三定律推出普遍結論，再把這些結論與實驗或觀測數據進行對照，進一步進行驗證。在科學方法上，這是先進行演繹推理，然后再對結論進行檢驗。

牛頓在書中還大量使用了數學幾何方法。牛頓首先引入了極限的概念，介紹了自己發明的求極限的方法；接著他又引入無窮小的概念，介紹了求曲線包圍的面積和求曲線切線的方法。通過這些數學手段，牛頓詳盡計算了物體沿圓錐曲線的各種運動。由此他把力學問題轉化成了幾何問題進行研究。這就是牛頓力學的“數學原理”。

特別提醒讀者的是，牛頓在第二編的“引理2”中，介紹了他發明的“流數法”，這是一種求微分或導數的方法。牛頓發明微積分的直接證據，就在此處。不過，當時牛頓使用的并不是現代普遍使用的微積分符號，而是他自己發明的一套符號。

牛頓還將數學推理與觀測數據和實驗相結合，通過巧妙推論得出一系列重大科學發現。如牛頓設計了一個擺體實驗，通過在不同地點測得的數據，運用數學推理得出以太并不存在的結論。他還推導出聲音的傳播速度；推導出行星的速度與它們到太陽的距離的3/2 次冪成正比；推算出地球的形狀和物體重量隨地理位置的變化，以及各行星引力的強弱和物體重量；推導出太陽、地球和月球的形狀、體積和密度，地球與月球的距離；推導出月球運動是潮汐的根本原因；他甚至還推導出令人困擾的彗星軌道和周期。

總之，牛頓是根據大量的實驗數據和觀測數據，通過嚴格的數學推導，得到各種運動的規律。

（四）指出原著文本的不足和局限性

科學元典都是歷史著作，不可避免帶有歷史局限性。在“叢書”的亞文本中，需要對這種歷史局限性進行闡述。

在《自然哲學之數學原理》中，也存在著不足甚至錯誤之處。如牛頓的月球理論并不完善，與實際觀測誤差較大。再如，牛頓認為新星和超新星爆發，是因為彗星在環繞恒星運動的末期，被恒星俘獲猛烈撞擊恒星，從而放出巨大能量。但現在已經知道，這與實際情況不符。

牛頓本人也看到了他的萬有引力無法解釋的一些現象，如物質粒子在近距離上相互吸引，帶電物體之間既相互排斥又相互吸引，光線能夠發射、反射、折射，并能加熱物體等。針對這些無法解釋的現象，就可以順理成章給讀者講清牛頓力學的適用范圍。

五、結語

通過由外而內的閱讀進程，讀者自然會一步步走近科學元典，了解科學元典，從而理解科學元典。這個過程，既是對科學元典原著文本知識的重構，也是對公眾閱讀行為習慣的重塑。在這樣的情境中，科學經典著作才能真正走近公眾。

科學經典閱讀的知識框架當然不限于上述圈層，本文討論的只是一個簡化了的基礎結構。實際上，還有前沿知識閱讀、工具知識閱讀、二階知識閱讀、圖像閱讀與融媒體閱讀等諸多方面。這些知識相互聯結，構成了一個豐富的知識閱讀體系。限于篇幅，筆者將在以后撰文論述。

參考文獻

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（編輯 / 鄒貞 齊鈺）