從封閉世界到無限宇宙:近代科學與哲學的宇宙觀革命

 

「無限宇宙」的思想探險
陳瑞麟

科學的宇宙觀,對人類歷史有無可比擬的深遠影響。儘管我們都生活在它的籠罩之下,對它的誕生與崛起的歷史,卻近乎一無所知。通俗的科學觀告訴我們,十六世紀的天文學家哥白尼(Copernicus)提出了「地動說」之後,現代科學英雄如布魯諾(Bruno)和伽利略(Galileo)等人,無懼於教會的打壓,以無比的毅力推動科學革命,終於在牛頓(Newton)的手中完成。自此之後,人類的宇宙觀擺脫了基督教會神學家的哲學玄想,步入了實證的科學時代。這幅歷史圖像,把基督神學與科學思想對立起來,把哲學(形上學)玄想與科學研究對立起來。然而,它恰當嗎?

夸黑(Alexandre Koyré)這部科學史的經典名著《從封閉世界到無限宇宙》(From the Closed World to the Infinite Universe)告訴我們,歷史的實際發展,遠比通俗科學觀要複雜許多。在夸黑的筆下,現代科學革命的核心,乃是打破亞里斯多德的封閉世界觀(為基督教神學繼承),建立現代科學的無限宇宙觀。其間的發展曲曲折折。捲入這場大論辯的科學家和思想家們,並不能被簡單地二分成「教會神學/玄學家」對立於「近代實證科學家」。相反地,對立的兩方或差異的多方都信仰上帝─只是以不同的方式和觀念來理解祂;他們都從事哲學/形上學的玄想─那是他們的科學方法與內容之一;他們也都努力思索無法實證的空間、時間與運動的本質─這些概念是科學理論的必要成分;他們甚至也都是神學家─因為他們都試圖去理解「上帝」、上帝的特徵以及上帝和空間與宇宙的關係。

科學確實在十七世紀時完成了一場革命,可是,這場革命無法與哲學的轉變分隔看待,誠如夸黑所言:「現代科學與現代哲學,同時是革命的根源與成果」。《從封閉世界到無限宇宙》就是在展示這場科學與哲學宇宙觀革命的豐富歷史,與它的深度、廣度和演變的曲折性。

近代科學的宇宙觀革命

《從封閉世界到無限宇宙》的舞台上,開啟宇宙觀大革命序幕的是庫薩的尼可拉(Nicholas of Cusa)─一位想像力大膽超卓的教會哲學家。教會官方認可的封閉世界觀在他手中綻開第一道裂縫。後繼的思想家紛紛從不同的角度和區域下手,聯合使這「世界泡泡」(world-bubble)爆漲成無限宇宙。

希臘大哲學家亞里斯多德,在西元前四百年左右,即建立了一套百科全書式的知識體系。他把整個世界分成「地界」(terrestrial region)(或「月下區域」〔sublunar region〕)和「天界」(celestial region)(或「超月區域」〔superlunar region〕),兩個界域有截然不同的質料和形式。「月下區域」包括地球,以及從地球到月球之間的空間。地球由「土元素」構成,表面覆蓋著「水」,水之上方是「氣」,氣的外層為「火」(流星、彗星等現象即「火元素」的作用)。從月球所在的場所往上,即是「天界」,其結構是一層又一層的同心球殼,依序是水星、金星、太陽、火星、木星、土星和第八層的「恆星天球」(stars sphere)。構成天界的物質乃是和土水氣火四元素截然不同的第五元素─乙太(ether)─它是一種透明固體結晶狀的物質。這樣的宇宙結構,很像一顆正圓球狀的洋蔥,恆星天球則是世界的極限。至於恆星天球之外是什麼?什麼都不是,什麼都沒有。對亞里斯多德來說,那超出了我們經驗的界限。

中世紀的基督教會哲學家,完全接受亞里斯多德的宇宙結構理論,因為它可以很融洽地配合基督教的神學觀。上帝被設想為「居住」在恆星天球上方,那也是天國所在。當然它不屬於物質王國,而是純精神性的。精神不必占有空間,所以恆星天球之外,也不存在空間;世界和空間整個地被封閉在恆星天球之內。而且天界、地界是兩個截然不同的世界:月下區域變動不定,是世俗的、卑下的;天體區域則是不變的、永恆的、完美的,諸天球殼層進行均勻規律的圓周運動。可是,天體的運動又是怎麼產生的?亞氏認為那是世界因果變化的第一因,即「第一動者」(primary mover),又稱作「不動的動者」(unmoved mover)。在教會思想家看來,這就等於是「上帝」。因此,這樣的世界除了封閉之外,也擁有一個層級分明的結構。

無限宇宙的早期孕育者庫薩的尼可拉利用他所謂「博學的無知」(learned ignorance),主張一切事物都存在著「對立統一」。其證明方法乃是把有限對象加以「無限化」之後,就會顯示出「對立統一」。例如,「直線」與「曲線」是對立的,可是在無限大的圓之中,曲線的圓周就等於直線的切線;在無限小的圓之中,曲線的圓周等於直線的直徑。把這套推論方式應用到世界本身,就會推出世界不可以有中心和周界,如果它有中心,就意味有周界,有周界就有周界之外的事物和空間,如此所謂的世界就不是真正的世界。因此,世界不可能是有限的。但尼可拉也沒有立刻主張世界是無限的,因為「無限性」只能被歸屬於上帝。儘管如此,他的思想仍然炸開了封閉世界的第一條裂縫。

哥白尼雖然被後世尊為天文學革命的發動者,其實他的世界觀卻是相對地封閉而保守。他仍然持有一個亞氏的洋蔥狀世界,只是把宇宙的中心換成太陽。可是,既然他讓地球運動,就顛覆了舊世界觀固有的層級結構。同時,他的顛覆帶來了一個重要的後果─我們不再需要恆星天球,因為恆星天球的存在目的是為了說明恆星的共同運動(東方昇起西方落下),既然地球自轉可以說明這個現象,那我們又何需第八天球?因此,布魯諾就首度大膽明確地引申出「無限宇宙」的概念。對布魯諾來說,一個有限世界的界限之外,仍然是空間。既然上帝創造了世界,祂怎麼可能對界限之內和之外有差別待遇呢?因此上帝所創造的,必然是個無限空間的宇宙,同時也沒有道理想像上帝對於地球所處的太陽系特別偏愛,上帝必然創造了無數類似於我們太陽系的星系世界,也有無數的居民(用今天的話來說,即是「外星智慧生物」)生存在無數世界之中。可是,布魯諾的「無限宇宙和無數世界」觀過於離經叛道,不僅受到教會的宗教打壓,也受到大天文學家克卜勒(Kepler)的科學性駁斥。

克卜勒卓越地論證,無限空間的觀念與我們的星空經驗並不符合。雖然克卜勒定律在天文學革命中扮演著關鍵角色,他的太陽崇拜思想也使他堅持哥白尼的太陽中心理論。可是,夸黑告訴我們,克卜勒堅持我們太陽系的獨特性,而且在形上學的存有和運動概念方面,克卜勒仍然有著亞氏的老觀念。緊接著,伽利略透過望遠鏡,看到許多前所未見的星體;儘管如此,伽利略似乎不願參與「宇宙是有限或無限」這議題的論辯,他感到無解,或許只有神啟才能告訴我們。可是,伽利略主張封閉的圓周運動是「自然運動」(即今日的慣性運動),所以,他的世界很有可能還是封閉的,或許頂多只是尼可拉式的「不受限定的」(indefinite)。

本書的意義

《從封閉世界到無限宇宙》乃是夸黑的系列演說,於一九五三年首度在約翰.霍普金斯大學(Johns Hopkins University)「野口英世醫學史講座」(Hideyo Noguchi lecture)發表,後來在一九五七年把講稿增訂出版。在本書的演說成書期間,西方世界的科學觀籠罩在實證論的支配之下,拒絕形上學玄思在科學進展中的影響。誠如孔恩(Thomas Kuhn)所言:「科學史家慣於忽略玄思哲學(speculative philosophy),而他的哲學同事則對科學的非方法論成分有所戒心。」註2本書一反常態,不僅聯結哲學與科學,而且卓越地展示了在十七世紀的科學革命時期,哲學和科學有密不可分的關係。

過去,在哲學史的閱讀中,哲學學生總是對十六到十八世紀的形上學感到深奧難解。我們不知道摩爾、史賓諾莎(Spinoza)、馬勒布朗雪(Malebranche)、萊布尼茲這些大哲學家,為什麼要提出那些玄之又玄的形上思想?他們提出的東西似乎是純然幻想,與我們的經驗拉不上關係。在讀了《從封閉世界到無限宇宙》之後,原本看似毫無根基的形上學玄想,現在都可以和科學(天文學)研究鍵結起來,而且變成科學思考的必要成分。換言之,如果我們想真正掌握十七和十八世紀現代歐洲哲學史,我們不能略過本書。

反過來看,《從封閉世界到無限宇宙》當然是一本「科學史」的典。可是,這部科學史和傳統科學史家筆下的科學史截然不同,它沒有從十八世紀後的牛頓標準來看待先前的科學,相反地,它證明了十六、十七世紀的形上學玄想,對當時科學議題的提出、科學研究的方向、理論概念的塑造,有十分深遠的啟迪作用;甚至將它們視為科學思想的必要成分也不為過。再度如孔恩所言,夸黑的著作「證明了忽略科學與哲學之間的邊界地帶是多麼地不幸。不管玄思與否,對於物理無限的創意關懷,必定是十七世紀思想的普遍創意元素之一。」註3

夸黑與《從封閉世界到無限宇宙》的影響

夸黑(1892-1964)生於俄羅斯,一九二九年在法國獲得博士學位,之後在法國教學研究。早期以哲學思想史研究為主,一九三二年起開始研究科學史。一九三九年出版《伽利略研究》(Études galiléennes),從此奠定他在科學史研究中的地位。註4一九五五年他應聘於普林斯頓高等研究院(Institute for Advanced Study, Princeton),直到一九六四年去世為止。註5他的論著以法文為主,但在生命最後十年之間,他往來於巴黎和普林斯頓講學研究,期間也出版不少英文論著,如《從封閉世界到無限宇宙》、《牛頓研究》(Newtonian Studies)註6、《形上學和測量》(Metaphysics and Measurement)註7等書。由於夸黑的出身、講學和研究橫跨俄羅斯、法國和美國,也因為他的哲學、思想史背景,還有他採取的方法和史觀,使得他的影響力跨越地域、文化和學科的界限。

導論

一般人都承認,十七世紀遭遇並完成了一場非常徹底的精神革命,現代科學同時是其根源和果實。註12這場革命可以、而且曾經以許多不同方式被描述。例如,一些歷史學家在意識的世俗化中看到它的特色:從超越性的目標轉向內在的目標,也就是說,以專注於此生此世來取代對彼岸與來生的關切。某些歷史學家則在由人們的自我意識所發現的根本主體性(essential subjectivity)中看到了革命:因此,也就是以現代人的主體主義來取代古代人與中世紀人的客體主義。還有其他人,在「冥思」(Θεωρία)與「實踐」(πράξις)關係的變化中,看到了「冥思生活」(vita contemplativa)的舊理想讓位給「行動生活」(vita activa)的新理想。當古代與中世紀人把目標放在自然與存在的純粹沉思上時,現代人則想要支配與主宰。

這些特徵一點也不假。它們確實指出了這場十七世紀精神革命(或危機)中某些相當重要的面向。蒙田(Montaigne)、培根(Bacon)、笛卡兒(Descartes)或廣泛擴張的懷疑論與自由思考,已然向我們揭示且例證了這些面向。

然而,我的看法是:它們乃是一場更深層、更根本的歷程之附帶產物,有時據說,這個歷程導致人失去他在世界的生存所在,或許更正確地說,是人失去他的生活和思考所相關的世界。他必須轉變和取代的,不只是他的基本概念和屬性,甚至還要包括他的整個思想架構。

這場科學和哲學革命─真的不可能把這個歷程中的純科學面向和哲學面向區隔開來:它們互相依賴而且緊密關聯─可以粗略地被描述為帶來了層級宇宙(Cosmos)的破壞。從哲學和科學的有效概念來看,乃是「有限、封閉且構成層級有序整體的世界」(在這樣的世界中,價值的層級決定了存有物結構的層級,從黑暗、沉重、不完美的地球,逐漸地上升到更高級、更完美的恆星和天球〔sphere〕)註13這樣的概念消失了,被一個不受限定、甚至無限的宇宙(universe)的概念取代了,這樣的宇宙被同一均質的基本成分和定律約束著,一切成分都被置放在相同的存在層次上。這一點反過來暗涵著科學思想拋棄了建立在像是完美、和諧、意義和目的等價值概念上的一切考量;最終也暗涵著存有階層穩定性的失去、價值世界和事實世界的分離。

上述這個十七世紀革命的面向就是我企圖在此呈現的故事、至少是它的發展主線:層級宇宙崩毀與均質宇宙無限化。註14
這個歷程的完整故事,真的是個漫長、豐富且複雜的故事。它必須處理從地球中心概念轉換到太陽中心概念的新天文學歷史,以及從哥白尼(Copernicus)到牛頓(Newton)的技術發展。它也必須處理新物理學如何一致地朝向自然的數學化發展,以及隨之而來的對實驗和理論的逐漸重視。它必須處理老哲學學說的復活、新哲學學說的誕生,如何和新科學與新宇宙論的視野結盟和對立。它必須說明作為德謨克利圖斯(Democritus)和柏拉圖(Plato)奇特結盟的「微粒子哲學」(corpuscular philosophy)是如何形成的,以及「物質密實論者」(plenists)和「真空論者」(vacuists)之間的鬥爭、註15嚴格機械論和引力的支持者與敵人之間的鬥爭。註16它也必須討論培根和霍布士(Hobbes)、巴斯卡(Pascal)和加森迪(Gassendi)、第谷(Tycho Brahe)和惠更斯(Huygens)、波以耳(Boyle)和給呂克(Guericke),以及其他很多人的觀點與作品。

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