近代科学的“摇篮”：古希腊科学及其辉煌的社会历史背景<br/>——科学发展的人文历程漫话之二

近代科学的“摇篮”：古希腊科学及其辉煌的社会历史背景
——科学发展的人文历程漫话之二

2011-03-19钱时惕

物理通报 2011年4期

钱时惕

(河北大学河北保定 071002)

1 古代希腊科学及其成就

约在公元前3 000～前2 000年，人类社会进入奴隶社会.由于脑力劳动与体力劳动之分工，少数人有条件从事文化学术工作.在这个阶段,世界各地形成了几个文明中心：尼罗河下游的古埃及、幼发拉底河与底格里斯河流域的巴比伦、印度河与恒河流域的古印度和黄河流域的中国.它们在天文学、数学、物理学、化学、医学以及建筑、水利、冶金等方面取得了许多成就.

但古代科学的典范则是在古希腊产生的.从公元前12世纪到公元前9世纪，希腊开始从原始社会向奴隶制社会过渡.到公元前8世纪，城邦(以一个城市为中心组成一个小国)在希腊兴起.这种带有一定民主气氛的城邦制度给文化及学术的发展提供了较为宽松的社会环境;再加上地理、经济条件的支持，公元前6世纪～前146年，古希腊便进入文化的鼎盛时期，成为后来西方文明的发源地.

在文化学术发展的大背景下，古代科学也在希腊得以发展，成为近代科学的“摇篮”，其中包括：恩培多克勒(Empedocles,公元前490～前430)及亚里士多德(Aristoteles,公元前384～前322)的元素说，留基伯(Leucippes,公元前500～前430)及德谟克利特(Demokritus,公元前460～前370)的原子学说，毕达哥拉斯(Pythagoras,公元前584～前497)学派关于数学的研究，亚里士多德的物理学，欧几里得(Euclid,公元前330～前275)的几何体系，阿基米德(Archimedes,公元前287～前212)的静力学，阿里斯塔克(Aristarchus,公元前310～前230)与托勒密(Ptolemaeus，约公元90～168)等的天文学，希波克拉底(Hippocrates,公元前460～前337)及盖仑(Galen,公元前120～前200)等的医学等等.

1.1 留基伯与德谟克利特的原子学说

留基伯首先提出物质构成的原子学说，认为原子是最小的、不可分割的物质粒子.原子之间存在着虚空；无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭；它们在无限的虚空中运动着构成万物.

德谟克利特是留基伯的学生，他继承并发展了留基伯的原子学说，指出宇宙空间中除了原子和虚空之外，什么都没有.原子一直存在于宇宙之中，它们不能被从无中创生，也不能被消灭，任何变化都是由它们引起的结合和分离.

1.2 毕达哥拉斯学派关于数学的研究

毕达哥拉斯学派在数学上最卓越的贡献有：毕达哥拉斯定理(对于一个直角三角形，两直角边长的平方和等于斜边边长的平方)及无理数的发现.

毕达哥拉斯学派认为数是万物的本原，事物的性质是由某种数量关系决定的，万物按照一定的数量比例而构成和谐的秩序；由此他们提出了“美是和谐”的观点，认为音乐的和谐是由高低长短轻重不同的音调按照一定的数量上的比例组成.

毕达哥拉斯学派认为天体的运行秩序也是一种和谐.各个星球保持着和谐的距离，沿着各自的轨道，以严格固定的速度运行，产生各种和谐的音调和旋律，即所谓“诸天音乐”或“天体音乐”. 毕达哥拉斯学派关于数的重要性及数是万物的本原的思想在西方科学界有深刻而长远的影响.

1.3 亚里士多德的物理学

在亚里士多德的物理学中，贯穿着他的目的论思想.他把自然界的运动划分为自然运动与强制运动两种类型.

在亚里士多德看来，宇宙是一个以地球为中心的层次结构，在这种宇宙之中，各种物体都具有其固有位置.物体如果处于固有位置，它将保持静止状态，只有受到外力时，才移动其位置.一旦外力消失，这种物体将朝着固有位置做返回运动.这样的运动叫做自然运动.重物下落、炊烟上升均属自然运动.

非自然运动,或在外力不断作用下的运动，称之为强迫运动.物体上抛、球在地面上滚动均属强迫运动.

亚里士多德物理学(或天文学)的另一特点，就是强调天与地的严格区别.天地以月球为界.月球之上的天，是摆脱了一切变化的完美无缺的世界，天体的自然运动描绘出完整的圆形.月球之下的地，万物皆变，生生不息，又分自然运动与强迫运动两种.地上的世界由水、土、火、气四种元素组成，而天上的世界由有灵魂的第五种元素所构成.

1.4 欧几里得的几何体系

《几何原本》是一部集前人思想和欧几里得个人创造性于一体的不朽之作.传到今天的欧几里得著作并不多，然而我们却可以从这部书详细的写作笔调中，看出他真实的思想底蕴.

全书共分13卷.书中包含了5条“公理”、5条“公设”、23个定义和467个命题.在每一卷内容当中，欧几里得都采用了与前人完全不同的叙述方式，即先提出公理、公设和定义，然后再由简到繁地证明它们;这使得全书的论述更加紧凑和明快.而在整部书的内容上，也同样贯彻了他的这种独具匠心的安排.它由浅到深，从简至繁，先后论述了直边形、圆、比例论、相似形、数、立体几何以及穷竭法等内容.其中有关穷竭法的讨论，成为近代微积分思想的来源.仅仅从这些卷帙的内容安排上，我们就不难发现，这部书已经基本囊括了几何学从公元前7世纪的古埃及，一直到公元前4世纪——欧几里得生活时期——前后总共400多年的数学发展历史.

欧几里得的几何体系成为公理化方法的一个典范，对人才培养与科学发展有深远的影响.

1.5 古希腊的天文学

希腊在天文学上成就巨大.与其他文明古国相比，它的理论性最强，体系也最为完整且科学，方法上也达到了古代的高峰，它的影响也是具有深远意义的.其中，做出重大贡献的天文学家有：

(1)被誉为“希腊化时代的哥白尼”的天文学家阿里斯塔克：第一个尝试测量地球和太阳之间的距离，并正确提出地球的面积小于太阳.他天才地提出太阳中心说，认识到地球和行星围绕太阳旋转并自转.

(2)埃拉托色尼(Eratosthenes，公元前275～前195)：在历史上第一个用正确的数学方法准确测出地球周长和直径，用经纬网绘制地图，最早把物理学的原理与数学方法相结合，创立了数理地理学.

(3) 作为“方位天文学之父”的希帕库斯(Hipparchus，公元前190～前125)：发明了“天文数”概念，发现了岁差现象，编造了西方历史上第一个记载恒星的星表，并测定了上千座恒星的亮度，算出月球直径及其与地球距离的近似值.

(4)后世最负盛名的天文学家托勒密：创立了地球中心说，主张地球处于宇宙中心，且静止不动，日、月、行星和恒星均环绕地球运行.托勒密这个并不反映宇宙实际结构的数学图景，却较为完满地解释了当时观测到的行星运动情况，并取得了航海上的实用价值，代表古希腊天文学和宇宙学思想的顶峰.托勒密的名著《天文学大成》，在欧洲天文史上产生了重大的影响.

2 古代希腊科学的自然哲学形态

古代希腊的科学多数以自然哲学形态出现，它的特点在于：

2.1 经验的直观性

古代希腊科学的基础主要是直观的经验，这些通过人的各种感官(眼、耳、鼻、皮肤等)直接感受所取得的经验事实不是在纯化的、可控条件下取得的，因此比较表面、肤浅、模糊、不准确.当然，也有少数是通过实验取得一些数据的，如阿基米德的静力学，从而在某种程度上达到了实证科学的水平.值得特别提及的是在图形(土地、房屋等)测量方面取得了一些比较精确的经验事实；在此基础上形成了欧几里得几何，成为古代希腊科学最杰出的知识体系，对后世科学发展有深远的影响.

2.2 理论的思辨性

古代希腊科学由于其经验基础的直观性，所用概念及语言一般未经分解或分析，理论依靠猜测及思辨来编织，并受到各种宗教、神话、巫术不同程度的影响；因而，其理论体系多数显得笼统、朦胧、粗糙、含混、未能从哲学形态中分离出来.

2.3 逻辑的渗透性

古代希腊科学因受到毕达哥拉斯和柏拉图(Platon,公元前427～前347)数学重要性及亚里士多德逻辑法则的影响，因此，在希腊各种科学中都包含着理性成份及逻辑形式.这是古代希腊科学能成为近代科学摇篮的重要原因之一.

正由于古代科学的自然哲学形态，坚持从自然界本身去解释自然界的现象，坚持从自然界总体联系和运动中去认识世界，因而包含着对自然界本质及规律的某些天才预言及闪光的思想. 所以，恩格斯曾经指出：“在希腊哲学的多种多样的形式中，差不多可以找到以后各种观点的胚胎、萌芽.因此，如果理论自然科学想要追溯自己今天的一般原理发生和发展的历史,它也不得不回到希腊人那里去.”[1]

3 古代希腊科学辉煌的社会历史背景

古代希腊之所以创造了人类历史上灿烂的古典文化并成为近代科学的源头，是与古希腊当时的地理、历史、经济、社会制度有密切关系的.

3.1 地理条件

古代希腊包括希腊半岛、爱琴海中各岛屿和小亚细亚半岛沿海地带.从地理上来说，古希腊地处欧洲南部爱琴海地带，陆路与海上来往非常频繁.当一个城邦的移民过多或人口繁殖太快时，部分人就乘船去开辟新的领地.因此，不同民族杂居现象比较普遍，这样就使古希腊的城邦成为一种开放的社会.同时，大海高深莫测，风云多变，也容易启发人们的联想、猜想、幻想的习惯或能力并养成深思、勇敢、机敏的品格.

3.2 历史条件

据考古发掘，在公元前3 000年左右，希腊的克里特岛已进入青铜器时代，产生过米诺斯文化.在公元前2 250至前1 200年间，克里特岛是希腊海上中心，其人种与埃及同，文化受到埃及的重要影响.从公元前13世纪起，希腊土地上发生了大规模的民族迁徙.希腊人很早就有海上贸易、劫掠、征伐的历史，荷马史诗对此有生动的描写.

当希腊开始崛起时，它的四周(埃及、巴比伦、地中海沿岸)已经有了比它更早或更发达的文化.因此，希腊自己没有强大的文化传统，易于吸收外来文化之影响并成为各种文化的“杂交”地.