漫议科学文明的“钟摆效应”

蒋谦

中国有句老话，叫做“三十年河东，三十年河西”，讲的是“风水”轮流转。确实，大千世界周而复始的现象比比皆是：太阳东升西降，植物花开花落，海水潮涨潮落，钟锤来回摇摆，股市有峰有谷……它们均体现出某种波动性、节律性和周期性。笔者把具有这些性质的现象和机制称为“钟摆效应”。用这种观点或视角来看人类历史尤其是科学文明史，会发现历史里面似乎也存在所谓的“钟摆效应”。如果这种效应确实存在的话，那么对它的了解将有助于我们正确认识科学文明发展演变的兴衰过程，有助于从宏观上把握科学发展的基本规律，前瞻性地顺应其未来发展的总态势。这里讨论的科学文明的钟摆效应问题与“科学中心转移”的议题，并不完全等同。后者涉及面较窄，主要是某一种文明或文明类型中的科学知识增长、研究范式转换、技术积累及其区域性转移等内容；没有充分地将科学与文明的母体、文化的基本要素联系起来考察，很少触及跨文明（跨文化）的交流与互动。

一般地，人们认为古代科学的前期阶段产生于尼罗河的古埃及和两河流域的美索不达米亚。公元前第二个千年的中期以前，是埃及科学文明的全盛期，但它的发展后来受到阻碍，逐渐消亡了。稍晚些，美索不达米亚的苏美尔人创造了另一个科学文明中心。

随着时间的推移，后来相当多的文明获得有关自然的知识与技能，呈现科学文明的多中心态势。它们主要包括中国、印度和古希腊。其中，中国和古希腊又向前迈出了重要的一步。公元前6世纪时，中国人和希腊人都超出了依赖神话对自然的解释阶段，在完全不同的基础上形成了各自关于世界的图景。

在希腊，传统的宗教和哲学分离出有生命力的自然哲学。尤其是“原子论”的提出，标志着希腊科学达到了第一个伟大时期的高峰。到亞历山大时期，在“希腊化”的学术中，希腊科学的“成分”占有压倒性优势，并明显不同于古埃及、古巴比伦时期那种直观的、经验性的、较零碎的知识。希腊科学的辉煌显示出人类科学文明的一个转向。然而，到了古罗马时期，希腊的学术传统不再。到西罗马帝国灭亡时，古希腊以来的科学和哲学差不多丧失殆尽。西方从此进入漫长的中世纪“黑暗时期”。正如英国著名科学史家丹皮尔（W. C. Dampier）所说，中世纪“是人类由希腊思想和罗马统治的高峰降落下来，再沿着现代知识的斜坡挣扎上去所经过的一个阴谷”。[1]

正当欧洲（准确讲是西南欧）跌入阴谷的时候，阿拉伯人开始征服亚洲国家，学术进入兴盛时期。早在公元8世纪阿拔斯王朝的曼苏尔统治下，阿拉伯人开始了将希腊文和古叙利亚文著作翻译为阿拉伯文的活动。这个高水平的翻译活动持续了一个多世纪之久。到公元1000年时，几乎全部的希腊医学、自然哲学及数学著作都被译成可供使用的阿拉伯文版本。不仅如此，阿拉伯人还对文本内容进行扩充。如在“百科全书式”的伟大科学家阿布·比鲁尼的工作中，阿基米德关于液体中重物平衡的工作被补进了一个近似现代“比重”的概念；伊本·海塔姆把对光线的几何解释发展成一种对视觉的解释。此外，塔比特·库拉等还对托勒密《天文学大成》的理论模型作了一些修正。[2]总的来看，阿拉伯科学在精神层面上为空疏、死板、过分概念化的古希腊知识体系注入了经验和实用的鲜活元素，提升了后者的整体科学水准。

特别要指出的是，在公元后第一个千年甚至更长时间里，作为东方科学文明的主要代表——中国的科学技术可谓如日中天。这里仅引用英国著名科学史家李约瑟的观点加以佐证。他在《东西方的科学与社会》中指出，从公元前1世纪到公元15世纪，在把人类的自然知识应用于人的实际需要方面，中国文明要比西方文明有效得多。“我们知道，在公元第1千纪期间，技术和发明主要是从东方传到西方的。直到17、18世纪，这个进程才倒转过来。”[3]

毫不例外，不论是阿拉伯—伊斯兰还是中国的科学文明，它们也有停滞和下滑的时候。阿拉伯—伊斯兰科学文明到1050年出现急剧的衰落，到1258年巴格达被蒙古大军攻陷，从而逐渐退出历史舞台，到15世纪时便彻底销声匿迹；中国科学文明到16世纪时已发展缓慢下来。到17、18世纪世纪，西方科学文明反超，明显占居优势地位。科学史家们称道的“科学革命”的“火焰”一直燃烧到19世纪，其光芒所及遮蔽了整个文明世界的其他所有地方。

综观古代科学文明，不难发现，在早期科学文明交流与互动中，就已存在着粗线条的“东方—西方”“摆动”模式。即科学文明的“钟摆”在欧亚大陆板块上的“东方”（主要是指亚洲）与“西方”（主要是指欧洲）两者之间摆动：一个时期摆向东方，一个时期摆向西方；循环往复。如果用一个时髦的术语来形容，这种摆动仿佛是在东西方两个“吸引子”之间，作来回“跳动”。

当然，所谓的“东方”与“西方”是一个历史概念。早期集中表现在欧亚非三大洲交界处的地中海沿岸。后来，在相当长时期里主要指亚洲与欧洲两大地理单元。到近现代，东方、西方概念所指称的“核心地带”变得宽泛起来，甚至有些随意了，被赋予较多文化甚至意识形态的含义。

关于人类科学文明“摆动”的历史进程，“科学史之父”、美国著名科学史家乔治·萨顿在他《科学的生命》一书中有一段非常精辟的概括。首先他认为科学起源于东方。“如果我们从非常广泛的观点来考察科学史，可以把它分为四个阶段。第一个是埃及和美索不达米亚知识的经验发展阶段。第二阶段是希腊人所建立的理性基础，这种基础具有惊人的美和力量。第三阶段是直到现在人们还不大了解的中世纪……第四个阶段，也就是现代科学的阶段。应该注意，在四个阶段中，第一个阶段全然是东方的；第三个阶段主要是东方的，但不完全是；第二个与第四个时期则全部都是西方的。”[5]在他看来，下一次科学文明将再次摆向东方。

看清科学文明的摆动现象需要宏大的视野和进步的理念。有的历史学家虽然秉持进步史观，但把历史发展看作是直线式的，不能正确看待历史上曾出现的“曲折”和“回旋”现象；有的把历史看作是完全随机的、“冲撞”的过程，不能正确看待“人类认识的断裂”和“突现性”变化。如法国著名哲学家米歇尔·福柯就持后一种观点。

科学文明每一次的“钟摆”都是一个完整的过程，即从萌发、成型到兴盛，再到衰落；一个完整的过程仿佛从起点出发，绕了一圈后再回到“原点”。比如，地中海地区及周边诸文明就是如此，它们彼此交替，有起有落。概括不同科学文明发展的过程和规律，可以得出如下主要特征：

第一，科学的发展孕育于文明的历史进程中。文明是科学的母体；不同的文明塑造着不同类型或范式的科学，同时连带着科学发展的兴衰。考古学、史前史和人类学研究表明，公元前8000—前7500年，中国长江流域就开始种水稻；公元前7000年，黄河流域开始种植小麦。公元3世纪至5、6世纪，长江流域南部人口骤增（这得益于广大南方土地的开垦和农业技术的发展）。根据贾思勰《齐民要术》的记载，截止公元530年，已为人所知的水稻品种超过37种，且肥料使用、移植技术的推广运用及谷物磨成面粉等技术和方法的采用，已变得相当普遍。这从一个侧面说明农业经济和农业文明的发展促进了农业技术的进步，又给予科技文明以强劲的推动，使得中国古代科学文明在农业文明很长的时间里处于“领跑”的位置，产生了火药、指南针、造纸术和印刷术这四大发明，为人类文明进步做出了重大贡献。这些都不是偶然的。

第二，科学文明的摆动呈“交替演进”态势。即科学文明是多地区、多线路同时并存并行的。这些文明各自都扮演不同的角色，常常“你方唱罢我登场”，共同演奏着人类科学文明的“交响乐章”。在此过程中，当某种科学文明处于“低谷”时，另一科学文明却正处于“高峰”，且相互影响、相互转化。对这种情形，如果暂时撇开一些细节，从宏观上作整体性把握，可以清楚梳理出“东方—西方”这样两条“辫状”结构交替演进的主轴线。一个时期，东方科学文明占据主导地位，西方科学文明处于非主导地位；另一时期，则相反。以数学为例，按数学史家李文林的观点，几千年的数学史，算法倾向与演绎倾向总是交替地取得主导地位。“笼统说来，古巴比伦和埃及式的原始算法时期，被希腊式的演绎几何所接替；而在中世纪，希腊数学衰落下去，算法倾向在中国、印度等地区繁荣起来；17—18世纪应该看成是寻求无穷小算法的英雄年代；而从19世纪，特别是19世纪70年代直到现在，演绎倾向又重新在比希腊几何高得多的水准上占据了优势。”[6]也许，进入21世纪后，我们又将迎来一个新的“算法时代”。

第三，此消彼长的文明各自都有一个“过渡期”，有的还比较长。例如，在古希腊—罗马科学衰退与阿拉伯—伊斯兰科学兴盛之间，经历了很长一段“空白”。阿拉伯—伊斯兰科学的成型完全得益于之前长达百年的“翻译运动”。其翻译之广泛，世所罕见，以致达到这样一种有趣的情形：在巴格达市场上，人们可以用一头驴子换来托勒密《天文学大成》的一个抄本。这种广泛而持久的翻译活动被史学家看作是一种“文化移植”。同样，西方科学文明在漫长沉寂之后的转型，也经历了比较长时间的过渡期（13—15世纪）。这个过程中，欧洲人获得了许多“便利”。例如，通过阿拉伯地区，中国很早就普遍采用的铸铁技术在公元1380年传到欧洲。此外，用于海上航行的船桅、船舵和指南针等实用技术也传到欧洲。而这些技术极大地提升了西欧航海家建造在大西洋水域航行的船只的技术优势，如效率高得多的船尾舵弥补了传统船尾桨的不足。有鉴于此，著名“全球史”学家威廉·麦克尼尔感慨道：这种跨文化的借鉴的确给西欧文明的创新带来了激励。他认为公元1500年比其他任何历史时刻都更适合作为现代与前现代的分界线。

第四，不同科学文明的发展在空间上存在“周期增幅”的趋势，即钟摆的地理范围会越来越大。上古时期，两河流域文明因其独特的地缘关系和文明潜力，同时向东西两方作辐射性的扩散传播。古波斯无疑是向印度和中国传播巴比伦思想的“中继站”之一。由于空间距离的原因，历史上中国与距离较近的印度文明发生了较多联系，而与欧洲发生较少或仅发生间接的联系。直到明末清初，这种情况才发生了根本性的改变。如果说从公元3世纪到7世纪末是中国和印度交往的伟大时代，公元8世纪到17世纪是中国和阿拉伯交往的伟大时代，那么从公元16世纪到18世纪则是中国与欧洲交往的伟大时代。

此外，还有时间上的“周期递减”趋势。即钟摆的周期越来越短，发展速度越来越快。直到当今世界进入“大加速”时代。

为什么会出现钟摆现象？这首先得追溯到天文和自然地理方面的原因。

有学者注意到，天文因素导致了地球上气候的周期性变化及其对人类历史的影响。但这一因素尺度太大，似不足以直接说明科学文明的周期性变化。倒是自然地理（生态）因素值得考虑。由于地轴的倾斜、地球的自转与公转、地表垂直高度等原因，地球表面所获得的太阳光辐射量有很大差异。这在自然地理学上被称为地理或地表的“分异性”或“地带性”差异。某些分异性只是区域性的，有些则带有全球的性质。如地球表面明显地分为海洋和陆地两大部分，相应地出现了海洋型与陆地型两大类自然地理（气候）环境。人们注意到，亚洲是典型的“大陆性季风区”，欧洲是典型的“海洋性气候区”。地理分异既是地理环境的基本特征之一，也是经济、社会和人文“分异”的自然条件。

从生物进化的角度看，有机体的生存与繁衍首先必须适应其周围环境，但对单一、局部化的环境的适应也容易導致有机体行为能力的“专门化”；空间越是狭小、逼仄，其适应能力就越专门化。而过度专门化的能力缺乏变通，不能有效适应变化了的环境，因而不利于生物的进化。

人类文明也是类似于生物的有机体，不同文明或文化圈都是在适应不同环境基础上发展起来的，它们都经历生长、发育、衰老和死亡各个阶段。所谓的“优势”地位主要体现在文明对大自然能量的开发和利用方面；优势的文明往往具有较强的开发利用能量的能力。但它们同样摆脱不了生物法则的制约。即它所适应的特定环境在给予它“游刃有余”的生存空间的同时，也导致其对环境的过度依赖及其应对能力的“专门化”。如草原（游牧）民族对其环境的适应能力很强，有着一套非常适应草原生活的骑马、射箭技艺和快速奔袭的能力，形成了独特的草原文化系统。这套系统使它能生息繁衍几千年，甚至常常对其他较先进的文明（如南方的农业文明）发起攻击，而一旦跨入其他地域和文化系统以后，自身“只识弯弓射大雕”的“专业性”弱点也就暴露出来。历史上的蒙古帝国依靠铁骑驰骋于歐亚大陆，却在短短100年后便偃旗息鼓了。

从这一点也可看出，某一优势文明在对外传播的过程中，随着地域的不断扩大，它对新地理环境的适应性远不如它的起源地，因而它获取能量的能力开始下降。再加上随着地缘扩张而产生的能量消耗因素的叠加，曾经是优势或较高级的文明的影响力便开始衰弱下来。反倒是被影响地域的、不那么优势的文明在充分吸取先进文明优长的基础上，能够聚集一股力量而一跃成为较高级的、优势的文明，进而取代外来的“优势”文明。这样的例子比比皆是。例如，在亚历山大时期以后，曾经征服叙利亚文明的希腊文明反而被前者所瓦解。

相对于物质和制度的文明，科学文明更侧重于观念和信息方面。它更强调观念、信息、工艺流程的新颖性与创造性。但要做到这些，仅仅在同一种环境、同一种文明内部往往是不够的，还必须“跳出”原有环境和文明体系的范围，从外部获得更多新的信息和刺激，形成所谓“文化杂交”。这种文化杂交的情形最初只发生在空间距离较近的两种或多种文明之间，但正是由于两者的距离较近，其自然地理和文化分异的程度不太显著，科学文明发展所需的创新性刺激就不那么强烈。因此，科学文明要获得大的发展就必须拓展更大的文明空间。

我们看到，由于地理隔绝等原因，旧大陆两端的科学文明能够在不受外界“干扰”的情况获得各自的充分发展，使各自在完全适应当地自然和生态环境的基础上达到科学文明发展的极致状态，显示出与众不同的文明性质。地处东端的中华文明因其地理上的隔离性而自成一体，自不必说；地处最西端的西欧也因其在中世纪受到阿拉伯—伊斯兰文明的强势压迫而偏于一隅，形成所谓“边缘效应”。最后，随着交通运输技术和产业的发展、通信手段的改进、地理阻碍因素的部分消除，两端的文明经过相遇而碰撞出“火花”，并在更高层次上形成新的科学文明，为近代科学的发展创造了条件。这也正是马克思所概括的“两极相逢”。

以数学为例，虽然作为近代科学的开创者——开普勒和伽利略，在做出重大突破时所使用的数学工具主要是希腊的几何学，但东方式的数字和算法也不无影响，特别是对开普勒的工作而言更是如此。这是一种使欧洲科学家在科学思维方面保持着的、著名科学哲学家托马斯·库恩所说的“必要的张力”，而这种“张力”从根本上来说，源于两种文化、两大文明之间的张力，源于科学哲学家拉瑞·劳丹所说的“两种研究传统的综合”。

除了前述的萨顿外，英国著名历史学家阿诺德·汤因比、德国存在主义哲学家卡尔·雅斯贝尔斯等，也把包括科学文明在内的未来文明发展的目光投向了东方。历史哲学家们的观点是不可怠慢的。我们应当怎么看待未来科学文明发展的趋向呢？如果存在东方文明的趋向，它又以何种形式展现自身、大致什么时候到来呢？我们不是先知，不是宿命论者，对未来只能勾画一个可能的轮廓。

不得不说，早在19世纪至20世纪上半叶，一些敏锐的思想家和科学家已经注意到源于西方近代科学文明所存在的问题。如恩格斯就批判性地指出了近400年来欧洲自然科学中的“形而上学思维方式”的局限性。他与马克思一道，创立了辩证唯物主义的自然观和科学方法，以纠正和代替旧的、形而上学的自然观及其方法。自然观、思维方式和科学研究方法的转向，可以作为科学文明转向的“晴雨表”。

以现代物理学为例，它的发展的确更贴近于东方整体的、辩证的、超越“主—客”二分等的研究范式。在微观世界的探索中，海森堡（W. Heisenberg）以他的“测不准原理”对科学界长期存在的确定性概念提出了挑战。他坦言，现代物理学研究在许多方面都接触到了人类古老的东方思想。他举例说：“第二次世界大战以来日本对理论物理学的巨大贡献，可能就是远东传统的哲学思想和量子论的哲学基础之间的某种结合的标志。”[7]创立耗散结构理论的比利时物理学家普里戈金（I. Prigogine）在他《从存在到演化》一书的中文版序言中指出，他在书中对自然的“描述非常接近中国的关于自然界中的自组织与谐和的传统观点”。[8]有鉴于此，《物理学之道》一书作者、美国物理学家卡普拉（F. Capra）集中精力研究东方自然观（他称之为“东方神秘主义”）与现代物理学之间的相似性及其相互关系，认为现代物理学在某种程度上不仅是自然观，还包括思维方式，都是对东方神秘主义的“复归”。

就过去欧美一家独霸的状况而言，20世纪已开始朝向东方的某种程度的“位移”。如果把苏联算作东方国家的话（俄罗斯地跨欧亚大陆，许多时候也把自己看作是亚洲国家），那么作为社会主义国家的苏联，由于加快了工业化步伐，从而紧跟两次世界工业革命的浪潮。在二战以后又得到德国先进科技的补充，在第三次工业革命中取得了明显的优势，特别是在核技术、航天技术等领域敢于和美国“一较高下”。也因此，科学社会学家贝尔纳（J. D. Bernal）曾预言，苏联社会主义国家可能成为未来世界科学的中心。

作为东亚的一个主要国家，日本在二战后，经过10年的恢复和18年的高速增长，一跃成为仅次于美、苏的经济大国。科技方面，日本高度重视引进外国的先进技术，同时不忘自身的创新推动。到1980年，日本在半导体、电子计算机等电子技术领域发展的速度（包括具有人工智能的第五代计算机的研制）开始超过美国，以致迫使美国不得不把日本视为最主要的竞争对手。更让人侧目的是，就在人们普遍认为日本经济持续“低迷”的时期，其科学研究的发展却铆足了后劲。进入21世纪的20多年当中，日本共获得了20项诺贝尔自然科学奖。

进入1990年代，随着加入世界贸易组织，融入经济全球化的进程中，中国的经济实力、贸易总量、综合国力全面跃升，成为第二大世界经济体。为科学技术的发展提供了强大的物质基础。作为发展中国家，中国有着“后发优势”，能够避开之前发达国家（包括日本）身上的“包袱”和曾经走过的弯路，分享所谓“历史落伍者的特权”。在进入以电子储存和以诸如原子能、太阳能等新能源为技术基础的新兴文明阶段中，中国正在实现在“白纸上画出最新最美的图画”来。中国已成为世界制造中心，高新技术产业迅猛发展，某些领域形成了超赶之势。

从根子上来说，当今世界被强势推行的“现代化”，实质上是一种发源于欧美的地域性的文化和技術（包括社会体制）的推进过程。进入20世纪后半叶后，这种特定含义的“现代化”和“全球化”越来越暴露出其自身的弊端，面临严峻的挑战。按照一些学者的看法，这种现代化和全球化属于“高熵文化”——在对能量的过度消耗中最终将对自然和社会产生不可逆的无序状态。虽然经济全球化以后，市场活力得以激发，但也造成了社会的大量问题和对自然环境的破坏。整个世界仿佛没有刹车系统地进入了一个大加速时期，产生或即将产生令人不安的动荡、紊乱和失控。

这些问题的出现显然与科学文明有关。如果一种科学文明出现了问题，那么我们是不是应该寻求一种新的科学文明呢？汤因比说得很清楚：“一个社会的工业化程度或机械化程度可能远不如这个社会解决目前与工业制度如影随形的污染问题、资源消耗问题和社会矛盾的程度更重要。最初由西方向世界提出的问题，未来可能会有一个非西方的回答。”[9]

如果历史的发展是按照汤因比所指出的那样，那么非西方文明或东方文明将有哪些独特的“贡献”？有不少人强调指出，东方民族的整体性思维有助于避免和克服西方人分析还原研究方法的弊病。然而，让我们当代人津津乐道的、体现了整体性、辩证性特点的模糊学、混沌科学、分形理论、突变论以及复杂性研究等，恰恰多半是西方科学家提出概念或形成研究框架的。这与科学发展的内生逻辑有关。因此仅仅停留在思维方式、研究方法和知识创造层面，是远远不够的。其次，注重实践经验和技术应用是东方科学文明的一大特色。它有助于科学与技术（实验）的融合，有利于科学技术造福于人类等。但是也要看到这些“优长”除了加速技术的转化进而形成强势的制造能力外，也很容易滋长出浓厚的功利主义倾向和实用主义的态度。

其实，中华文化最值得称道的是她的博大的人文关怀精神，是她的“人与天地相参”的“道”的理念，是“小我”寓于“大我”的“天下观”等，而不只是“术”的层面。而把这种文化精髓融入到当代科技文化当中，要求我们更注重科技背后精神层面的东西，注重人的全面发展（以及人与自然的协调关系）；不能让手段压倒了目的，或使目的变得模糊不清。为此，我们应着重挖掘传统优秀文化中的“善”的伦理资源，并将其转化为一种“向善的科技”，以便从“天—地—人”的广泛视角当中创造新的科学文明。

具体时间上，国内外一些学者分别作过一些推测，但均未变成现实。现实的情况是，欧美的科技特别是美国的科技发展势头依然强劲。不过，也有西方学者作出判断，认为在21世纪的前几十年过后，科学的“权力”资源将逐步分散到非西方文明的核心国家和主要国家。也有学者认为，这个过程将持续到本世纪末。

不管怎样，东方科学文明的复兴可能要经历一个比较长的文明酝酿的时期；也只有透过这样一个既“蝶变”又新生的历史烟云，我们才能看清新的科学文明的“峥嵘”。毕竟，历史的演变是复杂的。历史的本质常常隐藏在表象之中，甚至历史就是通过许多突发的因素、偶然性的事件以及人为的干预，为自己开辟道路的。某些平静的水面潜藏着汹涌波涛，某些耀眼夺目的景象也许只是昙花一现；有时候上升即意味着下降，迂回则昭示着前进。如果只是出于某种良好的愿望，我们往往不可能做出清醒的判断；如果只是念叨着一种古老的“宿命论”，我们必将无所作为；如果抱着急功近利的心态，最终也是“欲速则不达”。

[1]丹皮尔W C. 科学史及其与哲学和宗教的关系. 张珩， 译. 北京：商务印书馆， 1975， 109.

[2]科恩H F . 世界的重新创造： 近代科学是如何产生的. 张卜天，译. 长沙： 湖南科学技术出版社， 2012， 45.

[3]李约瑟.中国科学技术史（第二卷）. 何兆武，等译. 北京： 科学出版社， 上海： 上海古籍出版社， 1990， 548.

[4]伊恩·莫里斯. 文明的度量： 社会发展如何决定国家命运. 李阳，译. 北京： 中信出版社， 2014， 36.

[5]乔治·萨顿. 科学的生命. 刘珺珺， 译.北京： 商务印书馆， 1987， 138.

[6]李文林. 数学的进化——东西方数学史比较研究. 北京： 科学出版社， 2005， 4.

[7]海森堡 W. 物理学与哲学. 范岱年， 译. 北京： 科学出版社，1974， 135.

[8]普里戈金F. 从存在到演化. 沈小峰， 等译. 北京： 北京大学出版社， 2007.

[9]阿诺德·汤因比. 历史研究. 刘北成、郭小凌， 译. 上海： 上海人民出版社， 2000， 365.

关键词：科学文明 周期 交替演进 东方 复兴 ■