——读《中世纪的物理科学思想》一书随笔

《中世纪的物理科学思想》一书，是《剑桥科学史丛书》中的一种，重点讲述中世纪物理科学思想的历史。“中世纪科学的历史，也就是古希腊科学从拜占庭帝国传到伊斯兰世界，随后又传到西欧的过程中，古希腊科学的传播、消化、修正的历史。”

全书分五章，第一章简要地描述了自罗马帝国晚期至公元1000年西欧科学的状况；第二章重点介绍希腊科学经阿拉伯世界传入拉丁欧洲的大翻译活动；第三章不仅向我们展示了西欧中世纪晚期科学活动的舞台——中世纪的大学，同时还让我们目睹了该舞台上演的一幕激动人心的正剧——希腊科学特别是亚里土多德的体系与基督教神学之间的斗争；第四章和第五章专门讨论中世纪晚期亚里士多德学派的物理学和宇宙学思想。中世纪晚期经院学者对亚里士多德体系的消化与修正，不仅为西欧确立了理性与科学的传统，同时也为16～17世纪的科学革命创造了条件。

书并不厚重，但读起来并不轻松。随着读书的进程，一些想法也逐渐清晰起来。

1．政治和社会稳定是科学发展的基础

希腊化时代（公元前320年～公元前30年），科学在深度和广度上都得到了拓展，一批专业成果也相继出现。其中，亚里士多德代表者古典希腊科学辉煌成就的顶峰。以亚里士多德为代表的希腊哲学和科学，从罗马帝国开始建立之初，就逐渐地向罗马的版图渗透，但不可否认的是，在公元500～1000年间，科学在西欧处于最低潮，直到12世纪之后，随着对希腊文献的大量翻译，古希腊的哲学和科学才被人们重新认识。以至于本书的作者说：“如果没有12、13世纪这批翻译家小分队的辛勤劳动，不仅中世纪科学要成为泡影，17世纪科学革命也几乎不可能产生。”

那么，为什么科学会在这样长的时间内沉寂不前？如果联系当时的社会背景，就能很清楚地得出结论。罗马帝国的逐步解体和变迁、基督教为了生存的抗争以及作为国教的确立、日尔曼帝国对西欧的掠夺……“如果说适度的政治稳定、城市生活方式以及某些渠道的庇护对于科学探索是必不可少的，或者至少是有所帮助的话，那么，这些东西的缺失便会使我们大致理解，在西欧历史中，科学的势头何以衰退并停滞如此长的时间。”从我们建国以来几十年的发展历程也不难看出，每当政治和社会稳定地时候，国家各个方面（当然也包括科学）的发展就会很快。稳定是发展的基础。

2．宗教对科学的发展影响很大

在大量翻译的希腊文献中，亚里士多德的物理、哲学著作起着决定性的作用，这些著作包含了关于整个宇宙的详尽完备的科学观点，成为中世纪教育和智力活动的核心内容。但是神学家对他的著作却抱有怀疑和敌视的态度，这是因为其中含有颠覆基督教信仰和教义的断言和观点。比如说：世界是永恒的——这就否定了上帝的创造行为；自然地过程是规则的，不可改变的——这排除了奇迹；灵魂并不比肉体活的更久——这否定了基督教灵魂不朽这一信仰。等等。以至于有了“1277年的禁单”，教皇列举了219个命题，胆敢捍卫其中的任意一个就会被自动开除教籍。

但是，除了少数的例外之外，亚里士多德的科学和哲学思想又是能够与基督教圣经和神学和睦相处的。这就形成了一种很奇特现象，教会汲取亚里士多德理论中有用的部分，禁止一些可能动摇神学根基的另外一部分，使得很多人对亚里士多德理论的讨论和研究进入了“虚构难题的臆想之中”，“针对一系列假想的问题提出许多奇妙的解答，但对科学进展有益的成果几乎没有”，这是因为这些讨论只关注逻辑上的一致性而不是物理上的实在性。“强调上帝全能以及由此而来的无数的、有时是奇怪的推论，充斥于14世纪神学、哲学和科学思想。”

3．运动学是伽利略创造的吗？

“人们一度认为运动学完全是伽利略的创造，无疑，这种说法夸大了他的贡献。”其实，在很多物理教师的印象中，就是认为运动学是伽利略的创造。之所以会这样，是因为17～19世纪提出的对伽利略成就的传统解释，是在对中世纪的成果几乎不知道的情况下作出的。

在这本书中，我知道了让·布里丹（John Buridan），他第一个提出“冲力的强度用一个物体的速度和质量的来量度”，暗示了惯性的结论，颇为接近力和加速度层比例这一概念。在伽利略之前，已经创造性地定义了匀速和匀加速运动，比如在梅顿学院及其他地方，匀速运动被定义为任何相等的时间间隔内通过相等的距离；匀加速直线运动也给出了精确的定义：在所有相等的任意长度的时间间隔内，获得一个相等的时间增量。他们还力图定义瞬时速度这个困难的概念，并高明地提出了匀加速运动平均速度定理，这大概是中世纪物理学史上最卓越的成就了。

当然，说这些并不是要贬低伽利略的天才，也不是要剥夺他“现代力学奠基者”的地位。他的聪明才智表现在：第一，将中世纪冗长繁复的关于运动的语言描述，用简洁的数学表述了出来；第二，将中世纪各种纷繁散乱的科学研究的“零部件”整合起来，组成了一个逻辑的、有序的整体，建造了一门新的力学科学，并构成牛顿科学的一个关键部分。单是这一个成就，就足以把伽利略排列在科学天才之列。

4．一些典故的出处另有隐情

“如果说我看得更远的话，那是因为我站在巨人肩上的缘故。”这句话作为牛顿的一句名言，流传至今。我在这本书里看到，这句话最初并不是牛顿所说。最初这句话来自法国沙特尔的贝尔纳（Bernard of Chartres），“如果说他们有可能拓宽自己的知识视野，这只是由于他们有幸站在古代博学巨匠的双肩之上”，这个说法在他之后常被引用，后来出现在牛顿的一封信中。

2006年上海高考物理试题第4题的题干写道：“伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面的运动，首次发现了匀加速运动规律。”从上面的分析不难看出，匀加速运动的规律早在伽利略之前就已经被发现了。就连题中的几何图形以及借助几何图形研究物体的运动，也不是伽利略的发明创造，早在1350年左右就由尼古拉·奥里斯姆给出并进行了几何证明。伽利略只是在给这个几何图形转化了一个角度，如此而已。这些都可以在《中世纪的物理科学思想》这本书中找到答案。

还有很多，这里就不一一列举了。

5．要正确认识亚里士多德的历史地位

在很多教师和学生的眼里，亚里士多德是一个不断犯错误，经常误导人们思维的人，是一个连“物体运动要不要力来维持”都搞不清楚的人，是一个搞不清轻重物体下落快慢的人，这样的看法是非常片面的。在当时的认识水平下，亚里士多德的很多观点无疑是高于人们的认识水平的，这也是他的理论能够一直延续传播2000年而不衰的主要原因。举一个小小的例子：亚里士多德当时就区分出了自然界中物体的四种变化：位置的变化、实体的变化、性质的变化和数量的增减，即使在今天，让一些人对“变化”做一些细分，绝大多数人都不一定能概括的这样好。

在科学在发展历程中，不存在推翻一个，建立一个这样的革命。伽利略的理论只是对亚里士多德理论的一种修正，一种包容，这就像牛顿的力学体系就被包含在爱因斯坦的狭义相对论之中一样。科学发展的规律其实很简单，总是与时俱进，停止不前不行，超越时空也完成不了。亚里士多德的理论正是因为和中世纪时人们的认知水平相匹配，才能影响那么多人，才能推动人们对这一理论的争鸣和探讨，并最终导致了17世纪的科学革命。

《中世纪的物理科学思想》 [美]爱德华·格兰特著 郝刘祥译 复旦大学出版社，2000.1