牛頓與科學革命:《自然哲學的數學原理》出版日 (07/05)

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1687年7月5日,牛頓的《自然哲學的數學原理(第一版)》出版。今天是這部劃時代著作出版的332週年紀念日。科學史通常認為這部著作的出版,標誌著自哥白尼時代便開始呼喚的近代科學革命,終於在牛頓這裡得到了實現。然而,為何這部近代科學的奠基之作,在標題中卻沒有提及「科學」或者「物理學」,反倒使用了「自然哲學」的稱呼呢?

作者|黎子元

 

1687年7月5日,艾薩克・牛頓的三卷本代表作《自然哲學的數學原理(第一版)》出版。今天是這部劃時代著作出版的332週年紀念日。儘管這是一部17世紀的物理學著作,可是它的影響力卻能在出版後三百年一直延續不斷。如果沒有牛頓的好友哈雷( Edmond Halley )前來請教物體運動軌跡的問題,並且發現牛頓對這個問題早有解答從而鼓勵他整理成成書,這部牛頓花了一年半完成的開啟科學新紀元的著作可能就不會誕生。

此為牛頓自己保留的第一版,書中寫滿了他的筆記,註明第二版需要做修改的地方

牛頓這部著作的宗旨是建立「理性的力學」,以他自己的話來說就是建立一門「定量研究任何力所引起的運動和產生任何運動的力的科學」。著作的研究對象包括自然界中的任何運動現象與自然的力,當中也包括了為天體運動提供力學解釋(見第三卷《宇宙系統》)。它的主要貢獻包括:首次提出了牛頓運動三大定律和萬有引力定律,為開普勒行星運動定律的經驗公式給出理論推導,給出如何定義物理概念的範例,並制定四條「研究哲學的規則」等等。牛頓在這裡為經典力學奠定基礎,建立了以數學方法處理物理學問題的理論典範,也為科學制定了學科規則使其區別於以往的形上學玄思與獨斷猜想。

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今天的科學史通常認為,《自然哲學的數學原理》的出版(第一版問世後又在1713年和1726年修訂再版),標誌著自哥白尼時代(16世紀)便開始呼喚的近代科學革命,終於在偉大的「物理學奠基者」牛頓這裡得到了實現,為此後的工業革命和人類思想解放積累了條件。而這部集大成之作當之無愧是近代科學史上最偉大的論著。

然而這種通常的認識似乎無法詳細解釋:為何這部近代科學的奠基之作,在標題中卻沒有提及「科學」或者「物理學」,反倒使用了「自然哲學」(philosophy of nature,須區別於德國18、19世紀的 Naturphilosophie)作為著作的學科歸屬? 

從這種不一致當中,我們或許可以看到發生在科學史和思想史上的、也許比湯馬斯・孔恩(Thomas Kuhn)所說的「範式轉移」更為深刻的「革命」與「轉型」。這關涉到「認識論條件/規限(condition)」的關鍵問題。它讓我們有機會反省:我們這些現代人被規限、預定站在什麼立場上來看待世界、認識世界?這個立場是否束縛了現代人對於古人學術成就的理解?

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現代人的認識論條件是在19世紀「科學」興起之後逐步建立起來的,其主要特徵便是將科學放在了至高無上的位置,視其為人類把握真知的根本途徑,並以它來統攝其他學科。然而,在19世紀之前,「科學並未完成它與哲學災難性的分離」(這是著名科學史家亞歷山大・夸黑的表述),當時所有可以被今天的人們視為「科學」的研究其實都歸屬在「哲學」之下。其中,自亞里士多德「物理學」以來的、研究自然界基本規律的學問便稱為「自然哲學」。

牛頓的《自然哲學的數學原理》從各種運動現象探究自然力,再用這些力說明各種自然現象,當然是屬於自然哲學的範疇。倘若受到現代人的科學的認識論條件所限制,認為所有「自然哲學」都尚不夠資格被稱為「科學」的話,便無法理解和承認牛頓力學研究的貢獻了。

更成問題的是,現代人如果以科學作為標準,試圖從古人的研究當中「去其糟粕,取其精華」,試圖將所謂「形上學/神學的部分」與「科學的部分」徹底分離開來,並僅僅肯定、討論後者,排除、無視前者,那麼這樣做將對古人治學的有機性、完整性造成無法逆轉的損害,對它的理解與把握也註定要與原貌失之交臂。殊不知在19世紀之前的人們的認識論條件下,形上學/神學的部分與科學的部分是根本無法分離的。

以支撐牛頓力學體系的基本概念「絕對空間」為例。牛頓反對笛卡爾式的相對的或者說關係性的空間概念,認為它是「世俗的」而且建立在偏見之上。他於是提出「絕對、真實、數學的」空間概念,即一種在量上等值,在質上概念與存有物/實在相對應的空間,以這種「理智的」空間對立於「可感的」空間。而理智的絕對的空間無關於外在事物,無法被感官測量,總是保持不變、不動、不可分割,而且是無限的,它作為一種類似於上帝本身的屬性,成為牛頓體系的隱秘的前提條件。

總之,自覺自身的認識論條件是什麼,理解它與所研究者的認識論條件之間差異如何,嘗試以被研究者的條件理解被研究者,這作為學術研究的準備步驟可謂至關緊要。而脫離了這種自覺所展開現代人對於古人的所謂「創造性誤讀」,則根本沒有合法性可言。

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