伦敦·剑桥·公元1688年
一个分岔的结点。亚里士多德是以科学眼光考察世界的第一人,他提出命题和解释,给世界一个切实可靠、而非神话式的解释。他想把事物的发生归因于内在形式、外在动力,或者偶然性,总之是人类可以分析的理由,而非神的任意性。然而亚里士多德所采用的论证方法多为直觉式的举例。例如他描述运动的原理时,他选择了青铜变为雕塑和病人恢复健康两个例子。这些例证的特点是清晰易懂,但缺点是过程不明,对同一事件,很多人可以给出很多解释。
中世纪,研究世界的任务很长时间被淡忘了。有一些先驱者,对实验加以发展,例如罗吉尔·培根、奥卡姆的威廉。直到哥白尼出现,科学才重新回到历史舞台。哥白尼是一个另类的天才。他是一个教士,但有着非常优秀的数学能力和非常强烈的直觉能力。读哥白尼的书,前一部分论述的清晰优美会让人陶醉,后一部分的计算繁杂会令人痛苦不已。哥白尼以极大的热情和耐性重新计算了宇宙模型,从地球为中心变成了以太阳为中心,变换了模型带来视野的改观,一些需要复杂解释的天体运动此时获得明晰的清朗。虽然数学仍然困难,但一个新的宇宙视野诞生了。
再往后,是孜孜不倦研究数据的开普勒和发明望远镜的伽利略。开普勒从前辈第谷留下的浩如烟海的数据中总结出行星绕太阳运动的规律,形式简洁又美丽,如同天籁。伽利略则用光学镜片组合拉近了遥远的行星,使得冰冷而斑驳的行星表面暴露在所有人眼前,褪去了神秘面纱,而他对惯性的研究开启了力学的序幕。
所有这些前辈都为牛顿铺平了道路。他们的结果是牛顿最重要的出发点,而他们工作的方法是牛顿体系的原理和基石。然而所有这些人都缺了至关重要的一步,他们从问题入手,解决单一的困难,或者直接观察,提出单一的归纳结论。然而牛顿完成的是体系化的科学。他的书几乎像是一本哲学著作,从定义开始,提出原则、公理,再由公理导出无数条推论。他的体系是由上至下、由内至外的,由最核心的定义和最简单的定律开始,不断向外扩张、向事物深处扩张、向现实扩张,从一个比例关系出发,最后导出的结果是符合天体和事物的复杂的运动。这不是零星的漩涡,而是有源的喷泉。以基本公理为出发点,勾勒世界的样子。从其中的结构,你会惊异于世界简单的核心。看上去千变万化的世界,风云雨雪,日月星辰,本质上原则是同一的。
这是现代科学最基本的形式。
牛顿用数学完成这一过程。他的体系结构和古希腊哲人相仿,然而他比他们胜在数学。当赫拉克利特说万物的原理是燃烧和永恒的流变时,当恩培多克勒说万物的原理是爱与斗争的交锋时,他们都有论述和见解。然而孰是孰非呢?他们的理论和神学理论又如何区分呢?在牛顿之前,哲学只是哲学,自然哲学只是一位思想家对这个世界的看法,不同流派之间,没有比较优劣的方法。然而牛顿带着一道闪电,劈开密布的浓云。他说数学是哲学的原理。哲学理论论述世界,而世界的方式是数学。在《自然哲学的数学原理》中,牛顿写道:“在前两编中,我已奠定了哲学的基本原理;这些原理不是哲学的,而是数学的:即,由此可以在哲学探索中进行推理。”这是哲学探索中至关重要的一步。从此并非每一种自然假说都是合理的,并非光明与黑暗的战斗、相生相克的原则都能解释世界,在所有的假说中,开始有某种假说优于其他。换句话说,开始有真理存在。数学即真理。
牛顿由此开创了现代科学。从这个结点之后,科学成为科学。
上学的时候,我们曾惊诧于每一门课上都有牛顿。他是各种领域的奠基人——力学奠基人、光学奠基人、宇宙学奠基人、微积分奠基人。他提出了寻找自然原理的四大规则:事物的原因应寻求简洁;对相同现象寻求相同