☐牛颜苹命 笛卡尔是真正的最早革命者。相反，一个历史学派宣称：所谓 伽利略革命的许多重要特点都已在中世纪晚期出现了。 然而，对科学中的牛顿革命作历史的分析，不需要涉及现 代哲学和社会学对这些问题的争论。因为事实上，科学革命的 概念—按照我们今天可以理解的意义—在牛顿时代就产生 了，并且第一次被用于牛顿一本关于微积分的成果卓著的数学 著作中（见第二章第二节），尔后用于他对天体力学的研究工作。 因此，历史学家的任务理所当然地应该集中在确定牛顿科学的 哪些特点在牛顿时代是非凡的，从而使牛顿科学被称为革命。这 里没有必要去探究“革命”的各种含义，也没有必要根据每种 含义来判断“科学中的牛顿革命”这一提法正确与否。 17世纪形成的新科学，可以根据外部和内部的标准与早期 的科学及哲学研究或对自然的思辩区别开来。这个外部标准是 17世纪科学“团体”的出现：许多人由于有某些共同的目标和 方法而聚集在一起，致力于探求关于自然和人的外部世界的新 知识；这些新知识应该与从直接实验和可控观察得来的经验一 致，并且是可检验的。这样的科学团体的特点是科学研究者结 成了长期的正式社团组织，这样的社团主要遵循国家制订的方 针，在不同程度上由国家资助或支持。这些社团的主要目标是 改善关于“自然的知识”。他们实现这一目标的一个途径是彼此 交流；这样，在17世纪出现了科学和学术杂志。这些杂志常常 是由科学社团主办的，包括伦敦皇家学会的《哲学学报》(Phlo- sophical Transactions).、《博学者杂志》(Journal des Scavans).和 菜比锡的《教师学报》(Acta eruditorum)。“新科学”的另一个 明显特征是研究机构的建立，如格林威治皇家天文台；1975年 曾纪念它建立300周年。牛顿的科学生涯从各方面显示了新科 学和科学社团的这些特色。他依靠皇家天文学家约翰·弗拉姆 ·4·
第一章科学中的牛颜苹命☐ 斯蒂德(John Flamsteed),获取木星在会合点附近可能使土星 轨道摄动的观察证据，尔后（尤其在17世纪90年代）又需要 从格林威治天文台的弗拉姆斯蒂德那里取得月亮位置的资料， 来检验和发展他关于月亮的理论。他最早的科学出版物是关于 光和颜色的著名论文，发表在《哲学学报》上。他的《原理》是 由皇家学会正式出版的。1703年他担任了皇家学会的会长（直 到他1727年逝世为止)。皇家学会在牛顿的科学生涯中有相当 大的重要性，不能说他与皇家学会及其杂志的有关活动没有任 何革命性。 革命的特征在科学内部方面一目标、方法、结果—也 能看到。培根和笛卡尔都认为新科学有这样一个目的：科学研 究的成果应该改善人类在地球上的生活条件，包括农业、医药、 航海和运输、通讯、战争、制造业、采矿等。17世纪的许多科 学家坚持一个旧有的观点，认为寻求对自然的科学认识是为了 发展人的神圣智慧和能力构成的理解懈力。从传统角度来说，科 学过去一直是为宗教事业服务的。但新科学的一个革命的特点 是增加了一个实用的目的，即通过科学改善当时当地的日常生 活。寻求科学真理的一个真正目的必然对人类的物质生活条件 起作用。这种信念在16世纪和17世纪一直在发展，以后越来 越强烈而广泛地传播，构成了新科学本身及其特点。 牛顿一再声明他对旧有观点的信念。在给本特利 (Bentley)写信时，他谈到对自己的科学发现发展了真正的宗教 事业感到满意。在他的《原理》出版5年之后，他写信给本特 利说，当构思《原理》(“我关于我们的体系的论文”)时，“我 曾着眼于这样一些原理，用这些原理也许能使深思熟虑的人们 ·5·
牛颜苹命 相信上帝的存在”。①大约20年后，在1713年，对《原理》作 结论性的总释时，牛顿声明：字宙体系“不可能没有一个全智 全能的主宰来设计和操纵而产生”。牛顿可能在某种程度上承认 科学实践的真正意义；至少他当过一个寻找测量海上经度的方 法的官方小组顾问。但是，并不是牛顿，而是其他科学家如哈 雷(Halley)努力把牛顿关于月球的理论与航海者的需要联系起 来。牛顿惟一做的主要的实际革新是科学仪器（反射望远镜）， 而不是一个用于人类现实需要的发明。 革命的另一个特点是重视方法。笛卡尔、培根、惠更斯、胡 克、波义耳和牛顿等人总结方法的尝试，表明开始用新的探究 工具（如培根提出的）完成科学发现。这种探究工具将引导人 们的理智正确无误地揭开自然的奥秘。新方法大部分是实验的， 并且据说是以归纳法为基础的；它也是定量的，而不仅仅是根 据观察得来的，所以导致数学定律和原理的运用。我认为对17 世纪方法的重要性的评价直接涉及到经验（实验和观察）在新 科学中的作用。因为这有一个不言而喻的假定，即如果提供真 实而详尽的实验或观察报告，任何正确地掌握了这种技能的人 都可以重复该实验或观察。由这个假定得到的推论是，任何懂 得科学探究的真正方法，又掌握了实验和观察的必要技能的人， 都可能作出第一个发现，当然这个人必须有正确提出问题的智 慧和洞察力。 新科学的实验的或经验的特点还表现为这样一种习惯：科 学研究的开始往往是由于听到某些传闻或者得到口头或书面报 告，引起了注意，就去进行实验或观察。伽利略听到一个荷兰 人在光学上有新发明，可以使观察者看远距离的物体如在眼前， 1 Isaac Newton's papers &letters on natural philosophy and related docu- ments,p.280. 。6
第一章科学中的牛领革命☐ 他立即自己制造了一个这样的仪器。牛顿讲述过为完成著名的 《颜色现象》(Phaenomena of Colours)他如何买了一个棱镜。① 从那时起迄今，如果任何研究者的实验和观察不能重复，或是 对该实验和观察的报告不真实，都要自食其果。这种态度是以 这样的信念为基础的：自然界发生的一切是永恒的，可重复的， 受普遍规律支配的。可实现性和重复性这一双重要求，是科学 团体奉行的公正完善的准则。这也是新科学本身的另一个显著 特点。 新科学的经验主义特征在目的和方法上的重要性毫不亚于 它所取得的成果。伽利略提出的落体定律，描述了物体实际降 落的过程一考虑了在真空的理想状态和在充满空气的现实世 界中的差异，考虑了风、空气阻力和旋转的影响。伽利略提出 的匀速和加速运动的某些定律可能曾在中世纪晚期的某些自然 哲学家的著作中出现过，但是他们没有谁想过这些定律是否对 外部世界任何实际可见的运动都能适用（只有一个没有实际意 义的例外情况②)。 在新科学中，不能应用于观察和实验的世界中的定律，是 没有实际意义的，只是数学游戏。伽利略在他的《两种新科 学》(Two New Sciences)(1638年)中介绍“自然加速运动”时， 明确阐述了这一观点。伽利略说他的研究目的是“寻求和阐明 与自然界实际的[加速运动]最相符合的定义”。根据他的观点， 随意构造某种运动并把由此得出的性质理论化并无什么错误； 用这种方法，某些人从某种运动得到了螺旋线和蚌线，尽管自 1 The correspondence of Issac Newton,vol.1,p.92. ②这个例外情况指的是多明戈·德素托(Domingo de Soto)。在对亚里士多 德物理学的一个评论中，他“是第一个把‘匀加速’(uniforml difform)用于落体运 动的，因面而指明它们降落时是均匀加速的，所以预示了伽利略的落体定律”。Quoted from William A.Wallace's (1975)account of Soto in the Dictionaty of Scientific Bi- ography. ·7·
牛顿苹命 然界没有使用这些[途径]。但是这与研究自然界运动的性质是 不同的，因为探究实际外部世界的现象，必须通过经验寻找一 个与自然界相符合的定义： 由于自然界确实赋予重物以某种加速运动，我们就决 定考察它们的性质，这样可以确定我们引证的加速运动的 ·定义是否与自然加速运动的本质相一致。最后，经过大脑 的连续思考，我们确信，这个定律已被发现。因为有强有 力的理由说明，我们已证明了的这些本质与物理实验[nat uralia experimenta]提供给我们的感觉相一致，并且我们可 以看到这种一致性[同上]。 伽利略的方法（按他自己的比喻）是，“对自然界本身的习 性和过程进行思考，才引导到对①自然加速运动的研究”。 像伽利略一样，作为物理学家的牛顿注意到了与经验（或 直接来源于经验)相联系的概念，原理或定律的重要性。但作 为数学家的牛顿不能不对其他可能性感兴趣。认识到某些有物 理意义的关系后（如“周期与半径的3/2次方成正比”，即开普 勒第三定律)，他立即想到更为普遍的情况（如“周期为半径R 的任意次方R”)。②尽管牛顿愿意根据距离的任何有理函数来 探求天体吸引的数学结果，但他只集中考虑了1和一2的指数 幂，因为它们是自然界中存在的。中心距离的一次幂适用于实 心球体中的微粒，负二次幂则适用于空心和实心球体外的微粒。 在他的《原理》中，他的目的是说明前两编中的抽象或“数学 1 Two new sciences,including Centers of gravity and force of percussion,p 15.见《原理》，第一编，命题4，推论6，推论7. ②见《原理》，第一编，命题4，推论6，推论7. ·8·