近代科学起源新探——从系统科学的角度看，本文主要内容关键词为：科学论文,角度看论文,起源论文,近代论文,系统论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
内容提要 本文试图利用现代系统科学的理论成果对近代科学的产生背景进行分析。通过分析可以看到，一般认为只有消极作用的基督教对近代科学的诞生实有很大的积极意义。简单地说，其积极意义表现在促使科学系统结构的生成并为之提供了一些最基本的形而上信念和相应的社会契机。
关键词 近代科学 中世纪 基督教 系统科学
当今的时代是一个科学的时代，科学的思维方式及其直接的产物——高度繁荣的物质文明已经渗透到了人类生活的每一个细节。现代文明的硬核毫无疑问是科学，但纵观整个人类文明史和科学史，现今我们认为天经地义的以科学为基础的世界观在17世纪以前仅能发出微弱的声音。我们越是深入到历史内部，越是能认识到科学的兴起实在是一个奇迹。而通常被看作黑暗时期的欧洲中世纪对这个奇迹的促成实有不可磨灭的功绩，这一点中外学者已有诸多论述。本文力图从系统科学和自组织理论的角度重新审视这一段在科学史中几乎是空白的时期，以期对近代科学的兴起历程有一个比较完整而深刻的认识。
一 科学的系统结构
从第二次世界大战结束至今，短短几十年间蓬勃发展起来的系统科学为我们描绘了一幅完整的组织系统演化图，给我们理解生命有机体、社会、文化等的起源、发展、衰落提供了有力的武器，而这是传统科学力所不及的。在这样一种背景下，我们发现科学本身也是一个有其起源、发展、演化的复杂的组织系统，而不是象逻辑经验主义所认为的是一个完美，精致的逻辑与经验相结合的静态体系。为了对科学系统作一动态考察，我们有必要先对基本的科学系统结构进行剖析。
我认为，科学要成为科学必须有几个必不可少的要素：
a.坚持一种描述性、结构性的自然观。也就是通过自然现象之间的相互关系来理解和说明自然，用自然本身解释自然而不求助于其它超自然的力量。这种自然观中包含有两个基本信念：其一，自然有可被人们理解的理性规律；其二，自然是实存的，不是唯心主义的迷梦。
b.必须有一种与上述自然观相适应的定量方法系统来处理现象。具体而言就是公理化的逻辑与数学体系，它可说是科学理论的骨架。
c.“对经验的迷恋”（爱因斯坦语）。即把经验看成与理论对立的另一极，它不能被理论替代而有其独立的地位。经验对获取真知必不可少。
d.社会的技术与文化需求。技术的基础是科学，但社会大众是通过技术成果（物质文明）和文化产品来感知科学的。为分析方便，我们把这一简化的科学系统结构用图来表示：
科学作为一个有机整体，必须具备这四个基本要素，并且各要素之间相互作用、互为因果才能形成一个功能耦合网，从而才能生长和演化。很显然，如果没有经验这一要素，科学只能是一个封闭的理论构架，虽自身可能逻辑自洽，但缺乏自我纠错机制而流于玄想，而“经验天生就是用来反驳理论的”（波普尔语）。没有逻辑数学方法的应用，经验只会导致模糊而零散的猜想。没有科学自然观后果更为严重，其将导致神创论、占星术等的泛滥。在这一结构模型中，我们把科学自然观、经验、逻辑数学方法及其相互作用看作一个相对独立的子系统，用A表示，因它对科学而言更为内在。社会的文化、技术需求则是一个起刺激和催化作用的子系统，用B表示。这两个子系统的相互作用也很明显，缺乏社会技术与文化需求，科学只是象牙塔里的学究研究的东西，从而后劲不足。A与B的相互作用构成了社会文化层次上完整的科学系统。值得注意的是，上述四要素之间的耦合作用是非线性的。也就是说，系统功能不简单地等于各要素和子系统单独作用之和；相反，各要素和子系统的作用相互关联和放大，由此才有系统复杂的行为，这是所有复杂组织系统的基本特征。[①]
以系统的观点来看待科学，我们就不可能把一时一地的具体科学成果作为科学诞生的标志，而是把上述各要素形成和相互作用机制的建立作为科学诞生和成熟的标志。事实上，近代科学在17世纪诞生之时，也正是这种机制初步形成之时。因此，严格意义上的科学是近代以来才有的。科学系统表现出一种秩序，它是系统的一种稳定态。有了这种稳态，千差万别的科学理论则遵循同样的生成机理。稳态的形成是各要素和子系统相互作用的必然结果，以稳态为核心，科学系统以负反馈方式进行自我调节并获得进一步发展。那么最初的科学系统是如何形成的呢？这正是本文要探讨的问题。从十七世纪上溯到西罗马帝国灭亡的公元五世纪，这一千多年的漫长时期西方称之为中世纪。一提起中世纪，人们总是习惯在它之前加上“黑暗”这个修饰词。传统的科学史认为这一时期对科学不但无所建树，而且还倍受压迫并处于倒退状态。从具体的科学成果看，这确是事实，近代科学似乎是古希腊科学的直接承续。然而如把科学看作一个动态的组织系统，事情就绝非如此简单了。近代科学作为一种系统的人类意识现象不可能是无缘无故地出现在人类文明史中的，它是各种偶然因素作用的结果。近代科学与古希腊科学实有质的差别，如果说它在经过一千年的空白期后短短一两个世纪即告形成，这似乎太不可思议了。实际上，中世纪有着丰富的文化内涵，对科学而言，它是一个富有价值的混沌状态，科学的秩序就从中诞生。下面就基于前述的科学系统结构作进一步论述。
二 上帝与科学
在科学的系统结构中最核心的是科学自然观。如前述，它是一种描述性和构造性的自然观，17世纪以前的人们对这种自然观是陌生的。在古希腊，主要有四种自然观，它们是神话自然观、原子论自然观、毕达哥拉斯主义的数学自然观和亚里士多德的目的论自然观[②]。其中原子论自然观科学气息最浓，但对后世影响最大的却是目的论自然观和数学自然观。目的论自然观认为世界是一个严格的等级世界，其中每一种事物都有特定的等级和位置，都符合某种法则。但这种法则却不是自然的规律，而类似于法律和道德规范，目的性体现为事物对其等级和位置的恪守上。所以在亚里士多德眼中，一个球之所以下落是因为它“要”回到法则所规定的天然位置——地面，目的性是所有事物（包括生命）的内在本性。很显然，这种自然观关注的是开始和最终结局，中间过程由目的驱使而不必细加考察。事物的整个运动过程不必借助外部因素的干预，故“目的论范畴总的来说是无助于形成经得起进一步实验检验的理论”[③]。
总的来说，古希腊哲人持一种有机整体自然观，即把自然看作某种具有灵性的、神秘的、生生不息的活的存在，它具有自己的使命和目的。因此，研究自然也就是研究各种自然现象是出于什么样的目的，目的和各种现象（目的的结果）这两极就能对自然作出完整的说明而不需其它中介。当然，在古希腊人看来，作为有灵性的自然是按照某种理性的、完整的规则（逻各斯）来实现其目的的。因此，逻各斯的目的高高在上，纷乱易变的经验现象则被贬抑。在这样一种自然观统治之下，一方面自然具有灵性乃至神性，人们不得对之轻举妄动；另一方面经验的自然与逻各斯和理念相比地位低下，甚至虚幻不实，不值得人们实察深究。这样一来，古希腊人就只能生活在逻各斯和理念的奥林比斯山上，过着与世俗绝缘的超凡脱俗的精神生活了。
公元十二至十三世纪西欧的大翻译运动使古希腊文明与希伯莱基督教文明相遇了，它们的融合与相互改造产生出了西方近代文明。我们有理由相信，正是它们的结合孕育出灿烂的近代科学之花。
众所周知，在原始基督教那里，上帝是绝对的爱，是充满爱的神体。它是自在的存在，整个基督教义是为了把人类从苦难的现世拯救出来，重新回到上帝的怀抱。[④]此时的上帝并非最高、最完美的理性的化身，而是全能的父。基督教也有其自然观，但不是古希腊那种本体论的自然观。在基督教看来，自然乃是上帝从虚无之中创造出来的，是从属于上帝的，它们之间的关系就像父与子之间的关系。最重要的是，基督教认为人类和自然同为上帝的杰作，自然本身没有神性，它是专为人类而设，是供人驱策和使用的，人类高于自然。所以，基督教的自然观是一种价值层面上的自然观，它显然抵抑不住古希腊那种有着精细思辨性的本体自然观，于是就有了托马斯·阿奎那等人对基督教的理性改造。改造的结果有二：其一，上帝从爱的实体逐渐变为高明的理性设计师，基督教的主题也从拯救和爱逐渐变为对上帝的理性和本体论证明；其二，居住在奥林比斯山上的古希腊逻各斯和理念被拉回世俗的自然，成为上帝设计和规划自然的工具。自然有着完美、和谐的规律，但不是因其本身有灵性，而是由于它是上帝创造的，人类的天职就是认识这些规律以领受上帝的旨意，这同时也决定了人们认识自然的途径是深入世俗经验，[⑤]而非凭空冥想。理由很明显，人类怎敢忽视如此完美的上帝造物而只凭自己的思想臆测上帝的规划呢？
从认识程序上看，古希腊对自然的认识路线是从“终极因”推演出事物的所有性质；基督教则相反，通过对事物之细节的认识回归到上帝。这提示人们要考察事物从开始到结束的中间环节。显然，这种考察必然是分析式的而非感悟式的，古希腊所发展起来的逻辑和数学方法天生就适宜用作这种分析。这两者的结合是中世纪后期实现的。那时基督教内部已出现危机，人们厌倦了经院哲学那套对上帝的繁锁论证，其结果是人们日益关注世俗的一切，新教的出现代表了这种倾向。新教对科学的贡献在于它鼓励人们接近感性的自然，深入了解自然的规律性，它把基督教本身具有的认识自然的倾向推向极端。在这过程中，古希腊另一种自然观——毕达哥拉斯数学自然观也起了重要作用。这种自然观把宇宙的本性理解为一种神秘的数学和谐性，它很容易通过理性上帝把这种对数学和谐性的追求具体化，最终落实到对自然规律的和谐性追求上来。所有这些因素综合作用的结果是中世纪后期，科学自然观基本成形，尽管自然背后仍然站立着一个上帝。
科学系统结构中的逻辑和数学方法在古希腊便已成形，主要代表是欧几里德的公理几何体系和亚里士多德的三段论逻辑。中世纪的经院哲学对这种方法本身没做什么重大的贡献，但它把这种方法完全溶入基督教教义之中，强制性地让人们研习，训练了人们的理性思维，这一点意义重大。中世纪的教士可以毫无顾忌地钻研几何学，对此现代人不必太吃惊，德国著名作家海塞在《纳尔齐斯与哥尔德蒙》一书中对此有生动的描绘。
科学系统结构中还有一个必不可少的因素就是对经验的看重。在论述科学自然观的形成时已有所涉及，这里关键是一个价值取向问题。古希腊是排斥感觉经验的，认为世界的本质是理念之类的精神实体，世俗的感觉经验是低级而虚妄的。[⑥]正因如此，亚里士多德从末想到过要动手来检验一下其落体理论，经验在其理论体系中仅是点缀。而基督教，特别是后来的新教却鼓励人们观察自然并动手操作，最初的受控科学实验就是这样产生的。
以上简略地描述了科学系统结构中A子系统各要素在中世纪是如何形成的，侧重于科学形成的内在思想要素。实际情形则复杂得多，因为诸多社会、政治、经济甚至军事因素也起着十分重要的作用。这些作用归纳起来有以下几点：
（1）理性精神的社会化。溶入基督教义中的希腊理性精神被广泛传播到民众之中，作为基督教的一部分而被接受。在这一过程中，中国造纸术的传入起了巨大的作用，它提供了传播的物质媒介，[⑦]没有这种媒介，传播范围将受到很大限制。作为理性精华的欧几里德公理几何学在古希腊只有少数上等人才能研习，到了中世纪则普通民众也可学习。如果与东方文明和其它文明对比一下就可知道，这种理性的教化作用对西方文明意义十分重大，为以后科学的产生奠定了雄厚的社会文化基础。
（2）大学的创办。十二、十三世纪的欧洲产生了一种新型的学校——大学。它本来的目的是为系统传授神学，但却逐渐演变成独立的学术团体并培育出了最初的科学精神，为未来的科学贡献了组织基础。
（3）统一的意识形态。中世纪的欧洲，基督教是占统治地位的意识形态，神权也长期凌架于君权之上。这种意识形态的排他性表面上与科学精神背道而驰，而实际上是近代科学的兴起所必不可少的外部强制因素。因为只有排除竞争意识形态，科学系统结构中各要素才能逐渐形成并被迫产生相互作用。根据耗散结构理论，系统对外界的开放必须维持在某一“度”上，自组织过程方能开始，完全的开放和完全的封闭都不可能走向有序，相对的封闭是必要的。在古希腊，各种思潮和学派林立，人们的思想十分开放，没有哪一种学派占据主导地位。科学的思想在这一片原始的混沌中时隐时现，却始终无法形成近代意义上的科学。
（4）科学理论的示范作用扩大化。科学系统结构的形成总有一些契机。具体而言，就是必须有一些带头学科和带头人物来尝试新科学方法的禁果。众所周知，天文学（日心学说）和物理学就充当了这一急先锋角色，代表人物是哥白尼和伽利略。就当时的技术和观察水平而言，他们的理论与观察相符合的程度并不比其它传统理论强多少，但他们却应用了新的科学方法和观点从而触怒了教会。在基督教的宇宙体系中包含了一系列对自然的看法，二者是相互说明，密不可分的，因此对自然现象的重新解释必然要波及基督教的核心信念。有意思的是，教会对这些“异端邪说”如此敏感、反应如此激烈，以致于其最害怕的东西由此广为传布而闹得尽人皆知。这样一来，他们的理论作为范例反而吸引了无数仿效者。与此相对比，远在古希腊就有人提出过日心说，但只被作为一家之言而未被重视，不久就从人们的理论视野中消失。
（5）经济基础的变化。中世纪后期，西欧封建大地主庄园经济开始动摇，资本主义生产方式开始登上历史舞台，其直接后果是刺激了社会对技术的需求。造船、冶炼、纺织等行业的出现要求有相应的技术支持，而传统的技术又满足不了，因此必然有大量的人力和物力投入技术开发之中。技术的根基在科学，它与科学的关系是互动的。一方面，科学提供技术发明所需的理论背景；另一方面，技术本身又为理论提出新的研究方向和课题。科学系统结构中的社会技术与文化需求子系统B就是这样产生的。它在社会层面上与子系统A构成一个完整的大系统。经济基础的巨大作用就体现在B与A的互动上，而资本主义经济结构的产生与宗教的世俗化有着莫大的关系，这一点德国著名社会学家韦伯在《新教伦理与资本主义精神》一书作了很有说服力的论证。
三 作为有机整体的科学
在第二节中我们以科学系统结构各要素的形成为主线论述了中世纪对近代科学的催生作用。为层次清晰和分析的方便，各要素是分开论述的。在科学的实际演化过程中，各要素是互为因果，相互紧密联系在一起的，最终科学系统的形成有一个漫长而艰难的酝酿过程。
每一个自组织系统都有一个从混沌到有序的过程。在远离平衡状态下，系统内部各子系统相互竞争与合作会逐渐形成一个核心、一种力量，使得系统的有序化程度不断提高，并最终决定和引导着系统的演化和发展。在协同学中，用“序参量”这个概念来刻划这一核心和力量，“它是一种广义的场和模式”[⑧]，体现着系统的整体特性。
科学系统作为一个自组织系统，在其形成之时也存在着这么一个序参量，它是科学系统内部各子系统相互作用的产物，反过来又协调各子系统，共同完成科学系统的演化和发展。在对文艺复兴以来近代西欧科学史深入考察的基础上，我认为这个序参量既不是某个具体科学家，也不是某一有着巨大影响的科学理论（如牛顿力学），而是一种具有方法论意义的思想观念，即机械决定论思想。从名称就可看出，机械决定论把整个世界看作一部精确运转的巨大机器。这个机器的基本零件是物质和力，它遵循严格的数学规律，一切现象和行为都可归结为物质和力。这种机器不存在误差和不确定性，一切都是必然的，只要给定一个初始条件，人们就能推断将要发生的一切。很显然，这种思想得益于欧几里德公理几何思想颇多，在伽利略、牛顿等科学先驱看来，表面纷乱复杂的自然现象背后肯定隐藏着如几何学般完美、精确和优美的规律。而通过经验观察和人工控制的实验，他们也确实发现了这种规律的存在。久而久之，机械决定论作为对自然的总体形而上看法就成为了科学家们的共识。在这种观念支配下，伽利略、牛顿开创了经典力学，哈维开创了近代生理学，化学也从炼金术中脱胎，借助粒子间的亲和力解释化学变化。甚至经济学也得益于这种观念。亚当·斯密在《国富论》中就冷静地分析了对个人利益的追逐如何为整个社会创造福祉，市场机制的必然性和冷酷性与牛顿的钟表世界何其相似。
从历史上看，正是十五、十六世纪手工业的巨大发展、机器的广泛使用为机械决定论的产生提供了外部技术经济可能性。有趣的是，这种机械决定论观念与基督教义并不冲突。上帝作为最初造物主的同时，也可以是“高明的机械师”。机械决定论本身的缺陷也使上帝有必要存在，因为机器的运作规律可被人们洞悉，但其最初的推动和设计目的却不能从其运行规律中得出，这似乎只能借助上帝才能解释。所以这种观念是得到宗教认可的，在十六、十七世纪那样的时代，宗教的认可是具有决定意义的，尽管上帝最终被排除在科学解释体系之外。
机械决定论思想作为科学系统的序参量，其影响渗透到各子系统内部，是科学系统的强大凝集力所在。有了它，近代科学才真正脱离中世纪的宗教阴影而具有了独立性。
作为自组织的系统，科学中的各要素是以什么样一种方式相互作用的呢？这也是一个很重要的问题，因为不同的作用方式会形成迥异的系统状态。第一节中已提到，科学系统结构中各要素之间的耦合是以一种非线性方式进行的，只有这样，一个要素或子系统的作用才能与其它要素关联并被放大。整个系统功能的形成是跳跃性、突发性的。
中世纪后期，人们的兴趣逐渐转向世俗的自然和作为感性肉体存在的个体生命。对自然秩序的关注超过了对玄妙不可测的上帝的关注，这刺激了逻辑与几何方法在自然方面的应用并使之作为一种方法论工具日愈独立。这种方法的独立使用又反过来加速了新自然观的形成与完善。经验则是两者之间相互作用的桥梁，在此意义上它也获得自身的独立性。如此一来，三者之间就形成一种加速循环的正反馈作用机制，而社会的政治经济结构变化为这种循环提供了外部支持和动力，一旦有特殊契机（对系统而言就是特殊干扰），稳定的科学系统就可诞生。近代科学在短短一两个世纪内即告形成且势不可挡原因就在此。此外，中世纪的基督教在漫长的一千多年间经历了各种外来文明的冲击，有来自阿拉伯的，来自中国的，当然最重要的是来自古希腊的。结果是基督教自身处于不断嬗变之中，也就是处于耗散结构理论所说的远离平衡状态。这种富有创造力的混沌状态与系统组织复杂的非线性耦合作用正是科学系统走向有序结构必不可少的条件[⑨]。
四 科学对自身认识
以上概略地描绘了一幅近代科学创生图。其中我们贯穿了系统科学，特别是自组织理论的观点和分析方法。系统科学主要是在自然科学基础上发展起来的边缘学科，但它的方法的普适性和有效性已为大家所承认，因为任何组织系统都有一些共同的规律，而这些规律是由系统科学刻划的。作为一个有组织结构的系统的科学，当然可以用系统科学的方法对之进行分析。对于西欧中世纪这一独特历史时期在西文文明中的地位和作用，西方学者近来已从艺术、文化、经济等不同角度进行了重新阐释，得出许多不同于传统见解的观点。总的来说，中世纪虽黑暗，但确实孕育出了西文近代文明，其间实有许多表面上看不到的积极因素存在并起作用。本文应用系统科学的分析方法得出了相似的结论。
这里主要论述的是近代科学的兴起过程，可以肯定，对于科学系统结构建立之后，科学革命的发生、科学自身的演变以及社会科学与自然科学的相互影响机制同样可以应用系统科学的方法进行分析，这为科学史和科学哲学的研究提出了许多新的课题。
科学发展到今天这一步，专业分科越来越细，门类越来越多，已成为一棵有无数分枝的苍天巨树。它在努力探索宇宙和人类社会的奥秘的同时，也把探寻的目光移向自身。正如一个人由童年到青年再到老年的生长过程总伴随着对自我认识的不断深化一样，科学对自身认识的过程也是一个不断成熟的过程。我们相信未来科学的发展会不断揭示出其自身的奥秘。
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