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亚里士多德眼中,宇宙是什么样的?

时间: 2020年10月12日 | 作者: 理查德·德威特 | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
在大约公元前300年到公元1600年间,人们通常是如何看待宇宙的?当时人们对宇宙物理结构的看法,以及关于宇宙的概念性观点是怎样的?



从亚里士多德到牛顿,人类的世界观发生了巨大的转变。在大约公元前300年到公元1600年间,人们通常是如何看待宇宙的?当时人们对宇宙物理结构的看法,以及关于宇宙的概念性观点是怎样的?在这篇选自《世界观:现代人必须要懂的科学哲学和科学史》的文章中,理查德·德威特(Richard DeWitt)教授讲述了亚里士多德眼中的宇宙观。


撰文 | 理查德·德威特


宇宙的物理结构


在早期的西方文化中,亚里士多德世界观占据了主导地位。当我说它占主导地位时,我的意思是,一个植根于亚里士多德观点(尽管并不一定与其相同)的观点体系,是西方世界的主要观点体系。这个世界观当然不是那个时代唯一的观点体系——不管在哪个时代都是这样,总会有可互相替代且互相竞争的观点体系;但是亚里士多德观点体系,在当时最为普遍。


在亚里士多德世界观中,地球被认为是宇宙中心。但有趣的是,当时的人们信奉地心说,并不是因为他们认为“人类是特别的,因此应该居于一切存在的中心”。地心说最初产生的原因,是实实在在、以经验为基础的推理结果。但这其中的细节诸多繁复,因此我们先按下不表。


同样,与通常的假设相反的是,亚里士多德世界观认为地球是球形,而不是平的。甚至在亚里士多德时代以前,人们就很清楚,地球几乎肯定是球形的。与地心说产生的原因一样,我们将在之后再讨论这个观点的成因。


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在亚里士多德式的宇宙中,宇宙的外围是由恒星构成的球体。(图片来源:Wikimedia Commons)


关于月亮、太阳、恒星和行星,亚里士多德世界观中的观点如下:月亮当然是距离地球最近的天体。在月球以外,通常的共识是行星和太阳的顺序如下:首先是水星, 然后是金星,接下来是太阳、火星、木星、土星以及所谓的恒星球体。以下是关于这些行星和恒星的几点说明。


以火星为例。如今,当我们想到火星时,我们会想到一个布满岩石的星球,与地球有些像,可能有荒芜的地表,还有比地球上红土地更红的土壤。但是,总的来说,我们倾向于认为火星基本上与地球相像,是一个在宇宙中运行的巨大岩石星球。我们对火星的看法在很大程度上取决于现有的技术:我们看到过火星表面的照片,了解过来自曾到访过火星的航天器和探测器的数据,可能还通过望远镜亲自观测过火星,等等。总之,我们关于火星的观点深受技术的影响。


然而,这样的技术在亚里士多德世界观占主导的时代并不存在。事实上,当时关于恒星和行星的观点基本上只能以肉眼观察的结果为基础。我们都知道,如果仅用肉眼去看恒星和行星,几乎看不到什么细节。没有现代科技,恒星和行星看起来非常相似。因此在当时,行星与恒星不同的运动模式,是把它们区别开来的主要因素。正因如此,秉持亚里士多德世界观的人无论如何都没有理由认为其他行星与地球之间存在相似点。事实上,在亚里士多德世界观中,太阳、恒星和行星都被认为由类似的物质组成,而且与地球上的任何物质都相当不同。这种物质就是以太,只能在月上区找到,而且具有不寻常的属性,从而解释了月上区物体的运动模式。


宇宙的外围是由恒星构成的球体。通常的观点是所有恒星与地球之间的距离都相等,而且都镶嵌在一个球体中。球体以自身轴线为中心转动,转动一圈大约24小时。球体转动的时候带动镶嵌其上的恒星一起转动,这就解释了人们关于恒星的观测结果,也就是恒星看起来每 24 小时沿圆形轨道围绕地球转动一圈。


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亚里士多德式的宇宙观。(图片来源:Wikimedia Commons)


最后,宇宙的大小——在亚里士多德时代,人们认为宇宙有多大?或者说恒星球体距离地球有多远?对于这些问题,我们必须谨慎回答。按照当时的标准,宇宙是非常大的。不过与他们的想法相比,我们如今所知的宇宙可以算是大到无法想象,甚至是无限大的。因此,按照现代标准,当时的人们所认为的宇宙对我们来说是一个相对较小的宇宙概念。换句话说,当时的人们认为宇宙很大,但是他们无法想象宇宙后来会“变得”有多巨大。



关于宇宙的概念性观点


现在,让我们结束对宇宙物理结构观点的讨论,开始讨论关于宇宙的更概念化的观点。在所有更概念化的观点中,最重要的两个是目的论和本质论。也就是说,人们认为宇宙是有目的的,而且有本质存在。重要的是,目的论和本质论紧密交织在一起,甚至可以看作同一枚硬币的正反两面。下面我将简要解释一下这些概念。


要理解目的论,让我们首先理解“目的论解释”的概念。假设我们提出下面这个问题:“为什么结果实的植物会结果实,比如,为什么苹果树会结出苹果?”很明显,答案与繁殖有关。也就是说,苹果里面有种子,种子就是苹果树繁殖的媒介,所以很明显苹果与繁殖有关。然而, 请注意,大部分植物并没有把自己的种子包裹在果实中,那么为什么结果实的植物会把种子包裹在果实中呢?顺便提一下,与人们通常所认为的不同,果实并不会向种子提供任何养分。以苹果树为例,苹果树用大量养分来结苹果,并把种子包裹在这些苹果中,但苹果却不能直接为种子提供养分。那么苹果树到底为什么如此大费周章又花费那么多资源来把种子包裹在苹果里呢?


一个答案是,苹果为散播种子提供了一个手段。让我们暂且用拟人的方式,从苹果树的角度来分析一下这个情况。别忘了,植物是不会移动的,所以如果你把种子直接播撒下去,种子就只能落在已经有植物的土地上,这对它们的生长来说,可不是好消息。因此,你需要一些能让种子离自己远一些的方法。大多数植物都面临这个问题,而解决方式有很多种。有些植物把种子包裹在轻盈蓬松的结构里,被风吹走;有些植物把种子包裹在带刺的容器中,有动物经过,就可以扎在它们身上,搭便车远走;有些植物则把种子包裹在像直升机一样的结构里,盘旋着从自己身边离开,等等。结果实的植物把种子包裹在果实里,这些果实对动物来说是美食,当动物吃这些果实时也就同时把种子吃了下去。一两天以后,动物排泄排出种子,此时种子与产出果实的植物就已经有了些距离(同时值得一提的是,这时种子也可以很方便地得到肥料)。


简言之,如果我们提出“为什么苹果树会结出苹果”的问题,一个不错的答案就是苹果树为了散播种子而结出苹果。这就是目的论解释的一个最好范例。下面是另外几个例子,比如:


为什么心脏会跳动?为了输送血液。

为什么你会读这本书?为了学习科学史和科学哲学。

为什么剑龙背上有巨大的骨板?为了调节体温。

……


一般来说,目的论解释就是从为实现一个目标、目的或功能的角度而给出的解释。在上面那些例子里,要实现的目标、目的或功能都很明确:散播种子、输送血液、学习和调节体温,这些都属于目标、目的或功能。


现在,让我们把目的论解释与机械论解释进行对比。机械论解释是一种不从目标、目的或功能的角度提出的解释。举个例子,假设我扔出一块石头,如果我们提出“为什么石头会下落”的问题,那么从 17 世纪末至今,对这个问题的标准解释是,石头因为重力而下落。注意:这个解释里没有任何目标、目的或功能。石头的下落没有目标或目的,也不涉及任何功能。石头只是一个受外力作用的物体。这种不涉及目标、目的或功能的解释就是机械论解释。所以总的来说,目的论解释是从目标、目的或功能角度提出的解释,而机械论解释则是不使用目标、目的和功能的解释。


对很多问题来说,目的论解释和机械论解释都是行得通的。上面那个苹果树结出苹果来散播种子的例子,就是一个目的论解释。但是对同样的问题,我们也可以给出一个机械论解释:在苹果树演化过程中,现代这种可结出苹果的苹果树的祖先(或者说是苹果的祖先)存活了下来,而且比那些不结苹果的苹果树更容易繁殖;因此,在苹果树这个物种的总数中,可结出苹果的苹果树(或者说是这些苹果树的祖先)所占比例就特别高。这样的解释并不涉及任何目标、目的或功能,但也从机械论的角度,解释了“为什么苹果树会结出苹果”。总的来说,一个问题常常可以同时有目的论和机械论两种解释。


我比较详细地探讨了目的论解释,因为目的论解释很清晰地表明了我们和我们的前人在对宇宙概念化认识上的区别。现代科学中,机械论解释占主导地位。相比之下,在亚里士多德世界观中,目的论解释是合理的科学解释。亚里士多德世界观认为,宇宙是有目的的。也就是说,目的论不仅是一种解释方式,更阐述了宇宙的一个基本特点。


我们来看几个具体的例子吧!回到前面扔石头的例子。同样地,在现代,对“石头为什么会下落”这个问题都是从重力的角度进行解释。但是,虽然“重力”这个词经常出现于17世纪以前的文献中,但它所指的并不是我们现在理解的、与引力有关的重力概念,而只是重量大的物体向下移动的运动趋势罢了。在17世纪以前的亚里士多德世界观中,石头会下落是因为它主要是由重量比较大的土元素组成的,而在亚里士多德世界观中,土元素具有向宇宙中心运动的天然趋势。换句话说,土元素是有目的的,它的目的就是要到达宇宙中心——在亚里士多德世界观中,这就是地球的中心。


实际上,每个基本元素的天然目标都是要到达其在宇宙中的天然位置,这些天然目标解释了为什么物体会有它们所表现出来的行为模式。火向上燃烧,是因为火元素的天然目标是向边缘移动,远离中心。其他的天然运动模式也是如此。类似的解释也适用于月上区。元素以太的天然目标是沿正圆轨道运动,这也就解释了天体(比如太阳、恒星和行星)为什么沿圆形轨道运动。 


总的来说,宇宙是一个目的论的宇宙,充满了各种天然目标和目的。


与目的论紧密相连的,是前面提到过的另一个关键概念,也就是本质论。天然存在的物体都被认为具有本质属性,而正是因为这些本质属性,物体才有了它们展现出来的行为模式。所有的物体都是由通过某种方式组合起来的物质所组成,因此,组成某个物体的物质和其组合方式,决定了这个物体具有的天然能力和天然趋势。我们可以把这些天然能力和天然趋势统称为本质属性。最简单的物体(宇宙中的基本元素),当然具有最简单的本质属性。它们的本质属性就是向自己在宇宙中的天然位置运动的趋势——瞧,本质论就这样与目的论紧密相连:一个物体的本质属性就是一个目的论的属性。


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亚里士多德式世界观中的四种基本元素,即(从下至上)土(Terra)、水(Aqua)、气(Aer)和火(Ignis),每种元素都有自己的本质属性。来源:Wikimedia Commons


复杂一些的物体具有更复杂的天然属性,但是基本情况是相同的。让我们以橡树果为例。与其他物体一样,橡树果是由通过某种方式组织起来的物质形成的,组成橡树果的物质和其组织方式,决定了橡树果将具有某种天然能力和趋势。具体来说,橡树果的天然目标就是成为一棵成熟的橡树,如果条件适宜,橡树果可以长成一棵橡树,最终通过产出更多橡树果来进行繁殖。橡树果的本质属性和其目的论的行为之间存在紧密联系。橡树果的本质属性与它的生长、成熟和最终繁殖紧密相连——这是一个目的论的属性,也就是以生长和繁殖为目的。


在亚里士多德世界观中,自然科学家的工作在很大程度上是理解不同种类的物体都有什么目的和本质属性。举个例子,生物学家会希望理解不同动物物种的本质属性。这个工作通常并不简单,也不是无足轻重的,但这项工作的脉络非常清晰。你需要理解某个物体是由什么物质组成的,这种物质是如何组织的,为什么这种物质会以这种方式组织在一起,这个物体的天然目标或功能是什么。理解了这些问题,你就会明白这个物体有什么目的和本质属性。


让我们把这一部分的要点总结一下:所有自然物体都有本质属性;本质属性是目的论的属性;本质属性决定了物体所展现出来的行为模式。简言之,在亚里士多德世界观中,宇宙是一个目的论和本质论的宇宙。