第1章 导言

物理学的兴起和科学革命所反映的并不是对理性的迷信，而是对理性的缺陷和人的认识能力的局限性的深刻认识。

在人类漫长的历史中，历史的行进虽有波涛涌动，但在多数情况下就像是缓缓流逝的宏大江河。只在少数一些时期，像是突然进入了激流险滩，历史以其变幻莫测的行进显示出深邃的气质和永恒的魅力。例如，在两千多年前，在被称作人类的轴心时代，人类的思想突然迸发出猛烈而璀瓌的光辉。闻一多先生在《文学的历史动向》一文中说：“人类在进化的途程中蹒跚了多少万年，忽然这对近世文明影响*大*深的四个古老民族——中国、印度、以色列、希腊都在差不多同时猛抬头，迈开了大步。”在这一时期，人类对自身的认识和对自然的认识突然获得了一个飞跃，特别是人类对自身的理性认识也使人类的思想达到了一个全新的高度、深度和广度。时至今日，这一时期人们提出的思想、问题以及对问题做出的回答仍然不断激励和点醒着现代人，成为现代人可以流连于其间风景、洗练自己思想的精神险地，也成为现代人可以不断汲取思想的宝库。

人们常常回顾那一时期的前人智慧，追溯当今的思想是如何发源于前人，恨不能生于当时而对话于前人。然而，人们也时常忘记，自近代以来的当今时代也是这样一个急流勇进的时代。在这一近现代时期，人类社会发生了急剧的变化。一方面，人类的知识积累和技术积累的速度获得了急剧的提高，物质生活得到极大改善，这种极其快速的知识积累和技术积累的过程是在人类历史上前所未见的。另一方面，在这一时期人类对自己的理性以及对理性的能力的认识再次得以飞跃，人类获得了极大的自信。自物理学兴起和科学革命以来的时代是一个可以与轴心时代相提并论的思想革命的时代。

可以肯定地说，自伽利略以来物理学的兴起以及科学革命在这一激荡的近现代历史进程中发挥了极端重要的作用。这应该归功于物理学的兴起和科学革命所带来的系统的科学方法的发明和大规模实验科学的开展。一方面，物理学的兴起和科学革命以其成功的范本为获得关于自然的正确知识提供了一套行之有效的方法，使快速积累知识和技术得以可能。科学方法带给人类关于自然的众多可靠知识和关于改造自然的众多手段，也带给人类极端丰富的物质生活。另一方面，这一范本也为人类审视自身的理性和认识能力提供了难得的思想资源，并带给人类看待世界的新视角和新视野。可以毫不夸张地说，科学方法和科学思维是这一个激荡的近现代提供给人类的重要文明成果。科学方法和科学思维事关我们的生活、我们的思维和我们的人生，是我们需要理解的重要人类文明成果。

人们常以为物理学的兴起和科学革命代表着人类理性的胜利。诚然，在科学逐渐揭去自然世界神秘面纱的过程中，理性精神不断迸发出璀璨的光辉，显示出巨大的威力。然而，与通常的想法不同的一点是，物理学的兴起和科学革命所反映的并不是对理性的迷信，而恰恰反映的是对理性的缺陷和人的认识能力的局限性的深刻认识。在这个认识的基础之上，人们意识到需要运用工具帮助思考，从而克服人的认识能力的不足。这个帮助思维的工具就是实验和观测。实验和观测可以带来新的视野和全新思想，还可以帮助人们检查处于混乱之中的思想，为确立关于自然的正确知识指明方向。这才是科学革命和科学思维的核心要点所在，也是近现代以来科学得以飞速发展的关键所在。这样一种通过实验和观测，或者更广义地说通过实践，帮助人进行思考从而获得可靠的知识的方法就是科学方法。伽利略以来的物理学的兴起所具有的一个重要意义就是，它树立了一个以实验和观测来检查思想从而得到正确认识的科学方法的范例。

前述对于人的理性和认识能力的过度自信和误解源于对科学革命的历史缺乏了解，源于非历史地学习科学。非历史地学习科学可能会使人把科学当作一种编织好的由概念组成的指令系统。即便是极端精妙的理论，虽然可以由少数原理推而广之从而覆盖到广泛的现象，让人叹为观止，但非历史的学习也可能会让人感觉枯燥乏味。不仅如此，非历史地学习科学可能会使人以为天才的思想会自然地诞生于天才的头脑并带来革命性的变化，从而把面对复杂局面的真实困难隐藏在装饰美好的表象之下。人们不知道前人面对着的是怎样困难的局面，也不知道前人如何克服他们所面对的困难。更加重要的是，非历史地学习科学不能使人学习到前人是如何达到正确的知识，也不能学习到当面对困难局面的时候如何进行思考并如何获得可靠的知识。在面对全新的未知困难的时候，受到这种教育的人很可能是完全不知所措的，科学原创也就无从谈起。

本书的目的是考察物理学的兴起以及科学革命，考察物理学兴起过程中所面对的困难以及以伽利略为代表的那一代物理学家如何对困难做出回应。我们将考察实验和观测如何帮助人进行思考，考察科学方法和科学思维成功的要点，考察科学和科学方法的思维特色以及这种思维方式与物理学兴起之前的人们的思维方式的不同之处，考察科学思维如何改变人们的思维方式和世界观，考察科学如何改变我们的世界，同时考察科学赖以生存的社会环境。这些考察将为人们历史地学习科学提供有益的帮助，使人们体验到更真实的物理学和科学思维，体验到科学思维的乐趣和艺术，有助于在我们社会中建立良好的科学氛围。这些考察也可以帮助人们学习到在面对复杂困难的未知的时候如何思考问题，有助于人们发展原创思维。

如果没有一个比较详细的考察，人们可能会认为这样一种通过实验和观测得到科学知识的道路没有什么出奇之处。人们甚至可能会认为这不过是在物理学教科书里学到的那些枯燥内容。然而，本书要说明的一点是，这种科学方法和科学思维是一种简单又非常深刻的思想方法，也是十分高超的思维艺术，即便是物理学专业之外的人们也可以懂得这种思维艺术，并欣赏和品味这种思维艺术。这种思维艺术继承了一些古希腊的思想，但是更加重要的是，这是对古希腊思想的全面改造，是在全新的基础之上对古代思想的重新审视、吸收和超越。根据对已知的科学历史的考察，这种思维艺术是伽利略之前的人所没有的，是人类历史上的全新思想方法。本书将主要通过考察伽利略的科学活动来阐述这一思维艺术，并使用牛顿、开普勒、胡克、惠更斯等人的例子作进一步的说明。