六　科學(xué)與正確之關(guān)系

（一）問題的提出

“試論托勒密的天文學(xué)說是不是科學(xué)？”這樣的考題在上海交通大學(xué)科學(xué)史系的研究生入學(xué)考試中，不止一次出現(xiàn)過。面對這道考題，大部分考生都答錯了。這些考生中，學(xué)理科、工科、文科出身的都有，但是答案的正誤看起來與學(xué)什么出身沒有關(guān)系。這就表明，他們中間的大部分人，都未能正確認(rèn)識：怎樣的學(xué)說具有被當(dāng)做科學(xué)的資格？

首先請注意，從字面上就可以知道，這是一道論述題，而不是簡單的“是”或“否”的選擇題。正像有些評論者正確地指出的那樣，題中的“正確”“科學(xué)”“托勒密天文學(xué)說”等概念，都可以有不同的界定，而該題要考察的方面之一，就是考生能否注意到概念的界定問題。他們可以自行給出不同的界定，由此展開自己的見解。

在今天中國的十幾億人口中，能夠報考研究生的，應(yīng)該也算是受過良好教育的少數(shù)佼佼者了。既然他們中間也有不少人對此問題不甚了了，似乎值得專門來談一談。

為什么托勒密的《至大論》《地理學(xué)》這樣的偉大著作，會被認(rèn)為不是科學(xué)？許多考生陳述的重要理由，是因為托勒密天文學(xué)說中的內(nèi)容是“不正確的”——我們知道地球不是宇宙的中心。

然而，如果我們同意這個理由，將托勒密天文學(xué)說逐出科學(xué)的殿堂，那么這個理由同樣會使哥白尼、開普勒甚至牛頓都被逐出科學(xué)的殿堂！因為我們今天還知道：太陽同樣不是宇宙的中心；行星的軌道也不是精確的橢圓；牛頓力學(xué)中的“絕對時空”也是不存在的……難道你敢認(rèn)為哥白尼日心說和牛頓力學(xué)也不是科學(xué)嗎？

我們知道，考生們絕對不敢。因為在他們從小受的教育中，哥白尼和牛頓是“科學(xué)偉人”，而托勒密似乎是一個微不足道的人，一個近似于“壞人”的人。

（二）托勒密天文學(xué)說為什么是科學(xué)

關(guān)于托勒密，國內(nèi)有一些曾經(jīng)廣泛流傳、使人誤入歧途的說法，其中比較重要的一種，是將托勒密與亞里士多德兩人不同的宇宙體系混為一談，進而視之為阻礙天文學(xué)發(fā)展的歷史罪人。在當(dāng)代科學(xué)史著述中，以李約瑟“亞里士多德和托勒密僵硬的同心水晶球概念，曾束縛歐洲天文學(xué)思想一千多年”的說法8為代表，這一說法至今仍在許多中文著作中被反復(fù)援引。而它其實明顯違背了歷史事實。亞里士多德確實主張一種同心疊套的水晶球宇宙體系，但托勒密在他的著作中完全沒有采納這種體系，他也從未表示贊同這種體系。9另一方面，亞里士多德學(xué)說直到13世紀(jì)仍被羅馬教會視為異端，多次被禁止在大學(xué)里講授。因此，無論是托勒密還是亞里士多德，都根本不可能“束縛歐洲天文學(xué)思想一千多年”。至1323年，教皇宣布托馬斯·阿奎那（T.Aquinas）為“圣徒”，阿奎那龐大的經(jīng)院哲學(xué)體系被教會官方認(rèn)可，成為欽定學(xué)說。這套學(xué)說是阿奎那與其師大阿爾伯圖斯（Alber tus Magnus）將亞里士多德學(xué)說與基督教神學(xué)全盤結(jié)合而成。因此亞里士多德的水晶球宇宙體至多只能束縛歐洲天文學(xué)思想約二三百年，而且這也無法構(gòu)成托勒密的任何罪狀。10

但是，即使洗刷了托勒密的惡名，考生們的問題仍未解決——難道“不正確的”結(jié)論也可以是科學(xué)？

是的，真的是這樣！因為科學(xué)是一個不斷進步的階梯，今天“正確的”結(jié)論，隨時都可能成為“不正確的”。我們判斷一種學(xué)說是不是科學(xué)，不是依據(jù)它的結(jié)論在今天正確與否，而是依據(jù)它所用的方法、它所遵循的程序。

西方天文學(xué)發(fā)展的根本思路是：在已有的實測資料基礎(chǔ)上，以數(shù)學(xué)方法構(gòu)造模型，再用演繹方法從模型中預(yù)言新的天象；如預(yù)言的天象被新的觀測證實，就表明模型成功，否則就修改模型。在現(xiàn)代天體力學(xué)、天體物理學(xué)興起之前，模型都是幾何模型——從這個意義上說，托勒密、哥白尼、第谷（Ty cho Brahe）乃至創(chuàng)立行星運動三定律的開普勒，都無不同。后來則主要是物理模型，但總的思路仍無不同，直至今日還是如此。這個思路，就是最基本的科學(xué)方法。當(dāng)代著名天文學(xué)家當(dāng)容（A.Danjon）對此說得非常透徹：“自古希臘的希巴恰斯（Hipparchus）以來兩千多年，天文學(xué)的方法并沒有什么改變。”11

如果考慮到上述思路正是確立于古希臘，并且正是托勒密的《至大論》第一次完整、全面、成功地展示了這種思路的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，那么，托勒密天文學(xué)說的“科學(xué)資格”不僅是毫無疑問的，而且它在科學(xué)史上的地位絕對應(yīng)該在哥白尼之上——因為事實上哥白尼和歷史上許許多多天文學(xué)家一樣，都是吮吸著托勒密《至大論》的乳汁長大的。

（三）從理論上說哥白尼學(xué)說要到很晚才能獲勝

多年來一些非學(xué)術(shù)宣傳品給公眾造成了這樣的錯覺：似乎當(dāng)時除了哥白尼、伽利略、開普勒等幾人之外，歐洲就沒有其他值得一提的天文學(xué)家了。而實際上，當(dāng)時歐洲還有許多天文學(xué)家，其中名聲大、地位高者大有其人，正是這些天文學(xué)家、天文學(xué)教授組成了當(dāng)時的歐洲天文學(xué)界。其中有不少是教會人士——哥白尼本人也是神職人員。

哥白尼《天體運行論》（De Revolutionibus）發(fā)表于1543年，今天我們從歷史的角度來評價它，謂之先進，固無問題，但16、17世紀(jì)的歐洲學(xué)術(shù)界，對它是否也作如是觀？事實上，古希臘阿利斯塔克即已提出日心地動之說，但始終存在兩條重大反對理由——哥白尼本人也未能駁倒這兩條反對理由。

第一條，觀測不到恒星的周年視差（地球如確實在繞日公轉(zhuǎn)，則從其橢圓軌道之此端運行至彼端，在此兩端觀測遠(yuǎn)處恒星，方位應(yīng)有所改變），這就無法證實地球是在繞日公轉(zhuǎn)。哥白尼在《天體運行論》中只能強調(diào)恒星非常遙遠(yuǎn)，因而周年視差非常微小，無法觀測到。這在當(dāng)時確實是事實。但要駁倒這條反對理由，只有將恒星周年視差觀測出來，而這要到19世紀(jì)才由F.W.貝塞爾（Friedrich Wilhelm Bessel）辦到——1838年他公布了對恒星天鵝座61觀測到的周年視差。J.布拉德雷（James Bradlley）發(fā)現(xiàn)恒星的周年光行差，作為地球繞日公轉(zhuǎn)的證據(jù)，和恒星周年視差同樣有力12，但那也是1728年的事了——羅馬教廷終于在1757年取消了對哥白尼學(xué)說的禁令。

第二條理由被用來反對地球自轉(zhuǎn)，認(rèn)為如果地球自轉(zhuǎn)，則垂直上拋物體的落地點應(yīng)該偏西，而事實上并不如此。這也要等到17世紀(jì)伽利略闡明運動相對性原理以及有了速度的矢量合成之后才被駁倒。

注意到上述這些事實之后，我們對一些歷史現(xiàn)象就可以有比較合理的解釋。比如，當(dāng)17世紀(jì)來華耶穌會士為大明王朝修撰《崇禎歷書》時（1629—1634），因為哥白尼學(xué)說并未在理論上獲得勝利，當(dāng)時歐洲天文學(xué)界的大部分人士對這一學(xué)說持懷疑態(tài)度，所以耶穌會士們選擇了稍晚于哥白尼學(xué)說問世的第谷地心體系（1588年），作為《崇禎歷書》的理論基礎(chǔ)，也是情理之中的事。

還有一個判據(jù)，也是天文學(xué)家最為重視的判據(jù)，即“推算出來的天象與實測的吻合程度”。在今天我們熟悉的語境中，這個判據(jù)應(yīng)該是最接近“正確”概念的。然而恰恰是這一最為重要的判據(jù)，對哥白尼體系大為不利，而對第谷體系極為有利。

那時歐洲天文學(xué)家通常根據(jù)自己所采用的體系編算并出版星歷表。這種表給出日、月和五大行星在各個時刻的位置，以及其他一些天象的時刻和方位。天文學(xué)界同行可以用自己的實際觀測來檢驗這些表的精確程度，從而評價各表所依據(jù)之宇宙體系的優(yōu)劣。哥白尼的原始星歷表由萊茵霍爾德（E.Reinhold）加以修訂增補之后出版，即《普魯士星表》（Tabulae Prutenicae，1551），雖較前人之表有所改進，但精度還達(dá)不到角分的數(shù)量級——事實上，哥白尼對精度的要求是很低的，他曾對弟子賴蒂庫斯（Rheticus）表示，理論值與實測值之間的誤差只要不大于10′，他即滿意。13

而第谷生前即以擅長觀測享有盛譽，其精度前無古人，達(dá)到前望遠(yuǎn)鏡時代觀測精度的巔峰。例如，他推算火星位置，黃經(jīng)誤差小于2′；他的太陽運動表誤差不超過20″，而此前各星歷表（包括哥白尼的在內(nèi)）的誤差皆有15′—20′之多。行星方面誤差更嚴(yán)重，直到1600年左右，根據(jù)哥白尼理論編算的行星運動表仍有4°—5°的巨大誤差，故從“密”這一判據(jù)來看，第谷體系明顯優(yōu)于哥白尼體系，這正是當(dāng)時不少歐洲學(xué)者贊成第谷體系的原因。

第谷在哥白尼之后提出自己的新宇宙體系（De Mundi，1588），試圖折衷日心與地心兩家。14盡管伽利略、開普勒不贊成其說，但在當(dāng)時和此后一段時間里該體系還是獲得了相當(dāng)一部分天文學(xué)家的支持。比如雷默（N.

Reymers）的著作（Ursi Dithmarsi Fundamentum Astronomicum，1588），其中

的宇宙體系幾乎和第谷的一樣，第谷還為此與他產(chǎn)生了發(fā)明權(quán)之爭。又如丹麥宮廷的“首席數(shù)學(xué)教授”、哥本哈根大學(xué)教授朗高蒙田納斯（K.S.Lon gomontanus）的著作《丹麥天文學(xué)》（Astronomia Danica，1622）也是采用第谷體系的。直到雷喬里（J.B.Riccioli）雄心勃勃的巨著《新至大論》（New Almagest，1651），仍主張第谷學(xué)說優(yōu)于哥白尼學(xué)說。該書封面畫因生動反映了作者這一觀點而流傳甚廣：司天女神正手執(zhí)天秤衡量第谷與哥白尼體系——天秤的傾斜表明第谷體系更重，而托勒密體系則已被委棄于腳下。

第谷體系當(dāng)然不是他閉門造車杜撰出來的，而是他根據(jù)多年的天文觀測精心構(gòu)造出來的。這一體系力求能夠解釋以往所有的實測天象，又能通過數(shù)學(xué)演繹預(yù)言未來天象，并且能夠經(jīng)得起實測檢驗。事實上，此前的托勒密、哥白尼，此后的開普勒乃至牛頓的體系，全都是根據(jù)上述原則構(gòu)造出來的。而且，這一原則依舊指導(dǎo)著今天的天文學(xué)。今天的天文學(xué)，其基本方法仍是通過實測建立模型——在古希臘是幾何的，牛頓以后則是物理的；也不限于宇宙模型，比如還有恒星演化模型等。然后用這模型演繹出未來天象，再以實測檢驗之。合則暫時認(rèn)為模型成功，不合則修改模型，如此重復(fù)不已，直至成功。

（四）哥白尼學(xué)說不是靠“正確”而獲勝的

哥白尼革命的對象，就是他自己精神上的乳母——托勒密宇宙模型。但是革命的理由，如前所述，卻不是精確性的提高。然而革命總要有思想資源，既然精確性并無提高，那么當(dāng)時哥白尼又靠什么來發(fā)動他的革命呢？托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）在他的力作《哥白尼革命》中指出，哥白尼革命的思想資源，是哲學(xué)上的“新柏拉圖主義”。15

出現(xiàn)在公元3世紀(jì)的新柏拉圖主義，是帶有某種神秘主義色彩的哲學(xué)派別，“只承認(rèn)一個超驗的實在”，他們“從一個可變的、易腐敗的日常生活世界，立即跳躍到一個純粹精神的永恒世界里”，而他們對數(shù)學(xué)的偏好則經(jīng)常被追溯到相信“萬物皆數(shù)”的畢達(dá)哥拉斯學(xué)派。當(dāng)時哥白尼、伽利略、開普勒等人，從人文主義那里得到了兩個信念：一、相信在自然界發(fā)現(xiàn)簡單的算術(shù)和幾何規(guī)則的可能性和重要性；二、將太陽視為宇宙中一切活力和力量的來源。

革命本來就暗含著“造反”的因素，即不講原來大家都承認(rèn)的那個道理了，要改講一種新的道理，而這種新道理是不可能從原來的道理中演繹出來的——那樣的話就不是革命了。科學(xué)革命當(dāng)然不必如政治革命那樣動亂流血，但道理是一樣的。僅僅是精確性的提高，并不足以讓人們放棄一種已經(jīng)相信了千年以上的宇宙圖像，而改信一種新的宇宙圖像，更何況哥白尼體系并不很精確。

如果說，滿足于在常規(guī)范式下工作的天文學(xué)家們，只能等待布拉德雷發(fā)現(xiàn)恒星周年光行差，或貝塞爾發(fā)現(xiàn)恒星周年視差之后，才會完全接受哥白尼日心體系的范式，這并不符合歷史事實。因為在此之前，哥白尼體系實際上已經(jīng)被越來越多的學(xué)者所接受。因此哥白尼革命的勝利，明顯提示我們：科學(xué)革命實際上需要借助科學(xué)以外的思想資源。

開普勒就是一個非常有說服力的例子。他在伽利略作出望遠(yuǎn)鏡新發(fā)現(xiàn)之前，就已經(jīng)勇敢地接受了哥白尼學(xué)說（有他1597年10月13日致伽利略的信件為證16），而當(dāng)時，反對哥白尼學(xué)說的理由還一條也未被駁倒，支持哥白尼學(xué)說的發(fā)現(xiàn)還一項也未被作出！況且，開普勒“宇宙和諧”的信念，顯然也是與新柏拉圖主義一脈相承的。

（五）不能將“科學(xué)”與“正確”等同起來

關(guān)于“有些今天已經(jīng)知道是不正確的學(xué)說（比如托勒密的地心學(xué)說、哥白尼的日心學(xué)說等等）仍然可以是科學(xué)”的見解，從2003年起就引發(fā)了不少爭論。此事與科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)兩方面都有關(guān)系。

在爭議中，針對許多公眾仍然存在著將“科學(xué)”與“正確”等同的觀念（比如本文開頭提到的那些答錯考研題目的考生就是如此），北京大學(xué)劉華杰教授給出了一個聽起來似乎離經(jīng)叛道的陳述——“正確對于科學(xué)既不充分也非必要”17，此語雖然大膽，其實是一個完全正確的陳述。這一陳述中的“正確”，當(dāng)然是指我們今天所認(rèn)為的正確——“正確”在不同的時代有不同的內(nèi)容。

不妨仍以托勒密的天文學(xué)說為例，稍作說明：在托勒密及其以后一千多年的時代里，人們要求天文學(xué)家提供任意時刻的日、月和五大行星位置數(shù)據(jù)，托勒密的天文學(xué)體系可以提供這樣的位置數(shù)據(jù)，其數(shù)值能夠符合當(dāng)時的天文儀器所能達(dá)到的觀測精度，它在當(dāng)時就被認(rèn)為是“正確”的。后來觀測精度提高了，托勒密的值就不那么“正確”了，取而代之的是第谷提供的計算值，再往后是牛頓的計算值、拉普拉斯的計算值……如此等等，這個過程直到今天仍在繼續(xù)之中——這就是天文學(xué)。在其他許多科學(xué)門類中（比如物理學(xué)），同樣的過程也一直在繼續(xù)之中——這就是科學(xué)。

爭論中有人提出，所有今天已經(jīng)知道是不正確的東西，都應(yīng)該被排除在“科學(xué)”之外，甚至認(rèn)為“理論物理每年發(fā)表的無數(shù)的論文中有各種各樣的模型，這些模型中絕大多數(shù)自然是錯的，這些錯的模型雖然常常是研究中必不可少的過程，它們不會被稱為科學(xué)”。這種說法在邏輯上是荒謬的——這將導(dǎo)致科學(xué)完全失去自身的歷史。

在科學(xué)發(fā)展的過程中，沒有哪一種模型（以及方案、數(shù)據(jù)、結(jié)論等等）是永恒的，今天被認(rèn)為“正確”的模型，隨時都可能被新的、更“正確”的模型所取代，就如托勒密模型被哥白尼模型所取代，哥白尼模型被開普勒模型所取代一樣。如果一種模型一旦被取代，就要從科學(xué)殿堂中被踢出去，那科學(xué)就將永遠(yuǎn)只能存在于此時一瞬，它就將完全失去自身的歷史。而我們都知道，科學(xué)有著兩千多年的歷史（從古希臘算起），它有著成長、發(fā)展的過程，它取得了巨大的成就，但它是在不斷糾正錯誤的過程中發(fā)展起來的。

所以我們可以明確地說：科學(xué)中必然包括許多在今天看來已經(jīng)不正確的內(nèi)容。這些后來被證明不正確的內(nèi)容，好比學(xué)生作業(yè)中做錯的習(xí)題，題雖做錯了，你卻不能說那不是作業(yè)的一部分；模型（以及方案、數(shù)據(jù)、結(jié)論等等）雖被放棄了，你同樣不能說那不是科學(xué)的一部分。所以我要強調(diào)“我們判斷一種學(xué)說是不是科學(xué)，不是依據(jù)它的結(jié)論，而是依據(jù)它所用的方法、它所遵循的程序”。

我們還可以明確地說：有許多正確的東西，特別是永遠(yuǎn)正確的東西，卻分明不是科學(xué)。比如“公元2003年5月15日中午江曉原吃了餃子”，這無疑是一個正確的陳述，而且是一個“永遠(yuǎn)正確”的陳述，但誰也不會認(rèn)為這是科學(xué)。

因此結(jié)論是：我們不能將“科學(xué)”與“正確”等同起來。

科學(xué)又是可以而且應(yīng)該被理解的，同時也是可以而且應(yīng)該被討論的——歸根結(jié)底它是由人創(chuàng)造出來、發(fā)展起來的。那種將今日的科學(xué)神化為天啟真理，不容對它進行任何討論，不容談?wù)撍挠行Ы纾ㄒ驗檎J(rèn)定科學(xué)可以解決世間一切問題），都是和“公眾理解科學(xué)”這一當(dāng)代社會活動的根本宗旨相違背的。因為對于一個已經(jīng)被認(rèn)定的天啟真理，理解就是不必要的——既然是真理，你照辦就是。當(dāng)年“文革”中“理解的要執(zhí)行，不理解的也要執(zhí)行，在執(zhí)行中加深理解”的名言，隱含的就是這樣的邏輯。