第2章　雅典人的貢獻(xiàn)

畢達(dá)哥拉斯（Pythagoras，前580至前570之間—約前500）出生于愛琴海的薩莫斯島，在公元前529年前后他移居到今意大利南部的克羅頓地區(qū)。那時，意大利南部和西西里島東部的海岸已經(jīng)成為希臘的殖民地，生活方式漸趨希臘化。在克羅頓，畢達(dá)哥拉斯創(chuàng)建了畢達(dá)哥拉斯學(xué)派，將最初盛行于希臘東部的泰勒斯哲學(xué)傳統(tǒng)傳播到遙遠(yuǎn)的西部。學(xué)派的成員就數(shù)學(xué)、哲學(xué)和神學(xué)展開了細(xì)致入微的辯論，但不幸的是，他們對自己的活動秘而不宣，因此被人們看作奉行危險價值觀的神秘邪教。在畢達(dá)哥拉斯生活的那個時代，經(jīng)常有人遭受迫害，畢達(dá)哥拉斯自己最終也不得不逃離克羅頓，在流亡中度過了生命中的最后十年。

畢達(dá)哥拉斯學(xué)派行動的神秘性也讓后世的歷史學(xué)家無法客觀認(rèn)定畢達(dá)哥拉斯的貢獻(xiàn)。畢達(dá)哥拉斯自己沒有任何著作流傳于世，人們只能通過后人對他學(xué)說的引用來評判他的貢獻(xiàn)。基于這些被引用的內(nèi)容，畢達(dá)哥拉斯有兩個貢獻(xiàn)絕對值得重視。

第一個是畢達(dá)哥拉斯關(guān)于聲音的產(chǎn)生進(jìn)行的一系列實驗。通過研究繃緊的弦被撥動后發(fā)出的聲音，畢達(dá)哥拉斯很快意識到，人們聽起來悅耳的聲音一般都是由音程跨度合理的音階所組成的。他還發(fā)現(xiàn)了音色和弦長之間的關(guān)系，比如，如果一條弦的長度是另一條弦的兩倍，那么這條弦發(fā)出的聲音就會比另一條弦低八度。這可能是有史以來在所有物理學(xué)分支中進(jìn)行的第一組系統(tǒng)性實驗了。

這些實驗結(jié)果讓畢達(dá)哥拉斯學(xué)派相信，整個世界都可以用簡單的有理數(shù)來構(gòu)建。他們對這個想法非常癡迷，甚至把一些神秘的特性都?xì)w因于有理數(shù)！雖然關(guān)于有理數(shù)的想法過于簡單化，但現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一個活躍分支——數(shù)字研究——也由此開啟。因此，人們不難想象，當(dāng)畢達(dá)哥拉斯學(xué)派意識到這世上竟然還存在無理數(shù)時，該有多么震驚。無理數(shù)指的是不能用兩個自然數(shù)之比表示出的數(shù)字。如果正方形的邊長為1，其對角線的長度就是一個無理數(shù)。據(jù)傳說雖然畢達(dá)哥拉斯學(xué)派對無理數(shù)的存在嚴(yán)守秘密，但學(xué)派中一些不夠忠誠的成員還是把這個信息泄露了（見知識框2.1）！

第二個是畢達(dá)哥拉斯也可能是第一個明白地球是圓的，太陽、月亮和行星的軌道與恒星的軌道大不相同的人。他還猜測，啟明星（在神話中被稱為福斯福洛斯）和長庚星（赫斯珀洛斯）實際上是同一顆星球，他將其命名為阿芙羅狄蒂（Aphrodite），即人們現(xiàn)在所知的金星。后來有幾位思想家深受畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的影響，包括阿那克薩哥拉斯（Anaxagoras，約前500—約前428），他在雅典教書近30年，致力于為畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的思想尋找更加理性的基礎(chǔ)；還有德謨克里特（Democritus，約前460—約前370），他是第一個將原子論物質(zhì)觀引入西方的人（見知識框16.2）。

在諸多雅典人當(dāng)中，最著名的是柏拉圖（Plato，約前427—前347），與其說他是科學(xué)家，不如說他是位哲學(xué)家（順便提一句，正是通過柏拉圖，人們才得以了解蘇格拉底的大部分思想）。然而，柏拉圖卻對數(shù)學(xué)非常著迷，認(rèn)為數(shù)學(xué)是“最純粹的哲學(xué)形式”，并試圖用數(shù)學(xué)思想來描述天空。他知道世界上有五種，而且只有五種規(guī)則多面體。規(guī)則多面體的各個面完全相同，各個面相交的所有邊和角也都相等（見圖2.1）。規(guī)則多面體是指四面體、六面體（立方體）、八面體、十二面體和二十面體。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派以及后來的柏拉圖都認(rèn)為這五種正多面體在自然界中一定起著至關(guān)重要的作用。他們假設(shè)四種元素的“原子”——火、土、氣和水分別呈四面體、立方體、八面體和二十面體的形狀。[在亞里士多德（Aristotle，前384—前322）時代，以太作為第五種元素被引入，并被認(rèn)定為十二面體。]柏拉圖試圖將整個自然世界裝進(jìn)基于這些“完美”的規(guī)則體建立的模型之中。他認(rèn)為天空應(yīng)該反映了人類對完美的認(rèn)知，這一思想在后來的時代中占據(jù)了主導(dǎo)地位（見知識框2.2）。

柏拉圖知道世界上有五種，而且只有這五種規(guī)則多面體。規(guī)則多面體各個面完全相同，各個面相交的所有邊和角也都相等。如圖所示，這五種柏拉圖多面體分別是四面體、六面體（俗稱立方體）、八面體、十二面體和二十面體。事實上，柏拉圖試圖用這些“完美的”多面體為整個自然界建立模型。

柏拉圖還在雅典建立了著名的柏拉圖學(xué)園（見圖2.2），多年來影響了地中海各國人民的哲學(xué)思想。然而，柏拉圖學(xué)園一度被視為異教的大本營，查士丁尼大帝（Emperor Justinian）在公元529年下令將其關(guān)閉，基本上就是因為這個原因。

柏拉圖和亞里士多德是雅典的柏拉圖學(xué)園的重要人物，他們影響了人們幾個世紀(jì)以來對自然的看法。這幅畫是拉斐爾（Raphael）在壁畫《雅典學(xué)院（The School of Athens，作于公元1509—1511）中對兩個人的描繪。

亞里士多德是柏拉圖學(xué)園思想家中的重要人物，被認(rèn)為是學(xué)園之靈。結(jié)果柏拉圖最后卻指定了另一個人作為他的繼任者，亞里士多德退出學(xué)園以表抗議。之后，亞里士多德受聘成為馬其頓亞歷山大（Alexander）王子（后來的亞歷山大大帝）的老師，這段時間大約有6年。然后他回到雅典，創(chuàng)立了自己的學(xué)院呂克昂（Lyceum），在那里授課近12年，單憑他一個人的講座就能匯編成一部超過50卷的知識百科全書。

亞里士多德最大的貢獻(xiàn)是在生物學(xué)領(lǐng)域，他對動物物種進(jìn)行了細(xì)致的分類，將500多個物種分為不同的等級。這一分類方案和相關(guān)理念相當(dāng)“現(xiàn)代”。例如，他將海豚和陸地動物歸為一類，因為他知道海豚是通過胎盤來孕育胎兒的。后來人們反而不具備這種邏輯思維，把海豚又歸回到海洋動物類。這讓生物學(xué)家又花了將近2000年的時間才把這個錯誤糾正過來！亞里士多德還仔細(xì)觀察了發(fā)育中的雞胚胎，以及復(fù)雜的牛胃結(jié)構(gòu)。

亞里士多德在“自然哲學(xué)”領(lǐng)域（這一科學(xué)分支人們現(xiàn)在稱為物理學(xué)）的嘗試并不十分成功。出于某種奇怪的原因，亞里士多德在物理研究中并沒有使用讓他在生物學(xué)領(lǐng)域獲得成功的實驗和觀察方法。他為五種元素（土、水、火、氣和以太——最后一種元素是他自己的創(chuàng)新）各賦予一個“自然場所”，根據(jù)其特性來解釋自然現(xiàn)象。例如，他堅信，較重的石頭比較輕的石頭落到地上的速度快，而且——令人驚訝的是——他從未費心去驗證這個結(jié)論。事實上的確是他搞錯了，而且這個錯誤還導(dǎo)致了嚴(yán)重的后果，但為愛因斯坦的廣義相對論奠定了基礎(chǔ)！

后面的幾章會反復(fù)提到的一個主題是關(guān)于天空和天體運動的描述，亞里士多德的錯誤觀點在幾個世紀(jì)都占據(jù)了主導(dǎo)地位。例如，其中一種觀點涉及太陽（和星星）每天升起落下的原因。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派把這歸因于地球繞地軸的自轉(zhuǎn)。古代有一個人，薩莫斯的阿里斯塔克（Aristarchus，約前310—前230），甚至提出了日心說，即地球不僅圍繞地軸自轉(zhuǎn)，而且還圍繞太陽旋轉(zhuǎn)。然而，亞里士多德反對關(guān)于地球有任何運動的觀點，他認(rèn)為有一個包含了固定位置恒星的天球在圍繞著地球旋轉(zhuǎn)。后來的天文學(xué)家尤其是托勒密也認(rèn)同亞里士多德的觀點，托勒密還認(rèn)為，如果地球自己也在旋轉(zhuǎn)，人們就會感受到持續(xù)的大風(fēng)。

具有諷刺意味的是，盡管亞里士多德在后來的思想家中占主導(dǎo)地位，但他在自己所處的時代并不像柏拉圖那樣有影響力。亞里士多德的作品在他去世后才得以出版，而這些作品在羅馬淪陷后不久，就在歐洲消失匿跡了。但阿拉伯人將這些著作保存了下來，而且對其非常珍視。很久以后，到了12—13世紀(jì)，歐洲基督教才重新發(fā)現(xiàn)了阿拉伯語文本，并將其翻譯成拉丁語。這讓亞里士多德在中世紀(jì)歐洲成了最有影響力的古代哲學(xué)家之一。