基礎(chǔ)科學(xué)

源于古希臘人的自然科學(xué)萌芽

與古希臘人最早在幾何學(xué)、代數(shù)學(xué)和天文學(xué)等領(lǐng)域取得成就一樣，對(duì)自然進(jìn)行研究的科學(xué)（即物理學(xué)）同樣起源于古希臘。早期的自然哲學(xué)家對(duì)物質(zhì)世界提出了質(zhì)疑。物質(zhì)世界是如何形成的？宇宙的主要物質(zhì)是什么？是氣、水、火還是一些由它們組合而成的物質(zhì)形態(tài)？物質(zhì)能夠無(wú)中生有嗎？究竟有沒(méi)有一個(gè)造物主？生命是故意被創(chuàng)造出來(lái)的，還是所有的事物都是一種偶然機(jī)遇的產(chǎn)物？由物質(zhì)組成的宇宙是一成不變的，還是會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化？在很多人看來(lái)，這些疑問(wèn)都屬于形而上學(xué)的問(wèn)題，因此無(wú)法找到像數(shù)學(xué)一樣精確的答案。

公元前7～前6世紀(jì)，一些早期的哲學(xué)家提出了他們的宇宙理論，主要是通過(guò)一種或者是幾種重要的元素對(duì)宇宙的組成進(jìn)行闡釋。物質(zhì)的形態(tài)是如此變化多端，既包括非生命形態(tài)，也包括生命形態(tài)，這就意味著這些元素必然處于持續(xù)不斷的變化之中。然而，我們可以找到一個(gè)平衡點(diǎn)，而且這種平衡點(diǎn)介乎于將要形成和誕生以及即將消滅和死亡之間，如此循環(huán)往復(fù)。公元前5世紀(jì)之前，這些概念一直是理論爭(zhēng)辯的核心。從那個(gè)時(shí)候開(kāi)始，這個(gè)爭(zhēng)論才開(kāi)始分化為兩個(gè)方向。

公元前515年出生的巴門尼德認(rèn)為，物質(zhì)不斷形成和消亡的過(guò)程意味著在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上必然存在著一種“非存在”的狀態(tài)。既然存在是可能的，那么“非存在”應(yīng)該是不可能的；而如果“非存在”確實(shí)存在，那么其本身就是一種客觀存在。正如巴門尼德在他的一首詩(shī)《真理之路》中所描述的那樣：“不要讓不是真理的東西引導(dǎo)你，你要讓自己的思想跳出那種思維方式?！?/p>

與巴門尼德同處于一個(gè)時(shí)代的恩培多克勒（可能還是巴門尼德的學(xué)生）認(rèn)為，從誕生之日起，宇宙就不能發(fā)生變化，它始終保持著一種不變的狀態(tài)。同時(shí)，他也認(rèn)為我們生活于其中的世界的改變是有可能的，這些變化主要通過(guò)土、水、氣和火這四種物質(zhì)的“根”元素之間發(fā)生錯(cuò)綜復(fù)雜的互相作用。那些“根”可以通過(guò)相愛(ài)與相恨的力量被拉開(kāi)或者牽到一起，如此循環(huán)往復(fù)——相愛(ài)與相恨是他為吸引力和排斥力所起的另外一種名字。每一種“根”都有其獨(dú)特性，而所有的物質(zhì)都是由這些“根”的不同組合形成的，因此不久之后，這些“根”便被稱為基本元素。

德謨克利特在這一爭(zhēng)論中卻持另外一種完全不同的觀點(diǎn)。出生于公元前460年左右的德謨克利特因?yàn)閷?duì)人類生存條件所持的樂(lè)觀態(tài)度而被人們稱為一位笑容可掬的哲學(xué)家。據(jù)傳聞所說(shuō)，他足足活了100歲。

德謨克利特找不到任何理由來(lái)解釋為什么存在和非存在兩者可以共存。“任何事物的存在都?xì)w于零?！彼庳?zé)了巴門尼德的所有信徒和擁護(hù)者。他把世界想象成一個(gè)莫大的虛空，在這個(gè)虛空中，持續(xù)不斷地下著細(xì)微到根本無(wú)法察覺(jué)更無(wú)法辨認(rèn)其形狀和大小的原子雨。各個(gè)原子之間出于巧合的碰撞可以形成各種物體，而當(dāng)原子分崩離析的時(shí)候，物體又開(kāi)始分解。

在柏拉圖指導(dǎo)其弟子去尋找那些潛藏在世界完美外表之后的永恒物質(zhì)的時(shí)候，他最出名的弟子亞里士多德卻對(duì)自然世界的直接觀察給予了極大的關(guān)注和重視。亞里士多德不僅竭力研究那些在當(dāng)時(shí)被柏拉圖主義者和畢達(dá)哥拉斯學(xué)派奉為尊貴高尚的天體運(yùn)動(dòng)，而且也關(guān)注和考察那些從小毛蟲(chóng)到海洋生物等自然世界中極為平凡的具體事件。

從邏輯的角度出發(fā)，亞里士多德拒絕接受原子理論，而是采用了恩培多克勒的火、水、土和氣四元素論，并且創(chuàng)立了一個(gè)非常詳細(xì)的物質(zhì)理論。按照亞里士多德的觀點(diǎn)，這些元素同時(shí)塑造了生命物質(zhì)和非生命物質(zhì)。然而，他在根本信仰上與恩培多克勒有所不同，因?yàn)樗J(rèn)為元素是可以變動(dòng)的。在亞里士多德看來(lái)，元素可以放棄或者獲取潮濕與干燥、熱與冷等屬性，而且它們也能夠從一種存在方式自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N存在方式。

對(duì)自然世界進(jìn)行的觀察使亞里士多德了解到，自然中的每一個(gè)事物都存在著某種設(shè)計(jì)原理或創(chuàng)造功能。他認(rèn)為，生命體實(shí)際上都是按照從低級(jí)向高級(jí)進(jìn)化的目的進(jìn)行組織的：從最初開(kāi)始的無(wú)生命物體上升到各種在生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)制上近乎完美的植物，然后是在覓食功能上幾近完美的動(dòng)物，最后是思考功能和幸福感相當(dāng)完美的人類。

在亞里士多德看來(lái)，世界是運(yùn)動(dòng)著的，變化和運(yùn)動(dòng)是世界的基本特征。同時(shí)，他還認(rèn)為在每一個(gè)物體背后存在著4種被他稱之為“因子”的元素。一旦這些因子被人們所了解和掌握，那么物體本身就完全被人們所了解和掌握了。第1個(gè)因子是物質(zhì)或者物質(zhì)動(dòng)因，即所有物體的組成元素。第2個(gè)是形式或者形式動(dòng)因，即上述物質(zhì)所呈現(xiàn)的外部形式。第3個(gè)是動(dòng)力或者動(dòng)力動(dòng)因，也就是使這個(gè)物體成為可能的原因。第4個(gè)是亞里士多德世界觀中最為重要的一個(gè)因子，這個(gè)因子被稱為目的動(dòng)因，它指出了一個(gè)事物的目的、目的的內(nèi)容以及目的存在的原因等。

所有的自然事物（與人類雙手所創(chuàng)造的人造物品有所不同）在其內(nèi)部都存在著一種動(dòng)力法則，而且就是這種法則推動(dòng)著它們朝著自己的目的動(dòng)因推進(jìn)。

比如，橡樹(shù)的果實(shí)不需要外界刺激就可以朝著其目的（生根發(fā)芽，從而茁壯成長(zhǎng)為一顆成熟的橡樹(shù)）前進(jìn)。因此，在亞里士多德看來(lái)，物質(zhì)一直處于變動(dòng)之中，即從一種存在狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另外一種存在狀態(tài)，其驅(qū)動(dòng)力要么是基于內(nèi)在法則使它們朝著正當(dāng)?shù)哪繕?biāo)變動(dòng)，要么在外力作用下朝著其他目標(biāo)變動(dòng)。

在德謨克利特時(shí)代之后的一個(gè)多世紀(jì)，伊壁鳩魯重新回歸到他的原子理論，并開(kāi)始思索由在一個(gè)沒(méi)有靈魂、諸神和造物主的虛空世界里運(yùn)動(dòng)著的原子組成的唯物主義世界。伊壁鳩魯?shù)脑诱撆c德謨克利特的原子論之間存在著區(qū)別：他的原子是有質(zhì)量的，而且可以突然被轉(zhuǎn)移和發(fā)生碰撞。此外，在它們被賦予某種形狀的時(shí)候，它們能夠喚起感官刺激。在伊壁鳩魯看來(lái)，自然事件是沒(méi)有任何目的的，所有的事情都是由原子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)決定的。即使是人的思想也與源自原子結(jié)構(gòu)的身體沒(méi)有什么兩樣。當(dāng)死亡降臨的時(shí)候，思想和身體的原子都將散播到空氣中去。

古希臘人留下了最基本的物理學(xué)概念：元素、原子或者其他物質(zhì)是所有物質(zhì)的基本構(gòu)成要素；物質(zhì)都有產(chǎn)生、成長(zhǎng)、衰退和消亡的過(guò)程；由于物質(zhì)都將經(jīng)歷轉(zhuǎn)變的過(guò)程，因此物質(zhì)的形態(tài)經(jīng)常是暫時(shí)性的。這便是古希臘物理學(xué)思想的基本內(nèi)容（在某些情況下，這些思想又是一個(gè)個(gè)的問(wèn)題），這些思想一直激勵(lì)著2500多年以后的科學(xué)家和哲學(xué)家。