亚里士多德时期的科学思想.docx

1、亚里士多德时期的科学思想亚里士多德时期的科学思想摘要西方科学最早起源于埃及和美索不达米亚，他们是最早的智慧。后来西方出现了神学的干扰，但是许多学者不满足于神学，开始了理性的思辨。而后出现了许多著名 的哲学家、科学家，如苏格拉底、柏拉图、亚里士多德，这些自然科学的先驱们的思想引导了之后的开普勒、第谷、伽利略、牛顿等人开启了现代物理学的大门。一、 说科学 要讨论某个时期的科学思想前，先要明白什么是科学。现代定义的科学是指一种建立在实际观察和实验结果基础上的理论，并且这种理论能够接受事实的检验。真正的科学往往有卓越知识的保证。很遗憾，中国古代只有技术而没有科学。指南针、造纸术、火药尽管这些成就远传海

2、外并为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但是依据科学的定义，它们很明显不能被认为是科学。中国古代的周髀算经中记载了一组特别的数字“勾三股四弦五”，这是满足直角三角形三边关系的一组特例。然而，西方古希腊著名哲学家、数学家毕达哥拉斯用几何方法证明了平面上的直角三角形两条直角边的长度的平方和等于斜边长的平方。反之，如果平面上三角形中两直角边长的平方和等于第三边边长的平方，则它是直角三角形。这个定理从此被命名为毕达哥拉斯定理。两方面对比来看，中国发现的仅仅只是一个可以被应用的特例，而西方哲学家发现的是一条完整的规律，前者不能被认为是科学，而后者可以。二、希腊文明之前2.1史前人类的科技状态 史前人类在技

3、术方面不断积累，发明了很多实用工具。但是由于交流、表达方面的欠缺，以及缺乏对存在自然规律的观念，所以那时并没有发展出真正的科学，或者说他们不知道有存在科学。他们在寻求真相的过程中，往往会自身的经验范围内思考，会吧人或其他生物的特性迁移到没有生命的事物上去，比如说他们在思考宇宙之始 的时候往往把它解释成“出生”，因为他们自己便是这样的。还有很多事物都被分为善恶两个相对的方面，就像人一样。2.2埃及和美索不达米亚（1）数学 西方科学最早起源于古美索不达米亚和埃及，一个位于古巴比伦，一个位于尼罗河边。希腊人认为数学就起源于这两个地方。根据希腊的传说，毕达哥拉斯曾在埃及游历，当地的人告诉了他关于数学的

4、秘密，后来他们被当地军队抓住并带到巴比伦，因此又接触到了巴比伦的数学。毕达哥拉斯回国以后把来自这两个地方的数学宝藏告诉了希腊人。他们能够计算平面几何图形如三角形的面积和立体图形如金字塔的体积。到了公元前3000年，埃及人已经发展出了十进制数，并能广泛应用六十进制数。现在大家所熟知的把7天分为一个星期，一天分为24小时，一小时分为60分钟，一分钟分为60秒；把一个圆分为360度，一度分为60弧分等等都是源于巴比伦人，可想而知他们在数学、计数上的贡献多么伟大。 （2）天文巴比伦人和许多早期人类一样，认为大自然的额现象包含着来自神灵的预言。于是他们观察星像，发展出了占星术、占卜等等，这些东西和他们对

5、天文的观察密切相关。早在500年左右，就已经出现了最早的天文观察日志，包括图画、历书、星历表等等。到了公元前4000，巴比伦人对恒星和行星已经进行认真而系统的观测和编目。希腊时期的天文学就是从巴比伦的遗产中成形了。天文学从此开始启程。三、希腊早期的困惑3.1神话故事 在公元前六、七世纪，荷马的奥德赛和赫西俄得的神谱中描绘了一个有诸神存在的世界。在这个世界中，神干预着各种人类的生活，把人作为实现阴谋诡计的筹码和工具并出于简单的任性行事。 当然，神也参与自然现象，太阳和月亮被视为THEIA和HYPERION的后代，各种自然灾害也是神的意图无法避免。在这个世界中没有预言，因为神可以为所欲为，他们的干

6、扰有无限的可能性。奥林匹斯山上诸神的神话耳濡目染地感染着当时的人们，因为当时人们对世界的认识还没有清晰的认知，觉得这些神话合理也就听信着，希腊诸神就像中国古人捏造的天宫的故事一样，它影响着希腊人的言行和思考。3.2思辨潮的出现 而后，希腊出现了一批不相信诸神神话的哲学家们。他们之间流行起一股清新的思辨潮，这种思辨关注证据，承认可以就主张进行辩论。思辨潮的主题非常广泛，上至天文下至地理，涵盖了几乎一切人们好奇的东西。“理总是越辩越明”，思辨潮使一些思想家开始对自己所处的世界进行了一种批判性的研究，他们不满足于神话，开始对世界和物质的本质不断地追问。在神话中，这个世界是被诸神干扰的、无规律的混乱的

7、世界，但是，在这些哲学家眼中这个世界是一个有序的可预知的世界，一切事物都依靠他的规律在运作。这是两个截然相反的世界，一个是超自然的，一个是自然的。亚里士多德就把坚持这种观点的哲学家称为自然哲学家。3.3米利都学派 米利都学派就是指这一群以米利都 的泰勒斯为首 的自然哲学家们。他们多数都认为万物的本质、基本原料都是物质性的。如，泰勒斯认为水是世界的本源；阿那珂西曼德和阿那克西米尼认为万物的基本原料是气；赫拉克利特认为世界没有开端也没有结束，一切都是由火开始，它有两种形式，液化即为水、固化即为土；原子论最早起源于留基伯，认为一切的本源为无限小的原子；毕达哥拉斯学派则认为“数”才是万物最早最基本的元

8、素 这些探究与设想，无论对错，都是当时的一大进步。这些理论都倾向于认为世界的本质是最简单的东西，万物运作的原理都是最简洁明快的规律。这与荷马和赫西俄得的混乱的诸神世界有着天壤之别。这些自然哲学家们正在试图寻找复杂多样性背后的统一性。四、希腊科学思想的光芒4.1柏拉图 柏拉图是苏格拉底的学生和朋友，他出生于一个名门望族并积极参与政治事务。他的原名叫亚里斯多克勒斯，后因为有强壮的体魄改名为“柏拉图”希腊语意为“平坦、宽阔”。又有人说这个词也指他有流畅宽广的口才。由于柏拉图学习能力出众十分有才华，还被人称作“阿波罗之子”。之后在政变中，他亲眼目睹了苏格拉底被处死，后来对政体失望，离家出走，四处访学。

9、他在意大利和西西里接触到了毕达哥拉斯学派的哲学家。中年回到家乡创建了自己的学校柏拉图学校。这所学校是西方最早有完整组织的高等院校之一。（1）理式世界 “理式世界”是柏拉图的重要思想。简言之，就是存在一个完美、理式的世界，除此之外还存在一个物质的世界，物质世界是 理式世界的不完美的复制品。他在理想国中的“洞喻说”中用一个故事解释了这一思想：一些人被关在一个深深的洞穴之中，受到锁链的束缚而无法转动头部，他们身后有一面墙，墙后有一团火。有人在墙的后面举着各种东西举过墙顶，于是墙外的人只能看到实物的投影 。他们不会想到这些影子是其他东西，因为他们看到的一直只是完美实物的不完美复制，并把那些当成真实 的

10、东西。 柏拉图说我们就像墙外的人，我们被困在肉体之中，而我们的经验世界就是洞里的影子。我们都认为那些就是真实，但其实影子只是表象，是不完美的复制品。我们只有摆脱经验的束缚，走出“洞穴”，才能 看到真正的永恒的世界。（2）几何原子的宇宙观 柏拉图不仅对世界的本质有理论，他还有自己的宇宙论。他认为米利都学派的自然哲学“不仅愚蠢，而且危险”，但他并不是要恢复奥林匹斯诸神干预的混乱的世界，他认为必须把宇宙的秩序和合理性解释为由一个外在心灵所强加，而不是完全机械化的世界。于是他认为存在一个造物主、一个理性的工匠。这位数学家，他按照几何原理造出了世界。柏拉图修改了毕达哥拉斯学派的恩培多克勒的四元素论，他把

11、土、水、气、火还原成了几何图形，认为气是正八面体、水是正二十面体、土是立方体。他还把这些三维图形还原成了二维图形。在柏拉图的几何原子论中，各种元素可以以各种比例混合从而产生各种事物；它使由三角形组成的三种元素可以相互转化，只有由正方形组成的元素被隔绝在转化之外。在这个体系中，存在的只有形体，几何原子仅仅只是可以被还原成平面几何图形 的正多面体，而水、气和火归根到底只是恰当排列的三角形。至此，毕达哥拉斯学派的“数”为基本实物的纲领就实现了。 在柏拉图描述的宇宙中，大地和其他行星一样都是圆形的，地球被球形的天包围着。他在天上标识了各种圆，画出了太阳、月亮和其他行星的路径。他还认识到太阳是一个有相对

12、于天赤道倾斜的圆，意识到天地运行一周的时间为一年，意识到各种行星都沿着大致相同的路径运动，他们都有自己的速度，他甚至意识到行星运动的不规则形可以通过匀速圆周运动的组合来解释。4.2亚里士多德“求知是人的本能”亚里士多德 亚里士多德从十八岁到三十八岁一直跟随柏拉图学习，这段时光对他一生非常要。在雅典的柏拉图学院中，亚里士多德 的表现非常出色，被誉为“学园的精灵”。他不仅仅满足于照搬书本上的知识，他有自己的想法并且努力收集各种图书资料，刻苦学习，有了自己的一套思想。公元前335年之后，亚里士多德在雅典建立了自己的学校吕刻俄斯学院。由于亚里士多德讲课时喜欢和学生漫步于校园，于是便得了“逍遥学派”的美

13、誉。亚里士多德之博学，是一个像图书馆一样的人。他的学术研究涉及逻辑学、修辞学、物理学、生物学、教育学、心理学、政治学、经济学、美学、博物学等，并写下了大量的著作。（1）本性观点在说他的自然哲学之前，先要了解亚里士多德最重要的本性与变化的概念。他的老师柏拉图认为在这个物质世界之外还有个完美的理式世界，而物质世界的变化局限于不变的理式世界。对于这个解释，亚里士多德却不敢苟同。他认为变化都是真实的，另外所有的物体都是由形式与质料组成，于是，当物体发生变化时，它的形式改变了，而质料却没有变。亚里士多德进而推断，形式的变化发生在两个对立面之间，一个要获得形式，另一个则是它的缺乏缺失。亚里士多德同样认为，

14、我们生活的世界都是以可预测的有序的方式进行的，因为任何自然物都有一种“本性”，就是这种“本性”驱使自然物以一定的规律法则运行。 很多人批评亚里士多德不做实验，影响了物理学发展晚了几百年，真正的理论加实验的研究方法自伽利略之后才开始流行。但是不做实验并不是亚里士多德想不到，而是他不愿意做。因为根据他的本性理论，只有处于自由无限制状态下的事物行为中才能发现其本性，如果加入人为的干扰，那么真正的本性就会隐藏起来。于是，他认为实验本身不是揭示而是破坏了事物的本性。所以，物理实验的产生并不是因为某个聪明人突然察觉到人工条件有助于探索自然的奥秘，而是要等到当时人们的理论上承认实验确实能帮助研究。（2）四元

15、素互相转化的宇宙观 和他的老师柏拉图一样，亚里士多德也有自己的一套宇宙论。在世界的组成上，他同意恩培多克勒的四元素论，也和柏拉图一样认为这些元素应该还能分成更基本的东西。但是他反对柏拉图的正多边形和三角形的理论。坚信世界的实在性的他认为，具有可感性质的热冷、干湿才是关键性的性质，由他们两两结合就能产生一个元素。如，冷和干形成土、冷和湿形成水、热和湿变成气，而热和干会产生火。这每一种元素还有相对的轻重，比如气和火都是轻的，但是火比气要轻，所以火应该在气的上面，它们在一起包围着世界。而土和水重，沉在下面，所以宇宙的中心下落是它的本性。根据这一理论，在亚里士多德的理论中，水和土在宇宙的中心，因为土比

16、水重，所以会在更中心的位置，并在宇宙中心形成一个球体。水则变成土外层的一个同心球壳。气和火比较轻，所以自然上升，火更轻，于是占据了最外层的区域。而气则在火下面聚集成同心球壳。 （2）天体运动对于天体的运动，亚里士多德认为他们是最完美的的运动匀速圆周运动。他认为位移运动最基本的两种形态是“圆周运动和匀速运动两种”。她说“作位移运动的事物其轨迹不外是圆周形、直线型和这两种的混合”，而且他还说“位移运动是圆周旋转为第一。”“循环运动是一切运动的尺度，所以他必然是第一运动”。除了因为这是最完美的运动，还因为这种运动能观测到天体的旋转。到了亚里士多德时代，这些旋转成为希腊人的研究对象已经有上千年的历史了

17、。人们似乎认识到，行星的运行是完全均匀的，就好像被固定在一个均匀旋转的、周期约为1天的球上。对于这些运动，比亚里士多德早一代的欧多克斯认为每颗星的轨道都是一系列简单的匀速圆周运动的组合。他给每一个球制订了一套同心圆的球，又给每个球分配了行星运动的一个组份。亚里士多德接受了这个体系，有稍加改动，最重他构架了一部复杂的天界机器，由55个恒星外加行星天球组成。 从此以后天体运动是作圆形运动的观念便牢固的树立起来了，如果引进足够多的圆，尽管是托勒密的地心说也是可以描述行星运动的，但是到了哥白尼时代，太阳系的本轮已经达到80多个。这让崇尚简单美的科学家们难以接受。哥白尼感叹说“上帝是完美和万能的，既然宇

18、宙是上帝创造的，他绝不会创造这种连人都觉得不美不和谐的系统来。”所以哥白尼把地心说和日心说连同那许多个本轮一起抛弃了。随着时间的推移，人们的观察技术精进了，通过许多科学家的观测，开普勒提出了椭圆轨道的新想法，开辟了之后太阳系图像的道路。（4）地上的运动 对于地上的运动，亚里士多德也有自己的理论。其基本原理是：一、运动从来不是自发的，没有推动者就没有运动；二、运动物体朝向自然位置的运动是自然运动，朝向其他位置的运动只有在歪理墙之下才会发生，是一种“受迫运动”。这其中也贯彻了亚里士多德的“本性”观点，即在这种运动中，他认为推动者是物体的本性，它使物体朝向体内元素的理想分布的趋势运动。当分布达到了自

19、然位置时，运动就停止了，也就是达到了本性状态。亚里士多德在力学上的许多观点和现代所知道的真理相去胜远。他说，“体积想等的两个物体，较重的下落较快”，他又在另一处讲到，物体下落的快慢精确地和他们的重量成正比。只要做个简单的实验就能反驳这种说法。4.3其他希腊科学家的贡献（1）古希腊“七贤”之一的泰勒斯观察到了摩擦了的琥珀会吸引轻小物体，这是电磁领域的早期观察，现在被称为天然矿石的吸铁力量。（2）阿基米德在他的板的平衡中，一开始就提出了关于作用在支点的两个等距 的等重物体是处于平衡状态的公理。后来，他致力于研究杠杆原理，他说过“给我一个支点，我能撬动整个地球。”阿基米德在浮力方面也做出了巨大的贡献

20、。有一个流传已久的故事，当时希隆王请阿基米德去检验制造者自称是纯金制造的一顶网管是否掺了银，后来在他洗澡的时候突然从澡盆里跳了出来，边跑边喊“我找到答案了！”，他分别用与王冠重量相同 的一块金子和银子放入水中，根据三者溢出水的体积判断王冠真假。阿基米德在浮力一书中用他的名字命名了一个重要原理：浸没再睡中物体重量的减少等于他所排开水的重量，浮体在它本身的重量中减去了水的重量。五、对亚里士多德时期科学思想的感想 事实上我觉得亚里士多德时期出现的思想不能严格地算作科学。因为尽管这是他们通过对自然的观察总结出的自己认为正确的一套规律，但是，这套规律并没有通过事实的检验，而且很多观点是做一个简单的实验就

21、能否定的。这些思想观点并不能对自然世界做出完全正确的推测和预言，也无法应用于实际生活。但是尽管如此，希腊人的进步还是伟大的。至少他们已经意识到，自己所处的是一个有规律的世界，这是一个可以预知的世界。当他们抛弃希腊神话的束缚，走向理性与逻辑的世界时，这已经是科学史上的一大飞跃。如果，古希腊人没有意识到这一点，和中国的古人一样，陷入迷信的思想中，如果没有出现那场清新的思辨潮，大家没有聚在一起依据理性与逻辑探讨万物真理，那么科学的发展会落后多少！从这点来看，开辟自然哲学道路的这些哲学家们都为现代科学的铺垫做出了辉煌的贡献。 和其他方面相比较，希腊人在科学方面做出的成就较其他领域少。弗朗西斯.培根说：

22、“他们寻找和发现真理的过程是从感性和特殊飞跃到一般的命题，把这些命题看作是某些论证用的固定不变的极点，并且从这些几点出发，通过中间项推导出其他部分毫无疑问，这是简要的方法，但是也是亲率的方法。这种方法不能引导人们了解自然，虽然它为辩论提供了一种方便现成的方法。” 有人说，希腊灿烂的文明几乎在亚里士多德去世就已经达到了终点。但是，在这之后的几百年内，希腊的科学达到了顶峰。欧几里德、阿基米德、托勒密等一系列的科学家活跃起来，在他们的时代，实验方法已经一定程度上推广了起来。从此希腊人就开始发展相反于亚里士多德时期的实验科学，走向了现代科学的康庄大道。六、参考资料1 弗卡约里，物理学史，广西师范大学出版社，2008，第6，8，13页2 戴维林德博格，西方科学的起源，湖南科学技术出版社，2013，第5，12，13，29，40，50-57页3武际可，力学史杂谈，高等教育出版社，2011，第26页 45