运动与哲学
柏拉图之后，在希腊人对自然的推测中，诗意元素减少而论证元素增加。这一改变首先体现在亚里士多德的著作中。亚里士多德既非雅典人也非爱奥尼亚人，他于公元前384年出生于马其顿的斯塔吉拉，公元前367年移居雅典，求学于柏拉图学院。公元前347年柏拉图去世，此后亚里士多德离开雅典，在爱琴海的莱斯博斯岛和沿海小镇阿索斯居住过一段时间。公元前343年，亚里士多德被腓力二世（Philip II）召回马其顿，辅导其子亚历山大（Alexander），即后来的亚历山大大帝。
公元前338年，腓力的军队在喀罗尼亚击败了雅典和底比斯联军，揭开了马其顿在希腊霸权的序幕。公元前336年，腓力去世，亚里士多德随后回到雅典，创办了自己的学校——吕克昂学园。这是当时雅典的四大哲学学校之一，其他三所分别为柏拉图学派的“学院”、伊壁鸠鲁学派的“花园”和斯多葛学派的“柱廊”。吕克昂学园延续了数百年，也许直到公元前86年，苏拉率罗马士兵血洗雅典，这所学校才就此退出历史长河。而柏拉图的学院则经久不衰，以不同形式延续到公元529年，其存世之久超越迄今为止任何一所欧洲大学。
亚里士多德存世的著作主要是他在吕克昂学园讲课的笔记。这些笔记囊括了数量惊人的多种学科：天文学、动物学、梦与睡眠、形而上学、逻辑学、伦理学、修辞学、政治学、美学以及通常译为“物理学”的学科。据一位现代翻译家描述1，亚里士多德的希腊文“简洁、紧凑、跳跃，论点简明，思维缜密”，与柏拉图的诗歌风格大相径庭。我承认亚里士多德的文章常显冗赘，不及柏拉图的文章生动，然而前者虽时有谬误，却不似后者荒诞。
柏拉图和亚里士多德都是现实主义者，但所具意义大不相同。柏拉图是中世纪意义下的现实主义者，他相信抽象观念的现实性，尤其是事物理想形式的现实性。他认为真实存在的是松树的理想形式，而并非不完全体现这一形式的单棵松树。按照巴门尼德和芝诺的说法，永恒不变的是形式。亚里士多德是普通现代意义下的现实主义者：对他来说，种种类别固然饶有趣味，但真实存在的是类似于单棵松树的事物个体，而不是柏拉图所说的形式。
亚里士多德小心地运用思辨而非灵感来证明自己的结论。古典学者R·J·汉金森（R. J. Hankinson）指出：“我们不能忽略亚里士多德所处的时代。对那个时代而言，亚里士多德具有非凡的洞察力和敏锐性，是绝大部分同时代人无法企及的。”2这一点应得到认同。然而，贯穿于亚里士多德思想中的部分原理，在现代科学的发现之旅中必须被摒弃。
首先，亚里士多德的著作中充满了目的论：事物因其目的而存在。在《物理学》3中，我们读到：“自然就是目的或‘所为何来’。如果某物发生连续变化，并达到一个最终阶段，那么这一最终阶段就是其目的或‘所为何来’。”
对诸如亚里士多德这般对生物学格外关注的人而言，强调目的论实乃自然之举。在阿索斯和莱斯博斯岛，亚里士多德曾研究海洋生物，而他的父亲尼各马可（Nicomachus），是马其顿宫廷的御医。比我更了解生物学的朋友告诉我，亚里士多德关于动物的著作令人叹为观止。任何人若像亚里士多德那样在《动物之构造》（Parts of Animals）中研究动物的心脏或胃，自然而然会关注目的论——他忍不住要问这些器官存在的目的何在。
事实上，直到19世纪达尔文和华莱士发现进化论，博物学家才明白，虽然各种身体器官服务于不同目的，但其进化过程却并非任何目的使然。器官的现状，是几百万年来大自然对不定向可遗传变异性状进行选择的结果。当然，在达尔文时代之前，物理学家早已学会研究物质和力而不问两者的目的为何。
或许正是亚里士多德对生态学的早期关注，引发了他对分类学的高度重视，令其热衷于将事物分门别类。其中的一些类别沿用至今，例如亚里士多德对政府的三种分类：君主制、贵族制和非民主宪政制。但其他许多分类则显得毫无意义。我可以想象亚里士多德会如何划分水果：所有水果分为三类——苹果、橘子和既非苹果也非橘子的水果。
亚里士多德的著作中有一个分类贯穿始末，并成为之后科学发展的障碍——他坚持自然与人为之间的区别。《物理学》4（第2卷）的卷首语便是：“在存在着的事物中，有些自然存在，有些则由于其他原因。”值得亚里士多德关注的只有前者。也许正是这种对自然与人为的区分，导致了亚里士多德和他的追随者对实验兴味索然。既然真正有趣的是自然现象，制造一个人为环境又有何裨益呢？
但这并不意味着亚里士多德忽略了对自然现象的观察。通过感知看见闪电与听到雷声之间的时间差，或看见远处战船划水与听到划水声之间的时间差，他得出声音以有限速度传播的结论。5我们还将看到，他对观察结果善加利用，得到关于地球形状和彩虹成因的结论。但这些都是对自然现象的偶然观察，并非为了实验而人为制造环境。
落体运动是科学史上的一个重要问题，在亚里士多德关于该问题的想法中，自然与人为之间的区别起了很大的作用。亚里士多德认为固体下落是因为土元素的天然位置是向下的，趋向宇宙的中心，而火花飞腾向上是因为火的天然位置在空中。地球是一个近似球体，其中心与宇宙的中心吻合，因为这样才会使最大量的土趋近中心。同时，为使下落自然，落体速度与其重量成正比。正如我们在《论天》（On the Heavens）6中读到的，亚里士多德认为，“给定重量的物体在给定时间内下落给定距离；较重的物体移动相同的距离所需时间较短，即下落时间与重量成反比。例如，一个物体的重量为另一物体的两倍，则前者完成给定运动的时间仅为后者的一半”。
亚里士多德完全忽略了对落体的观察，但这一点无可厚非。尽管他并不知道原因，但空气或任何其他环绕落体的介质的阻力，将使落体速度最终趋于一个恒定值，这一终极速度确实会随落体重量的增加而增加（见技术札记6）。对亚里士多德而言，更重要的一点或许是，他关于落体速度与其重量成正比的评论与其理念——物体下落是因为其材料的天然位置趋向世界的中心——完全吻合。
亚里士多德认为，若想理解运动，空气或其他介质的存在必不可少。他推想若无阻力，物体将以无限大速度运动，而这无疑是荒谬的，他也因此否定了存在真空的可能性。在《物理学》中，亚里士多德写道：“让我们解释一下，有人主张真空能够单独存在，其实不然。”7但事实上，与阻力成反比的只是落体的终极速度。若无任何阻力存在，终极速度确为无限大，但在这种情况下，落体永远不会达到终极速度。
在同一章中，亚里士多德提出了一个更深奥微妙的说法，即真空中不存在任何形式的运动：“在真空中事物必须是静止的，没有哪一处与众不同，令物体唯独向该处移动，因为作为真空不允许有差别。”8但这个论据只能用于反驳无限真空的存在，否则，真空中的运动可以趋向真空之外的任何物体。
由于亚里士多德只熟悉有阻力存在时的运动，他相信一切运动皆有原因。[1]（亚里士多德区分了4类原因：质料因、形式因、动力因和目的因，最后一个出自目的论——它是变化的目的。）这些原因本身必须由其他东西导致，以此类推，但不能无限延伸。我们在《物理学》9中读到，“正在运动着的东西都由其他东西推动，让我们考虑以下情况，运动的物体由另一运动物体推动，而后者又被其他东西推动，以此类推，但该序列不能无限延伸，必须存在一个第一推动者”。第一推动者的想法后来为基督教和伊斯兰教提供了上帝存在的依据。但我们将看到，中世纪的人们得出结论，认为神不能制造真空，这使信奉伊斯兰教和基督教的亚里士多德的追随者们陷入困境。
物体并不总是趋向其自然位置，这一事实并未困扰亚里士多德。握在手中的石头不会下落，但亚里士多德认为这正体现了人为干扰对自然秩序的影响。真正使他感到困扰的是，上抛的石头即便离开手的作用，仍会继续上升，远离地球。他的解释（其实算不上解释）是，石头继续上升，是空气推动的结果。在《论天》（第3卷）中，他解释说，“力仿佛通过首先附于空气而把运动传递给物体。因此，被强制运动的物体即便离开推动者，该物体仍会继续运动”。10正如我们将看到的，该观点在古代和中世纪是热议命题，并常常遭到否定。
亚里士多德关于落体的著作体现了其典型的物理风格——根据假定的第一原则做出非数学的详尽推理，而第一原则本身是基于对大自然的肤浅观察，亚里士多德甚至无意对其进行验证。
我的意思并不是说，亚里士多德的哲学被他的追随者和接班人视作科学的替代品。古代或中世纪缺乏区别于哲学的科学概念。关于自然界的思考就是哲学。直到19世纪，德国大学发明了“哲学博士”这个头衔，授予艺术和科学学者，以使他们获得与神学博士、法律博士和医学博士平等的地位。人们之前把哲学与其他对大自然的思维方法相比较时，参照物不是科学，而是数学。
历史上的哲学家，没有哪一位的影响力能超越亚里士多德。正如我们将在第九章中看到的，一些阿拉伯哲学家非常钦佩他，而在阿威罗伊（Averroes）身上，这种钦佩甚至发展为盲目崇拜。本书第十章将讲述13世纪托马斯·阿奎那（Thomas Aquinas）将亚里士多德的思想与基督教相融合，从而使亚里士多德在受基督教影响的欧洲地区获得影响力。在中世纪盛期，世人直接称亚里士多德为“哲学家”（The Philosopher），称阿威罗伊为“评论员”（The commentator）。在阿奎那之后，对亚里士多德的研究成为大学教育的重心。乔叟（Chaucer）在《坎特伯雷故事集》的序言中，向我们介绍了一位牛津学者：有一位来自牛津的学者……
宁可二十本书堆放在床，
封面或红或黑素雅端庄。
既有书出自亚里士多德，
何需锦衣华服琵琶琴瑟。
当然，时过境迁。在科学发现中有必要区分科学与现在所称的哲学。在科学哲学领域不乏活跃而有趣的研究，但它对科学研究无甚作用。
第十章将描述始于14世纪的早期科学革命，这场革命的内容主要是反对亚里士多德主义。近年来，亚里士多德的学生开始用行动来逆转这场革命。极具影响力的历史学家托马斯·库恩（Thomas Kuhn），描述了他对亚里士多德的态度如何从轻视转变为赞扬11：特别是论述运动的部分，无论在逻辑方面还是观察方面，他的著作似乎都充满了异乎寻常的错误。我曾觉得这些结论是不可能的。亚里士多德毕竟已被公认为古代逻辑学的集大成者。在他身后近两千年中，其著作在逻辑学中的地位不亚于欧几里得著作在几何学中的地位……如此无与伦比的智慧，为何在他转向运动和力学的研究时，却悉数遁迹了呢？同样地，为何在其过世后数世纪，他的物理学著作依然被奉为经典？……我脑海中的片段突然重新梳理，各归其位。我吃惊得张大了嘴，因为突然间，亚里士多德似乎真的是一位卓越的物理学家，却是以一种我从未想过的方式……我突然领悟到了阅读亚里士多德著作的方法。
我与库恩同在帕多瓦大学获得荣誉学位，我在颁奖典礼上听到他的这段评论，后来请他做进一步说明。他回答道：“当我第一次阅读亚里士多德的物理学著作时，改变的是我的理解，而非我对其成就的评价。”这仍使我感到疑惑，“真的是一位卓越的物理学家”在我听来就是一种评价。
对于亚里士多德对实验的兴趣索然，历史学家戴维·林德伯格（David Lindberg）12这样评论道：“所以，亚里士多德的科学实践不能被解释为其自身愚蠢无能——未能意识到一种明显的程序上的进步——的结果，而应被解释为亚里士多德的一种方法，这种方法与他所理解的世界相匹配，并能解决他所感兴趣的问题。”关于如何评价亚里士多德的成就这个更大的问题，林德伯格补充道：“用亚里士多德反映现代科学的程度（仿佛他的目标是回答我们的问题，而不是他自己的）来评价其成就不仅有失公允，而且毫无意义。”在该书的第2版13他又谈道：“衡量哲学体系或科学理论的恰当标准，不是其反映现代思想的程度，而是其解决当时的哲学和科学问题的成功程度。”
对此我不以为然。在科学（哲学部分需另请高明）中，重要的不是当时的热门科学问题的解法，而是对世界的理解。在此过程中，人们找出可能成立的解释，以及导致这些解释的问题。科学的进步很大程度上在于发现应该问的问题。
当然，人们必须试着理解科学发现的历史背景。除此之外，历史学家的任务取决于他（她）试图完成什么。如果历史学家的目的仅仅是为了再现过去，了解“曾经的真相”，那就不建议按照现代的标准去评价过去科学家的成就。但若想了解科学从古至今的发展历程，这种评判方式必不可少。
这种发展是客观的，而不只是方式的进化。毋庸置疑，牛顿对运动的理解比亚里士多德更透彻，而我们今天的知识也远比牛顿所在时期更丰富。探究何种运动较为自然或种种物理现象的目的为何，从来就没有结果。
我同意林德伯格的想法，判定亚里士多德愚蠢是不公平的。我在这里用现代标准评价过去，是为了说明连像亚里士多德那样聪明绝顶的人，在学习如何研究大自然时也困难重重。现代科学的任何实践，对未曾见识过它的人来说都不是显而易见的。
公元前323年，亚历山大大帝驾崩，此后亚里士多德离开雅典，不久即于公元前322年去世。迈克尔·马休斯（Michael Matthews）14写道：“他的离世，标志着人类历史上一个辉煌的文明时期走向黄昏。”诚然，古典时期就此结束，但我们也将看到，科学史上更为辉煌的时期——希腊化时期——正迎来黎明。
[1] 希腊语kineson，通常译为“运动”（motion）。事实上，该词有一个更一般的意义，即指任何形式的变化。因此，亚里士多德对原因类型的分类不仅仅指位置的变化，也泛指任何变化。希腊语fora指位置的改变，通常译为“移动”（locomotion）。
