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世纪现代科学的诞生，从地球科学的崛起、生命科学的兴盛到对宇宙太空的探索这本书返回那些改变我们看待世界、宇宙和自我方式的科学经典，引人入胜地讲述了科学观念变革和思想发展的伟大历程。 从希波克拉底、柏拉图和亚里士多德，到爱因斯坦、薛定谔和道金斯，这些拓展人类知识边疆的伟大心灵，不仅改变了科学发展的轨迹，也促成了人类视野和思维方式的一次次革命。这本书提醒我们，科学不是通往真理绝对可靠的指引，而是我们对世界的认识，是一种理解世界的方式、一种纯粹的人类追求。 人最大的价值就是对未知世界永不止息的探索。科学的故事，是人类历史中最有趣的故事之一。每个曾经对世界怀抱好奇的心灵，都应该读读这本书，了解这段非凡的历史。 關於作者： 苏珊怀斯鲍尔（Susan Wise Bauer），超级畅销书作家，美国传奇女子。1968 年出生于美国弗吉尼亚。从小没有接受制式中小学教育，而是接受家庭教育。10 岁学习拉丁语，14 岁成为职业音乐家，16 岁时写出3 部小说，17 岁进入大学学习，用5 个学期完成英语语言文学专业本科课程，又作为访问学生赴牛津大学。后获费城大学的神学硕士学位，弗吉尼亚大学的英语语言文学硕士学位、美国研究博士学位。现在弗吉尼亚州威廉与玛丽学院教授文学与写作。 她受益于家庭教育，也非常推崇家庭教育，著有《受过良好教育的心灵：你从未接受过的经典教育》 《受过良好教育的心灵：如何进行家庭教育》。这两本书很快成为一种教育标准，获得了广泛且持久的赞誉。又著有四卷本的《世界史的故事》，该书是美国持续畅销十余年的经典历史读物，累计销售数逾百万套。该系列即将由中信新思文化推出。 目錄： 致　谢 i 序　言　怎样使用本书 iii 第一部分　发　端 01　最早的科学文献 003 02　人类所不可及 010 03　变　化 019 04　沙　粒 026 05　真　空 039 06　地心说 046 07　古代最后一位天文学家 056 第二部分　方法的诞生 08　新提议 067 09　论　证 076 10　亚里士多德之死 084 11　仪器和工具 096 12　推论之规则 112 第三部分　阅读地球 13　地质学的起源 125 14　新科学的法则 136 15　一个漫长而渐进的历史 150 16　无解的问题 157 17　伟大理论的复兴 165 18　大灾难归来 174 第四部分　阅读生命 19　生物学 183 20　自然选择 191 21　遗传性特征 202 22　综合论 208 23　生命的秘密 215 24　生物学与命运 231 第五部分　读懂宇宙（现实） 25　相对论 249 26　讨厌的量子跃迁 261 27　宇宙大爆炸的胜利 276 28　蝴蝶效应 293 注　释 300 参考文献 322 內容試閱： 序　言 怎样使用本书 一切知识，一旦人类忘记了它出现的条件、回答的问题以及起到的作用，都会丧失其科学特性。 本杰明法伦丁（Benjamin Farrington）， 《希腊科学对我们的意义》（Greek Science： Its Meaning for Us） 本书严格来说不是一部科学史。 至今，已经有许多人写下了大量的（篇幅冗长的）科学史，此类书可谓汗牛充栋：希腊科学研究、文艺复兴科学史、启蒙运动科学史、维多利亚时代科学史、现代科学史、科学与社会、科学与哲学、科学与宗教以及科学与人等等。 它们固然都有其价值，但是，一味关注细节似乎导致了科学本质的丧失。对大多数人也就是没有接受过专业科学教育的普通公民而言，他们仍旧不清楚科学有什么用，或者说，科学是什么。 我们大多数人都是通过新闻报道、交互图片和采访录音获得科学知识的。它们也许会给我们一些模糊且不完整的科学事实，但是，21世纪正在进行的科学之战告诉我们，这些科学事实是不够的。对干细胞、全球变暖的研究以及给小学生提供进化论方面的教育产生影响的决定都是由投票人（或者是他们各自的代表）做出的。而这些人根本不理解生物学家为何认为干细胞很重要，不理解环境科学家是怎样得知地球正在变暖的，不理解宇宙大爆炸究竟是什么（它既不大，也不是一场爆炸。参见本书第27章）。 鉴于此，本书与那些科学史略有不同。本书追溯了伟大科学著述的发展，这些文章和书籍几乎都直接影响或改变了科学研究的轨迹。本书针对的是那些对科学有兴趣、有悟性的外行人。在本书中，科学只是一种单纯的人类追求：它不是通往真理的绝对可靠的指引，而是一种理解世界的方式，这种方式极其私人化，有时会出错，常常会把人引入歧途，但绝大多数情况下还是正确的。 本书是按照时间顺序来呈现这些科学著述的，从希波克拉底（Hippocrates）、亚里士多德（Aristotle） 和柏拉图（Plato）的古代科学著作到理查德道金斯（Richard Dawkins）、斯蒂芬杰伊古尔德（Stephen Jay Gould）、詹姆斯格雷克（James Gleick）和沃尔特阿尔瓦雷茨（Walter Alvarez）的现代科学著作。本书为读者理解这些著作提供了所需的相关历史、传记以及专业知识，并在各章节最后为读者提供了推荐阅读的图书版本。早期的著述不必全文阅读，本书的网站为读者进行了摘录；网站链接可在书中找到。（网站上也提供了许多电子书资源，这些都是20世纪前的书，其中许多已经很难找到了。） 但这并不意味着这份清单囊括了所有的重要科学著述，读者也可能会对我的选择感到不满意。的确，许多值得一读的科学著作并没有出现在我的书单上。（如果你搜索伟大科学著作的书单，你会找到几百本书。）这是因为我择取的书不仅要突出科学史上的重要发现，还要揭示我们思考科学的方式。这份书单旨在让人理解科学，不求详尽无遗。 第一部分发端讲述了科学的起源。第二部分方法的诞生阐述了我们已经习以为常的科学研究方法为何，又是怎样诞生的。本书的余下部分介绍了三个不同领域的主要科学著作：地球科学、生命科学以及宇宙科学。这一安排是作者有意为之的。地质学将指引我们关注现代生物学所研究的那段时期，而对那段时期的研究又会引发我们对整个宇宙的全新思考。 在第三到第五部分，细心的读者可能会发现（经典书目择取方面出现了）一个转变：20世纪40年代之后的经典书目列出的大多是那些将新理论或新发现公之于众的作品，而不再是那些首次引起科学界对之产生关注的期刊文章和会议报告。因此，要了解地质灾变论，你最好去读沃尔特阿尔瓦雷茨1997年创作的《雷克斯和末日火山口》（T. rex and the Crater of Doom），而不是阿尔瓦雷茨和其他三位作者于1980 年一同撰写的文章《外来之灾白垩纪和第三纪灭绝》（Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction）；要了解宇宙大爆炸，你就要读史蒂文温伯格（Steven Weinberg）的畅销书《宇宙最初三分钟》（The First Three Minutes），而非这本书创作之前就发表的（大量的）有关宇宙辐射的科学论文。 第二次世界大战后，科学研究日益专业化。科学家们得到了学术上的认可、同事的支持，他们（偶尔）还会因为对某一问题的细致研究而获得经济奖励，不必非要试图勾勒出整个科学世界。科学理论的形成、发展、支持或反对囿于一个科学小团体之内，他们日益深闭固拒说的行话令外人难以理解。同样都是生物学方面的伟大作品，《双螺旋》（The Double Helix）和《自私的基因》（The Selfish Gene）两本书与威廉哈维（William Harvey）的《心血运动论》（Demotu cordis）的伟大之处是不同的；哈维的书不仅能让他的同行了解他的发现，普通民众也能读懂，但是，学术界外的人是读不懂詹姆斯沃森和理查德道金斯的原创性论文的。［道金斯的专业论文《寄生虫、必要清单和机体悖论》（Parasites, Desiderata Lists and the Paradox of the Organism）的读者就很少。］但是，他们必须使这些作品大众化：通过综合、简化和解释来普及他们的作品。 尽管如此，《双螺旋》、《自私的基因》和《心血运动论》三本书所起的作用是相同的：为我们思考自然世界提供了一个全新的方式。 ※ 大家不必把我所谈到的文献全部读完，而是可以从你感兴趣的著作开始。如果大家对生物学或宇宙论最感兴趣，那么不必一定要读完本书第一、第二部分的所有推荐书目才去读本书第四和第五部分的推荐书目。 但至少要阅读相关章节中对这些书及其观点的介绍。这是因为，即使是今天，柏拉图唯心主义仍旧在影响着那些试图解决生物起源问题的科学家；19世纪查尔斯赖尔（Charles Lyell）的地质学理论仍旧影响着我们对人类进化的理解；量子理论与弗朗西斯培根（Francis Bacon）的科学方法仍旧难分高低。 要理解科学，我们就必须理解它的过去。我们必须不断地提问，不仅要问我们发现了什么，还要问我们为什么要做这样的发现。只有这样，我们才能开始理解为何我们要重视或无视科学知识；只有这样，我们才能分辨哪些承诺是可以通过科学来兑现的，哪些又应该小心谨慎，带着怀疑的态度来对待。 只有这样，我们才能开始理解科学。 ※ 请注意我的措辞：自始至终，我都在交替使用理论（theory）和假设（hypothesis）这两个词。21 世纪的科学家也许会指出理论要比假设更详尽，或更经得住时间的考验，或有更可靠的数学计算的支持。但二者都表示同一个理论体系，这一理论体系能对证据自圆其说。既然我们不知道假设何时会成为理论，且不同时代、不同领域的科学家们用这两个词的情况也各不相同，我在此就不过分纠结于区分二者了。 第一部分 发端 希波克拉底（Hippocrates），《格言集》（Aphorisms，约公元前420 年） 柏拉图（Plato），《蒂迈欧篇》（Timaeus，约公元前360 年） 亚里士多德（Aristotle），《物理学》（Physics，约公元前330 年） 亚里士多德（Aristotle），《动物志》（History of Animals，约公元前330 年） 阿基米德（Archimedes），《数沙者》（The Sand-Reckoner，约公元前250 年） 卢克莱修（Lucretius），《物性论》（On the Nature of Things，约公元前60 年） 托勒密（Ptolemy），《天文学大成》（Almagest，约公元150 年） 尼古拉哥白尼（Nicolaus Copernicus），《纲要》（Commentariolus，1514 年） 01 最早的科学文献 用文字解释物质世界的首次尝试 生命短暂，医术长久；危象稍纵即逝；经验危险，诊断不易。 希波克拉底（Hippocrates）， 《格言集》（Aphorisms，约公元前420 年） 希腊医生希波克拉底居住在一个由固体物质和神灵构成的世界中。 他周边的一切都是固体物质。橄榄树灰绿色的叶子，他双脚下的土壤，病人的大脑和膀胱，甚至他喝的酒（他总是饮酒有度），所有的这一切都是绝对的，纯粹的，简单的。它们是如何变成今天这 种形态？在未来又将如何变化？这些问题曾久久萦绕在希腊学者的心头。这些物质是由什么组成的？在这些物质表面之下的组成部分又是怎样的错综复杂？又该如何解释它们？但在当时，这些疑问根本就不可能得到解答。 23个世纪后，阿尔伯特爱因斯坦（Albert Einstein）和物理学家利奥波德因菲尔德（Leopold Infeld）就此希腊困境做出了一个比喻。他们认为，古希腊自然世界的探索者们就像 某人非常想了解手表的机械结构（机制），他却只能盯着表盘和不停转动的指针，听着手表嘀嘀嗒嗒的声音，因为表盖无论如何也打不开。如果他还算机灵，他可以绘制一幅机芯图，为他所观察到的一切做出解释。但是他可能永远都不能用真正的机芯与自己绘制出的图纸两相对照。他觉得这样的对照不仅是不可能的，也是毫无意义的。 于是希腊人不再寻求什么机制，他们要的是神灵。 神灵存在于自然世界的固体物质中，他们在橄榄树林中漫步，在圣殿或神庙里居住。他们始终对人类的一举一动予以关注，对人世间的善恶美丑做出评判，对人类的错误行为予以警示。色诺芬（Xenophon）《会饮篇》（Symposium）中的一个人物曾说：我一切所作所为都逃不过神灵的眼睛，因为他们知道所有事情将会如何发展，他们给我预兆，也许是通过语言，也许是通过梦境，也许是用其他的征兆来指引我该做什么。神存在于自然之中，并掌控着一切自然法则。在希波克拉底之前150 年时，数学家泰勒斯（Thales）就曾说过神灵存在于万物之中：他们不仅存在于万物之中，且无处不在。 古希腊人曾经研究并试图从哲学的角度来思考神灵的存在和物质世界的属性。他们好奇却不盲从。我们的世界被截然分成了理论和物质两个部分，但他们的世界并不同。在那里，神灵和自然是相交相融的。 在这一点上，古希腊人很像同时代的埃及人。埃及人不仅在天文观测方面堪称精密，他们还创建历法，计算出了尼罗河泛滥的时间。埃及人可以预测出天狼星出现在拂晓前天空（偕日升）的时间，因为他们知道，天狼星升起就意味着洪水要来了。但是，尽管他们能够精确地计算出尼罗河泛滥的时间，这并不妨碍他们相信是冥王奥西里斯神（Osiris）掌管着尼罗河的泛滥。 另一个例子是，雅典东部的波斯天文学家有了一个新的发现：沙罗周期，即日食和月食出现的规律性周期，约为6585.32 天。有了这个发现之后，波斯天文学家就开始追踪日食和月食的出现了。根据算式，他们可以通过数学的方法精确预测出下一次日食的时间，而这就可以为神庙的祭司争取足够的时间，去准备仪式以抵御日食出现时释放的恶灵。（据公元前550年的一份波斯文献记载，抵御措施包括在城门上敲击铜鼓，并大喊日食！或月食！） 在古希腊人看来，超自然和自然是并存的。事实上，正是信仰神灵的数学家泰勒斯得出了也许是第一个科学性理论：尽管以固体的形式存在，整个宇宙实际上是由水构成的。尽管泰勒斯关于此理论的著述早已无处可寻，但这一论断在300 年之后，由亚里士多德记录在了《形而上学》（Metaphysics）一书中。 泰勒斯称（组成宇宙的基础物质）是水。（这就可以解释他为何认为大地漂浮在水上。）他之所以能得出这一观点，也许是因为他注意到，滋养万物的东西都是多水的种子本身也有许多水分；此外，水是大多数物质性质的主要构成。 然而，这一关于水的论断其实是错误的。但是，泰勒斯做出了我们已知最早的尝试：不仅试着观察宇宙的表壳内部，还去关注其他的东西那些独立于神灵力量之外的也许会引起手表转动的东西。 泰勒斯在发现宇宙本质的时候试着跳出神灵的角度［生物学家路易斯沃伯特（Lewis Wolpert）称此为泰勒斯的飞跃（Thaless Leap）］。相似理论可能曾在希腊出现过，且泰勒斯的著述都已经消失了，但泰勒斯的理论是首个被后人记录下名称的理论。泰勒斯的飞跃可能是已知最早的科学理论，但是希波克拉底的《文集》（The Corpus）汇集了60 篇医学文稿，这些文稿在对疾病做出解释时并没有将其归咎于神灵是现存第一部科学书籍。 人们一度认为这一整部文集都出自神秘的希波克拉底一人之手。（希波克拉底是公元前5 世纪时的一位医生。他在狭小的希腊科斯岛上长大，科斯岛就在小亚细亚沿岸。）据柏拉图说，希波克拉底给很多有雄心壮志的医生上课，收取学费。现在人们普遍认为，收录了他课程的《文集》是由他的学生和追随者们共同完成的。 在希波克拉底生活的那个时代有很多祭司医师，他们都是医神埃斯科拉庇俄斯（Aesculapius，康复之神阿波罗之子）的信徒。若想请埃斯科拉庇俄斯把自己的病治好，病人就要到医神庙中的abaton（神庙内神圣的密室）里度过一夜。伤口会在夜里愈合。密室里满是自由爬行的蛇，它们是埃斯科拉庇俄斯神的化身。有时，这些蛇会舔舐病人的伤口，使其愈合；有时，埃斯科拉庇俄斯会托梦告诉病人该接受何种治疗。有时，埃斯科拉庇俄斯会现身，亲自为病人治病。希腊编年史家保萨尼亚斯（Pausanius）曾写道： 赫拉克利亚的高尔吉亚（Gorgias of Heraclea）一叶肺受了箭伤。还不到一年半的时间，伤口流出的脓血就足以盛满67个杯子。他在神庙的密室里睡了一夜。梦中，他仿佛看到了医神取出了留在他肺中的箭的倒刺。早上醒来时，他已经痊愈了。他便拿着取出的倒刺离开了。 希波克拉底并不质疑埃斯科拉庇俄斯神的存在，但真的是这位神治愈了病人吗？他对此有所怀疑，并试图从现实的世界，这个秩序井然的宇宙中寻找答案。在他看来，疾病并不是由愤怒的神灵带来的，也不是被仁慈的神灵治愈的。即便是癫痫病，这个长期以来都被认为是由恶魔或神灵附身而带来的神圣的疾病，也不再神圣，不再比其他疾病神圣多少了，不过是自然原因导致的而已。把疾病归咎于神的意志只是无知的表现。希波克拉底尖锐地指出：把疾病和神联系在一起，这种观点之所以存在，就是因为人们还无法理解疾病。 希波克拉底将胃部不适、发烧、癫痫、瘟疫等所有疾病都归咎于人体失衡四种液体（胆汁、黑胆汁、黏液和血液），即流经人体的体液，分泌过多或过少导致的。当这四种液体正常分泌时，人体就是健康的。但是，任何细微的自然因素都会导致体液失衡。希波克拉底认为，风（比如热风会导致人体分泌过多的黏液）和水（饮用污水会导致黑胆汁分泌过多）是导致体液失衡的主要原因。他建议的治疗方法是恢复身体的平衡。通便和放血是常用疗法，以排出多余的体液。草药（芸香、芥末、茴香和大荨麻）也有助于排出多余的体液，激活分泌较少的体液。病人们通常会被送到另一个地方，那里的气候与他们原居住地的完全不同，以远离导致他们机体失衡的风和水。 与泰勒斯的理论一样，希波克拉底的观点也是错误的。但是在大多数情况下，他的方法都碰巧奏效了。不喝沼泽水和污水真的让人们健康了不少。从人群密集、流行病肆虐的城市搬到一个微风吹拂的海岸城镇也的确能让病人痊愈。营养、清淡的饮食有助于退烧这可比让病人长途跋涉到最近的医神庙中的abaton，然后与蛇共度难熬的一夜有用多了。 但埃斯科拉庇俄斯神庙并没有因此而立刻失去市场，希波克拉底的治疗方法却也逐渐风靡起来以至于到18 世纪时，医生们仍旧通过通便、放血，以及把病人送到海边的方式来进行治疗。至今仍然有人同意希波克拉底的世界观，比如我。尽管我很清楚感冒是病毒引起的，但当我儿子只穿着T 恤和短裤就一头扎进冬天凛冽的晨风中时，我还是忍不住呵斥他：出门穿外套！要不你会感冒的！ 因此，可以说，《希波克拉底文集》不仅仅是现存最早的科学文献，也是有记载的自然疗法对非自然疗法的第一次胜利。 要了解《希波克拉底文集》相关选段， 请登录http：susanwisebauer.comstory-of-science 希波克拉底 《关于空气、水源和地域的研究》 （约公元前460前370年） 19 世纪时弗朗西斯亚当斯（Francis Adams）的译本是首部为讲英语的大众而做的译本。该译本至今仍旧具有很强的可读性，纸质版本和电子书也不难找到。亚当斯翻译的作品包括《关于空气、水源和地域的研究》（On Airs, Waters, and Places）以及希波克拉底的《格言集》、《希波克拉底誓言》（The Oath of Hippocrates）等，这些作品后来被编入《希波克拉底文集》（The Corpus）中。《希波克拉底文集》有以下几个版本： The Corpus, Kessinger Legacy Reprint paperback, 2004, ISBN 978-1419107290. 《希波克拉底文集》，辛格遗产重印（平装，2004 年，ISBN 978-1419107290）。 The Corpus, Library of Alexandria e-book. 《希波克拉底文集》，亚历山大图书馆（电子书）。 The Corpus, with foreword by Conrad Fischer, Kaplan Classics of Medicine e-book and paperback. 《希波克拉底文集》，序言由康拉德 菲舍尔撰写，卡普兰医学经典（电子书，平装）。 由亚当斯翻译的《关于空气、水源和地域的研究》在互联网上可以找到。 企鹅经典系列丛书包括了较现代的译本《希波克拉底著作》（Hippocratic Writings），由约翰查德威克（John Chadwick）和W. N. 曼恩（W. N. Mann）合译，导言部分由G. E. R. 劳埃德（G. E. R. Lloyd）撰写（平装，1983年，ISBN 978-0140444513）。该版本句子结构比较容易理解，但两个翻译版本极为相似。 02 人类所不可及 对宇宙全局的首次描绘 万物皆由原子构成此外并无他物。 普卢塔克（Plutarch）， 《论德谟克利特》（On Democritus） 苏格拉底：人要是稍有一点头脑的话，在开始做每一件事时，不管大小，都先求助于神。 柏拉图（Plato）， 《蒂迈欧篇》（Timaeus，约公元前360 年） 希波克拉底和他的追随者们当时所做的，无疑是科学研究。他们解释自然世界的时候会去寻求自然的因素，他们的诉求更需要研究而非虔诚，知识而非信仰。 即便如此，他们还是缺乏一窥自然界机制的奥秘的能力。 人们从没见过那四种体液，水和风对体液的影响也从来没有得到过证实。对于研究者来说，人体仍然有一个无法看透的表面；尽管古希腊医师可以比较准确地描述出人体构造，但始终无法了解人体内部的运作。因此，希波克拉底和他的追随者们不再试图进一步研究，转而试图通过理性分析加以了解。他们最喜欢的分析方法是： 类比法：眼睛就像灯笼，所以眼睛里一定有火焰。内脏器官就像装满了体液的铜质容器，因此一定要有一个导管系统将它们相连，体液经这个系统由一个器官进入另一个器官。 这种科学研究法与观察几乎毫不沾边。没有科学的方法，也没有共同的科学术语，并且缺乏对宇宙根本原理的基本共识。古希腊人创造了一套套精致的假想结构，然后细心地将征候填充进去。胃部不适？你内脏器官之间的导管一定是被堵塞了，导致体液在胃部淤积膨胀。 治疗方法：用泻剂清通导管，就像管道工清通堵塞的管道一样。 希波克拉底医派的医生的典型特征是目光短浅，他们的视野囿于人体直接接触的小环境如今许多医生仍旧如此。但希波克拉底去世几个世纪之后，古希腊思想家开始以相似的方式（在类比法影响下产生的自然主义的方式）谈论和写作phusis，即有序的宇宙，整个自然界。 Phusis，通常简单地译作自然，实际上囊括的却比我们现在所考虑的自然界多得多。有序的宇宙包括地球和人类。要研究phusis，既要研究政治，又要研究植物；既要研究灵魂，又要研究恒星。古希腊人的智力王国无边无际，不受拘束；他们对大海和天空的成分的思考与对政治哲学的思考可以完美统一，天衣无缝。 古希腊思想家们没有细致观察的传统，也没有科学的研究工具，因而无法对某种现象进行剖析，他们只能试图将phusis 作为整体来进行解释，从它的起源到它的现状，进行通盘考虑。他们是端坐于家中的时间旅行者，为解释整个宇宙精心编造了一系列故事。一元论者认为宇宙肇始于一种最基本的元素，这是一个东西，它自身就包含了其发生转变的原理。他们说，这就是那个元素以及所有物质的法则。很久之后，亚里士多德曾这样描写这些一元论者，某种元素万物都从中而来。最早的一元论者泰勒斯提出这一元素是水；16 世纪的两位哲学家阿那克西米尼（Anaximenes）和赫拉克利特（Heraclitus）则分别认为这一元素是气和火；约公元前575 年，阿那克西曼德（Anaximander）则提出一种被称为不确定物的东西，它自身并无任何特征，但包含了一些彼此独立又完全相反并能产生变化的属性。而多元论者则倾向于认为基础元素有许多种；约公元前460 年，恩培多克勒（Empedocles）提出有四种基础元素土、气、火和水这一观点得到了其他思想家的广泛认同。 此外， 还有原子论者， 其中最有名的是神秘莫测的留基伯（Leucippus）和比他更有名的学生德谟克利特（Democritus），他们二人在公元5 世纪的最后25 年里都曾任教并著书立说。哲学家辛普利修斯（Simplicius）曾说过：留基伯认定那个无限的、永恒运动的元素就是原子。德谟克利特扩展了他老师的理论，说这些原子太小了，因此我们无法感知到它们它们，或者说这些元素可见、可感知的物质得以形成。 事实证明，这一观点大体上是正确的。 原子论者常常得到夸赞，说他们拥有惊人的远见和洞察力。但事实上，他们并不比一元论者和多元论者更有天赋；只不过，像希波克拉底那样，他们碰巧撞上了一部分事实而已。这些早期的原子论者看似相当超前，物理学家（诺贝尔奖获得者）史蒂文温伯格（Steven Weinberg）说道，但是（一元论者们）错了，德谟克利特和留基伯的原子理论在某种意义上对了，这种对错之分对我来说并不重要如果我们不知道如何计算物质的密度、硬度或导电性，即使泰勒斯或德谟克利特告诉我们石头是由水或原子构成的，我们又能在理解自然的路上走多远呢？ 换句话说，钟表的外壳依旧紧闭；这些早期涉足科学的作家只是在总结一些无法证明的理论而已，而且我们也读不到他们的原稿了，因为这些文章，比如泰勒斯的，早已散佚了。他们的推断只能从他人在很久之后所写的总结或研究文字中找到。塞克斯都 恩披里柯（Sextus Empiricus） 在《反对数学家》（Against the Mathematicians）一书中对德谟克利特的思想予以了详细的总结，他生活在德谟克利特600 年后；千年之后，辛普利修斯为数不多的在文章中直接引用留基伯观点的人才出生。 但是，一元论者、多元论者和原子论者共同迈出了关键性的一步。他们都认同一条原则：Phusis，如同人类疾病一样，是可以依靠物质世界本身来进行解释的。如果说原子论者在其中略处于突出位置，这只是因为德谟克利特要比他的同行们更坚信构成宇宙的仅仅是原子和他所谓的the empty（空间）原子在其中快速地四处移动，相互碰撞，偶尔会彼此缠连，随后又碰巧分离。德谟克利特的世界也有神灵，只不过他们也是由原子构成的，也要遵循自然法则；他们不参与造物，最终也会烟消云散。没有事先的计划，没有设计，只有原子在空间里不规律地运动。 德谟克利特否认了神灵创造宇宙。他对宇宙存在的解释是唯物主义的；这跟自那之后其他的唯物主义解释一样，都激起了强烈的反对。 最强烈也最有影响力的反对之声源自德谟克利特两代之后的雅典长寿哲学家柏拉图。柏拉图反驳道，如果没有神灵，道德伦理将万劫不复。如果没有神之起源，国家就会分崩离析。如果不是超自然神灵创造万物，人类的道德就会湮灭。因此，人们也许可以通过感官去理解phusis（自然），但要解释它的起源，一定要涉及神灵。 所以，在他晚年写的《蒂迈欧篇》中，柏拉图勾勒了他自己认识中的宇宙及其运转方式这是第一部参照自我意识对宇宙全局进行勾勒的新科学性专著，是已知的提出万物至理（适用于万物的普遍法则）的首次尝试。这是一部杂糅之作，开篇将宇宙发端归于神灵造物主之手一股神力，一位神秘的巧匠后来又从宇宙发端转而解释宇宙目前的运转，完全没有提这与神灵有何关系。在他生活的那个时代，人们不可能再把河水的泛滥或月球的运行归因于神灵的意志。然而，宇宙自始至终与神灵无关，或者说宇宙发端并非借助神力，这对柏拉图而言是难以想象的。 环顾这有序的世界，柏拉图看到的是设计和美；他坚信，这些一定是来自有思想的东西，一定来自某种智慧的东西。所以他便开始描绘出一个巨匠造物主（Demiurge，物质世界的创造者，用已有的物质创造了我们今天看到的一切），描绘了无序、不规则的物质形成一个有序的球形宇宙的过程。这个有序的宇宙起初存在于造物主的头脑中，完美无缺；宇宙成形之后，离造物主最初的理想状态有一点差距，形成了一个可见却稍显逊色的复制品，是造物主头脑中最初真实宇宙的一个物化影子而已。 物化的宇宙包括四个基本元素土和火是最基本的元素，连接二者的纽带则是气和水。人类居住在这个物化的宇宙中，人体在某些方面反映了宇宙的结构（正如水在地球表面循环，血液在人体内循环），人类可以通过自己的感官触觉、嗅觉、视觉和听觉来理解这个宇宙。 在这方面，巧匠（造物主）就无从参与了。 当然，这只是《蒂迈欧篇》中说法的简化版而已。在柏拉图的所有作品中，《蒂迈欧篇》堪称最晦涩也最令现代读者生厌的一篇了。本杰明乔伊特（Benjamin Jowett）在他的经典译作《柏拉图对话集》（Dialogues）的导言开头这样写道。对于《蒂迈欧篇》里的对话的复杂性，他并未夸大其词。柏拉图惯用诗歌和哲学作品的语言，要用这种语言去描述一个物化现象非常吃力，因此他的文章极其晦涩，以至于要理解某句话的大意都很困难，更别说是理解整部作品的主旨了。他描述了我们是如何感知与领会的，穿插其中的还有大篇幅的哲学上的思辨（比如说，物有常势，则有定形；物不息演，则不可辨），还阐释了为何宇宙没有双脚而我们却有，此外还讲到了失落的亚特兰蒂斯（Atlantis）文明的故事。 《蒂迈欧篇》影响了随后两千多年的西方科学研究。柏拉图在研究宇宙起源时脱离了观察法，在研究万物创造时脱离了对常见现象的解释。他承认感官在研究我们周边世界时的重要作用而且，如同希波克拉底，他打开了一个不断扩张的空间，在这个空间里，可以进行科学研究而无须依靠超自然因素。 这对于新生的科学领域而言是个很棒的礼物。但是，柏拉图的这一馈赠也伴随着致命的伤害。是的，人类可以通过感官来理解物质世界。但是，由于物质现实不过是理想的一个影子，自然科学也就总是从属于形而上学了。哲学总是试图去理解那个理想中的宇宙，现实的世界是理想宇宙堕落之后的样子。科学则只是通过观察来理解这个堕落的影子本身。所以科学永远都不会引领我们找到真相，它总是要匍匐在哲学的脚下，心甘情愿地接受指正。 阅读《蒂迈欧篇》相关节选， 请登录http：susanwisebauer. comstory-of-science 柏拉图 《蒂迈欧篇》 （约公元前360年） 本杰明乔伊特19 世纪的译本至今仍旧被广泛重印，这一译本清晰易懂，适合现代读者阅读。尽管并不是所有版本的《柏拉图对话集》都收录了这一译本，但这一译本可在以下系列中找到： The Dialogues of Plato in Four Volumes, vol. 2, Charles Scribners Sonse-book, 1892. 　 《柏拉图对话集四卷本》第二卷，查尔斯 斯柯利布纳之子公司（电子书，1892 年）。 Dialogues of Plato： Translated into English with Analyses and Introduction, Cambridge University Press paperback, 2010, ISBN 978-1108012102. 《柏拉图对话集：含分析与导言的英译本》，剑桥大学出版社（平装，2010 年，ISBN 978-1108012102）。 现代译本有： Peter Kalkavage, trans., Plato s Timaeus, Focus Publishing paperback, 2001, ISBN 978-1585100071. 彼得 卡尔卡瓦格译，《柏拉图的〈蒂迈欧篇〉》，焦点出版社（平装，2001 年，ISBN 978-1585100071）。 虽同为希腊人，但希波克拉底时代研究的是物质（水、黏液、泻剂、腹部），而柏拉图时代的希腊人则主要关注抽象事物，这些事物的名字甚至很难用几个词简单翻译出来。柏拉图关注的是存在，而非诊断或处方；他惯用晦涩陈旧的词语；此外，他还特别喜欢玩文字游戏，巧妙地使用笑话和双关语。所以，柏拉图作品的各个译本迥异。以下是乔伊特对《蒂迈欧篇》第一部分某一节的翻译： 造物主为何要创造世界？他很完美，并渴望万物能像他一样（完美）。因此，当他发现这个世界无序混乱时，他使它变得秩序井然了。 以下是彼得卡尔卡瓦格对同一节的翻译： 现在我们来聊聊是什么让建筑师建造了这一切。他是如此完美，如此完美的人容不得半点的不完美，因此，像他这样一个没有半点不完美的人，希望万物都能尽量像他一样完美。而这就是关于创生和宇宙的至高无上的原理，任何一个谨慎的人都应该且必须接受它。因为他希望万物都能完美，不得有一丝粗制滥造，神因此把他的力量发挥到极致，接管了一切可见的事物；因为当时宇宙还不安宁，运转不和谐，杂乱无章，神就把这无序的宇宙变得有序了，在他看来，有序比无序要更好。 卡尔卡瓦格的翻译是字斟句酌的直译，他仔细剖析希腊语的每个表达法的结构，极力避免进行阐释；而乔伊特的译本融翻译与柏拉图的解释于一体，因此也就更容易为非专业人士理解。 如果你想全面了解哲学问题，你就去读卡尔卡瓦格的译作。如果你只想简单地了解柏拉图理想主义的大意，因为你知道随后几千年的科学研究都受到了柏拉图理想主义的影响，你最好去读乔伊特的译作。

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