科学通史讲稿2:科学前史

 

上次课我们提到了科学史的编史学,包括思想史和社会史等不同的编史策略。我们不能把科学看作一个现成固定的标准,站在现代人的视角居高临下地裁量历史。要有历史意识,尝试回到历史语境去理解事物的来龙去脉。

“科学”这个概念本身也不是现成固定的,在不同的视角和不同的语境下,有着不同的含义。

每一种科学史的编史策略,都蕴含某种对科学是什么的理解。例如思想史更多地把科学看作一套特定的观念系统,而社会史更多地着眼于一类特别的社会活动。那么科学究竟是观念系统,还是社会活动呢?这并没有确定的答案。

词典会对概念给出一个权威的确定解释,但必须记住词典本身是历史的产物,也就是说,总是先有了人们对概念的使用,才会有人把这些概念的使用方式收集编纂到词典之中。而词典是死的,概念是活的,每一个概念在实际的使用中往往是多义的,而且其含义是随着历史不断变化的。

 

新近的新华词典对“科学”给出了如下的定义:科学是“反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系”。但这显然是一个当代的解释。例如“自然”、“客观”、“分科”、“体系”等概念,都不是古已有之的。

我们现代汉语中的大量词汇,其实是来自于日本人对西方概念的翻译,其中最主要的贡献就是日本翻译家西周(1829-1897),科学、技术、理性、感性、哲学、艺术、归纳、演绎、自然、社会、客观、体系、物理、化学等等,这些词汇都是转译过来的,在中国古人那里并没有对应的词,或者相应的词意思完全不一样(如自然、社会)。

也就是说,我们拿着现代汉语词典到古代去,是找不到“科学”的。你拿着这套定义去给古人解释什么是科学,那简直是不知所云的。

 

那么写一部跨越古今的科学史如何可能呢?我们究竟应当把古代人的哪些思想和哪些活动写入科学史呢?

我们上次课提到,传统的方式是辉格式的历史,也就是拿我们当代现成的科学成就作为标准,去筛选古人的成就,但这事实上会把古人的思想和行动与他所处的历史语境相剥离,最终写出来的只是一个静态的年代表,而无法深入理解历史的前因后果。

但是我们也不得不承认,一定程度上的“辉格式”态度是不可避免的,正是因为科学在今天如此重要,我们才要去追究科学的历史。历史学家克罗齐有一句名言,“一切历史都是当代史”,就是说历史总是从当代人的视角出发的。

但从自己的视角出发写历史,与所谓辉格式的历史并不一样,关键还是在于你是否有所自觉。人总是有所偏见的,但自觉的偏见可能成为洞见,不自觉的偏见才成为成见。我们从自己的立场出发去梳理历史,其目的不是居高临下地去对古人评头论足,而是最终要回过头来反思自己的立场。

所以我们在追溯“科学史”时,当然要从某种科学观出发,以我们对科学是什么的理解,去筛选和整理史料,但同时我们不能永远停留在“出发点”,出发点同时也是我们的终点,在进入历史语境之后,我们还要回过头来反思我们的观念。

就好比说我要进入一门陌生的文化,我可能先要借助一本词典,这本词典在一门陌生的语言与我的母语之间建立了某种对应关系,这些对应帮助我进入这个陌生的语言世界。但如果我始终停留于以词典为准的程度,始终只是用母语中的现成概念去理解那些不同的概念,那么我恐怕永远无法融入不同的语言世界。只有到我能够甩开词典,甚至搁置母语,直接去体会另一种语言,我才算进入了这个世界。当然,这不是说我们放弃了母语,最后我们还是会回过头来,重新审视最初的词典,乃至反省自己的母语所蕴含的思维定势。

今天开始我们要进入科学史的正题,会涉及一些人物、事件和故事,但我希望同学们始终把“什么是科学”这个问题记着,更要始终小心诸如“自然”、“客观”、“知识体系”等关键概念。

 

准确来说今天还不是正题,今天讲所谓“科学前史”,从原始人讲到几大文明古国。所谓“前史”,我的意思是在这段时间“科学”还没有真正登场,今天讲的内容只是科学登场之前的铺垫。

为什么要讲这一段铺垫呢?其实我自己也不是特别坚决。当然我们也可以从古希腊开始讲,这才是科学的起源。但凭什么说科学起源在古希腊呢?古希腊科学比起更早的或其它文明的知识传统而言,究竟有什么独特和新颖之处呢?希腊科学究竟是人类智能发展的一种必然产物,也就是说,它不在希腊诞生,也早晚会在其它地方诞生。还是说它是一种非常特异的形态,只有在得天独厚的独特环境下才应运而生呢?当然,这些问题并没有标准答案,但是通过把希腊科学与其它知识传统相对比,我们也许更容易有所理解。

 

我们知道我们这种动物属于人科—人属—智人种。人科的标志是直立行走,大约在500万-800万年之前;人属的标志是使用工具,第一种人属成员被称作“能人”,诞生于大约250万年前;而在大约200万年前出现的“直立人”一般被认作现代人类的祖先,直立人脑容量更大,但与现代人相比仍有较大差距。

到25万年前左右出现的“智人”在解剖学上几乎与现代人没有差别了,在同时期还有一个人种与智人长期共存,那就是尼安德特人。也有学者认为尼安德特人与智人非常接近,可以被视为一个变种或亚种,因此称作尼安德特智人。尼安德特人的脑容量比我们更大,也能制作精巧的工具,有一定的社会组织,懂得照顾病人、尊重死者。

在2010年科学家在西伯利亚又发现了一个新的人种,被称作丹尼索瓦人。在3万年以前,尼安德特人和丹尼索瓦人都还生活在地球上,并且肯定与智人有过交流。最新的DNA研究显示现代欧洲人大约有1%-4%的尼安德特人基因,美拉尼西亚和澳洲原住民有6%的丹尼索瓦人基因。

人的进化《世界科学技术通史》图1.1

 

 

n一个尼安德特男孩复原相《人类简史》(最初人们偏向把尼安德特人描绘成野蛮的穴居人,但新近的研究暗示尼安德特人与现代人更加接近)

 

现代人成为地球上唯一的人属动物,可能不超过3万年的时间,这个时间在进化史中是非常短暂的。而在此之前,人类的演化史绝非一条逐步递进的线性历程,事实上大多数的进化分支最后都断绝了。我们究竟为何成为唯一的胜出者,其中或许有很大的侥幸成分。

 

我们从现代回过头看,自然会认为我们的进化优势在于智能。但这件事情其实是很可疑的。人类通过强大的技术力量最终占领生物链顶端,可能也就是不到十万年内的事情,而在数百年的进化史中,智能的优势并没有那么明显。即便人能够打造一些石器,但你抡起石斧也未必能单挑得过一头大猩猩,更何况那些大型野兽。所以人类长期以来其实是处于食物链中游的,因此人是杂食动物,有时候还要食用腐肉。有一种猜想说最早的石器主要是用来敲开骨头吸食骨髓用的。

直立行走带来的优势也并不明显,要不然那么多哺乳动物也不会只有这么一种特立独行了。直立行走导致双手的解放,双手的解放最初的意义恐怕不是所谓的制作工具(制作工具是能人的标志,但人科动物就已经直立行走了),可能有利于采集食物,或者有利于较复杂的手势交流。

人类的体型为了适合直立行走导致了某些副作用,特别是女性的骨盆变窄,另一方面人的脑容量又在增加,这导致人类女性在生育时遭受极大的痛苦。在前现代,乃至现代的不发达地区,难产始终是导致女性死亡的主要原因。

 

 

与其它灵长类动物相对比,人类新生儿的体型明显偏小,怀孕周期明显偏短,也就是说,在某种意义上,所有的人都是早产儿,这可能是为了抵消直立行走的一种进化策略。于是相比于其它哺乳动物,人类的新生儿是极其软弱的,许多动物生下来就会跑了,而人类可能要到好几岁才能脱离母亲的怀抱,直到十几岁的人类儿童与成年人在体型上仍有显著的差距。

这种现象很可能促进了人类的社会性,因为婴儿必须长期受到母亲的照顾,而这期间母亲的觅食无疑会受到妨碍,这就要求祖母、父亲或其它社会成员形成某种稳定的互助关系。

除了早产之外,人类女性更是过长的寿命,也就是说,几乎只有人类女性存在“更年期”(已经发现的另两种存在更年期的动物是短鳍领航鲸和虎鲸),也就是说人类女性能够在失去生育能力后继续存活很久,几乎和育龄一样长。那么这种继续消耗资源但无法繁衍的存活方式有什么进化优势呢?一个令人信服的解释是所谓“祖母假说”,即祖母的存在虽然不能继续繁衍DNA,但能够帮助已经繁衍的DNA更好地成长。

老人不仅失去了生育能力,其谋生、觅食的能力也在衰退,但她们的存活仍然提供着进化优势,这恐怕就在于她们能够持续提供的阅历、技能或知识了。

虽然其它动物也有一定程度上使用乃至发明“技术”的能力,甚至一些动物可以把学会的技术教给同伴或后代,但是它们很难把技术知识的传承作为一种稳定的社会机制。

 

无论如何,使用技术无疑是人类的特长。有个古希腊神话讲到,众神创造各种动物的时候,爱比米修斯负责给每一种动物分配一种技能,结果爱比米修斯一个疏忽,忘记给人类分配技能了,结果发现人既没有力量也没有速度,没有尖牙利爪,连保暖的皮毛都没有,实在是太可怜了,普罗米修斯实在看不下去了,于是偷来火种送给人类。

这个神话颇有象征意义,它暗示人对技术的倚重恰恰缘于人的欠缺,人的肉体缺乏技能,因此只能借助肉体之外的器物来延伸自己的技能。

所以说人类史在很大程度上就是技术史,人之为人,也是通过技术来界定的。好比现在我说我是一个老师,我是一个农民,我是一个军人,我是一个水管工……我是“谁”这个问题往往就是以我操持着哪种技术来界定的。

 

 

我们现在对人类史前史的分期,也是依据相应的技术成就来断代的。从250万年前能人的出现到距今约1万多年前,被称作“旧石器时代”,而从1万多年到约4000年前则是“新石器时代”。旧石器时代到新石器时代的标志是打制石器到磨制石器的发展。这种划分方式是英国考古学家卢伯克于1865年首先提出的。很显然,这种划分方式有极大的片面性,基本上只是受制于考古学的材料。石器显然是最容易保存下来的东西,我们可以想象原始人使用更多的可能是木器而不是石器。而且除了外在的器具之外,社会结构、宗教仪式等“非物质文化”的发展可能更加重要,例如尼安德特人的石器似乎并没有显著的弱势,但最终被现代人驱逐了,这很可能与双方的社会结构有关,但这些方面难以在考古学上考证。(有一些间接的证据,例如在智人的遗址中能够发现远距离贸易的证据,而在尼安德特人遗址中大多只有就近的材料)

语言是一种难以在考古学上呈现的重要技能,一般认为语言的出现大约在5万年到10万年前,但新近的基因学和考古学暗示尼安德特人很可能也拥有复杂的语言能力,这样的话语言的起源可能比学者们想象还要早得多。当然,我们指的是足以承载一套抽象的知识体系的复杂语言,至于简单地传达某些特定信息的语言,许多动物就已经有了。许多动物能够用叫声提示周围的危险,甚至具体来的是狼还是狮子也能够传达。但如果说用语言虚构出一整套神话故事,塑造出理想化的或根本不现实的抽象形象,这恐怕只有人类做得到。猴子能够说“狼来了”,但理解不了“狼图腾”。而这类抽象的符号、虚构的故事,能够把超越家族之上的大量人口组织在一起,让陌生人之间的合作也成为可能。

语言也使得理论化的知识成为可能。从广义上说,技术就是知识,制作和运用工具都需要“知识”,这种知识可以通过手把手的教学和模仿代际传承。不过,更接近所谓“科学”的,还是那些只有通过抽象的概念才能表达的无形的知识。

当然,在原始的口语社会中,在缺乏文字的情况下,口语词能够支持的抽象思维是极其有限的。抽象思维的一个要素是在概念与概念之间建立复杂的关联结构,而不只是在概念与事物之间建立关联。这一点依靠纯粹的口语是极难做到的。口语是流动的,无法把一个概念固定下来,口语词是“抓不住”的,概念总是在相应的语境中被唤出的,难以从语境中剥离开来,让概念本身作为一个思考和谈论的对象。

对于现代无文字地区的一些研究也佐证了口语文化的独特性,例如研究者要求被试对铁锤、锯子、圆木和斧头四张卡片进行分类时,文盲不能理解“只有圆木不是工具”这样的思路,而是坚持情景化的思维“它们都一样,锯子锯木头,斧头砍木头,如果要扔掉其中的一件东西,我就扔掉斧头,斧头干木工活不如锯子好”。研究者发现,只要接受过最初步的识字教育,被试的表现就会截然不同,而这与他们所学的具体知识和阅历的丰富程度无关。

后面我们讲近代科学的兴起时还会提到印刷术的地位,现代科学与其说是直面自然世界,不如说是首先面对着文本世界的秩序。在口语文化中,人们的思维方式是具象的、情境化的,所谓万物有灵的。所谓万物有灵,倒未必是说古代人相信每件事物都一定有某种灵魂,关键是古人运用概念的方式很难让他们把某一事物当作一个与它物无关的,孤立的、客观的对象来谈论,而是习惯于拟人化的言说方式。

yuexiang《世界科学技术通史》

当然,在文字出现之前,肯定也有结绳记事之类的记录手段,使得一定程度上的客观化知识成为可能。例如一批从40000年前起的旧石器时代的考古发现,揭示了可能是人们持之以恒地记录月相变化的努力。(图为15000年前的一块猛犸象牙)

 

 

 

 

新石器时代以磨制石器为标志,实际上更加重要的标志可能是陶器的发明和农业、畜牧业的出现,总而言之,是定居生活的兴起。

在旧石器时代,人类以狩猎和采集维生,居无定所。当时也几乎没有驯化的大型动物来运载行李,迁徙时能够携带的顶多也就是两只手拿得下的东西,因此可以想象,除了口耳相传的一些知识之外,很难形成长期而稳固的文化传承。

农业革命是定居生活的前提,从大约1万年前开始,世界各地的居民开始有意识地栽种和培育某些植物和动物,除了狗和马之外,大多数家畜和农作物都是在这个时代被驯化的,例如:

 

近东或新月沃地:小麦、豌豆、橄榄、绵羊、山羊

中国:稻、黍、猪、蚕

中美:玉米、豆、火鸡

南美:马铃薯、骆马

北美:南瓜

新几内亚:甘蔗、香蕉

西非:小米、非洲稻、高粱、小麦
Centres of origin and spread of agriculture

 

 

 

英文驯化(domestic)一词源自拉丁语的房屋(domes)。中文“家”一字也是房子里养了头猪的形象:jia 。显然,定居与驯化相关,甚至在某种意义上,定居生活就是人类的自我驯化。

与其说人驯化动植物让它们适应自己的生活,不如说人们同时也在驯化自己,改变自己的生活方式以适应这种新的食物摄取形式。

事实上这种新的生活方式并不更加舒适。考古学和人类学考察揭示出,原始的采集者可能过得非常悠闲,三四天的采集就足以满足一周所需,而且食谱非常多样化,营养丰富。而现代采集者已经被农人逼到了沙漠和丛林深处之类的偏远地带,那么远古时期生活在富饶地区且人口密度更小的采集者的生活又如何呢?当然,他们的平均寿命很低,但很大程度上是受了早夭和难产致死的拖累,仅就食物摄取的形式而言,采集者似乎并不比农人更加艰苦。他们的食谱非常多样,不必担忧洪灾、蝗灾等各种毁灭性的灾害;在蓄养家畜之前,原始人也很少受传染病的困扰。

农业带来的是单位面积粮食产量的剧增,但这同样使得人口密度激增,人们的工作压力和互相之间的冲突也随之增高了。

但进化论就是这么残酷,它不管你哪种生活方式更加舒适,而只管哪种生活方式更善于繁衍,最后当然是善于繁衍的一方胜出了。

 

 

所以最初人们为什么要去驯化植物这个问题是令人困惑的。特别是野生小麦、野生玉米之类,看起来类似野草的东西,吃起来还特别麻烦,为什么人们会一代一代地努力去驯化培育它们呢?一种说法是迫于冰川期食物减少带来的生活压力,还有一种比较偏门的说法是,最初人们并非为了实用目的而栽培它们的,它们和花卉一样,是原始园艺的一部分,直到它们的食用价值突显出来时,它们已经被培育多年了。

这种猜想并非无稽之谈,在最古老的遗迹中也能够发现人类的爱美之心。许多技术发明,包括轮子、蒸汽机、电力等,在最初往往都是作为无用的玩具出现的,即便在今天,游戏和娱乐也始终是技术革新的一大动力,那么我们为什么非要把原始人想象成在生存压力下苦苦挣扎的人呢。

芒福德就猜想,原始人面对的主要问题并不是如何应付自然界的压力,而是如何排解过剩的心理能量。通过游戏、艺术、仪式等活动,人类首先学会如何控制自己的身体、驯化自己的生活,然后才谈得上对自然的控制和对其它物种的驯化。

这类猜想难以从考古学上得到证实,但其实任何基于可怜的考古遗迹对原始人生活方式的猜想都没有多少证据,但许多时候我们需要这些猜想。(值得补充的是,这类猜想与进化论的原则并不矛盾,进化论只关注最后的结果能够带来多少生存优势,但产生结果的变异被诉诸于偶然性。但人类进化史中除了基因层面的随机变异之外,在技术史中的偶然性并不排斥额外的解释)

 

 

还是芒福德,他关于农业革命的后果也开了一个脑洞,他设问:在农人取代了采集者后,原来的那些狩猎—采集者到哪里去了?当然一部分应该是被同化了,一部分被逼退到偏远地区了,另一部分被肉体消灭了,但总有一些留存下来的部落学会与农人共存。他们可能成为了第一代的武士或军人阶级。他们的长矛和弓弩不再需要用来摄取食物,但他们的武力可以用来护卫村庄和城池,可以用来对内维稳,对外掠夺。这种职业化的暴力使得一个大型集权社会成为可能。

从定居到城市的兴起,人的职业分工和阶级分层被固化在不同的建筑之中,贫民住在边缘的贫民区,富人住在中心的堡垒或宫殿,这种分化的居住方式又反过来加固了阶级的分层,如此发展下去,人类社会就如一座城市那样,形成了从中心到边缘层级分明的集权社会。

当然,另一种比较主流的说法是,农业革命之后,水利工程要求某种集中化的组织形式,因此越依赖水利工程的地域,越有可能形成集权社会。

这两种说法也许并不矛盾,集权社会的形成恐怕是许多因素交织的结果,铜器的出现恐怕也是至关重要的一环。

 

 

总之,在几个农业革命的中心地带,形成了一些大型城市或者集权的王国,包括公元前3500年在美索不达米亚,前3400年在埃及,前2500年在印度河流域,前1800年在黄河流域,前500年在中美洲,以及前300年在南美洲。这6大文明的起源大致是相互独立的,因此可以称作文明的发祥地,或者说原始文明。

文明发祥地《世界科学技术通史》

这几大文明古国大多数都产生了自己的文字系统,这也使得跨越更长时间和更广空间的交流成为可能,使得理论化知识及其传承成为可能。

 

 

我们重点提一下美索不达米亚和埃及,因为之后的希腊文明就在这两大文明的辐射范围之内,希腊科学也在一些方面继承了这两大古文明的传统。至于中国文明,我们可能以后安排一次专题来讲。

美索不达米亚是希腊文“两河之间”的意思,也称作两河流域,大致在今天的伊拉克那里。

这块区域是最古老的人类文明发祥地,但可能是由于地理位置的关系,这里不断地发生异族征战,王朝更迭频繁,最重要的几个大的集权王朝包括:苏美尔(前5000-前2700)、古巴比伦(前1894-前1595)、亚述(前800-前612)、新巴比伦(前626-前539)等。

 

在公元前3200年左右,苏美尔人发明了楔形文字,这是世界上最早的文字之一,从象形逐渐发展简化。

Tontäfelchen Mesopotamien 3200vChr 1乌鲁克前3200年的文字 左边是数字4,右边象形符号代表物品。最初楔形文字是象形文字,后来发展为音标文字。

http://img.czfcw.com/UploadFile/201503/NewsFile/2015030710535154367.jpg3750年前的“差评信”,抱怨买到的铜锭质量太差

 

 

古巴比伦人在数学方面成就很高,他们已经能够解一元一次、二元一次、一元二次甚至一元三次方程,另外还发现有讨论级数问题的泥板,他们用近似值的方法算出根号2 =1.414222。在几何学上古巴比伦人把圆分为360等份,并求出π=3.125;他们在三角学方面不仅掌握了计算直角三角形和等腰三角形面积的计算方法,还知道相似直角三角形对应边成比例、等腰三角形顶点垂线平分底边及内接半圆的三角形为直角三角形,最了不起的是他们掌握了在直角三角形中,斜边平方等于两条直角边的平方和。巴比伦人还计算了正五边形、正六边形、正七边形的面积和边长的比例。(维基百科)

File:Ybc7289-bw.jpg前1600-前1800年 古巴比伦人计算根号2

 

巴比伦人的60进制和360°角度制依旧保留在现代人的计时器和量角器中。

巴比伦人的天文学也非常发达,前2000年左右,美索不达米亚人已经能够区分恒星和行星;前13世纪巴比伦人绘制了十二星座图,对十二星座的划分和命名流传至今。后来希腊天文学也直接吸取了巴比伦的星图和天象资料。

 

 

 

古埃及位于北非尼罗河流域的中下游,开始于公元前32世纪左右时美尼斯统一上下埃及建立第一王朝,终止于公元前343年波斯再次征服埃及。共经历了前王朝、早王朝、古王国、第一中间期、中王国、第二中间期、新王国、第三中间期、后王朝9个时期31个王朝的统治,总体来说政权极其稳定和持久,这与它相对封闭的地理环境有关。

到公元前332年,亚历山大大帝征服了埃及地区,在这里建立的亚历山大城成为了希腊化时期的学术中心,以后还会提到。

古埃及也有发达的数学和天文学,但比起古巴比伦来说还是逊色一些。

根据希腊人的说法,几何学(Geometry)源于埃及人的“测地术”,出自尼罗河定期泛滥后重新丈量土地的需求。泰勒斯、毕达哥拉斯等哲学家都有到埃及游学的传说。

就科学技术史而言更值得一提的是其医学和工程方面的成就。

医学方面由于木乃伊的制作,发展出丰富的解剖学和相关医药知识,至少在公元前2500年就有了医生实施外科手术的证据。

古埃及在工程方面的最高成就无疑是著名的金字塔。其实金字塔的建筑本身并没有太多神秘之处,关键在于能够稳定而有效地调动那么多劳动力的社会机制,这种社会机制像冷酷的机械那样不停地运转,人们自觉或不自觉、自愿或被迫地成为这个巨型机器上的螺丝钉。芒福德称其为“巨机器”。

 

 

补充读物

 

人类简史:从动物到上帝…

枪炮、病菌与钢铁

刘易斯•芒福德著作精萃

 

 

关于 古雴

胡翌霖,清华大学科学史系助理教授。本站文章在未注明转载的情况下均为我的原创文章。原则上允许任何媒体引用和转载,但必须注明作者并标注出处(原文链接),详情参考版权说明。本站为非营利性个人网站,欢迎比特币打赏:1YiLinDDwvBLT19CTUsNHdiQhXBENwURb

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