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文集

1609―2009:西(科)學東漸四百年

[作者注] 去年底寫此文時,相對論天體物理國際中心聯合體正在籌備聯合國2009Astronomy 活動,準備邀請席澤宗教授參加。沒想到,噩耗傳來,澤宗兄於2008年12月27日仙逝。澤宗兄以”A new catalogues of ancient novae” (1955) “A new catalog of novae recorded in the Chinese, Japanese and Korean Chronicles…” (1965) 等文享譽國際科學史界,特別是天文學史界。他的學術貢獻難以在此一一列舉。謹以此短文遙祭老友澤宗於 天文學年到來之日。2009.1.12009年是聯合國的天文學年,用以紀念四百年前――1609年,伽裡略第一次用望遠鏡觀察天體,開創了以觀測和實驗的方法追尋宇宙起源的時代。它標誌著現代科學的興起。

按照愛因斯坦的說法,現代科學的發展依靠兩個基礎:實證方法和形式邏輯體系。愛氏說:“西方科學的發展是以兩個偉大的成就為基礎的:希臘哲學家發明的(在歐幾里德幾何學中的)形式邏輯體系,文藝復興時期發現通過系統的實驗有可能找出因果關係。在我看來,中國的賢哲沒有走出這兩步,是不用感到驚訝的。令人驚訝的是,這兩項居然被發現了。”(愛因斯坦給J.E.Switzer的信,1953)。

聯合國天文學年一事,是由意大利倡議和推動的。可能就是因為,“這兩項居然被發現了”都與意大利有關。伽裡略的天文望遠鏡無疑是實證研究方法的公認代表。歐幾里德“原本”則是由意大利人首先引進西歐的。雖然“原本”始於300BC的希臘,但直到中世紀,它並沒有在西歐留下痕跡。古希臘衰落後,“原本”只流傳於阿拉伯世界。直到1260年,才有意人Campano從“原本”的阿拉伯文本翻譯到拉丁文。

四百年前,恰恰也是西(科)學東漸開始的年代。它也是從伽裡略的望遠鏡和歐幾里德《原本》開始的,也都與意大利有關。1609之後不到十年,一架伽裡略天文望遠鏡,即被傳教士帶到中國。第一個中文歐幾里德“原本”於1607年出版,譯者是是徐光啟(洗禮名Paul Shu,1562~1633)和耶穌會士利瑪竇(Matteo Ricci,1552-1610)。今年(2008)三月,在相對論天體物理國際中心聯合體(International Center for Relativistic Astrophysics Network,http://icranet.org)的理事會上,遇到意大利外交部兩位參與2009聯合國天文學年活動的官員,談到那架進入中國的伽裡略天文望遠鏡,很可惜,它失傳了,無論在意大利或中國都找不到它進入中國後的去向。在北京建國門的古觀象臺上沒有任何天文望遠鏡(注意:17世紀以降,已是天文望遠鏡時代),更沒有關於伽裡略望遠鏡的任何記載。

天文望遠鏡沒有在中文世界裡激起探索宇宙物理起源的熱情和興趣。伽裡略用天文望遠鏡得到的第一批發現(木衛等)在1610年發表。1615年就有中文出版的“天問略”一書加以介紹。徐光啟也建議朝廷製造天文望遠鏡。然而,無論朝野,都沒有多少反應,自生自滅了。這似乎有一點“奇怪”,因為,占星或佔天都是中國曆代王朝所重視的。

比起西歐,歐幾里德“原本”進入中國,也不算晚。就印刷版“原本”而言,直到1482年才有拉丁文印刷版。其他文字的印刷版更晚,1555意大利文版,1562德文版,1564法文版,1570英文版,1576西班牙文版。徐光啟和利瑪竇的1607“原本”北京版,正處在這股翻譯和傳播潮流中。它並不太落後,比俄文,日文版大概還要早。徐光啟等與西方賢哲在走著相似的一步。然而,像望遠鏡一樣,後繼的反應,東西兩個世界炯然不同。

歐幾里德的書在西方反應極其強烈。一譯再譯,“原本”版本之多僅次於“聖經”。還出現很多批註本。它變成了一本流行的教科書。它的普及,為伽利略-開普勒-牛頓開創嚴謹科學作了必要的準備。西方精密學科都是依照“原本”的公理演繹體系展開的。牛頓的“自然哲學的數學原理”是典型的“原本”的公理演繹格式。

“原本”的影響並不限於數理學科。馬克思的“資本論”也是依照“原本”格式展開的。五十年代在北大物理系上學時,馬氏政治經濟學是一門必修課。“資本論”第一卷,一開始是一大堆定義(價值,使用價值,交換價值,剩餘價值,相對和絕對剩餘價值,剩餘價值率……),就像牛頓的“原理”一開始定義速度,速率,相對和絕對速度,加速度……隨後是有關剩餘價值產生的基本方程,即剩餘價值的產生等於生產勞動率乘以資本投入。它相當於牛頓第二定律那種動力學方程(公理)。再由此推出引理,定理等命題,如:無產階級絕對貧困化,經濟危機週期律,等等。

徐光啟和利瑪竇的中文版“原本”,沒有它在歐洲的際遇。中文的“原本” 沒有廣泛印刷流傳,沒有註釋本(只有給康熙皇帝專用的講進本),沒有變成一本青少年的教科書。系統的公理演繹格式,在中國的典籍,包括數學典籍中,是沒有的。無論在1607年之前或之後,都缺乏。直到二百五十年後,1856 年,才有李善蘭(1811~1882)與英傳教士偉烈亞力(Alexander Wylie)譯出全本的“原本”十三卷,後將其用作同文館的教材。儘管如此,也只是注意到“原本”對數學發展的重要。

如愛因斯坦強調的,歐幾里得幾何學是哲學家發明的體系,它並不限於數學家,而是所有“愛智”者都應遵循的邏輯。它是各種學問的普適基礎。歐幾里德的書名是“原本”(The Elements),而並非“幾何原本”。據傳,柏拉圖在他的學院(Academy)門口寫著:

“勿讓對幾何學無知者入內”

柏拉圖學院不只研究算學,幾何學,光學,天文學,它也包括“申辯篇”,“理想國”,“美諾篇”等。上述口號要求,無論研究那一門學問,都必須先懂得幾何學。有人考證,柏拉圖學院門口可能並沒有上述口號,而是後人杜撰的。不過,這句口號倒很切合柏拉圖學院的宗旨。柏拉圖認為真理是依靠辯論(包括詭辯)而獲得。所以,口號的含義是:對幾何學無知者,不具有參加任何辯論的資格。

符合邏輯的詭辯可能導致極富價值的佯謬(paradox)。譬如,芝諾(Zeno of Elea)佯謬揭示了兩種時間(芝諾時,和普通時)之間的非線性變換。它同描寫黑洞的兩種時間(遠處靜止觀測者時,和自由落入黑洞者時)之間的變換關係是完全類似的。缺乏邏輯規範的“辯論”,是不會有這種產品的。

公理演繹體系,有助於辨別什麼論斷是證明了的,什麼是未曾證明的,什麼是不可能證明的,什麼是不自洽的。而且,可以從“體系”中推斷新結論,或者修正舊結論。比如,根據馬克思的剩餘價值動力學方程,可以推論,正的剩餘價值可由正的生產勞動率和正的資本投入產生。正的剩餘價值也可以由負的生產勞動和負的資本投入產生,因為負乘負為正。所以,在撤回資本(負的資本投入)的條件下,破壞性生產勞動率愈高(負的生產勞動率),剩餘價值產生愈多。這是當年北大物理系學生根據公理演繹體系對馬克思“資本論”作的一個“發展”。誰要不信這個佯謬,誰就必須找到“資本論”的公理演繹體系中的邏輯漏洞。

美國“獨立宣言”也具有“原本”風格。“獨立宣言”的第一個論斷是“我們認為下述真理是不證自明的:人人生而平等”。這是一個典型的“歐氏公設表述。“不證自明”是歐幾里得“原本”中的五個公設的基本特徵。據記載,A.林肯(1809-1865)認為,“人人生而平等”乃自由社會的第一公設。它很像現代宇宙學的第一公設――宇宙學原理:整個宇宙是沒有中心的,處處是平權的。

“獨立宣言”的“幾何學”式表述,並不奇怪,起草“獨立宣言”的T.傑斐遜一生酷愛歐幾里得“原本”。傑斐遜受過良好教育,專業建築師,自然懂得幾何學。退休以後,“原本”仍是他最愛讀的書之一。林肯早年並沒有受過良好教育。“原本”是他後來自學的。當他成為國會議員後,仍用零星的時間鑽研“原本”。他說,他的心靈靠三本書造就:“聖經”,“原本”和莎士比亞。“聖經”使他看到全能的上帝;“原本”令他發現理性的威力;莎士比亞則驅使他讚美和服務於善良的人。同時代的中國政治家曾國藩(1811-1872)也曾重視“原本”。曾國藩在洋務運動初期,1865年,就支持刻印“原本”全本,併為之寫序。他強調邏輯證明的重要性,主張“不能僅知演算,而不知其所以然”。後世崇尚林肯或曾國藩的政治家甚眾,可惜,極少提到他們崇尚的“原本”的理性威力。

徐光啟特別強調“原本”的普適性,他說“原本”是“舉世無一人不當學”的。他還預言,此書“百年之後,必人人習之”。到今天,已不是百年之後,而是四百年有奇了。“勿讓對幾何學無知者入內”,“原本”“必人人習之”,仍然不是過時的話,特別是在尚未被“原本”理性威力開化過的地方,無論東方,還是東方的東方。

2008年11月,Tucson

刊登在 2009 華夏快遞 kd090105.