希腊哲学与科学之间的关系（续）
2016/4/22 哲学园
接今日上篇
希腊哲学与科学之间的关系(续)
郝刘祥
三、亚里士多德的本体论与经验科学
“吾爱吾师，吾更爱真理。”亚里士多德(Aristotle of Stagira,384-322 BC)的这句广为流传的名言，表明其理论是在批判乃师的基础上发展起来的。柏拉图的相论所面临的最大的困难，就是相与事物的分离：相在事物之外，因为变得与事物无关了。所以亚里士多说，所谓分有说，不过是诗意的神话：
尤其值得注意的，是可以提出一个问题讨论：“型”对于可感觉到的事物，不管是永恒的还是可生灭的，究竟起什么作用？因为它既不使事物运动，又不使它们变化，还不能有助于取得对它们的知识(因为它并不是事物的本体，否则它就在事物里头了)，而且无助于事物存在，如果它不在那些分沾着它的事物里头的话。……况且从一般的意义看，是无法说其他事物来自“型”的。说“型”是模型，其他事物分沾着它，那不过是在说空话，打诗意的比方而已。[转引自：柏拉图2004，页642-643；《形而上学》991a]
按照亚里士多德的本体论，本体是个体事物，是质料和形式的结合体。亚里士多德认为，形式(也就是型或相)不能离开个体事物的质料而独立存在；另一方面，他又认为，形式可以离开这个或那个事物的质料而存在。换句话说，形式是一个种的所有成员所共有的本质属性。比方说，人的形式(有理性的动物)不能离开一个人而独立存在，但总可以离开某个人而存在
(比方说那个人死了)。形式是种的共相，因而是普遍的、客观的，并且在种的意义上是永恒的，但它不是本体。
形式不能离开质料，同样，质料也不能离开形式。最原始的质料，所谓“基质”，仅在思想中可以与形式分离。基质既不能生成也不能被毁灭，这个概念显然是柏拉图《蒂迈欧篇》中空间容器或受体概念的发展。像柏拉图一样，亚里士多德也认为，水、土、气、火四元素不是真正的元素，它们之间可以相互转化，但他不同意将它们归结为几何形体，而是看作基质与冷热和干湿这两对基本性质结合而成的简单物体：土是干与冷的组合；水是湿与冷的组合；气是湿与热的组合；火是干与热的组合。月下界的一切事物的质料最终都是由这四种简单物体构成的。简单物体可以构成复杂物体；对于复杂事物而言，质料与形式是相对的，比如说器官是人的质料，但又是组织的形式。
1.变化问题的考察
亚里士多德对于科学发展的最大贡献，从思想史角度来讲，就是对希腊哲学的根本问题——变化问题——所作的考察。亚里士多德对变化问题的解释，是在上述本体论的基础上添加两对概念来实现的。这两对概念，作为对质料与形式这对概念的补充说明，在某种程度上来自经验的提炼。所以，罗素在《西方哲学史》中说，亚里士多德的学说是“被常识所冲淡了的柏拉图学说”[罗素1997，页217]。
第一对概念是潜在与现实。亚里士多德认为，除了上帝之外，一切个体事物的形式都处在潜在和现实之间的某个阶梯上，只有在最低种的意义上，形式才是完全现实的。比方说，一颗种子只是潜在的大树，树的形式在种子身上只有部分的实现；再如，理性作为人的形式在小孩身上或在睡眠状态时都是潜在的。潜在向现实的转化，亚里士多德称作“现实优先原则”。
第二对概念是目的与动力，它与前一对概念密切相关。亚里士多德认为，宇宙中一切事物的变化，都是朝向自己的目的，即尽可能充分地实现自己的形式。形式既然内在于个体事物，因此目的就是内在的，并且几乎可以说是无意识的。形式一目的就是个体事物运动和变化的根源；所谓“自然物”，就是自身内具有运动和变化根源的事物，是因本性而不是因偶性而存在、运动和变化的事物。亚里士多德是一位目的论者，但他并不是完全拒绝机械论的解释。动力因，在他那里，主要用于说明因偶性而造成的运动和变化，这主要有两种情况：(1)“人为”对“自然”的干预，比方说，砍伐树木来制作桌椅；(2)“自然”对“自然”的干扰，比如，太阳的运动所造成的月下界的变化，包括四元素之间的转化、风雨雷电的出现、动植物的产生与消亡等等。
亚里士多德将一切变化分为四类：(1)位置的变化，如水向下流或气向上升； (2)性质的变化，如水变成气；(3)数量的变化，如植物的生长；(4)实体的变化，即生成与灭亡。上述四类变化中，位置的变化是最基本的，所有其他的变化都以位置的变化作为基础：水变成气既有位置的变化又有性质的变化；生长是形态的扩张，既有位置的变化又有数量的变化；生灭则是以太阳位置的变化作为前提的。位置变化即运动，亚里士多德根据运动的原因将其分为两大类，即自然运动和受迫运动。自然运动是事物依本性的运动，或者说是目的因所导致的运动；受迫运动是因偶性的运动，即动力因所导致的运动。亚里士多德对这两种运动的解释，主要基于秩序(自然位置)与扰动(接触作用)这一对概念。
按照亚里士多德的思想，宇宙中一切事物都有自己的自然位置，自然物在不受外力干扰时，有回归自身的自然位置的倾向。对于简单物体来讲，回归自然位置就是它的目的。土的本性是绝对重⑥，因此它的自然位置是地球；火的本性是绝对轻，其自然位置是月下界的上部；水和气的本性是相对重和相对轻，它们的自然位置分别是地球表面和月下界的下层。从月天球向内，依次是的火圈、气圈、水圈和土圈(即地球)。月下界一切物体的自然运动都是直线运动，不是上升就是下降。亚里士多德注意到了自然下落物体运动的加速现象：加倍一个物体的重量，物体通过一定距离所需的时间减半⑦。在《物理学》中，他还谈到了介质的疏密对速度的影响：空气比水稀薄多少，在空气中的运动就要比在水中的运动快多少。不过这些讨论是零星的，并且相对于亚里士多德的理论而言，是非常枝节性的问题。亚里士多德的运动不是状态的变化，而是潜在的实现；运动的目标是回到自然位置，或者说恢复宇宙的秩序。静止、平衡、秩序才是亚里士多德运动理论的核心。
受迫运动是一种非自然的运动，是违背事物本性的运动。物体在外力的作用下，会离开其自然位置。土的自然位置是地球，但一块石头抛出后，会向上运动。由于亚里士多德只承认推和拉这两种接触作用，石头脱手之后的动力问题便成为该理论的一个疑点。亚里士多德本人的解释是，石头向上飞行时会扰动下面的空气，从而推动石头继续向上升，这样介质便成为受迫运动的动力。由于介质既是自然运动的阻力，又是受迫运动的动力，所以亚里士多德否认真空的存在。
亚里士多德的宇宙是一个秩序井然的宇宙，地球静止处于宇宙的中心，从中心向外依次是镶嵌着月亮、水星、火星、太阳、金星、木星、土星的天球，最外层是镶嵌着恒星的天球⑧。月下界的一切都是由四元素构成的，而月上界的广阔空间中充满着“第五元素”——神圣的以太⑨。以太存在的理由是：各层天球的运动都是匀速圆周运动，这种运动是永恒的，不可能是受迫运动，因此是自然运动；由于四元素的自然运动都是直线运动，因此构成各层天球的只能是“第五元素”。以太的神圣性表现在，它除了作圆周运动外，没有任何其他变化。亚里士多德断言，整个世界是一个有限的封闭球体：既然一切物质都包含在世界之内，那么世界之外连时间、位置和真空都没有，因为时间是用物体的运动来测量的，位置需要有物体来占据它，甚至真空也是参照物体的容器来设想的。
人们常说，亚里士多德的物理学是常识物理学，这种说法其实是不对的。亚里士多德物理学中的四对基本概念——质料与形式、潜在与现实、目的与动力、秩序与扰动——无论如何，仅仅基于日常经验是得不出来的。常识和经验，不过是亚里士多德批判希腊先贤诸说的工具之一，另一个工具，更强有力的工具，乃是他的逻辑论证，特别是系统地诉诸矛盾律和排中律。亚里士多德是古希腊科学和哲学的集大成者，他的理论是基于逻辑和经验来考察希腊先贤特别是柏拉图的学说的结果：他的本体论是柏拉图相论的发展；他的宇宙论脱胎于柏拉图《蒂迈欧篇》的痕迹非常明显⑩。亚里士多德的物理学是一个严整、精致的理论，而不是对常识的生硬复述，“虽说以常识经验为起点，却是把它们纳入一个条理分明的体系之中。”[科瓦雷2002，页816]
对亚里士多德物理学的另一个流行偏见，是认为它阻碍了物理学的发展。诚然，亚里士多德的理论是错误的、过时的，但它在科学史上扮演过重要作用。事实上，没有亚里士多德就没有物理学，因为物理学(特别是动力学)是他开创的。在柏拉图那里，研究流变世界的物理学或自然哲学不过是“意见”，而不是真正的“知识”。亚里士多德把这个看法扭转了过来，将物理学作为与数学和形而上学并列的三门理论科学之一。更重要的是，亚里士多德的理论为后人指明了探索的方向，那就是回答抛体运动的动力是什么。试想，如果没有亚里士多德的严整理论，谁会去注意投掷石块这样平常的事实？谁会想到这里面竟然隐藏着深刻的问题？人们思考这个问题，是因为它是亚里士多德物理学的基础环节，同时又是该理论的薄弱环节。对这个问题的正确解答，标志着近代科学的诞生。
2.经验研究的价值
亚里士多德根据人类认识活动的目的，将学术分为三大类：(1)理论之学，包括形而上学、物理学和数学；(2)实用之学，包括伦理学和政治学；(3)技艺之学，包括修辞学和诗学在内。这三类学术的目标，分别指向知识、行为和制造。三门理论科学中，物理学研究自身拥有运动和变化来源的事物，即自然物；数学研究不变的、但不是独立存在的事物，即数和形；形而上学研究不变的、同时又是独立存在的事物，即上帝(11)。物理学之所以取得与数学和哲学同等的地位，是因为物理学的对象也是普遍的，是具有共同形式的种或类。由于质料和形式不能离开个体事物而存在，因此物理学的研究又必须从具体观察个体事物开始。
最能昭示这一点的莫过于亚里士多德的生物学研究。生物学是亚里士多德最为关注的学科，因为动物身上形式因和目的因表现得最为明显。这里的目的因，大体相当于我们今天的功能概念；而形式因无疑首先指的是生物的结构 (严格讲，形式因应该指的是结构与功能的统一体)。要了解动物的结构，仅仅观察动物的外部形态是远远不够的，我们必须通过解剖来观察其内部的构造。在《动物志》中，亚里士多德描述了500多种动物，包括120种鱼类和60种昆虫，其中他解剖过的大约有50余种。他的观察能力和解剖技巧，令许多后来者极其钦佩。他观察到鲸类是哺乳动物，有几种软骨鱼是体外胎生的，还有些鱼可能是单性繁殖的。他详细描述了反刍动物的四个胃室和小鸡胚胎的发育过程。他还认识到胳膊、前腿和翅膀是同源的，骨头和鱼刺、羽毛和鳞片也有类似的对应关系。
亚里士多德研究动物的目的并不是为了描述，而是为了确定在动物身上起作用的原因，特别是形式因和目的因，也就是动物的各种生理功能，进而为动物的自然分类提供依据。亚里士多德探讨了包括营养、生长、繁殖、呼吸、运动、感知在内的各种生理学问题，其中繁殖是他最感兴趣的，他的一些出色观察和精辟讨论大多与繁殖问题相关。作为系统动物学的奠基人，亚里士多德自然认识到分类问题的困难。他的分类标准，首先是根据动物的繁殖方式来划分大类(胎生的、卵生的、无性繁殖的、自然发生的)，进而根据同源器官之间的差异来划分类(胎生四足类、鲸类、鸟类、卵生四足类、无足类、鱼类、软皮类、软甲类、贝壳类、昆虫类、半植物类)，类下面再划分种，种按其定义是不变的。
动物学之外，亚里士多德进行过广泛考察的另一个领域是气象学。这里，他在观察的基础上分析了月下界四元素在太阳运动的影响下所发生的各类现象，包括它归之于火圈的流星、彩云、彗星和银河，气圈和水圈中的风雨雷电、江河泉海、彩虹幻日，以及地表物质在冷热或干湿变化时所发生的物理化学变化。
作为柏拉图的弟子，亚里士多德身体力行地从事如此大范围的经验研究，确实是一个惊人的事实，其意义也非同凡响。诚然，亚里士多德的著作中包含了许多严重的困难和错误，但他立下了整个科学研究的规模。由于他考察的对象遍及各个领域，从天上的到地下的，从无生命的到有生命的，而他的方法论原则又要求从经验调查上升到原因探讨，他的后继者只能就其中的某个领域来纠正他的错误或解答他留下的疑难，这就要求的他后继者进行有组织的分工合作研究。柏拉图开创的只是一个思想传统，亚里士多德开创的是整个科学事业。
这并不是有意夸大亚里士多德的功绩，历史就是如此。吕克昂学园的研究规模是前所未有的，相传在狄奥弗拉斯特(Theophrastus of Eresus，约371—约286 BC)主持吕克昂时期，学生人数达到两千人，名闻希腊化世界。狄奥弗拉斯特扩展了亚里士多德的生物学研究，开创了植物的系统分类学；斯特拉波(Strato of Lamp sacus，约340—约268 BC)则对亚里士多德的物理学提出了质疑，特别是他用经验证明物体下落是加速的。公元前322年，狄奥弗拉斯特应埃及国王托勒密一世之邀请，派遣了两名弟子带着部分图书前往亚历山大城，并在那里建立了博物馆和图书馆。亚历山大城的博物馆完全是仿照吕克昂创办的，它包括一座天文台、一个动物园、一所植物园和若干解剖室和教室，有上百个享受王室薪金的教师。在这里，希罗菲洛斯(Herophilus of Chalcedon,300 BC)和埃拉希斯特拉塔(Erasistratus of Ceos,约310-250 BC)将人体解剖学推进到一个崭新的高度。他们区分了动脉和静脉，认识到心脏就像一个泵；他们对神经系统有着全面的了解，认识到大脑沟回的复杂性与人的智慧相关。亚历山大博物馆，称得上是人类历史上第一个专业化的科学研究机构。
事实上，现代科学体制的建立，与亚里士多德所奠定的学术规模和方法论原则有着莫大的关系。现代研究型大学脱胎于中世纪大学，而中世纪大学的建立，其主要动因就是为了吸收、保存和传播希腊的科学和哲学遗产，特别是亚里士多德的思想遗产。亚里士多德在中世纪被称为The Philosopher，他的自然哲学和逻辑学著作主宰了中世纪大学人文部的讲堂[格兰特2000，页22-27]。中世纪大学继承了亚里士多德的学术规模，而培根(Francis Bacon,1561-1626)则继承了亚里士多德的方法论原则。尽管培根在《新工具》中提出归纳法，以与亚里士多德《工具篇》中的演绎法相抗衡，但他们在强调科学研究必须从经验观察逐步上升到普遍原理这一点上是一致的。如果说笛卡儿是一位柏拉图主义者，那么培根就是一位亚里士多德主义者。在《新大西洋岛》中，培根提出了有组织的分工合作研究的设想。这个设想的实现，就是英国皇家学会的建立。
结语
希腊的科学和哲学本质上是同源的，二者都源于对世界的本原和变化问题的考察。在这种考察的进程中，人们开始注意自己的知识基础，进而怀疑感官经验的可靠性。巴门尼德对感官经验的全然否定，导致了自然哲学与形而上学的分离。这种分离，对于希腊科学的发展，影响是双重的。从消极的意义上讲，它导致了柏拉图否定经验研究的价值，把关于自然的经验知识看作是“意见”而不是真正的“知识”。从积极的意义上讲，它为后来的自然探究活动确立了目标——“拯救现象”，即用唯有理性才能察觉的不变实体或普遍原则来解释变动不居的现象。在这种思想的指导下，留基波和德谟克利特利用原子的几何形状和排列方式来说明物质的一切可感性质，柏拉图提出要用匀速圆周运动的组合来解释行星的不规则运动。就此而言，可以说，没有巴门尼德和柏拉图的理性主义认识论原则，就没有后来的理论科学。
亚里士多德是古希腊科学和哲学的集大成者，他的本体论消除了感觉与思维、经验与理性、意见与知识、个别与普遍、现象与本原、自然哲学与形而上学之间的对立，他的认识论要求科学研究以经验事实为出发点，而以对事物之所以然的说明为终点。在这种哲学思想的指导下，亚里士多德在离开柏拉图学园之后即开始了对自然界的全面考察，其范围涵盖今日的物理学、化学、天文学、气象学、地理学、生物学(包括分类学、解剖学、生理学)和心理学，由此奠定了后世科学研究的规模。希腊科学和哲学的基本问题，本原和变化问题，在亚里士多德手中，变成了需要分门别类加以研究的问题。在各类变化之中，亚里士多德最为关注的是两类变化，位置的变化和生成(繁殖)，因为前者最为基本，而后者最能体现自然的目的。亚里士多德的探讨所遗留下来的问题，抛体的动力问题和物种的不变问题，便成为后世物理学和生物学研究的起点。要正确回答这两个问题，首先必须抛弃希腊人根深蒂固的目的论思想。代之而立的，便是伴随现代科学的诞生而兴起的机械论自然观。
[24] 赵敦华2001.《西方哲学简史》.北京：北京大学出版社.
注释：
①亚里士多德的“物理学”，是指探讨一切自然物的原因的科学，相当于广义的“自然哲学”。
②指其活跃年代，下同。
③这里的天球指的是镶嵌着行星或恒星的同心球层，同心球层的转动带动着星体运动。
④正十二面的面是正五边形，柏拉图将其对应于黄道十二宫。
⑤有趣的是，当代量子场论的发展，在某种程度上几乎是在重演希腊天文学的历史轨迹：希腊天文学家用匀速圆周运动来解释行星的不规则运动，我们则用对称性来解释基本的相互作用；希腊天文学家不断地添加圆周，我们则是不断添加对称群，从U(1)到SU(2)再到SU(3)；希腊天文学家区分了本轮和均轮，我们则区分了时空对称性和内部对称性；希腊天文学家最终在一定程度上偏离了匀速圆周运动的假设，发明了对位点模型，我们也发明了对称自发破缺机制——希格斯粒子的玻色凝聚。
⑥亚里士多德为什么认为干与冷这两种性质的组合就是重，干与热的组合就是轻，确实很费解，看来只能用“被常识冲淡了的柏拉图学说”来解释。他之所以用“绝对轻”而不用“轻”来解释，是因为他注意到大块水汽的重量比一粒沙子大，但水汽还是上升。须知，当时还没有比重的概念。
⑦严格讲，亚里士多德还没有速度的概念，更没有加速度的概念。
⑧这只是一个简化的说法，实际上在亚里士多德的体系中，一共有56个天球，其中34个与卡利普斯的体系是一样的，所添加的天球是用来抵消外层天球对紧邻内层天球的带动作用。
⑨以太说有不少的困难，其中有些是物理方面的，比如天体为什么会发光？
⑩关于亚里士多德的灵魂学说，这里作一补充说明。在柏拉图那里，灵魂是对相的观照。而在亚里士多德这里，灵魂就是生物的形式，是有机体之统一性的本质：植物的灵魂是营养(生长和繁殖是其能力)，动物的灵魂是感觉(想象、记忆、运动是其能力)，人类的灵魂是理性。
(11)上帝是纯形式的实体，是完全的现实，是终极因，因而也是动力因，是自身不动的推动者；它以非物理的方式推动恒星天球。
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