有一種觀點,古代西方的科學水平完全碾壓中國,中國從來就沒有過科學,只有一些技術,
持有此類觀點的大有人在,而在古代中西方對比的時候,西方的科學家和科學成就可以舉出一大堆例子,泰勒斯,畢達哥拉斯,亞里士多德,歐幾里得,阿基米德,丟番圖等等。而提到中國,似乎想不到什麼拿得出手的人物和成就,四大發明,他們會説沒什麼了不起,那是技術不是科學,祖沖之,他們會説就一個圓周率也是人家希臘人玩剩下的。中國古人研究的似乎就都是易經,道德經,這種玄而又玄的東西,再就是儒家的愚民思想。
中國古代的科學技術和西方相比,到底處於一個什麼水平,今天我們就來對比一下。
古希臘的科學思想起源於公元前七世紀到公元前六世紀,此時的代表人物是米力度學派的泰勒斯,被稱為科學和哲學之祖,泰勒斯被認定為哲學之祖的原因是他開始思考世界的本源,他認為世界的本源是水,水是構成世界的初始元素。從他開始人們解釋世界的方法不再依賴於神靈和超自然,而是通過觀察來理性地解釋世界。我想問一下,這就叫哲學嗎?哲學這東西是西方體系的説法,很長一段時間認為中國是沒有哲學的,但是如果這麼膚淺的觀點也值得拿出來説道一下,並且那麼被推崇,哲學這東西到處都是吧?
泰勒斯主要的貢獻在數學和天文學方面,他確定了一年是365天,解釋了日食現象。在數學上,他引入了命題證明的思想,這一點非常牛,利用邏輯演繹,這也是科學的起點。同時泰勒斯發現了一些幾何定理,這裏就不詳細説明了,因為後邊出現的一些數學家,在幾何學上都很牛。
畢達哥拉斯是泰勒斯之後另一位偉大的古希臘哲學家和數學家,他的哲學思想不同於泰勒斯,他認為這個世界是有數構成的,萬物皆數,數是萬物的本源,説實話,這種哲學思想真沒覺得有多牛逼,無非就是僅憑經驗的主觀臆斷而已,卻被後世説得十分偉大,被稱為哲學家。我只能呵呵一笑,不想反駁。畢達哥拉斯最出名的當然是畢達哥拉斯定理,中國叫做勾股定理,其實在很早以前人們就知道一些勾股定理的特例,畢達哥拉斯的厲害之處是證明了這一定理,古巴比倫,埃及,中國商朝時都會運用一些勾股定理的特例,中國春秋時期的陳子已經闡述了勾股定理,而不是講特例,這比畢達哥拉斯早二百多年。
畢達哥拉斯學派的西帕索斯發現了根號二這個無理數,然而這個無理數的出現直接動搖了畢達哥拉斯學派,對整個古希臘數學也是一個極大的衝擊,因為當時古希臘的數學觀念裏,是無法接受這個數的,其實這就是古希臘數學的侷限性,一會在講到中國數學發展時我會繼續講希臘數學的侷限性。這個無理數的發現,最終導致西帕索斯被畢達哥拉斯溺死在海里,可見這個數對希臘的人的衝擊是多麼的大,這次事件也被沒西方稱作為第一次數學危機。
第三位代表人物亞里士多德,此人認為地球上的物質是由水氣火土四種元素組成,天體有第五種元素以太組成。亞里士多德是一個百科全書式的人物,其作品的影響力持續到了文藝復興時期,隨着科學技術水平的大力發展,他的那些觀點和結論才被推翻,説白了,就是他的著作很多,但是大多數帶有主觀錯誤的或者是不準確的。
類似的還有赫拉克利特,德謨克利特等,一個是認為火是世界的本源,一個提出原子學説,原子學説對於世界本源的描述比較符合事實,但是其實這樣的學説也不過都是一種主觀的猜測而已,只不過是猜得比較準,其實一點不比“佛觀一缽水,四萬八千蟲”高明多少,其實仔細想想,那都不是基於事實得出的結論,德謨克利特的原子學説的提出方法和水元素,火元素,數元素沒有本質區別,只不過是更接近真像而已。
歐幾里得,這是一個希臘數學集大成者,也是對後世影響最大的人物之一。歐幾里得整理的幾何原本,一部不朽之作,我認為幾何原本的真正意義不在於它裏邊講了那些幾何學知識,而在於他第一次利用公理化對數學知識進行邏輯演繹,這是數學和自然科學得以大力發展的基礎。除了幾何學,歐幾里得還對數論和光學有所研究。
阿基米德,我一直覺得希臘時期真正厲害的人物,做出巨大貢獻的,也就是兩個人,一個是歐幾里得,另一個是阿基米德。阿基米德不同於以往的古希臘科學家,他重視科學的嚴謹性,準確性,必須合乎邏輯,還重視實用性。所以在阿基米德這裏就不會出現世界是水構成的這種論調。
阿基米德的貢獻:首推浮力原理,和槓桿原理。
而在數學方面的貢獻也十分巨大,他利用逼近法算出球面積,球體積,拋物線,橢圓面積,據説差一點就發明出微積分,還有對於無窮的研究,據説他用割圓法求得派的值介於3.14163到3.14286之間,特別提一嘴,阿基米德創造了一套記大數的方法,簡化了古希臘計數的方式。
然而這裏有個疑問,古希臘的計數方式是很落後的,因為古希臘雖然採用十進制,但是沒有十進制位置法計數,所以即便是牛如亞里士多德,歐幾里得,阿基米德,在計數上也是很費勁的,所以上文提到的阿基米德創造了一套記大數的方法,簡化了計數方式也就成了一項成就。現在很多人都理所應當地認為一些數字的記錄很簡單,例如1234567890,100,123,10000,等等,可是在古希臘,每一個數字都是要有一個單獨的符號的,而不是像我們現在寫得這麼簡單,只需要通過從零到九十個數字就可以表示所有數。現在用的阿拉伯數字是印度發明的,後來由阿拉伯人傳播開來。古代中國雖然也沒有使用阿拉伯數字,但是中國是世界上最早使用十進制位置制的國家,而且這個過程似乎就是很順其自然的就發生了,數字就那麼記錄了,所以中國是很容易記錄各種大數的。現在的問題是,古希臘連計數都比較落後,又是怎麼計算的呢?更何況是那麼複雜的小數,或者説是分數。這也是古希臘數學和中國數學的區別,可能你已經發現了,古希臘數學的成就主要在幾何方面。接下來我們就瞭解一下同時期古代中國的數學和科學技術。
中國目前最古老的文字甲骨文中就已經出現很多計數的文字,從一到十,百千萬,這十三個是專用的計數文字,已經有了十進制位值的計數的萌芽,甲骨文上出現的最大計數是三萬。而最晚在春秋時期,以十進位數製為基礎的籌算在中國已經很普遍了,老子中就有善數者不用籌策,可見此時的籌算已經很普及,春秋時期九九乘法口訣已經很常見,此時人們已經掌握了整數四則運算和分數計算,值得一説的是中國已經開始使用負數,這比其他國家早了一千多年。這時也有了無限概念,比較典型的記錄如:“一尺之錘,日取其半,萬世不竭”,這是很明顯的無窮的概念。這一時期中國的數學成就主要在於計算上,計算能力肯定是超過古希臘的,而在幾何上,這一時期明顯落後古希臘,雖然周髀算經中記述的陳子測日,已經對勾股定理的性質進行了説明,但是並沒有證明過程,原文是這樣的,
“若求邪至日者,以日下為勾,日高為股,勾股各自乘,
並開方而除之,得邪至日者。”
其實這裏也能知道,此時人們已經會進行開方計算,雖然開平方和開立方這一類問題記錄在成書於公元前一世紀的九章算術中,但是其實九章算術是漢朝總結了秦朝以前的數學知識。既然有了開方計算,那麼肯定就會涉及到無理數,而古代中國在碰到無理數時並沒有像古希臘那樣驚慌失措,而是欣然接受了,古代中國無理數叫做面,九章算術中有詳細的描述。
而除了對於勾股定理的描述,公元前五世紀的墨經裏闡述了一些幾何學概念,但是沒有發展出像幾何原本那樣的系統幾何學理論。其實春秋戰國時期以前人們已經開始大量地使用幾何學知識進行土地測量,體積測量了,但是沒有人對這些知識進行總結和系統研究,這也是中國古代一直以來的一個毛病,也成了被説成古代中國只有技術沒有科學的原因。但是仔細想一下,科學技術怎麼能分家呢?科學產生技術,而技術又是促進科學進一步發展的。遺憾的是,先秦時期的中國對於科學技術的記錄,往往是隻言片語,直接説結論,這也和古代中國技術注重實用有關,數學等科學是工具,這就像某人制作了一把刀,只記錄了刀多長,多重,多鋒利,而不去記錄製作過程。
除了數學,這一時期中國其他方面科學成就如何呢?這裏不得不再次説一下墨經,墨經主要闡述了墨家學派的思想,其中包括邏輯學,幾何學,力學,幾何光學,《墨經》中有8條論述了幾何光學知識,它闡述了光沿直線傳播,影、小孔成像、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡成像,還説明了焦距和物體成像的關係。
墨子反對老子關於天下萬物生於有,有生於無的思想,他認為宇宙是一個連續的整體,時間和空間都是連續不斷的,對於整體來説,時空是無窮的,而對於部分來説,時空則是有限的。他認為,物體的運動,在時間中表現為先後的差異,在空間中表現為位置的遷移,離開時空的運動是不存在的,這個相當牛。
他不僅給出了力的概念,力,形之所以奮也,研究了合力,還討論了物體的受力運動,突出作用力和反作用力,如果沒有阻力,物體會永遠運動下去,這個太牛了。
還研究了槓桿原理、滑輪、輪軸、斜面及物體沉浮、平衡和重心都有論述。墨經中對於邏輯學的論述篇幅最大,形成了一套完整的邏輯學體系。
墨經雖然研究了很多科學知識,但是都屬於定性的研究,沒有定量,但是通過墨經中大篇幅的邏輯學闡述,我們有理由相信,墨家學派如果能夠發揚光大,即定性又定量的科學觀是值得期待的,可惜墨家思想早早地被歷史所拋棄。
現代所傳的《墨子》只剩下五十三篇,這些篇幅是因為被道家著作《道藏》所收錄,才得以留傳下來。以上自然科學知識也是通過流傳下來的部分才對墨家有所瞭解,但是已經足夠讓後人驚訝。
先秦時期,在希臘這邊來算就是阿基米德以前的時代,希臘在幾何學方面的成可以説是碾壓中國的,但是在數學知識的應用,計算方面,古希臘是無法和中國相比的。而在物理學方面,由於古希臘自然科學的系統化,理論化,而中國除了墨經,並沒有系統論述自然科學的著作,可見古希臘是要領先中國的,而到了技術層面,通過考古實際來看,古希臘又達不到中國的高度。
説句題外話,現在有些國內外學者質疑古希臘史的真實性,尤其是古希臘科學成就方面,認為是後來人假古希臘先哲之名所做,當然也提出了很多符合邏輯的證據,我個人認為古希臘的科學成就是有的,但是是否被誇大了,是否有一些是後來人的成就嫁接在了古希臘先哲的頭上,的確不好説。畢竟真實可考正的史料不太多,而這樣的事情是很多的,拿中國來説,就有很多著作,比如黃帝內經,周髀算經等等。
這期視頻就到這裏,下一期我將繼續講述秦漢以後中國和古希臘自然科學的發展之路,古希臘的沒落到歐洲科學革命把中國遠遠甩在後邊,中國一枝獨秀一千多年,到後來連九章算術都看不懂。可惜,可悲,可嘆。