二、制约中国古代科技发展的内在原因

英国汉学家伊懋可就指出缺乏对机器的一种几何透视观影响了中国的技术进步。对西方人而言，“机器是运动状态中的几何体”。17世纪以后，正是这种能在机械中看到几何学的影子，看到机械背后的那些抽象的线条框架和角度，并日益在技术书籍中以机械绘图的形式加以表现的能力，使近代欧洲人与中国人相区别。⑧

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⑧参见M.Elvin,"SkillsandResourcesinLateTraditionalChina",inD.Perkins,ed.,China'sModernEconomyinHistoricalPerspective,Stanford:StanfordUniversityPress,1983,p.111.

我国学术界不少人也看到制约中国古代科学发展的诸多内部原因，例如，中国科学家不注重把对自然现象和机械奥秘的解释理论化，大多数科技著作仅是对当时生产经验的记载或对自然现象的描述，①臆测性的讨论代替了严密地寻找规律的努力，②过分依赖于形而上学的冥想，而缺少以试验验证假设的传统。③

中国有机自然哲学对科技发展的影响许多学者认为中国古代自然观特别是阴阳五行学说妨碍科学的进步。④中国自然哲学家在解释现象时，往往求助这种自然哲学，例如：电被解释为，“阴阳相激为电”；地震被认为是“阳伏而不能出，阴迫而不能蒸”；磁石吸铁是“阴阳相感、隔碍相通”；气候与温度的变化被比喻为人类心情的变化。⑤这些看似合理的解释阻碍中国自然哲学家去探究现象的本质和真正动因。

上述问题很难有定论，例如李约瑟就认为阴阳五行学说对中国的科学思想发展有益而无害，虽然《易经》精致的符号体系阻碍了中国科学哲学的发展，因为它提供了一种不能成其为解释的概念框架。⑥席文持相反观点，认为《周易》“最常用于对变化作能动的解释，而不是一种对静态物质的分类理论，此外，中国古代的科学家也缺乏建立数学公式和用实验来验证假说的传统，因此，似乎就没有理由说这种形而上学哲学阻碍了原本不存在的趋势。”⑦

然而，宇宙观同研究方法确存在一定联系。在西方思想中，认为上帝根据机械和数学原理创造世界的观念，⑧使现代早期的科学家如开普勒、伽利略和牛顿能够把“现象世界”想象为具有数学和谐性，并能够“根据机械学的原理”来解释。⑨换句话说，科学家能通过模仿上帝创世的行为揭示世界秘密。这就为研究自然，并以力学和数学的原则解释世界提供了宗教哲学论证。中国自然哲学家认为世界的产生与变化与人类相似，天人感应。这部分地解释了为什么他们许多人会认为冥想和超验的体验，而不是实验，是揭示宇宙隐秘模式的方法。

“现代科学和过去所有科学体系的区别并不在于对自然的观察，而在于观察自然的目的和方法……以及以实验或受控观察的结果作为结论的最终依据。”⑩“设计”(试验)和“抽

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①林文照：《近代科学为什么没有在中国产生》，第83页。

②JinGuantao,FanHongyeandLiuQingfeng,"TheEvolutionofChineseScienceandTechnology",inJ.Fraser,N.LawrenceandF.Haber,eds.,Time,ScienceandSocietyinChinaandtheWest,Amherst:TheUnversityofMassachusettsPress,1986,p.175.

③例如明王阳明对竹子的研究和清初的刘献庭对磁学的讨论。参见《王文成公全书·传习录下》和刘献庭《广阳杂记》卷一。

④叶晓青：《中国传统自然观与近代科学》，自然辩证法通讯编：《科学传统与文化》，第159—161页。

⑤林文照：《近代科学为什么没有在中国产生》，第87页。

⑥C.Ronan,TheShorterScienceandCivilizationinChina:AbridgementofJosephNeedham'sOriginalText,Cambridge:CambridgeUniversityPress,1978,pp.182,171,187.

⑦席文：《为什么科学革命没有在中国发生——是否没有发生》，李国豪、张孟闻、曹天钦主编：《中国科技史探索》，第105—106页。

⑧“伽利略、开普勒、笛卡尔……坚持认为上帝在他的创造性劳动中是一个几何学家，数学能够揭示宇宙结构基础……开普勒……说上帝像一位建筑师那样创造了‘自然’”。参见R．BonelliandW．Shea，eds．，Reason，ExperimentandMysticismintheScientificRevolution,London:MacmillanPress,1975,pp.11—12.

⑨G.Holton,ThematicOriginsofScienceThought:KeplertoEinstein,Cambridge,Mass:HarvardUniversityPress,1988,p．62.

⑩J.Nef,“TheGenesisofIndustrialismandofModernScience”,p.218.

象化”是西方近现代科学研究方法论的两个极其重要的方面。①一方面，必须精心设计试验从而使自然现象的过程和数据能更清楚地被观察到，并能对实验前形成的理论假设或推论进行验证。另一方面，实验前必须进行理论的抽象化建构，区分表象和假象、派生的和次要的以及基础的和更深层次的、实在的事物及过程，从而形成科学概念和提出假说，使研究者在实验中做到对自然现象的观察合乎理想的简单化。

作为一种解释自然的理论，阴阳五行学说包括宇宙生成的观念、气的观念和物质的五种形态观念等等。②这些观念同近代科学所认知的宇宙的结构、物质的存在状态和实体相距甚远，甚至可以说这些概念基本没有把握住物质世界的真正的实在和深层的联系。依据这样的超验的和不能证实的概念，作为大前提很难推论出可被证伪的实验科学理论。

中国古代科学理论的公理化和证伪性问题内因论者认为中国哲学家对自然的解释缺乏理论的清晰性、证伪性和公理化传统阻碍了科学理论的发展。阮元对中西方科学解释理论的评价被作为例证，阮元认为中国的理论妙在仅仅是寻求对现象的描述而不解释原因，“天道渊微，非人力所能窥测”，而应“言其所当然，而不复强求其所以然，此古人立言之慎也”，这样，理论才能“终古无弊”。③

“公理化”是科学理论建构必须遵守的一个重要原则，它体现在作为理论出发点的基本概念或大前提同推论假说之间的逻辑性，所有的推论或假设应被表述为是由一套特殊的公理推论出的定理的形式，且具有验证性。

中国古代“科学”理论缺乏公理化传统的确显著。以天文学理论为例，《周髀算经》中的“盖天说”算是例外，它表现出是一个公理化的几何体系。其定理“日影千里差一寸”是从其公理和前提“天地为平行平面”推论出来的。唐开元年问的大地测量数据证明与其不符，“盖天说”便更趋式微。出现于汉代的“浑天说”，长期统治中国天文历学界直到西方近代天文学传入才逐渐被取代。它对地球周边的描述大体轮廓相符，并能经观察验证，和预告日食、说明月食，对制定立法有指导作用。张衡的“浑天仪”几乎是一个物化了的托勒密地心说模型。然而，托勒密的宇宙体系却“是一个高度可证伪的，公理化的几何体系”。④托勒密强调理论建构的“几何学”方法，并采用一种能够把各种事实统一起来的最简单的假说”，⑤即环行运动来解释天体运动。⑥

而在张衡的理论中，“天大而地下，天表里有水，水包地，犹壳之裹黄，天地各乘气而立，载水而浮……天转如车毂之运也，周旋天端……”。⑦张衡的理论中存在严重的逻辑不一致性和与当时的常识相左的观念：天地为何不沉不陷?天体如何能从水中通过?西汉起，杨雄、王充、张衡、葛洪到张载围绕日月如何出入的争论也颇能说明问题。

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①R.BonelliandW.Shea,eds.,Reason,ExperimentandMysticismintheScientificRevolution,p.15.

②阴阳、五行、气是中国传统科学的三大概念，各门学科都用它们来说明自己的研究对象。参见席泽宗：《科学十论》，复旦大学出版社2003年版，第99页。

③阮元：《畴人传》卷三，商务印书馆1978年版，第610页。

④江晓原：《天学外史》，上海人民出版社1999年版，第135页。

⑤参见金观涛、樊洪业、刘青峰：《文化背景与科学技术结构的演变》，自然辩证法通讯编：《科学传统与文化》，第43页。

⑥亚里士多德的形式逻辑和希腊的公理化方法甚至影响了中世纪西方的理论表述，基督教的宇宙论、人类起源和四帝国的说法，都有一个理论的逻辑结构。并意指一个可能的经验世界，因而具有证伪性。

⑦张衡：《张衡浑仪注》，《开元占经》卷一。

王充质疑像太阳这种阳性的星体如何通过被视为阴的水，晋朝葛洪提出星宿属阳性，但如龙，因而能生活在水中，还根据《周易》中的卦象来说明天体和日月可进入地下，“《明夷》之卦离下坤上，捆在上，以证日入于地也”，离是火代表太阳，坤是地。①宋朝的张载用新的说法来克服这种理论逻辑的不相一致性，认为地球也是在气上漂浮着的，“太虚无形，气之本体，其聚其散，变化之客形尔”。②但是，张载的修订并没有带来哥白尼似革命。这也许同中国古代宇宙论的基本概念的错误性有关。“气”是对自然现象的肤浅认知，它并不是像“作用力”或“原子”那样的实在。

中国古代自然哲学家对待实验的态度问题并不是所有中国古代自然哲学家都不关心,实验。例如墨家就不是用阴阳五行学说来解释光学和力学的，而是通过实验论证来提出他们对光学和力学的解释。就“受控实验”而言，明朱载埔就试图建立一个研究杭州湾涨潮模式的设施。在其他领域，如天文观测仪器，沙漏时钟，浑仪等的制作，弦的共鸣现象，桥梁的结构强度，水轮联动擒纵机构，织布机和火药等的发明和发现应该都是反复实验的结果。③从汉代起就确立了以日食观察作为检验历法的标准。苏颂和韩公廉的水运仪象台里，浑仪、浑象和报时系统是由同一套漏壳流出的水推动机械传动装置带动的，机械传动系统的运转速度可根据浑仪对太阳、恒星进行观测时的跟踪情况来调整，从而使浑象和报时系统的记时工作准确。④这应该都是建立在反复观察和实验的基础上。然而，的确还没有证据表明中国传统的科学家发展出一套实验论的哲学，并充分了解探究自然秘密时实验的重要性。

宋以后，中国自然哲学思维出现重要发展。朱熹和方以智等强调自然现象背后存在可辨别的模式，“物之所在，无不有理”，⑤“理”决定植物的生长、谷物收获季节以及为什么某些植物仅适合某种类型土地等。⑥方以智区分了“通几”和“质测”，认为对自然现象的哲学思考——“通几”应建立在对自然现象的考察，即“质测”之上。⑦王夫之同样认为“格物”是研究自然现象的活动，揭示自然现象长期发展的深层规律。⑧然而，几乎所有“都人未能再前进一步”，⑨认识到试验在发现自然现象因果联系的重要作用，从而“主动对自然提问”。⑩

在西方学者与工匠传统的结合并逐步发展到受控实验是文艺复兴以来西方科学的最伟大发展，而在古代中国学者与工匠传统最终并没有结合起来。

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①葛洪：《晋书·天文志》，载《中国天文学史》，科学出版社1981年版，第163页。

②张载：《正蒙·太和篇》。

③李约瑟称“中世纪的中国……在理论上已经很接近它(受控实验)，而且在实践上经常超过欧洲的成就。”参见JosephNeedham，TheGrandTitration，P50．

④郭盛织编：《中国古代的记时科学》，科学出版社1988年版，第172页。

⑤朱熹：《四书章句集注》，中华书局1983版，第295页。在《朱文公文集》卷39《答陈齐仲》中，他区分了隐藏在草、木、器用中的理、天理和人性。

⑥朱熹：《中庸章句注》，《四书章句集注》，第83页。朱熹自己进行了包括观察和实验的研究。他对化石成因有正确认识，这比达·芬奇早400年，他还比较了晶体如雪花和盐。

⑦方以智：《物理小识》，载《中国哲学史》，中华书局1980年版，第174页。

⑧方以智：《物理小识》，第207页。

⑨A.Einstein,"ALettertoJ.E.SwitzerofSanMateoCalifornia(1953)",inJosephNeedham,TheGrandTitration,p.43.

⑩R.BonelliandW.Shea,eds.,Reason,ExperimentandMysticismintheScientificRevolution,p.12.

西方机械论取代有机自然观的特殊背景在讨论中国传统有机自然哲学应在多大程度上对中国没有自发产生近代科学负责时，必须注意到阴阳五行学说所代表的那种世界观念并不是中国文化所特有的。科学革命前，欧洲人也倾向于用人类行为和观念的外推来解释自然现象。例如，吉尔伯特通过显示地球本身是一个巨大的磁场，来解释指南针的行为，但中世纪的科学家德拉帕特(DellaPorta)却认为磁铁有头发，铁处于醉态，同样用诸如“同情与憎恶”这样的情感的观念来解释磁性现象。①哈维证明心脏类似一个“小型的水泵”，而早期的生理学家盖伦(FernelandGalen)则认为心脏是一个“维持生命之火的炉床”，②中西这样的解释并无本质差异。

在西方，主要是文艺复兴后出现的某种十分特别的思想观念，帮助西方科学抛弃旧的有机自然哲学，并推动一种对宇宙的新解释方式的兴起。在这些新的思想潮流中，尤为重要的是奥卡姆的威廉(1285—1349年)所提出的“本体精简论”或“概念精简化”原则，既没有必要不得引入更多实体或概念于解释中的原则。③这一原则激励了近代早期科学家如开普勒和伽利略去探寻一种对宇宙更简单的机械论的解释。在1607年8月1日开普勒给费瑞休斯(Fabricius)的信中就反映出“本体精简论原则”怎样帮助他提出了机械论的宇宙学说。④

后来的伽利略更试图把他的研究范围限制在分割开的、界定清楚的领域，而不去寻求一种对宇宙的超验理论为特征。⑤培根明确地指出，实验可以清除那些没有实用性的概念和帮助定义现象的性质。⑥而在传统中国，却不是“奥卡姆的剃刀”或几何式证明的形式，而是某种美学观，甚至是非证伪性影响着直到晚清的“科学”解释。

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①W.Gilbert,OntheMagnet,London:ChiswickPress,1901,p.113.

②W.Osller,"HarveyandHisDiscovery",inC.Read,EssaysinHonorofConyersRead,p.222

③克罗姆认为罗杰尔·培根和奥卡姆的威廉已从旧的自然哲学概念中解脱出来了。参见A．Crombie，RobertCrrossetesteandtheOriginsofExperimentalScience，Oxford：ClarendonPress，1953，P．7．

④开普勒写到：“当你说不用怀疑，所有(天体)运动循完美圆形轨迹时，这在论据组合上是错误的。实际上是运动使所然。按哥白尼，它们在一个倾斜的轨道上运动。但托勒密和第谷却认为它们呈螺旋状曲线。但是如果说到运动的形成时，你就引用了一个仅在思想中而不是在现实中存在的东西，因为除了天体相互之间，没有任何其他东西作用于天体。”引自G．Holton，ThematicOriginsofScienceThought：KeplertoEinstein，P．61．

⑤R.BonelliandW.Shea,eds.,Reason,ExperimentandMysticismintheScientificRevolution,p.158.

⑥R.Harre,GreatScienceExperiments,Oxford:PhaidonPress,1981,p.15.

（待续）