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为什么科学革命没有发生在中国?

01

上一篇文章写了东西方的大师怎么指引科学,今天顺着这个思路讲讲科技问题。

大家肯定都听说过著名的李约瑟问题:

中国古代的科技水平这么发达,为什么科学革命和工业革命没有在发生在中国?

这听上去是一个问题,其实它包含着两个问题,一个是关于科学,一个是关于技术。

我们都习惯说“科技”,可在历史上,科学和技术是两个领域。科学是科学,技术是技术,彼此之间没有特别紧密的联系。

比如说,造纸就是技术,蔡伦需要了解什么科学理论吗?并不需要。活字印刷也是技术,毕昇、谷腾堡需要了解什么科学理论吗?也不需要。我们还可以再往后推,瓦特改进蒸汽机需要了解什么科学理论吗?其实也不需要。

牛顿他们搞的科学革命,和瓦特他们搞的工业革命,是两个相对独立的过程。制造蒸汽机根本不需要懂什么牛顿三定律,甚至不需要知道地球绕着太阳转。大家读一下《十八世纪科学、技术和哲学史》,就会发现当时的技术并没受到科学多大的影响。当然有少数例外,但总的来说就是这样。

纺纱机能织布,蒸汽机能做工,“科学革命”有什么实际用处吗?在很长很长一段时间里,几乎没有。比如说,牛顿物理学彻底改变了科学家们看待世界的角度,但它并没有直接转化为生产力,也没有增加英国的GDP。如果从纯功利角度看,科学革命一开始无非是高级学者们在自嗨。

瓦特拿万有引力定律能派上什么用场?

但是到了十九世纪,一切都变了。科学和技术产生了合流,出现了“科技”。第一次工业革命不需要科学家,可是电气时代的第二次工业革命,没有科学家根本就玩不转。

没用的东西忽然成了最最有用的东西。

可是在此之前,很少有人能预测到这件事。无论是伽利略,还是牛顿,他们研究科学并不是为了增进人类的物质福利,他们只是单纯地为了求知,为了满足好奇心,为了了解世界的奥秘。
 

他们并不关心自己的研究是不是“有用”,那是瓦特关心的事情。

 

02

回到“李约瑟问题”。

工业革命为什么没有发生在中国?这背后的原因很复杂,历史学家们提出了无数种解释,这里就不多说了。那么科学革命为什么没有发生在中国?这里当然也牵涉到很多因素,但是有一个非常重要的原因,那就是科学和技术的不同。

古代中国在技术方面非常强,在不少领域都可以说是独步天下,四大发明其实只是其中很小的一部分。但是,科学就是另一回事了。就拿天文学来说,古代中国在技术层面可以做得非常好,预测日食月食相当精确,西方人没有观察到的超新星爆发,咱们祖先也观察到了。但是,古代中国并没有提出过一个像托勒密那样复杂精密的天文理论。

中国天文学家对星球在天文空间的实际轨道并不太关心


天文学的细节比较复杂,那么我们可以举一个更简单的例子。

郑和七下西洋,用到的造船技术非常先进,航海中的观星术就算没有大幅度领先欧洲,至少也不落后。但是,有一件事非常奇怪。郑和船队航海十万里,一直开到非洲。船队里有一个叫马欢的人,写下了《瀛涯胜览》。这本书记录了航海中的各种细节,但是它从没有猜测过非洲大陆是什么形状,也没有提到地球是方是圆。

地球是圆的,还是平的?如果是平的,边缘是什么?如果是球体,它有多大?对横跨大洋的航海者来说,这难道不是一个最激动人心人的话题吗?

马欢居然只字没提。

不光马欢不关心,整个船队可能都不太关心。如此伟大的航海居然没有引发对地球的认知讨论,这很奇怪。

 

03

也许这就是因为古代中国更愿意解决一个个的现实问题,对抽象的科学问题缺乏足够的兴趣。

我们可以看一看更科学里最纯粹的部分:数学。

中国古代数学最经典的著作叫《九章算经》。它是算经之王,上千年来,很多数学家都研究它,给它做注解。如果拿西方数学去比较的话,它就像是欧几里得的《几何原本》。

《九章算经》里的内容往往都是这样的:

今有凫起南海,七日至北海;雁起北海,九日至南海。今凫雁俱起,问何日相逢?

一本很实用的习题集。

而且还有更实用的内容:

今有粟一斗,欲为粝米。问得几何?

答曰:为粝米六升。

这和《几何原本》完全是两种东西。《几何原本》上来就是公设,然后是定义,然后是各种定理推导,非常抽象。比如我摘一段明代徐光启翻译的《几何原本》:

第十三论 两直线只能于一点相遇。

如云线长界近相交不止一点,试于乙丙二界各出直线交于丁,假令其交不止一点,当引至甲,则甲丁乙宜为甲丙乙圆之径......

两相比较,我们很容易就能看出来,《几何原本》是一个抽象的数学体系,而《九章算术》不是。

我们当然会觉得《几何原本》更“高级”,但这是不是说明中国人不聪明呢?

当然不是,古代中国数学家非常聪明,并不输于古希腊人。我可以拿刘徽做一个例子。

刘徽是魏晋时期的大数学家,绝顶聪明。他提出过割圆法,理论上可以把圆周率计算得无限精确,但是这个说起来比较复杂,由于篇幅原因,这里就只提一下他的另一个成就:多重测望法。

这种测量方法收录在《海岛算经》里。大致说起来,是这样的:


远方海岛上有一座山,测量者并不知道山距离自己有多远,那么怎么测量山的高度呢?

首先竖立一根木表(DE),从测量点(H)的地面仰视,木表顶端和山峰重合;但由于不知道海岛的距离,还是无法算出山峰(AB)的高度,怎么办呢?把木表后移到FG,再测一次。

这一下,山峰高度就能推算出来了:

以表高乘表间为实;相多为法,除之。所得加表高,即得岛高。

翻译过来大约就是说:山峰高度AB=(DE×EG)/(GC-EH)+DE

至于这个公式怎么来的,大家可以自己去推导。这是两次测望术,《海岛算经》接着还延伸出了更复杂的三次测望术、四次测望术,都牵涉到了非常精巧的数学方法,越到后面越复杂。按照美国数学家斯委特兹的说法,刘徽的测量术比西方先进了至少一千年。

这当然是很了不起的成就。但是大家要注意:刘徽只是给出了测量方法,并没有给出证明过程。他就是简单地说:其术为如何如何。他脑子里肯定有推导过程,但是这个过程中用到了什么几何原理,推导过程是否严谨,他并不在乎。知道正确的结果就行了,如何证明并不重要。

在他看来,这就是一种实用的测量术,并不是什么抽象的数学命题。


这不是刘徽一个人的习惯,中国古代数学家普通都是如此。所以后来徐光启看到《几何原本》以后,感慨说,中国数学跟它比起来“其法略同,其义全阙”。方法差不多,但是原理方面完全没有。

为什么会“其义全阙”呢?

并不是中国古代数学家想不到,而是因为他们更愿意解决实际问题,对抽象的理论体系缺乏兴趣。换句话说,他们秉承的是一种“工程师文化”,而不是“数学家文化”。我就是工程师出身,对这两种文化之间的差别深有体会。工程师文化聚焦于眼前的问题,黑猫白猫,逮住老鼠就是好猫。至于猫为什么会逮老鼠,那我们是不关心的。

墨子其实就是一个典型。墨子非常聪明,对技术问题的思考相当前卫。但是如果仔细读一遍《墨子》里的《经》、《经说》、《城守篇》,就会发现那就是一部杰出的工程师手册。里面的研究非常实用,但并没有体系可言。墨子对非功利性的科学没有什么兴趣。你要是问墨子:“猫为什么逮老鼠?”他可能还会生气:“吃饱了没事干,瞎琢磨这个干嘛?猫不逮老鼠,逮猪啊?”

 

04

还是回到李约瑟问题。

像彭慕兰、弗兰克这样的修正主义历史学家认为,工业革命是个偶然事件,中国也完全有可能率先发动工业革命。这个观点我不敢说对错,但从纯逻辑上来说,确实存在这个可能性。但是说到发动“科学革命”,明清中国绝对无此可能。李约瑟有此疑问,是把“技术”和“科学”混为一谈了。

那么西方为什么就能发动“科学革命”呢?

我觉得一个关键因素还是希腊文化的影响。

希腊文化是世界历史中的异数,非常奇怪。古希腊的聪明人对具体技术问题并不太重视,他们种地的技术远不如中国,修路的技术远不如罗马,但是他们非常擅长构建科学体系。

就拿几何学来说,他们的《几何原本》精密恢宏,在当时遥遥领先,但是他们很少把它用到实际测量上。比如刘徽在《海岛算经》里的多次测望法,古希腊人就不知道的。他们并不是推导不出来,而是根本没有仔细琢磨过这件事。他们就不觉得几何应该有什么实际的“用处”。

中学时代折磨我们的平面几何、立体几何基本全都来自这本书

古希腊人为什么对复杂的抽象体系如此热心呢?

有人说这是因为希腊有奴隶制,养活了一群衣食无忧的知识分子,他们吃饱了没事干就琢磨这些抽象问题。这个说法有一定道理,但还是不足以解释这件事。古罗马也有奴隶制啊,也养活了而很多衣食无忧的知识分子啊,可他们并没有对抽象科学有这么大兴趣。

还是只能说希腊文化是异数。

希腊文化的种子遗留给了中世纪欧洲。中世纪知识分子可能眼界狭隘,知识薄弱,但他们保留了对抽象体系的热爱。这帮家伙老想构建什么,证明什么,让一切逻辑自洽,无懈可击。比如说,阿奎那在《神学大全》里用五大逻辑来证明上帝的存在。你什么时候见过咱们中国人用逻辑证明玉皇大帝的存在?

所以说,别看中世纪欧洲比中国要落后,要贫穷,要无知,但是它的思维方式确实更接近于牛顿的物理学大厦。

 

05

“工程师思维”和“科学家思维”并没有明显的优劣之分。只能说,古代中国更加务实,对抽象的理论体系缺乏足够的兴趣,但在解决实际问题上很了不起。在某种程度上来说,这种思维倾向甚至一直延续到了今天。现在大多数人尊重科学,主要还是因为它“有用”。如果科学不能带来任何功利性的好处,那么恐怕我们就不会那么尊重它了。

可是在十九世纪之前,科学并没有带来多少功利性的好处。“科学革命”引发的现代工业化突变,完全是计划外的产物。

现在我们知道了科学有这么大的好处,作为务实的人,我们当然会尊敬它,甚至崇拜它。很多呼吁国家重视基础科学的人,也往往都是要强调它的重要意义,“基础科学的突破,也许会引发下一次科技革命,如果不重点发展基础科学,到时候就来不及了,就落后了!”

这种说法当然很对,但是归根结底,这还是在用功利性的角度来看待科学。

大家可能听说过一个有关柏拉图的故事。他给人上课教授几何学,有个青年听着听着就不耐烦了,站起来问柏拉图:“这些东西有什么用?”柏拉图并没有说:“几何学是基础科学,说不定什么时候就可以引发科技进步,打倒波斯帝国!它带来的好处你想都想不到!”相反,他对这个问题很生气。柏拉图对身边的仆人说:“去,给这位绅士拿五块钱,因为他想从几何学里得到什么好处呢!”

听完这个故事,我们有什么感想呢?

我们可能会觉得柏拉图这么说很酷,很高级,但说实话,我们并不能真的理解他的想法。从内心深处,我们其实是站在那位年轻人一边的。

这就是希腊人奇怪的地方啊。

 



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