鄧鴻源觀點:從哥白尼談中西方科學發展的落差

2019-12-15 07:10

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哥白尼(取自維基共享資源)

哥白尼(取自維基共享資源)

尼古拉·哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473年2月19日-1543年5月24日)是文藝復興時期波蘭的天文學家,他提倡地動說模型,認為太陽是宇宙的中心。1543年哥白尼臨終前發表了《天體運行論》,開啟了天文學革命。

哥白尼十歲時,父母親相繼因病去世,由當牧師的舅舅魯卡斯收養,魯卡斯是一位學者,後來受任為天主教的主教。在那個時代,年青人通常只有兩條路可以走:一條是從軍,一條是當教士,哥白尼受到舅舅的影響,選擇傳教做他的終身職業。

1491年,哥白尼18歲時,到教會辦的科瑞克大學念書,認識兩個學者,一個是著名詩人—卡里馬赫,另一個是數學和天文學教授沃伊切赫。哥白尼在他們指導下,學習哲學、數學、天文學、地理學,更學會用懷疑精神去探索未知的學問,進而以實證方法挑戰傳統學術與宗教的權威。教會學校居然有這樣開明的教授,實在不可思議,也由於他們的啟迪,所以才造就哥白尼日後偉大的發現,之後才有第谷、克卜勒、布魯諾、伽利略、牛頓等一些偉大科學家跟隨他的腳步前進。

1496年,24歲的哥白尼轉入義大利的波隆那大學就讀,因為當時義大利是文藝復興的中心,波隆那大學是全歐最著名的學術研究中心。為了能閱讀古希臘哲學家與埃及科學家的著作,他特地去學習希臘文與阿拉伯文。

在哥白尼進入波隆那大學不久,一位天文學老師戴諾瓦拉發表了一篇批評「地心說」的文章,對傳統地球不動且為宇宙中心的論點感到懷疑,對哥白尼後來提出「日心說」(地動說)有相當大的影響。

以下是哥白尼「日心說」的要點:

一、地球不是宇宙的中心,而只是月球軌道的中心。

二、宇宙的中心在太陽,包括地球在內的行星都環繞著太陽轉動。

三、太陽和地球的距離和眾星所在的天穹層高度相比是微不足道的。

四、每天看到的天穹周期性地轉動,是由於地球繞其自轉軸每天旋轉一周所造成的。(地球自轉效應)

五、每年看到的太陽在天球的周期性運動,並不是太陽本身在動,而是地球繞著太陽公轉所造成的。(地球公轉效應)

六、目視到的行星順行和逆行的現象,是地球和行星共同繞著太陽運動的結果。

以上除了第二點需要修正外,其他都完全正確,因為後來第谷、克卜勒、布魯諾與伽利略等人發現,我們的太陽只是銀河系中的一顆普通恆星,帶著周圍地球與火星等行星集體繞著銀河系中心公轉,公轉一圈約兩億年,此外太陽也會自轉。

根據NASA觀測,太陽自轉週期平均每27天繞其軸線自轉一圈,赤道位置的自轉速度最快,只需大約24天就能自轉一圈,兩極則超過30天,其內部的自轉速度比外層快。

哥白尼的學說改變那個時代人類對宇宙的認識,也動搖歐洲中世紀宗教神學的理論基礎。雖然哥白尼只是把宇宙的中心從地球移到太陽,並沒有放棄宇宙中心論和宇宙有限論,但是已經激怒天主教會。當時歐洲的天主教會猶如中國的皇帝與儒教,無法容忍所謂「異端邪說」。雖然哥白尼的觀點並不完全正確,但是他的理論給當時歐洲社會的宇宙觀帶來了巨大的變革,也成為後來許多歐洲科學家的開路先鋒。

1491年,哥白尼到教會辦的科瑞克大學念書那一年,明朝很混的正德皇帝朱厚照剛出生。義大利人哥倫布堅信地球是圓的,無論向東或向西都會抵達印度與中國,她說服了當時的西班牙女王,於1492年8月3日帶著女王給印度君主和中國皇帝的國書,率領三艘百十來噸的帆船,從西班牙巴羅斯港揚帆出大西洋,直向正西航去,經過七十晝夜的艱苦航行,終於發現美洲新大陸,他還以為到了印度。

1543年,哥白尼過世後,他的論點引起極大的騷動,除了少數科學家之外,差不多所有的人都反對,包括羅馬天主教、馬丁路德、約翰喀爾文等宗教家都予以大力的抨擊,並將之列為邪說異端,然而天文學的真理之火已被哥白尼燃起,擁護「日心說」的學者前仆後繼,如第谷、克卜勒、布魯諾、伽利略、牛頓,甚至有人犧牲自己的性命來維護真理,如布魯諾遭到天主教會宗教裁判所的火刑;伽利略則遭到終身禁足。這些科學家有如今日中國與以前台灣的民主鬥士,為了自由、民主與人權而奮鬥到底。

我們從哥白尼的一生來看,他雖然也是一位神職人員,但是他不盲從、不迷信權威,並且耐心的用長時間的科學觀察來發覺真理。哥白尼在他活著的年代也許只是一個醫術高明的神父,但是他更是一個偉大的科學家。當年許多耶穌會教士之所以是神父、醫生與科學家等多重身份,是拜教會所辦的大學之賜,大學給予學生通識教育,卻發展出天主教會眼中所謂的「異端學說」,實在很諷刺。

當時的中國是明朝,政府重視的熟讀四書五經的科舉考試,雖然科技也十分發達,無論在造船、天文、醫學、數學及農學等,均是當時世界之最,卻不受皇帝與士大夫重視。例如,十五世紀初,太監鄭和受命建造了當時世界上最大的的遠洋船隊,出駛南洋與印度洋,從1405至1433年的28年內,鄭和下西洋共七次,最遠到東非洲肯亞,曾經帶回幾隻被認為是「麒麟」的長頸鹿,引起明成祖龍心大悅,官員與民眾也嘖嘖稱奇,但是鄭和在1433年死後,就沒有繼承人,船隊與航海日誌就從此煙消雲散,可能是很花錢又沒有找到建文帝。

有人認為鄭和足跡可能到達1487年葡萄牙航海家迪亞士才發現的南非好望角,如果當時鄭和船隊繞過南非好望角到達歐洲,歷史也將改寫。當時中國的航海技術,可說是世界首屈一指。只是為何鄭和死後,中國的航海事業與科技就從此一翹不振?

可能當時明成祖派鄭和下西洋的目的只是尋找建文帝,不在國際貿易,因為在《明史·鄭和傳》記載:「成祖疑惠帝亡海外,欲蹤跡之,且欲耀兵異域,示中國富強。」從這裡面可以看出來,鄭和下西洋真正的目的是去找建文帝,至於沿途宣揚國威,向外炫富,只是附加價值。

在軍事科學方面,1377年民間有人發明手銃,是現代手槍的雛形,1524年有人造出佛朗機炮,1558年有人造出火繩槍,1580年戚繼光發明「自犯鋼輪火」(類似地雷),1637年宋應星撰成中國科技百科全書《開工》,1642年有人發明的“火龍出水”,可說是現代飛魚飛彈等反艦飛彈的雛型。當時明朝科技既然如此先進,為何明朝會先後敗給李自成與滿清?滿清入主中原後,為何沒有將以上科技好好發揚光大?可能這些科技效果不佳,所以滿清政府並不重視。

在天文學研究上,1634年,禮部尚書徐光啟完成編纂《崇禎曆書》,共46種,137卷,書中採用丹麥天文學家第谷所創立的天體系統和幾何學的計算方法,亦對哥白尼的學說做了介紹並大量引用其在《天體運行論》中的章節,卻沒有推廣在民間教育上,可能當時明清兩朝政府並不重視或認為不適合讓一般民眾了解,民眾只要懂得四書五經當順民即可。

英國劍橋學者李約瑟的「大哉問」(Needham's Grand Question):儘管中國古代對人類科技發展做出了很多重要貢獻,但為什麼科學和工業革命沒有在近代的中國發生?為什麼科技如此先進的中國會在15世紀開始逐步落後西方?

筆者認為這是東西方對真理的態度差異所致,尤其是科學之母–數學。誠如20世紀的科學巨人愛因斯坦所說:「由於中國既沒有產生形式邏輯,也沒有產生實驗方法,兩者都需要數學、紀錄與分析,而中國缺乏這些東西,所以不可能產生科學。」西方之所有科學,是因為有希臘人亞里士多德創立的形式邏輯,有第谷、克卜勒、布魯諾的觀測,有伽利略的實驗方法、邏輯推理與分析,以及牛頓微積分的發明。

古代中國人對數學的看法只是解決問題的工具,而不是一種探求宇宙真理的學問。中國自宋朝以後的科舉考試以朱熹所編的四書五經為本,這些經典沒有數學,導致中國沒有發展出以科學探求真理的體系。此外,文字的結構對東西方科學的發展也有很大影響,西方國家的文字可以當作科學符號只用,中國的文字則不行,所以儘管中國在西周時代就發現等同畢氏定理的鉤股定理,戰國時代有墨子的科學著作又何用?

前中研院院長吳大猷也說:「因為中國社會主要重視『人本』觀念,所以中國社會重視屬於實用性與技術性的發明,而西方社會重視『神本』觀念,又因為有希臘與埃及的哲學與科學做基礎,所以西方社會重視探討屬於抽象的、邏輯的、分析的與演繹的科學系統。如希臘人將數學與哲學結合,讓數學不只是數學,而是通往真理的基石。」

中世紀歐洲文藝復興時,以數學為核心的希臘哲學普遍為歐洲各國所重視,尤其是教會學校,所以能培養出許多優秀的科學家。教會學校之所以也重視哲學與科學的教育,誠如丹麥天文學家第谷的德國籍助手克卜勒所說:「因為他們相信上帝用智慧創造世界,人只要透過自然理性之光,也可理解上帝創造的計畫。」克卜勒所創立的天文學三定律,成為日後牛頓萬有引力的基石。

李約瑟的解釋是:「中國缺乏如腓尼基人和希臘人早期的城邦和現代城市那樣要為生存而競爭的地理環境,且中國長久以來都採取中央集權的官僚制度,只重視四書五經的科舉考試,不鼓勵民眾從事發明與創造的工作,目的只是培養服從性高的官僚與順民以利於其統治。」

以上等著名人士所言都是一針見血之論,畢竟中華民族的傳統觀念是人本,科技只偏重實用性,因此只有發明與技術,而沒有形式邏輯與實驗方法的科學研究。事實也是如此,從北宋周敦頤、宋朝的朱熹、明朝的王陽明,到清朝的曾國藩等所謂「大儒」,都只會有關儒釋道思想混合的「理學」或「心學」,沒有人有數理邏輯或從事實證科學的研究。如老蔣生前所推崇的王陽明哲學,其「知行合一」論主要是關於道德修養與道德實踐方面的,自己「格物」了很久,似乎也沒有「格」出甚麼有價值的「知」來。王陽明、曾國藩與老蔣熟讀這些哲學又何用?還不都是心狠手辣,沒有人性?

西方科學之所以在中世紀開始超越中國,關鍵原因之一是,當時歐洲社會階層流動方式多元,可以實現階層跨越,不像中國只能靠科舉翻身。在中世紀的歐洲,一個窮苦出身但是耳聰目明的孩子,只要肯吃苦、肯學習,去修道院學習是最好的晉身之階。一般販夫走卒也可以靠軍功和財富躋身貴族之列,有很多人都只是空手起家的冒險家或是富裕農民,所以一般民眾沒有「萬般皆下品,唯有讀書高」的觀念。

反觀在中國,從中古時期的夏商周開始到現在4000多年的歷史中,就社會地位而言,一般工匠與商人的地位都低於士大夫與農民,所以時至今日,在中國與台灣社會上仍有「士農工商」之階級劃分,華人社會普遍受「學而優則仕」之士大夫文化生態的影響,以致宋、明、清三朝時代,大部分的教育資源與時間都浪費在學習「聖人」的經典文章上面,至於農、工、商等行業,在政府官員與大多數讀書人眼中,都屬於低下的職業,因為科舉考試不會考,社會也不重視。

原本戰國時代主張兼愛、非攻、尚檢、尚賢、重視功利的墨子有科學與富國民生的思維,其所著的《墨經》一書幾乎涵蓋了哲學、邏輯學、心理學、政治學、倫理學、教育學、自然科學等多個學科內容。遺憾的是,墨家學說在西漢時期被主張「罷黜百家,獨尊儒術」的漢武帝與董仲舒給排除。董仲舒以儒家思想為中心,雜以道家、法家與陰陽五行說,把神權、君權與父權等貫串在一起,形成帝制的神學體系,進一步提升皇權,以思想的統一來保證國家政治的統一。

這樣的觀念流傳至今,如台灣與中國社會,許多人嚮往國考當公務員,有穩定的收入與較高的社會地位,在職待遇與退休福利更是一級棒,但這些人卻也是最會貪污與「摸魚」的族群。所以我們即使投入大筆經費在教育與學術研究上,仍然無法像歐美日等國那樣,可以自行培養諾貝爾獎的人才與具有創意與眼光的大企業家,如美國的比爾蓋茲、賈伯斯與馬克佐克柏,即使是張忠謀,也是因為先在美國這樣競爭的環境求學與工作歷練,日後才能回台灣發揚光大。

從哥白尼、第谷、克卜勒、布魯諾、伽利略、牛頓,到近代的普蘭克、愛因斯坦與霍金等偉大科學家,無一人不是因為對真理的探索而孜孜矻矻,然而這種為追尋真理而探索的態度,卻意外帶來《量子力學》與《相對論》等兩大震古鑠今的科學理論,前者給世人帶來實用的半導體科技,後者帶來原子能與嶄新的宇宙觀。這種對真理的態度,不僅需要科學精神,也需要人文精神,所以文藝復興成為歐洲藝術家,科學家與哲學家成長的殿堂,然而當時的中國人卻不知這一點。

十九世紀德國的鐵血宰相俾斯麥,有次在柏林大學參觀時,看到了來自東方的學生,那是甲午戰爭發生之前。他立刻跟隨從說:「中國未來一定會敗給日本」,為什麼呢?因為他看到所有的中國留學生都在理工學院,但是有許多日本學生都在人文與社會學院,他當時就明白,中國人沒有發現西方國家之所以富強,絕對不只是船堅砲利,因為那只是表象,核心價值是人文精神帶來的哲學思想,那種探索真理的熱情,才是推動西方文明發展的原因。

後來事實也是如此,乃至於從其日常生活與科學成就也可以看出來,如日本人大都奉公守法,不貪污,大小街道與環境都很乾淨與整潔,且其學術研究成績傲人,近百年來能陸續自行培養數十位諾貝爾獎得主。然而到今天,很多華人不知這個道理,一味推崇理工,輕視人文,如此想自行培養高格調的公民與諾貝爾獎得主,容易嗎?只見國內許多國立大學教授,理工系所的一窩風炒外國冷飯,文法系所的「剪剪貼貼」到處抄襲而不以為杵,還有人選舉校長沒有利益迴避!

從哥白尼的「地動說」到牛頓的「萬有引力」定律,從愛因斯坦的「相對論」到哈伯的「紅位移」定律,從蓋茂的「大霹靂說」到霍金的「黑洞輻射論」,這些西方科學家對真理的態度,始終一脈相傳,前撲後繼,因此霍金才會謙虛說,他是站在愛因斯坦的肩上,所以才能看得更遠,如同當年愛因斯坦對牛頓以及牛頓對哥白尼的讚譽一樣。

1929年,美國天文學家哈伯發現,宇宙中有上千億的星系,銀河系只是其中之一,各星系地位平等,沒有哪一個星系或星球是宇宙的中心,且有「紅位移」效應,即大多數星系都在互相遠離,彼此距離越遠,相對速度則越快,這恐怕是當時哥白尼所難以想像的事。如果沒有哥白尼提出「地動說」,挑戰已經流行歐洲上千年的托勒密「地球中心論」,今日人類的宇宙觀會這樣先進嗎?

如果沒有哥白尼對天文學的基礎研究與日心說的提出,怎麼會有日後天文學的發展?如果沒有牛頓對力學的基礎研究,怎麼會有日後的工業革命與今日的太空科技?如果沒有馬克斯威的基礎研究,怎麼會有今日的通訊科技?如果沒有普蘭克的基礎研究,怎麼會有今日的半導體與人工智慧等科技?如果沒有愛因斯坦的基礎研究,怎麼會有今日的原子能與時空一體的宇宙觀?如果沒有霍金的基礎研究,我們如何知道黑洞會蒸發與爆炸?

如果沒有哥白尼忠於科學精神與學術良知,敢向當時的學術權威與宗教威權挑戰,會有日後許多傑出的科學家陸續做出貢獻,以致今天人類的文明有如此飛躍發展嗎?哥白尼的精神就是挑戰當時的學術權威與教會的政教威權,讓學術研究自由化,如同當年台灣民主人士挑戰國民黨的威權統治,逼國府解除戒嚴,讓政治民主化,問題是,至目前為止,台灣已經完全民主化了嗎?

與哥白尼同時時代的德國馬丁路德(Martin Luther),是神學教授,他於十六世紀初發動了宗教改革,促成基督新教的興起,只因路德強烈質疑羅馬教廷關於贖罪劵的解釋。1517年,路德在諸聖堂門前貼出了《關於贖罪券效能的辯論》,提出教會腐敗問題,導致路德被教廷判處破門律,也被神聖羅馬帝國定罪。如果沒有堅持真理的勇氣,會有科學革命與宗教改革嗎?可能至今世人仍然被教會當「莊孝維」吧?

諷刺的是,當年天主教會設立大學的目的,只是為了證明上帝的存在與偉大,讓民眾因讚美上帝而成為教會的信徒與教宗的子民,所以除了開設神學外,也開設法律、文學、哲學與科學等學科,只是教授因為學習哲學與科學後,發現古人的觀點是錯誤的,也因此得以培養哥白尼、第谷、克卜勒、布魯諾、伽利略與牛頓等許多近代知名的科學大師。

波蘭有神父哥白尼,德國有神學教授馬丁路德,他們卻不盲目支持學術權威與教會威權,而是勇於批判荒謬,然而台灣有嗎?為何至今還有許多人習於威權霸凌,始終被當「莊孝維」而不自知?這是學者應有的道德勇氣與正義感嗎?若整天只會將自己關在象牙塔中做研究,卻漠視荒謬,又何用?

試問,世上有哪一國家的國旗有某一黨的黨徽?有哪一國家的國歌是某一黨的黨歌?有哪一國家為殘害眾多人命與人權的獨裁者在全國各地豎立銅像,蓋全世界最雄偉的紀念館,還派國家衛兵守護這樣的人?更奇怪的是,居然有許多人視而不見,習以為常,又如何教育下一代分別是非?

世界上比蔣介石更偉大的政治人物比比皆是,如羅斯福、邱吉爾、希特勒、史達林與毛澤東,還有孫立人、麥克阿瑟、艾森豪、巴頓與隆美爾等軍人,為何他們沒有受到如同蔣某高規格的對待?其他國家有衛兵守護的是無名英雄墓園或祠堂,哪有國家對獨裁者有如此高規格崇拜?

中國科學之所以從十五世紀中葉明朝開始落後西方國家,原因就是中國的科舉制度只重視會舞文弄墨的士大夫,不重視科學家、商人與工匠,以致社會階層的流動狹窄。反觀當時的歐洲國家,雖然沒有科舉制度,但是有教會學校傳授各種學問,出路有保障,政府也重視農民、勞工與商人,社會階層的流動多元化,所以近代科學與工業革命才會發生在歐洲。

如果我們繼續在教育上灌輸「士農工商」的陳腐階級觀念,只重視軍公教的待遇與福利,而不對所有農工商一視同仁,只重視以考試為核心的「貝多芬」式教學,而不重視以數理邏輯和思辨為核心的哲學教育,以致漠視黨國威權圖騰持續對受害者心靈的霸凌,則台灣有何資格說自己已是自由與民主的國家?又如何能培養諾貝爾獎或偉大企業的人才?

歐洲文藝復興開拓人之一的義大利詩人但丁(Dante Alighieri ,1265-1321) ,在其著名詩集《神曲》一書中說:

「人不應當像走獸一般地活著,應當追求知識和美德。」

「地獄中最黑暗之地,乃為那些在道德危機之時,保持中立之人而留。」但丁名言,如警示木鐸,可謂擲地有聲。

換言之,哥白尼精神代表一種堅持真理與正義的道德勇氣,不願意被學術權威、宗教或政治威權牽著鼻子走,現在的台灣也很需要這樣的人。

*作者為台大物理博士、文化大學教授

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