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以下根据张双南教授2020年8月13日在高山大学内蒙站的课程整理而成，经老师审核后公开发布。文章仅为现场内容十分之一，点击文末阅读原文，加入高山大学，了解更多。 授课老师：张双南，中国科学院高能物理研究所研究员，中国科学院粒子天体物理重点实验室主任。古代文明与现代文明最大的差异在于，现代文明有了科学和技术，进而牵动了文明格局上极大的变化。我们常听到四大文明发源地（或古国）的说法，指的是古埃及、古印度、中国及古巴比伦，分别对应尼罗河文明、恒河和印度河流域文明、黄河流域文明、幼发拉底河和底格里斯河流域文明。《世界文明史》（美国威廉·麦克高希）称“古巴比伦、古埃及、古印度、中国、古希腊是世界上的五大文明发源地”。增加了一个古希腊。古希腊-爱琴海文明虽然只持续了约650年左右，但它和西方文明的渊源却是最深、最直接的。如果单说科学，它更是几乎唯一的发源地。西方有记载的文学、科技、艺术、哲学，都从古希腊开始，造诣很深，对后代有深远的影响。古希腊地区，有一个特征：没有形成统一霸权；城邦文化使得这一带思想自由，讨论活跃。自由的文化加上兴旺的商业与航海技术，希腊人接触到了各地包括东方的丰富文化，进而带来了文化的良性交融，这也是造就古希腊文明的一大关键因素。希腊人看待自然时，不同于神学家，他们不是以幻想和想象的方式，而是以理性认识的方式看待自然，试图以自然的东西说明自然。这也是自然哲学的核心——研究宇宙万物的本原和演变。万物是由什么东西组成的？怎么产生，又怎么变化？创立了米利都学派的“科学和哲学之祖”泰勒斯，第一个提出世界本原的问题——生活中千变万化的万物，由什么东西组成？他认为是水，水生万物，万物复归于水。他的学生阿那克西曼德认为，水只能解释一部分而非所有事物，理论模型不完善。因此他猜想，任何可见的东西都不是本原，眼见不为实，底层有更本质的东西——称作无定，组成万物。再往后，阿那克西曼徳的学生阿那克西美尼结合了老师和师爷的理论，认为万物的本原是气。比如木头燃烧后，会成一股烟冒出去，一旦落下来再成为尘，最终尘再变作其他事物。气，既像水可以来回转化，同时又有无定看不见的特质。解释万物，留基伯也提出了原子论，后来由德谟克利特和伊壁鸠鲁进行阐述——世界由肉眼不可见的原子（以及虚空）组成，它们在虚空中的聚散与运动，造成了自然界的各种变化。原子论，是最接近于近代科学的物质结构的哲学观点，虽然今天我们知道原子内部还存在更细致的结构和成分。除了单一本原，还有其他学派的主张，比如恩培多克勒的四根说——物质由火、土、气、水四根组成，并在爱与恨之下产生分与合，形成万物的变化。这说法和今天的粒子物理标准模型——即基本粒子，以相互作用力的方式结合与裂变，有其神似处。中国的五行——五个元素，加阴阳，促使它们变化，也是如此。到了亚里士多德，他反对原子论，而对元素论做了进一步诠释，创造了四因说，即质料因、形式因、动力因和目的因。质料是事物的潜能，形式是事物的本质，目的是事物的根本：在目的明确的前提下产生动力，促使质料成为具有形式的事物。当时的学术著作，以诗歌为主，不像今天在学术期刊发表论文。比如把原子论发扬光大的德莫克利特，在当时，就是比许多诗人更富诗意的人物。 而柏拉图的思想著作，主要也以散文的形式表达。 另外，在柏拉图把几何融入四根说的时候，他之所以选择正多面体作为四根的原子，也纯粹为了好看，而非实证理由。像是天体运动之所以预设圆形轨道，也是出于圆形比椭圆更美的美学。 在我看来，这阶段的古希腊哲科，存在反市侩主义，不注重实用。他们追求从表象中探寻本质，但不求解释现实、解决问题。比如四根说或原子论，他们仅仅提出理论，却没有追求以这理论进一步说明现象。芝诺悖论大致说的是，一个人若想要离开这个房间，就得先走到门口；想走到门口，得先走一半；要走一半，得先走四分之一；如此一来，永远也到不了，因此运动是不可能的。但实际上我们显然在动。提出了悖论，却不解释现实。概念上，这和庄子的“一日之棰，日取其半，万世不竭”有点类似。不过虽然是悖论，它对后世影响深远，发展出了很多数学思想。早期的希腊人，与其说是科学或哲学家，不如视作诗人。他们是抱着美学与诗情画意在探索自然、歌颂自然的。现代物理学中，一定程度也保留了诗意，比如在理论中寻求美，用审美指引科研方向。
后来，亚里士多德写了《工具论》，收录了六篇逻辑著作，从形式结构上研究了概念、判断、推理及其相互联系。我们今天用的形式逻辑，就源于他的总结。这是近代科学诞生的三个重要前提之一。 遗憾的是，现行的中国教育体系并不教逻辑学。部分人或许从自己的推理、辩论经验中接触到一些，但没有系统地把整套逻辑方法学到。渐渐的，希腊人看待自然的方式少了诗意，多了论证。柏拉图著作里，理论往往存在于灵感，再以散文的形式记下；而亚里士多德则强调运用思辨，进行论证。另外，在那之前，哲学和科学是混在一起的。亚里士多德根据相似与相异性，将科学切分为理论科学、实践科学和创造科学。这分类，为科学从哲学中分离做了必要的准备。当中，亚里士多德也非常强调自然与人为的区别。这也就把人从自然中抽离出来，从而推动人对自然的观察，进而孵化了人对自然规律的发现与研究，即物理学。前面提到中国古文明没有产生自然科学。按杨振宁先生的话，根本原因之一在于中国古时候天人合一，人和自然一直没有分开。当然，正是因为人与自然是有区别的，在亚里士多德看来，人对自然只能观察，不能影响。换言之，他不接受实验，因为实验里的规律是人为，而非自然；他没有认识到，人创造的规律也是一种存在于自然之中的规律。这有些可惜。整体上，在科学之都从雅典搬到亚历山大前，哲科偏向于形而上学——即透过事物的表象看背后的本质，但不屑于接轨现实。形而上学，在政治上另有一套意思——形而上学是静止的、片面的、绝对的。它来源于黑格尔，为了区分他建立的辩证法和以前的哲学，他对形而上学里的几点进行批评，后来被马恩列毛采纳了，在中国也就成了主流认识。思维方法上，希腊人擅长概括性、综合性，但不关心具体性。希腊人甚至把知识区分为：“纯粹的知识”及“有用的知识”，崇尚前者而鄙视后者，无疑阻碍了科学的应用。后来，亚历山大人更关注于具体问题，擅长逐一击破。科学家从概括性理论，转向研究实在的科学、解决实际的问题。这时，科学和人的生活、自然世界的联系就建立了起来。不同的学科，像光学、水利学、天文学等，也在这时候开始形成，并发展出一些先进技术，传承后世，直到千年后的科学革命、复兴时期才再被超越。这时期的科学，以无与伦比的阿基米德以及托勒密为代表。阿基米德，发明了举世闻名的杠杆原理——“给我一个支点，我能支起整个地球”，对机械应用举足轻重。他也发现了浮力定律，并以此发明了比重仪测量物体的比重，通过判别纯度，辨别真金与镀金的差别。除此之外，今天仍在使用的滑轮和螺旋装置，也出自阿基米德之手。这时期科学的实用性，肉眼可见地提升。
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