對萬物本原的探究

探究宇宙萬物本原，是人類好奇心的永恆表現。當人類思維發展到一定程度的時候，人們難免會產生一種思索：在我們的周圍，每一種物質都有其組成成分，那麼，構成宇宙萬物的最根本的組元是什麼？換句話說，宇宙萬物究竟是由什麼組成的？它們的本原是什麼？

對上述問題的解答，一開始當然充滿了神話色彩。到後來，理性登上歷史舞台，神話逐漸退居其次。這一轉折大概發生在公元前6世紀左右，當時的希臘人通過自己的思考走出了一條不同於神話傳統的新路子，他們給出的答案不需要超自然因素的作用。正是這樣的探究，使希臘哲學開始了它的歷程，也為希臘科學思想的發展奠定了基礎。最早沿著這條新路邁開自己堅實步伐的是愛奧尼亞米利都的自然哲學家們。愛奧尼亞位於今土耳其，與希臘本土隔愛琴海相望。當時希臘的殖民者已經在愛奧尼亞建立了一批繁華的城市，米利都就是其中之一。米利都的泰勒斯最早提出了不帶神話色彩的萬物本原學說。

關於泰勒斯的身世，我們所知甚少，只能從希臘人留下的一些殘篇中略知一二。據亞里士多德說，泰勒斯因為一心鑽研哲學，無暇顧及生計，因而家境並不寬裕，這遭到了一些人的嘲笑，他們散布流言蜚語，說既然泰勒斯很聰明，他為什麼發不了財？為了回擊這些人的嘲笑，泰勒斯根據他所掌握的氣候知識，預計到某一年橄欖會大豐收，於是他買下了米利都全部的橄欖榨油機，並指定了使用榨油機的壟斷價格。那一年當地的橄欖果然大豐收，人們不得不到被他壟斷了的榨油機那裡榨油，結果在一個季度里他就發了財。但泰勒斯的目的只是為了證明哲學家的價值，所以賺到錢之後，他並沒有沿經商之路繼續走下去，而是回過頭來，又繼續他的哲學研究了。

關於泰勒斯的這一傳說，足以令今天的哲學家們揚眉吐氣，不過事情不可能那麼簡單，且不論泰勒斯是否真的曾經如此，即便此事屬實，也只是一個個案，不具備普遍意義。因為從事哲學研究和經商，畢竟是兩個領域的事情。在現實生活中，讓哲學家們去經商，十有八九是要蝕本的。而且，如果今天我們還樂於通過這樣的例子來論證哲學的功用，似乎也把哲學庸俗化了。

希臘人對泰勒斯的推崇，更多地表現在對其科學成就的肯定上。據說泰勒斯曾經預報過某年在當地會發生日食，後來日食果然如期而至，使正在鏖戰的米堤亞人和呂底亞人因驚異而握手言和。雖然泰勒斯的這種預報與巴比倫人相比算不上什麼奇蹟，但卻給當時的希臘人留下了深刻印象，以至於150年後希羅多德還鄭重其事對之加以記載。此外，泰勒斯還對埃及人的幾何學作了重要發展，他把幾何學變成了一種抽象的研究對象，發現了一些具體的幾何定理，據說他還應用三角學的概念，測量了埃及金字塔的高度。在天文學上，他是第一個認為月亮是靠反射太陽光而發光的希臘人。他還提出了大地是一個漂浮在浩瀚無邊海洋上的圓盤的主張，從而回答了大地靠什麼支持這個古老的問題。但所有這些，都是至少一二百年之後人們的追記，而且這些追記本身也都殘缺不全。正因為這樣，對泰勒斯這些科學成就的具體細節，我們已無從得知，而這些追記是否有誇大其詞之處，也不得而知。

雖然如此，從今天的觀點來看，泰勒斯仍不愧為科學的鼻祖，這不僅僅是由於上面提到的他在具體科學上的那些貢獻，更重要的在於，他提出了宇宙本原問題，並明確給出了自己的解答：萬物源於水。他的這一說法是否成立無關緊要，但他這種把大千世界的本原歸結於一種具體物質的做法，則很能引起哲學上的懷疑論，因為如果木、鐵甚至火在本質上都和水一樣，那隻能證明感官上的證據是不可靠的，這就勢必會促進人們理性地對客觀事物進行思考，而理性對於科學發展的重要性是不言而喻的。再者，泰勒斯的解答排除了超自然因素的干預，他把眾神從這一領域請了出去。正因為這樣，泰勒斯及其同時代人的思想才一脈不斷地流傳了下來，最終形成了現代科學。因此，我們有理由認為現代科學始於泰勒斯。

泰勒斯提出萬物源於水的主張，是一種哲學猜測。他之所以提出這樣的命題，應該是意識到了水對於生命之重要。這樣做是可以理解的。要尋找萬物本原，當然應該著眼於事物普遍具有、對之又非常重要的因素。萬物中最神奇的莫過於生命，而水是生命要素中不可或缺的，因此，把水視為萬物本原，是理所當然的。不過，泰勒斯可以以水立論，別人也同樣可以出於其他考慮提出另外的主張。同樣是在米利都，泰勒斯的再傳弟子阿那克西米尼就提出了一種新的學說，他認為空氣是萬物本原，空氣的稀薄會變成火，而其凝聚則會變成水，進一步壓縮又會變成土。與阿那克西米尼同時的愛奧尼亞地區的另一位哲學家齊諾弗尼斯則著眼於腳下的大地，認為土是宇宙萬物本原。他還根據有時在山頂上發現貝殼這一事實，得出地球外貌會隨時間而發生變化的結論。幾十年後，米利都附近的另一城市以弗所的哲學家赫拉克利特則把事物的起源與火相聯繫，說：「既不是神也不是人創造了這一世界秩序，它在過去、現在和未來永遠是一團永恆的火。」

在人們感官所能察知的範圍內，土、水、氣、火確實具有極端的重要性，作為萬物本原，好像它們都有資格。正是由於意識到了這一點，西西里的哲學家恩培多克勒乾脆博採眾長，提出了四元素說，認為它們共同構成萬物。這四種元素，土是固體，水是液體，空氣是氣體，火則比氣體還稀薄，它們在宇宙中受到兩種神力的影響，發生分化與組合。這兩種神力作用在人的身上，表現出來的是愛與憎；作用在萬物身上，則是吸引和排斥。四元素就是在它們的作用下，以各種不同的方式和比例結合起來，從而組成了世界上形形色色的各種物質。

四元素說的產生與人們對火的作用的認識有關。當時人們認為，可燃物是複雜的，它燃燒後，必然要還原為它的幾種要素。例如拿一段新鮮的木柴讓它燃燒，就能清晰地看出這一點：燃燒時的火由光可見，冒出的煙屬於氣，木柴兩端跑出滋滋作響的水，剩下的灰燼則具有土的性質。重視火的作用，是近代化學得以產生的重要因素。近代化學的前身是鍊金術，鍊金術離不開火，近代化學本身也是通過對火的研究，闡明了燃燒的本質是氧化反應之後才得以建立起來的。

上述這幾種學說有一共同特點：它們所主張的萬物本原，都是人們日常生活中可以感覺到的具體物質。與這些學說相比，米利都的留基伯則另闢蹊徑，提出萬物是由人們感官不能感覺到的微小粒子——原子組成的。這就是對近代科學有極大影響的原子學說。關於留基伯的情況，我們幾乎一無所知，只是聽說他提出了因果原則，認為任何事情都不會無緣無故地發生，一切事情的發生都有其自然原因。他還提出了原子論的基本觀念，而且是德謨克利特的老師。他發明的原子學說，被德謨克利特發揚光大了。

原子論認為，原子是組成世界萬物的終極粒子。原子極其微小，它是永恆的，不可毀滅，也不可分。原子這個詞本身就表示「不可分割」的意思。宇宙是由原子和原子之間的空間組成的，甚至人的思想和上帝（如果有上帝存在的話）也是由原子組成的。

既然萬物都是由原子組成的，它們為什麼會表現出互不相同的性質？德謨克利特解釋說，這是因為原子的外形彼此各不相同，例如水原子外表平滑，呈現圓形，所以水無定形且易於流動；火原子多刺，人接觸它當然會有燒灼感；土原子毛糙且凸凹不平，所以彼此容易結合在一起形成堅固不變的物質。至於事物的發展變化，則是原子重新分化組合的結果。德謨克利特還認為宇宙的產生也與原子有關，無數原子在無限的空間中做無規運動，相互衝擊，引起了直線運動和旋轉運動，旋轉運動導致原子結成團塊，小的組成萬物，大的形成天地。

從表面上看來，原子論是一種不自洽的理論：原子雖然很微小，但它畢竟有一定大小，既然有大小，就應該有內部組成，有內部組成就應該可分，為什麼說它不可分？實際上，原子論的產生與希臘人縝密的邏輯思維是分不開的，尤其與名噪一時的芝諾悖論有關係。希臘的哲學家非常關注運動、變化問題，芝諾就曾運用思辨方式，對之提出過似是而非的論斷，這就是有名的芝諾悖論。芝諾悖論之一是說運動不可能，他的論證是：如果運動是可能的，就意味著你要在有限的時間內跑完一段路程，而要跑完這段路程，你必須先跑完它的一半；而要跑完這一半，你必須先跑完一半的一半，即四分之一；而要跑完這四分之一，你必須先跑完八分之一……依此類推，以至無窮，而要在有限的時間內穿越無窮個間隔是不可能的。因此，運動是不可能的。

芝諾另一個更有名的悖論是阿基里斯趕不上烏龜。阿基里斯是希臘神話中的英雄、賽跑能手，芝諾假定他和烏龜賽跑，而且烏龜先跑，待烏龜跑出一段距離後阿基里斯再追。芝諾的結論是這種情況下阿基里斯永遠追不上烏龜，其理由是阿基里斯追上這一段距離需要一定的時間，而在這段時間內烏龜又向前移動了一小段距離，阿基里斯需要再跑完這新的一段才行，而這時烏龜又向前移動了。依此類推，這是一個無窮系列，而無窮是不能實現的，因此，阿基里斯不可能趕上烏龜。

芝諾悖論似是而非：經驗告訴人們，運動是客觀存在的；直覺也告訴人們，阿基里斯趕上烏龜不費吹灰之力。但芝諾的論證又無懈可擊，那麼，問題出在什麼地方呢？人們發現，芝諾所有的悖論都是建立在空間和時間可以無限分割這一假說基礎之上的，如果拋棄了這一可分性，芝諾悖論將不再成立。因此，從思想發展的邏輯來看，原子論者就是通過賦予構成物質的原子以不可分性來否定芝諾悖論的。大概在他們看來，承認原子不可分，雖然在邏輯上有漏洞，但也比承認芝諾悖論好。另外，泰勒斯對萬物本原的探討只是有可能啟發人們想到感官的不可靠，而芝諾的論證則明確指出了感官的不可信，這有助於原子論者到感官所不能察覺的東西中去尋找物質本原，原子就是這樣被找到的。所以，原子論的產生有其哲學基礎。

原子論體現的是一種機械論哲學。根據原子論者的觀點，單個原子是永恆不變的，通過原子的各種運動和排列，形成了豐富多彩的世界。整個世界就像一架大機器一樣，這個機器的運轉是原子按其本性運動的必然結果，這中間沒有神的作用，沒有精神的力量，也沒有偶然性，一切都按鐵的必然性進行。這種機械論哲學17世紀以後在科學界找到了知音。物理學家們把物質分析為質點，用數學來描述它們的相互作用和運動，預測它們未來的運動狀態，這使人們認為整個世界本質上就是如此。20世紀以來，機械論哲學已經成為歷史，但在科學發展的過程中，機械論哲學的階段是不可逾越的。也正因為如此，在古希臘諸多哲學流派中，原子論哲學特別受到了科學史家的青睞。

德謨克利特的原子論100多年後在伊壁鳩魯那裡找到了知音，伊壁鳩魯在雅典講授原子論，把原子論作為他整個倫理、心理和物理哲學的一部分。又過了200多年，羅馬詩人盧克萊修在其不朽的詩篇《物性論》中重提原子論，並把原子論推到了極端。盧克萊修認為甚至像思想、靈魂這類非物質的東西也是由原子組成的，只是這些原子比構成物質性的東西的原子更細微些而已。他詳細記述了伊壁鳩魯學派的觀點，正是通過他的記述，我們今天尚能了解希臘哲人對原子論的描述。

在古希臘哲學流派中，原子論雖然最接近近代科學的認識，但希臘的哲學家們贊成原子論的並不多。著名的哲學家柏拉圖和他的學生亞里士多德都不贊成原子論，他們贊成的，都是恩培多克勒的四元素說，不過他們對四元素說作了各自的發展。

柏拉圖受到畢達哥拉斯學派的影響，對四元素說作了改造。他把它們還原成三角形。一個三角形當然是平面的，但幾個三角形適當地組合起來，就成了三維粒子，這種三維粒子每個不同的形狀對應一種元素，再由這些元素組成萬物。「在柏拉圖的時代，人們已經知道，存在而且只存在五種幾何正多面體（就是由完全相同的平面組成的對稱幾何體），它們是：四面體（四個等邊三角形）、立方體（六個正方形）、八面體（八個等邊三角形）、十二面體（十二個等邊五邊形）和二十面體（二十個等邊三角形）。柏拉圖將每種元素與這些圖形中的一種聯繫起來——火與四面體（最小、最銳利和最易變動的正多面體），氣與八面體，水與二十面體，土與最穩定的正多面體，即立方體。最後，柏拉圖把十二面體（最接近球體的正多面體）等同於整個宇宙。」

柏拉圖對希臘科學發展的影響主要不在於此。他的興趣主要在道德哲學，也就是倫理學上。他輕視自然哲學，把自然哲學看成是低級的、沒有研究價值的學問。他還在雅典創立了柏拉圖學園，用來傳授他的主張。柏拉圖學園存在了9個多世紀，直到公元529年，東羅馬皇帝查士丁尼下令將其關閉才告結束。即使在學園關閉以後，柏拉圖哲學仍然對整個中世紀早期的基督教思想具有強烈的影響。鑒於柏拉圖哲學不利於科學的發展，希臘科學的衰落，與思想層面上柏拉圖哲學的長期影響不無關係。

柏拉圖對恩培多克勒的四元素說從形狀上作了改造，而其弟子亞里士多德則另闢蹊徑，從性質上對之加以創新。亞里士多德和柏拉圖一樣，都認為四元素說中的四元素可以還原為比它們更為根本的東西。柏拉圖把它們還原成了三角形，而亞里士多德則把它們還原成人們對客觀世界可以感覺到的那些性質。他認為在這些性質中有兩對是起決定性作用的——熱和冷、乾和濕，它們有四種結合方式，每一種產生出一種元素。亞里士多德認為，在這四種性質中，沒有任何力量能夠阻止它們被其對立面所取代。例如，如果水被加熱，水中的冷就被熱所取代，而熱和濕的結合就使水變成了氣。亞里士多德還認為，他的四元素說中的四元素不能簡單地理解成這些名稱所代表的那些經驗物質，例如土不僅僅指我們腳下的大地，它也可以泛指各種固體。經過這些界定之後，亞里士多德可以輕而易舉地解釋同一種物質狀態的變化以及不同物質相互之間的轉化。他還認為四元素說只適用於地球本身，而天體則是由第五元素「以太」組成的。這種天地有別的觀念在思想界統治了人們一千多年。

圖1.1　亞里士多德的四元素說示意圖

亞里士多德是古代知識的集大成者，在文藝復興之前，沒有人像他一樣對知識有那樣系統的考察和掌握。從13世紀以後，在歐洲基督教世界裡，亞里士多德在哲學方面取代了柏拉圖，他關於萬物本原的四元素說，也順理成章成了這方面的權威學說。一直到了17世紀，波義耳的元素說問世，四元素說才退出歷史舞台。到了19世紀初，英國化學家道爾頓提出了科學的原子論學說，古老的原子論學說得到了脫胎換骨的新生，至此，人們對萬物本原的探討才真正融入到了近代科學的洪流之中。