编辑推荐

人类在认识自己的道路上走了多远？还有多久才到终点？

※详述科学认知历程，从古米利都到伦敦皇家学会，从亚里士多德到托勒密、哥白尼直到牛顿

※探索世界的哪些方面是可认识、可解释的，以及如何认识和解释

※透析人类如何探索和理解世界万物的运转，从而领悟未来

※洞悉科学与诗歌、数学、哲学、技术和宗教等思维方式之间的冲突与合作

※犀利点评科学人物的成败得失及影响

内容简介

日升月落，电闪雷鸣，四季更迭，生老病死，我们生活的世界充满了各种谜题，而我们对这个世界和我们自身的看法、感受，正源自我们如何认识和解释这个世界。但古代和中世纪的科学家不知道我们现在对世界已知的一切，更重要的是，他们没有类似于我们的思维方法，不知道世界还有哪些未知尚待发现，也不知道如何去发现未知。随着文明演进，人们不断努力解开众多谜团，科学的现代规则才终于问世。

诺贝尔物理学奖得主斯蒂芬·温伯格带我们回顾了挑战前人又扣人心弦的认知发展历程，足迹从古代的米利都到中世纪的巴格达和牛津，从柏拉图学院和亚历山大博物馆到沙特尔教会学校和伦敦皇家学会。温伯格富有启发性地探索了思考世界和分析世界的方法，说明了找到现代科学的目标和方法是何等的艰难，并论述了这一发现对人类认知和发展的影响。同时，温伯格还探讨了科学和各大竞争领域——宗教、技术、诗歌、数学和哲学——的历史性冲突与合作。

他将其学术资质和科学史知识结合起来，研究了一个令人着迷的问题：解释世界的努力如何随着时间的推移而改变。

而我们之所以苦苦求索，执着于解释世界，因为答案决定了我们如何看待世界、自己和未来。这不懈的坚持和追求，正是“非凡的故事，是人类历史中有趣的故事之一”。

作者简介

斯蒂芬·温伯格，诺贝尔物理学奖得主，曾获得美国国家科学奖章、刘易斯·托马斯“诗人科学家”奖等多项殊荣。现任得克萨斯州大学奥斯汀分校教授。身兼美国国家科学院院士、伦敦皇家学会外籍会员、美国哲学学会会员等。

温伯格出版了多部极具影响力的理论物理教材。在专业领域之外，他致力于将科学理念与人文知识相结合，所著的《zui初三分钟》《仰望苍穹》等书畅销全球。

目录

前 言

第yi部分 希腊物理学

第yi章 物质与诗歌

第二章 音乐与数学

第三章 运动与哲学

第四章 希腊化时期的物理与技术

第五章 古代科学与宗教

第二部分 希腊天文学

第六章 天文学的应用

第七章 测量太阳、月球与地球

第八章 行星的问题

第三部分 中世纪

第九章 阿拉伯人

第十章 中世纪的欧洲

第四部分 科学革命

第十一章 破解太阳系

第十二章 实验开始

第十三章 研究方法之再思考

第十四章 牛顿综合

第十五章 尾声：大一统

致 谢

技术札记

尾 注

参考书目

译后记

前言/序言

我是一名物理学家，不是历史学家，但多年来我对科学史的兴趣与日俱增。科学史的发展可以说是一个特别的故事，是人类历史上zui有趣的故事之一。而对于像我本人这样的科学家来说，这个故事也与我们息息相关。了解过去能够辅助并启发今天的研究，科学史的知识也有助于激发科学家当前的工作。希望我们的研究能够为自然科学的伟大历史传统做出贡献，不管这一贡献是多么微不足道。

我在自己过去的写作中所涉及的历史，主要是物理学和天文学的现代史，时间大约从19世纪末到现在。虽然在这段时间里我们掌握了许多新知识，但物理科学的目标和标准并无实质性的改变。假设让20世纪初的物理学家们学习关于宇宙学或基本粒子物理学的当代标准模型，他们一定会惊叹不已，但寻找能够解释各种现象的数学模型和经过实验验证的客观原则，对他们来说却并不陌生。若干年前，我决定展开更深层次的发掘，进一步了解科学史的早期时代—那时科学的目标和标准尚不具备现在的形式。很自然地，作为一名大学教师，当我打算进行某方面的研究时，便会自告奋勇承担一门相关课程的教学工作。在过去的10 年里，我在得克萨斯大学先后多次为本科生开设有关物理学和天文学历史的课程，授课对象都是完全没有科学、数学或历史等方面专业背景的学生。本书正是由这些课程的讲稿发展而来。

但正如本书所呈现的，我在书中提供的或许并不仅仅是简单的叙述：这是一位活跃于现代的科学家对过去的科学的看法。借此机会，我阐述了自己对物理科学本质的观点，以及它与宗教、技术、哲学、数学和美学之间延续至今、错综复杂的关系。

在出现有记载的历史之前，存在着一定程度的科学。自然界随时向我们展现各式各样令人困惑的现象：火、雷雨、瘟疫、行星运动、闪电、潮汐等。通过观察世界，人们得出有用的结论：火是热的，打雷预示着快要下雨，满月或新月时潮位zui高……这些都成为人类常识的一部分。但在世界各地，总有一些人不满足于只搜集事实，他们想要解释世界。

然而，这并非易事。不仅因为我们的先辈不知道我们现在对世界已知的一切，更重要的是，他们没有类似于我们的思维方法，不知道世界还有哪些未知尚待发现，也不知道如何去发现未知。每一次准备课程讲稿时，我都深深感受到过去几个世纪的科学工作与当代科学之间的巨大差异。正如L·P·哈特利（L. P. Hartley）小说中广为流传的那句话所说，“过往即他乡，彼处行事不一样”。希望在本书中，我不仅能够让读者了解精密科学的历史上都发生了什么，也能让读者感受到这一切来之不易。

因此，本书所论述的并不仅仅是我们如何探索世界的万千奥秘—这自然是所有科学史的关注点。本书的侧重点有些许不同—主要论述我们如何寻求探索世界的方法。

我并非不知道本书标题中“解释”一词会使一些科学哲学家产生疑问。他们指出，在“解释”和“描述”之间难以做出精确的区分。a（我在第八章中会对此稍作提及。）但这本书讲的是历史，而不是科学哲学。我用“解释”一词， 意味着承认其不尽精确，就像在日常生活中，我们试图解释一匹马为什么赢得比赛或者一架飞机为什么坠毁一样。

副标题中的“发现”一词也存在问题。b 我想过用“发明现代科学”作为副标题。毕竟如果无人实践，科学很难存在。但我之所以选用“发现”而不是“发明”，是想表明，科学发展至今，不是因为各种偶然的历史性发明，而是由于自然之道。尽管有各种缺陷，现代科学仍然是一种经过调节达到与大自然高度一致的技术，并因此而发挥作用—它是一种实践，使我们能够学习关于世界的可靠知识。从这种意义上说，科学是一种等待人们去发现的技术。

因此，人们可以谈论科学的发现，正如历史学家谈论农业的发现一样。尽管农业的种类繁多且不尽完美，但它之所以存在，正是因为农业实践经过调节达到与生物学实际情况的高度一致，因而得以发挥作用—使我们能够种植庄稼。

我也想用这个副标题，让自己同那些所剩无几的社会建构主义者（social constructivists）划清界限。他们是一些社会学家、哲学家和历史学家，试图将科学的过程乃至科学的结果都解释为特定文化环境下的产物。

在科学的各个分支中，这本书所强调的将是物理学和天文学。在物理学中，尤其是它在天文学的应用中，科学第yi次采取了现代的形式。当然，对类似于生物这种其原理的发现高度依赖于历史偶发事件的科学来说，是否能够或者应当采用物理学来建模，是会受到一定程度的限制的。尽管如此，我们有这样一种感觉，生物科学和化学科学在19 世纪和20 世纪的发展，沿袭了17 世纪物理学革命的模式。

当今世界，科学具有国际性，它或许是人类文明中zui国际化的方面。然而， 现代科学诞生于广义上的西方。现代科学从欧洲的科学革命期间所做的研究中学习了方法论，欧洲科学革命又是由中世纪欧洲及阿拉伯国家所取得的成就演变而来，而这些成就均可追溯到希腊的早期科学。西方从别处借用了许多科学知识，比如来自埃及的几何，来自巴比伦的天文数据，来自巴比伦和印度的算术，来自中国的指南针，等等，但据我所知，西方并未引进现代科学的方法。因此，这本书将以奥斯瓦尔德·斯宾格勒（Oswald Spengler）和阿诺尔德·汤因比（Arnold Toynbee）强烈反对的方式强调西方（包括中世纪的伊斯兰世界）： 我将很少提及西方以外的科学，且完全不涉及前哥伦布时期美洲大陆有趣但与外界隔绝的科学进展。

在讲述这个故事时，我会接近一个被当代历史学家谨慎回避的雷区，这就是用现代的标准评判过去。这是一部有失恭敬的历史。我愿意用现代的观点批评过去的方法和理论；我会披露科学英雄未曾被历史学家提及的一些错误，甚至以此为乐。

长年研究过去某位伟人著作的历史学家可能会夸大这位英雄所取得的成就。在关于柏拉图、亚里士多德、阿维森纳（Avicenna）、格罗斯泰特（Grosseteste） 和笛卡儿的著作中，这种现象尤为明显。但我在这里的目的，并不是指责过去的一些自然哲学家是多么愚蠢。恰恰相反，通过展示这些非常聪明的人离我们目前的科学概念有多远，我想说明现代科学的发现是何等的困难，它的规范和标准是何等的难以发现。同时这也是一个警示，提醒我们现代科学可能仍有待进一步发展。在本书的某几处我会指出，尽管在科学方法上我们已经取得巨大进展，但今天的我们可能依旧在重复过去的错误。

一些科学史家认为，在研究过去的科学时不应参照当代的科学知识。这种观点是过时的。与之相反，我要强调的做法是利用现有的知识来澄清过去的科学。例如，古希腊天文学家阿波罗尼奥斯（Apollonius）和喜帕恰斯（Hipparchus），仅仅利用他们当时可获取的有限数据，就提出了行星环绕地球在本轮上循环做圆周运动的理论。尝试解密这个过程，大概会是个有趣的智力测试。然而，这种尝试是不可能的，因为他们当时使用的许多数据已经丢失。但我们能确定的是，在古代，地球和其他行星也环绕太阳在近圆形轨道上运行， 就像今天这样。通过应用这些知识，我们将能够理解古代天文学家如何利用当时可获得的数据提出了本轮理论a。无论如何，任何今人在阅读有关古天文学的内容时，都不会忘记“太阳系里究竟是谁绕着谁转”这一当代常识。

若有读者想要更为详细地了解过去科学家的研究对自然界现实的反映情况， 可参阅书末的“技术札记”。这些札记对理解本书正文并非必需，但有些读者或许能够从中学到一些有关物理学和天文学的知识，因此我准备了这些资料。

科学发展至今，早已不是当初的样子。科学的结果是客观的。灵感和审美判断在科学理论的发展中固然重要，但这些理论的验证zui终都依赖于用公正的实验检验理论预测。尽管数学被用来建构物理理论并提供后续结果，但科学并不是数学的一个分支，科学理论也不能通过纯粹的数学推理导出。科学与技术相辅相成，但在其zui基本的层面上，科学并不服务于任何实际原因。科学无意讨论神或来世是否存在的问题，它的目标是要找出对自然现象的纯自然主义的解释。科学是渐进性的，每一种新理论都整合了先前的成功理论，并将其变为近似理论，而在近似理论起作用时，新理论甚至还能解释其原因。

对古代或中世纪的科学家而言，所有这一切并非显而易见，一切都是在16 世纪和17 世纪的科学革命中披荆斩棘的结果。发展之初，并无类似于现代科学这样的目标。那么我们是如何进行科学革命，并进一步发展到当今水平的呢？在探索现代科学的发现过程时，这是我们必须努力探明的要点。

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