張卜天：中世紀並非「黑暗」，遙遙可見「上帝死了」 | 科學春秋
摘要
中世紀並非黑暗，中世紀的科學與宗教也並非截然衝突，而是有著複雜的關係和深刻的相通之處。中世紀的自然哲學與神學相互滲透和影響：一方面，自然哲學家們可以一般地援引上帝的絕對能力，超出亞里士多德自然哲學來分析問題；另一方面，對《聖經》以及其他神學著作的評註需要大量運用自然哲學知識，中世紀晚期自然哲學和數學的概念與技巧被大量運用於與創世無關的神學問題。基督教與近代科學之間有著深刻的內在關聯，這為近代科學開闢了道路。
撰文｜張卜天（清華大學科學史系副教授）
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「中世紀」
（medium tempus, middle ages）
一詞的字面意思為「中間時期」，一般認為時間跨度為公元476年（西羅馬帝國滅亡）
至1453年（東羅馬帝國滅亡）
，或5—15世紀（地理大發現）
，當然除此兩種，尚有其它種種劃分。「中世紀」一詞由彼特拉克（Petrarch，1304—1374）
等文藝復興時期的人文主義者提出，他們當時正致力於復興古典學術與文化，認為一個長達千年的黑暗與愚昧時代將他們與古代的希臘羅馬世界分隔開來。但事實上，中世紀的人並不認為自己生活在兩個時代之間，也不覺得自己與古典時代的祖先有任何明顯斷裂。在我國，一提起中世紀，人們往往會想起「黑暗」一詞。把中世紀說成是「黑暗」的，多出自伏爾泰等18世紀啟蒙運動思想家的作品。但是，真正稱得上比較黑暗的時期大概只有從西羅馬帝國滅亡到公元800年間，而通常所謂的「中世紀」其實並不像我們認為的那樣黑暗和停滯不前，文藝復興也沒有我們以前認為的那麼光明和突然
（[1]，頁1）
。公元8世紀末已有卡洛林文藝復興，查理大帝請歐洲的優秀學者來到帝國，興辦學校與圖書館。11世紀末至13世紀出現了大翻譯運動，特別是把亞里士多德的著作從阿拉伯文和希臘文譯成了拉丁文，大學也在這一時期產生。一般把13世紀稱為中世紀盛期（high middle ages）
，此時經院哲學達到鼎盛。而被稱為中世紀晚期
（late middle ages）
的14世紀，雖然確實是在衰落，但卻是科學史上最重要的時期。本文只討論中世紀西歐的科學特別是自然哲學，而不談伊斯蘭文明的貢獻。它分為五個部分：一、科學與宗教的「衝突神話」；二、中世紀的學術傳播和大學；三、中世紀的自然哲學；四、科學與神學的相互影響；五、一些值得注意的問題。
一 科學與宗教的「衝突神話」
許多人以為，科學與宗教是勢不兩立，水火不容的。事實上，這完全是一種誤解。科學史家現在一般把這種說法稱為科學與宗教的「衝突神話」
[2]
。這種「衝突神話」認為，基督教會與科學在中世紀的持續鬥爭阻礙了科學的發展，因此把科學革命和近代科學的起源拖延了一千多年。然而，過去半個世紀的學術研究卻表明這並非事實。這種說法之所以能夠深入人心，與兩個人的影響密不可分。第一位是美國歷史學家、科學家德雷伯（John William Draper, 1811—1882）
，他生於英國，《科學與宗教衝突史》（History of the Conflict between Religion and Science, 1874）
是其代表作；第二位是美國外交家、歷史學家、教育家懷特（Andrew Dickson White, 1832—1918）
，他是康奈爾大學首任校長，代表作是《基督教世界神學與科學論戰史》（History of the Warfare of Science with Theology in Christendom, 1896）
。他們都認為，科學史上貫穿著兩種對立力量的鬥爭：一方是越來越強大的人類理智的力量，另一方則是傳統信仰的壓制。教士們相信《聖經》囊括了所有知識，不能容忍任何思想上的競爭。宗教對科學的干涉已經給宗教和科學造成了可怕的災難。比如德雷伯說：「我們見證的宗教與科學之間的對立是從基督教獲得政治權力時開始的鬥爭的繼續……科學史不僅記錄了一個個發現，而且敘說了兩種對立力量的鬥爭：一方是人類理智越來越大的力量；另一方則是源於傳統信仰和人的利益的壓制。」（[2], p. 1）
懷特也說：「今晚，我要向你們概述一場為科學的自由而進行的偉大而神聖的鬥爭，它已經進行了許多個世紀。這是一場艱苦的較量！相比於亞歷山大、愷撒或拿破崙的那些不那麼重要的戰爭，這場戰爭持續時間更長，過程更慘烈，包圍更持久，戰術更靈活……在整個現代史上，為了所謂的宗教利益而干涉科學
（無論這種干涉是多麼小心謹慎）
，已經給宗教和科學造成了最可怕的災難，而且向來都是如此。」（[2], p. 1）
科學與宗教的「衝突神話」通常包含這樣一些典型說法：科學的原始形式在古代出現，在中世紀被遺忘；中世紀的基督教教會壓制了科學發展；布魯諾因為支持哥白尼的日心說而被羅馬教會燒死；伽利略因為擁護哥白尼的學說而被判入獄並遭受折磨；科學革命將科學從宗教中解放出來；女數學家希帕提婭
（Hypatia，370—415）
被基督徒迫害致死等等[2]
。但只要深入考察就會發現，歷史證據往往並不支持這些說法。科學與宗教的關係並沒有簡單的模式，它們更多是和平共存，既非鬥爭，也非持續不斷的支持，而是複雜的相互作用：衝突、妥協、適應、對話、疏遠。即使它們有衝突，也需要在更寬廣的背景中來理解。事實上，在歷史上的大部分時間裡，宗教都有利於科學。科學在初創時都是通過訴諸宗教價值而確立自身，追求科學的人往往會受到宗教衝動的激勵，宗教機構也往往是支持大學和科學的主要力量。
從歷史來講，基督教教父們對科學的態度遠非那麼嚴厲和敵對。基督教教父擔負著確立基督教神學正統的任務，因而如何對待傳承下來的希臘學術是他們不得不面對的問題。他們一方面認為，對科學要保持警惕，因為好奇心會使人忘記更高的目標；而且希臘科學中包含著與基督教相抵觸的思想，比如希臘人認為世界是永恆的，沒有開端；一些占星學家主張世界是決定論的，由星體的排列結構嚴格決定等等。但另一方面，他們也認為異教知識可以服務於宗教目的，比如注釋《聖經》，尤其是創世內容，解釋三位一體學說等等。還有一些異教知識則有計時、機械等實際價值。
當然，堅決反對科學的教父論述並非沒有，德爾圖良
（Tertullian，約160—約220）
便是明顯的例子。他曾說：
雅典與耶路撒冷有何相干？學園與教會之間有何和諧？異教徒與基督教徒之間有何一致？……不要再企圖製造一種由斯多亞主義、柏拉圖主義和辯證法組成的雜亂的基督教！除了耶穌基督，我們不需要好奇心，除了福音，我們不需要研究。相信了[福音]，就不需要相信任何別的東西！
（[3], p. 25）
但是，要從浩如煙海的教父著作中找到持這種觀點的話並不容易。德雷伯、懷特等人都選擇了這段話來證明科學與宗教的衝突，是因為他們找不到其他同樣具有敵意的教父作家來提供支持。他們不知道，德爾圖良其實並非教父思想的代表，而是一個例外。
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圖1. 奧古斯丁（Augustine of Hippo, 354—430）
事實上，關於教父對科學的態度，在中世紀佔主導地位的乃是聖奧古斯丁的婢女原則，它最有力地影響了基督教對於自然和自然科學的態度。依此原則，就研究自然現象可以服務於更高的目標——比如注釋《聖經》而言，科學是有價值的和合法的。奧古斯丁說：
由於這種好奇心的疾病……人們進而研究自然現象，雖然這種知識對於他們毫無價值：因為他們純粹是為了知識而知識。
（[2], p. 15）
但是，這並無價值的知識未必一無是處，因為
如果那些被稱為哲學家的人，特別是柏拉圖主義者，說了一些確實是正確的東西，並且很適合我們的信仰，那麼我們不應當害怕他們；我們應當把他們當成不正當的擁有者，把他們說的話取來為我們所用。
（[2], p. 16）
同時，
即使是非基督徒也知道一些有關天地和這個世界上其他元素的知識，知道星體的運動和軌道，甚至是它們的相對位置，知道可預測的日食和月食，知道年和季節的周期，知道動物、灌木、石頭等等的種類，他認為這些知識根據理性和經驗是確定的。如果一個沒有信仰的人聽到一個基督徒就這些議題亂說一氣，這很是丟臉和危險；我們應當採取一切手段來防止這種尷尬局面。
（[3], p. 31）
科學作為神學的婢女可以理解為，科學本身不是目的，而是解釋聖經的手段，頌揚上帝是科學研究的最終目標。研究外在的可見世界可以使我們沉思世界的不可見的精神本質，從而更好地愛上帝和崇拜上帝。
問題是，作為「婢女」的科學是否還是科學？回答是肯定的。首先，在西方歷史上，科學研究往往都是某種意識形態、社會事業、實用目的或盈利項目的婢女，比如研製原子彈是為戰爭服務的，現代製藥公司也在很大程度上被商業利益所驅動。更重要的是，中世紀的科學其實有很大的獨立性，它並不像我們想像得那樣處處受教會和神學壓制。隨著逐漸證明自己的可靠性，這位婢女將變得高度自治和獨立。從某種意義上講，所謂「婢女」恰恰證明，她是「主人」所不可或缺的。
二 中世紀的學術傳播和大學
1
拉丁百科全書家
當希臘科學在阿基米德和歐幾里得的著作那裡達到最高峰時，羅馬開始在地中海崛起。雖然羅馬人驚嘆於希臘人的思想成就，但羅馬人是一個實用的民族，科學和哲學或者被忽視，或者被置於很低的地位，科學研究基本陷於停滯。希臘人對中世紀的大部分影響是通過羅馬人對希臘原著的改編而產生的。希臘人的科學遺產經過濃縮和竄改，保存在羅馬的百科全書中。典型的作品有瓦羅
（Marcus Terrentius Varro，前116—前27年）
的《學科九卷》（Disciplinarum Libri IX）
、塞內卡（Seneca，前4—65年）
的《自然問題》（Naturales Quaestiones）
、老普林尼（Pliny the Elder，23—79）
的《自然志》（Historia naturalis）
等等。公元395年，羅馬帝國分裂為東、西兩部分，講拉丁語的西方逐漸失去了同講希臘語的東方的文化交流。在東方的拜占庭帝國，古代學術延續得相對較好，古代文本用古希臘語保存下來。而在拉丁西方，由於懂希臘語的人日漸稀少，如何了解希臘學術的問題開始突顯出來。對於科學而言，那的確是個黑暗時代，希臘科學原著大都沒有翻譯過來。公元4世紀到8世紀，拉丁西方的一些有識之士感受到了這種危機，他們或者將希臘哲學文獻翻譯成拉丁文，或者用百科全書等形式將當時能夠獲得的知識
（無論是基督教的還是異教的）
記錄下來，以此來保存古代的學術。這些人有時被稱為拉丁百科全書家（Encyclopedists）
，其代表人物有：卡爾西迪烏斯（Calcidius，活躍於4世紀）
、馬克羅比烏斯（Macrobius，活躍於5世紀初）
、卡佩拉（Martianus Capella，活躍於約公元410—439年）
、波埃修（Boethius，約公元480—524年）
、卡西奧多魯斯（Cassiodorus，約公元488—575年）
、伊西多爾（Isidore of Seville，約公元560—636年）
和可敬的比得（Venerable Bede，約公元673—735年）
等等。這些百科全書家雖然沒有創造新的知識，對思想並無任何原創性的貢獻，但學術的火種因此而沒有完全熄滅，使學術度過了最為艱難的時期。他們的書籍成為中世紀特別是1200年以前西歐人受教育的基礎讀物，決定了西方對自然的了解以及思考自然的方式，對歐洲的歷史和文化產生了深遠影響。這其中，卡爾西迪烏斯將《蒂邁歐篇》的大約三分之二譯成拉丁文，並加以評註。在以後的800年中，這是西歐唯一知道的柏拉圖文本；馬克羅比烏斯著有《關於<西庇阿之夢>的評註》
（Commentary on the Dream of Scipio）
，這是對新柏拉圖主義哲學的很有影響的解釋，包括算術、天文學和宇宙論的內容；卡佩拉的《菲勞羅嘉與墨丘利的婚姻》（Marriage of Philology and Mercury）
是中世紀極為流行的七藝課本；卡西奧多魯斯的《聖俗學識指導》（Institutiones Divinarum et Saecularium Litterarum）
討論了如何學習《聖經》和七藝；伊西多爾的《詞源》（Etymologies）
試圖通過拉丁詞的詞源來解釋宇宙萬物的結構和各種知識，堪稱拉丁西方的《說文解字》。它可能是拉丁西方知識界在一千年里影響力僅次於《聖經》的書，現存抄本近一千部，數量僅次於《聖經》，是早期中世紀思想文化史極為重要的資料；可敬的比得是史學名著《英吉利人教會史》（The Ecclesiastical History of the English People)
的作者，在科學方面著有《論事物的本性》（On the Nature of Things）
。需要著重提一下波埃修，他被稱為「最後一個羅馬人和第一個經院學者」，曾經希望翻譯柏拉圖和亞里士多德的全部著作，但未能完成。他翻譯了亞里士多德的《範疇篇》和《解釋篇》，即所謂的「舊邏輯」，在數個世紀里，這幾乎就是西歐人所了解的全部邏輯知識。他還創造了「四藝」
（
quadrivium，字面意思為「四種道路」）
一詞，指算術、幾何、天文、音樂。這四門學科都屬於數學學科，因為算術研究的是離散的、靜止的量，幾何研究的是連續的、靜止的量，天文研究的是連續的、運動的量，音樂研究的是離散的、運動的量。波埃修根據流傳下來的希臘語著作編寫了基本的算術、幾何和音樂著作，對中世紀早期的影響極大。
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圖2. 人格化的四藝：從左至右的四位繆斯女神分別代表音樂、算術、幾何、天文（公元9世紀）（[4], p. 191）
2
12世紀的復興和理性主義傾向
到了12世紀，文化及經濟開始復甦，經濟力量的槓桿慢慢開始從地中海東部地區轉移到西歐，許多歷史學家都把文藝復興的起源追溯到了這個時期。西歐人口增長了三四倍，農業革新層出不窮，食物供給大幅增長，城市化大大加速，經濟迅速發展，這些因素都促進了學校和文化的發展。與伊斯蘭文明的思想接觸使西歐重新發現了古典傳統。此時還出現了馬蹄鐵和馬頸軛，馬力得到有效利用。曲柄、獨輪手推車、水車、風車也都在這一時期出現或得到改進。這些技術成果在今天也許顯得微不足道，但可能只是因為它們過於基本，以致我們已經很難感覺到它們對當時的重要性。學者們努力恢復和掌握拉丁文經典，認為異教文獻和基督教文獻可以相互協調。12世紀自然哲學的一項重要任務便是將柏拉圖的創世論述與《創世紀》的記述調和起來。
從12世紀開始，神學對宇宙和上帝的解釋開始受到希臘自然哲學和科學的威脅。12世紀出現了一種自然主義傾向，即越來越堅持完全用自然主義術語來解釋自然現象，把上帝的直接干預僅限制在創世的最初一刻，此後發生的事件都是自然原因的結果。根據這種自然主義，僅僅通過訴諸上帝的絕對能力或《聖經》段落來解釋原因和現象就等於承認自己無知。孔什的威廉
（William of Conches，約1080—約1154）
的話很有代表性：「他們對自然的力量一無所知，還希望有人陪他們一起無知，他們不想讓人研究任何東西；他們想讓我們像鄉下人一樣盲信，不去追問事物背後的理由……但我們說，任何事物背後的理由都應當去尋求……如果他們得知有人在作此探究，便會大呼小叫此人是異端，他們更信靠自己的僧袍而不是智慧。」（[5]，頁232）
於是，自然成了一種自行運作的東西，一個有規律的、井然有序的和諧整體，可以由人的理智來探究。「自然的日常進程」（common course of nature）
概念被發展出來，只有神的干預才能中止自然的日常活動。這種自然主義傾向進一步拓展為理性主義傾向，即把理性方法用於一切人類活動領域，包括神學。在基督教的歷史上，理性的力量得到了前所未有的頌揚。但這並非理性第一次運用於神學，區別在於此時神學家運用哲學方法的努力程度。其典型表現是安瑟爾謨
（Anselm of Canterbury, 1033—1109）
對上帝的本體論證明。他從上帝的概念直接推出上帝的存在，認為人心中都有一個上帝的觀念，這個觀念本身的意思是最偉大者。但如果它僅僅存在於人的思想中，而不實際存在，則還可以設想一個更偉大者，這是矛盾。所以，上帝必然存在。這標誌著把科學與神學分離開來的初次嘗試。不過，分離並不意味著科學可以為自身的目的而被追求，相反，科學被用於解釋《聖經》和神學問題意味著，科學侵入了神學的領地。其潛在危險是，理性可能導出與信仰不同的回答。這為科學與神學在13世紀的對抗種下了種子。
3
11世紀末—13世紀的大翻譯運動
在12世紀之前，西歐的科學文獻只有少量亞里士多德的邏輯著作、一些醫學著作、柏拉圖《蒂邁歐篇》的大約三分之二、少量占星學著作和一系列百科全書。從12世紀開始，亞里士多德的阿拉伯語和希臘語文本被逐漸譯成拉丁語。
在把阿拉伯語譯成拉丁語的翻譯家中，最著名的是克雷莫納的傑拉德
（Gerard of Cremona，？—1187）
。僅他一人就把92部阿拉伯語著作譯成了拉丁語，其中包括《天文學大成》、《幾何原本》、亞里士多德的基本著作、蓋倫的著作、阿維森納的《醫典》等等。而在把希臘語著作譯成拉丁語的翻譯家中，最著名的則是穆爾貝克的威廉（William of Moerbeke，約1215—約1286）
。他至少有48部譯著，其中包括除《前分析篇》和《後分析篇》之外的幾乎所有亞里士多德著作、古代晚期關於亞里士多德著作的一些評註，以及阿基米德的幾乎全部著作。這樣，到了13世紀末，亞里士多德的幾乎全部著作、蓋倫傳統的醫學著作、古希臘和伊斯蘭世界的大量數學著作和天文學著作都被譯成了拉丁語。
4
中世紀大學的興起和藝學院的課程
大學是中世紀歐洲的獨創，世界上其他所有文明都沒有出現類似的東西。大學的前身是11、12世紀由教會創辦的大教堂學校
（cathedral school）
，巴黎、奧爾良、托萊多、夏特爾、科隆等許多歐洲城市中的大教堂學校都成為吸引學生和教師的思想中心。大學最初類似於行會或社團，學生和教師聯合起來以保障自己的權益，獲得法律保護。大學有權確立教學計劃、授予學位、規定學費、任免老師、豁免徵稅，並獲得教皇和君主的支持。這些特權使得大學成為一種強大的機構，對中世紀的社會乃至世界文明產生了極大影響。早期創立的著名大學有博洛尼亞大學（1150年）
、巴黎大學（1200年）
、牛津大學（1220年）
等。通常的中世紀大學最多分為四個學院，即藝學院
（faculty of arts）
、法學院、醫學院和神學院。要想進入更高級別的法學院、醫學院或神學院學習，通常必須先在藝學院學習八年左右。藝學院是普通大學四個學院中最大的一個。這是歷史上第一次為講授科學、自然哲學和邏輯而創立一個機構，也是第一次以科學課程作為四至六年高等教育學習的基礎，而自然哲學正是其中最重要的組成部分。事實上，很少大學有神學院，因為大多數學生都無法滿足研究神學的要求。在希臘-阿拉伯科學和自然哲學被引進之前，中世紀的「藝學」教育以七藝[即由語法、修辭和邏輯（亦稱辯證法）組成的「三藝」（trivium），以及由算術、幾何、天文學和音樂組成的「四藝」]
為基礎。隨著亞里士多德的著作和希臘－阿拉伯科學在12世紀末和13世紀的引入，傳統七藝不再佔據首要地位，而是成為通向自然哲學的門徑。新的學術改變了七藝的內容。舊的四藝中有三門學科——算術、幾何和天文——被希臘-阿拉伯科學大大豐富了。七藝中的三藝也被拓展了，特別是邏輯或辯證法領域。在七藝中，邏輯首先受到新學術特別是亞里士多德「新邏輯」的影響，「新邏輯」包括一些直到12世紀才為西方所知的亞里士多德著作——《前分析篇》（Prior Analytics）
、《後分析篇》（Posterior Analytics）
、《論題篇》（Topics）
和《辯謬篇》（Sophistical Refutations）
。然而，除了傳統三藝中的邏輯，自由技藝中的四藝學科也逐漸淡出，取而代之的則是成為主角的亞里士多德哲學。亞里士多德的哲學被分成三部分，統稱「三種哲學」，即自然哲學、道德哲學和形而上學。本文所說的科學大致指的就是自然哲學。
三 中世紀的自然哲學
1
自然哲學和中間科學
在《形而上學》中，亞里士多德將科學分為理論科學或思辨科學
（討論知識）
、實踐科學（討論行動）
和創製科學（討論製造有用的東西）
，其中理論科學又分為三部分：（1）神學或形而上學，討論能夠獨立存在的、不變的事物，即神和諸種精神實體；（2）數學，討論從物體中抽象出來因而不能獨立存在的、但又是不變化的事物，如數和幾何形體；（3）自然哲學或物理學，討論能夠獨立存在的、可變的、擁有內在運動源泉的事物，既包括有生命的東西，也包括無生命的東西。其中（3）的內容大致對應於中世紀所說的自然哲學（[6], p. 148）
。從最寬泛的意義上講，自然哲學就是關於物理世界中運動和變化的研究，它考察的是獨立存在並且能夠運動和發生變化的物體。中世紀的自然哲學本質上就是亞里士多德的自然哲學，它所研究的對象包括：一般意義上的變化和運動，天體的運動，元素的運動和轉化，自然事物的生滅，位於月下區上方的大氣現象以及對動植物的研究等等。鍊金術、魔法以及大部分佔星術則不屬於自然哲學的範疇（[7]，頁166）
。中世紀自然哲學用以解釋自然界的概念不是近代科學所使用的時間、空間、質量、能量等等，而是實體、本質、質料、形式、質、量等亞里士多德哲學範疇。中世紀的哲學幾乎完全基於亞里士多德的著作，藝學教師們大都視自己為亞里士多德的繼承者，認為他就是理性分析的化身。在13、14世紀，研究自然哲學的最常見方法就是給亞里士多德論自然的著作做評註，或者就其中的某些問題進行專門討論。這些著作主要是《物理學》
（Physica）
、《論天》（De caelo）
、《論生滅》（De generatione et corruptione）
、《氣象學》（Meteorologica）
、《論靈魂》（De anima）
、一些生物學著作以及被稱為《自然短論》（Parva Naturalia）
的一些現在看來是生理學方面的短篇著作，其中又以《物理學》最為重要。自然哲學不僅被認為是基礎教育的一部分，而且也被看成解決神學和醫學問題的一種工具。比較特別的是數學。數學包括算術和幾何，它與自然哲學的關係是一個重要而複雜的問題，中世紀學者對此的看法時有不同。由於數學對象是從物體中抽象出來的，所以數學研究的是物體的可以度量和量化的方面，而不是物體本身。古希臘時期，數學在自然哲學中的應用僅限於靜態的結構，如靜物的平衡，或者天的勻速圓周運動
（可以說既靜止又運動）
。到了中世紀，這些涉及數學在自然現象中的應用的科學被稱為「中間科學」（scientiae mediae）
，因為它們被認為介於自然哲學和純數學之間，如天文學（運用的是幾何）
、和聲學（運用的是算術）
、光學（運用的是幾何）
、靜力學（在中世紀被稱為「重量科學」[scientia de ponderibus]，運用的是幾何）
等等（[6], p. 153）
。雖然這些中間科學並非嚴格地屬於自然哲學，但包括阿奎那（Thomas Aquinas，1225—1274）
在內的許多哲學家都認為，中間科學更多地屬於自然哲學而不是數學。中間科學有時也稱為「精確科學」（exact sciences）
或「從屬科學」（subalternate sciences）
。
2
中世紀的宇宙
中世紀的宇宙框架主要由三方面複合而成：一是源於亞里士多德自然哲學中的宇宙論思想；二是《聖經》文本中的一些觀念，特別是《創世紀》中的創世記述；三是在基督教神學內部發展起來的關於神、天使和靈魂的傳統觀念和教義。宇宙是一個巨大的、獨一無二的、有限的物質天球，處處充滿了物質。宇宙天球被分成了許多層層相套的子天球或球殼。在這個巨大的天球及其子天球內部有兩個截然不同的部分：天界和地界。天界始於月亮天球的凹面，上至恆星天球，甚至是世界的最外層天球——最高天，一般認為有福者就居住在這個光芒四射的地方。天界充滿了完美的、不朽的以太，它的一個主要性質就是能夠自行作均勻圓周運動，或者被其他某種東西
（如某個靈智或天使）
所推動。由於天界均由這種以太構成，所以同心排列的天球（數目一般認為從八個到十一個不等）
攜帶著恆星和七顆行星圍繞著我們這個球形宇宙的中心作勻速圓周運動。共有八個天球攜帶著天體：第八個天球攜帶著所有恆星，下面的七個天球攜帶著七顆行星，每顆行星一個天球。
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圖3. 典型的中世紀宇宙結構模型，由內到外分別為：地球、月亮天球、水星天球、金星天球、太陽天球、火星天球、木星天球、土星天球、恆星天[球]、水晶天[球]、原動天[球] （第十層）、最高天。
地界是不斷變化的。一切物體背後的基礎都是原初質料
（prime matter）
，它沒有獨立的存在性。只有配上冷－熱、濕－干這兩對對立性質中的兩種作為形式，才能形成地界的四種元素。具體搭配為：熱+干——火；熱+濕——氣；冷+干——土；冷+濕——水。實際物體並非單純的元素，而是由兩種以上的元素構成的複合體。從這個角度講，形式質料學說要比四元素說更基本。月下世界分成火、氣、水、土四個同心區域，每個區域都是某種元素的自然位置，如果不受阻礙，該種元素就會自然地朝它作直線運動。土是絕對重，火是絕對輕，水和氣則是居間元素，為相對重和相對輕。實際物體的運動取決於起主導作用的元素的輕重。天界則是不變不朽的。在《論天》中，亞里士多德將月下世界四種元素
（土、水、氣、火）
的直線自然運動與天界的自然運動相對照，因為行星和恆星似乎作著規則的圓周運動。直線是有限的、不完整的，而圓則是封閉的、完整的，這種對比使亞里士多德確信，圓必定天然優越於直線。既然單純由某種元素構成的物體作直線（向上和向下）的自然運動，亞里士多德斷言，天體所作的圓周運動必定與一種不同類型的純元素相聯繫，那就是第五元素——以太。
3
中世紀的運動觀念與「力學」成果
3.1 亞里士多德對運動的分類
按照亞里士多德的理論，一切從潛在到現實的過程都是運動，最基本的運動有三種，分別對應於質
（qualitas）
、量（quantum）
和位置（locus）
三種範疇，即①質的運動或質變（alteratio）
，如變熱、變紅、變得更勇敢等等。在質變過程中，質的強度（intensity）
會增強（intensio）
或減弱（remissio）
；②量的運動或量變。在量變過程中，物體的體積會增大（augmentatio）
或減小（diminutio）
；③位置運動（motus localis）
，即我們現在一般理解的空間中的位移。在中世紀，最重要的運動類型是質變和位置運動。需要注意的是，質的運動與位置運動同樣基本，甚至更為重要。它們之間經常會作類比，特別是，位置運動速度的增加類似於質的強度的增強，正是由於這種類比，才產生了中世紀的運動學成果。3.2 動力學和運動學
現代力學可以分為靜力學、動力學和運動學。就其區別而言，大致可以說，靜力學研究的是物體的平衡；動力學考察的是運動的原因，側重物體運動與所受力的關係；運動學考察的則是運動的結果或運動本身，不討論物體與所受力的關係，側重對運動的時空變化的數學描述。速度、加速度、瞬時速度、勻速運動、勻加速運動、非勻速運動等基本概念的定義都是中世紀運動學的重要組成部分。
3.3 牛津學派和巴黎學派
我們可以依照慣例，將14世紀的自然哲學家按地域和風格大致分為兩大學派——牛津學派和巴黎學派：
①牛津學派通常被稱為「牛津計算者」
（Oxford Calculators）
或「默頓學派」（Mertonians）
，其代表人物主要是布雷德沃丁（Thomas Bradwardine，約1300—約1349）
、海特斯伯里（William Heytesbury，1313—1372/3）
和斯萬斯海德（Richard Swineshead，活躍於約1340—1355）
等人，其主要著作分別是《論運動速度的比》（Tractatus de proportionibus velocitatum in motibus，1328年）
、《解決詭辯的規則》（Regulae solvendi sophismata，1335年）
和《算書》（Liber calculationum，早於1350年）
。②巴黎學派也稱「布里丹學派」，其代表人物主要是布里丹
（Jean Buridan，約1300—約1358）
、薩克森的阿爾伯特（Albert of Saxony，約1316—1390）
和奧雷姆（Nicole Oresme，約1320—1382）
等人。奧雷姆可能是中世紀最著名的自然哲學家，他的主要著作有《論質和運動的構形》（Tractatus de configurationibus qualitatum et motuum，14世紀50年代）
等等（[8]，頁14—16）
。布雷德沃丁是牛津計算者的領袖人物。他在《論運動速度的比》中，將嚴格的比例論方法運用於動力學領域，試圖用數學關係將運動物體速度的變化與確定速度的推動力和阻力的變化聯繫起來，找到一個能夠表示推動力、阻力和速度之間關係的精確的數學法則，從而更加符合當時的自然哲學。他在《論運動速度的比》中給出了一個運動定律，用現代術語來說就是，隨著推動力F與阻力R之比幾何地增加，速度V算術地增加。這一定律或函數後來成為14世紀自然哲學家在討論速度變化時所共同遵守的前提。
海特斯伯里在《解決詭辯的規則》中不僅定義了勻速運動、勻加速運動、瞬時速度，它們本質上與伽利略後來給出的定義一致，而且還給出了中世紀最著名的運動學成果—— 「默頓規則」
（Merton Rule）
或中速度定理（Mean Speed Theorem）
，用現代的語言來說就是：一個物體勻加速運動所走過的距離，等於這個物體在同樣時間內以初速度和末速度的中間值勻速運動所走過的距離。而這正是伽利略在《關於兩門新科學的對話》中討論自由加速運動時所給出的定理。奧雷姆則用一種圖示法直觀而清晰地證明了默頓規則。中世紀科學史中最常被人提及的成果是以布里丹的衝力
（impetus）
理論為代表的動力學內容，因為近代科學與它似乎有更直接的聯繫。亞里士多德認為，凡運動者皆為他者所推動，沒有與運動物體相鄰接的推動者，運動是無法維繫的。但這樣一來，受迫運動的原因問題，或拋射體運動問題，便成為亞里士多德及其評註者難以解決的問題：石頭在與投擲石頭的手脫離接觸之後為何還能繼續向前運動？亞里士多德假定，初始的推動者不僅使石頭開始運動，同時也發動了石頭周圍的那層空氣，石頭在這層空氣的作用下繼續向前運動，同時下一層空氣又接著被發動。這樣一層層空氣傳下去，直到最後那層空氣無法被發動，石頭才開始直線下落。這種理論從古代開始就一直有人批評，比如指責空氣介質既要提供動力，又要提供阻力，這是不可能的。布里丹提出了一種衝力理論來解決這個問題。他把衝力設想為初始推動者傳給物體的一種性質，其本質就是使受到它作用的物體運動，衝力的大小為物體的速度乘以物質的量（quantity of matter）
。衝力初始的量將保持不變，除非被外界阻力所減弱或耗盡。衝力理論不僅可以用來解釋拋射體運動、物體下落為什麼會加速（衝力引起加速，加速又產生額外衝力）
，而且還能解釋天球的運動（因為天界沒有阻力，創世時天球中已經被注入衝力）
。布里丹暗示，如果將運動的所有阻力撤除，那麼物體一旦開始運動，很可能將永遠沿直線勻速運動下去。所以有科學史家認為，衝力理論距離慣性定律似乎只有一步之遙。但布里丹未能對衝力理論的這個潛在的慣性推論詳加闡述，這也許是因為在一個有限的亞里士多德世界中，在理想條件下永遠直線運動下去這一觀念很荒謬。而且對他們而言，一切運動事物都是被其他事物推動的，推動力消失，運動就消失。運動僅僅是一種由外界引起的過程，而不是運動物體本身的一種可以自行保持的狀態。而近代科學中的運動卻不需要力的作用。不過也正是這種運動理論，才使得14世紀物理學與近代物理學有根本不同。衝力理論的影響一直持續到16 世紀，伽利略早年著作中就曾運用過這個理論。需要特別注意的是，中世紀並沒有一個專門的學科被稱為「力學」，也沒有「運動學」和「動力學」這樣的稱呼。只不過在亞里士多德物理學的一般框架下，14世紀牛津大學和巴黎大學的一些自然哲學家所做出的一些成就，可以類比於今天所說的「運動學」和「動力學」，它們構成了從亞里士多德物理學到17世紀力學的一種過渡。由於它們顯得與近代科學很相似，所以更要注意其不同的哲學、神學、邏輯背景。
四 科學與神學的相互影響
1
亞里士多德學說與神學的主要衝突之處
基督教神學與亞里士多德學說之間存在著嚴重衝突。這主要表現在，亞里士多德認為世界是永恆的，宇宙沒有開端和終結，這與基督教所主張的上帝從無創造世界相抵觸；亞里士多德認為靈魂不能與肉體分離，因為形式不能與質料分離，所以靈魂不是永恆的，這與基督教所主張的靈魂不朽相矛盾；亞里士多德學說的決定論傾向也威脅了基督教的上帝絕對能力教義，沒有給基督教的神跡留下餘地；此外，占星學最終依賴於亞里士多德哲學，這威脅了基督教主張的自由意志。其潛在危險是，這暗示了經驗和理性可能成為獲得或檢驗真理的唯一途徑，聖經啟示和教會傳統不可能是真理的來源，理性既是哲學論斷也是神學論斷的標準。
在13世紀被引入拉丁世界的亞里士多德著作的這種潛在威脅早已被教會和神學家注意到。儘管衝突並不一定會發生，但沒過多久還是降臨了。受影響最大的是巴黎大學，它不僅擁有中世紀晚期最著名的神學院，而且還有最大、最出色的藝學院之一。然而，這些衝突不應模糊一個重要事實，那就是翻譯過來的亞里士多德著作受到熱烈歡迎，而且廣受藝學教師和神學家的尊崇。事實上，亞里士多德的哲學被熱情地接受了，反對它的力量縱然百般努力，卻也奈何不得。
2
1277年大譴責
早在1210年和1215年，巴黎大學就已經禁止在藝學院講授亞里士多德自然哲學，但沒能奏效。1231年，教皇格里高利九世頒布通諭，承認亞里士多德哲學的價值和危險，責令在亞里士多德自然哲學著作中「清除所有有疑問的錯誤」。但後來不了了之。到了1255年，亞里士多德的著作不僅被正式認可，而且構成了藝學課程的核心。1270年，巴黎主教埃蒂安·唐皮耶
（Etienne Tempier）
譴責了源於亞里士多德學說或阿威羅伊評註的13個條目。1277年，教皇約翰二十一世委派時任巴黎主教的唐皮耶進行調查。在神學顧問的建議下，唐皮耶在3月的三周之內宣布對219個命題進行譴責，宣揚這些命題的人會被革除教籍。1277年受譴責的219個命題大都與亞里士多德的自然哲學直接相關。這些命題主要涉及世界的永恆性、決定論、否認個人不朽、否認自由意志等等。不過，這一禁令並不典型，它只是由巴黎主教頒布的，影響具有地方性，因而如牛津大學就沒有受到什麼影響。事實上，在科學與神學的關係史上，除了13世紀60、70年代的例外，中世紀晚期是一段相對平靜的時期。因為經院自然哲學家－神學家知道如何將一門學科從屬於另一門學科，使它們避免衝突，在各自領域內進行研究。
3
神學與哲學的獨立性
至此已大致可以認定，在中世紀，哲學與神學的對立更多只是表面上的。其時經院學者大都持一種「雙重真理論」的看法，即亞里士多德的哲學和基督教神學是通向真理的兩條道路，每一條都可以信賴。哲學不可能與神學或信仰相矛盾。理性既不能證明也不能否證信仰的真理，但能夠幫助理解信仰。哲學與神學互不干涉，嚴禁用神學來作哲學論證；哲學著作中倘若出現《聖經》中的語句，那只是為了作為例子或補充支持，而不是作為論證。大阿爾伯特和阿奎那都試圖避免把神學與自然哲學混在一起。阿奎那認為，亞里士多德是最偉大的哲學家，他已經在不藉助啟示的情況下獲得了人最高層次的思想。神學與哲學的關係是完整與不完整、完美與不完美的關係。研究哲學可以服務於信仰，因為哲學可以證明信仰的前提，如上帝的存在性和唯一性；通過運用來自自然界的類比，可以闡明信仰的真理；哲學還可以駁斥反對信仰的主張。上帝既是《聖經》又是自然之書的作者。指導自然之書的是理性，《聖經》則是直接的啟示，雖然因為有些段落模糊不清，它需要解釋。兩書具有相同的作者，因此不可能相互矛盾。科學與啟示完全可以攜手前進。
雖然中世紀的自然哲學家相信，上帝如果願意，可以隨時隨地改變任何事物，但他們也相信，這種情況是很少發生的。他們試圖研究「自然的日常進程」，而不是異常行為或奇蹟。他們將這一方案稱為「合乎自然地說」
（loquendo naturaliter）
，即通過自然科學而非信仰或神學來言說。這種表述之所以能夠在中世紀自然哲學中出現並且被廣泛使用，是因為中世紀的自然哲學家們認為自己的首要任務就是用純理性和世俗的術語去解釋世界的結構和運作。他們認為自己是理性的守護者，對身為哲學家感到自豪。如果可以隨心所欲，自然哲學家也許會把理性應用於包括神學在內的一切知識領域。倘若得出與啟示相衝突的結論，儘管他們最終還是基於信仰而服從啟示，但他們會認為哲學是理解世界的有力工具，哲學由此有必要獨立於神學。
4
神學對科學的影響
對上帝絕對能力的強調是1277年大譴責最突出的特徵，即神能夠創造一切不包含矛盾的東西。自然哲學家們可以一般地援引上帝的絕對能力，超出亞里士多德自然哲學來分析問題，進入邏輯可能性的領域。只要不違反矛盾律，一切邏輯可能性都可以被考慮。雖然中世紀的自然哲學家在很大程度上接受了亞里士多德所描述的世界，但他們也創造了另一個世界，他們不僅不同意亞里士多德對現實世界的一些解釋，而且把他們的想像運用於亞里士多德認為「自然不可能」的事物上，這經常稱之為「根據想像」
（secundum imaginationem）
的推理。正因為此，中世紀科學史的奠基人皮埃爾·迪昂（Pierre Duhem）
才宣稱：1277年是近代科學的誕生日期。不過，對1277年大譴責到底對科學發展起多大積極影響，學界是有爭議的。我們這裡只給出比較流行的說法。比如有科學史家認為，對命題34
（「上帝無法創造出多個世界」）
和命題49（「上帝無法沿直線推動天，因為這樣一來便會留下真空」）
的譴責對近代科學的產生便有積極影響，因為對它們的否定可能會得出推論：（1）可能存在多個世界；（2）沒有一個獨特的、具有優先地位的宇宙中心；（3）各個世界之間可能存在真空；（4）無限真空等同於上帝的無限性，或被上帝充滿；（5）被上帝充滿的空間必然具有神性，如均一性、不變性、能夠與物體共存、不構成阻礙等等。這實際上與科學革命時期的空間性質並沒有多少不同。中世紀自然哲學家試圖表明，被亞里士多德視為荒謬和不可能的一些觀念實際上是可能的和可理解的，雖然它們存在的可能性很小。因此，中世紀晚期的自然哲學通常只是假設性的，與經驗研究無關，它們往往只是一些純形式練習，他們根本不關心所討論的情形是否真的與實在相符合，或者是否可以用實驗檢驗。因此，有科學史家把中世紀的自然哲學稱為「沒有自然的自然哲學」或「沒有測量的物理學」。一個例子是，默頓規則的一個推論——在一個從靜止開始的勻加速運動中，在後半段時間裡通過的距離是前半段時間裡通過的距離的三倍——似乎可以進行實驗檢驗，然而就目前所知，直到1545年左右，西班牙經院哲學家多明戈·德·索托
（Domingo de Soto）
才第一次將默頓規則用於自由落體運動。至於為什麼中世紀沒能發展出一種實驗方法，也許來源於從亞里士多德那裡繼承的實體概念。對亞里士多德而言，每一實體都擁有一種內在本原主導著它的發展和存在，這一本原幾乎總是與其外部環境和諧運作。科學的觀念就是去認識和理解這些內在本原或形式的運作。在這樣一個世界裡，受控實驗不會起什麼作用，因為它們會干擾任何實體的常規環境，從而阻礙我們認識它的真實本性。而不干擾實體環境的實驗並不會比其自然運作本身給出更多的信息。因此，實驗往壞了說會起阻礙作用，往好了說則是多餘的。科學家唯一的理性態度就是「服從於」自然界，讓它如其所是地自行運作。
5
科學對神學的影響
在中世紀，科學對神學的影響主要體現在兩方面：
一方面是對《聖經》以及其他神學著作的評註需要大量運用自然哲學知識。尤其是關於《創世記》中創世六日的評註，這一傳統從古代晚期一直持續到17世紀。此外還有關於隆巴德
（Petrus Lombardus，？—約1160）
《箴言四書》（Sentences）
的評註。《箴言四書》是中世紀標準的神學教科書，所有神學學生都必須對它進行講授和評註。它包括四卷，分別討論上帝、創世、道成肉身和聖事。其中第二卷涉及光的本性、四元素、天外的水、天球及行星的秩序和運動等內容。對它的評註需要大量運用科學、數學和邏輯。另一方面則體現為中世紀晚期自然哲學和數學的概念與技巧被大量運用於與創世無關的神學問題，涉及上帝的絕對能力、無限、與受造物的關係，以及自由意志、罪等等，由此構造出了一些全新的神學問題。其中所運用的數學概念包括：比例、極限、無窮級數、無限大和無限小、潛無限和實無限等等。涉及無限的問題包括：上帝的無限屬性
（能力、存在和本質）
，上帝可能創造的無限的種類，上帝與造物的無限距離（「種的距離」問題）
，世界可能的永恆性，天使問題等等。於是，一些神學問題實際上成了自然哲學問題，因為它們都需要借用自然哲學的工具進行分析。以天使問題為例，在自然哲學的影響下，出現了一些新的天使問題，它們涉及時空的連續性和無限的構成。比如神學家會問：「天使是否處於一個位置？」「一個天使是否可以同時處於幾個位置？」「幾個天使是否可以同時處於一個位置？」「天使是否可以從一個位置移到另一個位置？」「天使的運動是瞬間完成的還是需要一段時間？」等等。有學者不無道理地稱其為「天使物理學」問題。至於我們經常掛在口頭的一些說法，比如「中世紀陳腐的經院哲學經常探討一些諸如『針尖上能站幾個天使』這樣的無聊問題」，則來自於啟蒙主義者的捏造，目的是嘲笑和詆毀中世紀的自然哲學。
五 一些值得注意的問題
1
「科學」的現代含義不適用於中世紀
首先，中世紀科學要與技術區分開。當時的科學與技術沒有今天那樣密切的相互影響。工匠們對科學家的理論並無了解或應用。科學家也沒有想到用理論知識為人類的進步服務，而是為理論知識本身而追求知識。
其次，我們雖然說「中世紀科學」，但這並不意味著科學在中世紀是一項獨立的事業或職業。經院學者們所受的訓練是所有哲學，可以講授任何課程。所有現在認為是科學的東西都是哲學的分支，它們僅僅是中世紀學者全部技能的一小部分。在這個意義上，中世紀的科學就是哲學。
最後，不同學科之間滲透很深。比如神學家可以自由運用他在藝學院所學到的所有學問，神學論著中含有對各種物理問題的大量討論。他們可以利用這種跨學科界限的極大自由來追求任何引起思想興趣的東西
（[9], pp. 12—14）
。
2
如何評價中世紀學者的科學成就
在評價中世紀學者的科學成就時，我們不應以它們是否與近代科學的某些特徵相似為標準，而要看它們是否能夠更好地反映那個時代的精神特質。比如我們現在之所以重視地球旋轉的可能性等問題，皆因為它們與哥白尼的聯繫而被突出，我們關心運動學概念的定義和默頓規則，也是因為它們與伽利略的成果有聯繫。而事實上，中世紀關於與近代科學毫不相似的自然哲學問題的討論遠遠多於關於地球旋轉等問題的討論。中世紀對天使運動的分析也許更能幫助我們理解中世紀的實質性內容
[10]
。此外，我們也不要期待中世紀學者會把結果應用於自然
（比如將默頓規則與自由落體運動聯繫起來）
，也不要因為沒有作出這種應用而批判他們。在他們看來，自由落體運動的關鍵並非速度到底是正比於空間還是正比於時間，他們甚至可能根本不知道這種區分。最後，描述科學革命的「範式」模型並不適用於中世紀，因為中世紀的科學乃是哲學的一部分，哲學中許多相互競爭的理論要比在科學中更可以容忍。
3
基督教與近代科學的內在關聯
基督教與以西方近代科學為代表的科學是有文化相關性的。在世界的各種文明中，之所以只有西歐產生了近代科學，基督教是一個至關重要的因素。這是因為：
第一，既然聖經啟示中的上帝在創造活動上是有條不紊的。那麼，萬事萬物都有固有的規律，可以理解和可以預言，這些都成為任何理性或科學活動的基礎。
第二，根據聖經的說法，世界是被創造出來的，這樣便把所有物質存在都置於同一層次。得到強調的只有萬物的量的差別，而非質的差別。這樣便為科學革命時期自然的數學化打下了基礎。
第三，早在12世紀就開始用「機械、機器」
（machina）
一詞來指自然，機械設計以14世紀的機械鐘達到頂峰，它不僅為測定時刻的準確性樹立了新標準，也為哲學家提供了一個關於自然本身的新的隱喻。這為近代機械自然觀的出現做好了準備。第四，根據聖經的說法，人是以神的形象創造出來的，所以人分享了上帝自身的理性，可以用理性研究世界。
第五，我們現在認為自然界具有偶然性，這有基督教的根源，因為上帝創造的人不能強行規定自然應當是什麼。加之中世紀晚期上帝絕對能力思想的影響，上帝隨時隨地可以打破自然的日常進程，單憑理性無法參透宇宙的奧秘，這為實驗方法的興起做好了鋪墊。
事實上，中世紀不僅不是一個理性毫無地位的黑暗時代，而且正是神學的保障可以使理性發展到極端。完全可以說，中世紀是理性時代的基礎。神學與科學或自然哲學的敵對更多是表面上的。大部分自然哲學問題，特別是亞里士多德表述的問題，直到今天也沒有完全解決，其中許多問題都落入了今天的科學哲學這門相關學科中，在基本觀點上仍然可以分成實在論者和唯名論者。在上帝絕對能力的保證下，經院哲學家考慮的是問題的一切可能性，其邏輯的徹底性和極端性甚至遠遠超過現代。他們試圖確定事物的一切邊界，消除一切模糊性，理性強大的摧毀力量隱約顯示出來，「上帝死了」的時代已經遙遙可見。
參考文獻
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[9] Lindberg, D. (ed.). Science in the Middle Ages[M]. Chicago: University of Chicago Press. 1978.
[10]默多克. 中世紀晚期的哲學與科學事業[J]. 張卜天譯. 科學文化評論. 2010. (2): 19.
本文原標題為《科學與人文：中世紀自然哲學與神學的互動芻議》，
製版編輯： 許逸
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