第一次物理学革命

第一次物理学革命是指自哥白尼的《天体运行论》出版开始，到牛顿的《自然哲学的数学原理》问世为止，近代物理学取代了传统的古典物理学的过程。在这个过程中，人们对宇宙的认知、人的地位及上帝的观念都发生了深刻的变化。

1、古代物理学

古典物理学始于古希腊的哲学家们。被后人誉为科学和哲学之父的泰勒斯（Thales of Miletus，公元前七世纪）认为世界由水构成，灵魂与身体是两个分离的实体，而且万物都充满神祗。[1]毕达哥拉斯（Pythagoras，公元前六世纪）认为不朽的灵魂不仅存在于人和动物身上，而且会在人与动物之间轮回；他还声称数学是理解自然的关键。[2]柏拉图（Plato，公元前427-347）吸收了毕达哥拉斯关于灵魂不灭和轮回的学说，教导人死后有来生，善恶都有报应。他指出，物质的世界背后有非物质的实在，造物主“创造宇宙时，把理智放入灵魂中，把灵魂放入身体里，以便使他成为在本性上最美善的作品的造物主。” [3]

最早的物理学著作是亚里士多德（Aristotle，公元前384-322）写的。他认为地球是静止不动的宇宙中心，而天体则绕着一个通过地球的轴不停地做圆周运动；[4]每一个天体都有其自身的非物质的推动者，共有55个不动的推动者，其中最遥远的不动的推动者被称为“原动者”，通过爱而引起运动。[5]这位推动者是“所有因果链和运动的最终根源...是永恒的生物...是纯粹的现实...是实体和现实...超越于世界，是一个有别于任何其他存在者的、具有自身秩序的存在者，”他是思想的，是有至善永恒的生命的神。[6]然而，亚里士多德认为人的灵魂有理性，是独特的，这一点与柏拉图的灵魂轮回观不同。[7]

在13世纪，阿奎那（Thomas Aquinas, 1225-1274）提出了一个重要观点，即神学和哲学之间并不存在矛盾，而且二者可以相互促进。他认为神学基于上帝所启示的《圣经》，而哲学则基于人类的理性，通过科学研究可以更好地理解上帝的创造。[8]此外，他还对亚里士多德的著作进行了修正，使得其思想与基督教神学相容。[9]例如，亚里士多德的推动者成为了《圣经》中的造物主上帝，[10]这样信仰与科学之间就可以形成高度的一致。

古希腊思想家的观点可以大致概括为泛灵论、地心说和身心二元论。泛灵论认为自然界中的万物都具有灵魂或神灵。地心说则主张地球是宇宙的中心，其他星球绕着地球运动。身心二元论认为人类的身体和心灵是两个独立的实体。虽然受到基督教思想的影响，泛灵论在中世纪的欧洲被认为是异端邪说，因为它与基督教的灵魂观有所不同。然而，亚里士多德的宇宙观点在中世纪的欧洲得到了广泛的接受，并对中世纪哲学和神学产生了深远的影响。

从方法论的角度来看，古希腊哲学家主要依赖于观察和推理，注重概念、逻辑分析和哲学思考，以获得理论和解释。他们强调逻辑的一致性和理论的合理性。与此相似，阿奎那认为通过理性的探索，人们可以通过观察自然界并运用哲学原理来认识上帝的存在和特性。在这一点上，他与古希腊哲学家的观点是一致的。然而，需要指出的是，古希腊哲学家和阿奎那的方法论与近代科学的实证主义和经验主义方法存在区别。他们都没有采用实验来验证假设和理论的可靠性的观点和做法，这是与近代科学方法的不同之处。

信仰反思。前面已经提到过：人通过肉眼观察世界，但经过大脑的分析和处理之后才形成知觉，这意味着人需要经过理性才能真正“看见”和理解所观察到的事物。心理学和生理学的研究结果揭示了感知、认知和思维的过程，以及人类对外部世界的感知和理解是如何发生的。这种观点也可以帮助我们理解使徒保罗在罗马书中提到的：上帝那永恒的能力和神性，虽然人用肉眼无法直接看到上帝，但人可以通过肉眼观察祂所创造的世界，并通过认真思考和洞察来认识上帝。这表明人的理性在认识上帝及其创造的过程中发挥着重要的作用。

同时，基督徒从相信福音到生命成长的过程中，要经历悔改（即改变思维）和心思意念的更新。这种更新不仅需要理性层面上对他人错误想法和思维方式的了解，还需要对自己的认知和惯性思维有所觉知和分辨力，以便除去那些与上帝为敌的属肉体的思想。这意味着基督徒需要广泛而深入地学习，并坚决抵制反智主义的倾向和态度。他们应当运用上帝所赋予的理性和智慧，对周围的世界、文化和观点进行审慎地思考和分析，而不是盲从或拒绝理性的思考，这样能更好地理解上帝的真理，并将其应用于生活的各个方面。

2、经典物理学

经典物理学始于哥白尼的日心说，在牛顿力学中达到高峰。

日心说。哥白尼（Nicolaus Copernicus， 1473-1543）的《天球运行论》于1543年出版，提出了日心说宇宙体系，这个体系将太阳作为宇宙的中心，认为行星和地球都绕着太阳运动。这一理论与当时流行的地心说不同，推翻了亚里士多德主义的世界观，标志着近代科学的诞生，[11]并且为后来的天文学和物理学奠定了基础。开普勒（Johannes Kepler, 1571-1630）则进一步发展了哥白尼的理论，提出了行星运动轨道是椭圆的观点，这一观点也得到了第谷的精确观测数据的支持。[12] 伽利略（Galileo Galilei, 1564-1642）也坚定地捍卫哥白尼的日心说理论，他用望远镜进行了详细的天体观测，发现了木星的卫星、月球表面的山脉和海洋等，提出了支持哥白尼日心说的证据。[13]

需要指出的是，在哥白尼提出日心说的时代，流行的宇宙观是古希腊数学家和天文学家托勒密（Claudius Ptolemy，100-168）提出的地心说。托勒密观察和记录天体运行的规律和轨道，并运用复杂的数学模型来解释观测到的天体运动。哥白尼的研究方法与托勒密的在很多方面相似，都依赖于观察和记录，并使用数学模型来解释天体运动。然而，哥白尼提出的日心说模型在数学上更为简单和谐。[14]

库恩认为，新理论被接纳为范式的原因不仅仅是因为它比旧范式更加精确，还有一个似乎比较主观的因素，即新理论更具美感，即更整洁、适宜、简单。[15]这表明科学家的主观信念和价值观念会影响他们对某个科学理论的态度。这种主观因素在科学发展中并非罕见。

牛顿力学。牛顿（Sir Isaac Newton, 1643-1727）提出万有引力定律，解释了行星受到太阳的引力作用并沿椭圆轨道绕行太阳的规律运动，进一步支持日心说。于1687年出版的《自然哲学的数学原理》是自然科学中的里程碑之一，阐述了经典力学、引力定律和运动规律等重要理论，对物理学和天文学的发展产生了深远影响。根据牛顿的理论，人类第一次可以完整地解释宇宙的秩序，并用数学预测未来事件，开创了“信仰科学的时代”。[16]此外，牛顿认为科学家需要遵循实验数据和数学模型，通过不断修正和验证理论来获得更准确的认识。[17]这一方法论为后来的科学研究提供了重要的指导思想。

经典物理学取得如此高的成就，部分原因在于研究和验证方法的进步。亚里士多德进行研究的方法是先对事物进行观察，然后对其进行理性的反思。然而，他的方法并不能验证理论的正确性。例如，他根据观察的经验提出落体速度与落体重量成正比，与介质密度成反比，[18]但他并未进行实验验证自己的理论，这是他研究方法的不足之处。后来，伽利略在比萨斜塔上所做的实验表明，两个重量不等的物体下落的速度只是略有不同，证明了亚里士多德的错误。因此，科学家们不断探索着新的研究方法和验证方法，以提高理论的可靠性和准确性。[19]

同时，这次物理学革命的发生和发展离不开新工具的帮助。望远镜的发明极大地扩展了科学家对宇宙的观察范围和准确性。通过望远镜，科学家能够观察到远离我们的天体，发现新的天体现象，并进一步研究宇宙的结构和演化。望远镜提供了更多的观测数据和证据，促进了科学理论的发展和验证。此外，数学的运用也在物理学革命中起到了关键的作用。科学家们开始使用数学工具来精确地描述自然现象，并解读观察数据。数学提供了一种精确的语言和工具，帮助科学家建立模型、推导方程，并从中获得关于自然规律的深刻洞察。通过数学的运用，科学家们能够预测未来事件，验证和验证理论的正确性。

信仰反思。耶稣复活后，在去以马忤斯的路上向两位门徒显现，并在耶路撒冷向一直跟随他的十位门徒显现。对于这十位门徒来说，耶稣的复活是一种亲身经历的事实。然而，当多马听到其他门徒讲述耶稣复活的经历时，尽管他之前听过耶稣多次预言自己的受死和复活，也亲眼见过耶稣使死人复活，但他仍然不能相信耶稣复活的事实。他需要自己亲身经历才能真正相信。换句话说，他需要经验的事实来验证。耶稣后来亲自向多马显现，并邀请他触摸自己的伤痕，满足了他的经验需求，使他能够确信耶稣复活的事实。

使徒约翰在他写给教会的书信中表达了他所传扬的生命之道是基于他自己亲身经历的：“我们亲眼看见，亲手摸过，论到生命的道就是显明给你们”（约壹1:1）。尽管今天的人无法像约翰、彼得或保罗一样亲身经历耶稣的复活，但我们仍然可以通过理性的眼光，在他们和其他众多圣徒的生命见证中洞察耶稣复活的事实。此外，作为基督徒，我们也有可能有与众不同的个人经历，通过圣灵的内住，与上帝建立亲密的关系。这些个人的灵性经历可以加深我们对上帝真实性的认识，使其成为我们独特的经验事实。

3、宇宙机械论

第一次物理学革命不仅在科学上极大地拓展了人类对宇宙的认识，而且对人类的思想产生了深刻的影响，其中一个重要的产物是机械论世界观。

科学家通过观察、记录和建立数学模型，揭示了自然界中普遍存在的一系列规律和定律，如运动定律和万有引力定律。这些定律展示了物质世界的机械性，即物质的运动和变化可以被理解为机械的因果关系，而不是神秘的或超自然的力量所致。

这种机械论世界观对人类的思想产生了深远的影响。它不仅破除了古希腊哲学中的迷信，也挑战了阿奎那将基督教神学与亚里士多德哲学相结合的宗教观念和神学解释，将自然界的解释权从宗教转移到了科学领域。人们开始更加依赖观察、实验和理性思考来获取知识，而不再仅仅依赖宗教教条和权威的教导。

举例来说，伽利略认为上帝是一位伟大的数学家，通过自然界向人们展示自己的智慧。他形象地描述自然界是上帝所创造的一本用数学语言编写的书籍。伽利略相信，虽然上帝的智慧是无限的，但当人们能够用数学描述天体的运动轨迹并准确地预测星球在特定时刻的位置时，人类所认识到的真理与上帝所认识到的真理是一致的。因此，他认为不能将《圣经》的文本作为解释自然的唯一标准。[20]

受伽利略的影响，法国数学家笛卡尔（René Descartes，1596-1650）认为数学是一种普遍适用于所有科学的方法。[21]他相信上帝所创造的世界是一个巨大的由物质组成的机器，按照精确的力学规律运行着。[22]因此，笛卡尔认为通过纯粹的数学，人们可以完全认识这个世界。[23]他的这种观点也与当时的机械论思想相吻合，强调了自然界的机械性和可预测性。

也许我们还记得，中世纪流行的世界观认为地球是静止不动的，宇宙围绕着地球运转，而地球被视为上帝为人类创造的中心。然而，日心说和宇宙机械论彻底颠覆了这一观念。一方面，通过观察和理性分析，人们能够运用数学精确地描述和预测宇宙的运行，从而提升了人的理性地位。但另一方面，机械化的宇宙中数学规律似乎支配着一切，不仅地球不再是宇宙的中心，而且人们也意识到自己需要遵守自然规律。因此，人类的地位不可避免地受到一定程度的动摇。

另外，随着人们对宇宙机械论的接受程度越来越高，人们对上帝的看法也发生了变化。过去，大多数人持有神论（Theism）的观点，认为上帝不仅创造了世界，而且与人类有直接关系。然而，随着宇宙机械论的兴起，越来越多的人开始相信上帝创造了宇宙，但上帝以理性和自然法则的方式运行宇宙，而不是通过神迹和奇迹的干预。这种自然神论（Deism）在18世纪的启蒙时代得到了广泛的欢迎。

信仰反思。我们已经了解到，人的期望、价值观、态度和信念会影响他们构建的知觉。因此，人对宇宙的看法往往取决于他们的信念。《圣经》指出，基督徒通过信心认识到这个宇宙是通过上帝的话语而创造的（来11:3）。这里的“信心”指的是对上帝话语的信任或对“上帝创造天地”这一信念的坚持，这种信令人在理性上认识和理解宇宙的起源。

科学家对宇宙的机械化描述源于他们能够运用数学来准确描述太阳系中各个行星的轨道。然而，仅凭这一点并不能排除上帝对祂所创造的世界的参与。事实上，关于“数学是人的发明的工具还是本身就存在、被人发现”的问题，人们仍然争论不休，或许永远不会得出确定的答案。[24]因此，我们想要完全理解上帝借助祂深奥的智慧所创造的万物，是无法脱离上帝的启示的。

在基督徒的信仰中，理性与信心并不矛盾。他们相信上帝通过自然界和《圣经》的启示向人们展示祂的存在和智慧。因此，基督徒在探索科学和理解宇宙的过程中，常常将信仰与理性相结合。他们相信，通过信仰和理性的交织，人们能够更加全面地认识和理解上帝所创造的世界。

第一次物理学革命取得了巨大的成功，以至于在19世纪末，物理学家们对现有理论持非常乐观的态度。然而，到了1900年4月，著名的英国物理学家开尔文男爵（William Thomson，1824-1907）在英国皇家学会上发表了一篇著名的演讲，提到热力学和光动力学理论仍然存在两个问题，就像19世纪时期的两朵乌云漂浮在空中。不过他并不知道，这两个问题就像以利亚的仆人在迦密山顶看到的那片小云一样，会迅速带来黑暗和大雨（列王纪上18:44-45），引发一场全新的物理学革命。

[1] 科林·布朗著，查常平译。《基督教与西方思想》（卷一）（北京：北京大学出版社，2005），页4-5。

[2] 同上，页6-7。

[3] 同上，页14-17。

[4] E.J.戴克斯特霍伊斯著，张卜天译。《世界图景的机械化》（长沙：湖南科学技术出版社，2010），页39。

[5] 爱德华·格兰特著，张卜天译。《近代科学在中世纪的基础》（长沙：湖南科学技术出版社，2010），页82-83。

[6] 科林·布朗著，查常平译。《基督教与西方思想》（卷一）。页27-28。

[7] 同上，页30。

[8] E.J.戴克斯特霍伊斯著，张卜天译。《世界图景的机械化》，页159。

[9] 同上，页145。

[10] 埃德温·阿瑟·伯特著，张卜天译。《近代物理科学的形而上学基础》（长沙：湖南科学技术出版社，2012），页5。

[11] I·伯纳德·科恩著，张卜天译。《新物理学的诞生》（长沙：湖南科学技术出版社，2010），页19。

[12] 同上，页115。

[13] 同上，页43-58。

[14] 埃德温·阿瑟·伯特著，张卜天译。《近代物理科学的形而上学基础》，页23。

[15] 托马斯·库恩著，金吾伦、胡新和译。《科学革命的结构》，页140。

[16] 同上，页155-6。

[17] 埃德温·阿瑟·伯特著，张卜天译。《近代物理科学的形而上学基础》，页187。

[18] E.J.戴克斯特霍伊斯著，张卜天译。《世界图景的机械化》，页33。

[19] I·伯纳德·科恩著，张卜天译。《新物理学的诞生》，页70-71，166-167。

[20] 埃德温·阿瑟·伯特著，张卜天译。《近代物理科学的形而上学基础》，页63。

[21] 同上，页85。

[22] 同上，页89。

[23] 同上，页95。

[24] Ketaki Bapat, "Is Mathematics An Invention Or A Discovery?"Science ABC, Jan. 10, 2022.