古希臘的數(shù)理地理學(xué)

唐曉峰

陳方正先生的《繼承與叛逆:現(xiàn)代科學(xué)為何出現(xiàn)于西方》一書對(duì)西方科學(xué)產(chǎn)生之千古“內(nèi)史”源流,做了詳細(xì)評(píng)述,提出兩次“科學(xué)革命”說。文內(nèi)除精煉并頗有啟發(fā)的理性評(píng)析,又常見深悟之后的感發(fā),飽含歷史抒情。這是一本由中國(guó)學(xué)者書寫的關(guān)于西方科學(xué)思想史的相當(dāng)系統(tǒng)的著作,因?yàn)楸緯膶懽鞫鄰闹袊?guó)人的思維背景及語(yǔ)言出發(fā),所以堂室雖深,卻不難進(jìn)入。讀過這本書,可知當(dāng)年利瑪竇的話不錯(cuò):西人之學(xué)“千百為輩,傳習(xí)講求者三千年”。

現(xiàn)在,我們多了一份深入闡釋西方科學(xué)史的參酌樣本,以后,可以很方便地將問題放在本書提供的系統(tǒng)中做關(guān)聯(lián)思考。例如,認(rèn)識(shí)古希臘地理學(xué)的問題。

地理學(xué)本是最不容易科學(xué)化的學(xué)科,但地理學(xué)家一直在執(zhí)著地探求那個(gè)由科學(xué)方法所描述的科學(xué)世界。在這個(gè)方面古希臘人動(dòng)腦最早,先行獲得地球形狀、地球周長(zhǎng)、經(jīng)緯度之法、地球氣候帶等科學(xué)地理觀念,從而托出一個(gè)科學(xué)地球。我在學(xué)校上課,介紹到古希臘這些地理學(xué)思想成就,同學(xué)多感吃驚,吃驚后遂有疑問:“他們是怎么想到的?”現(xiàn)在方正先生的書就是要告訴我們“他們是怎么想到的”。

讀古希臘地理學(xué)史,看到至少有四個(gè)人被今天學(xué)者依不同標(biāo)準(zhǔn)稱作“地理學(xué)之父”。按時(shí)間順序,第一個(gè)是荷馬,第二個(gè)是赫卡泰(前五五○——前四七五年),第三個(gè)是希羅多德(前四八四——前四二五年),第四個(gè)是埃拉托色尼(前二七五——前一九五年)。四個(gè)人各自成為“其父”的理由是:荷馬在史詩(shī)中最早記錄了一堆地名和某些地理現(xiàn)象;赫卡泰創(chuàng)立了描述地理學(xué);希羅多德在《歷史》中最早詳細(xì)記述了大范圍內(nèi)與人類歷史有密切關(guān)聯(lián)的地理知識(shí);埃拉托色尼則最早使用了“地理”這個(gè)名詞,曾專門討論地理問題,并以幾何之法測(cè)定了地球的周長(zhǎng)。古希臘有四位地理學(xué)之父不足為怪,因?yàn)榈乩韺W(xué)是一個(gè)范式多重的學(xué)問,一個(gè)“父親”不夠。

在我們看來(lái),古希臘的這四位地理學(xué)開啟性人物中,荷馬、赫卡泰、希羅多德所講的東西并不那么新奇,它們多是經(jīng)驗(yàn)地理知識(shí),沒有多少超越性整體地理觀的構(gòu)建,我國(guó)古代的《詩(shī)經(jīng)》、《左傳》、《史記》中的地理內(nèi)容均不在他們的作品之下。讓我們感到吃驚的主要是埃拉托色尼關(guān)于地球的那一番數(shù)理探索。方正書中給我們提供的正是這類數(shù)理地理學(xué)的思智背景。只是,埃拉托色尼在《繼承與叛逆》中出場(chǎng)時(shí)被稱作“著名的天文學(xué)家”。

不只是埃拉托色尼,還有幾位重量級(jí)的古希臘地理學(xué)家在方正的書中也被稱作天文學(xué)家,如喜帕克斯、尤多索斯、托勒密。的確,在這些人的學(xué)問中,天文學(xué)是先導(dǎo)性的,他們的地理學(xué)與天文學(xué)攪在一起,差不多是一套學(xué)問,因?yàn)榈厍蚣嬗刑煳?、地理兩種身份,它既是天體對(duì)應(yīng)的核心,也是人類立足的大地?；谔煳膶W(xué)的想象與探究,他們極大地推動(dòng)了關(guān)于地球的認(rèn)識(shí)。最早可能是畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的人提出地圓說,柏拉圖力挺這個(gè)觀點(diǎn),亞里士多德?lián)粘，F(xiàn)象給予論證(如月上有地球投影等)。從此,在古希臘學(xué)人的圈子里,地圓說成為公認(rèn)的大地觀。數(shù)理地理學(xué)就是在地圓說的基礎(chǔ)上發(fā)揮而成。

僅有天文學(xué)的想象還不夠,若沒有對(duì)數(shù)學(xué)特別是幾何學(xué)的追求,說完了大地是圓球也就無(wú)事可做了?！安涣?xí)幾何學(xué)者不得入此門”,據(jù)說這是刻在柏拉圖學(xué)園門楣上的話。正是濃厚的數(shù)學(xué)興趣,令那些古希臘學(xué)者對(duì)這個(gè)大球做了進(jìn)一步的數(shù)字化描述(對(duì)于平面大地進(jìn)行數(shù)字化的難度、價(jià)值要小得多)并對(duì)于這個(gè)球體表面地點(diǎn)的表述(有如說明乒乓球上一個(gè)黑點(diǎn)的位置),做有數(shù)學(xué)方式的發(fā)明。方正先生對(duì)古希臘人的數(shù)學(xué)追求十分強(qiáng)調(diào),所謂“第一次科學(xué)革命”就是指對(duì)數(shù)學(xué)奧秘的崇拜與對(duì)數(shù)學(xué)的嚴(yán)格證明方法的探索。這個(gè)源頭轉(zhuǎn)向十分關(guān)鍵,埃拉托色尼、喜帕克斯、尤多索斯、托勒密的地理學(xué)研究乃是承此之緒。

埃拉托色尼利用幾何方法測(cè)量地球南北周長(zhǎng),他選擇同一子午線上的兩地,南部的西恩納和北部的亞歷山大,在夏至之日進(jìn)行觀測(cè)。西恩納附近有一深井,在陽(yáng)光直射井底的同時(shí),在亞歷山大測(cè)量一方尖碑的影長(zhǎng),再量出方尖碑與陽(yáng)光射線間的角度,根據(jù)這些數(shù)據(jù),加上已知西恩納和亞歷山大之間的距離(弧長(zhǎng)),算出地球周長(zhǎng),修正后為三萬(wàn)九千三百六十公里,其結(jié)果與地球?qū)嶋H周長(zhǎng)驚人地接近。在假設(shè)了陽(yáng)光射線為平行線之后,這是一道并不算難的幾何題,但埃拉托色尼的運(yùn)用卻是一次天才實(shí)踐。

埃拉托色尼試圖將數(shù)理定位與現(xiàn)實(shí)世界相疊合,他繪制了一幅世界地圖,在該圖中選擇橫向通過地中海的基本緯度線,又選定西恩納、亞歷山大、羅德島和拜占庭的一線作為本初子午線。此外,他另引六七條經(jīng)緯線,這些線之間距離雖然粗略不等,但無(wú)論如何,埃氏是試圖用經(jīng)緯網(wǎng)標(biāo)示地圖的倡導(dǎo)者。

埃拉托色尼初步確立了經(jīng)緯網(wǎng)的思路,而喜帕克斯將經(jīng)緯網(wǎng)的思想完善,他提出地球一周為三百六十度,若依次建立精密經(jīng)緯網(wǎng),可以準(zhǔn)確說明在球面上任何一點(diǎn)的位置。后來(lái)的托勒密以文字和地圖方式實(shí)際確定了八千來(lái)個(gè)地點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù),盡管這些度數(shù)大多不準(zhǔn),但畢竟是這一方法的全面應(yīng)用。

經(jīng)緯網(wǎng)在地球表面的覆蓋,使大地上的每一處地方,憑空獲得又一個(gè)名分,即經(jīng)緯度。經(jīng)緯度的一致性為世界找到了一個(gè)一統(tǒng)體系。我們看到,古希臘人的世界沒有統(tǒng)一在政治威權(quán)的網(wǎng)絡(luò)下(如中國(guó)王朝郡縣體系那樣),卻統(tǒng)一在科學(xué)的數(shù)理地球觀中。

數(shù)理經(jīng)緯網(wǎng)絡(luò)對(duì)地球表面的覆蓋,提供了嚴(yán)格的方位與距離,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的精妙,對(duì)于海洋文明它又有潛在的實(shí)際意義。陸地上的東西多樣,比如山頭溝谷、河湖港汊,人類都可以用來(lái)作為方位與距離的參照。但在茫茫海面,除了天象,別無(wú)參照,所以天文數(shù)理的方位知識(shí)對(duì)于海上的人們至關(guān)重要。我們注意到,他們的起始經(jīng)線即本初子午線往往從海島開始,例如羅德島(埃拉托色尼)或加那利群島(托勒密),這反映了海洋文明的世界秩序觀。經(jīng)緯度的測(cè)定是復(fù)雜的,在古希臘時(shí)代未必立見實(shí)際應(yīng)用,但這個(gè)地球定位方法在后代的巨大價(jià)值毋庸多言。

數(shù)理地理學(xué)的緣起不是地理現(xiàn)象本身的啟示,而如天籟之聲,是天文數(shù)學(xué)的推演。古希臘的數(shù)理地理學(xué)控制了地圖學(xué),而這一地圖學(xué)的傳統(tǒng)為西方人提供了一個(gè)世界的直觀模樣和規(guī)模。如果當(dāng)時(shí)的數(shù)理計(jì)算是準(zhǔn)確的(這要以精確的測(cè)量工具為前提,埃拉托色尼的運(yùn)氣不錯(cuò)的接近事實(shí)的數(shù)字并沒有多大影響),那么古希臘人會(huì)傳給后人一個(gè)尺寸準(zhǔn)確的地球,哥倫布也就不會(huì)小看地球的周長(zhǎng)而勇敢起航,并自以為到達(dá)亞洲了。

讀地理學(xué)史,我們?cè)谄渌盼拿髦锌床坏竭@種數(shù)理地理學(xué)。在絕大多數(shù)文明社會(huì)中,地理學(xué)的發(fā)展主要是基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí),并在政治、經(jīng)濟(jì)、文化等社會(huì)實(shí)踐的直接推動(dòng)下,逐漸形成體系。這個(gè)現(xiàn)實(shí)主義的過程在古希臘并非沒有,只是那套數(shù)理地理學(xué)的成就太異常,太精彩,不能不成為學(xué)術(shù)史回望的一個(gè)耀眼的焦點(diǎn)。

方正先生強(qiáng)調(diào),在古希臘,有那么一個(gè)特殊群體(數(shù)理及哲學(xué)癡迷者),聚集在一個(gè)特殊場(chǎng)所(學(xué)園、學(xué)宮),發(fā)揮著一股自由的、超前的科學(xué)思想銳力,他們“運(yùn)用心智過于身體其余部分”(柏拉圖《對(duì)話錄》)。這一局面的出現(xiàn),刨根問底,與地理環(huán)境不無(wú)關(guān)系。“中西科學(xué)發(fā)展模式的巨大分別,最終可能是由地理環(huán)境所決定的文明結(jié)構(gòu)差異所產(chǎn)生。”在古希臘世界,“這高度破碎的地形阻止了強(qiáng)大政治力量的凝聚,因而有利于邦國(guó)并立和個(gè)別文化的獨(dú)立發(fā)展。但由于海上交通的發(fā)展,一種松散的整體文明亦得以逐漸形成,它并非以建立一統(tǒng)政治秩序?yàn)橹饕P(guān)懷,所以和大河流域文明有顯著區(qū)別”。在批判過“地理環(huán)境決定論”的今日,人們一般不大愿意或不大滿足于接受這種“簡(jiǎn)單”的結(jié)論。但在人類早期歷史中,舍棄環(huán)境而僅僅在人文自身找原因,是不能完滿說明問題的。環(huán)境可能不是決定的、充分的因素,但它往往是初始的和持久性的因素。

方正觀察到地中海的松散多元世界為學(xué)術(shù)傳承與再生提供了多個(gè)機(jī)會(huì),學(xué)園(學(xué)術(shù)中心)可以在政治變故中做地理上的周旋轉(zhuǎn)換。東方不亮西方亮,米利都、雅典、亞歷山大依次接力為學(xué)術(shù)搖籃,確保薪火不絕。古希臘智者們得地中海地利,心胸超然地外,他們將想象與嚴(yán)密推理相結(jié)合,推演整個(gè)地球,創(chuàng)生數(shù)理地理秩序。這是古希臘人獲取的一個(gè)獨(dú)特世界。

當(dāng)然,地理學(xué)的現(xiàn)實(shí)性乃與生俱來(lái),在貼近大地的人們看來(lái),人類腳下眼前的這個(gè)世界只有數(shù)理描述是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。亞里士多德說:“畢達(dá)哥拉斯學(xué)派在他們的理論中所用的基礎(chǔ)概念和基本要素與自然科學(xué)者所用的比較起來(lái)是很古怪的。它們是不能觀察到的,它們是數(shù)的實(shí)體,而數(shù)的實(shí)體(除在天文學(xué)中外)不是我們的變化中的世界的一部分?！麄儍H僅為了理論的目的而用他們一套特殊的基礎(chǔ)概念來(lái)說明自然實(shí)體。……他們的解釋方式和他們的基礎(chǔ)概念卻讓他們直接進(jìn)入超出于感覺的領(lǐng)域?！?《形而上學(xué)》)

方正先生指出,古希臘的學(xué)園里沒有師規(guī)家法,學(xué)生的思想完全是自由的。亞里士多德雖然到柏拉圖學(xué)園留學(xué),卻與柏拉圖的思路大為不同。在拉斐爾的壁畫上,柏拉圖手指上天,而亞里士多德手指地上人間。亞氏的“真正興趣其實(shí)是在生物學(xué)、自然史等實(shí)質(zhì)性和資料性科學(xué)?！会樢娧刂赋?事物的理念不能夠和數(shù)目等同。這樣,在追求理念和絕對(duì)的畢派——柏拉圖哲學(xué)以外,出現(xiàn)了直接面對(duì)和探究自然現(xiàn)象的亞里士多德哲學(xué)——它徹底的理性和務(wù)實(shí)精神對(duì)于畢派和柏拉圖之過分信賴直觀和想象力不啻一服清涼劑”。亞氏思維雖然走向?qū)嵨?但其嚴(yán)格的理性精神未有絲毫退讓。

在全球數(shù)理世界之內(nèi)有一個(gè)小一點(diǎn)兒的“有人居住的世界”,這是古希臘人的第二級(jí)世界觀。對(duì)這個(gè)世界,亞里士多德相當(dāng)關(guān)注。而對(duì)這個(gè)世界的論證,不可能沒有地理學(xué)的具體解釋。我們?nèi)魧喞锸慷嗟玛P(guān)于地理問題的言論大行搜羅匯總,完全可以將其“認(rèn)同”為一個(gè)地理學(xué)家,難怪佩迪什稱“真正創(chuàng)立自然地理學(xué)的鼻祖是亞里士多德”(亞氏是“萬(wàn)學(xué)之父”)。

亞里士多德力求在雜亂無(wú)章的自然界中尋出本源和法則。愛奧尼亞人早已總結(jié)出氣、陸(土)、水三界,加上火(太陽(yáng)),這四大基本要素,亞氏在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)討論,提出四種動(dòng)因:熱、冷、干、濕,例如水是冷和濕的結(jié)合,氣是熱和濕的結(jié)合,水可以變氣,氣可以變水。地形變化也是因這四種動(dòng)因形成。亞里士多德對(duì)自然地理尚有頗多見解,這里不必重復(fù)。當(dāng)然,亞氏的許多結(jié)論是錯(cuò)誤的,這是由于時(shí)代所提供的總體自然知識(shí)不夠、不高,但正如佩迪什所說:“他的主要功績(jī)不在于他對(duì)問題的解答,而在于他提出的問題;不在于他對(duì)現(xiàn)象做出的解釋,而在于他用來(lái)解釋現(xiàn)象的方法,因?yàn)樽髡?指亞氏)力求將自然地理學(xué)建立在因果關(guān)系的循環(huán)機(jī)制上面。”在自然界尋出因果關(guān)系,特別是像地理學(xué)那樣尋出異質(zhì)事物間的因果關(guān)系,談何容易。這個(gè)理想直到十九世紀(jì)才被洪堡艱難地完成,而洪堡也是仰仗了多種先期成熟的相關(guān)自然科學(xué)的支持。

在所見關(guān)于古希臘地理學(xué)史的撰述中,對(duì)于邦國(guó)地理問題鮮見討論,似乎嫌城邦國(guó)家太小(雅典是較大的城邦,面積僅方百里,有如中國(guó)一個(gè)縣),不值得作為一個(gè)地理單元來(lái)研究。但亞里士多德堅(jiān)持城邦為基本社會(huì)單元,并談過城邦應(yīng)具有的空間特征:“一個(gè)城邦的地理環(huán)境應(yīng)該是敵軍難于進(jìn)入而居民卻容易外出的?！踩菀淄姷木辰缫惨欢ㄓ欣诜朗?。中心城市的位置,照我們的理想應(yīng)有海路方面的通道。第一個(gè)要點(diǎn)是曾經(jīng)講到過的,城市為全邦的一個(gè)軍事中心,四圍有警,都能由此派遣赴援的部隊(duì)。第二,它也應(yīng)該是一個(gè)商業(yè)中心,具有運(yùn)輸?shù)谋憷?使糧食、建筑用木材以及境內(nèi)所產(chǎn)可供各種工藝的原料全都易于集散。”境內(nèi)要有“布置著頗為恰當(dāng)?shù)母鄄?這些港埠離開城區(qū)不遠(yuǎn),卻又另外獨(dú)立,城港之間則聯(lián)以墻垣以及其他類似的碉堡,使城區(qū)的武力足以捍衛(wèi)港埠的安全。憑這樣的安排,顯然即可獲得港埠的便利,又不難以法律防止其附帶的任何不良影響”(《政治學(xué)》)。我們還是能夠看到古希臘哲人關(guān)于在空間上如何組建社會(huì)的言論,對(duì)照來(lái)說,這類問題不是高玄的地理,而是實(shí)用的地利。討論地利形勢(shì)問題是中國(guó)古代地理學(xué)的長(zhǎng)項(xiàng),而地利思想在古希臘地理學(xué)史研究中卻沒有什么地位,這可能是古希臘社會(huì)地理形態(tài)特質(zhì)的影響(到羅馬帝國(guó)時(shí)代就有些不一樣了),但也像是其炫目的數(shù)理地理學(xué)對(duì)今日研究者的一種制約。

我們還讀到,埃拉托色尼曾“譴責(zé)那些把全部人類劃分為希臘人和野蠻人兩部分”的做法,這種劃分有如中國(guó)的“夷夏之辨”?？上覀儾恢畔ＥD主張如此劃分的人在地理上如何指認(rèn)希臘“邊緣”的所在。這類文化地理觀念在古希臘人中存在當(dāng)屬合情合理,埃拉托色尼反對(duì)這種做法,正反映了科學(xué)精神對(duì)于文化價(jià)值觀的消解。不過,文化問題總要在人文問題中頑強(qiáng)表現(xiàn),這是地理學(xué)走向科學(xué)化時(shí)最困難的地方,難到幾乎不可能。地理本來(lái)就比天文混亂,地上的生物界又比無(wú)機(jī)界混亂,而人文更比生物混亂。對(duì)這一串東西做空間分布研究,天文一頭最容易科學(xué)化,人文一頭最不容易科學(xué)化。

就對(duì)地理學(xué)的意義而言,數(shù)理之法有輝煌的一面,也有局限的一面。球體測(cè)量法為地理描述建立了一個(gè)精確坐標(biāo)系統(tǒng)、尺度規(guī)范,但這個(gè)系統(tǒng)與規(guī)范本身并不是地理學(xué)的內(nèi)容,如同年月日時(shí)分不是歷史學(xué)的內(nèi)容一樣。坐標(biāo)系統(tǒng)本身并不“界定”任何具體的地理現(xiàn)象,地理現(xiàn)象都有自身的空間尺度,坐標(biāo)只是對(duì)這個(gè)空間尺度的一種外在描述方式。當(dāng)年殖民者以經(jīng)緯度劃分政治疆界是很蠻橫的做法。

近代以后,學(xué)科獨(dú)立性加強(qiáng)。當(dāng)?shù)乩韺W(xué)離開天文學(xué)的籠罩,測(cè)量學(xué)也從地理學(xué)中獨(dú)立出去之后,地理學(xué)的數(shù)理部分所剩無(wú)幾。直到二十世紀(jì)六十年代的“計(jì)量革命”,數(shù)理方法才又在地理學(xué)中復(fù)興。不過,這一輪數(shù)量運(yùn)動(dòng)卻引發(fā)了人本主義的大規(guī)模回潮,這是二十世紀(jì)八九十年代的事情。

(《繼承與叛逆:現(xiàn)代科學(xué)為何出現(xiàn)于西方》,陳方正著,生活·讀書·新知三聯(lián)書店二○○九年版,68.00元)