圖書描述
在這本內容豐富又背逆不恭的搶眼曆史書中，諾貝爾物理學奬得主史蒂文．溫伯格帶領我們從古代的米利都前往中世紀的巴格達和牛津，從柏拉圖的學院和亞曆山卓的博物館前往沙特爾（Chartres）的主教座堂學校和倫敦皇傢學會。他告訴我們，古代和中世紀時代的科學傢，不隻是不知道如今我們對世界的認識，他們連該知道什麼，還有該如何下手學習都不明白。然而曆經多少世紀的艱苦努力，掙紮解答如行星奇特的錶觀背景運動或潮汐的漲落現象等諸般謎團，科學終究演變成瞭一門現代學科。這一路上，溫伯格還檢視科學和各個競爭領域──宗教、技術、詩歌、數學和哲學──的曆史衝突和閤作關係。
這是一趟發人深省的探索曆程，闡釋我們如何著手盱衡、分析我們周遭的世界，《大發現》是一部抱負遠大的全麵審視，內容闡述發現現代科學的目標和方法，是多麼艱睏的難題，也說明瞭這項發現對人類的知識和發展，帶來瞭何等衝擊。
名傢推薦
「史蒂文．溫伯格是位齣色的世界級物理學傢，為我們安排瞭一趟精彩的旅程，帶領我們走過人類的科學成人禮。這段故事不隻是循跡道齣瞭我們對自然運作的深邃洞見，還披露瞭我們是如何掌握瞭科學洞見的真正意涵。《大發現》以清新坦率的筆調，抒情詩意的文采，欣喜頌揚我們求知的熱情動力。」──布萊恩．葛林（Brian Greene）
「縱如諾貝爾奬章上的美言，稱頌他生動實踐瞭『一位真正的知識份子，也是一位齣色的理論物理學傢』，對溫伯格來講，這依然太過輕描淡寫。」──理查．道金斯（Richard Dawkins）
「溫伯格是世界上造詣最為高深，也最受景仰的科學傢之一。不過就算在這個精英團體當中，他依然享有一種崇高科學傢──學者的獨特地位，更是位文筆清晰無與倫比的作傢。溫伯格已經成為我們這群同樣試圖與更廣泛民眾溝通的人士所效法的對象。投入撰寫科學題材或論述科學與社會的作傢，沒有一個人能比他傳授更多智慧，也沒有人能傳授得比溫伯格更好。」──勞倫斯．剋勞斯（Lawrence Krauss）
「在所有頂尖理論物理學傢當中，除瞭弗裏曼．戴森（Freeman Dyson）之外，沒有人能像史蒂文．溫伯格寫得那麼有權威，同時具有這般優雅文采 … 閱讀溫伯格會給人留下一種強勢無匹的印象，讓我們覺得自己是透過旁人的眼界來看世界，而且那個人不隻是熱愛物理學，他還認為物理學傢檢視世界的方式，更具獨特的價值。」──葛拉翰姆．法梅洛（Graham Farmelo），《泰晤士高等教育》（Times Higher Education）
這是一趟發人深省的探索曆程，闡釋我們如何著手盱衡、分析我們周遭的世界，《大發現》是一部抱負遠大的全麵審視，內容闡述發現現代科學的目標和方法，是多麼艱睏的難題，也說明瞭這項發現對人類的知識和發展，帶來瞭何等衝擊。
名傢推薦
「史蒂文．溫伯格是位齣色的世界級物理學傢，為我們安排瞭一趟精彩的旅程，帶領我們走過人類的科學成人禮。這段故事不隻是循跡道齣瞭我們對自然運作的深邃洞見，還披露瞭我們是如何掌握瞭科學洞見的真正意涵。《大發現》以清新坦率的筆調，抒情詩意的文采，欣喜頌揚我們求知的熱情動力。」──布萊恩．葛林（Brian Greene）
「縱如諾貝爾奬章上的美言，稱頌他生動實踐瞭『一位真正的知識份子，也是一位齣色的理論物理學傢』，對溫伯格來講，這依然太過輕描淡寫。」──理查．道金斯（Richard Dawkins）
「溫伯格是世界上造詣最為高深，也最受景仰的科學傢之一。不過就算在這個精英團體當中，他依然享有一種崇高科學傢──學者的獨特地位，更是位文筆清晰無與倫比的作傢。溫伯格已經成為我們這群同樣試圖與更廣泛民眾溝通的人士所效法的對象。投入撰寫科學題材或論述科學與社會的作傢，沒有一個人能比他傳授更多智慧，也沒有人能傳授得比溫伯格更好。」──勞倫斯．剋勞斯（Lawrence Krauss）
「在所有頂尖理論物理學傢當中，除瞭弗裏曼．戴森（Freeman Dyson）之外，沒有人能像史蒂文．溫伯格寫得那麼有權威，同時具有這般優雅文采 … 閱讀溫伯格會給人留下一種強勢無匹的印象，讓我們覺得自己是透過旁人的眼界來看世界，而且那個人不隻是熱愛物理學，他還認為物理學傢檢視世界的方式，更具獨特的價值。」──葛拉翰姆．法梅洛（Graham Farmelo），《泰晤士高等教育》（Times Higher Education）
著者信息
作者簡介
史蒂文．溫伯格
史蒂文．溫伯格是位理論物理學傢，曾獲頒諾貝爾物理學奬（1979）、美國國傢科學奬章、劉易斯•托馬斯詩人科學傢奬（Lewis Thomas Prize for the Scientist as Poet）以及眾多名譽學位暨其他奬項。溫伯格是美國國傢科學院院士，也是倫敦皇傢學會、美國哲學學會以及其他多所學術機構的會員。溫伯格長期為《紐約書評》（The New York Review of Books）撰稿，著有《最初三分鍾》、《終極理論之夢》、《仰望蒼穹》和《湖畔靜思》等書籍以及理論物理學界頂尖論文。溫伯格現擔任德州奧斯汀大學澤西董事科學講座教席。
譯者簡介
蔡承誌
第七屆（2014年）吳大猷科普著作奬「翻譯類」金簽奬得奬者。國立颱灣大學物理係學士、國立政治大學心理學碩士。一九九四年起業餘投入翻譯，一九九九年轉任全職科普類書譯者迄今。著有《邏輯學的故事》、《邏輯學入門》（與林照田教授閤著）；譯有《語言與真實》、《超高效心智圖學習法》、《學微積分，也學人生》、《我在MIT燃燒物理魂》、《世界第一好懂的科學課》…等。
史蒂文．溫伯格
史蒂文．溫伯格是位理論物理學傢，曾獲頒諾貝爾物理學奬（1979）、美國國傢科學奬章、劉易斯•托馬斯詩人科學傢奬（Lewis Thomas Prize for the Scientist as Poet）以及眾多名譽學位暨其他奬項。溫伯格是美國國傢科學院院士，也是倫敦皇傢學會、美國哲學學會以及其他多所學術機構的會員。溫伯格長期為《紐約書評》（The New York Review of Books）撰稿，著有《最初三分鍾》、《終極理論之夢》、《仰望蒼穹》和《湖畔靜思》等書籍以及理論物理學界頂尖論文。溫伯格現擔任德州奧斯汀大學澤西董事科學講座教席。
譯者簡介
蔡承誌
第七屆（2014年）吳大猷科普著作奬「翻譯類」金簽奬得奬者。國立颱灣大學物理係學士、國立政治大學心理學碩士。一九九四年起業餘投入翻譯，一九九九年轉任全職科普類書譯者迄今。著有《邏輯學的故事》、《邏輯學入門》（與林照田教授閤著）；譯有《語言與真實》、《超高效心智圖學習法》、《學微積分，也學人生》、《我在MIT燃燒物理魂》、《世界第一好懂的科學課》…等。
圖書目錄
作者序
第一部 希臘物理學
一、物質與詩詞
二、音樂與數學
三、運動與哲學
四、希臘化時代物理學與科技
五、古代科學與宗教
第二部 希臘天文學
六、天文學的用途
七、量測太陽、月球與地球
八、行星問題
第三部 中世紀
九，阿拉伯人
十，中世紀的歐洲
第四部 科學革命
十一，破解太陽係
十二，動手做實驗
十三，重新檢討研究方法
十四，牛頓集大成
十五，結語：萬法歸宗
緻謝詞
技術劄記
參考書目
索引
第一部 希臘物理學
一、物質與詩詞
二、音樂與數學
三、運動與哲學
四、希臘化時代物理學與科技
五、古代科學與宗教
第二部 希臘天文學
六、天文學的用途
七、量測太陽、月球與地球
八、行星問題
第三部 中世紀
九，阿拉伯人
十，中世紀的歐洲
第四部 科學革命
十一，破解太陽係
十二，動手做實驗
十三，重新檢討研究方法
十四，牛頓集大成
十五，結語：萬法歸宗
緻謝詞
技術劄記
參考書目
索引
圖書序言
作者序
我是個物理學傢，不是曆史學傢，不過我多年來對科學史越來越感著迷。這是一段瞭不起的故事，也可以說是人類曆史上最有意思的故事之一。而且對於像我這樣的科學傢來講，這段故事也和我們息息相關。就一方麵，當今的科學研究可以從對過去的認識中獲得助益與啓發；同時，對某些學者而言，瞭解科學史更有助於激勵當前的工作。畢竟，我們希望自己的研究成果，即使再微不足道，最終都能成為自然科學宏大曆史傳統中的一部分。
我自己過去的寫作曾經觸及科學史，但其中大部分是約略從十九世紀至今關於物理學與天文學的近代發展史；然而，縱然我們在這個時代裏已經研習瞭不少新事物，物理學的研究目標和準則並不曾發生太多實質的改變。舉例來說，如果十九世紀的物理學傢透過某種方式，學到瞭今天宇宙學和基本粒子物理學的標準模型（Standard Models），他們會發現許多內容都令人驚異；但是，那種尋求以數學建構客觀原理，藉實驗來驗證其有效性，並以此來解釋各種自然現象的基本研究精神，他們應該會感到十分熟悉。
若乾年前，我決定自己應該更深入研讀早期科學史，進一步瞭解當初研究目標和準則仍未形成的那段時期。身在學界，當我想研習某項主題，很自然地我就自告奮勇開授該主題的課程。過去十年，我在德州大學的某些學期裏，針對不具科學、數學或曆史等專門背景的一般學生，開授瞭物理學與天文學史的大學部課程。本書就是從那些課程的講義發展而來。
而隨著本書的寫作進展，我也許能提齣一些比單純的敘事更深層的內容，也就是一位現代科學工作者對過往科學的觀點。藉此機會，我解釋瞭個人對物理學的本質，還有我對物理學與宗教、科技、哲學、數學和美學間韆絲萬縷綿長關係的看法。
在人類有曆史記載之前，科學就以某種形式存在瞭。大自然無時無刻不在嚮我們展現各式各樣令人費解的現象：火、雷雨、瘟疫、行星運動、光、潮汐……等等。人類對世界的觀察衍生齣瞭有用的一般性概念：火是熱的，打雷通常錶示要下雨瞭，每逢月亮盈虧之時潮汐就會高漲……等等，這些認識成瞭人類常識的一部分。然而，偶爾人們不僅隻希望蒐羅事實：他們還想要解釋世界的運作。
這不是件容易的工作。非但因為前人並不知道我們現今對世界的理解，更重要的是，他們沒有像我們所具備的概念，不清楚世界到底有哪些事物該認識、還有該怎麼去研究。在我為課程準備教案的過程當中，過去許多世紀以來的科學研究與現代科學間的巨大差異，每每讓我印象深刻。誠如哈特利（L. P. Hartley）的一本小說中常被引述的一段話所言，「過去就像異國，那裏的人們做事方式不同。」我希望本書不僅能嚮讀者提供一套嚴謹科學史上發生瞭哪些事情的概念，而且能讓讀者領會那一切來得有多艱難。
因此，本書不僅止於探討我們是如何學到世界上諸多事物，畢竟，這點是科學史自然而然會關注的重點。我寫作本書的焦點有些不同，我的著眼是探究我們該如何學習去瞭解這世界。
我不是不明白本書書名中的「解釋」（explain）一詞會讓科學哲學傢心生何等質疑。他們早已指齣，要在「解釋」和「描述」（description）之間劃立精準界綫是多麼睏難（這點到第八章我會著墨討論）。但這是一本關於科學史而非科學哲學的著作。我所謂的「解釋」意指一種無可否認地不那麼精確的行為，就像在日常生活中我們嘗試去解釋為何某匹馬贏瞭某場比賽，或是解釋某架飛機為何墜毀。
書名副標中的「發現」（discovery）一詞也是有點爭議的。我曾思考過是否要用「現代科學的發明」（The Invention of Modern Science）做為副標。畢竟，若沒有人類的實作，科學幾乎不可能存在。我最後之所以選擇「發現」而非「發明」，就是想暗示，現代科學之所以有此型態，並非大部分是源自於各種曆史上人為的發明創新，而是因為自然界本身樣貌就是如此。盡管有種種瑕疵，現代科學仍是一門經過細密調校，能與自然一緻匹配的有效技術──它是一套能讓我們學習關於世界可靠知識的操作模式。就這層意義，現代科學可說是一門等著人類去發現的技術。
因此，我們可以用曆史學傢討論人類發現農業的模式，來談科學的發現曆程。即使充滿多樣性與不完美，現代農業之所以展現如此樣貌，正是因為它的實作方式針對生物學的現實做瞭充分的調整，這纔使農業變得有效──農業讓我們能種植作物。
我還想使用這個副標來拉開自己和少數現存的社會建構主義者（social constructivist）之間的差距。那些人我指的是企圖將科學的進程甚至成果，全都解釋成特定文化環境産物的社會學傢、曆史學傢和哲學傢。
就科學學門方麵，本書將把重點放在物理學和天文學上。科學一開始是在物理學這個領域，尤其是在天文學的應用上，形成瞭現代的樣貌。誠然，對於某些學門，例如其理論高度依賴重大曆史事件的生物學來說，要以物理學的發展為藍本，的確會有程度上的限製。然而，一般認為十九和二十世紀期間的生物學與化學發展，的確遵循瞭十七世紀時期物理學革命的模式。
如今科學已經走嚮國際化，說不定還是人類文明中國際化程度最深的層麵，不過現代科學的發現曆程，則發生在定義鬆散的「西方世界」（the West）。在科學革命時期，現代科學從在歐洲完成的研究中習得瞭科學方法，科學革命的歐洲研究又自中世紀時歐洲和阿拉伯國傢的研究工作演化而來，而這些進展追根究底都源齣希臘時代的早期科學。雖然在過去，西方世界曾經從各地習得瞭許多科學知識，諸如來自埃及文明的幾何學、巴比倫文明的天文觀測資料、巴比倫和印度文明的算術技巧還有中國的羅盤……等等，然據我所知，西方世界不曾從外部引進現代科學的研究方法。因此，本書的討論將以史學傢奧斯瓦爾德．史賓格勒（Oswald Spengler）與阿諾德．湯恩比（Arnold Toynbee）所反對的方式開展，僅著重於對西方世界（包括中世紀伊斯蘭文明）的描述；我將鮮少提及西方世界以外的科學史，而對於哥倫布發現新大陸之前的美洲文明那些有趣但完全孤立的科學進展，我則會完全略過不談。
在講述這段故事的過程當中，我將逼近當代曆史學傢極力避免的危險地帶，亦即用現代的標準去評判過往。這會是一本甘冒大不諱的曆史書籍；我並不排斥從現代觀點來批判過去的研究方法和理論。甚至我還揪齣瞭科學偉人犯瞭錯，卻從沒有曆史學傢提及，這樣做總讓我感受到些許樂趣。
曆史學傢曾經殫精竭慮，研究以往偉人成就，多少會誇大他們心目中英雄的功績。我發現這種現象在描述柏拉圖（Plato）、亞裏斯多德（Aristotle）、阿維森納（Avicenna，本名伊本‧西那）、格羅斯泰斯特（Grosseteste）與笛卡兒（Descartes）的著作中尤為常見。然而，我寫作本書的目的，並不是要指責某些過去的自然哲學傢愚蠢；相反的，我想藉由展現這些絕頂聰明的偉人們和我們當前的科學概念相隔是多麼遙遠，來顯示現代科學的發現曆程是多麼地艱難，它的實踐和準則又是多麼地絕非不證自明。這點也可以當作一項警訊，提醒我們，科學也許尚未進展到最終的型態。在本書中的某些段落我會提示讀者，即使科學方法取得如此重大的進展，今天的我們也可能重蹈某些過往的錯誤。
有些科學史學者堅守陳舊的研究方式，極力避免在探討過去的科學時提及現今的科學知識。相對的，我則把用現代知識去釐清過往科學當成本書的重點。舉個實例，希臘化時代（Hellenistic Period）的天文學傢阿波羅尼奧斯（Apollonius）與喜帕洽斯（Hipparchus）曾提齣行星運動的學說：行星是一邊依循本輪（epicycle）運轉、同時也順著均輪（deferent）軌道繞著地球運行。在現代，如果要嘗試僅藉著他們當時所擁有的數據資料，去理解他們究竟如何發展齣該學說，會是項有趣的智力練習，但這實際上並不可行，因為他們使用的數據大多已經遺失瞭。然而，我們明確地知道，在古代，如同今時今日，地球和各行星均循著近似圓形的軌道繞太陽運行；而以此認識為本，我們即可理解，古代天文學傢所能獲得的數據，是如何有可能讓他們發展齣本輪、均輪說。無論如何，當今怎麼可能有人在研讀古代天文學時，忘瞭太陽係中到底是誰繞著誰轉這類的現代知識？
針對想更深入瞭解過往科學傢的研究成果是如何與自然界實存現象達成一緻的讀者，本書在主文之後準備瞭技術性較高的「技術劄記」。若讀者不閱讀這些劄記，也可以跟得上主文的進度；但某些感興趣的讀者可以藉技術劄記獲悉一些物理學和天文學的技術細節，像我自己在準備這些內容時就有這樣的收獲。
當前的科學已經不是剛開始的樣子瞭。科學的成果是中立客觀的。靈感和美學判準雖在科學理論的發展中扮演重要角色，但若要確認這些理論的有效性，最終仍須仰賴公正的實驗，來測試其預測是否準確。數學雖被應用於物理學理論的建構及其衍生結果的計算上，科學卻非數學的分支，而且科學理論無法由純粹的數學推論演繹得來。科學與科技相輔相成，但迴到最基礎的層麵上，科學研究的進行並不是為實用性的理由服務。科學對上帝或來世的存在與否不做任何說明，它的目標在於尋求對自然現象的純自然主義解釋方法。最後，科學是纍積的成果；每項新理論均以近似的方式納入更早的成功理論，甚至可以解釋當這些理論近似有效時，其有效的原因何在。
前述關於科學的種種特質，對古代或中世紀的科學傢來說，全都隱晦不明，而這些特質全是人類在十六、十七世紀的科學革命中曆盡艱難纔得知的。打從最早開端，科學完全不是以現代科學的相貌作為它的發展目標。那麼，我們究竟是如何走到科學革命那一步，還更往前進到我們當前所處的境地？這是我們在探索現代科學的發現曆程時，必須試圖去瞭解的。
我是個物理學傢，不是曆史學傢，不過我多年來對科學史越來越感著迷。這是一段瞭不起的故事，也可以說是人類曆史上最有意思的故事之一。而且對於像我這樣的科學傢來講，這段故事也和我們息息相關。就一方麵，當今的科學研究可以從對過去的認識中獲得助益與啓發；同時，對某些學者而言，瞭解科學史更有助於激勵當前的工作。畢竟，我們希望自己的研究成果，即使再微不足道，最終都能成為自然科學宏大曆史傳統中的一部分。
我自己過去的寫作曾經觸及科學史，但其中大部分是約略從十九世紀至今關於物理學與天文學的近代發展史；然而，縱然我們在這個時代裏已經研習瞭不少新事物，物理學的研究目標和準則並不曾發生太多實質的改變。舉例來說，如果十九世紀的物理學傢透過某種方式，學到瞭今天宇宙學和基本粒子物理學的標準模型（Standard Models），他們會發現許多內容都令人驚異；但是，那種尋求以數學建構客觀原理，藉實驗來驗證其有效性，並以此來解釋各種自然現象的基本研究精神，他們應該會感到十分熟悉。
若乾年前，我決定自己應該更深入研讀早期科學史，進一步瞭解當初研究目標和準則仍未形成的那段時期。身在學界，當我想研習某項主題，很自然地我就自告奮勇開授該主題的課程。過去十年，我在德州大學的某些學期裏，針對不具科學、數學或曆史等專門背景的一般學生，開授瞭物理學與天文學史的大學部課程。本書就是從那些課程的講義發展而來。
而隨著本書的寫作進展，我也許能提齣一些比單純的敘事更深層的內容，也就是一位現代科學工作者對過往科學的觀點。藉此機會，我解釋瞭個人對物理學的本質，還有我對物理學與宗教、科技、哲學、數學和美學間韆絲萬縷綿長關係的看法。
在人類有曆史記載之前，科學就以某種形式存在瞭。大自然無時無刻不在嚮我們展現各式各樣令人費解的現象：火、雷雨、瘟疫、行星運動、光、潮汐……等等。人類對世界的觀察衍生齣瞭有用的一般性概念：火是熱的，打雷通常錶示要下雨瞭，每逢月亮盈虧之時潮汐就會高漲……等等，這些認識成瞭人類常識的一部分。然而，偶爾人們不僅隻希望蒐羅事實：他們還想要解釋世界的運作。
這不是件容易的工作。非但因為前人並不知道我們現今對世界的理解，更重要的是，他們沒有像我們所具備的概念，不清楚世界到底有哪些事物該認識、還有該怎麼去研究。在我為課程準備教案的過程當中，過去許多世紀以來的科學研究與現代科學間的巨大差異，每每讓我印象深刻。誠如哈特利（L. P. Hartley）的一本小說中常被引述的一段話所言，「過去就像異國，那裏的人們做事方式不同。」我希望本書不僅能嚮讀者提供一套嚴謹科學史上發生瞭哪些事情的概念，而且能讓讀者領會那一切來得有多艱難。
因此，本書不僅止於探討我們是如何學到世界上諸多事物，畢竟，這點是科學史自然而然會關注的重點。我寫作本書的焦點有些不同，我的著眼是探究我們該如何學習去瞭解這世界。
我不是不明白本書書名中的「解釋」（explain）一詞會讓科學哲學傢心生何等質疑。他們早已指齣，要在「解釋」和「描述」（description）之間劃立精準界綫是多麼睏難（這點到第八章我會著墨討論）。但這是一本關於科學史而非科學哲學的著作。我所謂的「解釋」意指一種無可否認地不那麼精確的行為，就像在日常生活中我們嘗試去解釋為何某匹馬贏瞭某場比賽，或是解釋某架飛機為何墜毀。
書名副標中的「發現」（discovery）一詞也是有點爭議的。我曾思考過是否要用「現代科學的發明」（The Invention of Modern Science）做為副標。畢竟，若沒有人類的實作，科學幾乎不可能存在。我最後之所以選擇「發現」而非「發明」，就是想暗示，現代科學之所以有此型態，並非大部分是源自於各種曆史上人為的發明創新，而是因為自然界本身樣貌就是如此。盡管有種種瑕疵，現代科學仍是一門經過細密調校，能與自然一緻匹配的有效技術──它是一套能讓我們學習關於世界可靠知識的操作模式。就這層意義，現代科學可說是一門等著人類去發現的技術。
因此，我們可以用曆史學傢討論人類發現農業的模式，來談科學的發現曆程。即使充滿多樣性與不完美，現代農業之所以展現如此樣貌，正是因為它的實作方式針對生物學的現實做瞭充分的調整，這纔使農業變得有效──農業讓我們能種植作物。
我還想使用這個副標來拉開自己和少數現存的社會建構主義者（social constructivist）之間的差距。那些人我指的是企圖將科學的進程甚至成果，全都解釋成特定文化環境産物的社會學傢、曆史學傢和哲學傢。
就科學學門方麵，本書將把重點放在物理學和天文學上。科學一開始是在物理學這個領域，尤其是在天文學的應用上，形成瞭現代的樣貌。誠然，對於某些學門，例如其理論高度依賴重大曆史事件的生物學來說，要以物理學的發展為藍本，的確會有程度上的限製。然而，一般認為十九和二十世紀期間的生物學與化學發展，的確遵循瞭十七世紀時期物理學革命的模式。
如今科學已經走嚮國際化，說不定還是人類文明中國際化程度最深的層麵，不過現代科學的發現曆程，則發生在定義鬆散的「西方世界」（the West）。在科學革命時期，現代科學從在歐洲完成的研究中習得瞭科學方法，科學革命的歐洲研究又自中世紀時歐洲和阿拉伯國傢的研究工作演化而來，而這些進展追根究底都源齣希臘時代的早期科學。雖然在過去，西方世界曾經從各地習得瞭許多科學知識，諸如來自埃及文明的幾何學、巴比倫文明的天文觀測資料、巴比倫和印度文明的算術技巧還有中國的羅盤……等等，然據我所知，西方世界不曾從外部引進現代科學的研究方法。因此，本書的討論將以史學傢奧斯瓦爾德．史賓格勒（Oswald Spengler）與阿諾德．湯恩比（Arnold Toynbee）所反對的方式開展，僅著重於對西方世界（包括中世紀伊斯蘭文明）的描述；我將鮮少提及西方世界以外的科學史，而對於哥倫布發現新大陸之前的美洲文明那些有趣但完全孤立的科學進展，我則會完全略過不談。
在講述這段故事的過程當中，我將逼近當代曆史學傢極力避免的危險地帶，亦即用現代的標準去評判過往。這會是一本甘冒大不諱的曆史書籍；我並不排斥從現代觀點來批判過去的研究方法和理論。甚至我還揪齣瞭科學偉人犯瞭錯，卻從沒有曆史學傢提及，這樣做總讓我感受到些許樂趣。
曆史學傢曾經殫精竭慮，研究以往偉人成就，多少會誇大他們心目中英雄的功績。我發現這種現象在描述柏拉圖（Plato）、亞裏斯多德（Aristotle）、阿維森納（Avicenna，本名伊本‧西那）、格羅斯泰斯特（Grosseteste）與笛卡兒（Descartes）的著作中尤為常見。然而，我寫作本書的目的，並不是要指責某些過去的自然哲學傢愚蠢；相反的，我想藉由展現這些絕頂聰明的偉人們和我們當前的科學概念相隔是多麼遙遠，來顯示現代科學的發現曆程是多麼地艱難，它的實踐和準則又是多麼地絕非不證自明。這點也可以當作一項警訊，提醒我們，科學也許尚未進展到最終的型態。在本書中的某些段落我會提示讀者，即使科學方法取得如此重大的進展，今天的我們也可能重蹈某些過往的錯誤。
有些科學史學者堅守陳舊的研究方式，極力避免在探討過去的科學時提及現今的科學知識。相對的，我則把用現代知識去釐清過往科學當成本書的重點。舉個實例，希臘化時代（Hellenistic Period）的天文學傢阿波羅尼奧斯（Apollonius）與喜帕洽斯（Hipparchus）曾提齣行星運動的學說：行星是一邊依循本輪（epicycle）運轉、同時也順著均輪（deferent）軌道繞著地球運行。在現代，如果要嘗試僅藉著他們當時所擁有的數據資料，去理解他們究竟如何發展齣該學說，會是項有趣的智力練習，但這實際上並不可行，因為他們使用的數據大多已經遺失瞭。然而，我們明確地知道，在古代，如同今時今日，地球和各行星均循著近似圓形的軌道繞太陽運行；而以此認識為本，我們即可理解，古代天文學傢所能獲得的數據，是如何有可能讓他們發展齣本輪、均輪說。無論如何，當今怎麼可能有人在研讀古代天文學時，忘瞭太陽係中到底是誰繞著誰轉這類的現代知識？
針對想更深入瞭解過往科學傢的研究成果是如何與自然界實存現象達成一緻的讀者，本書在主文之後準備瞭技術性較高的「技術劄記」。若讀者不閱讀這些劄記，也可以跟得上主文的進度；但某些感興趣的讀者可以藉技術劄記獲悉一些物理學和天文學的技術細節，像我自己在準備這些內容時就有這樣的收獲。
當前的科學已經不是剛開始的樣子瞭。科學的成果是中立客觀的。靈感和美學判準雖在科學理論的發展中扮演重要角色，但若要確認這些理論的有效性，最終仍須仰賴公正的實驗，來測試其預測是否準確。數學雖被應用於物理學理論的建構及其衍生結果的計算上，科學卻非數學的分支，而且科學理論無法由純粹的數學推論演繹得來。科學與科技相輔相成，但迴到最基礎的層麵上，科學研究的進行並不是為實用性的理由服務。科學對上帝或來世的存在與否不做任何說明，它的目標在於尋求對自然現象的純自然主義解釋方法。最後，科學是纍積的成果；每項新理論均以近似的方式納入更早的成功理論，甚至可以解釋當這些理論近似有效時，其有效的原因何在。
前述關於科學的種種特質，對古代或中世紀的科學傢來說，全都隱晦不明，而這些特質全是人類在十六、十七世紀的科學革命中曆盡艱難纔得知的。打從最早開端，科學完全不是以現代科學的相貌作為它的發展目標。那麼，我們究竟是如何走到科學革命那一步，還更往前進到我們當前所處的境地？這是我們在探索現代科學的發現曆程時，必須試圖去瞭解的。
圖書試讀
伽利略死於一六四二年，死時仍在阿切特裏接受軟禁。不過類似伽利略著作的擁哥白尼體係書籍則是直到一八三五年纔從天主教會禁書目錄挪除，不過在那之前許久，哥白尼天文學其實早在多數天主教國傢和基督新教國傢所廣泛為人採信。伽利略在二十世紀獲得教會的平反。一九七九年，教宗若望．保祿二世（Pope John Paul II）稱伽利略〈緻剋莉絲蒂娜信函〉已經「建立瞭具有一種認識論性質的重要規範，而這正是融通調閤《聖經》與科學所不可或缺。隨後一個委員會經邀集來調查伽利略案，結果顯示，伽利略時期的教會錯瞭。教宗就此迴應，「當代神學界的錯誤在於，當他們堅守地心說時，心中乃是認為，我們對物理世界結構之認識，理當依循某種方式，由《聖經》經文字麵意義所強行賦予。」（十一章）
就我本人看來，這種說法十分不宜。教會當然不能無視於（如今所有人都認同的）這項認識，承認他們就地球運動的立場一直都是錯的。不過假定教會是對的，而伽利略的天文學理念錯瞭，則教會依然犯瞭錯，他們不該判伽利略監禁，也不該剝奪他的齣版權力，就如同當初他們燒死布魯諾這般異端人士時也犯瞭錯。所幸，盡管我不知道這是否已經受教會明確認可，不過如今他們是不能指望採取這種行動瞭。除瞭某些依然處罰褻瀆或叛教的伊斯蘭國傢之外，全世界已經普遍學到教訓，政府和宗教權威完全不該以刑事罰則來懲處宗教見識，無論該見識正確與否都一樣。（十一章尾）
沒有人能操控天體，所以，第十一章討論的天文學偉大成就，必然都是基於被動觀測所得結果。所幸太陽係中的行星運動比較簡單，單純得在曆經許多世紀運用愈趨精密的儀器投入觀測之後，這些運動起碼都已經能夠正確描述瞭。不過為求解決其他問題，這時就不能隻侷限於觀察和測量，還必須投入進行實驗，並以人為操控物理現象，來測試或提齣概略性理論。（十二章第一段）
就某種意義而論，人類始終在進行實驗，他們使用嘗試錯誤來找齣做成事情的方法，從熔煉礦石到烘焙糕餅等都不例外。本章論題是實驗的開端，我隻專注討論用來發現或測試大自然相關通論的實驗。（十二章）
就我本人看來，這種說法十分不宜。教會當然不能無視於（如今所有人都認同的）這項認識，承認他們就地球運動的立場一直都是錯的。不過假定教會是對的，而伽利略的天文學理念錯瞭，則教會依然犯瞭錯，他們不該判伽利略監禁，也不該剝奪他的齣版權力，就如同當初他們燒死布魯諾這般異端人士時也犯瞭錯。所幸，盡管我不知道這是否已經受教會明確認可，不過如今他們是不能指望採取這種行動瞭。除瞭某些依然處罰褻瀆或叛教的伊斯蘭國傢之外，全世界已經普遍學到教訓，政府和宗教權威完全不該以刑事罰則來懲處宗教見識，無論該見識正確與否都一樣。（十一章尾）
沒有人能操控天體，所以，第十一章討論的天文學偉大成就，必然都是基於被動觀測所得結果。所幸太陽係中的行星運動比較簡單，單純得在曆經許多世紀運用愈趨精密的儀器投入觀測之後，這些運動起碼都已經能夠正確描述瞭。不過為求解決其他問題，這時就不能隻侷限於觀察和測量，還必須投入進行實驗，並以人為操控物理現象，來測試或提齣概略性理論。（十二章第一段）
就某種意義而論，人類始終在進行實驗，他們使用嘗試錯誤來找齣做成事情的方法，從熔煉礦石到烘焙糕餅等都不例外。本章論題是實驗的開端，我隻專注討論用來發現或測試大自然相關通論的實驗。（十二章）
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