撰文｜张卜天（清华大学科学史系副教授）

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“中世纪”（medium tempus, middle ages）一词的字面意思为“中间时期”，一般认为时间跨度为公元476年（西罗马帝国灭亡）至1453年（东罗马帝国灭亡），或5—15世纪（地理大发现），当然除此两种，尚有其它种种划分。“中世纪”一词由彼特拉克（Petrarch，1304—1374）等文艺复兴时期的人文主义者提出，他们当时正致力于复兴古典学术与文化，认为一个长达千年的黑暗与愚昧时代将他们与古代的希腊罗马世界分隔开来。但事实上，中世纪的人并不认为自己生活在两个时代之间，也不觉得自己与古典时代的祖先有任何明显断裂。

在我国，一提起中世纪，人们往往会想起“黑暗”一词。把中世纪说成是“黑暗”的，多出自伏尔泰等18世纪启蒙运动思想家的作品。但是，真正称得上比较黑暗的时期大概只有从西罗马帝国灭亡到公元800年间，而通常所谓的“中世纪”其实并不像我们认为的那样黑暗和停滞不前，文艺复兴也没有我们以前认为的那么光明和突然（[1]，页1）。公元8世纪末已有卡洛林文艺复兴，查理大帝请欧洲的优秀学者来到帝国，兴办学校与图书馆。11世纪末至13世纪出现了大翻译运动，特别是把亚里士多德的著作从阿拉伯文和希腊文译成了拉丁文，大学也在这一时期产生。一般把13世纪称为中世纪盛期（high middle ages），此时经院哲学达到鼎盛。而被称为中世纪晚期（late middle ages）的14世纪，虽然确实是在衰落，但却是科学史上最重要的时期。

本文只讨论中世纪西欧的科学特别是自然哲学，而不谈伊斯兰文明的贡献。它分为五个部分：一、科学与宗教的“冲突神话”；二、中世纪的学术传播和大学；三、中世纪的自然哲学；四、科学与神学的相互影响；五、一些值得注意的问题。

许多人以为，科学与宗教是势不两立，水火不容的。事实上，这完全是一种误解。科学史家现在一般把这种说法称为科学与宗教的“冲突神话”[2]。这种“冲突神话”认为，基督教会与科学在中世纪的持续斗争阻碍了科学的发展，因此把科学革命和近代科学的起源拖延了一千多年。然而，过去半个世纪的学术研究却表明这并非事实。这种说法之所以能够深入人心，与两个人的影响密不可分。第一位是美国历史学家、科学家德雷伯（John William Draper, 1811—1882），他生于英国，《科学与宗教冲突史》（History of the Conflict between Religion and Science, 1874）是其代表作；第二位是美国外交家、历史学家、教育家怀特（Andrew Dickson White, 1832—1918），他是康奈尔大学首任校长，代表作是《基督教世界神学与科学论战史》（History of the Warfare of Science with Theology in Christendom, 1896）。他们都认为，科学史上贯穿着两种对立力量的斗争：一方是越来越强大的人类理智的力量，另一方则是传统信仰的压制。教士们相信《圣经》囊括了所有知识，不能容忍任何思想上的竞争。宗教对科学的干涉已经给宗教和科学造成了可怕的灾难。比如德雷伯说：“我们见证的宗教与科学之间的对立是从基督教获得政治权力时开始的斗争的继续……科学史不仅记录了一个个发现，而且叙说了两种对立力量的斗争：一方是人类理智越来越大的力量；另一方则是源于传统信仰和人的利益的压制。”（[2], p. 1）怀特也说：“今晚，我要向你们概述一场为科学的自由而进行的伟大而神圣的斗争，它已经进行了许多个世纪。这是一场艰苦的较量！相比于亚历山大、恺撒或拿破仑的那些不那么重要的战争，这场战争持续时间更长，过程更惨烈，包围更持久，战术更灵活……在整个现代史上，为了所谓的宗教利益而干涉科学（无论这种干涉是多么小心谨慎），已经给宗教和科学造成了最可怕的灾难，而且向来都是如此。”（[2], p. 1）

科学与宗教的“冲突神话”通常包含这样一些典型说法：科学的原始形式在古代出现，在中世纪被遗忘；中世纪的基督教教会压制了科学发展；布鲁诺因为支持哥白尼的日心说而被罗马教会烧死；伽利略因为拥护哥白尼的学说而被判入狱并遭受折磨；科学革命将科学从宗教中解放出来；女数学家希帕提娅（Hypatia，370—415）被基督徒迫害致死等等[2]。

但只要深入考察就会发现，历史证据往往并不支持这些说法。科学与宗教的关系并没有简单的模式，它们更多是和平共存，既非斗争，也非持续不断的支持，而是复杂的相互作用：冲突、妥协、适应、对话、疏远。即使它们有冲突，也需要在更宽广的背景中来理解。事实上，在历史上的大部分时间里，宗教都有利于科学。科学在初创时都是通过诉诸宗教价值而确立自身，追求科学的人往往会受到宗教冲动的激励，宗教机构也往往是支持大学和科学的主要力量。

从历史来讲，基督教教父们对科学的态度远非那么严厉和敌对。基督教教父担负着确立基督教神学正统的任务，因而如何对待传承下来的希腊学术是他们不得不面对的问题。他们一方面认为，对科学要保持警惕，因为好奇心会使人忘记更高的目标；而且希腊科学中包含着与基督教相抵触的思想，比如希腊人认为世界是永恒的，没有开端；一些占星学家主张世界是决定论的，由星体的排列结构严格决定等等。但另一方面，他们也认为异教知识可以服务于宗教目的，比如注释《圣经》，尤其是创世内容，解释三位一体学说等等。还有一些异教知识则有计时、机械等实际价值。 

当然，坚决反对科学的教父论述并非没有，德尔图良（Tertullian，约160—约220）便是明显的例子。他曾说：

但是，要从浩如烟海的教父著作中找到持这种观点的话并不容易。德雷伯、怀特等人都选择了这段话来证明科学与宗教的冲突，是因为他们找不到其他同样具有敌意的教父作家来提供支持。他们不知道，德尔图良其实并非教父思想的代表，而是一个例外。

事实上，关于教父对科学的态度，在中世纪占主导地位的乃是圣奥古斯丁的婢女原则，它最有力地影响了基督教对于自然和自然科学的态度。依此原则，就研究自然现象可以服务于更高的目标——比如注释《圣经》而言，科学是有价值的和合法的。奥古斯丁说：

但是，这并无价值的知识未必一无是处，因为

同时，

科学作为神学的婢女可以理解为，科学本身不是目的，而是解释圣经的手段，颂扬上帝是科学研究的最终目标。研究外在的可见世界可以使我们沉思世界的不可见的精神本质，从而更好地爱上帝和崇拜上帝。

问题是，作为“婢女”的科学是否还是科学？回答是肯定的。首先，在西方历史上，科学研究往往都是某种意识形态、社会事业、实用目的或盈利项目的婢女，比如研制原子弹是为战争服务的，现代制药公司也在很大程度上被商业利益所驱动。更重要的是，中世纪的科学其实有很大的独立性，它并不像我们想象得那样处处受教会和神学压制。随着逐渐证明自己的可靠性，这位婢女将变得高度自治和独立。从某种意义上讲，所谓“婢女”恰恰证明，她是“主人”所不可或缺的。

拉丁百科全书家

当希腊科学在阿基米德和欧几里得的著作那里达到最高峰时，罗马开始在地中海崛起。虽然罗马人惊叹于希腊人的思想成就，但罗马人是一个实用的民族，科学和哲学或者被忽视，或者被置于很低的地位，科学研究基本陷于停滞。希腊人对中世纪的大部分影响是通过罗马人对希腊原著的改编而产生的。希腊人的科学遗产经过浓缩和窜改，保存在罗马的百科全书中。典型的作品有瓦罗（Marcus Terrentius Varro，前116—前27年）的《学科九卷》（Disciplinarum Libri IX）、塞内卡（Seneca，前4—65年）的《自然问题》（Naturales Quaestiones）、老普林尼（Pliny the Elder，23—79）的《自然志》（Historia naturalis）等等。

公元395年，罗马帝国分裂为东、西两部分，讲拉丁语的西方逐渐失去了同讲希腊语的东方的文化交流。在东方的拜占庭帝国，古代学术延续得相对较好，古代文本用古希腊语保存下来。而在拉丁西方，由于懂希腊语的人日渐稀少，如何了解希腊学术的问题开始突显出来。对于科学而言，那的确是个黑暗时代，希腊科学原著大都没有翻译过来。公元4世纪到8世纪，拉丁西方的一些有识之士感受到了这种危机，他们或者将希腊哲学文献翻译成拉丁文，或者用百科全书等形式将当时能够获得的知识（无论是基督教的还是异教的）记录下来，以此来保存古代的学术。这些人有时被称为拉丁百科全书家（Encyclopedists），其代表人物有：卡尔西迪乌斯（Calcidius，活跃于4世纪）、马克罗比乌斯（Macrobius，活跃于5世纪初）、卡佩拉（Martianus Capella，活跃于约公元410—439年）、波埃修（Boethius，约公元480—524年）、卡西奥多鲁斯（Cassiodorus，约公元488—575年）、伊西多尔（Isidore of Seville，约公元560—636年）和可敬的比得（Venerable Bede，约公元673—735年）等等。这些百科全书家虽然没有创造新的知识，对思想并无任何原创性的贡献，但学术的火种因此而没有完全熄灭，使学术度过了最为艰难的时期。他们的书籍成为中世纪特别是1200年以前西欧人受教育的基础读物，决定了西方对自然的了解以及思考自然的方式，对欧洲的历史和文化产生了深远影响。

这其中，卡尔西迪乌斯将《蒂迈欧篇》的大约三分之二译成拉丁文，并加以评注。在以后的800年中，这是西欧唯一知道的柏拉图文本；马克罗比乌斯著有《关于<西庇阿之梦>的评注》（Commentary on the Dream of Scipio），这是对新柏拉图主义哲学的很有影响的解释，包括算术、天文学和宇宙论的内容；卡佩拉的《菲劳罗嘉与墨丘利的婚姻》（Marriage of Philology and Mercury）是中世纪极为流行的七艺课本；卡西奥多鲁斯的《圣俗学识指导》（Institutiones Divinarum et Saecularium Litterarum）讨论了如何学习《圣经》和七艺；伊西多尔的《词源》（Etymologies）试图通过拉丁词的词源来解释宇宙万物的结构和各种知识，堪称拉丁西方的《说文解字》。它可能是拉丁西方知识界在一千年里影响力仅次于《圣经》的书，现存抄本近一千部，数量仅次于《圣经》，是早期中世纪思想文化史极为重要的资料；可敬的比得是史学名著《英吉利人教会史》（The Ecclesiastical History of the English People)的作者，在科学方面著有《论事物的本性》（On the Nature of Things）。

需要着重提一下波埃修，他被称为“最后一个罗马人和第一个经院学者”，曾经希望翻译柏拉图和亚里士多德的全部著作，但未能完成。他翻译了亚里士多德的《范畴篇》和《解释篇》，即所谓的“旧逻辑”，在数个世纪里，这几乎就是西欧人所了解的全部逻辑知识。他还创造了“四艺”（quadrivium，字面意思为“四种道路”）一词，指算术、几何、天文、音乐。这四门学科都属于数学学科，因为算术研究的是离散的、静止的量，几何研究的是连续的、静止的量，天文研究的是连续的、运动的量，音乐研究的是离散的、运动的量。波埃修根据流传下来的希腊语著作编写了基本的算术、几何和音乐著作，对中世纪早期的影响极大。

12世纪的复兴和理性主义倾向

到了12世纪，文化及经济开始复苏，经济力量的杠杆慢慢开始从地中海东部地区转移到西欧，许多历史学家都把文艺复兴的起源追溯到了这个时期。西欧人口增长了三四倍，农业革新层出不穷，食物供给大幅增长，城市化大大加速，经济迅速发展，这些因素都促进了学校和文化的发展。与伊斯兰文明的思想接触使西欧重新发现了古典传统。此时还出现了马蹄铁和马颈轭，马力得到有效利用。曲柄、独轮手推车、水车、风车也都在这一时期出现或得到改进。这些技术成果在今天也许显得微不足道，但可能只是因为它们过于基本，以致我们已经很难感觉到它们对当时的重要性。学者们努力恢复和掌握拉丁文经典，认为异教文献和基督教文献可以相互协调。12世纪自然哲学的一项重要任务便是将柏拉图的创世论述与《创世纪》的记述调和起来。

从12世纪开始，神学对宇宙和上帝的解释开始受到希腊自然哲学和科学的威胁。12世纪出现了一种自然主义倾向，即越来越坚持完全用自然主义术语来解释自然现象，把上帝的直接干预仅限制在创世的最初一刻，此后发生的事件都是自然原因的结果。根据这种自然主义，仅仅通过诉诸上帝的绝对能力或《圣经》段落来解释原因和现象就等于承认自己无知。孔什的威廉（William of Conches，约1080—约1154）的话很有代表性：“他们对自然的力量一无所知，还希望有人陪他们一起无知，他们不想让人研究任何东西；他们想让我们像乡下人一样盲信，不去追问事物背后的理由……但我们说，任何事物背后的理由都应当去寻求……如果他们得知有人在作此探究，便会大呼小叫此人是异端，他们更信靠自己的僧袍而不是智慧。”（[5]，页232）于是，自然成了一种自行运作的东西，一个有规律的、井然有序的和谐整体，可以由人的理智来探究。“自然的日常进程”（common course of nature）概念被发展出来，只有神的干预才能中止自然的日常活动。

这种自然主义倾向进一步拓展为理性主义倾向，即把理性方法用于一切人类活动领域，包括神学。在基督教的历史上，理性的力量得到了前所未有的颂扬。但这并非理性第一次运用于神学，区别在于此时神学家运用哲学方法的努力程度。其典型表现是安瑟尔谟（Anselm of Canterbury, 1033—1109）对上帝的本体论证明。他从上帝的概念直接推出上帝的存在，认为人心中都有一个上帝的观念，这个观念本身的意思是最伟大者。但如果它仅仅存在于人的思想中，而不实际存在，则还可以设想一个更伟大者，这是矛盾。所以，上帝必然存在。

这标志着把科学与神学分离开来的初次尝试。不过，分离并不意味着科学可以为自身的目的而被追求，相反，科学被用于解释《圣经》和神学问题意味着，科学侵入了神学的领地。其潜在危险是，理性可能导出与信仰不同的回答。这为科学与神学在13世纪的对抗种下了种子。

11世纪末—13世纪的大翻译运动

在12世纪之前，西欧的科学文献只有少量亚里士多德的逻辑著作、一些医学著作、柏拉图《蒂迈欧篇》的大约三分之二、少量占星学著作和一系列百科全书。从12世纪开始，亚里士多德的阿拉伯语和希腊语文本被逐渐译成拉丁语。

在把阿拉伯语译成拉丁语的翻译家中，最著名的是克雷莫纳的杰拉德（Gerard of Cremona，？—1187）。仅他一人就把92部阿拉伯语著作译成了拉丁语，其中包括《天文学大成》、《几何原本》、亚里士多德的基本著作、盖伦的著作、阿维森纳的《医典》等等。而在把希腊语著作译成拉丁语的翻译家中，最著名的则是穆尔贝克的威廉（William of Moerbeke，约1215—约1286）。他至少有48部译著，其中包括除《前分析篇》和《后分析篇》之外的几乎所有亚里士多德著作、古代晚期关于亚里士多德著作的一些评注，以及阿基米德的几乎全部著作。这样，到了13世纪末，亚里士多德的几乎全部著作、盖伦传统的医学著作、古希腊和伊斯兰世界的大量数学著作和天文学著作都被译成了拉丁语。

中世纪大学的兴起和艺学院的课程

大学是中世纪欧洲的独创，世界上其他所有文明都没有出现类似的东西。大学的前身是11、12世纪由教会创办的大教堂学校（cathedral school），巴黎、奥尔良、托莱多、夏特尔、科隆等许多欧洲城市中的大教堂学校都成为吸引学生和教师的思想中心。大学最初类似于行会或社团，学生和教师联合起来以保障自己的权益，获得法律保护。大学有权确立教学计划、授予学位、规定学费、任免老师、豁免征税，并获得教皇和君主的支持。这些特权使得大学成为一种强大的机构，对中世纪的社会乃至世界文明产生了极大影响。早期创立的著名大学有博洛尼亚大学（1150年）、巴黎大学（1200年）、牛津大学（1220年）等。

通常的中世纪大学最多分为四个学院，即艺学院（faculty of arts）、法学院、医学院和神学院。要想进入更高级别的法学院、医学院或神学院学习，通常必须先在艺学院学习八年左右。艺学院是普通大学四个学院中最大的一个。这是历史上第一次为讲授科学、自然哲学和逻辑而创立一个机构，也是第一次以科学课程作为四至六年高等教育学习的基础，而自然哲学正是其中最重要的组成部分。事实上，很少大学有神学院，因为大多数学生都无法满足研究神学的要求。在希腊-阿拉伯科学和自然哲学被引进之前，中世纪的“艺学”教育以七艺[即由语法、修辞和逻辑（亦称辩证法）组成的“三艺”（trivium），以及由算术、几何、天文学和音乐组成的“四艺”]为基础。随着亚里士多德的著作和希腊－阿拉伯科学在12世纪末和13世纪的引入，传统七艺不再占据首要地位，而是成为通向自然哲学的门径。新的学术改变了七艺的内容。旧的四艺中有三门学科——算术、几何和天文——被希腊-阿拉伯科学大大丰富了。七艺中的三艺也被拓展了，特别是逻辑或辩证法领域。在七艺中，逻辑首先受到新学术特别是亚里士多德“新逻辑”的影响，“新逻辑”包括一些直到12世纪才为西方所知的亚里士多德著作——《前分析篇》（Prior Analytics）、《后分析篇》（Posterior Analytics）、《论题篇》（Topics）和《辩谬篇》（Sophistical Refutations）。然而，除了传统三艺中的逻辑，自由技艺中的四艺学科也逐渐淡出，取而代之的则是成为主角的亚里士多德哲学。亚里士多德的哲学被分成三部分，统称“三种哲学”，即自然哲学、道德哲学和形而上学。本文所说的科学大致指的就是自然哲学。

自然哲学和中间科学

在《形而上学》中，亚里士多德将科学分为理论科学或思辨科学（讨论知识）、实践科学（讨论行动）和创制科学（讨论制造有用的东西），其中理论科学又分为三部分：（1）神学或形而上学，讨论能够独立存在的、不变的事物，即神和诸种精神实体；（2）数学，讨论从物体中抽象出来因而不能独立存在的、但又是不变化的事物，如数和几何形体；（3）自然哲学或物理学，讨论能够独立存在的、可变的、拥有内在运动源泉的事物，既包括有生命的东西，也包括无生命的东西。其中（3）的内容大致对应于中世纪所说的自然哲学（[6], p. 148）。从最宽泛的意义上讲，自然哲学就是关于物理世界中运动和变化的研究，它考察的是独立存在并且能够运动和发生变化的物体。中世纪的自然哲学本质上就是亚里士多德的自然哲学，它所研究的对象包括：一般意义上的变化和运动，天体的运动，元素的运动和转化，自然事物的生灭，位于月下区上方的大气现象以及对动植物的研究等等。炼金术、魔法以及大部分占星术则不属于自然哲学的范畴（[7]，页166）。中世纪自然哲学用以解释自然界的概念不是近代科学所使用的时间、空间、质量、能量等等，而是实体、本质、质料、形式、质、量等亚里士多德哲学范畴。

中世纪的哲学几乎完全基于亚里士多德的著作，艺学教师们大都视自己为亚里士多德的继承者，认为他就是理性分析的化身。在13、14世纪，研究自然哲学的最常见方法就是给亚里士多德论自然的著作做评注，或者就其中的某些问题进行专门讨论。这些著作主要是《物理学》（Physica）、《论天》（De caelo）、《论生灭》（De generatione et corruptione）、《气象学》（Meteorologica）、《论灵魂》（De anima）、一些生物学著作以及被称为《自然短论》（Parva Naturalia）的一些现在看来是生理学方面的短篇著作，其中又以《物理学》最为重要。自然哲学不仅被认为是基础教育的一部分，而且也被看成解决神学和医学问题的一种工具。

比较特别的是数学。数学包括算术和几何，它与自然哲学的关系是一个重要而复杂的问题，中世纪学者对此的看法时有不同。由于数学对象是从物体中抽象出来的，所以数学研究的是物体的可以度量和量化的方面，而不是物体本身。古希腊时期，数学在自然哲学中的应用仅限于静态的结构，如静物的平衡，或者天的匀速圆周运动（可以说既静止又运动）。到了中世纪，这些涉及数学在自然现象中的应用的科学被称为“中间科学”（scientiae mediae），因为它们被认为介于自然哲学和纯数学之间，如天文学（运用的是几何）、和声学（运用的是算术）、光学（运用的是几何）、静力学（在中世纪被称为“重量科学”[scientia de ponderibus]，运用的是几何）等等（[6], p. 153）。虽然这些中间科学并非严格地属于自然哲学，但包括阿奎那（Thomas Aquinas，1225—1274）在内的许多哲学家都认为，中间科学更多地属于自然哲学而不是数学。中间科学有时也称为“精确科学”（exact sciences）或“从属科学”（subalternate sciences）。

中世纪的宇宙

中世纪的宇宙框架主要由三方面复合而成：一是源于亚里士多德自然哲学中的宇宙论思想；二是《圣经》文本中的一些观念，特别是《创世纪》中的创世记述；三是在基督教神学内部发展起来的关于神、天使和灵魂的传统观念和教义。宇宙是一个巨大的、独一无二的、有限的物质天球，处处充满了物质。宇宙天球被分成了许多层层相套的子天球或球壳。在这个巨大的天球及其子天球内部有两个截然不同的部分：天界和地界。天界始于月亮天球的凹面，上至恒星天球，甚至是世界的最外层天球——最高天，一般认为有福者就居住在这个光芒四射的地方。天界充满了完美的、不朽的以太，它的一个主要性质就是能够自行作均匀圆周运动，或者被其他某种东西（如某个灵智或天使）所推动。由于天界均由这种以太构成，所以同心排列的天球（数目一般认为从八个到十一个不等）携带着恒星和七颗行星围绕着我们这个球形宇宙的中心作匀速圆周运动。共有八个天球携带着天体：第八个天球携带着所有恒星，下面的七个天球携带着七颗行星，每颗行星一个天球。

地界是不断变化的。一切物体背后的基础都是原初质料（prime matter），它没有独立的存在性。只有配上冷－热、湿－干这两对对立性质中的两种作为形式，才能形成地界的四种元素。具体搭配为：热+干——火；热+湿——气；冷+干——土；冷+湿——水。实际物体并非单纯的元素，而是由两种以上的元素构成的复合体。从这个角度讲，形式质料学说要比四元素说更基本。月下世界分成火、气、水、土四个同心区域，每个区域都是某种元素的自然位置，如果不受阻碍，该种元素就会自然地朝它作直线运动。土是绝对重，火是绝对轻，水和气则是居间元素，为相对重和相对轻。实际物体的运动取决于起主导作用的元素的轻重。

天界则是不变不朽的。在《论天》中，亚里士多德将月下世界四种元素（土、水、气、火）的直线自然运动与天界的自然运动相对照，因为行星和恒星似乎作着规则的圆周运动。直线是有限的、不完整的，而圆则是封闭的、完整的，这种对比使亚里士多德确信，圆必定天然优越于直线。既然单纯由某种元素构成的物体作直线（向上和向下）的自然运动，亚里士多德断言，天体所作的圆周运动必定与一种不同类型的纯元素相联系，那就是第五元素——以太。

中世纪的运动观念与“力学”成果

3.1 亚里士多德对运动的分类

按照亚里士多德的理论，一切从潜在到现实的过程都是运动，最基本的运动有三种，分别对应于质（qualitas）、量（quantum）和位置（locus）三种范畴，即①质的运动或质变（alteratio），如变热、变红、变得更勇敢等等。在质变过程中，质的强度（intensity）会增强（intensio）或减弱（remissio）；②量的运动或量变。在量变过程中，物体的体积会增大（augmentatio）或减小（diminutio）；③位置运动（motus localis），即我们现在一般理解的空间中的位移。在中世纪，最重要的运动类型是质变和位置运动。需要注意的是，质的运动与位置运动同样基本，甚至更为重要。它们之间经常会作类比，特别是，位置运动速度的增加类似于质的强度的增强，正是由于这种类比，才产生了中世纪的运动学成果。

3.2 动力学和运动学

现代力学可以分为静力学、动力学和运动学。就其区别而言，大致可以说，静力学研究的是物体的平衡；动力学考察的是运动的原因，侧重物体运动与所受力的关系；运动学考察的则是运动的结果或运动本身，不讨论物体与所受力的关系，侧重对运动的时空变化的数学描述。速度、加速度、瞬时速度、匀速运动、匀加速运动、非匀速运动等基本概念的定义都是中世纪运动学的重要组成部分。

3.3 牛津学派和巴黎学派

我们可以依照惯例，将14世纪的自然哲学家按地域和风格大致分为两大学派——牛津学派和巴黎学派：

①牛津学派通常被称为“牛津计算者”（Oxford Calculators）或“默顿学派”（Mertonians），其代表人物主要是布雷德沃丁（Thomas Bradwardine，约1300—约1349）、海特斯伯里（William Heytesbury，1313—1372/3）和斯万斯海德（Richard Swineshead，活跃于约1340—1355）等人，其主要著作分别是《论运动速度的比》（Tractatus de proportionibus velocitatum in motibus，1328年）、《解决诡辩的规则》（Regulae solvendi sophismata，1335年）和《算书》（Liber calculationum，早于1350年）。

②巴黎学派也称“布里丹学派”，其代表人物主要是布里丹（Jean Buridan，约1300—约1358）、萨克森的阿尔伯特（Albert of Saxony，约1316—1390）和奥雷姆（Nicole Oresme，约1320—1382）等人。奥雷姆可能是中世纪最著名的自然哲学家，他的主要著作有《论质和运动的构形》（Tractatus de configurationibus qualitatum et motuum，14世纪50年代）等等（[8]，页14—16）。

布雷德沃丁是牛津计算者的领袖人物。他在《论运动速度的比》中，将严格的比例论方法运用于动力学领域，试图用数学关系将运动物体速度的变化与确定速度的推动力和阻力的变化联系起来，找到一个能够表示推动力、阻力和速度之间关系的精确的数学法则，从而更加符合当时的自然哲学。他在《论运动速度的比》中给出了一个运动定律，用现代术语来说就是，随着推动力F与阻力R之比几何地增加，速度V算术地增加。这一定律或函数后来成为14世纪自然哲学家在讨论速度变化时所共同遵守的前提。

海特斯伯里在《解决诡辩的规则》中不仅定义了匀速运动、匀加速运动、瞬时速度，它们本质上与伽利略后来给出的定义一致，而且还给出了中世纪最著名的运动学成果—— “默顿规则”（Merton Rule）或中速度定理（Mean Speed Theorem），用现代的语言来说就是：一个物体匀加速运动所走过的距离，等于这个物体在同样时间内以初速度和末速度的中间值匀速运动所走过的距离。而这正是伽利略在《关于两门新科学的对话》中讨论自由加速运动时所给出的定理。奥雷姆则用一种图示法直观而清晰地证明了默顿规则。

中世纪科学史中最常被人提及的成果是以布里丹的冲力（impetus）理论为代表的动力学内容，因为近代科学与它似乎有更直接的联系。亚里士多德认为，凡运动者皆为他者所推动，没有与运动物体相邻接的推动者，运动是无法维系的。但这样一来，受迫运动的原因问题，或抛射体运动问题，便成为亚里士多德及其评注者难以解决的问题：石头在与投掷石头的手脱离接触之后为何还能继续向前运动？亚里士多德假定，初始的推动者不仅使石头开始运动，同时也发动了石头周围的那层空气，石头在这层空气的作用下继续向前运动，同时下一层空气又接着被发动。这样一层层空气传下去，直到最后那层空气无法被发动，石头才开始直线下落。这种理论从古代开始就一直有人批评，比如指责空气介质既要提供动力，又要提供阻力，这是不可能的。布里丹提出了一种冲力理论来解决这个问题。他把冲力设想为初始推动者传给物体的一种性质，其本质就是使受到它作用的物体运动，冲力的大小为物体的速度乘以物质的量（quantity of matter）。冲力初始的量将保持不变，除非被外界阻力所减弱或耗尽。冲力理论不仅可以用来解释抛射体运动、物体下落为什么会加速（冲力引起加速，加速又产生额外冲力），而且还能解释天球的运动（因为天界没有阻力，创世时天球中已经被注入冲力）。布里丹暗示，如果将运动的所有阻力撤除，那么物体一旦开始运动，很可能将永远沿直线匀速运动下去。所以有科学史家认为，冲力理论距离惯性定律似乎只有一步之遥。但布里丹未能对冲力理论的这个潜在的惯性推论详加阐述，这也许是因为在一个有限的亚里士多德世界中，在理想条件下永远直线运动下去这一观念很荒谬。而且对他们而言，一切运动事物都是被其他事物推动的，推动力消失，运动就消失。运动仅仅是一种由外界引起的过程，而不是运动物体本身的一种可以自行保持的状态。而近代科学中的运动却不需要力的作用。不过也正是这种运动理论，才使得14世纪物理学与近代物理学有根本不同。冲力理论的影响一直持续到16 世纪，伽利略早年著作中就曾运用过这个理论。

需要特别注意的是，中世纪并没有一个专门的学科被称为“力学”，也没有“运动学”和“动力学”这样的称呼。只不过在亚里士多德物理学的一般框架下，14世纪牛津大学和巴黎大学的一些自然哲学家所做出的一些成就，可以类比于今天所说的“运动学”和“动力学”，它们构成了从亚里士多德物理学到17世纪力学的一种过渡。由于它们显得与近代科学很相似，所以更要注意其不同的哲学、神学、逻辑背景。

亚里士多德学说与神学的主要冲突之处

基督教神学与亚里士多德学说之间存在着严重冲突。这主要表现在，亚里士多德认为世界是永恒的，宇宙没有开端和终结，这与基督教所主张的上帝从无创造世界相抵触；亚里士多德认为灵魂不能与肉体分离，因为形式不能与质料分离，所以灵魂不是永恒的，这与基督教所主张的灵魂不朽相矛盾；亚里士多德学说的决定论倾向也威胁了基督教的上帝绝对能力教义，没有给基督教的神迹留下余地；此外，占星学最终依赖于亚里士多德哲学，这威胁了基督教主张的自由意志。其潜在危险是，这暗示了经验和理性可能成为获得或检验真理的唯一途径，圣经启示和教会传统不可能是真理的来源，理性既是哲学论断也是神学论断的标准。

在13世纪被引入拉丁世界的亚里士多德著作的这种潜在威胁早已被教会和神学家注意到。尽管冲突并不一定会发生，但没过多久还是降临了。受影响最大的是巴黎大学，它不仅拥有中世纪晚期最著名的神学院，而且还有最大、最出色的艺学院之一。然而，这些冲突不应模糊一个重要事实，那就是翻译过来的亚里士多德著作受到热烈欢迎，而且广受艺学教师和神学家的尊崇。事实上，亚里士多德的哲学被热情地接受了，反对它的力量纵然百般努力，却也奈何不得。

1277年大谴责

早在1210年和1215年，巴黎大学就已经禁止在艺学院讲授亚里士多德自然哲学，但没能奏效。1231年，教皇格里高利九世颁布通谕，承认亚里士多德哲学的价值和危险，责令在亚里士多德自然哲学著作中“清除所有有疑问的错误”。但后来不了了之。到了1255年，亚里士多德的著作不仅被正式认可，而且构成了艺学课程的核心。1270年，巴黎主教埃蒂安·唐皮耶（Etienne Tempier）谴责了源于亚里士多德学说或阿威罗伊评注的13个条目。1277年，教皇约翰二十一世委派时任巴黎主教的唐皮耶进行调查。在神学顾问的建议下，唐皮耶在3月的三周之内宣布对219个命题进行谴责，宣扬这些命题的人会被革除教籍。1277年受谴责的219个命题大都与亚里士多德的自然哲学直接相关。这些命题主要涉及世界的永恒性、决定论、否认个人不朽、否认自由意志等等。不过，这一禁令并不典型，它只是由巴黎主教颁布的，影响具有地方性，因而如牛津大学就没有受到什么影响。

事实上，在科学与神学的关系史上，除了13世纪60、70年代的例外，中世纪晚期是一段相对平静的时期。因为经院自然哲学家－神学家知道如何将一门学科从属于另一门学科，使它们避免冲突，在各自领域内进行研究。

神学与哲学的独立性

至此已大致可以认定，在中世纪，哲学与神学的对立更多只是表面上的。其时经院学者大都持一种“双重真理论”的看法，即亚里士多德的哲学和基督教神学是通向真理的两条道路，每一条都可以信赖。哲学不可能与神学或信仰相矛盾。理性既不能证明也不能否证信仰的真理，但能够帮助理解信仰。哲学与神学互不干涉，严禁用神学来作哲学论证；哲学著作中倘若出现《圣经》中的语句，那只是为了作为例子或补充支持，而不是作为论证。大阿尔伯特和阿奎那都试图避免把神学与自然哲学混在一起。阿奎那认为，亚里士多德是最伟大的哲学家，他已经在不借助启示的情况下获得了人最高层次的思想。神学与哲学的关系是完整与不完整、完美与不完美的关系。研究哲学可以服务于信仰，因为哲学可以证明信仰的前提，如上帝的存在性和唯一性；通过运用来自自然界的类比，可以阐明信仰的真理；哲学还可以驳斥反对信仰的主张。上帝既是《圣经》又是自然之书的作者。指导自然之书的是理性，《圣经》则是直接的启示，虽然因为有些段落模糊不清，它需要解释。两书具有相同的作者，因此不可能相互矛盾。科学与启示完全可以携手前进。

虽然中世纪的自然哲学家相信，上帝如果愿意，可以随时随地改变任何事物，但他们也相信，这种情况是很少发生的。他们试图研究“自然的日常进程”，而不是异常行为或奇迹。他们将这一方案称为“合乎自然地说”（loquendo naturaliter），即通过自然科学而非信仰或神学来言说。这种表述之所以能够在中世纪自然哲学中出现并且被广泛使用，是因为中世纪的自然哲学家们认为自己的首要任务就是用纯理性和世俗的术语去解释世界的结构和运作。他们认为自己是理性的守护者，对身为哲学家感到自豪。如果可以随心所欲，自然哲学家也许会把理性应用于包括神学在内的一切知识领域。倘若得出与启示相冲突的结论，尽管他们最终还是基于信仰而服从启示，但他们会认为哲学是理解世界的有力工具，哲学由此有必要独立于神学。

神学对科学的影响

对上帝绝对能力的强调是1277年大谴责最突出的特征，即神能够创造一切不包含矛盾的东西。自然哲学家们可以一般地援引上帝的绝对能力，超出亚里士多德自然哲学来分析问题，进入逻辑可能性的领域。只要不违反矛盾律，一切逻辑可能性都可以被考虑。虽然中世纪的自然哲学家在很大程度上接受了亚里士多德所描述的世界，但他们也创造了另一个世界，他们不仅不同意亚里士多德对现实世界的一些解释，而且把他们的想象运用于亚里士多德认为“自然不可能”的事物上，这经常称之为“根据想象”（secundum imaginationem）的推理。正因为此，中世纪科学史的奠基人皮埃尔·迪昂（Pierre Duhem）才宣称：1277年是近代科学的诞生日期。不过，对1277年大谴责到底对科学发展起多大积极影响，学界是有争议的。我们这里只给出比较流行的说法。

比如有科学史家认为，对命题34（“上帝无法创造出多个世界”）和命题49（“上帝无法沿直线推动天，因为这样一来便会留下真空”）的谴责对近代科学的产生便有积极影响，因为对它们的否定可能会得出推论：（1）可能存在多个世界；（2）没有一个独特的、具有优先地位的宇宙中心；（3）各个世界之间可能存在真空；（4）无限真空等同于上帝的无限性，或被上帝充满；（5）被上帝充满的空间必然具有神性，如均一性、不变性、能够与物体共存、不构成阻碍等等。这实际上与科学革命时期的空间性质并没有多少不同。

中世纪自然哲学家试图表明，被亚里士多德视为荒谬和不可能的一些观念实际上是可能的和可理解的，虽然它们存在的可能性很小。因此，中世纪晚期的自然哲学通常只是假设性的，与经验研究无关，它们往往只是一些纯形式练习，他们根本不关心所讨论的情形是否真的与实在相符合，或者是否可以用实验检验。因此，有科学史家把中世纪的自然哲学称为“没有自然的自然哲学”或“没有测量的物理学”。一个例子是，默顿规则的一个推论——在一个从静止开始的匀加速运动中，在后半段时间里通过的距离是前半段时间里通过的距离的三倍——似乎可以进行实验检验，然而就目前所知，直到1545年左右，西班牙经院哲学家多明戈·德·索托（Domingo de Soto）才第一次将默顿规则用于自由落体运动。

至于为什么中世纪没能发展出一种实验方法，也许来源于从亚里士多德那里继承的实体概念。对亚里士多德而言，每一实体都拥有一种内在本原主导着它的发展和存在，这一本原几乎总是与其外部环境和谐运作。科学的观念就是去认识和理解这些内在本原或形式的运作。在这样一个世界里，受控实验不会起什么作用，因为它们会干扰任何实体的常规环境，从而阻碍我们认识它的真实本性。而不干扰实体环境的实验并不会比其自然运作本身给出更多的信息。因此，实验往坏了说会起阻碍作用，往好了说则是多余的。科学家唯一的理性态度就是“服从于”自然界，让它如其所是地自行运作。

科学对神学的影响

在中世纪，科学对神学的影响主要体现在两方面：

一方面是对《圣经》以及其他神学著作的评注需要大量运用自然哲学知识。尤其是关于《创世记》中创世六日的评注，这一传统从古代晚期一直持续到17世纪。此外还有关于隆巴德（Petrus Lombardus，？—约1160）《箴言四书》（Sentences）的评注。《箴言四书》是中世纪标准的神学教科书，所有神学学生都必须对它进行讲授和评注。它包括四卷，分别讨论上帝、创世、道成肉身和圣事。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运动等内容。对它的评注需要大量运用科学、数学和逻辑。

另一方面则体现为中世纪晚期自然哲学和数学的概念与技巧被大量运用于与创世无关的神学问题，涉及上帝的绝对能力、无限、与受造物的关系，以及自由意志、罪等等，由此构造出了一些全新的神学问题。其中所运用的数学概念包括：比例、极限、无穷级数、无限大和无限小、潜无限和实无限等等。涉及无限的问题包括：上帝的无限属性（能力、存在和本质），上帝可能创造的无限的种类，上帝与造物的无限距离（“种的距离”问题），世界可能的永恒性，天使问题等等。于是，一些神学问题实际上成了自然哲学问题，因为它们都需要借用自然哲学的工具进行分析。

以天使问题为例，在自然哲学的影响下，出现了一些新的天使问题，它们涉及时空的连续性和无限的构成。比如神学家会问：“天使是否处于一个位置？”“一个天使是否可以同时处于几个位置？”“几个天使是否可以同时处于一个位置？”“天使是否可以从一个位置移到另一个位置？”“天使的运动是瞬间完成的还是需要一段时间？”等等。有学者不无道理地称其为“天使物理学”问题。至于我们经常挂在口头的一些说法，比如“中世纪陈腐的经院哲学经常探讨一些诸如‘针尖上能站几个天使’这样的无聊问题”，则来自于启蒙主义者的捏造，目的是嘲笑和诋毁中世纪的自然哲学。

“科学”的现代含义不适用于中世纪

首先，中世纪科学要与技术区分开。当时的科学与技术没有今天那样密切的相互影响。工匠们对科学家的理论并无了解或应用。科学家也没有想到用理论知识为人类的进步服务，而是为理论知识本身而追求知识。

其次，我们虽然说“中世纪科学”，但这并不意味着科学在中世纪是一项独立的事业或职业。经院学者们所受的训练是所有哲学，可以讲授任何课程。所有现在认为是科学的东西都是哲学的分支，它们仅仅是中世纪学者全部技能的一小部分。在这个意义上，中世纪的科学就是哲学。

最后，不同学科之间渗透很深。比如神学家可以自由运用他在艺学院所学到的所有学问，神学论著中含有对各种物理问题的大量讨论。他们可以利用这种跨学科界限的极大自由来追求任何引起思想兴趣的东西（[9], pp. 12—14）。

如何评价中世纪学者的科学成就

在评价中世纪学者的科学成就时，我们不应以它们是否与近代科学的某些特征相似为标准，而要看它们是否能够更好地反映那个时代的精神特质。比如我们现在之所以重视地球旋转的可能性等问题，皆因为它们与哥白尼的联系而被突出，我们关心运动学概念的定义和默顿规则，也是因为它们与伽利略的成果有联系。而事实上，中世纪关于与近代科学毫不相似的自然哲学问题的讨论远远多于关于地球旋转等问题的讨论。中世纪对天使运动的分析也许更能帮助我们理解中世纪的实质性内容[10]。

此外，我们也不要期待中世纪学者会把结果应用于自然（比如将默顿规则与自由落体运动联系起来），也不要因为没有作出这种应用而批判他们。在他们看来，自由落体运动的关键并非速度到底是正比于空间还是正比于时间，他们甚至可能根本不知道这种区分。

最后，描述科学革命的“范式”模型并不适用于中世纪，因为中世纪的科学乃是哲学的一部分，哲学中许多相互竞争的理论要比在科学中更可以容忍。

基督教与近代科学的内在关联

基督教与以西方近代科学为代表的科学是有文化相关性的。在世界的各种文明中，之所以只有西欧产生了近代科学，基督教是一个至关重要的因素。这是因为：

第一，既然圣经启示中的上帝在创造活动上是有条不紊的。那么，万事万物都有固有的规律，可以理解和可以预言，这些都成为任何理性或科学活动的基础。

第二，根据圣经的说法，世界是被创造出来的，这样便把所有物质存在都置于同一层次。得到强调的只有万物的量的差别，而非质的差别。这样便为科学革命时期自然的数学化打下了基础。

第三，早在12世纪就开始用“机械、机器”（machina）一词来指自然，机械设计以14世纪的机械钟达到顶峰，它不仅为测定时刻的准确性树立了新标准，也为哲学家提供了一个关于自然本身的新的隐喻。这为近代机械自然观的出现做好了准备。

第四，根据圣经的说法，人是以神的形象创造出来的，所以人分享了上帝自身的理性，可以用理性研究世界。

第五，我们现在认为自然界具有偶然性，这有基督教的根源，因为上帝创造的人不能强行规定自然应当是什么。加之中世纪晚期上帝绝对能力思想的影响，上帝随时随地可以打破自然的日常进程，单凭理性无法参透宇宙的奥秘，这为实验方法的兴起做好了铺垫。

事实上，中世纪不仅不是一个理性毫无地位的黑暗时代，而且正是神学的保障可以使理性发展到极端。完全可以说，中世纪是理性时代的基础。神学与科学或自然哲学的敌对更多是表面上的。大部分自然哲学问题，特别是亚里士多德表述的问题，直到今天也没有完全解决，其中许多问题都落入了今天的科学哲学这门相关学科中，在基本观点上仍然可以分成实在论者和唯名论者。在上帝绝对能力的保证下，经院哲学家考虑的是问题的一切可能性，其逻辑的彻底性和极端性甚至远远超过现代。他们试图确定事物的一切边界，消除一切模糊性，理性强大的摧毁力量隐约显示出来，“上帝死了”的时代已经遥遥可见。