文一：回答“李约瑟之谜”，未来科学革命如何推动？
【采访/观察者网 刘惠】
观察者网：文一教授，您之前研究的是宏观经济学，为什么会转向科学史特别是科学革命的研究？您最新的研究理论和成果是什么？
**文一：**我一直在高校和美国联邦储备银行从事宏观经济学的研究和教学，转向对科学史和“科学革命”这个李约瑟之谜的研究是缘于一个困惑。
大家知道李约瑟之谜有两个方面：一是为什么“工业革命”发生在18到19世纪的西方而不是东方；二是为什么“科学革命”发生在17到18世纪的西方而不是东方。
我的《伟大的中国工业革命》一书只是探讨了“工业革命”这一面，但是没有回答“科学革命”这个方面的李约瑟之谜。
这个方面之所以十分重要，是因为科学革命是“西方中心论”和新制度经济学的最后堡垒；它是如此硬核，以至于迄今为止反对“西方中心论”最得力的西方历史学家和最卓越的“东方主义”学者[包括詹姆斯•布劳特（J.M. Blaut）、唐纳德•拉赫（Donald Lach）、爱德华•萨义德（Edward W. Said）、马丁·贝尔纳（Martin Bernal）、贡德•弗兰克（Andre Gunder Frank）、约翰•霍布森（John Hobson）、阿布·卢格霍德（Janet Abu-Lughod）、彭慕兰（Kenneth Pomeranz）、王国斌（R.Bin Wong）、杰克•戈德斯通（Jack Goldstone）、丹尼斯•弗莱恩（Dennis Flynn）、马立博（Robert Marks）、伊恩•莫里斯（Ian Morris）、杰克•古迪（Jack Goody）、彼得·弗兰科潘（Peter Frankopan）、欧阳泰（Tonio Andrade）]等都尽力回避它。
在我看来李约瑟之问的这个方面必须回答，它的谜底必须揭晓。如果其答案的确是因为西方文明的古老制度基因和文化基因才自然导致了科学革命在欧洲文艺复兴以后的爆发，那么非西方文明就不能只是“中学为体、西学为用”，在向西方学习的过程中虚情假意、搞半拉子工程；而是必须全面拥抱孕育了近代科学的古希腊-古罗马文明的核心要素，才能完成思想启蒙和现代化，才能立足于世界民族之林，成为无愧于人类命运共同体的新成员。但如果答案是否定的，那问题就大了。
通过多年的研究，我形成了对这个问题的看法和答案，也就是我在《科学革命的密码——枪炮、战争和西方崛起之谜》这本书所要阐述的。这本书中所引用的浩瀚史料虽然主要是二手资料，其错误在所难免，但是我对我的基本判断和基于这些史料而形成的历史观是有信心的，因此希望能够抛砖引玉，激励更多的学者投入到这个研究方向来。
《科学革命的密码——枪炮、战争与西方崛起之谜》
目前学术界对于科学革命为什么爆发在西方而非东方的解释，有好几种相互关联的流行“理论”。而我书中的结论与这些流行观点背道而驰。
比如一种流行理论认为是古希腊公理体系与中世纪欧洲一神教经院哲学刨根问底的理性思维相结合，产生了17世纪的牛顿力学革命。按照这个理论，中国因为自古就没有产生古希腊数学那样的公理体系和一神教那样的宗教信仰，以及中世纪那样的亚里士多德经院哲学传统，因此不可能产生科学革命。
这个理论面对的巨大挑战之一是：为什么同样是继承和吸收了古希腊公理体系与数学知识和犹太-基督一神论传统的拜占庭文明和伊斯兰文明，却并没有能够产生牛顿经典力学革命和拉瓦锡化学革命？
另一种流行理论认为，虽然拜占庭的罗马天主教（东正教）和中东地区的伊斯兰教都具备一神论的特点，但是由于它们都不像路德和加尔文宗教改革以后的“新教”那样支持“思想自由”，而是依靠经院哲学和宗教教条压制思想自由，因此不可能产生科学革命。
这个理论也面临至少两大挑战：挑战之一是路德和加尔文的新教都是排斥科学的，他们都激烈反对当时的意大利科学家伽利略的新思维和哥白尼的日心说理论。挑战之二是，无论是伽利略的经典力学理论还是拉瓦锡的氧气燃烧理论，都恰好分别诞生在保守的天主教占统治地位的意大利和路易十五与路易十六统治下的法国，而不是开明的新教占统治地位的荷兰、瑞典或德国北部的城邦国家。为什么？
还有一种流行的解释科学革命的理论，基于著名科学家爱因斯坦在1953年提出的一个观点：“西方科学的发展以两个伟大的成就为基础：希腊哲学家发明形式逻辑体系（在欧几里得几何学中），以及发现通过系统的实验有可能找出因果关系（文艺复兴）。在我看来，人们不必对中国的贤哲没有走出这两步感到惊奇。人类居然作出了这些发现，才是令人惊奇的。”
这是目前为止解释科学革命较为“客观公正”的视角，但爱因斯坦这个观点所提供的理由仍然很不充分，面临诸多问题和挑战：
首先，18世纪的化学革命虽然与实验有关，但与古希腊数学没有丝毫关系。况且物理学巨匠牛顿本人花费整个后半生用实验方法去研究化学现象，却一事无成、铩羽而归，徒有卓越的逻辑思维头脑和微积分这个极其先进的数学工具。而化学革命恰恰是由法国火药局局长和杰出的炼金术士拉瓦锡引爆的，而且比牛顿的经典力学革命晚了整整一个世纪。为什么？
其次，究竟什么是文艺复兴以后才开启的科学实验传统？人们喜欢引用弗朗西斯•培根的一句话：“知识就是力量。”那么伽利略通过反复测量铁球在斜面滚动的实验，究竟想要获得何种力量？是想获得上帝造人的力量？还是想获得别的力量，比如精确预测炮弹在重力作用下何时何地按何种路径准确命中目标的力量？
而且问题在于，虽然培根提出了系统观察和实验的方法论，但近代物理学的实验传统并不是由培根所在的新教国家（英国）开启的，反而是在天主教统治下的意大利开启的，是由伽利略和早他一百多年的前辈（比如塔塔格利亚）这些天主教徒开启的。那么为什么伽利略和他的前辈们会开启这样一个科学实验传统呢？这个实验传统背后的动机究竟是什么呢？是企图用数学与实验证明上帝的存在，还是有某种更加世俗的实用主义动机？
第三，古希腊文化和数学古籍被拜占庭帝国保存得好好的，那为什么延续上千年的拜占庭希腊文明（公元330-1453）却没有发展出近代科学？而要等到伽利略的出现？伽利略所处的时代究竟为科学发展和科学革命的爆发提供了哪些古希腊所不具备的社会条件？
答案显然不在于“文艺复兴”时期的翻译运动本身——因为它不外乎将阿拉伯文献中的古希腊知识翻译成拉丁文而已，而拜占庭的希腊人却不需要通过这种翻译就能阅读古希腊数学文献。
答案也不在于北欧的宗教改革运动——因为伽利略并没有受到新教的影响，而且一直是在天主教占统治地位的意大利生活、工作、学习和研究。
伽利略所毕生关注的焦点之一，恰好是计算和理解不同重量的球体如何在不同倾角的斜面按不同速度滚动，以及铁球如何在地球重力作用下做抛物线运动的弹道学问题，以便从中获得抛射物体运动规律的认识突破。为什么？
这就迫使我们回到战争，回到伽利略所处的充满战火的“炮弹（铁球）满天飞”的文艺复兴时代。
事实上，伽利略在其经典名著《关于两门新科学的对话》开宗明义昭示了“科学革命”的“战争密码”：“……威尼斯人在著名的兵工厂里进行的经常性活动，特别是包含力学的那部分工作，对好学的人提出了一个广阔的研究领域。……生性好奇的我，常常访问这些地方，纯粹是为了观察那部分人的工作而带来的愉悦。”
伽利略创立的这两门“新科学”，一门是材料力学——它是基于威尼斯兵工厂军舰设计上几十门重炮的对船体结构和建筑材料的受力情况所进行的静力学几何原理分析，另一门是铁球的运动力学——它是基于炮弹飞行的抛物线轨迹在惯性作用下的匀速运动和重力作用下的匀加速运动所进行的数学分析。
伽利略通过在威尼斯兵工厂大量实验，为这两门新科学奠定了数学基础。他因此成为最早把严格的数学分析与物理学结合的第一人，成为经典力学革命之父。
他系统地借鉴了他那个时代的阿拉伯-古希腊数学知识，去解决战争中遇到的物理学问题，并发现和论证了新的物理学定律——即炮弹飞行的惯性定律和炮弹自由落体的匀加速定律，从而打开了通向现代精密物理科学和变量数学分析的大门。
而且伽利略这本经典名著，除了感谢威尼斯兵工厂的大量长期支撑和协助外，是专门题献给他科研活动的赞助人——陆军元帅、总司令、鲁埃格地方长官诺阿耶伯爵的。
可见，如果没有火药传入并点燃战火纷飞的欧洲，伽利略不会去思考装载几十门沉重火炮的战舰受力（静力学）问题，更别说炮弹飞行的弹道学与动力学问题；拉瓦锡也不会去思考火药燃烧和爆炸背后的化学机制问题；从而科学革命也就不可能发生。伽利略和拉瓦锡实际上就是他们所处时代自己国家的“钱学森”和“于敏”。
那为什么科学革命却没有爆发在火药的发源地——中国？而且历史上各国各族都打仗，为什么偏偏是欧洲人发明了“数、理、化”？
答案并不单单是古希腊数学知识的缺乏——因为拉瓦锡的化学革命不需要古希腊数学；也并非是实验归纳方法的缺乏——因为中医理论、中药配方、针灸原理、《本草纲目》和《天工开物》都体现了实验归纳法在古代中国知识体系中的系统应用；相反，实验方法论鼻祖培根通过采用系统性罗列现象来找出背后原因的归纳法，不仅自己在科学发现上毫无建树、一事无成，而且这种方法论的哲学表述也是由阿拉伯传入的。
你看一看自从火药传入欧洲以来欧洲发生战争的频率，它比同时代的中国高出上百倍。这张图中的每一个白点代表一场战争，可见文艺复兴以来世界上95%以上的战争爆发在欧洲，其中绝大多数战争爆发在科学革命爆发前后的四百年（1400-1800）间。
图中央密集的白点表明近代欧洲简直是个火药桶，欧洲人争夺世界资源和殖民地的战争又将战火烧到了美洲、非洲、中东和亚洲。资料来源：维基数据
因此问题的根本答案，是中国基于火药-火炮的高烈度、高频率战争和围绕这种新型战争而展开的“国家竞争体系”的缺乏——而只有处在这样一种高烈度、高强度、高频率的热兵器战争和国家竞争体系中，才能激发出社会精英和国家力量对数学、物理、炼金术和其他科学知识的巨大渴望、需求、扶持和投入。
因为精确描述炮弹的变速轨迹，需要代数、三角函数和平面几何；全面理解火药爆炸和物质燃烧的机理，需要非常丰富的炼金术知识和大量耗时、耗钱、耗人工的化学实验，需要国家扶持的专门实验室（与今天见到的大规模化学实验室诸如著名的贝尔实验室没有本质不同）。
这是为什么企图统一欧洲的路易十四国王早在17世纪初斥巨资成立法国科学院的原因，和为什么路易十五国王批准成立“法国火药局”、“拉瓦锡国家实验室”和巴黎高等军事学院的原因。
中国明朝和清朝都没有这样做，所以在科技上落后了；然而明治维新时期的日本这样做了，因此赶上了欧洲列强。
其实任何文明都具有兼收并蓄其他文明的能力；一旦社会需要，就会向别的文明学习和借鉴。正如中国古人不怕千难万险前往“西天”取经，也正如意大利人不怕千辛万苦将阿拉伯数学翻译成拉丁文一样。
既然所有文明都具备向别的文明学习的拿来主义精神，中华文明也就不需要自己独立发明佛教或古希腊数学——当年如果需要的话，完全可以通过丝绸之路向阿拉伯文明学习、引进更加先进的数学。
可中国早期历史上向西方学习和从事文化交流的社会精英，比如张骞、玄奘、班超以及后来的宋明理学大师们，并没有这样做。为什么？难道是流行历史观所说的“东方专制主义”造成的思想束缚或缺乏“学术自由”的缘故？或难道是因为中国人特别不擅长数学思维，以至于根本没有能力吸收西方的数学？
问题的实质恰好在于，出产过《周髀算经》、《九章算术》、《本草纲目》和《天工开物》的古代中国，没有产生对“变速运动中的炮弹轨迹”进行精确数学描述的社会需求，没有产生对火药及其相关化学成分实行规模化大生产和集中研发的社会需求。
而近代中国经过鸦片战争的屈辱和西方列强坚船利炮的无情打击，才终于激发出了这种意识和需求，因此才提出用精密科学——“赛先生”拯救中国的口号。因此中国的国家力量才开始筹建兵工厂、西南联大、军事学院、科学院，并公派大批留学生赴日、赴欧、赴美学习数学和科学，与17世纪的法国和英国派学生去意大利拜访伽利略一样。
其实法兰克人、日耳曼人、盎格鲁-撒克逊人、俄罗斯人、斯拉夫人、日本入、埃及人和印度人，并不太追问自己的祖先为什么没有发明古希腊数学（错把古希腊人当成自己的祖先又另当别论），也没有因此而妄自菲薄自己的文化传统。
今天的中国人喜欢朝自己的老祖宗追问这样的问题，其实是反映了当下中国对科学与数学的巨大社会需求，意识到落后就要挨打，意识到科学与军事技术的密切关系。
其实文艺复兴时期的意大利城邦国家，也是在尝够了炮弹的滋味以后，才懂得了“落后就要挨打”的道理，否则但丁和马基雅维利便不会强烈呼吁实现国家统一和中央集权，达芬奇和伽利略也不会如饥似渴地学习军事工程技术和数学了。
既然达芬奇和伽利略所掌握的数学知识是从阿拉伯引进的，因而中华文明既不需要、也不可能把所有其他古老文明拥有的东西（比如欧氏几何）都通通发明、包办了，才能发展出科学。
所以，问题的关键不是谁先发明了欧氏几何，而是谁先产生了把数学应用于军事和枪炮工业、应用于描述炮弹轨迹的社会需求。正是因为这种巨大社会需求的缺乏，使得最先发明火药的中国没有产生科学革命。
明治维新以后才建立了亚洲第一个海军与炮兵学院的日本（数学、物理是其基本课程），没有像中国人那样因为自己祖上没有发明平面几何，就大肆惋惜或者否定自己的文明。拜占庭人坐在古希腊数学和哲学的故纸堆里上千年，不是也没有发展出牛顿力学和拉瓦锡化学吗？
其实，中国历史上战争最频繁的春秋战国时期，恰好也是中国历史上科技飞速进步的时期。但是，那个冷兵器时代的战争对科技进步的推动作用，在进入了热兵器时代的文艺复兴时期已经过时，因此远远比不上基于“火药-火炮”的热兵器战争，对科技进步的刺激与推动作用来得大。
近代火药-火炮与古代弓箭的差别，相当于今天的核弹-反导技术与当年的火炮-城堡技术的差别。
而火药与火炮技术是在中世纪末期和文艺复兴初期才传入欧洲的。恰好是火器的传入，使得欧洲在十字军东征和文艺复兴以后，进入了一个类似于中国历史上的欧洲版“春秋战国”时代，因此才能够引起一系列深刻的社会、政治、军事、经济制度变革，把与火药和火炮相关的制造技术和物理化学原理推向极致，从而爆发一场“军事革命”和“科学革命”，为丛林法则下适者生存的欧洲国家，赢得一场远比“春秋战国”时代还要惨烈百倍的国家暴力竞赛和军备竞赛，提供源源不断的激励与推力。
基础科学与艺术一样，都具有很强的公共品性质，需要国家力量有意识的投入并为其创造平台——包括类似科举制度和科学院体制在内的科学人才吸纳机制，以及政府采购、军工产业政策和一系列崇尚征服大自然的意识形态的推动。
这是为什么哪怕苏联计划经济时期根本没有所谓“民主、自由、法治”的资本主义市场经济可言，但是因为有斯大林国家意志的投入，苏联时期的科学和数学成就不仅超越俄国历史上的彼得大帝时期，而且超越同时代的自由欧洲，与同时代的超级大国美国并驾齐驱。
因此，我们必须重新梳理西方崛起的历史，去真正把握西方崛起的历史规律。只有这样，发展中国家、落后国家才知道应该怎么样崛起，才有信心通过吸收西方的先进技术和文化成果，推陈出新，从而在自己的历史文化基础上创造富有自身文化特色的工业文明和科技文明。
观察者网：研究科学史会涉及到不同文明之间的对比研究，您认为在不同文明对比研究的时候需要避免的陷阱是什么？
**文一：**需要避免 “西方中心论”陷阱。首先，人们必须认识到古代科学和近、现代科学的根本区别。比如古代数学，无论是古希腊的平面几何还是古代中国的代数，都是常量数学，都是以不变的数量和图形为研究对象的。而近代数学是变量数学，是以变化中的数量-空间关系为研究对象的。而促成数学由常量数学向变量数学这个历史性转化的，恰好是中国的火药-火炮，是炮弹力学和弹道学。
其次，数学不是科学，而只是科学研究的一个工具。而任何工具都有其局限性。比如今天的数学已经如此发达，但人们仍然不可能从数学中推演出化学元素周期表和人体结构。
第三，科学不只是物理学，它还包括化学、生物学等等，而这些科学很少用到数学，因此与古希腊根本扯不上关系。
第四，近代数学的发展可以说在很大程度上完全是由近代物理学的发展推动的，以至伽利略-牛顿之后欧洲的数学就是物理学和力学，而近代物理学又是由炮弹力学推动的，不是人们通常认为的是由亚里士多德经院哲学（三段论）或者古希腊平面几何式的公理体系运动推动的。
第五，像任何一门史学研究一样，科学史研究有两个方面，一方面是史料；一方面是史观───即如何理解和解释史料。恰好在史观这个角度，我觉得国内大多数学者陷入了流行的西方中心论陷阱，而这个陷阱是19世纪以来尤其是20世纪后由一大批持“辉格史观”、新自由主义意识形态和“西方中心论”的学者创造出来的，是站在“西方胜利者”的角度书写的，包括韦伯和今天的新制度经济学家们。
而且好多研究科学史的国内学者并不了解科学本身的发展史，而是被物理学教材的编写方式欺骗了，误以为实际的物理学理论是按照教材提供的演绎方式展开的。
比如华东理工大学的高能物理学家廖玮教授就在《科学思维的艺术》一书中就批评了这种对科学的错误认知：
“常常可以看到有人把物理学当作是逻辑严密的精妙理论，可以由少数的原理解释广泛的现象，例如牛顿力学体系。许多人以牛顿作为科学的典范，甚至有人把牛顿力学那样系统化的理论才当作是科学。这种对科学的理解实际上是把教科书上总结好的科学理论当作为科学，甚至当作是科学的全部，实质上是只把已经完成的理论当作科学。拥有这种思想方法的人常常不知道科学理论中的概念从何而来、有什么根据……好像哲学家在书斋中的思辨和想象可以凭空建立起科学发展所需的概念，可以胜过科学家在实验室里艰苦的实验工作以及对实验的思考。……以上这种对科学的理解，是一种对现实颠倒的思路。”
观察者网：正如您在《科学革命的密码》中提出，现代革命是军备竞赛是战争的产物，那之后的国家是否要通过战争来进行科学革命？和平和发展是我们的时代主题，现代社会的科学革命是否会以更加激烈的竞争来推动，比如中美之间的贸易战、科技战。
文一： 自古以来，重大的科学突破都是由现实问题推动的，是为了回答当时科学家所处时代最重大的现实问题，包括生产活动和实验室提出的问题。而人类最重大的现实问题莫过于生存问题，生存危机是人类面临的最大危机。
生存危机主要分为两个方面，一个是大自然的自然灾害对人类的威胁，人类为了防避自然灾害带来的巨大危险，必须要产生对大自然进行解释和预测的能力，这是一个推力。另一个就是战争，战争对人类的集体性生存造成威胁，给科学发展提供了巨大的刺激。
比如，美苏冷战期间的军备竞赛为西方阵营和社会主义阵营创造了多少科学论文，创造了多少科学家和多少技术突破。
1975年，美国宇航员托马斯·斯塔福德和苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫在太空握手。图片来源：维基百科
而这种跨国军备竞赛可以一直追溯到文艺复兴时期，伽利略正好是那个时代军备竞赛的领军人物，他一辈子都在威尼斯兵工厂研究火炮技术。因此伽利略的经典物理学突破完全是军备竞赛和战争需求刺激和推动的。
从理想的角度讲，人类未来的科学发现的动力不要源自战争、军备竞赛，而是希望源自商业竞争，甚至完全被人类的好奇心推动。这个才是我们希望应该作为人类理解自然界、掌握自然规律的最好动力，但是这只是理想状态。
现实中，科学革命的爆发却不是这样的。甚至直到两次世界大战结束以后，现实中的科学研究和突破页往往是受实用主义和功利主义推动的。比如西方颁发的诺贝尔奖，建立各种各样的实验室，鼓励科学家在杂志上发表文章来获得提拔和奖金等，都是在刺激科学的发展。
因此，我们不应该把“科学活动应该是怎么样的”混淆于“科学活动实际上是怎么样的”。理想中的科学应该完全由好奇心推动，可惜现实世界中尤其是欧洲历史上的科学并非如此。
第一，科学思维的主要材料来源于实践活动的刺激和提出问题，但科学思维的结果又高于实践活动，获得了对普遍规律的认识和第一性原理。但是离开了实践活动的刺激，就不会提出问题。没有问题，就不会有答案（科学理论）。
第二，科学尤其是化学生物学的进步即便在早期都不是依靠一个人坐在办公室依靠数学工具就能靠推导演绎而获得，而是必须依靠成本高昂的实验室和科学团体的大规模协作才能获得。而这个高昂的组织成本和实验成本需要国家力量的扶持才有可能。
第三，历史上的经典物理学革命和化学革命受热兵器战争的推动，并不能得出今后的科学革命也要靠战争驱动。它只是说明人类之所以对科学活动投资是因为实践和时代向智者提出了古人（包括古希腊人和古中国人）根本没有碰到过的划时代问题，而对这些问题的回答涉及国家存亡，因此才有了社会力量对科学的重视和科学革命的爆发。
科学发展的历史和社会动力学告诉我们，一个国家对科学的功利性需求越强大，那个国家的科学发展速度就越快；那个国家对科学研究活动的资金投入越多，科学进步就越快。这是事实 ，但是人类可以跳出科学发展的这个功利主义阶段，主动地投入和投资于科学活动。
问题在于当生产力还不足以把人从基本生存压力下解放出来的时候，一个几万人的贫穷小国家是没有动力去推动基础科学研究的，除非有现实的社会需求。因此在和平年代为了进一步推动人类科学的发展，所有国家必须联合起来将科学本身设为目的，成立专门基金，设立一系列激励机制奖励机制来鼓励科学活动，哪怕它们没有任何回报。
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