文一:中国的火药,如何改变工业革命和欧洲历史进程?

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发表于 2021-4-22 12:18:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
【文/观察者网专栏作者 文一】
这本书是中国年轻学者常征,继《机器文明数学本质》之后的又一本专著。两本专著围绕同一主题展开,这个主题就是回答“科学革命和工业革命为什么发生在西方而不是东方?”这个著名的李约瑟之问。
目前国内外学术界在解释科学革命和工业革命这个宏大历史问题时,能够跳出传统的西方中心主义思维框架的人不多。就我所知的研究前沿中,仅有两条相辅相成的具有东方视角的研究思路:
一条是由常征在《机器文明》和《火药》中提出的古希腊数学思维方式是如何在火药的冲击下发生格式塔转换,即“古希腊数学思维+中国的火药火器”导致静力学思维向伽利略-牛顿的动力学思维转变的这条思路。
另一条是由我自己在《西方崛起之谜——枪炮、战争和科学革命》(即将出版)以及《国家为什么繁荣?——国民财富的起源和“空想市场主义”的终结》一文中提出的社会动力学思路,即把欧洲近代在力学理论和化学理论方面的突破,看作是由于火药传入欧洲而引起的热兵器战争和欧洲国家间军备竞赛的产物,就像航天科学的突破是冷战期间美苏军备竞赛的产物一样。
中国火药对话古罗马文明。图片来源:视觉中国
换句话说,基于火药-火炮的高烈度、高频率战争与欧洲国家竞争体系内部的跨国军备竞赛,向文艺复兴以后的欧洲哲学家、神学家、数学家、炼金术士提出了“如何精确测量和描述处于变速运动下的炮弹飞行轨迹”和“如何解释火药燃烧时的爆炸现象”这一类的划时代问题。
由于这些问题不仅涉及智力上的挑战,而且涉及国家安全和民族危亡,从而导致了各种社会力量(包括宫廷、女王、教皇、红衣主教、神学家、哲学家、数学家、炼金术士、商人和工匠在内的精英群体)对数学、物理、化学、枪炮工业以及科学家组织(比如皇家科学院)这类公共知识和平台的巨大投入,结果为科学革命创造了良好社会条件,从而导致了一系列科学理论的突破与科学革命的爆发。
这两条思路相辅相成,其共同特点都是强调中华文明,尤其是火药,在17世纪的经典力学革命和18世纪的化学革命中扮演了不可或缺的、极端重要的角色。
而这一关键作用却没有在西方解释科学革命的流行理论中受到应有的重视(包括李约瑟本人),甚至长期被西方中心主义统治下的国内外学术界有意无意地忽视了。
对“李约瑟之谜”的流行解释有好几种相互关联的“理论”。一种理论认为“东方专制主义”妨碍了中国古代出现科学思维与科学理论。对于这个典型的韦伯式西方中心主义观点,我在拙著《西方崛起之谜——枪炮、战争和科学革命》中进行了比较系统的整理和批判,在此不再赘述。
另一种理论认为,古希腊公理体系在文艺复兴后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。这种理论认为中国古代没有产生古希腊数学公理体系和一神教那样的宗教信仰与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:同样是继承了古希腊数学知识和“犹太-基督”一神教传统的伊斯兰文明,却并没有能够产生牛顿经典力学革命和拉瓦锡化学革命。
为什么?[ 与基督教一样, 伊斯兰教也出自犹太教,都是一神教。而且伊斯兰教徒比天主教教徒更早学习和继承古希腊经典。天主教是十字军东征以后才从伊斯兰教那里获得古希腊知识的。]
另一种流行理论认为,虽然天主教和伊斯兰教都具备一神教的理性思维传统,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(参见罗素《西方哲学史》下卷),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,都恰好分别诞生在天主教占统治地位的意大利和路易十五统治下的法国,而不是新教占统治地位的荷兰、瑞典或德国北部的城邦国家。
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年提出的一个说法:“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础,那就是:希腊哲学家发明的数学演绎逻辑,以及文艺复兴时期发明的实验归纳逻辑。中国古代缺乏这两大要素,因此中国先贤没有走上科学道路,那也不必奇怪。”
著名物理学家爱因斯坦。图片来源:视觉中国
但是爱因斯坦这个观点也面临一系列挑战。首先,18世纪的化学革命与古希腊数学无关,虽然与实验归纳方法密切相关。
然而,物理学巨匠牛顿作为数学大师,还有提倡实验科学方法论的培根本人,也曾经企图通过实验去理解化学现象,但都在化学研究上一事无成、铩羽而归,尤其是牛顿白白耗费了后半生精力研究化学,纵然拥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,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小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(创造亚当与夏娃)的力量?还是想获得能够精确预测炮弹在重力作用下,由于加速度的原因何时何地准确命中目标的力量?
而且问题在于,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,而是在天主教统治下的意大利开启的,是由伽利略这个天主教徒开启的。那么为什么伽利略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?是流行历史观所说的一神教基督徒企图用数学证明上帝的存在,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?而却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知识。答案也不在北欧的宗教改革运动之中——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。
第四,还有一个重要问题是爱因斯坦关于科学革命为什么诞生在西方的理论需要回答的:即无论在古中国、古印度、古罗马、古希腊、古埃及、古巴比伦,还是亚里士多德自然哲学占统治地位的中世纪欧洲,人们对大自然的认识都更加着重于理解与人们日常生活、生产劳动、繁衍生长密切相关的五彩缤纷的大千生命世界。
比如鲜花为什么在春天盛开,虫鸟为什么在夏天啾鸣,枫叶为什么在秋天变红,雪花为什么在冬天飘零,天气为什么有四季变换周而复始,人生为什么有喜怒哀乐生老病死,诸如此类的问题。
当面对如此多无法回答的自然哲学问题时,哲学家和神学家都不可能像伽利略那样太过于关注两个不同大小的铁球如何在斜面滚动,或它们从高空下坠时的加速度问题。即便是矿物学家,也只关注岩石的成色和纹路,而不是它们如何从高空下落时的运动力学问题。
意大利天文学家伽利略和他发明的望远镜。图片来源:视觉中国
但是伽利略这位卓越的自然哲学家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,企图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文艺复兴时代,而且意识到由于火药引发的新型战争,才是为什么常征和我本人都不约而同地、独立地提出了火药-火炮和基于火药-火炮的战争,对于科学革命和工业革命的关键作用这个观点。
我们二人都共同认为,如果没有火药传入并点燃战火纷飞的欧洲,伽利略不会去思考炮弹飞行的动力学问题,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;从而不仅科学革命不可能发生,而且工业革命也不可能发生。
但是我们两人对火药究竟如何具体地在科学革命中起作用这个宏大历史问题的探讨,却遵循了非常不同但相辅相成的两条思路,其中既有交叉也有分野。但其共同点都是用火药揭开欧洲近代文明的真相,揭开“为什么科学革命和工业革命都发生在西方而不是东方?”这个李约瑟之谜。
具体说来,常征从力学概念本身的演化历史这个角度,详细考察了自古希腊以来欧洲历史上的哲学家们对物体运动的思维范式转化,从亚里士多德物理学派,到中世纪的牛津计算者和巴黎冲力学派,再到文艺复兴时期伽利略对匀加速运动的思考,从而发现火药的出现是促成物理学从古希腊静力学向伽利略动力学转化的必要条件,从而也是处理静止测度的古希腊几何向处理变量的近代数学转化的必要条件。
常征还意识到火药-火炮作为一种“人造动力”装置,是蒸汽机和内燃机的原型,并详细考察了火药-火炮在蒸汽机工作原理的几百年漫长演化与发明过程中起到的决定性作用,因此系统性地得出“枪炮就是第一代机器,枪膛炮膛就是第一代发动机”这个非常了不起的结论。
那为什么类似的物理学概念演化与“胚胎发育”过程,却没有在火药的发源地——中国——展开?答案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,而是高烈度、高频率战争与“国家竞争体系”的缺乏。
人们可能会问:历史上各国各族都打仗,为什么是欧洲人发明“数、理、化”,而且这些超越古希腊知识的近代科学,为什么几乎全部发生在文艺复兴以后的欧洲?
首先,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,相当于今天的导弹-反导弹技术与当年的火炮-城堡的差别。
火药对于欧洲实现从中古世纪向现代化世界的转型过程中的极端重要性,也体现在美国总统杜鲁门1946年在美国海军纪念日的讲话中:“原子弹肯定是向新时代转变的信号,火药恰恰是中世纪向现代转变的重要信号。”
如果说中国古代物理学的运动时空观是由弓箭发射的速度和飞行距离规定的,那么欧洲近代物理学的运动时空观则是由炮弹发射的速度和飞行距离规定的。弓箭飞行以米为单位,炮弹飞行则以千米(公里)为单位。
弓箭发射时的推力不过几十公斤,而火药爆炸时周围空气体积可膨胀好几千倍,以至于产生的压力超过每平方厘米将近三千公斤;这个压力下产生的膨胀系数相当于将一米的绳子突然拉伸到两公里长;火药爆燃瞬间温度可达1000℃以上;因此破坏力极强,从而对物理学理论、数学计算以及军队作战战术所提出的挑战是划时代的,尤其是当这种热兵器战争的烈度、频率和延续时间都达到前所未有的历史高度的时候。
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。
恰好是火药火器的传入,使得欧洲在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,尤其是把与火药和火炮相关的技术和知识原理推向极致,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和科学技术支撑的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一样的科学人才选拔机制,以及政府采购、产业政策和一系列崇尚科学的意识形态的推动——比如机械唯物主义世界观和培根实验哲学强调的“对大自然的征服”)。
因此伽利略对物理学和天文学的研究离不开威尼斯兵工厂这个试验基地和意大利宫廷与贵族的长期赞助。这是为什么哪怕苏联计划经济时期根本没有“民主、自由、法制”的市场经济可言,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,与美国并驾齐驱。
正如需要极高的温度和压力才能将普通的碳元素变成金刚石一样,只有存在长期的亡国灭种的大规模热兵器战争和你死我活的工商业竞争(——类似于冷战期间的美苏“核武器与太空竞赛”和今天的中美“贸易战、科技战”),才能在欧洲多如牛毛的成百上千个国家中筛选和锤炼出愿意长期赞助军事、科学、商业、技术和制造业的钢铁般国家意志和服务于这个竞争意志的国家能力与法律制度。
比如14世纪的欧洲发生过至少44场大规模亡国灭种的战争,平均每两年发生一次战争,其中包括著名的长达116年的英法“百年战争”——这也是欧洲近代第一次出现火炮的战争。
15世纪欧洲一共发生过60场亡国灭种的战争,几乎每年都处于战争状态。16世纪欧洲发生过62场亡国灭种的战争,平均每次战争的延续时间超过8年,平均每年都有超过两三场战争同时展开,延续时间超过8年的战争有15次之多。从1500年开启大航海到1700年工业革命前夜的整整200年期间,欧洲有95%的时间都处于战争状态。
在整个17世纪,欧洲只有四年时间没有发生战争。即便在相对和平的19世纪,欧洲的战争频率也是出奇地远远高于同时代的中国。
欧洲各国为了打赢一场接一场的战争,平均每年必须将高达80%以上的财政收入用于军事开销。 而且,自文艺复兴以后的多数战争,都是在宽阔的海面上展开的——最早是在地中海,15世纪以后拓展到大西洋和印度洋。
这是欧洲海军力量和与之相关的军事技术以及天文、航海、地理知识能够通过大量如饥似渴吸收东方先进科技而迅速崛起和进步的根本原因。
正是这一系列延续了几百年的高频率、高烈度和基于火药与枪炮的新型热兵器战争,将欧洲中世纪和文艺复兴时期的成千上百个闭关自守、愚昧落后的封建城邦国家,锤炼和荡涤成了二三十个强悍的、中央集权的、奉行军事重商主义发展战略的统一民族国家和海上强权。
其中任何一个都有胆量和能力向人口和国土面积超过自己几百甚至上千倍、但是缺乏战争意志与国家组织能力的东方帝国发动攻击。
在热兵器军备竞赛与远洋商业竞争的巨大生存压力下,以火炮和海战为新型平台的战争,不仅推动了意大利城邦国家和北欧国家对工程与数学人才(以及航海、地理、天文学人才)的巨大需求与选拔机制的建立,而且推动了欧洲各国的国家动员体制(政治制度)升级变革,包括新的兵役制度、财政税收制度、货币发行制度、战争决策机制、最高行政机构、公共治安管理条列、中央情报收集制度、国家监狱制度、人口管理制度、大学与科学院制度、殖民地管理制度、航海探险奖励制度、重商主义关税政策和各种产业政策等等的确立。
比如荷兰东印度公司总督和海军将领科恩在争对如何与英国争夺17世纪海上贸易霸权时,向荷兰王室明明白白地指出:“陛下应该可以根据经验知道,亚洲贸易必须由您自己的强大武力来维持和保护,而这武力本身又必须用贸易获得的利润来支付;以至于我们无法不用战争来进行贸易,也无法不用贸易来支付战争。”
因此,韦伯关于古罗马或者日耳曼部落法制传统是近代资本主义得以产生在欧洲而不是亚洲的理论,颠倒了历史演化的因果关系——不是日耳曼法制传统催生了“战争资本主义”,而是“战争资本主义”催生了维系欧洲资本主义国家竞争力的一系列法律制度建设。
所以哈佛大学经济史学家斯文·贝克尔特(Sven Beckert)才说:“如果没有一个强大的国家政权使其有能力在经济、法律、行政管理、基础设施和军事方面所向披靡、穿透它所想波及的领地,英国的工业化简直就是根本不可想象的。”
常征的这本专著,为所有思考“李约瑟之谜”的国内外历史学家和学者提供了一个极好的视角和丰富的资料库,是对国内外学术界在这个前沿问题研究上的一个突出贡献。
而且我希望读者知道,常征并非一个有幸坐在明亮高校办公室享受国家津贴与科研经费的科班学者,而是一位民间学者。这样一位出身“卑微”的民间学者,能够提出如此深刻的问题、收集如此丰富的古今中外历史史料、提炼发展出如此宏大的历史观,这个现象既是中国改革开放以来所提供的宽松学术环境的自然结果,也是对中国教育科研体制一些僵化方面的嘲弄:多少有条件坐在高校办公室的“时代宠儿”,纵然拥有远比常征更加优越的研究条件和收入,却无力做出同样程度的学术贡献。
我希望中国高等教育与研究部门能够广开才路,不拘一格降人才,多发现和协助一些像常征这样的民间人才,以帮助加速推动中国自身的科学革命和社会科学的发展,不辜负这个伟大的时代。

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