法兰西斯·培根的科学世界

作者：刘城（首都师范大学历史学院教授）

法兰西斯·培根（1561—1626年）是法学人士，在政治与科学两个领域都表现出卓越的才能。从政治才能出发，他参与了国家治理与公共事务：在都铎王朝与斯图亚特王朝两度担任司法总代理与律师总代理；1584年进入议会成为下院议员；1603年以后先后受封为骑士、圣奥尔本斯子爵；1617年成为掌玺大臣；1618年成为中书法官。从科学才能出发，他撰写了几部探索科学理念与方法的著作。1620年，法兰西斯·培根完成了《新工具论》的撰写。大约从1614年开始写作《新亚特兰蒂斯》，到其去世时尚未完成。1627年，他的秘书威廉·罗利将未完成的《新亚特兰蒂斯》书稿印制发行。

科学理想国的构建：新亚特兰蒂斯岛与本赛莱姆国

在希腊神话中，亚特兰蒂斯是一个美丽富饶的岛屿。柏拉图在《蒂迈奥斯》与《柯里西亚斯》两部对话录中，对这个岛屿进行过描述。柏拉图将亚特兰蒂斯的地理位置设定在海格力斯双柱（直布罗陀海峡），将这个岛国的控制范围延伸到地中海，在亚特兰蒂斯建立王朝的是海神波塞冬的后嗣。文明的衰退导致国王远征希腊半岛，最终被史前时代的雅典人击败了。关于亚特兰蒂斯岛的消亡，柏拉图的描述只有简短一句：“发生了地震和凶猛的洪水，仅仅一个昼夜，生命被大地吞噬，亚特兰蒂斯岛被大海淹没了”，柏拉图将消亡的时间确定为九千年以前。柏拉图的描述引发后来人的遐想和猜测，关于亚特兰蒂斯的地理位置以及灾难性的崩溃，是争议最为持久的论题。

从柏拉图到法兰西斯·培根，时光穿梭了两千年。在《新亚特兰蒂斯》中，法兰西斯·培根将亚特兰蒂斯的位置移至大西洋西海岸的美洲：“伟大的亚特兰蒂斯，你们称之为亚美利加。”他附会经书讲述的滔天洪水，将亚特兰蒂斯毁灭的原因纳入信仰的轨道。远征雅典之后“不足百年，伟大的亚特兰蒂斯就完全毁灭不存了”。毁灭的原因不是火山喷发或地震，而是洪水泛滥，“那些地方有大江大河与崇山峻岭，洪水激流而下”。

法兰西斯·培根将新亚特兰蒂斯岛的位置设定在大南海，在这个岛上虚构了一个本赛莱姆国。“我们进入了一座美丽城市的海港。城市不是十分雄伟，但是建造完好。在海上映入眼帘的是令人愉悦的风景”，“这个岛屿环形周长5600英里，大部分地区的土壤极为肥沃。这个国家的船舶有多种功能，可以渔获，可以在港口之间航运，也可以航行到距离此地不远的小岛，这些小岛处于同一个国王与同一种法律的管辖之下”。他将本赛莱姆的居民设定为亚伯拉罕的儿子纳乔兰的后代，岛国的诸多人物与建筑设施采用希伯来名称。

在本赛莱姆国，法兰西斯·培根设计了一个开展科学实验的空间——“所罗门工作坊”，亦称“六日工作学院”。“所罗门工作坊”以希伯来人国王所罗门的名字命名，寓意知识的传承来自所罗门。威廉·罗利在初版《致读者》中说：《新亚特兰蒂斯》“展示了一个学院的模型”，讲述这个学院“如何解读自然，如何生产伟大而神奇的产品使之造福人类”。

所罗门工作坊由若干大型实验室组成，借助自然力与人工装置从事科学实验：在洞穴中仿制天然矿物、生产人造金属；在高塔中观测气象、从事日光浴试验；在自然水域从事咸水淡化或淡水咸化生产；将大海与湍急河流形成的冲击力转化为动力来源；探测温泉中的硫酸、钢铁、铅、铜、硝石等矿物质并且加以利用；借助人工装置演示雨雪、冰雹、人工降雨、风暴雷电；将解剖走兽和鸟类所得知识用于医治人体疾病，用动物器官延长人体生存时间等。

法兰西斯·培根设想的各类实验，主要目标是对自然力加以控制利用，发展日常生活中的实用知识。依照他的设想，科学进步的长远目标是造福人类生活，拓展人类支配自然的能力。然而，所罗门工作坊各项实验的实际效果如何？如何将实验结果用于改进人类的生活？《新亚特兰蒂斯》并未加以详述。

《新工具论》与法兰西斯·培根的科学思维

《新工具论》与《新亚特兰蒂斯》表达的内容互为表里：如果说《新亚特兰蒂斯》是将科学思维付诸实践，那么《新工具论》则阐述了全新的科学思维。

中世纪学者曾经把亚里士多德的著作汇编成册，冠名《工具论》。亚里士多德的哲学思维用于宗教神学思辨，促成了“经院哲学”在13世纪的产生。然而哥白尼、开普勒、伽利略的科学成就暴露了亚里士多德哲学方法的欠缺，法兰西斯·培根的《新工具论》试图用更加合理的新思维取代亚里士多德的旧思维。

法兰西斯·培根认为，亚里士多德的三段式演绎方法将科学研究简化成为逻辑演绎。“亚里士多德哲学充满了逻辑术语，……完全没有诉诸实验，没有将实验作为达成结论与定理的依据”。逻辑仅仅是语言表达出来的思维，“任由主题役使人类的思维世界，是思维与词语的对接”。“逻辑败坏了自然哲学，（亚里士多德）将逻辑用于为世界分类，将人类的灵魂这个最尊贵的物质置于用言词和二次加工限定的种属之中。”

从系统而全面的观察中获取结论，是法兰西斯·培根新思维的主要原则。他批评亚里士多德哲学搜集资料杂乱无章，对于现象的观察缺少系统化，“仅凭少量的现象（尤其是仅凭显而易见的现象）引导出普遍的结论，是极其危险的”。“数量单一的现象样本只能导向不确定的结论”，因为与之相反的现象样本有可能导向相反的结论。因而，正确的分析推理必须建立在系统的信息收集与全面的现象观察之后。亚里士多德哲学不重视系统的现象观察，“以不变应对万变，为了解答疑问而随意设定疑问”。法兰西斯·培根认为，在获取全面的样本信息之后，还必须采用渐进式排除法：“科学发现与科学演绎应当对现象样本做出恰当的排除”，“推理的第一步……是将单独特征的样本排除”。所谓“单独特征样本”，指的是与其他样本缺乏共同特征的样本。其次是排除具有反向特征的样本，“在得出结论之前，也必须收集到足够数量的反向特征样本”，经过对比之后加以排除。在排除单独特征与反向特征的样本、保留共同特征与正向特征的样本之后，可以依据有效样本推理归纳出具有普遍意义的原理，“其余飘忽不定的结论就烟消云散了”。

法兰西斯·培根阐述的上述实验科学思维，当时人称为“新哲学”。新哲学把探索的目光投向自然世界，将实验科学视为通往真理的必然道路。中世纪的“旧哲学”将关注力聚焦在精神信仰，自然世界只是信仰建设的背景知识。诸如世间万物的起源、宇宙的秩序等涉及自然界的宏大叙事，往往用于论证信仰的终极目标。在科学思维微弱淡薄的中世纪，人的理性被认为难以达及“神”所在的高度，精准的科学思维长期处于缺失状态。学者们热衷于解释直观可见的已知世界，缺少探索深层未知世界的勇气和力量。新哲学实现了思维范式的转变，从理解“神”转变为理解“自然”。

其实，新哲学开启的学术转向在13世纪已经初现端倪。牛津学者罗杰·培根（1220—1292年）描述过飞行器、机械推动的船舶与车辆。他借助雨后彩虹研究光的本质，对光线的反射、折射、球面像差原理进行阐述，预见到了诸如望远镜、显微镜、眼镜之类的光学仪器；采用暗箱投影技术，透过针孔反射影像观察日食。罗杰·培根探索的实验科学，在3个世纪之后由法兰西斯·培根发展成为系统阐述的科学实验方法以及全新的科学思维方式。

研究者认为，法兰西斯·培根阐述的科学思维与勒内·笛卡尔（1596—1650年）展示的数理逻辑相结合，开启了17世纪的科学革命。法兰西斯·培根生活的时代是科学理念与科学成果喷发的时代：哥白尼《天球运行论》（1543年）以“日心说”开启了天文学革命；开普勒《宇宙的奥秘》（1596年）用几何测量星球的方式绘制了日心说的宇宙；伽利略《星际使者》（1610年）与《关于两门新科学的对话》（1638年）丰富了地球人对天体的认知，奠定了近代物理学的基础。与上述三位从事科学实验并且获得卓越成就的科学家不同，法兰西斯·培根的创新在于发动了一场科学思维的革命。

《光明日报》（ 2022年12月05日14版）