从印刷所到皇家学会 · 欧洲千年图谱

1450年到1750年，欧洲获取知识的方式发生了根本的变化。知识的来源从古代权威转向观察与实验，知识的表达越来越依赖数学，知识的检验从个人的学识与声望转向一个公开的学者共同体。这一转变经过了几个关键环节：印刷术让文本和图像可以准确地大量复制，新的仪器让人看到前所未见的东西，新的方法论为研究提供了规则，学会和期刊让研究成果得以公开讨论。上一篇讲到，中世纪大学培养了一个以拉丁文交流、习惯于逻辑论证和数学讨论的学者群体；这一篇讲的是，这个群体怎样在三百年里改造了自己的工作方式。中国读者常问的“李约瑟之问”——近代科学为什么没有在中国产生——也要放在这条线索里理解。

印刷术与文本的校勘

15世纪中叶，美因茨（Mainz）的金匠约翰内斯·古腾堡（Johannes Gutenberg）研制出成套的金属活字铸造方法、适合金属字的油墨和压印机，约1455年印成《四十二行圣经》（Gutenberg Bible）。此后半个世纪，印刷所在欧洲两百多座城市开设起来。1500年以前印行的书籍后来被称为“摇篮本”（incunabula），数量估计以百万册计。

印刷术首先改变的是文本本身。手抄本在一次次传抄中不断累积错误，同一部书的两个抄本往往互有出入；同一版印刷的书，每一本内容完全相同，页码一致，读者可以准确引用，身处不同城市的学者可以对照同一个文本讨论问题，发现错误后还能在再版时加以纠正。人文主义学者利用这一条件，系统地校勘古典文献与宗教经典。1440年，罗马学者洛伦佐·瓦拉（Lorenzo Valla）通过分析用语和史实，证明教皇据以主张世俗权力的《君士坦丁赠礼》（Donation of Constantine）是后世伪造的文献；这篇论文在他身后付印，流传更广。1516年，荷兰学者伊拉斯谟（Desiderius Erasmus）在巴塞尔（Basel）出版了希腊文《新约》的校勘本，附上新的拉丁文译文。

威尼斯（Venice）的印刷商阿尔杜斯·马努提乌斯（Aldus Manutius）在15、16世纪之交印行了大批希腊古典著作的初版，又推出便于携带的小开本和斜体字，古典学问从少数图书馆走进了更多读者的书房。

美国史学家伊丽莎白·爱森斯坦（Elizabeth Eisenstein）在1979年的《作为变革动因的印刷机》（The Printing Press as an Agent of Change）中认为，印刷术带来的“标准化”和“固定性”，是宗教改革和科学革命得以发生的前提。英国史学家阿德里安·约翰斯（Adrian Johns）在1998年的《书的本质》（The Nature of the Book）中提出不同看法：早期印刷品的盗版、错讹和篡改极为普遍，印刷品的可靠性并非技术自然带来的，而是出版商、作者和读者在长期实践中逐步建立起来的。两种看法的分歧在于技术与社会制度谁起主导作用，两人都承认印刷术深刻改变了知识的流通。

印刷品的流通也招来了审查。1559年，教皇保禄四世（Paul IV）颁布了第一份全教会范围的《禁书目录》（Index Librorum Prohibitorum），此后多次修订，新教地区的君主和城市同样查禁他们认为有害的书籍。欧洲的政治分裂却让审查难以完全奏效：在一地被禁的书可以在另一地印行。17世纪的荷兰共和国出版管制相对宽松，阿姆斯特丹和莱顿成为欧洲的出版中心，笛卡尔的《方法论》1637年就在莱顿印行，许多在本国难以出版的著作都在这里找到了出路。

可以复制的图像

对科学来说，印刷术还有一个常被忽视的作用：图像可以准确复制。手抄的解剖图、植物图、地图在传抄中不断走样，抄工往往不懂内容，只能照猫画虎；印刷的木刻和铜版画则能把原作者的观察忠实地传给成百上千的读者。

1542年，德意志医生莱昂哈特·富克斯（Leonhart Fuchs）出版植物志《植物史论》（De historia stirpium），书中数百幅依照实物绘制的木刻插图，让读者可以按图辨认药用植物。1543年，在帕多瓦大学（University of Padua）任教的佛兰德斯解剖学家安德烈亚斯·维萨里（Andreas Vesalius）在巴塞尔出版《人体构造》（De humani corporis fabrica），附有大量根据人体解剖绘制的精细图版。维萨里在书中纠正了古罗马医生盖伦（Galen）的许多错误，原因是盖伦的解剖多以猴子等动物为对象，他的描述被后人奉为经典一千多年，却从未得到系统检验。地图的变化同样明显：1569年，佛兰德斯地理学家赫拉尔杜斯·墨卡托（Gerardus Mercator）发表了以他名字命名的投影世界地图；1570年，亚伯拉罕·奥特柳斯（Abraham Ortelius）在安特卫普（Antwerp）出版《寰宇概观》（Theatrum Orbis Terrarum），通常被视为第一部近代地图集。

新的天空

1543年，维萨里的著作出版的同一年，波兰教士尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）的《天体运行论》（De revolutionibus orbium coelestium）在纽伦堡（Nuremberg）出版。哥白尼把太阳放在宇宙中心，最初主要是为了让行星运动的计算更加简洁和自洽，他的体系仍然使用圆周运动和本轮，计算上的精度并不比托勒密（Ptolemy）体系高出多少。书前有一篇未署名的序言，由负责出版事务的路德宗神学家安德烈亚斯·奥西安德（Andreas Osiander）加上，把日心说说成一种便于计算的假设。

丹麦贵族第谷·布拉赫（Tycho Brahe）改变了观测的精度。1572年他观测到一颗新星，1577年观测到一颗大彗星，证明它们都位于月球之外，这与亚里士多德（Aristotle）认为月上天界永恒不变的学说相矛盾。在丹麦国王的资助下，他在汶岛（Hven）上建立了天文台“天堡”（Uraniborg），用巨大的仪器进行了当时最精确的肉眼观测。第谷晚年在布拉格（Prague）为神圣罗马皇帝鲁道夫二世（Rudolf II）服务，他的助手约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）继承了这批观测数据。开普勒在1609年的《新天文学》（Astronomia nova）和1619年的《世界的和谐》（Harmonices mundi）中先后提出行星运动三定律，证明行星沿椭圆轨道运行，放弃了两千年来天体必须做完美圆周运动的信念。

1609年起，帕多瓦大学的数学教授伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）把自己改进的望远镜指向天空。1610年他在《星际信使》（Sidereus Nuncius）中报告了月面的山脉、木星的四颗卫星和银河由无数恒星组成，随后又观测到金星的相位和太阳黑子。这些发现为日心说提供了有力的证据。伽利略还用实验和数学研究落体与抛射体的运动。1616年，罗马教会把《天体运行论》列入禁书目录，要求修改后方可阅读；1632年伽利略出版《关于两大世界体系的对话》（Dialogue Concerning the Two Chief World Systems），次年被罗马宗教裁判所（Roman Inquisition）判定“强烈涉嫌异端”，此后在佛罗伦萨（Florence）郊外的软禁中度过余生。他在软禁中完成了关于运动科学与材料力学的《两门新科学》（Two New Sciences），书稿被带出意大利，1638年由荷兰莱顿（Leiden）的埃尔泽维尔（Elzevir）出版社印行。

仪器扩展了感官

17世纪的另一项变化，是仪器让人看到和测到感官本身无法把握的东西。1608年，荷兰眼镜匠汉斯·利伯希（Hans Lipperhey）向尼德兰议会申请望远镜的专利，消息很快传遍欧洲，伽利略第二年便自行制成了放大倍数更高的望远镜。1643年，伽利略的学生埃万杰利斯塔·托里拆利（Evangelista Torricelli）用装满水银的玻璃管证明了大气压力的存在，气压计由此诞生。1656年，荷兰学者克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）制成摆钟，计时的精度提高了数十倍，精确的时间测量从此成为天文观测和物理实验的基础。

显微镜打开了另一个世界。1665年，胡克出版《显微图谱》（Micrographia），用精细的铜版画展示了跳蚤、苍蝇的眼睛和软木的“细胞”，“细胞”（cell）一词就来自他的描述。1670年代起，荷兰代尔夫特（Delft）的布商安东尼·范·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek）用自制的单透镜显微镜观察到水滴中的微生物，他把观察结果以书信形式寄给皇家学会，经《哲学汇刊》发表后引起轰动。一位没有受过大学教育、不懂拉丁文的商人，能够通过学会和期刊进入学术交流，这本身就说明了知识共同体的开放程度。

仪器让观察可以重复、可以量化，也让新的争论成为可能：同一架望远镜看到的东西，是否可靠，不同仪器的结果为何不同，都需要在学者之间公开讨论。科学的进步越来越依赖仪器制造者的手艺，工匠与学者之间的界线也开始松动。

新的方法

17世纪上半叶，两位哲学家为新知识提出了方法论。英国大法官弗朗西斯·培根（Francis Bacon）在1620年的《新工具》（Novum Organum）中批评从少数一般原理出发进行演绎的做法，主张通过系统的观察和实验收集事实，逐步归纳出自然的规律。他认为知识的目的是增进人类对自然的支配，设想由国家资助、分工协作的研究机构。法国哲学家勒内·笛卡尔（René Descartes）在1637年的《方法论》（Discourse on the Method）中提出另一条道路：从确定无疑的起点出发，以数学式的推理建立全部知识；他把自然看作可以用物质和运动解释的机器，在《哲学原理》（Principles of Philosophy，1644）中构建了一个以涡旋解释天体运动的宇宙体系。

实验方法在英国得到最充分的发展。化学家、物理学家罗伯特·玻意耳（Robert Boyle）与助手罗伯特·胡克（Robert Hooke）制造了空气泵，用它研究真空和气体的性质，1662年发表了关于气体压力与体积关系的定律。玻意耳详细报告实验的装置、步骤和失败，让没有到场的读者也能判断结果是否可信。

两种方法在艾萨克·牛顿（Isaac Newton）身上汇合。1687年出版的《自然哲学的数学原理》（Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica）以数学推导出运动三定律与万有引力定律，用同一组定律解释了行星轨道、彗星、潮汐和地面物体的运动，又以观测数据加以检验，由此否定了笛卡尔的涡旋说。1713年《原理》第二版增加的“总释”中有一句名言：“我不杜撰假说。”牛顿的意思是，他只陈述能由现象推出、可以验证的结论，引力本身的原因他不作猜测。

科学与宗教

伽利略受审常被用来说明科学与宗教的冲突。这种“冲突论”在19世纪后期由美国学者约翰·德雷珀（John William Draper）和安德鲁·迪克森·怀特（Andrew Dickson White）的著作广为传播。此后的科学史研究描绘了更复杂的图景。英国科学史家约翰·赫德利·布鲁克（John Hedley Brooke）在1991年的《科学与宗教：若干历史视角》（Science and Religion: Some Historical Perspectives）中指出，两者的关系因时因地而异，有冲突，也有支持和相互渗透。

科学革命的主要人物多是虔诚的信徒。开普勒相信宇宙按照上帝设计的几何与和谐构造，他研究行星运动，是为了理解造物主的计划。玻意耳在遗嘱中设立讲座，专门论证基督教信仰的合理性。牛顿花了大量时间研究炼金术和《圣经》的年代与预言，他的手稿中这类内容的篇幅超过了物理学。伽利略案本身也牵涉教廷政治、个人关系和教会对《圣经》解释权的维护，远不止是一场信仰与理性的对决。耶稣会士是当时最活跃的天文观测者之一，正是他们把欧洲的天文学带到了北京。

学会与期刊

新知识需要新的组织。中世纪的大学以讲授和注释经典为主要任务，新的自然研究多在大学之外进行，研究者需要一个可以交流、演示和讨论的场所。

1603年，意大利贵族费代里科·切西（Federico Cesi）在罗马创办猞猁学院（Accademia dei Lincei），伽利略1611年成为它的成员。1657年，美第奇家族在佛罗伦萨支持成立西芒托学院（Accademia del Cimento），专门从事实验研究。1660年，一批学者在伦敦的格雷沙姆学院（Gresham College）集会，成立了后来的皇家学会（Royal Society），1662年获得国王查理二世（Charles II）的特许状，学会的格言是“不随他人之言”（Nullius in verba）。1666年，法国国王路易十四（Louis XIV）的大臣让—巴蒂斯特·科尔贝尔（Jean-Baptiste Colbert）推动成立了巴黎皇家科学院（Académie Royale des Sciences），院士由国家发放薪俸，承担国家委托的研究任务。英法两种模式，一种依靠会员自愿结社，一种依靠王权资助，此后长期并存。

1665年1月，巴黎的《学者杂志》（Journal des sçavans）创刊；同年3月，皇家学会秘书亨利·奥尔登堡（Henry Oldenburg）创办了《哲学汇刊》（Philosophical Transactions）。研究成果从此可以定期发表，接受同行的评判，发现的优先权也有了公开的记录。1662年，胡克被任命为皇家学会的“实验主管”，负责在每周的例会上演示新的实验。奥尔登堡与欧洲各地的学者保持频繁通信，把收到的报告翻译、摘编后刊登在《哲学汇刊》上。1672年，年轻的牛顿在《哲学汇刊》上发表关于光与颜色的论文，提出白光由不同颜色的光混合而成，随即与胡克发生激烈争论。争论本身也是在期刊和学会的公开场合进行的，这正是新的知识制度的运作方式。

美国科学史家史蒂文·夏平（Steven Shapin）和英国科学史家西蒙·谢弗（Simon Schaffer）在1985年的《利维坦与空气泵》（Leviathan and the Air-Pump）中研究了玻意耳与哲学家托马斯·霍布斯（Thomas Hobbes）围绕空气泵实验的争论。霍布斯质疑实验能否产生确定的知识，玻意耳则依靠在场见证、详细报告和可重复性来确立“事实”。两位作者指出，这种“公开见证”本身就是一种新的社会制度：知识的可靠性不再依靠古代权威或个人声望，而依靠一个共同体的检验。

欧洲各地的学者通过书信、期刊和旅行组成一个跨越国界的“文人共和国”（Republic of Letters），拉丁文和后来的法文是它的通用语言。1751年起，德尼·狄德罗（Denis Diderot）和让·勒朗·达朗贝尔（Jean le Rond d'Alembert）主编的《百科全书》（Encyclopédie）在巴黎陆续出版，把科学、技术和手工艺的知识整理后呈现给公众，也把启蒙思想家对宗教与政治的批评带给了更多读者。

中国的回应

同一时期，欧洲的科学知识经由耶稣会士（Jesuits）传入中国。明万历三十五年（1607），徐光启与意大利耶稣会士利玛窦（Matteo Ricci）合译了古希腊数学家欧几里得（Euclid）《几何原本》（Elements）的前六卷，所据底本是耶稣会数学家克拉维乌斯（Christopher Clavius）的拉丁文注释本。崇祯年间，徐光启主持修订历法，与耶稣会士合编了《崇祯历书》。入清以后，这部历书经汤若望（Johann Adam Schall von Bell）删改为《西洋新法历书》，钦天监采用欧洲方法推算历法。康熙初年，钦天监官员杨光先指控西洋历法谬误，汤若望等人一度被判重罪，史称“康熙历狱”；1668至1669年，康熙帝命中西两方当场测验日影，南怀仁的推算与实测相符，西法由此恢复。康熙帝本人向南怀仁（Ferdinand Verbiest）、白晋（Joachim Bouvet）、张诚（Jean-François Gerbillon）等耶稣会士学习几何、天文和测量，晚年主持编纂了数学百科《数理精蕴》。

这一回应有其限度。传入中国的欧洲知识主要服务于历法，由朝廷主导、在宫廷和钦天监的范围内流传；耶稣会士自身受教会立场的约束，长期没有系统介绍哥白尼以后的日心说。欧洲那种由学者自愿结社、以期刊公开讨论、在多国之间流动的知识共同体，在中国没有形成。

李约瑟之问

英国生物化学家、科学史家李约瑟（Joseph Needham）从1954年起主持编撰多卷本《中国科学技术史》（Science and Civilisation in China），系统整理了中国古代在天文、数学、医学、冶金、火药、印刷等领域的成就。在这项工作中，他提出了一个问题：中国古代在许多技术领域长期领先于欧洲，为什么近代科学没有在中国产生？

这个问题引出了大量回答。有的强调科举制度把社会精英引向经学和仕途，自然研究缺乏社会激励；经济学家林毅夫在1995年的论文中提出，科举考试的内容使人才缺乏投入数学与实验研究的动力。有的强调制度环境：美国社会学家托比·哈夫（Toby Huff）在1993年的《近代早期科学的兴起：伊斯兰、中国与西方》（The Rise of Early Modern Science: Islam, China, and the West）中认为，欧洲中世纪的大学、城市等法人团体享有法律上的自治，为独立的学术研究提供了空间。还有的强调欧洲多国并立：学者在一国受到压制，可以到别国出版和任职，伽利略的《两门新科学》正是在荷兰印行的。

也有学者认为这个问题本身需要修正。美国科学史家席文（Nathan Sivin）在1982年的论文中指出，追问“为什么没有发生”，容易把欧洲的道路当作唯一的标准，把中国历史写成一连串的缺失；更有意义的研究，是具体考察中国学者在天文、数学、医学上做了什么，他们以怎样的概念和方法理解自然，又如何回应明末清初传入的欧洲科学。他还提醒，17世纪中国的一些天文学者已经在吸收和改造欧洲的方法，中国并没有与这场变革完全隔绝。

这两种思路并不互相排斥。比较欧洲与中国的制度差异，有助于理解近代科学为什么首先在欧洲形成；同时，中国科学史自身的逻辑和成就，也需要按照它自己的问题和标准去理解。