地球科學家、科學作家趙豐在一篇有關單位計量的文章里開篇就提了這樣一個問題:用地球的平均半徑6371千米乘以π再除以2,為什么得到的數字非常接近整數1萬?看到這個問題的時候我的確愣了一下,但隨即就明白了個中意味。今天的“米”當初就是取赤道到北極點弧長的千萬分之一的長度,稱作“米”。
米制的建立是計量科學史上的一件大事,而這個從赤道到北極點的弧長正是基于法國科學院對自敦刻爾克至巴塞羅那實測數據的換算。那是1791年,一個實測的年代,所有的一切都可以測量,地遠天高,南北縱橫,人類能看到多遠,測量的腳步就能延伸到多遠。
不過,測量以及定量化的歷史可以追溯到更早的時候。這就是美國歷史學者艾爾弗雷德·W.克羅斯比在《萬物皆可測量:1250—1600年的西方》(以下簡稱《萬物皆可測量》)一書所要呈現的內容。
我在最初看到書名的時候,以為它會講述一個踏遍萬水千山的故事,及至看完,才發現它的內容遠比我以為的豐富。該書緣起于作者想要為歐洲的成功尋求一個解釋的探索。人們通常認為,歐洲的成功來自科學和技術的崛起與發展。在克羅斯比看來,這一解釋雖然對過去幾代人以及當今世界的大部分地區仍然適用,但再向上溯源則并非如此。他的結論是,歐洲的優勢更多體現在思維習慣上。
他以1250年至1600年,即中世紀后期乃至文藝復興時期的歐洲作為觀察樣本,但并未將其視野局限于我們以往所熟悉的“科學”史,而是延伸到這一時期歐洲社會生活的多個領域,包括制圖師、銀行家、企業家以及所有在那個時代引領潮流的人群,并由此發現這些看似各自為政的人彼時正在經歷著一場共同的變革。1300年左右出現了量化的跡象,這一思維習慣在這些最活躍且走在時代最前沿的人中蔓延,并取代了定性認知方式,為歐洲的優勢打下了最初的基礎。
二
今天我們稱之為科學的活動,源頭來自古希臘的自然哲學家。從數理科學的角度來說,其中兩個最重要的人物是柏拉圖與亞里士多德。
柏拉圖是一個鐘情數學的人,當然這里的數學主要是指幾何,他認為宇宙萬物及其運行都可以通過精確的幾何計算來解釋。他的影響一直延續了千百年,甚至撰寫了《自然哲學的數學原理》的牛頓也深受影響。
柏拉圖的學生亞里士多德則是一位注重感覺與經驗的耿直大叔,與他的老師正相反,他注重感官材料,而對數學在解釋這些材料方面的作用抱懷疑態度。他從對日常現象的觀察入手構建了他的物理學大廈。
中世紀的歐洲深得此二位古代導師的真傳。在《萬物皆可測量》中,作者對此表達得更加直白,“科學可以被定義為將具有柏拉圖式精確性的數學應用于亞里士多德所謂未經雕飾的現實后得到的產物”。
現今數字對我們來說是用來使問題變得更為精確的方式,但對中世紀早期的歐洲人來說,數字則是充滿詩意和想象的,他們尋求的不是對物質現實的把握,而是指向現實背后隱秘世界的線索。即便如此,變化也在緩慢地發生,比如時間。
書中提到的一個事例很有代表性。1519年尤卡坦半島,一位名叫阿吉拉爾的歐洲人在被困多年后獲救,他見到救援人員的時候,第一個問題是那天是星期幾,而當他得知答案與他想的一樣時,激動得哭了起來。這并不是他得知他用以計算日期的歷法是正確的,而是因為他在那些跟他不同信仰的人中間還能堅持做禱告的時間表。
阿吉拉爾對歷法的這種堅守,被認為在他那個時代是具有代表性的,也就是說,歷法看起來只是對一年日期的劃分,但歷法體現的不僅是其準確性,正如阿吉拉爾的態度中所顯示出的那樣。
阿吉拉爾對歷法的堅守或可視為一種個人的選擇,但從另一個角度來說,這顯示了歷法與傳統和習俗密切相關,要改變起來并不那么容易。
與之相比,“小時”并沒有負載如此厚重的歷史遺產,因此更容易改變。機械時鐘在14世紀初出現,標志著歐洲已經進入了量化時間的時代。在此之前,歐洲雖然也有“小時”的概念,但與我們今天所知道的“小時”相去甚遠。
由于歐洲的晝夜時長在一年之中變化較大,為了讓晝與夜都是12小時,歐洲一度有一套不均等的小時制,雖然都叫作“小時”,但時長并不相同。擒縱器的發明及其在機械時鐘中的應用使情況發生了變化,它以機械的方式實現了時間的均分,隱藏其后的思想則是把時間看作“由一連串單位量組成的連續不斷的事物”。后者正是定量化所依托的基礎。無論是時間與空間還是音樂與數學,莫不如此。
三
對于“萬物皆可測量”這個故事來說,一個均質的、“由一連串單位量組成的連續不斷的”世界只是故事的一半,故事的另一半叫作“視覺化”。助力水手們遠行的航海圖、商人們熟悉的復式記賬法、音樂家們記錄與傳遞美妙旋律的曲譜……所有這些使得定量化的努力凝固在紙面上,得以被傳遞。
作為一部視角獨特的關于中世紀的科學與社會關系史,《萬物皆可測量》以定量化與視覺化將中世紀的知識進化史與社會史連接成一部完整的故事,努力尋找看似不相關的人群、事物與活動背后隱藏的關聯。
在那個知識緩慢生長的年代,來自古人的智慧與現實世界的需求——商業、航海、藝術以及種種相遇,重新塑造了歐洲人觀察世界的眼光和思維方式。在這樣的目光注視下,那些一度被認為不可捉摸的事物變成了網格定位圖上的觀察對象。
對于今天的我們來說,這大概算不得陌生。從一天24小時的晝夜往復,到年復一年的時光流轉;從美妙旋律背后的音調與節奏,到單位財務的賬簿,今天的我們生活在一個定量的世界中,并對由此獲得的確定性感到安心。而此書則讓我們看到,在那個遙遠的年代,已經有一大群人在為尋求萬物背后的確定性而不斷探索了。
雖然書名叫作“萬物皆可測量”,但作者并沒忘了提醒我們其實還有一些東西并非如此。比如在《記賬》一章中他就坦率直言:“我得承認復式記賬法能確保清晰,但不能保證誠實。”
正所謂,萬物皆可測,唯有人心難測。那么,在一個因均質而可量化、因量化而具有確定性的世界,難測的人心將如何安放?這當然已經超出此書所要討論的范圍,不過,如果有人愿意將之寫成一本書,想必也會很精彩,至于書名,或可叫作“那些不誠實的會計和他們的復式記賬本”。
據《科學》報道,在近日舉行的美國地球物理學會會議上,美國國家航空航天局(NASA)戈達德空間研究所的科學家報告稱,過去20年,全球反射太陽光的云層覆蓋面積縮小到了一定程度,使得更多光線進入地球,并加劇......
地球區別于太陽系其他巖石行星的一個重要特征是表面的海陸二分。海陸格局控制著地表的物質循環,是形成動態、多樣的地表環境的關鍵因素,對支撐復雜生命系統至關重要。地球之所以有海陸二分是因為其地表高程變化足夠......
澳大利亞莫納什大學團隊開展的一項新研究顯示,約4.66億年前,當地球與一顆小行星擦肩而過時,地球的引力撕碎了小行星,產生的碎片可能在地球赤道之上形成了一個類似土星環的光環。這個環或許存在了數千萬年,并......
北京時間2024年9月5日0時39分,一顆直徑約1.2米的小行星以20千米/秒左右的速度闖入地球大氣層,在菲律賓東北側約25公里高度處解體爆炸。我國監測網首次對預警小行星開展接力追蹤觀測,標志我國小行......
作為太陽系中最豐富的元素之一,氮是生命起源、生物圈形成和演化所必需的元素。研究表明,地幔是地球上氮的主要儲庫,氮在地球表面和地幔之間的循環影響著大氣演化、氣候變遷以及地球的宜居性。那么我們不禁要問,深......
科技日報成都8月12日電(劉俠記者滕繼濮)12日,記者從成都理工大學獲悉,該校沉積地質研究院馬超教授帶領大數據沉積團隊結合地質記錄和天文計算,首次從地質記錄中重建出過去7億年至2億年前地球自轉減慢的過......
要求歐盟推遲生效并重新考慮遏制森林砍伐的農產品進口新規的呼聲越來越高。研究人員表示,在新規生效前,有無數問題需要評估。其中一個令人擔憂的問題是,監管機構和公司缺乏高質量森林測繪數據,而這是預計今年底生......
月球和地球上的時間一樣嗎?如果不同,需要統一嗎?據英國《新科學家》網站6月28日報道,美國國家航空航天局(NASA)最新計算表明,月球表面時間比地球表面時間每個地球日快57.5微秒。在人類月球探索中,......
當太陽壽終正寢時,地球能否逃脫被太陽吞噬的命運?近期,一支國際團隊的研究有望給這個問題的答案帶來新的解釋。他們精確計算了一顆擁有近距離行星的紅團簇巨星的年齡,這一年齡結果直接挑戰了以往研究中利用雙星模......
近日,由中國科學院大學教授琚宜文主持的國家重點研發計劃“地球系統與全球變化”重點專項項目“中國東部新生代板塊俯沖帶圈層相互作用與油氣資源及環境效應”啟動會暨實施方案論證會在京召開。專家組與項目組骨干成......