伽利略的科学哲学思想

伽利略的科学哲学思想

伽利略是科学史上具有独特地位的一位科学家，对于后世的很多科学哲学家而言，无论他们对于科学持有何种信念，都有可能在伽利略那里寻找支持其理论的依据。菲诺基亚罗（Maurice A. Finocchiaro）分析了费耶阿本德等人对伽利略科学哲学观点的理解，指出如果片面地看的话，“伽利略就有了无政府主义者、亚里士多德派、柏拉图主义者、经验主义者、理性主义者多种写照”^[19]。当然，无论为伽利略哲学赋予上述特征中的任何一个而否定其他特征都是有问题的，因此我们应该综合地考虑伽利略哲学思想的内涵，才能理解和把握他对后来科学哲学的深刻影响。

（一）数学分析与物理研究的统一

伽利略之所以被称为“现代科学之父”，最重要的原因就是他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯粹思辨的传统自然观，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。从科学哲学的视角看，在他重新定义科学的可理解性的背后，真正有意义的是他在解决现实科学问题过程中所形成的一整套形而上学理念和方法论，其中最为重要的就是强调数学工具在物理学研究中的重要性。伽利略具有严重的毕达哥拉斯主义倾向，深信自然这本书是由数学语言写成的。在科学研究中，他强调要将人类通过感官经验获得的大量材料抽象化，因此就要求研究者们把注意力集中到那些能够用数学工具描述的要素上来。伽利略认为对自然的解释不仅是为现象提供一种理性的重构，更重要的目的在于将我们面对的物理问题转变成数学问题，从而用已有的数学工具对其展开分析。

正是在这种意义下，他区分了第一性的质和第二性的质。第一性的质是指时间、形状、大小、数目、位置、运动等的数量，它们能用数学语言精确地描述。第二性的质指的是声、味、色、臭、热等主观感觉，难以用数学语言精确描述。伽利略将物理学的研究范围限定为第一性的质及其相互关系，从而将亚里士多德的目的论解释排除到了物理学之外。“他认为物理最重要及首要的就是运用数学，进行测量，获得经验证据。伽利略借萨尔维阿蒂之口说道：‘辛普利邱，请你注意，如果没有几何学，而要对自然界进行很好的哲学探索，人们究竟能走多远呢？’他说这句话的意思不是说科学不要哲学，或者与哲学一点关系也没有，而是说物理学应该运用数学，追求确定性的认识，不能置经验事实和数学于不顾，运用哲学的教条、想象和推理，寻求书本上的知识。”^[20]伽利略将亚里士多德关于“质”的物理学研究改造成了关于“量”的物理学研究，这意味着“我们不是按照实体、意外、因果性、本质、观念、形式、质料、可能性和现实性来处理事物，而是按照力、运动、定律、质量在时间和空间中的变化等等来处理事物”^[21]。这样一来，伽利略就放弃了对于事物运动的终极因和目的因的探寻，从而将目标转向了研究物质的特定物理性质和事物如何运动上来了。通过将与价值、意义、目的等人类主观意识相关的哲学思想从科学研究中移除，伽利略实现了自然科学特别是物理学的解放，从而导致了后世人们在物理研究中思路和方法的现代式转变。

（二）科学研究的理想化实验方法

在现实的科学研究中，很多时候伽利略所谓的第一性的质并不能完全与某些已有的数学工具发生关联，从而导致我们实际上不可能将这个丰富的世界完全以数学的方式表示出来。因此，为了更加充分地理解物质世界，我们不得不采用某种理想化的实验方法来进行科学研究，这种方法就是伽利略最先采取的将真实的测量实验与思想实验相结合的方法，即“通过一定的物质操作和思维加工相结合的实验过程，得到自然过程在理想状态下的规律，然后再回到现实的过程中去加以修正，使之能直接应用于实际”^[22]。伽利略认为：“我们必须将现实世界理想化，因为不可能期望将我们这个丰富而又奥秘的世界完全以数学表示出来——即使我们忘掉色彩和气味，而将注意力集中诸如形状和速度这些方面。也就是说，我们必须忘掉那些对于实现我们的目的来说属于非本质的东西。但这样做必须十分谨慎才是，否则，我们就会处于一个与我们生活于其中的真实世界毫无关联的纯想象的世界中。”^[23]“对伽利略来说，真实世界是有着抽象数学关系的理想世界。物质世界只是被仿制的理想世界的不完美的体现。要充分地理解物质世界，我们必须在想象中从理想化的优越的视角看待它。只有在理想的世界中，完美的圆球才能在完全光滑平面上永远滚动下去。而在物质世界里，平面从来不是绝对光滑的，滚动的球也不是绝对地圆的，它最终会静止。”^[24]

可以说，正是通过理想化实验方法，伽利略实现了实验方法与数学演绎方法的有机结合，从方法论方面实现了探寻自然知识的历史性变革。因为“一旦抽象出了关于物体第一性的质的可观测量的概念，便可把观察实验限制在关于物体运动之可观测的、可定量的物性范围之内。一旦对个体对象与经验现象进行了抽象的、理想化的、分析的、设定性的理论实体的处理与类的处理，便可建立起能蕴涵大量经验内容的、具有普遍必然性的公设与演绎系统。这样，伽利略便把观察实验与数学演绎方法有机地结合起来了，从而便成功地创造了近现代实验自然科学研究的真正方法——数学实验方法。”^[25]

总体来说，如果从职业哲学家的视角看，“伽利略并没有一种通常意义下的科学哲学，在科学方法和科学知识的理论方面，伽利略并不属于那类有系统的思想家。这种思想家掌握少数几条具有系统整体性的基本原理，以此使所有的事实得到理解。但这并不意味着伽利略不是一个哲学家，毋宁说，他是一个特殊类型的哲学家，即一个不系统的哲学家，……成为伽利略科学哲学特征的，是他对科学实践及其哲学理论化的巧妙综合，即将认识论和方法论的概念具体融入科学实践。伽利略科学哲学的这一特征具有被刻画为‘推理和感觉经验的适当组合’的特征在科学实践（或方法）的层次上所具有的一切优点。它既包含大量信息，又不过于特化，并且能够注意到在伽利略那里发现的充实的哲学内容”^[26]。