〈導讀〉「無限宇宙」的思想探險
中正大學哲學系講座教授 陳瑞麟
現代科學的宇宙觀，對人類歷史有無可比擬的深遠影響。儘管我們都生活在它的籠罩之下，對它的誕生與崛起的歷史，卻近乎一無所知。通俗的科學觀告訴我們，十六世紀的天文學家哥白尼（Copernicus）提出了「地動說」之後，現代科學英雄如布魯諾（Bruno）和伽利略（Galileo）等人，無懼於教會的打壓，以無比的毅力推動科學革命，終於在牛頓（Newton）的手中完成。自此之後，人類的宇宙觀擺脫了基督教會神學家的哲學玄想，步入了實證的科學時代。這幅歷史圖像，把基督神學與科學思想對立起來，把哲學（形上學）玄想與科學研究對立起來。然而，它恰當嗎？
夸黑（Alexandre Koyré）這部科學史的經典名著《從封閉世界到無限宇宙》（From the Closed World to the Infinite Universe）告訴我們，歷史的實際發展，遠比通俗科學觀要複雜許多。在夸黑的筆下，現代科學革命的核心，乃是打破亞里斯多德的封閉世界觀（為基督教神學繼承），建立現代科學的無限宇宙觀。其間的發展曲曲折折。捲入這場大論辯的科學家和思想家們，並不能被簡單地二分成「教會神學／玄學家」對立於「近代實證科學家」。相反地，對立的兩方或差異的多方都信仰上帝──只是以不同的方式和觀念來理解祂；他們都從事哲學／形上學的玄想──那是他們的科學方法與內容之一；他們也都努力思索無法實證的空間、時間與運動的本質──這些概念是科學理論的必要成分；他們甚至也都是神學家──因為他們都試圖去理解「上帝」、上帝的特徵以及上帝和空間與宇宙的關係。
科學確實在十七世紀時完成了一場革命，可是，這場革命無法與哲學的轉變分隔看待，誠如夸黑所言：「現代科學與現代哲學，同時是革命的根源與成果」。《從封閉世界到無限宇宙》就是在展示這場科學與哲學宇宙觀革命的豐富歷史，與它的深度、廣度和演變的曲折性。
近代科學的宇宙觀革命
在《從封閉世界到無限宇宙》的舞台上，開啟宇宙觀大革命序幕的是庫薩的尼可拉（Nicholas of Cusa）——一位想像力大膽超卓的教會哲學家。教會官方認可的封閉世界觀在他手中綻開第一道裂縫。後繼的思想家紛紛從不同的角度和區域下手，聯合使這「世界泡泡」（world-bubble）爆漲成無限宇宙。
希臘大哲學家亞里斯多德，在西元前四百年左右，即建立了一套百科全書式的知識體系。他把整個世界分成「地界」（terrestrial region）（或「月下區域」〔sublunar region〕）和「天界」（celestial region）（或「超月區域」〔superlunar region〕），兩個界域有截然不同的質料和形式。「月下區域」包括地球，以及從地球到月球之間的空間。地球由「土元素」構成，表面覆蓋著「水」，水之上方是「氣」，氣的外層為「火」（流星、彗星等現象即「火元素」的作用）。從月球所在的場所往上，即是「天界」，其結構是一層又一層的同心球殼，依序是水星、金星、太陽、火星、木星、土星和第八層的「恆星天球」（stars sphere）。構成天界的物質乃是和土水氣火四元素截然不同的第五元素——乙太（ether）——它是一種透明固體結晶狀的物質。這樣的宇宙結構，很像一顆正圓球狀的洋蔥，恆星天球則是世界的極限。至於恆星天球之外是什麼？什麼都不是，什麼都沒有。對亞里斯多德來說，那超出了我們經驗的界限。
中世紀的基督教會哲學家，完全接受亞里斯多德的宇宙結構理論，因為它可以很融洽地配合基督教的神學觀。上帝被設想為「居住」在恆星天球上方，那也是天國所在。當然它不屬於物質王國，而是純精神性的。精神不必占有空間，所以恆星天球之外，也不存在空間；世界和空間整個地被封閉在恆星天球之內。而且天界、地界是兩個截然不同的世界：月下區域變動不定，是世俗的、卑下的；天體區域則是不變的、永恆的、完美的，諸天球殼層進行均勻規律的圓周運動。可是，天體的運動又是怎麼產生的？亞氏認為那是世界因果變化的第一因，即「第一動者」（primary mover），又稱作「不動的動者」（unmoved mover）。在教會思想家看來，這就等於是「上帝」。因此，這樣的世界除了封閉之外，也擁有一個層級分明的結構。
無限宇宙的早期孕育者庫薩的尼可拉利用他所謂「博學的無知」（learned ignorance），主張一切事物都存在著「對立統一」。其證明方法乃是把有限對象加以「無限化」之後，就會顯示出「對立統一」。例如，「直線」與「曲線」是對立的，可是在無限大的圓之中，曲線的圓周就等於直線的切線；在無限小的圓之中，曲線的圓周等於直線的直徑。把這套推論方式應用到世界本身，就會推出世界不可以有中心和周界，如果它有中心，就意味有周界，有周界就有周界之外的事物和空間，如此所謂的世界就不是真正的世界。因此，世界不可能是有限的。但尼可拉也沒有立刻主張世界是無限的，因為「無限性」只能被歸屬於上帝。儘管如此，他的思想仍然炸開了封閉世界的第一條裂縫。
哥白尼雖然被後世尊為天文學革命的發動者，其實他的世界觀卻是相對地封閉而保守。他仍然持有一個亞氏的洋蔥狀世界，只是把宇宙的中心換成太陽。可是，既然他讓地球運動，就顛覆了舊世界觀固有的層級結構。同時，他的顛覆帶來了一個重要的後果——我們不再需要恆星天球，因為恆星天球的存在目的是為了說明恆星的共同運動（東方昇起西方落下），既然地球自轉可以說明這個現象，那我們又何需第八天球？因此，布魯諾就首度大膽明確地引申出「無限宇宙」的概念。對布魯諾來說，一個有限世界的界限之外，仍然是空間。既然上帝創造了世界，祂怎麼可能對界限之內和之外有差別待遇呢？因此上帝所創造的，必然是個無限空間的宇宙，同時也沒有道理想像上帝對於地球所處的太陽系特別偏愛，上帝必然創造了無數類似於我們太陽系的星系世界，也有無數的居民（用今天的話來說，即是「外星智慧生物」）生存在無數世界之中。可是，布魯諾的「無限宇宙和無數世界」觀過於離經叛道，不僅受到教會的宗教打壓，也受到大天文學家克卜勒（Kepler）的科學性駁斥。
克卜勒卓越地論證，無限空間的觀念與我們的星空經驗並不符合。雖然克卜勒定律在天文學革命中扮演著關鍵角色，他的太陽崇拜思想也使他堅持哥白尼的太陽中心理論。可是，夸黑告訴我們，克卜勒堅持我們太陽系的獨特性，而且在形上學的存有和運動概念方面，克卜勒仍然有著亞氏的老觀念。緊接著，伽利略透過望遠鏡，看到許多前所未見的星體；儘管如此，伽利略似乎不願參與「宇宙是有限或無限」這議題的論辯，他感到無解，或許只有神啟才能告訴我們。可是，伽利略主張封閉的圓周運動是「自然運動」（即今日的慣性運動），所以，他的世界很有可能還是封閉的，或許頂多只是尼可拉式的「不受限定的」（indefinite）。
到目前為止，儘管思想家們已不再接受教會的「地球中心觀」，但對於宇宙的尺度究竟有無限界則未有共識。然而，上帝作為第一推動者、而且持續不斷地「推動」宇宙的觀念，並沒有人懷疑。只有笛卡兒（Descartes）企圖以數學幾何的規則來作為萬物因果變化的直接依據。當然，笛卡兒並沒有拒絕上帝存在，也沒有否定上帝創造世界，可是，他認為上帝在創造世界之初，同時也創造了數學幾何的規則來「管理」（維繫）世界，此後世界就如同一台被啟動的機器般，持續不斷地根據規則而規律地運轉，再也毋需上帝介入。如此一來，笛卡兒也必須回答：星體究竟是怎麼運動的？他提出了渦漩理論（vortex theory），主張每個星系是一個巨大的天寰渦漩（heaven vortex），恆星（太陽）居於渦漩核心，行星是被渦漩所帶動而環繞恆星運轉。這樣看來，笛卡兒贊同布魯諾，主張在我們的世界太陽系之外，還有許多恆星系。可是世界是無限的嗎？笛卡兒像尼可拉一樣，認為「無限性」只能是上帝的屬性。所以，世界頂多是「不受限定的」，又因為笛卡兒相信「展延與物質是同一的」，世界和世界的空間都是「不受限定的展延」（indefinite extension）。
在劍橋的新柏拉圖主義者摩爾（More）看來，笛卡兒的理論等於把上帝驅逐出世界之外，無異於無神論。而且所謂「不受限定的展延」這個觀念令人費解，在摩爾看來，世界若不是無限的，就是有限的，沒有第三種可能。因為上帝的無限性與無所不在，使得世界必是無限的，若不然上帝就不可能既無限又無所不在。這樣看來，展延也不能與物質同一，因為精神性的存有者也有其展延。另一方面，「空間與物質同一」的說法，不僅忽略了空間（真空）的實在性，也掩蓋了它的神性。空間是真空，不是虛空。再者，傳統神學家歸屬給上帝的屬性如單一、單純、永恆、不可動、在己存有、獨力存有、不可毀壞、無形、必然等等，都同樣可歸給空間。空間其實正是上帝的屬性，世界所在的無限空間正是上帝自己的展延。
摩爾這種觀念，絕不是「失落在新科學世界中的新柏拉圖主義者的神祕幻想。正好相反。在最基本的特徵上，它是那時代許多偉大的思想家所共享的主張」，這些思想家包括牛頓。牛頓，有時被視為古往今來科學第一人，他建立了現代科學的理論體系、方法和形式。可是，牛頓所謂的自然哲學「數學研究」或「實驗研究」中，也不能缺少形上學的思辨。他區分了「絕對空間」（absolute space）與「相對空間」（relative space），前者是絕對的、真實的、不可動的空間，後者則是相對的、可動的、可測量的、依賴於物質的笛卡兒式空間。牛頓甚至進一步說：「無限空間好像是上帝的感覺中樞。」正是這句話引發萊布尼茲（Leibniz）的強烈批判。
牛頓的上帝不僅擁有空間的屬性（展延到無限宇宙的每個地方），還有主動、積極的力量：上帝的精神作用正是萬有引力的原因，同時也是宇宙間一切現象（如物質的凝聚、化學作用、光、生物的生理等等）的直接原因。因為在牛頓看來，笛卡兒訴諸「純機械作用」，頂多只能說明一些碰撞運動，那是物體運動的被動原則，如果想以這種純機械作用來說明上述現象，那就是不折不扣的妄想假設了。牛頓堅持他的實驗哲學容不下這種妄想假設。要說明萬事萬象，非得要有一「主動原則」（active principle）不可——就是上帝（的精神力）。
可是，對萊布尼茲而言，牛頓的觀念讓上帝成為一位低能的鐘錶修理匠，祂所創造的世界是這麼地不完美，以致祂必須時時介入，不斷地為世界鐘上緊發條。同時，牛頓所謂「空間是上帝的感官」，貶抑了上帝的地位和能力，使祂必須依賴於某個器官。萊布尼茲堅持笛卡兒的二元論——精神不可能占有空間，也不具展延性，如果上帝是純精神，當然祂是無所不在的，但這並不是物質性的展延，宣稱上帝有展延性，就是把上帝貶抑為物質。至於運動的觀念這方面，他也延續笛卡兒、柏克萊（Berkeley）的傳統，批判牛頓的絕對空間與絕對運動（absolute motion）的概念。萊布尼茲的嚴厲批判不能沒有回應和反駁，可是牛頓厭惡自己下場，他的忠實弟子與友人克拉克博士（Clarke），就成為牛頓理論的代言人，在這場縱貫兩百多年、關於「空間、運動和上帝」的大論辯中，和萊布尼茲共同扮演結辯的角色。夸黑則以「工作日的上帝」和「安息日的上帝」鮮活地比喻牛頓和萊布尼茲的上帝觀之差異。
當然，這場論辯並沒有共識，也沒有結論，甚至沒有明確的勝方敗方。「封閉世界」的舊觀念，自然是退隱了（不過，它在二十世紀初捲土重來），「無限宇宙」的新學說閃耀於科學與哲學的舞台上。可是，這並不意味牛頓的整個理論相對於笛卡兒思想的全面勝利，至少在上帝觀念和角色方面，牛頓的上帝在牛頓力學日後的發展中，也悄然地隱沒；十八世紀後半的科學家轉而支持萊布尼茲式的世界鐘，相信它會根據能量守恆原理，永恆無止境地運轉下去——當然，在一個無邊無際的無限空間中。
本書的意義
《從封閉世界到無限宇宙》乃是夸黑的系列演說，於一九五三年首度在約翰．霍普金斯大學（Johns Hopkins University）「野口英世醫學史講座」（Hideyo Noguchi lecture）發表，後來在一九五七年把講稿增訂出版。在本書的演說成書期間，西方世界的科學觀籠罩在實證論的支配之下，拒絕形上學玄思在科學進展中的影響。誠如孔恩（Thomas Kuhn）所言：「科學史家慣於忽略玄思哲學（speculative philosophy），而他的哲學同事則對科學的非方法論成分有所戒心。」本書一反常態，不僅聯結哲學與科學，而且卓越地展示了在十七世紀的科學革命時期，哲學和科學有密不可分的關係。
過去，在哲學史的閱讀中，哲學學生總是對十六到十八世紀的形上學感到深奧難解。我們不知道摩爾、史賓諾莎（Spinoza）、馬勒布朗雪（Malebranche）、萊布尼茲這些大哲學家，為什麼要提出那些玄之又玄的形上思想？他們提出的東西似乎是純然幻想，與我們的經驗拉不上關係。在讀了《從封閉世界到無限宇宙》之後，原本看似毫無根基的形上學玄想，現在都可以和科學（天文學）研究鍵結起來，而且變成科學思考的必要成分。換言之，如果我們想真正掌握十七和十八世紀現代歐洲哲學史，我們不能略過本書。
反過來看，《從封閉世界到無限宇宙》當然是一本「科學史」的經典。可是，這部科學史和傳統科學史家筆下的科學史截然不同，它沒有從十八世紀後的牛頓標準來看待先前的科學，相反地，它證明了十六、十七世紀的形上學玄想，對當時科學議題的提出、科學研究的方向、理論概念的塑造，有十分深遠的啟迪作用；甚至將它們視為科學思想的必要成分也不為過。再度如孔恩所言，夸黑的著作「證明了忽略科學與哲學之間的邊界地帶是多麼地不幸。不管玄思與否，對於物理無限的創意關懷，必定是十七世紀思想的普遍創意元素之一。」
夸黑與《從封閉世界到無限宇宙》的影響
夸黑（1892-1964）生於俄羅斯，一九二九年在法國獲得博士學位，之後在法國教學研究。早期以哲學思想史研究為主，一九三二年起開始研究科學史。一九三九年出版《伽利略研究》（Études galiléennes），從此奠定他在科學史研究中的地位。 一九五五年他應聘於普林斯頓高等研究院（Institute for Advanced Study, Princeton），直到一九六四年去世為止。他的論著以法文為主，但在生命最後十年之間，他往來於巴黎和普林斯頓講學研究，期間也出版不少英文論著，如《從封閉世界到無限宇宙》、《牛頓研究》（Newtonian Studies）、《形上學和測量》（Metaphysics and Measurement）等書。由於夸黑的出身、講學和研究橫跨俄羅斯、法國和美國，也因為他的哲學、思想史背景，還有他採取的方法和史觀，使得他的影響力跨越地域、文化和學科的界限。
夸黑的深遠影響，可就幾個不同層面來看待。首先，夸黑的研究方法是所謂的「文本解釋」（explication des texts），也就是引用大量第一手的科學家（和哲學家）文獻，從事分析和解釋。文本解釋在文學、哲學、歷史甚至社會學等人文社會學科方面並不新鮮，可是西方文化傳統總是認為（自然）科學相當不同於人文，不能或不該以研究人文文獻的方法來研究科學歷史。夸黑的工作正是對此一觀點的有力反駁或矯正。除了第一手文獻的解釋外，夸黑的文本分析還考慮到科學思想的整體性，以及文本背後的整個思想脈絡或時代氣候：每位大科學思想家的思想和文本，都有其內在外在的融貫性，科學史家應該根據科學思想家的關注問題和獨特觀點來理解他的理論，解釋他的著作，而不是如實證論般把他們的科學思想體系拆成片片段段，再根據後世的科學標準來剪裁取捨。
其次，夸黑的科學史研究的一個重心是，他聚焦在十六到十七世紀這一段近代科學革命時期，致力於揭示科學思想的發展與哲學概念轉變兩者密不可分的關係。《從封閉世界到無限宇宙》提供的圖像尤為鮮明，這一點我們已在〈本書的意義〉中揭示。然而，更重要的是，它也影響和預示了孔恩的「典範」（paradigm）觀念：「形上信念」是每個科學典範的必要元素。
第三，《從封閉世界到無限宇宙》宏觀而完整地描繪了十七世紀科學革命背後的「宇宙觀革命」：從亞里斯多德─托勒密（Ptolemy）－基督教會的「封閉世界」轉換到布魯諾－摩爾和牛頓的「無限宇宙」，兩者之間巨大差異，可用「斷裂」來形容。這樣一幅革命圖像也影響或預示了孔恩的典範之間「不可共量性」（incommensurability）的觀念。
最後，我們應該專門談談夸黑和本書對孔恩的影響。孔恩在一九五七年出版他的科學史論著《哥白尼革命》（Copernican Revolution），一九五八年為《從封閉世界到無限宇宙》寫了一篇書評，其中已預示了他在一九六二年《科學革命的結構》（The Structure of Scientific Revolutions）中的「典範」和「不可共量性」，孔恩在書評中如是地解讀夸黑提出的圖像：
「在亞里斯多德主義者和早期哥白尼式的宇宙，上帝的寶座在最外層的天球之外。在笛卡兒和牛頓的無限宇宙中，則不再有如此的位置；因此，只有內在的神（immanent Deity）才能持續地推動祂的創造物。結果是，十七世紀思想的一個持續潮流是把上帝指認為空間或充滿流體的空間。在這個世紀之間，先前新柏拉圖主義的世界魂（anima mundi）那種神祕而不可溝通的景象，逐漸地變成理性自然神學的必然性。」
除此之外，夸黑的科學史方法論也影響了孔恩，正是在「考察科學家和學派自身思想脈絡的融貫性與發展的繼承性」這樣的觀點之下，孔恩才能提出他的典範理論。只是夸黑重視思想發展本身的內在脈絡，而孔恩還進一步強調外在的社會背景和環境──當然，這個強調也打開了科學史研究的新局面。
總而言之，《從封閉世界到無限宇宙》是我們瞭解十七世紀科學革命史的經典著作，同時也是瞭解十七世紀思想史和哲學史的必要文獻。
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