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革命的关系也值得我们注意。”最后，在书的“跋”中他提出了这样一种见解，“在19
世纪中还发生过第三次科学革命，其特点与法拉第和克拉克·麦克斯韦的领域中所发生
的革命毫无共同之处。”对此他作了如下的解释：“19世纪还经历了一场同样彻底的时
间探讨方面的革命……首先是地球的年龄，其次是人类的年龄，再次是宇宙的年龄，这
些最终都被看作是历史探讨的新的范畴。在对宇宙探讨方面的这场方式独特的革命，像
17世纪的数学革命一样，有着深远的意义。”但是，与卡尼的第二次革命不同，这第三
次科学革命并不包括专业机构的革新。而且，在他的介绍中也不包含伟大的达尔文革命，
他的介绍只限于物理学领域。不过，他确实提出了一个非常重要的论题，亦即，到了
“2O世纪中叶”，史学家不再认为，“哥白尼、伽利略和牛顿等人的成果”“能构成一
场独特的人类历史上前所未有的科学革命。”
在埃弗雷特·门德尔松论述“19世纪科学的来龙去脉”的一篇文章中（琼斯1966），
也有对第二次科学革命的陈述。在这部分陈述中，门德尔松强调了“19世纪科学的社会
结构中”的变化，他把注意力集中在新的杂志、新的科学协会和这样两种组织的发展上：
一种是基础广泛的科学组织如不列颠协会，另一种是新兴的致力于对科学特定的分支学
科进行专门研究的组织。谈到“在其中进行科学实践的社会机构中的那些变化”时，他
认为，也许可以把它们称之为“第二次科学革命”。对他来讲，这场革命可称作是典型
的科学工作者所具特征方面的根本性改变。门德尔松指出，在17－18世纪，科学家们大
都是业余爱好者。也就是说，他们并非依靠科学实践来谋生，他们或者是一些富有的无
需为生计操劳的人，或者是在一些完全不同的行业（如医疗、商业贸易、船舶建造等等）
中谋生的人。到了19世纪，科学家们逐渐开始从中层甚至中下层的社会中产生，因而，
“在科学本身的实践过程中，19世纪的科学家们不得不为他们所从事的科学活动寻求支
持。”这种变化中的一个明显的特征就是，科学共同体要“考虑其成员的职业需要”，
结果，“在寻找对科学家的认可和支持上花费了大量的时间。”
历史学家斯蒂芬·布拉什（1982）也对两次科学革命提出了他自己的看法。他认为，
第一次科学革命“发生在1500…1800年之间，它是哥白尼、伽利略、牛顿和拉瓦锡等人研
究工作的产物；”第二次革命发生在1800…1950年之间，它是“由道尔顿、达尔文、爱因
斯坦、玻尔、弗洛伊德以及其他许多人引起的。”他断言，“我们的文明世界只遇到过
两次全面的具有如此重大意义的革命。”我认为，布拉什所说的第二次科学革命，是人
们业已指出的有史以来所发生的各种革命中持续时间的长度居第二位的革命；它恰好是
历时最长的此类革命的一半，最长的革命，即鲁帕特·霍尔首先指出的那场从1500年到
1800年绵延了300年的事件。就像他能洞察到哥白尼赞同地压体系和爱因斯坦赞同狭义相
对论有着相似的理由一样，布拉什把达尔文和达尔文主义与20世纪的“物理学革命”相
比较也给人带来了烦恼。不过，考虑这些问题以及布拉什对未来可能的第三次科学革命
的总结性评论，也许会使我们离题太远了。无论如何，在我看来，把1500到1800年间的
事情不加区分地混在一起，说它们构成了具有重要意义的单一的科学革命，似乎太过分
了。
恩里克·贝龙写过一部有关“第二次科学革命的研究”的书，该书的总标题为《论
著中的世界》（意大利文版1976；英译版1980）。很难用几句话说清楚贝龙所构想的第
二次科学革命到底是什么。在他看来，这场革命起源于18世纪末到19世纪初的几十年间
的某一时期。“逐渐认识到彻底改变机械论式的世界观的必要性，”是这场革命的一个
组成部分。他发现，“要推翻科学上的这种世界观，其前提”就是要对“各种自然现象”
进行一系列的调查研究，这使得人们对“那种把宇宙理解为无始无终的宇宙钟的信念”
产生了怀疑。从“这场革命”中产生了一种“新的世界观，依据这种世界观来看，事物
不再是按照循环的模式重复出现的，而且也不再受一成不变的规则支配了。”相比之下，
这种新的世界是“受一种进化的过程制约的，这种进化过程对有机的和无机的物质形式
都会产生影响。”为阐述这种新思想所揭示出的“机械论传统中的”那些问题和矛盾，
人们做出了“不懈的努力”，这些努力“以及它们引起的对科学解释的思考”，就是
“这第二次科学革命”的基础。
这场革命始于“热力学、辐射理论、电磁场理论以及统计力学等新的理论的出现。”
贝龙发现，所有这些理论有一个共同之处，这就是，它们都“提出了物质结构和物理学
定律的真正意义的问题，”并且通过这种方式改变了伽利略…牛顿传统。尽管这基本上是
一场物理学革命，包括“对力学基础的全面反思，”但19世纪的历史表明，这种“物理
学领域中的新的世界观”已经“对其他科学，如生物学、化学和几何学’产生了深远的
影响。
贝龙说，他的“意图”就是“要证明19世纪经典物理学的革命性，”尽管他坚持认
为，这“并非必然会贬低人们通常所说的相对论和量子力学所具有的创新性。”他甚至
认为，“我们这个世纪的物理学”应当被看作是“始于18世纪末和19世纪最初十年的那
场革命中最棘手的问题的产物。”贝龙得出结论说，“这场第二次科学革命今天仍然在
进行着。”
在对贝龙此书的一篇富有洞察力的评论中，’和斯蒂芬·布拉什一开始就对“这场
‘第二次科学革命”’的定义，提出了他自己的看法——第二次科学革命就是“把量子
力学和相对论看作是物理学的基础，并用它们取代牛顿物理学的那些历史事件。”大部
分科学家和科学史家认为，这些事件是从1887年开始到1927年为止这段时期内的一段时
间中发生的（但未必都称它们是一场“第二次科学革命”，甚至未必称它们是一场连续
的“科学革命”）——在1887年和1927年迈克尔逊…莫雷实验的结果和海森伯的测不准原
理先后发表了。布拉什在描述中把贝龙的解释与更为常见的分析进行了对比。通常，人
们着重考虑的是“机械论的或决定论的世界观的失败，以及令人惊讶的实验结果的激增，
这些结果迫使人们放弃古典的空间、时间、物质和能量概念。”然而，正如布拉什指出
的那样，贝龙论证说，“第二次科学革命实际上早在19世纪以前就开始了。”而且，这
场革命“并非是机械论的衰落或某一组专门实验导致的结果，而是作为科学问题和客观
知识本源的数学理论的出现所孕育的产物。”
库恩和贝龙是依据数学与物理学的关系来认识第二次科学革命的（显然他们所说的
并非是同一场革命），他们丝毫未提具有革命性的机构变化。哈恩则强调指出，机构变
化是第二次科学革命的一个重要特征。门德尔松也强调了第二次科学革命所具有的机构
特征或社会学特征。卡尼主要关心的是物理学中的变化，但他注意到，在19世纪，不同
的民族有着不同的科学传统，而政府对科学的支持也是因国而异的。只有伊恩·哈金在
认识上实现了卓越而大胆的飞跃，他指出了观念上的第二次科学革命与机构上的第二次
科学革命之间的联系。
素心学苑 收集整理
第七章 哥白尼革命
每当史学家们著书立说论述科学中那些富有戏剧性的变化时，首先跃入他们心头的
便是宇宙中心问题的根本性转变，这一转变，一改那种把地球看作是宇宙的静止不动的
中心的观点，而认为太阳是宇宙的中心。这一变革，亦即众所周知的哥白尼革命，常常
被描述为我们参考系的一次全面的变更，它在许多层次都引起了反响。宇宙学上的这一
转变被看作是富有革命性的转变；所以，哥白尼就是一位“反叛的宇宙设计师”，他导
致了一场“宇宙概念结构中的革命”（爱德华·罗森1971，pref．）。托马斯·库恩
（1957）看来，作为一场“思想中的革命、一场人类宇宙观及人类自身与宇宙的关系的
观念等的转变”，哥白尼革命并不是一个单一的事件（尽管用的是“单数”名词）。据
说，这一“西方思想发展中划时代的转折点”需要从不同意义的层次上来考虑，这是因
为，首先，它是一次“天文学基本概念的革新”；其次，它是“人类对大自然的理解的”
一次“根本性”的变更（它最后以“一个半世纪以后”“牛顿的宇宙概念”这一“出乎
意料的副产品”的产生而告结束）；再次，它是“西方人价值观转变的一部分”（pp．
Vii，1，2）。所以，按照库恩的观点，人们所说的哥白尼革命并非仅仅是科学中的一场
革命，它是人的思想发展和价值体系中的一场革命。然而其他人［例如，克龙比（1969，
2：176—177）〕却仅仅认为，“哥白尼革命只不过把天体看上去的周日运动归因于地球
围绕其轴线的那种自转，把它们的周年运动归因于地球围绕太阳的那种公转。”
从对科学革命概念的批判性分析的角度讲，哥白尼革命有着特别的意义，因为在当
时，哥白尼的著作和学说并未在已被人们所承认的天文学理论的基本体系中造成任何直
接的根本性的变化，它只是对实验天文学家的实践活动有些轻微的影响。那些承认有过
哥白尼革命的史学家和哲学家们，并没有去关注哥白尼行星理论的原理或细节，他们也
没有去关注月球理论或实验天文学家日复一日的工作——如计算行星和月球的位置，制
定星历表等实际工作，所有这些都是用占星术算命所必须的。如果他们首先注意到天文
学是一门艰辛的科学，并且把他们的研究集中在倘若哥白尼思想真的影响了天文学家的
工作，其可能的影响方式是什么这一问题上，那么，这些史学家和哲学家就不会再断言
16世纪曾有过一场天文学革命，更不会断言有过一场普遍的哥白尼革命了。对于科学来
讲，哥白尼天文学的影响直到他的论文发表（1543）大约半个世纪到四分之三个世纪之
后才开始出现，当时，亦即问世纪初，通过对地球运动物理学的思考，人们提出了一些
运动学的问题。这些问题直到一种全新的惯性物理学出现后才得以解决，而这种物理学
绝非哥白尼物理学，它的产生是与伽利略、笛卡尔、伽桑狄和牛顿等人的工作联系在一
起的。此外，到了17世纪，哥白尼的天文学体系已经完全过时，它被开普勒体系取而代
之了。简而言之，正如本章将要表明的那样，认为科学中有过哥白尼革命的思想受到了
反驳，它是以后的史学家虚构出来的。（我发现最早提及哥白尼革命的是J．S．巴伊和
J．－E．蒙塔克勒，他们的这些论述将在补充材料7．4中予以分析。）显然，伴随着所
谓17世纪中叶的英国革命也有类似的情况，正如我们所知道的那样，这场所谓的革命，
在一个半世纪以后的法国大革命爆发之前，并没有被普遍地认为是一场革命。
哥白尼体系
哲学家。史学家（以及科学史家）对哥白尼的介绍实在太多了，而所有这些介绍都
局限于哥白尼的专著《天体运行论》开篇的数页上。在这里，哥白尼描述了通常所谓的
“哥白尼体系”，并用一幅画有同心圆的常常被转载的图作了生动的说明［见图4（1）］。
这幅图看起来很简单，但对它的解释远非一件容易之事。原稿上展示了一组共八个同心
圆，但并没有充分说明它们所表示的含义。位于中心的圆中有一个词“Sol”，意为太阳，
它是静止不动的。从最外面的圆向内看，圆与圆的间隔处依次从1到7编了号：第1条环状
带上所标的是恒星，以后每一条环状带都标看一种行星的名字：2，土星；3，木星；4，
火星；5，地球；6，金星；7，水星。每条行星的环状带上不仅标有一个行星的名字，而
巨还有该行星公转的恒星周期。例如，从外面数第三条环状带上标着：“3Iovis xii a
nnorum revolutio”（3，木星，12年一转）。标有地球的那条环状带上写着：“5．Te
lluris cu Luna an，re．”（Telluris cum Luna annua revolutio：地球带着月球，
一年一转）。
这些圆和环状带是什么呢？在那些未受过训练的读者们看来，它们似乎是圆形的轨
道，但是，研究哥白尼的学者爱德华·罗森（1971，11…21）已经使我们转过来面对这样
一个事实：这些并非是行星的轨道。它们是那种物理学家所谓的天球。哥白尼返回到嵌
有行星的天球这一概念上了，这一概念可以追溯到古代的欧多克索斯、亚里上多德、卡
立普斯等人的学说，这些人认为（环绕着地球的）那些行星处在一个巨大的旋转着的球
体之中，由此看来，从（欧多克索斯引入宇宙论中并被亚里上多德加以推广的）天球这
种概念的意义上讲，哥白尼著作的标题《大体运行论》应当改为《大球运行论》。不过
我们也注意到，哥白尼已经把古希腊的那种以地球为中心的天球思想转变成新的以太阳
为中心的天球思想。这本书的标题很难说是富有革命性的，相反，它暗示着该书与古代
有关宇宙的思想是一脉相承的。哥白尼使用天球学说还暗示着、哥白尼也许以为，他的
工作是对古代天文学的一种改良，而不是富有革命性的替代。哥白尼所采用的描述顺序
和描述方式严格地遵循托勒密的《天文学大成》的方针，则更进一步地证明了这一点
（参见下文）。
近年来，人们对哥白尼天球的真正本质已经有了愈加激烈的争论。诺埃尔·斯韦德
罗（1976，127—129）业已整理出了一些相当令人信服的证据，它们说明，哥白尼可能
已经构想出了一系列相邻的天球。斯韦德罗指出，在其手稿中，哥白尼给七个圆标出了
插图说明，而所画的圆却有八个，所以很明显，这些插图说明肯定指的是圆与圆之间的
七处空间。他得出结论说，这几处空间大概是对应于“那些大球自身的，每一处都表示
某一空间层（具体范围并未划定），每一处都是与其上面或下面的天球相邻的。”木刻
版印制的书（纽里姆伯格，1543）使我们的问题复杂化了，哥白尼没有核对出也没有更
正印刷中的问题（参见图4（2）＇。在这里，算上附加的表示围绕地球运动的月球轨道的
小圆，一共有九个圆。木刻者也许只是愚蠢地把插图说明标在了这些圆错误的那一侧，
但这样一来圆的数目就过多了，因为这两个未标说明的国位于标着地球及月球的那个圆
周的两侧。关于这些大球的真计一本质以及它们的完整性和连续性的程度存在着争论，
对这种争论若无非常深入的了解，我们可能仍然会认为，哥白尼手稿中所画的图比那位
千里之外的木刻者所制的图具有更高的权威性，并己会得出结论说，这些图中所面的的
确是天球，而不是更是现代特点的概念所指的那种位于虚空的空间之中的自由循环轨道。
最外面的天球是“1。Stellarum fixarum sphaera immobilis（静止的恒星天球）；
这里又使用了一个古老的概念：恒星天球。不过哥白尼又做了一下改动，因为传统的恒
星天球必须有每日一次的自转。这样才能说明日夜的变化，而在哥白尼的格式中，天球
是不动的。在哥白尼体系中，日夜变化现象是地球每日围绕地轴旋转所产生的结果。说
这些星星是“恒定的”，是因为它们在其天球中，彼此之间没有位移活动———行星
（或移动的星星）则与此相反，它们不仅彼此之间会有相对的运动，而且还会进行相对
于恒星的运动。
哥白尼设想，恒星是非常遥远的，因为人的肉眼观察不到它们的周年视差。但它们
也不可能是无限远的，因为太阳被假定是它们的中心——这对于一个天球来讲是完全正
确的，但对于一个无限的恒星天字来讲则是不可能的，这样的恒星天空不和能有什么几
何学意义上的中心。哥白尼写道；“Stellarum fixarum sphaera，seipsam et omnia
continens ；ideoque immobilis；nempe universi locus”。（既然是宇宙的寓所，那么，
包罗它自身及万物的恒星天球肯定是静止不动的。）不过，正如J。T．克拉克（1959；12
5）已经指出的那样，这与他在前几页中所说的一段话是矛盾的：“Mobilitsa…sphaer
ae estin circulum volvi ，ipso actu formam suam exprinmentis”（自转是天球的
属性，天球的形状正是通过这种自转来表现出来的）。
哥白尼的天球图被（例如A．沃尔夫1935，16）错误地解释成是哥白尼天文学宇宙体
系的一种表述，困为这些圆周上分别标着“II。土星轨道，”“III。木星轨道，”等等。
当然，哥白尼充分地认识到，没有哪一组简单的循环运动能对太空世界作出准确的描述。
因此，他开始着手构造一个复杂的体系，他先完成了一本题为《短论》的小册子（此书
写于154年，但17世纪前并未出版），随后他又在《大体运行论》中进行了充分的阐述。
任何一位熟悉天文学的人大概都会意识到，《大体运行论》第1册上的那幅图，至多不过
是一个图解式的、高度简化了的系统的模型，为了说明多种多样的现象，哥白尼不仅引
入了一定数量的本轮（这种本轮与托勒密体系中的本轮的作用截然不同），而且甚至还
引入了本轮的本轮（或者说，第二级本轮，亦即epicyclets）。我们将在后面看到，有
人认为，哥白尼体系极为简明，与之相反，托勒密体系却十分复杂，这种看法，就业已
涉及到的圆周的数目而言，值得怀疑，事实上，情况决非如此。