胡翌霖 | 实在论与工具主义天文学家更多的工作就是用数学工具来推

作者胡翌霖(清华大学助理教授)

责编许嘉芩刘愈

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天文学家最初的这种欣赏但不信的态度是容易理解的，我们说过，托勒密的天文学其实已经不再是某种对理念世界的追求，而只是一种屈从于观测的数学工具了。天文学家更多的工作就是用数学工具来推算行星的位置，但并不强调这些数学工具中所设定的轮子和匀速点之类的东西是不是真实存在的。许多人也是以这种方式来理解哥白尼体系的，也就是说“日心”只是一个工具性的“假说”，这个假说的最大意义是方便计算，那么我们就可以利用它，而不管它是不是真的。

《天球运行论》的出版者奥西安德尔在不署名的情况下悄悄添加的序言里就给出了这个“工具主义”的声明：“这些假说无须为真，甚至也并不一定的可能的；只要它们能够提供一套与观测相符的计算方法，那就足够了——谁也不要指望能从天文学中得到任何确定的东西，因为天文学提供不出来这样的东西。他也不该把为了其他目的而提出的想法当作真理，以便在离开这项研究时比刚刚开始进行研究时更加愚蠢。”

但这显然不是哥白尼本人的态度，因为哥白尼本人在字里行间都表达了对日心说真理性的追求，以至于开普勒在不知内情的情况下就断定这个序言是伪造的，并把这一序言的作者斥作“无知而自负的蠢驴”。哥白尼认为托勒密的最大问题就在于放弃了柏拉图拯救现象的理想，使用丑陋的数学工具，却不关心真理。哥白尼感叹说，“神按照他自己的形象创造了人，如果不是为了让我们努力变得更像神，又是为了什么呢？……但那么多年来天文学家依然未能对这个世界机器的运动给出令人信服的说明，而这个机器乃是一切工匠中最好、最精确的那一位为我们创造的。”

所以说，单纯地拟合数据显然不是哥白尼的要求，事实上我们知道许多时候，多种数学上等价的理论工具能够同时拟合相同的数据，比如阿波罗尼就发现一些情况下偏心圆模型和本轮—均轮模型是等价的。而哥白尼把追求真理诉诸于某种源于对自然之本质的洞察之下确立的公理原则的运用。这些“原则”的制定并不能完全依靠观测数据的拟合，而是似乎需要诉诸某种理智直觉。哥白尼说“哲学家试图凭借上帝所允许的理性寻求真理，我将在上帝的帮助下推进对这些问题的研究”。在另一方面，这也许受了赫尔墨斯主义的影响（在第十二讲还会提到），赫尔墨斯主义也强调通过理智直观，通过灵性的洞察，人可以发现自然的原则。

这种对人类理性能力的强大信心，这种寻求真理的新态度，是哥白尼和之后的现代科学家有别于中世纪和阿拉伯学者的地方。

【本文摘自《过时的智慧——科学通史十五讲》第九讲复古开新：哥白尼革命，上海教育出版社，2016年7月出版。】

▲《过时的智慧——科学通史十五讲》