在泰勒斯之后,另一个带来思想革命的人是数学之王毕达哥拉斯。
在古罗马之前,古希腊人很早就知道了地球是圆的。要得出这个结论并不难,通过简单的经验观察,就可以得出这样的结论。比如太阳与月球都是圆的,我们很自然就会联想到,脚下的地球也是圆的。再者,如果我们站在海岸边向远方眺望,远处驶来一艘船只,我们会先看到船的最高点桅杆,而后再慢慢看到船身,当船只离我们远去的时候,船身先消失,而后桅杆再消失。如果地球是平的,当船只出现的时候,我们会一起看到桅杆与船身,船只消失的时候,它们也会一起消失。
哲人毕达哥拉斯更是发现了,当发生月食的时候,地球投射在月面上的影子总是圆的。他认为,只有当地球是一个球体时,才会如此。
毕达哥拉斯是古希腊有名的哲学家与数学家,“毕氏定理”就是他提出来的,在中国,这个定理又被称为勾股定理。
在今天的人看来,毕达哥拉斯是一个很古怪的人,他相信“灵魂说”,甚至认为灵魂会转世,比如有一次他看到一个人在打一条狗,他立即上去制止了这种虐狗行为,并说:“请停下来,我从这条狗的叫声中听出了我以前一个朋友的声音。”
毕达哥拉斯似乎天生就是一个爱流浪的人,他出生于希腊的萨摩斯岛,位于爱琴海上,这里距离米利都仅有一箭之遥。我们有理由相信,毕达哥拉斯在自己的家乡度过了他的童年。家乡的人都比较保守,信奉一种叫奥菲教的古老宗教,其中残存很多迷信的成分。
有传言称,毕达哥拉斯是太阳神阿波罗的儿子,据说他的大腿是金子,闪闪发光,而且他是一个素食主义者,不吃肉。我们现在知道毕达哥拉斯的大名,源于他在数学上的贡献,可在当时,他的名声主要源自他被传说得像天上的神仙一样,是一个神人。
长大后,毕达哥拉斯前往米利都留学,米利都生活着哲学之王泰勒斯,但泰勒斯以自己年龄太大为由,拒绝收毕达哥拉斯为徒。可能是泰勒斯觉得,自己还不配给神人当老师。后来他前往埃及,在那里待了数十年之久,学习了古埃及人的数学。
在埃及逗留期间,恰逢波斯入侵。波斯是位于东亚的一个古老帝国,也是历史上第一个横跨亚非欧大陆的帝国。波斯人看着这个外乡人,倒也没有为难他,而是将他抓到了巴比伦。
幸运的是,毕达哥拉斯的身体还不错,一路辗转没有让他一命呜呼。自此以后,毕达哥拉斯又在巴比伦停留了近五年。据说他还到达过今天的印度和英国。
古巴比伦人发明了60进制,今天我们的很多概念,比如1小时有60分钟,1分钟有60秒,以及圆周有360°等,都来源于古巴比伦。
相比于古巴比伦人的抽象思维,古埃及人与我们中国的古人一样,更侧重于实用数学、经验性的数学。古埃及人建造的金字塔是世界七大奇迹之一,而要建造这样的宏伟建筑,几何学是必不可少的工具之一。
早在毕达哥拉斯发现毕氏定理之前,古埃及人就已经在使用这条定理了,但他们没有把它提炼成一条普适性的定理。比如一个直角三角形,它的两条直角边分别是3厘米和4厘米,我们拿尺子量一下,发现斜边长是5厘米。通过简单的计算,我们很容易就发现,这个直角形的三条边符合一个规律,即两条直角边的平方和加起来,即“3 2 +4 2 ”,与斜边的平方,即“5 2 ”是一样的。
如果我们只满足于这一组数字关系,那只能说这是一个特例,它只是经验性的,而非逻辑性的。当我们下次见到了另一个直角三角形,其两条直角边是6厘米与8厘米,斜边长是10厘米,我们发现,这个直角三角形也符合之前的定理。其实,这样的直角三角形有很多,比如直角边是5厘米和12厘米,斜边长是13厘米。
毕达哥拉斯则是从逻辑上证明了这条定理,将其总结成了一条放之四海而皆准的定理。在平面几何中,无论是怎样的直角三角形,也无论这个直角三角形的各边长分别是多少,它都满足这条定理。
美国科学史家伦纳德·蒙洛蒂诺在《思维简史》中提到,人类自诞生文明之后,到毕达哥拉斯的时代,发展了几千年,也获得了许多科学知识,但是,所有的知识体系都还只能算是“前科学”。因为即便是泰勒斯,在解释世界万物的时候,也或多或少会有些神秘与主观色彩,比如他认为万事万物都由水构成,这个观点虽然排除了神的原因,但依然是主观性的。一直到毕达哥拉斯,他为人类探索世界奥秘确立了一条数学上的规范起点,这个起点不受人主观性的影响,科学的大厦才能在此基础上一步一步发展起来。
正如毕氏定理,是他通过纯粹的理性推理得到的结论。在这个过程中,没有加入任何人主观的想象。
在毕达哥拉斯之后,古希腊的科学家们在他的基础上,开创了一种新的方法获得知识,那就是从已经被证明的结论出发,推导出符合逻辑的新结论,然后一个个新的结论叠加起来,就形成了系统性的学科。当然,这并不是说古希腊人放弃了依靠观测和测量获得知识的做法,而是说他们多了一条新的途径,这是一条数学式的途径。没有数学,也就不可能会有实证科学。
毕达哥拉斯能得出这样具有划时代意义的发现,实际上也和他早年旅居埃及和巴比伦脱不开关系,他吸收了两个地方思想与文化的精华,为人类开拓出了一条新的道路。可见,一个人要想获得伟大的成就,就必须要多走多看,不要总是局限在自己有限的圈子中,要和不同地方的人交流,去理解与自己不同的人的思想与生活习惯,才会有意想不到的惊喜与发现。
自古以来,科学的发展并非一蹴而就,就算是再伟大的科学家,也不能面面俱到。毕达哥拉斯以及他之后建立的学派,在其他领域,比如天文学上,依然具有较为浓厚的主观色彩。
毕达哥拉斯在外面晃悠了小半辈子后回到了家乡,本以为自己会成为希腊的一颗闪亮巨星。可没想到,家乡人太保守了,接受不了他的学说,甚至还有人将他当成了疯子。
不过据说在家乡,毕达哥拉斯有了他的第一个学生,历史学家认为他的第一个学生也叫毕达哥拉斯,简称小毕,可能是毕达哥拉斯的一个亲戚。有意思的是,小毕是毕达哥拉斯自己花钱买来的。一般是老师给学生上课,然后学生付钱给老师,而毕达哥拉斯则是反过来的,他不仅要给学生上课,上完课之后还要付钱给学生,据说一节课要付给小毕3个银币。
这么上了一段时期后,毕达哥拉斯注意到,小毕已经将学习的动力从外驱力转到了内驱力,于是他说自己已经没钱支付学费了,因此课程只能停止。而小毕竟然表示:“学习使我快乐,我热爱学习,不给我钱也无所谓。”
可是,除了小毕之外,毕达哥拉斯就算是花钱也买不到任何学生了。万般无奈之下,他再一次离开了家乡,前往意大利半岛南部的移民城市克罗内托。移民城市,相对来讲更开放一些,也更容易接受一些新奇的观念与想法。
到了新的家园后,毕达哥拉斯开始有了自己的追随者,不再像之前那样花钱买学生了,于是他一改往日的阴郁,在当地落户安家,并建立了属于自己的学派“毕达哥拉斯学派”。这是一个充满了各种清规戒律的类宗教组织,内部讲究平等,但也有很多禁忌,比如不能吃豆子,睡醒之后要叠好被子,不能放纵欲望,也不能自杀等。毕达哥拉斯有一点“男女平等”的想法,因此这个组织还吸收了不少女学员,这在当时来讲已经是重大突破了,他的妻子也是其中的一名学员。
毕达哥拉斯认为,天上的星体按照贵贱可分为三部分,最上一层是奥林匹斯,是诸神居住的地方,中间是考的摩斯,第三层是乌拉诺斯,是地球区域。贱的天体转得快,贵的天体转得慢。地球是最不完善的地区,因此它的变化是没有秩序的。毕达哥拉斯还认为,各种天体间的距离是有数学比例的,因此,它们在运行时会发出巨大的、和谐的声音。但是,只有少数贤哲才能聆听到此种天籁之音。在科学史上,将数学引入天文研究是毕达哥拉斯及其学派的一大贡献。
今天的我们都知道,宇宙中的各星体之间并没有高低贵贱之分,然而古代的人除了将人分为三六九等,就连天上的星体也不放过。星体在宇宙空间中运动也不会发出任何声音,因为声波无法在真空中传播。毕达哥拉斯学派对于数学与和谐有着强烈的追求,他们认为地球是圆的,更多是出于一种美学上的喜好。
尽管毕达哥拉斯在数学上已经有了初步的科学思维,但在没有望远镜的时代,他们对数以外的世界的理解都还停留在思辨层面,带有一种想当然的感觉。