科學史專欄

這得從我高中的時候說起，那時我還是沒有很喜歡歷史，但應該是第一次接觸到科學史，更準確一點來說是數學史。課本上的公式都可以找到證明，不過如果一直追溯下去總會停止在某個定義或公設，而當這個基本定義不是很直觀時，問題就產生了。

比方說：為什麼要把 sin 定義成斜邊分之對邊？

大家都學過三角函數吧？其中的正弦函數 sin 的定義是直角三角形的斜邊分之對邊，大家都背過這個基本定義，那這是怎麼來的？我想這應該很難從一般高中老師身上得到滿意的解釋（至少以我自己的經驗來看啦），如果你拿去問老師，老師大概只會要你背起來，告訴你這是定義不能證明，於是你就摸摸鼻子開始背公式了。

數學明明是那麼有邏輯的科目，怎麼會叫我用死背的方式去學習呢？不是說不能背公式，背公式是為了計算方便、為了寫題目時解題更快而取的捷徑，但當你還在打理論基礎時卻是要用背的，怎麼想都非常弔詭，我無法接受！

所以我開始找早期的資料，自然就接觸到了數學史，才了解到三角函數的淵源——古希臘的測量學（Surveying）。最有名的故事想必是泰利斯（Thales）利用影子測量金字塔的高度：

太陽光從斜線方向照射在建物上，建物高度、影子以及太陽光線自然形成一個直角三角形，而且太陽光可以視為平行光源，所以在同一時間地點的所有物體和他的影子長度的比例相同。於是泰利斯在地上插一根竿子，觀察影子和竿長的比例，得到金字塔的影子和高度的比，藉此求出金字塔高度。

由此可見，人們對於三角形邊長比例關係的探討應運而生。

不知道上面的例子能不能讓讀者稍微體會到科學史的重要性？了解科學史的好處絕對不只是單純滿足自己的好奇心，還可以增進你的理解程度。對一個講求邏輯的理科生來說，這豈不是不可或缺的要素嗎？至於後來形成函數的概念以及 18 世紀的數學家歐拉（Euler）如何構造出三角函數的部分，那又是後話了，姑且先說到這。

所以我高中還是這樣想的，一直到上了大學才注意到自己的變化。

第一次是在大一讀普通物理的時候碰到愛因斯坦的相對論，而我當然也去查了科學史，看到愛因斯坦為了驗證他廣義相對論的計算而想去觀測日蝕，以便趁太陽比較不亮的時候取得它背後的星光通過太陽重力場而偏移的數據。

當時有過一次日蝕，但日蝕的本影區在戰區內讓愛因斯坦無法前往觀測，戰區⋯⋯？那時候是什麼戰爭來著？一戰？二戰？

我感受到了自己對於歷史知識的匱乏，全都還給國高中老師了。

不只這樣，之後想去讀更多早期的理論時，越接觸越深，就越不能避免地必須知道當時時代背景。例如最為人所知的中世紀黑暗時期，為什麼那時候的科學進展如此緩慢，一直到 16、17 世紀才開始冒出哥白尼、波以耳、牛頓等人，再更早的資料就跳到古希臘亞里斯多德等哲學家了，中間的斷層是怎麼回事？

讀到古典力學、微積分時，應該都有聽說過牛頓最著名的著作《自然哲學的數學原理》。自然哲學？數學？為什麼科學理論被稱為哲學？和古希臘的哲學有關係嗎？如果繼續探索下去又會發現牛頓也有鍊金術的研究紀錄，如此現今認為不科學的東西怎麼會是牛頓這種大師感興趣的內容？

繼續往前溯源，了解到了中世紀也有大學，而且其實大學的由來正是中世紀時期，當時的人們也有上學，也會研讀理論，但是總是摻雜著基督教義下的神學。

宗教和科學如此看似相違背的領域，在當時怎麼會混為一談？於是不可避免地得去了解當時的宗教思想，接著就會看到宗教改革、看到不同地區的文化差異、看到戰爭如何造成思想的交流，以及科學理論的傳遞與延續。甚至可以這麼說：關於前面所說的中世紀的斷層，古希臘的智慧之所以可以跨越這段黑暗時期，很大部分是歸功於阿拉伯的鍊金術士們的傳承，當然這是撇開政治問題或戰爭的正當性不談，畢竟打從一開始就是他們在 7 世紀攻入拜占庭。

另一方面，在回溯這些歷史時也不可避免地會看到許多被淘汰的舊理論（例如化學的燃素說、熱質說），這些並非沒有價值，反倒是讓你可以理解為何當今的理論脫穎而出，否則如果光看現在這些最為「正確」的結論，可能有些人會不免質疑為何總是有一貫的標準答案，好像當今科學體系是某種權威式的思想灌輸，殊不知這是經過悠久的歲月千錘百鍊的結果，而且它也不見得是定案，依然在持續被最前沿的科學家們的研究精煉下去。

為此，我必須重拾那些以前被我左耳進右耳出的歷史知識，搭配更多科學史文獻來廣泛閱讀，我才能真正理解當時的理論是基於什麼樣的基礎建立而成、才能知道為何科學會這樣進展、也才能知道當今科學理論形成的根本原因。或許，還能推想它可能的未來。