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    中圖分類號：N03　文獻標識碼：A
    歌德對牛頓顏色理論的批判是科學史上的醒目事件。與胡克、惠更斯等牛頓同時代的批評者不同的是，歌德是在一種迥異于近代主流科學的自然哲學背景下，涉入這場顏色理論之爭的。那么，歌德究竟代表了怎樣的自然哲學傳統？他對牛頓的批評有何思想史或觀實的意義？我們今天又該如何看待這場爭論？對于這些問題的回答，不僅有助于我們從一個新的視角解讀牛頓的顏色理論，而且對于我們重新思考近代科學的哲學基礎，也提供了一個有效的切入點。
    　　1　顏色理論的歷史回顧
    德國偉大的詩人、文學家和思想家歌德(Johann Wolfgang von Goethe)于1810年發表了著名的《顏色學》，這無疑是科學史上最不尋常的事件之一：一位杰出的天才人物，竟然會不遺余力地去反對人類歷史上的一項偉大的科學成就——牛頓(Issac Newton)的光學與顏色理論。歌德這一行動注定要遭到一些科學家的批判，如英國物理學家托馬斯·楊(Thomas Young)、布魯斯特(D.Brewster)等人。
    然而批判并不能阻止歌德的顏色理論在科學史上贏得一席之地——盡管是有爭議的。近年來，探討這場爭論的研究成果的大量涌現，就從一個側面說明了一些問題。正如著名物理學家海森堡(w.Heisenberg)所言，無視這場爭論的重要性而把它忘掉，那只不過是無知的表現。在《從現代物理學看歌德和牛頓的顏色學》一文中，他進一步指出，在歌德和牛頓的不同顏色理論的背后，存在著一個更深刻的，對整個世界看法的差別。也就是說，歌德對牛頓顏色理論的批判，實際上體觀了兩種自然觀的深刻分歧，正是這種分歧導致了他們完全迥異的顏色學說[1]。
    事實上，有關顏色學說的爭論早已有之。我們不妨簡單回溯顏色理論的歷史演變，這對我們理解牛頓顏色理論的歷史背景，從而在一個更寬廣的視野中來考察歌德反對牛頓顏色理論的思想背景和實質，是極為必要的。
    對顏色現象的系統解說至少可以追溯到亞里士多德(Aristotle)那里。在《天象學》中，亞里士多德認為，顏色產生于日光與云影的混合：當純白光穿越介質時，受到不斷的調整，就產生了各種顏色。每種顏色的力度或強度與其光亮程度是等同的：紅色最接近于白色，然后依次出現綠色、紫色及其它顏色。亞里士多德認為，紅、綠、紫是三種基本色，而其他顏色只不過是三種基本色的進一步混合。所以，各種顏色至少可分為三個等級：首先是白與黑（光明與黑暗）；其次是紅、綠、紫；再次是黃、藍等其他顏色。
    中世紀的光學盡管在對虹霓現象的理解上與亞里士多德有所不同，但是對他的顏色學說并沒有提出任何挑戰。亞里士多德的顏色理論是如此密切地與常識聯系在一起，以致不太可能對此提出質疑，或者改變這一理論。牛津大學首任校長格羅塞特(Robert Grosseteste)就把顏色定義為光與介質的混合。大阿爾伯特(Albertus Magnus)盡管不同意格羅塞特關于虹霓形成的理論，但他關于顏色的觀點也基本上重復了亞里士多德的理論。甚至直到牛頓的老師巴羅(John Barrow)開設光學講座時，也仍然承襲了傳統的顏色學說——各種顏色是純白光受到黑暗介質的調整而產生的。由于傳統的調整說堅持顏色存在于相反的兩極——光明與黑暗（或白與黑）——之間，而這兩極都無法被客觀地測量，因而這個理論內在地具有不能加以數學化處理的特征。
    顏色理論的轉變開始于笛卡爾(Rene Descartes）。笛卡爾宣稱，顏色只不過是外部世界的局部運動在我們的視覺神經中引起的感覺而已。由此，笛卡爾把各種顏色現象納入光學研究的領域，指出顏色現象同樣服從于光學原理。在他所著的《氣象學》(Meteorologica)中，笛卡爾天才地將正弦折射定律運用于對虹霓現象的研究。然而事實上，笛卡爾更多的是把逍遙學派的術語進行了機械論的替換。比如，顏色的強度或力度被替換成以太小球的旋轉速度。盡管笛卡爾是以機械論哲學的術語來探討顏色現象，但很大程度上仍保留了定性分析的舊傳統。特別是，他從未質疑過亞里士多德理論的核心部分：光在原始自然狀態下是純白色的，白光通過介質傳播并為介質所調整，由此而產生顏色[2]。
    第一次對光的調整說提出質疑和挑戰的，不是別人，正是牛頓這位近代科學的巨擘。在1672年的一封致英國皇家學會的信中，牛頓提出了一套全新的理論。通過觀察三棱鏡下所見物體帶有彩邊的現象，牛頓提出，引起不同色感的光線或許本來就不同，而且以不同的角度被折射。牛頓的最初實驗是用三棱鏡把一束光的譜線投射到屋子后墻上，從墻到三棱鏡的距離足以使光線分離開來，并形成光譜。然而問題在于，光的調整說對牛頓這個實驗中的光譜也同樣可以給出一個解釋：光譜的顏色是白光在三棱鏡下產生的調整色。為此，牛頓專門設計了那個著名的“判決性實驗”(Experimentum Crucis)。這個具有兩套狹縫與三棱鏡系統的實驗表明，光譜中的有色光穿過兩個狹縫到第二個三棱鏡被折射，其折射角度與第一個三棱鏡上的相同。并且，第二個三棱鏡在任何情況下都不會引起進一步的色散。
    由此，牛頓的結論是：白光是由各種折射率不同的光線復合而成的，這些光線作用于眼睛引起不同的顏色感覺。顏色不是由于白光被調整后新出現的，而是由于原本就組成白光的各種光線被分解開了。“顏色是在不同折射率的光線中的一種原始的、天生的性質”。[3]
    牛頓的顏色理論首次發表時，人們普遍感到難以理解。兩千多年來，人們一直認為白光才是單一的、原始的光，而今牛頓卻把它顛倒過來：“有兩類顏色，一類是原始的、單一的，另一類是由這些原始顏色復合而成的”，[4]而白光就是由各種原始顏色按適當比率復合而成的。這個觀點一經發表，當時的一些著名科學家，如胡克(Robert Hooke)、惠更斯(Christian Huygens)等人立即予以駁斥。他們承認牛頓的實驗表明了一個事實，即：每種顏色都與某種特定的折射率相關聯。但是，對于牛頓所堅持的白光是復色光的觀點，他們認為這是無法從實驗結果中推導出來的，充其量只是一個假說而已。
    事實上，反對白光是復合光的觀點，同樣是歌德在《顏色學》中對牛頓顏色理論進行批判的焦點所在（下文我們將看到，歌德的顏色理論與傳統觀點是高度一致的）。誠如海森堡所言，爭論的背后存在著深刻的自然觀差異。那么，歌德究竟是基于怎樣的自然觀（自然哲學）背景，涉入了這場原本應在科學家之間進行的爭論呢？
    這正是本文所要試圖回答的一個問題。筆者認為，“原型”(urbild)作為歌德自然哲學中的核心概念，在其科學研究中扮演了一個極為重要的角色。因此，以下就以“原型”為主要視角，對歌德的自然研究作一個粗略的考察。
    　　2　歌德科學究中的原型
    亞里士多德將柏拉圖的“形式”理論進行改造并應用于自然研究，在他看來，“形式”或“理念”就存在于自然界中，而不是脫離于自然界之外。瑞典博物學家林耐(Carl von Linnaeus)接過了亞里士多德在《動物史》中所提出的重任，按照嚴格的形態學系統來對植物進行分類。受基督教自然神學的影響，林耐認為植物的“原型”是衡量物種的最重要標準，而植物的變種無非是原型的影子而已。
    歌德早在萊比錫時期就研讀過林耐的《自然系統》，并聲稱林耐對他的影響之大，不亞于斯賓諾莎和莎士比亞。歌德在其自然研究中所采用的形態學的思想和方法，也多半受到林耐影響。然而，歌德的原型畢竟有別于林耐的原型，后者所缺乏的是前者所具有的動態變化、生生不息的精神。對歌德而言，問題不是“為何是現在這樣的形式”，而是“現在這種形式是如何通過原型與外部環境的交互作用演變而來的”。他對純粹的分類學（相對靜態的）不太感興趣，而更關注發展變化的過程，并試圖盡可能清晰地理解和描繪這個過程。由此，他在科學研究中保持了某種張力：一方面，在尋求原型的過程中，有一種固化實在和追求特定性質的傾向，可能使對象從自然領域落入抽象的規定；另一方面，力求把握生命與變化的形態學方法也會導向無形式，從而“摧毀知識，使之消失”，這就是歌德自己所說的“向心力”與“離心力”。在他的植物學研究中，歌德向我們表明，植物在不同生長環境中，如何姿態各異，種類不同，但是其葉狀結構卻又是多么相似；在研究顏色現象時，他細心觀察光與暗是如何經過介質的作用，產生各種各樣的顏色。他的自然研究中貫穿著這樣的思想：關注發展變異、關注個別，因為“只要生動地掌握了個別，也就掌握了一般”。鑒于歌德的科學研究遍及地質學、動物解剖學、植物學、光學等諸多領域，我們不妨選擇其中頗具代表性的幾個方面，來闡明歌德是如何貫徹這一原則，達到他對自然界的整體性認識的。
    (1)“原型植物”與“葉形結構”　在植物學領域，歌德關于“原型植物”(urpflanze)的想法由來已久。在意大利旅行時，他在給友人的信中這樣說：“……我過去關于所有植物都可能來自于同一個原型植物的設想日漸清晰并激動人心。我們只有接受這樣的想法，才能確定植物的種屬。”[5]次年，他又在那不勒斯致信友人：“……原型植物，被證明是世界上最絕妙的創造，并且自然自己也將因我的這一發現而妒忌我。有這樣的摹本，有這樣晴朗的天空，就一定能夠創造出無數的植物類型。這在邏輯上是可能的，就是說，即使事實上它們不存在，它們仍可能存在。這并非藝術的或詩性的幻影，而是有其內在的真實性和必然性的。”[6]
    這兩封信的片斷表明了歌德對于“原型植物”的認識：“原型植物”不是某種古老的植物形態，而是從經驗個體中抽象出來的理想形式。當他聲稱在植物園里“發現”了“原型植物”時，他并非真的“找到了”它，而是通過對大量植物的細致觀察和比較鑒別，“看見”了它們共同的特征。
    回到魏瑪之后，歌德發表了他的研究所得——“植物的變形”。這篇論文詳盡闡述“葉形結構”作為生長發育的形式，在變化過程中始終保持了它的基本形狀。歌德認為，在植物生長的“擴張”與“收縮”的六個交替階段中，這個“葉形結構”的形式是可以觀察到的。當收縮的種子葉裂開時，我們可以看到它擴張為莖軸葉，而后者又收縮成花萼，花萼又繼而擴張為花冠。最后階段開始于收縮的花蕊，它們擴張成為果實，果實又包含了種子，這樣又開始下一輪的生長。歌德以豐富的實例，如玉米、蠶豆、玫瑰、水仙等植物的生長，來生動闡明“葉形結構”是植物生長變化過程中的基本形態。
    歌德選擇葉作為普遍的器官，意味著這里的葉如同“原型植物”那樣，也是“原型葉”，它盡管沒有特定的形式，卻仍是可以觀察到的。在觀察莖軸葉、花萼以及花冠的時候，我們也觀察到了“原型葉”。總之，在歌德看來，“葉形結構”就是植物各成長階段的基礎。
    (2)顏色學中的“原型現象”　歌德對自然界形態變化的探索在他的《顏色學》中得到了最全面的發展。在歌德看來，顏色現象可分為三類：生理顏色、物理顏色和化學顏色。這種劃分是基于它們不同的穩定性：生理顏色稍縱即逝（例如人的太陽穴受到打擊時，感受到各種顏色）；物理顏色也處于變化之中（如虹霓現象、光譜色等）；化學顏色則比較穩定（如顏料、油漆等）。在物理顏色部分，歌德試圖把顏色現象與經驗條件聯系起來考察，這些條件包括物體表面的特點，如光線的情況、儀器的運用、觀察的方法，等等。他試圖在此基礎上提出顏色出現的總體理論，其指導原則就是：當光亮與黑暗通過半透明介質并相互混合時，就產生了顏色。他說：“一方面，我們看到光明或光亮的物體，另一方面，也看到了黑暗或黑色的物體。在兩者之間我們以半透明物使之混合，這樣，顏色就從對立的兩極產生了，而這些顏色也是兩兩對立，盡管通過互動關系，它們最終又回到了共同的一致。”[7]
    歌德認為，光亮、黑暗，以及半透明介質共同構成了顏色的“原型現象”(urphaenomene)，而顏色正是原型現象的顯現形式。一方面，通過介質的作用，光亮原初的呈現方式是黃色，而黑暗的原初呈現方式則是藍色；另一方面，光亮與黑暗仍保留了它們作為邊界色的顯現方式：白色和黑色。這樣，光亮、黑暗及半透明介質蘊含于所有的顏色現象中，并以特定方式呈現于其中。同“原型植物”類似，這里的“原型現象”并非在時間上先于各種顏色而存在，而是邏輯意義上的形式化的條件，因此，原型現象和經驗現象在這里和諧共存。
    在歌德的顏色理論中，極化作用與加強作用的思想占了主導地位。“極化作用是一種持續的吸引和排斥的狀態，而加強作用則是一種不斷上升的狀態”[8]。這兩種作用加上混合作用，成為顏色現象互動關系的規律性原則：黃色和藍色——作為光與暗的最初顯現——表示最初的極化原則；通過加強作用，分別形成桔色和紫色，并最終強化而達到共同頂點——紅色；而混合作用則使黃色與藍色共同產生綠色；同樣，介于紅與藍之間的紫色，介于紅與黃之間的桔色，也可以看作是相應的混合作用的結果。總之，歌德所遵循的原則和思路即是：由原型現象得到各種調整的形式，即顯現出各種顏色。
    　　3　爭論：在原型現象與折射率之間
    我們看到，歌德的顏色理論事實上就是關于顏色的形態學，它與亞里士多德以降的傳統理論是高度一致的。進一步的研究表明，歌德在顏色學研究中所遵循的指導思想——原型現象，正是構成他同牛頓在顏色理論上分歧的關鍵所在。
    牛頓以他著名的判決性實驗來否定傳統的顏色理論——光的調整說。他的論證過程可以簡要闡述如下：當一束陽光通過一個三棱鏡時，產生的各種顏色只能歸結為兩個原因中的一個：顏色要么是由三棱鏡所產生的，要么原本就是光線所具有的性質，只不過通過三棱鏡把它們分離出來，在第一種情形下，白光（通過三棱鏡前的日光），是簡單的并且均勻的，而顏色則是白光的調整；在第二種情形下，白光是各種光線的非均勻混合，而三棱鏡只不過是根據各種光線的不同折射率將它們分離出來。實驗表明，單色光在受到第二塊三棱鏡的折射時，無論其顏色還是折射率，都不發生改變，由此表明白光并非單一的或均勻的，而是各種折射率不同的光線的非均勻混合。
    然而，牛頓的“判決性實驗”并不能說服傳統調整說的擁護者。因為后者可以向牛頓這樣發難：為什么第二塊三棱鏡對單色光的作用結果，必須同第一塊三棱鏡對白光的作用結果一樣呢？為什么白光在通過第一塊三棱鏡時所獲得的性質（產生各種有色光）在受到進一步的折射時（通過第二塊三棱鏡），就必須發生變化呢？
    反對白光是復合光的觀點，正是歌德拒斥牛頓顏色理論的核心。在牛頓看來，光的最簡單的顯現方式是各種單色光的顏色，而白光則是各種單色光按一定比例復合而成的。歌德的觀點恰恰相反：白光才是最簡單的，而顏色則是復雜的，是原型現象經過極化與加強等作用的結果。對于牛頓的“判決性實驗”，歌德則認為，“我們不能通過一個或幾個實驗來證明某個理論，再也沒有比試圖通過孤立的實驗來證明某個命題更具危險性了。”[9]在他看來，實驗所提供的經驗證據只是代表了我們所知的某一部分，但是就整體而言，情況要復雜的多。歌德的這個看法同科學哲學中的“迪昂命題”頗為相似，并在當代一些科學哲學家中得到了某種回應，如漢森(N.Hanson)、奎因(W.V.O.Quine)、庫恩(T.Kuhn)、費耶阿本德(P.Feyerabend)等。歌德認為，科學家的任務并不是用孤立的實驗來證明假說，而是通過多次變換并調整實驗，讓相關的現象全范圍地呈現出來。就顏色現象而言，歌德尋求建立關于顏色的“形態學”：在他看來，顏色現象從簡單到復雜的有等級的呈現方式，暗含著原型現象的存在，而各種顏色現象亦由此而衍生。
    原型現象在歌德理論中的地位相當于“不同折射率的光線”在牛頓理論中的地位。在牛頓看來，光線最重要的特征就是它的折射率，不同折射率的光線對應于不同的顏色。然而恰是這個“折射率”解釋模式，成為歌德批評的焦點。在歌德看來，牛頓與其說是關注顏色現象本身，倒不如說是以顏色現象來證明有關理論。事實上，牛頓在《光學》中曾明確表示，顏色無非是光線的運動方式在心靈中產生的幻相(phantasm)，它不僅不是物體所具有的性質，而且，“嚴格說來，顏色也不是光所具有的性質，光線除了具有激起這種或那種顏色感覺的能力或傾向外，沒有其他。”[10]這里，牛頓明顯繼承了伽利略和笛卡爾關于第一性質與第二性質的學說：顏色、聲音、氣味并非物體的真實性質，而只是我們的主觀感覺；運動、廣延才是物體的真實性質，而科學研究的目的，就是要揭示物體的運動本性，并以精確的數學形式加以表達。因此，嚴格地說，牛頓的實驗所發現的只是兩種性質之間的關聯性——顏色以及折射率。
    然而，對歌德來說，牛頓所建立的這種關聯性并不能最終說明顏色現象。同牛頓認為顏色是“心靈幻相”的觀點相反，歌德所維護的正是這樣一種見解：顏色是一個基本的經驗事實，它不能也不應被還原為“折射率”之類的數學形式。正是基于對顏色現象這種不可還原的“給予性，”的認識，歌德試圖以原型現象作為科學說明的原則：“由此，一切都逐步置于更高的規律和法則之下，這些規律和法則不是通過語詞和假說顯現給我們的知性，而是通過我們對現象的直觀感知呈現自身，我們稱這些現象為原型現象。因為世界上再沒有比這更高的現象呈現給我們了；另一方面，這些原型現象也使得我們能夠由此出發，或上升或下降到我們日常經驗中最平凡的現象。”[11]
    這里，原型現象不僅作為一個指導性原則來承担其解釋功能，統攝并規定著現象的多樣性，而且，原型現象是可以觀察到的；而牛頓的不同折射率的光線，作為一種抽象的幾何構造，卻是無法直接顯現的。盡管就抽象性程度來說，原型現象不如折射率，但它畢竟不同于經驗現象，而是一種“抽象”的現象，要通過“直觀感知”才能被把握。
    可以看出，歌德與牛頓的最重要的分岐正是對于現象的不同認識。對牛頓而言，顏色現象主要是作為不同折射率光線的性質顯示器，他探求的是發現顏色現象背后的數學原則；而對歌德而言，顏色本身就是科學研究的基本對象，我們應當在顏色現象之中或各種顏色現象之間尋求解釋原則。這個分岐也表現在他們各自的著作中：在歌德的《顏色學》中，他描述了大量來自自然界和日常生活經驗中的顏色現象；而在牛頓的《光學》中，他探討的惟一的自然現象——虹，似乎更象是他的三棱鏡分光實驗的翻版。
    赫爾姆霍茲(Helmholtz)在談到歌德的科學研究時指出，“他的顏色學必須看作是把感官印象的直接真理性從科學的圍攻中拯救出來的一種嘗試”。[12]誠哉斯言，這正是歌德的“現象學”方法與牛頓尋求數學定律的方法發生沖突的根源所在。
    　　4　結語
    歌德的原型從思想史上說，比較接近于亞里士多德的“形式”。原型是普遍的形式，但決不是脫離個體的超越性存在，而是可以被感知、被經驗的形式，它就存在于現象界之中；它是理想化的、象征性的，然而卻又是真實的。尤其重要的是，原型具有無限的生機和活力，處于不斷的運動變化之中，而這運動變化又具有內在的必然性，是受其自身的規律和法則所支配的。因此，我們可以在各種變化形式和現象之間的相互聯系中，經過仔細的觀察，經過“直觀感知”，來揭示自然界所蘊含的規律和秩序。
    歌德對牛頓顏色理論的批評與挑戰，將是一個被長久關注和研究的話題。不可否認，歌德的顏色理論在對現象的控制能力上，遠遜于牛頓的顏色理論，這是傳統博物學“描述自然”的溫和方式與近代數理科學和實驗哲學“拷問自然”的研究方法之間所存在的最大分岐。然而時至今日，當生態環境問題，人與自然的關系問題，已經成為包括主流科學家們在內的全人類所面臨的敏感問題時，重溫并探討這個科學史上的“歌德—牛頓事件”，是否能夠給予我們一些新的啟迪呢？海森堡說得好，誰要是執著于這場爭論的誰對誰錯問題，那么從中是得不出多少結論的。關鍵在于，歌德的顏色學說以及他對牛頓的批評，能夠啟發我們反思近代科學的根基和本質，并進而思考科學理論和方法的多元化問題。這或許正是歌德的科學研究留給我們的最大遺產。
    收稿日期：200自然辯證法研究京1～5B2科學技術哲學鄔波濤20042004歌德的顏色學實際上是關于顏色的“形態學”，它與亞里士多德以降的傳統顏色理論是高度一致的。作為歌德自然哲學的核心概念，“原型”成為指導其科學研究的重要原則，并且是顏色理論之爭的關鍵所在。而爭論的背后，實質上是兩種自然觀的深刻分歧。歌德/自然哲學/原型/顏色理論
    Goethe/philosophy of nature/archetype/theory of colours





付Beyond the Dispute on Theory of Colours:A Study on Goethe's Natural Philosophy from a Perspective of Archetype
  WU Bo-tao
  (Department of philosophy,Peking University,Beijing 100871,China )Goethe' s criticism of Newtonian theory of colours was one of the unusual episodes in the history of science.Comparing with the comments of Newton's contemporary critics such as Robert Hooke and Christian Huygens,Goethe's criticism was based on a more different tradition of natural philosophy.But what ia the tradition?What is Goethe's philosophy of nature?How should we consider Goethe's criticism today?These questions not only provide us with a new perspective to interpret Newtonian theory of colours,but also help us to reconsider the metaphysical foundations of mochern science.With respect to these questions,the thesis aims to disclose that Goethe's archetype functions as the core idea and the leading principle in his nature studies,which also marks the critical point in his debate with Newtonian theory of colours.鄔波濤(1973-)，浙江舟山人，北京大學哲學系科技哲學專業博士研究生，主要研究方向為科學史與自然哲學。北京大學　哲學系，北京　100871 作者：自然辯證法研究京1～5B2科學技術哲學鄔波濤20042004歌德的顏色學實際上是關于顏色的“形態學”，它與亞里士多德以降的傳統顏色理論是高度一致的。作為歌德自然哲學的核心概念，“原型”成為指導其科學研究的重要原則，并且是顏色理論之爭的關鍵所在。而爭論的背后，實質上是兩種自然觀的深刻分歧。歌德/自然哲學/原型/顏色理論
    Goethe/philosophy of nature/archetype/theory of colours

網載 2013-09-10 21:39:59

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