水變成冰是哲學問題？12位大哲學家╳11次劃時代重要翻轉，一部寫給所有人的自然科學哲學史

導論
自然科學問題為什麼是哲學問題？

人天生渴望求知。──亞里斯多德（Aristotle）《形上學》

請先思考以下四個問題：

• 科學知識一定是亙古不變的嗎？
• 自然科學已經提供給我們實用的知識，為什麼還要關心自然科學的歷史？
• 科學與哲學要怎麼放在一起討論？
• 你認為「自然科學的哲學史」是什麼？

科學是什麼？自然科學又是什麼呢？數學是自然科學嗎？數學好像不是很自然，也算是自然科學嗎？為什麼如今彷彿只有自然科學才能代表真正的知識？為什麼同樣都是知識，自然科學卻好像比較「高級」？

這些問題也許大家曾經想過卻沒有答案，有點好奇卻不曾得到解答，畢竟今天的自然科學已經具備「最高知識的地位」，社會也不斷地灌輸自然科學的權威與知識精確、有效、可實證性，不再討論這個被我們稱為「自然科學」的知識能夠走上神壇的原因。我們甚至可能覺得「自然科學」的概念已經很明確，沒有必要討論到底什麼是自然科學，更沒有必要討論什麼是「自然」、什麼是「科學」。

的確，探討這些問題不會讓你微積分變好，也不會讓你的物理化學拿更高分，更不會讓動力學知識更有效，但有時候，我們就是想要知道、想要追問，就像世界上所有偉大的科學家，也都是在好奇心的驅使下才打破原本知識的框架。正如開頭的引言，亞里斯多德《形上學》開篇第一句話：「人天生渴望求知。」這本《自然科學的哲學史》，不是一本讓讀者背誦歷史上重要西方思想家理論的書籍，更不是一本讀完之後就可以賣弄哲學理論的書籍，這本書的目的在於培育且陪伴讀者的好奇心，對自己生命過程中必定多少認識但沒有機會探問的一大主題──自然科學，向哲學家尋求一些解答。

看到這本書的書名，我們很自然地會認為因為人類在歷史上曾經有不同的思想發展，只要按照歷史時序來編排，應該就可以得到一部思想史。但大家思考一下應該就可以發現，自然科學的發展在歷史上並非只有線性發展，也並非只有拓展與深化知識領域，更多時候自然科學家的偉大之處是展現在扭轉人類整體知識結構的重大翻轉。這樣說來，歷經翻轉的自然科學知識其實並非像1 ＋ 1＝2 一樣亙久不變，而歷史上這些翻轉的關鍵時常是「哲學問題」而不是科學問題。

自然科學翻轉的關鍵是哲學問題？
為什麼自然科學翻轉的關鍵會是「哲學問題」？這是因為，導致翻轉最直接的原因往往在於世人對於「自然物」、「科學研究對象」、「真理判准」、「科學定義」的定義有所轉變。那麼，為什麼定義改變了，就一定是哲學問題呢？我把水的定義從「流動無色無固定形體的物質」改成「一氧化二氫」（就是H2O），這難道是個哲學問題嗎？

此處的「定義」二字，跟大家生活中不管在網路上筆戰，或與人辯論時會隨口拋出的「我跟你定義不同」雖然有著相似之處，卻不完全一樣，因此引發的效應也有很大差異。通常當我們拋出「我跟你定義不同」這句話，指的是我跟你討論的前提不同、基礎不一樣，而從不同基礎上推論出來的意見自然完全不同。科學研究內部定義的改變，同樣也意味著整個科學知識的基礎有所變化，但差別在於，科學研究上，定義的差異並非只是單一學者偏好使用另外一個定義，而是代表著整個科學典範的轉移，簡單來說，就是對「自然科學」的觀點發生改變，從而可能導致研究對象、研究方法、甚至連什麼樣內容能夠成為有效知識的判斷都出現變化。這些改變本身，比如說水的定義從「流動無色無固定形體的物質」轉變成「一氧化二氫」本身也許並非哲學問題，但這類轉變卻常常是哲學論辯的間接結果。

定義的改變，也是觀點的轉換
當我們說水是「流動無色無固定形體的物質」跟水是「一氧化二氫」，不只是「水」這個字的字義產生了變化，而是那個被我們稱作「水」的存在本身出現不一樣的界定。在這兩個定義之間，前者的「水」是一種符合定義條件的獨立物體，也就是那個流動無色無固定形體的「東西」，後者卻是一組由更基本元素組成的複合體。也許聽起來沒什麼大不了，不過就是從一個獨立的「東西」變成了一種「複合體」，但這個轉變深刻地牽涉到我們如何定義「自然存在物」。換句話說，從「一氧化二氫」的觀點而言，「水」並不是「一個」真正的存在，真正的存在是那些化學元素，而當我們研究物理性質，研究對象也不是「水」這個存在本身，而是一個氧碰到兩個氫的時候會出現的現象。這一個簡單的定義改變，代表整體對存在物觀點的轉換，在此觀點轉換之前，「一氧化二氫」這個定義根本不可能進入任何研究者的思想範圍當中。所以這本書想要向大家介紹的，是促成科學演進背後的哲學論戰，隨著不同的哲學論戰界定出科學研究的對象、科學的定義、自然的定義等等，自然科學也發展出不同的模樣。當然在哲學史上，自然科學的發展亦多次反過來影響哲學討論，讓哲學家致力於為科學知識建立起穩固的真理基礎，在這一點上，本書將會介紹的法國哲學家笛卡兒（René　Descartes）和德國哲學家康德（Immanuel Kant）都是最好的代表。

講到這裡大家會發覺，影響自然科學最大的兩個問題就是：「自然是什麼？」

和「科學是什麼？」。「自然是什麼？」這個問題從古希臘的蘇格拉底（Socrates）之前就已經使智者十分著迷，畢竟我們生活的環境每天都在變動，充滿了無常，但同時日出日落、春夏秋冬又有著高度規律。而「科學是什麼？」的問題，更是進一步要求哲學家將認知這件事情區分出不同的層次、甚至層級。這些在我們看起來也許理所當然，因為正如同所有生活在自己時代的人，我們完全沉浸在一個自圓其說的文化當中，所以對我們來說科學比神話有價值是毫無疑問的。重新探問這些被我們視為理所當然的想法，也是逼迫自己去檢視自己的思想局限，就像本書將介紹的所有哲學家和科學家，只有當他們看到自己時代的思想局限，這才提出了突破限制的可能。

回到這篇文章開頭的四個問題，現在，你能夠回答這四個問題了嗎？