中世纪自然哲学家是否做实验？若是，其方法和科学革命时期有何不同？ 第1页

非常有意思的问题，“实验”的确是一个近代科学史上极为重要因素，不过在开始讨论前，首先需要澄清的是，题主提出的时间截点并不是很合适，因为“科学革命”期间并没有统一的“实验方法”。“科学革命”的早期代表人物比如哥白尼、伽利略、笛卡尔和比他们年轻一辈的波义耳、牛顿、惠更斯对待“实验”的观念和方法存在很大差异。更准确的说法是，“实验”本身就是“科学革命”过程中的产物。这个话题之下值得展开讨论的维度有很多，仅就我所知勉强回答一下。中世纪科学史的研究我看的较少，所以下文主要是介绍“科学革命后的实验”，从而反过来观察“科学革命前的实验”。没有仔细查阅书籍，如果有错误，恳请留言指出。

1. 实验设备的革命性进步

一切“实验方法”的物质基础是实验设备。而16到17世纪正是实验设备取得突破性进展的时期。望远镜、显微镜和钟表是其中最具有代表性的例子。望远镜的发明使得天文观测的数据精度有了实质性的进展。在过去，即使是最精准的肉眼观测记录也难以准确证明行星的轨道是正圆还是椭圆；肉眼观测者还无法看清月球表面是光滑的还是凹凸的、无法发现木星和土星的卫星、无法证明恒星的数量是有限的还是无穷无尽的。望远镜的发明和推广使得欧洲人对于宇宙有了颠覆性的认识。显微镜同样揭示了微观世界的复杂性远远超出过去肉眼观察者的理解和想象。钟表的发明使得力学有了定量研究的基础，往大里说，钟表的发明还重塑了欧洲自然哲学家对于“时间”的理解。此外，当时代的科学家还发明了更多更特定的特定实验设备，比如帕斯卡和托里拆利对于大气压强的研究需要使用高质量的长玻璃管、牛顿的分光实验需要使用三棱镜、波义耳和惠更斯分别设计了空气泵。这些大大小小的实验设备对于现代人来说可能是唾手可得的，但是对于当时代的科学家来说，则包含了最尖端的科学知识（比如光学知识对于望远镜设计的帮助）和大量复杂的工程细节（比如伽利略需要亲手磨望远镜镜片，当然更多的科学家会与工匠合作，并且不断抱怨工匠无法做出令自己满意的设备）。以上所有的一切，对于中世纪人来说，全都不存在。

2. “人造自然”

设备的发现带来了很多观念上的革新，其中之一就是“人造自然”的概念。在中世纪，人直接使用自己的感官观察自然现象，比如观察天空中的星星、石头或者炮弹的飞行、动物和植物的生长等等。任何人都可以“自然而然地”观察到这些现象。但是随着实验设备的进步，科学家通过实验设备发现了越来越多此前未曾发现的现象。当时代的科学家意识到，自己不再是“自然而然地”了解自然，而是利用人造工具、利用事先设计的程序和方法（也即通过“实验”）逼迫/强制自然“吐露秘密”。当时代的人大量使用以男性代表的人类通过暴力征服以女性为代表的大自然的比喻。这些伴随实验和实验设备产生的观念变迁极大的影响了此后人类对待大自然的态度。而这些同样是中世纪的人所无法想象的。

“人造自然”观念的另一个意义重大的引申含义是，我们通过实验所揭示的现象不再是纯粹“自然的”，其中混杂着“人工的”成分。通过实验所揭示的现象也不再是对自然的直接解释，而是需要结合实验本身的预设（既包括理论预设、也包括实验本身的预设）进行解释。举一个简单的例子，当时的空气泵并不能够完全抽干空气，所以在空气泵中进行水银汞柱实验也不能够得到在真空环境中进行水银汞柱实验的理论结果。那么应该如何解释这个实验现象呢？应该解释为真空理论本身是错误的（所以必然不可能把某一个空间抽真空）；还是应该解释为设备本身存在技术问题（比如连接部分的气密性不够好，但并不损害真空理论本身）。从这个例子就可以看出，“实验现象”的意义并不是直观和毋庸置疑的，相反如何解释“实现现象”是一个极其复杂的事。当然了，中世纪的自然哲学家并没有受困于这些问题。

这里插一句题外话，不少人认为“正确的”科学理论和实验结果可以简单直观的相互印证，因此也可以轻而易举地利用实验验证科学理论的真伪。这种想法大大低估了科学研究的难度。

3. “数学家的实验”和“培根主义者的实验”

有关“实验”，更加有趣和复杂的一个话题来自于库恩的评论，库恩指出“数学家”（比如伽利略和帕斯卡）是漫不经心地、“理想化地”作报告，而“培根主义者”（比如波义耳和其他皇家学会成员）则是认真详细地作报告。这种差异实际上反应的是对科学研究的两种不同方法。

最极端的“数学的”研究方法是几何学的研究方法。所有学过平面几何的人都会发现，几何研究是高度抽象的并不依赖具体的自然现象和观测结果。或者更直白的说法是，我们不需要通过做实验（比如在现实中画一个三角形并且测量）来研究欧式几何。这种“数学式”的研究方法也是从古希腊哲学家一直到伽利略的研究方法，即认为科学研究是直接把握自然的抽象本质、结构或者规律，而通过感官所获得的观察结果受限于我们的感官是不可靠，无法通过不可靠的、易变的观察抵达永恒而抽象的自然本质。这种观点并不绝对排除经验数据和实验，但是这些经验数据和实验仍然服从于抽象的理论推演。就像亚里士多德和他的门徒进行了大量的观察，积累了大量的数据，但是用休厄尔的话说亚里士多德以及希腊哲学家们一旦：

“在其哲学中引入任何抽象的一般概念，就仅仅凭借内在的心灵之光对它们进行细查，而不再向外打量感觉世界……他们本应通过观察来改造和确定通常的概念，却只是通过反思来分析和扩展概念；他们本应通过反复试验在出现于心灵的概念中找到能够精确运用于事实的概念，却武断从而错误地选取了对事实进行组织和安排的概念；他们本应通过思想的归纳行为从自然界中收集清晰的基本概念，却只是由他们所熟悉的某个概念通过演绎导出结果。”

戴克斯特霍伊斯的总结则是：

“一般希腊思想家都低估了研究自然的困难。无论是否对自然持经验态度，他们无一例外地高估了不加约束的思辨在自然科学中的理想；他们丝毫不知道那种往往迷失在琐碎细节中的艰苦费力的工作，而做不到这一点，就不可能获得对自然的任何理解。”

以上两段话虽然说得是古希腊哲学家，但大体上也可以总结一直到伽利略时代自然哲学家/科学家所共有的问题。题主所问中世纪自然哲学家对待实验的态度大体也是这样的。需要强调的是，这并不是说“数学式”的研究方法是错误的，而是说“数学式”的研究方法是不充分的。基于经验主义和“培根主义者式”科学观，也也就是所谓“试探性的、近似的、渐进的科学”填补了“数学式”研究方法的不足。科学革命的最高峰牛顿也经常被视为这两种方法最终成功融合的标志。以下可见麦克马林的表述，也是对题主问题最直接和清晰的回答：

“伽利略时代之前的科学方法论在很大程度上是通过先验的一般知识理论或一种形而上学来定义的。人们之所以会接受在自然科学中采取的那些验证和证明的程序，并非因为他们在该领域中已经被证明是成功的，而是因为似乎可由人的本性（或认识的本性、存在的本性）推出这样一种研究应该遵循什么程序。到了17世纪，人们最终远离了这种“认识论的”方法论，越来越倾向于寻求一些方法，他们足以通过某种较为实用的恰当性观念来解决有限的明确问题。
……在牛顿本人及许多同时代人的工作中，一种新的验证方法正在形成。因为实际表述的假说既不是简单的归纳概括，也不是由数据进行演绎，而是更高层次的解释模型。接下来便是对借助于它所做的预测进行持续的实验检验，以“验证”这个模型。
……牛顿强调了其具体力学定律的观察起源……这是伽利略所没有做过的；同时也强调了经验的定量结构的重要性，这是培根所没有做过的。这种结合相当于提供了一种新的科学研究方法：基于足够精确的经验数据来表述假说，以使假说能够得到严格检验。这样，除了亚里士多德所列举的演绎和归纳这些古老的证明类型以外，现在又加入了第三种证明类型，即假说·演绎验证。许多作者都预示过它，但知道牛顿，实现它所需的数据才足够精确，使之可以得到成功运用。正是这种方法为自然科学提供了一种新的经验基础，从而最终使自然科学脱离了其哲学母体。”

4. “实验”的社会意义

上面数段引文已经清晰的说明，在科学研究层面，对待“实验”（或者更广泛的说对待经验数据）的观念差异，就是科学革命后的科学家与其先辈的本质差异之一，但“实验”的意义还不至于此。

中世纪研究者和近代科学家的另一个本质差异在于，中世纪的研究者经常将“实验”的过程和结果视作自己的秘宝，中世纪的“实验”（无视时代错置、姑且这么称呼）经常也是极度私密。最典型的例子是炼金术领域的各种研究。但是到了17世纪，尽管炼金术研究还是挺隐秘的，但是研究者在总体上把科学研究大大公开化了。其中最典型的是波义耳提出的纲领，他认为实验应当是公开的、必须经受其他旁观者的观察和检验；实验也应当是可重复的、其他研究者应该可以复制同一个实验。因此波义耳不仅强调在皇家学会向其成员和其他社会名流公开展示实验；也强调详细记载实验的仪器设备、制备方法、实验过程、实验结果、实验数据，这些实验信息配上大量精细的插图被集结成册公开出版。这些书籍显然有助于重复检验特定的实验（当然实际操作中还是挺困难的，比如波义耳虽然详细解释了自己制造空气泵的细节，但是其他人还是造不出可以完成实验的空气泵）。

波义耳相信，通过现场验证实验以及通过书面文献再现实验，以及在此基础上开展的交流和讨论，可以使科学实验中获取的知识更加可靠，进而可以消除人们在科学问题上的分歧。尽管这一纲领受到过批评，比如霍布斯就认为皇家学会只是某一小撮人在拉帮结派。一直到现在，我们仍然遵循着波义耳的纲领。

现代科学中的“实验”绝不仅仅是科学家在实验室中利用特定设备所开展的活动，在“实验”的背后有着复杂而深刻的社会机制，关系到知识如何被创造、如何被检验、如何被传播、如何被使用。这一切都和中世纪完全不一样。

做。你以为中世纪的炼金术士每天都在摆弄些啥呢？

不同之处在于，技术条件差，相互之间缺乏交流，不懂得统计和控制变量等实验方法，对实验结果存在大量随意的解释。