前言
通往理性的漫漫長路 燦爛陽光下，科學在古希臘的橄欖樹下、岬角沙灘上誕生了。二千五百年前，阿那西曼德（Anaximander, 611-545 B.C.）、畢達哥拉斯（Pythagoras, 580-500 B.C.）、安納克薩哥拉斯（Anaxagoras, 499-428 B.C.）都曾漫步於這片土地上。也許，是踩著涼鞋的啪噠啪噠聲、又或者是海濤拍岸的聲音令他們聯想到節奏、韻律、和諧以及對稱，因而對巴比倫和埃及文化中的某些模糊概念，展開了計量、詮釋和想像的探索。
在幾位先驅死後一百五十年，亞里士多德（384-322 B.C.）開闊的世界觀成為古典文化的根本精神，雅典的一小群哲人開始從各個層面探討眼中的世界。他們採取演繹式的推論，從觀點A和B推演出結論C，這也是為什麼他們實踐的其實只是「某種形式的科學」：希臘人排斥實驗，但擅於思考基本問題。他們很想知道宇宙是怎麼形成的，宇宙會不會只是個抽象的概念，宇宙真的是建立在一種人類能夠理解的模式上嗎？數字是否只是在宇宙的光芒中不斷重覆而已？
不妨想像一下這個有趣的畫面：古典時期的偉大哲人氣呼呼地激辯著誰先發現什麼，或許年輕的激進派還因此被逐出學院門牆。我們對他們的思維了解不多，當時的惡言和敵意早已煙消雲散，口舌之爭也已平息。然而，我們至少可以研究一下當時知識份子思想論戰的微弱迴響。
亞里士多德根據他所看到和想像的，創造出一套龐雜、拼圖般的說法，藉由他的名氣以及賞識他學說的歷代能人，奇蹟似地留傳千古。兩千年來，在霧雨飄飄的牛津、在樹影芬芳的巴黎，亞里士多德學說一直被傳授著；在德國法蘭克福書展中，亞里士多德的著作也備受稱頌；在風和日麗的馬其頓，人們更不斷榮耀亞里士多德，因為亞里士多德曾經在馬其頓收過一位赫赫有名的學生，名字叫亞歷山大，也就是後來的亞歷山大大帝。
但亞里士多德並不是唯一的聲音，聞名於後世的學說不見得就是最卓越的理論。世人從盧克萊修（Lucretius, 95-55 B.C.）的論述中，認識了德謨克利特（Democritus, 460-370 B.C.）的觀念，德謨克利特描繪了機械式的宇宙，「原子」成為物理世界最基本的單位，經由原子間相互碰撞而導致所有的運動和動態。德謨克利特和追隨者利用原子論來解釋他們所觀察到的世界，甚至試圖以原子碰撞的結果來解釋人類的行為。
盧克萊修在兩千年前寫下：「我們必須驅除心靈暗處的恐懼，但靠的不是太陽或白晝的光亮，而是要面對自然，了解大自然的法則。而大自然的第一條定律就是：萬事萬物都不是奇蹟似地無中生有。」
德謨克利特過世後兩個世代，柏拉圖（Plato, 428-347 B.C.）提出了半帶神祕色彩的宇宙觀，推翻了德謨克利特對宇宙的詮釋。就科學發展而言，德謨克利特促使科學向前邁進一大步，而柏拉圖卻讓整個世界又倒退了兩步。一位史學家曾經表示：「柏拉圖是一位偉大的哲學家，但是在實驗科學的發展史上，他卻帶來一場大災難。」而柏拉圖的得意門徒亞里士多德的主張，又讓科學世界再倒退了一步。
但是，幾位哲人在世期間並沒有爭得你死我活。德謨克利特在柏拉圖的觀念形成之前就已過世，直到二千年後，相關的論戰才出現在著名大學的殿堂之上以及啟蒙時代創始人笛卡兒（Rene Descartes, 1596-1650）、伽桑狄（Pierre Gassendi, 1592-1655）、牛頓（Issac Newton, 1642-1727）、波義耳（Robert Boyle, 1627-1691）等人的著作之中。
西元前四世紀，亞里士多德的論述在當時的社會引起很大的共鳴，他提出了令人心安的四元素說：火、土、氣、水，視人類為萬物的中心，凡此種種都讓世人感受到生命的意義。正如同亞里士多德的觀念──我們之所以看得見，是因為從物體反彈回來的粒子投射到我們的眼睛裡；蘋果之所以掉落地面，是因為蘋果想要找到自己在宇宙的定位；物體之所以會穿透空氣，在空中飛過，是因為原本位於前面的空氣被排擠之後立刻竄流到物體後面，並且推動物體向前奔馳──這些觀念搶占先機，影響了此後兩千年的西方思想。德謨克利特逐漸為世人遺忘。
因此，對西方文明而言，這真是個黑暗時代。
在人類文明剛萌芽之時，從東方流傳到希臘的一些觀念，如今經過大幅修正後，流行於西方社會。尤其是孕育了許多自然哲學家和數學家的阿拉伯文化發揮了廣泛的影響：阿爾哈增（Ibn-al-Haitham, 965-1040）、拉齊斯（Rhazes, 860-930）和經由亞歷山卓城將煉金術傳到西方的波斯煉金術士，都留下了獨特的標記。在歐洲，古典文化逐漸被人們淡忘，唯有修道院保存了古典時期的傳統觀念，留下一線生機。
但即使在修道院，也並非一切順利。為了維持心靈的平靜和對俗世的影響力，神學家和僧侶必須設法融合自然哲學（希臘異教徒的教誨）和基督教義，結合亞里士多德的觀念和基督教福音。在黑暗時代中，人類對世界的觀察和宗教信仰之間的明顯矛盾，原本很可能激發出第一波思想論戰，但結果卻沒有發生這樣的狀況。像阿奎那（Thomas Aquinas, 1225-1274）、大阿博特斯（Albertus Magnus, 1200-1280）這類的聖人智者想了個古怪的折衷辦法，他們融合亞里士多德的學說和基督教義，提出了所謂的「經院哲學」（Scholasticism）。
但並非所有的人都如此盲目。培根（Roger Bacon, 1220-1292）的偉大在於他能超越所處的短視時代。儘管培根非常虔誠，但他同時也是個極具批判性的觀察家，不會奉亞里士多德如神明。他勤於觀察、學習、蒐集資訊，研究被視為禁忌的煉金術，並大膽提出質疑，試圖打破傳統智慧和信仰的束縛。在他高瞻遠矚的三大著作：《大著作》（Opus Majus）、《小著作》（Opus Minor）、《第三著作》（Opus Tertium）中，他反駁亞里士多德的四元素說（這時候已經成為知識界的信條）。他還採取了可能有點愚蠢的動作，將作品的精裝本送給教皇尼可拉斯四世（Nicholas IV），結果教皇非但毫不欣賞他的作品，還斥之為異端邪說，下令逮捕他，並判他終身監禁。
在培根之前許久，人們一定早已曉得，在亞里士多德的學說和上帝的教誨之外，深入探索、發現真理的唯一方式，是對外保持沈默，但卻在內心大聲吶喊。因此從七世紀阿拉伯人奠下基礎，到牛頓融合了煉金術和科學分析方法為止，在長達一千年的期間，在密室中實驗的煉金術士為了躲避刑罰，逃到歐洲，也傳遞了科學研究的薪火。
最初，煉金術士懷抱著哲學和魔術的想像來研究化學，主要目標是將基本金屬轉變成黃金，以及發現青春不老的靈藥。當然，他們是誤入歧途的夢想家，但也是勇敢無畏的個人主義者，刻意挑選人跡稀少的道路而行。他們雖然不是真正的科學家，但是他們有想像力，也有決心，他們無法接受正統哲學家與神學家高度珍視的既有概念。雙方的敵對狀態在哥白尼（Nicolaus Copernicus, 1473-1543）、布魯諾（Giordano Bruno, 1548-1600）、伽利略（Galileo Galilei, 1564-1642）、霍布斯（Thomas Hobbes, 1588-1679）和達爾文等人的思想遭到壓制後浮上檯面，而衝突的根源就在於教會中死抱教條主義的頑固份子、和一輩子冒著生命危險煉金的天真實驗家之間的緊張關係。
在哲學的層次上，煉金術士作風一致，他們都很排斥過去被教導的事情。但是，別忘了，他們在其他事情上毫無共識。每位煉金術士都走自己的路，自訂一套規則，這也是為什麼他們不應被稱為科學家。煉金術士相互為敵。沒錯，他們有共同的目標，即探究煉金術的兩大傳統，長生不老之藥和哲人石。但另一方面，每位煉金術士卻又自行其是。煉金術士各自以密碼記錄自己的發現，希望提升發現的價值，但同時又模糊發現的內容，他們結合了神祕主義從猶太祕法到新約聖經的豐富文化。這樣做的目的不只是為了逃避教會和政府的監視，同時也封鎖了煉金術的發現，避免他人任意詮釋、推斷和剽竊。
所以，煉金術士同時被推往兩個不同的方向發展。身為正統教派的敵人，他們學習到許多亞里士多德和神學家不曾教過的知識，甘冒極大的風險來揭開他們心目中真理的面貌。但是，在努力揭開大自然的奧祕時，由於無法分享彼此的哲學，從來不交流彼此的發現，也從來不像後代科學家一樣著手建立起科學的架構，他們因而錯失了深入探索宇宙的大好機會。他們在正面與負面競爭的效應間拉扯擺盪，沒有留下什麼恆久的價值。
達文西（Leonardo da Vinci, 1452-1519）不是煉金術士，而是第一位真正的科學家，然而悲哀的是，他也受到煉金術的失敗所波及，始終無法向外界溝通他的發現。達文西是個偏執狂，但是他的偏執其實不無道理，因為周遭不停有人想剽竊他的觀念，競爭對手會偷偷派人潛伏在他的實驗室擔任助手，還有從羅馬來的密探等著他犯錯。為了對抗敵人，達文西以寫反字的方式記錄了厚達一萬三千頁的筆記（或許是為了防止有人從背後偷瞄到他寫的東西），而且除了最信任的門生之外，他對所有人都隱瞞自己的發現。
但是，要防止羅馬教廷的窺探實在很不容易。達文西一生中大半時間都住在米蘭和佛羅倫斯，當時是這兩個城市宗教壓迫最緩和的時期。但是只要一離開這些地區，他就必須時時小心遭致批評。儘管達文西是全國知名人物，深受當權者推崇，但他在追求世人眼中「傷風敗俗」的興趣時，仍然需要小心翼翼。他曾經說過，有一位助理「阻礙我進行人體解剖，並向教皇舉發我。」倒不是達文西的飛行機器點子開罪了什麼人，他發明的精巧武器其實深獲贊助人歡心，但是教會確實反對他夜晚工作的習慣；他的助理看到師父埋首於人體內臟中忙個不停時，簡直嚇壞了。對教會而言，這類研究更是褻瀆的行為。這類的管制迫使達文西四處遊歷，總是比敵人早一步轉移陣地，直到獲得年輕的法蘭西斯一世（Francis I at Cloux）的保護，才得以在晚年過著隨心所欲的生活。
身為科學家，天主教會是達文西最大的敵人，意識型態的衝突一方面激發達文西達到創造力的高峰，另一方面也帶來巨大的傷害。達文西是個自由的靈魂，他拒絕被釘在十字架上。雖然他表面上十分尊重羅馬教廷，但他一向秉持宇宙即神的觀念，在他所有的文章中完全看不到上帝的影子，就當時的知識份子而言，這是非常不尋常的現象。在面對教會的憤怒時，達文西總是驕傲地為自己辯解；每當受到教會壓制時，他總是工作得更努力，挖掘得更深入，發現更多會震撼和激怒教會的真相。
但是，達文西生前沒有出版任何著作（他唯一的完整作品《繪畫論》[Treatise on Painting]直到一六五一年才終於出版），因為儘管他渴望揭露真理，卻聲稱：「沒有一件事情比單憑自己的判斷而缺乏其他證據更自欺欺人了，事實已經證明，經驗是煉金術士、巫師和笨蛋最大的敵人。」他在過世前將筆記託付給最親近的朋友梅爾茲（Francesco Melzi），梅爾茲在餘生中努力將達文西留給世人的幾千頁筆記分類編目。但梅爾茲過世後，他的兒子歐拉奇歐（Orazio Melzi）對達文西毫無興趣，而將達文西的手稿束諸高閣。這些檔案就在梅爾茲家族的閣樓中封存了兩世紀，一直無人聞問，也沒能對科學發展有所貢獻。教廷或許沒有辦法阻止達文西繼續研究，但卻成功地讓他無法發聲。
達文西不是唯一的英雄。在牛頓之前的時代，為理性奮鬥的過程中，還有三位重要人物，每一位都用獨特的方式來捍衛自己的理念，而為羅馬教廷所迫害；他們都是「無知」的大敵。
對教會來說，哥白尼是自家人。他是個波蘭天主教教士，曾經受過醫學訓練，對於天文學十分著迷。但他很清楚自己的大敵所擁有的力量以及可能帶來的痛苦，都是他無法坦然面對的。因此儘管哥白尼三十年來一直祕密觀察天象，並記錄觀察所得，卻始終不曾發表自己的看法，直到臨終前才設法將筆記出版。哥白尼沒有親近的家人，因此不必擔心死後羅馬教廷迫害家人，當哥白尼在病榻上拿到剛出爐的第一冊著作時，他一定有說不出的滿足。
那是一四五三年，儘管哥白尼過世前還不曉得，但科學確實贏得了最後的勝利。可以確定的是，隔了一段時間之後，科學家才享受到勝利的滋味，在歡欣慶祝的日子來臨前，還有其他科學家陸續為了所擁有的知識而受苦，甚至犧牲性命，但是當印刷時代的第一部重要科學著作（也是最重要的作品之一）：《天體運行論》（De revolutionibus orbium coelestium）出版時，如果羅馬教廷當時了解到這本書的重要性，必會不寒而慄。紅衣主教當時之所以渾然不覺、判斷錯誤，有哥白尼同意，就偷偷為《天體運行論》附了一篇序文，他在文章中宣稱：《天體運行論》討論的只不過是天體運動的計算方式，而不是對真實狀況的陳述；其次，哥白尼有意無意地在論述中傳達混淆的訊息。
哥白尼注意到，從星體移動的方式來看，地球不可能是宇宙的中心，但在說明他的觀察時，哥白尼保留了許多古典的觀念。他在《天體運行論》的開頭就大膽主張，太陽才是宇宙的中心，但接著似乎又改變了主意。在最初幾頁之後，他添加了許多不必要的細節，使得理論變得愈來愈繁複，結果令太陽些微偏離了中心位置。哥白尼這種支吾其詞的寫作方式使得他的作品隱諱難懂，而且充滿矛盾。儘管小開本的《天體運行論》厚達二一二張，但是最前面二十頁才是理論的核心。由於《天體運行論》的內容隱諱不明，因此並沒有立刻轟動科學界，並且在此後五十年，也一直未引起教廷注意，直到一六一六年，才被列入羅馬教廷的「禁書目錄」（Index Librorum Prohibitarum）之中，直到一八三五年才解禁。
哥白尼一直祕密行事，其實其來有自。他在作品中，否定了長久以來滿足了人類自大心理的說法，即自古以來代代相傳的「地球為宇宙中心」觀念，也等於駁斥了亞里士多德的核心觀念。他在書中最關鍵的開頭二十頁裡表示：「太陽是宇宙萬物的中心，高居王座上，統治圍繞著它旋轉的星體……於是，我們在這樣的秩序中找到令人讚嘆的和諧。」
哥白尼的言論令敵人恨之入骨：當教廷終於了解他的「日心說」時，當然立刻斥之為異端邪說，但為時已晚。教廷或許太晚才了解哥白尼的言論有多麼偏激，但是當代某些知識份子卻已逐漸在混淆不清的《天體運行論》中找到頭緒，並且從中推演出自己的觀點。
自古以來，選擇捨身就義而改變歷史的人，寥寥無幾。耶穌基督是其中一個擁有這種機會的人，他也善用了機會。布魯諾是另外一個例子，他成為第一位為科學犧牲生命的殉難者、也是唯一的烈士。
一六○○年一月下旬，布魯諾身上綁著鐵鍊，站在梵諦岡羅馬教廷的宗教法庭中接受審問，教皇克雷蒙八世（Pope Clement VIII）宣判他死刑。布魯諾觸犯的罪名是出版異端邪說，以《天體運行論》為基礎，融合了自己在自然哲學的獨特觀點，完成了《復活節前第七個星期三的晚餐》、《論原因、本屬和統一》、《論無限性、宇宙和諸世界》等作品。
事實上，布魯諾受到宗教迫害已經幾十年了，他的書被禁，想法受到壓制，但是布魯諾和百年前的達文西一樣，總是能成功地先一步躲開教廷的查緝。他大半輩子都待在英國和德國等自由國度或新教徒國家，卻在一五九一年做了個奇怪的決定，束裝返回家鄉義大利，並應聘到梵諦岡，擔任貴族莫森尼哥（Giovanni Mocenigo）的教師。
結果，這是個死亡陷阱。莫森尼哥是宗教法庭的爪牙，體內流著背叛者的血液。布魯諾首先在威尼斯受審，接著又被轉送至羅馬，監禁在狹小的牢房中長達七年之久，期間慘遭種種凌虐與羞辱，最後被活活燒死。布魯諾代表了羅馬教廷最鄙視而恐懼的一切，因為他提出了另外一種宇宙觀。他之所以被活活燒死，不是因為天主教教條或政治觀點，而是因為他擁有了莫大的傳播力量，民眾願意聽他說話，而且也閱讀他煽動性的言論。七十五年前，馬丁路德（Martin Luther, 1483-1546）藉著攻擊羅馬教會的結構和抨擊教皇的腐敗，而撼動了天主教的根基，但是布魯諾卻和達文西、哥白尼、克卜勒、以及所有追求真理的人一樣，攻擊既定的事實，亦即教會的哲學基礎。馬丁路德或喀爾文教派提出的只是另外一種宗教崇拜的形式，而布魯諾、達文西等人提倡的卻是截然不同的意識型態。
紅衣主教試圖用詔令和逐出教會等手段，迫使布魯諾封口，但最後不得不將他關在六英尺平方的斗室中，甚至在執行火刑的時候，把釘子釘穿他的舌頭，不讓布魯諾在羅馬花市對蜂擁而至的群眾散播反動言論。
布魯諾因為拒絕接受正統思想，試圖融合（教會中迫害他的人始終無法完全了解的）哥白尼的科學和天主教對上帝的信仰，以至於難逃一死。在羅馬教廷眼中，布魯諾是狡詐的異教徒，但其實布魯諾從來不曾喪失對上帝的信仰，而且就某方面而言，他仍然是個傳統的天主教徒。不幸，當時的社會還沒有辦法接受的是：居然有人開始探討其他星球上的生命，不把聖經中的上帝當成唯一的神來信奉而抱持泛神論，或所提倡的科學摒棄了亞里士多德的一切教誨。布魯諾早在一五八○年代就倡導德謨克利特的原子論，質疑什麼是物質？什麼是能量？為什麼無限大的宇宙得以存在？如果真的有無限大宇宙，這又代表什麼意義？
對於這些問題，布魯諾提出了詩意的觀點；他和達文西一樣，重視觀念而缺乏數學演算。唯有到了今天，有了量子力學和相對論來解析我們所處的世界，世人才懂得欣賞布魯諾的宇宙觀。在布魯諾所描繪的宇宙中，所有的物質在原子的層次上都彼此相連，他的觀念可以比擬一九九○年代出現的超弦理論（superstring theory）。
由於布魯諾的觀念充滿了超脫塵世的想像，教廷視之為寇讎，必除之而後快。他溫暖而貼近個人的觀點，感動了許多詩人和分析家，而且在日後影響了海森堡和愛因斯坦等科學家的思想。但在十六世紀，布魯諾的觀念卻令敬畏上帝的紅衣主教脊背發涼，不寒而慄。
但這一切並沒有隨著一場火刑而灰飛煙滅，怎麼可能呢？在布魯諾烈火焚身後一個世代，羅馬教廷又在自家人之中發現了和布魯諾不同典型的敵人，一位既欣賞又敬畏布魯諾思想的自然哲學家。
在伽利略和教廷發生衝突之前，他早已是全世界最著名的科學家、教宗烏爾班八世（Urban VIII）的好朋友，深受王公諸侯和教會的尊敬。伽利略在事業發展過程中，一直在走一條極細的鋼索。他謹記歷史的教訓，知道必須嗅覺靈敏、行事周密，外在表現得像個虔誠的天主教徒。但是到了一六三二年，當他出版了《兩大世界體系的對話》（Dialogue on the Two Great World Systems）以及《關於托勒密和哥白尼》（Ptolemaic and Copernican）後，他以為自己有辦法闡述哥白尼的天文學說，而不會被貼上異端邪說的標籤，而且或許能因此打開一個無害的縫隙，讓理性的力量得以伸張。
但是他錯了。他的教宗好友是個聰明人，但是隨著手中的權力愈來愈大，心腸也變得愈來愈硬，愈來愈不耐。當教宗察覺到伽利略企圖隱瞞他後，他在《兩大世界體系的對話》出版後，下令將伽利略拖到十位紅衣主教組成的審判委員會前，指控他「高度涉嫌散佈異端邪說」。在準備審判期間，伽利略遭到軟禁，憤怒的教宗召來托斯卡尼駐羅馬大使，對他表示：「你們的伽利略捲入了他不該涉入的事情，捲入了近來最嚴重而且危險的問題中。」
就好像三十年前的布魯諾一樣，伽利略的罪名是把哥白尼的日心說當成事實，因此威脅到亞里士多德學說的絕對可靠性，也連帶危及了天主教的教條。但伽利略可不是雲遊四方的哲學家，也不是被逐出教會門牆的教士；他備受尊崇，軟禁在梵諦岡宮廷時也受到相當的禮遇。但是歷經兩個月的審判後，他被判有罪：在著作中散播異端邪說。伽利略可不是布魯諾，不過也沒有多少人和布魯諾一樣。伽利略比布魯諾聰明多了，也比較懂得保護自己，他受命在法庭下跪，並當眾說：我「秉持誠摯的心和無欺的信仰」宣告，哥白尼是錯的。儘管如此，這位銳氣受挫、飽受羞辱的六十九歲老人仍禁不住對敵人做最後一擊。據說，當他步出法庭時，無視於紅衣主教團懾人的目光，喃喃說著：「但是，它真的會動。」
幸好，沒有幾個人聽到伽利略的喃喃自語。他倖免於火刑，被判軟禁於佛羅倫斯附近的別墅中，九年後才過世。
伽利略是個和布魯諾作風迥異的「科學家」。他是實驗家，重視實證分析，也是第一位「數學科學家」，他的數學技巧啟發了笛卡兒、牛頓、波義耳和其他許許多多後代科學家。當布魯諾逐漸為世人所遺忘時，伽利略的科學觀卻在二十世紀再度受到矚目，直接影響了牛頓的《數學原理》（Principia Mathematica），以及蒸汽引擎、汽車和太空梭的誕生。但這些日後的發展都非羅馬教廷所樂見的。因此當時在再度遭到逮捕與判刑的威脅下，伽利略無法出版他的想法，而《兩大世界體系的對話》也名列「禁書目錄」當中。
但是，教廷的好日子不再，教會的暴政漸失民心，伽利略並不孤單。伽利略被逮捕後幾個月，有人設法將他的著作偷運出去，並且在自由的北歐國家中找到了樂於出版的商人。因此，伽利略最具影響力的最後遺作：《兩種新科學的談話與數學論證》（Discourses and Mathematical Demonstrations Concerning Two New Sciences）終於在遙遠的異國有了廣大的讀者。
伽利略死前幾個星期，偉大的英國無神論思想家霍布斯想辦法為伽利略找到知音，宣佈《兩大世界體系的對話》已被譯為英文的消息，這在一六四二年是非常難得的事情。
在伽利略遭受宗教迫害後，教會和自然哲學家之間的對立來到了重大轉捩點。伽利略之後的世界和過去截然不同：實驗科學開始發展，愈來愈多人了解實驗的價值。伽利略所播下的種子帶來了豐饒的收穫，儘管前面還有一大段長路要走，但羅馬教廷再也不能處處阻撓理性的發展了。
即使如此，整個進展過程仍然緩慢無比。當牛頓在一六六一年來到劍橋時，大學課程內容和十三世紀大學初創時的希臘式教學，幾乎沒有什麼差別。但是，伽利略、笛卡兒、波義耳的學說和煉金術士的思想發揮作用，力挽狂瀾。即使在達爾文的學生時代，當時距離牛頓時代已經一百五十年，知名的大學仍然極端落後，每個大學生都必須宣誓遵守聖公會的三十九條信綱。達爾文對此有所保留，但是我們可以看到，達爾文到了晚年，終於能對宗教的適切性發表決定性的看法。
打從一開始，科學與宗教之爭就受到廣泛的討論與分析，而我們只需要想一想伽利略所受到的待遇、科學觀念如何受到壓制，以及布魯諾如何因為科學與宗教的歧見而殉難，就知道這是一場實實在在的鬥爭；的確，「禁書目錄」的存在早已說明一切。即使如此，近來流行的趨勢是，有些學者試圖顯示，羅馬教廷其實遠比人們所認為的更開明，而且教會並沒有企圖扼殺理性與創新。其中有一項重要研究試圖證明，從十六世紀到十八世紀，許多天主教學者都在梵諦岡的鼓勵下，進行天文學的觀察研究。
不錯，羅馬教廷的確准許某些天文學家進行研究及建造天文台，並且由梵諦岡支付所有費用。卡西尼（Giovanni Cassini, 1625-1712）是從教廷贊助中獲益的天文學家中最著名的一位，一六五○年代期間，他在教廷資助的天文台中進行了多次對太陽的觀察。這些觀察的官方目的是研擬出更準確的日曆，以便教廷官員能訂定每年復活節的日期，公元三二五年的尼西亞大會（Council of Nicaea）曾明定復活節為「春分後第一個滿月的日子」。但故事並未就此結束，因為教廷之所以准許這些研究，其實暗地裡另有盤算。教廷急於找到證據來支持他們反對哥白尼的立場，因此自己組織了一批天文學家來觀察天象，希望能找到有利的證據來對抗科學。結果，這當然是一種自我滿足的做法，因為梵諦岡的重量級人物會隱匿所有可能支持哥白尼學說的證據，宣揚任何足以反駁哥白尼的發現。唯有當研究的結果對教廷有利時，才會公諸於世。
然而，據說教廷支持的天文學家的某些觀察，的確與亞里士多德的理論背道而馳。其中一個常被提及的例子是耶穌會天文學家注意到太陽表面的黑點，而且率先描繪這種現象（就是後來大家所熟知的太陽黑子），這個觀察就違反了亞里士多德的教誨，因為他宣稱所有的天體都是完美無瑕的。
或許教會支持的天文學家發現了這些現象，也做了紀錄，但卻不能發表他們的發現，或在演講時洩漏這類的訊息。換句話說，他們自廢武功。別的不說，單單這件事就顯示教廷是個封閉的系統，高層人士對於敵人的信條萬分畏懼，只懂得威權式的迫害。千萬別忘了，主張日心說而駁斥地心說的人，唯有效法哥白尼的出版商，小心翼翼地把他們的推測當作純粹的數學演算，而不是與傳統觀念相抗衡的宇宙觀，才能見容於教會。
當我們想到通往理性的漫漫長路上的這些巨人，以及他們對現代宇宙觀帶來的貢獻，我們自然會好奇他們背後的驅動力是什麼。的確，我們因此開始詢問科學發現的真正意義何在。在他們之前的許多科學家和自然哲學家，在許多方面都和藝術家、音樂家及作家十分相似。的確，許多卓越的科學家或藝術家都展現了雙重的才華。艾爾加爵士（Sir Edward Elgar, 1857-1934，英國作曲家）是化學家，鮑羅定（Aleksandr Borodin, 1833-1887，俄國作曲家）是傑出的化學教授，愛因斯坦是出色的業餘小提琴家，達文西則先展現了登峰造極的藝術才華，後來才成為科學家。或許這類人手中握有洞悉科學發現之鑰，因為科學創新和藝術創作十分相似，似乎都起源於相同的衝動。
在許多人眼中，科學家十分沈悶，是諷刺漫畫中身穿白袍、頭髮稀疏的人物。當然，這是媒體喜歡塑造的刻板印象，就好像藝術家老是頭戴扁帽、身穿沾滿油彩的工作服一般，都是虛假的形象。我們必須拋棄科學研究十分枯燥、或只是「實用」的學問等觀念。當然，科學家也生活在他們所處的時代，和一般平民百姓關心同樣的事情，也侷限於相同的文化架構，但是和藝術家相同的是，科學家的成就能超越時空的限制。科學的確很「有用」，但是文字、繪畫和小提琴又何嘗不是呢。
「科學家研究大自然不是為了實用的目的，」法國最偉大的理論科學家龐加萊（Henri Poincare, 1854-1912）在十九世紀末曾經寫道：「科學家研究大自然是因為他樂在其中，而他之所以樂在其中，是因為大自然很美。如果大自然不美的話，就不值得探索，生命也就不值得存在。當然我指的不是會衝擊我們感官的美、外表的美等等。我也不是鄙視這種美，但這些都和科學毫無關係。我說的是更內在的美，這種美來自各部分的和諧秩序，是智慧所能領略的美……智識之美是能滿足自我的，科學家之所以花這麼多時間和心力，也許就是為了追求這種美，更甚於為人類未來謀福祉。」
換句話說，科學是超越的，而科學的意義也就在於這種超越的特質中。超越帶來威力和創造的能量，點燃夢想和野心，最重要的是，它讓科學普世化。曾經參與曼哈頓計畫、製造出足以摧毀整座城市的原子彈的物理學家很清楚這個道理。他們知道，他們製造出的炸彈可能「很有用」，他們被敵人給嚇壞了，深怕德國的競爭對手會捷足先登。但是，他們也很清楚曼哈頓計畫帶來的結果將是普世性的，全人類終將從科學中獲益，並且更加洞察生存的深層意義。當克里克和華森努力揭開大自然的奧祕時，他們固然是為了諾貝爾獎的光環而奮鬥，但是他們更因能揭開宇宙的真相而大感興奮，他們是在生命的激流中游泳。
在拿破崙戰爭期間，拿破崙曾經因為聽到他在一七九五年一手建立的法國科學院，竟然將第一個科學獎項頒給英國人戴維（Humphry Davy, 1778-1829）而大為震怒。但是，拿破崙時代的學者都知道，科學比國家更重要，而且科學的價值將超越任何帝國。
科學的超越性是其中一個重要關鍵，但是還有其他重要因素。自我和創造力密不可分，而野心和侵略性更是科學發現背後的驅動力。天使和惡魔同樣都擁有創造力。天使展現了科學的超越性價值，抓住了靈光閃現的剎那，將塵土變為鑽石；魔鬼則俯視著實驗室的儀器長桌，輕聲訴說著野心、提出挑戰、挑撥敵對與競爭。天使和魔鬼都各自扮演了他們的角色。
激烈的爭辯乃是科學發現的基石。科學家和大自然爭辯。科學家說：這是我的想法，咱們來看看到底對不對。如果證據顯示想法是錯的，那麼科學家就要重新思考、重新研究，並繼續一個接一個的實驗，直到科學家的推論與實際的觀察相吻合為止。
受到爭辯和挑戰激勵的當然不只是科學家，因為藉著競爭和對立而進步的，也不只是科學而已。想想看，莎士比亞由於見識到馬羅（Christopher Marlowe, 1564-1593）的才氣，因此大受刺激，達到創作高峰；薩列耶里（Antonio Salieri, 1750-1825）竭盡心力創作音樂，一心只想令莫札特相形見絀；達文西和米開朗基羅在佛羅倫斯市政廣場的共和時期大會議場內對牆而做壁畫，也是為了彼此較勁。但是，爭辯是科學的本質，而唯有靠挑戰既定的規則，爭辯已知的知識，並且企圖為基本問題找到更新、更好的解答，科學家才能繼續做好他們的工作。
榮獲一九八八年諾貝爾獎的物理學家萊德曼（Leon Lederman, 1922-）最近曾表示：「你可能以為科學家都神聖得不得了，但事實並非如此。不管在哪個層次──國際、國內、機構間，甚至對門的同事，都有無止境的競爭。」
科學家活在動態的世界中，在這個科學世界裡，人們不斷交流和發展各種觀念。藉著不斷的競爭，科學家的想法才得以演化，停滯就意味著滅絕，早在達爾文將這個事實量化分析之前，人類就已明白這個事實。考慮到某些科學祕密的本質，當我們看到同一時代中，有同樣科學發現和構想的科學家不只一位，而且這種現象一再出現時，真是覺得不可思議。從某方面來說，這就好像某個觀念在空氣中吶喊著，而兩位或多位偉大的心靈聞聲飛奔而去，掌握住這個觀念，當然誰先發現的爭議通常也隨之而起。
本書描述的許多衝突都屬於此類。牛頓和萊布尼茲、拉瓦謝和普利斯特利、克里克和華森與佛蘭克林（Rosalind Franklin, 1920-1958）和韋爾金斯（Maurice Wilkins, 1916-）只是其中幾個例子，其他還有許多例子。關於誰最先發現電磁感應的爭議喧擾了許多年，到了今天，法拉第（Michael Faraday, 1791-1865）成為世人眼中的勝利者，美國人亨利（Joseph Henry, 1797-1878）則是輸家。亞當斯（John Couch Adams, 1819-1892）計算出一個不知名星球的軌道長度（後來被命名為海王星），幾個月後，法國天文學家拉佛雷爾（Urbain Leverrier, 1811-1877）也發表了幾乎相同的發現。誰才是抗生素的真正發明人呢？是佛萊明（Alexander Fleming, 1881-1955），還是弗洛里（Howard Florey, 1898-1968）？到了近代，李奇（Richard Leakey 1944-）和約翰森（Donald Johanson 1943-）也為了誰先發現史前人類祖先的最古老化石而明爭暗鬥。還有，千萬不要忘了蓋羅（Robert Gallo, 1937-）和蒙塔尼耶（Luc Montagnier, 1933-）的公開衝突，他們針對愛滋病的性質提出南轅北轍的理論，而且幾乎在同一個時間發表論文。
但是，科學論戰並非全都源自於誰先誰後的爭議。在某些情況下，表面上的科學衝突，其實骨子裡是源自於無法言喻、卻根深柢固的敵意和隱藏的議題。例如，萊布尼茲的存在令牛頓如芒刺在背，因為萊布尼茲的聰明和牛頓不相上下，而且牛頓認為萊布尼茲的研究踩到了自己的地盤。拉瓦謝和普利斯特利不但宗教觀點和政治立場截然不同，對科學的見解也有根本的歧異。英國數學家瓦里斯（John Wallis, 1616-1703）和哲學家兼數學家霍布斯惡鬥不已，瓦里斯幫忙破壞了霍布斯在科學界的聲譽，不只是因為兩人對數學的看法不同，也因為瓦里斯是虔誠的基督徒，而霍布斯在名著《巨靈》（Leviathan）中表達的無神論觀點，令他必須去之而後快。瓦里斯如此形容霍布斯：「霍布斯先生把別人口中的乳酪稱為粉筆。」
在瓦里斯和霍布斯之爭的一百年前，丹麥天文學家第谷（Tycho Brahe, 1546-1601）參加了一場無情的打擊對手運動，後來演變為訴訟。伽利略十分痛恨第谷，因為第谷提出激進的反哥白尼行星運動理論，主張太陽圍繞著地球而轉，而其他的行星則圍繞著太陽而轉。在第谷提出這個觀念幾個月後，有個名不見經傳的天文學家俄爾蘇斯（Reimarus Ursus, 1551-1600）提出了幾乎完全相同的假設。第谷大為震怒，立刻指控俄爾蘇斯剽竊。但是，在表面的爭論下所隱藏的事實是，第谷出身貴族世家，是著名的社會菁英，而身為布拉格魯道夫二世（Rudolf II）御用天文學家的俄爾蘇斯卻是佃農子弟。
自我意識、個人積怨和科學信念三者相加，足以形成連綿不絕的仇恨。當生殖學的論戰達到高峰時，伏爾泰（Francois Marie Arouet Voltaire, 1694-1778）指控對手尼德漢（John Needham, 1713-1781）是同性戀。達爾文最大的支持者赫胥黎（Thomas Henry Huxley, 1825-1895）痛斥對手歐文（Richard Owen, 1804-1892）為「騙子」；由於歐本海默（Robert Oppenheimer, 1904-1967）的阻撓，泰勒（Edward Teller, 1908-2003）無法逼迫羅沙拉摩斯實驗室的科學家採取他的研究方向，後來泰勒作證指控歐本海默同情共產黨，參議員麥卡錫因此解除歐本海默的所有公職。
二○○○年，法國考古學家梅森（Emilia Masson）告訴警探，她的對手盧姆里（Henry de Lumley）在一次考古挖掘行動中故意摧毀證據，因為證據支持梅森的理論，卻不支持盧姆里的理論。
有時候，科學爭論並非只會發生在個別科學家身上。美國的曼哈頓計畫和德國製造原子彈的努力，都牽涉到龐大的科學家團隊在交戰國資助下從事武器研發的競賽。同樣地，冷戰導致美蘇兩大陣營投入龐大的科學人力，從事太空競賽。
古時候，從科學家論戰到觀念改變往往要耗費很長的時間。在中世紀和文藝復興時期，科學家（自然哲學家）幾乎完全不知道其他科學家在做什麼，思想家彼此之間從不交流；沒有公開對話的機制。當時，教會是理性主義者和有遠見的思想家共同的敵人。後來，學術圈子逐漸成形，早期的實驗家可以和數學家、工程師、哲學家和醫學院學生交換意見。其中之一就是一五九○年代由哥白尼的好友、富有的貴族皮內里（Gianvincenzo Pinelli）在帕度亞成立的皮內里會（Pinelli Circle）。隨著活版印刷術的發明，國與國之間開始思想交流，仿效皮內里會的各種學術社團也應運而生──例如倫敦的英國皇家學會、巴黎的法國科學院，以及後來成立的柏林學院、聖彼得堡學院等，成為辯論、實驗，以及很自然地，衝突的中心。
許多學術社團都出版自己的期刊。其中最具影響力的是英國皇家學會的《哲學會報》（Philosophical Transactions），科學家可以在《哲學會報》上發表自己的發現，提供皇家學會會員及其他《哲學會報》訂戶公開討論的園地。這種溝通方式影響了後來如《自然》（Nature）之類學術期刊的誕生，《自然》創立於一八六九年十一月。這種論壇的新形式不但對於公佈科學發現有很大的貢獻，也在科學爭論中擔當起仲裁者的角色。
科學家之間的對立除了造成個人的怨恨和痛苦外，我們也必須考量科學論戰還帶來哪些影響。促成科學進步似乎是其中一個重大的影響。已故的波柏（Karl Popper, 1902-1994）曾經觀察到，當兩個聰明人辯論得愈久，他們的論點就變得愈高明；每個人都因為他人的抨擊，而改善了自己的觀點。所以，不管科學爭論的核心議題為何，是誰先發現的爭議、國家主義的狂熱、個人之間的宿怨、或綜合的原因，衝突和競爭確實大幅增進了我們對宇宙的了解。原因有很多，最重要的是，競爭會驅使科學家、研究團隊、學術機構和國家投注更多心力在上面。在某些情況下，這類競爭在短短幾年內孕育出重大的科學突破，若非如此，可能要幾十年的工夫才能竟其功。
除此之外，在科學界備受矚目的爭議也會引起其他人對於這個領域的興趣。已故的英國天文學家賴爾爵士（Sir Martin Ryle, 1918-1984）和對手霍耶（Fred Hoyle, 1915-2001）的支持者對於宇宙的起源始終爭論不休，就是個好例子。賴爾提出的假設就是後來大家所熟知的「大霹靂理論」（big bang theory）C，他主張宇宙初始之時，只是一個密度無窮大的奇異點。他的對手則主張宇宙始終處於穩定狀態。許多書籍和數百篇研究論文中都記載了他們的爭論，因此吸引了許多原本對這個議題可能沒什麼興趣的科學家投入研究，希望找到證據來支持其中一方的論點。結果，科學界在解決宇宙起源的大問題上有了巨幅的進展。
此外，科學爭論也提高了社會大眾對於科學的認知。對立和謾罵往往佔據重要版面，激烈的科學競賽更為民眾難以了解的科學議題增添了幾分光彩。達爾文的大膽主張，透過代言人赫胥黎的傳播，開啟了新時代，媒體和社會大眾開始注意到敵對科學家之間的學術論辯。延續到電力時代，大眾矚目的焦點變成直流電和交流電之爭，而其中牽涉的要角是名聞全世界的「門羅公園奇才」愛迪生。而在震驚全球的解析DNA結構的競賽中，克里克和華森是贏家；而我們之中的許多人，童年時代都曾經在模糊的黑白電視上觀賞太空競賽的最新發展，我當然不會是唯一曾深受鼓舞而立志從事科學工作的年輕人。
但是，並非所有的爭論都帶來正面的效應。牛頓和同時代的許多科學家都發生過嫌隙，他最初和英國皇家學會的實驗審查委員虎克（Robert Hooke, 1635-1703）發生衝突，並因此對於科學發展帶來決定性的影響。當時虎克批評牛頓的論文〈光與顏色的理論〉，於是神經過敏的牛頓抽回論文，並在此後三十年都拒絕皇家學會出版這篇論文，使得其他科學家無從了解牛頓的研究，也延緩了世人對於光學的理解。
一百年後，在另外一個領域中，許多人相信，伏爾泰和尼德漢對於生殖機制的爭辯（其實兩個人都錯了）也拖慢了科學的進步，由於這場論戰備受矚目，以至於這個領域的學者沒有投注太多心力從事其他方向的研究。科學史家薩頓（George Sarton, 1884-1956）在談到這個令人遺憾的事件時，曾表示：「由於這些毫不相干的討論，十七世紀很好的觀察傳統因此中斷或延遲了一百多年。」
近代，如果克里克和華森的對手佛蘭克林能夠和國王學院的同行合作，而不是任由負面競爭阻礙了她的表現，那麼媒體在報導克里克和華森的成功時，標題可能會大相逕庭。
本書探討的八個科學爭論，只不過是科學界長期競爭中的少數幾個例子而已，我們選擇的例子涵蓋了從牛頓時代到今天的漫長時間，並希望儘可能包括許多不同的學門。同時，我也希望選擇的例子能展現我前面所提到的各種不同的競爭形式：包括個人、國家、以及產業之間的競爭。
競爭反映了人性，當人類文化改變時，競爭也改換不同的表現形式。在比較單純的時代裡，科學家絞盡腦汁試圖揭開大自然的奧祕，有時候也揭露對手錯誤的看法。當科學逐漸成為公共資產以後，科學也為代表整個國家的政府所用。今天，大家對科學的看法又改變了，科學的主控權至少有一部分從政府轉移到企業手中，因此也影響了科學家競爭的方式。本書的最後一場爭論，比爾．蓋茲（Bill Gates）與艾利森（Larry Ellison）的競爭，就是最好的例子。
但是，無論採取什麼樣的形式，或是社會如何將其改頭換面，在每個實驗室、全世界每一個角落，以及不同的年齡階層中，競爭始終都存在著，與對美的追求、和對超越性、以及揭開大自然奧祕的渴望──所有科學研究背後的驅動力--糾纏在一起。不同時代、不同領域的科學就像有機體一樣，科學活動其實是很人性的。
競爭萬歲！
