科學、教育、傳福音:17世紀歐洲耶穌會的「數學驚奇」

耶稣会博学家基尔学的肖像,与其著作《地下世界》中的地球内部结构插图。基尔学赞成透过观察来理解自然法则的理性原因,该书以简洁文字和精致绘图讲述地理学现象。 图/维基共享

对17世纪欧洲的知识份子来说,如果想一次性浏览最先进科研成果,耶稣会位于罗马学院的博物馆会是相当不错选择。

从《著名的耶稣会罗马学院博物馆》(1678)罗列的清单来看,在日耳曼耶稣会士兼博学家基尔学(Athanasius Kircher)影响下,馆内除了为数不少的宗教物件,还有大量科学仪器及机械设备,如温度计、浑天仪、星座盘、象限仪、天宫图、望远镜、显微镜、功能各异的大小机械钟、各式度量衡仪器,或是展示基础原理的光学、声学及磁力学道具。再加上从世界各地收集而来的动植物、矿物标本,就现代眼光来看,耶稣会博物馆彷如是个自然科学博物馆。

耶稣会博物馆的科学面向,理所当然地也体现在管理人基尔学身上。早在《著名的耶稣会罗马学院博物馆》出版前,基尔学就不吝于以各式图像,展现自己在科学方面的成果,比如1660年出版的《天堂神游》(Iter Extaticum Coeleste),封面是基尔学在天使引导下准备游览宇宙,在太阳系构成的浩瀚背景下,他们手里个别拿着小型观测仪器,巧妙地与当代天文研究连结在一起。

老布鲁格尔(Jan Brueghel the Elder)以感官为主题的寓意画《视觉》(Sight, 1617)。空间布局采用了当时的博物馆空间,画面左下角出现许多天文仪器、设备,不难看出这些物件在当代艺术圈、知识圈的代表性。 图/维基共享

有趣的是,耶稣会虽是天主教会内的修会团体,但也是众多学者的聚集之地,除了基尔学,会内众多成员也常以「善于自然科学」的形象示人,积极参与科学研究之程度丝毫不下于当代其他科学家。

耶稣会学者克拉维乌斯(Christopher Clavius)与天文学家第谷.布拉赫(Tycho Brahe)的肖像便是个相当有趣对比。克拉维乌斯的肖像,见他正襟危坐,右手持尺规靠在桌缘,桌面可见数张有着计算式的纸张,桌面后侧还有一座浑天仪,身后墙壁上,挂着数个用于天文观测的象限仪。除了克拉维乌斯身着的耶稣会服装,画面中并无显而易见的宗教元素,比起神职人员身分,作画者显然更想强调画中人物与科学研究的关系。

而第谷在介绍自己创建的天文站时,积极展现他收藏的仪器设备,例如一个安装在墙壁上的巨大象限仪;同个版画利用重复堆叠复数空间造成的错觉,第谷本人便以卡通般的夸张比例,出现在巨大象限仪后方。他的右手往上指,透过小窗口望向天空,左手则指著书中文字相互参照,桌面及后方空间,也同样摆放着尺规与浑天仪。

克拉维乌斯和第谷两人的肖像有许多不同之处,但共同着重于一个面向:他们都是学有专精的研究者,身边更是无处不见相关研究设备;实际上,这两人也的确是当代著名学者。出身贵族家庭的第谷,在一座小岛上建立自己的天文观测站,其所留下的大量观测结果,推动近代欧洲的天文研究,其成就至今依然为大多数人所知。与第谷相比,克拉维乌斯在天文学方面的成就不相上下,在1582年颁布、现行国际通用的格里历(Gregorian calendar),即为他留下的重要遗产。

不可否认的是,耶稣会博物馆内存放的物件,都可说是基尔学基于个人研究兴趣、累积数十年后的成果,就连他的肖像也是如此。但假使深究耶稣会的早期发展史,可看到还有更深层的历史背景,影响着包括基尔学在内的众多耶稣会成员──该博物馆所代表的,是天主教势力在面对近代世界的转变时,试图与之交流的多方尝试。

左为克拉维乌斯的肖像,比起神职人员,显然更想凸显画中人物与科学的关系。右为《重现天文观测仪器》中的第谷画像,四周围绕着他设置的天文观测仪器。 图/维基共享、史密森尼博物馆线上典藏

▌克拉维乌斯与耶稣会的数学学程

1540年,在教宗保罗三世(Paul III)许可下,罗耀拉(Ignacio de Loyola)与几位志同道合之人正式成立耶稣会。当时正好是天主教会处于内忧外患的年代,十余年前从日耳曼爆发的宗教改革,在欧洲各地引起广泛冲突,同时期地理大发现带来的新知,在在冲击欧洲人的世界观,以天主教会为核心的传统秩序逐渐崩解。

耶稣会的出现,相当程度就是为了挽回此等劣势:他们发誓以打击异端、异教,传播上帝福音为目标,前往教宗指派的任何地点服务。问题是,要达成上述目标不是单方面传播福音即可,该如何让地方民众与统治者打从心底接纳天主教会及耶稣会,成为创始元老们必须面对的问题,所幸他们在不久后便找到答案。

1548年,耶稣会收到西西里墨西拿(Messina)政府的邀请,赴当地设置学校。在现代教育体系成型前,接受教育需要耗费大量资源,一般人根本无力负担;耶稣会高层注意到,如果能提供教育资源,即便只是最基本的人文学科,也能满足绝大多数人的需求,并获得当地政府支持赞助,进而拓展势力范围。以墨西拿的学校为里程碑,耶稣会随后在各地广设学校、学生人数快速增加,其中甚至包括能传授神学或哲学的高等学府,而这些学校,也协助耶稣会串联起遍及全球的交流网络。

决定投入教育事业后,「该传授哪些知识」便成了至关重要的议题。根据1599年订定的《耶稣会教育体制与方针》,耶稣会要求新生先接受数年语言及人文学科训练后,才能继续往神学和哲学等高等学科深造。再仔细观察哲学学程,可发现不少与现代学科分类截然不同的概念。提到哲学教师应有的授课内容时,该书指出应包括物理学(Physics),不过此处所指,是早已被现代科学观舍弃的亚里斯多德物理学。

真正属于现代定义的自然科学,被放置在哲学的另一分支──数学之下传授。耶稣会的数学包括:「欧几里得的学说」,以及「地理学、天文学,或是学生感兴趣的相关内容」。这种定义看似含糊不清,却最大限度地囊括了现代所认知的自然科学:除了数学、几何学,还包括可用数学公式量化研究、且具有实用取向,并能以实验方式不断验证的光学、地理学、天文学、弹道学或机械设计等。(以下段落所指「数学」一词皆为上述内容,而非现代较狭隘的定义)

耶稣会身为天主教会内部的团体,始终有着守护教会信仰与传统价值的核心任务,重视神学与亚里斯多德哲学自是理所当然;但相较于传统修会,「没有太多历史包袱」是耶稣会最大的优势,因此,他们能更直接面对同时期科学革命带动的风气。当众人都致力于以数学探索广大世界时,致力于面对新时代、融入普罗大众的耶稣会又怎么可能对此视而不见?其实早在制定《耶稣会教育体制与方针》前,耶稣会早期长老们,便或多或少地表现出对数学的关注,但真正让数学变成耶稣会学程、并带动会内成员投入研究的,很大程度上还是要归功于一开始提到的克拉维乌斯。

(图7:老布鲁格尔(Jan Brueghel the Elder)以感官为主题的寓意画《视觉》(1617)。空间布局采用了当时的博物馆空间,画面左下角出现许多天文仪器、设备,不难看出这些物件在当代艺术圈、知识圈的代表性。)

克拉维乌斯生于1537年,长大后在耶稣会学校就读,是耶稣会培养出最早一批的学者。自1567年起,克拉维乌斯在罗马学院传授数学,早在协助教宗颁布新历法前,他就出版不少数学研究论着教科书;1611年,伽利略(Galileo Galilei)带着他的望远镜前往罗马,试图证实新天文发现时,克拉维乌斯便是当年负责确认的耶稣会成员之一。

当耶稣会在讨论《耶稣会教育体制与方针》的内容时,德高望重的克拉维乌斯屡屡呼吁应重视数学教育,例如在1594年公开提到,如果会内成员拥有包括数学在内的博学知识,将有助于「传播耶稣会的名声……消除异端人士的胡言乱语」。克拉维乌斯的观点,最终仍是基于宗教目的,但也透露出数学的实用价值与重要性。此后100多年间,拥有数学知识的专才,确实帮助了耶稣会扩散至世界各地。

经历漫长讨论后,最终版本的《耶稣会教育体制与方针》多少违背了克拉维乌斯的期待,数学并未成为独立学科,而是依附在传统哲学的范畴下。话虽如此,数学毕竟成了耶稣会高等学科的项目之一,以此为契机,耶稣会得以不断吸收当代欧洲最新的科学研究与发现,并在不违背信仰前提下,一步步改变天主教会内部的世界观。就连克拉维乌斯自己,也在罗马学院内致力向未来传教人员传授数学新知,如利玛窦(Matteo Ricci)就是他的学生之一。而汤若望(Adam Schall)也曾在离开欧洲前赴罗马接受数学教程,或许他当年就是拿着克拉维乌斯编写的教科书上课。

1612年,克拉维乌斯在罗马逝世,数学教授的职位持续由学有专精的人接手,而基尔学大概是其中最有名的一位。

图左为耶稣会教士汤若望。右为基尔学的早期自然科学实验作品之一。该图收录两个实验设备,下半部设备利用反射原理收集太阳光热能并加热容器内的水,水蒸气再经过细管从一旁铜像开口泄出,营造出会说话的奇幻效果。 图/维基共享、美国图书馆线上典藏

▌数学教授基尔学

基尔学的自传中,些许段落可看出他确实相当着迷于数学相关研究,其成果也颇受认可。大约在1622年,基尔学抵达日耳曼的柯布伦次(Koblenz)时,提及自己「全心投入研究数学」。在此之前,基尔学已完成耶稣会的哲学课程,故此处所说,应该是自己的额外进修。1623年,基尔学在海利根斯塔特(Heiligentstadt)服务时,他的数学知识一度带来不必要的麻烦。当时,美茵兹选帝侯的使节团前往拜访,由基尔学负责接待会场的场景布置:

为了消除以上指控,基尔学不得不公开展示设备,气氛因而反转:

使节团将此事带回报告后,基尔学便收到美茵兹选帝侯的邀请,到他的宫殿展示那些发明,甚至协助测绘地图,好让选帝侯更完整掌握其统治下的领地。

随后在1632年,基尔学收到耶稣会命令,被指派前往维也纳的皇帝宫廷,以数学家(mathematician)的身分提供服务;会有此一人事命令,想必也是因为内部高层早已注意到基尔学的数学才能。1634年,基尔学意外抵达抵达罗马,耶稣会帮他找了一个再适合不过的职位:

基尔学在罗马不仅传授数学知识,还将所学用于耶稣会博物馆的展品上。除了各种基础观测、实验设备,或许是受到当年在海利根斯塔特的经验启发,基尔学还安置许多以简单物理原理为基础、专门用作展示的惊奇设备。

《著名的耶稣会罗马学院博物馆》就曾在〈关于德尔菲神谕〉(Concerning the Delphic Oracle)的篇章中,提到基尔学将一个传声筒的两端,分别安装在他的研究空间和公共空间,位于后者的一端又很巧妙地包覆在一座雕像中。基尔学一说话,雕像也会发出声音,内文提到,这就是古希腊神谕雕像使用的小手段。对于博物馆的参观者而言:

即便是再简单不过的原理,不知其作用,也会是魔法般的存在,而耶稣会博物馆,正是为了向世人解释各种自然现象的背后原理。虽非学校,这座博物馆在一定程度上也实现了耶稣会的教育理念。

第谷的浑天仪(左)、星象仪,收录于《重现天文观测仪器》 图/史密森尼博物馆线上典藏

基尔学身上有着17、18世纪知识份子的常见面向:他是虔诚信徒,也可能着迷于神秘主义,但对于使用现代科学仪器、经验法则及数学公式认识世界的做法充满信心。凡此种种,还是得归功于克拉维乌斯与他的支持者们,在耶稣会内部奠定的风气。

因为数学,耶稣会在天主教会与近代科学研究之间创立一个沟通管道。克拉维乌斯与他的学生,以及受其影响的诸多耶稣会士,不仅是欧洲最杰出的学者,也努力将科学新知引入教会内部。即便相当缓慢,却让神学、科学之间有了相互交流沟通的机会,像是教会内部也慢慢修正传统的地心说,开始接受「除了地球与月亮,其他主要行星实则围绕太阳运转」的修正模式。

不可否认的是,天主教会曾经禁止伽利略继续讨论的日心说,且耶稣会与此脱离不了关系;但也是因为透过耶稣会,天主教会从未完全拒绝接触近代科学,更在许多时候共同促进了欧洲科学研究。例如凭借着遍及全球的天文台与通讯网络,耶稣会是当时极少数有能力、进行跨洲同步天文观测的团体,而在现代原子论成形时,也可见到耶稣会士参与其中。基尔学身为天主教神职人员,也从未排斥与新教地区的学者互动交流, 在面对最核心的宗教争议之前,他们都是以科学探索世界的先行者,共同为人类认识这个世界而努力。

回头去看克拉维乌斯的肖像画,画面结构看似单调,但以当时背景来看,象征的正是教会内部在面对新时代、新世界时,试图积极面对的明确立场。在汤若望与基尔学等人身上,这般自我期许终于开花结果,为近代科学发展史留下许多重要成果与有趣故事。

左为《天堂神游》封面,基尔学在天使引导下准备游览宇宙,他们手里拿着小型观测仪器。右为《重现天文观测仪器》首页的第谷肖像,四周辉纹明示第谷的贵族身分。他从事天文观测与雄厚的家族财富直接相关。 图/美国图书馆线上典藏、史密森尼博物馆线上典藏

责任编辑/王颖芝