第十章 科學革命
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偶爾舉行會晤的科學一團一體于1662年被改組成皇家學會。
在法國,一個相應的科學院于1666年由路易十四創立;在其他國家,一些相似的學會也相繼成立。
這些機構促進了科學的發展,尤其是從它們大多很快就發行定期刊物以取代個人之間通信這種較陳舊的方法以後。
科學早期階段最傑出的人物是牛頓(1642-1727年),他誕生于伽利略去世的那一年。
由于出身于英國的世代農家,牛頓克服種種困難才讀完劍橋大學;他就讀劍橋時,擅長數學。
在漫長、忙碌的一生中,他擔任過劍橋數學教授、造币廠廠長和皇家學會會長。
牛頓的貢獻表明他是科學上最偉大的人物,可與歐幾裡得和一愛一因斯坦媲美。
在數學上,牛頓創立了微積分學,制定了二項式定理,發展了關于方程式的大部分理論,引進了字母标志。
在數學物理學方面,他推導出可借以預測月亮在諸星體中的未來方位的數表——這對航海來說,是最有價值的一個成就。
他創立了流體動力學,其中包括波動傳播理論,他還對流體靜力學作了許多改進。
在光學上,他在了解光束、光的折射及色彩現象方面作出了重要貢獻。
但是,正是在物理學領域,牛頓進行了最有意義的研究。
在這方面,他以伽利略的研究為基礎,将後者的成果發展到輝煌的頂點。
伽利略主要關心的是地球的運動,牛頓則發現了有關宇宙本身的定律。
伽利略發現,運動中的物體若無一定的外力使它轉向,便作勻速直線運動;這一發現要求人們必須能解釋:為什麼行星不以直線飛離,而趨于落向太一陽一,結果形成其橢圓形的運行軌道;為什麼月亮同樣地趨于落向地球。
牛頓的一個朋友叙述了這位偉大的科學家是如何在觀察果園裡的蘋果從果樹上掉下來時,受到解決這一難題的暗示的: 午飯後,天氣暖和,我們走進果園,在一些蘋果樹的樹蔭下喝茶,隻有他和我兩人。
在閑談中,他告訴我,以前,他就是在這同樣的情況下,想到萬有引力的概念。
那是由一隻蘋果的下落引起的;蘋果落下時,他正坐在一旁沉思。
他心裡想,蘋果怎麼總是筆直地落到地上呢?蘋果怎麼不落向旁邊或往上升,而始終不變地落向地中心呢?無疑,原因在于地球吸引着蘋果。
物質必定具有一種吸引力:吸引力的極點必定在地球中心,而不在地球的任何一邊。
因此,蘋果垂直地下落,即落向地中心。
如果物質如此吸引物質,吸引力必定與物質的分量成正比。
所以,不但地球吸引着蘋果,而且蘋果也吸引着地球。
真沒想到會存在着一種象我們這裡所稱的引力那樣的力量,它将自己擴展到宇宙中。
牛頓将這一思想發展成方有引力定律;他在其名著《自然哲學的數學原理》(1687年)——按照其拉丁語的書名,通常稱為《原理》——一書中,用大量數據論證了這一定律。
根據這一定律,"宇宙中物質的每個粒子都對其他每個粒子有引力;引力與兩個粒子之間距離的平方成反比,與它們質量的乘積成正比。
" 以上是撕一開天空的面紗的一個轟動一時的、革命一性一的解釋。
牛頓已發現了一個數學上能證實的根本的宇宙定律;這定律可适用于整個宇宙,也可适用于最微小的物體。
實際上,自然界好象是一個巨大的機械裝置,按照通過觀察、實驗、測量和計算可予以确定的某些自然法則進行運轉。
人類的各門知識似乎可縮減為有理一性一的人所能發現的少數簡單的、始終如一的定律。
因而,牛頓的物理學的分析方法現今開始不僅被應用于物質世界,而且被應用于思想和知識的整個領域及人類社會。
正如伏爾泰所說的,"整個自然界、所有行星竟會服以永恒的法則,而有一種身高5呎的小動物竟能不顧這些法則、完全按照自己的怪想随一心一所一欲地行動,這是非常奇異的。
"尋找決定人類事務的這些永恒法則,是法國革命之前的所謂啟蒙運動的實質。
三、18世紀初期的平靜 18世紀初葉,人們主要關心的是制定構成啟蒙運動的社會理論、政治理論和經濟理論,沒有作出任何可與17世紀時相媲美的科學發現僅是,由于應用以實驗為基礎進行研究的新方法,科學的某些領域獲得了顯著成果。
例如,在進行了研究靜電的實驗之後,1746年,萊頓大學的兩名教授發明了儲存和急速釋放電能用的所謂的萊頓瓶。
本傑明·富蘭克林意識到在萊頓瓶發電産生的火花與天空中的閃電之間有相似之處,就用風筝試驗加以證明。
富蘭克林以其典型的實踐方式于1753年研制出預防雷擊的避雷針;雷擊在美洲特别多,曾使人們付出很高代價。
他還進一步發展起最早的、全面的電學理論,這理論至今仍被運用于實際的電路學中。
18世紀初葉,人們對自然界即當時所稱的博物學也有着極大的興趣。
自然界幾乎被視作神,視作能永遠加以研究、能永遠給予合乎道德的真實指導的極其重要的東西。
博物學熱的明顯證據見于博物學陳列品,這些陳列品是所有花費得起時間和金錢的人收集來的。
他們勤奮地搜集礦物、昆蟲、化石及其他物品,并将它們編目。
一些海外國家也以其奇特的标本促進了人們在這一方面的興趣。
有些人的收藏品達到巨大的規模,如富裕的漢斯·斯隆爵士(1660-1753年)的收藏品就是一例,它們構成不列颠博物館的核心。
這種搜集和編目使人們能對系統的植物學和動物學作更為根本的闡述。
這些領域的一個先驅者是約翰·雷(1627-1705年),他是《植物史》、《昆蟲史》以及關于動物、鳥類、爬行動物和魚類的一些《概要》的著者。
例如,關于植物,雷為了按照它們真正的、自然的親緣關系将它們分類,利用了它們的一切特征——果實、花、葉子,等等。
雷在其全部工作中排斥魔術、巫術和對各種現象的所有迷信的解釋,緊一抓住通過觀察揭示出來的自然原因。
在《從創世的工作中看上帝的智慧》一書中,雷抛棄了從奧古斯丁到路德這一時期中不斷重現的一種觀點;這種觀點認為,自然界雖然對宗教沒有敵意,但與宗教是不相幹的,自然界的美麗是一種誘一惑,對自然界的研究是一浪一費時間。
雷寫道,"沒有一種工作比細心觀察自然界的美妙作品、尊重上帝無限的智慧和仁慈更有價值、更令人愉快。
" 在系統的植物學方面,繼雷之後的是瑞典教授林奈(卡爾·馮·林奈,1707-1778年),他制訂了将植物分類的最早的、令人滿意的方法,他還将動物劃分成哺一乳一動物、烏、魚和昆蟲幾大綱。
在林宗以後,開始有可能系統地研究植物和動物,發展起比較種種構造和功能的方法。
若無這種初步的澄清工作,生物學的進一步發展原是不可能的。
博物學方面的另一傑出人物是法國貴族布豐(1707-1788年)。
1739年,他擔任皇家花園即現在的植物園的管理人,他把它改變成一個巨大的研究院,法國許多著名科學家曾在那裡受到鼓舞和培養。
他還寫成36卷的巨著《自然史》,他試圖把有關各門自然科學的所有可得到的知識都編到這部巨著中去。
布豐拒絕接受認為地球有大約5,000年的曆史的古老觀點,認為地球最初是一一團一熔化的物質,漸漸冷卻下來,結出一層地殼,上面最後出現了各種動植物。
他估計這過程約花了10萬年左右;雖然這一估計數比現代科學确定的30至50億年要低得多,但至少市豐已開始走上正确的軌道。
這位法國博物學家不能不注意到人類與低級動物在動物學方面的驚人的相似之處。
他曾大膽提出這樣一種見解:如果不是因為基督教《聖經》上已作了明确聲明,人們也許會有興趣去尋找馬和驢、猴子和人類的共同起源。
不過,這一見解他後來又收回了。
大約這時,地理學方面也正在取得巨大進展。
地球開始得到系統的勘察和研究。
1672年,法國政一府派遣讓·裡奇到法屬圭亞那"作于航海有用的天文觀測"。
16一98年,英國海軍部委派威廉·丹皮爾去"新荷蘭"即澳大利亞探險。
丹皮爾不僅對自然地理和動植物作了一精一确的觀察記錄,而且還增加了原有的水文學、氣象學和地磁學方面的知識。
探險的興趣穩步增長;經皇家學會的提議,詹姆斯·庫克于1768年奉命到南太平洋的塔希提島觀察金星淩日的情況。
庫克的以後幾次旨在找到一個南極大一陸的航海沒有達到目的,但是,這幾次航海不僅提一供了有關澳大利亞海岸、新西蘭海岸和太平洋海岸的新知識,而且還給予了其他具有科學價值的情報。
也許要特别提到的是,庫克船長在其首次航海中,有三分之一以上的手下人死于疾病,主要是壞血病。
到他進行以後幾次航海時,醫學知識已進步,因此,海員的飲食中增加了柑桔屬水果,結束了令人畏懼的壞血病。
四、化學革命,1770-1850年 在18世紀的最後25年中開始進行的工業革命對英國和歐洲的經濟、最終對世界的經濟,已發生了深遠的影響。
工業革命還影響了科學革命,并轉而受到科學革命的影響。
不過,應該強調的是,在整個18世紀和19世紀的大部分時間中,這種影響幾乎隻是朝着一個方向——從工業到科學的方向進行。
紡織工業的許多發明是由未受教育的技工作出的;由于有利的經濟環境,他們找到了發揮自己的天賦才能的機會。
在這些早期的年代裡,科學以從屬的身份為工業服務。
例如,當布匹的增大了的生産超過天然的植物染料的有效供一應時,科學便被要求提一供人造代用品。
同樣,當從家庭釀酒到大規模釀酒的轉變導緻災難一性一的失敗時,科學又被要求去找出原因和解決辦法。
對科學的這一類要求大大地有助于科學的發展。
以下這一事實可證明工業和科學間的親密關系:18世紀後期和19世紀初葉的大部分科學進步不是象在17世紀那樣來自牛津、劍橋和倫敦,而是來自利茲、格拉斯哥、一愛一丁堡、曼徹斯特、尤其是伯明翰。
蒸汽機的情況是一個重要的例外。
176一9年,詹姆斯·瓦特采用了一個始終保持低溫的單獨冷凝器,以後不久,又用曲軸将蒸汽機的往複運動變為旋轉運動,這樣,他利用技術獨創一性一和科學知識的結合,将蒸汽機的效率提高到一個适當的水平。
如果不是可得到蒸汽機的相對無限的動力,工業革命完全有可能在僅僅增加紡織品生産的速度後便漸漸消失,就象發生在中國那樣;在中國,早幾個世紀時曾取得類似的技術進步。
19世紀前半世紀中取得進步最多的一門科學是化學,這在一定程度上是因為化學與組織工業有密切聯系,紡織工業在那數十年間經曆了非常迅速的發展。
化學可追溯到人類文明的最早階段,追溯到出現烹調技藝和金
在法國,一個相應的科學院于1666年由路易十四創立;在其他國家,一些相似的學會也相繼成立。
這些機構促進了科學的發展,尤其是從它們大多很快就發行定期刊物以取代個人之間通信這種較陳舊的方法以後。
科學早期階段最傑出的人物是牛頓(1642-1727年),他誕生于伽利略去世的那一年。
由于出身于英國的世代農家,牛頓克服種種困難才讀完劍橋大學;他就讀劍橋時,擅長數學。
在漫長、忙碌的一生中,他擔任過劍橋數學教授、造币廠廠長和皇家學會會長。
牛頓的貢獻表明他是科學上最偉大的人物,可與歐幾裡得和一愛一因斯坦媲美。
在數學上,牛頓創立了微積分學,制定了二項式定理,發展了關于方程式的大部分理論,引進了字母标志。
在數學物理學方面,他推導出可借以預測月亮在諸星體中的未來方位的數表——這對航海來說,是最有價值的一個成就。
他創立了流體動力學,其中包括波動傳播理論,他還對流體靜力學作了許多改進。
在光學上,他在了解光束、光的折射及色彩現象方面作出了重要貢獻。
但是,正是在物理學領域,牛頓進行了最有意義的研究。
在這方面,他以伽利略的研究為基礎,将後者的成果發展到輝煌的頂點。
伽利略主要關心的是地球的運動,牛頓則發現了有關宇宙本身的定律。
伽利略發現,運動中的物體若無一定的外力使它轉向,便作勻速直線運動;這一發現要求人們必須能解釋:為什麼行星不以直線飛離,而趨于落向太一陽一,結果形成其橢圓形的運行軌道;為什麼月亮同樣地趨于落向地球。
牛頓的一個朋友叙述了這位偉大的科學家是如何在觀察果園裡的蘋果從果樹上掉下來時,受到解決這一難題的暗示的: 午飯後,天氣暖和,我們走進果園,在一些蘋果樹的樹蔭下喝茶,隻有他和我兩人。
在閑談中,他告訴我,以前,他就是在這同樣的情況下,想到萬有引力的概念。
那是由一隻蘋果的下落引起的;蘋果落下時,他正坐在一旁沉思。
他心裡想,蘋果怎麼總是筆直地落到地上呢?蘋果怎麼不落向旁邊或往上升,而始終不變地落向地中心呢?無疑,原因在于地球吸引着蘋果。
物質必定具有一種吸引力:吸引力的極點必定在地球中心,而不在地球的任何一邊。
因此,蘋果垂直地下落,即落向地中心。
如果物質如此吸引物質,吸引力必定與物質的分量成正比。
所以,不但地球吸引着蘋果,而且蘋果也吸引着地球。
真沒想到會存在着一種象我們這裡所稱的引力那樣的力量,它将自己擴展到宇宙中。
牛頓将這一思想發展成方有引力定律;他在其名著《自然哲學的數學原理》(1687年)——按照其拉丁語的書名,通常稱為《原理》——一書中,用大量數據論證了這一定律。
根據這一定律,"宇宙中物質的每個粒子都對其他每個粒子有引力;引力與兩個粒子之間距離的平方成反比,與它們質量的乘積成正比。
" 以上是撕一開天空的面紗的一個轟動一時的、革命一性一的解釋。
牛頓已發現了一個數學上能證實的根本的宇宙定律;這定律可适用于整個宇宙,也可适用于最微小的物體。
實際上,自然界好象是一個巨大的機械裝置,按照通過觀察、實驗、測量和計算可予以确定的某些自然法則進行運轉。
人類的各門知識似乎可縮減為有理一性一的人所能發現的少數簡單的、始終如一的定律。
因而,牛頓的物理學的分析方法現今開始不僅被應用于物質世界,而且被應用于思想和知識的整個領域及人類社會。
正如伏爾泰所說的,"整個自然界、所有行星竟會服以永恒的法則,而有一種身高5呎的小動物竟能不顧這些法則、完全按照自己的怪想随一心一所一欲地行動,這是非常奇異的。
"尋找決定人類事務的這些永恒法則,是法國革命之前的所謂啟蒙運動的實質。
三、18世紀初期的平靜 18世紀初葉,人們主要關心的是制定構成啟蒙運動的社會理論、政治理論和經濟理論,沒有作出任何可與17世紀時相媲美的科學發現僅是,由于應用以實驗為基礎進行研究的新方法,科學的某些領域獲得了顯著成果。
例如,在進行了研究靜電的實驗之後,1746年,萊頓大學的兩名教授發明了儲存和急速釋放電能用的所謂的萊頓瓶。
本傑明·富蘭克林意識到在萊頓瓶發電産生的火花與天空中的閃電之間有相似之處,就用風筝試驗加以證明。
富蘭克林以其典型的實踐方式于1753年研制出預防雷擊的避雷針;雷擊在美洲特别多,曾使人們付出很高代價。
他還進一步發展起最早的、全面的電學理論,這理論至今仍被運用于實際的電路學中。
18世紀初葉,人們對自然界即當時所稱的博物學也有着極大的興趣。
自然界幾乎被視作神,視作能永遠加以研究、能永遠給予合乎道德的真實指導的極其重要的東西。
博物學熱的明顯證據見于博物學陳列品,這些陳列品是所有花費得起時間和金錢的人收集來的。
他們勤奮地搜集礦物、昆蟲、化石及其他物品,并将它們編目。
一些海外國家也以其奇特的标本促進了人們在這一方面的興趣。
有些人的收藏品達到巨大的規模,如富裕的漢斯·斯隆爵士(1660-1753年)的收藏品就是一例,它們構成不列颠博物館的核心。
這種搜集和編目使人們能對系統的植物學和動物學作更為根本的闡述。
這些領域的一個先驅者是約翰·雷(1627-1705年),他是《植物史》、《昆蟲史》以及關于動物、鳥類、爬行動物和魚類的一些《概要》的著者。
例如,關于植物,雷為了按照它們真正的、自然的親緣關系将它們分類,利用了它們的一切特征——果實、花、葉子,等等。
雷在其全部工作中排斥魔術、巫術和對各種現象的所有迷信的解釋,緊一抓住通過觀察揭示出來的自然原因。
在《從創世的工作中看上帝的智慧》一書中,雷抛棄了從奧古斯丁到路德這一時期中不斷重現的一種觀點;這種觀點認為,自然界雖然對宗教沒有敵意,但與宗教是不相幹的,自然界的美麗是一種誘一惑,對自然界的研究是一浪一費時間。
雷寫道,"沒有一種工作比細心觀察自然界的美妙作品、尊重上帝無限的智慧和仁慈更有價值、更令人愉快。
" 在系統的植物學方面,繼雷之後的是瑞典教授林奈(卡爾·馮·林奈,1707-1778年),他制訂了将植物分類的最早的、令人滿意的方法,他還将動物劃分成哺一乳一動物、烏、魚和昆蟲幾大綱。
在林宗以後,開始有可能系統地研究植物和動物,發展起比較種種構造和功能的方法。
若無這種初步的澄清工作,生物學的進一步發展原是不可能的。
博物學方面的另一傑出人物是法國貴族布豐(1707-1788年)。
1739年,他擔任皇家花園即現在的植物園的管理人,他把它改變成一個巨大的研究院,法國許多著名科學家曾在那裡受到鼓舞和培養。
他還寫成36卷的巨著《自然史》,他試圖把有關各門自然科學的所有可得到的知識都編到這部巨著中去。
布豐拒絕接受認為地球有大約5,000年的曆史的古老觀點,認為地球最初是一一團一熔化的物質,漸漸冷卻下來,結出一層地殼,上面最後出現了各種動植物。
他估計這過程約花了10萬年左右;雖然這一估計數比現代科學确定的30至50億年要低得多,但至少市豐已開始走上正确的軌道。
這位法國博物學家不能不注意到人類與低級動物在動物學方面的驚人的相似之處。
他曾大膽提出這樣一種見解:如果不是因為基督教《聖經》上已作了明确聲明,人們也許會有興趣去尋找馬和驢、猴子和人類的共同起源。
不過,這一見解他後來又收回了。
大約這時,地理學方面也正在取得巨大進展。
地球開始得到系統的勘察和研究。
1672年,法國政一府派遣讓·裡奇到法屬圭亞那"作于航海有用的天文觀測"。
16一98年,英國海軍部委派威廉·丹皮爾去"新荷蘭"即澳大利亞探險。
丹皮爾不僅對自然地理和動植物作了一精一确的觀察記錄,而且還增加了原有的水文學、氣象學和地磁學方面的知識。
探險的興趣穩步增長;經皇家學會的提議,詹姆斯·庫克于1768年奉命到南太平洋的塔希提島觀察金星淩日的情況。
庫克的以後幾次旨在找到一個南極大一陸的航海沒有達到目的,但是,這幾次航海不僅提一供了有關澳大利亞海岸、新西蘭海岸和太平洋海岸的新知識,而且還給予了其他具有科學價值的情報。
也許要特别提到的是,庫克船長在其首次航海中,有三分之一以上的手下人死于疾病,主要是壞血病。
到他進行以後幾次航海時,醫學知識已進步,因此,海員的飲食中增加了柑桔屬水果,結束了令人畏懼的壞血病。
四、化學革命,1770-1850年 在18世紀的最後25年中開始進行的工業革命對英國和歐洲的經濟、最終對世界的經濟,已發生了深遠的影響。
工業革命還影響了科學革命,并轉而受到科學革命的影響。
不過,應該強調的是,在整個18世紀和19世紀的大部分時間中,這種影響幾乎隻是朝着一個方向——從工業到科學的方向進行。
紡織工業的許多發明是由未受教育的技工作出的;由于有利的經濟環境,他們找到了發揮自己的天賦才能的機會。
在這些早期的年代裡,科學以從屬的身份為工業服務。
例如,當布匹的增大了的生産超過天然的植物染料的有效供一應時,科學便被要求提一供人造代用品。
同樣,當從家庭釀酒到大規模釀酒的轉變導緻災難一性一的失敗時,科學又被要求去找出原因和解決辦法。
對科學的這一類要求大大地有助于科學的發展。
以下這一事實可證明工業和科學間的親密關系:18世紀後期和19世紀初葉的大部分科學進步不是象在17世紀那樣來自牛津、劍橋和倫敦,而是來自利茲、格拉斯哥、一愛一丁堡、曼徹斯特、尤其是伯明翰。
蒸汽機的情況是一個重要的例外。
176一9年,詹姆斯·瓦特采用了一個始終保持低溫的單獨冷凝器,以後不久,又用曲軸将蒸汽機的往複運動變為旋轉運動,這樣,他利用技術獨創一性一和科學知識的結合,将蒸汽機的效率提高到一個适當的水平。
如果不是可得到蒸汽機的相對無限的動力,工業革命完全有可能在僅僅增加紡織品生産的速度後便漸漸消失,就象發生在中國那樣;在中國,早幾個世紀時曾取得類似的技術進步。
19世紀前半世紀中取得進步最多的一門科學是化學,這在一定程度上是因為化學與組織工業有密切聯系,紡織工業在那數十年間經曆了非常迅速的發展。
化學可追溯到人類文明的最早階段,追溯到出現烹調技藝和金