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科学技术发展史(选修课)讲义
科学技术发展史绪 言1 2 3 4 对本门课程的解释 本门课程的内容框架 阅读与参考文献 课时与考试方式1 对本门课程的解释1.1 科学 1.2 技术 1.3 历史2 本门课程的内容框架人类社会的发展以政治、经济、科学、文化为特征，它们之间相互交织、相互影响，故科学技术发展史 课程的整体安排为：时间框架以社会发展为基准；地点框架以文明起源和科学中心转移为标志；内容框架以 那个时代的著名人物的哲学主张、科学思想以及技术物证来展开。 2.1 科技发展史的时间框架 2.1.1 古代 （6 课时） 从人类诞生到中世纪（Medieval；Middle Ages） 2.1.1.1 名词解释 人类诞生：指人类脱离动物的那个时期(约 450 万年以前，人、猿分离，产生拉玛古猿，进一步演化为 200 万年以前的南方古猿，再进一步发展为现代人类)，继直立走路（300-150 万年以前） ，会制造工具（200―30 万年以前）作为分化点。从猿到人的经历为：森林古猿――拉玛古猿――能人――猿人――古人――新人。 中世纪： 指 476 年西罗马灭亡到 1453 年东罗马灭亡的这段大约 1000 年的时间。 西欧的中世纪是个特别“黑 暗时代”。基督教教会成了当时封建社会的精神支柱，它建立了一套严格的等级制度，把上帝当作绝对权威， 文学、艺术、哲学等一切都得按《圣经》教义，否则，宗教法庭就要对它制裁，甚至处以死刑。 东西罗马：330 年君士坦丁大帝将罗马帝国首都东迁至黑海和地中海之交的拜占庭，取名为君士坦丁堡 （即今之伊斯坦布尔） 。395 年，皇帝狄奥多修去世，两个儿子分别继承帝国的东部和西部，罗马正式分为东 西两大部分。476 年，蛮族入侵，西罗马灭亡。 注：西罗马灭亡的原因 80 年代英国《泰晤士报》发表了一篇文章，认为西罗马帝国是由于“铅中毒”而衰亡的。罗马城市的供水 管道是用铅制作的，随着时间的流逝，铅逐渐被锈蚀，长期使用这种铅水管的罗马人智力因此下降，以致到 公元 5 世纪时，他们缺乏应付帝国内外危机所必要的智力。 美国学者马文? 佩里在《西方文明史》一书中认为，罗马帝国的衰亡是一个历经数百年的过程，它并不是 发生在公元 476 年的一个单一事件。其次，帝国仅仅是西半部灭亡，帝国的东半部则作为拜占廷帝国而幸存 下来，直到 15 世纪中叶。因此，没有任何单一原因足以说明西罗马帝国的衰亡，它是多种力量共同作用的结 果。一是蛮族的作用，二是精神原因，三是经济原因。 2.1.1.2 文明源头 美索不达米亚：世界最早的文明──美索不达米亚（Mesopotamia，希腊语的意思是两河之间的土地。 ）文 明（又称两河文明）发源于底格里斯河（Tigris）和幼发拉底河（Euphrates）之间的流域──苏美尔（Sumer） 地区（中下游地区） 。美索不达亚是古巴比伦（Babylon）的所在，在今伊拉克（Iraq）共和国境取 公元前 4000 年到公元前 2250 年是两河文明的鼎盛时期， 《旧约全书》称其为?希纳国?（Land of Shinar） 。 两河沿岸因河水泛滥而积淀成肥沃土壤， 史称?肥沃的新月地带? （南美的那个和?金三角?齐名的地区堪称?罪恶 的新月地带?） 。由于两河不象尼罗河一样是定期泛滥的，所以确定时间就必须靠观测天象。住在下游的苏美 人发明了太阴历，以月亮的阴晴圆缺作为计时标准，把一年划分为 12 个月，共 354 天，并发明闰月，放Z与1太阳历相差的 11 天。把一小时分成 60 分，以 7 天为一星期。还会分数、加减乘除四则运算和解一元二次方 程，发明了 10 进位法和 16 进位法。他们把圆分为 360 度，并知道 π 近似于 3。甚至会计算不规则多边形的 面积及一些锥体的体积。 4000BC，苏美人最早发明了表意和指意符号的象形文字，因为这种文字大多刻在砖、 石或黑色的玄武岩。 泥板上，?起笔重而印痕较深?，成尖劈形，形似木楔，所以被称为楔形文字。 之后的尼罗河文明和印度河文明，是在两河文明的促进下发展起来的。希腊人从那里学到了数学、物理 学和哲学；犹太人从那里学到了神学，并将它传播于世；阿拉伯人从那里学到了建筑学，并以此教化了整个 中世纪野蛮的欧洲。 大约在 2000BC，阿摩利人建立了以巴比伦城为首都的巴比伦王国。1792BC，汉谟拉比（Hammurabi）即 位，征服了苏美尔人和阿卡德人，统一了美索不达米亚平原，并颁布了《汉谟拉比法典》 ，这是世界上第一部 较为完备的成文法典，但不是最早的，最早的叫《乌尔纳木法典》 。 《汉谟拉比法典》共有 282 条，刻在一块 高 2.25 米的黑色玄武岩石柱上。 689BC，巴比伦王国被亚述所灭。605BC 新巴比伦王国灭掉了亚述。后来，神庙祭师集团当权，终于在 538BC，被位于伊朗高原的波斯所灭。古代两河流域的文明作为一个独立的整体便告结束。 古埃及：古埃及文明是指在尼罗河第一瀑布至三角洲地区，时间断限为公元前 5000 年的塔萨文化到公元 641 年阿拉伯人征服埃及的历史。专家们实际探讨古埃及文化的时间范围，是公元前 4245 年埃及南、北王国 的首次联合，到公元 332 年马其顿王国亚历山大占领埃及，托勒密王朝覆灭，亦即通常所说的历时三千多年 的法老王朝。 古印度 阿拉伯 古希腊：古希腊爱琴海是古希腊文明的摇篮。古代希腊的地理范围主要包括今巴尔干半岛南部、爱琴海 及南部海中诸岛屿和小亚细亚西部沿海地区，其海外移民西至意大利半岛南部、西西里岛和地中海西北部沿 岸，南至北非，东至西亚和黑海沿岸广大地区。古希腊文明首先在克里特岛获得发展。克里特文明以岛屿北 部的克诺索斯为中心，在公元前 2 千年中期弥诺斯统治时期臻于极盛。显然是由于某种自然原因，该文明在 这之后突然湮没，古希腊文明发展移向巴尔干半岛，伯罗奔尼撒半岛西北部的迈锡尼成为新的文明发展中心。 迈锡尼文明吸收了克里特文明的成就，同时在经济、文化、生产技术等方面达到新的繁荣，已见于克里特文 明的线型文字得到进一步发展和更多的使用。著名的特洛伊战争发生在这一文明阶段的后期（公元前十二世 纪初） 。战争结束后，迈锡尼文明衰落。希腊社会在经历了一段时期的历史倒退后，继而进入主要以雅典为中 心的新的文明发展时期，取得前所未有的辉煌成就，成为古希腊文明发展的古典时期。公元前四世纪后期， 希腊被新崛起的马其顿征服。 亚历山大东征促进了东西方经济的交流和文化的融合， 古希腊文明进入“希腊化” 时期，在东方各国文明的的影响下，在更为广泛的范围内得到新的发展。古代希腊作为一个文明古国，曾经 在科技、数学、医学、哲学、文学、戏剧、雕塑、绘画、建筑等方面做出巨大的贡献，成为后代欧洲文明发 展的源头。 中世纪的欧洲 古中国 2.1.2 近代（20 课时） 从文艺复兴（Renaissance）到 19 世纪 2.1.2.1 名词解释 文艺复兴：1453 年东罗马帝国灭亡至 17 世纪资产阶级革命成功的这段时期。16 世纪人们认为，文艺在 希腊、 罗马古典时期曾高度繁荣， 但在中世纪“黑暗时代”却衰败湮灭， 直到 14 世纪以后才获得“再生”与“复兴”， 文艺复兴发生在意大利，文艺复兴名义上是为了恢复古典的文学艺术，实际上是当时新兴资产阶级借此名义 来发展科学技术，要求在思想上摆脱封建主义束缚，要求关心人，尊重人，一切以人为中心，给人以个性自 由和人身自由，强烈反对以神为中心的封建教义。 2.1.2.2 大事件 马可? 波罗游记 第一次科学革命：15 世纪下半叶，欧洲发生了资本主义制度代替封建制度的社会革命。科学领域发生了2由古代科学向近代科学过渡的第一次科学革命，其标志是近代天文学革命、近代医学革命和经典力学的创立。 第一次技术革命：蒸汽机时代的到来。 科学中心转移：从意大利到英国到英法德。 2.1.3 现代（10 课时） 从 19 世纪末 20 世纪初至 20 世纪末 2.1.3.1 名词解释 第二次科学革命：发生在物理学中。经典物理学的危机，物理学在 19 世纪末三大发现――X 射线、放射 性、电子的发现等。 第二次技术革命：电动机的发明。 第三次技术革命：信息技术的出现。 2.1.3.2 大事件 科学中心从欧洲大陆到北美。 相对论、量子力学、元素周期律、电磁相互转化、细胞遗传、航空。 2.2 科技发展史的内容框架 2.2.1 古代 从人类诞生到中世纪 按照时间顺序简要勾勒：原始社会中的人与自然关系 按照文明源头分别叙述其哲学观念、科学思想、技术发展水平物证，并将人物穿插其中：毕达哥拉斯、亚里 士多德、德谟克利特、托勒密、罗? 培根。 2.2.2 近代 从文艺复兴到 19 世纪末叶 按照时间顺序，每 100 年为一个单位坐标，分为 16―17 世纪，18 世纪，19 世纪。 按照科学中心转移的国别来展开叙述。 分科叙述其发展史：物理、化学、天文、地理、生物等。 重要人物介绍 16-18 世纪：哥白尼、开普勒、伽利略、笛卡儿、牛顿、玻意耳、拉瓦锡、富兰克林、伽伐尼和伏打、莫 泊丢、林奈、布封、居维叶、拉马克、康德――拉普拉斯等。 19 世纪：威廉――赫歇尔的银河系概念；迈尔、焦耳、亥姆霍茨的能量守恒；卡诺等的热力学；法拉第、 麦克斯韦尔的电磁理论；道尔顿――阿伏加德罗的原子分子概念；门捷列夫的化学元素周期律；赖尔的地址 进化论；达尔文的物种进化论；胡克、施――施的细胞说；孟德尔的遗传学；生命起源等。 2.2.3 现代 时间：从 19 世纪末到 20 世纪末。 按照科学中心转移国别：从欧洲到美国。 按照科学革命和技术革命顺序展开。 分学科叙述任务和思想：原子结构理论、量子力学、相对论、宇宙说、大陆构造说、分子生物说。 2.3 各时间段科技哲学思想基本特征 2.3.1 古代 2.3.2 16――18 世纪 2.3.3 19 世纪 2.3.4 20 世纪3 阅读与参考文献林德宏.科学思想史（第二版）.江苏科学技术出版社.2004 吴国盛.科学的历程.湖南科学技术出版社.1995 王玉仓.科学技术史.中国人民大学出版社（第二版）.2004 高之栋.自然科学史讲话.陕西科学技术出版社.1987 申漳.简明科学技术史话.中国青年出版社.198134 课程性质、课时与考试方式作为科学教育专业选修课。36 课时。本门课学完现场开卷考试。第一讲：从人类诞生到中世纪（Medieval；Middle Ages）一、原始社会中的人与自然关系人是自然生存。自然提供什么，人们就利用什么，利用什么，就认识什么。人类的原始生存主要是依赖 生物生存，先民认识自然也就从认识生物开始。采摘、狩猎、捕鱼、畜牧、定居种植。 1．哲学观念：神话、巫术、宗教。 2．科学思想：用动物的骨头做计数的工具。最早的数字记录来自美索不达米亚平原的苏美尔人发明的以 60 为基数的数字系统。 3．技术发展水平物证：石器时代（旧石器时代：290 万年以前，以肯尼亚为最；新石器时代：磨制石器 时代，距今约 1 万年以前） 、弓箭发明、火的利用与取火方法的发明，英国的巨石阵据说用于测量天文之用。二、古代社会中的人与自然关系1．古代科学产生的基础――常识。 古代科学知识是最早的专门知识，专门知识是科学研究的产物，需要通过教育才能普及。最初的专门知 识来自于非专门知识。古代的非专门知识就是古代的常识。古代常识是古人在日常生活中获得的，并被人们 所普遍接受的感性知识。古人的生存方式是自然生存，因此古人常识的主体是自然知识，即关于自然现象的 知识。古代常识的特性： 直观性 同质性：只有量的差别，没有质的不同。 公有性：无需任何背景知识，无需师授。 公认性 可解释性。 科学研究始于问题，古代也是如此。古代科学问题有两类，解释性问题和探讨性问题，但以解释性问题 为主。古人解释的对象是自然现象，而古人对自然现象的认识是古代常识，所以古代科学要回答的是常识提 出来的问题，对古代常识的解释，便是古代科学。 一般古人不对常识提出问题，只有在体力劳动和脑力劳动分工以后，少数人认为常识需要解释，并做出 了一定的解释，这些人便是古代科学家。重物下落，这是常识。为什么重物会下落，对这个常识的解释便是 非常识， 所以古代常识是产生古代科学知识之母，也是科学最初之源。 古代科学家用什么来解释常识？或用常识，或用非常识。用常识解释常识，就是在两个常识之间建立联 系，认为一个常识同另一个常识相似，就可以用一个常识来解释另一个常识。这是古代科学的第一阶段。用 非常识来解释常识，就是古代科学家用自己制造的概念来解释常识，这是进一步的创造。这是古代科学的第 二阶段。 正是由于古代科学是对常识的解释，这种解释同常识的吻合程度就决定了古代科学的命运。 2．各文明古国 主要指埃及、巴比伦、印度、中国以及波斯、希腊、阿拉伯。 古埃及：尼罗河由南向北流入地中海。这里孕育了古代埃及文明。公元前 3500 年在尼罗河下游三角洲一 带建立了下埃及王国，在尼罗河河谷地带建立了上埃及王国。公元前 3000 年，埃及统一，第一王朝开始。世 界最早的拼音文字起源于埃及，该文字影响了地中海东岸的腓尼基人，腓尼基人创造的字母再传入古希腊，4产生了希腊字母，希腊字母再派生出拉丁字母和斯拉夫字母，遂成为欧洲各种文字字母的共同来源。埃及人 用芦苇杆作笔，蘸上油菜汁和黑烟末调成的墨，写在草纸上。尼罗河的泛滥，导致埃及人的数学很发达，特 别是几何学上。他们有计算三角形、正方形、圆形和梯形面积的方法，圆周率 ?=3.1605，但未形成系统的数 学理论体系。 古巴比伦：幼发拉底河和底格里斯河从现今土耳其境内的亚美尼亚高原发源，向东南流向波斯湾。这里 孕育了两河流域文明（又称美索不达米亚文明） 。公元前 4500 年，苏美尔人就开始在这里定居。青铜冶炼技 术和生铁冶炼技术也被掌握。有圆轮的车子最早出现于两河流域。 亚洲是世界七大洲中面积最大，人口最多的一个洲。它的名字也最古老。全称是亚细亚洲，意思是“太阳 升起的地方”。其英文名为 Asia。相传亚细亚的名称是由古代腓尼基人所起。频繁的海上活动，要求腓尼基人 必须确定方位。所以，他们把爱琴海以东的地区泛称为“Asu”，意即“日出地”；而把爱琴海以西的地方则泛称 为“Ereb”，意为“日没地”。Asia 一词是由腓尼基语 Asu 演化来的，其所指的地域是不很明确的，范围是有限 的。到公元前一世纪 Asia 已成为罗马帝国的一个行政省的名称，以后才逐渐扩大，包括现今整个亚洲地区， 成为一个世界最大的洲名。 （http://www.zlq.cn/blog/user1/SOUND/archives/.html） 非洲是“阿非利加洲”的简称。希腊文“阿非利加”是阳光灼热的意思。赤道横贯非洲的中部，非洲３／４ 的土地受到太阳的垂直照射，年平均气温在摄氏２０度以上的热带占全洲的９５％，其中有一半以上地区终 年炎热，故称为“阿非利加”。 位置：位于东半球的西南部，地跨赤道南北，西北部的部分地区伸入西半球。东濒印度洋，西临大西洋， 北隔地中海和直布罗陀海峡与欧洲相望，东北隅以狭长的红海与苏伊士运河紧邻亚洲。 范围：大陆东至哈丰角（东经 51°24′、北纬 10°27′） ，南至厄加勒斯角（东经 20°02′、南纬 34°51′） ，西至 佛得角（西经 17°33′、北纬 14°45′） ， 北至吉兰角（本赛卡角） （东经 9°50′、北纬 37°21′） 。 面积：约 3020 万平方公里（包括附近岛屿） 。约占世界陆地总面积的 20.2％，次于亚洲，为世界第二大 洲 。 居民：8 亿多人口，占世界人口总数 13.5％，仅次于亚洲，居世界第二位。非洲人口的出生率、死亡率 和增长率均居世界各洲的前列。人口分布极不平衡，尼罗河沿岸及三角洲地区，每平方千米约 1 000 人。撒 哈拉、纳米布、卡拉哈迪等沙漠和一些干旱草原、半沙漠地带每平方千米不到 1 人。还有大片的无人区。人 种：非洲是世界上民族成份最复杂的地区。非洲大多数民族属于黑种人，其余属白种人和黄种人。 http://news.xinhuanet.com/ziliao//content_1195651.htm 古印度：有古代数学四大家。阿拉伯数字的发源地，0 的源地。公元 5 世纪初笈多王朝期间制造的一根 铁柱现仍矗立在德里，高 7.25m，重约 6.5t，至今还几乎未锈蚀。棉纺织技术的发源地。 古希腊：古希腊包括希腊半岛、爱琴海（Aegean Sea）诸岛和小亚细亚半岛西部沿岸。希腊半岛是古代 希腊的主要部分，位于巴尔干半岛的南端。以其自然地理形势，希腊半岛可分为北希腊、中希腊和南希腊。 希腊半岛是一个多山地区，平原面积不足全境 1/5，土地也不甚肥沃，夏季炎热少雨，冬季温和多雨，造成了 夏季河流多半干涸，不利于农业发展，粮食不能自给。爱琴海岛屿多（483） ，便利航海经商，希腊人通过爱 琴海可向东航行到小亚细亚西部沿岸，这里土地比较肥沃，工商业比较发达，还能接触到巴比伦等古老东方 国家的先进文化；向东北可到达黑海沿岸，这里出产粮食，其它资源也很丰富，是希腊殖民的重要地区之一； 向南航行经过克里特岛到达文明古国埃及，从这里输入谷物。向西航行，经过爱奥尼亚海可到达盛产粮食的 西西里岛、甚至更远的地方。总之，海上交通的发达，解决了古希腊人的缺粮问题，也影响到殖民运动的发 展。 （任凤阁，上古史纲，讲义，201-202） 希腊科学史，可以分为 4 个时期，即爱奥尼亚时期，雅典时期，亚历山大时期和罗马时期。爱奥尼亚时 期主要在公元前六世纪，泰勒斯所创立的米利都学派，毕达哥拉斯创立的毕达哥拉斯学派，德谟柯利特的原 子论都属于这一时期。雅典时期大约从公元前 480 年起，到公元前 330 年止，柏拉图创立的柏拉图学派，亚 里士多德的科学和哲学都属于这一时期，这是希腊智慧的高点。亚历山大时期大约从公元前 330 年到公元前 二世纪的中期，科学中心从雅典移至亚历山大城，这是希腊科学最富有生命力的时期，在这一时期，出现了 欧几里德几何学，阿基米德力学，喜帕恰斯天文学。这个时期的希腊科学，对近代科学影响发展最大。罗马 时期大约从公元前二世纪中期到公元五世纪，除了托勒密天文学和盖仑的医学外，希拉科学在这一时期走向 衰落，已经获得的大部分科学成果在这一时期丧失了，造成科学的悲剧。5科学的源流，到古希腊时期就汇成一股洪流。古希腊人吸取了巴比伦、埃及和其他亚洲国家的文明，经 过他们天才的创造，把科学发展到一个甚至以后 1000 多年的欧洲都未达到的一个高峰。在那里，我们可以看 到毕达哥拉斯学派的数学，欧几里德几何学，阿基米德力学，亚里士多德所创立的逻辑学、物理学、植物学 和动物血以及哲学；我们还可以看到德谟克利特的原子论，托勒密的地心说，阿里斯塔克的日心说；不仅如 此，古希腊人在对宇宙总的看法上真可以说是百花齐放，百家争鸣。近代自然科学和哲学，几乎都可以在古 希腊人那里找到自己的胚胎和萌芽。 （高之栋，自然科学史讲话，陕西科学技术出版社，） 自然科学知识与哲学思想交织在一起，形成古希腊自然哲学。 （1）物质观 米利都学派 前 7―6 世纪。最早哲学学派。创始人泰勒斯（前 624―前 547）被西方科学史家尊为科学之 父。认为从自然现象中去寻找真理。自然观认为水是万物之源。 毕达哥拉斯学派 毕达哥拉斯（前 584―前 501）是泰勒斯学生。认为数学的本原就是万物的本原。把自 然界的秩序和数联系起来，这对于启发人们从定量的方面揭示自然界的规律意义重大，在科学史上影响至为 深远。 赫拉柯利特学派 赫拉柯利特（前 540―480）试图寻找一种具体的物质作为万物的本原，这种物质就是 火。他把客观世界视为一个不断产生和不断消灭的永恒的运动过程。唯物论辩证法奠基人之一。 原子论者 留基波(前 500―前 440)和德谟柯利特（前 460―前 370）为师生关系。构成世间万物的是原子。 原子形状无限多。后来的伊壁鸠鲁(前 341-前 270)继续发展了原子论思想。认为原子是不可分的坚固实体。德 谟克利特只说到原子有形状、大小的区别，伊壁鸠鲁则进一步认为原子还有重量的不同，有各种各样的大小。 马克思的博士论文的题目就是： 《德谟克利特的自然哲学与伊壁鸠鲁的自然哲学的区别》 。 亚里士多德及其“四因”说。亚里士多德（前 384-前 322）给自己的哲学规定的任务是研究“原因”。要明白 每一件事物的“为什么”。在他看来，所有的事物都有四个方面的原因，即质料因、形式因、动力因和目的因， 这就是他的“四因说”。 （详情见王玉仓著科学技术史，中国人民大学出版社，2004 年第二版，200） （2）运动观和朴素的辩证法思想 米利都学派的对立思想、毕达哥拉斯学派的对立统一思想、赫拉柯利特学派对事物变化的内在原因作出 了猜测，我们不能两次踏进同一条河。 古希腊的自然哲学，其内容之丰富为古代世界所仅有。派别林立，众说纷纭，精华与糟粕交织在一起， 为后世学者开拓了广阔的研究课题，其历史功绩是非常之大的。 （3）天文学和宇宙学说 毕达哥拉斯派观点：用数的观点思考天上的事情。认为圆球形是最完美的立体几何形状，圆是最完美的 平面图形。宇宙必定是球形的，宇宙以地为中心，地也是球形的。毕达哥拉斯(公元前 580 年？～公元前 500 年？)： 古希腊著名的哲学家、数学家、天文学家。约公元前580 年生于萨摩斯，约公元前 500 年卒于他林敦。早年曾游历埃及、巴比伦等地。为了摆脱暴政，他移居意 大利半岛南部的克罗托内，并组织了一个政治、宗教、数学合一的秘密团体。后在政治斗争中失败，被杀害。 毕达哥拉斯学派很重视数学，企图用数来解释一切。他们研究数学的目的并不在于实用，而是为了探索 自然的奥秘。毕达哥拉斯本人以发现勾股定理著称，其实这个定理早为巴比伦人和中国人所知，不过最早的 证明应归功毕达哥拉斯。 欧多克思、阿波罗尼乌斯和伊巴谷提出并发展了地心说；赫拉克雷蒂斯、阿里斯塔克和阿基米德提出日 心说。 （4）欧几里德的《几何原本》 古希腊人对数学的兴趣很大，特别是对于几何学，毕达哥拉斯和柏拉图贡献最大。柏拉图的学园门口大 书“不懂几何学者不得入内”。亚历山大时期的大数学家欧几里德（前 323-前 235）著有《几何原本》(Euclid's Elements)13 卷，是一部世界上最早的公理化的数学名著。他利用自泰勒斯以来积累的数学知识，把两个半世 纪的劳动成果编纂成一部数学专著。他以严密的演绎逻辑方法，把建立在一些公理之上的初等几何学知识构 成为一个严整的数学体系。这部著作中的数学内容也许没有多少为他所独创，但是关于公理的选择、定理的 排列、一些严密的证明以及整个著作的构思无疑是他的功劳。 《几何原本》在当时就很受数学家们的注意，直到 19 世纪之前，它都是欧洲数学的基本教科书，美国数6学家迈克? 哈特评论说：“欧几里德的伟大功绩在于按照自己的构想，综合整理前人留下来的材料，融合前人的 工作并发明了新的证明方法，写成《几何原本》一书。”《几何原本》已经使用了 2000 余年，是无可争辩的 最优秀的教科书。欧洲人把欧几里德定律和假设视作观察周围世界的真理。牛顿所著《自然哲学的数学原理》 一书的构思方法与欧几里德的《几何原本》就极为相似。 《几何原本》写作于 2000 多年以前，这本书影响了哥白尼、伽利略、牛顿等伟大的科学家。印刷术发明 以后，它被翻译成各国文字，版次数以千计，对科学的发展奠定了坚实的基础。 欧几里得的《几何原本》(Euclid's Elements)把前人的数学成果加以系统地整理和总结，以缜密的演绎逻 辑把建立在一些公理之上的初等几何学知识构成为一个严密的体系。到 2000 多年后，即使是爱因斯坦也对他 的严密的体系惊叹不已。爱因斯坦说：如果一个人童年看过《几何原本》而没有对科学产生浓厚的兴趣，那 么他就是天生不适合搞科学的人。 中国数学家吴文俊院士指出，在以古希腊欧几里德《几何原本》为代表的体系中，形与数是割裂的。虽 然原书中也提到线段的“长度”、多角形或圆的“面积”、锥形或球的“体积”等，但这些“长度”、 “面积”、 “体 积”并没有赋予确定的数量，而只是一种抽象定义的“量”，与人们通常理解的“数”并无关系。在《几何原本》 中形数脱节，只有“形”而没有“数”。可见， 《几何原本》知识古希腊在数学上辉煌成就的某一方面的总和，远 远不是全部。 阿基米德将数学研究应用于力学，阿波罗尼乌斯的几何学研究使得古希腊的数学达到炉火纯青的地步。 欧几里德、阿基米德和阿波罗尼乌斯被后人并称为古希腊亚历山大时期数学三大家。 数学家倍尔（） 曾评论：“任何一张列出有史以来三个最伟大的数学家的名单中，必定会包括阿基米德，另两位通常是牛顿和 高斯。”亚历山大学派的数学影响世界几何学 2000 余年，直到 17 世纪的帕斯卡、笛卡尔时代，数学才有了本 质的发展。 如果说毕达哥拉斯在努力寻找关于自然的数量关系的话，那么欧几里得则成功地建立了一个关于自然的 空间关系的体系。数量和空间乃是构成世界上一切事物的基础，这一关系也成为近代科学发展的基础。这些 成就是令人震惊和值得崇拜的。 （5）希波克拉底的生物学和医学 希波克拉底（前 460-前 377）是古希腊最著名的医生，早于亚历士多德。他把疾病视为单纯的身体现象， 与鬼神无关。该学派认为疾病是由于人的生命液不平衡造成的。他创立了颇有影响的“四体液说”，认为人体 的生理是由黑胆液、黄胆液、血液和粘液的状况所决定的。这四种体液调和时身体就健康，体液失调时人就 生病了。亚里士多德介绍亚里士多德（公元前 384 - 公元前 322）是古希腊的伟大思想家。其父是马其顿王的医生，他本人是柏拉 图的学生，后来又成了马其顿王亚历山大的教师，曾在雅典建立了逍遥学派。哲学上摇摆于唯物主义与唯心 主义之间。兴趣广泛，学识渊博，是一位百科全书式的学者，古代科学思想的主要代表。他提出的许多丰富 的思想，为以后的科学发展提供了宝贵的思想材料，但当她后来被教会奉为权威之后，其一些错误思想又成 了近代科学发展的障碍。 亚里士多德全部作品的数目大得惊人， 有 47 部留存下来， 古代书名册上记录表明他写的书不少于 170 本。 但是令人吃惊的不仅在于他的作品数量，而且在于他知识的博大精深。实际上他的科学著作构成了他所在时 代的一部科学知识百科全书。其中包括天文学、动物学、地理学、地质学、物理学、解剖学、生理学，几乎 古希腊人所掌握的任何其他学科都无所不有。他的科学著作一部分是对其他人已经获得的知识的汇编，一部 分是他雇用助手为他收集资料所获的创造成果，一部分是他自己通过大量的观察而获得的成果。 亚里士多德关于运动学的思想 亚里士多德认为：如果不了解运动，也就必然无法了解自然。位移是唯一 不引起任何本质属性――像质变中的质，增和减中的量等――改变的运动。位移是先于一切的运动。它是最 基本的运动。既然位移运动是自然界的最简单、最普遍的运动，那我们要认识自然，首先就要认识位移运动。 凡是各种元素趋向自己自然位置的运动，是自然运动；不是趋向自己自然位置的运动，是非自然运动。 每一单纯的物体都有各自自然的位移，如火向上；土向下，即向宇宙的中心。它们本性就是有方向的。如果 没有外力影响的话，每一种自然体都趋向自己特有的空间。从这个假设出发，他推导出如下结论： 1．当物体所处的位置是它的自然位置，或在当时条件下离自然位置最近的位置时，则物体自身不会离开7其位置。这实际上是对静止惯性的猜测。 2．物体的自然运动因符合物体的本性，所以无需外力的作用。 3．物体的非自然运动因违背物体的自然本性，是受迫运动，所以需要外力的作用，即力是产生非自然运 动的原因。 4． 作用力可以使物体的自然运动增加速度， 合乎自然的运动只靠力加速， 但反乎自然的运动则完全靠力。 这就是说，当力的方向和物体的自然运动方向不一致时，力是对物体自然本性的克服；当二者一致时，力是 对自然本性的加强。 5．若是物体持续作非自然运动，必须不断地对其施加力的作用，这种作用一旦中断，物体的非自然运动 即停止。这实际上是说力既是产生非自然运动的原因，又是维持这种运动的原因。 6．要对一个物体施加力的作用， 作用者必须同被作用者直接接触， 一旦接触中断， 力的作用过程即停止。 这意味着超距作用是不存在的。 7．重物的主要成分是土，物体包含土元素越多，其向下运动的趋势就越强烈。这就是说，物体的重量是 土趋向其自然位置强烈的程度。 8．物体越重，则趋向其自然位置的倾向就越强，下落的速度就越快，所以重物自由下落的速度同其重量 成正比。如果一物的重量为另一物的二倍，那么它走过一给定距离只需一半的时间。这就是著名的亚历士多 德的落体观念。 亚里士多德关于天文学思想 大地呈球形；宇宙呈球形；地球位于宇宙的中心；地球静止不动；宇宙有 限；宇宙之外无物；天体的自然运动是圆周运动；天体由以太构成；天永恒不变；天地是两重世界。 亚里士多德关于生物学思想 如果说柏拉图是一位数学家的话，那亚里士多德就是一位生物学家，被人 们称为“动物学之父”。 他认为生物机体是水土火气四种元素的不同比例的混合物。用生命力说来说明生命的本质。用自然发生 说来说明生物的来源。他还认为各种生物组成一个统一的阶梯，这个阶梯是渐进的、连续的，在两个阶梯之 间存在着中间的过渡类型。 亚里士多德的生物学思想是十分丰富的。恩格斯说：“在希腊哲学的多种多样的形式中，差不多可以找到 以后各种观点的胚胎、萌芽。”亚里士多德的生物学思想就是生动的一例。 亚里士多德的方法论思想 亚里士多德是演绎逻辑的创始人，他提出了通过演绎获得科学知识的认识方 法。 什么是科学知识？他说：“所谓科学知识，是指只要我们把握了它，就能据此知道事物的东西。”科学知 识是关于事物的认识。那么，科学知识主要是认识事物的什么呢？“只有当我们知道一个事物的原因时，我们 才有了该事物的知识。”科学知识是关于事物的原因的知识。认识了事物的因，我们就可以判断必然会出现某 种果。所以关于因果性的知识，又是关于必然性的知识。必然性与普遍性相联系。“知识是关于普遍的，是通 过必然的命题而进行的。”“如果三段论的前提是普遍的，那么，这类证明――总体意义上的证明――的结论 必定是永恒的。如果联系不是永恒的，那就没有总体意义上的证明或知识。”总之，科学知识是关于事物原因 的、必然的、普遍的、永恒的知识。 科学知识不可能通过感觉经验获得。因为感官所认识到的都是特殊的东西，不能揭示事物的原因。我们 只有通过理性才能获得科学知识，获得知识的方法是逻辑论证，依靠三段论式的证明和推论。“我们无论如何 都是通过证明获得知识的。我所谓的证明是指产生科学知识的三段论。” 他认为科学知识有科学概念与科学命题组成。科学概念分为基本概念和派生概念两类。基本概念是原始 的、无需定义的概念；派生概念使用基本概念定义的概念。科学命题分为基本命题和派生命题或公理和定理 两类。公理是原始的、无需证明的命题，定理是从公理推导出来的命题。获得科学知识的基本方法是：从少 数无需定义的基本概念和少数无需证明的公理 （前提） 出发， 运用演绎推理的法则， 推导出一系列的定理。 “证 明是知识的唯一条件，只是只有通过证明才能获得。” 从公理演绎出定理，这就是公理化方法。亚里士多德是公理化方法理论的创始人。他对公理的认识意义 给与了很高的评价。“本原构成了真正的知识。”“本原的科学高于一切。”这种方法是从直观现象出发直接建 立最一般的原理，然后通过演绎得出一系列中间层次的原理。培根称他的逻辑是“跳跃式”逻辑。 可是亚里士多德在生物学研究中却采用了另一种方法。他很难用公理化方法建构生物学的逻辑体系，即8使假设几条生物学的原始原理，也不可能逻辑地推导出各种不同生物的构造、形态和功能。在生物学领域， 他一反撰写《形而上学》 、 《物理学》 、 《论天》时的沉思和思辨，显示出一派从事实证科学研究的经验主义者 作风，真是判若两人。 亚里士多德一方面制定了系统的、理性的演绎逻辑方法，另一方面自身又包含着向经验方法的转化，亚 里士多德就是这样一位科学认识思想家。他是一位跨时代的学者。 由于时代的限制，亚里士多德提出了许多错误的观点。对后来科学影响特别大的是这样的一些观点：属 性决定物质的学说、地心说、双重世界说、物体下落速度同其重量成正比的观点、否定运动惯性的思想、自 然界厌恶真空的思想、第一推动的思想、目的论、生命力说、自然发生论等方面。到了中世纪，他几乎被神 化了。他的这些错误观点也被当作不容怀疑的教条，严重地阻碍了科学的发展，以至近代力学、天文学、物 理、化学要生存发展，就必须花很大的力气来纠正亚里士多德的这些错误。可是，这种历史曲折的出现，并 不是亚里士多德个人的责任。 （见林德宏 著，科学思想史（第二版） ，江苏科学技术出版社，） 德谟克利特（公元前 460 年～公元前 370 年）阿基米德――古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人阿基米德(Archimedes,约前 287―212) 古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人。除了牛 顿和爱因斯坦，再没有一个人象阿基米德那样为人类的进步做出过这样大的贡献。即使牛顿和爱因斯坦也都 曾从他身上汲取过智慧和灵感。他是“理论天才与实验天才合于一人的理想化身”，文艺复兴时期的达芬奇和 伽利略等人都拿他来做自己的楷模。公元前 212 年，古罗马军队攻陷叙拉古，正在聚精会神研究科学问题的 阿基米德，不幸被蛮横的罗马士兵杀死，终年七十五岁。阿基米德的遗体葬在西西里岛，墓碑上刻着一个圆 柱内切球的图形，以纪念他在几何学上的卓越贡献。 阿基米德的科学成就 阿基米德无可争议的是古代希腊文明所产生的最伟大的数学家及科学家，他在诸 多科学领域所作出的突出贡献，使他赢得同时代人的高度尊敬。阿基米德早年在当时的文化中心亚历山大跟 随欧几里得的学生学习，关于他的生平没有详细的记载，但关于他的许多故事却广为流传。他确立了杠杆定 律，并称“给我一个支点，我将移动地球”；发现了流体静力学的基本原理―阿基米德原理，并用来鉴别皇冠 的真假；曾设计了许多战争机械，对抗敌人的进攻…… 阿基米德在力学方面的成绩最为突出，他系统并严格的证明了杠杆定律，为静力学奠定了基础。在总结 前人经验的基础上，阿基米德系统地研究了物体的重心和杠杆原理，提出了精确地确定物体重心的方法，指 出在物体的中心处支起来，就能使物体保持平衡。他在研究机械的过程中，发现了杠杆定律，并利用这一原 理设计制造了许多机械。他在研究浮体的过程中发现了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律。 阿基米德确定了抛物线弓形、螺线、圆形的面积以及椭球体、抛物面体等各种复杂几何体的表面积和体 积的计算方法。在推演这些公式的过程中，他创立了“穷竭法”，即我们今天所说的逐步近似求极限的方法， 因而被公认为微积分计算的鼻祖。他用圆内接多边形与外切多边形边数增多、面积逐渐接近的方法，比较精 确的求出了圆周率。面对古希腊繁冗的数字表示方式，阿基米德还首创了记大数的方法，突破了当时用希腊 字母计数不能超过一万的局限，并用它解决了许多数学难题。 阿基米德在天文学方面也有出色的成就。除了前面提到的星球仪，他还认为地球是圆球状的，并围绕着 太阳旋转，这一观点比哥白尼的“日心地动说”要早一千八百年。限于当时的条件，他并没有就这个问题做深 入系统的研究。但早在公元前三世纪就提出这样的见解，是很了不起的。 阿基米德的著作很多，作为数学家，他写出了《论球和圆柱》、《圆的度量》、《抛物线求积》、《论 螺线》、 《论锥体和球体》、 《沙的计算》等数学著作。作为力学家，他著有《论图形的平衡》、 《论浮体》、 《论杠杆》、《原理》等力学著作。托勒密和他的地心说9生活在罗马统治下的亚历山大城的著名天文学家、地理学家、数学家和物理学家克洛蒂乌斯 ? 托勒密 （Clandius Ptolemaeus，约 90～168） ，是地心宇宙体系的创立者。相传他生于埃及一个希腊化城市赫勒热斯 蒂克。托勒密认为在解释自然现象时，主要是寻找一种假说，它要尽可能简单明了，而又能说明各种事实。 他的地心说是作为一种假说提出来的，他认为这种假说既简单又能说明当时观测到的各种天文现象。无论是 研究天文学还是研究地理学，他都认为应当从准确的资料出发，即要从事实出发。托勒密也是一位尊重事实 的人，就这点而言，它同别的著名科学家没有本质的区别。所以，尽管他提出了错误的地心体系，但他仍然 是一位科学家。 托勒密主张地球静止不动，指出：我们每天都可以看到太阳从东方升起，在西方落下。物体在做自由落 体运动时，总是垂直下落的，这说明地球没有运动，否则在地球上的人看来，物体就会斜着下落了。如果地 球自西向东运动，那么天上的浮云、飞鸟就会沿着一个统一的方向从东向西运动，就不可能自由飘浮、飞翔 了。如果地球从西向东运动，我们就会感到东风不断吹来，可是我们并没有看到这些现象。如果地球在不停 地转动，地球上的所有物体就会向外飞散，最后整个地球就有崩溃的危险。 托勒密体系的基本观点是错误的，但他的体系却能在天文学家流行将近 15 个世纪，而基本观点比他要正 确的阿里斯塔克的日心说却几乎失传了呢？一是政治上的原因，另一是人类的认识水平。起初教会反对托勒 密体系，后来教会发现地心说对他们有用，又转而支持托勒密体系。对于一种自然科学理论，如果没有一点 认识上的根据，而单靠社会政治力量的原因，是不会流传那么广、那么久的。 托勒密地心体系对天文学研究方法的发展，也有一定的积极意义。要研究天体的运动，首先要有一个参 考系，要建立某种几何学模型，托勒密正是在这条道路上迈出了重要的一步。直到今天，人们在具体观测天 象时，还要假想有一个天球，设想我们地球人类就是在这个天球的中心位置上来观察天象的，这样就可以用 坐标的方法来表示天体的方位和视运动。 长期以来，在一些科学史专家的眼里，托勒密成了谬误的化身，似乎他的出现除了为哥白尼提供批判的 靶子以外，就完全是一种历史的误会。 19 世纪法国天文科普作家弗拉马利翁评论托勒密等人的一段话更发人深思： “他们的工作只不过是很不完 善的宇宙体系的一个开端。但是在科学的黎明时期，这体系能够一下子就完善吗？我们应该惊异的，倒是他 们的体系在以后传授了十几个世纪而没有人敢做出重要的修改，多少代的教授们和学生们都恭顺地接受了。古希腊的科学思想和科学方法科学思想 古希腊在从公元前 8 世纪到公元前 1 世纪的数百年间所取得的科学文化成就是巨大的， 其科学 文化的特点是自然哲学发达，人们更加注重理论思维，注重对自然界的理论性的探索。古希腊人很重视科学， 特别是数学，重视严密的逻辑推理。这都有利于使人们关于自然界的知识系统化，形成理论体系。这是幼年 的自然科学发展、成长的必由之路。古希腊的自然科学，其中一些学科如天文学、数学、医学等，已发展到 了奴隶时代自然科学的最高形态。总的来说，古希腊自然哲学理论科学十分发达，但技术科学相比之下发展 不够充分。 科学方法 古希腊的科学研究方法，到阿基米德时已经达到了相当高的水平，逻辑方法、观察方法、数 学方法已经初步形成，实验方法、解剖方法也已发轫。这些都为近代自然科学的形成作了较好的准备。近代 的自然科学几乎就是从古希腊自然科学演进而生的。古希腊人思考的是自然界的辩证的图景，这是自然科学 初期发展的特征。自然科学的进一步发展必须把自然界的各种现象分解成为各个侧面，把这些侧面作为孤立 的、静止的对象来研究。近代自然科学的机械论的形而上学的观点方法的产生也是必然的，而当这种研究获 得一定进展的时候，又必然回到辩证法。这时古希腊的自然哲学又再次给人们以启发，发挥了它的历史作用。 英国学者赫? 乔? 威尔斯在引证荣格的《无意识的心理学》中关于古代（雅典以前）思想和近代思想之间的 区别时指出：古代思想是无指导的思想，而近代思想是有指导的思想。前者是用形象来思考的，近似做梦， 而后者是用言词来思想的。科学是一种有指导的思想。远古精神（即古希腊以前的思想）所产生的不是科学， 而是神话。神话是广大民众的梦，而梦是个人的神话，用仔细分析过的言词和陈述来进行艰苦而有训练的思 想是发展近代科学必不可少的准备工作。总之，古希腊人继承和发展了两河流域和古埃及的科学文化，使之 达到了奴隶制时代的最高峰， 并为近代科学思想和科学方法的诞生奠定了坚实的基础。 （王玉仓， 科学技术史， 中国人民大学出版社，4）三、古代科学思想的基本特征101．古人对自然界的认识是从最简单的外部现象开始的。人类的认识是一个从简单到复杂、从现象到本质 的发展过程，因此整个科学的发展就是从一些最简单的现象开始起步的。自然科学最先发展起来的是天文学 与力学，这两门科学的出发点就是下述最简单的现象：重物直线下落；水往低处流，最后形成水平面；太阳 的东升西落，恒星之间的相对位置不变（实际上是变化的，但由于变化得很缓慢， 在不长的年代内不易察觉） ， 它们都在做圆周运动；行星视运动的不规则性。简单说来，就是一条垂直线，一条水平线，一个圆，一条螺 旋线。对这四种现象的解释，就形成了古代天文学与力学的理论体系。 2．古代科学是从最简单的现象开始的，所以它就尽可能把自然界想象得简单一些，尽量避免把自然界复 杂化。因此古代建立科学理论的一个基本原则就是简单，力求用最简单的原理来说明看起来是比较复杂的现 象。“自然界不作多余的事情”，亚里士多德的这句话就鲜明的体现了这个思想。而柏拉图用 “匀速”与“正圆” 的结合来揭示天体的运动，就是这个原则的范例。 3．古代科学要达到的另一个目的就是同人的直观经验与常识相一致。人的认识是从感觉经验向理性认识 发展的过程，因此古代科学的一个任务就是要能提出一种理论，这种理论对现象的解释符合人们的直观与常 识，能够被人们所理解、接受。否则，即使有人提出，也不易流传。比如古人认为上与下、高与低的界限是 绝对的，太阳围绕地球旋转，要使物体不断运动，就要不断施加作用力等，这些观点在后人看来是错误的， 可是在当时人看来却是符合直观常识的。常识是科学萌发的土壤，早期的科学不外是对常识的概括与解释， 它不能与常识相违背，而只能解释常识中的道理。因此古代科学是建立在直观基础之上的。当直观材料不够 用时，就用猜测来弥补。在古人看来，猜测只要能自圆其说，在逻辑上能自洽，就可以采用。 4．古人在试图揭示自然界一些主要现象时，基本上已猜到了各种可能性，提出了各种可能的方案。比如 天地形状的问题上，就有天平地平、天曲地平、天平地曲、天曲地区、天球地平、天球地球等各种说法。在 对世界的本质认识上也大体如此。正因为如此，所以后许多科学理论大都可以在古代科学思想中找到它的萌 芽和雏形。它像一本古老的画册，保存了不少后世科学理论在孩提时代的画像。 5．古代的科学本质上是农业文明的一部分，是自然生存的产物。农业生产具有季节性，所以制定历法， 授民以时，关系到“民以食为天”的大事。农业生产具有地域性，所以古代地学业比较发达。 6．古代科学知识的主要来源是日常生产和生活经验，是常识的积累和解释。古人的生产、生活经验是自 发形成的，犹如植物可以自发生长一样。 古代科学虽原始而质朴，却是一片肥沃的土壤，孕育着许多科学思想的种子，有的刚刚萌芽，有的还深 埋土中。只要具备一定条件，这一颗颗珍贵的种子就会相继萌芽、开花、结果、成才。 （林德宏，科学思想史， 江苏科学技术出版社，）第二讲 近代西方的科学与技术一、文艺复兴欧洲的文艺复兴运动兴起于 14 世纪――16 世纪，最早开始于意大利的热那亚、威尼斯、米兰和佛罗伦 萨等地，佛罗伦萨成为古代医书重新发现、重新兴起和效法模仿的中心。以后又扩展到欧洲的法国、荷兰、 英国等一些国家。文艺复兴运动以封建制度的解体和城市的兴起为基础，是新兴资产阶级为维护和发展其资 本主义经济利益，在意识形态领域反宗教、反神学的思想解放运动。这一运动因为是以复兴古典学术和艺术 为口号，故称之为文艺复兴运动。 近代自然科学，和整个近代史一样，是从这样一个伟大时代算起的，这个时代，德国人称之为宗教改革， 法国人称之为文艺复兴，而意大利人称之为五百年代。恩格斯认为这些名称都不确切，没有一个能把这个时 代准确地表达出来。 意大利作为这个时代的文化和科学中心当之无愧，我们从印刷术传入欧洲后的 1470 年到 1500 年出版的 书籍量比较，可以看出其中的一些端倪。 威尼斯 2335 米 兰 625 波伦亚 298 罗马 925 纽伦堡 380 莱比锡 351 巴塞尔 320 伦敦 13011巴 黎 751 科 隆 530 见：高之栋，自然科学史讲话，101牛 津7斯特拉斯堡 526二、文艺复兴时期的人物和事件1．达? 芬奇 英国科学史家丹皮尔评论说：“如果我们要在古今人物中选择一位代表文艺复兴的真精神的话，我们一定 会支出列昂纳多? 达? 芬奇这位巨人。” 达? 芬奇（）是一位伟大的科学家、天才的技术发明家和艺术大师，又是一位杰出的哲学家。 他在解剖学、力学和数学等方面都表现出了异乎寻常的才能。他为后人留下的《蒙娜丽莎》和《最后的晚餐》 等 12 幅不朽的名画，至今仍受到各国艺术鉴赏家的珍爱。 达? 芬奇认为，真正的科学，只能从观察实验开始，并运用数学推理，以达到更大确实性。他说，在研究 一个科学问题时，我首先安排几种实验，因为我的目的是根据经验来决定问题，然后指出为什么物体在什么 原因下才会有这样的效应，这是研究自然现象所必须遵循的方法。在他看来，对自然界的观察与实验，是科 学的独一无二的真方法。古代著作家的知识，作为研究的起点是有益的，但绝不可作为最后的定论，我们必 须善于在各种各样的情况和环境下向经验请教，并从中引出它们所包含的普遍规律。他还认为“理智是实验的 女儿”，它比较彻底的摆脱了神学的束缚，把实验作为科学之母。 达? 芬奇所以能取得如此大的成就，首先在于它有强烈的革旧创新的科学思想。他公开反对教会特权，指 责教会是“贩卖欺骗的店铺”，批评经院哲学脱离现实生活，盲目崇拜权威。其次在科学方法上，倡导观察实 验的方法、解剖方法，重视艺术实践。最后是因为他的天才和勤奋。 （王玉仓，科学技术史，252-253） 2．欧洲第一条去东方航道的开辟 15 世纪，欧洲的封建主和新兴的资产阶级都想从扩大与东方的贸易中得到更充裕的东方商品和黄金。葡 萄牙人在非洲海岸、印度和整个远东寻找的是黄金，黄金也是驱使西班牙人横渡大西洋到美洲去的咒语，这 些白人刚踏上一个新发现的海岸时，所要掠夺的第一件东西就是黄金。然而，当时的土耳其人和阿拉伯人垄 断了通往东方的陆路通道，所以欧洲的商人和海员只好探寻去东方的新路。 1487 年 葡 萄 牙 航 海 家 巴托 罗 缪 ? 迪 亚 斯 （
） 绕 过 好 望 角 进 入 印度 洋 。 华 斯 哥 ? 达? 加马 （）1497 年率领由四艘船、170 名水手组成的船队，从里斯本出发，航行至非洲东海岸的桑给巴 尔岛，他又从那里带了一名阿拉伯引水员，穿过印度洋，于 1498 年 5 月 20 日抵达印度南部最著名的商业中 心卡里卡特，从而开辟了一条自欧洲绕经非洲通往亚洲印度的航道。 3．哥伦布发现新大陆达 ?加 马 （
）马可? 波罗麦哲伦（）维多利亚号哥伦布（）是意大利航海家，新大陆的发现人。1451 年出生于一个寄居意大利热那亚的西班12牙犹太织布工家庭，少年时就喜欢航海。 1492 年 8 月 3 日，在西班牙国王斐迪南和王后伊莎贝拉资助下，哥伦布率领 120 人乘坐三艘小船开始西 渡大西洋，寻找去东方的新航道。10 月 12 日在它认为是印度群岛的一个小岛（巴哈马群岛的瓜纳哈尼岛） 上登陆，在新大陆探索了一些地区后，于 1493 年初返航，带回了许多黄金、棉花、珍奇的鸟兽以及两名印第 安人。回到西班牙后，受到国王和王后的隆重欢迎。1493 年 9 月 25 日，哥伦布又率领一支由 17 艘船和 150 人组成的大型远征队出航，还得到教皇的明确许诺，他可以替西班牙国王占领那些新发现的土地。哥伦布死 后，葬于现在的多米尼加共和国，但他到死也不知自己已经发现了一块新大陆，相反始终相信自己航行到了 亚洲。到
年间，另一位意大利人亚美利哥（）两次重又此地，发现这里不是欧洲人渴 望已久的印度和中国，而是一个新大陆。德国地图是瓦尔德泽米勒（）在他于 1507 年绘制的地图 中，为哥伦布发现新大陆命名为亚美利加，这个名称一直沿用至今。 背景： 《马可? 波罗游记》为哥伦布留下了一个夸大的亚洲信念，佛罗伦萨地理学家托斯坎内里 （）错误地认为亚洲位于欧洲以西 3000 英里，并绘制了一幅大西洋以东是欧洲、以西是亚洲的地 图；还有一个思想来自伪圣经伊斯德拉书，该书认为地球是圆的，由陆地西端的西班牙到东端的印度距离极 远，而由海路到印度则很近。这些都促进了哥伦布确信从欧洲一直西行必定能到达亚洲的印度和中国。 4．麦哲伦首次完成环球航行 葡萄牙海员麦哲伦（Ferdinand Magellan，）受雇于西班牙国王，率领 265 名水手组成远征队， 分乘五艘船只， 于 1519 年 8 月 10 日出发， 度过大西洋， 航行到美洲的南部， 穿过黑暗和危险的“麦哲伦海峡”， 进入一片平静的大洋，麦哲伦称之为“太平洋”。远征队继续向西横渡太平洋，航行 98 天，除了两个荒凉的小 岛外，什么也没有看到。1521 年 3 月 6 日，因疾病与饥饿而濒临死亡边缘的远征队，到达了拉德隆群岛（关 岛） 。之后又发现了菲律宾群岛，在同当地土人战斗中，麦哲伦和其他几位船长被杀。1522 年 9 月 8 日，船 队绕过好望角沿大西洋返回西班牙时，仅剩下 18 人。这是人类历史上第一次绕地球航行一周的壮举。他第一 次证明了大地是球形的假说，并证明了古希腊地理学家埃拉托色尼对地球大小的估计是正确的。 给欧洲带来巨大财富； 贩卖奴隶和殖民地掠夺； 促进航海知识；推动达尔文生物进化论产生等。 （王玉仓， 科学技术史） 5．近代天文学革命：哥白尼创立“日心说”取代托勒密的“地心说”（http://www.kewon.com/baike/info/G/G0343.htm） 15 世纪末期，以地心说为基础的宇宙观面临解体。首先是历法不合时代的要求，其次是托勒密的“对点” 被认为是“不符合自然”的复杂结构。根据他提出的月球轨道学说，在一个月中，从外观上看，月亮的大小会 发生显著的变化，而事实上并非如此。托勒密关于行星轨道的详细论述也自相矛盾，这种认为每颗行星在轨 道上运行的周期与太阳公转周期有关的说法也存在着问题。 （[英]彼得? 泰勒克 编，科学之书，山东画报出版 社，2004，38） 尼古拉? 哥白尼（Nicholas Copernicus,）是一位德国血统的波兰天文学家和数学家。父亲是波 兰人，母亲是德国人。1491 年进入波兰格拉科夫大学，喜欢上天文学，学会了用仪器观测天象。1496 年（23 岁）到文艺复兴策源地意大利留学，受到他的老师、天文学家诺瓦拉（）的影响，研究了托勒密 的地心说，并接触了古希腊的日心说，从中受到启发，逐渐形成了日心说的思想。1505 年回到波兰任牧师。 业余研究天文学。1516 年开始撰写《天体运行论》 （De Revolutionibus） ，1525 年写成，因担心宗教迫害迟迟 没有发表。在朋友的支持下，1543 年 5 月 24 日正式出版了 6 卷本的《天体运行论》 。这时已双目失明。 主要观点：地球是一个普通的行星，既有绕自转轴的自转，又有和其他行星一起绕中心体的旋转。太阳 处在宇宙的中心，它照亮整个宇宙，并驾驭着周围的行星。天体中的视运动中包含着地球运动的因素，因为 我们站在运动着的地球上观测天象，就像我们站在行驶的船上观测岸上的事物一样。 哥白尼根据地球自转运动解释了岁差，并在测算了行星的公转周期后，重新安排了太阳系诸天体的排列 顺序。指出：太阳系的行星在各自的圆形轨道上围绕太阳旋转，它们的轨道大致处于同一个平面上，且公转13方向一致。月亮围绕地球旋转，并和地球一起绕太阳旋转。 （王玉仓，科学技术史） 哥白尼的宇宙体系： （1）恒星组成的天球是不动的，它是宇宙的间架，别的一切行星的位置与运动都是 相对它而言的。 （2）在运动的天体中，最远的是土星，30 年绕中心 1 周；依次是木星，12 年 1 周；火星，2 年 1 周； 、地球被移到原来太阳的轨道上，居第 4 位，1 年转动 1 周；第 5 是金星，9 个月 1 周；水星占第 6 位，88 天 1 周。 （3）太阳位于宇宙的中心，是宇宙的灯。 （4）宇宙有一种奇妙的和谐，这种情形是用别的方 法无法达到的。 （高之栋，自然科学史讲话，陕西科学技术出版社，0） 哥白尼抛弃了漏洞百出的对点理论，重新给太阳定位，提出太阳不是七个运动着的天体中的一个，而是 宇宙的中心；地球被降了一级，不再是宇宙的中心，而是围绕太阳运转的第三颗行星。月亮不是紧随着太阳， 而是地球的卫星。哥白尼合理地把行星分为两类：在地球轨道以内的和在地球轨道以外的。在托勒密地心说 理论里，行星的排列次序是任意性的，而哥白尼则确定了行星的排列顺序。他认为，行星离太阳的距离以及 行星的轨道长度之间有着和谐的关系，而且都可以计算出来。地球是运动的而非静止的，这就不难解释为什 么人们看到火星、木星和土星的向后（“倒退”）运动。 （[英]彼得? 泰勒克 编，科学之书，山东画报出版社， 2004，38） 日心说的发表是近代科学史上的一件大事，它标志着科学革命取得了决定性胜利，并颠倒了 1000 多年来 占统治地位的宇宙观，为人类描绘了一幅关于太阳系的科学图景，为近代天文学奠定了坚实的基础。哥白尼 把行星运动的坐标参照系由地球移到恒星上去，从而引起了天文学、物理学和数学上的一场革命。它不但摧 毁了经院哲学的托勒密学说，而且极大地影响了人们的思想和信仰。它宣告了神学宇宙观的破产，开创了自 然科学从神学奴役下解放出来的第一次科学革命，它以叛逆教会权威的姿态向世人表明：既然传统的天文观 不是亘古不变的绝对真理，那就没有什么信条不可怀疑，没有什么学说不可改变，因而宗教神学的绝对权威 是不可信的。这一界限一旦被打破，思想解放的潮流就像决堤的洪水势不可挡。 恩格斯说过，哥白尼那本不朽的著作的出版是自然科学向宗教权威发出的挑战书，是自然科学借以宣告 独立的宣言。 爱因斯坦在 1953 年 12 月纪念哥白尼逝世 410 年纪念会上指出， 哥白尼“对于西方摆脱教权统治和学术统 治枷锁的精神解放所作的贡献，几乎比谁都大”。又说：“要令人信服地详细说明太阳中心概念的优越性，必 须具有罕见的思考的独立性和直觉，也要通晓天文事实，……哥白尼的这一伟大成就，不仅铺平了通向近代 天文学的道路，而且也帮助人们在宇宙观上引起了决定性的变革，一旦认识到地球不是世界的中心，而只是 较小的行星之一，以人类为中心的妄想也就站不住脚了。 总之，哥白尼的《天体运行论》问世，标志着近代天文学、近代科学的诞生。 局限性：1.在科学理论上的不足。没有回答由于地球的运动而在动力学上产生的一系列问题，仅仅从数 学上向人们提供了一个几何学上简单而完善的宇宙模型（实为太阳系模型） 。2.在科学方法上的保守性。哥白 尼一生始终坚持毕达哥拉斯、亚里士多德和托勒密等提出的天体运动必然是圆周匀速运动的观点，他认为各 行星沿圆形轨道绕太阳做匀速圆周运动。 在说明行星运动的不均匀性时， 又不得不仍然借用托勒密的本轮―― 均轮方法。 6．布鲁诺和伽利略在宣传哥白尼学说方面的重大贡献 《天体运行论》最初以拉丁文发表，很少有人关注，只有对数学感兴趣的人才能对这本书表示关注，故 它的影响很小，没有引起宗教当局的注意。经过布鲁诺（G. Bruno, ）和伽利略的宣传，不仅在知识 界成为众所周知的事情，就是在意大利普通人中也广为流传，形成了一股强大的社会潮流。布鲁诺惨遭杀害， 伽利略被终身监禁。1983 年教会为伽利略平反，长达 300 年的沉冤终得昭雪。 7．近代实验科学的奠基者――伽利略及其在经典力学创立中的贡献 （1）伽利略的贡献 伽利略(Galileo Galilei，)是意大利天文学家、物理学家。1609 年，伽利略听说一位荷兰人发 明了一种能把远处物体放大的镜子，他立即根据光的折射原理设计制造出世界上第一架天文望远镜进行天文 观测，于是一系列天文新发现接踵而来。伽利略发现，月球的表面布满了斑点，这说明月球上有崎岖的山脉 和荒凉的山谷；木星有 4 颗卫星伴随；太阳有黑子；茫茫银河由无数发光的恒星所组成。伽利略的观测现象 直接或间接地证明了哥白尼学说的正确性。1610 年，发表《星际使者》和《关于太阳黑子的通讯》等论文。 1632 年出版《关于两种世界体系的对话》 ，引来教会的迫害。1615 年和 1633 年两次教会传讯。第二传讯被裁14判所判处终身监禁。 伽利略对近代科学的主要贡献表现在三个方面：创立了实验和数学相结合的科学研究方法，这对近代科 学的产生和发展有着重要意义；在天文学方面，他的工作对哥白尼学说的确立和发展起了关键的作用；在经 典力学的创立方面，他做了先导的基础性的工作。 伽利略发现的摆的等时性实验：伽利略通过观察教堂吊灯的摆动发现了摆的等时性，并用此原理制造了 一架脉搏仪。他发现，若摆的长度相同，尽管摆锤重量不同，摆的速度仍相同，即摆动的速度同摆的重量无 关。摆锤从一定高度向下摆动，可以近似看作小球从相同高度的斜面上滚落。 伽利略对自由落体的研究：亚里士多德认为在地球附近两物体下落时，较重物体下落快。伽利略用实验 证明，在真空中一切物体均以同一速度自由下落。伽利略的学生维安尼在 1654 年出版的《伽利略传》一书中 曾记述伽利略在意大利比萨斜塔上作过落体实验，他把一只 1 磅重和一只 10 磅重的铅球带到塔顶，让它们同 时从同一高度落下，结果同时到达地面。由于伽利略本人没有留下此实验的任何记录，故此事是否属实，科 学史家历来争议很大，不过在荷兰工程师斯泰文（）1586 年出版的一本力学著作中，确曾谈到他 曾作过一个自由落体实验，从 30 英尺高度同时让两只铅球自由下落，一只是另一只的 10 倍重，它们到达地 面时，落到地板上发出的声音听起来像一个声音。这个实验推翻了亚里士多德的观点。伽利略利用亚里士多 德自由落体观念中的逻辑矛盾，指出其问题之所在：用一根绳子把两块重量不同的石头联系起来，那它们将 以什么速度下落呢？ 伽利略发现了自由落体定律： 大约在 1609 年， 伽利略让一个小铜球在一个光滑的木板制的斜面槽中滚动， 他发现，小球以匀加速运动沿斜面滚下，由此得出了自由落体定律。 伽利略发现了惯性定律：通过斜面实验，证明了物体不仅保持其静止状态不变的特性，而且还有保持其 匀速直线运动状态不变的特性，当物体维持其原有的运动状态――静止或匀速直线运动状态不变时，并不需 要施加外力作用，外力只是改变其原有运动状态的原因。这些推论实际上已包含了牛顿第一定律和牛顿第二 定律的基本内容。但伽利略没有将这些结论总结概括成为普遍的自然规律。 伽利略还发现了抛物体的运动规律：伽利略通过实验并用数学证明一个平抛物体可分解为水平方向的匀 速直线运动和垂直方向的在地球引力作用下的匀加速直线运动。这两种运动的合成就使物体作抛物线运动， 这就是运动的叠加原理。例如物体从高处坠落，不会落到西面，这是物体在下落的同时还参与地球的自转运 动，犹如一只船走动时从桅杆顶上抛下一颗石子，石子将会直落桅杆的脚下，而不会落在桅杆的后面。因为 石子参与了船和船中各物体的总运动。 （王玉仓，科学技术史，257―261） （2）伽利略的科学精神 伽利略是近代科学实验的奠基人，他的科学思想是文艺复兴运动的产物。要了解他的科学成就，首先要 了解他的科学精神，这就是不迷信亚里士多德的著作中的词语，继承和发扬阿基米德的实验传统与意大利思 想解放运动的传统。这种精神是近代自然科学的灵魂。 （3）伽利略的方法论思想 以实验方法为中心，广泛采用了各种研究方法，在重视经验传统的基础上，创立了科学的实验方法，在 自然科学的研究方法上开辟了一个新时期。 伽利略认为我们应该从自然界中而不是从书本中去寻找真理。科学的结论要经受实验的检验，经过实验 证明的科学结论就是不以人的意志为转移的。 伽利略认为自然科学本质上是实验科学，而实验科学的出发点是感觉和经验。但他没有忽视理性的作用， 因为感觉和经验是有局限性的。 伽利略认为在实际认识过程中，归纳先于演绎。认为演绎的方法只是亚里士多德著书立说的方法，而不 是他考察问题的方法。他在逻辑上发现了亚里士多德自由落体观念的错误，促使人们不得不对亚里士多德的 观念提出怀疑。 伽利略特别重视定量实验的研究，创造一些可以测量的条件，从实验结果中概括出数量关系时，从而把 数学引进了力学。他说，大自然这本书是用数学语言写成的。就是说，不懂得数学的语言，就不能揭开自然 界的奥秘。他也许是第一个用横坐标和纵坐标表示时间和速度的人。 伽利略善于用抽象的方法弥补实验之不足。实验总是在一定场合下，应用一定的物质手段进行的，而这 些物质条件都不会是完全理想的。他当时也不可能完全排除空气的阻力，在从斜面实验得出惯性原理的研究15中，他不可能真的做一个无限长的斜面，动手与动脑，这是科学研究中不可缺少的两个方面，古希腊的学者 忽视了前者，古罗马的学者忽视了后者，而在伽利略这里，两者达到了一定程度上的结合。不少人说伽利略 并没有真地登上比萨斜塔，那只是历史上的一个传说，其实伽利略不一定非要登上斜塔，他只要让他的几个 小球在他的书桌上登上一定高度的斜面就可以了。在斜塔上不能解决的问题，在斜面上可以解决。 伽利略还善于在人们熟视无睹的平凡事件中，挖掘出不平凡的道理。船在平稳航行时，船内的一切力学 现象同船静止时一样，这是公认的事实，但极少有人思索过它的道理。伽利略对此像一个小孩一样，要问个 为什么？他观察当船匀速直线前进时，船舱中的小虫子翅膀抖动得是否更快一些，是否会显得更加疲劳一些； 人往不同方向跳跃，是否会跳得一样远……。这在常人看来似乎有点可笑，但发现相对性原理的毕竟是伽利 略。他说道：“致力于伟大的发明，从最微贱的开头开始，并且认识到神奇的艺术就蕴藏在琐细的幼稚的事物 之中，这不是平凡的人能做的事；这些概念和思想只有出类拔萃的人才会想得出来。” 1979 年 11 月 10 日，罗马教皇公开承认过去对伽利略的审判是不公正的。次年，一个由杨振宁、丁肇中 等著名科学家组成的委员会重新审理了“伽利略案件”，为伽利略平反昭雪。 当开普勒行星运动定律和伽利略的力学相结合时，历史便产生了牛顿。 （林德宏，科学思想史，江苏科学 技术出版社，）三、培根与笛卡儿的科学方法论1．弗兰西斯? 培根――知识就是力量――创立了归纳法 弗兰西斯．培根（Francis Bacon,）――英国著名的唯物主义哲学家和科学家。他在文艺复兴时 期的巨人中被尊称为哲学史和科学史上划时代的人物。 马克思称他是“英国唯物主义和整个现代实验科学的真 正始祖。”第一个提出“知识就是力量”的人。 培根努力把学者传统和工匠传统结合起来，以导致“经验与理性职能的真正合法的婚配”。他说，一旦有 经验的人学会读书写字，就可希望有更好的东西出现。他认为新科学方法只要大量搜集事实，提出假说，进 行实验、归纳概括，就可以在事实的基础上建起科学理论的金字塔。这就是归纳法。培根是近代归纳法的创 始人。他认为当时科学落后的主要原因有二：其一是人们轻视实验，轻视经验，鄙视铁匠、陶工、染匠等职 业；其二是学校教育是反科学的，学生只读作家的作品而反对一切标新立异的科学创见。他不满意哲学中简 单的枚举归纳法，而主张把实验科学中的归纳法从自然科学搬到哲学中来。他强调归纳法必须记住两条规则： 第一，放弃所有先入为主的偏见而重新从头开始；第二，暂时不要企图上升到一般结论或接近它们。因为归 纳法是多层次的。他主张自己的归纳法应当像蜜蜂那样从花朵中采集物质，用自己的力量变化它们，消灭和 改造它们。培根是英国唯物主义和整个现代实验科学的始祖。 （王玉仓，科学技术史，281） 培根的方法论基本上还是亚里士多德的那一套，它所批评亚氏的只是事实不够、归纳匆忙等，而在定性 观察、按形式分类等方面与亚里士多德毫无二致。培根反对假设演绎法，不重视数学在科学实验中的地位与 作用，这是他对伽利略的工作毫无反应。培根本人搜集了一些事实，但许多不太可靠，做了很少的实验，但 没有得出什么有意义的结论，最后一次关于雪可以防腐的实验使他受寒，导致气管炎而身亡。培根发明的有 条理的归纳法在 17 世纪的数理科学中发挥不了什么作用， 但在以后主要靠搜集资料得出结论的生物科学和地 质科学中有用武之地。 （吴国盛，科学的历程，长沙：湖南科学技术出版社，） 2．笛卡尔――我思故我在――创立了演绎法 笛卡尔（René Descartes，）17 世纪法国哲学家，科学家。西方近代哲学的奠基人之一，解 析几何的创始人。旧译笛卡儿。 生平和著作 1596 年 3 月 31 日生于法国都仑省拉爱城一个贵族家庭， 1650 年 2 月 11 日卒于斯德哥尔摩。 享年 54 岁。1604 年入拉? 弗雷士的耶稣会公学，接受传统教育，除神学和经院哲学外，还学数学和自然科学。 1612 年毕业。由于他对法学、医学、力学、数学、光学、气象学、天文学以至音乐都有研究的兴趣，接触到 各方面的学者。1618 年他参加军队，退伍后定居巴黎，专门从事科学研究，企图建立起新的科学体系。他曾 想把自己的研究成果写成《世界》一书，效法 N.哥白尼、G.伽利略式的做法，但当时教会反动势力很大，使 他打消了写作这部著作的计划。这时他对思想方法进行了研究，1628 年写成《指导心智的规则》 ，但生前并 未发表。1629 年他迁居资产阶级已经取得政权的荷兰，在那里隐居 20 年。 1637 年，笛卡尔用法文写成 3 篇论文《折光学》 、 《气象学》和《几何学》 ，并为此写了一篇序言《科学中 正确运用理性和追求真理的方法论》 ，哲学史上简称为《方法论》 。其中《几何学》确定了笛卡尔在数学史上16的地位。1641 年他又用拉丁文发表了《形而上学的沉思》 ，比较详细地论证了他已经提出的论点，并且附有 事前向当时著名哲学家们征求来的诘难以及他自己对这些诘难的驳辩。1644 年，笛卡尔发表了他的系统著作 《哲学原理》 ，这部书不仅包括他已经发表的思想， 而且论述了他的物理学理论，还包括过去未发表的《世界》 一书的内容。1649 年，他最后发表了心理学著作《论心灵的感情》 。 基本学说 17 世纪前期在笛卡尔生活的法国，为神学服务的经院哲学敌视科学思想，用火刑和监狱对付先 进的思想家和科学家。批判经院哲学，建立为科学撑腰的新哲学，是先进思想家的共同任务。笛卡尔和 F.培 根一样，打出了新哲学的大旗。他们指出经院哲学是一派空谈，只能引导人们陷入根本性错误，不会带来真 实可靠的知识，必须用新的正确方法，建立起新的哲学原理。从他们起，哲学研究开始重视科学认识的方法 论和认识论。经院哲学以圣经的论断、神学的教条为前提、用亚里士多德的三段论法进行推论，得出符合教 会利益的结论。这种方法的基础是盲目信仰和抽象论断。笛卡尔指出，我们不能盲从。我们已有的观念和论 断有很多是极其可疑的，我们处在真假难分的状态中是不可能确定真理的。为了追求真理，必须对一切都尽 可能地怀疑，甚至像“上帝存在”这样的教条，怀疑它也不会产生思想矛盾。只有这样才能破旧立新，这就是 笛卡尔式怀疑。这种怀疑不同于否定一切知识的不可知论，而是以怀疑为手段，达到去伪存真的目的，所以 被称为“方法论的怀疑”。他把怀疑看成积极的理性活动，要拿理性当作公正的检查员。他相信理性的权威， 要把一切放到理性的尺度上校正。他认为理性是世间分配得最均匀的东西，权威不再在上帝那里、教会那里， 而到了每个人的心里了。这是对经院哲学的严重打击。 笛卡尔认为，感性只能提供模糊不清的东西，只有理性才能提供“清楚而明白的观念”。凡是在理性看来 清楚明白的就是真的。复杂的事情看不明白，应当把它尽可能分成简单的部分，直到理性可以看清其真伪的 程度。这就是笛卡尔的真理标准。笛卡尔是 17 世纪唯理论的创始人，他并不完全排斥经验在认识中的作用， 但认为单纯经验可能错误，不能作为真理标准。在他看来，数学是理性能够清楚明白地理解的，所以数学的 方法可以用来作为求得真理的方法，应当以这种方法找出一些最根本的真理来作为哲学的基础。在这个问题 上，他曾同玻意耳展开过争论。玻意耳援引培根的话，认为知识来自实验，实验是最好的老师，而笛卡儿说 如果抛弃了理性，实验就不可能得出任何结论，科学是理性的成果。 笛卡尔把他的体系分为 3 个部分：①“形而上学”，即认识论和本体论；②“物理学”，即自然哲学；③各 门具体科学，主要是医学、力学和伦理学。他把“形而上学”比作一棵树的根，把“物理学”比作树干，把各门 科学比作树枝，以此表明哲学的重要地位，但也指出果实是树枝上结出的，以表明科学的重要意义。笛卡尔 的“形而上学”中有新的思想，也有不少经院哲学的残余。他的“物理学”摆脱了经院哲学，是典型的机械唯物 主义，是对哲学的新贡献。笛卡尔本人是杰出的自然科学家，他把变数引进数学，将几何学和代数学结合起 来，创立了解析几何学。他认为数学是其他一切科学的理想和模型，提出了以数学为基础的、以演绎法为核 心的方法论，对后世的哲学、数学和自然科学的发展起了巨大作用。他在物理学上提出了动量守恒的观念； 他以物质的涡旋运动说明太阳系的生成，成为 I.康德宇宙起源说的渊源。这些科学成就都超越了机械论的局 限。 影响 笛卡尔的学说有广泛的影响。他的“我思故我在”，强调认识中的主观能动性，直接启发了康德，成 为从康德到 G.W.F.黑格尔的德国古典哲学的主题，推动了辩证法的发展。正如他的解析几何引出微积分一样。 经过他改造的“上帝”观念，也鼓励了 B.斯宾诺莎对它作进一步的改造，把“上帝”等同于自然，用唯物主义克 服二元论。在笛卡尔以后，为了克服他所造成的困难，人们作出了种种努力。在“笛卡尔学派”中，N.马勒伯 朗士站在唯心主义一边，强调上帝的作用，认为人们的认识完全依赖于上帝。G.W.莱布尼茨也用上帝的“前定 和谐”来说明身和心的无联系的一致。另一些人则站在笛卡尔“物理学”的机械唯物主义一边，克服他的“形而 上学”中的唯心主义，把唯物主义的第二种形态发展到高峰。这就是 18 世纪法国唯物主义。 (http://info.datang.net/D/D0816.HTM ) 笛卡尔派和牛顿派的争论 两派的争论一直到 18 世纪，是科学史上规模最大、争论最久、意义最深远的 争论之一。两派的分歧主要在以下几个方面： 笛卡尔派主张以太说，认为物体在原则上可以无限分割；牛顿派则主张微粒说，认为最小的微粒是不可 分的。 笛卡尔派认为虚空不空，提出“实空”的概念；牛顿派则把空间看作大容器，承认虚空的存在。 笛卡尔派主张漩涡理论，牛顿派主张引力理论。17笛卡尔派认为一切运动都是相对的；牛顿派则认为一切物体的真正运动是绝对运动。 笛卡尔派认为运动的量是守恒的，牛顿则认为自然界的运动总处于衰减之中。 在认识论、方法论方面，笛卡尔派强调理性和演绎作用；牛顿派则强调感性与归纳的作用。 法国思想家伏尔泰这样描述过这两派的区别：“一个法国人到了伦敦，发觉哲学上的东西跟其他的事物一 样变化很大。他去的时候还觉得宇宙是充实的，而现在他发现宇宙空虚了。在巴黎，人们认为宇宙是由精密 物质的漩涡组成的；而在伦敦，人们却一点也不这样看。在法国人看来，潮汐现象的产生是由于月球的压力， 而英国人却认为是由于海水受了地球的吸引。对于你们这些笛卡儿主义者来说，每一种事物都是由无人知晓 的推理完成的。” 两派也有一些共同之处，在一些观点上也是相互渗透的。他们都是机械论者，都有自然神论的观点。笛 卡尔派主张以太论，但也采用了微粒的说法，牛顿派主张微粒说，但也采用了以太论的观念。在实际的科学 研究中，笛卡尔强调理性，但也注重观察的作用；牛顿推崇归纳法，但也深受演绎法的影响。 两个学派代表了科学研究中的两种不同风格。牛顿派代表的是当时科学发展的状况，反映了当时的科学 发展水平与人的认识水平；笛卡尔派代表了科学发展的趋势，代表了人类下一个阶段的认识水平。牛顿派面 对现实，是已有成果的集大成者；笛卡尔面向未来，是科学进一步发展的开拓者。牛顿派在解决当时的科学 问题上，要比笛卡尔派的观点更切合当时的实际，更易被人接受，它的一些错误在当时也未充分显露出来； 笛卡尔派的一些观点虽然具有更多的合理性，但在当时只能是尚未证实的假设。 （林德宏，科学思想史，江苏 科学技术出版社，1）四、牛顿的成就及其对科学发展的影响1．生平 1642 年，牛顿出生于一个拥有 120 英亩土地的农民家庭，从小爱制作机械模型一类的玩意，也喜欢思考 科学上的一些道理， 不过在学校的成绩并不怎么好。 1661 年进剑桥大学读书， 他的数学老师就是巴罗 （Barrow， ）,这位数学家很有远见，发现这个领有贫寒津贴的学生有数学才能，就加以认真培养，把他的科 学基础知识打得扎扎实实，为后来牛顿取得重大成就创造了条件。1664 年，牛顿被选为剑桥三一学院的研究 生。1665 年，剑桥发生了严重的鼠疫，学校停课，23 岁的牛顿被迫回到故乡乌尔索普的村镇，就在休学的一 年多的时间里， 他做出了许多轰动世界并开辟了科学新时代的发现。 在数学方面发明的流数术 （即微积分学） ， 在力学上发现的万有引力定律，在光学上进行的太阳光的色散实验等主要在这一时期孕育而成。 （高之栋，自 然科学史讲话，陕西科学技术出版社，） 从 1687 年到去世的 40 年中，基本上没有什么科研成就，曾用不少时间研究炼金术和注释《圣经》 。 1672 年牛顿当选为英国伦敦皇家学会会员。1689 年当选为英国国会议员。1696 年因病离开剑桥大学， 到皇家造币厂当监督，1699 年出任造币厂厂长，同时被选为法国科学院八个外国委员之一。1703 年他当选为 皇家学会会长，以后每年都连任，直到去世。1705 年英国女皇授予他爵士称号。 1727 年 3 月 20 日，牛顿因病在伦敦逝世，终年 85 岁．因为他一生对国家的贡献，逝世后被葬于威斯敏 斯特教堂的墓地。是英国历史上第一个获得国葬的科学家。 4 年以后她的亲友为他树立了一个纪念碑：“伊萨克? 牛顿爵士安葬在这里，他以近于超人的智力第一个证 明了行星的运动和形状，彗星的轨道与海洋的潮汐。他孜孜不倦的研究光线的各种不同的屈折角，颜色所产 生的种种性质。对于自然、考古和《圣经》是一个勤勉、敏锐而忠实的诠释者。他在他的哲学中确认上帝的 庄严，并在他的举止中表现了福音的纯朴。让人类欢呼曾经存在过这样伟大的一位人类之光。” （林德宏， 科学思想史，江苏科学技术出版社，2004，96） 牛顿是十七世纪最伟大的科学巨匠，他所取得的科学成就是无与伦比的。同时，他又十分谦虚，他临终 这样评论自己：“我不知道世界上的人对我是怎样看待的。但在我自己看来，却只觉得我好像是一个小孩子， 在海滩上玩耍，不时寻找比平常更光滑的石子，或是美丽的贝壳；可是，在那汪洋大海之中，却充满着无穷 的真理，在我面前都未发现。儿（法国数学家、物理学家，）看得远一点儿，那是因为我是站在 前辈巨人的肩上。” （http://www.n318.com/edu/freeja/cz/banianji/wjbxjcwl/200605/edu_331273.html） 1687 年出版《自然哲学的数学原理》 ；1704 年出版《光学》 ；1736 年出版《流数术》 。 2．牛顿发现运动三定律18牛顿是经典力学的集大成者，他综合、归纳、总结和发展了开普勒的天体力学和伽利略的地上力学成就， 为经典力学规定了一套基本概念（如质量、动量、力等） ，发现了物体运动三定律和万有引力定律，从而使经 典力学成为一个完整的理论体系。牛顿的科学工作标志着经典力学已发展成熟。这是人类对自然界认识的第 一次大综合。 牛顿第一定律（即惯性定律） ：伽利略对惯性定律的认识是不全面的。他只知道在忽略摩擦的情况下，地 面上的物体一旦运动起来，则可以保持匀速直线运动不变。但对于天体运动，仍旧认为行星沿圆形轨道绕太 阳转动是不需要外力作用的“自然运动”，这一点是违背惯性定律的。这表明伽利略还没有完全脱离亚里士多 德的影响，因此他不能把物体保持惯性看作是一个普遍的自然规律加以认识。牛顿认为，外力是改变物体运 动状态的原因而不是维持原有运动状态的原因。 牛顿第二定律：运动的变化与所施的力成正比，并沿力的作用方向发生。F=d(mv)/dt 牛顿第三定律：对于每一个作用力，总存在与之相等的反作用力和它对抗，或者说，两个物体彼此施加 的相互作用力总是大小相等，方向相反，成对出现，同时存在，分别作用在两个物体上。 3．牛顿发现万有引力定律 一提到牛顿万有定律，人们就会想到牛顿坐在苹果园里被树上掉下来的一只苹果打中，因而发现万有定 律的故事，甚至英国人还把那棵树保留下来，让好奇的人们来赏识，树死了还砍成块保留在纪念馆里。实际 上万有定律的发现决不是这样简单。在地球上，引力是一个熟知的现象，从古代到牛顿时代，人们一直对这 个问题进行讨论，可以这样说，除了原子论，在物理学史上没有一个题目能像引力问题那样，提出那么多不 同见解。从 1665 年开始思考引力问题，到 1684 年提出发现。F=Gm1m2/r2 4．牛顿创立经典力学 牛顿发现的万有引力定律、 物体运动三定律以及有关的数学证明和详细演算都汇集在牛顿的科学巨著 《自 然哲学的数学原理》 （拉丁语: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica） 一书中。这部科学巨著在哈雷的 建议和资助下于 1687 年出版，它标志着经典力学体系的完成。这部著作是用拉丁文写成的，直到 1729 年才 有英文译本问世。它被人们称为 17 世纪物理学、数学的百科全书，这部巨著在全部科学史上有划时代的重大 意义，被公认为有史以来最伟大的科学著作之一。它标志着一个半世纪以前由哥白尼开创的天文学革命的完 成及近代天文学诞生。直到 19 世纪末，它还是物理学领域的纲领性著作。牛顿创立的经典力学的重大意义还 在于：物体运动三定律和万有引力定律是经典力学的核心和基础。根据万有定律，人们可以预测并发现新的 天体；根据物体运动三定律，可以从物体在某一给定时刻的运动状态，推知它们在此以前或以后的任何时刻 的运动状态，显示科学规律有伟大的预见性。 5．牛顿的科学思想及其方法论 （1）力学思想 牛顿的力学三定律是一个整体，是经典力学的基础。第一定律从质的方面反映了物体惯性的本质，第二 定律从量的方面说明了作用力与物体之间的关系，第三定律揭示了机械运动的一个矛盾：作用与反作用。而 惯性与力，是全部牛顿力学中的两个最基本概念。 牛顿的万有引力理论经过几次重大检验以后，得到科学界广泛承认。 第一次检验是关于地球形状的测定。牛顿根据他的理论指出地球不是正球体，而是在两级方向稍扁的扁 球体。经过法国科学家几次测量，证实了牛顿的假说。牛顿这个足不出户的人，却正确地给我们指出了地球 的形状。继开普勒突破了传统的匀速正圆概念以后，正球形概念也被突破了。 第二次检验是哈雷彗星回归周期的证实。牛顿认为彗星并不是神秘的天体，它同样遵循力学规律。英国 天文学家哈雷（）根据牛顿的理论指出 1682 年出现的一个大彗星就是阿比安在 1531 年、开普勒 在 1607 年所观察到的彗星，并预言它下一次将在 1758 年出现。法国数学家克雷洛计算了木星和土星对它的 摄动作用，指出它下次过近日点的日期是 1759 年 4 月。1759 年 3 月 13 日，哈雷彗星果然过近日点。 第三次检验是海王星的发现。天王星发现后，人们发现天王星轨道的理论计算总是同实际观测有出入， 于是有人就怀疑哥白尼――牛顿的理论是否正确。 法国的勒维烈 （） 与英国的亚当斯 （） 同时认为这是一颗未知的行星对它摄动的结果，并算出了未知行星的位置。德国天文学家加尔用望远镜很快 就在指定位置发现了海王星。正如勒维烈的老师阿拉格所说，勒维烈没有朝天上瞥一眼，只靠数学计算，就 在他笔头的尖端看到了新星。19（2）牛顿的微粒说 牛顿把古代原子论和机械力学结合起来，提出了微粒说。 他认为所有的物体都是由微粒构成的。微粒的基本属性是广延性、坚硬性、不可入性和惯性。为什么分 散的微粒能够组成有一定稳定形状与体积的物体呢？这是原子论和微粒说所要解决的一个关键问题。波义尔 曾设想微粒之间有小钩、齿轮，当微粒钩在一起或咬合在一起时，就形成了一定的物体。牛顿则认为引力是 微粒联系的纽带。 物质的构造是有层次的，第一级微粒组成第二级微粒，第二级微粒又组成第三级微粒，等等。最大的粒 子决定物体的物理性质和化学性质，最大的粒子组成了我们可以感受到的物体。微粒越小，彼此就结合得越 牢固。他设想，第一级微粒是靠“内聚力”结合在一起，所以它最牢固。这种内聚力不是一般的引力，大概是 牛顿对强作用力的一种天才猜测吧。 （3）牛顿的神学观 牛顿是一位伟大的科学家，又是一位自觉运用自然科学的成果来论证上帝存在的虔诚教徒。他认为上帝 是一个永恒、无限、绝对完美的主宰者，全智全能、无所不在，无所不知，无所不能。我们不应当以任何游 行物体作为上帝的代表来顶礼膜拜。上帝本身是不可以认识的。我们只能通过他对宇宙的巧妙安排来认识他。 他说，太阳系的构造是一个最完美的体系，六大行星都在以太阳为中心的同心圆上旋转，运转方向相同， 几乎在同一个平面上， 各行星的质量、 速度都同它们与太阳的距离相适应。 为什么这一切都安排得如此巧妙？ 我的回答是，行星现有的运动不能单单出自于某一个自然原因，而是由一个全智的主宰的推动。他说，神创 造了各个天体、星系以后，如果没有神力的作用，各天体、星系将在引力的作用下最后都落到中央那个系统 上去了。现在天体之所以能均匀的散布在空中，全靠神力的维持，由此可以断定上帝的存在。 他还指出，上帝不仅存在，而且是精通力学、几何学的，是具有光学技巧、声学知识的。人们总是按照 自己的形象来创造上帝形象的，在科学家牛顿的眼里，当然上帝也是一个科学家了。 （4）牛顿的方法论思想 牛顿把他的力学称为“推理力学”。推理力学是一门能准确提出并论证不论何种力所引起的运动，以及产 生任何运动所需要的力的科学。推理力学就是用推理方法探求力和运动的关系。牛