许仁忠：路漫漫，吾将上下求索: 我的人生回忆 (131)

（续）第十一篇 教学相长   学在教中 — 我的教学心得与感悟

       （六）从十六世纪开始的翡翠多彩的在西方的自然科学技术发展

进入16世纪，有了天赋人权理念的欧洲人，在冲破中世纪的黑暗之后，吸收和借鉴古希腊科学文明的精华，开创了自然科学发展翡翠多彩的发展局面，数学物理学天文学化学地理学等各个学科在人类的创造力下有了惊人的发展，科学的发展推动了技术进而引发了欧洲工业革命。

这一部分的内容较多，我们把它分成 ABCDE五个部分来叙述：A部分叙述科学革命的兴起与科学研究方法的确立；B部分叙述17世纪的欧州科学技术； C部分叙述18世纪的欧州科学技术我第一次工业革命；D部分叙述19世纪的欧洲科学技术和第二次工业革命；E部份叙述20世纪以来的科学技术。

                     A： 科学革命的兴起与科学研究方法的确立

16世纪欧洲科学技术发展是始于一场科技革命的，这场科技革命发生在中世纪的晚期和近代早期，科技革命的开端是从天文学开始的，哥白尼提出的“太阳中心说”掀起了这场科技革命，发起了对宗教愚昧的挑战。

“大阳中心说”是针对被维护了千年之久的“地球中心说”也就是地心说的，地心说是由古罗马的托勒密建立的，因为地球中心说合符教义的宗旨，千余年来一直受到教庭的支持与维护。地心说的主要观点是：地球是球体；地球是静止不动的处于宇宙的中心；所有日月星辰都围绕地球转。

地心说得以成为天体结构理论，千余年来长期为世人所接受，有如下几个原因：星体绕着某一中心的匀角速运动，符合当时占主导思想的柏拉图的假设，也适合于亚里士多德的物理学，易于被人们接受；用几种圆周轨道不同的组合解释、预言了行星的运动位置，解释了行星的亮度变化，与实际相差很小，相比以前的体系有所改进；最为重要的是地球不动的说法，对当时人们的生活是令人安慰的假设，也符合基督教信仰。

但客观事实是地球真不是中心，天体运行越来越多的观察结果指地心说的矛盾越来越多，但教义与教庭从神权的角度总是维护这一谬误，于是天文学得以称为欧洲科学革命的焦点，首当其冲的以太阳中心说为核心的天文学发展向守旧势力吹响了科学革命的号角，他的代表人物有哥白尼、布鲁诺、伽利略和开普勒，这一科学革命也付出了沉重的代价，布鲁诺为此付出了宝贵的生命。

尼古拉·哥白尼，波兰人，热衷于对日月星辰研究，结合前人的研究成果，写成了著名的《天体运行论》。提出了颠覆当时世界观的“太阳中心论”，认为太阳才是宇宙的中心，地球只不过是围绕太阳运转，同时还提出了地球自转的学说。“太阳中心说”虽然在我们现在看来也是不正确、甚至是荒谬的，但是对于在当时认为地球是宇宙的中心来说，哥白尼的这一学说无疑是人类天文学史上的一大进步。但是却被教皇视为异端，宣布《天体运行论》为禁书，对哥白尼等支持他的学者进行迫害。

继承哥白尼学说的是意大利人布鲁诺。进一步提出太阳也不是宇宙的中心，太阳只是宇宙中的一个天体系统，而且宇宙空间是无限的，他的学说完全推翻了被天主教奉为经典的“地球中心说”，布鲁诺触及天主教底线，在1600年被活活烧死在罗马。

意大利的天文学家伽利略继承并发展哥白尼的学说，同时制成了第一架天文望远镜，出版了《星际使者》一书，但是也受到了天主教的迫害，在1633年被罗马异端裁判所判处终身监禁。《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》是伽利略撰写的一部天文学著作，于1632年在意大利出版，书中全面系统地讨论了哥白尼日心说和托勒密地心说的各种分歧，用许多新发现和力学研究新成果论证了哥白尼体系的正确和托勒密体系的谬误。

德国的开普勒发现了行星三大定律。椭圆定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。面积定律：行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过的面积相等。调和定律：所有行星绕太阳一周的恒星时间的平方与它们轨道半长轴的立方成比例。开普勒提出行星运动三大定律，为日心说打下更坚实的科学基础，用数学证明了日心说的正确性，也奠定了太阳中心说的科学基础。

除了天文学外，近代生理学革命也向教廷的世俗偏见发起了挑战，从维萨里到塞尔维特最后到哈维1628年出版了《心血运动论》，提出了血液在人体内不断大循环的理论，哈维的贡献是划时代的，标志着新的生命科学的开始，是发端于16世纪的科学革命的一个重要组成部分。哈维因为他的出色的心血系统的研究，使得他成为与哥白尼、伽利略、牛顿等人齐名的科学革命的巨匠。他的《心血运动论》一书也像《天体运行论》、《关于托勒密和哥白尼两大体系的对话》、《自然哲学之数学原理》等著作一样，成为科学革命时期以及整个科学史上极为重要的文献。

几乎是在天文学吹响欧洲科学革命号角的同时，科学研究的方法论也有了长足的发展，10年科学传统的建立，对促进近代自然科学的诞生起到了十分关键的促进作用。在这一个过程中，首先是罗吉尔·培根，继而是伽利略、开普勒和笛卡尔，最后是吉尔伯特5弗兰西斯·培根，包括牛顿在内的一大批科学家为实验科学传统的建立做出了不懈的努力，创造了奠定近代自然科学诞生的科学方法论的不朽功勋。

罗吉尔·培根生活在中世纪，他和一批经院哲学的反叛者对实验科学的身体力行的倡导促进了欧洲一个短时期实验风气的形成。罗吉尔·培根的主要观点：首先，任何科学知识都以个别事物为对象，以经验为基础，真正的学者应该靠实验来弄懂自然科学。实验乃“科学之王”。其次，一切科学的目的都是为了增强人类对自然界的支配以便造福于全人类。另外，罗吉尔·培根认为数学是学习科学的工具，是其他科学的基础。

在强调数学对研究自然的方法论价值方面起到重要历史作用的，是伽利略、开普勒和笛卡儿。

伽利略在《实验者》一书中精确地阐述了数学在自然科学中的作用。他说，自然界这本宏大的书是用数学语言写成的，它的印刷符号是三角形、圆形及其他几何图形，没有这些图形，人类就连其中一个词也不可能读懂，而只能在一片混沌中徘徊。开普勒与伽利略不同，他继承了毕达哥拉斯的神秘主义倾向，他认为“实在世界是一个完全由定量特征组成的世界”，在这一信念的激励下，终于在1609年和1619年先后提出了他的行星运动三定律。笛卡儿作为17世纪伟大的数学家和哲学家，不是把数学仅仅视为一门特殊知识，而是把它当作一种科学规范和普遍方法，这也是他致力于数学研究的主要目的之一。

实验科学传统的形成

对近代实验科学传统的形成产生过重要影响的另一个人物是吉尔伯持，吉尔伯特特别强调实践经验，强调通过实验直接研究自然，强调知识来源于经验而不是直觉或推测。他批评当时的学者“不亲自做调查研究，得不到任何实际经验的支持”，讽刺盲目迷信书本和权威的人是白痴、咬文嚼字者、诡辩家和庸人。他指出，我们的哲学应该从我们勤奋地加以观察的事物中成长起来，只有付诸“可靠的实验”即明显地感觉得到的实验才能使科学得以繁荣昌盛。吉尔伯特以自己特别的号召力以及他在磁、电现象研究方面的巨大成功表明他是近代实验科学传统的重要奠基人之一。

弗兰西斯·培根他深感经院哲学不能增进人类对自然的知识和支配自然的能力。他对他之前的地理大发现和各种实用发明给以很高评价，认为它们“改变了全世界的整个面貌和事态”。他崇尚科学，是因为它所导致的发明可以成为造福人类的强大工具。他的名言“知识就是力量”明显地表达了他的影响深远的工具主义的科学观。

弗·培根的经验论哲学对实验科学传统的形成与发展具有不容忽视的作用,他的学说主要内容有：强调科学实验对扩大科学认识的经验基础。他认为，要从经验中导出公理，首先“必须准备一部充足、完善的自然和实验的历史，这是一切的基础。” ；他批评亚里士多德及后来经院哲学的演绎法。他认为亚里士多德的三段论不能给人以新的知识；而经院哲学家则是忽视经验、重视教条，像蜘蛛从自身抽丝结网一样只凭个人臆想作出判断，因此也不会获得真正的知识；他主张，为了在自然研究中揭示自然界的真正奥秘，必须从自己头脑中消除种种偏见和倾向，特别是要摆脱亚里士多德等权威带给人们的先入之见。

牛顿也是—位实验科学大师，他宣称致力于用数学方法来探讨各种哲学问题，他发明了微积分，为经典力学建立了一套类似于《几何原本》的公理化体系。他同时也继承了培根注重实验和归纳的传统，主张探求自然事物的准确方法是从现象或从实验出发，推导出某个命题，然后通过归纳法做出普遍的结论。

（未完待续）

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