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全球通史：从史前到21世纪（第7版新校本） [:1707466282]
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一、科学革命的根源
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科学的根源可以追溯到古代的美索不达米亚和埃及、中国、古典时代的希腊和中世纪的伊斯兰世界。不过，科学革命是西方文明的独特产物。原因似乎在于，只是在西方，科学才成为一般社会的组成部分。或者换句话说，只有在西方，哲学家——科学家与匠人才实现联合，互相促进。因此，正是这种科学与社会的联合、科学家与匠人的联合，大大促进了科学在西方世界的空前繁荣。
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所有人类社会中的匠人都发展了狩猎、捕鱼、务农以及加工木材、石块、金属、禾本科植物、纤维、块根植物和兽皮等方面的某些技术。他们通过观察和试验，逐步改进自己的技术，有时使技术达到很高的水平，如因纽特人就是这样。不过，所有近代以前的社会所取得的进步的程度都受到了明显的限制。原因在于，匠人仅仅对制作罐子、建造房屋或制造小船感兴趣，并不为根本的化学原理或机械原理操心。他们对因果关系不探究。总之，明确说来，匠人关心的是技术上的实际知识，而不是科学上的潜在原因。
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毋庸置疑，哲学家和匠人在某些时代里确曾一道工作，制作出复杂的历法、导航设备和古代的日常仪式。然而，实情仍旧是，直到近代以前，发展趋势始终是朝着分离——朝着思想家与劳动者相分离——的方向进行。西方的伟大成就是使这两者结合起来。掌握实际知识与了解潜在原因的结合，奠定了科学的基础，推进了科学的发展，使科学成为今日的支配力量。
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为什么这一划时代的发展会出现在西方？一个原因在于文艺复兴时期人文主义的学术成就。学者和艺术家可以接近的不仅有柏拉图和亚里士多德，还有欧几里得和阿基米德，后者曾促进了物理学和数学的研究。更重要的是从各门生物科学中得到的鼓舞。医生们研究了希波克拉底和加伦的全部著作，博物学家们则研究了亚里士多德、迪奥斯科里特斯和泰奥弗拉斯托斯的著作。不过，若无西欧有利的社会氛围，人类学识上的这些成果独自原不可能引起科学革命。在这个环境中，匠人与学者之间的鸿沟被缩小。匠人在文艺复兴期间并不像在古典时代和中世纪时代那样受鄙视。人们尊重纺纱、织布、制陶术、玻璃制造，特别是日益重要的采矿和冶金术方面的实用工艺。在文艺复兴时期的欧洲，所有这些行业都由自由民而不是像在古典时代那样由奴隶经营。这些自由民在社会地位和经济地位上并不像中世纪的匠人那样与统治集团相差悬殊。文艺复兴时期工匠地位的提高，使工匠与学者之间的联系得到加强。他们各自都做出了重要贡献。工匠拥有古代的旧技术，并在旧技术上添加了中世纪期间的新发明。同样，学者提供了关于被重新发现的古代、关于中世纪的科学的种种事实、推断及工序。这两条途径的融合是很缓慢的，但最终，它们引起一个爆炸性的联合。
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与工匠和学者的这种联合密切相关的是劳动和各学者或科学家的思想的相应联合。在古代，存在着一种反对创造性的学习与体力劳动相结合的强烈偏见。这种偏见大概起因于古代的体力劳动与奴隶制度相联系；它甚至在奴隶制度几乎消失以后，仍保留于中世纪欧洲。中世纪经院哲学家在“自由”艺术和“奴隶”艺术之间、在仅仅靠头脑完成的工作和改变了物质形态的工作之间划了一条界线。例如，诗人、逻辑学家和数学家属于第一类别，雕刻家、釉工和铁器工人则属于第二类别。这种两分法的有害影响在医学领域表现得非常明显。内科医生的工作没有改变物质形态，因而被认为是“自由的”；而外科医生的工作按照同一标准则被看作是“奴隶的”。因此，实验受到轻视，活体解剖被认为是非法的、令人厌恶的。
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威廉·哈维（1578—1657年）之所以能作出关于心脏和血液运动的伟大发现，是因为他坚决反对对体力劳动的这种蔑视。数十年间，他一直进行各种艰苦的实验。他切开从大动物到小昆虫的种种生物的动脉和静脉，谨慎、耐心地观察和记录血液的流动和心脏的运动。他还利用新的放大镜来观察马蜂、大黄蜂和苍蝇。这一步骤在今天似乎是切合实际、一目了然的，但在哈维的时代，肯定是不行的。在哈维生活的时代，要哈维使用今天看起来很平常的科学方法，是需要巨大的勇气的。
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图176 哈维的《动物心血运动研究》（1628年）中的一页。
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地理大发现和海外地区的开辟也促进了科学的发展。新的植物、新的动物、新的恒星甚至新的人类和新的人类社会相继被发现，所有这些都向传统的思想和设想提出了挑战。与之相似，商业和工业的发展导致技术上的进步；技术进步转而又促进了科学的发展和受到科学的促进。远洋贸易引起对造船和航海业的巨大需求。为了制造罗盘、地图和仪器，出现了一批新的、有才智的、数学上受过训练的工匠。航海学校在葡萄牙、西班牙、荷兰和法国相继开办，天文学由于其明显的实用价值而得到认真的研究。采矿工业的需求引起动力传送和水泵技术的进步。这是重新开始关心机械原理和液压原理的起点。同样，冶金业是化学取得显著进步的主要原因。日渐扩大的采矿作业使新矿石甚至新金属如铋、锌和钴显露出来。要找到和提高分离、处理这些新矿石和新金属的技术就必须通过痛苦的实验。但是，这样做时，化学的一般原理开始形成，其中包括氧化和还原、蒸馏和混合的原理。最后，这些领域里的新知识通过大学和印刷品得以促进和流传。其中印刷品在提高识字率和传播新思想方面的作用尤其重要。
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这些成就给了科学家或者说是哲学家以自信和信心，使他们坚信自己是一个新时代的先驱。1662年，英王查理二世颁发特许状，成立“伦敦促进自然知识皇家学会”。皇家学会的成员已意识到在技师与科学家之间进行合作的好处，开始协调全国各专业的成果，以搜集有可能促进科学知识的各种资料。
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所有地区都忙于并热心于这项工作：我们发现每天交给［学会］的许多极好的奇物珍品不仅出自博学、专业的哲学家之手，而且来源于技工的工场、商人的航海、农民的耕地以及绅士的种种运动、养鱼塘、狩猎场和花园……[1]
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最初，科学从矿山和工场那里得到的东西要比矿山和工场从科学那里得到的东西多得多。在这一早期阶段，科学并不是经济生活的组成部分，对科学的利用是少量、偶尔的。甚至在18世纪后期和19世纪初叶工业革命的早期阶段也是如此。但是，到19世纪末，形势发生了变化。科学不再处于附属的地位：它已开始改造旧工业，甚至创造全新的工业。
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二、科学革命的进程
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正如我们所料想的那样，近代科学最主要的进步发生在与地理学和航海术有着密切联系的天文学领域。这一进步发生在16世纪、17世纪，这方面的伟人有哥白尼（1473—1543年）、伽利略（1564—1642年）和牛顿（1643—1727年）。哥白尼采纳某些古代哲学家的观点，认为太阳而非地球是宇宙中心，并证实这种观点为天体运动提供了一种比传统的托勒密体系更简单的解释。伽利略使用当时新发明的望远镜，观察宇宙的实际情况，以经验为根据支持哥白尼。他在报告中说：“借助于望远镜，任何人都能观察到……银河系只不过是一团成串地聚集在一起的无数的星体。如果有谁把望远镜直接对准银河系的任何部分，眼前就会出现一大群星体……”
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科学早期阶段最杰出的人物是牛顿，一位可与欧几里得和爱因斯坦相媲美的伟人。除在光学、流体动力学和数学方面的开创性工作之外，他还发现了万有引力定律：“宇宙中物质的每个粒子都对其他每个粒子有引力；引力与两个粒子之间距离的平方成反比，与它们的质量成正比。”[2]
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图177 伽利略在1609年之后用的望远镜。他用它观测地球的卫星和金星的环相，并发现了大多数木星的重要卫星。这些观测在17世纪具有革命性的学术价值和理论意义。
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以上是揭开天体面纱的一个耸动且具有革命性的解释。牛顿已发现了一个数学上能证实的根本的宇宙定律；这一定律可适用于整个宇宙，也可适用于最微小的物体。实际上，自然界好像一个巨大的机械装置，按照通过观察、实验、测量和计算可予以确定的某些自然法则进行运转。人类的各门知识都可分解为有理性的人所能发现的少数简单的、始终如一的定律。人们开始把牛顿的物理学分析方法应用于整个思想和知识领域，不仅应用于物理领域，而且应用于人类社会。
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18世纪后期开始进行的工业革命影响了科学革命，并转而受到科学革命的影响。蒸汽机的发展就是一个例证。蒸汽机为开动机器和火车头提供了急需的动力；当然，它开始是被用来从矿井里排水的。詹姆斯·瓦特把独创性技术和科学知识结合起来，将蒸汽机的效率提高到一个适当的水平。1769年，瓦特采用了一个单独的冷凝器，以后不久，又用曲轴将蒸汽机的往复运动变为旋转运动。如果不是可以得到蒸汽机的相对无限的动力，工业革命完全有可能会在仅仅增加纺织品生产的速度后便逐渐消失，就像发生在中国那样；在中国，早几个世纪就曾取得过类似的技术进步。
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图178 艾萨克·牛顿爵士发现了决定引力的数学和物理定律。牛顿相信宗教和科学是一致的和相互支持的，并相信对自然界的研究能使人更好地认识上帝。这幅牛顿的画像由戈弗雷·内勒爵士绘制。
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19世纪前半世纪中取得进步最大的一门科学是化学，这在一定程度上是因为化学与纺织业有着密切联系，纺织业在那数十年间经历了非常迅速的发展。“化学界的牛顿”是安东尼·拉瓦锡（1743—1794年），他的物质守恒定律堪与牛顿的万有引力定律媲美：在一系列化学反应中，尽管物质的形态可能发生变化，但它的数量不会变，物质的数量在每道步骤的反应前和反应后是相同的，并且可以通过称它的重量探查出来。19世纪，拉瓦锡的后继者们获得了一个又一个具有重大应用价值的发现：贾斯特斯·冯·李比希发现了化学肥料；W. H.珀金发现了合成染料；路易·巴斯德发现了疾病的微生物理论，这一理论促使人们采取卫生预防措施，从而控制了由来已久的灾祸——伤寒、白喉、霍乱和疟疾。