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文藝复興的起源——到奧納多·達·芬奇——宗教改革——哥白尼——自然史、醫學与化學——解剖學与生理學——植物學——科爾徹斯特的吉爾伯特——弗蘭西斯·培根——刻卜勒——伽利略——從笛卡爾到波義耳——帕斯卡爾与气壓計——妖術——數學——科學的起源 文藝复興的起源 十三世紀以后，西歐的學術發展有一段停頓時期。黑死病与百年戰爭帶來了經濟与社會紊亂，安定的生活与平靜的研究都不可能，把經院哲學帶到頂峰的心靈活動，好象也有衰竭之勢。 雖然如此，人類的學術觀點，仍處在不斷改變的過程中。在整個這個過渡時期，我們可以找出各种思想的細流，這些細流洶涌地匯合起來的時候，就形成文藝复興的洪流。前章已經講過，由于鄧斯·司各脫和威廉·奧卡姆的哲學的影響，經院哲學的思想已有逐漸解体之勢，而奧卡姆由教皇的監獄脫逃，依附于巴瓦里亞的路易皇帝，尤足表現教會的權力遇到重大的反抗，而民族的權力不管好歹已經不顧教會當局的大一統主義的傳統确立起來。 文藝复興的精神首先出現在早先受到摧殘現在又逐漸恢复元气的意大利。也許在羅馬建筑遺跡中生活的人們很容易重新對古籍發生熱愛。一個強悍的北方种族已經在意大利北部建立了殖民地，變成了上層階級。這個階級沒有因為意大利各城邦的內戰而滅絕，雖然當時及后來內戰都使得貴族大傷元气。但在別的國度，北方种族還要更純粹一些，所以意大利在學術上先進的原因，應該到別的地方去尋找。十三世紀的方濟各會修士巴馬的塞利姆本（Salimbene of Parma）提供了一個線索。他指出，意大利与其他國家有一個重要的不同的地方。他說，在阿爾卑斯山以北的地區，只有城市的人在城里居住，“武士与貴婦們”則住在他們的庄園上，以便管理他們的閉關自守的封建領地；但是，在意大利，上層階級卻在城里擁有住宅，大部時間是在城里度過的。 土地的主人常住在他們的領地上固然可以使鄉村得到一些好處，可是在交通不便的時代，鄉居生活使人們沒有多少机會交流思想，推動智慧的發展与創造。另一方面，在意大利北部，有閒的智識階級的城居生活，卻為文藝复興的誕生提供了一個理想的環境。 文藝复興絕不限于文學。有許多因素結合起來造成了一次空前未有的智識發酵，雖然文學是最早而且最重要的一個因素。文藝复興的前驅者是彼特拉克（Petrarch，1304－1374年）。在他身上我們看見一种与构成但丁詩歌基礎的中世紀經院哲學迥然不同的精神。彼特拉克首先倡導恢复良好的古典拉丁語，以代替經院哲學派的非正規拉丁語；更重要的是，他竭力要恢复要求理想自由的古典思想的真精神。 彼特拉克的調子走在他的時代的前面，但十五世紀初年由于人們對古典文獻的興趣不斷增加，有許多希腊人從東方來到意大利，他們能用現代語教授古語。1453年，土耳其人占領君士坦丁堡后，加速了這個過程，于是許多好教師帶著手稿，來到他們新建的家里。手稿的搜求成了時髦的風尚；意大利和北歐的禮拜堂与修道院的圖書館都被搜掠一空，豪商貴族則命令他們東方的代理人不惜重資來收買藏在東方或君士坦丁堡陷落時散失了的希腊書籍。這樣，古代哲學和科學的語言，經過八九百年之后，就重為西方學者所熟悉。 比這种語言更重要的是它里面所包藏的自由探討的精神以及“古典學問”在几百年的中古精神以后給歐洲重新帶來的從事各种各樣的研究的動力。雖然由于當時的思想方式習慣于宗教的權威，人們在世俗文獻方面也容易接受權威，而且過度看重希腊哲學家的學說也是有危險的，但人文主義者畢竟為科學的未來的振興舖平了道路，并且在開擴人們的心胸方面起了主要作用。只有心胸開闊了，才有可能建立科學。假使沒有他們，具有科學頭腦的人就很難擺脫神學成見的學術束縛；沒有他們，外界的阻礙也許竟無法克服。 人文主義由在意大利跟隨新學大師們學習的人帶到北歐。最早的一位是約翰·彌勒（Johann Muller，1436－1476年），他生于哥尼斯堡（Konigsberg），以后被人稱為雷紀奧蒙塔拉斯（Regio－montanus）。他首先把科學和人文主義結合起來。他把托勒密和其他希腊人的著作翻譯成拉丁語，1471年在紐倫堡（Nurnberg）建立了一座現象台，他制造了靠重力推動的鐘和几具天文儀器。他的天文年歷是現代航海年鑒的前驅，曾為西班牙及葡萄牙探險家所使用。至今在英國，威爾斯和奧特里·圣馬利（Wells andottery St Mary）教堂里還保存有几具中世紀的計時鐘。 但德國文藝复興的主流卻通過研究圣經，促成了宗教改革。德國在學術上有了新的精力与興趣，但沒有采納意大利人的自我修養的理想，也沒有采納意大利人的高雅的异教精神。在法國，意大利的精神比較契合，所以那里的運動，比在條頓國家更富于人文主義和審美色彩。 北歐文藝复興的重要人物是愛拉斯謨（Desiderius Erasmus，1467－1536年）。他生于鹿特丹（Rotterdam）而名聞各國。在他看來，人文主義主要是用知識的教養影響去和當代的惡習作斗爭的手段：修道院的文盲、教會的不法行為、經院派的炫學以及公共道德和私人道德的墮落等，都在他所謂主要惡習之列。經院派的神學家任意曲解片斷經文，愛拉斯謨卻起來把圣經的真義和早期教父們的教訓，傳授給人。 在一個短暫的光明時期里，梵蒂岡竟成了推動人們研究古代文化的中心。這种局面在教皇列奧十世（Leo X，1513－1521年）時達到最高峰。1527年，帝國軍隊占領了羅馬，這個學術和藝術生活的新世界就遭到毀坏，不久教庭就改變從前的開明領導的政策，在它不能理解或控制的時候就盲目地加以反對，以致成為現代學術道路上的障礙。 大約在公元一世紀末，中國已經發明了紙，据說這是蔡倫的功績，而木板印刷則出現于八世紀。造紙的技術隨著后期十字軍輸入歐洲，約一百年后活字版的發明就使舊式模板印刷變成了實際而有用的技術，因而代替了在羊皮紙上抄寫的笨拙方法，使書籍得以廣泛流傳。 同時，人們對地理的發現又再一次發生了熱烈興趣。一位軍事工程師達·丰塔納（Giovanni da Fontana），在描寫十五世紀中葉的“自然界的万物”的時候敘述了許多地理事實与奇談。盡管當時的航海技術還處于原始狀態，歐洲所認識的地球的面積仍然很快地增加起來。使用十字標竿或圓形星盤來測量太陽中天的高度，可以粗略地算出觀測地點的緯度，但對經度還無法作滿意的測定。英國的第一幅海道圖，据說是1489年的地圖。 葡萄牙人，在阿拉伯和猶太天文學的指導下，首先開始探險。由于航海家亨利王子的倡導，他們在1419年發現了亞迪爾島（Azo－res），以后又發現非洲西海洋，先是要感化异教徒，并尋找一條不受穆斯林干扰的通往印度的道路，后來是為了獵取奴隸与黃金。1497年，達·伽馬（Vasco da Gama）繞過好望角首先到達了印度。亨利王子在圣·維森提角（Cape St Vincent）附近的薩格雷斯（Sagres）建立了一所觀象台，以便編制更精确的太陽赤緯表。葡萄牙人獲得成功以后，其他國家的人也都紛紛起來競爭。希腊人關于大地是球形的學說，几世紀以來為天体演化說學者所熟知，現在更成了公認的信念。從這個信念出發，人們自然而然地就產生一個想法：由大西洋向西行駛便可到達亞洲東岸，印度和中國的丰富的商品便可由海道直接到達歐洲。事實上，希腊人自己早就提出過這個見解，其中就有波賽東尼奧。經過多次失敗之后，成功的人物与時机終于到來。克里斯托弗爾·哥倫布（Christopher Columbus）生于意大利北部利古里亞（Ligurian）海岸的科戈勒托（Cogoletto）港。他克服了許多障礙之后，終于得到斐迪南（Ferdinand）和伊薩伯拉（Isabella）的贊助，從安達盧西亞（Andalusia）的帕洛斯（Palos）港出發，于1492年10月12日到達了巴哈馬（Bahamas）群島。二十四年之后，麥哲倫（Magalhaes即Magellan）的船只費時三年轉來，環繞地球航行一周，證明了大地實在是球形的。早期環游地球的航行家不幸總是由東到西，因而總是遇到逆風。如由西到東那就容易多了。 這些發現新地的偉大航行，開擴了當時人們的心胸。這雖然是最直接的效果而卻不是唯一的效果。由于与新地貿易的擴展，本國的工商業得到很大的刺激，于是歐洲的物資和人民的總財富都增加了。這种增加由兩方面而來。首先是新市場与新的供應來源所造成的顯著的財富增長及其直接間接的經濟影響。其次，從新近的經驗來看這里也牽涉到貨幣的因素。貨幣是一种籌碼，它本身不是財富；但流通貨幣的總數的變動，常會影響物价，而造成重大經濟變化。貿易与工業的發展，常常因為通貨和信用不能隨之擴大，而受到阻礙。通貨缺乏可以造成總的物价水平的下降，這种情況与通過改進制造方法造成的物价的真正低廉不同，它使工業不景气因而阻遏文化与學術的發展。但是，自從新大陸開發以后，由于新大陸盛產黃金和白銀（各國都是選定其中一种作為貨幣的本位），通貨數量就遠遠超過擴大貿易所必需的程度。貨幣因多而賤，于是物价上升。當物价上升時，工商兩業都能獲利。不但如此，工業上的固定費用（按貨幣計算的費用）就不那么大了；例如在十六世紀時，隨著例行地皮租金按貨物和勞務計算的實際价值的不斷下降，這种租金已經變得微乎其微。因此，制造与貿易變得同樣有利可圖。財富与隨著財富而來的研究學問的閒暇時間也就擴大到在中古時代物資有限的情況下所不能達到的更大的社會范圍內。 值得指出的是，人類歷史上有三個學術發展最惊人的時期：即希腊的极盛期、文藝复興時期与我們這個世紀。這三個時期都是地理上經濟上發展的時期，因而也是財富增多及過閒暇生活的机會增多的時期。在希腊，這种生活建立在奴隸制度基礎之上，文藝复興時期，這种生活是靠了得自印度群島的資源，十九世紀時，這种生活是靠了工業革命。在希腊，學術全盛時期來臨以后不久就出現了政治的解体，而且這個民族的人數相對來說，始終是很少的。近代文藝复興之后，有四百年時間，歐洲各國的力量大大增長，人口也增加不已，于是才智之士參加學術事業的人數也日益增多，因此，研究科學的人就比古代希腊哲學家多得難以數計。我們在稱贊現代科學的成就時，記住這個事實也許是有好處的。不但如此，我們很難斷定這一知識增進的過程是不是可以繼續不斷；事實上我們很難說，在可能出現的社會和經濟條件之下，是不是會有充足的聰明才智之士涌現出來，來使這個過程繼續下去。 常有人說，在我們把我們所了解的、促成文藝复興的几种傾向找出來，并且給予應有的評价之后，我們仍然不能不感到，用几個明顯的原因去解釋心理態度在這樣短的時間內的惊人變化，實在不能算是完全成功。克雷頓（Creighton）主教就這樣說過： “把促成這种變化的一切因素与見解聚攏在一起，觀察者仍然覺得在這一切背后，還有一种生气活潑的精神，這种精神我們只能很不完全地捕捉住。它有力量把其余的因素摻和在一起，使其突然成為一個整体。這种現代精神以可惊的速度形成，我們還不能充分地解釋其過程。” 要答复這些論點，也許可以指出三點。第一，黃金的流入，和由此造成的總的物价水平的不斷上升，對于文化的刺激影響，還不曾被人充分了解。第二，我們必須記著我們所掌握的記錄，實在只是當代极小的一部分學術活動的記錄。那時把自己的思想寫在紙上的人已經很少，而他們的著作能夠傳到我們手中的更是不多。在意大利城市生活中，知識及由知識帶來的觀點的改變，必定是得之于口授，而非得之于書籍的閱讀，人与人之間直接交際的影響必然非常之大。第三，當几個因素共同作用的時候，最初總的效果只是各個因素的效果的總和。但是，到后來，各個因素的效果就互相重疊，互相加強；因与果彼此作用和反作用。造成十六世紀的變化的物質、道德、學術等各种因素便是這樣的，它們有些突然地經過了臨界階段。財富的增加增進了知識，新知識又轉而增加財富。整個這個過程產生累積效果，并且加速度地前進，終于形成不可抗拒的文藝复興的洪流。 列奧納多·達·芬奇 在意大利城市的全部生活中，人格的影響無疑是特別大的，但要從歷史上加以探討卻很困難。我們對出色人物的力量大半只能有一些零星片斷的了解。但是，多才多藝的巨人式的天才列奧納多·達·芬奇（Leonardo da Vinci）的不完全的札記已經有一部分出版，公之于世，因此，其中一位人物的全部才華就展現我們面前了。列奧納多也許打算把他的札記收集起來，整理成書，但即使他有這個意愿，他的壽命也不允許他這樣做；因此他在哲學上的成就直到近年為止，一直被他作為藝術家的名聲所掩蓋。 列奧納多是一位精力充沛、相當有名的律師塞爾·皮埃羅·達·芬奇（Ser Piero da Vinci）和一位名叫卡塔玲娜（Catarina）的可愛的農家女郎的私生子。他于1452年生于佛羅倫薩利比薩之間的芬奇。他受他父親的教育。他接連在佛羅倫薩、米蘭与羅馬宮庭服務，1519年死于法國。那時他是弗朗西斯一世（FrancisⅠ）的臣仆和朋友。幼年時他已經表現异常的才智，使他的同輩与后輩都覺得他的确是一個出類拔萃的人物。他的秀美的人材，优雅的態度，更是錦上添花，增進了他的思想与品格的力量。他對各种知識無不研究，對于各种藝術無不擅長。他是畫家、雕塑家、工程師、建筑師、物理學家、生物學家、哲學家，而且在每一學科里他都登峰造极。在世界歷史上可能沒有人有過這樣的紀錄。他的成就雖已非常，但与他所開拓的新領域，他對于基本原理的把握，以及他對每一學科中的真正研究方法的洞察力比起來，就微不足道了。如果說彼特拉克是文藝复興時代文學方面的前驅，列奧納多就是其他部門的開路先鋒。他和許多文藝复興時代的人不同，既不是經院哲學家，也不是古典作家的盲目信徒。在他看來，對于自然界的觀察与實驗，是科學的獨一無二的真方法。古代著作家的知識，作為研究的起點是有益的，但絕不能作為最后的定論。 列奧納多是從實用方面接近科學的。正是由于這個幸運的情況，他的治學態度才那樣的富于現代精神。為了要滿足他的各种技藝的需要，他才去做實驗，晚年時他對知識的渴求竟胜過對藝術的愛好，他作為畫家，因而不能不研究光學的定律，眼睛的构造，人体解剖的細節以及雀鳥的飛翔。他作為民用及軍事工程師，因而不能不正視一些只有了解動力學和靜力學的原理才能解決的問題。亞里斯多德的意見，對于修改一幅不合畫法的繪畫，引水灌溉或攻取設防城市是沒有多大幫助的。在這些問題上，事物的實際情況，比無所不知的希腊人對于事物的實際情況應該怎樣的意見，要重要得多。 但列奧納多也是哲學家，我們把他的思想方式和前一代的人比較一下，就可以看見有顯著的不同，那就是他差不多完全擺脫了神學的成見。羅吉爾·培根雖然愛好研究，也仍然以為神學是一切知識的真正頂點与歸宿，并且毫不怀疑一切學術如果了解得正确，必定不會与當時的主要教義發生抵触。但列奧納多卻用完全不存成見的態度去推理。在他偶然論及神學的時候，他也對于教會制度中的惡習与不合理的地方坦白地、輕松地加以攻擊。他自己的哲學好象是唯心主義的泛神論。從這個觀點出發，他到處都看見宇宙的活生生的精神。但他又抱著偉大思想家的持平態度，看到不相干的惡下面的善，接受了基本的基督教義，作為他的內在的精神生活的可見的外在形式。他說，“我把圣經放在手邊，因為它是最高的真理。”他是君子，也是偉人，他絕沒有破坏偶像論者的狂熱。他生在教庭既開明又講人道的那個短短的時期里。當時一切跡象好象都說明就要出現一個新的無所不包的天主教，既准許人們虛誠地信仰基本信條，也准許人們保持思想自由。這個夢想不久便成泡影，羅馬教會日益反動，思想自由不能不通過路德所開創的不足取的粗暴方法緩慢而艱苦地爭奪回來。列奧納多死后五十年，再要保持他那樣的態度，就不可能了。 列奧納多雖然偉大，但我們決不能以為他所表現的科學精神是他所開創的。阿爾貝提（Alberti，1404－1472年）在他以前研究過數學，并作過物理實驗。他在佛羅倫薩遇見過鼓勵哥倫布航行的天文學家托斯堪內里（Paolo Toscanelli，卒于1482年）；亞美利果·韋斯普西（Amerigo Vespucci）給過他一本几何學；他認識數學家帕西奧里（Luca Pacioli）。在解剖學的研究上他得到了安東尼奧·德拉·托爾（Antonio della Torre）的幫助。透視學和解剖學也有布倫內希（Brunelleschi）、波提舍里（Botticelli）、迪雷爾（Durer）等人研究。列奧納多同這些人共同創立了藝術上的自然主義。從列奧納多的札記和別的記載中可以看出在伽利略出生以前一個世紀在意大利已經有一小批志同道合的人。他們對事物比對書本的興趣大，對實驗的研究比對亞里斯多德的意見看得更重。毫無疑問，經院哲學由于告訴人們宇宙是可以了解的，的确使人們在思想上有所准備。但是一到人們開始去觀察和實驗時，它所提出的解決方法便不中用了。那時需要有一個知識的新基礎：亞里斯多德或托馬斯·阿奎那的演繹，必須代之以從自然界而來的歸納，而這個基礎最初是在意大利的數學家、天文學家与解剖學家那里找到的。 但在這些人實際上仍然和希腊思想有著聯系，這就是和阿塞米得的聯系。當時，阿基米得的著作還沒有印行，好的手抄本也很稀少。列奧納多在札記里提到過可以給他找几個抄本的朋友和贊助人的姓名。他對于這位敘拉古人的天才表示欽佩。人們對于阿基米得的興趣很快地就增加起來；1543年，數學家塔爾塔利亞（Tartaglia）印行了阿塞米得的一部分著作的拉丁譯本，其他的版本也相繼出現。所以在伽利略的時代，阿基米得的著作已經為人熟悉，而伽利略更仔細地研究過它。近代物理學大師們的真正希腊始祖并不是百科全書式哲學家的亞里斯多德，而是几何學家和實驗家的阿基米得。在有著作流傳到今天的古典時代的著作家中，只有阿基米得最明顯地具有真正的科學精神。 在弗蘭西斯·培根把正确的實驗方法加以不充分的哲學解釋，和伽利略實行這种方法之前一個世紀，列奧納多已經憑著直覺領會到，并且有效地運用過這种方法了。列奧納多沒有寫過有關方法論的論文，但是從他的札記里可以附帶地找到他對這個問題的見解。他說數學、算術与几何學在它們自己的范圍內給人以絕對的确實性；它們是与普遍有效的理想的心理概念發生關系的。但是他認為真正的科學是從觀察開始的；那時，如果能運用數學的推理，的确可以達到更大的确實性，但是“科學如果不是從實驗中產生并以一种清晰實驗結束，便是毫無用處的，充滿謬誤的，因為實驗乃是确實性之母”。科學給人以确實性，也給人以力量。只依靠實踐而不依靠科學的人，就象行船人不用舵与羅盤一樣。 當我們從列奧納多的方法轉到他的實際成果時，我們對他的見識不能不表示惊异。他預見到后來由伽利略加以實驗證明的慣性原理。列奧納多寫道：“凡是感官可以覺察的東西都不能自己運動……每一物体在其運動的方向上都有一個重量。”他知道落体的速度隨時間而增加，雖然他沒有找出落過的空間与時間之間的确切關系。 他很清楚地了解把“永恒運動”作為動力來源在實驗中是不可能的。在這方面，他走在布魯杰斯的史特維納斯（Stevinus of Bruges，1586年）的前面。他根据永恒運動不可能的知識，用虛速度的方法去證明杠杆的定律，這個原理，亞里斯多德早已知道，后來烏巴迪（Ubaldi）和伽利略也應用過。當一長度為L的長臂被一個較小的重量。迅速地以速度V拉向下時，另一端短臂l就緩慢地以速度u把較大的重量W向上舉起；這里沒有能量的得或失，每一端的能量都是重量和速度的乘積。于是： Wv＝wV． 而兩端的速度又与其杆臂的長度成正比例，因此 Wl＝wL 或W/w＝L/l， 即重量与臂長成反比例。列奧納多認為杠杆是基本的机械，其他机械都是杠杆變化与复雜化的結果。 他還重新發現了阿塞米得的液体壓力的概念；他證明在連通器中液体面有相同的高度，如以不同的液体裝入兩管之內，其高度与液体的密度成反比例。他還研究過流体力學；水通過注孔的射流，溝道內的水流，以及波浪在水面的傳播等。他從水上波談到空气里的波以及聲音的定律，并且認識到光也有許多類似的現象，因而波的理論也可應用于光。像的反射很象聲音的反射；反射角等于入射角，同把球擲向牆壁時所發生的情況一樣。 在天文學方面，列奧納多認為天体是一架服從确定的自然法則的机器。這比當時流行的亞里斯多德的見解是大大前進了一步；亞里斯多德認為天体是神圣不朽的，与經常在改變与毀坏的我們的世界有本質上的不同。列奧納多把地球叫做星，与其他的星星一樣，并且打算在他計划要寫的著作中說明地球也能象月球那樣反射日光。列奧納多的天文學雖然在細節上不免錯誤，但在精神上是正确的。 他認為事物早于文字，所以在有書籍記錄以前，地球身上已經帶有它的歷史的痕跡。在現今內陸高山上發現的化石，原來本生長在海水中，它們不可能在諾亞洪水的四十天中跑到現在的地位去；事實上把世界上全部海和云的水合起來，也不能淹沒地球上高山的頂。他說，一定有過地殼的變動，因此山岳就升高到新的地位。但這并不需要災難性的變化：“時間久了，波河（Po）就會在亞得里亞海中造出新的陸地，正如它過去淀積了倫巴第（Lombardy）大部分土地一樣。”這里我們看見地質學上天律不變學說的要點，在赫頓（Hutton）提出以前三百年已經出現了。 畫家与雕塑師的列奧納多，感到需要對人体构造有精确知識。他不顧教會傳統，弄到許多尸体，加以解剖。他的解剖圖不但精細正确，且是真正的美術作品。有許多張還保存在溫莎爾（Windsor）宮所藏的達·芬奇手稿之內。他說，“你們說你們宁肯看解剖表演而不肯看解剖圖。如果真有可能在一個人体上看到這几幅解剖圖所描寫的所有細節的話，那你們是對的。但是，實際上，你們對一個人体盡力觀察，也只能看到寥寥几條血管或得到這几條血管的知識。而為了對這些血管得到准确完備的知識，我已經解剖過十個以上的尸体了。” 從解剖學再往前走一步，就是生理學。在這一方面，列奧納多也遠遠走在他的時代的前面。他談到血液怎樣繼續不斷地建造整個人体，怎樣把材料帶到各部分，又把廢料帶走，好象火爐必須添柴与除灰一樣。他研究過心髒的肌肉并畫出了心髒瓣膜圖。這些圖似乎可以說明他了解心髒瓣膜的功能。他用水的循環來比血的運行。水由山流到河，由河流到海，再由海變成云，由云成為雨而回到山上。在哈維發現血液循環以前一百余年列奧納多似乎就已經懂得血液循環的一般原理了。他的藝術還把他帶到另一個科學問題，即眼睛的构造与其活動的方式。他制造了一個眼睛的視覺部分的摸型，并說明像如何在視网膜上形成。他拋棄了當代流行的見解：所謂眼睛發出的光線落在它所要看的東西上面。 他鄙視煉金術、占星術与降神術的愚蠢行為。在他眼中，自然是有規律的，非魔術的，受支配于不可改變的必然性。 以上所說已經足夠表現列奧納多·達·芬奇在科學史上的地位了。如果他當初發表了他的著作的活，科學本來一定會一下就跳到一百年以后的局面。猜測這种情況對人類的學術与社會進步的影響，當然是毫無用處的，但是，我們可以万無一失地說，如果真有這种情況發生的話，人類的學術和社會演變一定都會大不相同了。 列奧納多沒有按照他的原定計划把他在各种學科方面的研究成果整理成書，但是他個人的影響顯然是很大的。他是王公政客的朋友，也認識當時學術界的主要人物。他的許多思想無疑地由他們保留下來，后來幫助促進了科學的新發展。如果我們要在古今人物中選擇一位來代表文藝复興的真精神的話，我們一定會指出列奧納多·達·芬奇這位巨人。 宗教改革 在一個有著多方面的學術興趣的社會中，心理環境自然与一百年以前大不相同。事事都本著壓倒一切的得救動机去觀察的神學气氛已經被一個凡事都可用理性眼光去自由討論的比較獨立的觀點所取代了。世界仍然是正統派的；在各時代里出現的許多异端都遭到了有效的武力鎮壓，更正确地說是，占了上風的學說被承認為正統教義。但在十六世紀的初年，正統派自身也惊醒過來，一度擴大了自己的范圍：如果當初環境有利的話，愛拉斯謨所領導的宗教人文主義派本來很可以從內部對羅馬教會加以改革，使之開明化。 宗教改革的發展与意義，是一個复雜的問題，不容易加以歸納，但科學思想史對于這樣一個大變動的影響是不能不加以考慮的。宗教改革家有三個主要目標。第一，整頓由于有人濫用羅馬會議，由于許多僧侶們生活放蕩而遭到破坏的教律。第二，按照先前遭到鎮壓的某些運動的方針改革教義，并返回原始的質朴狀態。第三，放松教義控制，准許個人在一定程度上可以自由地根据圣經作出自己的判斷。 在三個目標當中，第一個目標深受人民的歡迎。因為它是針對著羅馬教會自己也承認的公開腐敗現象而發的。第二個目標也同樣重要，因為中古時代的思想方式仍然有很大力量，而改變与發展的觀念在中世紀還是陌生的。儀式与教義的改革，只有在人們相信這种改革有先例，而且有比羅馬教皇更高的權威（原始基督教會的信仰与實踐）做根据的時候，才能得到人們的擁護。就是在現在，也還不止一次地有人把“頭四個世紀”拿來做根据，可是從這些人的著作看來，他們對于這几個世紀并沒什么了解。 同我們有關系的主要是宗教改革者的第三個目標。它所以同我們有關系，是因為這是文藝复興的后果，也是這個運動中的人文主義因素的真正推動力。但和在革命里常見的情況一樣，學術問題被擱在一邊。如果真有人在這方面做一些工作的話，也只有宗教狂熱者或具有政治動机的日耳曼王公才可以做一點粗淺的工作，加爾文（Calvin）對于自由思想的迫害并不亞于羅馬的宗教法庭。幸而他沒有中世紀教會的權力做后盾；而宗教改革所造成的基督教界的分崩离析的局面，雖從許多方面看來是一件可悲的事，但到頭來還是間接幫助了思想自由的實現。 哥白尼 文藝复興以后，科學觀點的第一次重大改變，是尼古拉·哥白尼（Nicolaus Koppernigk，1473-1543年）完成的。他是數學家与天文學家。父親是波蘭人，母親是德國人。他的姓后來用拉丁語寫成Copernicus。在當時的觀察所要求的精确度范圍以內，希帕克和托勒密的地球中心說用來解釋事實是相當成功的。從几何學的觀點看來，這個學說的唯一弱點是它的均輪与本輪的繁复性。可是在這學說的后面，有兩大支柱：一是常識的感覺（大地是万物向它墜落的堅實不動的基礎），一是亞里斯多德的權威。一般人以為大地在他們的足下靜止不動，雖然有些人想象它是浮在宇宙中心的球。因此哥白尼必須維護兩個命題：埃克番達斯關于地球繞自己的軸周日自轉的主張及阿利斯塔克關于地球繞太陽周年公轉的主張。哥白尼的反對者，從科學与宗教兩方面而來。如果地球圍繞自己的軸旋轉，向上拋出的物体下落時豈不要落在拋出點的西面嗎？松動的物体不是會飛出地面，而地球本身不是會有分裂的危險嗎？地球既然繞太陽運行，那么，恒星如果不是遙遠到荒謬的地步——即令還不是不可想象的地步——的話，恒星間相互的位置看起來不是會變動不定嗎？ 要對付當時認為完全合理的這些論据，并提出一個相反的理論，不但需要有极大的獨創才能，而且需要有某种哲學觀點，以便為自己的學說辯護。那時，亞里斯多德的經院哲學獨霸思想界已有一個世紀，在阿爾卑斯山以北，只有奧卡姆的唯名論是它的有力的對手；但柏拉圖的唯心主義的唯實論，特別是經圣奧占斯丁解釋的，還在意大利存留著。新柏拉圖主義里面，有濃厚的畢達哥拉斯成分。它喜歡用數的神秘諧和或單位空間的几何學安排去解釋宇宙。因此畢達哥拉斯派与新柏拉圖派總是要在自然界中尋找數學關系，關系愈單簡，從數學上看來就愈好，因而從這個觀點來看也就愈接近于自然。而且，在當時有著作傳世的古代人中，只有畢達哥拉斯認為地球是圍繞一團中央火運行的。因此，文藝复興時期的科學，雖然主要是靠了從歐几里得和別的希腊數學家那里得來的方法成長起來的，但是同時還存在有形而上學的成分。 在十五、十六世紀，當人心被新舊思潮所激動的時候，具有這种畢達哥拉斯成分的柏拉圖主義又在意大利复活了。米蘭多拉的約翰·皮科（John Pico of Mirandola）教人用數學去解釋世界，波倫亞大學的數學和天文學教授馬利亞·德·諾瓦腊（Maria deNovara）批評托勒密体系太繁复，不合于數學諧和的原理。 哥白尼在意大利住了六年，成了諾瓦腊的學生。他說他仔細研究過他找得到的一切哲學家的著作，并發現：据西塞羅說，希塞塔斯（Hicetas）認為大地是動的……普盧塔克說，有其些別的人也持有同樣的見解。……當我從這里覺到有這种可能的時候。我自己也開始思考大地的運動了。……經過長久的多次的觀察之后，我最后發現，如果除了地球的自轉之外把其他行星的運動也考慮在內，并計算出其他行星的公轉和地球的公轉，我們就不但可以由此推出其他行星的現象，而且還可以把所有的行星、天球以及天本身的次序与大小都聯系起來，以致在任何一個部分里，改變一件東西，就必然要在其他部分及整個宇宙中造成混亂。因為這個緣故……我愿意采納這個体系。 哥白尼描寫他的宇宙理論如下： 首先，存在著包羅它自身与万物的由恒星組成的天球，因為這個緣故，它是不動的；事實上它是宇宙的間架，別的一切星星的位置与運動都是對它而言的。雖然有人以為它以某种方式運動，但我們認為，它看起來好象在運動的另一個原因就在于我們的地動說。在運動著的天体中，第一是土星，三十年繞日一周。其次是木星，十二年一周。再其次是火星兩年一周。第四是每年一周的軌道，我們說過其中包含地球，加上本輪式的月球軌道。第五是金星，九個月一周。水星占第六位，八十天一周。處在這些行星中間的是太陽。在這极美麗的廟堂中，誰能把這個火炬放在更好的地位，使它的光明同時照到整個体系呢？有人把太陽叫做宇宙的燈，有人叫做宇宙的心，更有人叫做宇宙的統治者，都沒有什么個适當。特里斯梅季塔斯（Trismegistus）稱它為可見的神，索福克勒斯叫它做埃勒克特腊（Electra），即万物的心。這些稱號都很正确，因為，太陽就坐在皇帝寶座上，管理著周圍的恒星家庭。……這樣，我們就發現在這樣有秩序的安排下，宇宙里有一种奇妙的對稱，軌道的大小与運動都有一定的諧和關系。這樣的情形是用別的方法達不到的。 由此可見哥白尼心中最重要的問題是：行星應該有怎樣的運動，才會產生最單簡而最諧和的天体几何學。從上面所引用的一段話，以及附圖看來，他接受了古人的這一見解：恒星固定在一個天球上面，但有某种證据表明外面的圓周是指同無限空間搭界的天球里面的凹面。哥白尼認識到他把行星運動的座標參照系由地球移到恒星上去了。這就牽涉到物理上和數學上的一場革命，而且足以摧毀亞里斯多德的物理學与天文學。托勒密認為地球如果在動就會分裂為碎片，哥白尼答辯說，天球如果在運動，分裂的危險更大，因為它的周邊更大，因此如果它運轉的話，速度一定更快。這是一個物理的推論，但哥白尼著重的是數學的諧和。他懇求數學家接受他的見解，理由是他的体系比托勒密所說的均輪和本輪，即大体圍繞地球運行時所遵循的均輪和本輪簡單得多。 1530年左右，為了敘述他的研究成果，他寫了一篇論文，同年以通俗的形式發表了這篇論文的提要。教皇克力門七世表示贊許，并要求作者將全文發表。一直到1540年，哥白尼才答應了這個要求；到1543年，這本書的第一冊印刷本送到他面前的時候，他已在臨終的病床之上了。 哥白尼的体系的胜利是姍姍來遲的。有少數數學家，如約翰·菲爾德（John Field），約翰·迪伊（John Dee），雷科德（RobertRecorde）与夫里希斯（Gemma Frisius）接受了這一体系，第一個英國的信從者迪杰斯（Thomas Digges）還對于哥白尼的体系作了一個重大的改進，用布有恒星的無限空間，去代替不動的恒星天球。但是一直到伽利略把他新發明的望遠鏡指向天空，發現木星及其衛星，好象是一個縮小了的太陽系的時候，哥白尼的理論才聲名大著。 哥白尼教人用新的眼光去觀察世界。地球從宇宙的中心降到行星之一的較低地位。這樣一個改變不一定意味著把人類從万物之靈的高傲地位貶降下來，但卻肯定使人對于那個信念的可靠性發生怀疑。因此，哥白尼的天文學不但把經院學派納入自己体系內的托勒密的學說摧毀了，而且還在更重要的方面影響了人們的思想与信仰。 由此產生的疑懼不安，是不奇怪的。當時歐洲正在宗教問題上有所爭執，但所爭論的題目并不牽涉更深邃的問題。兩方面都接受一种宗教哲學，這种哲學給人以高貴的地位，并且使人感覺在這個世界上生活是安适的，因為大家都同意這個世界是為他們的根本利益而創造的，雖然造物的直接表現有時好象是不必要地神秘。而且，當時最好的科學意見，是反對這個新体系的。羅馬和日內瓦都認為是异端的布魯諾等革命知識分子或許贊成哥白尼的見解，但比較謹慎的哲學家都敬而遠之。布魯諾也相信宇宙是無限的，而星星則散布于無盡的空間里。布魯諾是熱忱的泛神論者，公開地攻擊一切正統的信仰。他受到教會法庭的審判，不是為了他的科學，而是由于他的哲學，由于他熱中于宗教改革；他于1600年被教庭燒死。 依照當時的習慣，對于歐洲的學術及精神生活負有責任的人們，躊躇不前，不敢接受這個天文學說，是完全理所當然的，因為這個學說可能破坏他們自己最深的信念，并且象他們所想的那樣，還可能使他們負責保護的不朽靈魂陷于危險。當伽利略帶著滿腔熱忱到教庭去宣傳這個學說的時候，沖突使無可避免了。當時的學術界主要屬于亞里斯多德派。他們催促教士們采取行動。果然。在1530年對這個新學說表現了開明的興趣的教廷，到1616年就禁止伽利略說話，并且由紅衣主教柏拉明（Bellarmine）宣布哥白尼的學說是“錯謬的和完全違背圣經的”；哥白尼的書在未經改正以前不許發行，但是這個學說還可以當作一個數學假說來講授。1620年蓋塔尼（Gaetani）主教按照這樣的方針對這本書作了小小的改變。停刊的命令一直沒有得到教皇的批准；1757年就取消了這個命令，1822年太陽就得到教庭的正式裁可，成為行星系的中心。 惠威爾對于這件事有過明白而公正的評述，但晚近的作家對于伽利略因為維護哥白尼學說而受到的迫害，卻有些過分夸張。正象怀德海所說： 在發生三十年戰爭和荷蘭的阿爾發（Alva）事件的那三十年中科學家所遇到的最坏遭遇就是，伽利略在平安地死于病榻以前，受到体面的軟禁与輕微的申斥。 自然史、醫學与化學 普林尼以后就沒有人研究動物和植物了。十六世紀里有六位博物學者重新拾起這一工作。他們是：沃頓（Wotton，1492-1555年）、貝隆（Belon，1517-1564年）、朗德勒（Rondelet，1507-1566年）、薩維阿尼（Salviani，1514-1572年）、格斯內（Gesner，1516-1565年）与阿德羅范迪（Aldrovandi，約1525-1606年）。他們主要是想恢复“古代學術”。至于博物學家進行的許多新觀察，那是以后的事。 文藝复興期間興起了一個醫學人文主義學派，他們的目的是促使人們把注意力從多半是由希腊著作的注釋家（一部分經過阿拉伯人的轉遞）得來的中世紀醫學，轉移到這門學科的源頭，即希波克拉底和蓋倫的著作上去。這個運動無疑大大增進了人們的知識，但是在這些知識系統化了之后，醫生們又回到過分依賴權威的道路上去了。 這一階段過去之后，人們又開始觀察、思考与實驗。有一個時候，醫學与剛從煉金術中脫胎出來的化學發生親密的聯系，因而出現一個研究化學的醫學學派，后來被稱為醫藥化學家。 阿拉伯的化學与煉金術在中世紀后期傳到歐洲，影響了羅吉爾·培根等人的工作。阿拉伯人采納并修改了畢達哥拉斯的理論：基本元素應當到原質或特質中去尋找，而不應該到物質中去尋找。他們相信基本的原質是硫（即火），汞（即水）和鹽（即固体）（參看73頁）。這個理論与阿拉伯的其他學術同時輸入歐洲。十五世紀后半期多明我會僧侶瓦郎提恩（Basil Valentine）對這個學說大力加以鼓吹。 在研究這個理論時，我們必須了解，象希腊人的四元素說一樣，這個學說是由于要解釋火的神秘作用而產生的。這里的“硫”并不是指具有一定原子量和化學性質、我們稱之為硫的那种物質，而是指任何物体中可以使這個物体燃燒和燃燒一空的那個部分，“汞”是指可蒸餾成液体的那個部分，“鹽”是固体的殘渣。這些原質之外，瓦郎提恩更加上一個生基（Archaeus），別的煉金家加上一种“天德”，即決定包括化學變化在內的宇宙的一切現象的宇宙統治者。文藝复興時期化學帶到醫學中去的，便是這一類觀念。 現在我們來談談一位富于冒險精神的人物：霍亨海姆或帕腊寒耳蘇斯（Theophrast von Hohenheim or Paracelsus，約1490－1541年）。這位瑞士醫生，是首先擺脫古典正統的蓋論學派的人士之一。他在蒂羅爾（Tyrol）礦場一視同仁地研究了一些岩五、礦物、机器發明以及与礦工生活和環境有關的情況、意外事故和疾病。1514至1526年間他在歐洲許多地方流浪，研究各國的疾病与其治療的方法，以后作為一個醫學教員，在巴塞爾（Basle）住下來，那里人們按照羅馬時代一位大醫生塞耳蘇斯（Celsus）的名字給他起了一個新名字，但他接受這個名字時顯然很勉強。他在巴塞爾受到醫藥界特權階級的反對，在那里住了一年就离開了。 作為一個醫生，他拋開了蓋倫和阿維森納，而把他自己的觀察与實驗的結果應用到醫療問題上。他說：“人們靠內心的默想，絕不會知道万物的本性……”。關于醫生，他說，“眼所看見的，手所接触的，才是他的老師。”科學是在神創造的万物里尋找神，醫學是神給与人的贈品。 霍亨海姆在把化學應用到醫學上去的時候，有許多化學上的發現。例如，他認識到空气的复雜性，把它叫做“混沌气”（Chaos）；他在“硫”這個總稱下描寫了他得到的一种“礬精”，這顯然是醚。他說，“這個東西有可愛的气味，就是雞也喜歡吃，雞吃了之后就睡一會，但醒來不受損害”。可怪的是醚的麻醉性雖被發現，卻不為人所看重。首先明白敘述利用礬油（即硫酸）与酒精的作用制造醚的過程的人是科達斯（Valerius Cordus，1515－1544年）。他是醫生和植物學家。与煉金家不同，他對于制備的過程有明确的敘述，說明他已由煉金術進入化學了。 帕腊塞耳蘇斯的追隨者与蓋倫派不同之處是把化學藥品應用在醫療上。不消說，他們醫死了許多人，但這樣他們至少進行了實驗。他們發現了許多有价值的藥品，因而附帶地增進了化學的知識。比林格塞奧（Vannoccio Biringuccio）對礦物學進行了研究，開辟了地質學的道路。他于1540年在威尼斯發麥了他的《火焰術》，說明他對礦石、金屬、和鹽類有一定的實際知識。后來，在約阿希姆斯塔爾（Joachimsthal）礦工作的阿格里科技（Agircoia，1490-1555年）在巴塞爾發表了《金屬學》，對《火焰術》的很多內容都加以利用。范·赫耳蒙特（van Helmont）也做了一些重要工作。他是一位神秘主義者，1577年生于布魯塞爾。和帕腊塞耳蘇斯一樣，他也把科學和宗教聯系起來。他認識了許多气体物質。他根据霍亨海姆的“Chans”一詞，創立了“gas”一詞來稱呼气体。他把四种元素減少到一种，并且象泰勒斯一樣，認為這种單一的元素就是水。他在量過的干土中种了一株柳樹，只澆上一些水，到了五年以后，這株柳樹的重量增加了164磅，而土質的損失僅有2盎司。這表明柳樹的新物質差不多全部是由水生成的。在一百多年以后，英根豪茨（Ingenhousz）与普利斯特列（Priestley）證明綠色植物從空气中的二氧化碳吸收碳素以前，這种看法一直盛行不衰。 最先把新的物理知識應用到醫學上去的是散克托留斯（Sanc-torius，1561－1636年）。他把伽利略溫度計加以改良，并且用這种溫度計來測量人体的溫度。他還設計了一种比較脈搏速度的儀器。他用天秤來量他自己的体重，以研究体重的變化，并發現單是暴露在陽光中就可以減少体重。他認為這种体重的減輕是看不見的發汗造成的。精确的天秤也許是煉金家遺留給后來的化學家和物理學家的最好的遺產。 弗蘭蘇瓦·杜布瓦（Francois Dubois，1614－1672年）——他的為人熟悉的拉丁名字是弗蘭西瑟斯·西耳維斯（FranciscusSylvius）——研究了范·赫耳蒙特的著作，把化學應用于醫學，創立了一個确定的醫藥化學學派。他認為人身的健康依賴于体內的酸性或鹼性的液体。這兩种液体結合成一种比較緩和的中性的物質。化學和醫學都采用了這個理論。這個理論有重大的歷史上的重要性，因為這是第一個不以火的現象為根据的普通化學理論。它引導勒默里（Lemery）与馬克爾（Macquer）把酸類与鹼類明白地區分開來。正是由于認識到不同物体中這些相反的性質及其互相結合——有時，這种結合還十分猛烈——的傾向，人們才形成化學吸力或親合力的觀念。也是由于看到中性物質以這种方式形成，人們才斷定一切鹽類都是酸与鹼化合而成的。這是把化合物按一系列類型加以分類的先聲。這個理論對于十九世紀有机化學起了极大的推動作用。 解剖學与生理學 反對人体解剖的偏見，在歐洲流行頗久，直到十三世紀蓋倫与其阿拉伯的注釋家的著作出現以后，人們才重新開始研究解剖學。最早一位出色的人物是蒙迪諾（Mondino）。他死于1327年。差不多就在他的工作成果發表以后，這個科目就變成千篇一律的了。雖然大學的正規醫科課程里都有解剖課，但是這种解剖工作都嚴格依照蓋倫、阿維森納或蒙迪諾的教本進行的，而已也是為了用例證說明這些教材才進行的，根本不想增加知識。因此，解剖學在十五世紀的最后十年以前，一直沒有什么進步。只有列奧納多的禮記記載了一些新的發現，而他的札記對當代人卻沒有產生普遍的影響。到十五世紀最后十年中，曼弗雷迪（Manfredi）才寫了一本專著，原稿還保存在博德利亞（Bodleian）圖書館內。書中記載了各名家工作成果的比較和一些新的觀察結果。不久以后卡爾皮（Carpi）對解剖學也有一些貢獻，但現代解剖學和生理學到讓·費內爾（Jean Fernel，1497-1558年）才算真正開始。他是醫生、哲學家、數學家，1542年發表了《物理奧秘》。這以后有維薩留斯（Andreas Vesalius，1515-1564年），他是法蘭德斯人，在盧万与巴黎受過教育，并在帕多瓦（Padua）、波倫亞和比薩教過書。他背叛了蓋倫，于1543年發表了《人体結构論》。這本解剖學著作不以蓋倫和蒙迪諾的學說為依据，而以他自己在解剖過程中所看見的和能夠表演的現象為根据。他在這方面有不少貢獻，他對骨、脈、腹、腦各器官的研究尤為出色。他大体上接受了蓋倫的生理學，但也敘述了他自己在動物身上進行的一些實驗。他的著作引起了人們的非難。憤激之余，他就在1544年拋棄了研究工作，去擔任查理五世的御醫。 十六世紀結束以前，解剖學就已經擺脫了古代權威的束縛了。這是生物科學中擺脫古代權威的束縛最早的一門。生理學擺脫這种束縛比較遲，因為蓋倫的學說阻攔了道路。我們說過蓋倫認為動脈血与靜脈血是心髒所推動的一漲一落的兩股潮流。一個把“生命元气”（Vital Spirit）帶到人体的各种組織中去；一個把“自然元气”（natural spirit）帶到身体的各种組織中去。正如福斯特所說： 現今我們對于身体的任何作用与過程的看法，都以這樣一個事實為其基本根据：身体內每一組織單位的生命都有賴于這個身体直接間接地浸漬在血液中。動脈血帶著氧到那里，而靜脈血又把活動所造成的物質帶走。我們應記住按照蓋倫的理論是不可能形成這樣的見解的，因為他認為每一組織都有兩种不同的血液一漲一落，來往其間，一种在靜脈中運行，另一种在動脈中運行，完成兩個不同的目的。我們還應記住，蓋倫這种關于靜脈与動脈的用處的學說与蓋倫關于心髒的作用的學說是分不開的……血經過看不見的隔膜孔道由心髒的右邊神秘地轉移到左邊……。如果采取這個看法，我們立刻就可以看出，從學術上來說；關于人体心髒的机制的真正學說，的确仿佛是全部生理學的心髒。 塞爾維特（Michael Servetus）是阿拉貢（Aragon）的醫生与神學家。他因為持非正統派的意見，為加爾文所定罪，焚死于日內瓦。他發現血通過肺循環，但這种循環的机制以及心髒在維持血流方面的功能，雖然在1593年經克薩皮納斯（Caesalpinus）提出一些巧 妙的富于啟發性的見解，但直到威廉·哈維（William Harvey，1578－1657年）“專心于活体解剖”時，才向人們揭露出來。 1578年哈維生于福克斯通（Folkestone）。他是肯特郡（Kent）的一個富農或小紳士的儿子。在岡維爾（Gonville）和劍橋的加伊斯（Caius）學院學習之后，他去外國游歷了五年，大部分時間在帕多瓦。二十四歲時他回英國開業行醫。弗蘭西斯·培根做過他的病人。他擔任過詹姆斯一世的御醫。當時有不少婦女被控告施行妖術，當代這位最富于現代精神的生理學家的職務竟然是負責對這些婦女進行醫學檢查。幸而，他檢查出這些女人都沒有什么生理上的异狀，因而這些婦女都被無罪開釋了。哈維与查理一世也极親密。國王把溫索爾鹿苑和漢普頓宮的產品交給他，供他實驗，并且同他一起觀察過小雞在卵中的發育，及小雞的活的心髒的跳動。在這位英王第一次遠征時，哈維也隨軍出征，在邊山（Edge－hill）之戰時，他是王子們的保護人。据說當戰爭力酣時他還坐在樹下讀書。他隨他的主人退休回到牛津，做了一些時候麥爾頓市立學校的校長。他所寫的討論心髒的書《心血運動論》于1628年出版。這本書篇幅雖然不大，但包含了作者多年來對于人与活的動物觀察的結果，發生了极大的影響。這本書出版后，蓋倫的生理學立刻就顯得過時了，可是据說，正是由于他离開了蓋倫的生理學，“他的業務也受到很大的損害”。 哈維指出，如果我們拿每一次心髒跳動所送出的血液數量与半小時內心髒跳動的次數相乘，我們就可以發現在這個時間內心髒所輸送的血量，与全身所有的血一樣多。他于是推斷說，血液一定是設法從動脈流到靜脈里，然后再回到心髒： 我開始考慮是不是有一种循環的運動。后來我發現實際情況就是這樣；最后我看到靠了左心室的作用流入動脈管的血液被分布到全身和身体各部分；正象靠了右心室的作用流入右肺動脈管的血液流經兩肺一樣。然后它經過靜脈管，沿腔靜脈回到左心室，象上面所說過的那樣。這樣的運動也許可以叫做循環。 哈維達到這個重要的觀念，不是靠了思辨，也不是靠了先驗的推理，而是靠了一系列步驟，每一步驟又都是根据利用解剖方法對心髒所進行的觀察，或者如他自己所說的，根据“反复的活体解剖”。正象維薩留斯創立了現代解剖學一樣，哈維也把生理學放到觀察与實驗的正确道路上來，使現代內科与外科醫學成為可能。 要領會哈維的工作的重要性，我們必須把他的工作和他的前輩与同時人的工作比較一下，這些人在解釋身体的功能時都求助于什么天然元气、生命元气和血气。哈維很少提到這些觀念，他把循環問題看做是一個生理机制問題，并按這個想法來解決問題。他的第二部書《動物的生殖》，出版于1651年，是亞里斯多德以后在胚胎學上貢獻最大的一部著作。 哈維死于1657年。他沒有子女，遺囑把他的產業捐贈給皇家醫學院用于“發現并研究自然的秘奧”。 在哈維發現血液循環之后，不久又發現了把消化所得的養分帶到血流中去的乳糜管和淋巴管，足以補充前一發現。但是，一直到把新發明的顯微鏡用到生理學上的時候，他的工作才算完成。在利用顯微鏡看見纖細的組織以前，人們都以為動脈把血液輸到肌肉里去，再由靜脈從肌肉里把血液收集回去。肌肉被認為是一种無結构的主質（Parenchyma）。 复顯微鏡發明干1590年，發明人大概是詹森（Janssen）。早期的复顯微鏡在高倍率時所生成的像，是歪曲而帶顏色的。1650年左右單透鏡改進之后，便有了很有用的研究儀器。 1661年，波倫亞的馬爾比基（Malpighi）用顯微鏡研究了肺的結构。他發現气管分支的末端是一些膨脹開來的空气管，在這些空气管的表面上分布有動脈与靜脈。最后，他在一個青蛙的肺上，發現了動脈与靜脈之間有毛細管連結著。他說：“因此，感官明白告訴我們，血在彎彎曲曲的管中流動，不是傾注于空間，而總是裝在小管子中，血液所以能分散于周身是由于血管的多重彎曲的緣故”。 馬爾比基還用顯微鏡研究了腺与人体的其他器官，對于我們認識它們的結构与功能，有很大的貢獻。哈維證明血液穿過組織流動，馬爾比基發現組織是什么，血液怎樣在其間流動。 他對于現代胚胎學的建立，也有許多貢獻。亞里斯多德觀察過小雞怎樣在卵中成形。法布里夏斯（Fabricius）等人重新進行了這种觀察，哈維晚年也進行過這樣的觀察。但最先描寫雞卵中的一個不透明的白點在顯微鏡下變成小雞的變化過程的是馬爾比基。他的工作由雷汶胡克（A．van Leeuwenhoek，1632－1723年）繼續推進。他用單顯微鏡研究了毛細管循環和肌肉纖維。他觀察了血球、精子与細菌，并繪出了它們的形象。 肌肉運動的机制在1670年左右，首先由波雷里（Borelli）加以充分的研究，大致与此同時格里森（Glisson）研究了肌肉的過敏性。格里森駁斥了肌肉動作時由于充滿“動物元气”而膨脹的意見。他證明肌肉不但沒有膨脹，實際反而縮小了。他還寫了一本討論佝僂病的書，敘述他對多塞特郡（Dorset）儿童病狀的觀察結果。 研究血液循環自然要遇到呼吸及其与燃燒的相似性的問題。雖然在歷史上這個問題有一部分是后來的事，但我們也不妨在這里提一下。1617年，弗拉德（Fludd）把一個玻璃器皿倒立在水面上，在器皿里燃燒一些物体，結果，器皿內的空气体積有了一定縮小，接著火焰就熄滅了。 波雷里應用伽利略、托里拆利和帕斯卡爾的物理學，闡明了呼吸的机制，證明動物在真空里會死去。波義耳（Robert Boyle，1627-1691年）、胡克（Robert Nonke，1635-1703年）与洛厄（Ri-chard Lowel，1631－1691年）等人也研究過這些問題；證明空气不是純粹的，而含有一种活躍的成分，“硝气精”，是呼吸与燃燒都需要的，這顯然就是現代人所說的氧气。法國人萊伊（Rey）發現金屬燃燒后重量增加，他認為這是与“硝气粒子”結合的結果。至于呼吸，胡克證明，如果把一股气流不斷地吹到肺的表面上去的話，胸壁的運動對于維持生命就不是必要的。勞爾在1669年發表的《心髒論》中宣布了他的發現：血的顏色由深紫到鮮紅的變化（這變化是由靜脈血變成動脈血的標志），不象我們所設想的那樣是在左心室里發生的，而是在肺里發生的。他利用胡克的人工呼吸實驗，弄清顏色的改變完全是由于血液在肺中和空气接触，吸收了一些空气的緣故。馬約（John Mayow）在1669年發表、1674年再版的一本書中，把這方面的大部分研究成果加以總結，還加上了他自己的一些研究成果。他闡明了不久以前關于呼吸与燃燒的研究成果并且闡明了呼吸与燃燒同硝的關系。他說：“火藥所以很容易自己著火，是由于其中有易燃气的顆粒……含硫物只有在空气給它帶去的可燃气的幫助下才能燃燒”。小動物放在密閉的器皿中會死去，如果在里面放上一支燃著的蜡燭，這個小動物就死得更快。“事情看來很清楚，動物把空气中某些生命必需的質點用盡了，……空气中含有生命所絕對必需的某种成分，這种成分在呼吸時進入血液里去。”他追隨勞爾之后推斷這种成分就是“硝气精”，它与“血中的鹽硫質點結合起來就使血發熱”。這一切健全的研究成果后來被人遺忘了，直到一百年以后方由拉瓦錫重新發現。 洛厄還把一個動物的血輸入到另一個動物的靜脈里去，雷恩（Wren）也進行過這個實驗。洛厄還和威利斯（Willis）一起進行過腦神經的解剖研究。這樣，我們的話題就轉到大腦和神經系統的生理學在當代的發展上來了。 維薩留斯接受了當時流行的意見，認為食物在肝里獲得了“天然元气”，到了心髒里天然元气變為“生命元气”，在大腦中成為“動物元气”，“動物元气是最活潑最精微的東西，事實上就是一种性質，而不是實在的東西。一方面，大腦利用這种元气來發揮主要靈魂的作用，另一方面它又不斷地利用神經把這种元气分布給感官与運動的工具。”他指出把某個神經切斷或緊縛，就可以使某個肌肉不起作用。 “但是”，他說，“大腦怎樣能執行它的想象、推理、思想与記憶的功能……我一點也不知道。我也不相信利用解剖或某些神學家的方法可以有更多的發現，這些神學家認為禽獸根本就沒有推理的能力，事實上根本就沒有我們所謂的主要靈魂的各种能力。可是就腦的結构來說，猴、犬、馬、貓以及我檢查過的一切四足動物，乃至鳥和許多魚類，它們的腦差不多在每一特點上，都和人腦相似。” 另一方面，范·赫耳蒙特卻認為植物与禽獸沒有靈魂，它們只有“某种生命力……這是靈魂的前驅”。在人類，有感覺的靈魂是一切身体功能的總管。它通過它的奴仆“生基”（arohaei）而工作，這些生基又利用与釀酒所用的酵母相類的東西直接作用于身体的各种器官。靈魂住在胃的生基里，好象光存在在燃著的燭里一樣。有感覺的靈魂是要死的，但与不死的心靈同存在于人身。范·赫耳蒙特是一位优秀的化學家，但他的思辨的生理學不可能增進知識。 他所想象的“有感覺的靈魂”与“不死的心靈”，和“動物元气”迥然不同，而相當于我們現在所說的神經組織的活動。哲學家笛卡爾所說的“理性的靈魂”也是這樣。以后我們還要更充分地說明，正是由于把兩者區別開來，笛卡爾才能夠接受并利用關于神經現象的最嚴格的机械概念。 同時西耳維斯把通過化學實驗得來的知識應用到生理學上去。他和范·赫耳蒙特一樣，把活的人体內發生的許多變化看做是發酵作用。但范·赫耳蒙特以為發酵是由于一些微妙的作用力，其效果与一般化學變化完全不同，西耳維斯則否認這一區別。在他看來，生理的發酵和把酸傾注到白堊上時所發生的沸騰現象是同類的。所以他和范·赫耳蒙特的唯靈論的見解相反，主張從化學的觀點去研究生理學。因此，他和他的學生能夠在消化器官的研究上得到有益的進展，不過，這种觀點在當時對于闡明神經現象卻不能夠有很大的幫助。 事實上，腦和神經系統的生理學在十八世紀以前就很少進步。1669年，斯坦森（Stensen）對于早期的思辨提出的批評是再好也不過了。他指出腦的解剖有很大的困難而且還缺乏健全的解剖知識，他跟著說： 很多很多的人以為一切都很清楚了。這些人信心十足，信口雌黃，制造并發表了關于大腦及其某些部分的用處的故事，而且講得煞有其事，仿佛他們親眼看見這樣一部值得稱贊的机器的結构，并且探得了偉大造物者的秘密似的。 斯坦森自己的貢獻，比他所諷刺的哲學家和醫生都要多些。他根据解剖所得的結果，提出了一個极富于啟發性的見解，成為十九世紀最后几十年的某些發現的先聲： 如果我現在所說的白色物質的确完全是（從大多數地方看來它好象是）纖維性的組織，我們就必須承認這些纖維是按照一定的圖案排列起來的，不同的感覺与運動毫無疑問就決定于這种排列。 植物學 植物藥品在醫療上的應用，引起人們研究植物的興趣，這門科學原來是寺院花園內傳統學問的一個部門。中世紀的象征主義遲遲不愿放松對植物學的控制。在植物學中，這种象征主義以“表征”理論的姿態出現，認為植物的葉的形狀或花的顏色都是造物者給這种植物指定的用途的標記。 文藝复興以后，生活更加有了保險，財富也增加了，藝術感情也發達起來，人們也就紛紛設立起私家花園和菜園，更加普遍地种植起花草樹木菜蔬來了。因此，一半由于藥草的需要，一半由于對天然界的好奇心，以及更加愛好顏色和美，在十六世紀里，植物知識有了很大發展。 植物園于1545年先后在帕多瓦、比薩、萊登（Leyden）等地相繼設立，由探險家和冒險家帶回的罕見花木都保存和培植在那里。醫學界不久就有了自己的藥圃及藥品蒸餾所。每個藥劑師協會都有自己的藥圃，其中之一就是1676年前后倫敦藥劑師協會所設立的藥圃，現時還存在于切爾西（Chelsea）。 中世紀植物學家——如大阿爾伯特与魯菲納斯——的工作，久已被人遺忘，現在還得從頭來。首先撇開古代著作中的描寫，而根据自己的觀察對自然界作准确描寫的是科達斯（Valerius Cordus，1515—1544年）。大致就在這時候，開始出現一些“本草書”，這些本草書主要是根据第奧斯科理德的著作寫成的，其中敘述了一些植物与其醫學性質和烹調性質。在有些書內，圖畫与正文頗有出入，后期出版的常常比較准确。1551至1568年威廉·特內爾（William Turner）發表了一种本草書，1597年，約翰·熱拉爾（John Gerard）發表了另外一种本草書，但不那么精确。特內爾是一位早期的田野博物學家；熱拉爾后來做了伯利（Burghley）勳爵的斯坦福德城新宅花園的管理人。 科爾切斯特的吉爾伯特 科爾切斯特的吉爾伯特（William Gilbert of Colchester，1540-1603年）使用了實驗的方法。他是劍橋大學圣約翰學院的研究生，皇家醫學院的院長。在《磁石》一書中，他搜集了當時有關磁与電的知識，并加入他自己的觀察結果。磁針似乎是在十一世紀末由中國人首先發現的。此后不久，由穆斯林海員應用于航海，到十二世紀磁針便流行于歐洲了。十三世紀帕雷格倫納斯（Peter Peregrinus）對磁針作過觀察，但被人遺忘了。 吉爾伯特研究了磁石之間的吸引力并證明磁針自由懸挂時，不但象在航海羅針中那樣大致指著南北，而且在英國，它的北极還略向下傾，其傾角則隨緯度而不同。這种磁傾現象在1590年左右也為儀器制造者諾爾曼（Norman）所發現。吉爾伯特指出他的結果對于航海有很大重要性，并且根据他對磁針方向的實驗，斷定地球本身的作用必然家一個大磁石，它的兩极与地理上的兩极接近，但不完全重合。磁石方向或磁偏角隨時間的變化，稍后（1622年）為岡特爾（Edmund Gunter）所發現，他查出在42年內改變了5度。吉爾伯特說，一個均勻磁石的磁力強度和磁場与其質量成正比例。這好象是第一次認識到質量，而不提重量，質量的概念很可能是這樣傳給刻卜勒和伽利略，并由他們傳給牛頓的。 吉爾伯特還研究了有些物体如琥珀磨擦時所產生的力。他根据希腊詞nYEKTpoV（琥珀）創立了electricity（電）這個名稱。為了測量這些力的大小，他用一根輕的金屬針，平衡在一點上，并增加已知物体的數目以便看出其效果。除了實驗之外他還對磁与電的原因提出一些思辨性的見解。他以為磁石具有象靈魂那樣的東西，而地球的靈魂即是磁力。他從希腊哲學借來以太——即非物質的影響——的觀念，認為這种影響是帶磁或電的物質作為“磁素”發出來的，它能包羅鄰近的物体，并把它們拖向自身。他還把這個觀念擴大用來解釋重力，即把石頭拖向地面的力。他又半神秘地把這個觀念應用到太陽和行星的運行上去。他認為每個球体都有一個特殊的精神在里面，并彌漫于四周，行星的軌道及宇宙的秩序，就是由這些精神的彼此作用而決定的。他接受了地球繞自己的軸而自轉的見解，這個他也用磁力來解釋；但他卻不相信地球圍繞太陽運行。 吉爾伯特是伊麗莎白和詹姆斯一世的御醫；事實上女王還獎給他以年金，使他有閒暇進行研究。這是英國王室很早就重視科學實驗的一個顯著例子。培根在他的《新工具》里提到了吉爾伯特的工作，認為這是他所鼓吹的實驗方法的一個例子。 弗蘭西斯·培根 弗蘭西斯·培根（Francis Bacon，1561－1626年）是英國的國務大臣。他深感經院哲學不能增進人類對于自然的知識与支配自然的能力，且看出亞里斯多德的“最后因”于科學毫不相干，于是就著手去研究一种新的實驗方法理論。為了“把人類的能力和偉大气魄的界限推到更遠的地方”，他規划出一條可以更有把握地朝征服自然的方向前進的道路。他認為只要記錄下一切可以得到的事實，進行了一切可能進行的觀察和一切可行的實驗，然后再按照他表述得還不十分完善的規則，把結果匯集起來編成表格，就可以看出現象間的關系，而且也可以差不多自然而然地找到表達這些關系的法則。 這個方法的缺點是很明顯的，批評它也是很容易的。因為要觀察的現象太多了，要做的實驗也太多了，因此，科學的進步很少是用純粹的培根方法去完成的。在早期階段，洞察力与想象必定先發生作用；然后根据事實形成一個初步的假說，這個心理過程就叫做歸納；然后再用數學的或邏輯的推理演繹出實際的推論，并用觀察或實驗加以檢驗。如果假說与實驗的結果不相符合，我們必定要重新猜度，形成第二個假說，如此繼續下去直到最后得到一個假說，不但符合于（或如我們常說的能夠“解釋”）最初的事實，而且符合于為了檢驗這個假說而進行的實驗的一切結果。這個假說于是可升格到理論的地位，它可以把知識連貫起來或使之簡單化，也許在許多年內都有用。一個理論很少是符合事實的唯一可能的理論。這不過是一個概然性的問題罷了。事實上，隨著新知識的增加，事實本身愈來愈增多，愈來愈复雜，于是理論可能就必須加以修改，甚至由更合于后來擴大了的眼界的理論所取代。 除波義耳外，培根對于實際從事實驗科學的人似乎沒有影響，或很少有什么影響。可是他在提高學術界對于當代科學問題的考慮方面，卻不無功勞。世界上出現過不少的哲學，但并沒有相應的事實記錄，可以用來對這些哲學加以檢驗。所以，在培根眼中确實可靠的事實是當時迫切的需要。這是很正确的。培根自己在實驗領域中，對于認識自然并沒有什么顯著的或成功的貢獻，他的理論和科學方法在范圍方面也是野心過大了，在實踐方面，也是根据太不足了。但是，他是首先考慮歸納科學的哲學根据的人，對于十八世紀法國百科全書派學者有很深的影響。他憑著自覺的力量与政治家的辯才所提出的見解遠遠超過他的時代。經院哲學不但過時而且陳腐了，哲學思想界正在震動，期待著變化，就在這時，培根指出了一條更廣泛地更正确地認識自然界的大致上正确的康庄大道。 刻卜勒 哥白尼的學說在天文學上引起了一場革命，事實上在一般科學思想上，也引起一場革命。不過哥白尼主要是數學家，對于自然知識沒有增加好多新的事實。把行星運動的詳細情況更精确地記錄下來的第一位天文學家，要算是哥本哈根的第谷·布拉埃（Tycho Brahe，1546－1601年）。他并沒有采取哥白尼的全部体系，而認為太陽圍繞地球運行，而行星則圍繞太陽運行。他經過几次遷徙，終于定居在布拉格，并得著約翰·刻卜勒（John Kepler，1571－1630年）參加他的工作，后來就把他的极其珍貴的資料遺留給刻卜勒。人們常認為刻卜勒的成績在于歸納出和證明了行星運動的三個命題或“定律”，這三個定律以后成了牛頓天文學的基礎。如果我們只研究納入牛頓科學中的成果，一方面就給刻卜勒的形像涂上太現代的色彩，另一方面也忽視了他的心理態度的歷史淵源。在哥白尼工作后面，我們可以看見畢達哥拉斯和柏拉圖的影響；在刻卜勒的著作中，它們顯然表現于他們的數學方法上。 刻卜勒的正式職業主要是編輯當時流行的占星歷書。雖然他以諷刺的口吻提到過這個利潤丰厚的職業對于天文學家的价值，可是他卻是一位占星術的信徒。同時他确是一位杰出的、熱心的數學家；他之所以相信哥白尼体系正是由于哥白尼体系具有更大的數學的簡單性与諧和的緣故。他說：“我從靈魂的最深處證明它是真實的，我以難于相信的歡樂心情去欣賞它的美。”哥白尼對太陽贊美不置，刻卜勒更是變本加厲，他把太陽看做是圣父，把恒星的天球看做是圣子，把居于其間的以太——他認為太陽的能力是通過以太推動行星在其軌道上運行的——看做是圣靈。 刻卜勒深信上帝是依照完美的數的原則創造世界的，所以根本性的數學諧和，即所謂天体的音樂，乃是行星運動的真實的可以發現的原因。這是鼓舞刻卜勒辛勤工作的真正動力。他并不是象一般人所想象的，在乏味地尋求牛頓后來加以合理解釋的經驗規則。他所追求的是最后因：即造物主心中的數學的和諧。 亞里斯多德認為物質的終极本質在于不能再分解的質的特征，所以如果一棵樹使觀察者眼中產生綠色的感覺，對觀察者來說，它的實在和本質就在于綠這种特性。但在刻卜勒看來，知識必須是定量的特性或關系，所以量或數才是物的根本基礎，比其他一切范疇更在先，更重要。 以刻卜勒定律的名稱在科學中保留下來的三條概括的歸納是：（1）行星運行的軌道是橢圓，太陽在其一個焦點處；（2）太陽中心与行星中心間的連線在軌道上所掃過的面積与時間成正比例；（3）行星在軌道上運行一周的時間的平方与其至太陽的平均距离的立方成正比例。在這三句簡單的話中，刻卜勒把他的前代及同代天文學家所得到的關于行星運動的大量知識，加以總結并系統化了。 在這三個定律中，刻卜勒尤其喜歡第二個定律。既然每個行星都為一個“常在的神圣因”，即亞里斯多德的“不動的原動者”所驅策，它們應該以勻速運行。根据事實，這個觀念是非放棄不可了，但刻卜勒仍然把線段的均勻改為面積的均勻，從而“挽救了這個原則”，在他看來這不過是哥白尼學說揭示出來的許多數學關系中的三個吧了。 給予他更大欣喜的另外一個發現，是第二种關系，即距离方面的關系。如果在包容土星軌道的天域里內接一個正六面体的話，木星的天球就恰好外切于這個六面体。如果把一個正四面体內接于木星的天球之中的話，火星的天球就恰好与這個正四面体外切。如此類推，五個正多面体和六個行星，都是這樣。這個關系只是大致不錯，而且新行星的發現已經摧毀了它的基礎，但它給予刻卜勒的快樂比以他的姓命名的三個定律還要大些。在他看來這是天体音樂的新和聲，事實上，這就是行星距离所以如此的真正因。因為在他看來，也正象在柏拉圖看來一樣，上帝總是在運用几何學。 回到數的神秘學說，竟然會使哥白尼和刻卜勒建立這樣一個体系，它通過伽利略与牛頓，把我們直接送到十八世紀法國百科全書派和十九世紀德國唯物主義者的机械哲學那里去，這真可以算是歷史的揶揄之一。 伽利略 文藝复興以后，在人心中沸騰著的某些偉大思想，終于在伽利略（Galileo Galilei，1564-1642年）的划時代的工作中，得到實際的結果。列奧納多在他所考慮過的無數題目中，已經預兆了現代科學精神。哥白尼在思想世界發起了一場革命。吉爾伯特說明了實驗方法怎樣可以增加知識。但在伽利略身上，新精神比前人更進了一步。他在青年時代信仰亞里斯多德，成年以后就不再相信亞里斯多德的學說，而把握了新的原則；他了解在現代的研究中需要集中精力，因此，他就比較完備而有條理地研究了一些仔細選擇的狹窄問題，而不象無所不能的天才列奧納多那樣把精力分散在許多科目上。哥白尼的天文學是根据數學簡單性這一“先驗”原則建立起來的，伽利略卻用望遠鏡去加以實際的檢驗。最重要的是，他把吉爾伯特的實驗方法和歸納方法与數學的演繹方法結合起來，因而發現、并建立了物理科學的真正方法。 伽利略真可算是第一位近代人物；我們讀他的著作，本能地感覺暢快；我們知道他已經達到了至今還在應用的物理科學方法。過去，人們總是先采納一個完備的和自圓其說的知識体系，中世紀新柏拉圖主義和經院哲學都有這樣的特色，現在，伽利略放棄了這种方法。事實不再是從權威的和理性的綜合中推演出來的了，也不必再符合于這种權威的和理性的綜合了，象在經院哲學中那樣；事實甚至不再是靠這种綜合來取得意義了，象在刻卜勒的頭腦中那樣。由觀察或實驗得來的每個事實及其直接的和不可避免的推論都按照本來面目被人接受，不管人們怎樣想把自然界一下子收服在理性的管轄之下。許多孤立的事實的協和是慢慢顯露出來的，圍繞著每個事實的窄小的知識范圍，零散地發生接触，也許就融合成一個較大的范圍。可是，要把所有的科學的和哲學的知識融合成一個更高的、統攝一切的統一体，即使還不是絕不可能的，也須推遲到遙遠的將來。中世紀經院哲學是理性的；現代科學在本質上是經驗的。前者崇拜人的理性，在權威規定的界限內活動；后者接受無情的事實，不管它是否合于理性。 伽利略首先發明溫度計。這是一根玻璃管，頂端有一個空气抱，開口端則浸沒于水內，1609年他听人說一位荷蘭人發明了一种能把遠處物体放大的鏡子。伽利略就根据他對光的折射的知識，立刻制成一個同樣的儀器，而且很快就制出一個相當好的儀器，能將物体的直徑放大三十倍。從此、新發現立刻接踵而來。月球的表面，哲學家從來就認為是完全平滑而無瑕疵的，現在看出蓋滿了斑點，說明有崎嶇的山脈和荒涼的山谷。從前所看不見的無數星星，現在也閃爍在眼前了；自古以來不可解的銀河問題，現在也得到解答了。人們現在看見，木星在它的軌道上伴隨有四個衛星，并有其可量度的周期；這是地球和月球家哥白尼所說的那樣圍繞太陽運行的模型，只不過更加复雜和可以看見而已。帕多瓦的哲學教授不愿意去看一看伽利略的望遠鏡，而他的比薩同事們則在大公爵面前竭力想用邏輯的論据證明，“他仿佛是靠了巫術的符咒似的，把新行星從天空咒了出來”。 靠了望遠鏡的幫助，側利略用人人可以复按的事實證明了天文學的新學說，而在那時以前天文學的學說是僅僅建立在先驗的數學簡單性的根据上的。差不多和伽利略同時，英國數學家，在把代數學改進為現代形式方面有很大貢獻的哈里奧特（ThomasHarriot），也用一具望遠鏡觀察了月球与木星的衛星，不過他生前沒有把他的發現刊布出來。 伽利略的主要的和最具獨創性的工作是為動力學奠定了基礎。這時，靜力學方面已經有一些進步，布魯日的史特芬即史特維納斯（1586年）尤其有貢獻，他在斜面和力的合成，以及流体靜力學的水壓方面都做了一些工作，可是人們關于運動的觀念，仍然是未曾經受訓練的觀察和亞里斯多德理論拼湊而成的大雜燴。物体被認為有所謂本質的重或輕，并且用和自身的輕重成比例的速度下降或上升，因為它們以不同的力量，“尋找它們天然的位置”。1590年左右，史特芬与德·格魯特（de Groot）在德爾夫特（Delft）證明輕重兩物同時墜落，則同時到達地面。伽利略也許重做了這個實驗（好象不是在比薩斜塔上），因為他早說過炮彈并不比槍彈落得更快。 哥白尼与刻卜勒證明地球与其他行星的運動可以用數學方式表達。伽利略覺得地球的各部分在“局部運動”中也是按數學方式運動的。于是他想要發現的不是物体為什么降落，而是怎樣降落，即是依照怎樣的數學關系而降落；這是科學方法上的一個大發展。 物体以不斷增加的速度降落。這种增加的定律是怎樣的？伽利略的第一個假設，就本身言是很合理的。這個假設認為速度与降落的距离成比例。但這個假設含有一個矛盾，于是他試用另一個假設，即速度与降落的時間成比例。這個假設經證明沒有什么困難，于是伽利略演繹出它的結論，并和實驗的結果比較。 物体自由降落時速度太大，用當時已有的儀器不易量度，更難得到精确的結果，所以須將這個速度減少到便利的限度以內。伽利略起先認為物体沿斜面降落所得到的速度，与垂直降落同一距离所得到的速度一樣。他于是用斜面實驗，并發現他量度的結果与根据下列假設及其數學推論計算出的結果相符。這個假設就是：速度与降落的時間成比例；這個假設的數學的推論是：物体降落經過的空間按時間的平方而增加。他還再度發現另外一個事實；擺的振蕩周期与擺幅無關（小擺動時）；可見在等時間內重力以等量增加擺錘的速度。 伽利略還發現：如果摩擦力小到可以忽略時，球滾下一個斜面之后，可以滾上另一個斜面直到和出發點一樣高的地方，而与斜面的傾斜度無關。如果第二面是水平的，這個球將以恒速在這面上不斷地向前跑去。 除了希腊的原子論者与少數的現代人如列奧納多和邦內德提（Benedetti，1585年）之外，人們一向假定每個運動都須有繼續不斷的力去維持它。行星必須有亞里斯多德的“不動的原動者”或刻卜勒的太陽經過以太的作用，來維持它們的運行。但經過伽利略的研究，人們才明白：需要外力的不是運動，而是運動的產生或停止或運動方向的改變。物質既然具有慣性，行星系一旦開始運動，就不需要力去維持行星的運動；雖然必須找到一個原因去解釋它們為什么不斷地离開直線路徑，而在圍繞太陽的軌道上運行。在此以前就是正确地提出這個問題也不可能，但現在解決的途徑已打開了，而解決的人就在眼前，因為牛頓就出生在1642年，即伽利略死去的那一年。 伽利略在動力學上還有另外一個重要的發現。在他以前拋射体的路徑，已經是一個猜測紛紜的問題。伽利略看出拋射体的運動可以分析為兩個成份：一個在水平向，速度恒定不變，一個在垂直向，遵循落体的定律。這兩個分量綜合之后，即得路徑為拋物線。 伽利略的哲學思想，一方面接近刻卜勒，另一方面接近牛頓。和刻卜勒一樣，他要尋找自然現象間的數學關系，但他所找的不是神秘的原因，而是要了解支配自然變化的永恒定律，不管“自然的理由是人類所能了解或不能了解的”。 由此可見伽利略已經遠遠离開了經院派以人為中心的哲學，在這哲學里，整個自然界都是為人而創造的。但是，在伽利略看來，上帝把這种嚴格的數學必然性賦予自然，而后通過自然，創造“人類的理解力，使人類的理解力在付出了极大的努力之后，可以探尋出一點自然的秘密”。 歐几里得与其前人把几何學歸到數學的領域。希帕克、哥白尼与刻卜勒表明天文學可以歸結為几何學。伽利略也同樣地對待地上的動力學，把它變為數學的一個部門。要從构成一种新科學的題材的觀察到的一團混亂的現象和一團混亂的模糊的觀念中，創造出一种新科學，第一步總是要抓著可給以确切界說的几個概念，這种界說至少應在一個時期內是有效的；如果可能的話，這种界說應使我們可以對這些概念給予數學上的量的處理。為了要把他的落体的加速度問題變成可研究的問題，伽利略首先將古來關于距离与時間的概念給予确切的數學形式。亞里斯多德与經院哲學家的主要興趣在于最后因，他們認為地上的運動和天文學上的天体運動并不相似，而是形而上學的一個分支。于是他們就借助作用、動因、目的、自然位置等含糊觀念，從本質的角度去分析運動。關于運動本身，他們很少說到或想到，而只是舉出了運動的几种區別，如自然的運動与劇烈的運動的區別，直線運動与圓運動的區別等。在伽利略看來，這些都是無用的，他所要研究的不是運動為什么發生而是怎樣發生。定性的方法使得空間与時間在亞里斯多德思想中成為某些不重要的范疇。伽利略使得時間和空間在物理科學中具有了本原而根本的性質，自此以后時間和空間就始終在物理科學中具有這种性質。他和別的人還認識到，在慣性里除了重量之外，還有某一個量。但質量的确切定義是牛頓首先提出的，至于能量的概念，則到十九世紀中葉，才形成并得到定義。 雖然如此，伽利略畢竟在數學的動力學方面邁出了最初的、也是最難的一步，這就是從經院哲學在分析變化和運動時所采用的模糊的目的論范疇，跳到關于時間和空間的确定的數學觀念。貝爾特教授認為我們現今的許多哲學困難都是由這一步驟帶來的。我們或許可以回答說，這一步驟揭露并澄清了亞里斯多德物理學所掩蓋起來的許多困難。總之，一件事是确定的：如果沒有伽利略的新眼光，動力科學是不會有那樣的發展的。如果他的某些繼起者把這門學科和形而上學的實在問題的關系估計得過高，那并不是伽利略的過錯。事實上對于只有根据輕率的推測才能解答或者只能由哲學体系演繹出來的問題，他宁愿承認無知，耐心等待。他承認他對于力的本性，重力的原因，宇宙的起源，毫無所知。他認為，与其夸大胡說，不如“宣布那個聰明的、智巧的、謙遜的警句：‘我不知道’”。 也許在物理學的其他部門的哲理問題上，伽利略也和前人有同樣重要的不同。刻卜勒承認物体的第一性的質（或不可分离的性質）与第二性的質（或不甚實在与不甚根本的性質）的差別。伽利略更進一步，認為第二性的質不過是感官上的主觀效應，和不可与物体分离的第一性的質迥然不同。在這里，他与古代原子論者是一致的，這是因為原子論者的哲學在不久以前又复活了。伽利略說： 當我設想一件物質或一個有形体的物質時，我立刻覺得我必須設想按它的本性，它是有界限、有形狀的，和旁的東西比較起來是大還是小，處在什么地方和什么時間，在運動還是靜止，与其他物体接触還是分离，是單個、少數還是多數，總之，無論怎樣，我不能想象一种物体不具有這些條件。但關于白或紅，苦或甜，有聲或無聲，香或臭，我卻不覺得我的心被迫承認這些情況是与物体一定有關系的；如果感官不傳達，也許推理与想象始終不會達到這些。所以我想物体方面的這些味、臭、色等，好象真的存在在物体中，其實只不過是名稱而已，僅僅存在于有感覺的肉体中；因此，如果把動物拿走，一切這樣的質也就消除了，或消滅了。 伽利略就按著這一思路重新發現了德謨克利特用原子和虛空言簡意賅地表述出來的那條原理。伽利略還接受了關于物質的原子說，并且相當詳細地討論了原子在數目、重量、形狀和速度方面的差別，怎樣造成味道、气味或聲音方面的差別。 在這里，伽利略也离開了他的同代人心目中的自然界的畫面。在普通人看來，色、聲、味、臭、熱、冷等特性是非常實在的，在伽利略看來，這些特性只不過是觀察者心目中的感覺而已，是原子的排列或運動引起的，而原子的排列或運動本身又服從于不變的數學上的必然性。至少在他看來，原子盡管是大自然的奴隸，卻是實在的，而第二性的質只不過是感官的幻影而已。一世紀以后，貝克萊主教又提出：歸根結蒂，第一性的質同樣也只不過是建立在感官知覺基礎上的心理概念而已。 伽利略對這些問題的處理方法受到人們的責備，因此，有些二元論的和唯物主義的哲學十分肯定地是由這里產生出來的。這樣做的結果也許就和法國百科全書派陷入同樣的錯誤中：把一門科學同整個科學的關系，把整個科學同形而上學的實在問題的關系，弄錯了。不過，我們將在本書后面的几章中再對這些問題作比較詳細的論述。 從笛卡爾到波義耳 和伽利略同時代但比較年輕的笛卡爾（Rene Descartes，1596－1650年），為現代批判哲學奠定了基礎，并發明了一些在物理科學上有用的新的數學方法。他生于法國都蘭城（Touraine）的半貴族的家庭里，并在拉弗勒希（La Fleche）從耶穌會教士學習，但他的主要工作卻完成于旅居荷蘭的二十年內。他在服務于克里斯蒂娜（Christina）女王時死于斯德哥爾摩。 笛卡爾證明在公認的哲學觀念下面還有許多沒有得到證實的假定。他拋棄了根据希腊哲學和教父理論建立起來的、在當時仍然有力的中世紀積累下來的思想，而企圖僅僅根据人的意識与經驗，建立一种新的哲學，這個哲學的范圍從對于上帝的直接的心理領悟一直到物質世界的觀察与實驗。可是經院哲學的痕跡仍然留在他的意識里。 在數學上笛卡爾大大前進一步，把代數的方法應用于几何學（不謀而合的還有費馬〔Fermat〕），從而發展了在印度、希腊与阿拉伯都可以找到的、并為現代人，特別是維埃特（Viete）加以推進的一些見解。在此以前每一几何學的問題都須應用新的技巧去解決，但笛卡爾提出了一個方法，打破了孤立處理的局面。座標几何學（即解析几何學）的基本觀念是很容易說明的。從一定點（或原點）O作互相正交的兩直線OX与OY。這兩條線可用為軸線，它們所定的平面上任何一點P的位置，可以其距离一軸的長度OM或x和距离另一軸的長度PM或y而決定之。x与y兩長度稱為P點的座標，x与y 之間的各种關系相當于圖中平面上的各种曲線。例如設y与x成正比而增加，換言之即y等于x乘一常數，在圖上合于這關系之點便是象OP那樣的一條直線。又如設y等于x2乘一常數，我們便得到一條拋物線……。這樣的方程式可以用代數學處理，而其結果則可用几何學解釋。有了這個方法，許多物理學的問題，從前不能或不易解決的，現在都可以解決了。牛頓就研究過笛卡爾的几何學著作，并使用了他的方法。 笛卡爾指出了力所做的功（即現代人所說的能量）的重要性。他認為物理學可以歸結為机械學，他甚至把人体看做与机器是相類似的。他接受了哈維關于血液在動靜脈里循環的理論，并在當時的爭論中為這個理論辯護，但他不相信血液是在心髒的收縮的推動下循環的。他和中世紀人及費內爾一樣，認為人体机器所以能繼續作功，是靠了自然過程在心髒里所產生的熱。所以在他看來，靈魂（有理性的靈魂）与它所居住而且控制的肉体（地上的机器）完全不同。他贊成蓋倫的學說，以為血在腦中產生“一种极微妙的气或風”，叫做“動物元气”。但他和范·赫耳蒙特一樣，不把“動物元气”看做靈魂，雖然有了這种元气，腦才能接受靈魂的印象和外界物体的印象，然后這种元气就由腦通過神經，而達于肌肉，使四肢活動。 這樣，笛卡爾就第一個提出了徹底的二元論，這种把靈魂与肉体，心与物鮮明地區別開來的學說，后來成為极普遍的信仰和极重要的哲學。他以前的人們和他以后的許多人還認為靈魂与火或气具有同樣的性質，而物与心的分別与其說是种類上的分別，不如說是程度上的分別。 笛卡爾企圖把地上的力學的已知原則應用于天体現象，在這里，和他的主要的哲學觀點相反，他的處理方法，似乎建立在希腊人和經院派的矛盾現上。他把物質世界和精神世界對立起來，精神是屬于人的，不相連續的；因此，物質必定是不屬于人的，連續的，而其本質則必定是廣延。物質宇宙必然是一個致密無間的充實体。在這樣一個世界中只有物物相触才能產生運動，因而運動只能發生于閉合路程之中；不存在物体可以通過的真空。由此，笛卡爾建立了有名的關于一种本原物質，或看不見但充滿空間的以太的漩渦學說。石頭向地球降落，衛星被行星吸引，而地球与行星又帶著它們周圍的附屬的漩渦，沿著更大的漩渦圍繞太陽旋轉，正如一根浮在水面的麥草，為水的渦流所捉住，被帶向運動的中心一樣。 后來牛頓用數學證明笛卡爾的漩渦的性質与觀測不合。例如漩渦各部分的周期必定与离中心的距离形成二乘比。如果帶有自己的漩渦的行星，又被帶著在太陽的漩渦中運行，這种關系也必定有效。但這种關系与刻卜勒第三定律不相符合。前面講過，這個定律說：周期的平方与平均距离的立方成正比例。雖然如此，漩渦說在牛頓的研究成果發表以前（甚至以后），卻盛行一時。這是一次想要把天体的大問題歸結為力學的勇敢嘗試，因此它才載入科學思想史。它把物質宇宙看做是一個可以用數學方式去解釋的巨大机器，雖然牛頓后來證明，這种數學解釋是不精确的。 在當代人看來，笛卡爾的由接触而生運動的漩渦，從机械觀點來看，比伽利略所想象、后來由牛頓加以系統解釋的通過超距作用而產生加速度的力，容易了解得多，因為這兩人都沒有對這些力的成因或其作用的方式有所說明。 笛卡爾的机器，与當時尚在盛行的柏拉圖、亞里斯多德和經院哲學家的見解根本不同。照他們的見解，上帝創造世界，是為了通過高出万物的人類，使整個過程重新回到上帝那里去。在笛卡爾体系中，上帝在一開頭的時候把運動賦予宇宙，以后即听其自然進行，雖然也得照了上帝的旨意。他認為這個宇宙是物質的而非精神的，無目的的而非有目的的。上帝不再是最高的善，而被貶到第一因的地位上去了。 笛卡爾和伽利略一樣，認為物体的第一性的質是數學的實在，其中最重要的是廣延性，第二世的質只是第一性的質經過人類感官的翻譯。但思想与物質是同樣實在的——“我思故我在”（Cogitoergo sum）。因此笛卡爾達到一种明确的二無論。這從他的生理學中也可以看出。一方面有肉体的世界，它的本質是廣延，另一方面則有內在的思想王國：廣廷与思想相對立。在笛卡爾看來，物是真正死的東西，除了在開始時從上帝得到的運動之外，物不能再有其他活動。有些人自稱為唯物主義者，分析起來實在是泛神論者，笛卡爾在他的二元論的一個方面，才是真正哲學上的唯物主義者，因為在他的觀念中，物的質點絕對不帶一點生命。 笛卡爾的二元論提出了兩個在表面上沒有關系的東西——心与物——的相互關系問題。這個無廣延性、非物質的心怎樣能夠知道有廣延性的物質世界，且使其發生變化呢？物質的物怎么能引起非物質的感覺呢？笛卡爾和他的門徒的答案實際上是說上帝使然；在信仰二元論的人看來這個答案實在大有道理在。 牛津的亞里斯多德派學說受到格蘭維爾（Joseph Glanvill）的批判。他擁護培根和笛卡爾的見解。笛卡爾的哲學受到很大歡迎，尤其是在大陸上。但他的体系受到霍布斯（Thomas Hobbes，1588-1679年）的批評。霍布斯在見到伽利略以后，就把動力科學發展成為一种机械哲學。他不了解數理力學的确切方法，以為它可應用于一切的存在。他拋棄笛卡爾的二元論；腦是思想的器官，運動中的物質是唯一的實在。不是由于忽略了困難便是由于沒有看到困難，霍布斯把感覺、思想与意識都看做是原子在腦中活動所產生的幻象。 霍布斯是現代第一個偉大的机械哲學的代表。他受到許多愚昧的誹謗和有見識的批評。劍橋的柏拉圖派指出把廣延性及其各种形式當做物体的唯一實在性質的理論，不能解釋生命与思想，他們企圖通過把空間神化來調和宗教与机械哲學。馬勒伯朗土（Ma－lebranche）更進了一步。他把無限空間与神視為一体，用無限空間來代替亞里斯多德的純粹形式或絕對現實性。斯賓諾莎（Spino－za）持有一种無限實体的理論，一切有限的存在都是無限實体的形式与限度。于是神成為無矛盾的宇宙的內在因，而笛卡爾的心物二元論，從“永恒方面”來看，也就歸結為較高的統一了。哲學家們就這樣請出了上帝，而逃避了他們的困難。雖然如此，霍布斯對于科學思想仍然產生了影響。 迪格比（Kenelm Digby）爵士對亞里斯多德的本質特性加以嘲笑，他和伽利略一樣，認為一切現象都應該用“局部運動”中的質點去解釋。牛頓的老師巴羅（Isaac Barrow，1630－1677年）還對伽利略的數理物理學的含義加以闡釋。科學的目的在于研究可感覺的領域，特別是在它表現出量的連續性的時候，而教學則是量度的技術。因此物理學，作為一种科學看，完全是數學性的。數學的最好代表是几何學。重量、力与時間等自伽利略以來變得很重要的量，很難和物体是有廣延性的東西的概念聯系起來；如果用運動去界說并測量時間，我們就有陷入一种邏輯上的循環論證的危險，因為運動的變率包含有時間的概念。可是巴羅說空間与時間是絕對的、無限的和永恒的，因為上帝是無所不在与永久長存的。空間連續延展而無限度，時間永遠均勻地流動，而与可感覺的運動無關。這是對于牛頓所持有的絕對時空觀念的最早的明白陳述。巴羅所表達的時間和空間是和人們的知覺与認識無關的，除了与神有關之外，只靠自己的權利而存在。正如伯特教授所說：“自然從一個互相具有質的与目的的關系的物質的世界，一變而為在時空中作机械運動的物体的世界了”。雖然如此，巴羅、牛頓与他們的門徒并沒有從他們的新的力學科學演繹出一种机械的反宗教的哲學。重新提出伊壁鳩魯的原子理論的伽桑狄（Gassendi）也是一位職業的天主教教士。而且一位謙遜、和易、英國式的物理學家、化學家和哲學家波義耳還提出一個有益的警告，提醒人們注意世間一切并不是都可以用簡單的數學方式來解釋。 作為一位科學家，他繼承了吉爾伯特与哈維的實驗主義的傳統，并接受了“我們的維魯拉姆（Verulam）大男爵”的實驗方法。他尋找的是不必追求最后因——不管這些原因是經院哲學的還是數理力學的——直接就可以知覺到的各种性質之間的關系。解釋一件事實，只不過是把這件事實從人們了解得比較清楚的另一件事推導出來而已。他尤其想這樣地去研究通常事物的化學，而不聯系當時流行的半神秘的化學元素理論。他認識到伽桑狄不久以前重新提出的原子理論的重要性，企圖把這個理論和笛卡爾的空間要素調和起來，并且在他的化學思想与物理學中，利用這個理論來解釋熱的現象。 波義耳接受了（實際他也必須接受）認為“第二性的質”只是感覺的幻象的見解，但他正确地指出，畢竟“在這世界上，事實上還有某些有感覺、有理性的、我們叫做人的生物”。既然人帶了他的感覺，构成宇宙的一部分，所以第二性的質与第一性的質是同樣實在的。這里，波義耳從相反的方面，接触到貝克萊所得到的結果，而且他所使用的論据現在好象仍屬有效。机械世界与思想世界都是哲學要對付的整個世界的兩部分。為了要把問題放在人類理解力的范圍內也許必須把這兩個世界看做是完全分离的；但是這是由于我們需要從不同的方面對問題挨次加以處理，從而把問題簡化。如果有一個比我們的心靈更高的心靈，也許就可以從整体上去凝視世界。 波義耳用宗教的術語來表達他的哲學。人的理性靈魂具有著神圣造物者的形象，是“一個比整個形体世界更高貴、更有价值的存在”。上帝不但在開初創造了世界，而且要使世界存在与進展還不斷地需要他的“普遍參与”。這是基督教的“內在論”同物質有關的一面，也是古印度与阿拉伯關于上帝不斷創造万物的觀念的部分复活。直接因是机械的，但最后因則非机械的。 作為一位物理學家，波義耳在胡克的幫助下，改進了1654年馮·蓋里克（von Guericke）所發明的空气唧筒，并利用這個抽气机來研究“空气的彈力与重量”。他發現空气是有重量的物質，并證明一定量空气所占的体積与其所受的壓力成反比例，這關系也不謀而合地為馬里奧特（Mariotte）所發現。波義耳觀察到空气壓力對于水的沸點的影響；他搜集了許多有關電与磁的事實；他用密閉管改良了伽利略的溫度計，并記錄了健康人体不變的溫度；他認識到熱是“活躍的”分子活動的結果。作為一位化學家，他把混合物与化合物區別開來；他制出了磷，并且用器皿從水面上收集了氫气，可是他卻說那是“重新制成的空气”；他從木材蒸餾的產物里得到丙酮与甲醇；他研究了結晶体的形態，据此研究化學結构。 但波義耳對于當代一般觀點的最大貢獻在于他拋棄了經院哲學中殘存的柏拉圖和亞里斯多德的“理式”，拋棄了四“元素”的舊觀念，并且拋棄了另一化學假說：物質的本質應該到鹽、硫与汞等“原質”或“要素”中去尋找。他對這些術語賦予比較現代的意義，說明這些樂西都不是真正的元素。 他的見解載于1661至1679年間發表的一部三人對話集中，書名為《怀疑的化學家：或化學与物理學上的疑點与矛盾，并及世俗煉金家用以證明鹽、硫、汞為物的真正原質的實驗》。波義耳的代言人用如下的話說明他的觀點： 盡管我在逍遙派哲學家的書中遇到精微的推理，在化學家的實驗室中看到美妙的實驗，我的拙劣的天性總覺得，如果兩方都拿下出比通常拿出的更為有力的論据來證明他們的說法的真實性的話，那么，人們對于混合物中的物質成分，即一些人要我們叫元素，另一些人要我們叫要素的東西，保留一些怀疑，是完全合理的。 波義耳指出，人們以為火可以把物体分解為元素，其實在不同的溫度下所產生的效果是很不同的，常常產生一些顯然也很复雜的新物体。黃金是不怕火的，絕不會產生鹽、硫或汞，但可以和其他金屬一起制成合金或溶解于王水，而且仍可恢复原形。這說明金的“顆粒”經過各种結合之后仍然不變，而且說明并沒有出現亞里斯多德的元素或煉金家的原質。他于是提出一個謹慎的命題：“也許不妨姑且承認：我們可以把凝結物所提供或組成凝結物的那些互相截然有別的物質，叫做這些凝結物的元素或原質，而不致造成多大的不便。”這樣，波義耳就拋棄了以前的一切見解而給元素下了一個朴實的定義，不管在他以后化學的面貌經過了許多革命性的改變，這個定義仍然适用。波義耳自己沒有在實驗中運用他的見解，但別人卻無意識地運用了這些見解，一個世紀以后，這些見解就為拉瓦錫所采納，成為現代化學的基礎。 波義耳拒絕了貴族的爵位和伊頓（Eton）學校校長的榮譽。他的才能在他的愛爾蘭墓志上受到表彰。据說在那上面他被譽為“化學的父親和科克（Cork）伯爵的叔父”。 帕斯卡爾与气壓計 在結束這個時期的數理科學的敘述以前，我們必須短簡地談談以神學家出名的帕斯卡爾（Blaise Pascal，1623-1662年）。他是概率的數學理論的創始人，這种研究從關于賭博机遇的討論開始，現在對科學、哲學以及社會統計的問題都證明有很大重要性。事實上，一切經驗知識的心智基礎都可以說是概率問題，都可以用賭博的術語去表達。 帕斯卡爾還對液体的平衡進行了實驗。比克曼（Beekman）和巴利安尼（Balliani）在1615年和1630年先后都注意到抽水唧筒有壓縮空气的作用。伽利略說，有一位工人告訴他，唧筒打水的高度不能超過“18時”（可能約27呎），1640年左右，伯提（Berti即Al-berti）在羅馬也進行了這些實驗。這就促使托里拆利在1643年制造出一個水銀气壓計，果然不出他的所料，密度很大的水銀柱的高度不超過30時。后來，在帕斯卡爾的指導下，一具气壓計被人帶上多姆山（Puy de Dome）上。儀器愈向上搬，大气壓力就愈減少，水銀柱也愈降低。由此可見水銀柱不下落是因為有空气壓力支持，而不象亞里斯多德派所說的那樣，是由于自然“厭惡真空”。 妖術 妖術的信仰和巫術的實施當然在史前期就有了，事實上，早期宗教和自然科學也許就是從妖術和巫術所形成的觀念中脫胎出來的。但是在教會最初征服世界以后，丰產崇拜的巫術和其他形式的妖術，便被有知識的人看做是异教的遺跡，不再為人所畏懼了。圣·博尼費斯（Saint Boniface，680－755年）把對于妖術的信仰歸入魔鬼的誘惑之列，查理大帝的法律則規定，如有以妖術罪名致人于死者，其罪等于謀殺。教會對此也取寬大態度——明知不對而招喚惡魔，不是异端，只是罪惡。 但是到中世紀后期，惡魔便聲名大著。丰產崇拜的巫術，由于摩尼教异端的關系而恢复起來，到后來，魔鬼竟成為被壓迫者崇拜的對象——一位被剝奪了王位繼承權的魔王。圣·阿奎那運用了他巧妙的机智為教會過去對于妖術的態度巧加辯解；他說，雖然相信魔鬼能夠制造天然的雷雨是异端，但是如果以為魔鬼在上帝的許可下可以制造一點人工的雷雨，那是与天主教的信仰沒有抵触的。1484年，教皇英諾森八世（Pope Innocent VIII）代表教會對群眾認為可以与惡魔和鬼物交通的信仰，以及群眾對于妖人和女巫的魔力的信仰，給予正式制裁。于是這樣有罪的人都變成了异端分子，正統派也就獲得了一個可怕的新武器：凡是异端分子都可宣布為妖人，而激起群眾對他的憤怒。有些犧牲者實際是摩尼教或其他原始宗教的正當信徒，因舉行儀式而遭受火刑，還有許多則是為人所誣陷的。 宗教改革的時候，新教徒把這些觀念接受下來。他們可以引用圣經上的誥誡：“行邪術的女人，不可容她在活”。雖然古代的教會法典只是對妖術的真實性表示怀疑，他們也用不著去巧加辯解了。新教徒与羅馬教徒在迫害女巫方面，互相競賽。在大陸上，招認与告發都是依照法律按正規途徑用酷刑逼出來的，差不多所有的被告部招認了。在英國只有特殊法庭才有權使用酷刑，民事法庭無此權，被告者大半到死不承認他們有罪。据估計二百年內整個歐洲死于此難的人為數在七十五万以上。被告的人要想逃脫是很困難的。如果自認有罪，他們立刻就被活活焚死；如果不招認，他們便受到酷刑，直到招認為止。 十五世紀出版的宗教審判官的敵本《奸人的懲罰》中，有關于審判女巫的方法的記載。那里所記載的野蠻的和不守信義的法律程序簡直令人不能置信。不拘什么方式，只要能得到供狀，都是法律所允許的。在施酷刑前后，審判官應該答應保全被告的生命但不告訴她要把她下獄。這种諾言應該暫時有效，但以后還是應該把她燒死。在別的場合下審判官應該保證慈悲為怀，“但要有這樣的心理保留：他的慈悲是對自己或對國家而言的”。 很少人敢冒慘死的危險去對這种瘋狂的迫害提出公開的抗議。這樣做的第一人也許是阿格里帕（Cornelius Agrippa，1486-1535年）醫生。第二人可能是韋爾（John Werer）。他是克勒夫斯的威廉公爵（Duke William of Cleves）的侍醫。靠了公爵的保護，他才敢這樣做。1563年，韋爾出版了一本書，說明所謂妖術通常是由于魔鬼們造成的幻覺而產生的，因為魔鬼們總是利用女人的弱點來制造他們所喜歡的迷信的殘酷行為和無辜的流血。一位住在肯特（Kent）郡的納士斯科特（Reginald Scot）在《巫術的真相》（1584）一書里，采取了現代的常識性的看法，認為整個這件事是愚昧、幻覺、欺詐与誣告的大雜燴。斯科特的書几次翻印，在某一個時間內“對于地方官与僧侶有很大影響”。一位耶穌會教士斯皮（Spee）神父在不到兩年之中陪伴了大約二百位犧牲者到維爾茨堡（Wurzburg）的火刑場去。他對這個經驗惊駭不置。他說他相信這些人都是無罪的。他們的招認千篇一律，因為他們宁肯早死，不愿再受酷刑。1631年他發表了一本隱名的書，書中說：“如果對所有教會的僧侶、博士和主教施以他們所用的酷刑的話，可以使他們個個都招認他們施行過巫術。” 但是這些應當名垂千古的勇士們，并不能制止蔓延到社會各階級的瘋狂的浪潮。詹姆斯一世寫了一本關于妖術的書，對韋耶爾与斯科特加以譴責；連大醫生如哈維爵士与布朗爵士（Sir Thomas Browne）也參与對女巫進行檢查。酷刑与烈火的狂歡仍舊流行整個歐洲，一直至十七世紀之末或更后。這件事是現今的集權主義時代以前人類歷史上最黑暗、最可恥的一頁。 妖術信仰的衰退与它的興起一樣缺乏明顯的理由。文明世界在停止焚燒女巫以前，已漸漸了解不能再相信有妖人的存在了。這并不是由于世人變得更寬大、更人道了，而是由于世人更怀疑和不畏懼女巫的力量了。事實上，這個世界正在准備迎接十八世紀的唯理論哲學和冷靜的唯智論。至少在這個問題上，唯理論哲學和唯智論是有一件功勞值得大書特書的。很明白，這种態度的改變主要是由于科學的進步。科學已經慢慢地确定了人類支配自然的界限并揭示了人類支配自然的方法。這個階段是后來才達到的。本章所述的重要時期，則始終由于對妖術的非理性的信仰，而暗然無光。即使在三百年后的今天，這類信仰還潛藏在表面之下，隨時可以在各階級的無知無識的人們中間复活。 數學 當代對巫術和科學混淆不分的情況，很可以在約翰·迪伊（John Dee，1527－1608年）身上看到。他把大部分時間都消耗在占星術、煉金術与招魂術上面，但是同時他卻又是一位极合格的數學家，哥白尼學說的最早的支持者。他在比林斯利（Billingsley）于1570年所發表的歐几里得著作的英語譯本上寫了一篇有學術意義的序言。在1582年教皇格雷哥里十三世把有誤差的歷法改正了十天的時候，伊麗莎白女王政府聘請約翰·迪伊就實施這項改革的方法提出報告。只是由于英國教會主教們的反對，英國實施這項改革的時間才推遲了170年。約翰·迪伊在1547年從低地國家帶回了夫里希斯（Frisius）所制造的天文學家用的十字規和刻度環，以及麥卡托（Mercator）所制的兩個地球模型。麥卡托因為制成互成直交的經緯線的地球平面投影圖而著名于世。史特維納斯所發明的十進分數法也促進了應用數學的發展。 在這一時期里航海術得到有效的改進。前面講過（100頁）航海術開始于葡萄牙王子亨利，到了有名的霍金斯（Hawkins）、弗羅比希（Frobisher）、德雷克（Drake）和腊勒（Ralegh）的時候就告一段落。荷蘭人在埃里克曾（Erikszen）与洪特曼（Nontman）等人的領導下，于十六世紀末開始探險，很快就在東西印度群島建立了殖民地。1601年荷蘭的東印度公司獲得特許開發權，稍后英國也成立了類似的公司。 在新舊時期交接之際，有一位孤零零的人物霍羅克斯（Jeremiah Horrocks，1617－1641年）值得一提。他是蘭開夏郡（Lanca shire）貧苦教區的一個教士。他追隨刻卜勒的研究成果之后，認為月球的軌道是橢圓（地球在其一個焦點上），并且首先預測并觀測了金星過日面的現象。這就使他能夠改正金星軌道上的誤差并估算出它的直徑。五十年后，牛頓承認他從霍羅克斯那里受益不淺。 科學的起源 在本章內我們終于看到近代科學的真正起源。在文藝复興時，自然科學還是哲學的一個分支；但在我們剛才講過的時期中，它已經找到了自己的觀察与實驗的方法，在可以應用這些方法的地方還得到數學分析的幫助。哥白尼与刻卜勒雖然仍在數學的和諧中尋找最后因，并且在牛頓的時代以后很久，這個思路還是存在著，往往以為在每個現象可以用數學方式從量上加以表示以后，這個現象就算既得到了科學上的解釋，也得到了哲學上的解釋了。可是這個傾向對于實驗科學家并沒有什么妨礙。他們丟掉了理性的全面的綜合這條鍍金鎖鏈（不管它是亞里斯多德的還是柏拉圖的），因而可以自由而謙卑地接受事實，即使這些事實不能嵌合到一個普遍的知識体系里去。但事實也開始在這里或那里湊合起來，加七巧版的零塊一樣，使得圖案的某些部分赫然出現。在下一時期內，這個動向在牛頓關于重力定律的表述中表現出來，那是科學上的第一次大綜合，但在十八世紀法國百科全書派的夸大的机械哲學中，這個動向也許就擺動得太遠了。 ------------------ 素心學苑 收集整理 |
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