第二节 自然科学的发展

第二节自然科学的发展

自然科学从哲学母体里分离出来之后，以追求确定和实在有用的知识为目标，采用客观观察和实验的方法，经过几百年的发展，取得了长足的进展和丰富深刻的成果。

一、自然科学的诞生和发展

真正意义上的科学活动或研究是从近代开始的。

古希腊时期（公元前6世纪到公元5世纪末）

科学还处于哲学的襁褓中，虽然也对自然界，意识等问题进行探讨，但主要都是一种哲学的思辩，这种思辩虽然也是建立在一些事实基础上，但更多的是猜测和臆想。这个时期出了很多哲学家或学者，最著名的有苏格拉底、柏拉图和亚里士多德。他们对世界的本源和灵魂等问题都提出了自己的观点。这个时期有如下一些特点：a 辩论术十分发达。辩论中，不同观点的交锋把人们的注意力集中到如何驳倒对方，如何确立自己的论点这类问题上。于是研究有关证明和反驳的方法成为当务之急，因而逻辑尤其是演绎逻辑得到了特别的发展。b 数学尤其是几何学得到了充分的发展。

公元元年前后几个世纪，罗马人统治了西方。到5世纪末，古希腊遗传下来的良好的学术传统逐渐湮灭，欧洲进入了所谓的黑暗时期。

中世纪（公元6世纪到公元16世纪）

中世纪的前500多年是被史学家看作的黑暗时期，这个阶段基督教在欧洲占据了统治地位，几乎停止了对真理的探索，西方哲学家所进行的活动是对基督教义进行诠释和论证。虽然整个学术的活动都打下了神学的烙印，但中世纪后期，12世纪以后，欧洲还是出现了学术兴盛的势头。各个领域的探索和发现越来越丰富。

十字军东征从阿拉伯人那里带来了古希腊丰富的学术著作和中国的四大发明。通过翻译希腊古典文献，欧洲学术得以复兴。大翻译运动在西班牙和意大利两个中心进行，结果是出现了经院哲学的新气象，促成了托马斯•阿奎那的经院哲学。另外的一个结果是，13世纪出现了实验哲学的思潮。这个思潮的代表人物就是R•培根。虽然他的思想烙有神学的印记（比如主张哲学工作的意义在于通过创造物认识造物主），但他认为只有实验哲学才能揭开自然之迷。

而随后的文艺复兴运动，使学术界全面恢复了希腊自然哲学的传统，学者不在沉浸在基督教义烦琐的论证，转而面对自然界寻找真理。天文学上，哥白尼的日心说的提出，严重动摇了古希腊和中世纪的世界观，地球不再是宇宙的中心。而第谷和开普勒的工作使这种观点更深入人心。与此相应，哥伦布发现美洲大陆，航海、罗盘、枪炮和印刷术的出现，都为近代科学的诞生提供了良好的气氛和时代背景。

近代科学的诞生

16世纪，F•培根是英国著名的哲学家，他对科学方法论最重要的贡献就是提倡实验方法和归纳方法。培根反对中世纪的经院哲学，认为那种繁琐的论证，就象不能生育的修女不能给认识带来任何后果，只有实验哲学才能揭开自然之迷。培根曾经指出，实验所涉及到的是受了控制和扰动后的自然界，而事物的性质在受了艺术的激动之后比其在自然的自由状态下更能把真相显露出来。由于培根推崇实验方法，并从哲学上加以考察、分析和总结。所以他被尊称为英国唯物主义和实验科学的始祖。他的思想对近代科学的诞生和发展产生过深远的影响。

此外，同时代另一位学者笛卡儿也对近代科学的诞生和发展有非常重要的影响。笛卡儿是法国著名的哲学家和数学家，他创立了唯理论的方法论和解析几何。他也反对经院哲学的的论证基督教义的工作，而强调理性认识的方法。认为人的理性认识是获得正确知识的保证。而后来欧洲大陆科学的理性主义传统的形成与此有很深的渊源。

上面两个学者分别强调人的经验和理性对获取真理的有效性，而伽利略和牛顿则在实践中把这两种方法结合起来进行研究。由此创立了近代自然科学及相关方法。他们是近代自然科学和方法的开创者和奠基人。

伽利略是意大利的天文学家和物理学家，他创立了实验和数学结合的研究方法，开辟了研究自然的新途径。运用实验方法研究自然现象，早在古希腊时期阿基米德的物理学研究中就有体现，但他所做的实验是一种朴素的，尝试性的操作。而非近代意义下有控制的实验。把实验方法发展为近代的研究方法主要是伽利略的功绩。首先，他确立了实验在科学研究中的权威地位，认为无论依照任何前提推出的结论或依照观察所得到的假设，都必须经过实验的检验，证明与事实相一致才能成为可靠的知识。他把实验的结果而不是逻辑的推理当作判别是非、真伪的最后标准，这在当时是一个十分大胆，正确的见解，是对认识方法的一种革命性的改造。其次，伽利略创立了理想化的实验方法，就是把实验方法和逻辑推理想结合起来，这也是方法学的一个重大创造。第三，伽利略把实验方法和数学方法结合起来，是实验结果定量化，这使人们对自然界的认识从定性深入到定量阶段，而且还确立了数学在认识过程中作为工具的地位。

牛顿则是英国的物理学家和数学家，经典力学的集大成者。他对数学和物理学的贡献使他成为科学史上的里程碑。与伽利略相比，牛顿在方法论上的进展是：伽利略在研究自然现象时，首先问对象是什么样的（WHAT）和怎样的（HOW），而没有问为什么（WHY）。伽利略研究了匀加速运动，但没有深入问加速度的原因，而牛顿不仅找到了地面上物体和天体运动的原因—万有引力，而且力图回答太阳系天体运动的最初原因—神的第一推动力。他把因果关系引入到力学中来，建立了牛顿的动力学。这是科学认识的又一大进步。爱因斯坦说过：“牛顿以前，没有一个关于物理因果性的完整体系，能够表示经验世界的任何深刻特征。”

近代科学终于摆脱了中世纪神学的束缚而大踏步前进了。此后，学者的任务是面对自然界，而不是基督教教义，是阅读自然之书而非《圣经》之类的经典。因此，揭示自然规律取代了诠释教义的工作。观察、实验、归纳和分析的方法成了新的特色，而以前继承下来的演绎和数学的方法也与前者结合起来成为认识自然的有力工具。

近代自然科学诞生后的发展

以伽利略和牛顿的杰出成就为代表，近代自然科学经历了16-17世纪的大发展，而到18世纪进入了一个相对稳定的发育时期。在这一时期，一方面牛顿力学的方法广泛应用于其它自然科学，导致了机械的自然观和方法论；另一方面，为了把各门科学知识联系起来，构成一个知识体系，又出现了百科全书派的思想方法，即把各门知识分类整理，加以排列，以便找到各门知识的起源和之间的联系。但遗憾的是他们并未实现目标，未能找到各门知识联结起来的环节。

进入19世纪，自然科学的发展又迎来了另一次高潮。各门学科都取得了划时代的成就并产生了一系列的重要理论和学说。物理学上，电，磁，光的统一，物质的原子论的提出；化学元素周期表的发现；天文学不再把视野局限在太阳系，转而研究宇宙的物质结构；生物学上，达尔文进化论的提出；细胞学说的建立，遗传学以及微生物学的产生发展。等等。此时，古典科学的各个门类均相继成熟，形成了较为严密和可靠的自然知识体系。与此相应，科学技术广泛应用于社会生活中，工业，交通，通讯，医疗卫生等许多方面都发生了极大的变化。这也使科学的概念更深入人心。

而到了20世纪初，爱因斯坦相对论的提出以及量子力学的建立，打破了牛顿经典力学的传统统治地位，自然科学又经历了一次深刻的革命。各个领域都发生相应巨大的变化。（略）二、科学哲学的发展

科学哲学的问题

在科学的发展过程中，许多科学家（严格来说是科学哲学家）对如何进行科学的研究、