科学技术史

《科学技术史》
第一部分古代科学
第二部分东方和中世纪欧洲的科学
第三部分十六,十七世纪的科学革命
第四部分十八世纪的科学:民族科学传统的兴起
第五部分十九世纪的科学:工业和学术变革的促进者
第六部分二十世纪的科学:新领域和新动力
第一章导言
科学主要有两个历史根源.首先是技术传统,它将实际经验与技能一代代传下来,使之不断发展.其次是精神传统,它把人类的理想和思想传下来并发扬光大.
科学的传统中由于包含有实践的和理论的两个部分,它取得的成果也就具有技术和哲学两方面的意义
第一部分古代科学
第二章巴比伦和埃及文明时期的科学
新石器时代的人则作出了最重要的革新,即定居的农业生产方式,时间也许最近也要在公元前6000年
在公元前3000年的一个世纪左右的时间里,在的底格里斯河和幼发拉底河流域以及尼罗河流域就出现了最早的一些城市文明.
苏美尔人的最早记录是在公元前3000年左右,记的只是寺庙中仓库里物品进出的帐目.后来的计数制和图画文字都变得固定化了,关于数学,天文,医学,神话,历史和宗教的文献也就开始出现了.
在公元前2700年左右,埃及人用天狼星的升起来调整他们的历法,这颗星在尼罗河泛滥期刚好在黎明之前升起来.
公元前700年起,这种观测就被系统地记录下来.这就使他们对天文上的主要周期性现象(如行星的周期等)能计算出正确的平均值,对天文现象能作出准确的预测.
青铜时代的文明从尼罗河流域与底格里斯河和幼发拉底河流域向外传播,一直包括从希腊大陆到伊朗北部的整个小亚细亚和中东的许多地方.
第三章
苏格拉底以前的古希腊自然哲学
四大元素由这种原始物质形成之后,就以土,水,气,火的次序分为四层.
天以地球为中心把它一层层包围起来,"就象树皮一样",地球则稳坐在中心,"因为它和万物都是同等距离".
高级动物则是由低级动物发展而来:"生物是从太阳所蒸发的湿的元素产生的.人开头就和另一种动物,即鱼一样."
原子论者的宇宙论完全是机械的;万物都是预先决定的——"过去,现在和未来的一切事物都必然是预先注定的".
早期的希腊医学主要有三种趋向.第一种,可能是最早的,是供奉医神伊司古拉比司的神庙医学.第二种是意大利南部毕达哥拉斯派的哲学医学.第三种是希波克拉底的比较实际的爱奥尼亚学派.
第四章雅典的自然哲学
毕达哥拉斯派认为天体是神圣的和高贵的,他的运动是完全均匀的和圆周式的;柏拉图也发展了这种见解.
柏拉图的宇宙观基本上是一种数学的宇宙观.他设想宇宙开头有两种直角三角形,
一种是正方形的一半,另一种是等边三角形的一半.从这些三角形就合理地产生
出四种正立体,这就组成四种元素的微粒.火微粒是四面体,气微粒是八面体,水
微粒是是二十四面体,土微粒是立方体.第五种正立体是由正五面体形成的十二
面体,这是组成天上物质的第五种元素,叫做精英.整个宇宙是一个圆球,因为圆
球是对称和完善的,球面上的任何一点都是一样.
亚里士多德设想天体和地球有迥然不同的材料组成.一切处在月层下面的东西都
是由四种地上元素土,水,气,火组成的.天体是由第五种而且更纯洁的元素"精英"组成的.天体是不朽和永恒的,它们的运动也是如此,因此是均速和圆周式的.
第五章
亚历山大里亚时期的古希腊科学
在亚历山大里亚,古代名声最大的数学家雅典人欧几里得(约公元前330-260)把
几何学系统化了.
亚历山大里亚的第一个著名天文学家,萨摩斯人阿利斯塔克(约公元前310-230),则提出了可能是亚历山大里亚时期最有独创性的科学假说.
亚历山大里亚学派到了公元前二世纪就衰退了,这时医学也就到别处去安家落户,主要是小亚细亚大陆.
亚里士多德曾经把地上生物分为三个类型:植物型,靠生殖灵魂表现出生长活动;
动物型,靠感觉灵魂自己走动;人型,靠理性的灵魂表现出智力.
第六章罗马和古代科学的衰退
罗马人和希腊人一样,是直接由野蛮状态进入铁器时代文明的.
天文学就开始披上神学的外衣了.
早期的希腊人对化学不大感觉兴趣,可能是因为这门学科和手工艺有关,而希腊
哲学家多数把从事手工艺看作是有失身份的事.
罗马元老院的议员们禁止经商,而商人则服从社会上的贵贱准则,总想拥有农田
当个奴隶主.
第二部分东方和中世纪欧洲的科学
第七章中国的科学和技术
古代中国人也没有发展一种科学方法,他们的哲学和技术直到近代仍然是脱节的. 在公元前1500年左右,安阳的考古发掘,表明当时中国人还处在青铜时代.
汉族人现在通用的表意文字,当时是以象形文字书写出来的.当时还有一种六十
进位的计数系统.
在战国,秦,汉时期,人们提出了许多科学和哲学上的问题并进行了讨论.战国百
家争鸣,百家中重要的有法家,名家和墨家,特别是道家和儒家.
对军事技术的研究,也促使他们去探讨物理学,特别是光学,力学和防御工程的问题.
道家的创始人据称是老子,认为人们应该反朴归真,抛弃文明社会而回复到太古
的单纯而平等的社会生活.
在天文学方面,中国在上古时代就进行天象观察.十七世纪天主教耶稣会教士初
到北京的时候,就认为中国天文学是在当时的四千年前就开始有了的.
宋代和汉代一样,在数学,天文,历法和测量方面,都是人才辈出.
宋朝最出名的新儒家是朱熹(公元1131-1200).他认为在太初,宇宙只是在运动
中的一团混沌的物质.这种运动是旋涡式的运动,而由于这种运动,重浊物质和清
刚物质就分离开来,重浊者趋向宇宙大旋流的中心而成为地,清刚者则居于上而
成为天.
天有九重或九层,最外面的一层运转得非常快,而且如此"刚硬",所以就成为宇宙的外围,虽则在它的外面还存在有无限的空间.所有行星都为其外面的天重或天层的旋转运动所带动而在天上运行,不过它们也各自有其本身的运动.如太阳在天上只日行一度,而月亮则日行十三度有奇.这是因为日为君,月为臣,所以月行较快.
第八章印度的科学
公元前3000年左右出现在印度河流域的文明,人们知道的还是不多的.人们只知道那时居住在印度河流域的民族,已有了一种象形文字和十进位计数法.
古印度人的数学比他们的天文学较为杰出.这种数学继承了巴比伦的代数传统,而不是希腊的几何传统.
古印度的炼金术和中国的一样,虽则也把炼金术包括在内,但看来首先是企图制成长生药.
第九章穆斯林国家的科学和技术
在伊斯兰教兴起以前,许多阿拉伯人就已经接触到西方文化,所以古希腊科学后来就为穆斯林所吸收.
伊斯兰教国家从中国得来而传给西方的技术之一是造纸术.
科学在西方哈里发王国的兴盛时期,恰好是在基督教徒侵入穆斯林西班牙之前不久.但在基督教徒所占领了的一些城市里,穆斯林科学仍旧很发达,因此当时西班牙就成了古代东方科学传入西方的一个主要通道.
第十章
中古欧洲的工艺和手工业传统
从罗马陷落(公元455年)时起,到教皇西尔威斯特二世(公元999-1003)西方第一次学术复兴,这一段时间称之为欧洲的"黑暗时代",传统上都认为是欧洲文明史上比较贫乏的时期.这在自然哲学的领域内确是如此,但是在几个世纪里都出现了若干根本性的工艺革新,为多数人的生活方式提供了一个优于古代希腊,罗马时期的物质基础.
九世纪和十世纪时,北欧用马耕田的方法已经使用得相当有效了.
十一世纪和十三世纪间,多余粮食和手工业产品的贸易发展特别显著,尤其是在欧洲北部,通过波罗的海和北海进行的商业交易在数量上和地中海可以抗衡. 火药于十三世纪首次在欧洲出现,第一次提到火药的是罗吉尔·培根在公元1249年写的一封信,那是在蒙古人侵入欧洲之后几年内.
中世纪末期的印刷术和火器,与青铜时代末期发明字母和铸铁所产生的影响很相近.
第十一章中世纪的学术传统
中世纪的学术复兴是随着十一世纪到十三世纪间的其他许多重大发展而出现的.这些重大发展包括工艺和商业的扩大,营造教堂和建立大学.
列奥纳多于公元1202年写的《计算书》,说明了穆斯林教数学的不同来源,偶尔也有关于我们自己的数学来源.
学者和工匠以不同方式促进近代科学的产生.近代早期的科学革命,有两个主要因素:第一是一种新研究方法的兴起,即科学的方法;第二是一种理智上的变化,即产生一种对世界的新看法.
第三部分十六,十七世纪的科学革命
第十二章哥白尼的世界体系
十五世纪观测天文学的复兴和航海技术有关系,也和旧儒略历的改革有关系,这
个旧历法已经跟不上太阳年了.
新世界体系把太阳放在宇宙的中心,并规定地球有三种运动,一种是在地轴上的周日自转运动,一种是环绕太阳的周年运动,还有一种是用以解释二分岁差的地轴的回转运动.
在哥白尼的体系里,地球和别的行星一样环绕太阳.
哥白尼认为真正的假说或者定理必须能够做到下面两件事情:第一,它们必须能够"解释现象",就是说明天体所观测到的运动.第二,它们必须不能违背毕达哥拉斯关于天体运动是圆周的和均匀的论断.
公元1609年发表的关于行星运动的两条定律是:(一)每一行星沿一个椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点中;(二)从太阳到行星所联接的直线在相等时间内扫过同等的面积.九年后,他又发现了第三条定律,即行星绕日一圈时间的平方和行星各自离日的平均距离的立方成正比.
第十三章
吉尔伯特,培根和实验方法
吉尔伯特根据他所知道的磁力现象,建立了一个相当重要的理论体系.根据他的磁石球实验,他设想整个地球是一块巨大的磁石,只是浮面上为一层水,岩石和泥土遮盖着.
培根的科学方法观是以实验定性和归纳为主.他对科学方法上使用的数学和演绎法采取不信任态度
第十四章伽利略与力学
古代力学的推翻和近代力学的建立是由帕多瓦大学和比萨大学的伽利略·伽利莱(公元1564-1642)那样的人担当起来的.
伽利略并不存在着惯性运动是直线的均速运动的观念.可能会证明太阳的引力把行星的天然直线运动弯曲为一个椭圆,因为他已经证明过地球引力把抛物体的惯性运动轨道弯成一条抛物线.
第十五章
笛卡儿: 数学方法和机械论哲学
笛卡儿在数学技巧方面赢得了显著的进展,特别是发明了坐标几何学.
笛卡儿认为 "给我运动和广延,我就能构造出世界."按照自然规律,原始混沌的物质必然会发展成为我们现在所处的这样的世界.不管宇宙最初的形式如何,它必然会形成现在的式样,而且任何为物质和运动所组成的其他可能世界,也必然会形成我们现在这样的世界.
第十六章
科学革命和新教徒的改革
公元1873年法国的一个植物学家阿尔方斯·德·堪多在他的《科学与科学家的历史》中指出,从巴黎科学院于公元1666年建立以来的两个世纪内,有九十二个外国人当选为该科学院的成员,就他们的宗教信仰而言,其中七十一个是新教,十六个是天主教,其余五个是不定的或者是犹太教.德·堪多把这些数字与法国之外的相应的宗教人口——一亿零七百万天主教徒和六千八百万新教徒——联系起来,说明在法国之外科学上很杰出而足以选入巴黎科学院的新教徒要比天主教徒大六倍以上.
新教徒的革新者,尤其是加尔文教派和早期近代科学家,特别反对中世纪世界观的中心思想即等级观念;这个观念的一个根深蒂固的看法是,宇宙间布满一连串等级不同的人和物,从处在世界边缘的上帝直到地上最不完善的实体,都是这样
组成的,并假定自然界的等级具备物质的和精神的两个部分.
第十七章万有引力论
公元1679年,其他的科学家都已经找到向心力定律和引力的平方反比定律了.荷
兰的惠更斯作了摆的运动实验和一般圆周运动的实验,根据这些实验,他在公元1673年推算出向心力定律.
第十八章十七世纪的光学
刻卜勒则奠定了近代实验光学的基础.刻卜勒看到光从已知光源以球面辐射出来,直觉地提出了光度随距离减弱的平方反比律.托勒密的折射定律大致上假定光的
入射角和折射角之间有一种直接比例;刻卜勒研究了光线在两种透明介质的界面
的弯曲现象,指出托勒密的这条定律只适用于小于30°的角度.刻卜勒觉得介质
的折射力和介质的密度成正比.
公元1637年第一次被笛卡儿公诸于世,因为笛卡儿设想光由微粒形成并且走的
是快速直线运动,现在他企图用这种微粒说来解释斯涅尔的定律和其他光学现象. 第十九章
医学和血液循环的学说
医学职业对近代科学发展可能有重要意义的另一特点,是在医学业务上工匠与学
者之间有十分密切的接触,但在其他科目中这两者几乎是完全隔绝的 .
血液循环学说以及人体心脏至上的学说因此成为十六世纪的一种新思潮的特殊
应用.
第二十章从炼金术到医学化学
帕拉塞尔苏斯给炼金术下的定义是:把天然的原料转变成对人类有益的成品的科学.它是一个包括所有化学工艺和生物化学工艺的定义.
在医学上,帕拉塞尔苏斯摒弃了人体健康由四种组织体液所决定的观点,提出人
体本质上是一个化学系统的学说.
第二十一章
近代初期的一些科学应用
从十五世纪开始,葡萄牙人就已经到达西非海岸,所遵循的仍旧是中古世纪的沿
海岸航线.
在十七世纪的第二个二十五年中,英国的科学运动发展得更加互相配合和更有组
织性了.
第二十二章
十七世纪的科学社团
在十七世纪和十八世纪早期,法国外省也成立了几个文学的和科学的组织,到了
公元1760年时外省成立了约三十七个重要团体.以科学研究为主的社团多在法
国南部:蒙彼利埃的学会于公元1706年成立,波尔多的学会于公元1716年成立,
图卢兹的学会于公元1746年成立,它们都和巴黎科学院有密切联系.
第四部分
十八世纪的科学:民族科学传统的兴起
第二十三章十八世纪的科学应用
瓦特的蒸汽机一问世就被采用了.那些炼铁厂的老板也同样采用,因为他们需要
一种强有力的原动机来开动鼓风机,为高炉提供风力.
十八世纪的新纺织机和炼铁上的革新,在工艺上都是重要的发明,但是蒸汽机的
发展,由于和科学内容和科学方法的关系太密切了,恐怕是十九世纪以前最重要
的一项科学应用.
第二十四章十八世纪的科学背景
十八世纪,那些曾经靠地理大发现得到好处的投机事业全都不行了.英国发生了一连串的危机,最后导致了公元1720年震动一时的南海公司的倒闭.在法国,西印度群岛的约翰·罗公司差不多在同时垮台,而荷兰在稍早一点时期也出现了一连串类似的商业崩溃.农业和工业则表现为另一种而且比较稳定的企业形式,在英国约在十八世纪中期这些方面的活动反而加快了.那些大都信奉国教的乡绅地主采用了引起农业革命的谷物轮种制和改进的牲畜饲养法,而在城市里地位相当卑贱的人们,其中以不信国教者的势力最大,则发动了工业革命.
第二十五章
天文学和十八世纪的牛顿哲学
牛顿的朋友爱德蒙·哈雷,曾经把引力学说用在特殊问题的研究上,例如用来研究那个就以他的姓氏命名的彗星问题,但是在往后的几代里,天文学方面就很少有什么重要的理论家.
公元1734年贝克莱在一部叫做《分析家:或者向一个不信正教的数学家的进言》攻击了牛顿发明的微分学,而这个数学家就是哈雷.
科学院为纪念牛顿在公元1734年第一次悬赏征文,而最后一次悬赏征求研究笛卡儿的论文则在公元1740年.由于丰特列尔的提倡,这种趋向后来在十八世纪的法国变得很是突出.
第二十六章燃素说与化学革命
燃素说以一种更加复杂的形式对金属的锻烧成碴现象提出一个类似的解释.
卡文迪许是十八世纪后叶英国化学家中理论上最保守的一个,而且由于不能使自己适应在他的实验帮助下建立起来的新化学,他在公元1785年前后就放弃了化学研究.
第二十七章
十八世纪机械物质世界的进步观
第一种思想的流派起源于笛卡儿.他抽象地认为,一方面有物质和运动的机械世界,另一方面有包括人类灵魂在内的精神世界,这两都大体上是相互独立的,在人身上只是通过松果腺,两者才有所联系.
植物是"为了永远要夺取地上的阳光和空气,并吸收土里的养料和水分"才发生变化的.这一具有经济学上放任主义气味的概念,后来为查理·达尔文所发展了,在维多利亚女王时代中叶的英国大为流行,并取得成果.
第二十八章
进化和生物的巨大链条
拉马克就是以这样的方式表达并研究了在十八世纪晚期占首要地位的许多问题,并把进步的概念以及关于人与其环境的关系等难题带进了生物学领域.人们把他描绘为十八世纪最后的法国哲学家,法国的思辨家之一,因为他关心的问题就是他们讨论的问题,并以同样思辩的方式思考这些问题.与拿破仑时代的新倾向相配合,拉马克的研究比起那些哲学家来,经验主义要略为多一点,他的关于无脊椎动物的实际分类法在动物学系统里占有永久位置.他的进化学说从他立说时候起也有其支持者,不过拉马克主义在科学界永远属于少数人的意见.
第二十九章德国的自然哲学
十八世纪后期德国自然科学家们发展了他们特殊的自然哲学,因为他们发现当时科学思想的主流是他们的口味不十分投合的机械论和唯物主义.德国诗人兼自然哲学家歌德(公元1749-1832)说过,当公元1770年霍尔巴赫发表了他的《自然体
系》时,在德国就没有引起多大的反应.人们感到这部著作的理论部分与其说是错误的,倒不如说是不得要领,它既不符合德国人的经验,也不符合他们的理想.德国自然哲学家们都有高度的思辨的头脑.把逻辑结构赋予谢林和奥肯的理论的黑格尔,非常藐视英国人用来形容科学实验器具的"哲学工具"这一名称.
第三十章
胚胎学:个体有机物的发育
一个有机体靠它自身特殊的生命力而理想地预先形成,这种观念就意味着有机体胚胎的生长中应当可以在经验上观察到一个真正的肉体发育过程,亦即形体上的分化.这样一种涵义,即胚胎的渐成说,于公元1759年由一个德国人卡斯巴尔·弗里德里希·沃尔弗(公元1738-1794)提了出来 .
第三十一章
活的有机体的结构和机能
自然分类法要求对所研究的生物的全部特征进行考察.但是,人们感到自然分类法由于把动植物放在它们天然科属的地位上,比采用多少有点牵强和专断范畴的人为分类法,在阐明有机体的相互关系上要清楚些.
公元1830年达到顶点.在那一年,圣提雷尔在巴黎科学院提出他两个学生写的一篇论文,文章力图证明墨鱼是脊椎动物与无脊椎动物之间在形态和进化方面缺少的一环,理由是假如墨鱼被当作当中弯曲而头尾相接的话,它便表现出脊椎动物的轮廓来.
第三十章细胞学说
十八世纪转折期的德国自然哲学而兴趣的活力论思潮,导致这种分类的发展和随之而来的改变,有机体的细胞开始被认为是介于未组织化的生物物质层与未分化组织层之间一个居间的层次.
第五部分
十九世纪的科学:工业和学术变革的促进者
第三十三章地质学的发展
公元1780年出版一份大型的法国地质图.格塔尔没有看出地面上并列的岩石夹层,在地下是垂线层迭的,这或许是由于当时法国的开矿业还不十分发达,所以难以考察地壳的垂线切面.
勒曼和富克泽尔把岩石的垂直系列看成是历史的递续现象,每一层都是在下一层的上面逐渐形成的.他们根据年代的远近,把岩石主要分为三类.首先是不含有化石的原始岩层,它们构成山峦的核心;其次是第二层的沉积物,含有简单的海生物化石;最后是第三层的岩石,含有陆上动物和植物化石.
第三十四章
十九世纪时期的物种进化学说
达尔文其实是第一个认为生物进化系列是由系谱树递传下来,并把这种想法彻底加以发挥的人;有关的动物种类从共同的亲体分支出去,有些种类已经灭亡,而别的种类则在地球上的不同地区留下活的后代.他从化石动物在地质上的连续性,草似出他的系谱递传树,并证明个体动物的胚胎发育往往大体上遵照化石遗骸所提揭示的种族进化发展的路线.动物和植物的地理分布事实支持了这样的进化系谱树.
第三十五章
十九世纪法国和英国的科学团体
十九世纪早期创立了一些科学团体,使科学家的才能得以培养并发挥出来.法国。