西方科学简史——一部西方科学史的通俗入门书

   1.作者文聘元，北大哲学博士，现任职于海南大学。文聘元教授，擅长以通畅的文字介绍西方在文学、历史、哲学、艺术、地理、科学等各领域的经典知识，曾在香港出版《西方文化大故事》系列作品20部。用其通俗易懂、精炼简洁思维文字阐述着西方科技。

2.一部西方科学史的通俗入门书。梳理西方科学史的发展脉络，整理了解六大基础学科的核心内容。

3.细数西方科学从无到有的发展历程。探寻事物发展的客观规律，展示人类思想进步的发展史。注重对科学思维的引导和培养。

4.全书图文并茂，通过对各个时期的科学家，如欧几里得、牛顿、爱因斯坦等，详细地说明了每一个时期的科学知识体系。

5.上至天文，下到地理，无不详细地把整个欧洲世界近代史上的一次人类的大变革，无论你对天文还是地理感兴趣还是别的都能在这本书中学到。

5.探索事物发展的规律，寻找伟大人物留下来的思想与智慧，这是全人类的福祉。认识欧洲科学就是探索我们自己的价值的过程。

目 录

导读　西方科学发展的脉络

*节　科学的兴起：从古代到中世纪  /  002

第二节　走向经典的科学：以牛顿为标志  /  005

第三节　现代科学：以爱因斯坦为标志  /  007

*章　天文学

*节　什么是天文学  /  009

第二节　太阳系的形成  /  010

第三节　恒星的一生  /  013

第四节　我们的太阳  /  016

第五节　太阳系的行星们  /  019

第六节　卫星、彗星与流星  /  026

第七节　古代天文学  /  031

第八节　哥白尼与日心说  /  036

第九节　第谷与开普勒  /  041

第十节　了不起的新发现  /  046

第二章　数学

*节　数学是什么  /  054

第二节　代数学与几何学  /  057

第三节　古代数学  /  061

第四节　欧几里得  /  062

第五节　阿基米德  /  066

第六节　一场争论与一个名人  /  069

第七节　伟大的新发明  /  073

第八节　数学  /  082

第九节　非欧几何  /  087

第三章　物理学

*节　什么是物理学  /  094

第二节　经典力学与量子力学  /  095

第三节　两种类型的光学  /  099

第四节　物质的构成  /  104

第五节　古代物理学  /  109

第六节　伽利略  /  111

第七节　牛顿  /  118

第八节　多普勒效应与以太难题  /  125

第九节　爱因斯坦与相对论  /  128

第四章　化学

*节　化学是什么  /  146

第二节　无机化学与化学  /  148

第三节　分析化学、物理化学与生物化学  /  152

第四节　早期的化学  /  155

第五节　化学家眼中的原子  /  160

第六节　元素的周期律  /  163

第七节　神奇的X射线  /  167

第八节　居里夫人  /  170

第九节　化学反应的本质  /  178

第五章　地学

*节　运动中的地球  /  184

第二节　地球的经纬度  /  192

第三节　时间的起源  /  196

第四节　春夏秋冬的产生  /  201

第五节　地球的结构  /  205

第六节　地球上的气候类型  /  211

第七节　地球的起源与演化  /  215

第六章　生物学

*节　生命的特质  /  222

第二节　生命的化学基础  /  230

第三节　生命的起源  /  236

导读

西方科学发展的脉络

“科学”一词在英语里称为“science”，其本来的意义乃是整个知识系统，包括人们对于世界的一切认知，不但包括有关自然万物的知识，还包括有关人类与社会的知识，即不但包括自然科学，而且包括人文与社会科学，这才是对科学的完整理解。不过，因为某种原因，很可能只是习惯的原因，现在人们一般情形之下只将有关自然事物的自然科学称之为科学，而将人文与社会科学从科学中划了出去，不再称其为科学。

在西方的“专业科学语言”拉丁语中，科学即scientia，它来源于scire，即学或知，其本来意义即学识或者知识，所有的学问与知识都可称为“scientia”，在德语里它的对应词是“wissenshcaft”，也是同一个意思，在英语里则是“science”，其本来意义也是如此。不过，像在汉语里一样，日常所称的“science”专门指有关自然的知识，即“natural science”，就是自然科学，这也就是我们在这本书里所称的科学。

*节　科学的兴起：从古代到中世纪

想地了解科学起源于何时是徒劳的，可以说比之想知道艺术的起源更难，因为艺术会使古人们在岩壁上留下万年之后也能识别的图画，而科学却不如此，它不会给我们留下这样的证据。不过我们还是可以从“想当然”的角度去理解一下科学的起源。例如很早以前，古人们就在观察天上的星星、太阳、月亮了，对于它们究竟是什么样的、有什么运行规律也做过一些臆测，这些观察与臆测也许就是天文学的起源了。还有，打猎时需要计算猎物的数量，远在文明诞生之前的古人想必也会找一些方式来进行这种计算，例如数手指头或者在绳子上打个结，这些就是*早的数学了。

当人类进入文明社会之后，科学自然也开始进入它的“文明”了，即以文字来记录那些早已有之的简陋的科学知识。这些东西，我们从*古老的文字里就可以略知一二。例如从古埃及的纸草书里，我们知道那时有一个聪明的贵族，他为法老设计了一座独特的计时装置。他先做了一个漏斗，下面的孔开得很小，然后在里面装上水，让水慢慢地从小孔里漏将下来，甚至还在漏斗上标记了刻度。这样，在一定的刻度之间，漏水所花的时间就是一样的，类似于我们现在的一分钟或者一小时。这个计时器也可以说是一种物理仪器。

在与古埃及文明同样古老的美索不达米亚，那里的古人们观察了天象，并且把天上星星的位置做了一番记录，制成一种星表。那一带的苏美尔人发明了楔形文字，在这种文字里有许多表示种类与属性的词汇，例如表示颜色的黑、白，表示种类的木、石，表示硬度的软、硬等等，还用这些词汇来表示各种矿物。这样，就使得几千年之后的人们仍然能够区分出苏美尔人所描述的是何种矿物。这种命名法与现在我们在生物学或者地质学上所运用的命名法则也是相似的。

如此等等，这些知识就是人类*早的科学知识，也是以后更为复杂的科学知识的基础。

古代埃及人、苏美尔人等的科学知识通过一系列复杂的过程传给了古希腊人。古希腊人在文学、哲学、艺术等方面的成就直到依然为后人所景仰。与之相类，古希腊人在科学方面亦成就非凡。

在古希腊人的科学成就中，我们*为熟悉的也许是德谟克利特的原子说了，他以为世间万物均由原子组成。千载之后，他的学说竟得到了相当的认可，被证明有着颇大的准确度。

除德谟克利特外，古希腊还有许多伟大的科学家，例如数学家毕达哥拉斯，他对数字有一种近乎崇拜的喜爱。例如他认为只有数才是和谐的、美好的。他找了各种各样的数，如长方形的数、三角形的数、金字塔形数等，它们都由一些数目小块构成，具有美的形状。他还认为十是*完美的数，因此天体的数目也应当是十。并且硬是臆造了所谓第十个天体“对地”。毕达哥拉斯*伟大的成就是发现了勾股定理。

除了德谟克利特和毕达哥拉斯这两个我们熟悉的哲学家兼科学家之外，古希腊的科学家还有天文学家菲劳洛斯、医学家希波克拉底（他被尊为西方的“医学之父”）等。

这些伟人之后，古希腊出现了另外三个更伟大的人物，就是我们熟悉的苏格拉底、柏拉图和亚里士多德了，特别是后两者，除了是伟大的哲学家外，同样是伟大的科学家。例如柏拉图，在他的“阿卡德米”里数学是*主要的学科，包括算术、平面几何、立体几何等，另外还有天文学和声学等课程。在阿卡德米的大门口刻着这样的话：“不懂几何学者不得入内。”

亚里士多德则是比其老师柏拉图更伟大的科学家，甚至可以说他主要是一个科学家，其次才是哲学家。因此，在亚里士多德的思想中，内容*丰富的不是形而上学的玄思，而是富于科学精神的观察与研究。亚里士多德将他的目光投向了整个自然界，把自然界的万千个体当作自己的研究对象，试图从中寻求知识与真理。在他的学园吕克昂，教学的主要内容不是阿卡德米的数学与政治，而是倾向于生物学、天文学、物理学等自然科学。

在亚里士多德的诸多著作中，有相当一部分是有关于科学的，如《物理学》《天象学》《论梦》《论呼吸》《论颜色》《动物志》《论植物》《机械学》《论不可分割的线》等。从它们的名字我们就可以看出其研究领域包括天文学、气象学、动物学、植物学、生物学、生理学、机械学、数学、物理学等。这些学科中的一大部分实际上就是由亚里士多德本人创立的，如动物学、植物学、物理学、生理学等。

古希腊之后的古罗马时期，科学同文学、艺术一样，大体是对希腊人的模仿，而且远没有希腊人来得伟大。古罗马的科学著作是用拉丁语写成的，这个时期的科学家有卢克莱修，他的《物性论》既是伟大的哲学著作，也是伟大的科学著作。还有普林尼，他的《自然史》，或者译作《博物志》，是古罗马*伟大的科学著作，其中天文、地理、农业、医学等无所不包。

普林尼生活在公元1世纪，到了公元2世纪，出现了两个伟大的科学家，一个是天文学家托勒密，另一个是医学家盖伦。盖伦对我们来说可能有点陌生，您可能听说过人的四种气质，即胆汁质、黏液汁、多血质和抑郁质，这说法*初就是由盖伦提出来的。他认为人的身心特征有赖于四种体液之间的平衡，即黑胆汁、黄胆汁、黏液和血液。他甚至还进行过动物的活体解剖，对人体生理结构亦有相当了解。

公元2世纪是罗马帝国的黄金时代。此后帝国诞生了不少杰出的科学家，像3世纪的迪奥凡图斯、公元4世纪的泰昂、公元5世纪时泰昂的女儿海帕西娅，公元6世纪的辛普利西乌斯等。这里，我们只说一下海帕西娅。海帕西娅被称为西方历史上*伟大的女哲学家之一，也是*个女数学家。她非常美丽且博学多才，是亚历山大城里新柏拉图学派的，但她的命运真是惨极了。原来，远在宗教裁判所正式建立之前，基督教在拥有庞大势力后，就开始迫害异己了。受害者中之一就是海帕西娅。她在讲学回家的路上被几个基督徒抓进了教堂，他们先把她剥得一丝不挂，然后用锋利的蚌壳将她全身的*一片片割下来，再硬生生地扯断她的四肢，*后，他们把她还在颤抖着的身躯丢进了熊熊烈火。

罗马帝国崩溃以后，西方历史进入了中世纪。这时候阿拉伯人占领了原来属于罗马帝国的许多地区，包括亚洲的部分地区和北非，甚至欧洲的西班牙。阿拉伯人成了科学的主角，这时候*伟大的科学家是穆斯林伊本·西拿，西方人称他为阿维森那。他是一个伟大的生理学家与医学家，被西方人尊为“*伟大的医生”。

这时古希腊与古罗马的许多典籍都被译成了阿拉伯文，在阿拉伯世界传播开来，而它们原来的希腊文本与拉丁文本却消失在基督教的*大海里，西方人的科学也像其哲学与文学一样进入了黑暗时期。

西方的中世纪对科学*的贡献也许是大学的诞生。我们知道，大学是科学研究的主要基地，正如它是培养科学人才的主要基地一样。西方*所真正的大学是成立于11世纪的意大利的博洛尼亚大学，后来法国的巴黎大学、英国的牛津大学与剑桥大学等相继建立，大学的建立为以后的科学研究奠定了*主要的基础。

第二节　走向经典的科学：以牛顿为标志

中世纪之后是文艺复兴。对于西方，这既是一个古希腊与古罗马文明的复兴时代，也是一个科学巨人们创新的时代。

文艺复兴时有一样东西对科学的发展与传播产生了重大影响，这就是印刷术。印刷术是中国古代的四大发明之一，毕昇是活字印刷术的发明者，这是确定无疑的。这个事实沈括在《梦溪笔谈》里有详细的记载。但对于西方人却不是如此。他们倒不