《人類科學技術史-188》新科學的誕生

新科學的誕生

15世紀中葉到17世紀中葉，近代科學以嶄新的面貌誕生于歐洲。除了在各個科學領域中都取得了重大突破或長足進步之外，新科學還具有一些鮮明的特征。

在這個時期，科學與技術開始緊密地結合起來。以前，哲學家(那時通稱從事腦力勞動的人）與實踐者基本上是分離的。前者專注于思索真理而對日常生活中的問題了解甚少；后者則通過觀察和試驗逐漸地改進技術，但并不關心探究其原理。而且，有學識的人往往總是鄙薄直接操作者的，對體力勞動的偏見向來就是妨礙學術與實踐結合的思想障礙。中世紀的經院哲學家把用腦的工作和創造視為"自由"的藝術，而把用手工改變物質形態的工作和創造稱作"奴隸"的藝術。甚至在醫學界，要動手的外科醫生也比內科醫生低一等，通常由理發師充任。因此，在研究者和操作者之間存在著很大的隔閡。

但在文藝復興時代，學者對實踐的輕視開始得到扭轉，科學與技術二者的關系趨于緊密。從事實際操作的工匠的地位有所提高，他們的工作和創造受到學者的尊重。而學者們所發現的古代科學和技術的種種事實以及對這些事實所作的研究和發展，也為實際操作者提供了新的可能性。許多學者一反傳統，親自從事實際工作，從實踐中發現和研究問題，并由此而作出了不少重大發現，如維薩留斯、哈維等都是這樣。至于伽利略，更是一個集哲學家、技師和手工工匠于一身的新型科學家。科學知識對于實際操作者，也有了日顯重要的意義，如地圖繪制者需要地理和數學知識，航海者需要天文知識和測定方位的計算手段，技師和工程師需要更多的物理知識等等。這兩條途徑的緩慢融合，既促進了近代科學的形成，也是其重要特征之一。

使科學與技術實現結合的重要外部條件是近代前期一系列新的生產部門的產生以及人們對未知世界探索的擴大和深入。在這個過程中，出現了許許多多需要解決的實際問題，這種需要推動學者們走上了尋找解決辦法的道路。工業和工程中的技術進步，刺激了相應學科的發展或為其奠定基礎，而學者們取得的研究成果，又加快了技術的進步。

實驗與數學的結合成為基本的研究方法，是近代科學的又一特征。中世紀后期，古代著作的重新發現，使人們接受了古代學者對自然界活動的解釋，亞里士多德的見解受到尊重和推崇。雖然也有一些學者能夠進行獨立的觀察，但他們在解釋觀察結果時，仍依賴于古人的論述。在倫敦和巴黎的大學中，逐漸產生了懷疑和探討的精神，但由于受當時數學水平所限，人們尚不能發展這一趨勢。

文藝復興使歐洲獲得了古代亞歷山大里亞的數學；而在1543年，歐洲人重新發現了阿基米德——他的部分著作的拉丁文譯本在這一年印刷發行。阿基米德可以被認為是最具有真正科學精神的古代學者，因為亞里士多德主要是運用推理和演繹方法來探討問題，而阿基米德則精于幾何并長于實驗。

在此之前，達.芬奇憑直覺悟出了與阿基米德相同的科學方法。他認為，科學開始于觀察，產生于實驗，而運用數學的推理，則可以達到更大的確實性。不過他的觀點在當時還未能產生重大影響。

從16世紀中葉開始，一些最卓越的學者一反唯古代學者是從的風氣，將觀察和實驗作為自己研究工作的基礎。而到17世紀，人們已經能夠把觀察和實驗的結果加以量化，把已知的科學問題轉變為數學問題。

作為觀察和實驗的手段，大量科學儀器相繼出現并逐步完善。這既是近代科學進步的一個標志，又極大地推動了它的發展。例如，望遠鏡和顯微鏡的發明，使人們獲得了認識宏觀世界和微觀世界的強有力手段。可以想象，如果沒有望遠鏡，天文學的一系列突破是不可能的；如果沒有顯微鏡，生物學的進展也是不可能的。另一方面，望遠鏡和顯微鏡出現之初肯定是有缺陷的，因為許多重要的光學原理還沒有被人認識。但在望遠鏡和顯微鏡的實際運用過程中，光學科學逐漸發展，儀器本身也得到進一步的完善。

數學方法也具有越來越重要的意義，因為僅僅有觀察和實驗是不夠的。15世紀和16世紀初，有不少重要的發展趨勢，由于缺乏數學而陷于停頓。而那些最先直接運用數學和幾何方法的科學領域如天文學、力學、光學等，在近代之初取得了特別顯著的進步。例如，天文學家第谷所作的無與倫比的觀察，在經過刻卜勒用數學方法加工之后，便實現了天文學的革命性發展。同樣，后來引力問題的解決，在很大程度上應歸功于笛卡爾的解析幾何以及牛頓和萊布尼茨的微積分。

科學進步的要求，促進了數學的發展，于是，算術和代數具有了近代的外貌。用字母代表數字的方法由維埃特系統地引入；代表分數的十進制被斯蒂文所使用；各種符號逐漸完善和普及；對數方法作為科學研究的重要計算工具而由納皮爾發明。而到笛卡爾時期，代數方法與幾何方法互相融合，解析幾何發展起來，從而在精密科學的進步中邁出了巨大的一步。

這一時期，科學方法論也漸趨成熟。在近代科學中，一般科學方法的問題日顯重要。16世紀以來，對亞里士多德及其當代追隨者的批評，日漸增多并趨于激烈。在這一背景下，弗蘭西斯.培根和勒內.笛卡爾在科學方法論問題上，進行了深入思考并提出了系統見解。他們的思想對近代科學產生了深遠影響。

弗蘭西斯.培根(1561-1626年）是英國政治家、哲學家，曾擔任過總檢察長、掌璽大臣兼上議院議長，但他在歷史上的最大貢獻就是大聲疾呼提倡新的科學方法。

培根認為，古希臘早期的哲學家曾循著正確的道路建立了探索的方針，但后來亞里士多德卻把科學引向了對終極原因的研究，而這個問題應屬哲學范疇，與科學卻無關。中世紀的那些學者把自己局限于少數古代作家的論述上，用有限的材料編織出復雜的網絡，致使科學的進展微乎其微。培根否定亞里士多德的"三段論"演繹推理模式，主張采用批評的歸納方法。他確信，采用古代的方法不可能獲得任何新東西，應該使經驗和理論結合，通過觀察、歸納、發現真理這一過程來實現科學的進步。在他看來，只要記錄下一切可以得到的事實，進行一切可能的觀察和實驗，并把結果匯集、歸納起來，編制成實際數據的巨大表格，就能夠發現現象之間的聯系，找到表達這些聯系的法則。他認為，他的新方法旨在使科學脫離迄今為止只是對現象的討論上，而達到一個較高的水平。

培根是新科學的鼓吹者，但他的歸納法也有缺陷，即忽視了洞察力、想象、假設等在科學實驗和科學發展中的作用。在具體的科學問題上，他也不是專家，而且還曾發表過一些錯誤的意見。然而，作為科學方法論的首創者之一，在經院哲學已經過時且不能增進人類對自然的認識、科學的發展迫切需要新的方法之時，培根提出了適應時代要求的新方法，指出了一條能夠更廣泛、更正確地認識自然界的道路，從而推動了新科學的形成。

培根的思想在他那個時代極大地活躍了人們的精神，激勵人們去探索自然。還在17世紀上半期，他的著作就被譯成其他歐洲文字，其影響遠遠超出了英國。

勒內.笛卡爾(1596-1650年）是法國科學家和哲學家，出生于貴族家庭。他以自己精深的思想體系和在各個科學領域中的廣博知識，而成為17世紀科學和思想方面的偉人。

笛卡爾和培根一樣，也是科學方法論的創始人之一。青年時代，他曾有10年時間在歐洲各地游歷，在世界這本大書中學習，并由此而奠定了自己科學思想的基礎。在《論世界》一書的序言中，他闡述了科學方法論問題，創造性地發展了演繹法，強調哲學對于科學的指導意義，并把數學視為全部方法論的核心。1637年出版的《方法談》一書篇幅不大，但在哲學和科學思想方面的影響卻極為深遠。在這本書的自傳部分，他回顧了他是如何意識到自己年輕時所學的科學實際上沒有教給他任何東西，因為各種觀點往往只是習慣和傳統的結果；他是怎樣經過苦苦思索之后，決定擺脫一切源自古代世界的觀念和學說，懷疑一切和重新思考一切的。笛卡爾提出了4項方法原則：在通過明顯的事實樹立確信之前，對一切公認的觀念和意見必須懷疑；對于研究中的難點進行分析，以找出與須解決的問題確實有關的東西，并盡量縮減為最簡單的材料；從最簡單、最容易理解的對象開始，逐漸達到更復雜的知識；概括推理的各個環節，以避免遺漏。他論述了自己觀點的哲學基礎，認為自然科學必須以現實世界的絕對確實性為基礎，懷疑的方法應被普遍采用，懷疑即是思想，正在懷疑的我一定存在，除此之外沒有任何別的立足點。

笛卡爾強調數學在科學中的作用。他認為，唯一正確的方法是依靠數學上的推理和抽象；通過清晰的思考，可以發現理性上能夠認識的任何事物。因此，實驗在笛卡爾的體系中只處于從屬的位置，只是演繹推理的輔助手段。

在稍后出版的《哲學原理》中，他重述了自己的基本思想，并按照單一的機械學原理的體系邏輯地描述了物理學、化學、生理學方面的各種現象。他把解釋這些現象時使用的機械學詞匯與幾何學概念聯系起來，并利用假說進行概括，為科學理論的研究開辟了新途徑。

笛卡爾在17世紀獲得了眾多的追隨者。他的科學思想之得到傳播的意義在于，理性的思索和判斷被廣泛接受，一切傳統和權威都必須接受理性的檢查。笛卡爾的貢獻使科學的方法論的或哲學的基礎發生了重大的變化。

科學組織的建立和科學交流的開展，體現了時代的精神，也是近代科學的標志之一。

弗蘭西斯.培根十分強調科學機構和科學團體的作用，他認為這類組織將以群體的研究為特征，具有更高的效率。在《新大西島》一書中，他設計了一個科學家的合作團體。他在這方面的見解對后來英國皇家學會的成立產生了直接影響。

16世紀時，在一些歐洲國家流行的文學俱樂部和討論哲學問題的團體，成為科學學會的雛型，因為當時許多科學家都利用這些組織的活動作為相互交流和探討的形式。在這里，他們進行接觸，建立聯系，互相傳閱和議論有關科學界信息和動態的材料和信件，介紹各自進行的研究工作。16世紀末，在意大利已有100多個交流會性質的組織。

最早的科學團體是羅馬的山貓學會，它從1600年開始活動，直至1657年。該團體的參加者經常聚會，并努力嘗試建立自己的博物館、圖書館、實驗室、植物園和印刷所。伽利略也是這個學會的成員，他曾向學會贈送了一架自己制作的顯微鏡，并由學會出版了他的某些著作。

1622年，德國生物學家約阿希姆.榮吉烏斯(1587-1657年）組建了一個旨在促進和傳播自然科學并將其建立在實驗基礎上的學會。雖然它的活動時間不長，但卻是德國科學社團歷史的開端。

約在17世紀40年代，意大利的美迪奇家族創辦了一個裝備完善的實驗室，經常有各方面的學者在這里進行實驗并探討學術問題。數年之后，由伽利略的學生維維安尼(1622-1713年）和托里拆利(1608-1647年）在佛羅倫薩建立了受美迪奇家族資助的西芒托學院。有不少歐洲著名的科學家是這個學院的成員，他們在這里做了一系列重要實驗，研制了許多在當時堪稱一流的科學儀器。

英國皇家學會是從17世紀40年代一批追隨弗蘭西斯.培根的實驗哲學的科學家每周舉行的聚會發展而來的，法蘭西科學院也是以一群巴黎的學者所舉行的非正式聚會為基礎的。那時，在梅森(1588-1648年）的寓所，經常有人在一起討論科學問題，提出研究方案，后來聚會變得定期化，并最終于1666年演變而成為法蘭西科學院。

印刷出版業的發展，極大地改變了科學交流的條件。以前，科學知識和研究成果，基本上都是以口頭方式傳播的。隨著近代科學以一種普遍運動的形式出現，信息的交流日顯重要；定期學術刊物和有關學術著作的出版，使科學成果能很快地得到傳播和核實。法國和英國的國家科學機構，都設有正式刊物以發表其成員的科學研究成果。

17世紀上半期，科學家之間的通信聯系，也在學術交流中發揮了重要作用。法國學者梅森致力于建立一個歐洲科學家的聯系中心，親自處理科學家之間的通信，幫助他們溝通和交流。他的活動實際上創立了當時歐洲最重要的科學信息交流系統。