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第三章近代前期自然科学与机械自然观第一节变革的时代第二节思想解放与观念变革第三节近代早期科学的主要成就第一节变革的时代一、远洋探险与地理大发现二、中国三大发明的传入和推广应用三、阿拉伯科学技术的传入一、远洋探险与地理大发现到了公元15世纪，欧洲的商业活动勃然兴盛，追求财富的世俗力量的日渐壮大。困厄年月膜拜天神，承平之世渴望财富，似乎成一个规律。当时，很多的航海冒险家绕过地中海，到东方寻找珠宝和黄金。最著名的航海家是意大利航海家哥伦布（1446-1506），他受西班牙国王赞助，经过七十天的艰苦航行，于1492年8月到达美洲，完成了举世闻名的地理大发现。其后的航海家麦哲伦船队，又经过三年的颠簸，完成了历史性的环球航行。远洋探险和地理大发现的社会意义使资本主义获得了大量廉价的劳动力和广阔的市场，加速了西欧资本主义生产关系的形成和发展。如马克思所言：“美洲的发现，绕过非洲的航行，给新兴的资产阶级开辟了新的活动场所。东印度和中国的市场、美洲的殖民化、对殖民地的贸易、交换手段和一般商品的增加，使商业、航海业和工业空前高涨，因而使正崩溃的封建社会内部的革命因素迅速发展。”远洋探险和地理大发现的科学价值它对地圆说提供了证据，是对球形地球概念的一次判决性检验，因而可看作是实验哲学的一个部分。二、中国三大发明的传入和推广应用就在这一时期，中国的三大发明――指南针、印刷术和火药传入了欧洲。指南针可以用于航海，是远洋探险和地理大发现不可缺少的定位手段。造纸术与印刷术可以传播新的思想，推动科学文化发展，普及教育，促成思想革命的成功。火药可以用于枪炮，成为摧毁封建贵族的统治的武器。正如马克思所说：“火药、指南针、印刷术––––这是预告资产阶级社会到来的三大发明。三、阿拉伯科学技术的传入阿拉伯科学和文化在保存古典文化和学术交流上的贡献是不可磨灭的，它在古希腊科学与近代科学之间起了承上启下的作用，在东西方文化之间起了桥梁作用。欧洲进入中世纪后，阿拉伯的科学技术却得以迅速发展。那里不但储备了古希腊科学与思想，还吸收了东方的思想文化，在代数、炼金术、天文学、手工业、等方面都有很大进展。在“十字军东征”打开了与阿拉伯交流的渠道后，阿拉伯的科学与文明也就自然地流向了欧洲，成为欧洲科学文化复兴的重要资源。第二节思想解放与观念变革一、文艺复兴运动文艺复兴运动首先表现为王权与神权的斗争，其次表现为人文主义与神文主义的斗争。神文主义强调的是神性、神权、天堂、神启、来世，而人文主义提倡的则是人性、人权、世俗、理性、现世。但文艺复兴运动并不根本否定宗教，而反对神权统治和揭露封建教会的腐败，提倡人性、个性解放和个人自由。文艺复兴运动涉及到政治、法律、哲学、文学、艺术、语言等各个方面。出现了一批杰出的艺术家、思想家和科学家（自然哲学家）但丁、薄伽丘、达·芬奇、西班牙的赛万提斯、英国的莎士比亚、波兰的哥白尼等。二、宗教改革运动16世纪德国，马丁·路德（M.Luther,1483-1546）提出“信仰可以获救”的口号。他说，只要自己信仰神，灵魂就可以获救；人人有权读圣经，人人可以通神，无需奢侈繁琐的宗教仪式，也不需要有教会和教士的特权。当时，因为只有神甫们能读希伯来文和希腊文，于形成了对一种知识的占有，于是这些掌握了话语权利的人便成为特权阶层。之后，法国加尔文（1509-1564)又发展了新教,更强调人的使命，提倡拥护私有财产，认为发财致富是光荣的事情。三、学者传统与工匠传统的结合与实验哲学的兴起在古希腊社会中，学者或自然哲学家们位居社会的上层，他们是奴隶主或自由民，是一批有闭阶级。他们关心的是普遍原理，探究世界之本源，从事“高尚的学问”，而不关心“硬事实”，不去从事“下贱的”实践活动。如果哪位学者企图把他的哲学用到技术问题上，或者用实验来检验他的理论，那就会受到社会的白眼或谴责。因为要把普遍原理应用于技术或用实验来检验普遍原理，都必须有体力劳动，而体力劳动在古希腊人看来只宜于由奴隶来干。在那个时代，农业、建筑业和手工业等领域中掌握和运用技术和工艺的，则是那些工匠。这些工匠都委身于社会的下层。由于受社会地位和文化条件所限，他们当然无法涉足学者们所探究的“高尚的学问”。他们所掌握的技术和工艺都是一些经验积累或秘传下来的技艺和诀窍，而与学者们关于世界本源或普遍规律的学问有霄壤之别。柏拉图就曾非常愤怒地痛骂那些企图用个别经验来检验纯力学定理或者纯数学定理的人们。因为他们使几何学从形而上的、理性的东西，降为形而下的、感性的东西，从而败坏和玷污了几何学的高贵。古希腊的大学者阿基米德虽然受命发明和建造了许多军事机械以抵御罗马侵略者，但对他来说，人事这些形而下的工作只是不得已而为之，他并不认为发明军用机械是一个值得他认真研究的对象。而他引以为荣的只是关于纯数学的研究。资本主义的经济关系逐步萌芽发展，改变了人们的社会关系。在1600年以后的欧洲各地，如意大利以及在法国和德国，大城市中的工匠和手艺人的社会地位陡增，并且他们认为，自己同地主及其所属的律师和牧师彼此平等。学者与工匠之间的隔离渐渐地就消除了。向工匠学习，与工匠结合，一个重要方面就是提倡科学实验。罗吉尔强调，实验的本领胜过一切思辨的知识和方法，“不依靠实验就不能更深入地认识任何东西。”实验方法成为科学中最重要的方法论工具。力学是运用实验方法而获得发展的第一个受惠者；实验研究方法的兴起，对于力学理论的革命性变革起了最关键的作用。亚里士多德的力学理论在此之前统治科学界长达2000年之久而很少遭人怀疑，但在实验研究面前，它却迅速地瓦解了。早在16世纪，期忒芬和杨·格鲁特合作，从30英尺的高处同时丢下两个铅球，其中一个的重量是另一个的10倍。（很长一段时间人们错误地以为是由伽里略做的这个实验）从实验结果发现，重球落地的时间并不象根据亚里士多德的理论推算出来的，是轻球的10倍，而是几乎同时落地。这个不同凡响的实验表明，被奉为神明的亚里士多德理论存在着明显的错误，这对以后伽里略、牛顿的动力学理论的革命显然发生着最重要的影响。欧洲在力学研究方面的一个新的重大转折是在15世纪以后，古希腊科学家阿基米德的著作得以重新发现，特别是到了16世纪，他的全部著作已为西欧学者所了解。此后欧洲的力学研究几乎都以阿基米德已达到的成就为出发点。阿基米德研究力学的重大特点是运用数学方法，它为运用数学工具研究自然科学的可能性提供了令人信服的榜样和例证。由于学者传统与工匠传统相结合，科学与技术应用相结合，再加上数学的方法的应用，就使得力学研究不但受到重视，而且获得了突飞猛进的迅速发展。从1586年斯忒芬的《静力学原理》问世到1687年牛顿《自然哲学的数学原理》出版，这100年间，经过伽里略、笛卡尔、惠更斯、胡克和牛顿等一大批学者的努力，力学已经牢牢地占据了科学的中心地位，成为物理学得以蓬勃发展的生长点。2、知识生产方式的变革（1）知识生产的两种方式：经验式方式与实验式方式知识的生产总是通过不断的“试错和改错”得以实现的；试错和改错有两种方法：“经验性的”与“实验性的”。（2）知识观念的变革培根的知识观及其贡献：知识就是力量（2）知识生产方式变革带来的变化知识生产效率大幅度提高；知识生产非神圣化；知识生产方法中心化；知识生产专业化。第三节近代早期科学的主要成就一、宇宙学1．哥白尼（N·Copernicus，1473-1543）的《天体运行论》与日心说：太阳是宇宙中心；地球在运动；月亮是地球的卫星；水星、金星、火星、木星、土星等行星各依自己的轨道绕太阳转动。2．伽利略3．布鲁诺否定了上帝把地球置于宇宙中心的宗教教条,标志了近代自然科学从宗教神学中的解放。二、血液循环理论1．维萨留斯的解剖学2．哈维的血液小循环理论3．塞尔维特的血液大循环理论三、牛顿力学的形成伽利略的开创性工作伽利略（GalileoGalilei，1564-1642）《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》《关于两种新科学的对话》经典动力学；落体运动；抛体运动；惯性定律；实验与数学结合；天文望远镜。开普勒：天空立法者开普勒（J·Kepler，1571—1630）：《新天文学》《哥白尼天文学概论》行星运动三定律；打破天体圆周匀速运动的观念。牛顿的综合牛顿（I·Newton，1642—1727）《自然哲学的数学原理》《光学》总结了天体力学和地面力学的成就,为经典力学规定了一套基本概念,提出了运动三定律和万有引力定律,从而使经典力学成为一个完整的理论体系,实现了自然科学的第一次大综合。其他成就：物理学：光学，静电学的初步认识。生物学：林耐的分类学；显微镜的运用。化学：波义耳批判了炼金术士关于物质的原性学说，提出元素概念，奠定了化学的基础；拉瓦锡批判了燃素说，建立了氧化说，为化学的进一步的发展奠定了基础。对近代前期自然科学的总体评价和哲学概括整个科学总体上是关于存在的科学主要的成就是力学：机械论自然观主要的方法是分析方法：还原主义与形而上学思维方式1、机械自然观近代前期自然科学主要是力学得到充分发展，力学的辉煌成就引导人们用力学的观点来解释客观世界：《动物是机器》（笛卡尔）《人是机器》（拉美特利），《社会静力学》（斯宾塞）。15世纪以后，力学有了长足的进展。并且，由于力学所处理的对象的特点，使得对于它们的解释最易于摆脱传统有机论的观念。特别是在对机械和机器的研究中，人们明显地感到它们的结构简单而清晰，动作单调而有规则，对于它们的运动的解释，根本无须引进任何有机论的模糊而神秘的假定。尤其是当力学与数学相结合以后，已可以建立起一些精确的理论，这理论可以对现象作出宣的解释和预言，能够由实验来予以检验。当理论的“结论”与实验观察结果不一致时，人们似乎有充分理由来判明理论前提有错误，从而设法改进理论，而在某些个别领域中，当人们能够从力学原理中合乎逻辑地导出结论并能与实验观察的结果定量地一致的时候，人们对于这种理论在解释和预言的能力上，获得了巨大的心理上的满足。由于这种知识背景的转变，在16、17世纪的一二百年中，人们的世界观发生了潜移默化的、有时是激烈的深刻变化。先进的科学家们逐渐地不再愿意仅仅拿人和动物的心理和行为作类比，来对自然界作拟人理解，认为这样地作出的理解是肤浅的和可疑的。相反，宁可拿机械或机器作类比，对人或动物的行为作机械主义理解。早在16世纪初，意大利的达·芬奇（1452-1519）就已经从静力学的观点来解释骨骼的杠杆作用。稍后，意大利的数学家博雷里又用力学原理解释了人的走、跑、跳、滑冰、举重等体力地为。而在生理学方面，经过维萨留斯和塞尔维特，就已经试图用水力学的观点来理解人体内的血液循环。英国解剖学家兼医生威廉·哈维（WilliamHarvey1578-1657）于1628年发表了《心血运行论》这一划时代的伟大著作。在这一著作中，他以大量的精细的解剖实验基础，在更加明显的机械论自然观的指导下，建立起了近代的血液循环理论。他把人体的血液循环系统与液体的动力学系统作类比，得出结论：心脏的行为是一台泵，其功能是把静脉中来的血液挤压到动脉中去。其中，心房起着将血液挤进心室的原动泵的作用；两个心室则起着压力泵的作用，将血液通过支流压向人体的不同组织和器官。英国科学家波义耳发表的研究热的理论，其论文题目就是《关于热和冷的力学原因》。所以从17世纪以后，科学和哲学中的机械论倾向是大大地加强了。到了17世纪下半叶，机械论的观念可以说已在科学家和哲学家中间盛极一时，形成了科学中的一种极为牢固的传统。在17世纪中期以前，法国数学家兼哲学家笛卡尔（R·Descartes，1596-1650年）就已经明确地提出了他的机械论的科学研究纲领，他把空间中所观察到的一切变化都归结为唯一的运动––––机械位移。他说：“我只知道一种运动，这种运动就是物体从空间中一点移动到另一点，而连续地占据着这些点之间的整个空间。”“给我物质和运动，我就能造出整个世界。”在他看来，一切变化都可归结为物质的机械运动，并