第二十三章 近代欧洲的自然科学和文学艺术第一节 自然科学

从欧洲封建社会末期起，在欧洲，伴随着政治、宗教和学术斗争的过程， 有一场科学革命。伴随着资本主义经济制度的发展和资产阶级在政治诸方面的胜利，近代实验科学破土而出。越来越多的学者面对客观世界，用科学的方法观察世界。他们进行实验，寻求真理，寻求自然规律。他们通过毁灭性的批判和建设性的综合，探索自然界的奥秘。他们披荆斩棘，历尽艰险，取得了和保证了自然科学作为社会生产力的一部分的永久地位。

资本主义生产的发展需要科学和技术，在这种历史条件下，欧洲的自然科学冲决了基督教神学的桎梏，飞快地发展起来。继哥白尼、布鲁诺、刻卜勒和伽利略开创、证实和巩固太阳系新学说之后，科学界巨人不断出现，在自然科学各个领域作出了杰出的贡献。

十七世纪的成就 近代自然科学成长的根基在于新的科学方法的发展， 也有赖于新的科学工具和新技术的发展。新的科学方法要求人们通过系统的逻辑的方法寻求真理，要求人们在查究事实的时候，信赖推理、求知欲和正常的怀疑。这种新的科学方法是在十七世纪上半期由英国的法兰西斯·培根

（1561—1621 年）和法国的笛卡尔（1596—1650 年）奠定的。

法兰西斯·培根和笛卡尔都注意方法，不过他们对科学方法的观念很不相同。培根的观念是蒐集材料，进行大规模实验，从大量数据中探求结果， 本质上是归纳法。笛卡尔相信单刀直入的纯粹直观。他主张，只要思想清晰， 就应该可能发现一切凭理性可以认识的东西，参用实验主要是作为演绎推理的辅助。培根是实验的信徒，但他不是实验家。他是自然科学的热心倡导者和组织者，用他自己的话说：“我摇响铃声来把有才能的人召唤到一起。” 笛卡尔是演绎法的护卫者。他善于使用这种方法，用严格的定量和几何的方式来论证物质世界的基础。

数学是科学的语言。许多科学要进行计算，积累数据；许多科学原理要用数学归纳或概括为方程。十六、七世纪，数学家的研究同天文学家、物理学家的研究齐头并进，数学有了很大的进步，适应了科学研究的需要。1585 年，法兰德斯人西蒙·史蒂文（1548—1620 年）始用十进位制，为计算提供了很大的方便。1614 年，苏格兰人约翰·内庇创立了对数表。对数表的出现， 大大缩短了乘除和开方的运算过程，节约了时间，因此人们说内庇的发明倍增了他的数学同行的寿命。笛卡尔打破了几何学和代数学的旧区别，把它们结合为统一的学科，即创立了解析几何学。解析几何运用坐标，把空间关系转变为代数方程式，例如一条曲线就可以由一个方程式完全表示出来，这个方程式把曲线上各点按几条固定轴定出的坐标值的关系表达出来。十七世纪数学上最伟大的成就是发明了微积分。笛卡尔研究过积分问题，但是确立微分学和积分学的则是德国哲学家莱布尼茨（1646—1716 年）和英国科学家牛顿（1642—1727 年）。他们分别地、独立地进行了微积分的研究，殊途同归， 确立了微分学和积分学。现在国际上通用的微分和积分的符号，就是莱布尼茨发明的。微积分是计算变量和变率的特殊数学方法。由变量计算变率的， 称为微分；由变率计算变量的，称为积分。微分和积分，是一对逆运算，就象加法和减法、乘法和除法互为逆运算一样。有了微积分，科学家就能从数

量上思考这样的问题，如热力的运动、星球的移动；就能迅速地计算圆形空间的容量和各种压力。牛顿自己就是使用微积分得出和证明万有引力定律的。

科学研究不仅需要数学运算，而且由于着重实验，需要仪器设备。十七世纪，许多精确的衡量和观测仪器相继发明出来。促进了研究，特别使研究工作更为严密、更加精确了。1608 年，荷兰出现了望远镜。最初的望远镜是折射望远镜，在一根管子里安装透镜而成。第二年，伽利略装制的就是这种望远镜。望远镜的出现为进行远距的观测提供了工具，但更重要的是，从此引起了人们对光学的兴趣。由于人们企图了解望远镜所依据的光的折射的性质，并要改进望远镜本身存在的缺点，光学得以成长起来。1650 年以后，由于显微镜的使用，昆虫、植物各部分、水生小动物甚至细菌，都经过显微镜观察，提供了新知识。用显微镜观察动物的肺和躯体的其他组织，可以得到有关它们的结构和功能的至关重要的知识。英国医生哈维（1578—1657 年） 的血液循环论，也经由显微镜得以证实。1643 年，伽利略的学生托里析利

（1608—1647 年）发明了水银气压计，为测量大气的压力提供了手段。1654 年，德国物理学家奥托·冯·葛利克（1602—1686 年）用他制出的抽气机， 当着王公贵族的面作了著名的实验表演。抽气机把两个合在一起的金属半球内的空气抽尽。真空的金属球体受到外面大气的压力，需要在两侧用十六匹马，才能把两个半球形的容器拉开。气压计、抽气机的发明和真空的出现导致了气体力学的发展，使物理学迈进了一大步。当时，还有其它许多重要发明，例如 1656 年荷兰的大科学家惠更斯（1629—1695 年）成功地制造了第一架带摆的钟，使科学家们能精确的计算时间。

自然科学发展的一个重大里程碑——牛顿的贡献 从哥白尼以后，许多科学家研究天体，研究行星的运行。他们打破旧观念，取得了许多重大的突破。但是，还需要有人来综合那些见解，反映出自然界确有某些基本的和不变的规律，导致天体的运行。这一任务终于由牛顿完成了。

依萨克·牛顿出生在英国东南部林肯郡一个普通农民家里，生前三个月丧父，两岁时母亲改嫁。牛顿在外祖母的抚养下生活成长，读小学时，成绩一般，但是爱好观察周围事物，喜欢手工，酷爱装置简单的机械。到了中学， 牛顿逐渐认识到学好功课的重要性，特别认识到学好数学对于装置机械的好处，学习大有长进，终于取得了较好的成绩。十九岁时，牛顿由于中学校长的推荐和资助，进入剑桥大学三一学院学习。在那里，他潜心研究数学、光学和哥白尼的太阳中心学说。在那里，他得到博学的、主持数学讲座的巴罗教授的赏识。牛顿在剑桥大学毕业，又在那里工作到 1696 年。1669 年，二十七岁的牛顿经巴罗教授的推荐，接替巴罗主持数学讲座。十七世纪七十和八十年代是牛顿在科学研究上最有成就的年代，除了数学上的成就，还有光学上的成就和力学上的著名定律。

在光学方面，牛顿在前人实验的基础上继续进行实验。他让阳光透过三棱镜映出虹一样的颜色，呈现出赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫的彩带，再把一个三棱镜放在这彩色光谱里，虹的色彩立即还原为一道白光。经过反复实验，牛顿终于认识到，太阳光透过三棱镜形成彩虹，由于它本身就是由折射率不同的各种彩色光线组成的。太阳光透过蒙蒙雨雾，产生彩虹，也是同样的道理。牛顿的这一实验和结论，为光谱学的创立开辟了道路。为了便于观测天象，牛顿还造出了第一台反射望远镜。

牛顿最大的科学成就在天体力学方面。早从 1665 年起，他很可能已经考虑引力问题了，传说他看到苹果落地引起思考的故事也许是真的。当时，牛顿经常思考这些问题：什么使行星绕太阳运行？为什么它们不离开太阳或同太阳撞击？为什么苹果落地而不是飞入天空？用同一自然规律来解释行星运动和苹果落地是不是可能？等等。经过研究，牛顿证明，行星绕太阳运行和苹果落地而不是上升，理由完全相同，它们都同受引力作用的支配。牛顿表明，整个宇宙象一架机器。机器的所有部分——太阳、月亮、地球和其他所有行星，都服从万有引力定律。

牛顿用数学方法把物理原则转变为可凭观察证实的、可用数量来计算的结果，确立了万有引力定律。这个定律说明，任何两个物体之间，包括行星与太阳之间，行星与行星之间、地球与月亮之间、地球与地上物体之间，都有引力存在。这个引力与彼此吸引的物体的质量成正比，而与两物体间距离的平方成反比。结合牛顿运动定律，这一原理说明了太阳系中天体的运动和位置，特别说明了地球有规则地环绕太阳的运行。万有引力定律可以解释为什么物体会落地，什么力量把行星保持在它们的轨道上，为什么海水会产生潮汐。总之，这个定律不仅对地球是确切的，而且对太阳系的任何星体都是确切的。可以说，万有引力定律总结了前此一个半世纪的科学发明并且用精确的数学术语把它们连结起来了。此外，牛顿还确立了著名的运动三定律， 即惯性定律，比例定律（即加速度与力成正比），作用和反作用相等定律。运动三定律可以解释人们日常见到的许多事情，是经典物理学的基础。

牛顿的上述成就概括在他的《自然哲学的数学原理》①一书里。这本书出版于 1687 年，标志着近代科学发展的一个重大的里程碑。

化学的成就 化学是关于物质的组成、结构、性质及其变化的科学，长期受中世纪炼金术士的影响，直到十七世纪中期以前还未置于科学的基础上。中世纪炼金术士沿袭古代说法，认为所有物质不外是由四大元素构成的， 这四大元素就是土、火、水、气。此外还有人认为，所有的可燃物都含有一种燃素。燃素使燃烧成为可能并且在燃烧中消失。

第一个把科学方法运用于化学的是罗伯特·波义耳（1627—1691 年）， 他力主把归纳方法运用于化学上。波义耳在他的著作《怀疑的化学家》一书中，批判炼金术士，攻击四大元素论。他企图创立各部分互相协调的严整化学观念体系，特别注意研究化学元素问题。波义耳证明空气不是一种基本元素，因为它是几种气体的混合物。他认为化学元素是用化学方法不能再分解为更简单的物质的物质。他把当时习用的定性试验归纳为一个系统，开始了分析化学的研究。在气体性质方面，他发现了气体体积与压力的关系，即通常称作的“波义耳定律”。波义耳以其对化学的贡献而被认为是近代化学的创始人。

十八世纪中期以后，气体化学得到迅速的发展。有人发现了二氧化碳， 有人发现了氢，有人发现了氯。约瑟夫·普利斯特列（1733—1804 年）发现了氨，这种气体对于冷却过程起着重要作用；1774 年，他发现了后来定名为氧的气体。普利斯特列证明，植物吸入二氧化碳，放出氧气，后来别人补充了这个发现，指出植物的呼吸作用是在阳光的影响下进行的。普利斯特列最后的一个重要实验是制造一氧化碳。许多用于烹饪和取暖气体的生产方法最初是普利斯特列设计的。

随着精密仪器日益广泛地用于化学上的量的测定，由于氧的发现，

安·罗·拉瓦锡（1743—1794 年）才有可能彻底证明燃素说的无稽，揭示了燃烧和氧化过程的真相。燃素说的支持者认为，燃素在燃烧过程中排除出去。拉瓦锡在他的实验中使用化学天平证明，燃烧没有什么东西放出，正相反， 倒是有东西增加进去。1777 年，拉瓦锡在他的《概述燃烧》的报告中明确指出：（1）可燃体在燃烧时并不丧失它的任何组成部分，相反地大气中的氧与它化合增加了它们的重量；（2）没有氧，燃烧是不可能发生的；（3）二氧化碳乃是氧与碳的化合物；（4）金属的鳞皮不是一种简单的物质，而是氧与金属的化合物。氧燃说的成立在整个化学中引起了彻底的革命。对于燃烧如此重要的“氧”是普利斯特列发现的，却是由拉瓦锡定名的。

十八世纪法国资产阶级革命前夕，法国成立了由拉瓦锡等组成的委员会，任务是制定化学的新术语。法国科学家们拟定了化合物的第一个合理命名法。这个命名法中最先使用了“氧”、“氢”这些名称。这种命名法以元素的名称为起点。各种化合物的名称则由元素名称结合构成。这种命名原则简明准确，能反映所指物质的性质及其相互关系。

十九世纪，科学的化学由于物质的原子——分子结构学说的确立而得到长足的进展。英国科学家约翰·道尔顿（1766—1844 年）对于物质的原子学说的确立作出了巨大的贡献。道尔顿像古代希腊哲学家德谟克利特一样，相信所有的物质都是由不可再分割的原子组成的。他进而指出，各种化学元素的原子重量（即通称的“原子量”）是彼此不同的，并且说化合物是由以一定数量关系结合的原子组成的。道尔顿是第一个科学家，获得了有关原子的令人信服的实验知识。他还设计测定原子相对重量的方法。尽管道尔顿测定几种原子量的试验不大成功，但是他的设想对化学的发展产生了强大的影 响，例如瑞典化学扬·雅·柏采留斯（1799—1848 年）后来发表了四十六种元素的比较精确的原子量。

1869 年，俄国化学家德·伊·门捷列夫（1834—1907 年）发现了化学元素周期律，拟制了化学元素周期表。他把当时已知的六十二种化学元素按原子量递增的次席排列起来，发现性能和所产生的化合物类型相同的元素都是按有规律的间距分布的，形成周期重复的序列。这样把化学元素分组，于是便构成了元素周期表。门捷列夫根据周期系预言当时还未发现的一些元素的性能，并且在周期表给它们留出了确切的位置。科学家们在十九世纪七十到八十年代发现的镓、钪、锗三个元素的性能，就同门捷列夫的预言一致。

当时，不仅理论化学而且实用化学也取得了巨大的发展。电解法、电铸术和电镀术都在十九世纪早期开始应用。1828 年，德国科学家使用无机物质合成尿素。这是有机化学发展过程中的一大突破。从此有机化学在理论和实践中获得迅速发展。

磁学和电学 十七到十八世纪是现在叫做电现象的学说发展特别迅速的时期。电学的发展同磁学的研究是密切相关的。早在 1600 年，英王伊丽莎白一世的御医威廉·吉尔伯特发表了《论磁学》一书。它不只论到磁石，还包括对吸引原理的概括。吉尔伯特说地球本身就具有大磁体的性质，以此来解释罗盘针的活动。他也探索静电问题。很久以来，人们知道琥珀经过摩擦， 能够吸起羽毛或纸片，对此情况迷惑不解。吉尔伯特发现另外几种物质包括硫和玻璃也有同琥珀相似的作用。他沿用希腊文“琥珀”一字创制了“电” 字。

随后，科学家们发明了一些器械，使之产生出吉尔伯特曾经研究过的那

种电。德国的葛利克制造了闻名一时的仪器——在托架上旋转的硫璜球，当用手摩擦它时则发生静电斥力和静电引力的现象；用布摩擦它时可以发声发光。十八世纪早期，英国科学家用玻璃球代替硫璜球，摩擦起来获得了较大的电花。随后，人们创造了一种改进的静电起电机，它最初装玻璃圆筒，后来改装玻璃圆盘。英国科学家斯蒂芬·格雷（约 1666—1736 年）有许多重大的发现。他发现了感应现象，即物体接近带电物体时生电的现象。当电由一个物体传导到另一个物体时，发现电荷不灭。他所作出的基本发现是，电是一种能够从一处流到另一处的东西。在玻璃和丝绸中产生的电可以保持在这类物体之中，他称这类物质为电体，即现在所说的非导体，电流不能通过它们；另一方面，电流可以通过金属和湿线，这类物质为非电体，即现在所说的导体。十八世纪中期，法国的杜费（1698—1739 年）制定了同名电相斥异名电相吸的定律。当时，人们企图把电储存在瓶里，终于导致了“莱顿瓶” 的产生。“莱顿瓶”作为唯一的电容器使用了半个世纪。十八世纪末到二十世纪初，在意大利，亚历山德罗·伏特（1745—1827 年）受到加伐尼（1737

—1798 年）试验的启发，用化学方法创制了电池。在此后一个长时期内，电池一直是唯一的电源。

电的研究风靡一时，北美的富兰克林进行了放电研究，认为实验室的电火花同天上的闪电实质一样。1752 年，他在雷雨中试放风筝。为了进行有目的试验，他在风筝顶上装有金属线头，在手持线绳的这一端置有一把铁钥匙。实验证明，雷雨中的闪电，可以通过风筝的湿线传播到铁钥匙上，从而证明了他的设想。经过这次实验，他在第二年发明了避雷针。

电和磁之间一定有某种关联，但是科学家很长时间没有发现它。1820 年，丹麦科学家奥斯特（1777—1851 年）发现，当电流通过导线时，附近的同导线平行的罗盘针会发生偏转，这就是电流对磁针的效应。这样一来，他就把电和磁两门科学结合起来了。发现电流使罗盘针偏转这一现象，在理论上极为重要，它导致了安培（1775—1836 年）、高斯（1777—1855 年）和欧姆（1787—1854 年）对电流产生磁场和电流怎样经过导体的了解。

研究已经证明，电流能够产生磁。那么，磁能否产生电呢？这一问题， 终于由英国杰出的科学家迈克尔·法拉第（1791—1867 年）作出了明确的回答。1831 年，法拉第进行了精心安排的实验。他证明要产生电流，磁铁须在电导体附近移动。这说明，非但磁等于运动中的电，而且反过来电就是运动中的磁。因此这两组现象反映了两者之间的关联，构成了电磁学这门新的科学。法拉第的发现意味着可以靠机械作用来发生电流，反过来又有可能用电流来操作机器。这为日后制造发电机和电动机提供了根据。

十九世纪六十年代，另一个英国科学家詹姆士·克拉克·麦克斯韦（1831

—1879 年）总结了各国许多物理学家在电磁学、热力学和光学方面的试验和理论。他是奥斯特和法拉第的后继者，制定了电磁场的理论。他以简明的精确的数学方程式总括了全部电磁理论，即著名的麦克斯韦方程。根据麦克斯韦方程，得出了关于存在以光速传播的电磁波的结论，并且确定了光与电磁的关系。进一步，科学家们又指出，不仅可见的光，而且辐射热和某些看不见的辐射都是波长不同的电磁波。十九世纪八十年代，德国的亨利希·赫兹

（1857—1894 年）用实验方法证明了电磁波的存在，而且能量出波的长度和速度。这为无线电技术提供了基础。

电学的发展自始就还有另外一个方面，即它的实践方面。它是和理论方

面的进展互起作用的。十九世纪三十年代以后，电学开始直接对经济生活发生作用，先在通讯方面，然后在电镀、照明和动力方面。到十九世纪晚期， 它对经济生活的作用越来越重要，以致人们说历史从蒸气时代进入了电气时代。

生物学的新突破 探索生物奥秘的生物学，从 1650 年以后由于应用显微镜进行观察取得了长足的进展。意大利科学家马尔比基（1628—1694 年）是显微镜解剖学的一位奠基者。他利用显微镜研究动植物的各种微小构造，注意到了植物各别器官的功能。他研究动物和人体，阐明了肺、肾和皮肤的构造，发现了它们内部发生的一些基本生理过程。英国自然科学家罗·虎克（1635

—1703 年）在显微镜下观察各种各样的东西：某些植物的纤维、某些动物的小器官以及某些无机物，他详尽而又美妙地描绘了他的观察。虎克在连续观察植物的各部分时，发现了它们的细胞构造。荷兰科学家安·列文虎克（1632

—1723 年）利用显微镜完成了许多重大的发现，其中包括细菌。另一位荷兰人扬·斯瓦美尔丹（1637—1680 年）是显微镜研究方法的代表人物。由于实验方法精确，他能看见生物机体的解剖细部，从而大大扩充了生物学的知识。

科学家们研究和观察的材料迅速增多，于是进行科学分类十分必要。瑞典的卡尔·封·林奈（1707—1778 年）①在这方面作出了杰出的贡献。他对植物、动物和矿物进行了分类。他创立了“双名命名制”，也就是通常所说的“二名法”，把过去紊乱的植物名称归于统一，对于植物分类研究的进展， 影响很大。林奈的分类法后来几经修正，直到现在仍然是植物学和动物学上所采用的分类制的基础。

细胞学说的成立是十九世纪上半期生物学的伟大成就。俄国和捷克的学者都在这方面作过研究。英国植物学家罗伯特·布朗研究植物细胞，看到每个细胞内的流质中有一个黑点，那就是细胞核。细胞学说的有力论证则是德国科学家泰·施旺（1810—1882 年）和阿·雅·施莱登（1804—1881 年）。他们指出，所有的生物体都是由细胞构成的；细胞核对于细胞的生命至为重要。另一个德国学者鲁道夫·微耳和（1821—1902 年）指出，每个新细胞必须出自旧细胞，只有生命物质可以产生生命物质。按照细胞学说，细胞是生物体最基本的单位，是动物体和植物体构造和发育的基础。细胞学说的意义在于它确定了一切多细胞生物构造和发育原则的一致性。约在同时，胚胎学也发展起来。这门科学事实上是由卡尔·封·贝尔（1792—1876 年）建立起来的。细胞学和胚胎学的建立为创立进化论奠定了基石。

但是，在生物学界，形而上学的观念还待清除，神创论的谬说还待彻底打破。而这有待于科学进化论的确立。当时，摆在人们面前的有这样重大的问题：为什么地球上有如此丰富多样的动物和植物？如此众多而又不同的生命形态又是怎样形成的？一些科学家论证说，现在的数以千计的动物和植物都是从很久很久以前的共同的祖先那里发展过来的。他们探索着动物和植物是怎样进化的，这些科学家被称为进化论者。在早期的进化论者中间，法国的拉马克（1744—1829 年）是很有创见的。他是王室御苑的植物学者，1809 年大胆提出了一种理论，认为生物为适应其生活环境而改变它们的形态，而这种变异又可经由遗传传给后代。科学家们的不断探索终于导致了科学进化论的确立，毕其功的是英国的达尔文。

伟大的科学家查理·达尔文（1809—1882 年）小时候就喜欢搜集植物和昆虫标本。他十九岁进剑桥大学，屈从父亲的意志攻读神学，但是他对自然

科学更加爱好，经常采集动植物标本，参加其他学院的野外调查。1831 年， 达尔文在剑桥大学毕业以后，不去当牧师，又不顾自己身体多病，坚决以博物学者的身份参加了“贝格尔”号舰的海上探险。这艘军舰由英国政府派出， 作环球航行，重点在南美洲东西海岸考察。从 1831 年底到 1836 年 10 月，将近五年的考察使达尔文获得大量生物资料，观察到了许多新奇的自然现象。举例说，太平洋上的加拉帕戈斯群岛是一个天然的自然实验室，达尔文在那里发现了许多生物物种比如巨龟、类似南美大陆产的攀树大蜥蜴的海生钝齿鬣蜥，等等。经过长期考察，见多识广，他开始想到，人类经济生活的竞争条件或许也适用于动物世界，如果动物界也发生适者生存的情况，那些更能适应环境的动物就能把这优点传给它的后代，这样就会逐渐演化为现在这样的物种。达尔文的考察所得给他的以自然选择为中心的进化理论以支持，但是达尔文是一位严谨的学者，没有很快地发表他的观点，相反地，他又花了近二十年的时间从各方面收集论据，包括以前各个世纪中形式逐渐变繁的岩石记录、世界上动植物的分布状况，还包括十九世纪中期进行的一些大规模繁殖实验的结果。这些论据显示了进化的历程，提供了变异的例证。达尔文以合乎逻辑的形式得出了这样的认识：许多动物繁殖的趋势都比可以获得的食物增长得快，因此而有经常的生存竞争。那些得以生存下来的一定比那些消灭的有许多优点，能使自己更好地适应生存的环境；只有适者才能生存下来并繁衍特质相同的后代。这就是自然选择的基本观点，达尔文称之为“自然选择”原理。生存竞争，适者生存，自然选择这三点成为达尔文科学进化论的基础。1859 年，达尔文终于发表了他的科学名著《物种起源》，阐明了他的进化论原理。进化论指出，一切生物都在自然界中经历了长期的由简单到复杂、由低级到高级的发展过程；生物不是不变的，它可以随生存条件的变化而变化。生物进化的主导力量是自然选择，生物经常发生的细微的不定变异，通过累代的选择作用，比较适合于当时外界环境条件的个体得以生存， 并且逐渐积累有利的变异，发展成为新种。比较不适合的就不能生存或不能传种。在达尔文同时，一位比他年轻得多的学者和旅行家阿·罗·华莱士（1823

—1913 年），通过他对马来群岛动物分布的研究，也独立地得到物种进化的结论。

科学的进化论彻底揭穿了基督教宣扬的上帝创造世界的谬论，因此遭到了教会的反对，引起了一场大论战。但是进化论建立在科学的基础上，因此它是不可战胜的。

达尔文进化论的影响，越出了生物学的范畴，播及到社会和经济思想领域，因此产生了所谓的“社会达尔文主义”。社会达尔文主义者用“适者生存”来为“自由”资本主义辩护。他们鼓吹优秀者统治、低劣者被统治的谬论。种族主义者、沙文主义者、军国主义者和帝国主义者都利用社会达尔文主义为他们的统治、侵略、扩张服务。

自然科学的革命发展 近代许多科学家在自然科学的各个领域作出了杰出的贡献，这同他们的时代环境，同他们的勤奋学习和刻苦钻研都密不可分。他们的成就又是在前人积累的知识基础上取得的，这正如牛顿所说的： “如果我看的要比笛卡尔远一点，那是因为我站在巨人肩上的缘故。”

十九世纪晚期和二十世纪初，物理学发生了革命性的变化，同时对自然科学的其他领域起了巨大的影响。科学家发现了电子是比原子更小的“基本粒子”，发现了放射性物质，创立了相对论，奠定了量子论的基础，等等。

这都从根本上改变了物质结构的概念，改变了关于空间、时间和运动的概念。在门捷列夫创制的元素周期表上，科学家们不断以新发现的化学元素列

进周期表的行列，放射性元素镭就是其中的一种。发现镭元素的是一位杰出的女科学家，即出生于波兰的玛丽·斯可罗夫斯卡，也就是历史上著名的居里夫人（1867—1934 年）。玛丽早年在巴黎大学刻苦学习，以优异成绩先后取得物理学和数学的硕士学位。在一个实验室里，她结识了物理学家彼埃尔·居里（1859—1906 年）。献身于科学的共同宏愿，终于把他们结合在一起了。就在他们结婚的那一年即 1895 年，德国科学家伦琴发现了一种能够透过固体物质的 X 射线。第二年，法国物理学家贝克勒尔发现铀盐矿物能放射出一种与 X 射线相似的奇妙的射线。为什么铀盐矿物能放射出这种射线，当时还是一个有待解开的自然之谜。居里夫人对这个问题产生了强烈的兴趣， 借助于简陋的设备，开始了科学史上的一次伟大探索。经过广泛的实验，居里夫人先肯定，凡是含有铀和钍的矿物，都有放射性；进而又发现，沥青铀矿的放射性更大。她由此作出大胆的设想：也许这些矿物里含有一种未知元素。这个问题实在重大，因此彼埃尔·居里放下了自己的科学研究，同玛丽齐心合作。他们在极为艰苦的条件下，日复一日地从一吨沥青铀矿的残渣中进行提炼。经过四十五个月的辛勤劳动，终于在 1902 年提炼出十分之一克的镭，接着又测定了镭的原子量。镭的发现不仅是化学上的一大成就，而且开辟了科学世界的新领域，由此诞生了一门新兴的放射学，推进了原子物理学的发展。后来，镭又用在医学上，大大造福于人类。

也就在这个时候，爱因斯坦取得了自然科学史上的划时代的成就。

阿尔伯特·爱因斯坦（1879—1955 年）出生于德国一个犹太家庭。大学期间，他在瑞士求学，以数学和物理为专业，把大量时间用在物理实验室的工作中。他利用一切可以利用的时间，进行理论物理学的研究，特别思考物理学上面临的许多疑难问题。1905 年，二十六岁的爱因斯坦在德国莱比锡出版的《物理学纪事》杂志上发表了三篇论文，向当时物理学领域的传统观念冲击，创造了科学史上的新奇迹。

在 1905 年发表的三篇重要论文中，爱因斯坦讨论了“布朗运动”，①用最有力的证据证明了分子的存在；并指出，利用观察布朗运动，可以计算出分子的实际大小。其次，爱因斯坦提出了光量子假设，解释了光电效应。他指出，在现有的物理学理论中，物体是由一个一个原子组成的，是不连续的， 而光是电磁波，是连续的。这里原子的不连续性和光波的连续性之间有深刻的矛盾。爱因斯坦作了这样大胆的假设：光和原子、电子一样，也是一个个粒子，他把这种粒子叫做光量子。他说，每个光量子的能量也可由这个公式

——ε=hv 决定。这里ε代表光量子的能量，h 是一个常数，v 是光的频率。举例说，紫光的频率比红光高一倍，按上述公式计算，每个紫光的光量子比红光光量子的能量大一倍。

在 1905 年发表的三篇重要论文中，《论动体的电动力学》一文更加光芒四射。它阐明了狭义相对论，而全文只有九千字。狭义相对论否定了绝对时间和绝对空间，时间流逝的快慢和空间距离的大小都不再是绝对的，因为它们是和运动有关的，相对的。在论文中，爱因斯坦论证了质量和速度的关系， 指出质量随着运动的速度而增加。他又论证了质量和能量的关系，结论是一切质量都有能量，一切能量都有质量，质量和能量的关系就是著名的爱因斯坦方程——E=mc2。这里 E 是能量，m 是质量，c 是光速，是一个很大的数。

②这一理论揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密，成为现代高能物理学的理论基础。爱因斯坦以他的这些成就确立了他在科学史上的地位，但是他在科学道路上仍在不断前进，1916 年又发表了广义相对论。