第三节 欧洲自然科学和人文科学的新发展

（一）近代自然科学的兴起

近代自然科学兴起的原因及其特点 近代自然科学的产生，既是文艺复兴的重大成就之一，也是文艺复兴晚期的主要内容，它是人类科学发展史上的一次革命。近代自然科学的兴起，是广大劳动人民生产实践和专业科学工作者长期科研的结晶。资本主义萌芽时期，手工工场的发展，提高了劳动生产率，有助于技术的进步和革新，这对推动自然科学的发展起了重大作用。劳动人民在生产实践中积累了古代人们连想都未曾想到的大量体会和亲身经验，给科学理论提供了素材和根据。新的生产技术的运用，也带来一些实际问题，要求科学家给以理论上的说明。例如动力机械的装置和射击武器的使用，需要解决机械上和计算上的问题，因而促进了力学和数学的发展。远洋航海需要丰富的天文和地理知识，从而推动了天文学和地理学的研究。

随着生产的进步和科学的发展，新的仪器武装了人们的头脑。17 世纪初，天体望远镜和显微镜的出现，使人们能够观察到遥远的天体和从未见过的新世界。17 世纪中叶，又发明了物理实验所必需的仪器，如温度计、湿度计、水银气压计等。造纸术和印刷术的广泛应用，有利于科学知识的积累和传播。新航路的开辟，增长了人们的知识，为动物学、植物学、气象学、天文学、地理学等方面提供了丰富的实际材料。环球航行的实现，证实了地圆学说，人们的思想逐渐摆脱中世纪的传统偏见和各种荒谬观点，开始对大自然进行直接的观察。从此自然科学以广泛实际材料和实验为基础，获得全面和系统的发展。

近代自然科学兴起的特点，在于它是在同教会的斗争中发展起来的。它冲破了宗教世界观的限制，认为宇宙是物质的，物质有本身的运动规律。自然科学家们主张用观察和实验的方法去探讨自然的规律，强调要有目的地研究理论，要为提高生产技术和发展研究成果而重视理论和规律问题。正因如此，近代自然科学才在发现和研究这些规律的理论上取得了空前的突破。所以，导致自然科学的一些基础理论性的新学科出现了。还应提到的一个特点是：近代自然科学的兴起也促进了新哲学的产生。新哲学反对经院哲学和先验论，力图从物质世界本身去解释世界，因而它是一种唯物主义哲学。

哥白尼和天文学革命 新的自然科学是以天文学的革命为开端，在科学的各个门类中都有不同的发明和发现，在许多领域中均有显著发展。

中世纪时期最流行的天文学观点是古代罗马天文学家托勒密的“地球中心说”，这个学说认为地球是不动的，是宇宙的中心，而太阳、月亮及其他星球，都围绕地球旋转。中世纪天文学家虽然发现这个学说不能圆满解释天象，但地球中心说恰恰和上帝造人等宗教神话相吻合，因而成了中世纪教会

学说的一个柱石，为罗马天主教的教义所支持，否认这个学说等于反对教会权威，所以没有人敢公开提出异议。

随着航海事业的发展和科学知识的增加，以及对于星空观察的扩大，更加证实托勒密的“地球中心说”不符合实际。人们提出了有关天文学方面的许多重大课题，有的学者，如德国乔治·普尔巴赫及约翰·缪勒等人，或广泛地进行了实际观察，或进一步研究古代天文学家的著述，积累了大批有关资料，为哥白尼的伟大发现开辟了道路。所以哥白尼学说，是在吸收和利用了不少过去天文学家研究成果的基础上发展起来的。哥白尼自己也曾认为前人的一切研究所得，都有可取之处，5 世纪非洲的天文学家马蒂安努·卡培拉也是他的先行者。

尼古拉·哥白尼（1473～1543 年）生于波兰托伦城一个商人家庭，曾在克拉科夫大学学艺术和数学。1496 年至 1506 年间，在意大利几个大学学习天文、医学、法律和神学，回国后曾在波罗的海岸边的佛劳恩堡担任牧师的职务。哥白尼在佛劳恩堡主要从事天文学研究工作，但他也积极进行政治活动，曾参加反对德国条顿骑士团的侵略、捍卫祖国独立的战斗。

哥白尼根据三十多年对日、月、行星运动的观察和推算，总结以前天文学家研究的成果，写成《天体运行论》一书（1543 年出版），提出了“太阳中心说”或“地动说”，开创了近代科学的天文学。

哥白尼《天体运行论》的主要内容是：一、地球不在宇宙的中心，而在月亮轨道的中心；二、包括地球在内的一切行星的轨道都以太阳为中心，太阳是宇宙的中心；三、天上星辰看上去在不断移动，实际上不是天动，而是地球自己转动；四、每天太阳由东向西的运行，不是太阳在移动，而是地球在自转。

哥白尼的学说不仅从根本上推翻了所谓上帝选定了地球为宇宙中心的谬论，打击了宗教的宇宙观，而且由于他用大量事实，论证了宇宙的物质统一性，从而为近代唯物主义哲学提供了可靠依据。

和一切伟大的科学家大都有他们的不足之处一样，哥白尼学说本身还是有很大缺陷的。首先，他认为太阳不仅是地球和其他几个行星环绕运行的中心，而且是整个宇宙的中心，这就否定了宇宙的无限性。其次，他认为行星是以太阳为中心沿着正圆轨道运行，不是以太阳为焦点而沿着椭圆轨道运行，这还没有完全摆脱托勒密的本论、均论学说。但是，哥白尼的学说，对人类科学的发展的伟大贡献是不可磨灭的，恩格斯指出：“自然研究用来宣布其独立并且好像是重演了路德焚烧教谕行为的一个革命行为，便是哥白尼那本不朽著作的出版，他用这本书（虽然是怯懦地而且可说是只在临终时） 来向自然事物方面的教会权威挑战。从此自然研究便开始从神学中解放出来，⋯⋯科学的发展从此便大踏步地前进⋯⋯”。①正因如此，天主教会对哥白尼学说感到无比恐惧，罗马教皇在 1616 年宣布《天体运行论》为禁书，对哥白尼学说的支持者进行残酷迫害。但真理是扼杀不了的，哥白尼的学说继续流传下去，并不断得到发展。

布鲁诺、伽里略和刻卜勒 意大利的乔尔丹诺·布鲁诺（1548～1600 年）是著名的哲学家和天文学家，他不但宣传哥白尼学说，而且还提出了宇宙的新理论。他指出宇宙空间是无限的，地球仅仅是无限宇宙中的一个微尘。

① 恩格斯：《自然辩证法》，《马克思恩格斯选集》第 2 版，第 4 卷，第 263 页。

地球绕太阳转，而太阳也不是静止不动的。他认为宇宙是一个统一的物质世界，有它自己的客观规律，并不像教会所说的服从上帝的意志。这就彻底否定了教会的宇宙观。天主教会宣布他为“异教徒”，开除教籍，被迫长期离开祖国。1592 年，他一回到意大利，即陷入宗教裁判所的毒手，监禁达七年之久，但他始终不放弃自己的学说。当宣布要处死他时，他说：“你们宣读判决书时，要比我听宣判更感到害怕”。1600 年，布鲁诺在罗马被烧死在火刑场上。

另一个意大利物理学家和天文学家伽利列奥·伽里略（1564～1642 年）， 继续坚持和发展哥白尼学说。1609 年，他制造了第一架天体望远镜，用来观测天象。他发现许多新的星体及其形状、距离和运行规律。他发现木星旁边有四个运动着的卫星，金星有盈亏之相，月球表面有高山和深谷，太阳有黑斑，银河是由无数的繁星所组成，并非如教会所宣传的那样是上帝为照明地球而创造的。伽里略的论据，充分证实了哥白尼学说的正确性。1610 年，他的名著《星空使者》一书出版，人们称赞说：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。1633 年，伽利略已经是 70 岁的老人了，还被罗马教皇传到宗教裁判所审讯，监禁了九年，终于被折磨致死。

德国天文学家约翰·刻卜勒（1571～1630 年），通过更精确的观测，掌握了行星运动的规律。1609 年，他的著作《新天文学》出版，证明地球绕太阳旋转的轨道是椭圆形的而非圆形的，太阳居于椭圆的一个焦点上；行星的运动是不平衡的，离太阳愈近运转愈快。1619 年，他又提出行星运动的第三条规律，即各行星绕行轨道一周时间的平方，与各行星和太阳之间平均距离的立方成正比。由于刻卜勒的贡献，太阳系的空间位形终于澄清了，这是天文学上的伟大成就。

数学和物理学 16 世纪以前，欧洲学者在几何学和代数学方面，所依据的主要是古代希腊，特别是中世纪东方数学家的遗产。16 世纪以来，在对天文学和力学的研究中，数学也有了新的发展。1545 年，意大利的数学家卡尔达诺（1501～1576 年），作出解三次方程的方法（“卡尔达诺公式”）， 以后他的学生又解了四次方程。法国数学家微他（又译韦达，1540～1603 年） 被称为“代数学之父”，出版过《数学公式和三角法及附录》一书（1589 年）， 对三角学有贡献。他还发表《分析术入门》（1591 年），首次在代数学上使用了文字符号，用字母表示已知数和未知数，促进了代数学的发展。17 世纪， 为了减轻复杂的计算，出现了对数。第一个对数表是 1614 年由英国的数学家耐普尔（1550～1617 年）制定的。著名的法国学者勒奈·笛卡儿（1596～1650 年）在 1637 年出版了《几何学》，创立解析几何，为 17 世纪后半期牛顿和莱布尼兹创造微分学和积分学奠定了基础。

16 世纪至 17 世纪物理学也有很大发展。达·芬奇曾研究过动力学、机械学、光学等实用科学。英国的科学家威廉·吉尔柏特（1540～1603 年）在其名著《磁石论》（1600 年出版）中，根据对自制的“小地球”（球状磁石） 的研究，论述了地球的磁现象。伽里略是近代动力学的奠基人，1638 年出版的《论两种新科学》是他的力学学说的代表作。他研究了物体下落问题，否定亚里斯多德关于物体下落的速度与重量成正比的说法。他又明确速度和加速度概念，得出了惯性定律和力作用独立定律，做出了加速度运动的方程式。他测定了抛物体的轨迹，指出摆的规律。伽里略的学生托里彻利（1608～1647 年）在液体和气体动力学方面有很重要的发现。他解决了一些有关液体压力

问题，研究空气压力，制成水银气压计。法国学者巴斯噶（1623～1662 年） 发现液体和气体中压力的传播定律。英国学者波义耳（1627～1691 年）发现气体容量和外部压力成反比例的定律。

生理学和医学 中世纪前期，古代著名医生盖伦的学说在欧洲医学界占据统治地位。他的学说不但在很多方面不符合科学，而且还有浓厚的宗教迷信色彩，如认为支配人体是神秘的三种“灵气”等等。文艺复兴时期在实验科学的影响和推动下，医学家们重新审查了古代流传下来的医学观点，创立了许多有关人体性质和疗病方法的新理论。尼德兰外科医生安德烈·维萨留斯（1514～1564 年）创立了科学的解剖学，他在 1543 年写成《人体构造》一书。这本书对研究人的骨、脉、内脏、脑等方面有很大贡献，为后来发现血液循环打下了基础。

血液循环的发现是由西班牙医生米凯尔·塞尔维特（1509～1553 年）和英国医生威廉·哈维（1578～1657 年）完成的。塞尔维特著有《基督教的复兴》（1553 年出版），书中提出了心肺之间血液小循环的学说。他在日内瓦被加尔文教派当作异端处以火刑，而且活活地被烤了两个钟头。到 17 世纪

20 年代，哈维以解剖学为基础，发现了人体的血液循环系统，并第一个把血液循环归于心脏肌肉收缩的机械原因。1628 年，他出版了《论心脏与血液的运动》，进一步论证了这一观点。恩格斯指出：“哈维由于发现了血液循环而把生理学（人体生理学和动物生理学）确立为科学。”①