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Be not afeard. The isle is full of noises,

Sounds and sweet airs that give delight and hurt not.

Sometimes a thousand twangling instruments

Will hum about mine ears, and sometime voices

That, if I then had waked after long sleep,

Will make me sleep again; and then, in dreaming,

The clouds methought would open, and show riches

Ready to drop upon me, that when I waked,

I cried to dream again.

翻译:不要 这岛上充满了各种声音,

听了愉快 不会伤

有时成千的叮叮咚乐器在我耳边鸣响

有时在我酣睡醒来的时候

听见了那种歌声 又使我沉沉睡去

那时在梦中便好像云端里开了门

无数珍宝要向我倾倒下来

当我醒来之后 我简直哭了起来

希望重新做一遍这样的梦

扮演布鲁内尔的是英国莎士比亚戏剧演员布拉纳,他的第一句台词,不要怕,这岛上充满了各种声音。这句话,也被刻在现场悬挂的奥林匹克大钟上。

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伽(Galileo Galilei,1564-1642),利物理学家、天文学哲学家,近代实验科学的先驱

1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验,从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。

1609年,伽利略创制了天文望远镜(后被称为伽利略望远镜),并用来观测天体,他发现了月球表面的凹凸不平,并亲手绘制了第一幅月面图。1610年1月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星,为哥白尼学说找到了确凿的证据,标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜,伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动,以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。

伽利略著有《星际使者》、《关于太阳黑子的书信》、《关于托勒玫和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于两门新科学的谈话和数学证明》。

为了纪念伽利略的功绩,人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。

人们争相传颂:“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙”。

http://www.hongen.com/art/twdg/htwxj/th1005.htm

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乔诺·布鲁诺(Giordano Bruno)是举世闻名艺复兴时期的家,作为思想自由的象征,他鼓16世纪欧洲的自由运动,成为西方思想史上重要人物之一。他一生始终与“异端”联系在一起,并为此颠沛流离,最终还被宗教裁判所烧死在鲜花广场上。他支持哥白尼日心说,发展了“宇宙无限说”,这些在他所处的时代中,都使其成为了风口浪尖上的人物,因而,他常常被人们看作是近代科学兴起的先驱者、是捍卫科学真理并为此献身的殉道士。人们也常常将处死他的宗教裁判所代表的宗教势力与他所支持的哥白尼学说所代表的科学,看作是一对存在着尖锐冲突的对立物。 本回答被提问者和网友采纳
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丹诺·布鲁诺是举世闻名的文艺复期的思想家,作想自由的,他鼓励了16世纪欧洲的自由运动,成为西方思想史上重要人物之一。

1600年2月17日凌晨,罗马塔楼上的悲壮钟声划破夜空,传进千家万户。这是施行火刑的信号。通往鲜花广场的街道上站满了群众。布鲁诺被绑在广场中央的火刑柱上,他向围观的人们庄严的宣布:"黑暗即将过去,黎明即将来临,真理终将战胜邪恶!"最后,他高呼"火,不能征服我,未来的世界会了解我,会知道我的价值。"刽子手用木塞堵上了他的嘴,然后点燃了烈火。布鲁诺在熊熊烈火中英勇就义。

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哥白尼不是被烧死的,1543年5月24日,波学家哥白尼病逝。

  乔尔丹诺·布鲁诺(意大利语Giordano Bruno,1548-1600.2.17),文艺复兴时期意大利伟大的哲学家、科学家以及思想家,出生于意大利那不勒斯附近的诺拉镇。他幼年丧失父

  母,家境贫寒,所以由神甫养育长大。但他自幼好学,15岁那年当了多米尼修道院的修道士。他全凭自己的勤奋、努力,终于成为当时知识渊博的学者。后来他发展了波兰科学家哥白尼日心说,提出“宇宙无限论”,还提出了唯物主义思想。这些学说及思想极大地震撼了教廷的统治地位,被教廷处以火刑,而在罗马的鲜花广场上英勇就义。但他的思想在欧洲大陆传播开来,他捍卫真理不畏迷信的精神被人们所歌颂。

  伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家,科学革命的先驱。历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识,扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传播N.哥白尼的日心说,伽利略献出了毕生精力。由此,他晚年受到教会迫害,并被终身监禁。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此,他被称为“近代科学之父”。他的工作,为I.牛顿的理论体系的建立奠定了基础。

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英国的研究中国科技史专家李院士曾经提出一个问题:“在上古和中古时代,中国科学技术一直保持一个让西方望尘莫及的发展水平,中国科学发现和发明远远超过同时代的欧洲,已被证明是形成近代世界秩序的基本因素之一。而中国古代文明却没有能够在亚洲产生出与此相应的现代科学,其阻碍因素又是什么?”〔1〕这是李约瑟难题之一。笔者在翻阅了大量的历史书籍和前人相关资料后,想从古代中西科学特点的差异中来认识这一问题,力图给出一个比较客观的回答。

一 中西科术比较观之浅议

所谓科学技术的比较观,就是对比较两种科学技术所持的基本观点、思路和方法,是关于对科学技术进行对比的方法论之说。在日常生活中,我们常常会对一些事物做出选择或比较,有些是直截了当的,如“甲比已好”,显然主体把甲和已进行了对比后而说的;而有些是不经意的,我们能从语言和行动中推测出来主体所做出的结论或选择是经过了比较的,但主体可能却没有明确表示其比较意向。如“甲优秀(或好)”单从这一句话,就可看出主体是把甲和其它事物经过比较后而说的。还有我们常常做出一些选择,如 “舍生取义” “舍近求远”“舍鱼而取熊掌”等这些都是经过主体比较了的。“舍身”是因为“义”比“生命”更重要;“舍近”是因为“远”比“近”更合适;“舍鱼”是因为还有比“鱼”更好的“熊掌”。既然比较是一种常见现象,那么我们在对事物进行比较时,应当注意些什么问题,遵循那些基本原则呢?

(1)属性相同。我们常说的“可比性”就是指被比较的两种事物在属性上应当是同类别的,不同类别的事物一般不能作以比较(当然分类标准应当同一)。如把甲物体的质量和乙物体的体积做比较就是不合适的,我们不能区分出来二者在两个不同属性上的差异来。因此要比较两个事物在某一属性上的差异,必须就两事物的同一方面的属性去比较才是有意义的。

(2)时期(阶段)相同。在对两个事物同一属性进行比较时,有时这一属性的历史跨度比较长,中间可能分有几个不同的阶段,在不同阶段事物的属性也不一致,在这种情况下只能是对同一属性领域的同一历史阶段去比较才是有意义的。如要比较中西科学特征,由于科学的发展经历了相当长的历史阶段,同一地域在不同历史阶段科技状况不同,同一历史阶段不同地域的科学发展也不相同,又由于中西历史阶段不完全对等,社会形态不统一,自然科学本身又具有中立性,所以不能苛求在同一社会形态背景下进行,只能按照历史时代来划分整个科学史,根据科学史的通常分法,一般把整个科学史分为古代、近代、现代三个阶段,与本文有关的只是古代和近代,对古代史欧洲还又分为上古时代和中古时代两部分,我们统一把欧洲中世纪以前的历史归到古代(包括中世纪时期),把中世纪以后的历史统一归到近代。拿历史纪元来说,可能更准确些,即把17世纪以前统一划到古代史,17世纪到19世纪为近代,19世纪以后为现代。

(3)坚持联系的观点。要分析中国近代科学落后的原因,必须联系中西方在古代的科学基础,由于科学技术具有传承性,后来的科学总是在先前的水平上发展的,所以不能孤立地割断这种联系,而只片面讨论某一历史时期的科学和思想,这也是科学史的辩证法。

二 对中国科学发展在明清之际落后于西方的再认识

现代中国科技落后于西方,这已成为不争的事实。其中关于落后的起始时间许多人认为始于明清之际,大约从中国明朝万历年间(1573—1620)至清乾隆(1736—1795)为止,中间有二百年左右的过度期。在此之前,中国古代的科学技术取得了辉煌的成就,尤其在宋元时期,科学技术达到了登峰造极的地步,其中数学和三大发明(指南针、火药、印刷术)也是当时世界科学技术的最高峰。宋元时期对应的历史时间段是公元11世纪到14世纪,而这个时间段对应西方欧洲的却是黑暗的中世纪。

(1) 欧洲中世纪简况.

公元476年,西罗马帝国灭亡,欧洲进入了封建社会, 历史学通常把西罗马灭亡到1640年英国资产阶级革命这一千年称为中世纪,而科学史稍有不同,一般是指古希腊罗马文明结束到欧洲文艺复兴这一千年的时期,大约是从公元5世纪到15世纪。众所周知在这一时期,欧洲科学由于遭到基督教神学的压制和迫害沦为神学的婢女,任何揭示自然奥秘的科学思想只要不符合宗教教义都会被斥为异端学说而遭到镇压。尤其是当基督教被立为国教以后,教会垄断了文化教育,垄断了整个精神生活。教会这种一教遮天的特殊地位决定了它必然会敌视、压制以对自然的自由探索为己任的科学。其中最突出的证据就是藏书达70万册,珍藏着人类古代文化和科学知识的世界第一大图书馆----亚历山大图书馆曾两度遭到基督教徒的焚毁,以及由柏拉图创建,持续了900多年的希腊学术大本营__柏拉图学院被封闭(公元529年),这标志着欧洲古典科学文化的终结和科学史意义上的欧洲“黑暗中世纪”的真正开始。直到11世纪十字军东征发现了古希腊文明以后,情况才有所改变。在这种环境下,科学知识难有生根发芽的土壤,科学研究和技术发明当然阻力重重,停滞不前。

(2)对在中世纪时期中国科技领先的思考.

由于欧洲在中世纪特殊的社会环境,科学技术不可能在这时期有大的发展,出现倒退也是不足为怪的。相形之下,中国在从秦朝统一中国,建立中央集权的封建社会之后,一直到明清之前,大约有2000年的历史基本上都是平稳渡过的,社会的主流意识形态没有太大的转折和变化,科学技术的生存环境相对宽松,统治阶级对科学技术至少还没有达到水火不容的地步,如果在某一朝代君主贤明,政策得当,科学技术还会出现蓬勃发展之势。如中国的汉唐及宋元时期就是例证。如此说来,中国从汉唐以来长达近千年领先世界是有一定社会原因的,与当时的政治、经济、教育、文化制度无不有关.也就是说在中世纪时期,中国封建社会还是能适应科技发展的,从而出现了唐宋时期科技发达的史实;而欧洲此时却一蹶不振,进入昏睡状态。由于欧洲的停顿才显示出中国科技的一枝独秀。而我们的古人此时如果能清醒地认识到,这种相对意义上的独领风骚,是一种占天时之利而领先的话,那么他们也许会冷静分析,在这种没有竞争对手的领先背后,是否还潜藏着制约科学发展的不利因素?也就不至于那样盲目乐观,以“泱泱大国舍我其谁”的态度而自居。这种夜郎自大、目空一切、以自我为中心的态度,使中国从宋朝以后忽视科技的研究和发展,不思进取,满于现状。如果当时有人把中西科技作个比较,分析他们各自的优缺点,能认识到西方科技有哪些潜在的优点,中国科技还存在哪些不足,那么中国近代科技史就有可能改写了。为此,我们就不能仅局限在明清之际找原因(明清时候科技落后已经明显表现出来,国人也渐渐认识到这种差距罢了),而应当从比较中西古代科技特点入手,查找近代科学没有在中国产生的原因。首先我们来看一下近代科学的特征都有哪些。

三 近代科学的突出特征

(1)分科研究

近代自然科学诞生于十五世纪下半叶,和古代人把自然界作为一个整体加以考察的方法不同,近代自然科学把自然界划分为不同的领域和侧面,例如分为动物界、植物界和矿物界或者分为机械运动、物理运动、化学运动和生命运动等分门别类地加以研究。科学家已不再关心古代自然哲学所讨论的那些诸如世界本原和运动的源泉问题,而是着眼于自然界的特殊的具体问题,探索各种运动形式的特殊规律.

(2)近代自然科学建立在科学实验的基础上

近代每一门自然科学都要依据观察实验所积累的材料对探讨的自然现象提出理论上的解说和说明,自然科学的研究工作不像古代学者那样依靠哲学思辨对自然界提出种种猜测,也不像古代工匠那样仅仅追求某种实际的目标(如制造某种产品,改进某种技艺),他追求的是对自然界的理解。为了揭示现象背后的规律,要求必须把自然现象从实际的生产过程和技术实践中抽取出来,在人为控制下加以研究,这就是近代自然科学所开创的实验方法。科学实验作为一种独立的实践活动从生产中分化出来,成为近代自然科学赖以发展的一个最切近的基础。恩格斯在总结近代自然科学的发展时指出:“现代自然科学与古代人的天才的自然哲学的直觉相反,同阿拉伯人的非常重要的但是零散的并且大部分已经无结果的消逝了的发现相反,他唯一的达到了科学的、系统的和全面的发展”〔2〕。这段话指出了近代自然科学与古代自然科学的重大差别。

四 中西古代科学特点之比较

1古希腊自然哲学与中国传统哲学的比较

(1)古希腊自然哲学的特点

古希腊自然哲学包容哲学和早期各门自然科学,那时哲学和自然科学还没有“分家”,没有单独分立的学科,后人为了研究方便把有关世界本原论以及对于运动一般规律的认识提列出来归到哲学里,形成自然哲学独特的认知领域。无论是关于物质构成的恩培多克勒的“四根说”还是阿拉克萨哥那的“种子说”以及德莫克里特的“原子论”学说,都把对世界本原的认识后来转移到对物质结构的认识层面上。后期的“原子论”的思想已经接近近代化学原子论的基本思想,近代化学原子论的创立者道尔顿承认他的原子论得益于德莫克里特的“原子论”思想,大科学家牛顿也认为古代“原子论”对它的科学研究影响很大。这是因为从整体论到单元个体论,不仅仅是认识层次的变化,同时也是认识方法的变化。如果说整体论采用的是综合法,那么“原子论”用的就是分析法。而近代科学总体采用的研究方法就是分析法或分解法。比如研究对象从单个物质进入到单个分子,从单个分子又进入到单个原子,从单个原子又进入到原子核,从原子核又到基本粒子(质子、中子、电子),现在人们已经认识到夸克层子水平上了。认识层次的逐渐分化是近代科学的一大特点,而这个思想最初来源于古希腊的原子论,没有原子论也就没有今天的各种学科。

(2)中国古代哲学的特点:

中国古代哲学是带有浓郁思辨性质的自然观。如”阴阳说“主张阴阳和谐是一切事物运动变化的内在原因;“五行说”则认为万物由金、木、水、火、土五种物质元素组成,元素之间“相邻相生,相间相克”;柳宗元的“元气说”认为万物都由阴阳二气相互作用而成,气“自动自休,自峙自流”是一切运动变化的原因,张载认为“凡象,皆气也”,并提出“一物两体”“不有两,则无一”的矛盾论观点;王夫之的“方动方静,方静旋动,静即含动,动不舍静”理论阐述了动与静的辩证关系。总之,我国古代自然观更多讨论的是世界的本原问题和对运动规律的思辩解说,纯粹是各家的主观臆测。对事物的认识是从整体角度考虑的,注重的是辨证统一。对问题的讨论也只是泛泛而谈,不作深究。由于思维方式的差异,在那时不可能出现象古希腊“原子论”那样的思想,而且这些辩证思想与我国古代自然科学没有多大的联系,在自然科学的发展中没有起多大作用,只有中医学是个例外.

2.数学方面的比较

古希腊人喜爱几何,注重数学推理和证明.许多哲学家同时也是大数学家,他们崇拜数学,尤以柏拉图为最.他曾在他创办的“柏拉图学院” 门口写有“不懂数学者不准入内”的牌子.到了后期,欧几里德将所有几何命题通过一组公设推导出来。他的《几何原本》把古希腊数学推向理论最高峰,开创了公理化方法的先河,使数学理论首先达到体系化,这在当时是绝无仅有的.

在古代中国,数学基本上是一门实用性科学,学科的发展随生产实际的需要而变化,多为条块分割型的,而且集中在代数领域;而在古希腊,数学不但着重于向理论方向发展,遵循严密的逻辑形式,而且创建了一些研究数学理论的基本方法,如归谬法、归纳法、演绎法、公理化法等。而中国古代数学在这方面却是个空白,虽然中国古代数学成就不斐,但偏重于代数运算,算法很高明,却没有形成一套理论体系,知识比较零散,各部分关联性差,没有形成体系,而且还集中在代数领域,几何方面似乎羞于启齿,即使计算结果的精确度异常的高。如祖冲之把圆周率推算到3.1415926<π<3.1415927之间。无论是《九章算术》,《周髀算经》,还是《海岛算经》、《测圆海镜》、《四元玉鉴》等都是在算法上精益求精,力求数字的准确。这与中国古代重视农业生产应用,重视天文观测应用有关。

3逻辑方法的比较

古希腊学者亚里士多德的《工具论》论述了形式逻辑的推理方法,其中欧几里德的《几何原本》是系统化运用逻辑推理的范例,《工具论》为后来的科学研究奠定了方法论基础。虽然我国战国时期杂家代表作《吕氏春秋》中也采用了多种形式的逻辑推理,如二难推理、类比推理、假言推理或它们的组合,但都仅限于社会学说领域,自然科学中没有看到使用逻辑推理,而且即使士大夫高谈阔论中运用了逻辑推理,也难以保证逻辑推理就成为科学研究的普遍工具。史实是在中国古代的数学等自然科学中,找不到用逻辑推理形成公理化体系的著作。而近代科学诞生的标志是以科学实验与数学证明的结合为特征,这似乎与社会学说运用逻辑方法关系不大。把逻辑推理上升到理论层面上进行系统总结,这只有在古希腊科学中才能看到,而中国古代的科学缺少这种特殊的东西。

由此来看,东西方自然哲学的思想理论虽然有明显的相似性,特别是对世界本原的看法,无论是中国的“五行说”,还是亚里士多德的“四因说”,很难说它们之间有什么本质的差别。但是古希腊自然哲学遵循形式逻辑原则,力求形式的圆满;而中国自然哲学遵循辩证逻辑原则,注重哲理的思辩,不考究命题在形式上的统一;西方科学有一种刨根究底,穷追不舍的精神,注重单个因素的作用;而中国科学一直把和谐统一作为最高境界,注重整体的完整一致,忽视个体的力量。这种科学思维方式的差异,使古代的自然哲学走向两个完全不同的方向。一种是自然哲学进一步理论化,形成严密的符号逻辑系统,并和严格的实验相接合,形成自然科学理论;另一种是进一步抽象概括,和道德观念相结合,形成远离自然科学的伦理哲学。结果,西方走上了第一条道路,而中国走上了第二条道路,中国哲学最终成为封建统治阶级说教的工具,而自然科学一开始就缺乏严密的理论指导,只凭经验和需要选择研究方向,所以难以形成系统化、理论化的知识体系。

4.古希腊有物理学,物理学研究初具成果和规模.

亚里士多德的《物理学》是世界上最早的物理学专著,它使物理学成为一门学科而建立起来。阿基米德的贡献不仅在于他取得了不少研究成果,而且在于他总结了一套科学研究物理学的方法。他既重视观察和实验,又重视严格的逻辑推理;既分析物理现象,又注意用数学方法论证,在他那里体现了实验方法和数学方法的完美结合。而近代自然科学的突出特征就是实验方法结合数学理论。由此可见,从阿基米德时期就已经有了近代自然科学研究的端倪。

相比之下,中国古代还没有建立在严格的科学实验和严密的数学方法基础上的物理学,没有独立的物理学科。尽管《墨经》中有关于光、磁、力等现象的记载,但只限于定性探讨,似观察记录,未分析论证原因,没有形成规律性认识。这和古希腊物理学相比,实在不及。而且墨家在中国历史上也是昙花一现,没有形成持久的作用力量。墨家的科学传统遭到“罢黜百家,独尊儒学”的政策扼杀,中途夭折,这是物理学的不幸,也是中华民族的不幸。墨学主张:“非攻”“兼爱”“尚贤”为统治阶级所不齿。《庄子天下篇第三十三》说墨家:“不侈于后世,不靡于万物,不晖于数度,以绳墨自矫,而备世之急,古之道术有在于是者墨翟,禽滑厘闻其风而说之,为之大过,己之大顺----生不歌,死不服,墨子泛爱兼利而非斗,其道不怒----天子棺椁七重,诸侯五重,大夫三重,士再重,今墨子独生不歌死不服,桐棺三寸而无椁,以为法式。以此教人,恐不爱人;以此自行,固不爱己----其生也勤,死也薄,其道大觳。使人忧,使人悲,其行难为也----天下不堪,墨子虽独能任,柰天下何”〔3〕。墨家在封建社会诸子百家中,由于不谙世事,独法自然,不群于政道,为统治阶级所不屑,虽有点滴功绩,但结果可悲,为后来弟子不循,故其渐趋衰灭,后继无人,自绝于世。墨家学说是我国古代科学技术的发源地,此说绝迹,不可谓不是一大损失。封建统治阶级以及文人学士乐于政道,尚治国安民之策,对无关其痛痒的“方伎”(技术)不予重视。李约瑟在研究了中国古代科技史后认为:“在明代以前,似乎只能例外地发现某一重要工程师在工部任高级职务。这可能是由于真正的工作总是由文盲半文盲的匠人手工艺人去做,最大的发明家无意来自平民匠师手工艺者,他们从来不是官员,甚至连文人也不是-----有时甚至找不到这类人的姓名”〔4]。 18世纪法国传教士认为,中国科技不发达,原因之一在于中国知识分子因为科技不能使他们升官发财而不愿从事科技。(墨子就是例证)加之,封建社会从明朝以后推行科举八股制度,尽揽天下文才,这些文人多数只会诗词歌赋琴棋书画,对科学技术知之甚少。而那些技艺精湛者,善于“天元术”者,未进缙绅之列,得不到重用,才能得不到发挥。自始至终,封建统治阶级精于治世,而疏于制“天”,这是中国传统的缺陷。

从欧洲古希腊文明和中国古代科学的对比中,可以看出古希腊科学在思想和方法方面已接近近代科学的特征,它对人类文明的贡献,不在于给后人留下了伟大的物质文明,而在于给人们提供了一种理性的思维方式和科学研究方法,这才是人类最宝贵的精神文化财富。恩格斯曾经说过:“一个民族要想站在科学技术的最高峰,就一刻也不能离开理论思维”〔5〕。古希腊科学偏重理论思维,讲究思维方式的特点,决定了它必然具有巨大的发展潜力,而中国古代科学在这方面却先天不足,这不能不是制约它发展,与近代科技失之交臂的原因。这样说来,早在明清之前,即使在宋元时期,根深蒂固的中国古代科技由于自身的缺陷,已经限制了它继续发展的势头。这才是近代中国科学落后的根本原因所在。

五 对欧洲中世纪的黑暗性再认识

一提到中世纪,人们总认为一团漆黑,这种看法是不全面的。只有从时间上划界,才能说清楚.科学史一般把中世纪时期分为两段,公元11世纪以前的五百年为前期;11世纪至15世纪为后期。中世纪的前期,科学遭到教会血腥镇压,几乎一片空白,是真正的黑暗期;中世纪后期,特别是当欧洲人从阿拉伯人那里找到了他们祖先留下的文化遗产后,科学技术有了复苏,是中世纪的苏醒期。

(1)古希腊文明失而复得

尽管中世纪教会的思想禁锢无以复加,但古希腊科学思想还是被人们偷偷地保存下来了。由教士本尼狄克创立并为天主教教皇格里高里一世所发展的修道院制度,为欧洲在黑暗时期保存了少许文化知识,早期的修道院后来也变成了大学。罗马贵族波依修斯用拉丁文翻译的柏拉图和亚里士多德的著作纲要和注释,是早期欧洲人所了解的仅有的希腊科学,科学以微弱而顽强的力量存活下来[6]。自十字军东征从阿拉伯人那里发现了古希腊文化以后,欧洲人在他们祖先的文明面前惭愧万分,他们积极向阿拉伯人请教,学习东西方先进的科学技术。他们办译馆,开书院,走出去,请进来,到了13世纪就已经全部掌握了当时世界上最先进的技术,如动力机械技术,熔炼铸铁技术,造船技术,火药火炮技术等。这些技术有力地促进了欧洲生产力的发展,同时也加速了欧洲人思想解放的进程,他们极力想冲破教会的束缚,重温昔日的辉煌。所以中世纪并不是科学的大毁灭,它酝酿着一场科学革命即将到来。

十三世纪对应的时代大约是中国的元朝,此时正值朝代更替之际,社会动荡不安。如果要界定中国科技落后于西方的准确时间,恐怕不是在明清之际,而是在此以前的十三世纪就已开始了,因为此时中国人的思想和欧洲人相比已经远远落后了。尽管元朝还出现了富足繁荣的景象,但这是大宋时期全面发展的余辉,是发展的“惯性”结果,就像跑的很快的车,一下子要让它停下来是不可能的。十三世纪的欧洲却像蓄势待发的跑车,已经进入了比赛的场地,只等清道夫清除掉路障就可一展风采了。

(2)世俗大学的建立为欧洲科技起飞和科学革命准备了力量.

十一世纪后期,意大利成立了欧洲历史上第一所正规大学,此后,欧洲各地相继出现了许多大学,如牛津大学(1168)和剑桥大学(1209)及巴黎大学(1200)等.至十四世纪末欧洲已有65所大学[7]。这些大学成为当时学习和交流科学技术的专门学术机构,为欧洲科技起飞,也为近代科技在欧洲的诞生准备了条件。从大学开设的课程来看,既包括人文学科,也包括自然学科,语法、修辞、逻辑、数学、几何、天文、音乐、法律、医学等一应俱全,在校学生多达千人,学制5-6年,这些大学同时也为欧洲的科技革命提供了生力军。文艺复兴运动的主将有三分之二都是以前这些大学培养出来的,如罗吉尔·培根、达芬奇、哥白尼、薄伽丘、塞万提斯、布鲁诺等。而与此同时的中国高等教育还袭用以前的“程朱理学”,“四书”“五经”千古不变,“农医天算”悉听君便,自然科学始终屈从于人的实用意图,不但起步较晚,而且时兴时废,完全掌握在统治阶级的手中。那时连办新式大学的想法都没有,这不能不是一个差距。

(3)欧洲中世纪已有了近代科学实验思想的先驱

在中世纪后期,继古希腊阿基米德之后出现又一位科学思想的先驱者――――罗吉尔·培根。罗·培根的最伟大之处在于,在经院哲学盛行的时候,他大胆地卓有见识地提倡研究自然科学,特别是用实验的方法去研究自然界。他说“聪明人通过实验来认识理智和物质的原因,没有实验什么东西也不能令人满意地得到理解”。〔8〕罗·培根在重视实验的同时也很重视数学,他认为经验的材料必须用数学加以整理和论证,任何一门科学都不能离开数学。我们知道,实验方法和数学方法以及二者的结合,是近代自然科学赖以建立的支柱,这样的研究方法在阿基米德那里已见开端,罗·培根把它提到了原则的高度,如果说古希腊科学离近代科学已是一步之差,那么中世纪后期就已到了科学的边缘。由此可见,古希腊科学的理论优势加上中世纪科学思想的先入为主,造就了近代科学诞生的温床,科学选择了欧洲正像欧洲选择了科学作为文明复兴的法宝一样,都是理所当然的。

六 结束语

近代中国科学落后的原因既是一个谜,也是一个有争议的话题,不可能存在单一的终极原因。如果从科学自身去找原因,可能会最有助于问题的解决。如果把近代中国科学落后的原因分为外因和内因,那么古代中西科学特点的差异就是内因;如果把近代中国科学落后的原因分为主要原因和次要原因,那么中西科学特征的差异就是主因,科学自身的缺陷和封建统治阶的不予重视是形成中国近代科学落后的根源,而科学的缺陷主要集中在思维方式的差异上,逻辑理论思维的欠缺是古代中国科学的制约因素。本文只从中西科学特点的差异探究这一难题,意在突出科学思想和科学精神对一个民族和地域的科学发展意义重大,希望有关部门能以之为鉴。

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林巧稚(1901——1983著名妇产科专福建厦门人。

张钰哲(1902——1983),著名天家。福建闽候人。1919入清华大学。1923年赴美留学。1928年获芝加哥大学博士学位。同年回国,曾任中央研究院天文研究所特约研究员、 天文研究所所长。 1946年再次赴美, 从事天文研究活动。1948年回国。担任中国科学院紫金山天文台台长、中国科学院数理化学部委员、中国天文学会理事长。

侯德榜(1890——1974),著名化学家。福建闽候人。1913年赴美留学。先后在麻省理工学院、普拉特学院和哥伦比亚大学攻读化学。1920年获哥伦比亚大学化学工程博士。1921年回国,曾任塘沽永利碱厂总工程师、南京永利硫酸铵厂厂长、永利化学公司总经理。新中国成立后,任重工业部化学局顾问、化工部副部长、中国化工学会副理事长、中国科学院技术科学部委员、全国科协副主席。他是美国机械工程师协会、美国化工学会和英国皇家学会的名誉会员。

丁颖(1888——1964),著名农业科学家、水稻专家。1912年毕业于广东高等师范。1913年赴日本留学,攻读农业科学。1924年回国,任中山大学农学院教授。新中国成立后,历任华南农学院院长、全国科协副主席、中国农业科学院院长。他是中国科学院生物学部委员,并曾被授予民主德国农科院通讯院士、全苏列宁农科院通讯院士等称号。

熊庆来(1893——1969),云南弥勒人。汤飞凡(1897——1958),湖南醴陵人。1906年考入云南高等学堂。1913年赴比利时留学,后转赴法国,先后就读于格伦诺勃尔大学、巴黎大学、蒙柏里大学和马赛大学.

张孝骞(1897——1987),湖南长沙人。

梁思成(1901——1972),广东新会人,梁启超长子。1924年,入美国宾夕法尼亚大学建筑系学习,获建筑硕士、美术学士学位。他代表中国参加了联合国大厦的设计,被普林斯顿大学赠予名誉博士学位。曾任北京市都市计划委员会副主任、中国建筑学会副理事长、北京土建学会理事长等职。他为东北大学和清华大学创办了建筑系,长期从事教育事业和中国建筑史的研究工作,曾参加国徽设计和人民英雄纪念碑、北京十大建筑的设计工作。他所撰写的英文版《图像中国建筑史》获“全美最优秀出版物”称号。

钱学森(1911——)中国现代科学家。祖籍浙江杭州,生于上海。留学美国并在近代力学奠基人卡门指导下从事火箭研究工作。1955年回国后投身于开创中国力学、航天事业等工作。他是中国科学院数学物理学学部委员、力学研究所研究员、第一任所长,中国力学学会第一任理事长等。1958年起,任中国人民解放军国防科学技术委员会副主任,为我军的科技事业发展作了大量工作。

李四光(1889?971)地质学家。湖北黄冈人。早年加入同盟会。参加了辛亥革命。1919年毕业于英国伯明翰大学,获硕士学位。1920年回国。曾任北京大学教授、中央研究院地质研究所所长。从事古生物学、冰川学和地质力学的研究。

竺可桢(1890——1974年),我国代气象事业和近代地理学的奠基人。

邓稼先1924年出生于安徽怀宁县一个书香门第之家。1950年8月,邓稼先在美国获得博士学位九天后,便谢绝了恩师和同校好友的挽留,毅然决定回国。同年10月,邓稼先来到中国科学院近代物理研究所任研究员。此后的八年间,他进行了中国原子核理论的研究。1964年10月,中国成功爆炸的第一颗原子弹,就是由他最后签字确定了设计方案。他还率领研究人员在试验后迅速进入爆炸现场采样,以证实效果。他又同于敏等人投入对氢弹的研究。按照“邓-于方案”,最后终于制成了氢弹,并于原子弹爆炸后的两年零8个月试验成功。这同法国用8年、美国用7年、苏联用4年的时间相比,创造了世界上最快的速度。1986年7月16日,同年7月29日,邓稼先去世。

钱伟长,1913年10月生,江苏无锡人。

袁隆平,农学家、杂交水稻育种专家。江西德安人。1930年9月7日生。1953年西南农学院农学系毕业。历任研究员、湖南杂交水稻研究中心主任、湖南农科院名誉院长、国家杂交水稻工程技术研究中心主任,1995年当选为中国工程院院士。

袁隆平长期从事杂交水稻育种理论研究和制种技术实践。1964年首先提出培育“不育系、保持系、恢复系”三系法利用水稻杂种优势的设想并进行科学实验。1970年,与其助手李必湖和冯克珊在海南发现一株花粉败育的雄性不育野生稻,成为突破“三系”配套的关键。 1972年育成中国第一个大面积应用的水稻雄性不育系“二九南一号A”和相应的保持系“二九南一号B”,次年育成了第一个大面积推广的强优组合“南优二号”,并研究出整套制种技术。1986年提出杂交水稻育种分为“三系法品种间杂种优势利用、两系法亚种间杂种优势利用到一系法远缘杂种优势利用”

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略(Galileo Galilei,1564-1642),意物理学家、天家和哲学家,近验科学的先驱者。

1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验,从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。

1609年,伽利略创制了天文望远镜(后被称为伽利略望远镜),并用来观测天体,他发现了月球表面的凹凸不平,并亲手绘制了第一幅月面图。1610年1月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星,为哥白尼学说找到了确凿的证据,标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜,伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动,以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。

伽利略著有《星际使者》、《关于太阳黑子的书信》、《关于托勒玫和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于两门新科学的谈话和数学证明》。

为了纪念伽利略的功绩,人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。

人们争相传颂:“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙”。

详细:

伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家,科学革命的先驱。历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识,扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传播N.哥白尼的日心说,伽利略献出了毕生精力。由此,他晚年受到教会迫害,并被终身监禁。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此,他被称为“近代科学之父”。他的工作,为I.牛顿的理论体系的建立奠定了基础。

生平和学术生涯

早年活动 伽利略1564年2月15日生于比萨,父亲芬琴齐奥·伽利莱精通音乐理论和声学,著有《音乐对话》一书。1574年全家迁往佛罗伦萨。伽利略自幼受父亲的影响,对音乐、诗歌、绘画以及机械兴趣极浓;也像他父亲一样,不迷信权威。17岁时遵从父命进比萨大学学医,可是对医学他感到枯燥无味,而在课外听世交、著名学者O.里奇讲欧几里得几何学和阿基米德静力学,感到浓厚兴趣。1583年,伽利略在比萨教堂里注意到一盏悬灯的摆动,随后用线悬铜球作模拟(单摆)实验,确证了微小摆动的等时性以及摆长对周期的影响,由此创制出脉搏计用来测量短时间间隔。1585年因家贫退学,担任家庭教师,但仍奋力自学。1586年,他发明了浮力天平,并写出论文《小天平》。

1587年他带着关于固体重心计算法的论文到罗马大学学求见著名数学家和历法家C.克拉维乌斯教授,大受称赞和鼓励。克拉维乌斯回赠他罗马大学教授P.瓦拉的逻辑学讲义与自然哲学讲义,这对于他以后的工作大有帮助。

1588年他在佛罗伦萨研究院做了关于A.但丁《神曲》中炼狱图形构想的学术演讲,其文学与数学才华大受人们赞扬。次年发表了关于几种固体重心计算法的论文,其中包括若干静力学新定理。由于有这些成就,当年比萨大学便聘请他任教,讲授几何学与天文学。第二年他发现了摆线。当时比萨大学教材均为亚里士多德学派的学者所撰,书中充斥着神学与形而上学的教条。伽利略经常发表辛辣的反对意见,由此受到校内该学派的歧视和排挤。1591年其父病逝,家庭负担加重,他便决定离开比萨。帕多瓦时期 1592年伽利略转到帕多瓦大学任教。帕多瓦属于威尼斯公国,远离罗马,不受教廷直接控制,学术思想比较自由。在此良好气氛中,他经常参加校内外各种学术文化活动,与具有各种思想观点的同事论辩。此时他一面吸取前辈如N.F.塔尔塔利亚、G.B.贝内代蒂、F.科门迪诺等人的数学与力学研究成果,一面经常考察工厂、作坊、矿井和各项军用民用工程,广泛结交各行业的技术员工,帮他们解决技术难题,从中吸取生产技术知识和各种新经验,并得到启发。

在此时期,他深入而系统地研究了落体运动、抛射体运动、静力学、水力学以及一些土木建筑和军事建筑等;发现了惯性原理,研制了温度计和望远镜。

1597年,他收到J.开普勒赠阅的《神秘的宇宙》一书,开始相信日心说,承认地球有公转和自转两种运动。但这时他对柏拉图的圆运动最自然最完善的思想印象太深,以致对开普勒的行星椭圆轨道理论不感兴趣。1604年天空出现超新星,亮光持续18个月之久。他便趁机在威尼斯作几次科普演讲,宣传哥白尼学说。由于讲得精采动听,听众逐次增多,最后达千余人。

1609年7月,盛传一荷兰眼镜工人发明了供人玩赏的望远镜。他未见到实物,思考竟日后,用风琴管和凸凹透镜各一片制成一具望远镜,倍率为3,后又提高到9。他邀请威尼斯参议员到塔楼顶层用望远镜观看远景,观者无不惊喜万分。参议院随后决定他为帕多瓦大学的终身教授。1610年初,他又将望远镜放大率提高到33,用来观察日月星辰,新发现甚多,如月球表面高低不平,月球与其他行星所发的光都是太阳的反射光,水星有4颗卫星,银河原是无数发光体的总汇,土星有多变的椭圆外形等等,开辟了天文学的新天地。是年3月,出版了他的《星空信使》一书,震撼全欧。随后又发现金星盈亏与大小变化,这对日心说是一强有力的支持。伽利略日后回顾在帕多瓦的18年时,认为这是他一生中工作最开展、精神最舒畅的时期。事实上,这也是他一生中学术成就最多的时期。

托斯卡纳时期 20年来伽利略在物理学和天文学研究上的丰硕成果,激起了他学术上的更大企求。为了取得充裕时间致力于科学研究,1610年春,他辞去大学教职,接受托斯卡纳公国大公聘请,担任宫廷首席数学家和哲学家的闲职与比萨大学首席数学教授的荣誉职位。

为了使科学免受教会干预,伽利略曾多次去罗马活动。1611年他第二次去罗马,目的在于赢得宗教、政治与学术界认可他在天文学上的发现。他在罗马受到包括教皇保罗五世和若干高级主教在内的上层人物的热情接待,并被林赛研究院接纳为院士。当时耶稣会的神父们承认他的观测事实,只是不同意他的解释。这年5月,在罗马大学的大会上,几个高职位的神父公开宣布了伽利略的天文学成就。

同年,他观察到太阳黑子及其运动,对比黑子的运动规律和圆运动的投影原理,论证了太阳黑子是在太阳表面上;他还发现了太阳有自转。1613年他发表了3篇讨论太阳黑子问题的通信稿。另外,1612年他又出版了《水中浮体对话集》一书。

1615年,一诡诈的教士集团和教会中许多与伽利略敌对的人联合攻击伽利略为哥白尼学说辩护的论点,控告他违反基督教义。他闻讯后,于是年冬第三次去罗马,力图挽回自己的声誉,企求教廷不因自己保持哥白尼观点而受到惩处,也不公开压制他宣传哥白尼学说,教廷默认了前一要求,但拒绝了后者。教皇保罗五世在1616年下达了著名的“1616年禁令”,禁止他以口头的或文字的形式保持、传授或捍卫日心说。

1624年,他第四次去罗马,希望故友新任教皇乌尔邦八世能够同情并理解他的意愿,以维护新兴科学的生机。他先后谒见6次,力图说明日心说可以与基督教教义相协调,说“圣经是教人如何进天国,而不是教人知道天体是如何运转的”;并且试图以此说服一些大主教,但毫无效果。乌尔邦八世坚持“1616年禁令”不变;只允许他写一部同时介绍日心说和地心说的书,但对两种学说的态度不得有所偏倚,而且都要写成数学假设性的。在这辛勤奔波的一年里,他研制成了一台显微镜,“可将苍蝇放大成母鸡一般。”

此后6年间,他撰写了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》一书,1630年他第5次到罗马,取得了此书的“出版许可证”。此书终于在1632年出版了。此书在表面上保持中立,但实际上却为哥白尼体系辩护,并多处对教皇和主教隐含嘲讽,远远超出了仅以数学假设进行讨论的范围。全书笔调诙谐,在意大利文学史上列为文学名著。

教廷的迫害和晚年生活 《对话》出版后6个月,罗马教廷便勒令停止出售,认为作者公然违背“1616年禁令”,问题严重,亟待审查。原来有人在教皇乌尔邦八世面前挑拨说伽利略在《对话》中,借头脑简单、思想守旧的辛普利邱之口以教皇惯用辞句,发表了一些可笑的错误言论,使他大为震怒。曾支持他当上教皇的集团激烈地主张要严惩伽利略,而神圣罗马帝国和西班牙王国认为如纵容伽利略会对各国国内的异端思想产生重大影响,提出联合警告。在这些内外压力和挑拨下,教皇便不顾旧交,于这年秋发出了伽利略到罗马宗教裁判所受审的指令。

年近七旬而又体弱多病的伽利略被迫在寒冬季节抱病前往罗马,在严刑威胁下被审讯了三次,根本不容申辩。几经折磨,终于在 1633年6月22日在圣玛丽亚修女院的大厅上由10名枢机主教联席宣判,主要罪名是违背“1616年禁令”和圣经教义。伽利略被迫跪在冰冷的石板地上,在教廷已写好的“悔过书”上签字。主审官宣布:判处伽利略终身监禁;《对话》必须焚绝,并且禁止出版或重印他的其他著作。此判决书立即通报整个天主教世界,凡是设有大学的城市均须聚众宣读,借此以一儆百。

伽利略既是勤奋的科学家,又是虔诚的天主教徒,深信科学家的任务是探索自然规律,而教会的职能是管理人们的灵魂,不应互相侵犯。所以他受审之前不想逃脱,受审之时也不公开反抗,而是始终服从教廷的处置。他认为教廷在神学范围之外行使权力极不明智,但只能私下有所不满。显然,G.布鲁诺的被处火刑和T.康帕内拉的被长期打入死牢,这两位意大利杰出的哲学家的遭遇,给他精神上投下了可怕的阴影。宗教裁判所的判决随后又改为在家软禁,指定由他的学生和故友A.皮柯罗米尼大主教在锡耶纳的私宅中看管他,规定禁止会客,每天书写材料均需上缴等。在皮柯罗米尼的精心护理和鼓励下,伽利略重行振作起来,接受皮柯罗米尼的建议继续研究无争议的物理学问题。于是他仍用《对话》中的三个对话人物,以对话体裁,和较朴素的文笔,将他最成熟的科学思想和科研成果撰写成《关于两门新科学的对话与数学证明对话集》。两门新科学是指材料力学(见弹性力学)和动力学。这部书稿1636年就已完成,由于教会禁止出版他的任何著作,他只好托一位威尼斯友人秘密携出国境,1638年在荷兰莱顿出版。

伽利略在皮柯罗米尼家中刚过了5个月,便有人写匿名信向教廷控告皮柯罗米尼厚待伽利略。教廷乃勒令伽利略于当年12月迁往佛罗伦萨附近的阿切特里他自已的故居,由他的大女儿维姬尼亚照料,禁例依旧。她对父亲照料妥贴,但4个月后竟先于父亲病故。

伽利略多次要求外出治病,均未获准。1637年双目失明。次年才获准住在其子家中。在这期间探望他的除托斯卡纳大公外,还有英国著名诗人、政论家J.弥尔顿和法国科学家、哲学家P.伽桑迪。他的学生和老友B.卡斯泰里还和他讨论过利用木卫星计算地面经度的问题。这时教廷对他的限制和监视已明显放松了。

1639年夏,伽利略获准接受聪慧好学的18岁青年V.维维亚尼为他的最后一名学生,并可在他身边照料,这位青年使他非常满意。1641年10月卡斯泰里又介绍自己的学生和过去的秘书E.托里拆利前往陪伴。他们和这位双目失明的老科学家共同讨论如何应用摆的等时性设计机械钟,还讨论过碰撞理论、月球的天平动、大气压下矿井水柱高度等问题,因此,直到临终前他仍在从事科学研究。

伽利略于1642年1月8日病逝,葬仪草率简陋,直到下一世纪,遗骨才迁到家乡的大教堂。

学 术 成 就

新的科学思想和科学研究方法 在伽利略的研究成果得到公认之前,物理学以至整个自然科学只不过是哲学的一个分支,没有取得自己的独立地位。当时,哲学家们束缚在神学和亚里士多德教条的框框里,他们苦思巧辩,得不出符合实际的客观规律。伽利略敢于向传统的权威思想挑战,不是先臆测事物发生的原因,而是先观察自然现象,由此发现自然规律。他摒弃神学的宇宙观,认为世界是一个有秩序地服从简单规律的整体,要了解大自然,就必须进行系统的实验定量观测,找出它的精确的数量关系。

基于这样的新的科学思想,伽利略倡导了数学与实验相结合的研究方法;这种研究方法是他在科学上取得伟大成就的源泉,也是他对近代科学的最重要贡献。用数学方法研究物理问题,原非伽利略首倡,可以追溯到公元前3世纪的阿基米德,14世纪的牛津学派和巴黎学派以及15、16世纪的意大利学术界,在这方面都有一定成就,但他们并未将实验方法放在首位,因而在思想上未能有所突破。伽利略重视实验的思想可见于1615年他写给克利斯廷娜公爵夫人的一封信上的话:“我要请求这些聪明细心的神父们认真考虑一下臆测性的原理和由实验证实了的原理二者之间的区别。要知道,做实验工作的教授们的主张并不是只凭主观愿望来决定的。”

伽利略的数学与实验相结合的研究方法,一般来说,分三个步骤:①先提取出从现象中获得的直观认识的主要部分,用最简单的数学形式表示出来,以建立量的概念;②再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系;③然后通过实验证实这种数量关系。他对落体匀加速运动规律的研究便是最好的说明。

从落体的加速运动所能作出的最简单设想,可能是其瞬时速度□与路程□成正正,此□□也可能与下落时间□成正比。这就是研究方法的步骤①。通过数学论证,不难发现第一种假设对于匀加速运动是不能成立的。于是采取□□□或□=□□的假设,这里□是加速度。

由于□值无法直接测量,所以将此式转换为可测量路程的形式:□□如此则落体在□1,2,3,……□秒末所通过的路程依次为□由此得知每隔1秒落体下落的一段距离依次为□□ □依等差级数递增。如此便完成了步骤②。

最后的步骤是用实验验证:由于自由落体的加速度□值大,即使在短时间内下落的路程也会很大,难于测量。为了“冲淡”加速度,使其减小,伽利略设计了斜面滚球实验,测量从斜面上的光滑小槽内往下滚的青铜小球的行程与时间的关系。他采用精密的漏壶,反复实验100次。所得结果与步骤②中所设想的□-□数量关系符合,且重复性良好,肯定了落体作匀加速运动设想的正确性。

由此可见,伽利略进行科学实验的目的主要是为了检验一个科学假设是否正确,而不是盲目地收集资料,归纳事实。

物理学概念和原理的创新 惯性原理和力与加速度的新概念 推动重物时需要的力大,而推动轻物时需要的力小,是人们的直觉经验。亚里士多德据此得出普遍性的结论:一切物体均有保持静止或所谓寻找其“天然去处”的本性,认为“任何运动着的事物都必然有推动者”,并用比例定律把动力与速度联系起来。伽利略则得出新的概念,他观察到一个沿着光滑斜面向上滑动的物体,因斜面的斜角不同而受到不同程度的减速,斜角越小,减速越小。如在无阻力的水平面上滑动,则应保持原速度永远滑动。因而得出这样的结论:“一个运动的物体,假如有了某种速度以后,只要没有增加或减小速度的外部原因,便会始终保持这种速度——这个条件只有在水平的平面上才有可能,因为在斜面的情况下,朝下的斜面提供了加速的起因,而朝上的斜面提供了减速的起因;由此可知,只有在水平面上运动才是不变的”(《两门新科学的对话》,第三天,问题9,假设23注)。这样,伽利略便第一次提出了惯性概念,并第一次把外力和“引起加速或减速的外部原因”即运动的改变联系起来。与前述的匀加速运动实验结合在一起,伽利略提出了惯性和加速度这个全新的概念,以及在重力作用下物体作匀加速运动的全新的运动规律,为牛顿力学理论体系的建立奠定了基础。这种新的惯性概念,推翻了1000多年以来亚里士多德学派认为物体运动靠精灵或外界迂回空气推动的说法,也澄清了中世纪含糊的“冲力”说。这是人类长期以来研究机械运动的理论成果,并且得到了当时地动说支持者们的拥护。伽利略虽然没有明确地写出惯性原理,可是表明了这是属于物体的本性的客观规律,在研究其他物理问题时,他熟练地运用了它。然而他未能摆脱柏拉图关于行星作圆运动的观点,相信“圆惯性”的存在,因此未能将惯性运动概念推广到一切物体运动上。完整的惯性原理是在伽利略逝世后两年由R.笛卡儿表述的。

伽利略把物体速度的大小和方向的改变或加速度的产生归诸力的作用,这是对力的性质的客观认识,也是牛顿第二定律的雏形。惯性原理的发现破除了力是运动原因的旧概念,而认为力是改变运动状态的原因。牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中高度评价伽利略对第一、第二两运动定律所作的开创性工作(见牛顿运动定律)。

运动独立性原理和运动的合成、分解定律 在弹道的研究中,伽利略发现水平与垂直两方向的运动各具有独立性,互不干涉,但通过平行四边形法则又可合成实际的运动径迹。他从垂直于地面的匀加速运动和水平方向的匀速运动,完整地解释了弹道的抛物线性质,这是运动的合成研究的重大收获,并具有实用意义。

惯性参照系概念 伽利略用物理学原理为哥白尼地动学说进行辩解时,应用运动独立性原理通俗地说明了石子从桅杆顶上掉落到桅杆脚下而不向船尾偏移的道路。他又进一步以作匀速直线运动的船舱中物体运动规律不变的著名论述,第一次提出惯性参照系的概念。这一原理被A.爱因斯坦称为伽利略相对性原理,是狭义相对论的先导。

单摆周期性质的发现 伽利略由观察到教堂悬灯的摆动对摆进行实验研究,发现单摆的周期与摆长的平方根成正比,而与振幅大小和摆锤重量无关。这个规律的发现为此后的振动理论和机械计时器件的设计方案建立了基础。

光速有限及其测量 前人对于光速是否有限从来没有明确的认识。伽利略观察了闪电现象,认为光速是有限的,并设计了测量光速的掩灯方案。但限于当时的实验条件,用这种测量方法实际测到的主要只是实验者的反应和人手的动作时间,而不是光的行进时间。然而,如果有了明暗变化有规律的光源或高速机械控制的器件代替人手动作,是可以测量到真正的光速的,后来木卫星食法、转动齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法都借鉴于掩灯方案。

几种基本物理实验仪器的研制 伽利略不但亲自设计和演示过许多实验,而且亲自研制出不少实验仪器。他的工艺知识丰富,制作技术精湛,他所创制的许多实验仪器在当时及对后世都很有影响,下面举出几项:

浮力天平 这是利用浮力原理快速测定金银器皿首饰中金银含量比例的直读仪器。这种仪器当时已用于金银首饰器皿的交易中。

温度计 伽利略首创的温度计是一种开放式的液体温度计,玻璃管内盛有着色的水和酒精,液面与大气相通(见彩图伽利略的温度计)。这实际上是温度计与大气压力计的混合体,这是由于当时他对大气压力的变化还没有明确的认识。尽管如此,其学术价值仍很大,温度从此成为客观的物理量,不再是不确定的主观感觉。

望远镜 伽利略制成的望远镜,可以观察到物体的正像。经过改进后,其倍率由3逐步增大到33;不但指向星空,还可应用于船舰要塞,取得空前丰硕的发现成果。这种望远镜结构简单,而其倍率和分辨本领受球差和色差的限制较大。

彻底推翻亚里士多德的物质观 欧洲中世纪占绝对统治地位的自然观,是经过神学改装了的亚里士多德的自然观,它成为封建神权统治者统制民众思想的工具。亚里士多德认为,地球和地上万物都由气、火、水、土四种元素所组成,都是丑陋、不洁、不完美的,有变化和有生灭的。火和气组成向上流动的轻物,水和土组成向下掉落的重物。而天体则是由“以太”所组成的纯洁、完美、永恒的物体。又因为“上帝厌恶真空”,所以真空不可能存在。然而伽利略从望远镜发现月亮表面有山峰和洼地,高低不平,并不是完美无缺,金星也有盈亏变化;太阳表面还有活动不已的黑子;肉眼就能直接看到超新星的爆发及其渐渐暗淡和消失。这些都打破了亚里士多德天尊地卑,天体和地上物质的性质悬殊的思想。

伽利略通过流体静力学对浮体的研究,得知所有物体都是重物,没有绝对的轻物。天体和地球以及地上万物在物质结构上是统一的。真空也可能存在和产生,而且只有在真空中才能研究物体运动的真正性质。这就彻底推翻了亚里士多德凭借主观臆测的物质观,从而也根本动摇了封建神权的思想统治。

科学革命的先驱

伽利略在人类思想解放和文明发展的过程中作出了划时代的贡献。在当时的社会条件下,为争取不受权势和旧传统压制的学术自由,为近代科学的生长,他进行了坚持不懈的斗争,并向全世界发出了振聋发聩的声音。因此,他是科学革命的先驱,也可以说是“近代科学之父”。虽然他晚年终于被剥夺了人身自由,但他开创新科学的意志并未动摇。他的追求科学真理的精神和成果,永远为后代所景仰。

1799年,梵蒂冈教皇J.保罗二世代表罗马教廷为伽利略公开平反昭雪,认为教廷在300多年前迫害他是严重的错误。这表明教廷最终承认了伽利略的主张——宗教不应该干预科学。

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