科学技术的起源

直立行走的猿


　　现在发现的约 2300 万～1000 万年前的森林古猿分布在欧亚非三洲，它 们很可能是人类和现代类人猿的共同祖先。森林古猿成群生活在热带或亚热 带森林的树上，靠摘取树上的果实和林中可食植物为生，还没有直立行走的 习惯。
　　随着地球上气候的变化，林间出现了空地和稀树草原，一部分古猿来到 地上寻找食物，它们也许是觉得用后肢站立时视野更为开阔，便逐渐采用了 这种姿势，而且由于采集的食物需要携带，前肢便有了专门的任务。于是， 猿学会了直立行走。

石块和木棒


　　学会了直立行走的一部分猿群最初用天然石块和木棒来延长肢体。有了 石块和木棒，他们便可以砸碎坚硬的植物果壳，并更省力地挖出地下植物的 根。如果当时它们已经有了食肉的习惯，那么石块和木棒也可以用来击杀其 他动物。当然，新的生产工具也肯定是防卫敌害和与同类在偶然情况下争夺 食物、地盘或异性的武器。
走出森林到林中空地或稀树草原上寻求新生活的猿群主要靠采集为生。
石块和木棒提高了采集效率，但收获物大概已不如森林中那么丰富和易于取 得了。很可能只是在走出森林之后，猿群才开始拣取池水溪河中的蚌蛤为食， 并学会了捕食小动物，养成了食肉的习性。无疑，在采集中对可食性植物和 植物果实的熟悉，在最初的肉食生活中对水生和陆生小动物的了解，是以后 培育植物和狩猎、捕渔活动的经验基础。

打制石器


　　猿群在约 380 万年前学会了用打制的方法加工石英石、黑曜石、燧石和 其他坚硬石块的方法。这种打制的产品是粗糙的、不规则的砍砸器、尖状器、 刀片和多功能手斧。这对猿来说是一次工具革命，对人类来说是历史的开始。 这些经过制作的石器不但能更有效地砍砸，而且能够切割植物块茎和肉
类了。于是，人类就操着它们进入了旧石器时代。 在使用旧石器的同时，早期猿人也使用木棒。生活在东非的早期猿人在
这种技术基础上大约生活了 200 万年（从 380 万年前～180 万年前），终于 实现了体质上向晚期猿人的进化。此后，猿人制作石器的工艺依然没有发生 变化，以至一直延续到公元前 1 万年左右！但其他方面的技术进步却发生了， 并且推动人类由晚期猿人向早期智人、晚期智人转化。

火的发现


　　猿人在技术上取得的一项决定性的进步是学会了用火。现有的材料还无 法完全确定人类用火的确切时期。有的人类学家认为 380 万年前生活在东非
　　
肯尼亚的早期猿人已经开始用火。170 万年前生活在中国境内的元谋人则肯 定已开始用火了。这是人类第一次对自然力量的利用，它大大地改变了猿人 的生活。
　　雷击电闪、火山、森林中草木的自然燃烧等，对古猿来说都是恐怖的。 但已经开始用石工具采集和进行小规模狩猎的早期猿人，肯定会偶然发现被 火烧过的某些植物种子和兽肉特别好吃。这一发现足以导致他们自觉地利用 火。
　　猿人对火的利用给自己带来了极大的好处。其中最大的好处便是熟食。 熟食使食物中的营养更易于吸收，缩短了消化过程，而且也使以前不宜食用 的植物和动物，尤其是鱼类，可以食用了。这样便扩大了食物的来源。这对 人类肢体和大脑的发育产生了极为有益的影响。
　　火给猿人带来的其他好处也是极为重要的。由于猿人多居住在洞穴中， 火可以驱散洞穴中的潮湿，因而减少了疾病，降低了死亡率。用火照明给黑 暗的洞穴内带来了光明，也给晚间的烤肉、分配食物、准备第二天的活动等 带来了方便。另外，在洞外的火堆还可以驱走乘黑夜来袭击的猛兽。
　　守护火种是猿人生死攸关的大事。不知道远古的人类祖先懂不懂得看护 好火种，不让它蔓延到洞外的山林中，免得一场火灾把自己生存空间的一切 化为灰烬。但他们在某些情况下可能会用火来烧山林中的野兽。
火除了改善了人类的生活质量、给人类以更多的安全感之外，也大大扩
展了人类的生活空间，造成了生活于热带和亚热带的猿人向温带和寒带的缓 慢迁徙，从而使他们摆脱了人口增长或原居住地区食物来源减少带来的危 机。可能正是火的利用才使猿人成为非、亚、欧三洲的旅行者。这一推测是 有根据的，因为早期猿人的化石目前只在东非发现，而晚期猿人生活的领域 扩大到了全部非洲、亚洲和欧洲。当然，生活于亚洲和欧洲的晚期猿人是不 是由目前仅在东非发现的早期猿人迁徙而来，目前仍然是一个谜。

捕渔和狩猎


　　对于早期猿人来说，最主要的生产活动是采集，捕渔和狩猎是辅助性的。 由于植物性的食物在各个季节的丰富程度是不同的，单靠采集显然无法摆脱 饥荒的威胁。
在有了火之后，水中动物的可食性增加了，捕渔便日益成为晚期猿人的
一种重要产业。但晚期猿人还没有发明网，他们可能是用石块或木棒打鱼， 或下到水中捉鱼，甚至竭泽而渔。
　　石器和木棒自然是狩猎的最初工具，火带来的熟肉的美味无疑会激励起 狩猎的兴趣，而且用火烧烤硬化过尖端的木矛也成了狩猎的新武器。这样， 晚期猿人的狩猎活动就具有了相当的规模。随着晚期猿人活动领域向北方的 推进，冬季的活动便需要用兽皮来遮风御寒了，这同样推动了狩猎活动的开 展。同时也正是狩猎活动规模的扩大和御寒的需要，晚期猿人在后来发明了 骨针，越来越多的骨器逐渐加人到石器的行列中来了。
　　狩猎活动给人类带来的不光是兽肉、兽皮和胜利时的欢乐，还带来了不 时发生的自身的牺牲和更多的对死亡的感受。这一定深刻地影响了人类精神 的发展，图腾崇拜无疑也与此有关。此外，人类在更多地以肉为食后，不少 猿人也在饥饿的威胁下染上了同类相食的习气。由于猿人在生存方式改变的
　　
过程中逐渐排除了杂乱的性关系，形成了所谓血缘家族，所以，同类相食自 然主要是以袭击血缘家族之外的人类为目标的。同类相食的风气在某些原始 人类中残留到很晚的时候，甚至在体质上已进化为早期智人的尼安德特人居 住的山洞以外，还发现了烧过的人骨和显然是像兽骨一样被凌乱地抛弃了的 人骨。
　　采集、捕渔和狩猎对猿人来说是兼而行之的。在血缘家族内部可能有分 工，并且随着活动区域和季节的变化而改变。例如，夏季和初秋可能有较多 的捕捞活动，秋天则是采集的大忙季节，冬季和春天可能是狩猎的高潮期。

人工取火


　　对于猿人来说，火是难以携带的。他们在举着火种向新的生活地带不断 迁徙的路途中大概造成过火种的熄灭，而在新的生活环境下，火又越来越成 为猿人生死存亡的条件，这便使他们产生了人工取火的强烈需要和愿望。
　　在旧石器时代中期生活的晚期猿人的后辈——早期智人可能终于发明了 人工取火的方法。最早的人工取火方法可能是用燧石相击而引燃易燃物，或 以木木相摩擦而生火。这种方法对现代人来说是困难的，但对天天同石器、 木器打交道，并长期使用和依赖火的古人来说，反而能够比较容易地实现。 也许可以把能否用人工方法取火看成从晚期猿人到早期智人的一个历史 分界线。显然，能够用人工方法取火的古人比自己的先辈有着更广阔的空间
活动的自由。

弓箭的发明


　　从旧石器时代向新石器时代过渡的中石器时代（约 15000 年前），人们 已经学会了把石器镶嵌在木棒或骨棒上制成镶嵌工具，但最重要的一项技术 发明则是弓箭。弓箭标志着人类第一次把以往的简单工具改革成了复合工 具，并且利用了弹性物质的张力。弓箭比旧式的投掷武器射程远、命中率高， 而且携带方便。它首先提高了狩猎生产的效率，后来也一度是战争的重要武 器之一。
这个狩猎的高效率工具的出现使人类在中石器时代猎获了大量的动物，
人们可能在食物充分的条件下不一定把它们立即杀死，而让它们在附近地域 生活，等需要的时候再轻易地捕杀，甚至让幼小的食草动物长大后再猎取， 这样便积累了更多的动物方面的知识。高效率的狩猎活动也显然会助长无计 划无节制的盲目捕杀，造成食物来源更大的不稳定和危机。而在氏族和部落 形成的情况下，自然界肯定是不能满足人类日益增长的肉食需求的。这样， 当人类在约 1 万年前进入新石器时代之后，便开始创造新的生产方式——原 始的农业和畜牧业。这时的人在体质上也就逐步成为同我们一样的人了。

磨制石器


　　新石器时代是磨制石器的时代。这些磨制的石器是对打制后的粗坯细加 工而成的，自然十分精美，其功能也比较专门化了，如石斧、石槌、石刀等。 其次，由于人类开始了原始的农耕，还发明了掘杖、木锄、骨锄和石锄。
　　
　　这个时代也是人类寻找新的生活地域和改变生活方式的时代。原来到处 漫游和狩猎的一些氏族和部落开始定居下来或相对定居下来，从北纬 50 度到 南纬 10 度之间的许多地方是原始农业和畜牧业的地理范围。

原始农业和畜牧业


　　原始农业是直接从采集业演化发展而来的。人们把采集来的早就赖以为 生的野生植物果实用掘杖或石锄播种在先用火烧掉树木荆棘的土地上，到成 熟后再来收获。发明木犁和利用牛、马、驴来耕种是晚一些时候的事。原始 农业是对采集生活中积累起来的生物生长过程知识的自觉应用。播种了就能 收获，也是人类在实践中对因果性认识的一个强有力的证明。由于自然条件 的差异，世界各地所耕种的农作物是不同的。西南亚的人最早开始种植小麦 和大麦，中国人最早开始种植谷子和稻子，玉米、马铃薯和倭瓜的故乡则在 中美洲和秘鲁。
　　原始畜牧业是从狩猎活动中发展而来的。这是将猎获的一些易于驯服的 动物饲养起来，并且让其在驯养条件下生殖繁衍。人类最早驯养的家畜可能 是绵羊，接着是狗，以后是山羊、猪、牛、驴、象、马、骆驼等。
与采集和渔猎相比，原始的农业和畜牧业的出现是一场产业革命。因为
它表明人类已由单纯依靠自然界现成的赐予跃向了通过自己的活动来增加天 然物的生产。这一革命是在新石器时代发生的。它使人类有了比较稳定的食 物来源，因此有了相对固定的居住地点——原始村落。同时，由于畜牧业为 农业提供了利用畜力的可能，就为农业的进一步发展创造了新的条件。

陶器和铜器


　　原始村落中定居的人类产生了对盛装器皿的需要，这大概首先是从附近 小溪或河流中向居住点取水的需要，其次是积存、烹饪食物的需要。人们发 明了陶器。陶器虽然易碎，但比石器轻，可制成各种形状和不同规格，盛装 水和食物无异味，它和木器同为家居生活的主要器皿。很明显，只有具有长 期用火经验的人类才能发明制陶技术。而且，制陶技术也是冶铜炼铁技术的 基础。
在原始村落中，由于生活和生产任务的相对稳定、劳动和收入关系的相
对确定，产生了与物的生产相适应的人的生产的新形式，于是具有比较确定 的婚姻关系的男女对偶婚出现了。
　　在稳定的母系原始社会村落里，新的技术革命又出现了，这就是金属工 具的出现。对于已经掌握制陶技术的人类来说，冶炼铜并不十分困难。人们 在烧制陶器的过程中有很多机会接触金属矿石，并逐渐学会冶炼它们。而用 铜器作为石器、陶器、骨器、木器的补充，无论对生产还是生活来说，都是 必要的。
　　在新石器时代晚期，人类已开始使用金、银、铜和陨铁等天然金属。在 大约公元前 3000 年，人类发明了青铜。青铜是铜锡合金，熔点为 800℃左右， 比纯铜低，硬度比纯铜高，易于锻制，被用来制造武器、工具、生活用具和 装饰。铜器时代是青铜器成为主要生产和生活器具的时代，但石器和其他器 具并没有被完全取代。
　　

产业的发展


　　金属工具的使用促进了生产力的发展，同时也促使农业和畜牧业划分开 来：在肥沃的河谷地带，农业逐渐成为主要的产业部门，喂养牲畜辅之。在 草原和丘陵山地，畜牧业逐渐成为主要产业，耕种、垦植辅之；这便是人类 历史上的第一次社会大分工：农业和畜牧业的分离。
　　农业具有相对固定的居住和活动地区，可以重复利用已开垦了的土地， 还可以逐年熟悉掌握当地的气候和播种时节，能够更方便地利用金属工具和 畜力，因而农业部落居住的河谷地带能负荷更多的人口，较快地发展起来。 最初的城市便首先在适宜农耕的一些大河流域出现。这样，在以农业为主的 地区，便出现了新的社会产业：手工业。
　　手工业直接起源于原始人制造工具的活动，所以，它的历史跟人类本身 一样古老。但只是在农业和畜牧业发展到能够为人们提供相当充裕的食物来 源的情况下，手工业才有可能成为一部分人的专门事业。农业和畜牧业相当 程度的发展是手工业独立产生的条件；反过来，农业需要新的工具，农产品 和畜产品需要加工利用，这又是发展手工业的客观动力。正是在这种情况下， 在以农业为主的地区首先产生了第二次社会大分工：手工业和农业的分离。 手工业产生之后，金属的冶铸、生产工具和生活器具的制造、制革、榨 油、酿酒等，都逐步成了一部分人专门从事的行业。手工业在整个人类社会 发展过程中的作用是重大的，它不仅为所有其他人类社会活动提供了所需的 技术、器具和物品，而且它本身成了人类智慧和生产经验凝聚和生长的园圃。 在农业部落和畜牧部落分离之后，农产品和畜产品的交换便发生了。但 只是到农业和手工业分离之后，才出现了以交换为目的的商品生产。这样，
也就产生了一个新的社会部门——商业。

语言、图画和文字


　　一些学者推测，生存于 1400～800 万年前的腊玛古猿在学会了两足行走 和使用天然石块时，可能已具备了说话的能力。但他们的语言肯定是很贫乏 的。
在猿向人转化的过程中，由于猿人学会了用工具来劳动，首先使血缘家
族中的成员之间，后来又使不同氏族的成员之间的协作越来越多，新的思想 也越来越多了。原来的简单语言声调，甚至加上眼神和手势都不能完整地表 达所要交流的信息了。这样，新的词汇和语句便被创造出来，语言也就丰富 和发展起来了。
　　人类语言的产生和发展同劳动的关系最为密切。给工具和动植物的命 名、组织狩猎、分配劳动果实、调解纠纷和表达个人感情等，都成了创造词 汇和新的语言表达方式的机会。当部落、部落联盟和最初的国家出现之后， 许多公共事务和宗教事务都需要用语言来表达。
　　语言的产生对人的思维能力发展产生了巨大的推动力，使人的抽象能 力、分析和归纳推理能力、表达和理解能力得到了提高。语言既推动了大脑 的进化，又使人类的劳动和社会交往质量得到了提高。从现代脑科学的角度 看，这是人类文明史中思维方式的第一次革命——左脑革命，它是人类由原
　　
始的、简单的、无语言、非逻辑的、纯形象化和直觉的动物式的纯右脑思维 方式向融右脑思维方式于左脑语言逻辑思维方式的飞跃，正是这一飞跃，揭 开了人类文明的序幕。
　　在旧石器中期的早期智人出现时，图画便出现了。旧石器时代晚期到中 石器时代，欧洲的晚期智人在西班牙阿尔太米拉石窟和法国南部拉科斯洞窟 中创作了漂亮的野牛、野马、野猪、鹿等动物画和人像，说明他们对猎获的 对象和自己的同类作了长期细致的观察。
　　图画是人类把自己对外部事物的印象用客观记号表达出来的第一种形 式，它只能描写印象，表现自然，不能完全表现人内心的复杂思想过程和感 情。
　　原始人创造文字主要是因为生活中需要记忆的事情越来越多了。这些事 情包括：节日和祭祀日、不同集团间的协议和誓约等。个人的记忆力是不够 精确的，而且对同一件事几个人可能会有不同的记忆，这样就需要寻找一种 客观的方式来记载。
　　在一种为社会公众所公认的记录符号还未产生的时候，任何客观的记录 符号都仍有很大的主观性。古人中存在着结绳记事的习惯，但每个绳结所代 表的具体事件只有记录者自己才最清楚。中国古人在氏族或部落间立誓约时 有刻木为契的习惯，这是为了避免相互承诺的数目引起争端而刻的信物。当 然，这些刻痕的含义只有当事人才清楚。显然，图画所具有的直观而确定的 优点恰好是记号所缺乏的，这样，在记录事件、事物和思考方面，二者结合 就再好不过了。
通过对图画的简化和对记号的改造，人类逐渐创造出了文字。文字不仅
可以用来记录事件、契约，还能用来表达人的思想感情。随着某一地区人们 交往圈子的扩大，规定的记号和象形文字的含义就被越来越多的人所接受， 随后在这些人中也就越来越多地创造出一些新的大家所公认的记号和符号 来。这样，一种特定的氏族文字就产生、发展起来了。从古代文字到现代文 字经历了复杂的演变。今日汉字的祖先可以追溯到殷商的甲骨文，一直到半 坡村彩陶上的符号。而西方文字的始祖可一直追溯到古代西亚腓尼基人的文 字，乃至古埃及人的象形文字和古巴比伦的楔形文字。
由于文字的产生，一种可以跨越时间、跨越空间传递信息的工具出现了。
有了文字，人类有了记载的历史，人类对历史的认识更加确切和完整；有了 文字，以描述人类感情和命运为使命的文学不再是口头形式的了，因而流传 和影响也更为广远；有了文字，人类就可以把劳动生产经验和科学技术知识 记载下来，避免这些知识在人类世代更替的自然过程中丧失。

知识的起源


　　人类最早的知识是生物学知识。这是因为采集是人类最早的劳动，植物 性食物一开始就是最主要的生活必需品。在食用和采集中，选择和鉴别各种 植物——从它们的味道、外部特征到生长条件和规律，都是原始人最关心的 事。
　　动物方面的知识主要是从狩猎生活中积累起来的。在狩猎和食肉生活 中，原始人不但捕食了弱小的动物，而且依靠石块、木棒、木矛和火杀死了 比自己更强大的凶猛的动物，并了解了周围动物的习性和出没生活规律。给
　　
同自己生活密切相关的植物和动物命名是把最初的知识概括起来的最初企 图。
　　原始人对植物和动物知识的积累最终导致他们选择了那些丰产的植物和 性格驯良的动物来养育，这样，这方面知识的积累就更快了，因为人们开始 把自己的注意力更经常地集中在这些动植物身上。
　　人类最初的力学知识主要是从制造石器、木器和建造房屋中积累起来 的。它主要是关于各种材料的硬度、强度、弹性等方面的知识。弓箭的发明 是应用这些知识的杰作。在建造房屋和开垦农田中，杠杆方面的知识也逐步 积累起来了，尽管这时还没有发现杠杆原理。同样，独木舟的发明说明人们 已经了解了水的浮力。
　　医药学方面的知识是和对疾病的认识联系在一起的。在原始人的艰苦恶 劣生活环境中，疾病和死亡是同每一个氏族、部落常常相伴随着的。最初在 治疗疾病方面的尝试大概是休息，但这不过是病人身体对疾病的自然反映所 引起的自然结果罢了。最初治病的药物大概是植物药物，后来还有动物身上 的某些特殊器官。矿物性药物在有的原始人中间也有应用。在处理外科病方 面，除了给伤口上敷药，还可以做一些手术处理。约 3 万年前的克罗马农人 就已经能用燧石工具施行外科手术了。
无论如何，远古的人们是靠经验对付疾病的，而且大多数治疗都具有探
索的性质。这一方面是由于对药理并不完全明白，另一方面是对病症也不容 易判断准确。无疑，适得其反的情况是经常发生的，而且，巫术在这里扮演 着相当重要的角色。
化学知识显然是从用火开始的。在此之前人们只是观察到了燃烧现象以
及失去生命的植物和动物的腐朽。在有了火之后，尽管人们对燃烧中的物质 变化机理以及沸水中的食物变味并不理解，但却在自己的生活中利用了化 学。人工取火甚至完成了机械运动向化学运动的第一次转化。另外，制陶也 是使粘土、高岭土在高温下通过化学途径改变机械性能的工艺。冶铜和冶金、 冶铁就更不用说了。
国家产生之后。化学方面的杰作是发明酿酒。在中国，传说夏代的少康
帝发明了酒。人们用它庆功贺喜，也用它浇愁解闷，尽管常常搞到事与愿违 的地步。
天文和地理方面的知识在原始人的迁徙和夜间狩猎活动中慢慢积累起
来。这些知识对他们的生活相当重要。原始人不但能清楚地辨认周围的地形， 还学会了根据星辰的位置辨别方向。在乌云、闪电和雷声出现的时候，他们 不是根据本能，而是根据经验知道天气的变化情况。“未雨绸缪”是这种经 验的实际应用。
　　无论是以耕种为生的民族还是游牧部落，都需要确定季节，这就使天文 学知识的积累加快了。空中最显眼的是太阳、月亮、行星的运行，恒星的方 位则是相对固定的，这里的周期性容易观察到。尽管古代人类关于天文学的 一切经验建立在大地不动的虚假基础之上，但地球的运行并不妨碍人们认识 天空中星体运行的周期。
　　在原始时代，乃至整个古代，绝大多数民族的天文学都是为制定历法服 务的。历法除了确定四季循环的时限之外，还确定宗教的和世俗的节日，人 们用天上日月星辰的周期性作为地上生活的节律。当然，早期的天文学知识 在占卜方面的应用甚至比历法方面更为重要，这是因为历法在若干年内才修
　　
订一次，而吉凶祸福却是在人们日常生活中时时发生着的事。 考古学的资料表明，石器时代人类的数学知识是贫乏的，这大概是因为
那时的人类生活中需要计算的东西实在是太少了。数学是从抽象开始的，而 抽象能力的培养是需要时间和条件的。当然，记数能力在石器时代肯定已产 生了，简单的加减算术也已能够进行，并且在猎物的统计和分配中得到了发 展。对于畜牧部落来说，统计牲畜的数量当然会提高计算能力；对于农业民 族，尤其是在肥沃的河谷地带的有限土地上耕种的农业民族来说，丈量土地 使几何学发展起来了；在商业发达起来之后，市场上交换的需要使算术得到 了发展。

宗教和科学的起源


　　人类意识苏醒的幼年，相对于自己的生存环境的力量是弱小的。尤其在 漫长的旧石器时代，人们对自然环境的控制和利用程度是相当微弱的。在利 用原始工具从事采集、狩猎的原始氏族和部落中，人们所积累起来的那些关 于自然界事物的知识只能使他们从经验上来认识自身的力量，而不可能从理 性上来认识自己的力量。
然而，人类生活的大自然中的现象却是无比丰富的：大气层中经常变幻
的风云雷电，太空中的星座和运行着的日月星辰，宁静的湖泊，奔流的江河， 神秘的海洋，养育万物的山林原野和四季的变化，植物的枯荣和动物的生长 衰亡，以及人自身的生老病死，偶然出现的地震、洪水、山崩，采集、捕渔、 狩猎时的机遇，杀死动物时的兴奋和时常产生的对兽尸的恐怖，对作战时死 亡的恐惧，杀死对手时的兴奋和对报复的畏惧等等都成了刚刚从朦胧中苏醒 的幼年人类意识所不能理解的神秘力量。于是，原始宗教便产生了。
在众多的自然现象中，给幼年人类的心灵以最深刻的印象的大概是自身
的死亡了，确切地说，是同类的死亡。为什么朝夕相处、天天生活在一起的 人会溘然逝去，不再复生？当他们去了之后，往日的音容和遗物依然伴随着 活人们的生活，但在真实的世界中却永远不会再遇到他们了，可是偶然情况 下，活人会在梦境中与死者相聚。这样一个生命的秘密困惑着原始人。他们 试图以自己的朴素方式来消除这一困惑：把灵魂理解为同肉体相分离的东 西，死亡只是灵魂的一去不返，躯体生命的丧失只是灵魂离去的结果，而不 是原因；梦寐则是灵魂暂时离开躯体的现象。基于这种理解，原始人常常把 死者生前用过的工具和一些食物作为殉葬品，这说明人们已经相信人死后还 有生活，还需要和活人一样的物品和食物。一般的氏族成员或未成年人的去 世所引起的只是悲伤和惋惜；哺育了大量子女并且作为生产指挥者和生活组 织者的祖先去世之后，人们除了悲伤之外，还要重新思考自己家族的前途和 命运，甚至重新安排生活，而这种重新安排当然最好能得到死去长者灵魂的 护佑。于是，祖先崇拜自然就产生了。在古埃及人和中国人中间都能找到祖 先崇拜最典型的形式。古埃及人在生前就开始关心死后的生活，修筑陵墓和 制作木乃伊是一件十分重要的世俗事务。中国古代人的祭祖则是一件十分神 圣的事情。
　　图腾崇拜是旧石器晚期发生的事。这个时期也是人类狩猎生活的黄金时 代。对北美的印第安人来说，一种动物一旦被部落奉为图腾，它便幸运地受 到保护。在特殊的场合举行仪式时吃图腾的肉，被认为是从祖先身上获得力
　　
量的方式（现代国家选择某种动物或植物作为国家的标志时，已剔除了远古 图腾崇拜的宗教内容，仅仅继承了其包含的艺术、感情和美学遗产）。
　　自然崇拜是新石器时代才产生的。这是由于农业和畜牧业的发展使人们 不再去浑然一体地理解自然现象了，而是把其中与自己的生活密切相关的一 些现象——土地、山、河流、雨、太阳、月亮作为生存的护佑神来崇拜。由 于自然崇拜发生最晚，而且是在人类跨入文明门坎前发生的，所以它给文明 人类留下了最清晰和最丰富的记忆。几乎在所有古老民族的早期文明中都能 发现大量的自然崇拜形式。
　　祖先崇拜、图腾崇拜和自然崇拜是蒙昧和野蛮时期的人类处理自己同还 不能理解的自然界之间关系的一种方式。人类在自己不能理解和控制的自然 现象面前，便幻想是神在主宰着它们。于是人们便创造出了各种各样的神， 并企图通过对神的崇拜来影响和控制自身不能理解和不能控制的自然。为了 实现这一幻想中的目标，原始人创造了各种各样的祭祖仪式（包括杀牲和杀 人祭祀）、供奉仪式和巫术、符咒、佩带护佑物、抽签占卜等和神沟通的方 法。所有这些活动的目标都是为了排除对自己不能理解的自然界的恐惧，祈 求超自然的神的护佑，并希望借助神的力量和启示来为自己消灾祈福。
　　从对原始宗教的考察中不难看出，宗教是在科学还没有诞生的时代，人 类处理自身同自然界关系的一种方式。宗教所预先占据的人类精神的地方正 是科学将要占据的营地。在人类理智之花还未开放的时代，宗教对于人类精 神是一剂虚幻的安神药。人类虽然没有从宗教中找到真实的力量，但却找到 了精神的皈依。不过，这并不是一个可靠的、永恒的皈依之所。按照《金枝 集》的作者英国人弗雷泽（1854～1941）的意见，当人们用巫术企图直接控 制自然失败以后，就用崇拜与祈祷的方式，祈求神给予这种能力，在人们看 到这样做也没有效力并且认识到天律不变时，他们就踏入了科学之门。
　　
古代的科学技术

古代埃及和巴比伦


　　埃及是一块饱经沧桑的土地。它的古代历史曾一度仅仅留在历史学者们 的著作中。埃及文明的起源至少可以上溯到公元前 4000 多年。
古埃及的国土实际上就是尼罗河中下游两岸的一个狭长的地带。
　　公元前 332 年，埃及被亚历山大帝国征服。公元前 30 年成为罗马的一个 行省。公元 640 年以后则被穆斯林哈里发所统治。16 世纪 50 年代，埃及被 并入土耳其奥斯曼帝国的版图。1798 年，拿破仑军队进入了这片土地，但在
3 年后被英国人赶走。直到 1936 年，英国人的势力才从除苏伊士运河区以外 的地区撤出。今日的埃及是在第二次世界大战结束后的几年中才取得独立 的。
　　古埃及人相信死后可能复活的观念，于是，他们制作木乃伊，希望死者 有朝一日能够复活。制作木乃伊使埃及人积累了很多的生理解剖知识。埃及 人配制药物的技术在当时也闻名于近东世界。这些药物有植物、动物和矿物。 医生们对心脏血液循环的关系已经有了初步了解。埃及医学可能是当时世界 上最具有理性和最发达的医学，它后来通过希腊人影响了整个西方医学。
早在 3 万年前，原始的独木舟就出现了。在公元前 6000～前 5000 年，
地中海、波斯湾和尼罗河上就出现了船。在公元前 3500 年时埃及人已经有了 帆船，陆上的运输则用驴驮来实现。
埃及人制订了人类历史上最早的太阳历，根据这个历，每当天狼星和太
阳共同升起的那一天（公历 7 月），尼罗河就要开始泛滥，这是一年的开始。 首先是泛滥季节，接着是播种季节和收获季节，这三季共 12 个月，每月 30 天，每年 360 天，再加年终 5 天节日。这个历与精确值相比每年只有约 1/4 天的差数，是今天大多数国家通用公历的原始基础。
古埃及人已懂得用十进计算，能计算矩形、三角形、梯形和圆形的面积，
取圆周率为 3.16，还能进行简单的四则运算（乘法用连续相加的办法），并 能解一个未知数的方程（这种方程大概是测定谷堆、粮仓容积和计算建筑用 料时用的）。他们的这些知识后来成了古希腊人的数学入门课程。
古埃及人最伟大的技术成就是用不朽的石头建造成的金字塔和神庙。伟
大的石建筑成了这个民族科学技术成就的历史见证，但那沉重的石块却阻碍 着埃及铜铁技术的前进。考古学家发现，早在远古时代埃及人就已知道使用 陨铁和对它进行加工的技术，但在古王国时人们很少使用铁。在一个金字塔 的宗教铭文中发现，人们认为天幕和太阳神的宝座是用铁做成的。铁在一个 相当长的年代里被古埃及人当做圣物。
　　东方山区游牧部落的阿摩利人，以巴比伦城为中心，在两河流域建立了 一个中央集权的奴隶制大国，史称古巴比伦王国。
　　古巴比伦王汉谟拉比时编纂了一部法典，刻在 2.25 米高的石柱上，石柱 上的图画为太阳神沙玛什坐在椅上将权杖赐给站立着伸出手接受权杖的汉谟 拉比王。公元前 626 年，在古巴比伦的土地上建立了新巴比伦王国。
　　这个王国重建过的巴比伦城呈正方形，边长 22.5 公里，有 100 个青铜的 门，幼发拉底河穿城而过，河上有吊桥，河下还有隧道。城墙里有 3 重围墙 的王宫和底部每边长约 200 米的贝尔神庙。王宫中的空中花园就是希腊人看
　　
到的世界七大奇迹之一。 新巴比伦王国时期，在天文学方面取得了很大的成就，在苏美尔人天文
学的基础上规定 7 天为一星期，这 7 天分别对应日、月和五大行星。还规定
1 天为 12 个时辰，每个时辰为 120 分，每分 120 秒。这一计时体系成了今天 人类计时方法的基础。
　　埃及和巴比伦文明发展时期，在黎巴比嫩山脉和地中海之间的狭长地带 上住着腓尼基人。腓尼基人不仅是航海的能手，而且还把苏美尔—巴比伦的 楔形文字和西奈半岛的迦南人根据埃及象形文字创造的西奈字母兼收并蓄、 简化改造成一套通用的腓尼基字母。这套字母在被希腊人改造成希腊字母 后，成为拉丁字母乃至西方大多数字母文字的基础。

古希腊


　　造船业是古希腊极其重要的制造业。公元前 5 世纪，古希腊人的商业帆 船载重量已达到 250 吨，战舰则设计为桨帆并用的形式。
　　古希腊的冶铜和冶铁技术是从西亚传入的。公元前 9～前 6 世纪，山地 和丘陵的耕作、手工制造业和兵器制造等都需要铁作为工具和材料，这使他 们迅速地采用了铁器。
古希腊人的建筑遗产十分丰富。他们最善于运用的柱廊建筑有浑厚、单
纯、刚健的多里安式，轻快、柔和、精致的爱奥尼亚式和纤巧、华丽的科林 斯式。现存最著名的建筑物是石砌的雅典卫城，它是雅典城邦国家全盛时代 建筑技术的代表作，屹立于卫城最高处的帕特农神庙庄严雄伟，雄风犹存。 在古希腊科学文化名人中，泰勒斯（约公元前 624～前 547 年）访问了 埃及，根据埃及人的土地测量经验创立了演绎几何学，而且他还在美索不达 米亚学到了巴比伦人的天文学。毕达哥拉斯（约公元前 560～前 480 年）在 巴比伦住过几年，在那里研究天文学、占星术、数学和音乐（他后来到意大 利半岛南端的希腊殖民城邦组织了有名的学术团体“毕达哥拉斯学派”，这
个学派在科学方面人才辈出，并且传了 10 代之久）。
　　德谟克里特（约公元前 460～前 370 年）是古希腊著名的哲学家。他宣 告：万物的本原是一种叫原子的东西，大小不等的、形状不同的原子，在位 置和次序方面以不同的排列构成了万物，它的运动构成了万物的变化。此后 在漫长的两千多年的时间里，许多人仍不时思考和争论着关于万物的本原问 题。德谟克里特的那个最初的大胆想象，在人类科学发展史中居然占据了一 个永久的稳定位置。
　　毕达哥拉斯学派设想地球、天体和整个宇宙都是球形，而天体的运动也 都是均匀的圆周运动，因为圆是最完善的几何图形。这个假设一直主宰着天 文学，甚至还主宰了哥白尼的思想，只是开普勒才把它推翻。这些最先的大 胆设想给天文学的数学和几何模型提供了一个基础。欧多克索（公元前 409～
前 356 年）建立了一个同心球宇宙几何模型，他是第一个把几何学同天文学 结合起来的人。
对数学入迷的毕达哥拉斯及其学派的最有名的发现是对勾股定理的证明

和 2的发现。

2的发现标志着人类认识的实数从有理数领域迈入了无理数领



域。据说，当时这一发现使这个学派的多数人陷入了困惑，因为这个无理数

动摇了这个学派关于数的完美性的信念，那个发现者甚至被抛到了海中。 智者派学者中对数学感兴趣的人们提出了有名的三个几何作图难题。这
三个难题后来被解决了。在试图解决这三个难题的过程中，希匹阿斯发明了 割圆曲线。美尼克谟发现了圆锥曲线：抛物线、椭圆和双曲线。这些曲线后 来成了伽利略、开普勒、牛顿等人一系列伟大发现的工具。
　　亚里士多德（公元前 384～前 322 年）是第一个全面认真地研究物理现 象的人。他写了世界上最早的物理学专著《物理学》。他所研究的是最简单 的机械运动现象。
　　阿那克西曼德曾想象，人是由鱼变化而来的。因为人在胚胎的时候很像 鱼。这种思想在近代被进化论所肯定。希腊人中对生物学贡献最大的要数亚 里士多德。亚里士多德所采用的解剖和观察方法，在生物学史上是首创的， 而且他的许多研究结构都有一定科学价值。他的著作记载了近 500 种动物， 他亲手解剖了 50 种动物。
　　毕达哥拉斯学派的阿尔克芒被称为希腊的医学之父，他在了解埃及人知 识的基础上解剖过人体。他这样做是为了研究人的生理构造，埃及人却是为 了制作木乃伊。阿尔克芒发现了视觉神经联系耳朵和嘴的欧氏管，还认识到 大脑是感觉和思维的器官。他的工作实际上为西方解剖生理学的传统开了先 河。
希波克拉底是古希腊最有名的医生。他的医学书很多，他创立的“四体
液说”是当时的“四元素说”哲学在医学中的应用。希波克拉底描述了许多 内外科疾病及其治疗方法，还有 42 起相当详细的临床记录。
希腊人对地理学表现出了特殊兴趣和关注。许多希腊哲学家们都绘制过
区域大小不等的地图。赫卡泰所写的《旅行记》一书对地中海沿岸及其纵深 地域的地理、矿产、植被、民情风俗等都有广泛生动的记录，是当时地理学 的百科全书。
欧几里得生活在亚历山大城。在总结了从泰勒斯到毕达哥拉斯、欧多克
索等前人的数学成果后，写出了著称于世的《几何原本》。他建立科学理论 的方法为后世人所效法。
阿基米德的工作涉及数学和力学的理论和应用，他的研究方法是近代的
科学家们普遍采用的方法。在这个意义上，他是一个超越了自己时代的人。 阿基米德研究了球面积、体积及其与外切圆柱面积和体积之比，得出了求弓 形面积、抛物线和阿基米德螺线所围面积的方法。他解决了许多难题，甚至 还用圆锥曲线的方法解了一类一元三次方程。阿基米德在看到埃及人用杠杆 提水后发现了杠杆原理，还发明了提水螺旋。为了鉴别工匠们给叙拉古王做 的王冠是否是纯金的，他发现了浮力定律。由他发现的杠杆原理和浮力定律 是古代力学中最伟大的定律，也是今天机械设计和船舶设计计算时最基本的 定律之一。当罗马和迦太基作战时（第二次布匿战争），这位科学家设计守 城机械来保卫自己的家乡，其中有远程投石机，这使得罗马人的舰队不敢在 城附近的海岸停留。有的材料说，他发明聚光镜能利用太阳使敌人的船只起 火。
　　总的来看，希腊化时代的哲学和科学已经彻底地分离了。那些灿烂的科 学群星们，以巨大的热情和创造精神，在自己感兴趣的科学学科里埋头耕耘， 琢造了不少闪光的科学明珠。
　　
　　　　　　　古罗马


罗马人重视技术，并且创造出了值得骄傲的成就。 赫伦可以被看成是阿基米德发明的继承者。他创造了复杂的滑轮系统、
鼓风机、计里程器、虹吸管、测准仪等多种机械器具。其中最惊人的发明是 蒸汽反冲球。这个发明是第一次把热能转换成机械能的技术设备，它所包含 的原理实际上已延伸到了近代和现代。
　　最能表现罗马人技术成就的事业是建筑。从公元前 4 世纪起，罗马人为 供应城市用水，逐步修筑了 9 条总长达 90 公里的水道工程。
　　著名工程师维特鲁维奥（公元前 1 世纪）写出了世界上第一部建筑学专 著《论建筑》。这部书是对古希腊以来那个时代建筑经验的总结。
　　公元 70～82 年，罗马建起了可容纳 5～8 万观众的大角斗场，这是古罗 马最宏大的建筑，至今残壁犹存。
　　罗马帝国时期四通八达的公路网总长达到 8 万公里。这些公路的设计有 一定的标准，多数地段以石板铺地面，并在沿途设立里程碑，通过河流时则 架设石桥。它们的残迹今天依然可见，“条条道路通罗马”的成语正是当时 的写照。在这些公路的东方尽头，通过波斯高原一直和中国的丝绸之路间接 地联在一起，中国汉代的丝绸传到了罗马帝国。
托勒密的天文学著作是著名的《天文学大成》，在哥白尼之前一直是欧
洲人的权威。 在罗马帝国统治下，出现了炼金活动。罗马对代的炼金术士们用熔炼合
金的方法炼出具有黄金光泽和颜色以及近似的其他特性的东西之后，便认为
达到了目的。这种活动流行了 300 多年。公元 292 年，罗马皇帝戴里克先下 令禁止炼金术士的工作，并焚烧了所有炼金术著作。
老普林尼（23～79）阅读了 2000 多种科学著作，写了一部共 37 卷的《自
然史》巨著，内容涉及天文、地理、生物、医学、艺术和工艺，但主要是希 腊人著作的抄录汇集。这本书保存了大量的古代资料。

古印度


　　通过对印度河畔的两个古代城市摩亨约·达罗和哈拉巴遗址的考察，人 们知道这些经过规划的城市，是用烧制的砖和木材建筑的。这是世界上最早 用烧制的砖建造房屋的地区。这些建筑物存在的地方也就是当时的城市国 家。
　　由于还不清楚的原因，印度河最早的文明突然衰亡了。至今发现的 500 多个古老字母还没有释读成功，城市衰落的原因也仍然不完全清楚。
　　印度最著名的天文学历法著作《太阳悉檀多》讲述了测时、分至点、日 月食、行星运动和简单的天文学仪器，并包括大量的数学内容。
在公元前 1 世纪，印度出现了最早的一部医学著作《阿柔吠陀》。 戒日王朝时期是印度历史上一个重要时期。中国人经常络绎不绝地到印
度求学，把中国的学术和文化传播到了喜马拉雅山南方。印度的天文学、数 学、医学、制糖术和佛教建筑传入中国，而中国人的十进制记数法、筹算法 则影响了印度的数学。印度人在公元 500 年之后，创立了用 1、2、3、4、5、
6、7、8、9 等字母记数的十进制记数法，后来经阿拉伯人传入欧洲，成为世

界科学中的一颗明珠。中医和中药在这一时期传入了印度。印度这一时期出 现了《八科提要》（7 世纪）和《八科精华集》（8 世纪）两部医学重要典籍。 印度这一时期最负盛名的天文学家是圣使（生活于 475 年前后），他写 了《圣使集》，在讨论了日月行星的运动后，提出了推算日月食的方法，并 认为它们的运动是地球自转的结果。数学家梵藏在 628 年写出了他的《梵明 满悉檀多》，最早提出了负数的概念，并且模糊地在认识到零也是一个数。 从民族学的角度看，印度不是一个封闭的社会，从雅利安人入侵以来有 许多其他民族侵入这片土地。每次加入新的民族成分的过程都意味着战乱和 杀戮，以及对社会财富和生产条件的破坏，历史的延续是以退步为前提的。 下层人民的自由只是以反抗整个社会为前提的，但这种反抗的结果无论是胜 利还是失败，都不足以摧毁不平等的社会制度。在这样一种制度下，从事农 业、手工业和商业的勤劳和精明，远不如社会特权给人带来的利益多，技术 自然就不可能有长足的进步。智慧的锋芒也就没有太大必要投射到生产和劳 作中。除了纯粹的哲理、制定历法的天文学、一般计算需要的数学、与健康 有关的医学外，力学和各类技术知识不被学者们重视，甚至连中国人和罗马
人关心的农业知识也不被印度学者们重视，尽管印度也是一个农业国家。 在印度产生并影响深远的佛教的基本教义教导人们超脱社会，放弃对现
实生活的追求，这对学术和技术进步以及社会改革来说，都会产生消极影响。
正当西方资本主义自由发展之时，印度次大陆的财富却装备了大英帝国的工 业和海军，她自身却被牢牢绑在了贫穷落后的铁柱上，而这一时期也正是印 度和西方国家在经济和科学技术上拉开距离的重要时期。

中世纪的科学技术

阿拉伯人的科技贡献


　　阿拉伯人在各地建立了图书馆，清真寺中一般都藏有图书，另外还办了 一些公共和私人学校。阿拔斯王朝的哈里发马蒙统治时，于 830 年在巴格达 建立了一个编译机构，称为“智慧馆”，大批专家在这里从事搜集、整理、 翻译、研究外国学术文献的工作，一直持续了 100 多年。这一时期前后，法 萨里翻译了印度的天文学著作《太阳悉檀多》；哈查只翻译了托勒密的《天 文学大成》；马蒙时期朝廷组织了一次测定子午线一度之长的工作，大数学 家花拉子密参加了这次测量，由测量结果推算出来的地球周长已相当接近实 际值。另外，天文学家苏非（903～986）绘制了著名的星图《恒星图象》； 艾尔·比鲁尼（973～1048）提出了地球绕日旋转、行星轨道为椭圆的猜想； 宰尔嘎里（1029～1087）在他的天文学研究中取消了水星的本轮，并将其均 轮改为椭圆；欧麦尔·赫雅木所编的哲拉里历，比当时欧洲人采用的阳历还 精确；雅古特（1179～1229）编写了一部著名的《地名词典》；哈兹尼对液 体和固体的比重作了研究；伊本·奈菲斯接近认识了血液的肺循环；在伊儿 汗国的乌鲁伯格天文台工作的卡西算出了当时最精确的圆周率。
阿拉伯人在中世纪充当了沟通东西方学术文化的桥梁作用。正是通过阿
拉伯人的著作，印度数字和位值记数法传到了西方，后来影响了全世界，实 际上是数学史上一次伟大的计算革命。其中大数学家花拉子密的《还原与对 消》专门讨论代数问题，对欧洲中世纪的数学影响最大。白衣大食在西班牙 建立的翻译学校直接向欧洲传播东方文化和阿拉伯人加工过的古希腊罗马文 化。阿拉伯学者拉齐（865～925，波斯人，曾任巴格达医院院长）的《医学 大全》、阿维森那（980～1037）的《医典》、伊本·海赛木（965～1039） 的《光学》等，在中世纪的欧洲，很长时期都被奉为权威和经典。中国的造 纸术、火药配制、炼丹术、指南针等都通过阿拉伯人传向西方。元朝时大批 来到中国的阿拉伯人和波斯人，给中国带来了中亚的天文仪器和著作、回回 药和回回医学，以及伊斯兰建筑艺术。

欧洲科技的“黑夜”时代


　　日耳曼部落入侵后，罗马帝国被肢解，统一的帝国变成了许多小国家， 各个小国中的封建主盘踞一方，修建了一块块的封建主庄园。罗马时代的大 型水利工程、高架引水桥、公路等都变得没有用处了。大型的角斗场、万神 庙已不再像往日那样热闹，昔日喧闹的街道上长满了青草，奴隶劳动被消灭 了，大庄园不见了，城内的大片土地被辟为一块块果园。从整体上看，和罗 马帝国兴盛的时期相比，欧洲中世纪初期，技术上相对倒退了。
　　1229～1241 年，蒙古人向西扩张到了亚得利亚海滨（巴尔干半岛地区和 波兰的西部），带去了纸币、中国的活字印刷术、火药和火器。生于威尼斯 的意大利人马可·波罗（1254～1324）当时曾远游东方，回去后写了一本游 记。欧洲人对东方获得了越来越多的了解。
　　中世纪晚期，欧洲的技术有了明显的进步。其中许多先进技术是从东方 传来的。例如从波斯传入了风磨，从中国传入了造纸术、熔炼铸铁技术、火
　　
药火炮、纸币、印刷术（古腾堡 1456 年用活字印制了圣经）、养蚕和制丝（555 年传入拜占庭帝国），以及阿拉伯数字、棉花、水稻甘蔗的种植等。
　　由于阿拉伯人在西班牙的最后一个据点一直保留到 1492 年，欧洲人通过 西班牙，接触了大量东方和古希腊罗马学术。东罗马帝国晚期四面受敌，很 不安宁，这里的希腊学者不断逃往意大利，为那里的文艺复兴添了一把火焰。 中世纪晚期，教会的学校（主要传授神学）逐步发展成为世俗学校（也 教文学、法学、科学、哲学）。在大学中，出现了一批具有新思想的学者， 欧洲的学术开始复兴。其中罗吉尔·培根（1220～1292）是牛津大学的毕业 生，在巴黎大学任过教，他做过许多光学实验，曾设想用透镜组成望远镜和 显微镜，提倡用实验研究自然，预言可以制成自动行走的车、自动行驶的船、 飞行器等，同时，他又是一名著名的炼金家。巴黎的奥雷斯姆（1325～1382） 提出了地球自转的想法，并在研究物体动物运动时引进了 v—t 图，这一方法 后来影响了伽利略和笛卡尔。意大利库萨的尼古拉（1401～1464）主教用天 平证明生长着的植物从空气中吸收了一些有重量的东西，提议改良历法，抛
弃了托勒密的天文体系，拥护地球自转的理论。

快速发展的近代科技


　　近代科学的最大特点是用实验方法和数学手段研究自然界，这是人类与 自然界对话的特殊方式。这一时期，科学技术的发展开始打破了国家和地域 的界限，天文学、力学、数学、生物学、化学、物理学等学科都得到了系统 的发展；技术也得到了全面的发展，并且促进了工业的发展。
　　近代科学技术是以前所未有的速度发展的，这个时期的一系列科学技术 成就，直接构成了当代科学技术体系的基础。

认识天体和运动


　　比米开朗基罗年长两岁的波兰青年哥白尼，在意大利游学了 10 年之后， 返回了波兰。开始构思和撰写一部不朽的天文学著作——《天体运行论》。
1543 年，当作者老卧病榻时，这本写作、修改和保存了 36 年的书终于出版 了。哥白尼在见到自己的著作后与世长辞，但这本书却引起了一场巨大的、 持久的、深刻的学术思想革命。
　　哥白尼第一次正确地描述了水星、金星、地球和月亮、火星、土星、木 星轨道实际相对太阳的顺序位置，指出它们的轨道大致在一个平面上，公转 方向也是一致的，月球是地球的卫星，和地球一起绕日旋转。因而这个学说 就成了近现代天文学和天体力学的真正出发点。
德国人开普勒在大学读书时，成了哥白尼学说的信奉者。
　　经过几次尝试和计算后，开普勒终于发现火星轨道是一个椭圆。开普勒 在欣喜之余把这一发现推广到所有行星，继而发现了三条定律：（1）行星运 行的轨道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。（2）单位时间内行星中心同太 阳中心的连线（向径）扫过的面积相等。（3）行星在轨道上运行一周的时间 的平方和它至太阳的平均距离的立方成正比。这就是著名的开普勒行星三定 律：轨道定律、面积定律和周期定律。开普勒的发现使哥白尼的学说的几何 简单性和完善性真正体现出来了，因而为这个学说奠定了不可动摇的基础。 伽利略（1564～1642）最初的科学生涯主要是对力学的研究。1600 年， 他的名声在意大利以外传开的时候，他的一位多年离乡背井的同胞、哲学家 布鲁诺（1548～1600），因为用哲学反对教廷而被烧死在罗马鲜花广场。布 鲁诺宣传了哥白尼的学说，甚至比哥白尼更激进，他认为太阳也不是宇宙的 中心，无垠的宇宙没有中心。当布鲁诺为自己的思想殉道的时候，伽利略已
开始沿着自己的科学生涯向哥白尼学说接近了。 伽利略自己动手制造了一架望远镜，把它指向了天空。伽利略的这一举
动标志着天文学研究从古代的肉眼观测进入了望远镜观测的时代。他的发现
在 1610～1613 年公布时轰动了学术界，人们说：哥伦布发现了新大陆，伽利 略发现了新宇宙。最后他在双目失明中孤独地死去。意大利的科学在伽利略 之后便再没有突出的光彩了。
伽利略对现代科学最大的贡献在力学方面。奠定了现代力学的基础。 伽利略在比萨大学读书时，发明了利用摆的等时性测量病人脉搏的仪
器。在对杠杆、斜面、平衡等问题，磨坊的粉碎机、扬水机、钟等机械研究 的基础上，伽利略在帕多瓦大学讲授了机械学课程。
他的另一个伟大发现是落体定律。他用实验推翻了亚里士多德的权威性

意见。
　　伽利略的第三个重要发现是运动迭加原理。这是在研究抛体运动时发现 的。

牛顿


　　牛顿（1642～1727）出生于英国林肯郡一个中等农户家庭，在中学时喜 欢做机械玩具和模型。舅父便把他推荐到剑桥大学三一学院。1665～1666 年，牛顿为避伦敦的瘟疫回到家乡爱尔索普。这期间他发现了二项式定理和 流数法，开始了颜色的试验，并开始思考万有引力问题。1667 年回到剑桥被 选为三一学院的研究员。
　　1687 年，哈雷用自己的钱资助牛顿，出版了牛顿的伟大著作《自然哲学 的数学原理》。这本书被公认为科学史上最伟大的著作。在对当代和后代思 想的影响上，没有任何作品可与之相比。它成了理论力学、天文学和宇宙学 的可以补充但不可超越的理论基石。这本书包括了牛顿在力学、数学和天文 学方面最重要的成就。全书的核心是牛顿的力学三定律——惯性定律、加速 度定律、作用与反作用定律，以及万有引力定律。实际上这是对所有地上物 体和天上物体机械运动基本规律的发现。它的历史意义是伟大的：哥白尼提 出了一个正确的太阳系结构假说；伽利略发现了地上物体运动的一些基本规 律，以观察事实支持了哥白尼；开普勒发现了天空中行星运动的真实状况， 但他是用磁石那样的磁力来维持运动的；而牛顿则把他们的所有伟大成就统 一起来了，他不仅回答了物质如何运动的问题，而且回答了物体为什么按规 律运动的问题。牛顿明确定义的质量、动量和他的定律中的时间和空间概念， 后来对近代欧洲的哲学思想产生了深刻的影响。他的书中阐明的基本定律成 了所有力学的基本出发点。他用万有引力（日、月、地之间的引力）解释了 潮汐现象，预言地球是个赤道部分略为突出的椭球。万有引力理论还导致了 后来一系列天文学上的新发现。
认识生命 血液循环的发现
塞尔维特（1511～1553）是西班牙人，也是个唯一的一神教派的狂热拥
护者，受到了天主教和改革派的新教两方面的仇恨。在被烤了两个小时后才 活活烧死，同时他的《基督教的复兴》一书也被焚烧。这本书里记载了作者 对血液循环的天才发现。
真正发现了人体血液大循环的是一个英国人哈维。 哈维（1578～1657）通过绑扎上臂血管和计算心脏血流量两个实验，发
现了血液循环并且预言了毛细血管的存在。他的发现为科学的生理学奠定了 基础。
细胞学说
1665 年，英国人胡克在用显微镜观察软木切片时，发现了细胞。 自从胡克发现细胞以来，经过 100 多年的研究，一种完整的细胞学说在
19 世纪 30 年代终于形成了。1824 年，法国人杜特罗歇（1776～1847）提出， 动、植物的器官和组织都是由细胞组成的。

　　1838 年，德国人施莱登（1804～1881）发表了《论植物的发生》一文， 提出了细胞是一切植物体的基本单位，植物发育的过程就是新细胞形成的过 程。德国人施旺把施莱登的学说扩大到了动物界。这样便形成了适用于生物 界的细胞学说，动植物的结构组织和发育过程，便在细胞的层次上得到了一 种统一的解释。
生物进化论
　　1859 年，英国人达尔文（1809～1882）的《物种起源》一书的出版，标 志着生物进化论的诞生。
　　根据达尔文的理论，生存斗争和自然选择是生物界的普遍规律。达尔文 的著作用大量的事实和严密的论证说明生物物种不是被造物主分别创造出来 的，而是由简单的物种发展演化而来的，给生命世界引入了发展变化的思想。 这种思想在当时的欧洲自然引起了一场风波。达尔文学说不但引起了生物 学、人类学思想的巨大革命，还影响了社会科学中的伦理学、历史学说。
　　　　　　　　　　　　认识化学 化学的独立
16 世纪时，尽管化学已经从炼金术中解放出来，变成了与冶金和制药工
艺密切相关的东西，但它仍然没有成为一门独立的学科。英国人波义耳
（1627～1691）的工作为化学确立了独立的目标：从炼金术、制药和冶金工 艺中寻找一般的原理，使化学开始成为一门近代意义上的科学。
他的成就汇集在 1661 年出版的一本化学名著《怀疑派化学家》之中。在
这本书中，波义耳提出了元素的概念。
燃烧的本质
　　普鲁士国王的御医施塔尔用燃素说来解释燃烧现象：任何可燃物中都含 有燃素，植物中的燃素是从空气中吸收来的，动物中的燃素是从植物中吸收 来的，空气助燃是带走可燃物中燃素的结果，甚至金属与酸的作用和金属的 置换反应也可以看成物质间的交换燃素的结果。在几十年时间里，它甚至比 波义耳、胡克等解释燃烧的学说更为流行。但燃素说有一个致命的弱点：有 机物燃烧后灰渣变轻了，无机物金属在燃烧后灰渣却变重了。当氧气及其性 质被发现之后，一切就真相大白了。
1777 年，拉瓦锡给科学院提交了《燃烧概论》的文章，他称这部分空气
为氧气（成酸元素），从而把燃素从燃烧中驱逐了出去，用真实的原因解释 了燃烧的本质。16 年后，这位化学家却因替政府承包收税而在法国大革命中 被处死。但这都是莫须有的罪名。
原子—分子说
　　道尔顿（1766～1844）是个英国乡村的小学教师。1803 年，提出了原子 论，认为物质由原子组成，并且根据一些化学实验计算出了一张最早的原子 量表（以氢原子量为 1，求得其他原子的重量）。原子论的中心思想是：元 素（波义耳的概念）由不可再分的原子组成，原子在化合和分解中保持原性 质不变。
　　道尔顿的理论是在拉瓦锡用实验方法发现和正确阐明了燃烧现象后提出 来的。近代化学进步的阶梯是：医药化学和冶金化学、元素说、燃烧理论、 原子理论，直到元素周期表的发现。
　　
　　道尔顿提出原子论后，法国人盖吕萨克提出了一个假说：在同温同压条 件下，相同体积的不同气体含有同样多的原子数。当时盖吕萨克还没有分子 的概念，他把化合物称为复杂原子。
　　1811 年，阿伏伽德罗正确地指出；原子是参与化学反应的最小质点，分 子则是在游离状态下单质或化合物能独立存在的基本单位，单质分子是由相 同的原子组成，化合物分子是由不同原子组成，当压力一定时，一切气体在 相伺体积中含有相同数目的分子。
元素周期律
　　18 世纪后半叶，由于欧洲工业和技术的发展，人们陆续发现了一系列新 元素。19 世纪以来，这种发现的节奏越来越快，到 1869 年，化学家们已认 识了 63 种元素。
对元素的系统分类是俄国人门捷列夫（1834～1907）首先作出来的。 门捷列夫诞生在西伯利亚博尔斯克，父亲是中学校长，在彼得堡师范学
院毕业后，通过考取硕士研究生进入了彼得堡大学，并在那里很快地成了副 教授。1869 年，他通过长期的教学和研究，排出了第一张元素周期表，两年 后又完善和修改了这张周期表，并以《化学元素的周期性依赖关系》为题发 表了第二张元素周期表。他明确地指出：元素及其化合物的性质与元素的原 子量有周期性的依赖关系，门捷列夫大胆地纠正了一些元素的原子量，把它 们放在表中更合适的位置上（但他也弄错了几个），并且在表中留下了空格， 预言了 6 个未知元素和它们的性质。不久这些元素就被一一发现了。于是， 门捷列夫的周期表便成了化学的“圣经”。
　　　　　　　　　　　　认识热现象 热是一种运动
近代人们对热的研究是从测热开始的，当时人们不能把热和温度区别开
来，认为二者是一回事。 培根、笛卡尔、波义耳、阿蒙顿、胡克、牛顿等人都曾认为热是一种运
动，但他们没能用有力的实验来说明这个认识。拉瓦锡、拉普拉斯以及对比
热研究做出最大贡献的布莱克都坚持把热看成一种特殊的物质。1798 年，由 于倾向于保守党人而在革命战争中被迫逃往欧洲的美国人本杰明·汤普森
（1753～1814）在德国监制大炮时发现：钻炮膛时，炮身上和铁屑中产生的
大量热，不可能是由于空气和金属中的热质所供给的，而可能是来自钻头的 运动。为证实自己的想法，他用钝钻头连续工作了两个半小时，所产生的热 使大量的冷水沸腾了。1799 年，英国化学家戴维在真空中摩擦冰块，使其溶 化，同样对热质说提出了质疑；真空中没有介质，两块冰的比热一样，溶冰 的热量只能产生于摩擦运动。但在当时，热是一种运动的概念还未立即取代 热质说。
能量守恒与转化定律
　　焦耳在年轻时就已经是曼彻斯特一个大啤酒厂的主人，同时也从事电磁 研究。1840 年，焦耳已发现了著名的表示电流热效应的焦耳定律： Q=0.24I2RT。焦耳的发现在遭到一段冷遇后得到了科学界应有的评价，从而 确立了热是一种能量的概念，而支持焦耳的开尔文则把一个热力学系统的热 力转化过程同气体分子内能的变化联系起来，在 1853 年给出了热力学第一定
　　
律的数学公式：△u=A+Q。这一定律表明，如果系统在不吸收外部热量的情况 下对外做功，就必须消耗自身的内能。这一定律指出，历史上企图创造的既 不需要外界传递能量，又不消耗系统内能的第一类永动机是不可能制造出来 的。热力学第一定律所表示的关系也可以推广到如电磁、化学等形式的能量 转化过程中去，从而被理解为广义的能量守恒与转化定律。它是自然界基本 的定律之一。
　　由于能量守恒与转化定律是处处都在起作用的普遍规律，并且包罗了各 种自然界的能量转化过程，它恰好被许多人在这一时期同时独立地以不同形 式、不同程度地发现了。
分子运动说
　　当阿伏伽德罗的分子概念在 19 世纪后半叶被人们普遍接受后，克劳修斯 对宏观的热力学现象作了微观的动力学研究和解释：气体是由大量运动着的 弹性质点——分子组成的，气体分子运动时，通过各个方向上的不规则的相 互碰撞，交换动量和动能。气体的压力便是气体分子对器壁碰撞的总效应。 运动的速率（不考虑方向的速度，作为标量的速度值）随气体的温度升高而 增加，气体的热能就是分子运动的平均动能。这样，他就对气体的压力和温 度作出了微观解释。克劳修斯还从若干参数出发，导出了气体温度、压力与 分子平均动能之间的关系的数学表达式。
1860 年，英国人麦克斯韦（1831～1879）用概率统计的方法发现气体处
于热平衡时，尽管个别分子运动的速率大小是偶然的，但从整体来说，大量 气体分子的速率分布却是遵从一定规律的，在一定速率区间运动的分子数目 是相对确定的。这一规律便是气体分子速率分布规律，它是气体分子论的基 本规律之一。
认识电磁现象 对静电的研究
古代人们已经知道，琥珀和皮毛、玻璃和丝绸摩擦后会吸起轻小物体，
这实际上是静电引力。吉尔伯特也研究过物体之间的摩擦起电现象。 在此之后，德国人盖里克（1602～1686）创造了第一台静电起电机——
用手与转动的硫磺球摩擦，使球体和人体都带电。利用这种方法，他发现是
可以通过金属杆传导给另一个物体，并发现了感应起电现象。 荷兰莱顿大学的穆欣布罗克（1692～1761）正在用起电机使瓶内的水带
电，他的一个朋友的手接触到插在瓶中的铁丝后，被突然一击，这便是电震 现象。后来，穆欣布罗克根据这个实验，发明了莱顿瓶。这种静电存贮设备 的发明，使电学实验更为普遍和方便，在当时被视为一大发明。
　　本杰明·富兰克林（1706～1790）。这位年轻时的印刷徒工、热心于新 闻事业的企业家、用勤勉和艰苦奋斗精神教导别人的说教者、以自己的名望 和杰出才能在法国宫廷为危难中的新国家取得支持的外交家，也是电学研究 的一个先驱。
　　富兰克林最著名的实验是 1752 年所做的风筝实验。根据这一实验，富兰 克林发明了避雷针，这一伟大发明为工业社会的高层建筑增加了安全系数。 当然，经验证明，这不是绝对的安全，因为如果放电是振荡性质的，避雷针 可能失效。
　　
电流的发现
　　意大利人伏特用舌头含着一块金币和银币，当用一根导线把它们连接起 来时，就感到了苦味。最后认识到：金属的接触是产生电流的真正原因（当 两块相同的金属接触时，只有在它们的温度不同时才会产生电流，称为温差 电效应；但当不同的金属接触时，在相同温度下亦会产生电流，这是由于接 触电势差造成的）。伏特根据他的发现制成了用锌板和铜板作为两极的伏特 电堆，这是最早的能提供稳定直流电的电池。这一发明为 19 世纪电学的实验 和发展提供了最重要的工具。由于这一发现和发明，伏特的名字成为电势（电 压）的基本单位。伏特因而被法国皇帝拿破仑邀请到法国讲学。
电动力学的诞生 对静电的研究和电流的发现，导致了电学方面的一场科学革命。 法国人安培发现：通电导体不但会对磁针发生作用，而且两根通电导体
也会相互作用。当它们有同向电流时相互吸引（与静电荷不同，相同静电荷 相互排斥）。当它们有反向电流时则相互排斥。在 3 年后，安培完整地发现 了电流使磁体偏斜的方向法则——安培法则（右手螺旋法则），并且给出了 这一法则的完美数学形式（安培定律和安培环路定律）。由于他在电动力学 上的开创性贡献，使安培的名字成为电流的单位（然而，安培生前的生活并 不如意，他的父亲在革命中被斩首，这使年轻的安培精神上受到了刺激。他 的晚年是在荣誉后面的忧虑和苦恼中度过的）。
更重大的发现接踵而来。英国大化学家戴维的助手法拉第（1791～1867）
自 1822 年以来一直思考和尝试着把磁转化成电的设想。他试图用磁产生电。
1831 年，他终于成功了。他在实验中发现：当原线圈中的电流接通或断开时 的瞬间，连接的次级线圈中会产生电流。他在反复实验中认识到：当闭合电 路的磁通量发生变化（磁场强度发生变化）时，线路里就会产生感生电流， 感生电动势的大小与闭合线路中磁通量的变化率成正比。同一时期，美国人 亨利（1799～1878）甚至比法拉第更早独立地发现了电磁感应现象，但法拉 第在 1825 年便担任了英国皇家研究院院长，由于他的地位和他对电磁世界的 理论解释，使他的影响大大超过了亨利。电磁感应定律的发现，为发电机和 电动机的制造奠定了理论基础，而法拉第也是这方面的先驱。
电磁学理论的大厦是由英国人麦克斯韦（1831～1879）最后完成的。在
领略到法拉第成就的意义之后，麦克斯韦企图用完善的数学形式来表达它。
1862 年，他论证了位移电流的存在，并预言：变化着的电场和变化着的磁场 会相互连续地产生，以波的形式向空间传播。这便是电磁波。10 年后，麦克 斯韦便把包括库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥和萨伐尔、法拉第等人发现的 定律以及他本人的位移电流理论概括为一组积分形式的方程式（共 4 条）， 并因此导出了电磁场的波动方程。由于式中电磁波的传播速度就等于当时测 出的光速，麦克斯韦便预言：光也是一种电磁波。他的理论成了反映电磁运 动基本规律的普遍理论。麦克斯韦 1873 年出版的《电磁学通论》与牛顿的《自 然哲学的数学原理》和达尔文的《物种起源》同样被视为科学巨著。
　　　　　　　　　　　　认识光现象 光的本质和特点
光是光子的运动。它是光源中原子或分子中的电子运动状态发生变化时