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发布时间:2020-06-14 02:50:13

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作者:吴国盛

出版社:湖南科学技术出版社

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科学的历程

科学的历程试读:

版权信息书名:科学的历程作者:吴国盛排版:暮蝉出版社:湖南科学技术出版社出版时间:2018-08-01ISBN:9787535798374本书由天津博集新媒体科技有限公司授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。— · 版权所有 侵权必究 · —第一版序

科学技术是第一生产力,社会主义的现代化建设事业首先需要科学技术的现代化。大力发展科学技术已成为我国的基本国策。我们不仅需要广大科技工作者在各自的领域奋发努力,赶超世界一流水平,而且需要提高全体国民的科学文化素质。唯有科学知识得以普及,科学精神深入人心,我们的社会才算真正走入了科学时代,科技才能真正推动各个方面的现代化。

应当看到,科学普及工作在当前仍然是一项相当艰巨的任务。不懂科学,不按科学办事,在我们的社会生活中屡见不鲜,另一方面,各种伪科学却借着科学的名义到处招摇撞骗。不仅是科普工作者,广大科技工作者和教育工作者都应加入普及科学知识、宣传科学精神的行列中来。

科学史在帮助公众理解科学方面可以起到重要的作用。通过科学史,非专业人员可以对科学理论及其演变过程有一个大概的了解,特别是,它能提供一般教科书所不能提供的科学家做出科学发现的具体过程,从而使人体会到探索自然奥秘的幸福和艰辛;它还能宏观地揭示科学作为一种社会活动的发展规律,具体地展现科学技术作为推动历史的杠杆的巨大作用。不仅对于公众,对于科技工作者和管理工作者,学习科技史也是十分有益的。

湖南科技出版社组织编写这本书,是做了一件十分有意义的工作。这本书以通俗的语言和大量的文献图片,全方位地展示了世界科学技术的发展历程。我相信,它将有助于广大读者开阔眼界,加深对科学的认识,特别是,在实施科教兴国战略的今天,激发青年读者献身科学的热情。1995年12月第二版序

我和吴国盛同志是在1988年张家界开的天文学哲学会议上认识的,当时他就给我留下了深刻的印象。我觉得(当时与会的许多老一辈科学家也都这么看)他思想敏锐,是一位非常有才华的青年学者。这些年,他的研究成果一本接一本地出版,而且水平都很高,印证了我的第一印象。

吴国盛同志涉及科学史和科学哲学两大研究领域,均出版过专著。他关于希腊空间概念、时间观念史、西方宇宙论思想史、西方自然观念史的专门研究和专题著作,在国内属开创性工作;他主编的《科学思想史指南》的出版,对国内科学史的学科建设起到了积极的推动作用,因为此前国内对西方科学编史学非常不了解,有些标榜“科学思想史”的书,实际上并不是科学思想史。

吴国盛同志的《科学的历程》自1995年年底出版以来,深受众多读者的欢迎,也获得了不少学术上的荣誉。在荣誉面前他不自满,现在又把这部好书进一步修订,在保持原来定位和框架的情况下,新增文字约10万、图片200多幅,补充了参考文献,编制了人名索引,可以说是更趋完善、更趋精美。并且,他还在努力工作,准备在不久的将来,推出一本学术性更强的、更高水平的科学通史教材,以满足高等学校教学的需要。

关于科学史的重要性,周光召先生在第一版序中已经说得非常清楚。关于这部书的评论已经很多,1996年我也写过一篇短文,在那篇文章里我曾经称赞这本书“写得有声有色,既有深刻的理论分析,又有激情的描绘,雅俗共赏,晓畅易懂,可读性极强”,这里不再多说。这部书写作时,作者是在中国社会科学院工作,而现在是在北京大学任教;这部书第一版是由湖南科学技术出版社出版,而现在第二版转到了北京大学出版社出版。在人和书的转移过程中,我尽了一点引线作用。现在我愿意再次向广大读者引荐这个新的版本。是为序。2002年4月5日第三版序

国盛教授的著作《科学的历程》要出第三版,嘱我为之作序。我愿意趁此讲几句话。

当代科学技术飞速发展,为人类带来了从未有过的福恩,但我们也需要看到事物的另一些方面。现在有一个值得关注的现象是,技术至上的倾向使得科学与人文渐行渐远。就拿医学技术来说,20世纪由于其他学科发展的推动,这一领域发生了根本性的变化,人类诊治疾病的能力大大提高。然而,人们过于倚重技术,忽视了诸如生活方式、自然环境、社会环境、经济环境等其他影响健康的因素,其结果是疾病没有减少,人类的健康并未得到充分的保护。医生过分依赖仪器设备、药品和手术,“看病”而不“看病人”,医学与人的距离拉大。高技术的广泛应用使医疗费用大幅上涨,社会、家庭和个人不堪重负,加重了社会不公。让医学回归人文,让科学回归人文,是时代的召唤。

国盛的《科学的历程》自1995年首版以来,受到了读书界的广泛好评,赢得了众多的读者。我认为,本书成功的一个重要的原因是,作者充分认识到科学的人文价值,并且通过历史叙事的方式,阐明科学的社会角色和人文意义,从而沟通文理,在科学与人文之间架设桥梁。正是本书的这个特色,使它在同类书籍中脱颖而出。我相信,经过较大文字修订并且全彩印制的第三版一定会继续受到读者的喜爱,在沟通科学与人文方面继续发挥作用。2012年9月27日第四版自序

1992年夏天,我在中国社会科学院哲学所工作,湖南科技出版社的编辑李永平找到我,说他们想出一本大部头的普及性的科学史书,问能不能约几个人一起来做。我对合作编书兴趣不大,想一个人试试。他们考虑后决定让我先试写一下。我那时20多岁,虽写过一些论文,但还没有出过书,把这部重头戏交给我独自唱,是有点冒险的。我拟定了提纲,试写了绪论,交给出版社。他们看了觉得可以,就决定把这个任务交给我。从1992年年底到1993年年底,比较密集地写了一年,完成了主要的写作任务。后期制作拖了一些时间,书最终于1995年年底面世。

那时科普工作刚刚开始重新引起全社会的重视,但经历了20世纪80年代末90年代初的出版低谷后,好的科普书籍实在不多。这本书写得还算通俗,又用了很多图片,让人觉得十分新鲜,最先在1995年年底的全国科普大会上引起了代表们的兴趣。后来,湖南科技出版社运作有方,打开了市场,销售了好几万册,拥有了一个不小的读者群。许多地方把它列入了青少年读书活动的常备书目,许多无理科背景的读者把它当作了解自然科学的工具书、参考书,还有些高校用它作为科学史教材。此外,本书也获得了不少学术上的荣誉,受到不少专家的好评。这些常使我有“世无英雄,遂使竖子成名”的感觉。我自己十分清楚,这总归只是一部通俗著作,即使按普及性著作来要求,毛病也不少。读者越多,获得的好评越多,我越是诚惶诚恐,好几次暗下决心,一定要花功夫修订一番。

2001年,我已经由社科院调到北大哲学系教书,本书的第一版合同到期。北大出版社愿意接着出第二版,但希望修订一下。自初版以来的6年间,我在西方科学思想史领域做了一些研究。从2000年开始,我在北大全校开“科学通史”课程。为准备课程,我广泛阅读了西方同行们的科学史著作。阅读和研究越多,越觉得科学通史写作之不易,也越觉得当初写作本书实在是无知者无畏,不知天高地厚。不过,书有自己的命运。既然出版者和读者需要它,那它就有存在的理由。因此,第二版的修订继续维持原先的普及读物定位,再做一些弥补工作。这次修订,加强了20世纪和结语卷的内容,补充了参考文献,编制了人名索引以便于查考,改正了老版的错别字,文字全部再润色,图片也做了一些调整和充实。

十年间(2002—2012),北大版反复重印,传播得更广。这十年,虽然有大批优秀的国外科学史著作翻译成中文出版,但由于中国读者的科学文化意识广泛觉醒,催生了对科学文化类图书的巨大需求,拙著得以混迹其间,继续受到读者们的欢迎。

第二版合同到期后,老东家湖南科技出版社要求出第三版,对此我和北大社都无法拒绝,于是,第三版由湖南科技出版社于2013年推出。这个版本主要有两方面的变化。一是开本、版式和图片全部刷新,图片以彩图为主,数目也大大扩充,可谓豪华版;二是文字内容上,除了文字润色、数据纠错、遣词造句重新推敲、人名索引重新编制外,在若干历史叙事方面有比较大的改动。第一,绪论中关于比萨斜塔实验的说法,前两版都主张伽利略实际上并没有做此实验,现根据专业科学史家的研究成果,改为伽利略有可能在比萨斜塔做过落体实验。第二,把原来作为注释出现的关于科学史著作的介绍挪到正文中,成为绪论第2章的一节。第三,正文第1章对生命起源问题做了新的表述。第四,第1章讲到人类起源问题,按照最新的古人类学和分子遗传学的研究进展做了修改,明确反对人类多地区起源说,支持现代人类的非洲单一起源说,明确了中国人并不是周口店北京人的后代。第五,前两版第7章提到伊斯兰教徒焚毁亚历山大图书馆一节,但这个说法是有争议的,新版补充“许多现代阿拉伯历史学家并不认同这些历史记载,他们认为亚历山大图书馆在阿拉伯人攻占之前早已不存在了”等字样。第六,第14章关于布鲁诺一节,前两版沿袭布鲁诺为科学献身的说法,新版援引科学史研究的新成果,认为布鲁诺并非因为主张哥白尼学说而被处死,他并不是“近代科学的殉难者,相反,他是他的宗教信念和哲学思想的殉难者”。第七,第30章关于海王星的发现一节,前两版按照传统说法,认为亚当斯和勒维列共同分享发现的荣誉,新版根据最新的科学史研究,主张勒维列应该独享发现海王星的荣誉。第八,第二版第36章提到中国科学家人工合成牛胰岛素这一成果之所以未能获得诺贝尔奖,是因为集体攻关提不出一个三人以内的名单,最新的研究表明情况不是这样,故将这一节删除。尽管有以上这些修订,第三版的正文主体上仍沿袭了北大版。

眼下的第四版,基本沿袭第三版的正文,只做了很少几处修订。本版最大的变化是在图片方面。近十年来,我或借着学术会议之机或专门自费旅游,访问了不少科学家故居和墓地、科学博物馆,以及其他各种科学胜地、遗址,拍下了不少照片。本版大量采用了这些我亲自拍摄的照片,以增强现场感。

值此新版问世之际,我想向为第一版作序的周光召院士(1929— )、为第二版作序的席泽宗院士(1927—2008)、为第三版作序的韩启德院士(1945— )表示诚挚的谢意,正是这些科学前辈的提携和鼓励,使这本书产生了较大的影响。我也想感谢第一版的责编李永平先生、第二版的责编张凤珠女士、第三版的责编雷蕾女士,以及本版的责编许韩茹女士,正是他(她)们耐心的督促、认真仔细的编辑,使本书的历版都以恰当的时机和较好的质量面世,受到读者们的欢迎。我还要感谢读者们。二十多年来,我收到了无数的读者来信,或表扬,或批评,或指出错误,或提出建议,使我有动力持续不断改进文本。一如既往,希望读者和专家对这个新版提出批评意见。吴国盛2018年3月1日于清华荷清苑绪论在科学已经无孔不入地渗透了人类生活各个层面的今天,我们不再对身边的科学表现出惊奇,我们已经对科学无动于衷,而恰恰在此时,我们需要回顾科学的历史,因为读史使人明智,阅读科学的历史将使科学时代的人们变得深思熟虑、深谋远虑。培根《伟大的复兴》(1620)封面。一艘大船正在穿过传说中的大西洋上的海格力斯之柱。古代欧洲人认为它就是世界的边界。画面象征着科学正在突破已知世界的界限,向未知世界进发。第一章科学史的意义

我坐在这里,应邀为正在或将要学习自然科学的年轻人写一部科学技术的历史。夏秋时节温暖的阳光从宽大的钢窗中投洒进来,使人感到几分安逸和慵倦。远处建筑工地的轰鸣声和农贸市场的嘈杂声,显示了外面世界正发生的热烈的经济生活。然而一想到科学的历史,我心头就会掠过一阵异样的激动。数千年来科学先贤们为摆脱观念的困扰、扩大知识的领地所做的艰苦卓绝的工作,仿佛一部英雄史诗,勾起人们的崇敬和景仰之情。但今天,在这个由科学自身造就的繁忙的世界里,谁还有闲暇来回顾过去呢?科学的历史就其作为猎奇的材料而言已远远不如科幻作品。在当代,年轻的读者也许会提出这样的问题:学习科学史有什么意义?我们在学习科学知识的同时为什么还要了解科学的历史?这确实是一个必须首先回答的问题。

退役了的奋进号航天飞机,现存于洛杉矶加州科学中心。吴国盛摄

今天,不大可能有人问科学有什么用了。科学的实际用处随处可见。事实上,我们日常生活的每个细节几乎都由科学来规定和支撑。蔬菜瓜果的栽培方式是科学的,食品的烹制方式是科学的,面料纺织和服装加工都运用了现代科学的工艺。我们的居室里塞满了电灯、电话、电视、电冰箱、洗衣机、录像机、组合音响;我们的楼房,是带电梯的混凝土钢架高层建筑……我们享受着科技文明的成果,谁也不会怀疑科学的用处。相反,当代中国人已经充分意识到科技对于发展生产力、发展经济的决定性意义。约克铁道博物馆里的火车头。吴国盛摄

约400年前,科学的用处远未变得像今天这样显明,但英国哲学家弗兰西斯·培根提出了“知识就是力量”的口号。这是一句脍炙人口的名言。从巨大的吊车、起重机,到牵引长龙似的列车的蒸汽机、内燃机和电动机,再到一瞬间毁灭一个城市的原子武器和载人登上月球的航天器,近代自然科学已经一步步向世人展示了这句名言的真理性。不过,培根还有另外一段关于知识的名言值得引用:

阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作与笔记使人精确……读史使人明智,诗歌使人巧慧,数学使人精细,博物使人深沉,伦理之学使人庄重,逻辑与修辞使人善辩。

这位在近代科学的创建时期为新时代高声呐喊的英国哲人,这位未来科学时代的预言家,同样说了一句对本书而言很重要的话:“读史使人明智。”在科学已经无孔不入地渗透了人类生活各个层面的今天,我们不再对身边的科学表现出惊奇,我们已经对科学无动于衷,而恰恰在此时,我们需要回顾科学的历史,因为读史使人明智,阅读科学的历史将使科学时代的人们变得深思熟虑、深谋远虑。1.了解科学史有助于理科教学

尽管直到20世纪科学史才受到人们的广泛关注,正式成为一门学科,科学史的研究却一直受到不少科学家的重视。他们在向学生讲授专业知识时,为了增强趣味性,总是愿意略微提一下这门学科的历史。确实,了解科学史可以增强自然科学教学的趣味性,有助于理科教学。

历史故事总是使功课变得有趣。我们在儿时谁没有听过几个科学家的传奇故事?阿基米德在浴盆里顿悟到如何测量不规则物体的体积之后,赤身裸体地跑上街道大喊大叫“尤里卡、尤里卡”(我发现了,我发现了);伽利略为了证明自由落体定律,把一个木球和同样大小的一个铁球从比萨斜塔上扔下,结果它们同时着地,成功反驳了亚里士多德派哲学家认为重者先落的理论;牛顿在一个炎热的午后躺在一株苹果树下思考行星运动的规律,结果一个熟透了的苹果掉下来打中了他,使他茅塞顿开,发现了万有引力定律;瓦特在外祖母家度假,有一天他偶然发现烧水壶的壶盖被沸腾的开水所掀动,结果他发明了蒸汽机……英国剑桥三一学院的一株苹果树,是牛顿家乡那株据说导致了伟大发现的苹果树的子树,20世纪50年代移植。吴国盛摄

这类科学传奇故事确实诱发了儿童对神奇的科学世界的向往。但我们也应该看到,能够诱发儿童热爱科学、向往科学事业的传奇故事,对于正规的理科课程学习并不见得有很大的帮助。甚至,某些以讹传讹的传奇故事对于深入理解科学理论还是有害的。再说,传奇故事往往过于强调科学发现的偶然性、随机性,使人们容易忽略科学发现的真实历史条件和科学工作的极端艰苦。

除了传奇之外,科学史所能告诉人们的科学思想的逻辑行程和历史行程,对学习科学理论肯定是有益的。当我们开始学习物理学时,我们为那些与常识格格不入的观念而烦恼,这时候,如果我们去了解一下这些物理学观念逐步建立的历史,接受它们就变得容易多了。科学家们并不是一开始就这样“古怪”地思考问题,他们建立“古怪的”科学概念的过程极好理解而且引人入胜。

以“运动”为例。物体为什么会运动呢?希腊大哲学家亚里士多德说,运动有两种,一种是天然运动,另一种是受迫运动。轻的东西有“轻性”,如气、火,它们天然地向上走;重的东西有“重性”,如水、土,天然地向下跑。这些都是天然运动,是由它们的本性决定的。俗话所说的“人往高处走,水往低处流”,表达的也是这个意思。世间万物都向往它们各自的天然位置,有各归其所的倾向,这个说法我们是容易理解的。轻的东西天然处所在上面,重的东西天然处所在下面,在“各归其所”的倾向支配下,它们自动地、出自本性地向上或向下运动。如果轻的东西向下运动、重的东西向上运动,那就不是出自本性的天然运动,而是受迫运动。物体到达自己的天然位置之后,就不再有运动的倾向了,如果它这时候还在运动,那也是受迫运动。受迫运动依赖于外力,一旦外力消失,受迫运动也就停止了。

亚里士多德关于运动的这些观念很符合常识。比如,从其天然运动理论可以得出重的东西下落得快,而轻的东西下落得慢的结论,而这是得到经验证实的。玻璃弹子当然比羽毛下落得快。又比如,由其受迫运动理论可以得出,一个静止的物体如果没有外力推动就不会运动,推力越大运动越快,如果外力撤销,物体就会重归静止状态。这个说法也有经验证据,比如地板上的一只装满东西的重箱子就是这样。亚里士多德的运动理论受到了常识的支持,但近代物理学首先要挑战这个理论。“运动”观念上的变革首先是由伽利略挑起的。

伽利略从一个逻辑推理开始批评亚里士多德的理论。他设想一个重物(如铁球)与一个轻物(如纸团)同时下落。按亚里士多德的理论,当然是铁球落得快,纸团落得慢,因为较重物含有更多的重性。现在,伽利略设想把重物与轻物绑在一起下落会发生什么情况。一方面,绑在一起的两个物体构成了一个新的更重的物体,因此,它的速度应该比原来的铁球还快,因为它比铁球更重;但另一方面,两个不同下落速度的物体绑在一起,快的物体必然被慢的物体拖住,不再那么快,同时,慢的物体也被快的物体所带动,比之前更快一些,这样,绑在一起的两个物体最终会达到一个平衡速度,这个速度比原来铁球的速度小,但比原来纸团的速度大。从同一个理论前提出发,可以推出两个相互不一致的结论,伽利略据此推测理论前提有问题,也就是说,亚里士多德关于落体速度与其重量有关的说法值得怀疑。从逻辑上讲,解决这个矛盾的唯一途径是:下落速度与重量无关,所有物体的下落速度都相同。比萨斜塔。吴国盛摄

当然,科学的进步并不完全是凭借逻辑推理取得的。伽利略这位真正的近代科学之父,近代实验科学精神的缔造者,并未满足于逻辑推理,而是继续做了斜面实验。他发现,落体的速度越来越快,是一种匀加速运动,而且加速度与重量无关。他还发现,斜面越陡,加速度越大,斜面越平,加速度越小。在极限情况下,斜面垂直,则相当于自由下落,所有物体的加速度都是一样的。当斜面完全水平时,加速度为零,这时一个运动物体就应该沿直线永远运动下去。斜面实验表明,物体运动的保持并不需要力,需要力的是物体运动的改变。这是一个重大的观念更新!

伽利略没有办法直接对落体运动进行精确观测,因为自由落体加速度太大,当时准确的计时装置还未出现。只要想一想,伽利略发现摆的等时性时是用自己的脉搏计时的,就可以知道当时科学仪器何等缺乏。斜面可以使物体下落的加速度减小,因而可以对其进行比较精确的观测。在此基础上,伽利略最终借助“思想实验”由斜面的情形推导出自由落体和水平运动的情形。在伽利略的手稿中谈到了从塔上释放重量不同的物体,以验证是否重物先着地。他并没有说明是在哪个塔上做的实验,但许多人猜想是在著名的比萨斜塔上。这种猜想不无道理,因为记载这些实验的手稿就是在比萨城写下的。值得注意的是,伽利略的实验报告并没有说两个不同重量的物体完全同时落地,而是重物先于轻物“几乎同时落地”,其差别没有它们之间的重量差那么大。我们知道这是空气阻力造成的。佛罗伦萨伽利略博物馆里收藏的斜面实验装置。吴国盛摄

这个关于“运动问题”的科学史故事,对读者深入学习牛顿力学知识是有好处的,因为在回顾这个观念如何更替的过程中,我们自己的观念也不知不觉地发生了改变,这当然比直接从概念、定律和公式出发去学习牛顿力学要生动有趣得多,而且印象深刻得多。当然,前面所讲的极为简短,实际发生的还要复杂得多。比如,伽利略报告说,他观察到轻物在一开始的时候反而比重物落得快,重物是在后来追上轻物的。这是如何实现的呢?直到20世纪80年代,谜团才被解开。原来在实验中,实验者拿着两个不同重量的物体,很难做到同时释放,即使他本人以为是同时释放的。相反,他往往先释放轻的那一个。

追究科学史的用处,使我们有必要在“知道”(Knowing)和“理解”(Understanding)之间做出区别。为了掌握一门科学知识,我们大多不是从阅读这门学科的历史开始,相反,我们从记住一大堆陌生的符号、公式、定律开始,然后在教师和课本的示范下,反复做各种情形下的练习题,直至能把这些陌生的公式、定律灵活运用于处理各种情况,我们才算掌握了这些知识。但我们真的“理解”这些知识吗?那可不一定。理解这些定律的含义完全可以是另一回事。我知道一位非常年轻的大学生,他高考的物理成绩几乎是满分,但是在兴高采烈地去大学报到的旅途中,他却一直在苦苦思考一个问题:为什么人从轮船和火车上跳起来时,仍能落回原处,而轮船或火车在他跳离的这段时间里居然没有从他脚底下移动一段距离。可怜的孩子,他在轮船上试了好几次,情况都差不多,轮船一点也没有将他抛离的意思。后来,他突然想起,地球时时刻刻都在转动,而且转速极大,也从来没有发生过跳起来落不回原地的事情,这是怎么回事呢?想着想着,高分的大学生睡着了。直到后来,他读了一本有关的科学史书,懂得了牛顿第一定律的真正含义,他才恍然大悟,痛骂自己愚昧无知。

这个故事应该很恰当地说明了“知道”与“理解”的区别。这是一个真实的故事,因为这位年轻大学生的故事正是我自己早年的经历。有了知识并不等于理解,会解题不意味着掌握了物理概念,在深入地理解物理定律的本质方面,科学史是有用处的。

不幸的是,教科书大多不谈历史,如果有也只是历史知识方面的点缀,诸如牛顿的生卒年月等。把科学史有机地揉进理科教科书中,是当代科学教育界所大力提倡的,但做起来很困难,而且效果不好。这是可以预见的。自然科学本身技术性太强,科学教育必须把大部分精力花在训练学生的技能方面,而科学史的引入肯定会分散精力,削弱技能训练。但教育界仍在努力。当代美国著名科学史家、哈佛大学物理学和科学史教授杰拉德·霍尔顿从20世纪60年代开始主持“哈佛物理教学改革计划”,陆续编写出版了《改革物理教程》作为新的中学物理教科书。此外,他还写出过供大学文科学生阅读的物理教科书《物理科学的概念和理论导论》,这些书贯彻了史论结合的原则,而且是以史带论,极大地影响了美国的物理学教学。这两套书我国都出了中译本,前者由文化教育出版社出版,更名为《中学物理教程》,分“课本和手册”以及“学生读物”两部分,各六册;后者由人民教育出版社分上、下两册出版。不过,似乎都未产生积极有效的反响。2.了解科学史有助于理解科学的批判性和统一性

也许是文化传统的关系,中国教育界盛行的依然是分数教育、技能型教育。这种应试教育的一个消极后果是培育了不少科学神话,树立了不正确的科学形象,形成了对科学不正确的看法。首先是将科学理论固定化、僵化,使学生以为科学理论都是万古不变的永恒真理;其次是将科学理论神圣化、教条化,使学生以为科学的东西都是毋庸置疑、神圣不可侵犯的;最后是将科学技术化、实用化、工具化,忽视了科学的文化功能和精神价值。不用说,试图破除种种科学神话,纠正不正确的科学形象,正是本书的重要使命。

当代科学的专门化、专业化带来了高等教育严重的分科化。学问先分文理,理科再分成数理化生,以及更细致的二级学科、三级学科,等等。分科教育很显然是为了造就专门人才,但在中学和大学低年级,通才教育是更有实际意义的。只有少数人将来会成为科学家,但即使对于他们,狭窄的专门训练也不利于培养创新意识和创造潜力。大多数人真正需要的是领会科学的精神、掌握科学的方法、树立恰如其分的科学形象,以便在这个科学时代理智地对待科学、对待社会、对待生活。

在教科书中纷至沓来的新概念、新术语、新公式、新定律面前,学生逐渐形成了这样的观念:这就是真理,学习它,记住它。久而久之,历史性的、进化着的科学理论被神圣化、教条化。人们不知道这个理论从何而来,为什么会是这样,但我们仍旧相信它是真的,因为它是科学。这种教条的态度明显与科学精神格格不入,但却是目前的科学教育导致的一个普遍的态度。学生不知道一个理论源于哪些问题,有多少种解决问题的方案,以及为什么人们选择了其中一种并称之为科学理论;学生也不知道这种理论是可质疑的,并非万古不变的教条,也许自己经过思考就能对伟大科学家的解决方案提出异议。所有这一切,在以灌输知识为目的的教学中肯定得不到应有的反映。它不自觉地剥夺了学生的怀疑和批判精神,而怀疑和批判精神对于科学发展恰恰是不可或缺的。我们经常看到,人们对科学理论永远怀着一种崇敬心理,似乎只要是科学的,就一定是正确的、好的。这种心态无论对于理解科学理论的真正价值,还是理解该理论的条件性和局限性都没有益处。牛津自然博物馆。1860年6月30日,赫胥黎、威尔伯福斯和其他人在这里争论达尔文的物种起源说。吴国盛摄作者在牛津自然博物馆南门前与纪念碑合影,此碑立于2010年,纪念这个著名论争发生150周年。

在我的印象中,达尔文的进化论一直享受着真理的地位。达尔文之后,生物学界对进化论的发展在普通教育界一直是模糊的,仿佛它已进入了绝对真理的行列。久为传颂的是达尔文主义所经受的诘难以及对这些诘难所做的成功驳斥。那是在1860年的英国牛津,达尔文的《物种起源》刚刚在上一年出版并引起广泛的注意和争论,学术界内部亦有分歧。达尔文主义的著名斗士赫胥黎坚定地捍卫进化论,遭到牛津大主教威尔伯福斯的讥讽。他责问道:“赫胥黎先生,我恳请指教,你声称人类是从猴子传下来的,这究竟是通过您的祖父,还是通过您的祖母传下来的呢?”面对这恶意中伤,赫胥黎从容不迫地先从科学事实方面进行驳斥,然后说:“我曾说过,现在我再重复一次,一个人没有任何理由因为他的祖父是一个无尾猿而感到羞耻。如果有一个祖先使我在追念时感到羞耻的话,那么他大概是这样一个人,他多才多艺而不安分守己,他不满足于他在自己的活动范围内所取得的令人怀疑的成功,要插手于他不真正熟悉的科学问题,结果只是以一种没有目的的辞令把这些问题弄得模糊不清,而且用一些善辩的,但是离题的议论,以及巧妙地利用宗教上的偏见,把听众的注意力由争辩的真正焦点引到别的地方去。”

这段故事一直被当作捍卫真理的典范来传颂,然而,如果从进化论本身的缺陷以及面临的发展的角度来看,威尔伯福斯主教的责问有相当重要的科学意义。他实际上表达了这样一个问题:是否“存在一种通过特殊遗传积累有利变异的能力,它与竞争规律以及所出现的有利变异一起在自然界中积极地起作用”。达尔文生活的时代,细胞学说刚刚建立,遗传学尚在萌芽阶段,这样的“能力”,也就是在进化中起作用的遗传因子,尚未被发现,主教的讥讽中所包含的有意义的问题实际上无法得到回答。今天,进化论已经过了新达尔文主义,进入了综合进化论时期,威尔伯福斯的问题可以回答了,其作为恶意中伤已变得毫无力量,而这恰恰是生物学的进步和进化论本身的发展所带来的。

科学理论不是一成不变的,它是发展的、进化的。几乎没有什么比科学史更能使人认识到这一点了。不仅如此,自然科学各个分支领域相互联系,这在按学科分块的教科书中肯定得不到体现,而科学史却能够给出一个综合。我想举热力学第一定律为例,说明科学史何以能够体现科学的统一性。这个定律又称为能量守恒定律。就我自己的经验,从教科书中我始终未能获得关于这个定律的完整理解,因为它涉及的面太广了。从历史上看,它首先来自运动不灭原理,虽然古代哲学家们已经提出过运动不灭的思想,但只有给出了运动的量度,运动不灭原理才可能成为一个科学原理并诉诸应用。有意思的是,运动的量度一开始就出现了分歧,有人把质量与速度的乘积作为运动的量度,也有人认为运动量应由质量与速度的平方的乘积来标度。经过长时间的争论和力学本身的发展,人们在18世纪发现了机械能的守恒定律。

能量守恒原理的最终确立有赖于更多领域里相关研究的出现。首先是对热与机械运动相互转换的研究。当时,人们连热究竟是怎么一回事都不清楚。开始人们以为热也是一种物质,一种特殊的、看不见的、无重量的流体,仿照物质守恒原理,有人还提出了热质守恒原理。这个原理可以用来解释热平衡过程。例如,热水和冷水混合,热水中的热质多,跑一部分到冷水中,结果温度降低了。可是,美国人本杰明·汤普森(又称伦福德伯爵)在德国从事炮膛钻孔实验时,发现只要不停地钻,几乎可以不停地放出热。这么多热从哪里来呢?若用热质守恒说根本解释不通,这促使人们研究热量与做功之间的关系,并定量测定其转化系数。这一工作的最终完成,也就是能量守恒定律的正式确立。焦耳测定热功当量的搅水器,由曼彻斯特科学工业博物馆收藏。吴国盛摄

第二是化学和生物学上的研究。德国化学家李比希设想,动物的体热和活动的机械能可能来自食物中包含的化学能。此外,俄国化学家赫斯发现了化学反应过程中的能量守恒定律。

第三是电学和磁学的研究。德国物理学家楞次研究电流的热效应,发现通电导体放出的热量与电流强度的平方、导体的电阻以及通电时间成正比。这在今天被称为焦耳-楞次定律,这一定律直接导向能量守恒定律的精确形式。

现在各路人马都在奔向一个伟大的定律。在提出或表述能量守恒定律的科学家中,有德国医生罗伯特·迈尔,他几乎是从哲学上明确地推导出这个定律的;有德国物理学家赫尔姆霍茨;有英国物理学家焦耳,他是在测量热功当量的过程中发现这一定律的;还有法国工程师卡诺、英国律师格罗夫、丹麦工程师柯尔丁。这么多人大致在同一时间提出同一科学定律,真是科学史上罕见的事情。

如果不了解科学史,我们无法理解“能量”这一概念的普遍性,它在全部自然科学中的地位,它对于人类理解自然现象的意义。“能量”概念提醒我们自然科学的统一性,提醒我们不要深陷在各门学科的技术细节中,忘记了自然科学的根本任务是为人类建立一个关于外在世界的统一的整体图像。在学科分化愈演愈烈的今天,人们尤其需要这种统一的图像。3.了解科学史有助于理解科学的社会角色和人文意义爱因斯坦在朋友家的院子里骑自行车玩。

我们的时代是一个科学的时代。今天,我们对许多科学的东西耳熟能详,我们觉得许多科学的道理理所当然。但正如黑格尔曾经说过的,“熟知”往往并非“真知”。一切理所当然的东西都逃避了理性的反思,反而成为一种盲目的东西。科学对人类的命运影响如此之大,而我们对科学的本质也许还缺乏认识,这应该引起高度警醒。了解科学史可以帮助我们理解科学的社会角色和人文意义。

在诸种科学神话中,关于科学家的神话也许是流传最广的。很长时间以来,科学家被看作在某一方面有惊人才智的天才,掌握了与自然界进行对话的神秘钥匙,但在日常生活中完全是个低能儿,而且表现得离奇古怪。人们广泛传播诸如牛顿煮鸡蛋,结果把手表放进锅里;爱因斯坦走路时头撞着一棵树,还连声说对不起之类的故事。这些有趣的故事也许是真的,但不可把这看作科学家的本质特征。人们由于专注于某件事情而忘了周围的一切,这种情况并不罕见,并非只有科学家如此。另一方面,科学家在他的研究工作之外,与常人并无不同,在参与社会文化生活和从事艺术宗教活动方面,并不比一般人出色。这一点有必要大大强调,因为我们陷入这类科学家神话中太深了,不仅歪曲了科学家的形象,而且对培养自己的科学家相当不利——年轻人往往照公认的科学家形象规范自己。危害倒不在于年轻人将来在日常生活中表现得无能,生活不能自理,而在于他可能不再关心社会、关心他人,不再关心道德和艺术,而甘于做一个对世事不闻不问、对人类漠不关心的人,只在某一狭窄领域当熟练工匠。实际上,真正的科学家不仅增长人类的自然知识,还传播独立思考、有条理地怀疑的科学精神,传播在人类生活中相当宝贵的协作、友爱和宽容的精神,是最富有人性的。真实的、富有人性的科学家形象只有在科学史中才能得到恢复,因为在学习科学理论时,我们可能完全不知道该理论的创造者是一个怎样的人。

说到科学家的形象,我们不免会想起科学的技术化和科学的实用化、工具化问题,因为前面那种看似传奇实则愚蠢的科学家形象,是与错误的非人性的科学形象相适应的。无疑,科学是有实用意义的,特别是在当代,这种实用意义相当显著,但是,科学不只有实际用途。它既有物质的方面,也有精神的方面;它既有认识和改造世界的方面,也有锻炼人性的方面。一味强调一方面而忽视另一方面,科学的生命就要完结。在古代,科学的实际用处还未表现出来,注重实用的罗马人就对科学不加重视,刚刚由希腊人创造出来的科学马上断送在罗马人手里。今天,科学正在发挥着从前人们难以想象的实际作用,科学召唤出来的力量已经大到令人类无法驾驭的程度。核能的开发是一个伟大的科学成就,但造出的原子弹令人担忧,当今世界各国存有的核子武器足够把地球炸毁好几次。此外,科学带来了经济的高速增长、物质财富的极大丰富,但也带来了环境污染和能源短缺。大气污染有可能破坏数万年来保护人类和地球生命的大气层,陆地和海洋污染破坏了生态平衡,水污染危及人的生命之源。这一切的根源均在于过分把科学工具化、实用化,唯有激活科学的精神方面,建立健全的发展思路,才有可能最终解决这些问题。

固然,技术上的不良后果只有通过更新技术来解决,但技术上的解决并不能触及根本的问题,那就是,究竟为什么要发展科学?要发展什么样的科学?要回答这些问题,我们首先要回溯科学的本质。科学不只是一些方法性、技巧性的东西,它是一种文化。它既面对自然,以理性的态度看待自然,它也深入人性,在科学活动中弘扬诚实、合作,为追求真理而不屈不挠的献身精神。其次,不可以视科学为一种手段,一种为达到某种目的(比如发展经济)而采取的手段,相反,科学自身就可以作为目的。“为科学而科学”长期以来受到批判,现在应该承认它有合理之处。诚然,生产上的需要促成了科学的产生和发展。同样,为了求知,为了解开自然界的奥秘,人类也致力于发展科学。亚里士多德提到科学和哲学产生的原因时说:

古往今来人们开始哲理探索,都应起于对自然万物的惊异;他们先是惊异于种种迷惑的现象,逐渐积累一点一滴的解释,对一些较重大的问题,例如日月与星的运行以及宇宙之创生,作成说明。一个有所迷惑与惊异的人,每自愧愚蠢(因此神话所编录的全是怪异,凡爱好神话的人也是爱好智慧的人);他们探索哲理只是为想脱离愚蠢,显然,他们为求知而从事学术,并无任何实用的目的。

受中国传统文化中实用理性的支配,中国人不大能接受“为科学而科学”的说法。不过,对我们中国人而言,比较缺乏的也许恰恰是“为科学而科学”的精神。在科学的历史中,我们将看到,这种精神如何成为科学发展的原动力。

今天,理解科学成了一项迫切的任务,因为科学在社会生活中已占据相当重要的位置,而人们对它又太缺乏了解。仅有的了解常常是片面的、不正确的。正在成长的一代年轻人将主宰未来的社会发展,如果一开始他们通过熟悉科学的历史全面地理解科学,那么,科学就能更好地为人类造福。第二章科学史的方法

科学的历史是从什么时候开始的?包括哪些内容?对这些问题的回答关系到科学史的不同编史方法,也决定了本书的写法。就科学史这一学科而言,是从何写起,写什么的问题,它涉及如何看待科学,如何回答“科学究竟是什么”这个问题。只有弄清楚“科学”一词的外延和内涵,我们才能确定本书的写法。

我们至少可以举出如下三种关于科学的界说:一,科学是系统化了的自然知识;二,科学是生产力;三,科学是一种社会活动。如果按这三种科学定义来写科学史,可以分别写出理论科学史、技术史和科学社会史。作为一本普及性的科学史通俗读物,我不想让其中一种排斥另外一种,因为大多数读者需要全面地了解科学,所以,需要同时了解这三种历史。照此理解,本书打算写成一部综合的科学技术与社会史。

科学的历史如同人类其他的历史一样,千头万绪,材料无限丰富。一部综合科学史如何选材,如何布局,都是问题。不同的科学史书有不同的写法。有的专写观念发展的思想史,有的则专写科学活动的社会史;有的注重科学理论中的哲学家传统,有的则注重科学实验中的工匠传统;有的根本不涉及技术和工艺的历史,有的则根本不谈具体的科学理论本身。此外,按照年代顺序的编年史写法与按照学科内在逻辑发展编史,或按照民族、国别的独立发展线索编史,形成鲜明的对照。对种种不同的写法,我打算取一个折中的态度,为了表明如何折中,下面简单回顾一下科学史的不同写法。1.科学史与技术史:哲学家传统与工匠传统

对当代技术史而言,不涉及科学史是不可想象的,因为今天的技术本质上是科学的技术,是科学的某种应用。但在古代,甚至直到19世纪,科学与技术的关系是不大密切的。科学由一些有知识、有学问、有身份的人所掌握,而技术则由一些无名的工匠传授。科学没有为技术革新做什么贡献,也很难做什么。这种情况使得早期的科学成就与技术成就只能大致按照年代顺序简单地放在一起叙述。

人们常说,科学是认识世界的学问,但并不是所有认识世界的学问都是科学。认识世界的方式很多,神话、宗教和艺术亦提供对世界的认识,提供某种世界图像,但它们不是科学。科学是一种特殊的认知方式。它追求清晰和条理性,不像艺术家那样因激情而丧失明晰和条理;它强调知识来源于经验,不像宗教强调知识来源于圣典;它追求理论与观测经验的一致,不像神话肆意妄为地构造世界图景而不顾经验意义上的事实。不过,科学的认知方式脱胎于原始的宗教、神话和诗的认知方式,对这些前科学的宇宙图景,我们也将提及。英国画家约瑟夫·赖特(Joseph Wright,1734—1797)的作品《寻找哲人石的炼金术士发现磷》(1771),收藏于英国德拜艺术博物馆。一般认为,是德国汉堡的炼金术士勃兰特(Hennig Brandt)于1669年发现了磷。

人们也常说,技术是改造世界的学问,可是改造世界的学问并不都是技术。在古代,改造世界的工作包括建筑、水利、交通运输工程,这些多由没有文化的工匠主持,谈不上学问。古代世界谈得上学问的改造世界的工作,可能要数炼金术了。炼金术士们的目标是变贱金属为贵重金属,最终炼出黄金来。今天我们知道,他们的目标在根本上是达不到的,因为通过化学方法绝不可能把一种金属转变为另一种金属。但是,他们用烧杯和蒸馏器的确完成了物质的化合和变化,他们使自然界发生了改变。炼金术当然不能算技术科学的代表,但它里面包含了化学和化工的因素,即使它不完全是科学的,也不完全是技术的。从现代的眼光看,我们可以认为炼金术是伪科学,是骗人的把戏,但它在科学技术史上必须占有一席之地。

今日所谓的科学在人类历史上是非常晚近的东西。许多读者也许不信,“科学家”(Scientist)一词直到19世纪才出现。1833年,在剑桥召开的英国科学促进会的一次会议上,著名科学史和科学哲学家威廉·休厄尔建议仿照“艺术家”(Artist)一词创造一个新词“科学家”,用来称呼像法拉第那样在实验室中探索自然奥秘、丰富人类自然知识的人。读者也许要问,在“科学家”一词出现之前,像牛顿那样的大科学家被称作什么呢?要知道,到了1833年,人类历史上出现的大科学家已经不计其数了,他们的名分是什么?原来,他们自称也被称为自然哲学家,他们自以为从事的是自然哲学研究。这一点,我们从许多科学著作的名字中亦能看出。牛顿创立牛顿力学体系的著作名为《自然哲学的数学原理》(1687),进化论最伟大的先驱拉马克的代表作是《动物哲学》(1809),近代原子论在化学中的复兴者道尔顿的著作名为《化学哲学的新系统》(1808),光之波动说的光大者、英国物理学家托马斯·杨写过《自然哲学讲义》(1807),而且以这个题目作为当时教科书的名字是比较普遍的。威廉·休厄尔画像

这些事实说明了什么呢?独立的科学传统的形成是非常晚的事情,在此之前,科学寄附在其他传统之上。“在近代历史之前,很少有什么不同于哲学家传统,又不同于工匠传统的科学传统可言。但是,科学是源远流长的,可以追溯到文明出现以前。不管我们把历史追溯多远,总可以从工匠或学者的知识中发现某些带有科学性的技术、事实和见解;不过,在近代以前,这些知识或服从于哲学传统,或服从于工艺传统要求。”因此,在人类漫长的文明史中,一直存在着两个传统,它们共同构成了科学的历史渊源。

科学一开始就有两个来源。首先是好奇心,以及获得一个整体世界观的内在要求。人类永远需要为自己的心灵创造一个家园,一个不会因为千变万化的眼前现象而经常改变的理解框架,一种系统地理解世界的方式。这种内在的要求构成科学史上的哲学家传统。第二个来源是,为满足物质生活需要,人类必须提高自己制造、使用和改进工具的技艺和能力,广而言之,人类需要提高支配自然界为自己服务的能力。技术和工艺的进步,以及近代大工业的发展,构成了科学史上的工匠传统。

有很长一段时期,人们对工匠传统是不重视的,一提到科学史,往往会想到一些伟大的科学家,如牛顿、爱因斯坦,想到科学理论如何在卓越天才的头脑中被创造出来。这当然是科学史的重要部分,但不是全部。科学的进步在某些时候完全是被科学仪器的发明所推动的,而科学仪器往往一开始是由工匠造出来的。近代天文学的进步肯定应该归功于望远镜的发明,而生物学和医学则应归功于显微镜的发明。这两样东西都是工匠而不是科学家发明的。汉斯·利珀希

望远镜大概最早出现在1608年的荷兰,据说是眼镜制造商汉斯·利珀希发明的。有一次,他的徒弟偶然拿着两块眼镜片一前一后地观看教堂的尖顶,结果看到了放大的景象,年轻人吓了一跳,把这一奇怪的现象告诉了利珀希。望远镜就这样发明了。可以想见,在有着制造眼镜的悠久历史的欧洲,望远镜完全可能在几千年前就被人发明出来,不知为什么一直拖到这个时候。但这个时代已经为望远镜的使用准备了足够充分的条件,人们对空间的征服正是从望远镜的使用开始的。天文学家最先看到了望远镜的重要意义。这一发明的消息一传到意大利,伽利略就立即动手制作了他自己的望远镜。通过望远镜,他发现了全新的宇宙景象:木星有卫星,月球上有山脉,太阳上有黑子,金星有位相的周期变化。这些新现象大大不利于传统的亚里士多德的宇宙论,而强有力地支持了哥白尼的日心理论。

显微镜大概最早也是在荷兰出现的,首先将其用于科学发现的是阿姆斯特丹的商人列文虎克。第一批使用显微镜进行科学观察的人还有英国的罗伯特·胡克。在显微镜底下,列文虎克看见了细菌、原生动物、精子、红细胞和毛细血管,胡克则发现软木和其他植物都有细胞状结构。可以想象,如果没有显微镜,近代生理学简直无从谈起。

望远镜和显微镜的发明典型地反映了工匠传统对于科学发展的重要意义。这样的例子还有许多,我们以后将更为详尽地讲述。对科学史上的哲学家传统和工匠传统同样重视,将是本书的一大写作原则。虽然在篇幅上后者会短一些,但这主要是出于史料来源方面的原因。哲学家传统中的科学,或所谓的纯科学、理论科学、基础科学,往往通过著作的方式传到现在;而工匠传统中的科学,其实物随着时间的推移而湮灭,其发明的过程只在传说中极不可靠地流传到现在。2.思想史与社会史

科学思想史与科学社会史在编史原则上的对立,对读者来说也许是一个过于学术的问题,但由于它们决定了本书叙述的历史线索,这里也有必要多说几句。

编写科学的历史一开始是零散的、偶然的、属于个别人的业余爱好,在它成为一门有讲究的学问后,就出现了所谓科学的编史学。科学编史学大致经历了三个阶段,分别建立了三种类型的科学史编史原则和编史方法。萨顿

第一阶段是以萨顿为代表的实证主义的编年史方法。乔治·萨顿是科学史学科的创始人,国际最权威科学史杂志《爱西斯》(Isis)的创办人。他生于比利时的根特,第一次世界大战期间到了美国,一直在哈佛大学教授科学史。萨顿倡导实证主义的编史方法,他强调,科学的历史实际上是实证知识积累的历史,科学史家的任务就是尽量无遗漏地将历史上出现的所有科学知识都记录下来,并按照年代的顺序编写出来。萨顿的巨著《科学史导论》就是按照这一思路来写的。他以半个世纪为一个单元,逐个考证过去年代在许多知识部门里出现过的实证知识。可以想见,编写这样的历史,其工作量是无比巨大的,在萨顿的有生之年,《科学史导论》出版了三卷五册,才写到14世纪。

萨顿的编年史是对他之前广泛流行的专科史的反驳。萨顿坚信,“科学史是人类统一的历史,人类崇高目标的历史和人类救赎的历史”。科学是一个统一的整体,只有综合史才能反映科学史的真实面貌。这是一个非常有价值的思想,是萨顿的科学人文主义或新人文主义的具体体现,也是本书作者极为赞赏的。但是,完全抛开分科史写法,纯以编年的方式写作,也存在不少问题。特别是到了近代,自然科学的学科领域划分越来越细、越来越专,抛开分科史的线索就完全不能完整地叙述历史,实证知识的编年史必将忽视或掩盖科学发展的逻辑线索。况且,近代以来的实证知识内容无边无际,事无巨细地搜集整理罗列,事实上是不可能的。柯瓦雷

编史学的第二阶段是以亚历山大·柯瓦雷为代表的思想史编史方法。思想史又称观念史或内史,注重追溯科学概念的内在逻辑发展线索。在这个研究纲领下,出现了一大批极为杰出的研究成果,特别是关于近代科学起源以及16、17世纪科学革命的研究。柯瓦雷生于俄罗斯的塔冈洛克,20年代以后一直在法国生活,用法语写作,代表作是出版于1939年的《伽利略研究》。在这部著作中,柯瓦雷展示了“概念分析方法”的威力,揭示了近代科学形成过程中所发生的各种基本观念上的变化。第二次世界大战期间,柯瓦雷来到美国讲学,把他的“概念分析技术”带到了美国科学史界,产生了巨大的影响。迄今为止,大部分最优秀的科学史著作都遵循思想史的编史纲领。库恩

值得注意的是,思想史的编史方法获得成功的学科领域往往是数理科学,特别是天文学、力学和几何光学,时段主要在从哥白尼到牛顿这段历史时期。这段时期,科学思想发生了戏剧性的变革。迎接新思想的到来所需要的细节上的改变一环紧扣一环。每一环节都由一个伟大的人物来完成,整个科学的进展仿佛是早已安排好的一幕戏剧的上演。这样的历史当然使思想史或观念史大有用武之地,可是这种情况在科学史上并不总是出现。到了18世纪,科学发展的线索就不那么分明了,科学史不再是少数几个成熟学科观念的变革史,而是许多新学科的诞生史。20世纪著名的科学史和科学哲学家托马斯·库恩曾提出过近代物理学史上数学传统和实验传统的对立。他认为天文学、声学、数学、光学与静力学这五大学科属于古典物理科学,几乎从古代连续地传到近代,这些学科在近代的主要发展是观念革命。“古典科学在科学革命时期的转变,更多地归因于人们以新眼光去看旧现象,而较少得力于一系列以前未预见到的实验发现。”电学、磁学、热学、化学等学科则极大地依赖实验,库恩称之为培根科学,因为培根曾在他的《新工具》中为这些学科的发展设计过蓝图。库恩指出,数学传统的古典科学和实验传统的培根科学直到19世纪仍然是分离的、独立发展的,不能用一种发展模式来概括全部科学史。库恩的观点对克服思想史编史方法的局限性很有益处。

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