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§三近代科学的诞生（第2页）

《自然哲学的数学原理》被誉为“经典力学的圣经”，牛顿的主要研究成果就集中在他这本不朽的名著里。《自然哲学的数学原理》在结构和写法上仿照欧几里得的《几何原本》。全书分为两大部分，第一部分包括：“定义和注释”与“运动的基本定理或定律”。这部分虽然篇幅不大，却极为重要。第二部分是这些基本定律的作用，包括三篇：第一篇是研究万有引力的；第二篇是讨论介质对物体运动的影响；第三篇是“论宇宙系统”。《自然哲学的数学原理》以牛顿三大运动定律和万有引力定律为基础，建立了完美的力学理论体系，说明了当时人们所能理解的一切力学现象，解决了行星运动、落体运动、振子运动、微粒运动、声音和波、潮涨潮落以及地球的扁圆形状等各种各样的问题。在此后二百多年中，再也没有人补充任何本质上的东西。

在生活上，牛顿是一个书呆子型的教授，惯于内省、谦虚谨慎。他的重要学术成果都是青年时完成的。他一辈子没有结婚，个人生活由他的妹妹和侄女照顾。“他从不做任何娱乐和消遣，不骑马外出换空气，不散步，不玩球，也不做任何其他运动。认为不花在研究上的时间都是损失。”他经常工作到半夜三更，往往忘记吃饭，当他偶尔在学院的餐厅出现时，总是“穿一双磨掉后跟的鞋，袜子乱糟糟，披着衣服，头也不梳。”晚年牛顿的研究方向逐渐转向神学。牛顿的哲学思想基本上属于自发的唯心主义。

1703年，牛顿被选为英国皇家学会会长，以后的24年间，他一直连任，直至去世，这在英国皇家学会历史上是绝无仅有的。1705年，英国女王授予牛顿爵士头衔。1727年3月，84岁的牛顿出席了皇家学会的例会后突然病倒，于当月20日逝世。牛顿作为有功于国家的伟人，被葬于威斯敏斯特教堂，与英国历代君主和名人长眠在一起，供人瞻仰。

牛顿一生中有许多重大成就，但是他却很谦逊。他说：“我不知道世上的人对我怎么评价，我却这样认为，我好像是站在海边玩耍的孩子，时而拾到几块莹洁的石子，时而拾到几块美丽的贝壳并为之欢欣，那浩瀚的真理海洋仍然在我的前面未被发现。如果我所见的比笛卡尔要远一点，那是因为我站在巨人肩膀上的缘故。”1942年，爱因斯坦为纪念牛顿诞辰300周年而写的文童，对牛顿的一生做了如下的评价：“只有把他的一生看做为永恒真理而斗争的舞台上的一幕才能理解他。”这一赞语最恰当不过了。

近代化学之父——波义尔

波义耳是化学史上的第一位伟人，他第一次为化学元素下了明确的定义，使化学发展有了新的起点。恩格斯曾对此评价说：“波义耳把化学确立为科学。”波义耳1627年出生在爱尔兰一个大官僚家庭，他的父亲理查德·波义耳，曾被封为公爵，家中广有庄园，生活富有，因而从小受到过良好的教育。波义耳读书时就非常喜欢实验科学，他最崇拜的人是英国大哲学家和科学家弗兰西斯·培根。他认为，培根是一个脚踏实地的人，他把培根说的“知识就是力量，力量就是知识”作为自己一生的座右铭，他主张：“空谈无济于事，实验决定一切”。

为了研究化学，波义耳自己建了一个规模不小的实验室。波义耳的祖父和父亲曾留下许多受封的领地，有一处在斯泰尔桥。这个地方的地理位置很好，它处在牛津和伦敦之间，同时还有许多空房子，其中还有一座楼房。楼房上下两层，他把上层改建成卧室、工作室和藏书室，下层全部改建成实验室。有了实验室，波义耳的研究工作就如虎添翼。在化学实验中取得了很多的研究成果。

波义耳在实验中是个观察很仔细也很敏锐的人，有时似乎一件很偶然的事情，他也不会轻易放过。波义耳常说：“要想做好实验，就要敏于观察。”据说波义耳非常喜欢花。有一次，他把一把深紫色的紫罗兰带进了实验室，放在实验台上，然后就紧张地进行加热浓硫酸的工作。一缕缕酸雾从瓶中冒出，加热完浓硫酸以后他又和助手一起转移了一些浓盐酸，浓盐酸倒入烧杯以后，和往常一样，又冒出许多白烟，这些白烟弥散在实验台和放在实验台上的紫罗兰上。做完这些工作以后，波义耳一看，他那把心爱的紫罗兰在微微地冒烟。“可惜啊，可惜！酸雾都弄到花上了，应当马上洗一洗。”于是，他把紫罗兰冲洗了一下，就插进窗台上的花瓶里。过了一会，波义耳转过身来一看，啊！紫罗兰全都变成“红罗兰”了，这简直是奇迹！波义耳没有放过这个奇怪的现象，他马上采来各种花，进行了花木和酸碱相互作用实验。经过实验发现，大部分花草受酸或碱的作用都能改变颜色。其中，从石蕊地衣中提取的紫色浸液和酸碱的作用最有意思。和酸作用能变成红色，和碱作用能变成蓝色。后来，波义耳就用这种石蕊浸液把纸浸透，然后再烤干，用以实验溶液的酸碱性，这就是有名的石蕊试纸。

波义耳对化学最大的贡献是在理论上。化学主要源于炼金术，到了15、16世纪，化学开始摆脱炼金术的束缚，但仍从属于医学和冶金，没能成为一门独立的科学。波义耳从亲身实践中体会到化学有其自身的目的，而不是医学和冶金学的从属品。应当把化学看作一门科学，看作自然哲学的一个分支。在他的代表作《怀疑的化学家》一书中，有这样一段话明确地表达了他的观点：“至今从事化学研究的人，主要是从医师的角度以配制良药，或者从炼金术师的角度以人工制造金子为目的，而没有把自然科学的进步作为奋斗目标，因而忽视了许多现象。我发现了这一缺陷，准备作为一个大自然的探索者，使化学为哲学的目的服务。”正是在这一思想的支配下，波义耳大胆批驳了当时炼金术士的三要素说和仍广为流行的亚里士多德的四元素说，提出了科学的元素定义。

在波义耳之前，人们事实上已经发现了不少可以称得上是元素的物质。如远在古代，人们就发现了铜、锡、锌、铁、铅、金、银、汞等金属元素，后来人们又发现了砷、碳等非金属元素。但是到底什么是元素，人们一直都说不清楚。波义耳在积极吸取前人元素定义的基础上，通过对自己的实践进行认真的分析总结，终于在《怀疑的化学家》一书中提出了一个关于元素的科学定义。他指出：“我说的元素的意思和那些讲得最明白的化学家们说的要素的意思相同，是指某种原始的、简单的、一点也没有杂质的物体。元素不能用任何其它物体造成，也不能彼此相互造成。元素是直接合成所谓完全混合物（化合物）的成分，也是完全混合物最终分解成的要素。”波义耳的元素定义的提出，激起了人们对已知的“元素”进行重新鉴别的热情。当然，从现代化学的观点看，波义耳所定义的元素实际上是单质，他以这一定义将单质与化合物和混合物区别开来。不过人们发现，根据波义耳的元素定义，被炼金术士们称做元素的硫和汞确实是元素，而被炼金术士们称为元素的盐、水和空气根本不是元素；反之，炼金术士们认为不是元素的铜、铁、锌、碳等倒是真正的元素。波义耳的元素定义的提出，也激起了人们寻找新元素的热情。正是在波义耳的元素定义的指引下，人们逐渐发现了一系列新的化学元素，而化学也因之得以迅速进步。

波义耳的科学的元素概念以及他对各种化学现象和化学物质的深入研究，使化学真正以科学的形态出现了。作为研究物质及其变化规律的化学，把化学元素当成了自己最基本的概念，因此，这个概念的确定有着十分重大的意义。它是化学史上的一个里程碑，标志着人类对物质基本组成的认识进入了一个科学的新阶段。

波义耳还澄清了火在化学分解中的作用。他认识到混合与化合的不同，自然界的物质由元素化合而成，火可以分离许多混合物，但不能分离一切混合物。有些经火分离出来的物质也不一定是元素，而是另一种化合物。关于燃烧问题的研究是波义耳对化学的又一重大贡献。他在胡克的帮助下造出了抽气机，这使得他有可能在真空中做实验，从而意识到空气对燃烧的必要性。另一个实验使得他接近于发现氧，他认识到，像灯火一样，动物的生命也依靠空气中的某一部分来维持，但他没有想到，维持灯火的那一部分空气恰恰就是维持动物生命的那一部分空气。

波义耳也是终生末娶，他把毕生的精力都献给了自己所钟爱的事业。1686年，波义耳被选为英国皇家学会会长。但他拒绝就职，而是回到祖传的庄园。他有时去剑桥同牛顿会晤，有时往牛津与老友叙旧，有时来伦敦和哲学家们会面。但是，他最惬意的还是在书房中与书籍为伍。1691年，波义耳与世长辞，终年64岁。波义耳的在化学上的杰出贡献为他赢得了“近代化学之父”的美称。

近代生命科学的诞生

1。维萨留斯和《人体结构》

直到16世纪初期，欧洲人关于人体的知识，主要来源于古代医学家盖伦的著作，而不是人体本身。盖伦是同亚里士多德、托勒密一样对后世产生了重大影响的古代学者。他对人的脉搏进行了研究，认为脉搏不是像人们认为的那样输送空气，而是输送血液。他认为人体的健康取决于4种体液即粘液、黑胆汁、黄胆汁和血液的平衡。盖伦最主要的著作《论人体各部分的用处》，详细介绍了人体的肢体和器官，并说明了它们的特定作用。

盖伦的学说中有很多错误，但他强调经验和实践，反对学究式的医学。然而，在他之后的1000多年中，他的医学著作成了医学的金科玉律，医师们因循他的学说，也接受了他的全部缺陷。近代之初，盖伦的学说借助于文艺复兴而在欧洲产生了新的影响，盖伦的观点广泛传播，其正统地位也因此而得到加强。虽然宗教和道德的因素对于直接研究人体起着阻碍作用，但对人体疾病的治疗，要求人们必须认识自身。

推翻盖伦的理论，为近代解剖学奠定基础的是比利时医师、解剖学家维萨留斯。维萨留斯1514年出生在比利时布鲁塞尔的一个医生世家，他的曾祖父、祖父和父亲都曾是宫廷御医。1533年，维萨留斯进入巴黎大学医学院学习。当时的巴黎大学盛行着本本主义、教条主义，一切知识都只从古代权威的著作中寻找，不实地考察，也不亲自动手实验。维萨留斯对这种学风很不满，他在系统学习盖伦学说的同时，偷偷进行了人体解剖，曾经挖掘过无主墓地，夜间到绞刑架下偷过尸体。通过这些艰苦冒险的活动，维萨留斯掌握了丰富的人体解剖学知识。由于即使在帕多瓦这样最好的医科学校也很少有解剖人体的机会，维萨留斯绘制了大型解剖挂图，以备在没有可供解剖的尸体时让学生观看。挂图上人体的每一部分都以术语标出、足以让学生了解人体结构。使用挂图进行解剖学教学，是一个发明，因为即使是16世纪被重新发现并经认真编纂、翻译印行的盖伦的著作也没有解剖图。

1543年8月，维萨留斯所著《人体结构》一书出版。发生在这一年的另一件大事就是哥白尼《天体运行论》的问世。如果说《天体运行论》意味着人类对宇宙认识的突破，那么《人体结构》则标志着人类对自身认识的飞跃。《人体结构》有663页，其中附有许多质量很高的图片。《人体结构》论述的内容，从人体的骨骼开始，然后肌肉、血管、神经、腹部器官、胸部和心肌，最后是脑。维萨留斯根据自己的观察和研究，对盖伦的一系列错误做了修正。这部具有划时代意义的医学巨著曾受到非难，但仍然很快产生了影响。不到半个世纪，欧洲的医科学校就普遍采用了维萨留斯的观点和方法。维萨留斯指出的认识人体的道路、从根本上改变了欧洲的解剖学，对近代医学的发展起到了很大作用。

然而，这位医学勇士最终也未能逃过劫难。由于他的敌人们诬告他做活人体解剖，宗教裁判所判了他死刑。在西班牙王室的调解下，他被改判为去耶路撒冷朝圣。1564年，在朝圣回来的路上，维萨留斯乘坐的船遭到破坏，被困在赞特岛，最终病死在那里。

2。血液循环的发现

继维萨留斯在认识人体结构方面迈出决定性的一步之后，他的同学西班牙的塞尔维特（1511—1553）初步认识了人体的血液循环。

1546年，他完成了《恢复基督教的本来面目》一书，书中阐述了他对人体血液循环的见解。塞尔维特认为，血液从右心室向左心室的流动，不是如盖伦所指出的那样经过心脏中膈，而是要经过肺部形成循环。这对于认识生命过程具有重要的意义。

1599年，意大利的解剖学教授雷亚尔多·哥伦布提出了同赛尔维特类似的观点。他的研究产生了一些重要的结果：血液从心脏的右侧通过肺流到左侧；心脏在不断地收缩和扩张，心脏扩张时动脉收缩，而心脏收缩时动脉则扩张。

在发现血液循环的道路上还应提到在帕多瓦大学教了64年书的法布里修斯。他在1603年发表了《论静脉的瓣膜》一书，但他没有弄明白瓣膜的作用是使血液单向地流回心脏，而真正理解这一点并发现了人体血液大循环的是他的一个英国学生哈维。

哈维出生在英国一个富裕农民的家里。19岁毕业于英国的剑桥大学，之后到意大利留学，5年后成为医学博士。在意大利学医时，他还常常去听伽利略讲授的力学和天文知识。伽利略注重实验的做法，对哈维影响极大，这为他日后研究医学，发现人的血液循环奠定了基础。哈维在行医的同时，还进行着研究工作。他仔细地观察病人、解剖过人体和多种动物，还曾用皇家园林中的鹿进行过实验。1628年，他发表了《动物心血运动的解剖研究》（简称《心血运行论》）一书，第一次阐明了血液循环的原理。《动物心血运动的解剖研究》是一本只有72页外加两幅插图的小册子，但它彻底改变了这方面现有知识的框架结构、意味着生命科学的革命。

哈维认为，心脏的作用就如同一个泵，它通过收缩和扩张发生作用：收缩时将其容纳的血液排出，扩张时则吸收新鲜血液，这种有规律的重复收缩和扩张，使血液保持在血管中运动，而心脏和血管中的各种瓣膜则保证这种运动朝一个方向进行。哈维通过定量检测证实了自己的发现。他估算，一个普通成年人在半小时内大约83磅血从心脏输送出来。仅仅是这个量的结论，就动摇盖伦学说的基础，哈维断言，血液是围绕着一个环路而不停地流动的，即进行着循环的运动；凭借心脏的搏动，血液被输送，这也是心脏搏跳运动的唯一理由。哈维指出，有许多理由可以称血液的流动为循环运动。

他的结论改变了一个持续了1000多年之久的错误，并在实际上成为现代生理学的基本概念。而他在得出这个结论过程中采用的方法，也被作为发展生物学和建立生命科学的手段而被确立下来。哈维对生物科学作出的伟大页献，是17世纪最引人注目的科学事件之一。血液循环的理论带来了具有深远影响的生物学革命。但他的理论因为有悖于权威的理论，所以，书出版之后，遭到当时学术界、医学界、宗教界的权威人士的攻击，说他的著作是一派胡言、是荒谬而不可信的。幸好，哈维当时是英国国王查理一世的御医，受到国王的宠幸，才使他没有像前辈维萨留斯、塞尔维特那样付出生命的代价。直到哈维1657年逝世以后的第四年，伽利略发明的望远镜被意大利马尔比基教授改制为显微镜用于医学上，观察到毛细血管的存在，才证实了哈维血液循环理论的正确性。