关键词：米利都    原子论　　德谟克利特　　亚里士多德　　阿基米德　

　　古希腊的自然哲学最早是由奴隶制城邦米利都的哲学家们提出的。他们的自然观是朴素和原始的，但是却有着重大的意义：它打破了古希腊人关于世界起源的神话信仰，而代之以纯粹的理性解释。

文献中记载的最早的自然哲学家是米利都的泰勒斯（公元前约625——546）。他认为，以大地为首的一切物体，不是由神的力量，而是由自然本身的过程而产生的，万物是由水生成的。从泰勒斯开始的这种自然哲学，把世界看作是统一的，把宇宙看作是由于物质的自然活动而形成的。有这种传统而衍生出的最富有成效的自然哲学观是原子论。

　　古代原子论者主张宇宙的基本要素是数量无限，不能毁灭和不可再分的原子。这些原子在形状和大小上各不相同，但是有相同的构造。由于固有运动，它们永远在按不同的排列方式结合，分离，再结合。宇宙中的每个单独的物体或有机物因而都是原子偶然集合的产物。

　　生活在色雷斯沿岸阿法季拉的德谟克利特（公元前约460——370）把古希腊的原子论系统化。他主张，在这个宇宙中，归根结底只存在虚空和不可分割的原子；原子在虚空中不断运动，由于互相碰撞而形成漩涡。漩涡又因其轻重不同而分成内外两部分，中心部分的原子生成了地球，外部的原子生成了天，空气，火。这种思想反映了早期希腊思想中唯物主义倾向的最后结果。

　　原子论的基本概念在于，粒子在无限广延的虚空中运动，这在近代科学中成为一个极为有效的假设。但是，历史上，原子论作为一种无神论，长期遭到非难和压制。直到近代，才重新焕发出光彩。

　　古希腊最著名的哲学家是亚里士多德，他也为自然哲学的发展做出了自己的贡献。

　　亚里士多德师从于柏拉图，但他的哲学思想于柏拉图的不同。柏拉图推崇理念，而亚里士多德则极为重视经验。（当然，他的作为理解经验基础的概念框架与近代科学的框架截然不同。）他对生态学，物理学，天文学有着浓厚的兴趣，并以自大的热情进行了大量的观察，留下了许多宝贵的资料。他的宇宙观是目的论的——这可以看作是对柏拉图的唯灵论和先验论与原子论的机械唯物主义二者的折衷。他的哲学注重初态与终态，而忽略过程。他认为，物质和精神同等重要，二者永恒，缺一不可，形式是万物的因，是有目的的动力。自然界的变化，都以认为是形式向完全显在的最终状态的过渡。

　　亚里士多德的自然哲学观，在中世纪时，从伊斯兰世界传入了欧洲。由于其思想与基督教会的部分教条偶合，而且当时欧洲人如饥似渴地学习着古希腊的文化，因而他的思想被当时的经院哲学家奉为权威。

　　古希腊的另一位著名的自然哲学家是阿基米德。他是一位数学家和自然哲学家。是他将物理学从自然哲学的框架中解放出来，使之成为一门独立的实验科学。他与亚里士多德不同。亚里士多德虽然重视经验，但却没有做过什么实验，而且它忽视数学的应用。而阿基米德不仅做了大量的实验，而且很早就利用数学这个工具证明了杠杆定理和浮力定理，他对数学在物理学中的作用的认识，与近代科学家是相近的。

　　古希腊辉煌的文明随着外族的不断入侵而衰落了，其文明成果没有被当时还处于蛮荒中的欧洲所继承，而是被位于其东方的伊斯兰世界所保存。之后，物理学进入了一个极其缓慢甚至可以说是停滞的发展时期。

关键词：伊斯兰世界　　经院哲学

“中世纪”一词是由欧洲人在十七世纪新创的，指公元600年——1500年这一时期。意指处在光辉灿烂的古希腊－罗马文明和他们所处的“现代时期”之间的昏暗时期。在这一段时期，教会统治着欧洲，科学研究受到极大的阻碍。

　　在欧洲处于中世纪的泥沼之中时，东方的伊斯兰世界建立了强大的帝国。强大的国力，以及统治者对科学的鼓励，使伊斯兰的科学发展迅速。但是伊斯兰对于近代科学的贡献在现今刚刚开始进行研究，并没有什么突破性的进展。传统上认为它只是起到了将古希腊文化保存并重新传入欧洲的作用。

　　中世纪的欧洲，科学文化没有提高，技术却缓慢而扎实地前进。农业技术提高了生产率，促进了手工业和商业的发展。而航海技术的发展，促进了对外贸易。随着欧洲与伊斯兰世界的贸易兴盛起来，伊斯兰文化和以伊斯兰文化为媒介的古希腊著作传入欧洲。

　　在十三世纪，欧洲出现了经院哲学。它是希腊和阿拉伯哲学与基督教信仰冲突的结果。是由托马斯·阿奎那（公元1225——1274年）在对亚里士多德的形而上学研究的基础上集大成而得。经院哲学是以为神辩护为目的的哲学。经院哲学一词本义指中世纪学校中遵循的教学和学术方法。这就意味着它是非常系统的，也是极其尊重权威的。中世纪学者认为希腊人精于自然知识，而所有自然启示都见于《圣经》，经院哲学便是二者协调一致的产物

　　经过中世纪漫长的700年，公元1300年之后，欧洲出现了神学与哲学方面的信仰危机。这种怀疑并不涉及对上帝及其超自然力量的是否存在的问题，而是对人类是否有能力领会这种超自然力量产生了怀疑。14世纪的洪水泛滥，霜冻，战争和瘟疫消除了人们对人类理解大自然能力的信心。他们发现宇宙随心所欲，难以预测。从十四世纪开始人们对从前的神学和哲学观念进行彻底的重估。于是一场新的思想变革开始了，这便是文艺复兴。

关键词：新柏拉图主义　　机械论　　空间观念　　理论与实践　日心说　　哥白尼　　开普勒　　伽利略

文艺复兴，指大致于1350年至1550年形成于意大利，随后在16世纪前半期传播到整个欧洲的在思想，文学和艺术领域的变革。其本意是指对古希腊文明的复兴。但实际上它却产生了许多不同于古希腊的新的思想。

文艺复兴为近代科学的发展奠定了基础。体现在世界观方面，便是新柏拉图主义和机械论宇宙观的产生与流行。

新柏拉图主义在文艺复兴时期开始流行。这一哲学的重要性在于它提出了某些对某些关键性的突破有促进作用，比如日心说的提出。具有讽刺意味的是，从现代科学观点来看新柏拉图主义似乎很不“科学”。因为它看重的是神秘主义和直觉而不是经验或严格的理性思维。不过它促使科学思想家重新思考旧有的阻碍中世纪科学进步的观念。换句话说，它有助于他们进入新的思考状态，在受到新柏拉图主义影响的科学家中，最著名的当属哥白尼与开普勒。

　　机械论宇宙观是近代科学建立的基础。文艺复兴时期，机械论发展的最重要的促进作用当属1543年出版了古希腊自然哲学家阿基米德的著作，不仅因为阿基米德具体的观察和发现是整个希腊科学中最可靠的观察和发现之一，而且他传授这样的观点：宇宙就像一架大型机器，在机械力的作用下运行。由于阿基米德的观点与新柏拉图主义的超自然利观截然相对立，使它在过了很长一段时间后才为人们所接受。不过在文艺复兴后期机械论吸引了某些重要的拥护者，其中最重要的当推意大利科学家伽利略。

　　机械论观点认为：首先，这个世界是由几种要素结合而成的；其次，对这些要素的行为不能向亚里士多德那样，只用目的论来解释，而要从因果性上去理解。具体的讲，要素的性质和行为，能够用力学术语来描述。所有的自然现象，都可以通过要素的力学行为从结构上加以说明，要站在这种立场上来研究自然现象。近代科学，由于机械论世界观的确立，开始有可能建立起来了。

　　为了建立这样的机械论世界观，空间概念也革新了。近代力学所掌握的力学运动，都是在各向同性，无限广延的空间中进行的，而从亚里士多德以来直到中世纪所流行的空间概念是分层次的，具有所谓上下的特殊方向，所以各个物体的本性和空间内的某一特定位置本质上是结合在一起的。因此，从近代科学的观点来看，从中世纪到近代世界观的转换，最本质的是具有有限层次的有秩序的宇宙像的崩溃，质的不均匀空间转化为处处同性的几何学空间。正由于完成了空间概念的革新，才使近代力学有可能建立起来。

　　文艺复兴时期另一促成近代科学产生的进步是打破了中世纪那种理论与实践彼此分离的局面。在中世纪，一方面受经院哲学熏陶的教士对自然界作了理论的推定，但由于经验主义的科学观与经院主义框架不相容，他们不可能去具体实践；另一方面，技术人员在机械制造方面具有实际的技能，但是却缺乏正规教育，对抽象理论基本不知。而文艺复兴时期，理论与实践开始结合起来。这种现象的原因之一在于文艺复兴的艺术家贯通了这两个领域：他们既是出类拔萃的匠人，也对科学理论进行了深入地研究，促进了数学和科学的发展。他们使科学比过去更重视经验和实践。另外，过分偏重神学的大学的威望下降及有闲阶层对炼丹术和占星术兴趣越来越大，也是个中原因。于是又一九有讽刺意味的现象出现了：被近代科学认定为“非科学”的炼丹术与占星术反而为科学的建立作了贡献。

　　文艺复兴时期天文学方面最重要的成就——提出并证明日心说（也叫地动说）——实际是在国际范围内取得的，主要是由波兰人哥白尼，德意志人开普勒，意大利人伽利略完成的。

　　日心说是由尼古拉·哥白尼（公元1473——1543年）提出的。他是一位波兰的牧师。如前文所述，他是一位新柏拉图主义者。新柏拉图主义曾作出推定：圆形是最完美的形状，运动比静止更趋向于神性，太阳应居于宇宙的中心，“制约着绕着它运转的他的孩子即各个行星”。哥白尼受此启发，提出里一个新的日心说：宇宙是有限的，太阳居于宇宙的中心，地球和其他行星以同心圆的方式匀速绕其运转。

   其实哥白尼并不是一位革新家，他主观上是保守的。他基于圆的完美性而将行星的轨道假设为圆，并且认为宇宙是有限的，让太阳取代地球居于宇宙的中心，这都是承自于地心说的。显然的，这种理论很不完善，有许多天文现象无法完美的解释。而其核心思想又触动教会的利益，受到教会的打击与迫害，因此，在很长一段时间内都没有得到广泛支持和传播

　　日心说的完善工作由其后来人来完成。除了开普勒与伽利略之外，有一个人我们也该铭记，他就是意大利科学家乔尔丹·布鲁诺。他是日心说的坚定支持者，并且更正了日心说的一些错误。哥白尼认为，宇宙是有限的，但为了解决由于地球转动造成的恒星视差的问题，他又不得不假设恒星之间相距非常遥远。布鲁诺把这一假设在逻辑上推向极限，他认为宇宙是无限的，并且，宇宙中还有无数向太阳系这样的星系。这种思想无疑是大大的进步了。不幸的是，由于教会的迫害，布鲁诺于公元1600年2月17日在罗马的鲜花广场被火刑处死。

　　与布鲁诺同时期的著名天文学家第谷·布拉赫，以看不到恒星周年视差为由，反对日心说。他做了二十年的反复观测，积累了大量的观察资料。为了整理这些资料，他聘请了约翰·开普勒作为他的助手。开普勒是一位新柏拉图主义者，也是哥白尼理论的坚定支持者。第谷死后，开普勒整理他的资料时，发现第谷的观察资料与哥白尼的理论有出入。基于对第谷观测结果的深信不疑，开普勒认定哥白尼关于行星运动的两个基本假设是错误的，即地球匀速运动与地球轨道为圆形。他对这两个假设进行了修改，提出了开普勒第一，二定律。即：行星运动的速度随着与太阳距离的变化而变化；地球和其他行星沿椭圆轨道绕太阳运转。开普勒的发现，对打破圆周运动完美性这一教条而言，具有重要意义。他还认为，太阳和行星之间存在磁吸力致使行星绕太阳旋转，这遭到了17世纪多数机械论科学家的反对，认为过于神秘。但它事实上为牛顿发现万有引力定律铺平了道路。

　　开普勒从数学上对哥白尼的理论加以完善，伽利略（公元1564——1642年）则收集了更多的天文学证据使其为人们所接受。1608年前后，荷兰发明了望远镜。消息传到意大利，伽利略揣摩了他的原理，自己动手，于1609年组装了一架能放大30倍的天文望远镜。依靠这架望远镜，他发现了木星的四个卫星，太阳黑子，月亮环形山，并发现银河系是独立于太阳系之外的另一组天体。这些发现，促使伽利略明确的拥护地动说，为此他在1619年，招致宗教审判，被迫宣布放弃地动说。但他仍然偷偷的从事地动说的研究，并于1632年出版了《天文对话》一书。该书以记载有关天文学的对话的形式隐讳的支持地动说。因此，1633年，他被教皇判处有罪，软禁于佛罗伦萨郊外。

　　尽管如此，伽利略的这些发现促使大多数科学家相信，哥白尼的主要结论是正确的，并使他们接受地动说。这一胜利被称为“哥白尼革命”。它的影响极其深远。它推翻了中世纪的世界观，促使人们重新思考这个世界，为近代机械主义时空观的建立铺平了道路。

　　在16世纪，日心说地提出以及新大陆的发现引发了一场知识危机：欧洲的思想家们发现旧有的知识无法解释新的发现。有些思想家诉诸怀疑主义，另一些改为相对主义，还有一些投向盲目的信仰。这场危机直到十七世纪的科学革命才得以解决。

关键词：弗朗西斯·培根　　勒内·笛卡尔　　自然规律　　实验方法　　牛顿　万有引力　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

欧洲直到1660年才开始消除知识危机，但是解决危机的基础工作已经由开普勒，伽利略，培根和笛卡尔四位伟人准备就绪。开普勒和伽利略如前文所述，完善和推广了日心说，引发了哥白尼革命，推翻了中世纪的世界观。而培根和笛卡尔的主要成就并不在于有独创性的科学发现，而在于传播了对学术和宇宙本质的新的思想观念，即培根主义和笛卡尔主义。

　　弗朗西斯·培根（公元1561——1626年），出生于英国的一个贵族家庭。他的父亲曾任英国的掌玺大臣。培根热衷于仕途，他曾一度担任英国大法官——这是他这一阶层所能担任的最高职务。但是不久便由于被控贪污受贿而被投入监狱，并被撤销了一切职务。虽然不久便被释放，但从此以后，他便专心于研究工作，不再过问官场了。

　　培根是一位极有影响的科学哲学家。他认为科学只有在与过去固有的错误完全分野并确立循序渐进的几个阶段之后，才能有所发展。培根这样讲的含义是：科学应该严格以经验知识（完全通过感觉获知的知识）为基础，并以“归纳法”（通过对普遍性的特定观察来获得真理）为手段进行研究。他倡导通过一丝不苟的记录经验性的实验，协同促进学问的发展。与过去的那种枯燥无味的推理不同，共同的科学研究和观察衍生出有用的知识，终至改善人类的命运。

　　培根认为只要遵循他的程序，就可以自然而然的得出科学的真理，这未免把事情看得太容易。而且虽然他重视经验，但却没有实验方法的观念，并忽视数学的作用。他本人并没有什么科学成果，对哥白尼，伽利略等人也没有作过肯定的评价。但他鼓吹新科学，在17世纪强烈的激励了许多有志于科学研究的人；他提出了科学研究组织化的方法论，他的这一设想到英国皇家学会成立变为现实，人们称他为这一事业的奠基人。因此，就近代科学而言，培根的贡献在于鼓吹与新科学与目的的理念。

　　与培根同时代的法国人勒内·笛卡尔（共渊569——1650年）在两点上于培根观点一致：旧有的一切知识都应当摒弃；一个思想有无价值，悉由其是否有实用价值而定。但他们对科学的态度迥然不同，因为培根是一位经验主义者，而笛卡尔则是一位理性主义者和杰出的数学家。笛卡尔以理性作为整个哲学活动的出发点，重新构建了一个很大程度上基于思辨，几乎在各个方面都与古希腊人不同的世界观。

　　笛卡尔认为，自然哲学中最单纯的要素是广延和运动，这是物质的本质属性。空间即广延，它本来就是物质。空间既没有上下这样的特别的方向，也没有什么宇宙中心及其周围的层次秩序，空间始终都是广延的，空间的广延即是物质。这就是作为近代物理学前提的各向同性的无限空间观念。笛卡尔从单纯要素得出了第二条结论：一切自然现象都能够还原为物体各部分之间的相对运动。根据这种观点，运动定律是关于自然的一切知识的根本，任何现象都可以由细小部分的组合和运动的组合来加以说明。笛卡尔计划从自己所发现的结果，遵循自己的方法重新构造出整个宇宙。他认为，宇宙的整个空间充满了媒质的漩涡运动。在这种漩涡运动中，比较粗糙的物质块在各处聚集而形成天体，这些天体被周围媒质的漩涡运动所推动，笛卡尔进而向把地上的现象——包括生物和非生物在内——用相同的机械论方法，即根据物质小块的组合和运动来予以说明。

　　对照一下今天的自然科学，笛卡尔对宇宙的机械论说明当然不能维持下去，即使在当时，也遭到了许多人的反对。但是，笛科尔关于自然的观点，即自然是要素的组合，要素的行为完全根据力学来决定，以及他所主张的数学方法，都给近代科学，特别是物理学指明了前进的方向。

　　17世纪后半期机械论的粒子论自然观达到了全盛。17 世纪初期，伽桑狄（公元1592——1665年）复活了原子论。他把原子及其运动看作是神创的，洗去了原子论的无神论恶名，使之为人们所接受。他认为原子不可再分且运动在真空中，这与不承认真空的笛卡尔产生了尖锐的矛盾。笛卡尔强烈反对真空和原子不可再分。不过二者实际是可以并行不悖的。原子可以看作是将笛卡尔充满媒质的宇宙分成的微小的部分。波义尔在二者的影响下，集粒子论自然观之大成，提出了自己的粒子论。他把自己的理论称为粒子哲学。其内容为：

　　一　存在着一种普遍的物质，这种物质为一切物体所共有，它是广延的，可分的，不可入的实体。

　　二　物体的多样性由这种物质的运动而产生。

　　三　由于运动物质是根据运动来划分的，从而产生了做各种运动而具有一定形状和大小的“最小自然物”。

　　四　最小自然物群聚起来构成粒子。这种粒子具有一定的形状和大小，且可以运动或静止。凡是能够觉察到的物体都是由这种粒子集合而成的。

　　五　粒子间的相互作用是由粒子的运动，形状，大小而产生的碰撞，结合等原因引起的。粒子有钩形，尖形等各种各样的形状。

　　六　世界的多样性是由粒子给予我们感觉器官的作用而产生的。

　　粒子论是近代科学中占主导地位的机械论自然观。

 经过培根，笛卡尔和波义尔的努力，近代科学所需的概念框架形成了，即：经验事物的独立存在，无限广延的各向同性的空间，天和地区别的消除，科学和实际结合的可能性，强调数学方法，以及在这一切之上形成的机械论自然观。但是，还必须加上一个根本性的范畴，这就是自然规律。自然是独立存在的，自然现象普遍地，毫无例外地服从规律，秩序井然地变化着。只有当这种观念在人们的头脑中开始出现时，才有可能建立起以探索自然规律为目的的科学。

　　自然规律并不是自古便有的。古希腊的哲学家，无论是原子论者还是柏拉图和亚里士多德，纵使他们有“必然”的观念，却没有认识到这是自然所遵循的规律。中世纪的人们则把无规律的事物看作是神力的表现而加以重视，对规律本身却不在意。经院哲学中实体和属性是基于质料和形式对自然进行议论，也缺乏规律这种范畴。培根，吉尔伯特，甚至伽利略都没有明确，自觉的形成“自然规律”的概念。直到笛卡尔，才在自然中明确地确立了规律这一概念。

　　以上构成了近代物理学的理论框架。随后，实验方法也确立了　通过有目的的，精确的实验，人们在理论框架内填充进充实的内容，推动了物理的发展。牛顿，托里拆利，伽利略等都是出类拔萃的实验家。

　　由于实验方法的确立，激励了科学研究，促进产生了开展研究工作的社会组织。与此同时，数学作为一种重要的工具，也被重视起来。当时的数学承自于古希腊的数学。古希腊的数学是几何主义的，不利于物理学的应用。为此，数学的革新是必须也是必然的。当时印度计数法的传入，笔算的普及，为数学的革新起了极大的推动作用。直至符号代数学的建立，粉碎了几何主义，将数学从图形中解放了出来，为微积分的产生打下了基础。　　

　　1671年前，牛顿完成了微积分，稍晚几年，莱布尼茨也独立的发现了微积分。微积分的创立，使数学成为解决物理 问题的有力武器。

　　对近代物理学建立具有决定作用的是英国的艾萨克·牛顿（公元1642——1727年）提出万有引力定律。自培根与笛卡尔之后大约一百年时间里，英国的科学团体是培根主义者，法国的科学团体是笛卡尔主义者。这就是说，英国人主要集中精力在自然科学的各个领域从事经验性的实验，促进了具体科学的进步；法国人则倾向于强调数学和哲学理论。但两派的分野在牛顿这里消失了。虽然牛顿在生活中毫无引人注目之处——守口如瓶，谨小慎微，爱记仇——但他却是一位承袭培根主义和笛卡尔主义的巨匠。他遵循培根的经验主义原则，进行了大量的成功的实验；同时他又效仿笛卡尔，将数学引入了物理学中。1687年，他出版了划时代巨著《自然哲学的数学基础》，令人信服的解决了当时科学上的两大难题：一，沉重的地球是在什么作用下处于运动状态；二，为什么地球上的物体落向地心而行星始终处于运动轨道上。牛顿建立了一个新的力学体系，并提出了一个新的时空观。由此，近代物理学才得以确立。