所謂科學(xué)革命……勝過自基督教興起以來的一切事物，使文藝復(fù)興和宗教改革運(yùn)動均降為僅僅是一系列事件中的一個事件，僅僅是中世紀(jì)基督教世界體系中的內(nèi)部的替換。…科學(xué)革命作為現(xiàn)代世界和現(xiàn)代思想的起源如此赫然地聳現(xiàn)，以致我們對歐洲歷史時期的通常的劃分已成為一種時代錯誤，成為一種阻礙物。
赫伯特·巴特菲爾德
不到400年的時間，即大約6個平均生命期，把哥白尼的成果與愛因斯坦的成果分隔開來。不過，在這短暫的一段時間內(nèi)，科學(xué)已從少數(shù)熱心之士的秘密副業(yè)發(fā)展為也許可恰當(dāng)稱為現(xiàn)代文明的支配力量的東西。今天，科學(xué)的主要特點(diǎn)在于其不斷加快的發(fā)展速度。1899年，英國著名博物學(xué)家艾爾弗雷德·拉塞爾·華萊士出版了一部著作，題名為《奇妙的世紀(jì)》。他指的是他所處的19世紀(jì)；在他看來，19世紀(jì)經(jīng)歷的科學(xué)進(jìn)步較人類先前所有世紀(jì)經(jīng)歷的還要多。然而今天，我們又能夸口說，2O世紀(jì)上半世紀(jì)中所做的科學(xué)工作比以往全部歷史中所做的還要多。
回顧起來，似乎科學(xué)革命甚至比新石器時代的農(nóng)業(yè)革命具有更大的意義。農(nóng)業(yè)革命使文明成為可能，但是，一旦前進(jìn)了這一大步，農(nóng)業(yè)就沒再作出進(jìn)一步的貢獻(xiàn)?？茖W(xué)則相反，恰好借助于它的研究法而不斷地穩(wěn)步發(fā)展。科學(xué)本身包含了無限進(jìn)步的可能性。如果我們記住過去數(shù)世紀(jì)的科學(xué)成就和它現(xiàn)今日益加快的發(fā)展速度，那么，我們對科學(xué)的驚人的可能性和意義即使不了解，也可以正確估價。此外，科學(xué)是人類全體的；由于科學(xué)以客觀的研究法為基礎(chǔ)，關(guān)于科學(xué)的種種提議已為人們所普遍贊同?？茖W(xué)是非西方民族所普遍尊重和追求的西方文明的一個產(chǎn)物。實(shí)際上，正是科學(xué)及與它有關(guān)的技術(shù)，使19世紀(jì)歐洲對世界的支配成為可能。因此，從前的從屬民族如今正力求通過弄清楚西方對人類作出偉大而獨(dú)特的貢獻(xiàn)的秘密來矯正不平衡狀態(tài)。
這就是為什么科學(xué)革命對研究世界歷史具有根本的重要性的原因所在。本章將探索這一重大的科學(xué)革命從它在近代初期的早期階段直到第一次世界大戰(zhàn)以前的發(fā)展過程。
一、科學(xué)革命的根源
科學(xué)的根源可追溯到古代的美索不達(dá)米亞和埃及、古典時代的希臘和中世紀(jì)的穆斯林世界。不過，科學(xué)革命是西方文明的獨(dú)特產(chǎn)物。原因似乎在于，只是在西方，科學(xué)才成為一般社會的組成部分?；蛘邠Q句話說，只是在西方，哲學(xué)家-科學(xué)家與匠人才實(shí)現(xiàn)聯(lián)合，互相促進(jìn)。因此，正是這種科學(xué)與社會的聯(lián)合、科學(xué)家與匠人的聯(lián)合，大大促成科學(xué)在西方世界的空前繁榮。
所有人類社會中的匠人都發(fā)展了狩獵、捕魚、務(wù)農(nóng)以及加工木頭、石塊、金屬、禾本科植物、纖維、塊根植物和獸皮等方面的某些技術(shù)。他們通過觀察和試驗(yàn)，逐步改進(jìn)自己的技術(shù)，有時使技術(shù)達(dá)到很高的水平，如愛斯基摩人就是這樣。不過，所有近代以前的社會所取得的進(jìn)步的程度都受到了明顯的限制。原因在于，匠人僅僅對制作罐子、建造房屋或制造小船感興趣，并不為根本的化學(xué)原理或機(jī)械原理操心。他們對因果現(xiàn)象之間的關(guān)系不探究?？傊?，明確說來，匠人關(guān)心的是技術(shù)上的實(shí)際知識，而不是科學(xué)上的潛在原因。
這一點(diǎn)的意義可用詹姆斯·布賴恩特·科南特給科學(xué)下的定義予以表明；科南特將科學(xué)定義為"通過實(shí)驗(yàn)和觀察發(fā)展起來并引起進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和觀察的一系列互相聯(lián)系的概念系統(tǒng)。"按照科南特的定義，"概念系統(tǒng)"構(gòu)成科學(xué)的基礎(chǔ)。顯而易見，匠人缺乏"概念系統(tǒng)"。相反，這樣的系統(tǒng)歷來是哲學(xué)家（在近代以前的時代，知識分子通常稱為哲學(xué)家）所關(guān)心的。然而，眾所周知，這些哲學(xué)家對于日常生活中的問題既不了解，也無能力處理。他們認(rèn)為自己是超脫世事的，把時間用于思索永恒的真理或試圖使一個支離破碎的世界成為人的頭腦所能理解的東西。無容置疑，哲學(xué)家和匠人在某些時代里確曾一道工作，使復(fù)雜的歷法、導(dǎo)航設(shè)備和古代的日常儀式得以產(chǎn)生。然而，實(shí)情仍舊是，直到近代以前，發(fā)展的趨勢始終是朝著分離——朝著思想家與勞動者相分離的方向進(jìn)行。
西方的偉大成就是使這兩者聯(lián)合起來。知道實(shí)際知識與了解潛在原因的結(jié)合，奠定了科學(xué)的基礎(chǔ)，推進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展，使科學(xué)成為今日的支配力量。
為什么這一劃時代的發(fā)展會出現(xiàn)在西方呢？一個原因在于文藝復(fù)興的人文主義學(xué)術(shù)成就。學(xué)者和藝術(shù)家強(qiáng)烈反對中世紀(jì)的整個生活方式，努力創(chuàng)造盡可能與古典時代的生活力式相似的新的生活方式。他們不再希望通過穆斯林和經(jīng)院哲學(xué)家的變形眼鏡來看古人，而是直接求助于原始資料，親自掘起雕像、閱讀原文。他們可以接近的不僅有柏拉圖和亞里土多德，還有歐幾里德和阿基米德；這些學(xué)者曾促進(jìn)了物理學(xué)和數(shù)學(xué)的研究。更重要的是從各門生物科學(xué)中得到的鼓舞。醫(yī)生們研究了希波克拉底和加倫的全部著作，博物學(xué)家們則研究了亞里士多德、迪奧斯科里斯和泰奧弗拉斯托斯的著作。但是，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，文藝復(fù)興還有反科學(xué)的另一面，巫術(shù)和對魔鬼的研究的復(fù)興就是一個例證（見第二章第二節(jié)）。
若無西歐的縮小匠人與學(xué)者之間的鴻溝的有利的社會環(huán)境，人類學(xué)識上的這些成果獨(dú)自原不可能引起科學(xué)革命。匠人在文藝復(fù)興期間并不象在古典時代和中世紀(jì)時代那樣受鄙視。人們尊重紡紗、織布、制陶術(shù)、玻璃制造、尤其是日益重要的采礦和冶金術(shù)方面的實(shí)用工藝。在文藝復(fù)興時期的歐洲，所有這些行業(yè)都由自由 民而不是象在古典時代那樣由奴隸經(jīng)管。這些自由 民在社會地位和經(jīng)濟(jì)地位上并不象中世紀(jì)的匠人那樣與統(tǒng)治集團(tuán) 相距很遠(yuǎn)。文藝復(fù)興期間工匠的地位的提高，使工匠與學(xué)者之間自文明開始以來一向非常脆弱的聯(lián)系能得到加強(qiáng)。他們各自都作出了重要貢獻(xiàn)。工匠擁有古代的舊技術(shù)，并在舊技術(shù)上添加了中世紀(jì)期間發(fā)展起來的新發(fā)明。同樣，學(xué)者提供了關(guān)于被重新發(fā)現(xiàn)的古代、關(guān)于中世紀(jì)的科學(xué)的種種事實(shí)、推測及傳統(tǒng)做法。這兩條途徑的融合是很緩慢的，但最終，它們引起一個爆發(fā)性的聯(lián)合。
與工匠和學(xué)者的這種聯(lián)合密切聯(lián)系的是勞動和各學(xué)者或科學(xué)家的思想的相應(yīng)的聯(lián)合。在古代，存在著一種反對創(chuàng)造性的學(xué)習(xí) 與體力勞動相結(jié)合的強(qiáng)烈偏見。這種偏見大概起因于古代的體力勞動與奴隸制度相聯(lián)系；它甚至在奴隸制度幾乎消失以后，仍存留于中世紀(jì)歐洲。"中世紀(jì)經(jīng)院哲學(xué)家在"自由 "藝術(shù)和"奴隸"藝術(shù)之間、在僅僅靠頭腦完成的工作和改變了物質(zhì)形態(tài)的工作之間劃界線。例如，詩人、邏輯學(xué)家和數(shù)學(xué)家屬于第一類別，雕刻家、釉工和鐵器工人則屬于第二類別。這種兩分法的有害影響在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)得非常明顯。內(nèi)科醫(yī)生的工作沒有改變物質(zhì)形態(tài)，所以被認(rèn)為是"自由 的"，而外科醫(yī)生的工作按照同一標(biāo)準(zhǔn)則被看作是"奴隸的"。因此，實(shí)驗(yàn)受到輕視，活體解剖被認(rèn)為是非法的、令人厭惡的。
威廉·哈維（1578-1657年）之所以能作出關(guān)于心臟和血液的運(yùn)動的偉大發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)樗麍詻Q不理睬對體力勞動的這種藐視。數(shù)十年間，他一直進(jìn)行各種艱苦的實(shí)驗(yàn)。他切開從大動物到小昆蟲的種種生物的動脈和靜脈，謹(jǐn)慎、耐心地觀察和記錄血液的流動和心臟的運(yùn)動。他還利用新的放大鏡來觀察螞蜂、大黃蜂和蒼蠅。這一步驟在今天似乎是切合實(shí)際、明擺著的，但在哈維的時代，肯定是既不合理，也不顯而易見的。據(jù)當(dāng)時杰出的神學(xué)家理查德·胡 克所說，理性而非實(shí)驗(yàn)，才是"人類獲得關(guān)于合理和不合理的事物的知識"的手段。胡 克的這句話是我們難以理解的；這表明科學(xué)革命對我們的思想方式和生活方式的影響是如何根本且無孔不入。但是，對哈維來說，工作于17世紀(jì)初葉、堅持實(shí)驗(yàn)的方法，是一個需要勇氣和獻(xiàn)身的、令人難于忍受的智力上的嚴(yán)峻考驗(yàn)。
地理大發(fā)現(xiàn)和海外地區(qū)的開辟也促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展。新的植物、新的動物、新的恒星甚至新的人們和新的人類社會相繼被發(fā)現(xiàn)，所有這些都向傳統(tǒng)的思想和設(shè)想提出了挑戰(zhàn)。值得注意的是，在英國偉大的科學(xué)倡導(dǎo)者弗朗西斯·培根（1561-1626年）的著作中，有許多地方是借用遠(yuǎn)航探險作比喻。培根表示自己渴望成為新的知識世界中的哥倫布。穿過直布羅陀海峽兩岸的懸?guī)r（舊知識的象征），駛?cè)氪笪餮?，以尋找新的、更有用的知識。事實(shí)上，他曾明確地說過，"通過在我們時代已開始習(xí) 以為常的遠(yuǎn)距離的航海和旅行，人們已揭露和發(fā)現(xiàn)了自然界中許多可使哲學(xué)得到新的光亮的事物。"
歐洲的科學(xué)革命在很大程度上應(yīng)歸功于同時發(fā)生的經(jīng)濟(jì)革命。近代初期，西歐的商業(yè)和工業(yè)有了迅速發(fā)展。歐洲各國之間的貿(mào)易隨著遠(yuǎn)東、東印度群島、非洲和南北美洲的新的海外市場的出現(xiàn)而大幅度增長。工業(yè)也取得了顯著收益，尤其是在英國；英國采煤和煉鐵業(yè)的發(fā)展為后來的工業(yè)革命打下了基礎(chǔ)。這些經(jīng)濟(jì)上的進(jìn)步導(dǎo)致技術(shù)上的進(jìn)步；后者轉(zhuǎn)而又促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展和受到科學(xué)的促進(jìn)。遠(yuǎn)洋貿(mào)易引起對造船和航海業(yè)的巨大需求。為了制造羅盤、地圖和儀器，出現(xiàn)了一批新的、有才智的、數(shù)學(xué)上受過訓(xùn)練的工匠。航海學(xué)校在葡萄牙、西班牙、荷蘭和法國相繼開辦，天文學(xué)由于其明顯的實(shí)用價值而得到認(rèn)真的研究。同樣，采礦工業(yè)的需求引起動力傳送和抽機(jī)方面的進(jìn)步。這證明是重新開始關(guān)心機(jī)械原理和液壓原理的起點(diǎn)。同樣，冶金業(yè)是化學(xué)取得顯著進(jìn)步的主要原因。日漸擴(kuò)大的采礦作業(yè)使新礦石甚至新金屬如鉍、鋅和鈷顯露出來。分離和處理這些新礦石和新金屬的技術(shù)必須用類推法找到，并以痛苦的經(jīng)驗(yàn)予以矯正。但是，這樣做時，化學(xué)的一般原理開始形成，其中包括氧化和還原、蒸餾和混合的原理。
這些成就給了科學(xué)家即哲學(xué)家以自信和信心，使他們堅信自己是一個新時代的先驅(qū)。早在1530年，法國國王的醫(yī)生瓊·費(fèi)尼爾就寫道：
但是，倘使我們的長者及其前輩如他們的先人一樣只是沿著同樣的道路前進(jìn)，將會怎樣呢？…不，正相反，在哲學(xué)家看來，轉(zhuǎn)移到新的道路和體系上，不讓貶低者的聲音、古代文化的影響和掌權(quán)者的成熟嚇住那些要宣布自己觀點(diǎn)的人，是很有益的。那樣，每個時代就會產(chǎn)生其自己的大量的新的創(chuàng)造者和新的藝術(shù)。在長達(dá)12個世紀(jì)的神魂顛倒以后，我們這一時代看到藝術(shù)和科學(xué)光榮地重新興起。現(xiàn)在，藝術(shù)和科學(xué)的輝煌比得上古代，或者說超過了古代。當(dāng)今時代在任何方面都無需鄙視自己，無需思暮古人的知識?！缃?，我們對代正在做古人夢想不到的事?！捎谖覀兊暮胶Ｕ叩慕艹霾拍?，大洋已被越過，一些新的島嶼已被求現(xiàn)。印度遙遠(yuǎn)的隱密地方已展現(xiàn)出來了。我們的祖先所不知道的西方的大陸 ，即所謂的美洲，在很大程度上已開始為人們所了解。在所有這一切中，在有關(guān)天文學(xué)方面，帕拉圖、亞里士多德和舊哲學(xué)家曾取得進(jìn)步，托勒密曾進(jìn)而作出更大量的貢獻(xiàn)。然而，他們中間若有誰今日返回人間，就會發(fā)現(xiàn)，地理學(xué)改變了過去的認(rèn)識。我們時代的航海者給了我們一個新的世界。
一個世紀(jì)后，這種自信已增長到憑直覺興奮地期待取得人類的未來成就的程度。1661年，約瑟夫·格蘭德著文先提到"那些杰出的英雄人物"——笛卡爾、伽利略、哈維及其他人，然后開始頗有先見之明地贊美他們正在創(chuàng)造的新世界：
要是那些英雄人物如他們愉快地開始工作時那樣繼續(xù)工作下去，他們會用奇跡填滿這個世界。因此，我并不懷疑后代將發(fā)現(xiàn)眼下僅僅是傳說的許多東西在實(shí)際現(xiàn)實(shí)中得到了證實(shí)。也許若干時代以后，前往南部未探明的地帶的航行，甚至可能是飛往月球的航空，并不比前往美洲的航海更不可思議。對于跟在我們后面的人們來說，買一對翅膀飛入最遙遠(yuǎn)的地區(qū)，也許同現(xiàn)在買一雙長統(tǒng)靴去騎馬旅行一樣平凡。通過合意的運(yùn)輸工具與東印度群島那樣遙遠(yuǎn)的地方進(jìn)行協(xié)商，對后世來說，就象用書面通信交 換意見對我們來說那樣平常。將現(xiàn)在比較荒蕪的世界改變?yōu)樘焯?，從新近的農(nóng)學(xué)來看，或許是可期待的。
1662年，英國有理二世頒發(fā)特許狀，成立"促進(jìn)自然知識的倫敦皇家學(xué)會"?；始覍W(xué)會的成員們已意識到在技師與科學(xué)家之間進(jìn)行合作的好處，鼓勵并協(xié)調(diào)全國各專業(yè)的成果，以搜集可能促進(jìn)科學(xué)知識的各種資料。"所有地區(qū)都忙于并熱心于這項(xiàng)工作：我們發(fā)現(xiàn)每天交 給[學(xué)會]的許多極好的奇物珍品不僅出自博學(xué)的、專門的哲學(xué)家之手，而且來源于技工的工場、商人的航海、農(nóng)民的耕地以及紳士的種種運(yùn)動、養(yǎng)魚塘、獵園和花園?！?
最初，科學(xué)從礦山和工場得到的東西比礦山和工場從科學(xué)得到的東西多得多。在這早期階段，科學(xué)并不是經(jīng)濟(jì)生活的組成部分，對科學(xué)的利用是少量、偶而的。甚至在18世紀(jì)后期和19世紀(jì)初葉工業(yè)革命的早期階段也是如此。但是，到19世紀(jì)末，形勢起了根本的變化?？茖W(xué)不再處于附屬的、咨詢的地位：它已開始改造舊工業(yè)，甚至創(chuàng)造完全新的工業(yè)。
二、17世紀(jì)的新宇宙
近代科學(xué)最主要的進(jìn)步發(fā)生在與地理學(xué)和航海術(shù)有密切聯(lián)系的天文學(xué)領(lǐng)域，是可理解的。由于15世紀(jì)的意大利在經(jīng)濟(jì)和文化上是歐洲最先進(jìn)的國家，意大利是這一進(jìn)步的發(fā)生地，也是可理解的。因而，我們發(fā)現(xiàn)，以拉丁化名字哥白尼聞名于世的偉大的米科技·科泊尼克（1473一1543年）離開自己的祖國波蘭前往博洛尼亞上大學(xué)。經(jīng)過6年的學(xué)習(xí) 之后，他回到波蘭，在教會開始了一種積極的生涯。但是，他還繼續(xù)分析研究他在意大利時便已從事的天文學(xué)方面的問題，特別是因?yàn)楫?dāng)時對設(shè)計一種更精確的歷法人們普遍感興趣。他采納某些古代哲學(xué)家認(rèn)為太陽而非地球是宇宙的中心的觀念，然后論證這種觀念為天體運(yùn)動提供了一種比傳統(tǒng)的托勒密體系更簡單的解釋。
最遠(yuǎn)的是恒星大球，包羅一切，本身是不動的。它是其他天體的位置和運(yùn)動必須的參考背景。有人認(rèn)為，它也有某種運(yùn)動；但是，我們將從地球運(yùn)動出發(fā)對這種視變化作另外的解釋。在行星中土星的位置最遠(yuǎn)，30年轉(zhuǎn)一周；其次是木星，12年轉(zhuǎn)一周；然后是火星，兩年轉(zhuǎn)一周。第四是一年轉(zhuǎn)一周的地球和同它在一起的月亮。金星居第五，9個月轉(zhuǎn)一周；第六為水星，8O天轉(zhuǎn)一周。中央就是太陽。在這華美的殿堂里，為了能同時照亮一切，我們還能把這個發(fā)光體放到更好的位置上嗎？太陽被稱為宇宙之燈，宇宙之心，宇宙的主宰。于是，太陽好象是坐在王位上統(tǒng)率著圍繞它轉(zhuǎn)的行星家族?！虼?，我們發(fā)現(xiàn)，這種順序顯出宇宙具有令人贊嘆的對稱性和軌道的運(yùn)動與大小的和諧，而這是其他方法辦不到的。
1530年，哥白尼印發(fā)了其著作的簡短提要；1543年即他去世那年，《天體運(yùn)行論》全書出版。雖然哥白尼是有名的數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，但他的假說最初卻受到蔑視。當(dāng)?shù)仃愂龅厍蛎咳绽@著地軸轉(zhuǎn)動、每年圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)時，他是在發(fā)表左道邪說，因?yàn)榘凑栈浇獭妒ソ?jīng)》，約書亞已使太陽靜立在天空中不動。此外，他的假說與常識不一致。如果地球在旋轉(zhuǎn)，它的運(yùn)動不就會產(chǎn)生強(qiáng)大的風(fēng)嗎？向上拋的物體不就會落后于旋轉(zhuǎn)中的地球的表面嗎？哥白尼的新天文學(xué)使新物理學(xué)成為必需。這一需要由富有的佛羅倫薩人伽利略（1564－1642年）予以滿足。
伽利略的方法是嚴(yán)格地以經(jīng)驗(yàn)為根據(jù)的。他以實(shí)驗(yàn)上的、可證實(shí)的事實(shí)反對亞里土多德和經(jīng)院哲學(xué)家的傳統(tǒng)多言。他起初是個物理學(xué)家，關(guān)心的是找到地面上運(yùn)動的規(guī)律，以解決軍事工程和土木工程方面的問題。他還進(jìn)一步做了力學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)中，他發(fā)明了測定微小的時間間隔的更精確的方法，找到了估算空氣阻力、摩擦力和存在于自然界的其他阻力的手段，并設(shè)想出用抽象的數(shù)學(xué)術(shù)語表達(dá)的純粹或絕對的運(yùn)動、力量和速度。
當(dāng)時，伽利略在天文學(xué)方面的成果影響更大，只是并非同樣地根本和具有獨(dú)創(chuàng)性。他利用了在荷蘭作為制造眼鏡的副產(chǎn)品而剛被發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡。據(jù)傳說，約1600年前后，荷蘭船上的一個孩子最先通過兩個鏡片觀看窗外，發(fā)現(xiàn)外面的事物似乎被放大了。無論如何，已成為哥白尼的忠實(shí)信徒的伽利略熱情地利用這新儀器察看天空中的實(shí)際情形。即使在這些有著驚人的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的日子里，人們也能意識到伽利略的戲劇性的言行，因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)了一個全新的世界，并正確評價了他所觀察到的東西的意義：
將引起最大的驚訝之處、實(shí)際上也是特別促使我提請所有天文學(xué)家和哲學(xué)家予以注意之處，在于這一點(diǎn)，即我已發(fā)現(xiàn)了四顆行星，它們是在我之前的任何一位天文學(xué)家所未曾了解和觀察到的。…… 借助于望遠(yuǎn)鏡，任何人都可多少觀察到這一點(diǎn)；它如此清楚地出現(xiàn)在感官前，以致古往今來煩擾哲學(xué)家們的所有爭辯立刻為我們眼睛看到的無可辯駁的證據(jù)所破除，從而，使我們擺脫了有關(guān)這一科目的羅嗦的爭論，因?yàn)殂y河系只不過是一團(tuán) 成串地聚集在一起的數(shù)不清的星體。如果有誰把望遠(yuǎn)鏡直接對準(zhǔn)銀河系的任何部分，眼前就會出現(xiàn)一大群星體；其中許多星體還算大，而且極其明亮，但是，小星體的數(shù)目完全無法確定。
伽利略對木星有若干衛(wèi)星、衛(wèi)星象月亮圍繞地球那樣繞著木星轉(zhuǎn)這一發(fā)現(xiàn)印象尤其深。所有這一切證據(jù)都使他確信哥白尼理論的正確性。它表明天體也許具有和地球一樣的實(shí)質(zhì)，是一團(tuán) 團(tuán) 在空間轉(zhuǎn)動的物質(zhì)。地球和天空之間的傳統(tǒng)區(qū)分開始引起懷疑。這對哲學(xué)和神學(xué)是一次粉碎性的、令人吃驚的打擊。伽利略被宗教法庭判罪，并被迫假裝認(rèn)錯。但是，他的發(fā)現(xiàn)對富有思想的人們的影響是不可抵擋的。詩人們一再把他比作哥倫布和其他發(fā)現(xiàn)者。
屈服吧，韋斯魯奇，讓哥倫市也屈服吧。
誠然，他們各自都掌握了通過未知的大海的航路?！?
但是，只有你，伽利略，給了人類以一連串的星體，
天上的新的星座。
約翰·多恩表述了新天文學(xué)的這種使人不安、擾亂人心的影響，他寫道，"一切都破碎了，一切都失調(diào)了。"不過，這一時期中，知識界有兩位領(lǐng)袖并沒因這種表面上的混亂而心煩意亂。他們是思想謹(jǐn)嚴(yán)的笛卡爾（1596－1650年）和弗朗西斯·培根；他們指出了科學(xué)的潛力，并在上流社會中把科學(xué)提高到可與文學(xué)相比的地位。他們實(shí)質(zhì)上是預(yù)言家和宣傳員——他們已看到了這門新學(xué)科的前景，把教導(dǎo)世人作為自己的職責(zé)。
笛卡爾和培根看問題的方式完全不同。笛卡爾是偉大的數(shù)學(xué)家，是解析幾何的發(fā)明者。在某種意義上，可以說，他把從希臘人那里得到的幾何學(xué)與從穆斯林那里學(xué)來的代數(shù)學(xué)統(tǒng)一起來。從此以后，有可能用代數(shù)方法解釋幾何學(xué)，發(fā)展起種種新的數(shù)學(xué)。笛卡爾深深地被數(shù)學(xué)方法的前景吸引住了，以致把數(shù)學(xué)方法作為其整個哲學(xué)的基礎(chǔ)。他堅決認(rèn)為，唯一正確的認(rèn)識方法是依靠數(shù)學(xué)上的推理和抽象。在他看來，實(shí)驗(yàn)僅僅是演繹推理的輔助手段。他相信，通過清晰的思考，能發(fā)現(xiàn)理性上可認(rèn)識的任何事物。
到這一世紀(jì)末，笛卡爾的弟子已大量增加，不計其數(shù)。用一位歷史學(xué)家的話來說："各大學(xué)都信奉笛卡爾哲學(xué)，侯爵、科學(xué)業(yè)余愛好者、柯爾貝爾和國王是笛卡爾哲學(xué)的信徒。法國將動詞'使成為笛卡爾主義者'變位，歐洲熱烈地仿效。"這種普及的意義在于，理性的探究和判斷被擴(kuò)展到各領(lǐng)域。所有的傳統(tǒng)和權(quán)威都必須接受理性的檢查。
相反，培根使用歸納法；歸納法是從事實(shí)開始的，然后進(jìn)行到普遍性的原理。為了獲知根本的原因，培根說，我們必須研究關(guān)于各種現(xiàn)象的博物學(xué)，搜集有關(guān)各種現(xiàn)象的一切觀察資料，將它們列成表，注意哪些現(xiàn)象是以彼此不同的方式相聯(lián)系的，然后，僅僅通過機(jī)械的排除方法，發(fā)現(xiàn)某已知現(xiàn)象的原因。作為對中世紀(jì)經(jīng)院方法的一種補(bǔ)救，培根的成果在思想史上具有最大的價值。不過，應(yīng)該注意到，科學(xué)的發(fā)現(xiàn)很少甚至從未用純粹的培根方法作出過。任何問題都存在著極多的現(xiàn)象，若不借助于靠科學(xué)的想象力設(shè)想出來的假設(shè)，就無法予以成功的研究。搜集事實(shí)是為了證明或駁斥從假設(shè)中演繹出來的推論，因而，有待檢查的事實(shí)的數(shù)目是易駕馭的。
培根在強(qiáng)調(diào)科學(xué)的功利主義的價值方面也是非常出色的：
科學(xué)的真正的、合法的目標(biāo)只在于這一點(diǎn)，即人類生活因新的發(fā)現(xiàn)和力量而豐富?！鞘袆?chuàng)立者、法律制定者、人民的神父、暴君的根除者和某階級中的英雄人物所造成的有益影響僅僅擴(kuò)展到一些范圍狹小的空間，僅僅持續(xù)短暫的時期，而發(fā)明者的成果雖是一種不太壯觀和炫耀的東西，卻是到處都被感覺到且永遠(yuǎn)存留下去。
為了從科學(xué)取得最大的好處，培根極力主張創(chuàng)辦促進(jìn)科學(xué)研究的學(xué)會。早在1560年，那不勒斯就已建立自然分泌學(xué)院。1603年，羅馬成立林琴科學(xué)院21661年，佛羅倫薩成立科學(xué)分析學(xué)院。與此同時，在英國，一個以往以"哲學(xué)院"或"無形學(xué)院"的名義偶爾舉行會晤的科學(xué)團(tuán) 體于1662年被改組成皇家學(xué)會。在法國，一個相應(yīng)的科學(xué)院于1666年由路易十四創(chuàng)立；在其他國家，一些相似的學(xué)會也相繼成立。這些機(jī)構(gòu)促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展，尤其是從它們大多很快就發(fā)行定期刊物以取代個人之間通信這種較陳舊的方法以后。
科學(xué)早期階段最杰出的人物是牛頓（1642-1727年），他誕生于伽利略去世的那一年。由于出身于英國的世代農(nóng)家，牛頓克服種種困難才讀完劍橋大學(xué)；他就讀劍橋時，擅長數(shù)學(xué)。在漫長、忙碌的一生中，他擔(dān)任過劍橋數(shù)學(xué)教授、造幣廠廠長和皇家學(xué)會會長。牛頓的貢獻(xiàn)表明他是科學(xué)上最偉大的人物，可與歐幾里得和愛因斯坦媲美。
在數(shù)學(xué)上，牛頓創(chuàng)立了微積分學(xué)，制定了二項(xiàng)式定理，發(fā)展了關(guān)于方程式的大部分理論，引進(jìn)了字母標(biāo)志。在數(shù)學(xué)物理學(xué)方面，他推導(dǎo)出可借以預(yù)測月亮在諸星體中的未來方位的數(shù)表——這對航海來說，是最有價值的一個成就。他創(chuàng)立了流體動力學(xué)，其中包括波動傳播理論，他還對流體靜力學(xué)作了許多改進(jìn)。在光學(xué)上，他在了解光束、光的折射及色彩現(xiàn)象方面作出了重要貢獻(xiàn)。但是，正是在物理學(xué)領(lǐng)域，牛頓進(jìn)行了最有意義的研究。在這方面，他以伽利略的研究為基礎(chǔ)，將后者的成果發(fā)展到輝煌的頂點(diǎn)。伽利略主要關(guān)心的是地球的運(yùn)動，牛頓則發(fā)現(xiàn)了有關(guān)宇宙本身的定律。
伽利略發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動中的物體若無一定的外力使它轉(zhuǎn)向，便作勻速直線運(yùn)動；這一發(fā)現(xiàn)要求人們必須能解釋：為什么行星不以直線飛離，而趨于落向太陽，結(jié)果形成其橢圓形的運(yùn)行軌道；為什么月亮同樣地趨于落向地球。牛頓的一個朋友敘述了這位偉大的科學(xué)家是如何在觀察果園里的蘋果從果樹上掉下來時，受到解決這一難題的暗示的：
午飯后，天氣暖和，我們走進(jìn)果園，在一些蘋果樹的樹蔭下喝茶，只有他和我兩人。在閑談中，他告訴我，以前，他就是在這同樣的情況下，想到萬有引力的概念。那是由一只蘋果的下落引起的；蘋果落下時，他正坐在一旁沉思。他心里想，蘋果怎么總是筆直地落到地上呢？蘋果怎么不落向旁邊或往上升，而始終不變地落向地中心呢？無疑，原因在于地球吸引著蘋果。物質(zhì)必定具有一種吸引力：吸引力的極點(diǎn)必定在地球中心，而不在地球的任何一邊。因此，蘋果垂直地下落，即落向地中心。如果物質(zhì)如此吸引物質(zhì)，吸引力必定與物質(zhì)的分量成正比。所以，不但地球吸引著蘋果，而且蘋果也吸引著地球。真沒想到會存在著一種象我們這里所稱的引力那樣的力量，它將自己擴(kuò)展到宇宙中。
牛頓將這一思想發(fā)展成方有引力定律；他在其名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（1687年）——按照其拉丁語的書名，通常稱為《原理》——一書中，用大量數(shù)據(jù)論證了這一定律。根據(jù)這一定律，"宇宙中物質(zhì)的每個粒子都對其他每個粒子有引力；引力與兩個粒子之間距離的平方成反比，與它們質(zhì)量的乘積成正比。"
以上是撕開天空的面紗的一個轟動一時的、革命性的解釋。牛頓已發(fā)現(xiàn)了一個數(shù)學(xué)上能證實(shí)的根本的宇宙定律；這定律可適用于整個宇宙，也可適用于最微小的物體。實(shí)際上，自然界好象是一個巨大的機(jī)械裝置，按照通過觀察、實(shí)驗(yàn)、測量和計算可予以確定的某些自然法則進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。人類的各門知識似乎可縮減為有理性的人所能發(fā)現(xiàn)的少數(shù)簡單的、始終如一的定律。因而，牛頓的物理學(xué)的分析方法現(xiàn)今開始不僅被應(yīng)用于物質(zhì)世界，而且被應(yīng)用于思想和知識的整個領(lǐng)域及人類社會。正如伏爾泰所說的，"整個自然界、所有行星竟會服以永恒的法則，而有一種身高5呎的小動物竟能不顧這些法則、完全按照自己的怪想隨心所欲地行動，這是非常奇異的。"尋找決定人類事務(wù)的這些永恒法則，是法國革命之前的所謂啟蒙運(yùn)動的實(shí)質(zhì)。
三、18世紀(jì)初期的平靜
18世紀(jì)初葉，人們主要關(guān)心的是制定構(gòu)成啟蒙運(yùn)動的社會理論、政治理論和經(jīng)濟(jì)理論，沒有作出任何可與17世紀(jì)時相媲美的科學(xué)發(fā)現(xiàn)僅是，由于應(yīng)用以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的新方法，科學(xué)的某些領(lǐng)域獲得了顯著成果。
例如，在進(jìn)行了研究靜電的實(shí)驗(yàn)之后，1746年，萊頓大學(xué)的兩名教授發(fā)明了儲存和急速釋放電能用的所謂的萊頓瓶。本杰明·富蘭克林意識到在萊頓瓶發(fā)電產(chǎn)生的火花與天空中的閃電之間有相似之處，就用風(fēng)箏試驗(yàn)加以證明。富蘭克林以其典型的實(shí)踐方式于1753年研制出預(yù)防雷擊的避雷針；雷擊在美洲特別多，曾使人們付出很高代價。他還進(jìn)一步發(fā)展起最早的、全面的電學(xué)理論，這理論至今仍被運(yùn)用于實(shí)際的電路學(xué)中。
18世紀(jì)初葉，人們對自然界即當(dāng)時所稱的博物學(xué)也有著極大的興趣。自然界幾乎被視作神，視作能永遠(yuǎn)加以研究、能永遠(yuǎn)給予合乎道德的真實(shí)指導(dǎo)的極其重要的東西。博物學(xué)熱的明顯證據(jù)見于博物學(xué)陳列品，這些陳列品是所有花費(fèi)得起時間和金錢的人收集來的。他們勤奮地搜集礦物、昆蟲、化石及其他物品，并將它們編目。一些海外國家也以其奇特的標(biāo)本促進(jìn)了人們在這一方面的興趣。有些人的收藏品達(dá)到巨大的規(guī)模，如富裕的漢斯·斯隆爵士（1660-1753年）的收藏品就是一例，它們構(gòu)成不列顛博物館的核心。
這種搜集和編目使人們能對系統(tǒng)的植物學(xué)和動物學(xué)作更為根本的闡述。這些領(lǐng)域的一個先驅(qū)者是約翰·雷（1627-1705年），他是《植物史》、《昆蟲史》以及關(guān)于動物、鳥類、爬行動物和魚類的一些《概要》的著者。例如，關(guān)于植物，雷為了按照它們真正的、自然的親緣關(guān)系將它們分類，利用了它們的一切特征——果實(shí)、花、葉子，等等。雷在其全部工作中排斥魔術(shù)、巫術(shù)和對各種現(xiàn)象的所有迷信的解釋，緊抓住通過觀察揭示出來的自然原因。在《從創(chuàng)世的工作中看上帝的智慧》一書中，雷拋棄了從奧古斯丁到路德這一時期中不斷重現(xiàn)的一種觀點(diǎn)；這種觀點(diǎn)認(rèn)為，自然界雖然對宗教沒有敵意，但與宗教是不相干的，自然界的美麗是一種誘惑 ，對自然界的研究是浪費(fèi)時間。雷寫道，"沒有一種工作比細(xì)心觀察自然界的美妙作品、尊重上帝無限的智慧和仁慈更有價值、更令人愉快。"
在系統(tǒng)的植物學(xué)方面，繼雷之后的是瑞典教授林奈（卡爾·馮·林奈，1707-1778年），他制訂了將植物分類的最早的、令人滿意的方法，他還將動物劃分成哺乳動物、烏、魚和昆蟲幾大綱。在林宗以后，開始有可能系統(tǒng)地研究植物和動物，發(fā)展起比較種種構(gòu)造和功能的方法。若無這種初步的澄清工作，生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展原是不可能的。
博物學(xué)方面的另一杰出人物是法國貴族布豐（1707-1788年）。1739年，他擔(dān)任皇家花園即現(xiàn)在的植物園的管理人，他把它改變成一個巨大的研究院，法國許多著名科學(xué)家曾在那里受到鼓舞和培養(yǎng)。他還寫成36卷的巨著《自然史》，他試圖把有關(guān)各門自然科學(xué)的所有可得到的知識都編到這部巨著中去。布豐拒絕接受認(rèn)為地球有大約5，000年的歷史的古老觀點(diǎn)，認(rèn)為地球最初是一團(tuán) 熔化的物質(zhì)，漸漸冷卻下來，結(jié)出一層地殼，上面最后出現(xiàn)了各種動植物。他估計這過程約花了10萬年左右；雖然這一估計數(shù)比現(xiàn)代科學(xué)確定的30至50億年要低得多，但至少市豐已開始走上正確的軌道。這位法國博物學(xué)家不能不注意到人類與低級動物在動物學(xué)方面的驚人的相似之處。他曾大膽提出這樣一種見解：如果不是因?yàn)榛浇獭妒ソ?jīng)》上已作了明確聲明，人們也許會有興趣去尋找馬和驢、猴子和人類的共同起源。不過，這一見解他后來又收回了。
大約這時，地理學(xué)方面也正在取得巨大進(jìn)展。地球開始得到系統(tǒng)的勘察和研究。1672年，法國政府派遣讓·里奇到法屬圭亞那"作于航海有用的天文觀測"。1698年，英國海軍部委派威廉·丹皮爾去"新荷蘭"即澳大利亞探險。丹皮爾不僅對自然地理和動植物作了精確的觀察記錄，而且還增加了原有的水文學(xué)、氣象學(xué)和地磁學(xué)方面的知識。探險的興趣穩(wěn)步增長；經(jīng)皇家學(xué)會的提議，詹姆斯·庫克于1768年奉命到南太平洋的塔希提島觀察金星凌日的情況。庫克的以后幾次旨在找到一個南極大陸 的航海沒有達(dá)到目的，但是，這幾次航海不僅提供了有關(guān)澳大利亞海岸、新西蘭海岸和太平洋海岸的新知識，而且還給予了其他具有科學(xué)價值的情報。也許要特別提到的是，庫克船長在其首次航海中，有三分之一以上的手下人死于疾病，主要是壞血病。到他進(jìn)行以后幾次航海時，醫(yī)學(xué)知識已進(jìn)步，因此，海員的飲食中增加了柑桔屬水果，結(jié)束了令人畏懼的壞血病。
四、化學(xué)革命，1770-1850年
在18世紀(jì)的最后25年中開始進(jìn)行的工業(yè)革命對英國和歐洲的經(jīng)濟(jì)、最終對世界的經(jīng)濟(jì)，已發(fā)生了深遠(yuǎn)的影響。工業(yè)革命還影響了科學(xué)革命，并轉(zhuǎn)而受到科學(xué)革命的影響。不過，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，在整個18世紀(jì)和19世紀(jì)的大部分時間中，這種影響幾乎只是朝著一個方向——從工業(yè)到科學(xué)的方向進(jìn)行。紡織工業(yè)的許多發(fā)明是由未受教育的技工作出的；由于有利的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，他們找到了發(fā)揮自己的天賦才能的機(jī)會。在這些早期的年代里，科學(xué)以從屬的身份為工業(yè)服務(wù)。例如，當(dāng)布匹的增大了的生產(chǎn)超過天然的植物染料的有效供應(yīng)時，科學(xué)便被要求提供人造代用品。同樣，當(dāng)從家庭釀酒到大規(guī)模釀酒的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致災(zāi)難性的失敗時，科學(xué)又被要求去找出原因和解決辦法。對科學(xué)的這一類要求大大地有助于科學(xué)的發(fā)展。以下這一事實(shí)可證明工業(yè)和科學(xué)間的親密關(guān)系：18世紀(jì)后期和19世紀(jì)初葉的大部分科學(xué)進(jìn)步不是象在17世紀(jì)那樣來自牛津、劍橋和倫敦，而是來自利茲、格拉斯哥、愛丁堡、曼徹斯特、尤其是伯明翰。
蒸汽機(jī)的情況是一個重要的例外。1769年，詹姆斯·瓦特采用了一個始終保持低溫 的單獨(dú)冷凝器，以后不久，又用曲軸將蒸汽機(jī)的往復(fù)運(yùn)動變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，這樣，他利用技術(shù)獨(dú)創(chuàng)性和科學(xué)知識的結(jié)合，將蒸汽機(jī)的效率提高到一個適當(dāng)?shù)乃?。如果不是可得到蒸汽機(jī)的相對無限的動力，工業(yè)革命完全有可能在僅僅增加紡織品生產(chǎn)的速度后便漸漸消失，就象發(fā)生在中國那樣；在中國，早幾個世紀(jì)時曾取得類似的技術(shù)進(jìn)步。
19世紀(jì)前半世紀(jì)中取得進(jìn)步最多的一門科學(xué)是化學(xué)，這在一定程度上是因?yàn)榛瘜W(xué)與組織工業(yè)有密切聯(lián)系，紡織工業(yè)在那數(shù)十年間經(jīng)歷了非常迅速的發(fā)展。化學(xué)可追溯到人類文明的最早階段，追溯到出現(xiàn)烹調(diào)技藝和金屬加工技術(shù)、出現(xiàn)藥草的采集和藥物的提取時。從一開始起，人們就因?qū)ふ野褢蚪饘僮優(yōu)辄S金的手段、尋找可以發(fā)現(xiàn)治愈人類一切病痛的長生不老藥的方法而轉(zhuǎn)移了化學(xué)的目標(biāo)。雖然這些試圖注定要失敗，但它們?nèi)匀唤沂玖嗽S多化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。這些東西后來被傳到西歐人那里，主要是從中國和穆斯林世界傳去的。
那時以前，希臘人已提出一種理論體系，該體系認(rèn)為有四種基本元素——土、火、氣、水，它們以循環(huán)的方式依次轉(zhuǎn)化18世紀(jì)期間，大部分注意力集中在燃燒問題上——物質(zhì)燃燒時會發(fā)生些什么呢？由于物質(zhì)消失在煙和火焰中、留下了灰燼，人們斷定，無論如何，在燃燒過程中有某種東西釋放出來。這種東西長期被稱為硫，并被賦予燃素即火的要素的名稱。在對氣體的研究揭示出空氣是一種較向來所想象的要復(fù)雜得多的物質(zhì)以前，這觀念一直支配著化學(xué)思想?？茖W(xué)家們被吸引到氣體問題上，是由于礦井和沼澤中存在著能用氣泡加以收集并能燃燒的易燃空氣。早在1755年，愛丁堡的約瑟夫·布萊克就通過加熱石灰石而成功地分離出二氧化碳。然后，1781年，亨利·卡文迪什證明水是由兩份氫和一份氧組成。接著，約瑟夫·普里斯特利（1733－1804年）又取得重要進(jìn)展；他分離出氧，并證明正是氧元素在燃燒和呼吸中被消耗。他還進(jìn)一步證明，在日光下，綠色植物從它們吸收的二氧化碳中分解出氧。從而，他解決了由產(chǎn)氧的植物與產(chǎn)二氧化碳的動物的平衡引起的碳循環(huán)的問題。
從氣體研究工作中引出完備結(jié)論的是杰出的化學(xué)家安托萬·洛朗·拉瓦錫（1743-1794年），他在法國革命期間犧牲于斷頭臺。拉瓦錫的典型的氧化實(shí)驗(yàn)非常簡單。他將汞放在一個裝有空氣的密封罐子里加熱，發(fā)現(xiàn)他得到了氧化汞，并發(fā)現(xiàn)空氣的量減少了五分之一，亦即失去了空氣中氧的成分。然后，拉瓦錫加熱氧化汞，再一次獲得汞加氧。他極仔細(xì)地稱其所有物質(zhì)的重量，發(fā)現(xiàn)每道步驟后失去或獲得的重量等于燃燒過程中增加或減去的氧的重量。因而，他能摒棄傳統(tǒng)的燃索說，用其著名的平衡原理來取代。
我們可以規(guī)定這樣一個無可否認(rèn)的原理：在技術(shù)和自然界的全部活動中，沒有什么東西被創(chuàng)造出來；在實(shí)驗(yàn)以前和實(shí)驗(yàn)以后，存在著同樣分量的物質(zhì)；種種元素的質(zhì)量和分量正好依然如故；除了這些元素的結(jié)合方面的變化和改變以外，沒產(chǎn)生什么東西。
這樣，拉瓦錫使化學(xué)先前的所有混亂現(xiàn)象變?yōu)橐粭l元素結(jié)合定律。他在自己于1789年出版的教科書《化學(xué)大綱》中，提供了至今仍被使用的全新的術(shù)語。拉瓦錫將化學(xué)安置在堅固的科學(xué)基礎(chǔ)上，因此，他的后繼者知道了他們正在做什么、正在朝哪里進(jìn)發(fā)。
在拉瓦錫的后繼者當(dāng)中，杰出人物要數(shù)約翰·道爾頓（1766-1844年）和瑞典化學(xué)家喬恩斯.雅各布.貝采利烏斯（1779-1848年）。道爾頓正式提出了有關(guān)物質(zhì)的原子論（氧原子與氫原子結(jié)合而形成水);貝采利烏斯通過把電流應(yīng)用于化合物、將它們電解（金屬移向陰極，非金屬移向陽極），分離出許多新元素。貝采利烏斯還將近代符號系統(tǒng)引入化學(xué)，從而極大地促進(jìn)了化學(xué)工作。他利用諸元素的拉丁名字的第一個字母或前兩個字母作為元素的符號。
19世紀(jì)的另一重要進(jìn)步是出現(xiàn)了有機(jī)化學(xué)。原來，化學(xué)家們認(rèn)為有機(jī)化合物——由生物產(chǎn)生的碳?xì)浠衔铩怯梢环N"生命力"以某種方式控制的。但是，隨著化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)有機(jī)化合物能用合成法合成，這一看法被拋棄了。1828年，弗里德里?！ぞS勒取得了第一個成功，合成了見于尿中的有機(jī)物質(zhì)尿素。他沒有借助于腎，是通過普通的化學(xué)方法從無機(jī)化合物中獲得尿素。他的朋友賈斯特斯·馮·李比希（1803-1873年）做了非常寶貴的工作，他證明植物從土壤中攝取的養(yǎng)料是由氮、磷酸鹽和鹽組成的。因而，他能制備出他曾用來使一塊荒地肥沃并成為多產(chǎn)的園圃的化合物，為大規(guī)模的肥料工業(yè)的發(fā)展掃清了道路。
對工業(yè)的另一重要貢獻(xiàn)由英國化學(xué)家威廉·亨利·珀金（1838－1907年）作出。1856年，他在尋找奎寧的代用品時，偶然發(fā)現(xiàn)了第一種人造苯胺染料——品紅。他的發(fā)現(xiàn)在英國受到忽視；在英國，化學(xué)仍僅僅是少數(shù)人的業(yè)余消遣，化學(xué)行業(yè)以"注重實(shí)際"而自豪。然而，德國工業(yè)界較關(guān)心科學(xué)的廠長們看出，珀金的發(fā)現(xiàn)能為氣體工業(yè)一向作為廢品的煤焦油提供一條寶貴的出路。由于他們資助這項(xiàng)研究，許多合成染料給制造出來，提供了巨大的利潤。到第一次世界大戰(zhàn)時，德國人已擁有世界上最先進(jìn)的化學(xué)工業(yè)，實(shí)際壟斷了合成染料的生產(chǎn)。
對工業(yè)來說，同樣重要的是法國杰出的化學(xué)家路易·巴斯德（1822-1895年）的工作。他在里爾大學(xué)工作期間，當(dāng)?shù)鼐茝S老板曾紛紛向他請求幫助，因?yàn)樗麄冊趶奶鸩酥刑崛∫掖紩r遇到了麻煩——果漿往往莫名其妙地變壞了。巴斯德沒有找到化學(xué)上的解釋，就用顯微鏡檢查麥芽漿，發(fā)現(xiàn)上面滿是奇怪的、伸長的生長物，而未受損害的麥芽漿上則是圓的小球。通過實(shí)驗(yàn)室證明，他指出了如何才能控制這些有害的生長物、阻止它們妨礙發(fā)酵。由于這一經(jīng)歷，他做了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，使他能駁斥傳統(tǒng)的生物自然發(fā)生說，提出現(xiàn)在公認(rèn)的生源論——生物只能通過生物的繁殖產(chǎn)生——來取代。為了證實(shí)生源論，他指出，通過排除空氣中看不見的微生物，能夠使肉體物質(zhì)和植物性物質(zhì)不腐敗。這一點(diǎn)后來成為大規(guī)模的罐頭食品制造工業(yè)的基礎(chǔ)。
1865年，巴斯德接受了一個更艱巨的任務(wù)。法國蒸蒸日上的絲綢工業(yè)由于蠶的一種神秘的疾病而正遭到毀滅的威脅。當(dāng)巴斯德開始調(diào)查研究時，他并不知道蠶是什么東西，也不知道一條丑陋的毛蟲以后會變成一只美麗的蛾。但是，經(jīng)過一段時期的深入細(xì)致的探究，他發(fā)現(xiàn)疾病是由生活、成長在蠶體內(nèi)的一種微生物引起的。他很快找到了治療辦法，絲綢工業(yè)得救了。巴斯德接著為家畜的炭疽病、特別驚人的是為人的狂犬病制備血清。此外，由于他的疾病病菌說的普及，人們采取了衛(wèi)生預(yù)防措施，使有可能控制由來已久的災(zāi)禍——傷寒、白喉、霍亂、鼠疫和瘧疾。這些醫(yī)學(xué)上的進(jìn)步產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，首先是在歐洲，然后是在全世界，導(dǎo)致人口迅速增長。
五、生物學(xué)革命，1850-1914年
正如牛頓因發(fā)現(xiàn)支配宇宙中的物體的定律而統(tǒng)治17世紀(jì)的科學(xué)那樣，查爾斯·達(dá)爾文（1809-1882年）因發(fā)現(xiàn)支配人類本身進(jìn)化的規(guī)律而統(tǒng)治19世紀(jì)的科學(xué)。
然而，進(jìn)化的思想對達(dá)爾文來說，決不是新的：在他以前，這思想已被提出并應(yīng)用于科學(xué)的各領(lǐng)域。讓·德·拉馬克（1744－1829年）較早時候就已向一種傳統(tǒng)的觀念挑戰(zhàn)；這種觀念認(rèn)為，一度被創(chuàng)造出來、此后一直存在下去的物種具有不可改變的穩(wěn)定性。拉馬克想象有一種從蠕蟲到人類的全面進(jìn)化，并試圖用獲得性理論來解釋這一進(jìn)化過程。馬由于需要迅跑而獲得敏捷的腿，長頸鹿由于需要吃高處的樹枝而獲得長脖子。任何這類身體上的變化通過遺傳過程被傳下去，成為下一代的起點(diǎn)。
拉馬克以后，還有查爾斯·賴統(tǒng)地出版了有名的《地質(zhì)學(xué)原理，三卷（1830-1833年），普及了有關(guān)地球表面的形成的"均變論"或漸變論。以往，人們一向認(rèn)為地球表面是由過去的災(zāi)變?nèi)缁鹕?、地震和洪水等造成的。存在于高山地區(qū)的海貝被簡便地認(rèn)為是挪亞時的洪水留下的。相反，賴爾認(rèn)為，現(xiàn)在的地球表面是億萬年間諸如冰蝕、風(fēng)和水的侵蝕、冰凍和融化之類的地質(zhì)力量活動的產(chǎn)物。
當(dāng)時，進(jìn)化的思想不但在自然科學(xué)中，而且在社會科學(xué)中也是突出的。從19世紀(jì)40年代起，卡爾·馬克思就寫道，所有社會制度都處于不斷的變化過程中。自人類有史以來，一種社會已讓位于另一種社會——原始的部落制讓位于古代的奴隸制、奴隸制讓位封建農(nóng)奴制、農(nóng)奴制讓位于現(xiàn)代資本主義制度，所以，他滿懷信心地預(yù)言，資本主義制度將讓位于未來的社會主義制度。那時，有影響得多的是赫伯特·斯賓塞（1820-1903年）提出的包括一切的進(jìn)化學(xué)說。他將其學(xué)說應(yīng)用于所有的事物，包括物質(zhì)的、生物學(xué)的、文化的和社會的。斯賓塞在1857年發(fā)表的《進(jìn)步：其規(guī)律及原因》一書中寫道，"無論是在社會的發(fā)展中還是在政治、制造業(yè)、商業(yè)、語言、文學(xué)、科學(xué)及藝術(shù)的發(fā)展中，這種由簡單經(jīng)過連續(xù)的變異而進(jìn)入復(fù)雜的同樣的進(jìn)化始終保持著。"
這就是達(dá)爾文創(chuàng)立其劃時代的理論時的環(huán)境。達(dá)爾文出生于一個在他以前已有兩代人顯露科學(xué)才能機(jī)他起又有兩代人顯露科學(xué)才能）的家庭。他上劍橋大學(xué)時，將時間更多地不是用在學(xué)習(xí) 上，而是花費(fèi)在收集和研究動物及昆蟲方面。有位教授認(rèn)識到他的潛力，推薦他到政府的即將開始環(huán)球科學(xué)考察的"比格爾號"船上當(dāng)不拿薪水的博物學(xué)家。這次遠(yuǎn)航從1830年持續(xù)到1836年；遠(yuǎn)航期間，達(dá)爾文對在個別物種身上觀察到的許多變異印象極深。例如，在與世隔絕的加拉帕戈斯群島上，他發(fā)現(xiàn)了一些顯然是起源于在大陸 的祖先但不知怎么地已漸漸變得不同的物種。這一點(diǎn)粉碎了古老的物種不變論，但是，變異是怎么發(fā)生以及為什么會發(fā)生的問題仍未得到解答。
考察回來的兩年后，他認(rèn)托馬斯·馬爾薩斯寫的一本書中得到了啟示；馬爾薩斯在那本書中提出了一種理論：如果不消除過剩的人口，人口要比食物增長得快。
1838年10月，我為了消遣而偶然讀到了馬爾薩斯的人口論，而我由于長期不斷觀察動植物的習(xí)慣，對這種到處都在進(jìn)行看的生存斗爭，思想上早就容易接受，現(xiàn)在讀了這本書立刻使我想起，在這些情況下，有利的變異常常容易保存，而不利的變異就常常容易消滅。它的結(jié)果就會形成新的物種。這樣我終于得到一個能夠說明進(jìn)化作用的學(xué)說了。
達(dá)爾文以其通常的謹(jǐn)慎和不辭勞苦的細(xì)心發(fā)展這一學(xué)說。1839年，他開始擬草稿；3年后，它仍僅僅是一份用鉛筆寫成的35頁的提綱。到1844年，他已將它擴(kuò)展成230頁的論文。那年，他給一位朋友寫信說：
……我己閱讀了大量的農(nóng)藝和園藝方面的書，從未停止過搜集事實(shí)。終于來了一點(diǎn)光明，我?guī)缀醮_信（和我開始對的看法完全相反）物種并不是（這就象供認(rèn)一件謀殺罪似的）永遠(yuǎn)不變的。上帝不讓我相信拉馬克的一個"進(jìn)步的趨向"、"源于動物的緩慢的意欲的適應(yīng)"之類的廢話。但是，我得出的結(jié)論并非全然不同于他的結(jié)論，只是更換的方法完全不同于他的。我想我已發(fā)現(xiàn)（這里是推測?。┪锓N微妙地適應(yīng)各種結(jié)局的簡單方式。
然而，達(dá)爾文仍不能使自己發(fā)表其研究結(jié)果。他繼續(xù)進(jìn)一步按集證據(jù)，直到1858年收到另一位博物學(xué)家艾爾弗雷德·拉塞爾·華萊土（1823-1913年）的一封驚人的信時。華萊士曾居住巴西和荷屬東印度群島多年，在那些地方吸收了極大量的動物學(xué)知識。1858年2月，當(dāng)他在摩鹿加群島的特爾納特島上患瘧疾臥床 休息時，他想到了他也讀過的馬爾薩斯的著作，突然，最適者生存是實(shí)現(xiàn)進(jìn)化的途徑這一念頭在他腦子里掠過。華萊士的脾性和達(dá)爾文完全不同，他立即將自己的思想訴諸文字。當(dāng)天夜里，盡管仍受著發(fā)燒的折磨，他還是起草了自己的新學(xué)說。以后兩晚，他將它寫成文章，然后寄給了達(dá)爾文；他與達(dá)爾文是經(jīng)常通信的。
1858年6月，達(dá)爾文收到了這份手稿；他因讀到的是一份他已寫成的東西的概要，驚呆了。"我從未見過比這更驚人的巧合"，他給查爾斯·賴爾去信說，"即使華萊士已得到我在1842年寫下的手稿，他也不可能寫出比這更好的簡短提要！甚至他的話現(xiàn)在可放在我每章的上端。"達(dá)爾文對于公布自己的研究成果一事不再猶豫了。1858年7月1日，他在倫敦向?qū)W會宣讀他自己的論文和華萊土的論文，所謂達(dá)爾文的進(jìn)化假說給提出來了。達(dá)爾文在他于1859年出版的主要著作《物種起源：借助于自然選擇即生存斗爭中的適者生存》中更詳細(xì)地闡述了自己的思想。
達(dá)爾文的主要論點(diǎn)——他的進(jìn)化學(xué)說——是，處于現(xiàn)在各種不同形式中的動植物種類不是作為單獨(dú)的、特殊的創(chuàng)造行為的結(jié)果而固定不變的，而是有共同的原始起源的、不同的、變化中的自然結(jié)果。達(dá)爾文認(rèn)為，變異借以發(fā)生的主要方式是"自然選擇"。他將這一過程闡釋如下：
因?yàn)樗a(chǎn)生的每一物種的個體比可能生存的多的多，遂各生物間便經(jīng)常不斷地發(fā)生生存斗爭，所以，任何生物如果能以任何方式發(fā)生縱然微小但有利于自己的變異，它在復(fù)雜的而且時常變化的生活條件下，將會獲得較好的生存機(jī)會，因而它就自然地被選擇了。由于強(qiáng)有力的遺傳原理，任何被選擇的變種，將會繁殖它的新的和變異了的類型。
也許很難把自然界中所有的變種都設(shè)想力似乎是象"自然選擇"所提供的那樣一個不規(guī)則的、緩慢的變化過程的產(chǎn)物。不過，統(tǒng)計學(xué)上的計算結(jié)果表明，即使一次突變僅僅導(dǎo)致百分之一的較好的生存機(jī)會，它也會使一個物種經(jīng)歷100世代以后有為數(shù)一半的個體發(fā)生了突變。換句話說，即使101個發(fā)生過突變的個體活下來后有100個失去了突變，突變?nèi)詴谏飳W(xué)上所說的短時間內(nèi)傳遍該物種。一種具有淺顏色和深顏色的小蛾子為"自然選擇"是如何起作用提供了一個具體例子。人們已注意到，在淺色的樺樹林里，淺色種類的蛾通常是深色種類的蛾的6倍；相反，在深色的松樹林，深色種類的蛾通常為淺色種類的蛾的16倍。從這兩種樹林中鳥類的身上遺留下來的蛾翅膀的顏色上，也可找到"自然選擇"如何起作用的證據(jù)。
達(dá)爾文的學(xué)說雖然在后來的研究基礎(chǔ)上得到了詳細(xì)修改，但其要點(diǎn)實(shí)際上已為現(xiàn)在所有的科學(xué)家所接受。1958年7月1日，在慶祝達(dá)爾文發(fā)表其論文一百周年的大會上，英國杰出的科學(xué)家加文·德比爾爵士稱贊道："進(jìn)化的事實(shí)如今已普遍地為所有有資格發(fā)表意見的人所承認(rèn)，進(jìn)化的作用過程大體上已闡明。自然選擇的理論已建立在非常堅固的基礎(chǔ)上，因此，現(xiàn)代的工作只不過是進(jìn)一步證實(shí)這一理論，盡管隨著知識的增加而需對它作新的表述。"
然而，達(dá)爾文的學(xué)說在他生前遠(yuǎn)沒有被普遍接受。確實(shí)，它由于當(dāng)時幾位杰出的科學(xué)家的研究和著作而得到加強(qiáng)。地質(zhì)學(xué)家查爾斯·賴爾在他于1863年發(fā)表的《人類的古代》一書中接受了達(dá)爾文主義。兩位最主要的植物學(xué)家——英國基尤植物園的主任約瑟夫·胡 克爵士和哈佛大學(xué)教授阿薩·格雷也成為達(dá)爾文主義者。在達(dá)爾文主義的最熱烈的擁護(hù)者當(dāng)中，還有兩位著名的生物學(xué)家——德國人恩斯特·?？藸柡陀送旭R斯·赫胥黎，后者稱自己為"達(dá)爾文的斗犬"。
但是，在某些方面，特別是在教士中間，卻存在著激烈的反對。這是可理解的，因?yàn)檎缫酝绨啄岬奶煳膶W(xué)體系廢除了地球在宇宙中的中心地位一樣，達(dá)爾文主義似乎廢黜了人類在地球歷史上的中心地位。當(dāng)達(dá)爾文于1871年發(fā)表另一部著作《人類的由來》時，教士們自然得出如此結(jié)論。達(dá)爾文在這部著作中安排了人類與整個動物生活有關(guān)的證據(jù)，斷定"如果有誰不愿意象野蠻人那樣把自然界的各種現(xiàn)象看作是支離破碎的，那他就不再能相信人類是一個單獨(dú)的創(chuàng)造行為的成果"。也就是說，達(dá)爾文否認(rèn)了神的創(chuàng)造材為。由于他說人類起源于猴子，損害了人類的尊嚴(yán)、道德和宗教，他受到了不公正的譴責(zé)。本杰明·迪斯累里曾在嚴(yán)宣告：如果要在猿和天使之間作選擇，他將站在天使這一邊。
盡管達(dá)爾文主義受到宗教界和其他集團(tuán) 的敵視，它還是對西方社會有著深遠(yuǎn)的影響。根本原因在于它對最適者生存和生存斗爭的強(qiáng)調(diào)極妙地與時代傾向相適應(yīng)。例如，政治上，這是俾斯麥以血和鐵統(tǒng)一德國的時期。他在各國的民族主義贊美者認(rèn)為達(dá)爾文主義給了他們支持和正當(dāng)理由。他們認(rèn)為在政治活動中和在自然界一樣，最強(qiáng)有力者是得勝者，好戰(zhàn)的品質(zhì)決定誰將在國際"生存斗爭"中獲勝。經(jīng)濟(jì)生活中，這是自由 經(jīng)營和粗魯?shù)膫€人主義的時期。舒適的、心滿意足的上、中層階級激烈反對國家為促進(jìn)較大的社會平等而作出的任何干預(yù)。他們論證說，他們應(yīng)得到幸福和成功，因?yàn)樗麄円炎C明自己較無能的窮人更"適合"，而且，大公司對小公司的兼并是"生存斗爭"的一部分。19世紀(jì)后期也是殖民地擴(kuò)張的黃金時期，達(dá)爾文主義被用來為帝國主義辯護(hù)。有人爭辯說，殖民地是強(qiáng)國的繁榮和生存所必需的；還有人爭辯說，按照世間的成就判斷，諸土著民族軟弱、低劣，需要優(yōu)越的、較強(qiáng)大的歐洲人的保護(hù)和指導(dǎo)。
這種將達(dá)爾文的學(xué)說應(yīng)用到社會舞臺的做法，稱為社會達(dá)爾文主義。達(dá)爾文本人從沒想到他的研究結(jié)果會以這一方式被利用，更不用說有這種打算了。然而，事實(shí)仍然是，它們被如此地利用了；原因在于，它們似乎為當(dāng)時由于其他緣故而開始支配歐洲的唯物主義即現(xiàn)實(shí)政策提供了科學(xué)的支持。簡言之，達(dá)爾文主義合宜地與吉卜林的以下這句名言相一致：
有力量者應(yīng)該有所獲，
能有所獲者應(yīng)該保持住。
另一位英國作家希萊爾·貝洛克在提到歐洲人在非洲的地位時表達(dá)了同樣的觀點(diǎn)：
不管發(fā)生什么事，我們已得到
馬克沁機(jī)槍，而他們卻沒有。
六、結(jié)論
隨著19世紀(jì)的過去，科學(xué)成為西方社會的一個日益重要的部分。在19世紀(jì)初，科學(xué)仍處于經(jīng)濟(jì)生活和社會生活的邊緣。但是，到它為久已建立的工業(yè)作出基本貢獻(xiàn)的19世紀(jì)末，它正在創(chuàng)造全新的工業(yè)，正在不但深深地影響西方人的生活方式，并且深深地影響他們的思想方式。此外，由科學(xué)革命造成的這種變化還以無數(shù)方式直接和間接地影響整個世界。科學(xué)使歐洲在技術(shù)上對世界的霸權(quán)成為可能，并在很大程度上決定了這一霸權(quán)的性質(zhì)和作用。科學(xué)還為19世紀(jì)西方在智力方面的優(yōu)勢提供了基礎(chǔ)。歐洲的藝術(shù)、宗教或哲學(xué)沒有給非西方民族以巨大影響，因?yàn)榉俏鞣矫褡逡言谶@些領(lǐng)域作出了類似的貢獻(xiàn)。但是，在科學(xué)和技術(shù)方面，就不存在如此的平等。只有西方掌握了自然界的種種秘密，并為了人類的物質(zhì)進(jìn)步而對它們進(jìn)行了利用。這是一個不可否認(rèn)、有說服力的事實(shí)。非西方人不再輕視歐洲人，不再將歐洲人看作碰巧在帆船和火器方面擁有某種優(yōu)勢的不文明的野蠻人。他們勉強(qiáng)地承認(rèn)了歐洲科學(xué)革命的意義。因此，從前的殖民地民族在今天的主要目標(biāo)是親自經(jīng)歷這場他們因偶然的歷史環(huán)境而錯過的獨(dú)特的革命。甚至在1914年以前，遙遠(yuǎn)的烏茲別克的一位土著民族主義領(lǐng)袖已勸告他的人民要求助于科學(xué)，將科學(xué)作為恢復(fù)他們自由 的唯一手段。
科學(xué)是一個政府欣欣向榮的原因?？茖W(xué)是一個民族進(jìn)步的起因?？茖W(xué)是那種非常強(qiáng)有力的手段；科學(xué)的存在使野蠻的美洲人上升到他們現(xiàn)在所據(jù)的很高的地位、擁有力量，科學(xué)的缺乏使波斯人淪于他們現(xiàn)在所處的低下地位、蒙受恥辱。科學(xué)是使英國人成為印度、埃及、俾路支和阿拉伯半島部分地區(qū)的主人的手段，也是使俄國人當(dāng)上韃靼人、吉爾吉斯、突厥斯坦和高加索穆斯林的統(tǒng)治者的手段。最后，正是由于科學(xué)，土耳其遼闊的領(lǐng)土給移交 到外國人手中，法國的三色旗在非斯的伊斯蘭教徒頭上招展?！?
如果你們學(xué)習(xí) 當(dāng)代科學(xué)，你們將能夠制造電報機(jī)，鋪設(shè)鐵路，在20天內(nèi)把幾十萬名士兵從地球的一端運(yùn)送到另一端，……將能夠領(lǐng)會《古蘭經(jīng)》的秘密含義，為捍衛(wèi)伊斯蘭教制造步槍和大炮，把祖國從外國人手中解放出來……將能夠使我們民族擺脫異教徒的枷鎖，使伊斯蘭教恢復(fù)其早先的崇高地位。
杰出的歷史學(xué)家赫伯特·巴特菲爾德將科學(xué)革命的世界意義總結(jié)如下：
古代世界在其遺產(chǎn)被分散以前正在銀象科學(xué)革命那樣的事物發(fā)展的任何征兆似乎是不存在的；拜占庭帝國不顧其古典傳統(tǒng)的連續(xù)性、老是抓住古代思想并以巨大的變化中的力量予以改造的任何征兆似乎也是不存在的。因此，我們必須將科學(xué)革命意作是西方的一個創(chuàng)造性的產(chǎn)物——它取決于僅存在于西歐的一系列復(fù)雜的條件，在一定程度上或許還取決于大陸 這一半的生活和歷史中的某種能動性。因此，當(dāng)時不僅在其他因素中有一新因素被引入歷史，而且它是僅能生長的，并在其活動中發(fā)揮了多方面的作用，以致從一開始起它就自覺地?fù)?dān)任了一個指揮的角色，可以說，它開始控創(chuàng)了其他因素——正如中世紀(jì)的基督教滲透到生活和思想的每一角落后開始支配其他一切事物一樣。因此，當(dāng)我們談及在最近幾個世代中被傳入象日本那樣的東方國家的西方文明時，我們不是指希臘——羅馬哲學(xué)和人文主義者的思想，也不是指日本的基督教化，而是指在17世紀(jì)后半世紀(jì)開始改變西方面貌的科學(xué)、思想方式和文明的所有器具。
