Word文檔科學(xué)技術(shù)史-1.3古希臘羅馬的科學(xué)技術(shù)第三節(jié)古希臘羅馬的科學(xué)技術(shù)

3.1古希臘的自然哲學(xué)

希臘半島位于地中海的東北部，與兩河流域和埃及地區(qū)相距都不遠(yuǎn)，古希臘文化的起步因此得益不少。公元前五世紀(jì)希臘的奴隸制社會(huì)進(jìn)入了鼎盛時(shí)期。至公元前一世紀(jì)希臘人活動(dòng)的地域?yàn)榱_馬人所制服，古希臘文化的進(jìn)程從而結(jié)束：在這數(shù)百年間，希臘人所制造的文化可以作為奴隸制社會(huì)富強(qiáng)時(shí)期的代表，并且對(duì)日后的科學(xué)進(jìn)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

一、自然哲學(xué)

古希臘人的聰慧才智不僅表現(xiàn)在各種技藝上，更突出的是在理性思維方面。奴隸制的經(jīng)濟(jì)富強(qiáng)，使得一些有充分“閑暇”的人長(zhǎng)于思索，消失了一批專事學(xué)術(shù)討論的學(xué)者，古希臘的城邦政治也有利于形成各不相同的學(xué)派，從而造就了一個(gè)百家爭(zhēng)鳴的局面，其中的自然哲學(xué)尤其值得留意。那時(shí)的哲學(xué)實(shí)際上是無(wú)所不包的學(xué)問(wèn)，自然哲學(xué)就是討論自然界各種問(wèn)題的學(xué)問(wèn)，所關(guān)懷的主要是世界萬(wàn)物本原和運(yùn)動(dòng)變化的基本規(guī)律等問(wèn)題。古希臘的自然哲學(xué)豐富多彩，與后世自然科學(xué)的形成和進(jìn)展有著很深的淵源關(guān)系。

古希臘最早消失的哲學(xué)派別是米利都派。這個(gè)派別主見(jiàn)世界萬(wàn)物都是由一種原初的物質(zhì)變化而來(lái)的，其中，有人說(shuō)這種原初物質(zhì)是“水”，又有人說(shuō)是“氣”，還有人說(shuō)是一種他自己也沒(méi)說(shuō)清晰的物質(zhì)“無(wú)定”。他們的說(shuō)法雖然不符合實(shí)際，但是他們認(rèn)定萬(wàn)物皆由物演化而來(lái)，這無(wú)疑有樂(lè)觀的意義。

但是，一種單純的物質(zhì)如何能演化出如此豐富多彩的世界萬(wàn)物來(lái)呢?這當(dāng)然是個(gè)難以回答的難題.于是有人提出了另外一些想法。以畢達(dá)戈拉（PythagorasofSamos,約公元前580～前500)為代表的派別認(rèn)為，作為萬(wàn)物本原的應(yīng)當(dāng)不是任何一種詳細(xì)的物而又為萬(wàn)物所具有的、可以精確?????熟悉的東西。他們說(shuō)這種東西就是“數(shù)”。他們所說(shuō)的“數(shù)”是1，2，3，4，。這樣能夠數(shù)得出來(lái)的無(wú)窮的系列。他們認(rèn)為，數(shù)不僅是萬(wàn)物的本原，而且打算著萬(wàn)物的性質(zhì)和狀態(tài)，萬(wàn)物的運(yùn)動(dòng)變化也都聽(tīng)從數(shù)。我們現(xiàn)在知道，數(shù)其實(shí)只是物的屬性，畢達(dá)戈拉派把物和數(shù)的關(guān)系弄顛倒了。不過(guò)，畢達(dá)戈拉派重視數(shù)的思想，把世界上的一切都看作是可以用數(shù)來(lái)表述的秩序的觀念，在科學(xué)進(jìn)展史上有著極為重要的影響。

稍后的赫拉克利特(HerakleitosofEphesos，約公元前540～前470)則仍舊遵循著米利都派的思路，他說(shuō)世界萬(wàn)物的本原是“火”。他之所以提出這樣的看法，是由于他認(rèn)為“火”的性質(zhì)最活潑并且變化無(wú)定。他最有影響的論斷是“一切皆流，萬(wàn)物常新”，即萬(wàn)物永久處于運(yùn)動(dòng)變化之中。他的想法當(dāng)然也非常稚嫩，但是他的樸實(shí)的辯證法思想也深深地影響著后人。

把某一種物或者抽象的數(shù)看作是萬(wàn)物的本原并不都能使人們信服，于是恩培多克勒(EmpedoklesofAkragas，約公元前495～前435)，提出了“四根說(shuō)”。他認(rèn)為世界萬(wàn)物都是由水、火、土、氣這四種基本物質(zhì)所構(gòu)成，有如畫家用幾種顏色就能描繪出絢麗多彩的圖畫那樣。四根說(shuō)也就是早期的元素說(shuō)。大約與恩培多克勒同時(shí)，阿那克薩戈拉(AnaxagorasOfKlazomenai，約公元前500～前428)提出了另外一種說(shuō)法“種子說(shuō)”。他認(rèn)為構(gòu)成萬(wàn)物的是無(wú)限小的，種類又是無(wú)限多的“種子”。一些物由同類種子構(gòu)成，另一些物則由多種類種子所構(gòu)成，種子的結(jié)合與分別就是萬(wàn)物的變化。實(shí)物有生有滅，而種子則是永恒的。阿那克薩戈拉的說(shuō)法比前人進(jìn)了一步，但是那時(shí)人們普遍認(rèn)為“無(wú)限小”，就是“零”，說(shuō)“無(wú)限小”構(gòu)成萬(wàn)物，豈不是等于說(shuō)無(wú)中生有?很多人對(duì)此也不能接受。

隨后消失的“原子論”可以說(shuō)是古希臘自然哲學(xué)的最大成就之一。這個(gè)派別的創(chuàng)始人是留基波(Leukippos，約公元前500～前440)，主要闡述者是德謨克利特(DemokritosofAbdera，約公元前460一前370)和伊壁鳩魯(EpikourosofSamos，約公元前341～前270)。這個(gè)派別認(rèn)為世界萬(wàn)物都是由“原子”組成的。原子是肉眼所不能見(jiàn)的物質(zhì)微粒。原子自身是密實(shí)的，不行分割的，它在種類上和數(shù)量上都是無(wú)限的。永恒的運(yùn)動(dòng)是原子的本性，自然界中的一切變化的實(shí)質(zhì)就是原子的聚散和原子的運(yùn)動(dòng)。德謨克利特認(rèn)為原子的運(yùn)動(dòng)遵循著某種必定性，后來(lái)伊壁鳩魯又補(bǔ)充說(shuō)還存在著偶然性。在原子論者看來(lái)，整個(gè)世界由原子和虛空所構(gòu)成。所謂虛空就是不存在任何原子的肯定的空，那是原子運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)所。從這樣一種世界圖景動(dòng)身，原子論派的學(xué)者們?cè)诮忉屪匀滑F(xiàn)象上作過(guò)很多努力，有過(guò)很多猜想。古希臘的原子論仍不免于膚淺，原子論派對(duì)很多自然現(xiàn)象的說(shuō)明也并不正確，但古希臘原子論是現(xiàn)代原子學(xué)說(shuō)的前身，它的思維方式對(duì)后世也有極為深遠(yuǎn)的影響。

那時(shí)也有很多學(xué)者反對(duì)原子論，古希臘最聞名的學(xué)者亞里士多德(AristotelesofStageira，公元前384～前322)即是其中之一。他的理由之一是：宇宙間應(yīng)當(dāng)是處處布滿著物質(zhì)，原子論派所說(shuō)的肯定虛空不行能存在。關(guān)于世界萬(wàn)物的構(gòu)成，他所持的也是一種元素說(shuō)但與前人不同。他把月亮以下(包括地球和月亮)和月亮以上(包括太陽(yáng)和全部星辰)分成兩個(gè)截然不同的世界。他說(shuō)月亮以下的世界是由火、水、土、氣四種元素組成的。他認(rèn)為元素?zé)o非是一些人所感覺(jué)到的“性質(zhì)”的組合。他說(shuō)基本的性質(zhì)有四種，即冷和熱，干和濕，這四種性質(zhì)的不同組合就是四種元素，對(duì)于某一種元素來(lái)說(shuō)，要是它的性質(zhì)發(fā)生變化，它就轉(zhuǎn)化成另一種元素(參閱圖1)，所以在亞里士多德看來(lái)，月亮以上這個(gè)世界的元素是可以轉(zhuǎn)化的。至于月亮以上的世界則完全是另外一種狀況。那里只有一種元素，就是圣潔的“以太”，它組成了各種天體。以太永久不會(huì)變化，所以天體也永久不會(huì)變化，它們永恒不滅。他還認(rèn)為兩個(gè)世界的運(yùn)動(dòng)狀況也不相同。月亮以下的萬(wàn)物都有自己的“自然?位置”，即重物在下，輕物在上。要是它們的自然?位置被擾亂了，就要發(fā)生“自然?運(yùn)動(dòng)”，自然?運(yùn)動(dòng)都是趨向地心或遠(yuǎn)離地心(他認(rèn)為地心就是宇宙的中心)的直線運(yùn)動(dòng)，是有始有終的。月亮以上則完全不同，那里的運(yùn)動(dòng)只有圓周運(yùn)動(dòng)，并且是無(wú)始無(wú)終的，其動(dòng)力來(lái)自自身不動(dòng)的“第—推動(dòng)者”(也就是神靈)。亞里士多德的學(xué)說(shuō)比他的前人精細(xì)，卻充斥著神奇顏色，我們?cè)谙挛膶⒖吹剿a(chǎn)生的影響。

從上述可大略看到古希臘學(xué)者從不同的角度以不同的方式所描繪的世界圖景。這里既不乏天才的猜想，也包含了虛妄的臆想。但不論如何，這些早期思想家們的努力都給了后人以極大的啟示，深深地影響著后人對(duì)自然界的熟悉。

古希臘的學(xué)者們不僅試圖對(duì)自然界的整體作出哲學(xué)上的解釋，他們還在數(shù)學(xué)和很多自然科學(xué)領(lǐng)域取得了一系列成就。

科學(xué)技術(shù)學(xué)問(wèn)數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)古希臘的數(shù)學(xué)成就與畢達(dá)戈拉派的數(shù)理思想直接相關(guān)，他們的主要愛(ài)好集中在幾何學(xué)方面。畢達(dá)戈拉派沒(méi)有留下任何數(shù)學(xué)著作，據(jù)傳他們已經(jīng)證明白幾何學(xué)中關(guān)于平行線、三角形、圓、球和多面體的很多定理，包括勾股定理在內(nèi)。不過(guò)，假如說(shuō)他們作出了有如后來(lái)那樣嚴(yán)格的證明就不大可信了。

古希臘后期的歐幾里得(EukleidesofAlexandria，活躍于公元前300年前后，生卒年月不詳)是初等幾何學(xué)的集大成者，他的《幾何原本》一書(shū)全面地總結(jié)了以往的幾何學(xué)學(xué)問(wèn)并使之條理化。他從他認(rèn)為不證自明的五條公理和五條公設(shè)動(dòng)身，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的規(guī)律推理，把幾何學(xué)組織成一個(gè)理論體系，被后世稱為“歐氏幾何學(xué)”，幾何學(xué)作為一門學(xué)科從今確立，成為古代進(jìn)展最為成熟的學(xué)科。這部著作還有系統(tǒng)地討論“數(shù)”的“數(shù)論”的內(nèi)容。也成為數(shù)論討論的發(fā)端。《幾何原本》的影響之大是歷史上所罕見(jiàn)的，直至19世紀(jì)它仍舊是西方數(shù)學(xué)的基本教材。

其后的阿基米德(Archimedes，公元前287～前212)也是古希臘聞名的數(shù)學(xué)家。他的學(xué)術(shù)風(fēng)格與前人不盡相同，他更關(guān)注數(shù)學(xué)的有用性，同時(shí)在規(guī)律論證上比前人更加嚴(yán)密。阿基米德討論了很多比較簡(jiǎn)單的幾何圖形的面積和體積的計(jì)算方法。在計(jì)算圓面積和螺線(ρ＝αθ)所圍面積時(shí)運(yùn)用的窮竭法，實(shí)際上是微積分方法的先聲。

再稍后的阿波羅尼(ApolloniosofPerga，約公元前262～前190)在數(shù)學(xué)方面的突出貢獻(xiàn)在于圓錐曲線的討論上。他的《圓錐曲線》一書(shū)被認(rèn)為是古代最杰出的數(shù)學(xué)著作之一。

天文學(xué)問(wèn)與世界上其它地區(qū)一樣，古希臘人也需要制定自己的歷法，也有自己的星占術(shù)，為此他們也得觀測(cè)天象。不過(guò)，注意數(shù)理的希臘人在天文方面的愛(ài)好更集中在宇宙模型的構(gòu)思上。

最先開(kāi)頭宇宙模型討論的自然就是畢達(dá)戈拉派。據(jù)說(shuō)他們?cè)腥藰?gòu)想過(guò)一個(gè)包括十個(gè)天體的宇宙模型，由于他們認(rèn)為“十”這個(gè)數(shù)是最完善的，所以天體的數(shù)目必定是10個(gè)。他們又出于同樣的想法，認(rèn)為天體必定是作勻速沿圓周運(yùn)動(dòng)。畢達(dá)戈拉派的模型虛構(gòu)的成分甚多，沒(méi)有什么實(shí)際意義，后來(lái)也就被人們遺忘了，但是天體必作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的觀念卻長(zhǎng)期影響著后人。

歐多克索(EudoxosofCnidos，公元前408？～前355)可能是世界上最早試圖建立與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)盡量相符的宇宙模型的人。歐多克索和大多數(shù)古人一樣，認(rèn)為地球是宇宙的中心。他構(gòu)想了一個(gè)現(xiàn)在可以稱之為“以地球?yàn)橹行牡耐臍佑钪婺Ｐ汀?。他最大的難題是日月視運(yùn)動(dòng)的不勻稱性與行星視運(yùn)動(dòng)更為簡(jiǎn)單的行為。因此他的模型總共有27個(gè)同心球之多。雖然他費(fèi)盡心機(jī)，他的模型與日月運(yùn)行的狀況較為符合，但對(duì)行星運(yùn)行的描述卻很不勝利。亞里士多德曾試圖改進(jìn)這個(gè)模型，他把同心球增加到55個(gè)之多，仍舊得不到令人滿足的結(jié)果。原先歐多克索只是把那些同心球看作是幾何學(xué)上的設(shè)想，亞里士多德卻把它們說(shuō)成是實(shí)在的透亮?????球體。

上文提到的阿波羅尼在天文學(xué)方面也有重要貢獻(xiàn)。他對(duì)宇宙模型的思索走出了另外的路子。他設(shè)想天體不附著在任何東西之上，而是在宇宙中肯定的軌道上運(yùn)行，這在當(dāng)時(shí)無(wú)疑是大膽的創(chuàng)見(jiàn)。他的宇宙模型我們現(xiàn)在已不得而知，我們只知道他的后繼者伊巴谷(HipparchosofNicaea，約公元前190～前120)的工作。伊巴谷所建立的模型可以稱為“本輪—均輪模型”。他也認(rèn)為地球是宇宙的中心。他設(shè)想恒星都在遠(yuǎn)離地球的天球之上，日月和行星則沿著各自的圓形軌道(本輪)勻速運(yùn)行，而它們的本輪的圓心又在圍繞地球的不同的圓形軌道(均輪)上勻速運(yùn)行。對(duì)于日、月來(lái)說(shuō)，它們?cè)诒据喩系倪\(yùn)轉(zhuǎn)方向與本輪中心在均輪上的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反而速度相同；對(duì)于行星來(lái)說(shuō)，它們?cè)诒据喩系倪\(yùn)轉(zhuǎn)方向與本輪中心在均輪上的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同而速度各異(參閱圖2)。此后人們連續(xù)改進(jìn)這個(gè)模型，最勝利的是二百多年后的羅馬入托勒密(ClaudiusPtolemaios，約公元85～168)。他的模型又增加了很多輪子，以至于共有輪子80個(gè)之多。他的模型已與實(shí)際觀測(cè)符合的相當(dāng)好，因而在西方被奉行了一千多年，到16世紀(jì)才為人們所舍棄。

物理學(xué)問(wèn)古希臘人對(duì)物理現(xiàn)象的討論以亞里士多德的工作最為系統(tǒng)，影響也最大。他的《物理學(xué)》一書(shū)可以說(shuō)是世界上最早的物理學(xué)著作，不過(guò)那時(shí)的“物理”概念與現(xiàn)時(shí)并不相同，其內(nèi)涵要廣泛得多。亞里士多德所爭(zhēng)論的物理問(wèn)題涉及到時(shí)間、空間以及一些力學(xué)現(xiàn)象。關(guān)于時(shí)間，他說(shuō)“一切變化和一切運(yùn)動(dòng)皆在時(shí)間里”，時(shí)間“是使運(yùn)動(dòng)成為可以計(jì)數(shù)的東西”，“在任何地方，同時(shí)的時(shí)間都是同一的”。關(guān)于空間，他說(shuō)“空間乃是一切事物(假如它是這事物的空間的話)的直接包圍者，而又不是該事物的部分”，“空間是不能移動(dòng)的容器”。他堅(jiān)持認(rèn)為宇宙只有一個(gè)中心，地球的中心就是宇宙的中心，所以在他看來(lái)空間是有明確的上下之分的，因而有前述的“自然?位置”和“自然?運(yùn)動(dòng)”之說(shuō)。他認(rèn)為物體的非自然?運(yùn)動(dòng)必需有外力的推動(dòng)，這是由于空間里必定布滿著介質(zhì)，物體在空間中運(yùn)動(dòng)必需克服介質(zhì)的阻力。他說(shuō)物體運(yùn)動(dòng)的快慢與它所受外力的大小成正比而與它所受阻力的大小成反比。假如外力停止作用，物體的運(yùn)動(dòng)也就馬上終止。大小不同的重物自由下落(自然?運(yùn)動(dòng))沖開(kāi)介質(zhì)的力氣大小不同，所以較重的物體下落較快，較輕的物體下落較慢。亞里士多德的這些說(shuō)法純粹是他的直觀想象和規(guī)律推理，并無(wú)任何試驗(yàn)作為依據(jù)，那時(shí)人們也還沒(méi)有“科學(xué)試驗(yàn)”的思想。亞里士多德的工作給了后人很多啟發(fā)，但是他這些結(jié)論基本上是錯(cuò)誤的。他的錯(cuò)誤曾經(jīng)長(zhǎng)期地禁錮著人們的頭腦，后來(lái)才漸漸被打破。

其后的阿基米德也討論過(guò)一些力學(xué)現(xiàn)象，正如他在數(shù)學(xué)方面的工作那樣，他比較注意實(shí)際。他經(jīng)過(guò)認(rèn)真的觀看和嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理，弄清晰了杠桿原理和浮力定律，還解決了很多外形簡(jiǎn)單的物體求重心的問(wèn)題。他的討論方法已接近現(xiàn)代的討論方法，被后人譽(yù)為“力學(xué)之父”。

古希臘人對(duì)光現(xiàn)象也有所討論。精通幾何學(xué)的歐幾里得以幾何學(xué)的方法討論光學(xué)現(xiàn)象，從而開(kāi)創(chuàng)了“幾何光學(xué)”。他已基本上弄清了光的反射定律，知道光的入射角與反射角相等。他也討論過(guò)光的折射現(xiàn)象，但沒(méi)有弄清晰折射的規(guī)律。

地理學(xué)問(wèn)古希臘人活動(dòng)的地域?qū)掗煟中枰c外界保持廣泛的聯(lián)系，地理學(xué)問(wèn)對(duì)他們來(lái)說(shuō)當(dāng)然非常重要。那時(shí)要知道兩個(gè)地點(diǎn)的距離遇到一個(gè)大難題。要是兩地相距較遠(yuǎn)，又有山岳或海洋等簡(jiǎn)單地形的阻隔，兩地的距離就難以實(shí)測(cè)。歐多克索想出了極好的方法，就是先以天文測(cè)量的方法測(cè)定各個(gè)地點(diǎn)在地球上的位置，然后計(jì)算它們之間的距離。把測(cè)地的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為測(cè)天的問(wèn)題，這的確是大膽的創(chuàng)見(jiàn)，在理論上和實(shí)踐上都有重大意義。古希臘后期聞名學(xué)者厄拉多塞(EratosthenesofCyrene，約公元前273～前192)遵循這個(gè)想法做了很多工作。他曾試測(cè)過(guò)地球的周長(zhǎng)，他的方法如圖3所示。假定S和A為地球同一子午線上的兩個(gè)地點(diǎn)，當(dāng)太陽(yáng)正射S時(shí)，可在A點(diǎn)測(cè)得∠Z，因∠Z＝∠SOA，生物學(xué)問(wèn)上文已述及，亞里士多德在物理學(xué)上的工作很不勝利，但是他對(duì)生物的討論卻有較好的成果，其重要緣由之一，在于他討論物理現(xiàn)象時(shí)主要是主觀臆斷，而對(duì)生物討論上則是基于實(shí)際觀看。此時(shí)生物討論的首要任務(wù)是收集和整理資料，亞里士多德所做的正是這件事情。他討論過(guò)大約500種動(dòng)物，至少對(duì)其中的50種作過(guò)解剖觀看。他對(duì)所知?jiǎng)游镒髁朔诸?，他的分類方法共?種之多，表明他對(duì)自己的分類法沒(méi)有充分的把握。其中的“級(jí)進(jìn)分類”是大體上根據(jù)生物進(jìn)化的挨次來(lái)排列的，還留意到等級(jí)間的連續(xù)性。不過(guò)他并沒(méi)有生物進(jìn)化的思想，相反地，他認(rèn)為生物的序列是退化的表現(xiàn)，他所說(shuō)的退化是“靈魂”的退化。盡管他的分類存在著很多問(wèn)題，他的思想也遠(yuǎn)離實(shí)際，但是他開(kāi)了生物分類的先河。后來(lái)他的同學(xué)又對(duì)植物作了分類。這些都說(shuō)明此時(shí)人們的生物學(xué)問(wèn)已相當(dāng)豐富了。

醫(yī)學(xué)和人體生理學(xué)問(wèn)屬于畢達(dá)戈拉派的阿爾克邁翁(Alk-malonofCrotona，公元前6～前5世紀(jì)間)被稱為古希臘的“醫(yī)學(xué)之父”。他主見(jiàn)醫(yī)學(xué)的討論應(yīng)當(dāng)重視哲理，認(rèn)為人體的健康就是體內(nèi)各種物質(zhì)的和諧。他特殊重視解剖，這與原子論派的思想是全都的。據(jù)說(shuō)他在解剖中發(fā)覺(jué)了視覺(jué)神經(jīng)，發(fā)覺(jué)了聯(lián)系口腔和耳朵的咽鼓管，區(qū)分了動(dòng)脈和靜脈。他還正確地熟悉到思維的器官是腦而不是前人所說(shuō)的心。他說(shuō)人體是一個(gè)小宇宙，是大宇宙的縮影，此說(shuō)曾長(zhǎng)期影響著西方醫(yī)學(xué)界。

希波克拉底(HippokratesofCos，公元前460～前377?)是古希臘最聞名的醫(yī)生。他的主要觀點(diǎn)是：疾病是人體的自然過(guò)程，癥狀是人體對(duì)疾病的反應(yīng)，醫(yī)生的任務(wù)在于關(guān)心人體內(nèi)部的自然力氣戰(zhàn)勝疾病。他創(chuàng)立了曾在西方頗有影響的“四體液說(shuō)”，認(rèn)為人體和生命的基本元素是血液、粘液、黃膽汁和黑膽汁這四種體液，四種體液調(diào)和即為健康狀態(tài)，不調(diào)和便是生病。這明顯是元素說(shuō)思想在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的反映。

古希臘后期的埃拉西斯特拉圖斯(ErasistratosofCeos，活躍于公元前250年前后，生卒年月不詳)建立了一個(gè)人體生理活動(dòng)的“靈氣”模型，他的學(xué)說(shuō)后來(lái)漸漸演化成為古羅馬時(shí)期聞名醫(yī)學(xué)家蓋倫(GalensofPergamum，129～199)的“三靈氣說(shuō)”。蓋倫被認(rèn)為是試驗(yàn)生理學(xué)的奠基人，他曾作過(guò)生理解剖和一些生理試驗(yàn)，取得了一些成果。他的人體生理模型是這樣的：人自食物中所攝取的養(yǎng)分至肝臟內(nèi)變成靜脈血，靜脈血帶著“自然靈氣”經(jīng)心臟右側(cè)流向全身又沿原路返回；流經(jīng)心臟的靜脈血的一部分穿過(guò)心臟膈膜上的微細(xì)孔道進(jìn)入心臟左側(cè)，從那里流經(jīng)肺與空氣接觸并帶上“生命靈氣”轉(zhuǎn)變成為動(dòng)脈血，循動(dòng)脈流向全身也沿原路返回；流經(jīng)大腦的動(dòng)脈血中的生命靈氣又在那里轉(zhuǎn)變成“動(dòng)物靈氣”，動(dòng)物靈氣通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)支配全身的感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)。蓋倫的說(shuō)法在西方曾長(zhǎng)期占居統(tǒng)治地位，但是這個(gè)模型沒(méi)有血液循環(huán)的概念并且?guī)в泻芏嘁軠y(cè)成分，與實(shí)際相去甚遠(yuǎn)，不過(guò)這終究是企圖全面闡明人體生理的早期的嘗試。直到16世紀(jì)蓋倫的學(xué)說(shuō)才被人們所拋棄。

綜上所述，我們可以看到進(jìn)入奴隸制社會(huì)富強(qiáng)時(shí)期以后古希臘人制造了與以往何等不同的科學(xué)文化。雖然這時(shí)的很多學(xué)問(wèn)還非常稚嫩并且?jiàn)A雜著各種各樣的臆測(cè)，但是一些學(xué)問(wèn)已漸成系統(tǒng)，在科學(xué)思想和科學(xué)方法上也為日后自然科學(xué)的誕生作了預(yù)備。

3.2羅馬時(shí)代的科學(xué)技術(shù)

一、羅馬科學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)

古代羅馬所在的意大利半島位于地中海北岸的中部，它和希臘、埃及等國(guó)之間的航海交通特別便利。公元前3世紀(jì)，它漸漸統(tǒng)治了整個(gè)意大利半島，之后相繼制服了迦太基王國(guó)、希臘一馬其頓王國(guó)、埃及等國(guó)家，到公元前1世紀(jì)，羅馬已取代希臘成為橫跨歐、亞、非三洲的大帝國(guó)。古羅馬是由農(nóng)業(yè)社會(huì)進(jìn)展起來(lái)的，與希臘那種建立在商業(yè)基礎(chǔ)上的城邦文明完全不同。羅馬人重視的是城市建設(shè)、農(nóng)業(yè)收成、國(guó)家管理等，與此相適應(yīng)的建筑技術(shù)、歷法、公共醫(yī)療機(jī)構(gòu)、法律等都有相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步，而其他方面則衰退了。假如說(shuō)希臘人偏愛(ài)理性的話，羅馬人則更偏愛(ài)實(shí)際，因而羅馬人在技術(shù)上更顯示出其杰出的才能。羅馬時(shí)期的科學(xué)，一般指從羅馬人制服歐洲并建立羅馬帝國(guó)，到西羅馬帝國(guó)滅亡(即公元前30一公元476)的科學(xué)進(jìn)展?fàn)顩r。數(shù)學(xué)史、物理學(xué)史和綜合科學(xué)史著作在談到羅馬時(shí)期時(shí)一般都認(rèn)為：羅馬人的天才都用于戰(zhàn)斗、制服、統(tǒng)治和法律上了，而在學(xué)術(shù)方面卻沒(méi)有多少制造力。英國(guó)科學(xué)史家貝爾納(J．D．Bernal)稱這一時(shí)期為“不出成果的羅馬帝國(guó)時(shí)代”；而美國(guó)數(shù)學(xué)史家克萊因(M．Kline)則干脆把羅馬人的來(lái)臨稱做對(duì)亞歷山大利亞文明的“災(zāi)殃”，認(rèn)為它在數(shù)學(xué)史上的全部作用是一種破壞因素，而羅馬本身的數(shù)學(xué)簡(jiǎn)直“不值一提”?？陀^地說(shuō)，羅馬人對(duì)于自然科學(xué)是貢獻(xiàn)不足而破壞有余。這一方面與羅馬人對(duì)古代科學(xué)的態(tài)度有關(guān)，另一方面是戰(zhàn)斗和宗教狂熱帶來(lái)的后果。特殊是基督教成為羅馬的國(guó)教之后，對(duì)科學(xué)的摧毀就更加嚴(yán)峻。在羅馬帝國(guó)統(tǒng)治期間，發(fā)生過(guò)幾次大規(guī)模的焚書(shū)和燒毀希臘神廟(儲(chǔ)存希臘書(shū)籍的地方)的運(yùn)動(dòng)。其中最大的有兩次：一次是公元前47年羅馬人縱火燒毀了亞歷山大利亞的圖書(shū)館，50多萬(wàn)份手稿被付之一炬；另一次是公元392年左右燒毀了惟一尚存大量希臘圖書(shū)的塞拉匹斯(Serapis)神廟，約30萬(wàn)種手稿被焚。其他很多寫在羊皮紙上的著作被基督徒洗刷掉用來(lái)寫他們自己的著作。這些事實(shí)說(shuō)明科學(xué)的興衰與社會(huì)因素有著多么親密的關(guān)系。

基督教和羅馬帝國(guó)對(duì)科學(xué)的摧殘，的確導(dǎo)致了希臘自然哲學(xué)的衰落，但羅馬的學(xué)者和工程師們?cè)诳茖W(xué)上、特殊是工程技術(shù)方面仍舊取得了某些成就。

總的說(shuō)來(lái)，羅馬的科學(xué)著作家的主要工作還是收集希臘前輩的討論成果。正如科學(xué)史家梅森所說(shuō)：羅馬人把希臘科學(xué)的內(nèi)容搬過(guò)來(lái)，卻沒(méi)有吸取希臘科學(xué)的方法，因此，他們的科學(xué)著作往往像盧克萊修(Lucretius，公元前95～前55)的《物性論》那樣以哲學(xué)為主，或者像老普林尼(Pliny，公元23～79)的《自然史》一樣，大部分是閱歷的總匯。一般的科學(xué)史著作，在講到羅馬科學(xué)時(shí)，總要提到這里所說(shuō)的兩個(gè)人物。

盧克萊修是一本享有盛名的詩(shī)集《物性論》(DeReturnNatura)的。這本著作的最大價(jià)值，在于它對(duì)希臘人的原子論作了最完全明白的解說(shuō)。另外還記敘了自然觀看的結(jié)果，并對(duì)作為現(xiàn)代科學(xué)萌芽的有關(guān)思想作出了光輝的預(yù)言。甚至有人說(shuō)，近代生物學(xué)家在這奇異的詩(shī)篇中發(fā)覺(jué)了聞名的孟德?tīng)栠z傳定律的古典表述。在西方，可以說(shuō)盧克萊修是古代第一個(gè)論及磁鐵的排斥作用和用鐵屑做試驗(yàn)的人。正如他所描述的，當(dāng)把自然?磁石放在黃銅盆下時(shí)，鐵屑“在黃銅盆內(nèi)狂歡”。

另一個(gè)人物是老普林尼。他在其37卷的《自然史》中，匯總了當(dāng)時(shí)的各門學(xué)科以及被遺忘的希臘、羅馬著作家的學(xué)問(wèn)和思想。這部著作的缺陷在于，它對(duì)科學(xué)與迷信傳奇不加分析、鑒別，盡管如此，它對(duì)于傳播、保留古代學(xué)問(wèn)起了重要作用。此外，老普林尼還是獻(xiàn)身科學(xué)的一個(gè)典型。當(dāng)維蘇威火山大爆發(fā)、并毀滅了兩個(gè)城市時(shí)，他作為羅馬艦隊(duì)司令官和優(yōu)秀學(xué)者深化險(xiǎn)地進(jìn)行觀看，被暴雨般落下的火山灰所散發(fā)的毒氣熏死。

羅馬時(shí)期科學(xué)進(jìn)展的另一特點(diǎn)，就是非常注意有用，特殊是在工程技術(shù)和醫(yī)學(xué)方面做出了較大的貢獻(xiàn)。其中最值得一提的是供水系統(tǒng)，還有始終存留至今的寬廣闊路、橋梁和公共建筑。從古羅馬時(shí)期角斗用的大劇場(chǎng)的遺址，仍舊可以看出其建筑的雄偉和壯麗。

二、托勒密

下面我們來(lái)介紹一下這個(gè)時(shí)期對(duì)科學(xué)貢獻(xiàn)最大的兩個(gè)重要人物托勒密和蓋倫。他們是古希臘天文學(xué)和醫(yī)學(xué)的集大成者，他們和希臘的學(xué)術(shù)傳統(tǒng)是一脈相承的。

托勒密(ClaudiusPtolemy，公元85—165)是聞名的天文學(xué)家、地理學(xué)家和數(shù)學(xué)家。他對(duì)光學(xué)也有討論，據(jù)丹皮爾說(shuō)，他討論過(guò)折射，包括大氣折射。此人生平事跡不詳，只知127年一150年間他在亞歷山大利亞圖書(shū)館工作過(guò)。他的主要貢獻(xiàn)有三方面。

首先，他總結(jié)了古代希臘天文學(xué)的成就，特殊是依據(jù)希帕克(Hipparchus，公元前190一前125)的討論成果和觀測(cè)數(shù)據(jù)，提出了完整的地心體系，反映在他的名著《天文大全》里(Almagcst，也稱為《大匯編》、《至大論》或《宏大論》)。這本書(shū)可以說(shuō)是古代天文學(xué)的百科全書(shū)。托勒密的地心體系是人類第一個(gè)系統(tǒng)的宇宙論體系，盡管這個(gè)體系是錯(cuò)誤的，但是，他的地心體系究竟是一個(gè)科學(xué)體系，由于他力圖把觀測(cè)的結(jié)果和數(shù)學(xué)計(jì)算全都起來(lái)。托勒密為了描述星體運(yùn)行，設(shè)計(jì)了許多實(shí)際上不存在的運(yùn)行軌道，包括偏心圓、本輪、均輪；目的就是解決數(shù)學(xué)與觀測(cè)的沖突。同時(shí)，他還編制了包括1023個(gè)恒星的星表。正由于如此，我們說(shuō)這個(gè)體系的提出，是個(gè)宏大的科學(xué)成就。

天文學(xué)史上，繼亞里士多德提出地心假說(shuō)以后，作為科學(xué)理論的第一個(gè)地心體系的提出者，是克尼多斯的歐多克斯(EudoxusofCnidos，柏拉圖的同學(xué)，公元前4037一前3557)，他認(rèn)為地球是萬(wàn)物的中心，太陽(yáng)、月球和行星都在同心透亮?????球體中繞地球而運(yùn)轉(zhuǎn)。這就是所謂“同心圓體系”。其次個(gè)體系是丕嘉的阿波洛尼烏斯(AppolloniusofPerga’公元前2477一前2057)設(shè)計(jì)的均輪、本輪的方案。依據(jù)這個(gè)方案，一行星P在中心為S的圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)，而S本身則在以地球E為中心的圓周上作勻速動(dòng)動(dòng)。P所沿的小圓叫本輪(或周轉(zhuǎn)圓)，S所沿的大圓叫均輪(或從圓)(見(jiàn)圖)。第三個(gè)體系是希帕克提出的偏心圓和本輪一均輪體系。即地球不在均輪圓心正點(diǎn)上，而離正點(diǎn)有肯定距離，故稱偏心圓。

投影，即繪制地圖的方法。其次至七卷是地球上八千多個(gè)地方的緯度與經(jīng)度的表格。第八卷是依據(jù)地名詞典制成的世界各部分的地圖。這是當(dāng)時(shí)最完整的地圖，北起俄羅斯本土，南到非洲中部的尼羅河發(fā)源地，西起直布羅陀海峽，東到馬來(lái)西亞半島及中國(guó)海岸。這樣大面積地圖的消失，與羅馬人的軍事、商業(yè)活動(dòng)有關(guān)。另外，他對(duì)地理學(xué)的熟悉，也富有哲學(xué)思想。在理論敘述部分，他把“地方志”與“地理學(xué)”明確區(qū)分開(kāi)來(lái)，他認(rèn)為“地方志”是對(duì)一個(gè)一個(gè)地方的個(gè)別描述，留意地區(qū)性的細(xì)節(jié)，如山崗、村落、河流的支系，并不爭(zhēng)論它們?cè)谌种械奈恢?；而地理學(xué)是地球已知部分的一般特征的學(xué)問(wèn)，它要以地圖的形式，把已知世界當(dāng)成整體來(lái)描述，僅僅包括普遍意義的東西，如：海灣、大城市、主要河流等的位置和性質(zhì)。另外，他強(qiáng)調(diào)：地方志更多的是涉及質(zhì)，而不涉及量；地理學(xué)則注意于量，留意地方之間距離的正確比例。另外，他依據(jù)希帕克的資料，認(rèn)為印度洋的南面被一塊未知的南方大陸所包圍。這塊實(shí)際上不存在的大陸直至18世紀(jì)才從地圖上抹掉。

最終，托勒密在對(duì)天文學(xué)和地理學(xué)的討論中，運(yùn)用并進(jìn)展了數(shù)學(xué)、特殊是球面三角學(xué)的學(xué)問(wèn)。他最早給出丌的形式；在天文學(xué)中還把“度”劃分為“分”和“秒”。

三、蓋倫

蓋倫(Galen，公元129一199)，是繼希波克拉底之后的古代醫(yī)學(xué)理論家。他到過(guò)亞歷山大利亞，當(dāng)過(guò)多年角斗士的外科醫(yī)生，還當(dāng)過(guò)御醫(yī)。蓋倫一生中寫過(guò)131部著作，流傳下來(lái)的有83部。他所創(chuàng)立的醫(yī)學(xué)學(xué)問(wèn)和生理學(xué)學(xué)問(wèn)體系對(duì)西方醫(yī)學(xué)影響很大，他的學(xué)說(shuō)在2世紀(jì)至16世紀(jì)期間被奉為信條。甚至到17世紀(jì)，德國(guó)有些醫(yī)科學(xué)院還將他的著作當(dāng)做教材。他的主要工作有以下幾方面。

首先，他在試驗(yàn)生理學(xué)討論上取得了很大的成就。他進(jìn)行過(guò)高等動(dòng)物的活體解剖以及人體解剖。在解剖學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)和醫(yī)療學(xué)方面，發(fā)覺(jué)了很多新的事實(shí)。在活體試驗(yàn)中，他考察了心臟的作用，并對(duì)脊髓進(jìn)行了討論。據(jù)聞名科學(xué)史家薩頓(G．Sarton，1884～1956)說(shuō)，這是古代最值得留意的兩個(gè)試驗(yàn)。為了反對(duì)一位醫(yī)學(xué)家的錯(cuò)誤見(jiàn)解，他還對(duì)泌尿系統(tǒng)做了許多試驗(yàn)。由于前者認(rèn)為，高等動(dòng)物和人的尿可以由膀胱流回到腎臟。他通過(guò)分解分析試驗(yàn)，先結(jié)扎尿管，再輸通尿管，證明尿液不能往回走，更不會(huì)流回腎臟。這是有目的的試驗(yàn)生理學(xué)討論，說(shuō)明他不僅是個(gè)醫(yī)學(xué)家，還是個(gè)古代生理學(xué)家。

其次，他繼承了希臘醫(yī)學(xué)的傳統(tǒng)(主要是希波克拉底的成就)，使古代遺留下來(lái)的醫(yī)學(xué)和解剖學(xué)學(xué)問(wèn)系統(tǒng)化，并形成了統(tǒng)一的醫(yī)學(xué)學(xué)派。這個(gè)學(xué)派既重視臨床閱歷，又重視理論著述。

蓋倫的影響不在于他是名醫(yī)，也不在于從他開(kāi)頭就有了試驗(yàn)生理學(xué)的萌芽，而在于他形成了醫(yī)學(xué)理論體系。蓋倫依據(jù)亞里士多德的三級(jí)活力論(生殖靈魂、感覺(jué)靈魂和理性靈魂)和希波克拉底的四體液說(shuō)，提出了靈氣論學(xué)說(shuō)。這個(gè)學(xué)說(shuō)認(rèn)為人體由不同等級(jí)的器官、體液和靈氣組成，第一級(jí)是肝臟、靜脈血、自然靈氣；其次級(jí)是心臟、動(dòng)脈血、活力靈氣；第三級(jí)是腦髓、神經(jīng)液、動(dòng)物性靈氣，級(jí)別不同的體液各自可以流淌，但不能產(chǎn)生循環(huán)。

蓋倫醫(yī)學(xué)體系的基礎(chǔ)，是“動(dòng)物元?dú)狻?animalspirits)的觀念。他由此推出一些非常微妙的學(xué)說(shuō)和理論，并且權(quán)威地加以解釋。他還認(rèn)為動(dòng)物和人體的構(gòu)造是上帝有目的地造成的。正如丹皮爾所說(shuō)：“他的有神論的心理態(tài)度既能吸引基督教徒，又能吸引伊斯蘭教徒，也是他的影響巨大而長(zhǎng)久的一部分緣由?！币虼怂尼t(yī)學(xué)理論統(tǒng)治醫(yī)學(xué)界達(dá)1500年之久。

蓋倫的醫(yī)學(xué)與生理學(xué)的體系從根本上說(shuō)是錯(cuò)誤的。但是，在學(xué)問(wèn)上，尤其在試驗(yàn)和解剖方面的成就上，他對(duì)羅馬醫(yī)學(xué)進(jìn)展起了重要作用，不失為一位宏大的醫(yī)學(xué)家。不過(guò)，在中世紀(jì)人們的眼里，蓋倫的體系比他的自由探討精神更為重要。在近代文藝復(fù)興時(shí)期，他的醫(yī)同學(xué)理學(xué)學(xué)說(shuō)阻礙了生理學(xué)的進(jìn)展(特殊是他關(guān)于血液循環(huán)的錯(cuò)誤理論)，直到哈維鼓起士氣把它拋在一邊為止。

四、羅馬的建筑、供水與交通

1．羅馬時(shí)代的建筑

建筑經(jīng)?？梢援?dāng)做技術(shù)水平和社會(huì)富強(qiáng)的一面鏡子。羅馬建筑在繼承希臘建筑的基礎(chǔ)上，把世界古代奴隸制建筑推到最高峰。位于羅馬廣場(chǎng)的神殿、會(huì)堂、柱廊與拱門，龐培的第一石造大劇院、帝國(guó)富強(qiáng)時(shí)期的凱旋門、記功柱、會(huì)場(chǎng)、浴場(chǎng)、劇場(chǎng)和容納5萬(wàn)觀眾的羅馬大圓形競(jìng)技場(chǎng)，都以其雄偉與豪華多姿說(shuō)明白這一點(diǎn)?？梢哉f(shuō)，羅馬時(shí)期的引水工程、宮殿、廟宇、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等建筑是古代建筑史上最光輝的一頁(yè)。能夠代表羅馬時(shí)期建筑水平的還有羅馬城大斗獸場(chǎng)。這座建筑于公元72—80年間的大斗獸場(chǎng)，長(zhǎng)約180米，寬約156米，橢圓形，四周有看臺(tái)，能容納4500名觀眾。古羅馬建筑的形式特征是石結(jié)構(gòu)的旋柱建筑。建筑拱券頂或穹頂(稱為發(fā)券)以及它們的奇妙結(jié)合，是羅馬建筑的固有形式。羅馬人除了發(fā)券技術(shù)成熟外，還采納一種自然?混凝土材料，其成分主要是火山灰，加入石灰、碎石等后其凝聚力增加，結(jié)實(shí)而不透水。羅馬建筑的極盛期是公元1—4世紀(jì)的羅馬帝國(guó)時(shí)期，這時(shí)的羅馬占據(jù)了地中海四周最富裕、最發(fā)達(dá)的地區(qū)，集中了全部的曾經(jīng)制造過(guò)古代文明的西方國(guó)家中高手工匠與設(shè)計(jì)師，還有在戰(zhàn)斗中俘獲的大量奴隸給建筑供應(yīng)了充分的勞動(dòng)力，這是它獲得建筑成就的主要緣由。

2．羅馬時(shí)期的供水系統(tǒng)

古典世界的人們很了解供水的重要性，在邁錫尼時(shí)代希臘已建立城市供水系統(tǒng)。由于希臘醫(yī)生強(qiáng)調(diào)優(yōu)質(zhì)水源對(duì)城市居民健康的重要性，古希臘人建成一些溝渠向城市供應(yīng)優(yōu)質(zhì)飲用水與洗浴用水，同時(shí)希臘工程師還學(xué)會(huì)用虹吸管穿過(guò)水源與城市間的深谷，并在帕加蒙渠中(公元前179一前159)得到應(yīng)用。羅馬人使溝渠系統(tǒng)更加完善，將之進(jìn)展為包括貯水池、導(dǎo)水道、公共浴池、噴泉和排水道在內(nèi)的浩大供水體系，并能測(cè)量用水量以進(jìn)行收費(fèi)。在公元前97年，為了解決100萬(wàn)人的羅馬城的供水問(wèn)題，弗朗提努擔(dān)當(dāng)羅馬水利督導(dǎo)，在他領(lǐng)導(dǎo)下修建的暗渠就有186里長(zhǎng)，它的橫斷面積從3平方米到12平方米。

關(guān)于羅馬時(shí)期的供水系統(tǒng)，還必需提到的是大型引水渠道(即水道)。這種高架引水渠道是為古羅馬統(tǒng)治者供應(yīng)生活用水而建筑的?，F(xiàn)在保存下來(lái)的在法國(guó)境內(nèi)的尼姆水道，長(zhǎng)約40公里，渡槽最高處離地面大約48米。有些渠道最高達(dá)64米。

羅馬水道有兩個(gè)突出的技術(shù)成就：連拱結(jié)構(gòu)與混凝土。為了使水渠跨越低地，采納了長(zhǎng)連拱，羅馬城四周現(xiàn)存的一段連拱長(zhǎng)1372米，有153個(gè)拱，高約12米。在特殊低的地方，還采納了多層連拱技術(shù)，有些地方的