第1章 近代科学的诞生

1.0迎来曙光—科学革命前夜的社会大变革1.1科学革命的突破1.2经典力学的奠基1.3近代科学的第一次大综合1.4其他学科的初步发展1.5近代科学方法第1章近代自然科学的初步发展

中世纪的后期，欧洲的学术已有复兴的迹象，主要标志为罗吉尔·培根的实验科学思想、大学的创立以及经院哲学的衰落。而在政治权力斗争中，著名的唯名论者奥姆从教皇的监狱脱逃，投奔德意志皇帝路德维希，并得到保护，也说明教会大一统的局面已被打破。欧洲已颇有山雨欲来之势。正是在这种形势下，一场席卷欧洲的社会大变革就此拉开帷幕。

1.0迎来曙光—科学革命前夜的社会大变革

文艺复兴，是指14—16世纪反映西欧各国正在形成中的资产阶级要求的思想、文化活动。起始于意大利，最后扩散到德国、英国、法国、荷兰和西班牙等地。文艺复兴着重表明了新文化以古典为师的一面。它并非单纯的古典复兴，实际上是反封建的新文化的创造，是科学、文学和艺术的普遍高涨。文艺复兴所要“再生”的是古希腊、古罗马的古典文化。

一、文艺复兴

欧洲基督徒和破落骑士自发组织起来，向东进发，要将巴勒斯坦从突厥人手里拯救出来，这就是第一次十字军东征。由于他们身缀十字标记，故称十字军。后来又分别由教皇和封建国王组织了七次十字军东征。虽然有的时候开始也取得一些胜利，但最终八次十字军东征都以失败告终。前后持续时间达200年。

十字军东征从军事上最终是失败的，但它对西欧社会的发展起了促进作用。东西方之间的商业活动日益频繁，近东地区的贸易成为西欧经济的有机组成部分，促进了造船技术的发展。生产水平较低的西欧，通过各种渠道从东方引进先进的农业和手工业技术。封建主和市民的生活方式也受到东方的影响。1、欧洲人重新发现古希腊—十字军东征

更重要的是，欧洲人在十字军东征中开阔了眼界，获得了文化思想上的宝贵财富。十字军从东方不仅带回了阿拉伯人先进的科学，中国人的四大发明，而且带回了古希腊人的哲学和自然科学的文献。通过翻译这些文献，欧洲人被古希腊的科学文化惊呆了，他们发现了这个大陆曾经拥有但后来被遗忘了的文明。老祖宗的东西竟被埋没了一千多年。这样，亚里士多德和柏拉图这些古希腊哲人的思想，欧几里德和托勒密这些科学巨匠们的科学成就，开始为欧洲人所熟悉。这些成为了欧洲文艺复兴的直接思想源泉。

文艺复兴这种社会大变革标志的就是与宗教神学相对立的“人文主义”思潮的兴起。它是文艺复兴运动的指导思想，是一种资产阶级的新文化。“人文主义”一词源自“人文学”，在文艺复兴时期指古典学术的研究和重视人类现实的新思潮，当时的新文化人士则自称为“人文学者”。19世纪以后，欧洲学术界才开始用“人文主义”来称呼这种社会思潮。人文主义的基本倾向是提倡“人道”以反对“神道”，提倡人权以反对君权，提倡个性解放以反对中世纪的宗教桎梏及其一切残余，因此也称为人道主义。习惯上把文艺复兴时期的这种思潮称为人文主义，文艺复兴以后的则称人道主义。2、人文主义

人文主义于14世纪末首先在意大利北部的罗马和中部的佛罗伦萨等城市兴起。15、16世纪，人文主义广泛地传播到西欧各国．成为欧洲流行的一种思潮。人文主义的理论基础是人性论。从人性论出发，人文主义者提出了如下的主张：第一，反对神权对人的侵犯，要求肯定人的价值，恢复人的尊严，保障人的权力。第二，反对禁欲主义，主张享乐主义；反对来世幸福，提倡现世幸福。第三，反对封建等级制度，要求自由、平等和个性解放。第四，对盲目信仰和崇拜权威的蒙昧主义，推崇理性，重视科学知识。人文主义者的人性论主张，是对封建神学信仰论的有力挑战，反映了新兴的资产阶级的思想。它后来成为资产阶级哲学体系的核心内容之一。

从14世纪到16世纪，欧洲各国先后涌现出一批著名的人文主义代表人物：

但丁（1265—1321年），意大利著名诗人，人文主义者的先驱，他的不朽名著《神曲》，标志着一个时代的来临。他在《神曲》中，对中世纪教会权威的反抗和对基督教正统教义的大胆修正，最早放射出入文主义的思想曙光。1302年，但丁被罗马教会势力判处终身流放。

彼特拉克（1304--1374年），意大利作家和诗人，是第一个自称为“人文学者”的人，因而被后人称为“人文主义之父”。他为了搜集古代典籍与手稿，几乎走遍整个意大利，并用新的观点来注释这些典籍、手稿。他的主要代表作《抒情诗集》，抒发了人文主义思想，表现了对古典文化的崇拜，对禁欲主义的厌弃和对个性自由的追求。

薄伽丘（1313—1375年），意大利人文主义的奠基人之一，是佩脱拉克的学生和同事。他在其名著《十日谈》中，对教会僧侣和封建贵族进行了大胆的揭露和辛辣的讽刺，歌颂和赞美了聪明、机智和有文化教养的全面发展的人。

爱拉斯莫（1469---1536年），荷兰著名人文主义者，被称为当时西欧人文主义运动的领袖。他在名著《愚人颂》中，一方面痛快淋漓地讽刺和嘲笑了教皇、僧侣和贵族的腐败与愚蠢，违反人性，抨击了经院哲学的虚伪和无知；同时又颂扬被基督教贬斥的所谓“愚行”，要求人的个性解放。这本书轰动一时，在他生前就发行了40次。他的思想震撼了西欧。除以上几位外，还有意大利的皮科（1463—1493年）、西班牙的微末斯（1492—1540年）、法国的蒙台涅（1533—1592年）等等。此外，西班牙的著名作家塞万提斯（1547—1616）、法国的著名作家伯雷、英国的大剧作家莎士比亚（1547—1616年）也都是著名的人文主义者。3、文艺复兴巨人——达·芬奇

达·芬奇1452年出生于意大利佛罗伦萨附近的芬奇镇，是一位名律师与一位漂亮的农家女的私生子。童年是在祖父的田庄里度过的。他没受过正规的教育，主要靠在家随父亲自学。但他从小聪明伶俐，才智过人，早有“绘画神童”之美誉，长大后成为伟大的画家自不必细说。壁画《最后的晚餐》、肖像画《蒙娜丽莎》、祭坛画《岩间圣母》被称为世界艺术宝库珍品中的珍品。

他除了是一位艺术大师外，还是一位科学巨匠、文艺理论家、大哲学家、诗人、音乐家、工程师和发明家。他在几乎每个领域都做出了巨大的贡献。后世的学者称他是“文艺复兴时代最完美的代表”，是一位“旷世奇才”。

达·芬奇反对经院哲学的学风，鼓励人们向大自然学习，到自然界中寻求知识和真理。他说：“理论脱离实践是最大的不幸”，“实践应以好的理论为基础”。达·芬奇提出并掌握了这种先进的科学方法，采用这种科学方法去进行科学研究，他在自然科学方面作出了巨大的贡献。他提出的这一方法，后来得到伽利略的发展，并由英国哲学家弗兰西斯·培根从理论上加以总结，成为近代自然科学的最基本方法。

在天文学上，达·芬奇对传统的“地球中心说”持否定的观点。他认为：地球不是太阳系的中心，更不是宇宙的中心，而只是一颗绕太阳运转的行星，太阳本身是不运动的。达·芬奇还认为月亮本身并不发光，他只是反射太阳的光。他的这些观点早于哥白尼的“日心说”。甚至在当时，达·芬奇就幻想利用太阳能了。

在物理学方面，达·芬奇重新发现了液体压力的概念，提出了连通器原理。他发现了惯性原理，后来为伽利略的实验所证明。他还指出了“永动机”作为能源的不可能性。达·芬奇在解剖学和生理学上也取得了巨大的成就，被认为是近代生理解剖学的始祖。他掌握了人体解剖知识，从解剖学入手，研究了生理学和医学。他发现了血液的功能，认为血液对人体起着新陈代谢的作用。他说血液不断的改造全身，把养料带到身体需要的各个部分，再把体内废物带走。他研究过心脏，他发现心脏有四个腔，并画观了心脏瓣膜。他认为：老年人的死因之一是动脉硬化，而产生动脉硬化的原因是缺乏运动。后来，英国的威廉·哈维证实和发展了达·芬奇的这些生理学成果。达·芬奇的研究和发明还涉及到军事和机械方面，他设计了飞机机械、降落伞、机关枪等等。他还在数学领域和水利工程等方面作出了重大的贡献。可以说，达·芬奇的研究涉及到自然科学的每一部门，他的思想和才能深入到人类知识的各个领域。他是世界上少有的全面发展的学者。科学史家丹皮尔这样评论达·芬奇的科学成就：“如果他当初发表他的著作的话，科学本来一定会一下就跳到一百年以后的局面。”

二、地理大发现

公元11—13世纪的十字军东征，大大加强了东西方的交流和经济交往。13世纪后期，意大利人马可·波罗跟随着父亲和叔叔由陆路到达中国，并在中国呆了十几年，游历了大半个中国。回国后出版了《马可·波罗游记》，书中用夸张的笔法描述了中国及东方国家的富庶。该书在欧洲立即引起轰动，并引发了欧洲人的东方“黄金梦”。15世纪中叶以后，资本主义已经在西欧一些国家萌芽，社会生产力和商品经济都有了很大的发展，并开始了资本原始积累的过程，他们迫切需要东方的黄金和财富以及广阔的市场。一些学者也希望进行新的探索，以证明地球是圆的。在这些原因的共同推动下，欧洲人就开始了航海冒险，并导致了地理大发现。

在这段航海冒险中，无数的人葬身海底，在历史上根本没有留下姓名。最终的伟业基本上由以下四个人完成并成为重大历史事件：1486年，迪亚士发现非洲南端好望角；1492年，哥伦布航抵美洲；1498年，达·伽马绕过好望角到达印度；1519—1522年，麦哲伦及其航队完成人类首次环球航行。1、绕过非洲到达印度——迪亚士和达·伽马

在西欧，最早致力于开辟新航路的是葡萄牙人。1415年，葡萄牙人占领非洲西北角的休达城，开始在非洲取得前进的据点。随后，在航海家亨利亲王的倡导和奖励下，葡萄牙人于1432年占领亚速尔群岛，后又于1456年占领佛得角群岛。1462年，亨利亲王死后，葡萄牙探险队沿非洲西海岸南下，到达赛拉利昂及赤道附近几内亚一带。1486年，葡萄牙航海家迪亚士终于航抵非洲最南端的风暴角（因绕过此处获取印度财富在望，葡萄牙国王将其改名“好望角”），完成了探航史上的重要历程。

1497年7月8日，葡萄牙另一位著名航海家达·伽马，奉葡萄牙国王之命率4艘船只约160名船员由里斯本出发，沿着迪亚士的路线，到达好望角，抵莫塞尔湾。到达莫桑比克，4月到达马林迪。然后船队由阿拉伯海员马吉德领航，循中国海员开辟的航线，经印度洋，到达当时印度南部的商业中心卡利库特城，开辟了由欧洲绕过非洲南端直达印度的新航线。

达·伽马的船队从印度返航，以阿拉伯海至马林迪时，不少船员死于坏血病，包括达·伽马的弟弟。当于1499年回到里斯本时，出发时160人只剩下50多人。此行葡萄牙人满载东方的香料、宝石和丝绸等回到欧洲，把东西高价脱手，获纯利相当于此次航行费用的60倍。达·伽马被葡萄牙国王封为印度洋的海军上将。2、美洲大陆的发现——哥伦布

哥伦布，1451年出生在意大利热那亚一个纺织工人家庭，没有受过正规的教育。但他青年时代非常刻苦，阅读了很多天文、地理方面的书。他读过《马可·波罗游记》，对东方的富庶非常向往，总想找到一条从欧洲通向中国、印度的新航线。为此他参加了船队工作。1476年，他所在的商船队遭到法、葡联合舰队的袭击，他抓住一块木板飘到葡萄牙，从此定居葡萄牙。哥伦布相信大地球形说，认为从欧洲西航可到达东方的中国和印度，并屡次向葡萄牙国王提出西航计划，但均未被采纳。后来又向西欧其他国家当权者游说，希望得到资助，也未成功。1485年，哥伦布感到在葡萄牙已无法实现自已的西航梦想，便移居西班牙，向伊莎贝拉一世女王求助。1492年4月，他的计划终为西班牙国王所接受。

1519年9月20日，麦哲伦率船5艘、水手265人，由西班牙的圣卢卡港启航，1521年3月，麦哲伦的船队到达了菲律宾。在马克坦岛，麦哲伦因干涉当地土著的内讧而于4月27日被土著杀害。余众于11月到达该次航行的目的地摩鹿加群岛。仅存的一只船“维多利亚”号和18名瘦弱不堪的船员，由西班牙人埃尔卡诺率领，横渡印度洋，绕过好望角，于1522年9月6日返抵西班牙，完成了人类历史上首次环球航行，历时整整三年。出发时265名水手，只有18人生还。

哥伦布的西航虽然没有到达东方的中国和印度，但却激发了欧洲人航海探险的热情。1513年，西班牙探险家巴尔沃亚穿过巴拿马地峡，并登上了达里恩著名的山峰。他极目远眺，看到了西面大片浩淼的水域，他称之为“大南海”。这是欧洲人首次看到真正意义上的太平洋。于是，欧洲人对太平洋的探险开始了，并由此进行了人类首次的环球航行。完成这个壮举的是葡萄牙航海家麦哲伦。

3、人类首次环球航行——麦哲伦

麦哲伦，约1480年出生于葡萄牙北部波尔图一个破落骑士的家庭。少年时曾为王宫侍童。青年时代曾为他的祖国立下过战功。后由于向葡萄牙国王建议西航开辟新航线遭到拒绝而移居西班牙，得到西班牙国王查理一世的支持和资助，去开辟西航香料群岛的新航线。1519年9月20日，麦哲伦率船5艘、水手265人，由西班牙的圣卢卡港启航，1521年3月，麦哲伦的船队到达了菲律宾。在马克坦岛，麦哲伦因干涉当地土著的内讧而于4月27日被土著杀害。余众于11月到达该次航行的目的地摩鹿加群岛。仅存的一只船“维多利亚”号和18名瘦弱不堪的船员，由西班牙人埃尔卡诺率领，横渡印度洋，绕过好望角，于1522年9月6日返抵西班牙，完成了人类历史上首次环球航行，历时整整三年。出发时265名水手，只有18人生还。

哥伦布、达·伽马、麦哲伦等人的航行及其取得的地理大发现，其意义是深远的。它发生于西方资本主义原始积累时期，改变了世界各大陆和各大洋的分割孤立状态。加强了世界范围的联系，为世界市场的形成准备了条件。同时，它以实践证实了地圆学说，为建立新的天文学和地学奠定了基础，对近代科学技术的发展有不可估量的意义。更重要的是它所引起的思想观念的革命。它用实践突破了所谓垄经典的理论知识限界，使人的思维方式从对权威的盲目崇拜中解放出来。

三、宗教改革

中世纪的西欧，天主教会是最有势力的封建主集团，是封建制度的国际政治中心，并且垄断着文化教育和意识形态。随着封建制度的瓦解和资本主义关系的产生，新兴资产阶级与封建主之间的矛盾日益尖锐化，而一切反封建的斗争必然采取神学异端的形式。早在13、14世纪，已经有了改革天主教会和建立廉俭教会的呼声。文艺复兴运动给了宗教改革以巨大的推动作用。到16世纪，宗教改革发展到一个新阶段，提出以信仰得救为核心和建立廉俭教会的系统理论，并且发展成遍及西欧各国的运动。

最先向教会发难的是德国人路德。16世纪初，德意志是罗马教廷搜刮的主要对象。教皇派人到德意志去兜售赎罪券，使财富源源不断地流进教皇的财库。这种赤裸裸的敛财行径，遭到德意志人民的强烈反对。路德为反对教皇的压榨，于1517年10月31日首先提出抨击教皇出售赎罪券的《九十五条论纲》。《九十五条论纲》成了德意志人民反对教皇及天主教会的共同纲领和农民、平民举行反封建起义的信号。1520年，路德又接连发表《致德意志基督教贵族公开书》、《罗马教皇权》、《论基督教徒的自由》等论文，提出信仰得救，不必通过由教士主持的各种宗教仪式，建立廉俭教会和改革文化教育的主张，号召驱逐天主教会势力实现德意志独立。

宗教改革打破了天主教会的垄断地位，天主教的大量土地和财产被没收。英国、荷兰、瑞士、北欧诸国和德意志部分地区，纷纷成立不受罗马控制的新教组织。天主教虽竭力反扑，残酷镇压一切被称为异端的人，但已无法恢复以前的状况。宗教改革摧毁了天主教会的精神独裁。新教成为早期资产阶级革命的旗帜，并对后来的资产阶级革命产生重大影响。是文艺复兴时期另一重大的思想解放运动，对后来的科学革命也产生了巨大的影响。1.1科学革命的突破

近代科学首先在天文学和医学生理学两大领域取得了突破性胜利。1543年出版的哥白尼的《天球运行论》和维萨留斯的《人体结构》，成为近代科学革命的开端。1.1.1天文学革命天文学作为一门古老的学科，研究广阔空间中天体的位置、分布、运动、形态结构、物理状态、化学组成和演化规律。希腊古代天文学对后来欧洲天文学有很大的影响，它特别注重构造宇宙的几何模型，力图用简单优美的几何模型揭示宇宙的和谐性。古希腊天文学托勒密提出了系统化的“地心说”理论。

在托勒密的地心说看来，地球处于宇宙的中心，静止不动，太阳及其他行星围绕着地球运行。为了解释与弥合天文观测的差距，托勒密构造出本轮一均轮体系，以使地球中心体系符合观察到的星体运动路径。但是，这个体系的计算结果与实际观测的误差，随着时间的延长不断积累。特别是15世纪以来，随着环球航行、地理大发现带来的航海事业的大发展，大量更精确的天文观测暴露出“地心说”与实际的偏差越来越大。哥白尼经过数十年的观察和研究，终于建立起以太阳为中心的宇宙体系——“日心说”。日心说认为，地球并非静止不动，也不处于宇宙中心，地球是一颗普通的行星，它既有绕自转轴的自转，又与其他行星一起围绕宇宙中心——太阳旋转。这就使得以前看来极不协调的种种天象变得简单而和谐。日心说是哲学思考、实际观测和数学计算的杰作。

作为僧正的哥白尼，职务是轻松的。他把大部分精力都用在天文学的研究上。哥白尼从护卫大教堂的城墙上选一座箭楼做宿舍，并选择顶上一层有门通向城上的平台作为天文台。他自制了各种仪器，孜孜不倦地从事天文观测和研究达30多年。这地方后来被称为“哥白尼塔”，自17世纪以来被人们作为天文学的圣地保存下来。正是在这里几十年的观测数据，使哥白尼建立了日心地动说，还地球运动的本来面目。所以后人称哥白尼是“推动地球”的巨人。

在1543年出版的《天体运动论》中，哥白尼向人们描述他的宇宙图景：太阳位于宇宙的中心，有五颗当时已知的行星和地球围绕太阳旋转。地球也是行星，是球形的，它在绕着自己的轴转，并绕着太阳公转，它与其他行星毫无区别。行星的排列次序如下：水星、金星、地球、火星、木星、土星。月亮是地球的卫星，它绕着地球旋转。恒星则在远离太阳的一个天球面上静止不动。哥白尼的日心体系通过假设地动,就把托勒密体系的近80个圆一下子减为34个，这样，哥白尼体系就比托勒密体系要简明合理得多了。

哥白尼的日心体系也有其科学认识上的难题：一是为什么观测不出恒星的视差?二是为什么感觉不到地动?

在今天看来，虽然哥白尼学说错误很多，但日心说的发表仍是近代科学史上的一件划时代的大事。1、它把千余年来一直占统治地位的日地关系颠倒了过来，描述了一种和谐、简单、优美的太阳系结构，从而使得天文学的进一步发展有了牢靠的基础，成为近代天文学诞生的标志；2、日心说提出的日静地动的观念与人们直觉的冲突，以及地动带来的与当时占统治地位的亚里士多德物理学的冲突，又激发了物理学理论和实践的革命，推动了力学研究的发展，从而也就成为近代科学诞生的标志。3、哥白尼的日心说动摇了神学宇宙观的支柱，或者说，这个学说的提出意味着反对宗教化了的地心说，向人们表明宗教神学观念也不是不可动摇的，因而哥白尼著作的发表成为了自然科学从神学中解放出来的宣言书。现代科学史家一般把《天体运行论》出版的1543年作为近代科学的诞生年。

古代的自然哲学家们把人体称为“小宇宙”，并且猜测“小宇宙”与大宇宙存在某种相似性。16世纪，正当哥白尼提出日心说在大宇宙领域向宗教神学提出挑战之时，维萨里、塞尔维特、哈维等人对人体进行了研究，并取得重大突破，从而在“小宇宙”领域也向宗教神学发起冲击。

一、男人的肋骨并不比女人少——维萨里和他的《人体结构》二、血液肺循环的发现——塞尔维特三、血液循环理论的确立——哈维和《心血运动论》1.1.2“小宇宙”大革命—医学生理学革命

一、男人的肋骨并不比女人少

——维萨里和他的《人体结构》

维萨里（1514—1564），布鲁塞尔人。佛兰德斯的医师，人体解剖学的奠基人。因为那时的医学院只照本宣科地讲述盖伦的著作，根本不作认真的医学实践，解剖学成了一种装饰。学生难得看到教师的解剖演示。有时候教师会让屠夫或理发师来解剖动物让学生观摩。而盖伦医学对人体的认识主要基于猪、猴等动物解剖，与人体差别很大。维萨里对这种学风极为不满。于是他就设法自己弄尸体来解剖。通过解剖，他掌握了丰富的人体解剖知识。

1543年，维萨里在巴塞罗那出版了划时代的著作《人体结构》。该书共七卷，最大的特点是插图多，让人看上去一目了然。维萨里所著的《人体结构》，后来成了医学解剖学的经典。该书第一卷叙述了人体的骨骼系统，附有极为详尽而准确的骨骼标本插图。该书在继承盖伦解剖学成就的基础上，向人们展示了大量全新的人体知识，并纠正了盖伦的许多错误。维萨里在该书的序言中曾这样说：“我在这里并不是无故挑剔盖伦的缺点，相反，我肯定盖伦是一位大解剖学家，他解剖过很多动物，但限于条件，就是没有解剖过人体，以致造成许多错误。在一门简单的解剖课程中，我能指出他的200多处错误。但我还是尊重他。”维萨里的《人体结构》之后，解剖学得到全面深入的发展，近代医学也在此基础上逐步形成。二、血液肺循环的发现——塞尔维特

维萨里的《人体结构》没有解决人体血液流动的方向，通道和作用问题。最终彻底解决这个问题的是哈维，而首先在这个问题上取得重大突破的是塞尔维特。塞尔维特（1511—1553）：1536年，他在巴黎学习地理、天文和医学。他与维萨里是同学，两个人曾一起解剖过尸体。1537年，维萨里离开了巴黎，而塞尔维特继续进行解剖实验研究。就是在这期间，他做出了重大的科学发现——血液小循环(肺循环)。1553年，他出版了《基督教的复兴》一书，其中用6页左右的篇幅描述了他发现的血液小循环。书中还广泛涉及法律、政治、宗教、天文、物理、医学等一系列学科的重大问题。此书刚一出版，塞尔维特即被宗教裁判所逮捕。最后，塞尔维特被牢牢地锁在火刑柱上，被点燃的木柴活活地烤了两个小时，惨不忍睹地被烧死了。他的著作也同时被烧了，只有《基督教的复兴》一书幸存下三本手抄本。

三、血液循环理论的确立—哈维和《心血运动论》

哈维（1578—1657）：英国人，早年曾在意大利帕多瓦大学学习医学，帕多瓦大学是当时欧洲最著名的高等科学学府，其医学院具有维萨里开创的亲自动手做人体解剖的良好传统。哈维留学期间，伽利略正在帕多瓦任教，这位实验科学大师的科学思想使哈维受益非浅，使他懂得了实验对于科学理论的重要性。1607年，哈维被接受为皇家医学院成员。大约就是从这时起，哈维开始了他的血液循环研究实验。后来，哈维的解剖实验得到国王的支持，并向他提供方便条件。在严格的人体解剖和动物的活体解剖为基础上，哈维发现了血液大循环规律。

1615年，他在应聘就职的医学院课堂里开始用血液循环学说代替盖伦的医学来讲授人体结构。1628年，也就是哈维公开演讲血液循环学说的13年以后，他的著作《关于动物心脏与血液运动的解剖研究》(简称《心血运动论》)在德国法兰克福出版。哈维的贡献是划时代的，他的工作标志着新的生命科学的开始，属于发端于16世纪的科学革命的一个重要组成部分。哈维因为他的出色的心血系统的研究，被后人誉为“近代生理学之父”，成为与哥白尼、伽利略等人齐名的科学革命的巨匠。他的《心血运动论》一书也像《天体运行论》、《关于托勒密和哥白尼两大体系的对话》等著作一样，成为科学革命时期以及整个科学史上极为重要的文献。血液循环理论的建立，具有重要的科学价值，成了临床医学的理论基础，同时也成了近代生理学的重要基础。在哈维以后，比较解剖学、人体生理学、医学等生物学学科逐步建立起来。

哥白尼地动学说遇到两大困难：第一即恒星视差问题，以当时的观测条件无法解决；第二即地动抛物问题，这需要新的物理运动理论来加以解释。除此而外，开普勒所发现的行星运动规律，也要求一个动力学的解释：天球被打碎之后，行星为什么还能够被紧紧地束缚在太阳周围，绕着太阳做规则运动？

哥白尼革命直接导致对新物理学的寻求。正是在将天空动力学与地上物理学相结合之后，有别于亚里士多德物理学的新物理学才在伽利略和牛顿手中诞生了。

1.2经典力学的奠基

1.2.1日心、地心混合的折衷宇宙体系—第谷

哥白尼死后三年，在丹麦诞生了一位卓越的天文观测者—第谷，后来他成为近代天文学的奠基人之一。1546年12月14日，第谷出生于丹麦的克努兹斯图普(今属瑞典)的一个贵族家庭。1559年进哥本哈根大学学习法律。14岁那年，因为参加了一次日食观察，对天文学产生了浓厚的兴趣，便改学数学和天文学。

1563年开始，第谷自己购买仪器进行天文观测，首先发现了木星和土星的运动与当时流行的星表不一致。1571年11月11日，第谷观测到了一颗新的恒星（第谷星），并将自己的观测结果写成了《论新星》一书，并因此在天文学界声望大增。

丹麦国王腓特烈二世十分赏识第谷的才能，聘他为皇家天文学家，并专门拨巨额为他在维文岛修建了一座的天文台——乌伦堡天文台，意思是“天文之城”。设有四个观象台，一个图书馆，一个实验室，装备了当时最全最新的观测仪器。这是近代第一个真正的天文台，于1580年落成。第谷在那里工作了近20多年。期间，第谷利用当时最先进的观测技术，广泛、系统、细致、精确地观测并记录天象，达到了那个时代的最高水平。他的天象记录，几乎包罗了望远镜发明之间肉眼所能观测到的全部。可以说第谷的工作达到了肉眼观测最高峰，被后世称为“星学之王”。

1577年，第谷观测到了慧星，并确认慧星是一个比月亮远得多的天体，这又一次打击了关于天界完美的观点，因为当时经典权威认为慧星只是大气现象。第谷还发现了许多新的现象，如黄赤交角变化，月球运行的二均差，以及岁差的测定等。第谷是一个天才的观测家，理论上却因循守旧。第谷虽然对托勒密体系很不满意，但也不同意地动概念。他在《论慧星》的书中提出了自己设计的混合体系。第谷系统、精确的观测材料，为历法改革奠定了基础。更重要的是他积累了大量有关行星运动的数据资料，为后来开普勒发现行星运动规律奠定了坚实的基础。第谷对科学更大的贡献还在于他作为伯乐发现了一匹千里马，一匹将为天空立法的千里马。

开普勒25岁应邀成为第谷的助手，开始与第谷合作。他们的合作，这是科学史上的一件大事，它意味着经验观察与数学理论在天文学上的结合。同时他们的合作也是科学史上科学合作的美妙范例。因为第谷精于观测而短于理论分析，开普勒善于抽象思维而不善于观测(因为视力受到过损伤)，他们各有所长各有所短，结合起来取长补短，就导致了科学发现的重大突破。

2、开普勒：天空的立法者

开普勒是一个思想家，在数学上很有造诣。他的兴趣主要不在积累更多的观测资料上，而是希望利用第谷这批珍贵的观测资料把哥白尼日心说中的行星运动曲线描绘出来。开普勒首先研究的是火星发现了火星的真实轨道是椭圆，而太阳恰好位于椭圆的一个焦点上。……一个个不眠之夜过后，经多年苦战，开普勒终于发现了行星运动第三定律。自从这三大定律被发现之后，行星的复杂运动立刻便失去了它的神秘性。更为重要的是，它将哥白尼的理论推进了一步，为专业天文学家和数学家提供了支持日心说的强有力论据。人们称赞他是“天空立法者”。“现代天体力学的真正奠基人”。此外，开普勒定律还为牛顿数十年后发现的万有引力定律铺平了道路。

除此之外，开普勒在天文观测上也做了不少工作。他发现了银河系内的一颗超新星，后人为了纪念他称之为开普勒星。1607年他还观测了一颗大慧星，就是后来的哈雷慧星。他在光学和数学上也颇有建树。开普勒对光学很有研究。他是近代实验光学的奠基人之一。1611年出版《光学》一书，阐述了光的折射原理和近代望远镜的理论。他把伽利略式望远镜的凹透镜的目镜改成用小凸透镜。这种望远镜被称为开普勒望远镜。

在数学上，开普勒出过《测量酒桶体积的新方法》一书，使用了“无穷小”的计算法，并对对数进行了详细的研究。

1.2.3伽利略——近代物理学之父

在近代科学的开创者行列里，伽利略最为突出：是他创造并示范了新的科学实验传统、以追究事物之量的数学关系为目标的研究纲领。以及将实验与数学相结合的科学方法。正是他的工作，将近代物理学乃至近代科学引上了历史的舞台。伽利略·伽利莱1564年2月15日生于意大利的比萨，文艺复兴时期著名的艺术家米开朗其罗是在他出世后三天逝世的。被认为是文艺复兴转入科学的一种征兆。伽利略倾心于研究欧几里得的几何学和阿基米德的物理学，很快声名远扬。朋友们都称他为“新时代的阿基米德”。

伽利略（1564—1642）。意大利人，伟大的物理学家和天文学家，近代实验科学的奠基人之一，被称为近代力学之父，“当代的阿基米德”。伽利略对天文学的一大贡献是发现了望远镜。1610年和1613年，伽利略分别出版了《星际使者》和《关于太阳黑子的书信》这两本书。在这两本书中，伽利略公布了他用望远镜观测到的一系列发现。还宣告他观测到了行星“绕着太阳运行”。这一切有力地推动了哥白尼日心说的传播。《星际使者》的畅销，使伽利略成为整个欧洲的著名人物。人们惊叹：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”因此，后人又称伽利略为“天空哥伦布”。

1632年，伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书。该书是科学史上的名著，伽利略花了八年才得完成。此书在表面上保持中立，但实际上却为哥白尼体系辩护，并多次对教皇和主教隐含嘲讽，远远超出了仅以数学假设进行讨论的范围。全书笔调诙谐，在意大利文学史上列为名著。爱因斯坦评论说：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。伽利略开创的近代物理学奠基于当时一大批其他物理学家的工作。斯台文即其中之一。斯台文1548年生于比利时的布鲁日。据说他早先是当地的税务官，后来进荷兰的莱顿大学任教。他曾经为荷兰军队设计了一套堤堰的水闸系统，这套系统可以在敌人入侵时将全国淹没。斯台文的工作是多方面的。在数学上，他最早翻译了刁番都的著作，并引进了十进制小数。在静力学方面，他证明了液体中任一面积所所受的压力只与液体的高度和面积有关，而与容器的形状无关，这实际上开创了流体静力学。他研究了斜面上物体的平衡问题，证明了两块连成三角形的斜面上搭着的铁链在何种条件下静止不动，这实际上继承并发展了阿基米德关于静力学的研究工作。此外，他于1586年就做过落体实验，表明重物与轻物同时落地。1605年，他的《数学札记》在莱顿出版，书中记载了他的这些科学工作。1620年，斯台文在荷兰去世。

1、斯台文的静力学研究（1548---1620）

威廉·吉尔伯特1544年5月24日生于英国埃塞克斯郡的科尔切斯特。尽管以磁学研究的先驱而闻名于世，但他终生的职业是位医生。他于1569年在剑桥大学获医科学位；1573年在伦敦定居，成为当时的名医；160年被任命为皇家医学院院长；1601年被招为伊丽莎白女王的宫廷医生，享受丰厚的年薪。吉尔伯特终生独身，将闲暇全都用于搞物理实验，1600年出版的《论磁》一书，使他在物理学史上留下了不朽的位置。

他发现了磁倾角，并由磁倾角推测出地球是一块大磁石，而且用一个球形的磁石做了一个模拟实验，证明了磁倾角的确来源于球状大磁石。他提出了质量、力等新概念。除了研究磁力外，他还研究电力等自然界其他类型的力。

2、吉尔伯特的磁学研究

这个时期力学上另一重大的发展是流体力学。基于精心设计的实验，托里拆利、帕斯卡、波义尔与盖里克等人将流体力学提高到与固体力学同样高的水平。真空问题是当时流体力学研究的一个核心问题。在亚里士多德的自然哲学中，真空即没有任何物质的空间是不可思议的。

意大利物理学家托里拆利1608年生于法恩扎，青年时代深受伽利略的影响。伽利略在被软禁时期读过他写的一本关于力学的书，对他十分欣赏，并邀请他到佛罗伦萨来。伽利略临终之前，托里拆利一直呆在他的身边。伽利略死后，托氏接替了他的宫廷数学家职位。

3、真空问题：托里拆利、帕斯卡、盖里克与波义尔

伽利略去世后的1643年，托里拆利与伽利略的另一个更年轻的学生维维安尼一起在佛罗伦萨做了著名的“托里拆利实验”。

由于空气的重量是有限的，所以能支撑的水银柱高也是有限的，而倒立着的管子里被水银空出来的那一段就是真空托里拆利还注意到水银柱高每天略有变化，他正确解释说，那是因为每日空气重量略有变化，实际上使这根水银柱成了第一个气压计。托里拆利在一根四英尺长的一端封闭的玻璃管内注满水银，用手堵住开口的一端．|管子倒立着放入水银盘中，松开手水银果然向下流，但是当流到水银柱高约30英寸(760毫米)时，水银不再下流了。托里拆利认识到，所谓排斥真空的力不是别的，正是空气的重量。

布莱斯·帕斯卡（1623---1662）法国物理学家。这位伟大的天才从小体弱多病，但智力发育超群绝伦。他只活了39岁，但却在科学、哲学和文学上都创下了不朽的业绩。16岁即出版了论圆锥曲线的著作；19岁发明了可做加减法的齿轮计算机（1642年），他的《致外省人信札》和《思想录》是法兰西文学中的精品，也铸就了他作为思想家的名声。在数学上，帕斯卡还在摆线问题和概率论上做出过重要的贡献。他最著名的工作还是他在液体静力学方面研究所取得的成就-----帕斯卡原理：作用于密闭液体中的压力可以完全传递到液体内部任何一处，并且垂直地作用于它所接触的任一界面上。

几乎与此同时，关于真空的研究也在德国独立地进行，并最终诞生了著名的马德堡半球实验(1654.5.8.)。实验是由当时的马德堡市市长盖里克（1602---1696年）设计的。他在电学方面也有重要的成就。自己设计制造过一台摩擦起电机。还发现了同性电荷相斥的现象。

在英国，波义尔在流体方面也做出了重要的贡献。设计出抽气机，在自己创造的真空里，他首次证明了伽利略关于落体运动的观点：一切物体不论轻重均同时下落。在抽去了空气的透明圆筒里，羽毛和铅块果然同时下落。此外，他还证实了声音在真空中不能传播，而电吸引力却可以穿透真空。波义尔在气体力学中做出的最著名的工作是发现了波义尔一马略特定律。这个定律因为在14年之后为法国物理学家马略特所独立发现，故用他们两人的名字命名。中学生都知道这个定律：在压缩空气时，压强越大，空气体积越小，压强与体积成反比。波义耳发现这个定律是在1662年。真空问题的研究极大地促进了流体力学的发展，为下个世纪蒸汽机的出现、动力机械的广泛使用以及工业革命奠定了基础。

罗伯特·胡克1635年生于怀特岛一个牧师家庭，少年时体弱多病，并且因患天花而落得一脸麻子。他从小并未受过什么教育，但他聪明好学，对当时正在孕育的新物理学表现得十分有领悟力。波义尔在牛津一见到他就决定聘请他当自己的助手，那是1654年。胡克心灵手巧，除了帮助波义尔造出了一台精致的抽气机外，自己还在物理、生物、天文学等领域均有所发现。最著名的显微镜实验以及他的名著《显微图》将在以后叙述，但值得一提的是，他在使用显微镜的过程中提出了光的波动学说。他在理论方面的工作往往是不完整的(除弹性定律)胡克于1678年公布了这项工作。这一发现十分有意义，它为便携式钟表的制造提供了依据。人们从此可以不再用笨大的钟摆而用小弹簧作为等时装置，手表和小闹钟里的游丝就是这样的小弹簧。4、胡克与弹性定律与牛顿同时代的另一位最伟大的物理学家当推克里斯蒂安·惠更斯。他1629年4月14日出生于荷兰海牙的一个政府要员之家，年轻时进莱顿大学，受过良好的教育，在数学上有出众的天才。1657年发表的关于概率论的著作可以显示他在数学上的不凡造诣，但是他被吸引到自然科学上来，并在一系列领域做出了重要的贡献。

1655年，惠更斯用自己新制的透镜装了一架清晰度和倍率更高的望远镜。次年，他用这架望远镜发现了猎户座星云；还发现了土星的一颗卫星；同年，他还发现了土星的光环，并且注意到光环面相对于地球牵道面倾斜，因而周期性地侧对地球，使地球上无法看清它。5、惠更斯：摆的研究

惠更斯对摆的研究是他最出色的物理学工作。伽利略虽然认识到可以利用摆的等时性制造时钟，而且还设计了图纸，但并未付诸实施。惠更斯继承了伽利略关于摆的研究。他发现，单摆只是近似等时，真正等时的摆动轨迹不应是一段圆弧而应是段摆弧。他创造性地让悬线在两片摆线状夹板之间运动，这样的摆就是一段摆弧。将这个发现运用于设计之中，惠更斯于1656年造出人类历史上第一架摆钟，这台钟的问世标志着人类进入了一个新的计时时代。

1657年惠更斯取得了摆钟的专利。1658年，出版《钟表论》一书，对摆钟的结构作了说明。1673年在巴黎出版的《摆钟论》一书，不但记述了摆钟的原理和具体设计，而且论述了惠更斯关于碰撞问题和离心力的研究成果。由于惠更斯毕生与光学仪器打交道，因而在光学理论上也颇有建树。在出版于1690年的《论光》一书中，惠更斯倡导光是振动的传的传播理论。

英国著名诗人波普曾经写过一首赞美牛顿的诗，诗是这样写的：自然和自然的规律，隐藏在黑夜里。上帝说：“生一个牛顿吧!”于是，一切都光明了。从伽利略时代以来一个世纪的物理学工作，在牛顿手里得到了综合。从个人素质上讲，牛顿也许是有史以来最伟大的天才：在数学上，他发明了微积分；在天文学上，他发现了万有引力定律，开辟了天文学的新纪元；在力学中，他系统总结了三大运动定律，创造了完整的牛顿力学体系；在光学中，他发现了太阳光的光谱，发明了反射式望远镜。一个人只要享有这里的任何一项成就，就足以名垂千古，而牛顿一个人做出了所有这些工作。1.3近代科学的第一次大综合—牛顿力学的建立

17世纪后期，经过伽利略、开普勒等一批科学巨匠们一个多世纪的努力，经典力学的基础工作已经完成。但各种力学的知识和理论基本处于“各自为战”的状态，显得有些杂乱无章。这时，科学史上千年一遇的巨人牛顿出现了，他用优美得无与伦比的数学语言，描述并统一了地面、天空的力学理论，创立了经典力学体系。这是自然科学的第一次大综合，在科学史上竖起了一座丰碑，因而经典力学也称牛顿力学。而从哥白尼开始的近代科学革命，也以牛顿力学的建立为标志，宣告胜利完成。在一个多世纪的与宗教神学的抗争后，科学终于把上帝驱逐出了太阳系，在太阳系内上帝不再拥有发言权。科学理性思想的光辉开始照耀地球，指引人类前进的方向。

牛顿生平:1642年注定要成为科学史上不平凡的一年。这年初，科学巨星、近代力学之父伽利略殒落；而这年岁尾，另一颗科学巨星牛顿却在英国升起。这是一颗更加灿烂的明星，科学史上千年一遇的巨人。他在天文学、力学、光学和数学上都取得了开创性的成就，为科学史开创了一个牛顿时代。1642年12月25日，伊萨克·牛顿出生在英国林肯郡，是一个小农的遗腹子。牛顿出世时，给他接生的接生婆说：“咳!这么一个小不点儿，我简直可以把他塞进一只杯子里去。”这就是命运之神把一个叱咤风云的思想家介绍到世界上来的那种开玩笑的方式。1642年12月25日，伊萨克·牛顿(1ssacNewton)出生于英国林肯郡的一个中农家庭，他是遗腹子，又是早产儿。12岁时进入当地一所文科中学念书。1656年牛顿第二次结婚的母亲再度成为寡妇，他被召回帮助料理农庄。显然牛顿是一个很蹩脚的农夫，所以又被送回学校。不过他的舅父发现牛顿的学识不凡，极力主张送他到剑桥大学深造。1661年6月牛顿进剑桥三一学院。1665年初毕业，获得文学士学位。

1665年和1666年，为了躲避伦敦的鼠疫，牛顿大部分时间在他母亲的农庄中度过。期间他除了作出一些数学上的发现外，还做了一些关于颜色的实验。一直为人们传诵的牛顿看到一只苹果落到地上从而启发了他发现万有引力定律的著名事件就发生在这个时期。但是由于数学上的一些准备工作还没有做好，当时牛顿没有严格地推导出万有引力的数学表达式。1667年牛顿回到剑桥之后当选为三一学院的研究员，第二年获得文学硕士学位。1669年27岁的他就任卢卡斯数学教授，在这段期间牛顿恢复了光学研究，并造了第一架反射望远镜，还发现了白光的性质。1672年牛顿被选入皇家学会，并向学会报告了他有关太阳光的分光实验。此后牛顿作了一些数学和化学方面的研究。

牛顿与他的科学界朋友们的谈话和通信使他的注意力不时回到引力问题上来。1684年8月哈雷造访牛顿，促使牛顿进入对引力问题的紧张研究，并于18个月后写成《自然哲学的数学原理》，简称《原理》。该书在1687年7月出版。《原理》出版后，也许是太过劳累的缘故，牛顿不再考虑力学问题。1689年，牛顿代表剑桥大学当选为国会议员。1690年，国会解散，牛顿又回到了剑桥，开始研究《圣经》。1695年，他被任命为造币厂督办。1699年被任命为造币厂厂长。在任期间，他运用他的冶金知识为英国铸造了成色十足的货币。1701年，牛顿辞去了三一学院的教职。1703年当选为皇家学会主席，以后连选连任，直到去世。1704年，他出版了《光学》一书，总结了他从前在光学方面的研究成果。全书分三篇，第一篇记载了有关光谱的一些实验，第二篇讨论薄膜的颜色，第三篇讨论衍射现象和双折射现象。

牛顿的晚年为造币局的公务所繁，除了研究《圣经》，提出“第一推动力”，在科学上没有新的创见。1727年3月20日凌晨一点多，牛顿在睡梦中安然长眠，终年84岁。他被安葬在威斯特明斯特教堂，一个安葬英国英雄们的地方。法国著名哲学家伏尔泰当时正在英国访问，他目睹了牛顿的葬礼，十分感叹牛顿所获得的殊荣。牛顿生前有两句名言。第一旬是：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩膀上。”第二句是：“我不知道世人怎样看我，但我自认为我不过是像一个在海边玩耍的孩童，不时为找到比常见的更光滑的石子或更美丽的贝壳而欣喜，而展现在我面前的是全然未被发现的浩瀚的真理海洋。”从这两句名言中，可以窥见多么博大深邃的精神世界。

牛顿的工作，实现了近代科学史上的第一次重大综合。他的成就鼓舞了18世纪的法国科学家和数学家，他们引入新的数学工具，从而丰富和发展了经典力学体系。1.4其他学科的初步发展一、数学的发展

科学的发展与数学的发展往往相互交织在一起。在近代自然科学初期，与力学得到较快的发展相联系，16—18世纪是常量数学到变量数学的转折时期。这一时期数学的主要成就有3项。

1、首先是法国人笛卡儿在17世纪上半叶创立了解析几何。解析几何把代数学同几何学有机地联系起来，既推动了数学的发展，也推动了乃至整个自然科学的发展。2、17世纪上半叶英国人耐普尔发明了对数，对数的发明有助于改进和简化计算。拉普拉斯这样来评价这一发明：它用缩短计算的时间来使天文学家的寿命加倍。

3、牛顿和莱布尼茨在17世纪下半叶各自独立地创立了微积分学。牛顿把自己发明的微积分方法称为流数法。莱布尼茨在德国随后也独立地发明了微积分，他使用了我们今天使用的dx、dy和∫这些符号。戈特弗里德·威廉·莱布尼茨（1646年－1716年），德国哲学家、数学家。涉及的领域及法学、力学、光学、语言学、法学、哲学、历史、外交等等等40多个范畴，一位举世罕见的科学天才，被誉为十七世纪的亚里士多德。和牛顿先后独立发明了微积分。“世界上没有两片完全相同的树叶”就是出自他之口，他还是最早研究中国文化和中国哲学的德国人，对丰富人类的科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。然而，由于他创建了微积分，并精心设计了非常巧妙简洁的微积分符号，从而使他以伟大数学家的称号闻名于世。（一）从炼金术到化学炼金术的实用化导致了医药化学和矿物学的发展，而实用化学知识的增长最终促成了化学作为一门理论科学的诞生。帕拉塞尔苏斯、阿格里科拉、赫尔蒙特、波义尔是从炼金术向化学转化过程中的重要人物。1、帕拉塞尔苏斯：医药化学的创始者2、阿格里科拉：近代矿物学之父3、赫尔蒙特4、波义耳——近代化学的诞生

二、化学的诞生与发展1、帕拉塞尔苏斯：医药化学的创始者

文艺复兴时期，炼金术分成三个走向：一是继续传统的点石成金木；二是将炼金术知识用于医药方面，形成了所谓的医药化学运动；三是将炼金术知识用于矿物冶炼方面。形成了早期的矿物学。帕拉塞尔苏新是医药化学运动的始祖。帕拉塞尔苏斯原名特奥弗拉斯特·博姆巴斯特·冯·荷恩海姆，1493年5月1日生于瑞士。由于其父亲是移居瑞士的德国医生，荷恩海姆从小学到了许多医学和化学知识。帕拉塞尔苏斯在医学上的主要贡献是引进了矿物质作为药物。从酋人们主要用植物做药，用无机矿物质治病是一大创举。为了制药，帕拉塞尔苏斯系统考察了许多金属的化学反应过程，并总结了标准反应的一般特征。这一举动在化学发展史上具有重要的意义，它启发后人通过实验发现物质的化学性质，再由其化学性质进行分类。

阿格里科拉本名乔治·鲍尔，阿格里科拉是鲍尔的拉丁化，都是“农民”的意思。他1494年出生于德国的萨克森，1518年毕业于莱比镭大学，随后在意大利弗拉拉大学学医。受他的同代人帕拉塞尔苏斯影响，阿格里科拉也对矿物发生了兴趣。以后，他利用在矿区行医的机会，他系统考察了采矿、冶金业，写出了著名的《论金属》。该书于1556年出版的时候，他已经去世一年了。书中总结了当时采矿工人的实践知识，记述了当时已知的采矿和冶金方法。书中配有精致的插图，因此极受欢迎。阿格里科拉也因此赢得了近代矿物学之父的美称。2、阿格里科拉：近代矿物学之父约翰·巴普蒂斯塔·冯·赫尔蒙特1577年生于比利时布鲁塞尔一个古老的贵族家庭，青年时代曾在卢汶大学学习古典著作。1594年离开那里，去欧洲旅行。并学习医学。1609年在卢汶取得医学博士学位，此后毕生呆在家里做化学实验。他自称“火术哲学家”，也以人家称他为化学家而自豪。在定量实验方面，他是那个时代最伟大的。赫尔蒙特是一个帕拉塞尔苏斯派的学者，但在理论上有重大突破，认为“万物缘于水”。他的另一个重要贡献是提出了“气体”概念，从前的人们只知道“空气”，是他认识到有许多种不同的气体。

赫尔蒙特死于1644年，四年后．他的著作《医学精要》由他的儿子编辑出版。他在化学领域开创了新的定量实验精神。他称得上是从炼金术向化学过渡时期最重要的人物。3、赫尔蒙特罗伯特·波义尔1627年1月25日生于爱尔兰伍特福德的利斯莫尔城堡，是一位贵族的后代，也是一位神童。他8岁时进入英国的贵族学校伊顿公学，据说当时就已经会希腊文和拉丁文了。ll岁随同家庭教师周游欧洲，读到了伽利略和笛卡尔的著作。

1644年回国，父亲已经去世，给他留下了一份丰厚的遗产。1654年，波义尔移居牛津，在那里结识了胡克并收为助手。关于压缩空气的实验就是在这段时间做的。l668年，波义尔移居伦敦，在那里建立了一家私人实验室，埋头从事化学实验，写出了许多实验报告和理论著作。1691年在伦敦去世。他的座落在爱尔兰的墓志上刻着：“化学的父亲和科克伯爵的叔父”。

4、波义耳——近代化学的诞生波义尔最重要的化学著作是1661年出版的《怀疑的化学家》，正是此书标志着近代化学从炼金术脱胎而出。自帕拉塞尔苏斯以来的医药花学家们，虽然在物质分类和定量实验方面做了许多工作，但他们的工作依然是为着实用的目的。从波义尔开始，化学被看成一门理论科学，它不只是制造贵重金属或有用药物的经验技艺，而是自然哲学的一个分支，主要从事对物质现象的理论解释。确立这样的化学概念，是波义尔的第一个重要贡献。他确立了科学的元素概念，是对近代化学的第二个贡献。对火在化学分解中的作用所作的澄清，是波义尔对近代化学的第三个贡献。波义耳系统地研究了空气的物理性质，确定了“波义耳——马略特定律”。对燃烧问题的研究是波义尔对化学的第四个贡献。波义耳还曾进行过燃烧定性、定量实验，最先揭示了空气是燃烧的基本条件这一事实。但由于他持有“火微粒”的观点，与氧气及质量守恒定律擦肩而过。

18世纪基础理论方面最重大的突破发生在化学领域。如果说波义耳为化学革命做了大量的基础性工作，那么化学革命的真正体现是在燃素说的兴起及其破产的过程之中。因为在这个过程中，人们才真正贯彻了由波义耳提倡的但未彻底执行的化学思想。燃素说到氧化说的转变是近代化学思想的试金石。拉瓦锡完成了这场被科学史家称为“延迟了的”化学革命。革命的起因是对燃烧和气体问题的研究。

一、燃素说：施塔尔

二、气体研究与氧的发现：普里斯特利、舍勒

三、拉瓦锡的化学革命

（二）近代化学革命

1669年，德国医生兼化学家贝歇尔提出最初的燃素假说。他的学生，德国化学家施塔尔在此基础上于1703年提出了比较系统的燃烧理论。他认为：可燃的要素是一种气体物质，它存在于一切可燃的物质中。此种要素即为“燃素”。“燃素”在燃烧的过程中，从可燃物中飞散出来，与空气结合，从而发光发热，这就是火。物质失去燃素就会变成灰烬，灰烬获得燃素还会复活起来。可燃物质-燃素==煅灰煅灰+燃素==可燃物质在当时，燃素说“虽然在某些场合不免有些牵强附会”，但是它“足以说明当时大多数化学现象”。着眼点在于从物质燃烧本身去解释燃烧，完全抛弃了炼金术士的神秘理论。燃素说是第一个将各种化学现象统一起来的化学原理，它虽然是错误的，但却引导化学走向更广阔的领域。

恩格斯指出：化学是“借燃素说从炼金术中解放出来”。1、燃素说：施塔尔2、气体研究与氧的发现：普里斯特利、舍勒

普里斯特利：1733年出生于英国利兹城附近的菲尔德黑德。1765年获爱丁堡大学法学博士。他的职业是牧师，化学只是他的业余爱好。1766年当选为英国皇家学会会员。1782年当选为巴黎科学院的外籍院士。普里斯特利的重大贡献是发现氧气以及其他气体。1772年发现了二氧化氮；1773年发现氨；1774年发现二氧化硫。1774年，他利用一个大凸透镜，把阳光聚集起来，加热氧化汞，用排水集气法收集产生的气体，并研究了这种气体的性质。他发现在这种“空气”中不仅蜡烛会更旺盛地燃烧，而且火焰非常之大。他又将小白鼠放入这种气体中，他发现小白鼠活的时间延长了四倍。他自己亲自闻了一下，觉得这种“空气”使呼吸轻快了许多，使人感到格外舒畅。

他是燃素说的忠实信徒，他认为，这种新气体之所以助燃能力特别强，是因为该气体中一点燃素也没有，因而吸收燃素的能力特别强，因此，他称该气体为“脱燃素空气”。

另一位发现氧的是瑞典化学家舍勒。他比普里斯特利还早一年发现氧气，是用高锰酸钾制得的。他发现这种气体有助燃的作用。由于他也相信燃素说，于是他把制得的氧气称为“助火空气”。他是这样解释的；这种“助火空气”能够燃烧，与燃素后成的化合物是火，燃烧便是这种“助火空气”与燃烧物体中的燃素结合的过程。他的解释与普里斯特利大同小异。除了氧气之外，舍勒还发现了不下30种的无机和有机物质，其中包括氯气。他还是第一个认为氮气是空气成分之一的人。1786年5月21日，舍勒因病去世，终年仅44岁。有人认为他是死于药物中毒。因为他有一个习惯，每制出一种新的化学物质，他都要亲自尝一下。总之，他是为他所钟爱的科学事业献身的。气体化学已取得了长足的发展，实验里揭示的化学现象也越来越多，但是一套科学的化学概念体系尚未出现。氧气虽然已经被发现，但人们仍然相信燃素说。化学等待着一场系统深刻的概念革命。

1743年8月26日，拉瓦锡出生于法国巴黎，其父是一位富有的律师，所以拉瓦锡早年学习的科目是法律。但他对法律不感兴趣。1763年法律专业毕业，并取得律师开业证书，后转向研究自然科学。21岁时从事地质学研究，后又转为学习化学。他最早的化学论文是对石膏的研究，发表在1768年《巴黎科学院院报》上。1765年他当选为巴黎科学院候补院士。1768年研究成功浮沉计，可用来分析矿泉水。1772年，拉瓦锡任皇家科学院副教授，1778年提升为教授。1775年任皇家火药局局长，火药局里有一座相当好的实验室，拉瓦锡的大量研究工作都是在这个实验室里完成的。3、拉瓦锡的化学革命

对燃烧问题的研究以及对燃素说的否定是拉瓦锡化学革命的核心问题。1、1772年2月，他把金刚石用调成糊状的石墨厚厚地包上一层，再把这些乌黑的圆球放在烈火中烧得通红，几小时后，剥去石墨外衣，里面的金刚石竟然完好无损！拉瓦锡琢磨：“金刚石的失踪看来与空气有关。莫非它与空气发生作用了？”这种想法和“燃素”学说截然相反！

2、为了证明自己的设想，他用白磷作了一系列实验，毫无例外，白磷燃烧之后产生的白烟比白磷重了，这证明磷和空气发生了化合。而白磷在燃烧过程中，只有五分之一的空气可以助燃，拉瓦锡把这种空气暂时称为“有用空气”。

3、接下去的几年里，拉瓦锡连续做了大量关于燃烧和气体方面的实验。1774年，他精心设计了一个用天平在曲颈瓶中通过加热金属的定量研究实验，这就是化学史上著名的“锡铅煅烧实验”，结果仍然证明了他的设想。拉瓦锡用实验证实，金属能与“有用空气”相结合，但如何将“有用空气”与其余的空气分开呢?———制取氧气1774年10月，普里斯特利到巴黎访问，拉瓦锡会见了他。在了解并重复了他的实验基础上，拉瓦锡认为，这种气体是一种元素，1777年正式把这种气体命名为“氧”，1777年9月5日，拉瓦锡向巴黎科学院提交了划时代的具有深远意义的论文《燃烧概论》，建立了燃烧的氧化学说，主要内容如下：1、空气由两种成分组成，物质在空气中燃烧因与氧结合而加重，所增之重等于吸收氧之重。2、物质只有氧存在的情况下才能燃烧。3、物质燃烧时有光和热产生。4、一般非金属燃烧时通常变为酸，而金属煅烧时生成金属氧化物。可以说，拉瓦锡的氧化学说是化学史上第一个真正意义上的化学理论。其对化学发展所起的作用自然是非同一般的。

提出氧化学说之初拉瓦锡是孤立的。法国科学家们不赞成他的理论，并多方面指责他剽窃了普里斯特利的研究成果。但他并没有灰心，而是进一步深入研究，提出了大量的不可辩驳的实验数据。

1785年，著名科学家拉普拉斯第一个承认。后来，又得到许多著名的物理学家和化学家的承认，并认为拉瓦锡的理论是“化学中的革命”。1787年，在对水的充分研究基础上，发现并命名了“氢”元素，并对水是元素这种观念做了彻底地否定，在人类认识思想史上具有重大的意义。拉瓦锡还和另外三位化学家共同首次制定了化合物的命名法。此后，化学反应过程及其定量关系才开始用初步的化学反应方程式来表示。拉瓦锡以1787年建立的新化学语言和1789年出版的《化学基本教程》完成了化学革命，用17年的时间改造了化学学科。1993年11月24日，拉瓦锡因“包税公司”案的牵连被法国革命委员会逮捕。拉瓦锡和其他包税公司成员，一起被带进革命法庭，开庭后不久，拉瓦锡居然被无情地判处了死刑。1794年5月8日，拉瓦锡被送上了断头台，刽子手的屠刀，砍下这位天才科学家聪明的头脑，法国人毁掉了自己最美的科学花朵和最伟大的儿子，也使世界失去了一位伟大的科学家。拉瓦锡惨遭非命之时，年仅51岁，正当作出科学发现的大好时光，如若不遭杀害，他肯定能在科学上作出更为杰出的贡献。拉瓦锡死后，人们很惋惜。就在拉瓦锡被处死的第二天，著名数学家拉格朗日说道：“他们割下拉瓦锡的头，只不过一刹那间的事，但不知在100年之内，世界上还能不能再长出一颗像他那样的头。”拉瓦锡死后不到两年，巴黎就为他树起了一座半身塑像，他的案子也得到平反，为他重新举行了葬礼。

三、光、电、磁的新世界——近代物理学的早期研究1、磁的研究——吉尔伯特12世纪时，中国人发明的磁针由阿拉伯传入欧洲。13世纪时，帕雷格伦纳斯对磁针作过研究，但不久就被人遗忘了。在欧洲，第一个对磁进行系统研究的是16世纪时的吉尔伯特。他是近代磁学的先驱者，被后人誉为“磁学之父”。吉尔伯特的研究成果记载在1600年出版的《论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体》（简称《论磁》）一书中。该书是历史上最重要的关于磁的性质的论著之一，被伽利略誉为一部“伟大到令人妒忌”的巨著。他关于磁学的研究为电磁学的产生和发展创造了条件。他的理论曾对后来的科学发展产生过很大的影响，为电磁学和引力理论奠定了基础。后人为了纪念他对磁学的贡献，在CGS电磁系单位制中以吉伯作磁通势单位。

2、打开奇妙的电世界

18世纪，电的研究迅速发展起来，电神秘的面纱被揭开了，人们看到了一个奇妙的电世界。电成为了近代科学史上最伟大的发现之一。（1）第一个储电装置：莱顿瓶吉尔伯特做了一系列摩擦起电实验，并区分了电现象和磁现象。1660年，盖利克发明了第一台摩擦起电机，成为18世纪研究静电的实验的好帮手。人类的第一个储电装置——莱顿瓶就诞生了。它是由荷兰物理学家马森布洛克在1745年发明的，因马森布洛克是莱顿人而得名。实际上莱顿瓶是一个普通的电容器，既可储电也可放电。若把它的外壁接地，而金属球连接到电荷源上，则在莱顿瓶的内壁和外壁之间会积聚起相当多的电荷，当莱顿瓶放电时可以通过相当大的瞬间电流。莱顿瓶的发明，为科学界提供了一种贮存电的方法，为进一步研究电学提供了依据，对电学的发展起了重要作用。

（2）解开雷电之谜——富兰克林和风筝实验本杰明·富兰克林：富兰克林是美利坚合众国的创始人之一。富兰克林对电学的研究是从模仿斯宾士的莱顿瓶实验开始的。富兰克林用莱顿瓶做的第一个重要实验是发现了正电和负电，以及电荷守恒定律。富兰克林对电学的研究结果统一了当时混乱的电学知识，为以后电学的发展打下了基础。阐明了电容器的原理，富兰克林最著名的电学成就是把天电和地电统一了起来，破除了人们对雷电的迷信和恐惧。1752年7月，他和他儿子在费城做了那个震动世界的电风筝实验，他还设计制作了避雷针。富兰克林还研究了带电体之间的相互吸引和排斥；不规则带电导体中的电荷分布；感应起电现象等。