古希腊和古罗马的自然科学

第一部分

古代自然科学——古希腊和古罗马的科学技术主要内容古罗马的科学技术3古希腊的科学技术2古希腊的自然观1希腊奇迹爱琴文明克里特文明：米诺斯王朝

公元前3000年新石器时代青铜器时代迈锡尼文明：

公元前1450-1400迈锡宫殿尼人占领克诺索斯公元前12世纪：特洛伊战争“黑暗时期”：

公元前1125年多利亚人摧毁迈锡尼荷马史诗：《伊利亚特》《奥德塞》

公元前9世纪，腓尼基文字传入希腊，形成希腊字母希腊奇迹希腊奇迹大希腊殖民地：

希腊半岛、爱奥尼亚、克里特岛、南意大利。奴隶制和城邦民主制奥林匹克竞技会奥林波斯山上诸神谱系荷马史诗希腊悲剧伊索寓言维纳斯雕像希腊奇迹宗教和神话的世界观哲学科学希腊哲学印度哲学中国哲学与神话世界观决裂宣讲教义若即若离无可无不可说理说教说理和说教之间思辨、推理、证明因明学名言隽语，比喻例证希腊奇迹希腊神话世界观一、自然力和社会活动的人格化司管自然现象之神：日、月、雷、河、海执掌人类活动之神：命运、正义、善、恶、商业、战争二、神人同形同性奥林匹斯诸神：人的体态相貌、人的七情六欲自然界和人类社会受神的情欲和意志支配三、迷狂的宗教精神奥菲斯教派（Orphous）四、生成演化的世界图示荷马史诗：神也摆脱不了的命运赫西尔德：《神谱》——诸神的谱系古希腊自然哲学的基本观念自然physis

——事物运动变化的本性nature本原arche

——太初：基质+原则宇宙cosmos：天地间一切事物的总和（包括事物的秩序）（本原/宇宙：宇宙由本原分化演变而来，本原是宇宙有秩序的原因）——什么是本原？普遍信念：最高原则是唯一的、永恒不变的，但统摄万事万物的存在和变化希腊古希腊早期自然哲学一、伊奥尼亚学派泰勒斯、阿纳克西曼德、阿那克西米尼、赫拉克勒斯二、毕达哥拉斯学派

毕达哥拉斯三、爱利亚学派克塞诺芬尼、巴曼尼德、芝诺四、元素派恩培多克勒、阿那克萨哥拉五、原子论留基伯、德谟克利特古希腊早期自然哲学一、伊奥尼亚学派泰勒斯：1、什么是万物的本原？2、水本原说阿纳克西曼德：无定apeiron/indefinite“火、气、水、土中任何一种都不能生成万物。”（性质固定）一些事物的生成必然伴随另一些事物的消亡——补偿原则

aitia—原因、有罪责阿那克西米尼：气本原说气：冷热、疏密、运动气的转化生成(疏密)：火风云水大地石头赫拉克勒斯：火本原说“世界秩序不是任何神或人所创造的，它过去、现在、未来永远是永恒的火，在一定分寸上燃烧，在一定分寸上熄灭。”古希腊早期自然哲学赫拉克勒斯：火本原说——火、逻各斯logos火：世界是一团不断转化的活火“世界秩序不是任何神或人所创造的，它过去、现在、未来永远是永恒的火，在一定分寸上燃烧，在一定分寸上熄灭。”“一切转化为火，火又转为一切，有如黄金换成货物，货物又换成黄金”“火在升腾中判决处罚万物。”道：logos，逻各斯，话语说出的道规律、原则；理性、理由“应当遵从那共同的东西。可是道虽然是大家共有的，多数人却自以为是地活着，好像有自己的见解似的。”“如果你们不是听了我的话，而是听了我的道，那么，承认‘一切是一’就是智慧的。”“清醒的人们有一个共同的世界，可是在睡梦中人们却离开这个共同的世界，各自走进自己的世界”“法律，也就是服从那唯一者的意志。”古希腊早期自然哲学生成辩证法：同一关系、转化关系、相对关系、和谐关系“我们身上的生和死、梦和醒、少和老始终是同一的。前者转化，就成为后者，后者转化，就成为前者。”“我们不能两次踏进同一条河流。”“太阳每天都是新的，永远不断的更新。”“不同的音调造成最美的和谐。”“绘画在画面上混合着白色和黑色。”“在变换中得到休息：伺候同样的主人是疲乏的。”“如果没有不义，人们也就不知道正义的名字。”“在圆周上，起点就是终点”“上坡路和下坡路是同一条路。”“善和恶是一回事。”“海水最干净，又最脏：鱼能喝，有营养；人不能喝，有毒。”“最美的猴子同人类相比也是丑陋的”“最智慧的人同神相比……都像一只猴子”“如果一个人的愿望都得到了满足，这对他是不好的。”“思想是最大的优点，智慧就在于说出真理，并且按自然行事，听自然的话。”“自然喜欢隐藏自己。”古希腊早期自然哲学二、毕达哥拉斯学派

1、灵魂观：将哲学与宗教结合在一起。灵魂不朽，但灵魂需要净化——净化灵魂的活动：音乐、哲学灵魂是一种和谐音乐是和谐的音调，哲学是对和谐关系的思索

和谐是一种数的规定哲学philosophy/“爱智慧”philo-sophia

：对数的本性的把握2、数本原说：数的规定性数学的比例关系、数学中的对立关系、数字的类比关系有限奇一右阳静直明善正方无限偶多左阴动曲暗恶长方古希腊早期自然哲学二、毕达哥拉斯学派“万物的本原是一。从一产生出二，二是从属于一的不定的质料，一则是原因。从完满的一与不定的二中产生出各种数目，从数产生出点，从点产生出线，从线产生出面，从面产生出体，从体产生出感觉所及的一切形体，产生出四种元素：水、火、土、气。这四种元素以各种不同的方式互相转化，于是创造出有生命的、精神的、球形的世界，以地为中心，地也是球形的，在地面上住着人。还有‘对地’，在我们这里是下面的，在‘对地’上就是上面。”一二数点线面体四元素世界古希腊早期自然哲学三、爱利亚学派

克塞诺芬尼：理神论“凡人们幻想着神是诞生出来的，穿着衣服，并且有着同凡人一样的音容相貌”“荷马和赫西尔德把人间一切无耻的丑行加诸神灵：偷盗、奸淫、尔虞我诈”“只一个神，他在诸神和人类中间是最伟大的；他无论在形体和思想上都不像凡人。”“神是全视全知全闻的。”“神永远保持在同一个地方，根本不动。”巴曼尼德：是者being（不生不灭、连续性、完满性）意见之路——按众人习惯认识感觉对象“以茫然的眼睛、轰鸣的耳朵和舌头为准绳”真理之路——用理智来进行辩论，通往圆满、不动摇的中心

芝诺悖论无限二分阿基里斯赶不上乌龟飞矢不动一倍的时间等于一半的时间古希腊早期自然哲学四、元素派

恩培多克勒：四根说（土、水、气、火、爱、恨）万物由土水气火四根组合而生成，因四根的分离而消失。四根组合的原因是“爱”，分离的原因是“恨”。同类相知：“我们用土来看土，用水来看水，用气来看明亮的气，用火来看耗散的火，用爱来看爱，用可怕的恨来看恨。”阿那克萨哥拉：种子说构成万物的细小微粒是种子。事物有多少种可感性质，种子就有多少种。“毛怎能从非毛产生，肉怎能从非肉产生呢？”异质相知：“感觉由相反者所产生……由冷知热，由咸知淡，由苦知甜。一切都已内在我们之中，……一切知觉都伴随着痛苦。”“是太阳把光放进月亮的”古希腊早期自然哲学五、原子论留基伯“他说宇宙时无限的，其中一部分是充满的，一部分是空虚的，这充满和空虚，他说就是元素。”——第欧根尼德谟克利特“颜色是约定的，甜是约定的，苦是约定的，实际上只有原子和虚空。”可感事物是众多的、变动的充实是可以分割的分割充实的是虚空充实的最小单元是原子原子：atomon

不可分割原子的性质：形状、位置和次序（AN、NZ、AN和NA）本原不生不灭的性质，感觉到的生灭变化柏拉图和亚里士多德一、柏拉图可感领域可知领域影像自然物数学型相本原幻想信念数学知识理性知识意见知识灵魂的三重区分理智激情欲望头部胸部腹部智慧勇敢节制动物野蛮驯服水生陆生飞行行走有角无角可杂交不可杂交四足两足柏拉图和亚里士多德二、亚里士多德希腊哲学的集大成者，建立了希腊科学最全面的体系1、逻辑学著作：《工具篇》2、形而上学著作：《形而上学》3、自然哲学著作：《物理学》《论天》《气象学》《动物学四篇》《论灵魂》4、伦理学著作：《大伦理学》《尼各马可伦理学》《政治学》5、美学著作《修辞学》《诗学》“自然是自身具有运动来源的事物的形态或形式，这些形态或形式只有在思想中才能与事物分离。”柏拉图和亚里士多德二、亚里士多德三本原说：质料、形式、缺乏（运动的载体、初态、朝向）运动：潜在的现实化运动的原因：四因说质料因：事物为什么在运动中继续存在？形式因：事物为什么会以一种特定方式运动？动力因：事物为什么会开始或者停止运动？目的因：事物为什么要运动？第一实体：个体事物第二实体：种和属十个范畴：实体、数量、性质、关系、位置、姿势、状态、活动、受动植物灵魂动物灵魂人类灵魂营养功能感性功能理性功能古希腊的科学技术1.数学欧几里得：著有《几何原本》（共13卷），建立了第一个数学理论体系——几何学，标志着人类科学研究的公理化方法的初步形成，后世称为“欧式几何学”。阿基米德：他的数学著作被认为是古希腊数学的顶峰，他着重研究一些形体复杂的面积和体积计算方法，继承和发扬了古希腊研究抽象数学的方法，又使数学的研究同实际应用联系起来，这在世界科学发展史上意义重大。阿波罗尼乌斯：著有《圆锥曲线论》，是古希腊最杰出的数学著作之一，它使古希腊的数学达到了炉火纯青的境地。欧几里得的几何学体系

欧几里得在他留传了几千年的光辉著作《几何原本》中，用公理化方法，以23个定义、5条公设和5条公理为出发点，推演出467个数学命题，将古希腊丰富的几何学知识整理在严密的逻辑系统之中，使几何学成为一门独立的、演绎的科学。欧几里得的几何学体系定义：1、点没有部分。2、线有长无宽。3、一线的两端是点。公设：1、由任意一点到另外一点可以画直线。2、一条有限直线可以继续延长。3、以任意点为心及任意距离可以画圆。4、凡直角都彼此相等5、同平面内一条直线和另外两条直线相交，若在某一侧的两个内角和小于二直角和，则这二直线经无限延长后在这一侧相交。公理：1、等于同量的量彼此相等。2、等量加等量，其和仍相等。3、等量减等量，其差仍相等。4、彼此能重合的物体是全等的。5、整体大于部分。古希腊的科学技术2.物理学亚里士多德：是古希腊第一个最认真地研究物理现象的人，他著的《物理学》一书，也是世界上最早的物理学专著之一。欧几里得：在古希腊第一个把光的研究建立在科学的基础上，他著有《光学》和《论镜》两部光学著作。他进行了许多光学实验，并且用几何的方法加以研究，他还已弄清楚了反射定律，还研究了凹面镜与凸面镜的反射。古希腊的科学技术2.物理学阿基米德：是古希腊成就最大的物理学家，他证明了“杠杆原理”，发明了“浮力定律”，被后人誉为“力学之父”。他一生中发明众多机械，包括一些十分复杂的生产工具和武器，如阿基米德发明了一种螺旋扬水器以及战争武器等等。

近代科学的研究方法早在阿基米德那里就萌芽了，他既重视观察实验，又重视严格的逻辑推理；既认真分析物理现象，又十分注重数学上的论证，力求得到准确的量的关系。近代物理学的大师们认为真正希腊师祖并不是百科全书式的亚里士多德，而是几何学家和实验物理学家阿基米德。古希腊的科学技术3.天文学古希腊的天文学和宇宙理论取得了很大的成就，几乎同时出现了两种关于太阳系的学说：地心说：欧多克斯、阿波罗尼乌斯、伊巴谷日心说：赫拉克勒斯、阿利斯塔克、阿基米德在当时的古希腊地心说占统治地位。他们的学说理论性最强、体系最完整，科学方法达到了古代高峰。古希腊的科学技术4.医学希波克拉底：被西方称为“医学之父”。提出“体液说”医学理论。血液、粘液、黄胆汁、黑胆汁。赫罗菲拉斯：建立了一个医学学派。他较为重视实际经验，利用了一些死刑犯做过解剖，他是第一个区分动脉和静脉的人，还给肠子的第一段定名为十二指肠。埃拉西斯特拉塔：是把生理学做为独立学科来研究的第一人，他认为大脑是思维的器官，区分了大脑和小脑，并且认为人体的全部功能本质上都是机械的。古希腊的科学技术希波克拉底誓言：仰赖医神阿波罗·埃斯克雷波斯及天地诸神为证，鄙人敬谨直誓，愿以自身能力及判断力所及，遵守此约。凡授我艺者，敬之如父母，作为终身同业伴侣，彼有急需，我接济之。视彼儿女，犹我兄弟，如欲受业，当免费并无条件传授之。凡我所知，无论口授书传，俱传之吾与吾师之子及发誓遵守此约之生徒，此外不传与他人。我愿尽余之能力与判断力所及，遵守为病家谋利益之信条，并检柬一切堕落和害人行为，我不得将危害药品给与他人，并不作该项之指导，虽有人请求亦必不与之。尤不为妇人施堕胎手术。我愿以此纯洁与神圣之精神，终身执行我职务。凡患结石者，我不施手术，此则有待于专家为之。无论至于何处，遇男或女，贵人及奴婢，我之唯一目的，为病家谋幸福，并检点吾身，不作各种害人及恶劣行为，尤不作诱奸之事。凡我所见所闻，无论有无业务关系，我认为应守秘密者，我愿保守秘密。尚使我严守上述誓言时，请求神祗让我生命与医术能得无上光荣，我苟违誓，天地鬼神实共殛之。

古希腊的科学技术5.生物学亚里士多德：被认为是古希腊在生物学上贡献最大的，他很重视观察和解剖工作，他对动物进行了认真的分类。他认为：自然的发展由无生命界进达于有生命的动物界是积微渐进的，在植物界有一种延续不绝的级序，以逐步趋向于动物界，各种动物进化于人类。狄奥弗拉斯特：继承和补充了他的老师亚里士多德的工作。古希腊的科学技术6.地理学埃拉托色尼（约BC273－192）：生活在希腊化时代的亚历山大城，是古希腊最伟大的地理学家，他曾任亚历山大城图书馆馆长，著有《对地球大小的修正》和《地理概述》等。主持亚历山大博物馆的埃拉托斯特尼计算地球的周长，得出地球圆周为24700哩；这距实际数值仅相差250哩，直到18世纪才得到订正。在他绘制的有人居住的世界地图上首次用经纬网格来表示各个地点的位置，记载了许多地方的地形、气候和矿产等情况。亚里士多德的逻辑学体系亚里士多德公元前384年出生

古希腊著名的哲学家、渊博的学者柏拉图的学生，亚历山大大帝的老师

他一生勤奋，著书数百卷，总结了泰勒斯以来古希腊哲学发展的结果，首次将哲学和其他科学区别开来，开创了逻辑、伦理学、政治学、物理学、植物学和动物学等学科的独立研究。他的学术思想对西方文化、科学的发展产生了巨大的影响。形式逻辑学的奠基人亚里士多德认为分析学或逻辑学是一切科学的工具。他是形式逻辑学的奠基人，他力图把思维形式和存在联系起来，并按照客观实际来阐明逻辑的范畴。

关于形式逻辑的基本规律：同一律、矛盾律和排中律，亚里士多德是在《形而上学》一书中叙述的。矛盾律和排中律是他首次提出的。同一律：同一个思维过程中，每一思想与其自身是同一的；即“Ａ就是Ａ”；矛盾律：同一思维过程中，两个互相否定的思想不能同真，必有一假；即“Ａ不能是非Ａ”；排中律：同一个思维过程中，两个相互矛盾的思想不能同假，必有一真，即“要么Ａ要么非Ａ”；最博学的人亚里士多德运用观察试验的方法和辩证思维的方法，大大推动了当时科学的进展。亚里士多德的一个突出特点就是追求真理，他认为这是哲学家的神圣职责。他的一句名言“我爱我师，我更爱真理”，一直为后人津津乐道。亚里士多德集上古知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人象他那样对知识有过系统考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书。恩格斯称他是“最博学的人”。托勒密的天文学体系

在天文学上，托勒密集古希腊天文学之大成，建立地心宇宙观，即托勒密地心学说。他主张地球居宇宙中心静止不动，日、月、行星和恒星均环绕地球运行，托勒密的地球中心说支配西方达1500年之久。盖伦的医学体系盖伦是古罗马时期最著名最有影响的医学大师，他被认为是仅次于希波克拉底的第二个医学权威。

盖伦(Calen)(129-199)是古罗马时期最著名的医生和解剖学家。他一生专心致力于医疗实践解剖研究，写作和各类学术活动。盖伦的医学体系盖伦的最重要成就是他建立了血液的运动理论。盖伦认为血液无论是在静脉或是动脉中，都是以单程直线运动方法往返活动的，它犹如潮汐一样一涨一落朝着一个方向运动，而不是作循环的运动。盖伦在描述性生物学方面作出了重要贡献，他对人体许多系统解剖结构的系统描述以及结合解剖构造对血液运动的系统论述，都在生物学史上产生了很大的影响。在哈维建立血注入循环理论之前，他的血液运动理论一直为西方学者所信奉。盖伦的医学体系但是在盖伦的论述中也有许多错误，例如他所说的心间隔上有小孔，血液能通过小孔，往返于心脏左右两边。这纯是他的猜测，实际根本不存在。盖伦的许多解剖学和生理学都是建立在错误的结论基础之上的。人们后来发现，盖伦的某些错误之所以产生，是由于他所进行的解剖对象是动物，主要是狗而不是人。他的生理描述往往是脱离了实际，而屈从于宗教神学的需要。后来人们为消除他在解剖学、生理学上的错误影响，曾进行了艰苦的斗争。古希腊、古罗马的四大科学成就托勒密天文学体系亚里士多德的逻辑学体系欧几里德的几何学体系盖伦的医学体系古希腊的科学技术特点希腊人崇尚理想和哲理，渴求纯粹的知识。从希腊时期发达的自然哲学到希腊化时期已具理论化知识形态的欧几里德几何学和阿基米德静力学，都表明了他们对理论思维的格外偏爱。以苏格拉底、柏拉图、亚里士多德为形象代言的希腊人在纯粹知识领域做出了不朽的贡献。以至于恩格斯称赞说：“在希腊哲学的多种多样的形式中，差不多可以找到以后各种观点的胚胎、萌芽。因此，如果理论自然科学想要追溯自己今天的一般原理发生和发展的历史，就同样不得不回到希腊人那里去。”希腊人这种对纯粹知识的崇尚，从反面表现为对现实功利的蔑视。古罗马的科学技术特点相反，罗马人注重实用，不喜欢玄想。他们为世人留下的是宏伟的工程（以圆形竞技场、万神庙等最为著名）和具有实用价值的百科全书。屋大维本人也曾引以为豪地说：“我继承了一座砖瓦之城，但却留下了一座大理石之城。”然而，在科学方面罗马只能称得上是希腊的寄生虫。罗马人“似乎只是为了完成医学、农业、建筑和工程方面的实际工作，才对科学关心。他们使用知识之流，而不培其源——为学术而学术的源泉，结果，不到几代，源与流就一起枯竭了。”古罗马的科学技术特点与希腊相比，古代罗马的科学技术有两个显著的特点：与崇尚理性和大胆推测的希腊人不同，罗马的自然科学比较注重实际的应用而不是抽象的理论框架的构造。2.罗马在自然科学方面虽无重大创新，但由于它征服了地中海沿岸广大地区，接触到了许多文明古国创造的优秀成果，因此它的主要贡献在于对前人科学成就的总结与综合。古罗马的科学技术古罗马的技术成就是古代西方科技成就的代表。而古罗马突出的技术成就主要表现在手工业方面。其中尤以纺织、玻璃制造、矿冶和机械制造最具代表性。玻璃在西方是倍受青睐的工业材料。最初，人们只会使用由火山喷出的熔岩凝固后形成的天然玻璃来制造各种器皿。公元前三四千年时，亚述人和埃及人发现了制造玻璃的配方。公元前100年，中国的玻璃制造技术传到古希腊和古罗马，首都罗马城成了玻璃制造的中心，并普遍使用玻璃吹制法，巧妙地处理金属管端的玻璃，从而泡制成空心玻璃器皿。同时，切割技术也得到广泛运用。公元1世纪，罗马人把各种颜色的玻璃拉成棒状，排成捆加以烧溶，再切出具有一定图案截面的玻璃薄片，在模具上将这些薄片加热熔接，制出玻璃器皿。古罗马的科学技术建筑工程技术维特鲁维奥：如果说罗马人也有自己的科学的话，那维特鲁维奥（Vitruvius）就是最杰出的代表人物。这位凯撒大帝的军事工程师是罗马人，大约生活在公元前1世纪。他受过相当好的希腊教育，但作为罗马人，他热衷的是将希腊知识运用到实际中去。他最为有名的著作是10卷本的《论建筑》。这部书一直广为流传，被称为建筑学上的百科全书，是世界上第一部建筑学专著。维特鲁维奥也因此被西方建筑学的鼻祖。古罗马的水利建筑技术在继承古希腊、古埃及和两河流域水利建设经验的基础上，创造了闻名世界的古罗马引水道工程和完整的水利建设技术，成功地开发了运河，满足了军事和经济发展的需要。“条条大道通罗马”版图广大的罗马帝国为了巩固自己的统治，很重视交通运输、通信事业的发展。罗马人以道都罗马为中心，建立了通往各行省的公路网。罗马城内主要街道都用石子铺就，而公路网上遇河架桥、逢山凿洞，表现了高超的工程技术水平。所谓“条条大道通罗马”，正反映了罗马在政治上的中心地位。甚至1944年盟军在法国诺曼底登陆时，现代化的坦克所行驶的道路还是古罗马时期留下的道路。罗马人的引水道工程

罗马人的引水道工程尤其著名。为了给越来越多的城市人口供水（到公元1世纪时，罗马城的居民可能达到了一百万），罗马政府从水源处开始兴建引水渠到市内。

据说，罗马城附近的引水道有近200公里长，引水道进入低洼地带便架桥，还采用了虹吸技术。

罗马万神庙万神庙是罗马皇帝哈德良于公元120到124年建造的，它的屋顶是圆的，直径达