第二章 近代自然科学的诞生

第二章

近代自然科学的诞生主讲人：斯琴毕力格1张胜光制作本章目录从维萨里到哈维2科学组织与科学团体4哥白尼革命31科学仪器制造技术33世界科技中心的转移352张胜光制作第二节

从维萨留斯到哈维3张胜光制作认识人体的结构

哥白尼日心说推进了我们对太阳系的认识，而维萨留斯和哈维则推进了人类对自身的认识。

4张胜光制作1500152515501575160016251650哥白尼维萨留斯布鲁诺开普勒伽利略牛顿塞尔维特法布里修斯哈维天文学医学5张胜光制作

安德烈．维萨里

维萨里在青年时代曾求学于法国巴黎大学。当时在巴黎大学的讲堂上，教授们还是因循守旧、津津有味地讲述着盖仑的“解剖学”教材。教学过程中，虽然也配合一些实验课，但是实验课都是由雇佣的外科手或刽子手担任的。解剖的材料只是狗或猴子等动物尸体。再加上教授们的讲课与实验毫无联系，又不准学生们亲自动手操作，所以讲课的实验严重脱节，而且错误百出。

（1514－1564）比利时医生、伟大的生物学家、近代人体解剖学的创始人。6张胜光制作7张胜光制作

安德烈．维萨里

年轻的维萨里面对这种现象极为不满。由于他勤奋好学，在自学过程中掌握了一定的解剖学知识，所以他曾一针见血地指出盖仑解剖学中的错误和教学过程中的弊病，并决心改变这种现象。他挺身而出，亲自动手做解剖实验。（1514－1564）比利时医生、伟大的生物学家、近代人体解剖学的创始人。8张胜光制作

为了揭开人体构造的奥秘，维萨里常到郊外无主坟地盗取残骨或罪犯的遗尸。回来后，又在微弱的烛光下偷偷地彻夜观察研究，直到弄明白为止。后来，他在威尼斯帕都瓦大学任教，并获得博士学位。任教期间，维萨里继续利用讲课的机会进行尸体解剖，并进行活体解剖教学，吸引了大批的学生。

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业余时间，经过五年的努力，1543年，也就是哥白尼出版《天球运行论》的这一年，年仅28岁的维萨里写出了一部按骨骼、肌腱、神经等几大系统描述的700多页的巨著《人体结构》。在这部伟大的著作中，以大量、丰富的解剖实践资料，对人体的结构进行了精确的描述。可以说，《人体结构》一书是科学的解剖学建立的重要标志。

10张胜光制作该书分为七卷，依次论述骨骸系统、肌肉系统、血液系统、神经系统、消化系统、内脏系统、脑感觉器官。最后有两个附录，介绍活体解剖的方法。书中继承了盖仑和亚里士多德的许多观点，但也提出了许多不同的看法。正如维萨留斯自己在该书序言里所说：“我在这里并不是无故挑剔盖仑的缺点，相反地，我肯定盖仑是一位大解剖学家。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。”11张胜光制作12张胜光制作13张胜光制作14张胜光制作15张胜光制作16张胜光制作17张胜光制作18张胜光制作教会的迫害

但是，维萨里这种勇于实践、寻求真理的精神和他这本书的发表引起了当时的解剖学家和医生们的震惊。维萨里在书中说：人的股骨是直的，而不是像狗的那样是弯的，直接动摇了被教会奉为神圣的盖仑医学体系。于是，在教会的迫害下，维萨里不得不在《人体结构》一书出版的第二年，也就是在1544年，愤然离开帕都瓦。

19张胜光制作教会的迫害

尽管如此，教会的魔爪仍不肯放过他，判了维萨里死罪。由于国王出面干预，才免于死罪，改判往耶路撒冷朝圣，了结了此案。但在归航途中，航船遇险，年仅50岁的维萨里不幸身亡。人体解剖学的创始人安德烈．维萨里就这样悲惨地结束了科学家伟大的一生。

20张胜光制作血液循环的发现：塞尔维特、

法布里修斯和哈维

在人体生理学中，血液的运动规律具有重要的地位。因为血液贯穿全身，是联系身体各部分的渠道，所以，对它的正确认识有助于进一步了解人体的其他机能。盖仑的血液运动理论概括起来就是：肝脏——静脉系统的潮汐运动与动脉系统——人体的单向吸收。这两大运动之间通过右心室与左心室之间互通的隔膜相联系。21张胜光制作1500152515501575160016251650哥白尼维萨留斯布鲁诺开普勒伽利略牛顿塞尔维特法布里修斯哈维天文学医学22张胜光制作塞尔维特（1511-1553）

维萨留斯在自己的解剖实验中已经发现盖仑关于左心室与右心室相通的观点是错误的，但他没有猜测到全身的血液是循环的。他在巴黎大学医学院的同学塞尔维特朝发现血液循环的道路上迈出了第一步。

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迈克尔·塞尔维特在巴黎大学认识了维萨留斯，尔后两人成为至交。据说，他曾与维萨留斯一道私下进行过人体解剖研究。后来，维萨留斯被迫离开了巴黎大学，但塞尔维特继续进行实验研究。这期间，他做出了一生中最重要的科学发现即血液的肺循环。24张胜光制作塞尔维特发现：血液并不是通过心脏中的隔膜由右心室直接流入左心室．而是经由肺动脉进入肺静脉，与这里的空气相混合后流入左心室。这一发现通常称为小循环，是导向全身循环的重要一步。25张胜光制作

塞尔维特的这一发现首先发表在1553年秘密出版的《基督教的复兴》一书之中。塞尔维特使用了他所发现的小循环来批评正统基督教的三位一体学说。这触怒了教会。罗马宗教裁判所将塞尔维特逮捕并判处火刑。在朋友们的帮助下，塞尔维特逃了出来。但没过多久，塞尔维特在日内瓦被新教领袖加尔文抓住。加尔文不仅下令将塞尔维特活活烧死．而且在烧死他之前还残酷地烤了两个小时。26张胜光制作1500152515501575160016251650哥白尼维萨留斯布鲁诺开普勒伽利略牛顿塞尔维特法布里修斯哈维天文学医学27张胜光制作法布里修斯(1537—1619）

为发现血液循环而迈出下一步的是法布里修斯(1537—1619)。他是意大利人，在帕多瓦大学学习医学，是法娄皮欧(1523—1562）的学生，而后者曾经是维萨留斯的学生，也是输卵管的发现者。在出版于1603年的《论静脉瓣膜》一书中，法布里修斯描述了静脉内壁上的小瓣膜。它的奇异之处在于永远朝着心脏的方向打开，而向相反的方向关闭。28张胜光制作法布里修斯(1537—1619）法布里修斯虽然发现了这些瓣膜，但没能认识到它们的意义。他的学生哈维创立了血液循环理论，完成了自维萨留斯以来四代师生前仆后继的工作。29张胜光制作1500152515501575160016251650哥白尼维萨留斯布鲁诺开普勒伽利略牛顿塞尔维特法布里修斯哈维天文学医学30张胜光制作哈维(1578—1657年)

哈维是英国生理学家、血液循环的发现者。他出生于一个富商家庭，1597年毕业于剑桥大学，后留学于意大利帕多瓦大学，获医学博士学位。31张胜光制作帕多瓦大学医学院是当时世界上最大的医学院，素以政策开明、学术自由著称，维萨留斯开创的亲自动手做解剖学实验的良好传统，使这所医学院吸引了一大批热情好学的青年。哈维留学期间，伽利略正在帕多瓦任教。这位近代实验科学大师所倡导的实验—数学方法和力学自然观，影响了物理学之外的许多学科领域。哈维亦得益匪浅。他懂得了；“无论是教解剖学或是学解剖学，都应以实验为根据，而不应当以书本为根据。”32张胜光制作哈维在前人研究的基础上继续钻研，解剖了80多种动物。根据长期的观察和实验，发现了动物体内的血液循环系统，于1628年发表了《动物心血运动的研究》，为近代生理学的创立和发展作出了贡献。哈维的发现，推翻了当时流行的古罗马医生盖伦对血液流动的线路和流动方式的错误论述。哈维的杰出发现沉重打击了基督教会和神学思想，同时也开辟了生理学研究的新纪元。33张胜光制作34张胜光制作第三节

在科学仪器制造方面取得的进步35张胜光制作显微镜、望远镜的普遍使用

16世纪末显微镜发明后，17世纪中叶人们已经将它应用到观察细菌和微生物方面，从而促进了生物学和医学的发展。36张胜光制作37张胜光制作显微镜、望远镜的普遍使用38张胜光制作惠更斯造出了第一台摆钟

多少世纪以来，时间测量始终是摆在人类面前的一个难题。直到伽利略发现摆的等时性，人类的计时装置诸如日晷、沙漏、漏壶(即水钟)均不能原则上保持精确。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。39张胜光制作

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一段摆弧。他创造性地让悬线在两片摆线状夹板之间运动，这样的摆动就是一段摆弧。将这个发现运用于设计之中，惠更斯于1656年造出了人类历史上第一架摆钟，并将它献给了荷兰政府。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。40张胜光制作

17世纪之后，机械钟表工艺上的进步被航海事业的大发展极大地推动。在大海上航行最需要知道船所在的地理位置即经度和纬度。通过太阳的视位置可以很容易地测定纬度，但经度就不太容易。天文学家认识到，经度与当地时间有关，如果能够比较不同地方的当地时间，就能知道它们之间的经度差。地球自转一圈是24小时，相当于经度变化360度，每小时相当于15度。然而，若想在航行中知道比如祖国的当地时间，就得携带在当地校准过而又能在颠簸的航行中保持准确的钟。经度问题马上归结为可携带的准确的时钟问题。41张胜光制作

当时的摆钟都经不住海上的摇晃．有人尝试用发条做动力。物理学家胡克意识到发条不仅可以做动力，而且发条的弹性可以作为周期振动的动力。胡克只说没练，惠更斯倒是第一个制造出了靠发条驱动的钟表。

1761年，英国人约翰·哈里森制造出了高精度的航海时计，在9个星期的航行中，误差只有5秒。而100年前惠更斯制造的钟，最好的精度是每天差5分钟。42张胜光制作43张胜光制作第四节

科学活动的组织化与科研机构的建立44张胜光制作

最早的科学组织于17世纪初出现在意大利，如罗马的林琴学院和佛罗伦萨的齐曼托学院。英国哲学家弗兰西斯.培根在《新大西岛》一书中描绘的高效率的科学组织的理想，由1662年皇家学会的成立得以实现。得到太阳王路易十四支持的法兰西科学院成立于1666年。45张胜光制作

意大利作为文艺复兴的发源地．也是近代科学的摇篮。近代物理科学和生物科学的真正始祖或者是意大利人，或者在意大利接受教育并完成其创造性工作。意大利物理学家波尔塔(1535—1615)于1560年创立的“自然秘密研究会”，是近代历史上第一个自然科学的学术组织。该组织解散后，1603年他又创办了取名为林琴学院。当时著名的物理学家伽利略也是院士。最繁荣时院士人数达到32人。46张胜光制作

伽利略去世后，他的两个最著名的学生托里拆利和维维安尼发起了另一个实验科学的团体。1657年在佛罗伦萨成立了齐曼托(cimonto，意为“实验”)学院。最初有成员十多人。1657—1667年间，齐曼托学院的成员们一起进行了许多次物理学实验。1667年，由于赞助人不再提供赞助，齐曼托学院便又解散了。意大利学会的兴衰是它科学事业兴衰的标志。齐曼托学院解散后，意大利科学逐步走向衰落，英国继而成为科学发展的先锋。47张胜光制作英国皇家学会的成立

是在一批科学家的鼓动之下，由英王查理二世批准于1662年建立的。皇家学会虽然有皇家许可证，但基本上是一个民间组织。它的经费主要来自会费和富商赞助，王室并不提供津贴。不过皇家确实出资建立了一个重要的科研机构，它就是格林威治天文台。48张胜光制作49张胜光制作50张胜光制作法国：巴黎科学院与英国一样，法国的科学家和哲学家们起初也是自发聚会。国王路易十四的近臣科尔培尔向路易十四建议成立一个新的科学团体，为国家服务。1666年，巴黎科学院正式成立。与伦敦皇家学会不同，该院由国王提供经费，院士有津贴，因而官方色彩更浓一些。他们的研究分为数学(包括力学和天文学)和物理学(包括化学、植物学解剖学和生理学)两大部分。51张胜光制作52张胜光制作莱布尼兹与柏林科学院

建立柏林科学院是莱布尼兹鼓吹、筹划了很久的事情。早在1670年他