2011-9科学技术概论-第五章

物电学院科学技术概论-第五章-301第5章欧洲中世纪的科学技术

从公元476年西罗马灭亡到1640年英国的资产阶级革命，这段历史被称之为欧洲的中世纪时期。在罗马帝国逐步走向灭亡的过程中，基督教的势力和影响却得到了空前的扩张和迅速的增大，成为欧洲势力强大、成员广泛、最有影响的政治组织。教会的神父们用柏拉图、亚里士多德的哲学、托勒密的天文学、盖伦的医学等为基督教义进行论证，并使它们成为束缚人们思想的精神桎梏，最终使欧洲社会步入到历史上的“黑暗时代”。物电学院科学技术概论-第五章-302欧洲地图物电学院科学技术概论-第五章-3035.1欧洲中世纪的科学技术概况

从公元5世纪末到11世纪初，是欧洲历史上的最“黑暗时期”。政教合一的社会体制，强权极端的愚民政策，专横无比的宗教法庭，使得一切非基督教的异教文化和思想遇到了灭顶之灾。基督教的黑暗统治在几百年内使欧洲成为科学技术落后，学术气氛沉闷，黯然无光的黑暗世界。这一时期的欧洲，在科学技术方面没有什么值得称道的地方。中世纪欧洲发展概况物电学院科学技术概论-第五章-304

公元6世纪，一个信奉伊斯兰教的阿拉伯帝国在中东崛起，在不到100年的时间内，阿拉伯人依靠强大的军事力量，建立起一个横跨亚欧非三洲的穆斯林大帝国，同时也把东方的农业、手工业等方面的先进技术传到了欧洲中世纪欧洲的农业比以前有较大进步，8世纪时，带有轮子的铁头犁已普遍使用，由于改善了挽具，使畜耕效率也得到了很大的提高。在耕作制方面已普遍采用三轮耕作制，即每块土地在三年之中，两年分别种不同庄稼，一年休耕。改变以往的一年种植，一年休耕的两轮制，扩大了土地的种植面积。物电学院科学技术概论-第五章-305

从10世纪末开始，在罗马教皇的煽动下，西欧教、俗两界的统治者为了掠夺东方财富，以从伊斯兰教手中夺回耶路撒冷为理由，对地中海东部阿拉伯地区发动了一场历时近200年（1096—1291）前后八次的侵略战争，这就是历史上所说的“十字军东征”。这场侵略战争给广大劳动人民带来了巨大的灾难，但却促进了东西方文化的相互交流。欧洲开始从阿拉伯人那里了解到被埋葬了的古希腊文化，阿拉伯数字、代数学，中国的印刷术、火药和指南针等，都是在这一时期内传到西欧的。物电学院科学技术概论-第五章-306

中世纪的欧洲学者们游历四方，其中的一部分人掌握了阿拉伯语。英国巴斯的哲学家阿德里亚地（约1080～1160）就是将阿拉伯语著作翻译为拉丁语的高产翻译家之一。1142年，他完成了欧几里德的《几何原本》的翻译，第一次把欧几里德的几何学介绍给了欧洲人。他还翻译了阿拉伯数学家穆罕默德·伊波缪萨·阿尔科瓦利兹米（约780～850）绘制的天文图，复制了其使用的阿拉伯数字。1145年，来自英国切斯特的学者罗伯特首次翻译了阿尔科瓦利兹米的《利用还原与对消运算的简明算书》，用音译法引入了“代数学”和“运算法则”这两个词语。中世纪欧洲的科学成就物电学院科学技术概论-第五章-307

意大利数学家莱奥纳多·斐波纳契（约1170～1250）在1202年发表的《算经》一书中，解释了数字的使用规则。他还概述了在数字体系中应用位值概念的优越性；首先使用了分数线，即用一斜杠来区分分子与分母，如1/4；他还研究了几何和数列，其中包括现在以他名字命名的斐波纳契数列：1，1，2，3，5，8，13，21，…。即在这个数列中，每个数值都等于它前面两位数字之和。1225年，他在《四艺经》一书中讨论了二级丢番图方程。1240年，英国数学家乔安尼斯•德•萨克罗博斯科（又称霍利伍德的约翰，或哈利法克斯的约翰，约于1256年去世）发表了《天体论》，这本书在以后的几个世纪里一直作为天文学的权威教科书。1243年，他把阿拉伯的十进位制引入了英国。物电学院科学技术概论-第五章-308

对中世纪欧洲科学技术作出杰出贡献的人物是英国的罗吉尔·培根（1220～1292）。他早年就读于牛津大学，后来又在那里教学。他曾经到法国巴黎大学从事教学与研究工作。他精通欧几里德的《几何原本》和亚里士多德的著作，通晓当时流行的各种学问。他认为观察和实验才是获得真知的唯一方法，而数学对于人的教育和训练是有力的工具，是研究其他学科的必不可少的基础知识。罗吉尔·培根对光学的研究表现出极大的兴趣，他所从事的科学实验研究，多与光学有关，有不少光学实验就是根据阿勒·哈增的著作进行的。他研究了光的反射和折射现象以及球面镜的作用和球面镜的像差；他通过研究光在眼睛中的折射规律，发现凸透镜对恢复人的视力有着重要作用，这项研究成果促进了眼镜的诞生；他研究过平凸镜片的放大效果，提出了可以用这些镜片制成望远镜和显微镜的设想；他通过实验证明了虹是太阳光照射空气中的水珠而形成的自然现象，并非是上帝所为。物电学院科学技术概论-第五章-309他还曾设想过用动力驱动的车、船、飞机等。“没有划手的船行机器是可能的，由一个人驾驶的适合在江河海洋航行的大船，可以比挤满了划手的船航行得更快。同样的，也可以制造出无须畜力拖拉的车，而由不可估量的动力来开动，有点像我们想象到的古人在上面作战的装有镰刀的战车那样。飞翔的机器也是可能的，一人坐在里面运转某个机关，人工翅膀就会像飞鸟那样腾空而起。”由于培根的科学思想远远超过了他所处的那个时代，因而不为人们所接受，尤其不为教会所允许，他曾因此被教会囚禁了15年之久。物电学院科学技术概论-第五章-3010亚里士多德著作中关于运动的大量描述，使得中世纪的欧洲人对运动学产生了浓厚的兴趣。英国牛津大学的威廉•奥卡姆（约1285～1349）进一步发展了菲劳波诺斯的运动学思想，他认为运动并不需要外来的推力，一旦运动起来就要永远运动下去。他对抛射体的运动作了如是解释：“当运动物体离开投掷者后，是物体靠自己运动，而不是被任何在它里面或与之有关的动力所推动，因为无法区分运动者和被运动者。”他认为真空并不可怕，只要给物体一个冲力，它就能够自己运动，直到这个冲力消耗完毕为止。他还以磁力的引铁作用为例，对物体间没有直接接触而发生运动的现象进行了说明。物电学院科学技术概论-第五章-3011

曾担任过巴黎大学校长的让·布里丹（1300～1358）明确反对亚里士多德对物体运动动因的解释。他通过磨盘、陀螺的连续转动为例，说明物体的运动并没有排开媒质（空气），因此亚里士多德所说的媒质填补真空才使物体向前运动的说法是不成立的。他认为：“推动者在推动一物体运动时，便对它施加某种冲力或某种动力。”威廉和布里丹都认为，天体是由于受到了上帝的一个初始推动作用而开始运动，只是由于天上没有阻力，所以冲力对天体所产生的运动可以永不停息地持续下去。物电学院科学技术概论-第五章-3012“冲力说”在艾尔伯特（Albert，约1316～1390）和奥雷斯姆（NicholasOresme，1320～1382）的推动下得到了发展。阿尔伯特以物体在通过地心的直通隧道中的自由下落运动为例，说明冲力对落体运动产生的影响。大约在1350年前后，奥雷斯姆在《论性质的构形》书中对平均速度定理给出了最完美的证明。他用一根水平线AB代表时间，AB之间的点代表时刻，用通过AB线上某一点垂线的长度表示此时刻速度，而不同时刻速度线端点的连线所围的面积就是物体在这两个时刻之间的运动距离；长方形表明运动是均匀的，三角形表明运动是规则不均匀的，曲线则表明运动是不规则且不均匀的。奥雷斯姆最先把几何学成功引入力学研究之中，他的证明在14～15世纪的欧洲广为人知，这对以后的伽利略、笛卡尔等人关于运动的研究产生了一定的影响。物电学院科学技术概论-第五章-3013奥雷斯姆用几何图形表示运动

物电学院科学技术概论-第五章-3014中世纪欧洲的技术成就中世纪的技术欧洲的技术成就主要体现在城堡与桥梁建筑、风车的使用、钟和表的制作、枪和火药的制作以及航海观测仪器的设计、制作等。欧洲的风车出现在12世纪，有研究者认为，可能是十字军东征时在阿拉伯地区看到了风车的运作，于是就把风车的设计理念带到了欧洲，用于灌溉和粮食加工。物电学院科学技术概论-第五章-30151209年，英国建成的泰晤士河上的伦敦桥

1209年建成的英国伦敦泰晤士河上的伦敦桥，桥面上拥有多排房屋和店铺。物电学院科学技术概论-第五章-3016欧洲中世纪的陆地风车。物电学院科学技术概论-第五章-3017荷兰风车物电学院科学技术概论-第五章-30185.2经院哲学对自然科学的影响

在3世纪末至4世纪初，罗马帝国分为东西两个部分。随着地区分裂的日渐加剧，拉丁西方逐渐失去了与希腊东方的联系。所以，在中世纪最初的几百年中400～1000），西欧对希腊的自然哲学和数学科学几乎没有原创性的贡献。基督教的兴起，教会成了西欧封建社会的一个重要组成部分。罗马教皇不仅有权任命各国主教，甚至发展到可以废黜国王和皇帝。教会一方面利用各种手段禁锢人们的思想，千方百计地使人民处于蒙昧无知的状态；教皇格里高利一世（590～604年在位）就曾说过：“不学无术是信仰虔诚之母。”另一方面则从古希腊的哲学、逻辑学中寻找有用的东西，为阐述基督教教义提供理论证据，这就是经院哲学的产生与发展动因。物电学院科学技术概论-第五章-3019

对欧洲中世纪早期科学或自然哲学作出贡献的有两人，一是曾担任过塞维尔大主教的伊西多尔（IsidoreofSeville，约560～636），另一是英国的修道士比德（theVenerableBede，672～735）。

伊西多尔著有两部与自然哲学有关的著作：《物性论》和《语源学》，它们传播了一种简单浅显的希腊自然哲学。“《语源学》（它是整个中世纪最流行的书籍之一）存在于一千多份手抄本中，通过对各种事物的名称进行辞源学分析，对这些事物提供了一个百科全书式的描述。”书中的内容主要有人文七艺、医学、人类学、地理学、矿物学、农学、计时和历法、宇宙论、神学等。

比德一生写了很多书，包括当时僧侣们学习用的教科书，其中最有名的一部著作是《英格兰人教会史》。在自然哲学方面，他也著有一本《物性论》，另外还有两本计时和历法方面的教科书。物电学院科学技术概论-第五章-3020

从11世纪开始，一些著名的大学在欧洲相继建立，如波伦亚（博洛尼亚）大学（1087年）、牛津大学（1096年）、巴黎大学（1160年）、剑桥大学（1209年）等。大学的出现不仅打破了教会对教育的垄断，而且还使人们从古希腊人那里了解到许多前所未闻的自然科学知识，从“经院哲学”的精神桎梏中解脱出来。大学成了市民阶层的思想文化阵地，成为人们进行学术讨论、学习新思想和新技术的场所。物电学院科学技术概论-第五章-3021意大利的波伦亚大学（1087年）英国的牛津大学（1096年）物电学院科学技术概论-第五章-3022英国剑桥大学（1209年）法国巴黎大学（1160年）物电学院科学技术概论-第五章-3023

12世纪，古希腊论著的阿拉伯文本以及阿拉伯的科学著作被大量翻译，亚里士多德、托勒密等人的著作在欧洲得到了广泛传播。罗马教会为了巩固基督教在人们心目中的地位，他们不得不改变以往禁止学习和传播亚里士多德学说的做法，而是采取了歪曲、同化手法，把亚里士多德学说中的僵化思想改造融合到经院哲学体系中，其集大成者是意大利神学家、经院哲学家托马斯·阿奎那（ThomasAquinas，约1225～1274），他把亚里士多德哲学同天主教神学巧妙地融合在一起，为上帝创世说找到了“理论”依据。物电学院科学技术概论-第五章-3024他的代表作有《神学大全》和《箴俗哲学大全》，他在《神学大全》中，从五个方面论证了上帝的存在。因此，《神学大全》随即成了基督教的百科全书，成为《经院哲学》的主体。哲学在阿奎那手中最终成了神学的婢女，科学则成为哲学的一小部分而已，亚里士多德哲学中的糟粕成了神学的奴婢，连带托勒密的天文学和盖伦的医学等都被阿奎那作为上帝造物的证据而被肯定。他们的著作被认为具有至高无上的权威，谁敢否认谁就会大祸临头。物电学院科学技术概论-第五章-3025

罗马教会为了巩固自己至高无上的权势，对基督教义持有不同看法的派别和人员往往被判为异端或异教徒。对于这些异端运动和异教徒，罗马教会除了采用武装镇压、从思想上进行笼络、分化瓦解外，还成立了异端裁判所来搜捕、审判异端分子。

1206年，罗马教皇英诺森（1160～1216）三世，组成了讨伐阿尔比派的十字军，对法国南部的阿尔比派进行了疯狂的血腥镇压。在十字军攻陷比塞埃城时，因为无法区分谁是异端，谁是信徒，于是教皇的侍臣命令十字军“只管把他们统统杀光，让上帝去分辨谁是他的子民。”教皇侍臣的一句话，致使全城2万多居民全部被杀，无一幸免。物电学院科学技术概论-第五章-3026

最初的异端裁判所都掌握在地方教会手里。1229年，教皇格里高利九世（1227—1241年在位）发布通谕，建立了罗马教皇的直属机构——异端裁判所，专门迫害异端教徒、进步思想家、科学家和一切有异端行为的人。异端裁判所的分支遍布西欧各地，而且不受地方主教管辖。异端裁判所有一套严酷的搜捕、审判和折磨的程序。如审讯条例规定：物电学院科学技术概论-第五章-3027（1）在法庭上，被控告人不能知悉控告人、见证人的姓名；（2）任何罪犯恶棍都可充当控告人、见证人，有两人作证，控告即成立；（3）被控告人如不承认“罪行”，就反复拷问，不仅要承认自己的罪行，还要举出同伙和可疑分子；（4）一切有利于被控告人的证词都不能成立，任何人从事有利于被告人的活动，都要予以最严厉的惩罚；（5）任何人对