科学历史:物理学发展概述

2014-05-06 09:16:47   来源:《物理学简史》   点击:


  一、古代时期

  无论在东方的古代还是西方的古代,物理学实际上还处于萌芽阶段,严格地说来还不成其为“学”。那时的物理知识一方面与哲学交织在一起,如古希腊所形成的自然哲学;另一方面又与技术相融合,反映在各种技术(不只是生产技术)之中,如中国古代的科学技术。物理学形成独立的知识体系,还是在欧洲进入文艺复兴时期以后才开始的。

  具体说来,古代物理学有以下特点:

  1.在内容上:古代物理学知识基本上是一些现象的描述,如中国古代的《墨经》、《考工记》中所记载的大量力学、光学知识;有时虽然总结出一些带有普遍性的自然规律,但一般都停留在经验定律阶段;有时即使有理论形式,但大多属于思辨性的,算不上是严密的科学理论,如古代的原子论与元气说。但是,古希腊的阿基米德(Archimedes,约公元前287-前212)的某些工作则有所超前,例如,他的杠杆定律与浮体定律就不完全是经验定律,他是有严格的论证的,所以有人认为他超越了时代,是“古代世界第一位也是最伟大的近代型的物理学家”。

  2.在研究方法上:主要是直观的观察,直觉的猜测,再加上形式逻辑的演绎。恩格斯称这种方法是“古代人天才的自然哲学的直觉”。这种方法把自然界看作一个统一的整体,在直观的基础上,通过初步的比较与简单的归纳,从个别一下子飞跃到一般,直接猜测出普遍的结论。然后,从这一般的结论出发,用演绎法来推理和处理问题。

  3.在社会功能上:古代社会生产水平很低,对物理知识的需要很有限。在古代中国,物理知识一方面来源于社会实践的直接经验,常常与各种技术结合在一起;另一方面来源于对自然现象的猜测和思辨,因而与各种哲学思潮相融汇。这两方面虽有关联但长期处于两个不同领域,不能贯通。儒家推崇哲理研究,看不起技术研究,比科学技术斥之为“雕虫小技”,足以“玩物丧志”,使得包括物理学在内的整个科学技术在社会中处于极低的地位。在欧洲中世纪,哲学与科学完全是神学的奴仆,宗教神学认为,任何对知识的渴求,假如它不以认识上帝为目的,就是罪恶。它们把真正的科学思想视为异端,包括物理学在内的科学被看作是异己的力量受到社会的排斥,更看不到有多少社会功能。

  古代时期还可以细分为几个小的阶段。对于西方,可分成古希腊罗马阶段和中世纪阶段。古希腊罗马阶段(公元前8世纪到公元4世纪)大约相当于我国春秋时期到魏晋南北朝时期。古希腊文明得益于古埃及和两河流域的早期文化(古希腊人的科学贡献是在巴比伦和埃及古代文明的基础上创造出来的)。自公元前7世纪至前6世纪始,古希腊文化逐步进入了它的繁荣时期。自公元前1世纪罗马人征服欧洲之后,学术研究的热潮开始逐渐消退,到后来,甚至古希腊人的学术典籍也相继散失。这个时期的学术成就对后来物理学影响最大的是毕达哥拉斯(Pythagoras  of  Samos,公元前584?-前497?)派、原子论派和亚里士多德(Aristotle  the  Stagirite,公元前384-前322)的理论,当然还有欧几里得(Euclid  of  Alexandria,公元前323?-前275?)的几何学、阿基米德的力学和托勒密(Claudius  Ptolemaeus,85?-168?)的天文学等。从公元5世纪到15世纪,是欧洲历史上的中世纪阶段,相当于我国南北朝到明代中叶,是欧洲封建社会由兴起到没落以至逐渐复苏的整个时期。它的前期有些史学家称为“黑暗时期”,教会统治了一切,古希腊自然哲学几乎被人们所遗忘。倒是东方的阿拉伯人保存了亚里士多德和托勒密的著作以及其他许多古希腊典籍,形成了一个光辉灿烂的阿拉伯文化。(7至8世纪以后,阿拉伯人在中东地区崛起,不久就成为跨越亚、欧、非三洲的版图广阔的大国。阿拉伯人意识到自己的文化落后,以很高的热情和很大的努力吸收比他们先进的东西方文化。幸经他们奋力地寻求、收集、整理、保藏他们所能得到的古希腊学术典籍,才使这些珍贵的文化遗产得以存留。又由于他们博采东西方之长,阿拉伯也成了东西方文化的桥梁。)中世纪后期,经院哲学利用亚里士多德哲学和托勒密天文学中的消极因素为上帝存在做辩护,残酷镇压被视为“异端”的自由科学研究。所以,包括物理学在内的自然科学发展异常缓慢。在欧洲的中世纪,影响最大的是亚里士多德的思想和他的方法,以至有人说近代物理学是在逐点批判亚里士多德学说的基础上兴起的。总的说来,中世纪是欧洲文明史上比较贫乏的时期,它意味着由古希腊的思想高峰上落下来,再沿着近代科学知识的斜坡挣扎上去所经历的一个阴谷。

  对于古代中国,科学的发展不像欧洲那样可明显地分成几个阶段,它具有连续发展的特点。春秋战国时期是中国古代社会由奴隶制向封建制过渡的时期,社会的变革、生产力的跃进和百家争鸣的局面,加速了古代科学知识积累的进程,奠定了中国古代科学知识的基本框架和途径,形成了自己独特的传统。此后,中国古代科学的进程虽有起伏,但大体上即循此缓慢地发展。中国古代科学吸取外来的东西不多,顽强地保持着自己的特色。自明代中叶以后,便为迅速发展的西方科学所超越。就其整体而言,中国古代科学至此便衰落而终结了。

  (见潘永祥、王绵光主编《物理学简史》,湖北教育出版社,1990年,第8-10页。)


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