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牛頓(
1642—
1727)沿哥白尼、開普勒和伽利略開拓的成功道路,到達最後的完滿成功。牛頓從自己的運動三定律(前兩條定律該歸功于伽利略)出發,證明開普勒的三條定律相當於下述定理:一切行星在每個時刻有一個趨向太陽的加速度,這個加速度隨它與太陽之間的距離平方反比。他指明,月球向地球和向太陽的加速度符合同一公式,能說明月球的運動;而地面上落體的加速度又按平方反比律和月球的加速度溝通連貫。牛頓把「力」定義成運動變化的起因,也就是加速度的起因。他於是得以提出他的萬有引力定律:「一切物體吸引其它一切物體,這引力和兩個物體的質量乘積成正比,和其距離平方成反比。」由這公式他能夠把行星理論中的全部事情,如行星及其衛星的運動、彗星軌道、潮汐現象等都推斷出來。後來又明白,甚至在行星方面,軌道與橢圓形的細微偏差也可以從牛頓定律推求。這成功實在完滿,牛頓便不免有危險成為第二個亞里士多德,給進步設下難破的壁障。在英國,直到他死後一個世紀,人們方充分擺脫他的權威,在他研究過的問題上進行重要的創造工作。
十七世紀不僅在天文學和動力學上成績卓著,在有關科學的其它許多方面也值得注目。
首先談科學儀器問題。複式顯微鏡是十七世紀前不久,
1590年左右發明的。
1608年有個叫李伯希(Lippershey)的荷蘭人發明望遠鏡,不過在科學上首先正式
利用望遠鏡的是伽利略。伽利略又發明溫度計,至少說這件事看來極有可能。
他的弟子托裡采利(Torricelli)發明氣壓計。蓋裡克(GuerA icke,
1602—
86)發明抽氣機。時鐘雖然不是新東西,在十七世紀時主要靠伽利略的工作也大大改良。因為有這些發明,科學觀測比已往任何時代都準確、廣泛得不知多少。
其次,除天文學和動力學以外,在其它科學裡面也有了重大成果。吉爾伯特(Gilbert,
1540—
1603)在
1600年發表了論磁體的巨著。哈維(Harvey,
1578—
1657)發現血液循環,
1628年公佈了他的發現。雷文虎克(Leeuwenhoek,
1632—
1723)發現精細胞,不過另有一個叫史特芬‧哈姆(StephenHamm)的人,好像早幾個月前已經發現了。雷文虎克又發現原生動物,即單細胞有機體,甚至發現了細菌。羅伯特‧波義爾(Robert,
1627—
91)是「化學之父,寇克伯爵之子」,在我年幼的時候,是這樣教小孩子的;現在他為人們記憶,主要由於「波義爾定律」,這定律說:處在一定溫度下的一定量氣體,壓力和體積成反比。
到此為止,我還沒談到純數學的進展,但是這方面的進展確實非常大,而且對自然科學中許多工作來講,是絶對必需的。奈皮耳(Napier)在
1614年公佈了對數發明。坐標幾何是由十七世紀幾位數學家的工作產生的成果,這些人當中笛卡爾作出了最大的貢獻。微積分是牛頓和萊布尼茲各自獨立發明的;它几乎是一切高等數學的工具。這些僅僅是純數學中最卓著的成就,別的重大成就不計其數。
以上講的科學事業帶來的結果,就是使有學識的人的眼光見解徹底一變。在十七世紀初,托馬斯‧布勞恩爵士參與了女巫案審判;在世紀末,這種事就不會發生。在莎士比亞時代,彗星還是不祥朕兆;
1687年牛頓的《原理》(Principia)出版以後,大家知道他和哈雷(Halley)已經算出某些彗星的軌道,原來彗星和行星同樣遵守萬有引力定律。
法則的支配力量在人們的想像當中牢牢生下了根,這一來魔法巫術之類的玩意兒便信不得了。
1700年的時候,有學識的人思想見解完全近代化了;在
1600年,除開極少數人以外,思想見解大體上還是中古式的。
在本章的下余篇幅裡,我想簡單說說那些看來是十七世紀的科學所產生的哲學信念,以及現代科學不同於牛頓科學的若干方面。
第一件該注意的事就是從物理定律中几乎消除了一切物活論的痕跡。希臘人儘管沒明白地講,顯然把運動能力看成是生命的標誌。按常識來觀察,好像動物自己運動,而死物只在受到外力強制的時候才運動。據亞里士多德的意見,動物的靈魂有種種功能,其中有一項是催動動物的身體。在希臘人的思想中,往往認為太陽和行星就是神,或至少是受諸神支配和遣動的。阿那克薩哥拉不這樣認為,但他是不敬神之輩。德謨克里特不這樣認為,但是除伊壁鳩魯派的人以外,大家都輕視他而贊成柏拉圖和亞里士多德。亞里士多德的四十七個或五十五個不動的推動者是神靈,是天空中一切運動的最終根源。如果聽其自然,任何無生命物體很快會靜止不動;所以要運動不停止,靈魂對物質的作用須繼續不斷。