直至18—19 世纪之交，当时欧洲的科学中心还在巴黎，拉普拉 斯、拉格朗日与蒙日(Monge)的数学、拉瓦锡所倡导的新化学与阿雨 (Hauey)创立的几何晶体学，合起来形成了物理科学的光辉星座。在 法国是由科学院承担着研究和传播科学的任务。英国科学的显著特 点则在于它的个人主义精神，许多天才的研究成果往往是非学院出 身的人物完成的，如波义耳(R.Boyle)、卡文迪什、达尔文。牛津大学 和剑桥大学曾一度落后于时代的科学研究精神，但很快又振作起来， 进行改革，在古典学术研究和现代学术研究方面都卓有成效。居各
① E.迈尔：《生物学思想发展的历史》,涂长晟等译，第965—966页，四川教育出 版社，1990。
门科学之冠的数理物理学在剑桥孕育，后来麦克斯韦、雷利爵士与汤 姆生(J.J.Thomson)、卢瑟福等人倡导创立了驰名世界的卡文迪什 实验室的实验学派，经福斯特、兰利(Langley)与贝特森等人倡导创立 了生物学学科，剑桥遂成为重要的世界科研中心，其地位保持至今。 与英、法相比，德国的科学发展状况还是比较落后的。在近代科 学史上能占据一席之地的是开普勒(Kepler)和莱布尼茨。开普勒以 发明行星运动三定律而闻名于世。开普勒也是维腾堡公国君主的开 明教育政策的受益者，他先于谢林和黑格尔在图宾根大学读书，专业 是神学，后来辗转于格拉茨、布拉格、林茨西里西亚的扎甘等地，从事 天文学、几何学、数学等方面的研究，最后在德国的雷根斯堡逝世。 开普勒的三条定律描述了太阳系各行星运动的规律：(1)所有行星都 在椭圆轨道上绕太阳旋转，太阳位于椭圆的一个焦点。(2)连接太阳 到任何行星的向径在等时内扫过等面积。(3)行星(公转)的恒星周期 的平方同它到太阳的平均距离的立方成比例。这三条定律是对哥白 尼天文学说的补充和纠正，其中的第二定律对牛顿建立地球和月球 与太阳和行星之间的著名万有引力定律起了关键性作用。此外，开 普勒对近代光学理论也有不小贡献。
直至18 世纪后半叶，德国自然科学的主要强项还在数学、夭文学 等领域。1800年前后，经过不少科学家的努力，尤其是冯·扎赫(v. Zach)、高斯(Gaug)等人的工作，德国的天文学研究应该达到了世界 先进水平。冯·扎赫出身贵族，在奥地利炮兵服役之后，喜爱上了天 文学，并且在巴黎和伦敦逗留时，结识了不少一流的科学家，眼界大 开。1786年，他应戈塔公爵埃内斯特之聘在戈塔附近的泽堡建造了 一个天文台。他在那里训练了许多年轻的天文学家，还率先创办了 一份天文学期刊，并一直坚持把它办下去。它初次(1798)出版时取名 《地理星历表》,后来(1800—1813)改名为《地球科学和天文学每月通 信》。当时的科学家如拉朗德和高斯等人都高度评价它的科学价值， 如果没有它，意大利天文学家皮亚杰在1801年发现第一颗小行 星 谷神星就是不可能的。谢林和黑格尔都是这份杂志的读者。
德国在天文学方面的成就离不开著名数学家高斯的工作。高斯出身贫困家庭，鉴于他在数学和语言方面的特殊天赋，人们把他推荐 给不伦瑞克公爵，他在后者资助下上完中学和大学，获博士学位。高 斯在24 岁时就发表了《算术研究》,系统而广泛地阐述了数论——论 述整数的性质与关系——中有影响的概念和方法。这本书是数学史 上最出色的成果之一。当皮亚杰发现的谷神星在被观察到一段时间 又消失后，是高斯发明了一种新的简捷的计算轨道的方法，并通报给 冯·扎赫，冯·扎赫在他主办的刊物上发表，这使得皮亚杰能根据新 的方法重新进行计算，并在第二年重新在天空中看到了这颗星。高 斯是能与阿基米德和牛顿相媲美的数学家。
18世纪初，德国在医学、化学领域的研究也有一定优势，其主要 成就是燃素说。医疗化学家们曾设想化学物质含有三大原素，硫为 易燃的元素，汞为流动性和挥发性的元素，盐为固定和不活动的元 素。1669年，美因茨的贝歇尔(Becher)在此基础上提出，固体的泥土 物质一般含有石土、油土、汞土三种成分，分别与盐、硫、汞相对应。他 主张一切可以燃烧的物体含有硫质的、油性的“油土”,它在燃烧过程 中从与别的土的结合中逃了出来。这一假说涉及到化学中化合物分 解为其组成部分的问题。1703年，哈雷大学的教授斯塔尔(Stahl)把 “油土”重新命名为“燃素”,这就是“热的运动”或“火的运动”,也就是 “硫质的元素”和油性的元素。斯塔尔把金属看做灰渣与燃素的化合 物，加热释放了燃素而留下灰渣。总起来说，燃素为一切可燃物体的 根本要素，油、脂、木、炭及其他燃料含有特别多的燃素，当这些物体 燃烧时，燃素便逸出，或进入大气中，或进入一个可以与它化合的物 质中，从而形成金属。这样一种煅烧和燃烧的理论，包括了大量早期 的医疗化学家和以前的炼金士的基本见解，他们认为物质为物质和 灵气所组成，可以用火炼的方法使其分离，当物质加热时，灵气便从 物质中逸出。
这种燃素说今天看来当然十分可笑，因为它只是假说和臆测，完 全缺乏现代化学的原理和公式，更别说精确的数学计算了。但在当 时，它却推动了化学的进一步发展。斯塔尔的信徒提出燃素具有一 种负的重量或正的轻量。英国的化学家们也普遍接受了燃素说，布莱克、卡文迪什、普利斯特列(Priestley)作了大量的实验，并不断改进 工具和方法，终于分离和收集了许多不同的气体，如氨、氯化氢、一氧 化二氮、一氧化氮、二氧化氮、氧、氮、一氧化碳和二氧化硫。最终，他 们的工作导致推翻燃素说和古希腊关于自然物质是由土、水、气、火 四大元素所构成的学说。与此同时，法国人拉瓦锡正以其他方式进 行燃烧的化学研究。他系统地批评了传统的化学理论，并通过实验 证明水不能转化为土，否定了波义耳关于金属在煅烧时重量增加是 由于吸收了火微粒的论点。拉瓦锡还提出大气体积是由 3 /4 的氧和 3 /4 的氮组成的。他认为燃烧和煅烧的过程在任何情况下都是可燃 烧物质同氧的化学结合，因为所形成物质的重量毫无改变地等于原 来所用物质的重量。当然他把氧看做酸的本原，认为一切酸都是由 氧和一种非金属物质结合而成的假设也是不正确的。后来拉瓦锡从 多次实验中得出了现代的结论：水不是一个元素而是氢和氧的化合 物。拉瓦锡的学说在概括化学的已知事实上远比燃素说要令人满意 得多，因此燃素说很快就失去了地位。
19 世纪初，德国人在化学界又卷土重来。这次化学复兴完全抛 弃了自然哲学的思辨轨道，按现代科学的精神和规律运行。以 1826 年李比希(J.Liebig)在吉森大学建立实验室为标志，化学成为大学教 程的一部分，不再游离于校园之外，或由私人爱好者所从事。李比希 实验室的特点是，按照一个专门制定的计划系统地且讲究方法地进 行定性的、定量的和有机的分析。这种现代科研组织的建立，有助于 德国人把自己崇尚的系统、彻底、严谨的科学精神发挥到极至，从而 再次取得世界一流的科研成果。1819年，米希尔里希发现同晶型现 象；1828年，孚勒从无机物中制备出一种有机化合物。凭借这两项新 发现，德国在化学领域重新位居世界领先地位。1830年，李比希成功 地确立了以他名字著称的简单而又精确的有机分析方法。可以说， 现代意义上的有机化学始自李比希和孚勒及其他人一些同时进行的 工作。德国人多次获诺贝尔化学奖。
生物学则完全是一门德国科学。“Biologie”(生物学)一词是在 19世纪时才有的，在这以前并没有这门科学。直到17世纪，有关生命的知识分散在医学(包括解剖学和生理学)与自然史这两个联系非 常松散的学科中。自然史后来分成植物学和动物学。对植物的研究 多由医生进行，而对动物的研究则是自然神学的一部分。18 世纪末， 生命现象得到广泛关注，一位名叫特雷维拉努斯(G.R. Treviranus) 的德国学者型医生在1796年开始写六卷本的《生物学或有生命的自 然的哲学》,拉马克在1801年的《水文地质学》一文中用了这个词。他 们的共同想法是要把研究活物质的各门学科结合成一个整体，并把 它们当做一门学科对待。
到了19世纪中叶，一方面德国接受了达尔文的进化论思想，另一 方面由于科学家的钻研精神，德国人在生物领域开始取得许多突破 性进展：施莱登和施旺的细胞理论把动、植物研究结合起来，贝尔 (Ber)使胚胎学发生飞跃，在赫尔姆霍尔茨(奠定物理学“能量守恒”和 “涡动理论”的基石)等人的领导下新生理学开始成型，米勒的特殊能 量定律使无脊椎动物学的基础得以更新。大学里建立了类似李比希 化学实验室的生理学实验室，设立了许多由杰出人士任教的生理学 和动物学讲席，选修生物专业的学生也不断攀升。生物学当时划分 为这样三个分支：(1)形态学，包括解剖、发育和分类的科学。(2)关于 古代生物分布的科学。(3)生理学，研究生物的功能和活动。德国人 在生物领域的成就使他们的科学水准上升到英、法科学界的一流 水平。
生物学的进步是在德国古典哲学之后发生的。我们在此不厌其 烦地简略回顾它的成长史，是想展示它的成长是如何受益于德国的 “科学”理念和哲学精神的。对此，梅尔茨有段精辟论述： 于是，正是在本世纪(19 世纪——引者)初伟大法国学派教 导的精密实验和计算方法的影响下，同时又由于德国科学所独 有的哲学精神，在本世纪中期，各门研究生命和意识现象的科学 得到了改造。于是，建基于力学原理的生物学这门大科学被创 立，它所获得的成果被出色地应用于改组医学行业。但是，这个 伟大改革并不专美于一个伟人；它是一大系列思想家工作的结果。我不能设想，没有哲学的、历史的和批判的精神的帮助，仅 仅采用精密研究方法就普遍能那么有效地引起这场改革。这种 精神早在精密方法被普遍引入德国之前，就已成为德国思想的 一个独特特征。正是因为这场改革需要许许多多各不相同的开 端来引发，并且需要在最后牢固确立之前逐渐得到展开和捭卫， 所以，生理学和病理学这两门现代科学可以突出地称得起德国 的科学；因为，别的国家都不具备必要的条件和广泛的组织、协 合研究和坚忍合作的习惯、广阔观点和崇高目标，而这一切在德 国大学里在德国 Wissenschaft理想的指导下和在哲学和古典精 神的影响下都已达致了。①
德国自然科学界活动的另一显著特点就是专业杂志多，专业社 团多。德国人注重获取理论信息，他们觉得实践虽然落后，但理论知 晓决不能落后。18世纪时，借助较发达的出版业，德国发行了各式各 样的专业杂志，这一方面能很快把英、法的新发现传回国内，使哪怕 身居穷乡僻壤的人也能及时获知消息；另一方面，杂志上也刊登德国 知识分子对这些信息或发现的看法，这有助于把研究推向深入。还 有德国学者有较好的外语水平，大多数人可以不必借助翻译而直接 读英、法原文，这就为他们及时了解最新动态扫清了障碍，使个人研 究与最新水平接轨成为可能。结社是德国人的一大爱好。有句戏 言：三个德国人就组成一个社团。一般在业余时间里进行活动的科 学社团(其成员有专业人士和业余爱好者),为科学家们的共同讨论 尤其是思想交锋提供了便利条件。
有崇尚科学和追求真理的理念指导，有大学制度作保证，再加上 严谨、系统、一丝不苟等典型的日耳曼人的工作作风，这些因素的共 同作用，导致了19世纪中叶德国自然科学的腾飞。1830—1930年， 是德国自然科学的黄金时代，它向世界奉献了一大批超一流的科学
① 梅尔茨：《十九世纪欧洲思想史》第1卷，周昌忠译，第183—184页，商务印书 馆，1999。
家，它的各门学科都位居世界领先地位，当时自然科学领域的国际语 言是德语。后来希特勒上台，迫使一大批优秀科学家逃亡海外，德国 在1930年后丧失了在自然科学界的优势地位，风光不再。如今基本 上是美国的大学和科研院所在执掌世界自然科学研究之牛耳，诺贝 尔奖也多落在美国科学家手中。
