第六章 科学的兴盛
近代世界与先前各世纪的区别，⼏乎每⼀点都能归源于科学，科
学在⼗七世纪收到了极奇伟壮丽的成功。意⼤利⽂艺复兴时期虽然不
是中古光景，可是也没有近代⽓象；倒⽐较类似希腊的全盛年代。⼗
六世纪耽溺在神学⾥⾯，中古风⽐马基雅弗利的世界还重。按思想见
解讲，近代从⼗七世纪开始。⽂艺复兴时期的意⼤利⼈，没⼀个会让
柏拉图或亚⾥⼠多德感觉不可解；路德会吓坏托马斯·阿奎那，但是阿
奎那要理解路德总不是难事。论⼗七世纪，那就不同了：柏拉图和亚
⾥⼠多德、阿奎那和奥卡姆，对⽜顿会根本摸不着头脑。
科学带来的新概念对近代哲学发⽣了深刻的影响。笛卡尔在某个
意义上可说是近代哲学的始祖，他本⼈就是⼗七世纪科学的⼀个创造
者。为了能够理解近代哲学发源时期的精神⽓氛，必须先就天⽂学和
物理学的⽅法与成果谈⼀谈。
在创⽴科学⽅⾯，有四个不同凡响的伟⼈，即哥⽩尼、开普勒、
伽利略和⽜顿。其中哥⽩尼是属于⼗六世纪的⼈，不过他在⽣前并没
有什么威望。
哥⽩尼（1473—1543）是⼀位波兰教⼠，抱着真纯⽆瑕的正统信
仰。他在年轻的时候旅居意⼤利，接受了⼀些⽂艺复兴⽓氛的熏陶。
1500年，他在罗马获得数学讲师或教授的职位，但是1503年就回故
国，作弗劳恩堡⼤教堂的僧侣会员。他的时光有⼀⼤部分好像花在抗
击德意志⼈和改⾰币制上⾯，但是他利⽤余暇致⼒于天⽂学。他很早
就已经相信太阳处在宇宙中央，⽽地球则作双重运动，即每⽇间的⾃
转和⼀年⼀度的绕⽇回转。尽管他也让⼤家知道他个⼈的意见，但由
于害怕教会的谴责，他迟迟没有公开发表。他的主要著作《天体回转
论》（DeRevolutionibusOrbiumClestium）是在他逝世那年（1543）出
版的，附有他的朋友奥羡德写的⼀篇序，序⾥讲太阳中⼼说⽆⾮是当
作⼀个假说提出来的。哥⽩尼对这点声明究竟有⼏分认可固然不确实
知道，但他⾃⼰在书的正⽂中也作了⼀些类似的声明，①所以这问题不⼤关紧要。这本书题献给教皇，在伽利略时代以前逃过了天主教会
的正式断罪。哥⽩尼⽣存时代的教会，和⼟伦特宗教会议、耶稣会⼈
以及复活的异端审判所发挥出作⽤后的教会相⽐，算是⽐较宽⼤的。
① 见 《 哥 ⽩ 尼 论 著 三 篇 》 （ ThreeCopernicanTreatises ） ，
EdwardRosen英译本芝加哥，1939.
哥⽩尼的著作的⽓氛并不是近代⽓氛，也许倒不如说它是⼀种毕
达哥拉斯哲学的⽓氛。⼀切天体运动必是等速圆周运动，这在他认为
是公理；⽽且他也像希腊⼈⼀样，听任⾃⼰为审美上的动机所左右。
在他的体系中仍旧有“周转圆”，只不过其中⼼是太阳，或说得确切⼀
点，邻近太阳。太阳不恰在中央，这件事破坏了他的学说的单纯性。
哥⽩尼虽然对毕达哥拉斯的理论有⽿闻，他似乎并不知道亚⾥⼠达克
的太阳中⼼说，但是他的理论当中没有丝毫东西是希腊的天⽂学家所
不可能想到的。他的成就的重要处在于将地球撵下了⼏何学位置独尊
的宝座。从长远说，这⼀来基督教神学中赋予⼈类在宇宙间的重要地
位便难以归到⼈⾝上了。但是他的学说所产⽣的这种后果，哥⽩尼是
不会承认的；他的正统信仰很真诚，他反对认为他的学说与圣经抵触
的看法。
哥⽩尼理论中有⼀些真正的困难。最⼤的困难是见不到恒星视
差。假定位于轨道上任意⼀点的地球，和半年后的地球所在点距离⼀
亿⼋千六百万英⾥，这应当使恒星的外观位置产⽣变动，正⽐如海⾯
上的船只，从海岸某⼀点看来在正北的，从另⼀点看必不会在正北。
当时未观测到视差现象，哥⽩尼下了⼀个正确推断：恒星⼀定⽐太阳
遥远得多。直到⼗九世纪，测量技术才精密到能够观测恒星视差，⽽
且那时候也只有少数最近的星可以观测。
关于落体，又⽣出另⼀个困难。假若地球⾃西往东转动不停，从
⾼处掉落下来的物体不应当落在起始点的正下⽅⼀点，⽽该落在稍偏
西⼀点才对，因为在下落时间内，地球要转过⼀段距离。这个问题由
伽利略的惯性定律找到解答，但是在哥⽩尼的时代，任何答案还拿不
出来。有⼀本E．A．柏特（Burtt）写的饶有趣味的书，叫《近代物理学
的 形 ⽽ 上 学 基 础 》 （ TheMetaphysicalFoundationsofMod－
ernPhysicalScience）（1925），这本书论述了创⽴近代科学的那些⼈
所作的许多难保证的假定，讲得⾮常有⼒量。他指出⼀点⼗分正确，
就是在哥⽩尼时代，并没有既知的事实⾜以令⼈⾮采纳他的体系不
可，倒有若⼲个对此不利的事实。“当代的经验主义者假使⽣在⼗六世
纪，会头⼀个嘲笑这新宇宙哲学不值⼀谈。”这书总的⽬的是在表⽰：
近代科学⾥的发现都是从⼀些和中世纪的迷信同样⽆稽的迷信中偶然
产⽣的幸运事件，借此贬低近代科学的声价。我以为这表明对科学态
度有误解。显出科学家本⾊的，并不在他所信的事，⽽在乎他抱什么
态度信它、为什么理由信它。科学家的信念不是武断信念，是尝试性
的信念；它不依据权威、不依据直观，⽽建⽴在证据的基础上。哥⽩
尼把⾃⼰的理论叫作假说是对的；他的敌派认为新的假说要不得，这
是⼀个错误。
创⽴近代科学的那些⼈有两种不⼀定并存的长处：作观察时万分
耐⼼，设假说时有⼤⽆畏精神。其中第⼆种长处最早期的希腊哲学家
先前曾有过，第⼀种长处在古代晚期的天⽂家⾝上也有相当程度的表
现。但是在古代⼈中间，也许除亚⾥⼠达克外，没有⼈同时具备这两
种长处，⽽中世纪的时候，更⽆⼈具备任何⼀种。哥⽩尼像他的⼀些
伟⼤的后继者，两种兼有。关于各天体在天球上的外观运动，⽤当时
已有的仪器所能知道的⼀切他全部知道；他并且认识到，地球每⽇⾃
转⼀周这种讲法和所有天体旋转这讲法⽐起来，是个较简便的假说。
现代观点把⼀切运动看成是相对的，按这观点来讲，他的假说产⽣的
唯⼀好处就是单纯；但这不是哥⽩尼的看法，也不是他的同时代⼈的
看法。关于地球每年⼀度的公转，这⾥也有⼀种单纯化，不过不像⾃
转的单纯化那么显著。哥⽩尼仍旧需要周转圆，⽆⾮⽐托勒密体系所
需要的少些罢了。新理论要等到开普勒发现⾏星运动定律以后，才获
得充分的单纯性。
新天⽂学除了对⼈们关于宇宙的想像产⽣⾰命性影响以外，有两
点伟⼤价值：第⼀，承认⾃古以来便相信的东西也可能是错的；第⼆，承认考查科学真理就是耐⼼搜集事实，再结合⼤胆猜度⽀配这些
事实的法则。这两点价值⽆论哪⼀点，就哥⽩尼讲都还不及他的后继
者们发挥得充分，但是在他的事业中，这两点都已经有了⾼度表现。
哥⽩尼向⼀些⼈传达了⾃⼰的学说，这⾥⾯有的是德意志的路德
派信徒；但是当路德获悉这件事，他极为震愤。他说：“⼤家都要听这
么⼀个突然发迹的星相术⼠讲话，他处⼼积虑要证明天空或苍穹、太
阳和⽉亮不转，⽽是地球转。哪个希望显得伶俐，总要杜撰出什么新
体系，它在⼀切体系当中⾃然是顶好不过的罗。这蠢才想要把天⽂这
门科学全部弄颠倒；但是圣经⾥告诉我们，约书亚命令太阳静⽌下
来，没有命令⼤地。”①同样，加尔⽂也拿经句“世界就坚定，不得动
摇”（《诗篇》第九⼗三篇第1节），把哥⽩尼⼀⼜骂倒，他叫喊：“有
谁胆敢将哥⽩尼的威信⾼驾在圣灵的威信之上？”新教牧师⾄少像旧教
教⼠⼀样冥顽不灵；尽管如此，在新教国家不久就⽐旧教国家有了⼤
得多的思想⾃由，这是因为新教国家中牧师的权⼒较⼩的缘故。新教
的重要⼀⾯不在于树⽴异端，⽽在于分裂教派；因为教派分裂造成国
家教会，⽽国家教会的⼒量够不上控制俗界政权。这点全然是⼀种好
处，因为⽆论何处，⼏乎对⼀切有助于增进⼈世间幸福和知识的⾰
新，教会只要能反对总要反对。
①参看《旧约》《约书亚记》，第⼗章，第12，13节。——译者
哥⽩尼提不出什么⽀持他的假说的确凿证据，因此长时期内天⽂
学家否定这假说。其次的⼀个重要天⽂家是泰寇·布剌（TychoBrahe，
1546—1601），他采取折衷⽴场：认为太阳和⽉亮环绕地球，但是各
⾏星环绕太阳。⾄于理论⽅⾯，泰寇·布剌不⼤有创见。不过，他给亚
⾥⼠多德所谓的⽉球以上万物不变这个意见举出了两点正当的反对理
由。⼀个理由是1572年出现⼀颗新星，发觉这颗星没有周⽇视差，因
此它⼀定⽐⽉球远。另⼀个理由是从观测彗星得到的，发觉彗星也很
遥远。读者会记起亚⾥⼠多德讲的嬗变朽败限于⽉球下界的学说；这
学说正像亚⾥⼠多德对科学问题发表的⼀切别的意见，到底还是对进
步的障碍。泰寇·布剌的重要地位不是按理论家说的，⽽是按观测家说的；他
先在丹麦国王奖助下、后来在卢多勒夫⼆世皇帝奖助下从事天⽂观
测。他制订了⼀个恒星表，又把许多年间各⾏星的位置记下来。在他
死前不久，当时还是个青年的开普勒做了他的助⼿。对开普勒讲，泰
寇·布剌的观测结果是⽆价之宝。
开普勒（1571—1630）是说明⼈假若没有多⼤天才，凭毅⼒能达
到什么成就的⼀个最显著的实例。他是继哥⽩尼之后采⽤太阳中⼼说
的头⼀个重要天⽂学家，但是泰寇·布剌的观测资料表明，太阳中⼼说
按哥⽩尼所定的形式，不会⼗分正确。开普勒受毕达哥拉斯哲学的影
响，虽是个虔诚的新教徒，却有点异想天开地倾向太阳崇拜。这些动
机当然让他对太阳中⼼说有了偏爱。他的毕达哥拉斯哲学又引动他追
随柏拉图的《蒂迈欧篇》，设想宇宙的意义必定寄托在五种正多⾯体
上。他利⽤这五种正多⾯体设想种种假说；最后仗好运，有⼀个假说
正管⽤。
开普勒的伟⼤成就是发现他的⾏星运动三定律。其中有两条定律
是他在1609年发表的，第三条定律发表于1619年。他的第⼀定律说：
⾏星沿椭圆轨道运动，太阳占居这椭圆的⼀个焦点。第⼆定律说：⼀
个⾏星和太阳之间的连结线，在相等时间内扫出相等⾯积。第三定律
说：⼀个⾏星的公转周期平⽅与这⾏星和太阳之间的平均距离⽴⽅成
正⽐。
下⾯必须略说⼏句，解释⼀下这⼏条定律的重要意义。
在开普勒时代，前两条定律只能够按⽕星的情况来证明；关于其
它⼏个⾏星，观测结果和这两条定律也不抵触，但那种观测结果还不
算明⽩确⽴这两条定律。然⽽不久以后就找到决定性的证据。
发现第⼀定律，就是说⾏星沿椭圆轨道运动，需要有的摆脱传统
的努⼒是现代⼈不容易充分体会到的。所有天⽂学家⽆例外取得意见
⼀致的唯有⼀件事，就是⼀切天体运动是圆周运动，或是圆周运动组
合成的运动。遇到⽤圆不够说明⾏星运动的情况，就利⽤周转圆。所
谓周转圆就是在圆上⾯滚动的另⼀个圆的圆周上⼀点所画出的曲线。
举个例⼦：拿⼀个⼤的车轮平放固定在地⾯上；再取⼀个⼩车轮，轮上穿透着⼀颗钉，让⼩车轮（也平放在地上）沿⼤车轮滚动，钉尖接
触着地⾯。这时钉⼦在地上的痕迹就画成周转圆。⽉球对太阳⽽⾔，
它的轨道⼤致属这类轨道：粗略地说，地球围绕太阳画圆，同时⽉球
围绕地球画圆。然⽽这不过是近似的讲法。随着观测精密起来，才知
道没有⼀种周转圆组配系统会完全符合事实。开普勒发现，他的假说
⽐托勒密的假说跟⽕星的记录位置密合得多，甚⾄⽐哥⽩尼的假说也
密合得多。
⽤椭圆代替圆，从毕达哥拉斯以来⼀直⽀配着天⽂学的审美偏见
就势必得抛弃。圆是完美的形状，天体是完美的物体——本来都是
神，即便依柏拉图或亚⾥⼠多德讲，和神也有亲近关系。完美的物体
必须作完美形状的运动，这似乎是明显的事。况且，既然天体未被推
也未被拉，⾃由地运动，它们的运动⼀定是“⾃然的”。可是容易设想
圆有某种“⾃然的”地⽅，在椭圆就不好想像。这样，许多根深蒂固的
成见先须丢掉，才能够接受开普勒第⼀定律。古代的⼈连萨摩岛的亚
⾥⼠达克在内，谁也不曾预见到这种假说。
第⼆定律讲⾏星在轨道的不同点上的速度变化。设S表⽰太阳，
P1，P2，P3，P4，P5表⽰在相等的时间间隔——譬如说每隔⼀个⽉
——⾏星的相继位置，开普勒的这条定律说P1SP2，P2SP3，P3SP4，
P4SP5这⼏块⾯积全相等。所以⾏星离太阳最近时运动得最快，离太
阳最远时运动得最慢。这又太不像话；⾏星应该威严堂堂，决不能⼀
时急促，⼀时拖懒。
前两条定律单另讲每个⾏星，⽽第三定律把不同⾏星的运动作了
⽐较，所以这条定律很重要。第三定律说：假设⼀个⾏星与太阳之间
的平均距离是r，这⾏星的周期是T，那么r被T除得的商，在不同的⾏
星是⼀样的。这条定律证明了⽜顿的万有引⼒平⽅反⽐律（仅就太阳
系说）。但是这点我们以后再讲。
可能除⽜顿以外，伽利略（1564—1642）要算是近代科学的最伟
⼤奠基者了。他⼤约就诞⽣在⽶凯兰基罗逝世的同⼀天，⽽又在⽜顿
诞⽣那年逝世。我把这两件事实推荐给还信⽣死轮回的⼈，（假使有这种⼈）。伽利略是重要的天⽂学家，但他作为动⼒学的始祖，或许
更重要。
伽利略⾸先发现加速度在动⼒学上的重要性。“加速度”的意思即
速度变化，不管速度⼤⼩的变化还是速度⽅向的变化；例如沿圆周作
等速运动的物体时时有⼀个倾向圆⼼的加速度。⽤伽利略时代以前素
来习惯的⽤语，不妨说⽆论是地上或天上，他都把直线上的等速运动
看成是唯⼀“⾃然的”运动。早先⼀直认为天体作圆周运动、地上的物
体沿直线运动，是“⾃然的”；但又认为地上的运动物体若听其⾃然，
会渐渐停⽌运动。伽利略⼀反这种意见，认为⼀切物体如果听其⾃
然，都要沿直线按均匀速度运动下去；运动快慢或运动⽅向的任何变
化，必须解释成由于某个“⼒”的作⽤。这条定律经⽜顿宣布为“第⼀运
动定律”，也叫惯性定律。后⾯我还要再讲到它的旨趣，但是⾸先关于
伽利略的各种发现的详情必须说⼀说。
伽利略是确⽴落体定律的第⼀⼈。只要有了“加速度”概念，这定
律单纯之⾄。定律说，物体在⾃由下落当中，若把空⽓阻⼒可能产⽣
的影响除外，它的加速度是始终如⼀的；进⼀步讲，⼀切物体不问轻
重⼤⼩，这个加速度全相同。直到发明了抽⽓机后，才可能给这条定
律作完全证明，抽⽓机的发明是⼤约1654年的事。从此以后，便能够
观察在⼏乎等于真空的空间⾥下落的物体，结果发现⽻⽑和铅落得⼀
般快。伽利略当时所证明的是，⼤块和⼩块的同种物质之间没有测量
得到的区别。直到他那个时代，向来以为⼤铅块总⽐⼩铅块落得快的
多，但是伽利略⽤实验证明这不合事实。在伽利略的时代，测量技术
并不是像后来那样的精密；尽管如此，他仍然得出了真实的落体定
律。假设物体在真空中下落，它的速度按⼀定⽐率增⼤。在第⼀秒
末，物体的速度是每秒32英尺；第⼆秒末是每秒64英尺；第三秒末，
每秒96英尺；依此类推。物体的加速度，即速度的增加率，总是⼀
样；每过⼀秒钟，速度的增加（⼤约）是每秒32英尺。
伽利略又研究了⼦弹飞⾏问题，这对他的雇主塔斯卡尼公说来是
个重要的问题。向来认为⽔平发射出去的⼦弹，暂时间沿⽔平⽅向运
动，然后突然开始垂直下落。伽利略证明，撇开空⽓阻⼒不计，⽔平速度要遵从惯性定律保持不变，不过还要加上⼀个垂直速度，这速度
按照落体定律增⼤。要想求出⼦弹飞⾏⼀段时间以后某个短时间（譬
如说⼀秒钟）内的运动情况，可采取以下步骤：⾸先，假令⼦弹不往
下落，它会⾛⼀段和飞⾏的第⼀秒钟内⾛过的⽔平距离相等的⽔平距
离。其次，假令⼦弹不作⽔平运动，只往下落，那么它就会按照与飞
⾏开始后的时间成正⽐的速度垂直降落。事实上，⼦弹的位置变化正
好像⼦弹先按起始速度⽔平运动⼀秒钟，然后再按照与飞⾏已经历的
时间成正⽐的速度垂直降落⼀秒钟那时应有的位置⼀样。由简单计算
知道，结果形成的⼦弹路径是⼀条抛物线，把空⽓阻⼒的⼲扰部分除
外，这点可由观察证实。
以上所讲的是动⼒学中⼀条效⽤极⼴的原理的⼀个简单实例，那
是这样⼀条原理：在⼏个⼒同时作⽤的情况下，其效果同假令各⼒顺
次作⽤相同。它是⼀个叫作“平⾏四边形律”的更普遍的原理的⼀部
分。举例说，假设你在⼀只进⾏中的船的甲板上，横穿甲板⾛过。当
你⾛的时候船已往前进了，所以你对于⽔来说，你既顺着船运动的⽅
向往前动了，也横过船⾏的⽅向动了。你假若想知道对于⽔⾯说你到
达了什么位置，你可以设想起先在船进⾏当中你⽴定不动，然后在⼀
段相等时间内，你横着⾛过船⽽船不动。同⼀个原理对于⼒也适⽤。
这⼀来，便能够求出若⼲个⼒的总效果，并且若发现运动物体所受的
⼏个⼒的各⾃的定律，便也可能分析物理现象了。创始这个极有效的
⽅法者是伽利略。
在以上所说的话⾥，我尽量使⽤接近⼗七世纪的⽤语。现代⽤语
在⼀些重要⽅⾯与此不同，但是为说明⼗七世纪的成就，宜暂且采⽤
当时的表达⽅式。
惯性定律解开⼀个在伽利略以前哥⽩尼体系⼀直⽆法解释的哑
谜。前⾯谈过，假如你从塔顶上丢落⼀块⽯头，⽯头落在塔脚下，并
不落在塔脚略偏西的地⽅；然⽽，如果说地球在旋转着，那么在⽯头
下落当中它本应该转过⼀段距离才是。所以不如此，理由就在于⽯头
保持着在丢落以前和地⾯上其它⼀切东西共有的那个旋转速度。实际
上，假使塔真够⾼，那就会出现与哥⽩尼的敌派所推想的恰相反的结果。塔顶因为⽐塔脚更远离地⼼，运动得快些，所以⽯头应该落在塔
脚稍偏东的地⽅。不过这种效果太⼩，恐怕测量不到。
伽利略热⼼采纳太阳中⼼体系；他与开普勒通信，承认他的各种
发现。伽利略听到有个荷兰⼈最近发明了⼀种望远镜，他⾃⼰也制了
⼀架，很快就发现许多重要事情。他发现银河是千千万万颗单个的星
集合成的。他观察到⾦星的周相①，这种现象哥⽩尼原先知道是他的
学说的必然推论，但是凭⾁眼⽆法辨识。伽利略发现⽊星的各个卫
星，为对他的雇主表⽰敬意，他给这些卫星取名“sideramedicea”（梅
狄奇家之星）。据了解这些卫星遵守开普勒定律。可是有个难处。向
来总是说有五⼤⾏星、太阳和⽉球七个天体；“七”乃是个神圣数字。
安息⽇不就是第七天吗？过去不是有七枝灯台和亚细亚七教会②吗？
那么，还有什么⽐果然有七个天体会更得当呢？但是假若须添上⽊星
的四个卫星，便凑成⼗⼀——⼀个不带神秘性质的数⽬。根据这理
由，守旧派痛斥望远镜，死不肯通过它看东西，断⾔望远镜只让⼈看
到幻象。伽利略写信给开普勒，愿他们对这些“群氓”的愚蠢能共同⼤
笑⼀场；从信的其余部分看来很明⽩，“群氓”就是⽤“强词诡辩的道
理，仿佛是魔法咒语”，竭⼒要把⽊星的卫星咒跑的哲学教授们。
①由于⾏星、地球和太阳的相互位置的变化，从地上看⾏星，有
周期性的盈亏现象，这叫“周相”。⽔星和⾦星有明显的周相。——译
者
②指《新约》《启⽰录》第⼀章，第11节中提到的以弗所、⼠每
拿、别迦摩、推雅推喇、撒狄、⾮拉铁⾮、⽼底嘉等七个教会，全在
西⼩亚细亚。——译者
⼤家知道，伽利略先在1616年受到异端审判所秘密断罪，后来又
在1633年被公开断罪；在这第⼆次断罪时，他声明悔过改念，答应决
不再主张地球⾃转或公转。异端审判所如愿以偿结束了意⼤利的科
学，科学在意⼤利经⼏个世纪未复活。但是异端审判所并没能阻⽌科
学家采纳太阳中⼼说，还由于⾃⼰的愚昧给教会造成不少损害。幸亏
存在有新教国家，那⾥的牧师不管多么急切要危害科学，却不能得到
国家的⽀配权。⽜顿（1642—1727）沿哥⽩尼、开普勒和伽利略开拓的成功道
路，到达最后的完满成功。⽜顿从⾃⼰的运动三定律（前两条定律该
归功于伽利略）出发，证明开普勒的三条定律相当于下述定理：⼀切
⾏星在每个时刻有⼀个趋向太阳的加速度，这个加速度随它与太阳之
间的距离平⽅反变。他指明，⽉球向地球和向太阳的加速度符合同⼀
公式，能说明⽉球的运动；⽽地⾯上落体的加速度又按平⽅反⽐律和
⽉球的加速度沟通连贯。⽜顿把“⼒”定义成运动变化的起因，也就是
加速度的起因。他于是得以提出他的万有引⼒定律：“⼀切物体吸引其
它⼀切物体，这引⼒和两个物体的质量乘积成正⽐，和其距离平⽅成
反⽐。”由这公式他能够把⾏星理论中的全部事情，如⾏星及其卫星的
运动、彗星轨道、潮汐现象等都推断出来。后来又明⽩，甚⾄在⾏星
⽅⾯，轨道与椭圆形的细微偏差也可以从⽜顿定律推求。这成功实在
完满，⽜顿便不免有危险成为第⼆个亚⾥⼠多德，给进步设下难破的
壁障。在英国，直到他死后⼀个世纪，⼈们⽅充分摆脱他的权威，在
他研究过的问题上进⾏重要的创造⼯作。
⼗七世纪不仅在天⽂学和动⼒学上成绩卓著，在有关科学的其它
许多⽅⾯也值得注⽬。
⾸先谈科学仪器问题。①复式显微镜是⼗七世纪前不久，1590年
左右发明的。②1608年有个叫李伯希（Lippershey）的荷兰⼈发明望远
镜，不过在科学上⾸先正式利⽤望远镜的是伽利略。伽利略又发明温
度计，⾄少说这件事看来极有可能。他的弟⼦托⾥采利（Torricelli）
发明⽓压计。盖⾥克（Guericke，1602—86）发明抽⽓机。时钟虽然
不是新东西，在⼗七世纪时主要靠伽利略的⼯作也⼤⼤改良。因为有
这些发明，科学观测⽐已往任何时代都准确、⼴泛得不知多少。
①关于这个问题，参看武尔夫（A．Wolf）著《⼗六⼗七世纪科
学 ⼯ 艺 哲 学 史 》 （ AHistoryofScience ， Technology ，
andPhilosophyintheSixteenthandSeven－teenthCenturies ） 中 “ 科 学 仪
器”⼀章。
②关于显微镜的发明有两个说法，⼀说是荷兰眼镜匠彦森
（ZachariasJanssen）在1590年左右发明的；⼀说是伽利略发明的（1610年宣布发明）。——译者
其次，除天⽂学和动⼒学以外，在其它科学⾥⾯也有了重⼤成
果。吉尔伯特（Gilbert，1540—1603）在1600年发表了论磁体的巨
著。哈维（Harvey，1578—1657）发现⾎液循环，1628年公布了他的
发现。雷⽂虎克（Leeuwenhoek，1632—1723）发现精细胞，不过另
有⼀个叫史特芬·哈姆（StephenHamm）的⼈，好像早⼏个⽉前已经发
现了。雷⽂虎克又发现原⽣动物，即单细胞有机体，甚⾄发现了细
菌。罗伯特·波义尔（Robert，1627—91）是“化学之⽗，寇克伯爵之
⼦”，在我年幼的时候，是这样教⼩孩⼦的；现在他为⼈们记忆，主要
由于“波义尔定律”，这定律说：处在⼀定温度下的⼀定量⽓体，压⼒
和体积成反⽐。
到此为⽌，我还没谈到纯数学的进展，但是这⽅⾯的进展确实⾮
常⼤，⽽且对⾃然科学中许多⼯作来讲，是绝对必需的。奈⽪⽿
（Napier）在1614年公布了对数发明。坐标⼏何是由⼗七世纪⼏位数
学家的⼯作产⽣的成果，这些⼈当中笛卡尔作出了最⼤的贡献。微积
分是⽜顿和莱布尼兹各⾃独⽴发明的；它⼏乎是⼀切⾼等数学的⼯
具。这些仅仅是纯数学中最卓著的成就，别的重⼤成就不计其数。
以上讲的科学事业带来的结果，就是使有学识的⼈的眼光见解彻
底⼀变。在⼗七世纪初，托马斯·布劳恩爵⼠①参与了⼥巫案审判；在
世纪末，这种事就不会发⽣。在莎⼠⽐亚时代，彗星还是不祥朕兆；
1687年⽜顿的《原理》（Principia）出版以后，⼤家知道他和哈雷
（Halley）已经算出某些彗星的轨道，原来彗星和⾏星同样遵守万有
引⼒定律。法则的⽀配⼒量在⼈们的想像当中牢牢⽣下了根，这⼀来
魔法巫术之类的玩意⼉便信不得了。1700年的时候，有学识的⼈思想
见解完全近代化了；在1600年，除开极少数⼈以外，思想见解⼤体上
还是中古式的。
①托马斯·布劳恩爵⼠（SirThomasBrowne，1605—82），英国著
名医⽣，⽂⼈。1664年他曾以医⽣⾝分，在法庭提出证词，因⽽使两
名妇⼥被按⼥巫治罪。原⽂说“世纪初”，是不对的。——译者在本章的下余篇幅⾥，我想简单说说那些看来是⼗七世纪的科学
所产⽣的哲学信念，以及现代科学不同于⽜顿科学的若⼲⽅⾯。
第⼀件该注意的事就是从物理定律中⼏乎消除了⼀切物活论的痕
迹。希腊⼈尽管没明⽩地讲，显然把运动能⼒看成是⽣命的标志。按
常识来观察，好像动物⾃⼰运动，⽽死物只在受到外⼒强制的时候才
运动。据亚⾥⼠多德的意见，动物的灵魂有种种功能，其中有⼀项是
催动动物的⾝体。在希腊⼈的思想中，往往认为太阳和⾏星就是神，
或⾄少是受诸神⽀配和遣动的。阿那克萨哥拉不这样认为，但他是不
敬神之辈。德谟克⾥特不这样认为，但是除伊壁鸠鲁派的⼈以外，⼤
家都轻视他⽽赞成柏拉图和亚⾥⼠多德。亚⾥⼠多德的四⼗七个或五
⼗五个不动的推动者是神灵，是天空中⼀切运动的最终根源。如果听
其⾃然，任何⽆⽣命物体很快会静⽌不动；所以要运动不停⽌，灵魂
对物质的作⽤须继续不断。
这⼀切都被第⼀运动定律改变了。⽆⽣物质⼀旦让它运动起来，
倘若不被某种外部原因制⽌住，会永远运动下去。并且，促成运动变
化的外部原因只要能够确实找出来，本⾝总是物质性的。不管怎样，
太阳系是靠本⾝的动量和本⾝的定律运⾏下去的；不必要有外界⼲
涉。也许仍好像需要有神使这个机构运转起来；据⽜顿说，⾏星起初
是靠神的⼿抛出去的。但是当神做罢这事，又宣布了万有引⼒定律，
⼀切就⾃⼰进⾏，不需要神明再插⼿。当拉普拉斯（Laplace）提出，
或许正是⽬前在作⽤着的这种种的⼒，促成⾏星从太阳中产⽣出来，
这时候神在⾃然历程中的地位便再被压低⼀等。神也许依旧是造物
主；但是因为世界有没有时间开端还不清楚，所以连这点也是疑问。
尽管当时⼤多数科学家全是虔诚信仰的模楷，在他们的事业的感召下
形成的见解对正统教义却有妨害，所以神学家⼼感不安是有道理的。
科学引起的另⼀件事就是关于⼈类在宇宙间的地位的想法发⽣了
深刻变化。在中古时代，地球是太空中⼼，万事万物都有关联到⼈的
⽬的。在⽜顿时代，地球是⼀个并不特别显赫的恒星的⼀颗⼩⼩卫
星；天⽂学距离之⼤使地球相形下不过是个针尖罢了。看来决不会，
这个庞⼤的宇宙机构是全为这针尖上的某些⼩⽣物的利益有意安排的。何况，“⽬的”从亚⾥⼠多德以来⼀直构成科学概念的⼀个内在部
分，现在由科学⽅法中被驱逐出去。任何⼈都可以仍相信上天为宣⽰
神的荣耀⽽存在，但是什么⼈也不能让这信念⼲预天⽂计算，宇宙也
许具有⽬的，但是“⽬的”不能在科学解释中再占有地位了。
哥⽩尼学说本来应当有伤⼈类⾃尊⼼，但是实际上却产⽣相反效
果，因为科学的辉煌胜利使⼈的⾃尊复活了。濒死的古代世界像是罪
孽感邪祟缠体，把罪孽感这种苦闷又遗赠给了中世纪。在神前谦卑，
既正当又聪明，因为神总是要惩罚骄傲的①。疫疠、洪⽔、地震、⼟
⽿其⼈、鞑靼⼈和彗星，把若⼲个阴郁的世纪闹得狼狈⽆措，⼈感觉
只有谦卑再谦卑才会避开这些现实的或将临的灾祸。但是当⼈们⾼奏
凯歌：
⾃然和⾃然律隐没在⿊暗中。
神说“要有⽜顿”，万物俱成光明②。
这时候要保持谦卑也不可能了。
①按天主教义说，有七件难赦的重罪（“七罪宗”）是万恶根
源，“骄傲”为⾸。——译者
②这是英国诗⼈波普（AlexanderPope，1688—1744）为⽜顿写的
两⾏墓志铭体诗，最早发表在1735年（⽜顿在1727年逝世）。原诗句
的⼜吻情调使⼈⾃然联想到《旧约》开⾸《创世记》的最前三节，这
⾥译⽂的语⽓也略拟中⽂本圣经。——译者
⾄于永罚，偌⼤宇宙的造物主⼀定还有较好的事操⼼，总不致为
了神学上⼀点轻微过错把⼈送进地狱。加略⼈犹⼤可能要受永罚，但
是⽜顿哪怕是个阿利乌斯派信徒，也不会⼊地狱。
⾃满当然还有许多别的理由。鞑靼⼈已被拘束在亚洲地界，⼟⽿
其⼈也渐渐不成威胁。彗星让哈雷杀掉了尊严；⾄于地震，地震虽然
仍旧令⼈恐骇，可是有趣得很，科学家对它简直谈不上遗憾。西欧⼈
急速地富⾜起来，逐渐成为全世界的主⼦：他们征服了北美和南美，
他们在⾮洲和印度势⼒浩⼤；在中国，受尊敬，在⽇本，⼈惧怕。所
有这种种再加上科学的辉煌胜利，⽆怪⼗七世纪的⼈感觉⾃⼰并⾮在
礼拜⽇还⾃称的可卑罪⼈，⽽是⼗⾜的好样⼈物。有某些⽅⾯，现代理论物理学的概念与⽜顿体系的概念是不同
的。⾸先说⼗七世纪时占显著地位的“⼒”这个概念吧，这已经知道是
多余的了。按⽜顿讲，“⼒”是运动在⼤⼩或⽅向上起变化的原因。
把“因”这个概念看得很重要，⽽“⼒”则被想像成推什么或拉什么的时
候所经验到的那种东西。因为这缘故，引⼒超距离起作⽤这件事被当
成是万有引⼒说的⼀个反对理由，⽽⽜顿本⼈也承认，必定存在着传
递引⼒的某种媒质。⼈们逐渐发现，不引⼊“⼒”概念，所有的⽅程也
能够写出来。实地观察得到的是加速度与⽅位配置间的某种关系；说
这种关系是通过“⼒”作媒介造成的，等于没有给⼈的知识增添半点东
西。由观察知道⾏星时时有趋向太阳的加速度，这加速度随⾏星和太
阳之间的距离平⽅反变。说这事起因于万有引⼒的“⼒”，正好像说鸦
⽚因为有催眠效能，所以能催⼈⼊眠，不过是字句问题。所以现代的
物理学家只叙述确定加速度的公式，根本避免“⼒”字；“⼒”是关于运
动原因⽅⾯活⼒论观点的幽魂发显，这个幽魂逐渐被祓除了。
在量⼦⼒学诞⽣以前，⼀直没出现任何事情来略微变更头两条运
动定律的根本旨趣：就是说，动⼒学的定律要⽤加速度来表述。按这
点讲，哥⽩尼与开普勒仍应当和古代⼈划归⼀类；他们都寻求表述天
体轨道形状的定律。⽜顿指明，表述成这种形式的定律决不会超乎近
似性定律。⾏星由于其它⾏星的吸⼒所造成的摄动①，并不作准确的
椭圆运动。同样理由，⾏星轨道也决不准确地重复。但是关于加速度
的万有引⼒定律⾮常简洁，⽜顿时代以后⼆百年间⼀直被当成⼗分精
确。这个定律经过爱因斯坦订正，依旧是关于加速度的定律。
①开普勒定律只对两个天体所成的系统来讲严格正确。⾏星因受
其它⾏星引⼒的影响，略偏离椭圆轨道，这种作⽤在天⽂学上叫“摄
动”。——译者
固然，能量守恒定律不是关于加速度⽽是关于速度的定律；但在
应⽤这条定律的计算中，必须使⽤的仍旧是加速度。
⾄于量⼦⼒学带来的变⾰，确实⾮常深刻，不过多少可说还是争
论不定的问题。有⼀个加到⽜顿哲学上的变⾰，这⾥必须提起，就是废弃绝对空
间和绝对时间。读者会记得，我们曾结合讲德谟克⾥特谈到过这个问
题。⽜顿相信有⼀个由许多“点”构成的空间，⼀个由许多“瞬刻”构成
的时间，空间和时间不受占据它们的物体及事件影响，独⽴存在。关
于空间，他有⼀个经验论据⽀持其个⼈意见，即物理现象令⼈能辨认
出绝对转动。假如转动桶⾥的⽔，⽔涌上四围桶壁，中央下陷；可是
若不让⽔转动⽽转动桶，就没有这个效果。在⽜顿时代以后，设计出
了傅科摆实验①，⼤家⼀向认为这实验证明了地球⾃转。即便按最现
代的意见，绝对转动问题仍然造成⼀些困难。如果⼀切运动是相对
的，地球旋转假说和天空回转假说的差别就纯粹是辞句上的差别；⼤
不过像“约翰是詹姆⼠的⽗亲”和“詹姆⼠是约翰的⼉⼦”之间的差别。
但是假若天空回转，星运动得⽐光还快，这在我们认为是不可能的
事。②不能说这个难题的现代解答是完全令⼈满意的，但这种解答已
让⼈相当满意，因此⼏乎所有物理学家都同意运动和空间纯粹是相对
的这个看法。这点再加上空间与时间融合成“空时”③，使我们的宇宙
观和伽利略与⽜顿的事业带来的宇宙观相⽐，发⽣⼤⼤改变。但是关
于这点也如同关于量⼦论问题，现在我不再多谈。
①傅科（JeanBernardLéonFoucault，1819—68），法国物理学
家。1851年他在巴黎⽤长67⽶的绳吊28公⽄重的锤做成单摆，根据摆
的振动⽽发⽣顺时针⽅向的运动，来证明地球⾃转。——译者
②恒星距离地球极远，星发出光来传到地上⾄少须经过⼏年，⽽
星围绕地球的圆周⽐这距离更⼤⼏倍。假若恒星每⽇绕地球回转⼀
周，即是说它在⼆⼗四⼩时内⾛过光在若⼲年才能⾛完的路程，运动
得⽐光快的多。但是据相对论，宇宙中⼀切速度不可能超过光速。
——译者
③相对论把空间和时间统⼀起来，除空间的三度以外，将时间看
成第四度，这样构成的四度连续体叫“空时”。——译者
