近代自然科学产生的社会基础和条件

欧洲从13世纪中叶开始，技术的社会应用促进了生产力的发展，导致资本主义生产方式的出现和发展。十四五世纪,在最早产生资本主义生产方式的意大利,手工业技术已有较高水平,家庭手工业已转化为工场手工业。在14世纪,意大利的佛罗伦萨城已有毛织企业300多个,大约有3万多毛织工人。由于有了用水力驱动的动力锤,可以锻造较重的船锚,加上其他加工技术的进步,已能制造大型帆船,这更促进了海外贸易的发展。意大利威尼斯的各造船厂每年能制造上千艘船只。意大利有了往来于地中海的商业船队。十五六世纪,德国已有了用马力和水力驱动的抽水机,使深坑采矿成为可能。德、法、意等国在15世纪后半期已出现了高10英尺、直径5英尺的大型熔矿炉,实行了鼓风炼铁法。英国的纺织业则著称于欧洲。

技术的社会应用促进了生产力的发展,导致资本主义生产方式的出现和发展。指南针、印刷术与火药大约在十二三世纪之后,陆续传入欧洲。它们在欧洲的推广和应用,为欧洲资本主义生产方式的产生与发展提供了重要的技术手段。13世纪指南针已在欧洲遍应用。造纸术、雕版印刷和活字印刷12世纪传入欧洲,到1450年又有了德国人约翰·古腾堡的铅锡锑合金铸成的活字发明。廉价书籍的印刷出版,又使资产阶级思想革命运动有了文化武器。火药及火器的发明和使用,不仅改变了作战方法,而且成了资产阶级捣毁封建贵族统治的物质武器。所以马克思曾把火药、指南针、印刷术称之为“预告资产阶级社会到来的三大发明”。

资本主义生产方式的形成和发展,又促进了技术的社会应用。尽管各个阶级都可以利用以往的和新的技术发明,但新兴的资产阶级更了解技术的作用,因而也就更主动地利用技术为建立自己的统治服务。当然,对此不能作概念化的理解。资本主义生产方式之所以在欧洲得以发展,近代科学技术之所以能在欧洲产生,是与欧洲特定的社会经济条件相关的。恰如英国的贝尔纳所指出的:“中古时代末期的欧洲文化,在物质方面或即便在知识方面,都不见得高于亚洲几个大帝国的水平。至于欧洲所以能有较大希望,则只有用它的社会形式和经济形式都比较缺少固定性和一致性去说明。”欧洲各国是庄园领主制的封建国家,始终未建立起稳固而统一的帝国,这一点与东方的封建帝国不同。封建领主为求其生存和发展,有着发展经济的内在要求。这就给商人和手工业主的发展提供了生存和发展的余地。欧洲的基督教教会势力十分强大,教权几乎控制了王权,在教权、王权、封建领主之间始终充满矛盾。矛盾斗争的结果,使教权、王权削弱了,手工业主和商人反而从中获得了利益。从1096年开始的十字军东征是出于基督教扩张的目的发动的侵略战争,其结果以失败而告终,但由此却使欧洲人重新发现了希腊古典文化。它与神学的说教不同,有更大的世俗性,也更适应资产阶级的需要。十字军东征,还加速了海外贸易的发展,刺激了城市手工业和商业的兴起。

资本主义生产方式的形成和发展，又促进了技术的社会应用。随着资本主义生产方的产生，在欧洲出现了航海探险运动，文艺复兴运动和宗教改革运动。这些由资产阶级发动的经济活动和文化运动，对近代自然科学的产生有着极为重要的影响。

航海运动与地理大发现

工商业的发展，使商人和工场主的经济实力日益雄厚。他们不仅极力扩大欧洲各国间的贸易，又再次想到东方去寻找市场和黄金。在此欲望的驱使下，开始了大规模的航海探险活动。这种航海探险活动首先在葡萄牙和西班牙兴起。1487年，葡萄牙人 迪亚士率领船队，沿非洲西岸南行，到达非洲最南端，证明了由此继续航行可以到达印度。意大利人 哥伦布得到西班牙国王的赞同和资助，于1490年8月经过70天的航行，到达美洲，并于1493年3月回到西班牙。15世纪末，意大利商人阿美利哥・味斯普奇再次前去美洲，后来使用他的名字将这块大陆命名为阿美利加洲。葡萄牙人 达伽马沿迪亚士的航路于1497年绕过好望角，终于到达印度。 麦哲伦又得到西班牙国王的支持，于1519年9月从西班牙出发渡过大西洋，绕过南美洲南端海峡，进入太平洋，到达印度，又绕过非洲，于1522年9月回到西班牙海岸，完成了人类历史上第一次环球航行。

伟大的航海活动对经济的影响是十分深远的，不仅使航海者直接受益，而且推进了海外贸易，开辟了新市场，开拓了殖民地，掠夺了海外的原料和奴隶劳动力，大大加速了西欧资本主义生产关系的形成和发展。

航海活动首先需要科学技术的支持，同时又对科学技术的发展具有决定性的影响。航海活动和地理大发现，使人们看到了一个新的地球，开阔了人们的视野，扩展了人们的活动范围和知识领域。这样不仅使科学特别是天文学，地理学有了现实的经济价值，而且使科学变成了大众的科学。航海活动为天文学，地理学，动物学，植物学等自然科学的研究提供了大量的经验事实，推动了科学观念上的突破和新学科的建立。

文艺复兴运动

近代自然科学的产生不仅需要有社会的政治条件和经济基础,而且要有文化条件。14世纪,发源于意大利的文艺复兴运动为近代自然科学的产生提供了一个良好的文化条件。文艺复兴运动是一次资产阶级新文化运动。它打着复兴古希腊文化的旗帜,倡导以人文主义为中心新思想,赞颂人的智慧和才能,提倡人性、个性解放和个性自由,批判宗教宣扬的来世思想和禁欲主义,肯定人是现实生活的创造者。它实际上用人性反对神性,崇尚理性,鄙薄信仰,歌颂世俗,蔑视天堂。人文主义者并不根本否定宗教,他们所反对的只是神权统治和封建教会的腐败。长期以来受到宗教神学、经院哲学禁锢的欧洲人,在这场运动中,获得了思想上的大解放,经历了观念上的一次大革命。文艺复兴运动之所以在世界史上占有重要地位,原因也就在这里,即它是人类历史上的一场空前伟大的思想解放运动。文艺复兴运动对科学发展的影响是多方面的。它破除了人们对神圣不可侵犯的信条的迷信,培育了自由研究的精神,引导了人们去观察和研究自然和现实世界。文艺复兴对科学的最重要的贡献,则是培育了一批富有新鲜活力并有所建树的自然科学家。他们在科学成果上也许不如后来的科学家,但正是他们开辟了科学史上的一个新时代。他们为科学而献身的精神,一直鼓舞着后来的科学家。

在早期文艺复兴的代表人物中间,最杰出的是意大利的达·芬奇(公元1482—1519)。他既是一位人文主义思想家、哲学家、艺术家,又是出色的工程师和科学家。高举天文学革命旗帜的哥白尼(公元1473—1543)、科学的殉道者维萨里(公元1514—1564)等人都出在文艺复兴运动中。正如恩格斯所指出的:“这是一次人类从来没有经历过的最伟大的、进步的变革,是一个需要巨人而且产生了巨人———在思维能力、热情和性格方面,在多才多艺和学识渊博方面的巨人的时代”。

宗教改革运动

资产阶级首先打起“文艺复兴”的旗帜,在思想文化领域里展开反封建的斗争,接着又以“宗教改革”的形式,掀起了反对教会特权的运动。由于教会在德国的统治最为残酷,社会矛盾也更加尖锐,宗教改革运动首先在德国开始。这次运动的代表人物马丁·路德(公元1483—1546)所提出的宗教改革学说,其核心就是“信仰可以获救”。路德主张,只要自己信仰上帝,灵魂就可以获救,人人有权读圣经,人人可以通上帝,不需要有教会和教士的特权,也无需奢侈的宗教仪式。他在《九十五条论纲》中揭露了教会僧侣们的虚伪和腐朽。他反对教会利用“赦罪符”骗取民财。路德的主张代表了市民对宗教改革的要求,符合新兴资产阶级的愿望,宗教改革运动很快在全国开展起来。继路德之后,法国人加尔文(公元1509—1564)又发展了新教。加尔文的新教提倡并拥护私有财产,认为发家致富是光荣的,强调人要实现上帝所赋予的使命。新教很快传播于欧洲各国。 中世纪的欧洲,科学变成了神学的附庸。宗教改革运动对科学从神学中解放出来有积极作用。宗教改革者反对神父的权威,认为研究万物是对上帝的爱戴,这些都是有利于自然科学发展的。近代欧洲的著名科学家中新教徒占很大的优势,就是很好的证明。但是宗教改革与自然科学的关系是很复杂的,新教尽管在某些方面允许科学活动的存在,但当科学发现与宗教教义相抵触的时候,新教徒照样把科学的殉道者送上了火刑场,甚至比旧教还残酷。自然科学为求得自己的生存和发展,必然还要经历同神学的激烈搏斗。

自然科学争取独立的伟大斗争

在自然科学为争取独立而同神学的斗争中, 有两个突出的事件: 一是哥白尼的 《天体运行论》 的发表, 二是血液循环理论的提出。前者在对大宇宙———天体结构的解释上, 把天地翻转过来, 用太阳中心说推翻了被宗教奉为神明的托勒密地球中心说, 被称之为近代科学史上的第一次科学革命———天文学革命; 后者在对小宇宙———人体结构的解释上, 冲破了神学所说的人体内部不会有循环运动的信条, 使生理学、解剖学、医学从神学中解放出来。这两个事件作为划时代的标志而载入史册。

哥白尼的太阳中心说

尼古拉·哥白尼于 1473 年 2 月 19 日出生在波兰的一个商人家庭里。他在读大学时就对数学和天文学发生了兴趣, 养成了用天文仪器观察天象的习惯。1496 年他到意大利留学, 学习法律和医学,但仍花大量时间研究天文学。受意大利文艺复兴思想的熏陶, 他立志改革天文学, 探讨改进托勒密体系的可能性, 逐渐形成了日心说的观点。回国之后, 到弗劳恩堡总教堂当牧师。在任牧师职务期间, 他建立了一座简陋的天文台, 持续几十年的天文观测, 对大量的计算进行整理工作, 使他的日心说体系逐渐完善。开始只是写了一个关于天体运动假设的 《短论》, 后来又发表了一个 《提纲》, 使更多的人了解了他的日心说的内容。在朋友们的再三鼓励支持下,他终于公开出版了 《天体运行论》 一书。当 1543 年第一册印好的书送到他的手中时, 他已处于弥留之际, 不久就逝世了。托勒密的地球中心说体系统治欧洲达 1000 年之久, 直到 14 世纪仍主宰着天文学。这个体系由于坚持地球不动的观念, 用本轮和均轮这些几何圆圈来调和与观测结果的矛盾, 已变得日益繁琐复杂。到哥白尼时代已增加到 77 个几何圆圈, 但仍与观测结果不符。哥白尼通过分析行星运动的资料, 发现每个行星都有自转、公转和轴的回旋运动。如果设想地球也是运动的, 是否就可以使对天体运动的解释变得简单呢 ? 正如他自己所说: “有人在我之前已自由地想像他们要用哪些圆圈以便解释天文现象。因此我想, 我不也可以尝试一下, 假定地球具有某种运动, 看看能不能为天体的转动比别人找到更加有效的论证。”一旦当他这样做了之后, 托勒密体系中的好多圆圈就变得毫无必要了。但是设想地球是运动的, 必须克服认识上的两个难题。这两个难题在古希腊时代就提出来了, 一是如果地球是运动的, 从地球上观测恒星, 就应该发现它在恒星背景上的位移差别, 但为什么观测不到恒星视差呢 ? 二是如果地球是运动的, 为什么地球上的人却感觉不到呢 ? 如果地球在运动, 地球上的一切东西就将飞散, 垂直上抛的物体将落在后面, 但事实又并非如此。托勒密就曾以此来反证地球是不动的。

为了解决第一个难题, 哥白尼进行过多年的观测, 但毫无结果。于是哥白尼提出, 这是由于恒星距离我们太远而视差太小的缘故。这种解释是对的。直到 1838 年人们才借助大型天文望远镜首次测得一个恒星的视差。对于第二个问题, 哥白尼的回答是: 地球上的东西之所以没有因地球旋转而飞散, 也没有使上抛的物体落到后面去, 那是因为地球的运动已分给了那些物体, 它们随地球一起运动。比如船只静静地驶去, 实际上是船动, 但船里的人却觉得自己是静止的, 船外的东西好像都在动。哥白尼在这里已有了运动相对性的明确概念了。哥白尼在 《天体运行论》 一书中, 系统地阐述了太阳中心说。其基本内容就是:(1) 太阳是宇宙的中心。从亚里士多德到托勒密, 都认为地球是宇宙的中心, 太阳绕地球运转, 哥白尼则把天地翻转过来; (2) 地球是运动的。地球不光绕太阳公转, 它自身又每昼夜自西向东旋转一周, 并用地球的自转来解释太阳和恒星的东升西落; (3) 月亮是地球的卫星。哥白尼认为, 地球带着月亮绕太阳旋转, 月亮是地球的“卫士”、“侍从”;(4) 金星、火星、木星、土星等各依自己的轨道绕太阳转动。从地球上看这些行星时而在接近的方向上顺行, 时而在相反的方向上逆行, 对于这种现象, 以往的天文学家一直认为是个谜, 哥白尼认为这是地球绕日运动与行星绕日运动复合反映的结果, 而不是因为别的行星动作奇特, 行踪诡秘。哥白尼对天文学作出了不可磨灭的伟大贡献。他通过精确的数学方法, 为人们提供了解释行星运动的简单方式。他把日心说的思想综合成一个完整的行星理论, 为后来的开普勒发现行星运动定律提供了必要前提, 也为牛顿解释行星运动定律开辟了道路。当然,哥白尼的日心说还存在着不少缺陷, 如继续采用了本轮和均轮概念, 保留了行星按正圆轨道运动的思想, 开始时与观测结果还不能完全一致, 但不能因此而降低哥白尼的日心说的历史作用。