【正文】 這時(shí)出現(xiàn)了質(zhì)量虧損并釋放出能量。一些溫度較低、顏色偏紅而體積巨大的“紅巨星”，其密度只有水的幾十萬到幾百萬分之一，這在地球上就被認(rèn)為是“真空”。恒星質(zhì)量的差異也很大。但是恒星與我們的距離差異極大，在地面上所測得的光度與恒星的真實(shí)光度也就存在著差異。這樣，根據(jù)恒星光譜的紅移量以及哈勃關(guān)系，就能夠大略地測定所有發(fā)光天體與我們的距離了。后來又有人利用測量恒星亮度的方法來測算它們的距離，測距范圍有所擴(kuò)大。恒星研究是天文學(xué)的永恒課題。”法國科學(xué)界完全懂得他的價(jià)值，兩年后在巴黎立起了拉瓦錫的塑像。它闡明了“元素是化學(xué)分析所達(dá)到的真正的終點(diǎn)”，并列出了包括23個(gè)元素的第—?張真正的化學(xué)元素表，還討論了化學(xué)的對象、方法、儀器、化學(xué)物質(zhì)的命名法，總結(jié)廠前人和同時(shí)代有關(guān)氣體化學(xué)和燃燒現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)成果。 這就是化學(xué)史上著名的氧化理論。但與波義耳不同的是拉瓦錫加蓋了瓶塞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后總重量不變，從而駁斥了增重是火素穿過瓶底進(jìn)入錫的錯(cuò)誤解釋，提出了灰燼是金屬與空氣中某種成分化合的新解釋。舍勒和普利斯特列所發(fā)現(xiàn)的這種氣體并沒有使他們成為批判燃素說的革命家，這一事實(shí)說明：燃素說一方面促成了實(shí)驗(yàn)化學(xué)的新發(fā)現(xiàn)，另一方面又阻礙著理論化學(xué)的發(fā)展。1755年英國布萊克發(fā)現(xiàn)了被他稱為“固定空氣”的二氧化碳：1766年卡文迪什(H．Cavendish，31—1810)發(fā)現(xiàn)了他誤認(rèn)作“燃素”的“可燃空氣”——一氫氣；1772年丹尼爾?盧瑟福(Danier Rutherford，1749—1819)發(fā)現(xiàn)了他稱為“濁氣”的氮?dú)猓痪每ㄎ牡鲜埠腿鸬涞纳崂?K．W．Scheele，1742～1786)也制得了這種氣體；特別重要的是1773年舍勒制得了被他稱為“火焰空氣”和“活空氣”的氧氣，他認(rèn)為燃燒是“活空氣”與燃素結(jié)合的過程。一批批新發(fā)現(xiàn)的事實(shí)不斷要求對這些理論進(jìn)行修改。其主要錯(cuò)誤是把煅灰說成是單質(zhì)，卻又把金屬說成化合物，并把金屬的燃燒過程說成是分解反應(yīng)。比如，金屬燃燒時(shí)逸出(釋放)燃素而成鍛灰，而煅灰與木炭一起燃燒時(shí)又從木炭中吸收燃素，重新變?yōu)榻饘?。物體失去它就成為死的灰燼，而灰燼獲得它就會(huì)得到復(fù)活。后來，他的學(xué)生、德國御醫(yī)斯塔爾(G．E．Stahl，1660～1734)于1703年重新編輯出版了貝歇爾著作，并增加大量注釋。在西方文化史上，波義耳對于揚(yáng)棄古代自然哲學(xué)的整體論思維，并過渡到近代科學(xué)的分析思維，無疑是做出了巨大貢獻(xiàn)的。他第一次使用“分析”一詞，元素概念的提出就是由“分析”而來。元素是直接合成所謂完全?昆合物的成分，也是完全混合物最終分解成的要素。兩者作為機(jī)械的微粒哲學(xué)，反映了那個(gè)時(shí)代人類認(rèn)識(shí)自然的機(jī)械論特征。比如，從他對燃燒現(xiàn)象的解釋，就可以看出這點(diǎn)。波義耳還批評(píng)煉金術(shù)中的“同情”、“憎惡”、“親和”等不科學(xué)的、帶感情色彩的概念。他在其代表作《懷疑派化學(xué)家》(1661)中系統(tǒng)地批判了煉金術(shù)化學(xué)認(rèn)為“性質(zhì)決定一切”、“性質(zhì)組合而成為物質(zhì)”的錯(cuò)誤原則，并在古代原子論以及醫(yī)化學(xué)家范?海爾蒙脫的影響下，提出他的微素理論。此書和《論金屬》一書均體現(xiàn)了在化學(xué)方面學(xué)者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)的結(jié)合，是從煉金術(shù)通過工藝化學(xué)向近代化學(xué)發(fā)展的里程碑。它擺脫了煉金術(shù)的束縛，成為其后200年中采礦、冶金方面的指南。117世紀(jì)除醫(yī)化學(xué)外，工藝化學(xué)也是從煉金術(shù)向近代化學(xué)過渡的重要方向之一。他還研究了酸、堿等物質(zhì)。他不同意帕拉塞爾蘇斯的三元素說，認(rèn)為水和氣才配稱為元素，因?yàn)樗鼈兪窃俨荒鼙贿€原為更基本的東西，且兩者不能互變?yōu)閷Ψ?。這三元素在物質(zhì)中所占的不同比例，決定了物質(zhì)所具有的不同性質(zhì)。盡管他沒有從實(shí)踐上完全擺脫煉金術(shù)，但他認(rèn)為煉金術(shù)的目的是荒誕的。醫(yī)化學(xué)即醫(yī)藥化學(xué)。而在1704年他的《光學(xué)》中，牛頓則徹底主張光的微粒假說。1672年在《哲學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表的他對色散現(xiàn)象的研究成果，是他第一次公開發(fā)表的科學(xué)論文。他認(rèn)為，構(gòu)成一個(gè)發(fā)光體的微粒把脈沖傳送給鄰近的 種彌漫媒質(zhì)的微粒，每個(gè)受激微粒都變成一個(gè)球形子波(即次波)的中心。他注意到，在一定的厚度范圍內(nèi)，云母薄片里會(huì)出現(xiàn)虹霓的色彩，不同厚度的部位顏色不同。他從波動(dòng)觀點(diǎn)出發(fā)解釋了似乎同光的直線傳播定律相悖的衍射現(xiàn)象。在發(fā)表有關(guān)折射定律的這本《屈光學(xué)》中，笛卡兒還提出丁關(guān)于光的本性的微粒假說。他對折射規(guī)律的研究雖方法正確但未獲成功。他在1611年出版的《屈光學(xué)》中解釋了荷蘭望遠(yuǎn)鏡或伽利略望遠(yuǎn)鏡及顯微鏡所涉及的光學(xué)原理，并提出了改良望遠(yuǎn)鏡的建議，他的建議在近代導(dǎo)致遠(yuǎn)距照相透鏡組合的發(fā)明。中世紀(jì)偉大的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家伊本?海賽姆用實(shí)驗(yàn)測定了折射率。他于1802年發(fā)表的《聲學(xué)》中記載了他在1785年前后的一些重要實(shí)驗(yàn)。而18世紀(jì)初，F(xiàn)．豪克斯貝則沿著相反的思路改進(jìn)了上述實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)容器中的空氣為一個(gè)大氣壓時(shí)，鈴聲可傳到30碼以外；兩個(gè)大氣壓時(shí)，鈴聲可傳到60碼以外；三個(gè)大氣壓時(shí)則可傳到90碼以外。但在抽氣機(jī)發(fā)明之前，這僅僅是猜測。其中歐拉于1739年根據(jù)泰勒1713年的研究結(jié)果提出了更為精確的確定音調(diào)的方法，即一根弦的振動(dòng)頻率（n）與其長度（l）和單位長度質(zhì)量（m）之間的關(guān)系。繼伽利略之后，默森、沃利斯(1616—1703)、W．諾布爾和丁．皮戈特等人研究了伽利略提出的“和應(yīng)振動(dòng)”及其規(guī)律。從古代到17世紀(jì)，主要從算術(shù)(比例)的角度對諧音的音程進(jìn)行研究。盡管這種解釋逐漸取代了伽伐尼的動(dòng)物電觀點(diǎn)，但這兩種解釋均未觸及到電流產(chǎn)生的真正本質(zhì)。值得注意的是，近代科學(xué)史上最早的科學(xué)史著作正是介紹電學(xué)領(lǐng)域的，這就是英國的普里斯特列（Joseph Priestley，17331804）所著的《電學(xué)的歷史和現(xiàn)狀及最初的實(shí)驗(yàn)》（1776）18世紀(jì)末葉，電學(xué)從靜電研究向流電研究發(fā)展。弗蘭克林因此而獲得英國皇家學(xué)會(huì)授予的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆?746年荷蘭萊頓大學(xué)教授馬森布羅克（16921761）在18世紀(jì)起電機(jī)和法國杜菲（,16981739）發(fā)明驗(yàn)電計(jì)的基礎(chǔ)上，制造了能蓄電的工具萊頓瓶，為靜電學(xué)的研究創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)條件。直至克勞修斯證明理想氣體的絕對溫度是由分子的平均動(dòng)能所決定，焦耳確立了熱功當(dāng)量，以及能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的提出，才牢固地確立了熱的唯動(dòng)說。漢弗萊?戴維支持倫福德對熱質(zhì)說的批判，他認(rèn)為熱素是不存在的，熱現(xiàn)象的直接原因是運(yùn)動(dòng)。為此，他對摩擦所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行了廣泛的測量。他利用數(shù)學(xué)推理，成功地推導(dǎo)了波義耳和馬略特定律，論證了壓強(qiáng)和分子速度的平方成比例，證實(shí)了阿蒙頓實(shí)驗(yàn)：當(dāng)密閉的定量氣體的溫度增加某—數(shù)值時(shí)，氣體壓強(qiáng)的增加和密度成比例。他的研究是按照熱質(zhì)說進(jìn)行的，并使熱質(zhì)說幾乎得到完全普遍的承認(rèn)。熱質(zhì)說能解釋許多已知的熱現(xiàn)象，因而在18世紀(jì)成為一種主流的理論，它的確立和當(dāng)時(shí)的科學(xué)發(fā)展水平和機(jī)械自然觀有很大的關(guān)系。”約翰?洛克也說明：“熱是物體中各部分難以察覺的非?；顫姷臄噭?dòng)，我們所感覺的熱，除了物體中的運(yùn)動(dòng)以外，別無其他。直到18世紀(jì)，自然科學(xué)才區(qū)分開熱量和溫度；而“冷”這個(gè)術(shù)語，直到19世紀(jì)才從科學(xué)的詞匯中最后消失。我們在伽利略時(shí)代的測溫器中看到了溫度汁的原始形式，與之相比較，法國的吉永?阿蒙頓大約在1700年發(fā)明的空氣溫度計(jì)，是一個(gè)相當(dāng)大的進(jìn)步。他還根據(jù)氣壓變化同天氣變化之間的關(guān)系，預(yù)報(bào)了1660年的一次嚴(yán)重風(fēng)暴。1654年蓋里克公開表演了用16匹馬拉開排除了空氣的兩個(gè)銅半球(被命名為“馬德堡半球”)。帕斯卡提出把氣壓汁作為測量高度的儀器，此外，帕斯卡對流體力學(xué)的主要貢獻(xiàn)是提出了著名的“帕斯卡定律”，即：流體中任何點(diǎn)上的壓強(qiáng)必然按原來的大小向各方向傳遞。帕斯卡在托里拆利逝世不久，不僅用汞和水重復(fù)做了托里拆利實(shí)驗(yàn)，而且于1648年即托里拆利逝世后的第二年在其姻弟佩里埃的幫助下沿著海拔1 648米的多姆山的山坡從山腳到山頂設(shè)置若干觀測站，每站安裝一個(gè)托里拆利氣壓計(jì)。這個(gè)假設(shè)由于他的早逝而未能證實(shí)。對這種現(xiàn)象第一個(gè)作出科學(xué)解釋的是伽利略的學(xué)生托里拆利。最后，他還研究了浮動(dòng)物體的平衡條件，他發(fā)現(xiàn)這種物體的重心必定和所排開的流體的重心(即“浮心”)在同一垂直線上。在流體力學(xué)方面作出貢獻(xiàn)的主要代表人物有西蒙?斯臺(tái)文、托里拆利(，1608—1647)、帕斯卡、蓋里克(O．Guericke，1602—1686)和波義耳(R．Boyle，1627—1691)等人。這種由伽利略奠基而由牛頓完成的模式統(tǒng)治自然科學(xué)達(dá)三個(gè)世紀(jì)之久。因此牛頓模式的形成客觀上有助于啟蒙運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)袖們切斷神學(xué)與自然科學(xué)聯(lián)結(jié)的紐帶。一般說來，牛頓的經(jīng)典力學(xué)的形而上學(xué)模式有三個(gè)特點(diǎn)：首先，牛頓模式中包含一種依靠一個(gè)個(gè)事實(shí)的實(shí)證與歸納達(dá)到原理方法，這種方法的實(shí)質(zhì)是只能問“怎么樣”(How)，而不能問“為什么Why)。正如一位學(xué)者所說：“牛頓思想的影響是巨大的。在計(jì)算結(jié)果送給柏林的加勒(1812—1910)的當(dāng)天晚上，就在預(yù)測的位置上找到了這顆后來被命名為海王星的行星。他發(fā)現(xiàn)1531年、1607年、1682年的三個(gè)彗星的軌道非常相似，而推斷它們是同一個(gè)彗星，并計(jì)算出其接近地球的周期為75～76年，因此預(yù)言下一次彗星出現(xiàn)在1758年。它還解釋了月球的規(guī)則運(yùn)動(dòng)和不規(guī)則運(yùn)動(dòng)問題。不過，他的批判后來卻在法國刺激了達(dá)蘭貝爾(d’Alembert，1717～1783)和柯西(A．LCauchy，1789—1857)等人，使之在發(fā)展微積分和極限理論的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了牛頓力學(xué)的形式化發(fā)展。力學(xué)由“革命時(shí)期”的質(zhì)變而轉(zhuǎn)入“常規(guī)時(shí)期”的量變，這是理論自身不斷完善的過程，它主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，是力學(xué)“在牛頓定律基礎(chǔ)上的一種演繹的、形式的和數(shù)學(xué)的發(fā)展其二，是牛頓力學(xué)的外展式應(yīng)用。這也許是因?yàn)橄环N造成自然科學(xué)革命的理論需要時(shí)間的緣故。英國著名哲學(xué)家G．貝克萊(G．Berkeley，1685～1753)就是激烈攻擊牛頓數(shù)學(xué)分析的代表人物之一。牛頓理論證明了為什么物體在不同高度和緯度，其下落速率會(huì)發(fā)生變化。哈雷(，1656～1742)通過對1682年大彗星的觀測與研究認(rèn)為，不僅是行星，而且彗星同樣在萬有引力作用下運(yùn)動(dòng)。英國青年亞當(dāng)斯和法國青年勒維列分別獨(dú)立地根據(jù)萬有引力定律和攝動(dòng)理論研究推導(dǎo)出未知行星的位置。這種新思想孕育了在思想信仰和習(xí)慣勢力領(lǐng)域中的革命，它標(biāo)志著以啟蒙運(yùn)動(dòng)為起點(diǎn)的新時(shí)代的到來。”。”盡管牛頓晚年為了解釋造成行星橢圓軌道的切向力來源，曾提出“上帝的第一推動(dòng)”的神學(xué)思想，但他認(rèn)為創(chuàng)造后的宇宙不再受神的任何統(tǒng)制。外部世界于是成為一個(gè)量的世界，一個(gè)可用數(shù)學(xué)計(jì)算的運(yùn)動(dòng)的世界。 真空與流體力學(xué)除了剛體力學(xué)外，近代力學(xué)的又一分支是流體力學(xué)。此外，他還隱含地假設(shè)了后來由帕斯卡提出的原理：流體中任何一點(diǎn)處的壓強(qiáng)各向相等。他說這里顯現(xiàn)了對自然真空的抵抗力的限度，從中不難看出亞里士多德關(guān)于“大自然厭惡真空”的觀點(diǎn)的痕跡。托里拆利認(rèn)為，汞柱高度日常的微小變動(dòng)是大氣壓變化的結(jié)果。他在1644年《幾何學(xué)著作》一書中證明了，從一個(gè)充滿水的容器側(cè)壁的一個(gè)孔噴出的水柱的路徑呈拋物線狀，射流的速度及單位時(shí)間流量和一個(gè)物體從水面高度自由落到孔的高度時(shí)所達(dá)到的速度成正比，因而也和水柱在孔上面的高度的平方根成正比。佩里埃建議用數(shù)字列表表明氣壓計(jì)汞柱高隨著海拔高度的變化。抽氣機(jī)的發(fā)明與改進(jìn)，對于氣體物理性質(zhì)的研究具有至關(guān)重要的意義。此外，蓋里克還制造了高達(dá)四層樓左右的水氣壓計(jì)。為了能精確地測量熱度，許多科學(xué)家都致力于溫度計(jì)的研制。至于在0和100之間插入數(shù)值的精確性問題，1 9世紀(jì)才被提出和加以研究。培根在《新工具》中正確地指出：“熱是向外擴(kuò)張而又受了限制的一種運(yùn)動(dòng)，熱的精英和本質(zhì)就是運(yùn)動(dòng)，并不是別的。這種學(xué)說認(rèn)為：熱是一種流體，它可以滲透到物體中去并在熱交換中從一個(gè)物體流向另一個(gè)物體；加熱就是給一定物體增加熱質(zhì)，而冷卻則是從該物體放出熱質(zhì)；盡管在熱交換前后，物體中的含量有所改變，但它們的總量是守恒的。蘇格蘭的約瑟夫?布萊克(JosephBlack，1728—1799)在溫度和熱量之間，畫出一條明顯的界限；他引入了卡路里、比熱、熱容量、熔解熱和潛熱等術(shù)語。伯努利(Danier Bernouli，1700—1782)的《流體動(dòng)力學(xué)》(1738)與當(dāng)時(shí)流行的觀點(diǎn)相反，它把熱歸結(jié)為分子的相互排斥。18世紀(jì)末，美國人本杰明?湯姆遜即倫福德(Bejamin Thomp—son，即Rumford，1753—1814)批判了熱質(zhì)說。他推論，如果熱全然是一種物質(zhì)，那么無論如何，它必是沒有重量的一種物質(zhì)。但后來(1S27—1830年左右)他終于放棄了熱質(zhì)論，認(rèn)為熱是動(dòng)力(能量)，是改變丁形式的運(yùn)動(dòng)。1729年英國的斯蒂芬?格雷（Stephen Gray,16701736）對這些觀察結(jié)果作出了解釋，并把物體分為導(dǎo)體和絕緣體。他于1749年向英國皇家學(xué)會(huì)送交了《論天空閃電與地下電火花相同》一文，并在1752年5月一次著名的“風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)”中證實(shí)，閃電同實(shí)驗(yàn)室的電火花是本質(zhì)相同的放電現(xiàn)象。雖然18世紀(jì)電學(xué)理論僅局限于靜電學(xué)，但畢竟比力學(xué)之外的其他學(xué)科要先進(jìn)。他在電堆實(shí)驗(yàn)和發(fā)明原電池的基礎(chǔ)上，提出了接觸理論，認(rèn)為任何物體中都含有電流質(zhì)，只是其緊張程度不同；當(dāng)兩種不同金屬接觸時(shí)，電流質(zhì)就可從一種金屬流向另一種金屬。 1 7—18世紀(jì)的聲學(xué)人類對聲學(xué)的研究起源于音樂。特別是伽利略的法國學(xué)生默森在1636年著的《普通聲學(xué)》中提出弦的律音的頻率和弦的張力的平方根成正比，而和弦的長度及單位長度上的質(zhì)量成反比的定律。18世紀(jì)的許多數(shù)學(xué)大師如達(dá)蘭貝、丹尼爾?伯努利、布魯克?泰勒(Brook Taylor，1685—1731)、歐拉(1 707—1783)、拉格朗日和拉普拉斯等都曾對弦振動(dòng)的數(shù)學(xué)處理做出了貢獻(xiàn)。音的通常媒質(zhì)。隨著容器中空氣的稀薄，鈴聲越來越小。18世紀(jì)末由于德國科學(xué)家恩斯特?克拉尼(Ernst Chladni，1756 —1827)所進(jìn)行的對弦、桿、薄膜和板的振動(dòng)研究，使聲學(xué)從數(shù)學(xué)的或音樂的研究方法上升到物理聲學(xué)的高度。 光學(xué)古希臘時(shí)期已知道光的直進(jìn)和反射規(guī)律；托勒密在光折射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出入射角與折射角成正比的思想；而關(guān)于視覺的本質(zhì)，伊壁鳩魯和亞里士多德等提出過一些哲學(xué)猜測。開普勒是近代光學(xué)的奠基人，其地位如伽利略之于力學(xué)和吉爾伯特之于磁學(xué)。關(guān)于視覺理論，他還提出視網(wǎng)膜上的成像本身不構(gòu)成整個(gè)視覺行為的正確思想。不過是笛卡兒于1637年第——個(gè)發(fā)表了折射定律，并嘗試給它一個(gè)物理證明，但是否與斯涅爾獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)該定律則尚存疑問。但正式認(rèn)真地提出光具有周期性的是意大利