【正文】 這時出現(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，測距范圍有所擴大。恒星研究是天文學的永恒課題?！狈▏茖W界完全懂得他的價值，兩年后在巴黎立起了拉瓦錫的塑像。它闡明了“元素是化學分析所達到的真正的終點”，并列出了包括23個元素的第—?張真正的化學元素表，還討論了化學的對象、方法、儀器、化學物質(zhì)的命名法，總結(jié)廠前人和同時代有關(guān)氣體化學和燃燒現(xiàn)象的實驗成果。 這就是化學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入錫的錯誤解釋，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，這一事實說明：燃素說一方面促成了實驗化學的新發(fā)現(xiàn)，另一方面又阻礙著理論化學的發(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”的氮氣，不久卡文迪什和瑞典的舍勒(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)的事實不斷要求對這些理論進行修改。其主要錯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，金屬燃燒時逸出(釋放)燃素而成鍛灰，而煅灰與木炭一起燃燒時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，而灰燼獲得它就會得到復(fù)活。后來，他的學生、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，波義耳對于揚棄古代自然哲學的整體論思維，并過渡到近代科學的分析思維，無疑是做出了巨大貢獻的。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。兩者作為機械的微粒哲學，反映了那個時代人類認識自然的機械論特征。比如，從他對燃燒現(xiàn)象的解釋，就可以看出這點。波義耳還批評煉金術(shù)中的“同情”、“憎惡”、“親和”等不科學的、帶感情色彩的概念。他在其代表作《懷疑派化學家》(1661)中系統(tǒng)地批判了煉金術(shù)化學認為“性質(zhì)決定一切”、“性質(zhì)組合而成為物質(zhì)”的錯誤原則，并在古代原子論以及醫(yī)化學家范?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)了在化學方面學者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)的結(jié)合，是從煉金術(shù)通過工藝化學向近代化學發(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世紀除醫(yī)化學外，工藝化學也是從煉金術(shù)向近代化學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，認為水和氣才配稱為元素，因為它們是再不能被還原為更基本的東西，且兩者不能互變?yōu)閷Ψ健＿@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)。盡管他沒有從實踐上完全擺脫煉金術(shù)，但他認為煉金術(shù)的目的是荒誕的。醫(yī)化學即醫(yī)藥化學。而在1704年他的《光學》中，牛頓則徹底主張光的微粒假說。1672年在《哲學學報》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)表的科學論文。他認為，構(gòu)成一個發(fā)光體的微粒把脈沖傳送給鄰近的 種彌漫媒質(zhì)的微粒，每個受激微粒都變成一個球形子波(即次波)的中心。他注意到，在一定的厚度范圍內(nèi)，云母薄片里會出現(xiàn)虹霓的色彩，不同厚度的部位顏色不同。他從波動觀點出發(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》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》中解釋了荷蘭望遠鏡或伽利略望遠鏡及顯微鏡所涉及的光學原理，并提出了改良望遠鏡的建議，他的建議在近代導(dǎo)致遠距照相透鏡組合的發(fā)明。中世紀偉大的數(shù)學家、天文學家伊本?海賽姆用實驗測定了折射率。他于1802年發(fā)表的《聲學》中記載了他在1785年前后的一些重要實驗。而18世紀初，F(xiàn)．豪克斯貝則沿著相反的思路改進了上述實驗，他發(fā)現(xiàn)當容器中的空氣為一個大氣壓時，鈴聲可傳到30碼以外；兩個大氣壓時，鈴聲可傳到60碼以外；三個大氣壓時則可傳到90碼以外。但在抽氣機發(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?。じ晏氐热搜芯苛速だ蕴岢龅摹昂蛻?yīng)振動”及其規(guī)律。從古代到17世紀，主要從算術(shù)(比例)的角度對諧音的音程進行研究。盡管這種解釋逐漸取代了伽伐尼的動物電觀點，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，近代科學史上最早的科學史著作正是介紹電學領(lǐng)域的，這就是英國的普里斯特列（Joseph Priestley，17331804）所著的《電學的歷史和現(xiàn)狀及最初的實驗》（1776）18世紀末葉，電學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會授予的金質(zhì)獎?wù)隆?746年荷蘭萊頓大學教授馬森布羅克（16921761）在18世紀起電機和法國杜菲（,16981739）發(fā)明驗電計的基礎(chǔ)上，制造了能蓄電的工具萊頓瓶，為靜電學的研究創(chuàng)造了實驗條件。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能所決定，焦耳確立了熱功當量，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說。漢弗萊?戴維支持倫福德對熱質(zhì)說的批判，他認為熱素是不存在的，熱現(xiàn)象的直接原因是運動。為此，他對摩擦所產(chǎn)生的熱量進行了廣泛的測量。他利用數(shù)學推理，成功地推導(dǎo)了波義耳和馬略特定律，論證了壓強和分子速度的平方成比例，證實了阿蒙頓實驗：當密閉的定量氣體的溫度增加某—數(shù)值時，氣體壓強的增加和密度成比例。他的研究是按照熱質(zhì)說進行的，并使熱質(zhì)說幾乎得到完全普遍的承認。熱質(zhì)說能解釋許多已知的熱現(xiàn)象，因而在18世紀成為一種主流的理論，它的確立和當時的科學發(fā)展水平和機械自然觀有很大的關(guān)系?！奔s翰?洛克也說明：“熱是物體中各部分難以察覺的非常活潑的攪動，我們所感覺的熱，除了物體中的運動以外，別無其他。直到18世紀，自然科學才區(qū)分開熱量和溫度；而“冷”這個術(shù)語，直到19世紀才從科學的詞匯中最后消失。我們在伽利略時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，是一個相當大的進步。他還根據(jù)氣壓變化同天氣變化之間的關(guān)系，預(yù)報了1660年的一次嚴重風暴。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，帕斯卡對流體力學的主要貢獻是提出了著名的“帕斯卡定律”，即：流體中任何點上的壓強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)做了托里拆利實驗，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，每站安裝一個托里拆利氣壓計。這個假設(shè)由于他的早逝而未能證實。對這種現(xiàn)象第一個作出科學解釋的是伽利略的學生托里拆利。最后，他還研究了浮動物體的平衡條件，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。在流體力學方面作出貢獻的主要代表人物有西蒙?斯臺文、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)治自然科學達三個世紀之久。因此牛頓模式的形成客觀上有助于啟蒙運動的領(lǐng)袖們切斷神學與自然科學聯(lián)結(jié)的紐帶。一般說來，牛頓的經(jīng)典力學的形而上學模式有三個特點：首先，牛頓模式中包含一種依靠一個個事實的實證與歸納達到原理方法，這種方法的實質(zhì)是只能問“怎么樣”(How)，而不能問“為什么Why)。正如一位學者所說：“牛頓思想的影響是巨大的。在計算結(jié)果送給柏林的加勒(1812—1910)的當天晚上，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年的三個彗星的軌道非常相似，而推斷它們是同一個彗星，并計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)則運動和不規(guī)則運動問題。不過，他的批判后來卻在法國刺激了達蘭貝爾(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，實現(xiàn)了牛頓力學的形式化發(fā)展。力學由“革命時期”的質(zhì)變而轉(zhuǎn)入“常規(guī)時期”的量變，這是理論自身不斷完善的過程，它主要表現(xiàn)在兩個方面：其一，是力學“在牛頓定律基礎(chǔ)上的一種演繹的、形式的和數(shù)學的發(fā)展其二，是牛頓力學的外展式應(yīng)用。這也許是因為消化一種造成自然科學革命的理論需要時間的緣故。英國著名哲學家G．貝克萊(G．Berkeley，1685～1753)就是激烈攻擊牛頓數(shù)學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，其下落速率會發(fā)生變化。哈雷(，1656～1742)通過對1682年大彗星的觀測與研究認為，不僅是行星，而且彗星同樣在萬有引力作用下運動。英國青年亞當斯和法國青年勒維列分別獨立地根據(jù)萬有引力定律和攝動理論研究推導(dǎo)出未知行星的位置。這種新思想孕育了在思想信仰和習慣勢力領(lǐng)域中的革命，它標志著以啟蒙運動為起點的新時代的到來。”?！北M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”的神學思想，但他認為創(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量的世界，一個可用數(shù)學計算的運動的世界。 真空與流體力學除了剛體力學外，近代力學的又一分支是流體力學。此外，他還隱含地假設(shè)了后來由帕斯卡提出的原理：流體中任何一點處的壓強各向相等。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”的觀點的痕跡。托里拆利認為，汞柱高度日常的微小變動是大氣壓變化的結(jié)果。他在1644年《幾何學著作》一書中證明了，從一個充滿水的容器側(cè)壁的一個孔噴出的水柱的路徑呈拋物線狀，射流的速度及單位時間流量和一個物體從水面高度自由落到孔的高度時所達到的速度成正比，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)字列表表明氣壓計汞柱高隨著海拔高度的變化。抽氣機的發(fā)明與改進，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四層樓左右的水氣壓計。為了能精確地測量熱度，許多科學家都致力于溫度計的研制。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：“熱是向外擴張而又受了限制的一種運動，熱的精英和本質(zhì)就是運動，并不是別的。這種學說認為：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物體流向另一個物體；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《流體動力學》(1738)與當時流行的觀點相反，它把熱歸結(jié)為分子的相互排斥。18世紀末，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，認為熱是動力(能量)，是改變丁形式的運動。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年向英國皇家學會送交了《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“風箏實驗”中證實，閃電同實驗室的電火花是本質(zhì)相同的放電現(xiàn)象。雖然18世紀電學理論僅局限于靜電學，但畢竟比力學之外的其他學科要先進。他在電堆實驗和發(fā)明原電池的基礎(chǔ)上，提出了接觸理論，認為任何物體中都含有電流質(zhì)，只是其緊張程度不同；當兩種不同金屬接觸時，電流質(zhì)就可從一種金屬流向另一種金屬。 1 7—18世紀的聲學人類對聲學的研究起源于音樂。特別是伽利略的法國學生默森在1636年著的《普通聲學》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世紀的許多數(shù)學大師如達蘭貝、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的數(shù)學處理做出了貢獻。音的通常媒質(zhì)。隨著容器中空氣的稀薄，鈴聲越來越小。18世紀末由于德國科學家恩斯特?克拉尼(Ernst Chladni，1756 —1827)所進行的對弦、桿、薄膜和板的振動研究，使聲學從數(shù)學的或音樂的研究方法上升到物理聲學的高度。 光學古希臘時期已知道光的直進和反射規(guī)律；托勒密在光折射實驗基礎(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猜測。開普勒是近代光學的奠基人，其地位如伽利略之于力學和吉爾伯特之于磁學。關(guān)于視覺理論，他還提出視網(wǎng)膜上的成像本身不構(gòu)成整個視覺行為的正確思想。不過是笛卡兒于1637年第——個發(fā)表了折射定律，并嘗試給它一個物理證明，但是否與斯涅爾獨立地發(fā)現(xiàn)該定律則尚存疑問。但正式認真地提出光具有周期性的是意大利