【正文】 數(shù)學(xué)家格里馬力迪(F．F．Grimaldi，1618—1663)。在同一年(1665)，胡克的科學(xué)著作《顯微術(shù)》問(wèn)世，其中光學(xué)部分對(duì)多種透明薄膜的閃光顏色現(xiàn)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論的探討。不過(guò)，比較系統(tǒng)地提出光的波動(dòng)理論的還是荷蘭物理學(xué)家惠更斯(1629～1695)。牛頓在大學(xué)時(shí)期就對(duì)光學(xué)有濃厚興趣，為了制造一種能消除色差的望遠(yuǎn)鏡而開(kāi)始研究顏色理淪。但他拒絕純粹的波動(dòng)理論。第二節(jié) 化學(xué)的重要進(jìn)展化學(xué)燃素說(shuō)從煉金術(shù)中的解放經(jīng)歷了約300多年，其中主要經(jīng)過(guò)醫(yī)化學(xué)與工藝化學(xué)時(shí)期、燃素說(shuō)時(shí)期和氧化說(shuō)時(shí)期。 前面提到的帕拉塞爾蘇斯不僅是醫(yī)學(xué)史上的改革家，而且對(duì)化學(xué)發(fā)展也做出了貢獻(xiàn)。他認(rèn)為“硫”是可燃元素，“汞”是揮發(fā)性或可溶性液體兀素，“鹽”則是不揮發(fā)和不可燃元素。比利時(shí)的范?海爾蒙脫就是這個(gè)學(xué)派的最后一位有影響的代表人物。海爾蒙脫還注重氣體化學(xué)的研究，他最早區(qū)分了空氣、水蒸氣和其他氣體．還區(qū)分了呼吸用的空氣和使人中毒的一氧化碳以及可以滅火的二氧化碳等氣體。他還提出過(guò)人體消化過(guò)程中的“酸素”理論，這已經(jīng)孕育了近代生理學(xué)中的酶學(xué)說(shuō)。阿格利柯拉寫(xiě)過(guò)很多的冶金和礦物學(xué)著作，最著名的是1556年初版的《論金屬》。他針對(duì)煉金術(shù)，直接提出了“金屬不能轉(zhuǎn)化”的思想。但他再科學(xué)史上更主要的貢獻(xiàn)是在化學(xué)方面。也就是說(shuō)，所謂化學(xué)變化就是這些粒子團(tuán)的運(yùn)動(dòng)、組合、排列從而形成新物質(zhì)的過(guò)程。他的微粒說(shuō)是燃素說(shuō)的理論前身。盡管波義耳的“火素”不是后來(lái)斯塔爾(1660—1734)的“燃素”，但波義耳的微素學(xué)說(shuō)對(duì)燃燒現(xiàn)象的解釋卻是建立燃素說(shuō)的基礎(chǔ)。他給元素下了一個(gè)較清楚的定義：元素是“指某種原始的、簡(jiǎn)單的、一點(diǎn)沒(méi)有摻雜的物體，元素不能用任何其他物體造成，也不能彼此相互造成。 作為弗?培根的信徒，波義耳認(rèn)為化學(xué)要建立在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，要對(duì)化學(xué)進(jìn)行定量研究。由于波義耳確立了化學(xué)的獨(dú)立性，給出了比較清楚的化學(xué)元素的定義，并進(jìn)行了大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，從而成為近代化學(xué)的奠基人。所謂“油土”不過(guò)是煉金術(shù)中的“燃燒性硫”。 (2)燃素充塞于天地之間，大氣中因?yàn)橛兴艜?huì)有閃電，生物體因含有它才富于生命活力，無(wú)生命物質(zhì)因含有它才會(huì)燃燒。 (4)所有燃燒現(xiàn)象都可歸結(jié)為燃素的轉(zhuǎn)移一—吸收或釋放。 拉瓦錫的氧化學(xué)說(shuō)燃素說(shuō)是一種有嚴(yán)重錯(cuò)誤和重大困難的理論。此外，燃素與空氣之間的依賴關(guān)系，以及找不到獨(dú)立存在的燃素，也是燃素說(shuō)的理論困難，它們使燃素論者之間產(chǎn)生意見(jiàn)分歧。在氧化學(xué)說(shuō)誕生之前，實(shí)驗(yàn)化學(xué)在氣體分離和發(fā)現(xiàn)方面取得了重大進(jìn)步。但他仍堅(jiān)持燃素說(shuō)直至去世為止。1774年他重復(fù)了波義耳的煅燒金屬(錫)實(shí)驗(yàn)。在1777年9月；日完成、1780年出版的《燃燒通論》中，他提出了如下的學(xué)說(shuō)：（1）燃燒時(shí)均有光和熱放出； (2)物體只有在純粹空氣(氧氣)存在時(shí)才能燃燒； (3)空氣由可助燃的和不可助燃的兩種成分組成，物質(zhì)燃燒時(shí)由于吸收了空氣中的純粹空氣而增重，增加的重量恰好等于吸收的純粹空氣的重量； (4)—般可燃物(非金屬)燃燒后都變成酸，氧是酸的本質(zhì)；金屬燃燒后所變成的灰燼是金屬的氧化物。這部標(biāo)志著化學(xué)發(fā)展重要里程碑的劃時(shí)代著作給化學(xué)帶來(lái)了前所未有的條理性和系統(tǒng)性，它對(duì)化學(xué)的貢獻(xiàn)完全可以與牛頓的《原理》對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)相媲美。正如拉格朗日所說(shuō)：“砍下拉瓦錫的頭只需要一瞬間，而在法國(guó)再產(chǎn)生這樣一個(gè)頭顱恐怕一百年也不夠。天文學(xué)再次成為自然科學(xué)最活躍的前言之一。不過(guò)這種方法有很大局限性，因?yàn)槌^(guò)300光年的恒星視差已小于0″．01，很難測(cè)得準(zhǔn)確的數(shù)值。1929年美國(guó)天文學(xué)家哈勃(Edwin Powell Hubble，1889～1953)等人發(fā)現(xiàn)星系的光譜線紅移與它們和地球的距離存在著粗略的正比關(guān)系，現(xiàn)在人們稱(chēng)之為“哈勃關(guān)系”。本世紀(jì)初發(fā)明了更好的儀器，測(cè)量比過(guò)去更為精確。數(shù)據(jù)表明，恒星體積相差極遠(yuǎn)，有些半徑不過(guò)l0公里，有些卻是太陽(yáng)半徑的1000多倍。恒星密度的差異更大得驚人。天體都是大量物質(zhì)的凝聚，引力使天體收縮的時(shí)候就要釋放出能量；其二是核反應(yīng)。本世紀(jì)以來(lái)，各國(guó)競(jìng)相研制大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，一臺(tái)口徑為8米的巨型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡正在智利的高山上建造之中。他的發(fā)現(xiàn)使人想到，除了光波波段之外，其他波段也有可能用于探測(cè)太空，從此開(kāi)辟了利用射電波研究太空的新紀(jì)元，人們制成了接收宇宙空間電磁輻射的射電望遠(yuǎn)鏡，打開(kāi)了人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙的一個(gè)很大的“窗口”，一門(mén)嶄新的學(xué)科——射電天文學(xué)從此誕生。由于射電望遠(yuǎn)鏡所接收的是波長(zhǎng)范圍很寬的無(wú)線電波，所以它無(wú)論晝夜都可以工作，既不受地球上火氣的影響。1960年美國(guó)天文學(xué)家桑德奇(Allan Rex Sandage，1926～ )等人首次探測(cè)的一種前所未知的天體。類(lèi)星體的許多性質(zhì)天文學(xué)家們?nèi)圆簧趺靼?，多種說(shuō)法尚在探討之中?！拔⒉ū尘拜椛洹笔侵复嬖谟谡麄€(gè)宇宙空間的、各向同性的、在微波波段的電磁輻射，這是美國(guó)射電天文學(xué)家彭齊亞斯(ArnoPenzias，1933～ )和威爾遜(Robert Woodrow Wilson，1936～ ）于1964年偶然發(fā)現(xiàn)的。“脈沖星”是不斷地向外發(fā)射短周期脈沖輻射的恒星，這是英國(guó)天文學(xué)家休伊什(Antony Hewish，1924～ )等人于1967年首次發(fā)現(xiàn)的，后來(lái)的十余年里天文學(xué)家又相繼發(fā)現(xiàn)了好幾百顆這種天體，它們的射電脈沖周期在0．03～4．3秒之間。由于探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是空間技術(shù)的應(yīng)用，本世紀(jì)以來(lái)人們對(duì)太陽(yáng)系各成員也得到了許多前所未知的知識(shí)。月面結(jié)構(gòu)特征、月面物質(zhì)的化學(xué)組成及其物理特性等等都已相當(dāng)詳細(xì)地暴露在人們的眼前。水星上有極為稀薄的大氣，有一個(gè)與地球類(lèi)似的內(nèi)核，其中含有約70～80％的鐵?，F(xiàn)已探明金星上有濃密的大氣層，其中二氧化碳含量在97％以上，氧的含量極少，大氣壓約為地球的90倍。1964～1977年美國(guó)人接連向火星發(fā)射了八個(gè)探測(cè)器，也有多個(gè)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了在火星表面上的軟著陸。70年代美國(guó)人發(fā)射的探測(cè)器對(duì)木星進(jìn)行探測(cè)，發(fā)現(xiàn)它有一個(gè)在地球上觀察不到的光環(huán)，已確認(rèn)的衛(wèi)星有16顆之多。不久前美國(guó)伽利略號(hào)航天器發(fā)射的探測(cè)器進(jìn)入木星的大氣層，成功地發(fā)回了許多數(shù)據(jù)，對(duì)木星必將有更為準(zhǔn)確和深入的認(rèn)識(shí)。土星有一個(gè)不大的固體的核，它的大氣以氫、氦為主要成分，還含有甲烷和其他氣體。1905～1907年丹麥天文學(xué)家赫茨普龍(Ejnar Herzsprung，1873～1967)連續(xù)發(fā)表文章討論恒星的顏色與其光度之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。星際云因引力作用而收縮，起初收縮得比較快，星際云在收縮過(guò)程中轉(zhuǎn)化為恒星胎，后來(lái)收縮速度轉(zhuǎn)慢，恒星胎逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹阈?。?dāng)氦核的質(zhì)量達(dá)到恒星質(zhì)量的10～15％時(shí)，其核心部分又因引力而收縮，溫度隨之升高，至中心溫度達(dá)到1億度時(shí)，3個(gè)氦核聚合為1個(gè)碳核的核聚變就要發(fā)生。質(zhì)量在1．44～2個(gè)太陽(yáng)之間的，成為“中子星”。黑洞也是廣義相對(duì)論所預(yù)言的一種天體。70年代中期又有人推斷黑洞不是完全“黑”的，它也可能向外輻射，甚至?xí)霈F(xiàn)劇烈爆發(fā)。所謂“有限無(wú)邊”的意思，是說(shuō)宇宙空間是一個(gè)彎曲的封閉體，它的體積是有限的。此后相繼出現(xiàn)了多種假設(shè)，其中主要的有如下述。這樣，河外星系的紅移現(xiàn)象就給了膨脹宇宙模型以有力的支持。這個(gè)學(xué)說(shuō)認(rèn)為，宇宙始于約200億年前爆炸的一個(gè)高溫、高密度的“原始火球”，它由光子和其他基本粒子所組成，它的起始溫度高達(dá)1032K，爆炸1分鐘后它的溫度降至約1010K，基本粒子開(kāi)始結(jié)合成原子核，溫度緩慢下降，幾十萬(wàn)年后降至約109K，形成了氫、氦等原子，繼續(xù)降至約106K后核反應(yīng)逐漸停止，宇宙則繼續(xù)膨脹，至溫度為幾千度時(shí)輻射減退，這時(shí)宇宙間的物質(zhì)主要為氣態(tài)物質(zhì)，其后彌散于空間中的物質(zhì)慢慢聚集成星云，進(jìn)一步演化成為各種各樣的天體。我們記得，當(dāng)人們的知識(shí)從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域的時(shí)候曾經(jīng)發(fā)生過(guò)許多困惑。 第四節(jié) 地學(xué)的重大突破本世紀(jì)以來(lái)，地質(zhì)科學(xué)活動(dòng)的規(guī)?？涨皵U(kuò)大，探測(cè)手段不斷更新，人們認(rèn)識(shí)到了更多、更豐富的地質(zhì)現(xiàn)象，地質(zhì)學(xué)的理論性更強(qiáng)，它在實(shí)踐中的作用也更大了。德國(guó)氣象學(xué)家和地球物理學(xué)家韋格納(Alfred Lothar Wegener，1880～1930)也是受到非洲和南美洲海岸線的吻合這一事實(shí)的啟發(fā)開(kāi)始思考這個(gè)問(wèn)題的。韋格納的學(xué)說(shuō)比較圓滿地解釋了今日大西洋兩岸的輪廓、地形、地質(zhì)構(gòu)造、古生物群落的相似性等一系列現(xiàn)象。從那時(shí)候直至本世紀(jì)40年代的幾十年內(nèi)，大陸漂移說(shuō)幾乎銷(xiāo)聲匿跡。當(dāng)兩股地幔流相向流動(dòng)而匯合時(shí)將向下流動(dòng)，它的擠壓力和向下運(yùn)動(dòng)的力量使陸塊下沉而造成了海洋和地槽。然而，他所“臆想”的一些證據(jù)后來(lái)竟然在海洋里找到了。50年代以后更展開(kāi)了大規(guī)模的國(guó)際合作，為海底地貌、海底地質(zhì)和海底地磁提供了十分豐富的資料，被海水所深深覆蓋著的洋底越來(lái)越清晰地展現(xiàn)在人們的眼前。在1957～1958年的“國(guó)際地球物理年”活動(dòng)中，各國(guó)調(diào)查船合作以聲納探測(cè)洋底，證實(shí)了存在著一個(gè)遍及全球，跨越各大洋盆地，延伸達(dá)65000公里的海底山脈。在海底山脈里找不到任何沉積巖的蹤跡，它完全由火成巖組成，巖石的年齡比大陸上的巖石年輕得多，最老的也不超過(guò)l～2億年。地球表面熱流量的平均值約為1．25微卡／厘米2秒。這就表明地球磁極曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多次倒轉(zhuǎn)。這就是“洋底磁條帶”。他構(gòu)想了這樣一個(gè)圖像：地幔對(duì)流的上升處位于大洋中脊，地幔向兩側(cè)分流時(shí)把地殼拉開(kāi)，由此而產(chǎn)生了中央裂谷，地下的巖漿在中央裂谷處溢出，凝固形成新的洋底地殼，洋底地殼不斷生成并且受到地幔流的拖曳，持續(xù)地向兩側(cè)擴(kuò)張。巖漿自大洋中脊裂谷溢出后逐漸冷卻，獲得了與當(dāng)時(shí)地球磁場(chǎng)方向相同的磁性，新的巖漿繼續(xù)涌出，已凝固的巖石則被推離中脊的兩邊而去，在這個(gè)過(guò)程中地球磁場(chǎng)多次倒轉(zhuǎn)，這樣就形成了磁條帶。勒比雄把整個(gè)地球巖石圈劃分為六大板塊，即太平洋板塊、歐亞板塊、澳洲板塊、非洲板塊、美洲板塊和南極洲板塊。板塊邊界按其作用力的狀態(tài)可以分為三種情況：擠壓性狀態(tài)，即兩板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)而相互擠壓；引張性狀態(tài)，即兩板塊相背離去而相互牽引；剪切性狀態(tài)，即兩板塊之間有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。不少地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為這是地球科學(xué)史上的一次重大革命。也就是說(shuō)，達(dá)爾文把現(xiàn)存的物種看成是進(jìn)化的結(jié)果。他參加了養(yǎng)鴿俱樂(lè)部以及因賽馬和毛紡織業(yè)的需要而分別建立的養(yǎng)馬、養(yǎng)羊俱樂(lè)部的工作，同時(shí)，經(jīng)常同人工選擇的專(zhuān)家即育種和園藝工作者接觸。當(dāng)然，達(dá)爾文也承認(rèn)：“照字面講，沒(méi)有疑問(wèn)，自然選擇這用語(yǔ)是不確切的；然而……避免‘自然’一詞的擬人化是困難的；但我所謂的‘自然’，只是指許多自然法則的綜合作用及其產(chǎn)物而言，而法則則是我們所確定的各種事物的因果關(guān)系。達(dá)爾文肯定了自然選擇是生物進(jìn)化的根本動(dòng)因。只是在好友賴爾和J?胡克（．Hooker，1817—1911)的說(shuō)服下，達(dá)爾文才同意將華萊土的論文和自己于1844年撰寫(xiě)但未出版的約230頁(yè)論文的摘要在1858年?月1日舉行的倫敦林奈學(xué)會(huì)會(huì)議上同時(shí)宣讀，并于8月27日共同發(fā)表在學(xué)會(huì)的會(huì)議錄上?！眴?wèn)題在于僅僅發(fā)表通過(guò)自然選擇而進(jìn)化的觀點(diǎn)是不夠的，與“聯(lián)合論文”相比，達(dá)爾文于次年(1859)發(fā)表的《物種起源》之所以引起歐洲科學(xué)界的軒然大波，并引發(fā)了生物學(xué)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，是因?yàn)檫_(dá)爾文給出大量富于挑戰(zhàn)性的觀察證據(jù)，并論證了個(gè)體生存的機(jī)會(huì)依賴于個(gè)體的特定變異，而最適合于環(huán)境的、因而最有可能通過(guò)遺傳保留下來(lái)的變異乃是進(jìn)化的原料。如他認(rèn)為自然選擇是進(jìn)化的主導(dǎo)力量，或多或少有一點(diǎn)外因論的味道。又比如，他強(qiáng)調(diào)生存斗爭(zhēng)、特別是種內(nèi)斗爭(zhēng)，無(wú)視生物界的共生關(guān)系；強(qiáng)調(diào)進(jìn)化的漸進(jìn)性與緩慢性，而否認(rèn)物種的突變即飛躍。首先是以“達(dá)爾文的斗犬”聞名于世的赫胥黎(1825—1895)在1863年出版的《人類(lèi)在自然界的位置》中將人類(lèi)納入生物界進(jìn)化的譜系，提出著名的“人猿同祖論”；然后是達(dá)爾文本人于1871年在《人類(lèi)的由來(lái)及其性選擇》一書(shū)中提出的“人是與某些較低級(jí)的古老物種一起，從同一祖先進(jìn)化而來(lái)的”小心翼翼的結(jié)論；以及?？藸栐凇度祟?lèi)的進(jìn)化》(1874)中將他在1866年提出的生物重演律用于人類(lèi)進(jìn)化方面，從而發(fā)展與深化了進(jìn)化論。這表明進(jìn)化論已成為一種方法論思潮。施來(lái)登、施旺作出這種理論概括不是偶然的，而是長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)事實(shí)所揭示的結(jié)果。之后。它說(shuō)明所有生物均有共同的結(jié)構(gòu)，所有生物的生長(zhǎng)不過(guò)是細(xì)胞的分裂和分化，生物的生理活動(dòng)不過(guò)是細(xì)胞的機(jī)能。所以講“悄然出現(xiàn)”，是因?yàn)樗牡旎?、奧地利修道士孟德?tīng)?Grreor Johann Mendel，1822～1884)是在鄉(xiāng)間修道院發(fā)現(xiàn)遺傳定律，并因種種原因而被長(zhǎng)期埋沒(méi)。1844年深受德國(guó)自然哲學(xué)影響的德國(guó)著名植物學(xué)家耐格里(K．Nageli，1817—1891)提出生物通過(guò)內(nèi)在動(dòng)力發(fā)生進(jìn)化的理論；并認(rèn)為生命的基本單元不是細(xì)胞，而是含有遺傳物質(zhì)的更小的分子團(tuán)——細(xì)胞種質(zhì)。經(jīng)過(guò)8年的豌豆試驗(yàn)研究，孟德?tīng)栍?865年2月8日和3月8日兩次在布隆自然科學(xué)協(xié)會(huì)上報(bào)告了他的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果。孟德?tīng)枮榻忉屵@些結(jié)果，提出了一些假設(shè)。由于耐格里不大精通數(shù)學(xué)，又不屑于花費(fèi)精力重復(fù)孟德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)，因此對(duì)孟德?tīng)柕陌l(fā)現(xiàn)反應(yīng)平淡。但最令人惋惜的是孟德?tīng)柋救艘参匆庾R(shí)到他的學(xué)說(shuō)對(duì)進(jìn)化論和整個(gè)生命科學(xué)的價(jià)值，否則他將百折不撓地繼續(xù)他的研究。 19世紀(jì)醫(yī)學(xué)技術(shù)進(jìn)展產(chǎn)業(yè)革命后，醫(yī)學(xué)得到了大的發(fā)展，物理和化學(xué)對(duì)醫(yī)學(xué)技術(shù)的影響明顯增強(qiáng)，許多其他學(xué)科的成果被直接應(yīng)用到醫(yī)學(xué)中來(lái)。由于物理醫(yī)學(xué)派認(rèn)為身體就是機(jī)器，血管就是輸水管，那么測(cè)一下這根“管子”里的壓力自然是很必要的。它包括橡皮球、橡皮囊臂帶以及裝有水銀的玻璃管三部分。其測(cè)量方法簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確，一直沿用至今。后來(lái)，奧恩布魯格把這個(gè)方法用在人的胸腔，以尋找“病灶”。1796年英國(guó)醫(yī)生巳詹納發(fā)明牛痘接種法是18世紀(jì)預(yù)防醫(yī)學(xué)的一件大事。麻醉術(shù)的發(fā)明使大的外科手術(shù)成為可能，但它的發(fā)展并不順利。后來(lái)韋爾斯去哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院應(yīng)用氧化亞氮麻醉作拔牙表演，由于麻醉深度不足，拔牙時(shí)病人大呼疼痛不止，韋爾斯在一片嘲笑和叫罵中被趕出了大門(mén)。18世紀(jì)時(shí)預(yù)防醫(yī)學(xué)有了某些改進(jìn)，但大多是個(gè)人努力的結(jié)果，實(shí)施范圍也很有限。統(tǒng)計(jì)資料顯示，疾病的傳染媒介是飲用水，于是采取了適當(dāng)?shù)念A(yù)防方法，從而逐漸遏止了疫情。英國(guó)的南丁格爾曾在德國(guó)學(xué)習(xí)護(hù)理知識(shí)，在克里米亞戰(zhàn)爭(zhēng)中率護(hù)土進(jìn)行戰(zhàn)地救護(hù)，收效顯著。人類(lèi)利用微生物釀酒的歷史，可以追溯到4000多年前的中國(guó)龍山文化時(shí)期，但對(duì)微生物的觀察和研究直到17世紀(jì)才剛剛起步。19世紀(jì)60年代，巴斯德、科赫等人開(kāi)創(chuàng)了微生物的生理學(xué)或病理學(xué)研究，這才是真正的微生物學(xué)的肇始。巴斯德的科學(xué)生涯始于學(xué)