【正文】 要，但是可見光只占電磁輻射很小的一部分，大型光學(xué)透鏡或反射鏡的制造工藝也十分困難。(如厚密的云層)，也不會(huì)被宇宙中的塵埃所遮擋，利用無(wú)線電電子技術(shù)也可以使它的靈敏度非常高，能夠接收到極為微弱的無(wú)線電波。“星際分子”是指存在于銀河系或銀河系之外星際空間里的無(wú)機(jī)分子和有機(jī)分子，首次發(fā)現(xiàn)于1963年，現(xiàn)已知有50多種，其中大部分是有機(jī)分子。天文學(xué)家們認(rèn)為，脈沖星是具有很強(qiáng)磁場(chǎng)的、密度極高的、其外部由中子組成的星體，它們的自轉(zhuǎn)速度與射電脈沖周期相對(duì)應(yīng)?，F(xiàn)在已經(jīng)確證月球是一個(gè)沒有大氣、沒有水和沒有生命的世界。由于“溫室效應(yīng)”，金星表面溫度達(dá)482℃。木星也有濃密的大氣，其中含氫約10％，還有氦、氨、甲烷、水和硫化氨以及多種有機(jī)化合物和復(fù)雜的無(wú)機(jī)聚合物，厚度達(dá)1000公里。土星的一些衛(wèi)星也有大氣，由甲烷、乙烷、乙炔等組成。（2）主序星階段 在恒星形成之后，恒星內(nèi)部的氫核聚變成了它的主要能源，其后恒星的輻射壓力、氣體壓力與恒星的自吸引力趨于平衡，恒星基本上既不收縮也不膨脹，這是恒星一生中時(shí)間最長(zhǎng)的相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期。中子星的存在首先出自理論預(yù)言，人們認(rèn)為現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的幾百顆脈沖星就都是中子星。 宇宙模型的探究既古老又常新。1927年比利時(shí)天文學(xué)家勒梅特(Georges Lemaitre，1894～1966)提出大尺度空間隨時(shí)間而膨脹的看法，建立了“膨脹宇宙模型”。伽莫夫和他的支持者預(yù)言，大爆炸中所產(chǎn)生的輻射在遙遠(yuǎn)的宇宙空間里必定仍然存在，大約相當(dāng)于10K。 20世紀(jì)之前，人們普遍認(rèn)為地殼雖然會(huì)有升降，但大陸在地球上的位置是固定的，大洋盆地也是如此，這就是“大陸固定說(shuō)”。然而他的學(xué)說(shuō)存在著一大疑難，這就是巨大的大陸漂移機(jī)制的問(wèn)題。這樣，地幔就不是韋格納所說(shuō)的漂浮大陸的“海洋”而是帶動(dòng)大陸的“傳送帶”了。洋底地質(zhì)調(diào)查碩果累累，其中最重要的是全球裂谷系、洋底熱流異常和洋底磁條帶這三大發(fā)現(xiàn)。從形狀上看，它的中軸線部位并非最高之處，有很多段落的中軸線竟然是深谷，谷底寬度約數(shù)十公里，這就是所謂“全球裂谷系”。這種異常情況說(shuō)明必定是有熱物質(zhì)從地幔流向洋底。洋底磁條帶與大洋中脊平行的現(xiàn)象使地質(zhì)學(xué)家們想到兩者之間的關(guān)系。經(jīng)過(guò)推算，現(xiàn)在人們認(rèn)為太平洋洋底每年擴(kuò)張約52厘米，大西洋大約是每年12厘米。板塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中造成了裂谷、地槽、海盆和摺皺山脈，板塊運(yùn)動(dòng)是造成地震的重要原因之一。達(dá)爾文在青年時(shí)代(1831～1836)曾隨“貝格爾”號(hào)軍艦進(jìn)行遠(yuǎn)洋考察五年之久?！弊匀贿x擇學(xué)說(shuō)是達(dá)爾文進(jìn)化論的核心原理。然而，正如達(dá)爾文后來(lái)所說(shuō)：“我們論文的聯(lián)合出版幾乎沒有引起什么注意。因?yàn)楝F(xiàn)代生物學(xué)早已表明：生物的多樣性歸根到底來(lái)源于變異的多樣性。達(dá)爾文革命的影響實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了生物學(xué)和自然科學(xué)的領(lǐng)域。當(dāng)1665年胡克發(fā)現(xiàn)死的植物木栓細(xì)胞壁并首次提出“細(xì)胞”(cell，“小室”)概念時(shí)，還沒有涉及細(xì)胞的內(nèi)容，而只是從顯微鏡下看到了細(xì)胞外壁，但這的確是對(duì)細(xì)胞觀察的開始。世界上各種動(dòng)物、植物、微生物不論在結(jié)構(gòu)上怎樣復(fù)雜，在功能上如何不同，它們都有著共同的方面：即細(xì)胞是一切生物的結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，細(xì)胞是有機(jī)體發(fā)育的起點(diǎn)。他的種質(zhì)說(shuō)后來(lái)為德國(guó)生物學(xué)家魏斯曼(1834—1914)所發(fā)展。如遺傳性狀由遺傳因子所決定；每一植株含有許多成對(duì)的遺傳因子，每對(duì)遺傳因子中，一個(gè)來(lái)自父本雄性生殖細(xì)胞，一個(gè)來(lái)自母體雌性生殖細(xì)胞，當(dāng)形成生殖細(xì)胞時(shí)，每對(duì)遺傳因子互相分開，分別進(jìn)入一個(gè)生殖細(xì)胞，等等。然而，盡管歷史學(xué)可以有假設(shè)，但歷史畢竟是歷史，它留給人們的遺憾永遠(yuǎn)無(wú)法消除。最初，人們測(cè)量血壓是在馬身上施行的。18世紀(jì)，醫(yī)學(xué)家對(duì)人體的正常構(gòu)造已有了清晰的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上，他們就有可能認(rèn)識(shí)到若干異常的構(gòu)造?！笆兰o(jì)中國(guó)已用人痘接種來(lái)預(yù)防天花。韋爾斯的朋友莫頓1846年在著名外科醫(yī)生沃倫的手術(shù)室內(nèi)第一次進(jìn)行了乙醚麻醉表演，其麻醉效果非常好，患者自始至終沒有一點(diǎn)兒疼痛。 使衛(wèi)生學(xué)成為一門精確科學(xué)的人是德國(guó)的佩滕科弗，他將物理和化學(xué)的研究方法應(yīng)用到衛(wèi)生學(xué)方面，研究了空氣、水、土壤對(duì)人體的影響；測(cè)定了大氣中二氧化碳對(duì)呼吸的意義，并發(fā)明了測(cè)定空氣中二氧化碳含量的方法；研究了住宅的通氣和暖氣設(shè)備。1665年，荷蘭人列文?胡克在牙垢、雨水和植物浸泡液中，首次發(fā)現(xiàn)了一些后來(lái)命名為bacteria（細(xì)菌）的“微小動(dòng)物”。這種政治傾向也使他的學(xué)術(shù)活動(dòng)十分受益。 微生物學(xué)的創(chuàng)立自古以來(lái)，人們?cè)谌粘Ｉ詈蜕a(chǎn)實(shí)踐中，就對(duì)微生物的生命活動(dòng)及其所發(fā)生的作用有了一定的認(rèn)識(shí)。不久，英國(guó)國(guó)內(nèi)霍亂大流行，死亡約六萬(wàn)人。美國(guó)醫(yī)生韋爾斯1844年發(fā)現(xiàn)氧化亞氮對(duì)人有麻醉作用。傳染病在很長(zhǎng)時(shí)間里一直威脅著人類的生命健康。1905年，俄國(guó)人尼古拉?科洛特科夫改進(jìn)了血壓計(jì)結(jié)構(gòu)，并加入了聽診器。不過(guò)，那時(shí)的人們可不知道這么多，他們測(cè)量血壓的念頭的產(chǎn)生還要?dú)w功于17世紀(jì)醫(yī)學(xué)三大派別之一——物理醫(yī)學(xué)派。歷史給人們留下的又一遺憾是達(dá)爾文竟然毫不知曉孟德爾的研究，否則進(jìn)化論的表達(dá)將會(huì)完善許多。形成有兩對(duì)以上相對(duì)性狀的雜種時(shí)，各相對(duì)性狀之間發(fā)生自由組合。孟德爾的研究是沿著一條與進(jìn)化論完全不同的思路進(jìn)行的。細(xì)胞學(xué)說(shuō)的提出從橫的方面把現(xiàn)存的千千萬(wàn)萬(wàn)種曾被認(rèn)為是互不相干的有機(jī)體聯(lián)系了起來(lái)。每個(gè)細(xì)胞既有它作為獨(dú)立單位而具有的生命，又有由于它是整個(gè)機(jī)體的組成部分而被賦予的生命。達(dá)爾文革命的影響之一在于把進(jìn)化論用于人類起源研究的一系列成果的出現(xiàn)。當(dāng)然達(dá)爾文學(xué)說(shuō)也有嚴(yán)重的缺點(diǎn)。事情是這樣的：華萊士把他的一篇簡(jiǎn)潔而完整地表達(dá)了自然選擇的進(jìn)化理論的短文寄給達(dá)爾文之后，達(dá)爾文想扣下自己的著作而發(fā)表華萊士的短文。此外，這種選擇還與地理分布和生殖隔離等因素有關(guān)。那么，生物進(jìn)化論的學(xué)說(shuō)要點(diǎn)是什么?簡(jiǎn)要地說(shuō)，達(dá)爾文總結(jié)了自己和別人進(jìn)行科學(xué)考察和研究的結(jié)果，得出結(jié)論：現(xiàn)存的生物物種都是從原始的簡(jiǎn)單生物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的變異和遺傳、經(jīng)過(guò)生存，斗爭(zhēng)和自然選擇發(fā)展而來(lái)的。一般來(lái)說(shuō)，每一板塊內(nèi)部的地殼都比較穩(wěn)定，而板塊的邊界處則是地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最活躍的區(qū)域，板塊之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是全球地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的基本原因。后來(lái)經(jīng)過(guò)許多地質(zhì)學(xué)家的探討和更大規(guī)模的洋底地磁測(cè)量，海底擴(kuò)張說(shuō)的論據(jù)令人信服。進(jìn)一步的探測(cè)更發(fā)現(xiàn)，海底巖石磁場(chǎng)的這種變化以大洋中脊為中線呈東西對(duì)稱狀態(tài)。秒，少數(shù)地方更達(dá)10微卡／厘米2海底山脈不但比任何陸地山脈都大，而且它的物質(zhì)組成和具體形態(tài)亦與陸地山脈不同。與此同時(shí)，觀察和探測(cè)技術(shù)也有了飛速的進(jìn)步。地幔是堅(jiān)硬的地殼下面的厚約3000公里的層圈，他設(shè)想固體的地?？梢园l(fā)生熱對(duì)流，地幔流在上升的過(guò)程中遇到大陸屏障就向兩邊分流而去，巨大的力量將陸塊扯開并使之分離而隨地幔漂移。到了大約2～0．7億年前，原始大陸分裂成若干塊并且各自漂移，最后才成了今日各個(gè)大洲和大洋的面貌。不過(guò)，現(xiàn)代天文學(xué)理論所提出的許多哲學(xué)問(wèn)題，的確是對(duì)一些傳統(tǒng)哲學(xué)觀念的沖擊，我們期望學(xué)術(shù)界能給予更為合理的、更為準(zhǔn)確的概括，這對(duì)于科學(xué)和哲學(xué)的發(fā)展無(wú)疑都有積極的意義。1948年美國(guó)物理學(xué)家伽莫夫(George Gamow，1904～1968)等人又提出了一個(gè)與膨脹宇宙模型類似的“大爆炸宇宙模型”，因?yàn)樗茌^多地說(shuō)明現(xiàn)時(shí)所觀測(cè)到的事實(shí)，所以成為目前影響最大的宇宙學(xué)說(shuō)。1922年就有人指出愛因斯坦的模型可能是不穩(wěn)定的，并且提出建立膨脹的、敞開的宇宙模型的主張。黑洞的存在現(xiàn)時(shí)還沒有最后證實(shí)，目前認(rèn)為最有可能是黑洞的天體為天鵝座X一1，其質(zhì)量約為太陽(yáng)的5．5倍。就成為白矮星，現(xiàn)在已經(jīng)觀測(cè)到的白矮星有1000顆以上。他的觀點(diǎn)大略如下：（1）引力收縮——恒星形成階段 由于彌散于星際間的物質(zhì)分布不均勻，密度較大處便成為引力中心，星際物質(zhì)逐漸向該處聚集形成星際云。現(xiàn)在已知它有21～23個(gè)衛(wèi)星，實(shí)際數(shù)目可能還要多一些，其中最大的一顆衛(wèi)星的大小與地球相當(dāng)。火星也是一個(gè)十分荒涼的世界，沒有植物和動(dòng)物，生命現(xiàn)象存在的可能性極小。蘇聯(lián)和美國(guó)自1961年以來(lái)相繼發(fā)射了十多個(gè)探測(cè)器飛向金星，有些探測(cè)器還實(shí)現(xiàn)了在金星表面上軟著陸。其后美國(guó)人又五次登上月球。彭齊亞斯和威爾遜因此而獲1978年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金?，F(xiàn)在有記錄的類星體已超過(guò)1000個(gè)。后來(lái)美國(guó)入更建成了直徑達(dá)305米的射電望遠(yuǎn)鏡，其性能更為優(yōu)越。天文學(xué)家推算，太陽(yáng)剛形成時(shí)氫約占其質(zhì)量的78％，這就是說(shuō)太陽(yáng)若以氫為“燃料”，它可以保持目前的輻射能量約100億年，現(xiàn)在一般認(rèn)為太陽(yáng)的年齡約50億年。由恒星的體積和質(zhì)量就可以知道它們的密度。以往的天文學(xué)家對(duì)恒星的光度已多所研究。賞識(shí)機(jī)就有人利用恒星視差來(lái)測(cè)算恒星與我們的距離，測(cè)得太陽(yáng)之外離我們最近的恒星半人馬座α星距離地球約4．3光年。盡管兩個(gè)月后雅各賓派被推翻，但拉瓦錫已經(jīng)死了。拉瓦錫在嚴(yán)格定量的基礎(chǔ)上重復(fù)了舍勒的燃燒磷實(shí)驗(yàn)和普利斯特列加熱氧化汞實(shí)驗(yàn)，使他的燃燒學(xué)說(shuō)即氧化理論得以確立。他用實(shí)驗(yàn)表明小鼠在充滿這種氣體的環(huán)境里存活時(shí)間最長(zhǎng)，而人吸了它之后也很舒服。為了自圓其說(shuō)，有人設(shè)想燃素具有負(fù)重量(“輕量”)，這實(shí)際—上是向亞里士多德元素說(shuō)的倒退；還有人設(shè)想燃素逸出后，有另一種較重的物質(zhì)被吸收?；鹧媸亲杂傻娜妓?，燃素是被禁錮的火。法國(guó)化學(xué)家貝歇爾(J．Becher，1635～1682)不同意波義耳把燃燒現(xiàn)象解釋為化合過(guò)程，而提出燃燒是一種分解過(guò)程即釋放“燃燒性油土”的過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出，波義耳的“元素”在多數(shù)情況下相當(dāng)于現(xiàn)代化學(xué)中的“單質(zhì)”概念，后來(lái)拉瓦錫正式使用“單質(zhì)”概念，以區(qū)別于“元素”概念。這是燃燒后重量增加的原因。物質(zhì)的機(jī)械微粒結(jié)合成更大的粒子團(tuán)，而這些大大小小的粒子團(tuán)作為基本單位參加各種化學(xué)反應(yīng)。畢林古修在其名著《火術(shù)》(1540)中，敘述了鑄鐘和鑄炮等各種運(yùn)用火的生產(chǎn)技術(shù)，并從礦物形成、采礦、提取、冶煉、化合物及其性質(zhì)，一直講到火藥和其他可燃的和可爆的物品。海爾蒙脫對(duì)波義耳元素定義的形成有很大影響。帕拉塞爾蘇斯的醫(yī)化學(xué)學(xué)派在17世紀(jì)產(chǎn)生了很大影響。主要代表人物是帕拉塞爾蘇斯和范．海爾蒙脫(LU．vail Helmont，1577～1644)。牛頓最初吸取了胡克的波動(dòng)思想，傾向于把微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)結(jié)合起來(lái)，1675年他提出彈性以太的思想以解決微粒說(shuō)的困難。胡克認(rèn)為光是一種振動(dòng)，發(fā)光體的每—次振動(dòng)或脈動(dòng)必將以球面向外傳播。關(guān)于光的本性的波動(dòng)說(shuō)，在達(dá)?芬奇的著作和伽利略書信中已有跡象。他還研究了球面像差一類復(fù)雜現(xiàn)象，為巴羅等后人的幾何光學(xué)研究提供了基礎(chǔ)?！贝送?，克拉尼還研究過(guò)縱波，以及聲音在不同氣體中的傳播速度比等問(wèn)題。他將一容器中放人可用時(shí)鐘機(jī)構(gòu)敲響的鈴，并用抽氣機(jī)抽去容器中的空氣。牛頓在計(jì)算空氣中所產(chǎn)生聲波的波長(zhǎng)時(shí)曾利用了索維爾的測(cè)定頻率裝置。不管怎樣，從靜電到流電的研究畢竟標(biāo)志著電學(xué)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍。這種新技術(shù)以其顯效的事實(shí)駁斥了教會(huì)的蠱惑宣傳，很快在歐洲流行，最終甚至連教堂的屋頂也高高聳立起避雷針。1672年奧?馮?蓋里克在一本書中描述了一臺(tái)早期的摩擦起電機(jī)；1709年弗?豪克斯貝（,16871763）在《物理數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》中談到摩擦旋轉(zhuǎn)著的玻璃球、封蠟或硫磺球會(huì)產(chǎn)生火花的實(shí)驗(yàn)。倫福德證明，加熱金屬球時(shí)，其重量不變。丹尼爾。在對(duì)熱現(xiàn)象進(jìn)行大量研究的基礎(chǔ)上，英國(guó)化學(xué)家布萊克等人提出了熱質(zhì)(素)說(shuō)。以水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)作為固定點(diǎn)的百分溫標(biāo)，是1742年由瑞典人安德斯?攝爾絮斯(AndersCelsius，1701—1744)采用的。哈雷以這一定律為根據(jù)終于實(shí)現(xiàn)了佩里埃的建議，列出了第一個(gè)氣壓對(duì)高度關(guān)系表；而牛頓把氣體粒子假定為靜止的彈簧從而推導(dǎo)出了波義耳定律。這個(gè)實(shí)驗(yàn)有力地證實(shí)了托里拆利的假設(shè)。他與伽利略的另一學(xué)生維維安尼(V．Viviani，1622～1703)一起于1643年使用比水的比重大13．6倍的水銀，反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明管內(nèi)水銀柱上部形成的真空是大氣壓力起作用的緣故。例如，他用實(shí)驗(yàn)演示了所謂“流體靜力學(xué)悖論”：液體對(duì)盛放液體的容器的底所施的力只取決于承受壓力的面積大小和它上面的液柱的高度，而與容器的形狀無(wú)關(guān)。在這種模式看來(lái)，整個(gè)自然界的符合機(jī)械原理的有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)完全可用數(shù)學(xué)來(lái)描述，空間與幾何學(xué)領(lǐng)域變成了一個(gè)東西，時(shí)間則與數(shù)的連續(xù)變成了一個(gè)東西。道德、政治、技術(shù)、歷史、社會(huì)等等的某些中心概念和發(fā)展方向，沒有哪一個(gè)思想和生活地域能夠逃脫這種文化轉(zhuǎn)變的影響。然而，比哈雷彗星的成功預(yù)言更加輝煌和振奮人心的還是海王星的發(fā)現(xiàn)。 自《原理》發(fā)表以后，如此眾多的現(xiàn)象通過(guò)經(jīng)典力學(xué)、特別是引力理論的應(yīng)用而被解釋。第五章：現(xiàn)代科學(xué)的大發(fā)展第一節(jié) 物理學(xué)的全面發(fā)展 在牛頓《原理》出版后的近半個(gè)世紀(jì)中，除了流體力學(xué)和彈性理論之外，沒有人提出過(guò)新的力學(xué)原理，萬(wàn)有引力理論乃至理論天文學(xué)本身也沒有什么重要進(jìn)展。18世紀(jì)中葉以后，達(dá)蘭貝爾的《力學(xué)原理》(1743)、歐拉(Leonhard Euler，1707—1783)的剛體和流體運(yùn)動(dòng)方程(1759，1761)、拉格朗日(J．L．La—grange，1736～1813)的《解析力學(xué)》(1788)和拉普拉斯(Laplace，1749～1827)的《天體力學(xué)》等相繼問(wèn)世，這些著作高度的展開并完善了牛頓理論，其中數(shù)學(xué)分析方法成了理性向自然界逼近的銳不可擋的武器。盡管在此之后的1740年他以87歲的高齡去世了，但后來(lái)以他的名字命名的這顆大彗星于1758年圣誕之夜如期地光臨地球上空。整個(gè)啟蒙運(yùn)動(dòng)的綱領(lǐng)(尤其是在法國(guó))是自覺地建立在牛頓的原理和方法的基礎(chǔ)上的，這在后來(lái)則轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞣浆F(xiàn)代文化。除了實(shí)證與歸納之外，牛頓模式的又一精髓則是把數(shù)學(xué)作為開啟宇宙秘密的鑰匙，因?yàn)閿?shù)學(xué)結(jié)論的優(yōu)點(diǎn)在于它的普遍性。斯臺(tái)文作為近代力學(xué)先驅(qū)曾發(fā)現(xiàn)過(guò)若干重要的流體靜力學(xué)定律。他拋棄了亞里士多德的學(xué)說(shuō)，也沒有依靠與其相對(duì)立的同樣形而上學(xué)的原子論解釋。他們發(fā)現(xiàn)，汞柱的高度隨著站的高度的增加而遞減，同時(shí)，即使在山腳下的氣壓計(jì)也不時(shí)有微小變化。波義耳得知此實(shí)驗(yàn)后利用自制的抽氣泵進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)，從而創(chuàng)立了“空氣的收縮與壓縮的力成正比”的波義耳定律。德國(guó)人丹尼爾?加比爾?華倫海特(Daniel Gabriel Fahrenheit．1686—1736)是華氏溫度計(jì)的制造者。”，這個(gè)熱的概念是非?，F(xiàn)代化的但又是思辨的，因此不難理解它為什么會(huì)在18世紀(jì)被熱質(zhì)說(shuō)所代替。與此同時(shí)，熱的唯動(dòng)說(shuō)還沒有完全被放棄。焦耳從這些測(cè)量數(shù)據(jù)中，推導(dǎo)出熱功當(dāng)量的數(shù)值。 從靜電到動(dòng)電的研究古代人類就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)摩擦生電的