【正文】 恒星質量的差異也很大。這樣，根據(jù)恒星光譜的紅移量以及哈勃關系，就能夠大略地測定所有發(fā)光天體與我們的距離了。恒星研究是天文學的永恒課題。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、化學物質的命名法，總結廠前人和同時代有關氣體化學和燃燒現(xiàn)象的實驗成果。但與波義耳不同的是拉瓦錫加蓋了瓶塞，結果發(fā)現(xiàn)反應前后總重量不變，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。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”與燃素結合的過程。其主要錯誤是把煅灰說成是單質，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。物體失去它就成為死的灰燼，而灰燼獲得它就會得到復活。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。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。比如，從他對燃燒現(xiàn)象的解釋，就可以看出這點。他在其代表作《懷疑派化學家》(1661)中系統(tǒng)地批判了煉金術化學認為“性質決定一切”、“性質組合而成為物質”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。它擺脫了煉金術的束縛，成為其后200年中采礦、冶金方面的指南。他還研究了酸、堿等物質。這三元素在物質中所占的不同比例，決定了物質所具有的不同性質。醫(yī)化學即醫(yī)藥化學。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。在發(fā)表有關折射定律的這本《屈光學》中，笛卡兒還提出丁關于光的本性的微粒假說。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，他的建議在近代導致遠距照相透鏡組合的發(fā)明。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。但在抽氣機發(fā)明之前，這僅僅是猜測。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駝印奔捌湟?guī)律。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。弗蘭克林因此而獲得英國皇家學會授予的金質獎章。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，以及能量守恒與轉化定律的提出，才牢固地確立了熱的唯動說。為此，他對摩擦所產(chǎn)生的熱量進行了廣泛的測量。他的研究是按照熱質說進行的，并使熱質說幾乎得到完全普遍的承認。”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?，我們所感覺的熱，除了物體中的運動以外，別無其他。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。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”)。帕斯卡在托里拆利逝世不久，不僅用汞和水重復做了托里拆利實驗，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置若干觀測站，每站安裝一個托里拆利氣壓計。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。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。因此牛頓模式的形成客觀上有助于啟蒙運動的領袖們切斷神學與自然科學聯(lián)結的紐帶。正如一位學者所說：“牛頓思想的影響是巨大的。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，因此預言下一次彗星出現(xiàn)在1758年。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。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。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。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出未知行星的位置?！?。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。此外，他還隱含地假設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。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果。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。此外，蓋里克還制造了高達四層樓左右的水氣壓計。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。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，而冷卻則是從該物體放出熱質；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。伯努利(Danier Bernouli，1700—1782)的《流體動力學》(1738)與當時流行的觀點相反，它把熱歸結為分子的相互排斥。他推論，如果熱全然是一種物質，那么無論如何，它必是沒有重量的一種物質。1729年英國的斯蒂芬?格雷（Stephen Gray,16701736）對這些觀察結果作出了解釋，并把物體分為導體和絕緣體。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。 1 7—18世紀的聲學人類對聲學的研究起源于音樂。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。隨著容器中空氣的稀薄，鈴聲越來越小。 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上提出入射角與折射角成正比的思想；而關于視覺的本質，伊壁鳩魯和亞里士多德等提出過一些哲學猜測。關于視覺理論，他還提出視網(wǎng)膜上的成像本身不構成整個視覺行為的正確思想。但正式認真地提出光具有周期性的是意大利數(shù)學家格里馬力迪(F．F．Grimaldi，1618—1663)。不過，比較系統(tǒng)地提出光的波動理論的還是荷蘭物理學家惠更斯(1629～1695)。但他拒絕純粹的波動理論。 前面提到的帕拉塞爾蘇斯不僅是醫(yī)學史上的改革家，而且對化學發(fā)展也做出了貢獻。比利時的范?海爾蒙脫就是這個學派的最后一位有影響的代表人物。他還提出過人體消化過程中的“酸素”理論，這已經(jīng)孕育了近代生理學中的酶學說。他針對煉金術，直接提出了“金屬不能轉化”的思想。也就是說，所謂化學變化就是這些粒子團的運動、組合、排列從而形成新物質的過程。盡管波義耳的“火素”不是后來斯塔爾(1660—1734)的“燃素”，但波義耳的微素學說對燃燒現(xiàn)象的解釋卻是建立燃素說的基礎。 作為弗?培根的信徒，波義耳認為化學要建立在大量實驗基礎上，要對化學進行定量研究。所謂“油土”不過是煉金術中的“燃燒性硫”。 (4)所有燃燒現(xiàn)象都可歸結為燃素的轉移一—吸收或釋放。此外，燃素與空氣之間的依賴關系，以及找不到獨立存在的燃素，也是燃素說的理論困難，它們使燃素論者之間產(chǎn)生意見分歧。但他仍堅持燃素說直至去世為止。在1777年9月；日完成、1780年出版的《燃燒通論》中，他提出了如下的學說：（1）燃燒時均有光和熱放出； (2)物體只有在純粹空氣(氧氣)存在時才能燃燒； (3)空氣由可助燃的和不可助燃的兩種成分組成，物質燃燒時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；金屬燃燒后所變成的灰燼是金屬的氧化物。正如拉格朗日所說：“砍下拉瓦錫的頭只需要一瞬間，而在法國再產(chǎn)生這樣一個頭顱恐怕一百年也不夠。不過這種方法有很大局限性，因為超過300光年的恒星視差已小于0″．01，很難測得準確的數(shù)值。本世紀初發(fā)明了更好的儀器，測量比過去更為精確。恒星密度的差異更大得驚人。本世紀以來，各國競相研制大口徑光學望遠鏡，一臺口徑為8米的巨型光學望遠鏡正在智利的高山上建造之中。由于射電望遠鏡所接收的是波長范圍很寬的無線電波，所以它無論晝夜都可以工作，既不受地球上火氣的影響。類星體的許多性質天文學家們?nèi)圆簧趺靼?，多種說法尚在探討之中。“脈沖星”是不斷地向外發(fā)射短周期脈沖輻射的恒星，這是英國天文學家休伊什(Antony Hewish，1924～ )等人于1967年首次發(fā)現(xiàn)的，后來的十余年里天文學家又相繼發(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。月面結構特征、月面物質的化學組成及其物理特性等等都已相當詳細地暴露在人們的眼前?，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。70年代美國人發(fā)射的探測器對木星進行探測，發(fā)現(xiàn)它有一個在地球上觀察不到的光環(huán)，已確認的衛(wèi)星有16顆之多。土星有一個不大的固體的核，它的大氣以氫、氦為主要成分，還含有甲烷和其他氣體。星際云因引力作用而收縮，起初收縮得比較快，星際云在收縮過程中轉化為恒星胎，后來收縮速度轉慢，恒星胎逐漸轉變?yōu)楹阈?。質量在1．44～2個太陽之間的，成為“中子星”。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，甚至會出現(xiàn)劇烈爆發(fā)。此后相繼出現(xiàn)了多種假設，其中主要的有如下述。這個學說認為，宇宙始于約200億年前爆炸的一個高溫、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1032K，爆炸1分鐘后它的溫度降至約1010K，基本粒子開始結合成原子核，溫度緩慢下降，幾十萬年后降至約109K，形成了氫、氦等原子，繼續(xù)降至約106K后核反應逐漸停止，宇宙則繼續(xù)膨脹，至溫度為幾千度時輻射減退，這時宇宙間的物質主要為氣態(tài)物質，其后彌散于空間中的物質慢慢聚集成星云，進一步演化成為各種各樣的天體。 第四節(jié) 地學的重大突破本世紀以來，地質科學活動的規(guī)?？涨皵U大，探測手段不斷更新，人們認識到了更多、更豐富的地質現(xiàn)象，地質學的理論性更強，它在實踐中的作用也更大了。韋格納的學說比較圓滿地解釋了今日大西洋兩岸的輪廓、地形、地質構造、古生物群落的相似性等一系列現(xiàn)象。當兩股地幔流相向流動而匯合時將向下流動，它的擠壓力和向下運動的力量使陸塊下沉而造成了海洋和地槽。50年代以后更展開了大規(guī)模的國際合作，為海底地貌、海底地質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越清晰地展現(xiàn)在人們的眼前。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l～2億年。秒。這就是“洋底磁條帶”。巖漿自大洋中脊裂谷溢出后逐漸冷卻，獲得了與當時地球磁場方向相同的磁性，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，在這個過程中地球磁場多次倒轉，這樣就形成了磁條帶。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)，即兩板塊相對運動而相互擠壓；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旋轉運動。也就是說，達爾文把現(xiàn)存的物種看成是進化的結果。當然，達爾文也承認：“照字面講，沒有疑問，自然選擇這用語是不確切的；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系。只是在好友賴爾和J?胡克（．Hooker，1817—1911)的說服下，達爾文才同意將華萊土的論文和自己于1844年撰寫但未出版的約230頁論文的摘要在1858年?月1日舉行的倫敦林奈學會會議上同時宣讀，并于8月27日共同發(fā)表在學會的會議錄上。如他認為自然選擇是進化的主導力量，或多或少有一點外因論的味道。首先是以“達爾文的斗犬”聞名于世的赫胥黎(1825—1895)在1863年出版的《人類在自然界的位置》中將人類納入生物界進化的譜系，提出著名的“人猿同祖論”；然后是達爾文本人于1871年在《人類的由來及其性選擇》一書中提出的“人是與某些較低級的古老物種一起，從同一祖先進化而來的”小心翼翼的結論；以及?？藸栐凇度祟惖倪M化》(1874)中將他在1866年提出的生物重演律用于人類進化方面，從而發(fā)展與深化了進化論。施來登、施旺作出這種理論概括不是偶然的，而是長期實驗事實所揭示的結果。它說明所有生物均有共同的結構，所有生物的生長不過是細胞的分裂和分化，生物的生理活動不過是細胞的機能。1844年深受德國自然哲學影響的德國著名植物學家耐格里(K．Nageli，1817—1891)提出生物通過內(nèi)在動力發(fā)生進化的理論；并認為生命的基本單元不是細胞，而是含有遺傳物質的更小的分子團——細胞種質。孟德爾為解釋這些結果，提出了一些假設。但最令人惋惜的是孟德爾本人也未意識到他的學說對進化論和整個生命科學的價值，否則他將百折不撓地繼續(xù)他的研究。由于物理醫(yī)學派認為身體就是機器，血管就是輸水管，那么測一下這根“管子”里的壓力自然是很必要的。其測量方法簡便、準確，一直沿用至今。1796年英國醫(yī)生巳詹納發(fā)明牛痘接種法是18世紀預防醫(yī)學的一件大事。后來韋爾斯去哈佛大學醫(yī)學院應用氧化亞氮麻醉作拔牙表演，由于麻醉深度不足，拔牙時病人大呼疼痛不止，韋爾斯在一片嘲笑和叫罵中被趕出了大門。統(tǒng)計資料顯示，疾病的傳染媒介是飲用水，于是采取了適當?shù)念A防方法，從而逐漸遏止了疫情。人類利用微生物釀酒的歷史，可以追溯到4000多年前的中國龍山文化時期，但對微生物的觀察和研究直到17世紀才剛剛起步。巴斯德的科學生涯始于學