第二章 近代自然科學的誕生

第二章

近代自然科學的誕生主講人：斯琴畢力格1張勝光制作本章目錄從維薩里到哈維2科學組織與科學團體4哥白尼革命31科學儀器制造技術33世界科技中心的轉移352張勝光制作第二節(jié)

從維薩留斯到哈維3張勝光制作認識人體的結構

哥白尼日心說推進了我們對太陽系的認識，而維薩留斯和哈維則推進了人類對自身的認識。

4張勝光制作1500152515501575160016251650哥白尼維薩留斯布魯諾開普勒伽利略牛頓塞爾維特法布里修斯哈維天文學醫(yī)學5張勝光制作

安德烈．維薩里

維薩里在青年時代曾求學于法國巴黎大學。當時在巴黎大學的講堂上，教授們還是因循守舊、津津有味地講述著蓋侖的“解剖學”教材。教學過程中，雖然也配合一些實驗課，但是實驗課都是由雇傭的外科手或劊子手擔任的。解剖的材料只是狗或猴子等動物尸體。再加上教授們的講課與實驗毫無聯(lián)系，又不準學生們親自動手操作，所以講課的實驗嚴重脫節(jié)，而且錯誤百出。

（1514－1564）比利時醫(yī)生、偉大的生物學家、近代人體解剖學的創(chuàng)始人。6張勝光制作7張勝光制作

安德烈．維薩里

年輕的維薩里面對這種現(xiàn)象極為不滿。由于他勤奮好學，在自學過程中掌握了一定的解剖學知識，所以他曾一針見血地指出蓋侖解剖學中的錯誤和教學過程中的弊病，并決心改變這種現(xiàn)象。他挺身而出，親自動手做解剖實驗。（1514－1564）比利時醫(yī)生、偉大的生物學家、近代人體解剖學的創(chuàng)始人。8張勝光制作

為了揭開人體構造的奧秘，維薩里常到郊外無主墳地盜取殘骨或罪犯的遺尸?；貋砗?，又在微弱的燭光下偷偷地徹夜觀察研究，直到弄明白為止。后來，他在威尼斯帕都瓦大學任教，并獲得博士學位。任教期間，維薩里繼續(xù)利用講課的機會進行尸體解剖，并進行活體解剖教學，吸引了大批的學生。

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業(yè)余時間，經過五年的努力，1543年，也就是哥白尼出版《天球運行論》的這一年，年僅28歲的維薩里寫出了一部按骨骼、肌腱、神經等幾大系統(tǒng)描述的700多頁的巨著《人體結構》。在這部偉大的著作中，以大量、豐富的解剖實踐資料，對人體的結構進行了精確的描述?？梢哉f，《人體結構》一書是科學的解剖學建立的重要標志。

10張勝光制作該書分為七卷，依次論述骨骸系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、神經系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內臟系統(tǒng)、腦感覺器官。最后有兩個附錄，介紹活體解剖的方法。書中繼承了蓋侖和亞里士多德的許多觀點，但也提出了許多不同的看法。正如維薩留斯自己在該書序言里所說：“我在這里并不是無故挑剔蓋侖的缺點，相反地，我肯定蓋侖是一位大解剖學家。他解剖過很多動物，但限于條件，就是沒有解剖過人體，以致造成許多錯誤?！?1張勝光制作12張勝光制作13張勝光制作14張勝光制作15張勝光制作16張勝光制作17張勝光制作18張勝光制作教會的迫害

但是，維薩里這種勇于實踐、尋求真理的精神和他這本書的發(fā)表引起了當時的解剖學家和醫(yī)生們的震驚。維薩里在書中說：人的股骨是直的，而不是像狗的那樣是彎的，直接動搖了被教會奉為神圣的蓋侖醫(yī)學體系。于是，在教會的迫害下，維薩里不得不在《人體結構》一書出版的第二年，也就是在1544年，憤然離開帕都瓦。

19張勝光制作教會的迫害

盡管如此，教會的魔爪仍不肯放過他，判了維薩里死罪。由于國王出面干預，才免于死罪，改判往耶路撒冷朝圣，了結了此案。但在歸航途中，航船遇險，年僅50歲的維薩里不幸身亡。人體解剖學的創(chuàng)始人安德烈．維薩里就這樣悲慘地結束了科學家偉大的一生。

20張勝光制作血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)：塞爾維特、

法布里修斯和哈維

在人體生理學中，血液的運動規(guī)律具有重要的地位。因為血液貫穿全身，是聯(lián)系身體各部分的渠道，所以，對它的正確認識有助于進一步了解人體的其他機能。蓋侖的血液運動理論概括起來就是：肝臟——靜脈系統(tǒng)的潮汐運動與動脈系統(tǒng)——人體的單向吸收。這兩大運動之間通過右心室與左心室之間互通的隔膜相聯(lián)系。21張勝光制作1500152515501575160016251650哥白尼維薩留斯布魯諾開普勒伽利略牛頓塞爾維特法布里修斯哈維天文學醫(yī)學22張勝光制作塞爾維特（1511-1553）

維薩留斯在自己的解剖實驗中已經發(fā)現(xiàn)蓋侖關于左心室與右心室相通的觀點是錯誤的，但他沒有猜測到全身的血液是循環(huán)的。他在巴黎大學醫(yī)學院的同學塞爾維特朝發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)的道路上邁出了第一步。

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邁克爾·塞爾維特在巴黎大學認識了維薩留斯，爾后兩人成為至交。據說，他曾與維薩留斯一道私下進行過人體解剖研究。后來，維薩留斯被迫離開了巴黎大學，但塞爾維特繼續(xù)進行實驗研究。這期間，他做出了一生中最重要的科學發(fā)現(xiàn)即血液的肺循環(huán)。24張勝光制作塞爾維特發(fā)現(xiàn)：血液并不是通過心臟中的隔膜由右心室直接流入左心室．而是經由肺動脈進入肺靜脈，與這里的空氣相混合后流入左心室。這一發(fā)現(xiàn)通常稱為小循環(huán)，是導向全身循環(huán)的重要一步。25張勝光制作

塞爾維特的這一發(fā)現(xiàn)首先發(fā)表在1553年秘密出版的《基督教的復興》一書之中。塞爾維特使用了他所發(fā)現(xiàn)的小循環(huán)來批評正統(tǒng)基督教的三位一體學說。這觸怒了教會。羅馬宗教裁判所將塞爾維特逮捕并判處火刑。在朋友們的幫助下，塞爾維特逃了出來。但沒過多久，塞爾維特在日內瓦被新教領袖加爾文抓住。加爾文不僅下令將塞爾維特活活燒死．而且在燒死他之前還殘酷地烤了兩個小時。26張勝光制作1500152515501575160016251650哥白尼維薩留斯布魯諾開普勒伽利略牛頓塞爾維特法布里修斯哈維天文學醫(yī)學27張勝光制作法布里修斯(1537—1619）

為發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)而邁出下一步的是法布里修斯(1537—1619)。他是意大利人，在帕多瓦大學學習醫(yī)學，是法婁皮歐(1523—1562）的學生，而后者曾經是維薩留斯的學生，也是輸卵管的發(fā)現(xiàn)者。在出版于1603年的《論靜脈瓣膜》一書中，法布里修斯描述了靜脈內壁上的小瓣膜。它的奇異之處在于永遠朝著心臟的方向打開，而向相反的方向關閉。28張勝光制作法布里修斯(1537—1619）法布里修斯雖然發(fā)現(xiàn)了這些瓣膜，但沒能認識到它們的意義。他的學生哈維創(chuàng)立了血液循環(huán)理論，完成了自維薩留斯以來四代師生前仆后繼的工作。29張勝光制作1500152515501575160016251650哥白尼維薩留斯布魯諾開普勒伽利略牛頓塞爾維特法布里修斯哈維天文學醫(yī)學30張勝光制作哈維(1578—1657年)

哈維是英國生理學家、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)者。他出生于一個富商家庭，1597年畢業(yè)于劍橋大學，后留學于意大利帕多瓦大學，獲醫(yī)學博士學位。31張勝光制作帕多瓦大學醫(yī)學院是當時世界上最大的醫(yī)學院，素以政策開明、學術自由著稱，維薩留斯開創(chuàng)的親自動手做解剖學實驗的良好傳統(tǒng)，使這所醫(yī)學院吸引了一大批熱情好學的青年。哈維留學期間，伽利略正在帕多瓦任教。這位近代實驗科學大師所倡導的實驗—數學方法和力學自然觀，影響了物理學之外的許多學科領域。哈維亦得益匪淺。他懂得了；“無論是教解剖學或是學解剖學，都應以實驗為根據，而不應當以書本為根據?！?2張勝光制作哈維在前人研究的基礎上繼續(xù)鉆研，解剖了80多種動物。根據長期的觀察和實驗，發(fā)現(xiàn)了動物體內的血液循環(huán)系統(tǒng)，于1628年發(fā)表了《動物心血運動的研究》，為近代生理學的創(chuàng)立和發(fā)展作出了貢獻。哈維的發(fā)現(xiàn)，推翻了當時流行的古羅馬醫(yī)生蓋倫對血液流動的線路和流動方式的錯誤論述。哈維的杰出發(fā)現(xiàn)沉重打擊了基督教會和神學思想，同時也開辟了生理學研究的新紀元。33張勝光制作34張勝光制作第三節(jié)

在科學儀器制造方面取得的進步35張勝光制作顯微鏡、望遠鏡的普遍使用

16世紀末顯微鏡發(fā)明后，17世紀中葉人們已經將它應用到觀察細菌和微生物方面，從而促進了生物學和醫(yī)學的發(fā)展。36張勝光制作37張勝光制作顯微鏡、望遠鏡的普遍使用38張勝光制作惠更斯造出了第一臺擺鐘

多少世紀以來，時間測量始終是擺在人類面前的一個難題。直到伽利略發(fā)現(xiàn)擺的等時性，人類的計時裝置諸如日晷、沙漏、漏壺(即水鐘)均不能原則上保持精確。伽利略雖然認識到可以利用擺的等時性制造時鐘，而且還設計了圖紙，但并未付諸實施。39張勝光制作

惠更斯繼承了伽利略關于擺的研究。他發(fā)現(xiàn)，單擺只是近似等時，真正等時的擺動軌跡不應是一段圓弧而應是一段擺弧。他創(chuàng)造性地讓懸線在兩片擺線狀夾板之間運動，這樣的擺動就是一段擺弧。將這個發(fā)現(xiàn)運用于設計之中，惠更斯于1656年造出了人類歷史上第一架擺鐘，并將它獻給了荷蘭政府。這臺鐘的問世標志著人類進入了一個新的計時時代。1657年，惠更斯取得了擺鐘的專利。1658年，出版《鐘表論》一書，對擺鐘的結構作了說明。40張勝光制作

17世紀之后，機械鐘表工藝上的進步被航海事業(yè)的大發(fā)展極大地推動。在大海上航行最需要知道船所在的地理位置即經度和緯度。通過太陽的視位置可以很容易地測定緯度，但經度就不太容易。天文學家認識到，經度與當地時間有關，如果能夠比較不同地方的當地時間，就能知道它們之間的經度差。地球自轉一圈是24小時，相當于經度變化360度，每小時相當于15度。然而，若想在航行中知道比如祖國的當地時間，就得攜帶在當地校準過而又能在顛簸的航行中保持準確的鐘。經度問題馬上歸結為可攜帶的準確的時鐘問題。41張勝光制作

當時的擺鐘都經不住海上的搖晃．有人嘗試用發(fā)條做動力。物理學家胡克意識到發(fā)條不僅可以做動力，而且發(fā)條的彈性可以作為周期振動的動力。胡克只說沒練，惠更斯倒是第一個制造出了靠發(fā)條驅動的鐘表。

1761年，英國人約翰·哈里森制造出了高精度的航海時計，在9個星期的航行中，誤差只有5秒。而100年前惠更斯制造的鐘，最好的精度是每天差5分鐘。42張勝光制作43張勝光制作第四節(jié)

科學活動的組織化與科研機構的建立44張勝光制作

最早的科學組織于17世紀初出現(xiàn)在意大利，如羅馬的林琴學院和佛羅倫薩的齊曼托學院。英國哲學家弗蘭西斯.培根在《新大西島》一書中描繪的高效率的科學組織的理想，由1662年皇家學會的成立得以實現(xiàn)。得到太陽王路易十四支持的法蘭西科學院成立于1666年。45張勝光制作

意大利作為文藝復興的發(fā)源地．也是近代科學的搖籃。近代物理科學和生物科學的真正始祖或者是意大利人，或者在意大利接受教育并完成其創(chuàng)造性工作。意大利物理學家波爾塔(1535—1615)于1560年創(chuàng)立的“自然秘密研究會”，是近代歷史上第一個自然科學的學術組織。該組織解散后，1603年他又創(chuàng)辦了取名為林琴學院。當時著名的物理學家伽利略也是院士。最繁榮時院士人數達到32人。46張勝光制作

伽利略去世后，他的兩個最著名的學生托里拆利和維維安尼發(fā)起了另一個實驗科學的團體。1657年在佛羅倫薩成立了齊曼托(cimonto，意為“實驗”)學院。最初有成員十多人。1657—1667年間，齊曼托學院的成員們一起進行了許多次物理學實驗。1667年，由于贊助人不再提供贊助，齊曼托學院便又解散了。意大利學會的興衰是它科學事業(yè)興衰的標志。齊曼托學院解散后，意大利科學逐步走向衰落，英國繼而成為科學發(fā)展的先鋒。47張勝光制作英國皇家學會的成立

是在一批科學家的鼓動之下，由英王查理二世批準于1662年建立的?；始覍W會雖然有皇家許可證，但基本上是一個民間組織。它的經費主要來自會費和富商贊助，王室并不提供津貼。不過皇家確實出資建立了一個重要的科研機構，它就是格林威治天文臺。48張勝光制作49張勝光制作50張勝光制作法國：巴黎科學院與英國一樣，法國的科學家和哲學家們起初也是自發(fā)聚會。國王路易十四的近臣科爾培爾向路易十四建議成立一個新的科學團體，為國家服務。1666年，巴黎科學院正式成立。與倫敦皇家學會不同，該院由國王提供經費，院士有津貼，因而官方色彩更濃一些。他們的研究分為數學(包括力學和天文學)和物理學(包括化學、植物學解剖學和生理學)兩大部分。51張勝光制作52張勝光制作萊布尼茲與柏林科學院

建立柏林科學院是萊布尼茲鼓吹、籌劃了很久的事情。早在1670年他