世界中世纪科技史-第6章
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上的反射点。他对这个问题进行了详细的讨论。
阿勒·哈增还研究了视觉生理学。当时在阿拉伯的沙漠和热带地区眼病
盛行，因此阿拉伯的眼病研究很发达。阿拉伯人很早已经能用手术处理眼病，
关注到了眼睛的生理构造。阿勒·哈增是最早使用了“网膜”、“角膜”、
“玻璃体”、“前房液”等术语的人。他认为视觉是在玻璃体中得到的。他
还反对由柏拉图和欧几里德提出的关于视觉是由眼睛发出光线的学说，而赞
成德谟克利特的观点，认为光线是从被观察的物体以球面形式发射出来的。
阿勒·哈增对光学的研究，有力地促进了现代光学的诞生。
在力学方面，阿尔·哈兹尼 （生卒年不详）作出了重要的贡献。他在公
元1137年发表的《智慧秤的故事》一文中，详细地描绘了他自己发明的带有
5个秤盘的杆秤。它既可以作为杆秤使用，也可用一个可动的秤盘在没有砝
码的情况下测量重物，还可以在水中测定物体的重量。阿尔·哈兹尼用智慧
秤测物体重量，同时使用一个带有向下倾斜的喷嘴的容器，把水灌满容器至
喷嘴口，然后把物体浸入容器，通过测量溢出的水重可以确定物体的体积。
他用这个方法确定了一些物质的密度。
阿尔·哈兹尼还发现空气也有重量，因此他把阿基米德的浮力定律从液
体推广到空气中。他发现“大气的密度随高度的不断增加，其密度越来越小，
因此物体在不同高度测量时，重量会有所不同。”这也是很重要的力学规律。
他还以路程与时间之比给出了速度的概念。
阿拉伯的物理学研究和它的经济发展联系极为紧密。在度过了从公元10
世纪到12世纪的鼎盛时期后，由于阿拉伯内部灌溉农业管理不善；外部承受
了基督徒十字军的打击以及蒙古人、鞑靼人的入侵。内外交困的阿拉伯经济
衰败了，阿拉伯物理学与数学一样，也随之衰落了。
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阿拉伯的物理学主要是继承了希腊人的成果，并有所创新。阿拉伯物理
学为中世纪的欧洲提供了丰富的资料、实验、理论和方法，有力地推动了欧
洲物理学的复兴。
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2。欧洲物理学
与阿拉伯、中国辉煌的中世纪相反，古代文明的夕阳余辉在欧洲大陆逐
渐消失。古希腊的文明在罗马时代就开始衰落。到了5世纪，教会在政治上
成为统治者。由于教徒们只关心天国与来世，科学研究成为无人问津的畏途。
《圣经》的词句具有法律意义，一切智慧都在《圣经》里，一切学问都归教
会神父们所有。由于5至11世纪中世纪的科学成果如此之少，后人称之为欧
洲的“黑暗时期”。这一时期物理学也是进展甚微。
十字军东征使欧洲人接触到了灿烂的阿拉伯文明。用阿拉伯文保存下来
的古希腊、罗马著作，以及中国的四大发明等技术，都在这一时期传入欧洲，
为欧洲的学术复兴创造了条件。此外，欧洲的手工业和商业进一步发展，出
现了城市，建立了许多大学，如牛津大学、剑桥大学、巴黎大学等。正如中
世纪欧洲数学的成就在很大程度上归功于大学的产生，中世纪欧洲许多物理
学的成就也是在大学中获得的。
1200至1225年间，亚里斯多德的全集被发现了。牛津大学校长、林肯
区的主教格罗塞特立刻把它翻译成拉丁文。亚里斯多德著作的再发现引起了
很大的变化。当时人们已经深信教会作为天启的接受者与解释者，在学术上
是至高无上的。而代表世俗学问的神秘的新柏拉图主义则与天启相符。要接
受新发现的亚里斯多德的著作，并把著作里包含的物理学知识与基督教教义
调和起来，在学术上需要大胆的突破。因此，研究亚里斯多德一时引起教会
的恐慌，甚至在1209年，巴黎的大主教管区禁止出版亚里斯多德的著作。
当时解释亚里斯多德的最主要的学者是多明我会修士大阿尔伯特（1206
—1280）。他是中世纪欧洲一个很有科学思想的人。他把亚里斯多德、阿拉
伯民族和犹太族的科学思想组成了一个整体。其中包括了物理学、医学等各
种知识，并且最终由他的门徒托马斯·阿奎那完成了宗教思想的革命。
托马斯·阿奎那 （1225—1274）也是多明我会修士，意大利神学家。他
著有《神学大全》与《箴俗哲学大全》，用亚里斯多德的形式逻辑论证了教
会的思想体系。亚里斯多德认为认识世界的关键是物理学。但是他所说的物
理学并非指无生命的物质运动规律，而是认为物理就是事物倾向于长成什么
和正常行为是怎样的天性。科学研究的目的就是寻找万物的天性。他还用“天
然位置”和“终极原因”来解释物体的自然运动。亚里斯多德的物理学有许
多荒诞不经的成分，阿奎那充分利用了他的自然知识，把它和神学结合起来。
认为知识有两个来源：一是基督教信仰，由《圣经》、神父及教会的传说流
传下来；另一个是人类理性所推出的真理，个人的理性是自然真理的泉源，
柏拉图和亚里斯多德是它的主要解说者。基督教的信仰不能用理性去证明，
但可以用理性去检查和领悟。就这样，经院哲学在托马斯·阿奎那手里达到
了最高水平。托马斯·阿奎那主张用理性去检查和领悟基督教信仰，这种彻
底的唯理论促成了近代科学研究的学术气氛，是有一定进步意义的。只是到
后来，当亚里斯多德的物理学被近代科学的发展远远抛在后面，经院哲学才
成为禁锢科学发展的枷锁。哥白尼、布鲁诺、伽里略等科学家的悲剧正是经
院哲学所造成的。
13世纪的欧洲涌现出一个短时期的实验风气，其中最杰出的代表人物是
罗吉尔·培根（1214—1294）。我们已经介绍了他在数学方面的杰出贡献。
他的物理学思想也远远高出中世纪的其他欧洲哲学家、科学家。
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罗吉尔·培根出生在英国，曾在牛津大学学习和任教，也曾在巴黎大学
从事过教学和研究工作。罗吉尔·培根博览群书，深入钻研过古希腊和阿拉
伯的著作。但他并不盲从书本，而是谆谆告诫世人：证明前人说法的唯一办
法只有观察和实验。他认为错误的原因有四：即对权威的过度崇拜、习惯、
偏见与对知识的自负。尤其是他卓有见识地倡导“只有实验方法才能给科学
以确实性”，正确地指出了物理学研究的方向。因此，他在科学思想和科学
方法上都被誉为近代自然科学的先驱。
罗吉尔·培根本人在物理学上做的实验不多。他学习了阿拉伯物理学家
阿勒·哈增的光学著作，花了很多钱从事光学实验。他叙述了光的反射定律
和一般折射现象；他懂得反射镜、透镜并且谈到望远镜；他还提出了一种虹
的理论。这位“万能博士”还叙述了许多机械发明，谈到了魔术镜、取火镜、
火药、希腊火、磁石、人造金、点金石等。
牛津大学的威廉·奥卡姆（约1300—1347）继续了罗吉尔·培根对经院
哲学的批判。奥卡姆反对经院哲学任意臆造抽象的观念和实体，提出了著名
的“奥卡姆剃刀”予以批判：“不要增加超过需要的实体。”这是现代人反
对不必要的假设的先声，使人们对直接感官知觉更加重视。奥卡姆的名言打
破了人们对抽象观念的信仰，促使人们从事直接观察与实验研究，推动了近
代归纳科学的兴起。
中世纪时期主要是近代物理学方法的萌芽时期，物理学本身的成就虽然
并不突出，但也取得了一些有意思的成果。皮埃尔·德·马里古特约在1269
年写了一本描述磁力实验的书。他了解到异性磁极相互吸引，同性磁极相互
排斥；一根磁针断为两半时，每一小段又变成一根小磁针；铁与磁石摩擦可
以磁化；他用磁石做成一个圆球，用短铁丝研究它的磁性，从而发现了磁子
午圈；他还描述了两种不同构造的罗盘。
14世纪中叶，巴黎大学校长琼·布里丹（约1300—1360）为解释物体受
力后之所以继续运动，他提出了一个新理论——“冲力理论”。“冲力说”
的早期代表是6世纪亚历山大里亚的一个学者约翰·斐劳波诺斯。他认为上
帝创世之初就赋予天体一种不随时间消逝“冲力”，这种冲力可以维持物体
永远运动下去。后来，牛津大学的威廉·奥卡姆根据磁棒可以使一块铁动起
来而不碰到它，认为真空是可以存在的，从而支持冲力说。
布里丹认为，加到箭或抛射体上的动力是加到物体本身的身上，而不是
加在空气上。这个冲力 （而不是空气的推动力）如果没有外力作用，能使物
体永远保持匀速运动。在自由落体的情形下，由于自然重力使原有冲力逐步
获得增量，所以冲力是逐次增大的。当我们上投物体的时候 （如抛射体），
传给物体的冲力因空气阻力和自然重力而逐渐减小。天体接受上帝给予的冲
力后，就无需天上其他因素作用而保持其运转。布里丹把冲力定义为“物体
的质量与速度的乘积”，这是最早的动量概念。
布里丹应用“冲力说”，把天体运动和地面上物体的运动合在一起；冲
力暗含着力改变运动而不单是维持运动的想法；冲力概念把作用力从媒质转
移到运动物体上，从而又使人能考虑没有媒质的真空。这三点使布里丹成为
现代动力学的奠基人之一。
巴黎学派的另一位代表是尼古拉·奥雷斯姆。我们已在数学史中提到了
他的图线原理。他创立的用图解方法表示运动的方法 （参看第二章图），是
把几何学引进物理学的一个重要步骤，特别是为变量的研究提供了数学方
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法。他所证明的在匀加速运动中以平均速度求路程的方法，和伽里略在分析
自由落体的运动时的方法，在原理上是一致的。奥雷斯姆1326年任纳瓦拉学
院院长，1377年任里苏的主教，他也是冲力说的有力支持者。
中世纪欧洲物理学家在几何光学方面树立了比较坚实的基础。因为欧洲
人可以直接从古希腊人和阿拉伯人的著作中吸收光学知识，所以到1200年，
光学上的一些基本定律如直线行进、反射定律、折射定律都为欧洲人熟知。
还有关于球面镜和抛物面镜的知识，球面像差，针孔照像机，透镜的用途，
眼睛的功能，大气折射现象，放大视象，这些都从阿拉伯人那里传到了欧洲。
欧洲的物理学家继续把光学推向前进。除了前面提到的罗吉尔·培根在
光学上所取得的进展，欧洲物理学家还根据光被透镜折射的知识，定出了一
些透镜的焦距，研究了透镜的组合，提出用透镜组合放大视像的意见。他们
改进了解释虹彩的理论。13世纪中叶，玻璃镜的制造完善了。从1299年起
有了眼镜。维特罗观察到光在折射下的散射现象（他让白光通过六角形晶体，
产生出有色光）。他又引导光通过一碗水来研究彩虹，注意到光通过一碗水
射出后出现彩虹中的颜色。由于欧洲物理学家的努力，光学成为一门重要的
物理科学。
中世纪欧洲的物理学成就虽然不多，而且当时的学术工作有很多缺点：
思想不分明，神秘主义，教条主义，以及咬文嚼字地引述权威著作。但是，
做实验和用归纳法来获得一般原理和科学规律，开始成为知识的重要来源。
这无疑是欧洲物理学家为经典物理学的诞生做出的重要贡献。
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3。中国物理学
早在中国的战国时代，物理学就取得了辉煌的成就，在力学、声学、光
学等方面都颇有建树。隋唐宋元时期，封建制度日益巩固，科学技术向着为
宫庭服务的方向发展。再加上隋唐确立了科举制度，科举制度造成科学技术
与士大夫阶层脱离，使理论科学的研究主要落在少数僧侣、道士和隐士的身
上。由于这支队伍力量薄弱，科学研究明显后继无力。在物理学方面尤甚。
已经出现的理论和著作陆续被人遗忘和散佚，已经开始的研究只好中途作
罢。因此这一时期的物理学已经是强弩之末。直到明朝，西方近代科学传入
之后，物理学的研究才重新方兴未艾。不过，由于中国古代积累了丰富的物
理学知识，也由于当时少数物理学家沈括、赵友钦等人的艰辛努力，隋、唐、
宋、元时期，物理学的许多学科在世界上仍是领先的，在声学、电磁学和光
学方面均结出了丰硕的成果。
（1）声学
早在古代中国就有很丰富的声学知识。其中，关于物体发声和传播的研
究、声音成因的解释，以及乐器的制造和声律学的探讨都有详细的记载。北
宋科学家沈括则在共振实验和共鸣现象上作了深入的研究。
沈括（1031—1095）字存中，北宋政治家、科学家，浙江吴兴（今属浙
江杭州）人。他博学多才，成就卓著。《宋史》说他“于天文、方志、律历、
音乐、医药、卜算，无所不通，皆有所论著”。其中有好些创见，至今仍为
全世界学者称道。堪称中国历史上，同时也是世界历史上稀有的通才。他的
著作有40种，其中 《梦溪笔谈》26卷，《补笔谈》2卷，《续笔谈》1卷。
这些都是他晚年定居梦溪园以后，采用笔记体的形式写成。 《笔谈》记录了
他一生积累的各种知识分条，共609条。按照李约瑟教授的辑录，其中207
条属于自然科学知识，包括物理、化学、天文历法、算学、气象、地质学及
矿物学等14种，因此《笔谈》是中国科学史上一部重要著作。李约瑟把这本
书称为“中国科学史上的坐标”。
《笔谈》详尽记述了大量科学史料，从许多侧面反映了当时的科技水平。
如灌钢的锻造法，冷锻成色的检验法，所制透镜及其他铜镜的特异性能，指
南针的装置法等，都达到了当时世界最高水平。《笔谈》还记录了许多平民
科学家的创造发明，如发明活字印刷术的毕升、建筑工程师喻诰、天文学家
卫朴、水利工程师高超等人，都有详细的记载。《笔谈》也是这位大科学家
毕生观察思考和研究结果的记录。这些成果在科技史上有许多占有重要地
位，如关于地层地质结构的形成的认识、垛积公式、会圆术、中草药和医方
的考证等，都是很了不起的科学成就。《笔谈》中在物理学方面涉及的内容
主要有声学、光学和磁学等方面。
沈括的《梦溪笔谈》有两卷专讲音律。他的一个朋友家中有一个琵琶，
放在空荡荡的房间里。用笛吹奏双调的时候，琵
