科学史及与哲学和宗教的关系 作者:w.c.丹皮尔-第22章
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研究血液循环自然要遇到呼吸及其与燃烧的相似性的问题。虽然在历史上这个问题有一部分是后来的事，但我们也不妨在这里提一下。1617年，弗拉德（Fludd）把一个玻璃器皿倒立在水面上，在器皿里燃烧一些物体，结果，器皿内的空气体积有了一定缩小，接着火焰就熄灭了。
波雷里应用伽利略、托里拆利和帕斯卡尔的物理学，阐明了呼吸的机制，证明动物在真空里会死去。波义耳（Robert Boyle，1627…1691年）、胡克（Robert Nonke，1635…1703年）与洛厄（Ri…chard Lowel，1631－1691年）等人也研究过这些问题；证明空气不是纯粹的，而含有一种活跃的成分，“硝气精”，是呼吸与燃烧都需要的，这显然就是现代人所说的氧气。法国人莱伊（Rey）发现金属燃烧后重量增加，他认为这是与“硝气粒子”结合的结果。至于呼吸，胡克证明，如果把一股气流不断地吹到肺的表面上去的话，胸壁的运动对于维持生命就不是必要的。劳尔在1669年发表的《心脏论》中宣布了他的发现：血的颜色由深紫到鲜红的变化（这变化是由静脉血变成动脉血的标志），不象我们所设想的那样是在左心室里发生的，而是在肺里发生的。他利用胡克的人工呼吸实验，弄清颜色的改变完全是由于血液在肺中和空气接触，吸收了一些空气的缘故。马约（John Mayow）在1669年发表、1674年再版的一本书中，把这方面的大部分研究成果加以总结，还加上了他自己的一些研究成果。他阐明了不久以前关于呼吸与燃烧的研究成果并且阐明了呼吸与燃烧同硝的关系。他说：“火药所以很容易自己着火，是由于其中有易燃气的颗粒……含硫物只有在空气给它带去的可燃气的帮助下才能燃烧”。小动物放在密闭的器皿中会死去，如果在里面放上一支燃着的蜡烛，这个小动物就死得更快。“事情看来很清楚，动物把空气中某些生命必需的质点用尽了，……空气中含有生命所绝对必需的某种成分，这种成分在呼吸时进入血液里去。”他追随劳尔之后推断这种成分就是“硝气精”，它与“血中的盐硫质点结合起来就使血发热”。这一切健全的研究成果后来被人遗忘了，直到一百年以后方由拉瓦锡重新发现。
洛厄还把一个动物的血输入到另一个动物的静脉里去，雷恩（Wren）也进行过这个实验。洛厄还和威利斯（Willis）一起进行过脑神经的解剖研究。这样，我们的话题就转到大脑和神经系统的生理学在当代的发展上来了。
维萨留斯接受了当时流行的意见，认为食物在肝里获得了“天然元气”，到了心脏里天然元气变为“生命元气”，在大脑中成为“动物元气”，“动物元气是最活泼最精微的东西，事实上就是一种性质，而不是实在的东西。一方面，大脑利用这种元气来发挥主要灵魂的作用，另一方面它又不断地利用神经把这种元气分布给感官与运动的工具。”他指出把某个神经切断或紧缚，就可以使某个肌肉不起作用。
“但是”，他说，“大脑怎样能执行它的想象、推理、思想与记忆的功能……我一点也不知道。我也不相信利用解剖或某些神学家的方法可以有更多的发现，这些神学家认为禽兽根本就没有推理的能力，事实上根本就没有我们所谓的主要灵魂的各种能力。可是就脑的结构来说，猴、犬、马、猫以及我检查过的一切四足动物，乃至鸟和许多鱼类，它们的脑差不多在每一特点上，都和人脑相似。”
另一方面，范·赫耳蒙特却认为植物与禽兽没有灵魂，它们只有“某种生命力……这是灵魂的前驱”。在人类，有感觉的灵魂是一切身体功能的总管。它通过它的奴仆“生基”（arohaei）而工作，这些生基又利用与酿酒所用的酵母相类的东西直接作用于身体的各种器官。灵魂住在胃的生基里，好象光存在在燃着的烛里一样。有感觉的灵魂是要死的，但与不死的心灵同存在于人身。范·赫耳蒙特是一位优秀的化学家，但他的思辨的生理学不可能增进知识。
他所想象的“有感觉的灵魂”与“不死的心灵”，和“动物元气”迥然不同，而相当于我们现在所说的神经组织的活动。哲学家笛卡尔所说的“理性的灵魂”也是这样。以后我们还要更充分地说明，正是由于把两者区别开来，笛卡尔才能够接受并利用关于神经现象的最严格的机械概念。
同时西耳维斯把通过化学实验得来的知识应用到生理学上去。他和范·赫耳蒙特一样，把活的人体内发生的许多变化看做是发酵作用。但范·赫耳蒙特以为发酵是由于一些微妙的作用力，其效果与一般化学变化完全不同，西耳维斯则否认这一区别。在他看来，生理的发酵和把酸倾注到白垩上时所发生的沸腾现象是同类的。所以他和范·赫耳蒙特的唯灵论的见解相反，主张从化学的观点去研究生理学。因此，他和他的学生能够在消化器官的研究上得到有益的进展，不过，这种观点在当时对于阐明神经现象却不能够有很大的帮助。
事实上，脑和神经系统的生理学在十八世纪以前就很少进步。1669年，斯坦森（Stensen）对于早期的思辨提出的批评是再好也不过了。他指出脑的解剖有很大的困难而且还缺乏健全的解剖知识，他跟着说：
很多很多的人以为一切都很清楚了。这些人信心十足，信口雌黄，制造并发表了关于大脑及其某些部分的用处的故事，而且讲得煞有其事，仿佛他们亲眼看见这样一部值得称赞的机器的结构，并且探得了伟大造物者的秘密似的。
斯坦森自己的贡献，比他所讽刺的哲学家和医生都要多些。他根据解剖所得的结果，提出了一个极富于启发性的见解，成为十九世纪最后几十年的某些发现的先声：
如果我现在所说的白色物质的确完全是（从大多数地方看来它好象是）纤维性的组织，我们就必须承认这些纤维是按照一定的图案排列起来的，不同的感觉与运动毫无疑问就决定于这种排列。
植物学
植物药品在医疗上的应用，引起人们研究植物的兴趣，这门科学原来是寺院花园内传统学问的一个部门。中世纪的象征主义迟迟不愿放松对植物学的控制。在植物学中，这种象征主义以“表征”理论的姿态出现，认为植物的叶的形状或花的颜色都是造物者给这种植物指定的用途的标记。
文艺复兴以后，生活更加有了保险，财富也增加了，艺术感情也发达起来，人们也就纷纷设立起私家花园和菜园，更加普遍地种植起花草树木菜蔬来了。因此，一半由于药草的需要，一半由于对天然界的好奇心，以及更加爱好颜色和美，在十六世纪里，植物知识有了很大发展。
植物园于1545年先后在帕多瓦、比萨、莱登（Leyden）等地相继设立，由探险家和冒险家带回的罕见花木都保存和培植在那里。医学界不久就有了自己的药圃及药品蒸馏所。每个药剂师协会都有自己的药圃，其中之一就是1676年前后伦敦药剂师协会所设立的药圃，现时还存在于切尔西（Chelsea）。
中世纪植物学家——如大阿尔伯特与鲁菲纳斯——的工作，久已被人遗忘，现在还得从头来。首先撇开古代著作中的描写，而根据自己的观察对自然界作准确描写的是科达斯（Valerius Cordus，1515—1544年）。大致就在这时候，开始出现一些“本草书”，这些本草书主要是根据第奥斯科理德的著作写成的，其中叙述了一些植物与其医学性质和烹调性质。在有些书内，图画与正文颇有出入，后期出版的常常比较准确。1551至1568年威廉·特内尔（William Turner）发表了一种本草书，1597年，约翰·热拉尔（John Gerard）发表了另外一种本草书，但不那么精确。特内尔是一位早期的田野博物学家；热拉尔后来做了伯利（Burghley）勋爵的斯坦福德城新宅花园的管理人。
科尔切斯特的吉尔伯特
科尔切斯特的吉尔伯特（William Gilbert of Colchester，1540…1603年）使用了实验的方法。他是剑桥大学圣约翰学院的研究生，皇家医学院的院长。在《磁石》一书中，他搜集了当时有关磁与电的知识，并加入他自己的观察结果。磁针似乎是在十一世纪末由中国人首先发现的。此后不久，由穆斯林海员应用于航海，到十二世纪磁针便流行于欧洲了。十三世纪帕雷格伦纳斯（Peter Peregrinus）对磁针作过观察，但被人遗忘了。
吉尔伯特研究了磁石之间的吸引力并证明磁针自由悬挂时，不但象在航海罗针中那样大致指着南北，而且在英国，它的北极还略向下倾，其倾角则随纬度而不同。这种磁倾现象在1590年左右也为仪器制造者诺尔曼（Norman）所发现。吉尔伯特指出他的结果对于航海有很大重要性，并且根据他对磁针方向的实验，断定地球本身的作用必然家一个大磁石，它的两极与地理上的两极接近，但不完全重合。磁石方向或磁偏角随时间的变化，稍后（1622年）为冈特尔（Edmund Gunter）所发现，他查出在42年内改变了5度。吉尔伯特说，一个均匀磁石的磁力强度和磁场与其质量成正比例。这好象是第一次认识到质量，而不提重量，质量的概念很可能是这样传给刻卜勒和伽利略，并由他们传给牛顿的。
吉尔伯特还研究了有些物体如琥珀磨擦时所产生的力。他根据希腊词nYEKTpoV（琥珀）创立了electricity（电）这个名称。为了测量这些力的大小，他用一根轻的金属针，平衡在一点上，并增加已知物体的数目以便看出其效果。除了实验之外他还对磁与电的原因提出一些思辨性的见解。他以为磁石具有象灵魂那样的东西，而地球的灵魂即是磁力。他从希腊哲学借来以太——即非物质的影响——的观念，认为这种影响是带磁或电的物质作为“磁素”发出来的，它能包罗邻近的物体，并把它们拖向自身。他还把这个观念扩大用来解释重力，即把石头拖向地面的力。他又半神秘地把这个观念应用到太阳和行星的运行上去。他认为每个球体都有一个特殊的精神在里面，并弥漫于四周，行星的轨道及宇宙的秩序，就是由这些精神的彼此作用而决定的。他接受了地球绕自己的轴而自转的见解，这个他也用磁力来解释；但他却不相信地球围绕太阳运行。
吉尔伯特是伊丽莎白和詹姆斯一世的御医；事实上女王还奖给他以年金，使他有闲暇进行研究。这是英国王室很早就重视科学实验的一个显著例子。培根在他的《新工具》里提到了吉尔伯特的工作，认为这是他所鼓吹的实验方法的一个例子。
弗兰西斯·培根
弗兰西斯·培根（Francis Bacon，1561－1626年）是英国的国务大臣。他深感经院哲学不能增进人类对于自然的知识与支配自然的能力，且看出亚里斯多德的“最后因”于科学毫不相干，于是就着手去研究一种新的实验方法理论。为了“把人类的能力和伟大气魄的界限推到更远的地方”，他规划出一条可以更有把握地朝征服自然的方向前进的道路。他认为只要记录下一切可以得到的事实，进行了一切可能进行的观察和一切可行的实验，然后再按照他表述得还不十分完善的规则，把结果汇集起来编成表格，就可以看出现象间的关系，而且也可以差不多自然而然地找到表达这些关系的法则。
这个方法的缺点是很明显的，批评它也是很容易的。因为要观察的现象太多了，要做的实验也太多了，因此，科学的进步很少是用纯粹的培根方法去完成的。在早期阶段，洞察力与想象必定先发生作用；然后根据事实形成一个初步的假说，这个心理过程就叫做归纳；然后再用数学的或逻辑的推理演绎出实际的推论，并用观察或实验加以检验。如果假说与实验的结果不相符合，我们必定要重新猜度，形成第二个假说，如此继续下去直到最后得到一个假说，不但符合于（或如我们常说的能够“解释”）最初的事实，而且符合于为了检验这个假说而进行的实验的一切结果。这个假说于是可升格到理论的地位，它可以把知识连贯起来或使之简单化，也许在许多年内都有用。一个理论很少是符合事实的唯一可能的理论。这不过是一个概然性的问题罢了。事实上，随着新知识的增加，事实本身愈来愈增多，愈来愈复杂，于是理论可能就必须加以修改，甚至由更合于后来扩大了的眼界的理论所取代。
除波义耳外，培根对于实际从事实验科学的人似乎没有影响，或很少有什么影响。可是他在提高学术界对于当代科学问题的考虑方面，却不无功劳。世界上出现过不少的哲学，但并没有相应的事实记录，可以用来对这些哲学加以检验。所以，在培根眼中确实可靠的事实是当时迫切的需要。这是很正确的。培根自己在实验领域中，对于认识自然并没有什么显著的或成功的贡献，他的理论和科学方法在范围方面也是野心过大了，在实践方面，也是根据太不足了。但是，他是首先考虑归纳科学的哲学根据的人，对于十八世纪法国百科全书派学者有很深的影响。他凭着自觉的力量与政治家的辩才所提出的见解远远超过他的时代。经院哲学不但过时而且陈腐了，哲学思想界正在震动，期待着变化，就在这时，培根指出了一条更广泛地更正确地认识自然界的大致上正确的康庄大道。
刻卜勒
哥白尼的学说在天文学上引起了一场革命，事实上在一般科学思想上，也引起一场革命。不过哥白尼主要是数学家，对于自然知识没有增加好多新的事实。把行星运动的详细情况更精确地记录下来的第一位天文学家，要算是哥本哈根的第谷·布拉埃（Tycho Brahe，1546－1601年）。他并没有采取哥白尼的全部体系，而认为太阳围绕地球运行，而行星则围绕太阳运行。他经过几次迁徙，终于定居在布拉格，并得着约翰·刻卜勒（John Kepler，1571－1630年）参加他的工作，后来就把他的极其珍贵的资料遗留给刻卜勒。人们常认为刻卜勒的成绩在于归纳出和证明了行星运动的三个命题或“定律”，这三个定律以后成了牛顿天文学的基础。如果我们只研究纳入牛顿科学中的成果，一方面就给刻卜勒的形像涂上太现代的色彩，另一方面也忽视了他的心理态度的历史渊源。在哥白尼工作后面，我们可以看见毕达哥拉斯和柏拉图的影响；在刻卜勒的著作中，它们显然表现于他们的数学方法上。
刻卜勒的正式职业主要是编辑当时流行的占星历书。虽然他以讽刺的口吻提到过这个利润丰厚的职业对于天文学家的价值，可是他却是一位占星术的信徒。同时他确是一位杰出的、热心的数学家；他之所以相信哥白尼体系正是由于哥白尼体系具有更大的数学的简单性与谐和的缘故。他说：“我从灵魂的最深处证明它是真实的，我以难于相信的欢乐心情去欣赏它的美。”哥白尼对太阳赞美不置，刻卜勒更是变本加厉，他把太阳看做是圣父，把恒星的天球看做是圣子，把居于其间的以太——他认为太阳的能力是通过以太推动行星在其轨道上运行的——看做是圣灵。
刻卜勒深信上帝是依照完美的数的原则创造世界的，所以根本性的数学谐和，即所谓天体的音乐，乃是行星运�
