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发信人: wildwolf (破衣裳||■漂来，桐子), 信区: Philosophy
标  题: 为什么现代科学出现于西方-古代科学文明  by 
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年07月01日16:14:56 星期天), 站内信件

发信人: by (春天的小懒虫), 信区: Wisdom
标  题: 为什么现代科学出现于西方-古代科学文明
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Sep 23 10:26:06 1999), 转信

       三　古代科学文明

　　《大汇编》是西方古代科学传统的结晶,但这个传统到底是怎么一回事呢？要
了解这个传统,必须先注意两点∶第一,它的源头不是希腊,而是埃及和巴比伦,
其高畃不在雅典,而在亚历山大里亚。第二,它起源极早,是在四千年之前。因此,
这古代传统是极之悠久和丰富的,我们在这里,只能够就其发展脉络,稍为论述而已。

甲　远古文明的传统

　　追溯西方科学的源头,有一点是意想不到的,即是证据相当充分和准确。例如
埃及留下了多项写在纸草纸上的原始数学文献,其中最早的是莫斯科手卷（Moscow
papyrus）和林德手卷（Rhind papyrus）,年代分别是1890B.C.和1650B.C.,相当於夏
商之交的二里头文化时期。这两个手卷各长6米,上面纪录了数十至上百道例题,包
括四则、分数、比例、简单几何形体的面积和体积计算等等。令人惊讶的是,手卷
所用的圆周率相当值是3 1/6 ,已准到0.8%；它提出了斜率观念,和"圆面积与周
界之比等於其内接正方形面积与周界之比"那样抽象的规律,又正确给出了截锥体
（frustum）相当复杂的体积公式。

　　至於巴比伦数学史料就更丰富了,它主要是汉谟拉比皇朝时期（约1800-
1600B.C.）遗留下来的数千块陶泥版,包括数表和算题两部分。巴比伦的六十进制往
往被目为愚笨的标志,但其实他们已经发展出先进的位置记数（包括小数）法和相
关四则和开方运算程序。在这基础上他们展示的运算能力和发展程度十分惊人,下
面是几个比较凸出的例子∶通过高效率的反覆代入开平方法,得到
（误差 ）和 （误差1%）；高度发展的代数系统,包括多元一次和
一元二次方程通解；利用数表和内插值法解三次以及超越方程；对毕氏定理及其他
几何定理的了解；所用圆周率相当值是3 1/8 ,准到0.5%。在天文学方面巴比伦也
在远古（1600-1800B.C.）就遗留了有关月瞴和金星出没以及新月出现的详细记载；
其后自700B.C.开始有关日、月和行星的纪录和研究大量增加,在300B.C.至公元前后
更达到极之精密和准确的程度。巴比伦天文学所用的方法以代数为主,几乎可以说
纯粹是利用多项式内插法来推测天体现象。

　　埃及和巴比伦都是农业文明发源地,都有大规模建造工程和宗教祭祀仪式,所
以为了实际需要而发展出先进测量和计算技术,并注意到高深数学和天文方法,那
是很自然的。值得注意的是,这两个文明中的数学虽然很早就发展到相当高水平,
其后却没有继续进步,似乎碰到了不能逾越的内在限制。

乙　精确科学的萌芽

　　从目前的证据看来,古代科学从实用技术转变为学术探讨,从运作程式上升到
严格论证和推理,大约是公元前六世纪末在希腊开始的。当时在小亚细亚西岸的希
腊殖民地先后出现了泰勒斯（Thales）和毕达哥拉斯（Pythagoras）两位学者,由於
他们所开的风气,特别是组织严密的毕达哥拉斯学派的发展,在其后200年间（600-
400B.C.）希腊科学以惊人速度朝追求理论性和精确的方向发展。例如几何学的严格
推理方法,所谓几何三大难题的讨论,正方形对角线与一边之比为无理数的证明等
发现；乃至地为圆瞴,月光是阳光的反射,日月蚀是由於阳光受阻形成,天体轨道
是圆形等观念的发现,都在这时期出现。除此之外,像德谟克列达斯（Democritus）、
巴门尼底斯（Parmenides）和齐诺（Zeno）等对世界本质和变化的探究,也是同一时
期的事。泰勒斯和毕达哥拉斯都曾到埃及和巴比伦长期笴历,并且在神庙中向祭司
问学,所以,毫无疑问,他们与这两个古老文明都有密切学术渊源。然而,他们的
抽象思维和严谨推理方法却是原创而毫无先例的。这其间的变化到底如何发生,至
今还是一个谜。

　　由於毕达哥拉斯学派的影响,思想深刻敏锐的贵族青年柏拉图对数学产生巨大
热情,并於387B.C.在雅典城外创办学园,把当时第一流的学者吸引到雅典。他将世
界划分为理型与现象的哲学,也成为一种科学理念与方法,即在纷扰的万象背后有
简明永恒的自然法则存在。这一哲学以及学园门上"不识几何学者不得入此门"的
格言,成为整个希腊乃至西方文化发展的决定性因素。学园最出色的两位学生,一
是首先解决无理数比值问题和利用本轮系统描述天体运行的尤多索斯（Eudoxus）；
更著名的则是亚里斯多德∶如所周知,他是注重现象本身的哲学家和百科全书式的
实证科学家。在今日看来,他在科学上的影响似乎以错误观念为主,而且,由於其
权威性,成了中古思想发展最大的桎梏。然而,他与柏拉图的贡献是互补的,没有
他的实验精神以及对地上现象,特别是对运动的研究,近代西方科学的起点可能就
大不一样了。

丙　辉煌的顶畃时期

　　公元前四世纪是雅典的黄金时代；从第三世纪开始,希腊文化的中心南移到埃
及的亚历山大里亚,而经过前此三百年孕育的希腊科学,也在其后二百年间达到辉
煌的顶畃。亚历山大里亚之崛起,除了亚里斯多德的学生亚历山大大帝的影响之外,
更直接的原因则是雅典在政治上的衰落,以及埃及托勒密皇朝同样醉心学术文化,
因而建立由皇室支持的学宫（Museum）。它发挥了和雅典学园同样的作用,只是更
为持久。我们现在想到的古代最卓越的科学家,几乎都和早期（300-100B.C.）学宫
有密切关玒,而且都有大量著作流传,充分显示他们思想的缜密以及成绩之惊人。
他们包括《几何原本》和《光学》的作者欧几里德；留下了有关浮体、重心、圆、
螺线、瞴体（包括瞴体积公式的严格证明）、圆柱体、圆锥体、椭圆体、抛物线面
积等十几部著作的亚基米德；以其精深的七卷本《圆锥曲线》著名的亚波隆尼亚斯
（Appolonius）；以简单观测和几乎无懈可击的推理来论证和撰写a《日月的大小与距
离》的亚里斯它喀斯（Aristarchus）；以实测方法准确推断地瞴周界（误差只是2%）
的伊拉托斯尼斯（Eratosthenes）；首先有系统地计算三角函数、编制星表、发现地
轴旋进（precession）周期为2,600年,并且相当准确地求得月距和地瞴半径比例（误
差13%）的天文学家赫巴喀斯（Hipparchus）；自然,还有公元第二世纪的集大成者
托勒密；除了《大汇编》之外,他还留下了《光学》、《地理学》以及占星学著作
《四部书》。


　　亚历山大里亚科学在公元第一世纪之后渐渐失去原创动力,这一般被归咎於罗
马帝国强大实用主义性格的不利影响；但另一个原因可能是经过四百年的发展,它
的学风已经定型,而传统成绩之辉煌亦适足以窒碍新思想、新方法出现。无论如何,
从第三世纪开始,罗马世界本身也在变化,西方古代科学长达两千年的发展,至此
步入结束阶段,等待十二世纪的重生。

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