[編者按]科學發(fā)展的條件是多因素的，科學進步的程度也是隨著條件的成熟而增長的，也就是說知識創(chuàng)新是環(huán)境相關的，其最明顯的表現(xiàn)即是世界科學中心的形成和周期性轉移現(xiàn)象。本刊分兩期刊登董光璧研究員的文章，考察知識創(chuàng)新高峰形成的相關歷史環(huán)境。本篇主要論及與意大利文藝復興和英國宗教改革相關的科學發(fā)展歷程。

科學的發(fā)展有其內在的動力機制并且受外在的社會條件制約。科學共同體作為小社會是以其位于其中的大社會為存在條件的。一方面科學家為獲得研究條件總是以承認占統(tǒng)治地位的社會準則為其代價，另一方面任何社會要想接納科學并發(fā)揮其社會功能，都不得不調整某些社會規(guī)范以營造適合科學發(fā)展的社會條件?？茖W進步的程度也是隨著這些條件的越來越充分而增長的。這種知識創(chuàng)新的環(huán)境相關的最明顯表現(xiàn)，就是世界科學中心的形成和周期性的轉移現(xiàn)象。

世界科學中心的周期性現(xiàn)象

英國科學家、農學家和科學史學家丹皮爾（W.C.Dampier，1867-1952）在其著作《科學史及其哲學與宗教的關系》中最早使用“世界科學中心”的概念。英國物理學家和科學史學家貝爾納在其四卷本的著作《歷史上的科學》中描述了有史以來科學活動中心現(xiàn)象，列出自古至今的十數(shù)個世界技術和科學活動中心：巴比倫（前600-前400）、埃及（前400-前300）、古希臘-古羅馬（前300-200）、敘利亞-中國-阿拉伯-意大利（400-1660）、英-法-德（1660-1920）、美（1920-）。日本物理學家和科學史學家湯淺光朝（Mintomo Yuasa，1909-2005）運用科學計量學的方法揭示了科學活動中心的轉移律，發(fā)表了論文《16世紀到20世紀中葉科學活動中心的轉移》。他以占世界科學成果總量1/4為標準界定科學中心，根據(jù)兩種不同的科學史年表統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，近代以來的5個科學中心有平均約80年的興盛期：意大利（1540-1610，1500-1570）、英國（1660-1730，1620-1690）、法國（1770-1830，1730-1790）、德國（1810-1920，1770-1880）、美國（1920-，1880-）。

中國地質化學家蔣志（1937-）在其《統(tǒng)計認識論》（1986年）中發(fā)展了湯淺的研究，認為科學發(fā)現(xiàn)的周期除80年湯淺周期外，還有約10年的短周期和約600年的長周期，甚至作為推論還包含有更長的5000年周期。文藝復興以來的世界科學所經(jīng)歷的6個80年的周期，各周期相應的高峰分別為1580年代、1660年代、1740年代、1820年代、1890年代和1970年代，它們大體分別對應于意大利、英國（連續(xù)兩次）、法國、德國和美國的世界科學中心地位。新的第7科學周期的高峰預計在2050年代。盡管有人提出質疑，科學發(fā)展的準周期現(xiàn)象的研究還是應該受到重視的。

科學的地理中心出現(xiàn)在哪個國家或地區(qū)。是機遇和條件的巧合，而不可能是事先設計的?？茖W發(fā)展的條件是多因素的，條件和機遇組合也是多樣的。意大利之所以會成為科學的中心，其與機遇相匹配的條件是文藝復興，在英國則是宗教改革，在法國是啟蒙運動，在德國是哲學革命，而美國是其自由主義傳統(tǒng)。

意大利：科學革命與文藝復興

意大利位于歐洲亞平寧半島，其歷史可上溯到公元前2000年，經(jīng)歷伊特魯里亞（前9世紀-前8世紀）、大希臘（前8世紀-前6世紀）、羅馬共和國（前509-前27年）、羅馬帝國（前27-476年）時代，中世紀的意大利幾經(jīng)分裂和外族入侵，南意大利在11世紀由入侵的諾曼底人建立了王國，北意大利在12-13世紀分裂成許多公國、自治城市和小封建領地，包括威尼斯、熱那亞和佛羅倫薩等獨立共和國。16世紀以降先后被法國、西班牙、奧地利占領，直到1861年埃馬努埃萊二世建立意大利王國并于1870年攻克羅馬而完成統(tǒng)一。

意大利作為世界科學中心，在1580年代前后的80年間（1545-1625），表現(xiàn)為從維薩里（A.van Wesel，1514—1564）到伽利略等人的一系列科學成果。維薩里的《人體的結構》，以及伽利略的《關于托勒玫和哥白尼兩大世界體系的對話》和《關于兩種新科學的對話和數(shù)學示范》，分別在生命的“小宇宙”和物理的“大宇宙”兩個領域開啟了科學革命。

意大利成為科學革命的策源地和近代以來世界科技的第一個中心絕非偶然，與名為文藝復興（rinasci-mento）的新文化運動密切相關。意大利文rinascimento意為“復活”，文藝復興打著“復興”古希臘、古羅馬文化的旗幟，旨在發(fā)展一種與宗教沒有直接聯(lián)系并且與其對立的城市世俗文化。文藝復興肇始于14世紀后期的意大利，15世紀后期波及整個歐洲，16世紀達到其鼎盛期。以但丁的《神曲》的自然主義為前驅的文藝復興，發(fā)現(xiàn)了人和自然，發(fā)現(xiàn)了人的偉大和自然的意義。米蘭多拉的《論人的尊嚴》，從科學和歷代思想汲取真理，為意大利文藝復興的自然的人文主義做出了巨大貢獻。

在文藝復興和自然主義影響下，基督教神學和經(jīng)院哲學的基礎動搖，不少神學家及其他學者不再將全部注意力集中在神學上，而逐漸將目光轉向了自然界，并且放棄了利用純粹的神學思辨方式來闡述世界。一些出類拔萃的學者在經(jīng)院之外建立學會，漠視天啟權威而訴諸理性，制造科學儀器、發(fā)展科學方法，以探索真理。1560年代波爾塔在那不勒斯創(chuàng)建了“探索自然秘密協(xié)會”，1603年切西在羅馬創(chuàng)建“猞猁學會”。猞猁學會的成員有伽利略、波爾塔、斯泰盧蒂以及其他一些歐洲著名博學家，他們在不定期的學會會議上討論科學問題。

科學知識以積累為特征，革命也不是完全割斷歷史。英國分子生物學博士、神學家和歷史學家麥格拉思在其著作《科學與宗教引論》中指出，中世紀的教會大學、翻譯運動和神學一自然哲學構成了近代科學誕生的三大背景要素。文藝復興復活了古希臘科學，希臘語學家把他們不懂的科學著作譯成當時的流行語言，而與自然相接觸的工匠又注入使之脫胎換骨的新靈魂。希臘科學的三個傳統(tǒng)——數(shù)學傳統(tǒng)、邏輯傳統(tǒng)和實驗傳統(tǒng)，在理論思維和工匠實踐的相互作用中形成了新科學范式。同時這種新范式也是在生機論、神秘主義和機械論三個古希臘思想變型支配的環(huán)境中，以機械論思想戰(zhàn)勝前兩者而形成的。威尼斯的帕多瓦大學和掌控佛羅倫薩的美第奇（Medici）家族對于科學革命做出了巨大貢獻。

帕多瓦大學是一所自由傳統(tǒng)深厚的大學，以“為全體帕多瓦人民和全世界的自由而奮斗”為校訓。它是由博洛尼亞大學逃離出來的學生和教授們于1222年創(chuàng)建的，因為他們不滿校方限制學術自由。學生們起草了校規(guī)、推選了校長、選擇老師并決定老師的工資。13世紀的帕多瓦大學由自由公社管理，到了14世紀由卡拉雷西（Car-raresi）家族接管，15世紀由威尼斯共和國管理。1399年帕多瓦大學分化為兩所大學，一所是主要教授民法、宗教法和神學的Universitas Iuristarum，另一所是主要教授醫(yī)學、哲學、文法、辯證法、修辭學和天文學的Universitas Artistarum，1813年兩所大學又重新合并為帕多瓦大學。早期的帕托瓦大學的課程只有法學和神學，后來增加了醫(yī)學、哲學、天文學、文法和修辭學。先后在這里執(zhí)教的維薩里（1538—1544）和伽利略（1592—1610），改變了學校的風氣并帶來榮譽。1537年12月維薩里從Universitas Artistarum獲博士學位后執(zhí)教母校，正是在這期間完成7卷本巨著《人體的結構》，他的教學經(jīng)驗導致世界第一個解剖學教室的建立（1595），被后人譽為解剖學之父。伽利略在這里發(fā)明空氣溫度計（1593）、論證落體定律（1604）、測光速（1607）、制造望遠鏡（1609）并用之發(fā)現(xiàn)了木星的4顆衛(wèi)星，完成了《星際信使》（1610）。15世紀和16世紀帕多瓦大學培養(yǎng)出很多世界知名的優(yōu)秀學生，其中包括對科學革命做出重要貢獻的兩位，一位是《天體運行論》的作者哥白尼（N.Copernicus，1473—1543，1495年來自波蘭），另一位是《關于動物心臟與血液運動的解剖研究》的作者哈維。

美第奇家族的祖先原為托斯卡納的農民，后以經(jīng)營工商業(yè)尤其是金融業(yè)致富，13世紀成為貴族并參加佛羅倫薩政府。1567年該家族的科西莫·美第奇獲大公稱號為科西莫一世，兩年后建立托斯卡納大公國，佛羅倫薩成為公國首府。美第奇家族在佛羅倫薩的統(tǒng)治一直延續(xù)至1737年，此后統(tǒng)治該地的為加洛林家族的法蘭西斯。

佛羅倫薩作為文藝復興的發(fā)源地，歐洲金融巨頭美第奇家族的洛倫佐·美第奇由于贊助藝術而被后人稱為文藝復興的教父。達·芬奇曾為他的宮廷畫家?？莆髂っ赖谄尜澲茖W，在科學領域復興柏拉圖主義，在卡雷吉別墅（Careggi）建立柏拉圖學園，由“文藝復興第一哲人”費奇諾（M.Ficinus，1433—1499）主持。1544年他邀請維薩里到比薩大學并在那里定居。科西莫二世美第奇聘伽利略為他的宮廷首席數(shù)學家和哲學家，伽利略在這里完成《論太陽黑子的信》和《試金者》、《關于托勒玫和哥白尼兩大世界體系的對話》和《關于兩門新科學的對話和數(shù)學示范》。

英國：從科學革命到工業(yè)革命與宗教改革

英國全稱大不列顛及北愛爾蘭聯(lián)合王國，位于歐洲西北大不列顛群島，以英格蘭為主包括相繼并入的威爾士（1532年）、蘇格蘭（1707年）和北愛爾蘭（1801年）。其歷史可追溯到約公元前3000年來大不列顛的歐洲大陸的伊比利亞人，公元前700年以后又有克爾特人不斷移入，公元43年到407年為羅馬帝國的一個行省，中世紀來自北歐的盎格魯一撒克遜人（Anglo-Saxon）入侵并定居下來，經(jīng)過七國（肯特、東盎格利亞、諾森布里亞、麥西亞、埃塞克斯、蘇塞克斯、威塞克斯）時代，公元927年威塞克斯國王埃塞爾斯坦（Athel-stan，893/895—939）完成了英格蘭的統(tǒng)一。1603年蘇格蘭國王詹姆士六世（James VI，1566—1625）登基為英格蘭國王，自此英格蘭國王和蘇格蘭國王合并為一，繼而于1707年兩個王國合并為大不列顛王國。經(jīng)過英荷三次戰(zhàn)爭（1652—1654，1664—1667，1672—1674）取得海上霸權，由于工業(yè)革命（1760—1830）強大而稱霸世界達兩個世紀（1750—1950）。

英國的世界科學中心地位長達一個半世紀（1625—1785），在1660年代和1740年代有兩個高峰。以1660年代為高峰的中心期（約1625—1705），表現(xiàn)為從哈維到牛頓（I.Newton，1643-1727）的一系列科學成果。以1740年代為高峰的中心期（1705—1785）表現(xiàn)為以哈格里夫斯（J.Hargreaves，1720—1778）和瓦特（J.Watt，1736—1819）等人的一系列技術發(fā)明。哈維的《關于動物心臟與血液運動的解剖研究》和《動物的生殖》，以及牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》和《光學》（Opticks，1703）標志著科學革命的完成。哈格里夫斯發(fā)明的珍妮紡織機（1764）和瓦特改良的蒸汽機（1765—1776）是工業(yè)革命的標志性機械發(fā)明。

宗教改革（Protestant Reformation）是繼文藝復興之后的又一次文化創(chuàng)新運動（1517—1648），德國神學家馬丁·路德（Martin Luther，1483—1546）的《九十五條論綱》、瑞士神學家茨溫利的《論宗教的真?zhèn)巍贰⒎▏駥W家加爾文的《基督教要義》，使宗教改革之火燃遍歐洲并導致教會分裂出天主教和新教。在英國有國王亨利八世（Henry VIII，1491—1547）借機創(chuàng)立脫離天主教會的國教會并繼而通過《至尊法案》宣布英王是國教會唯一最高權威，那些因信奉加爾文教義和不滿國教會教義而遭受迫害的基督徒被稱為清教徒。早期的清教徒認為《圣經(jīng)》是唯一最高權威，要求國教會清除天主教會殘余，希望完全按照《圣經(jīng)》的原則生活。清教徒的先驅是廷代爾（W.Tyndale，1494—1536），他的目標就是讓英國每位識字的人都擁有一本《圣經(jīng)》，他在1524年把《新約圣經(jīng)》翻譯成英文。

英國清教在教理、教制、教儀和世俗生活等方面都有自己的主張。在理論方面主張“宿命論”和“因信得救”，在制度方面反對主教制、要求民主化和信仰自由，在禮儀方面要求純潔教會，在世俗生活方面提倡勤勞節(jié)儉、厭惡懶惰和邪惡。德國社會學家韋伯（M.Weber，1864—1920）的《新教倫理與資本主義精神》提出，清教徒的思想影響了資本主義的發(fā)展。美國科學社會學家默頓（R.K.Merton，1910—2003）的《十七世紀英國的科學、技術與社會》論述了清教對科學的促進作用。他認為清教為科學的社會化提供了價值基礎，使之獲得社會的認可并組織起來，而不再是一種游蕩的運動。一是清教徒把研究自然現(xiàn)象看作是促進贊頌上帝的一種有效手段，可以加深對上帝威力的充分賞識；二是他們持功利主義原則，認為知識應按其有用性來評價，能夠改善人類的物質生活在上帝眼里就是善行。這兩種價值觀念導致了人們對科學的贊許，促進了科學的社會化進程。

科學的社會化表現(xiàn)為英國“皇家學會”（The Royal Society of London）的創(chuàng)立和地方“文哲會”（Literary and philosophical Society）的興起。對于用學會（soci-ety），而不用學院（academy），默頓認為有其深刻的文化和政治的意涵，這種socitey組織是清教主義的產(chǎn)物。society和academy表達科學社會化的兩種不同的形式。society來自于民間或私人的動議，其研究經(jīng)費主要來自于社會的資助，獨立、自主而少受權力控制，多出現(xiàn)于民主化和分權化的英美等新教國家。academy是基于政府的意圖創(chuàng)辦的，其研究經(jīng)費主要來自于政府，如1666年創(chuàng)建的巴黎科學院（Paxis Academy of Science）、1700年在柏林創(chuàng)建的普魯士科學院和1725年成立的圣彼得堡科學院等。

英國皇家學會從最初的十幾名科學家的聚會發(fā)展而來，其主要成員包括牧師、自然哲學家和語言學家威爾金斯（J.Wilkins，1614—1672）、醫(yī)生戈達德（J.Goddard，1617—1675）、自然哲學家、建筑師和博物學家胡克（R.Hooke 1635—1703）、天文學家和建筑師雷恩（C.Wren，1632—1723）、經(jīng)濟學家和統(tǒng)計學家配第（W.Petty，1623—1687），以及自然哲學家波意耳（R.Boyle，1627—1691）。冠名為“倫敦皇家自然知識促進學會”，于1660年11月28日在格雷欣學院（Gresham College）宣布成立，并得到英王查理二世（Charles II，1630—1685）的口頭認可，兩年后的1662年7月15日收到國王頒發(fā)的特許狀。數(shù)學家布龍克爾勛爵（W.Brouncker，1620—1684）出任會長，威爾金斯及神學家和自然哲學家奧爾登堡（H.Oldenburg，1619—1677）共同出任秘書。學會雖名“皇家學會”，只表示國王認可而已，并非由王室提供相應的資助。學會活動的經(jīng)濟來源主要靠入會金和會費。會員中半數(shù)以上為社會名流，真正從事研究的只有三十幾人?；始覍W會科學成果的社會影響，使得其所在地倫敦成為知識和文化的中心。

學會早期的68名會員中有42名清教徒，清教徒占62%，而清教徒在總人口中的比率卻不過3%。雖然學會的成員包含了許多與自然哲學沒什么關系的貴族、社會活動家、律師、文學家，但當時最著名的科學家的絕大多數(shù)都在其中，并且當時英國多數(shù)科學成就都與學會有著千絲萬縷的聯(lián)系。在學會的例會上有報告或實驗演示，學會編輯和出版《哲學匯報》發(fā)表論文，在會員之間則有直接交談或私人通信。牛頓的兩項劃時代科學貢獻——引力平方反比定律和光的顏色的研究，都得益于會員之間的交流和競爭。引力平方反比定律的數(shù)學證明，是牛頓、胡克和哈雷（E.Halley，1656—1742）共同關注的科學問題，是胡克請教向心運動問題（1679）和哈雷請教數(shù)學證明問題（1684）推動了牛頓的研究。而且，還由于哈雷的資助，《自然哲學的數(shù)學原理》才得以出版。關于光的顏色問題研究，在皇家學會里有胡克和波意耳的工作在先，牛頓基于他的分光實驗（1666）而發(fā)表的《關于光和色的新理論》（1672），正是通過他與胡克等人之間學術爭論而具體化的。

英國地方學會的先驅是1712年創(chuàng)建的諸多“紳士學會”，到18世紀后半葉都變?yōu)閱渭兊木銟凡?，而文哲學會的興起大體與工業(yè)革命偕行。英國的工業(yè)革命發(fā)生在1760—1830年間。17世紀科學革命的突破主要在理解上，18世紀的工業(yè)革命的突破則是在實踐上。從紡織工業(yè)開始的工業(yè)進程，沿著機械工業(yè)、鋼鐵和化學工業(yè)、煤炭采掘和運輸業(yè)鏈條推進。這種工業(yè)革命發(fā)源在英格蘭的中部和北部，而且集中在伯明翰、曼徹斯特、利茲、紐卡斯爾和格拉斯哥。由于發(fā)展工業(yè)的技術上的需要，1754年在倫敦成立了“工藝、制造和貿易促進學會”。在新興工業(yè)城市里紛紛組織起討論科學和技術問題的文哲會。這些學會的特點是制造商、科學家和新興的工程師水乳交融，聯(lián)合進行實驗和設計。在這個過程中一系列的發(fā)明出現(xiàn)了，如紐科門（T.Newcomen 1663—1729）發(fā)明蒸汽機（1705）、哈格里夫斯發(fā)明紡織機（1764），阿克賴特（R.Arkwright，1732—1792）發(fā)明水力紡紗機（1769），克朗普頓（S.Crompton，1753—1827）發(fā)明紡棉機（1779），卡特賴特（E.Cartwright，1743—1823）發(fā)明動力織布機（1786）。這些學會中的最著名者是伯明翰的“月光社”（Lunar Society，1765—1813）和曼徹斯特的“文哲會”。

伯明翰月光社因每到月圓之夜聚會而得名。月光社創(chuàng)會的三個核心人物是，制造第一臺蒸汽機的工廠主博爾頓（M.Boulton，1728—1809）、醫(yī)生和博物學家達爾文（E.Darwin，1731—1802），以及鐘表儀器制造家懷特赫斯特（J.Whitehurst，1713—1788），博爾頓的私人官邸（索霍會館）成為月光社聚會的地點。月光社的成員從未超過14人，都是其所從事領域有突出貢獻的人。他們大多專注于交通和蒸汽機的改進，如鐵工場主高爾頓（S.Galton，1753—1832）、威爾金森（J.Wilkin-son，1728—1808）、化學家和化工企業(yè)家基爾（J.Keir，1735—1820）、陶業(yè)工場主韋奇伍德（J.Wedgwood，1730—1795）。更后參加這個學會的有著名化學家和電學家普里斯特利（J.Priestley，1733—1804）和蒸汽機改良家瓦特。瓦特把紐科門蒸汽機的效率提高3倍，發(fā)明了真正意義上的蒸汽機。他是在科學家羅比森（J.Robison，1739—1805）和布萊克（J.Black，1728—1799）的幫助下，與企業(yè)家羅巴克（J.Roebuck，1718—1794）和博爾頓合作完成的。他們在長達25年之久的合作過程中，經(jīng)歷了瓦特負債千鎊、羅巴克破產(chǎn)和博爾頓變賣資產(chǎn)的艱辛和風險。但正如法國歷史學家芒圖（P.Mantoux，1877—1956）在《18世紀產(chǎn)業(yè)革命》中所論，他們的這種合作“開辟了蒸汽機史上的一個時代”。

曼徹斯特文哲會成立于1781年，主要關心科學技術的應用。最初會員的核心是醫(yī)生，工場主和商人不足三分之一，后兩者以后逐漸增多到半數(shù)以上。這個學會的會員中有三位科學史上的名人，他們是以發(fā)現(xiàn)氣體溶解度著名的亨利（W.Henry，1774—1836）、化學原子論的創(chuàng)立者道爾頓（J.Dalton，1766—1844年）和對能量守恒定律做出過重大貢獻的焦耳（J.P.Joule，1818—1889年）。道爾頓在曼徹斯特文哲會上宣讀了論文《論水對氣體的吸收》（1803），首次報告了他的化學原子論的要點，公布了他所編制的第一個原子量表。

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