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第120章 科苑精英(1)

亚里士多德有怎么样的成就

亚里士多德(公元前384~前322年)是古代世界最伟大的哲学家和科学家。他写的书不下170种,现在留存下来的就有47种,包括哲学、逻辑学、物理学、地理学、天文学、生理学、生物学等。他是一位具有多方面成就,集古代希腊知识大成的博学家。直到近代实验科学诞生之前,尤其是在中世纪的欧洲,他的所有思想都被尊为不可怀疑的真理。

亚里士多德把自然作为科学研究的客观对象,并首先进行科学分类,促使自然科学和社会科学逐渐演变为许多独立科学。他是形式逻辑的创立人。他总结出了一个从正确的前提怎样推导出正确的结论的归纳和演绎方法。他还特别重视逻辑推理和严格地运用数学工具,这些科学方法论为许多科学的发展奠定了基础。

在生物学方面,亚里士多德堪称是世界上第一个大生物学家。他在研究生命现象时,提出了一个比较科学的生命定义:“能够自我营养并独立地生长和衰败的力量。”他提出生命的产生是在植物和动物的交界之处,由低级向高级发展的,一直发展到最高级的人类。这是很了不起的思想。他又根据亲缘关系的远近给动物分类,这种分类方法对于近代生物学及其他科学研究都有指导意义。

亚里士多德认为自然界物质、空间、时间、运动是彼此密切相关的,主张物质、空间与时间的连续性,反对存在“真空”的观点。他重视观察,并推证了地球是圆形的。由于时代的局限,伟大的智者亚里士多德只能依靠观察和想象来探讨万事万物的运动及其原因,因此,发生谬误是不可避免的。例如,他认为要使一个物体不停地运动,需要外力不断地推动,不然就会自动停止;他主张地球中心说,认为地球是宇宙的中心;他认为心脏是智慧器官,而大脑只是冷却器官;等等。

尽管亚里士多德有过错误,仍然不失他的伟大。他说:“我没有现成的根据,没有可照抄的模型。我是一位开拓者,所以我是渺小的,我希望读者诸君承认我已成就的,原谅我未成就的。”可悲的是,在他死后的1 000多年的时间里,欧洲基督教会出于统治需要,阉割了他的学说。他们“扼杀了亚里士多德学说中有生命的东西,而把他的死的东西永远保存下来”。把他神化,阻滞了科学的发展。当近代实验科学兴起的时候,科学家们不得不为了把思想从亚里士多德的教条中解放出来,进行长期的艰苦斗争,布鲁诺、伽利略等人甚至为此献出了生命。

谁创立了宇宙结构说

古代人最感兴趣的是日月星辰怎样构成,如何运动。托勒密(约90~168年)是第一个系统研究这些问题并作出成就的科学家,因此成为历史名人之一。托勒密生活的时代是古希腊后期,当时罗马人占领了许多希腊城邦,希腊的科学文化迅速向外传播。托勒密就出生在深受希腊文化影响的埃及城市托勒密城中。

托勒密在继承亚里士多德等人学说的基础上,通过大量的天文观测和大地测量,创立了宇宙结构学说,写成13卷本的巨著《天文大全》。书中,他把前人提出的地球是宇宙中心的观点,进一步发挥和系统总结。托勒密的行星体系学说,肯定了大地是一个悬空着的没有支柱的球体,并且从恒星天体中区分出行星和日、月是离我们较近的一群天体,作出了把太阳系从众星中识别出来的关键一步。托勒密经过系统的天文观测和计算,编制成包括1 028颗恒星的位置表,测算出月球到地球的平均距离为295倍地球直径,能测出这个数值在古代是相当不错的。这样有规律的行星体系是托勒密学说的核心和精华,对推动人类文明进步起到了巨大的作用。托勒密学说中的糟粕——地心说,当时符合人们经验感觉,所以长期被人们所推崇。特别是在他死后,地心说和《圣经》所说的地球静止不动,上帝把人类安置在宇宙中心的说法相合,因此后来被教会利用,成了一个不允许怀疑的教条,统治欧洲思想界达1 400年之久。后来哥白尼在托勒密学说的球形大地、有规律运动行星体系等精华基础上,抛弃了地心说的糟粕,把中心挪到太阳上,创立了“日心说”,导致了哥白尼的天文学革命。托勒密博学多才,是一位大学问家,有许多著作流传后世。除了天文学外,他还是位数学家、光学家、地理学家和地图学家。在他之前的地图,东面只画到印度的恒河为止,他绘制出一幅从中国到西欧、从俄国到埃及的世界地图。他对光的折射进行了卓有成效的研究,总结出入射角和折射角成正比。他还用数学方法继续进行研究,已经走到折射定律的跟前可惜未发现它。结果折射定律直到17世纪才由荷兰数学家斯涅尔发现。

伽利略是近代科学之父吗

意大利科学家伽利略(1564~1642年),住在世界著名的比萨斜塔旁。他在这世界第一斜塔上有个重要的发现,因此,后人只要提起斜塔,就会想起伽利略。古希腊大学者亚里士多德认为,重物体比轻物体下落的速度要快。世世代代的学者都接受这个论断,坚信不疑。但年轻的伽利略通过一系列实验,发现亚里士多德的说法是错误的,荒唐的。如果没有空气的摩擦阻力,重物体和轻物体下落速度相同。伽利略就是在比萨斜塔上做实验,证明这个理论的。他在斜塔上同时丢下两个同样大小的球,一个是木头的,一个是铁的。站在塔下的千百观众亲眼看到两个球在同一时刻落地,都惊讶不已。

伽利略从小善于观察、思考和实验。一天晚上他看见挂在教堂梁上的灯被风吹得摇摇摆摆,当他把窗子关上时发现灯仍在有规律地摆动。他按住自己的脉搏多次数着,发现灯来回摆动所需的时间是一样的。这盏灯在教堂里不知摆动了多少年,伽利略独具慧眼发现了这一秘密。他回到家里又做了许多实验,从而发现了摆的等时性规律,并根据这一原理发明了脉搏计时器。1608年,伽利略听说有个荷兰人制造了一种奇妙的光学仪器,能看清远处的物体,从中受到启发,于1609年制成历史上第一架能放大32倍的望远镜。他利用这架望远镜,取得了许多天文学的重大发现,进一步证明了哥白尼的日心学说,震撼了全欧洲,也引起教会的恐慌和仇视。1611年2月,教会宣布伽利略的观点为异端邪说;不许伽利略宣传他的学说,禁止出售他的著作。

伽利略并没有因此停止自己的科学研究,他偷偷地著书立说,几年后,出版了《关于两大世界体系的对话》一书,以他出色的论辩才能和铁的证据,为哥白尼的学说辩护,给地心说以粉碎性的打击。但教会并不甘心,1633年2月对伽利略这位近70岁的老人进行残酷审讯,并判处管制。尽管朋友们和他的女儿劝他改变观点,伽利略却毫不动摇。教皇采用卑鄙的手段,强迫伽利略跪下,可是这位巨人站起来后,依然坚定地说:“地球仍旧在转动!”监禁剥夺了人身自由,使伽利略的肉体和精神受到了极大的摧残,但他坚持真理的意志毫不动摇。他克服了种种困难,写出了《新科学谈话》、《论力学和运动》等书,总结出许多科学规律,为后来牛顿建立“牛顿三定律”奠定了基础。

1636年,72岁的伽利略双目失明,仍在学生的帮助下继续进行科学研究。1642年1月8日,伽利略含冤逝世。伽利略在许多科学领域中卓有成就,是世界上首先融会贯通了数学、天文、物理三门科学的科学巨人。他倡导实验和理论相结合,用实验来检验理论的正确性,开创了以实验为基础具有严密逻辑理论体系的近代科学,被誉为“近代科学之父”。他一生坚持真理不畏强权,为近代科学的成长不屈不挠地斗争。他的孜孜追求科学真理的精神,永远为后人所景仰。300多年后的1979年,罗马教廷才公开承认当年对伽利略的审判不公正,并宣布给他平反。

科学原子论是道尔顿提出的吗

尽管古代早就有人认为组成万物最小的微粒是原子,但在当时只是一种天才的猜测,真正用事实证明这种观点的是英国人道尔顿(1766~1844年)。道尔顿是纺织工人的儿子。由于家庭贫困,他只读了几年小学,没有受过高等教育,是位自学成才的化学家、物理学家。他从15岁左右起从事教育工作,直到逝世,是位受人爱戴、尊敬的老师。他在担任初中物理教员期间,开始对自然界进行观察研究,特别是每天详细记录气候变化竟坚持56年之久,直到逝世前几小时,还记下了最后一次观测结果。他的全部观测记录超过20多万条目。27岁时出版了《气象观测与研究》一书。书中描绘了气压计、温度计、湿度计等仪器装置,巧妙地分析了降雨和云的形成过程、水蒸发过程、大气层降水量的分布等现象,深受读者喜爱。后来他把注意力转到气体成分、性质等的研究。经过一系列的实验,1801年他总结出关于混合气体压强与各组分气体压强关系的气体分压定律。

在化学方面道尔顿提出了定量的概念,总结出质量守恒定律、定比定律和化合量(当量)定律。在此基础上,1803年又发现了化合物的倍比定律,提出了元素的原子量概念,并制成最早的原子量表。道尔顿最伟大的贡献是提出了科学的原子学说。原子观念虽然很早就提出来了,但只有当道尔顿找到了大量定量实验证据,并明确提出原子量概念的时候,原子才上升为科学的而不是猜想的组成万物的微粒。道尔顿认为,一切元素都是由微小的、具有相同的原于量的不可分割的粒子(原子)所组成……这一科学的原子学说,为近代化学和原子物理学奠定了基础,是科学史上一项划时代的成就。为此,英国政府于1826年将英国皇家学会的第一枚金质奖章授予了道尔顿。

法拉第是电磁场理论的奠基者吗

几千年前,人类就发现了电现象和磁现象,但一直把它们看做互不相干的两回事。英国实验大师法拉第(1791~1867年)发现了电和磁之间的密切联系和统一性,并且第一个用力线和场的概念来表达它们,为后来建立严密的电磁场理论奠定了基础。法拉第出生在一个铁匠家庭,因家境贫寒,只读了两年半小学,12岁就上街卖报,13岁当学徒,借工余时间自学电学和化学。他不满足书本上的现成结论,常常自己因陋就简地动手设计制造仪器做实验,以检验书中的内容。他的勤奋好学和实验才能得到大化学家戴维的器重,吸收他为皇家研究所的实验人员。法拉第是许多电磁现象的发现者,为电磁学的发展作出了卓越的贡献。1821年9月,他用实验首先发现通电导线能绕磁铁旋转,实现了人类历史上第一次将电磁运动向机械运动的转换。这个装置后来发展成为电动机。他经过无数次的失败,呕心沥血10年,于1831年10月发现:如果把磁铁插入或抽出闭合的导线回路,回路中会出现电流,并总结出著名的法拉第电磁感应定律。同一年,法拉第还完成了后来演变成变压器的工作。这些实验孕育了发电机、电动机、变压器,为人类步入电气化时代奠定了基础。现在电学和化学上的一些单位和定律也是以法拉第的名字命名的。法拉第不仅有实验天才,而且还有大胆而丰富的想象力。当时人们只知道万物均由原子构成,但他却提出电和磁不是由原子组成,而是以空间中场的形式存在的;电力和磁力的作用可以用场中的力线来表示;他还认为自然界各种各样的力归根到底是统一的。他的这些新颖思想为19世纪以后自然科学的发展指明了方向。法拉第一生致力于科学事业,勤奋工作,不图虚荣。他获得了许多荣誉和奖章,但他却深深地收藏起来,连最亲近的朋友都未见过。有人问他喜欢不喜欢这些荣誉,他说:“我从来没有为追求这些荣誉而工作。”难怪科学家麦克斯韦评价法拉第说:“法拉第是科学家中最有成效最高尚的典型。”

为何说孟德尔是遗传学始祖

人类很早就知道“种瓜得瓜,种豆得豆”,已经能利用生物繁衍的规律培育动植物良种,而且进一步知道人类近亲结婚会影响后代健康,制定了表兄妹、堂兄妹之间不得结婚的法律。研究这种生物亲子间关系的学问叫遗传学。第一个遗传学家是奥地利的孟德尔(1822~1884年),但他生前不被人理解,死后还蒙受屈辱,直到1900年后才被公认为遗传学始祖。孟德尔从小爱好园艺,虽然因为家庭经济困难没有读完大学就当了修道士,但他的志趣始终在科学上面。开始时,他对“种瓜得瓜,种豆得豆”的生物遗传现象感到好奇和困惑,就在修道院里栽培了许多花木,还挑选了22种大小不同,形状、颜色各异的食用豌豆,把它们杂交,再杂交,并仔细记录“子孙”们的各种特点。经过七年的观察实验,孟德尔总结出生物遗传的两条规律:

第一,当两种不同类型的植物(或动物)杂交时,它们的下一代将全部是一模一样的。他把这叫做统一律。如一株红色花和一株白色花杂交,它们的下一代全是灰色的。第二,当不同植物品种统一的新一代被拿来再交配时,下一代不再是统一的了。它们会发生分离,并按照一定的比例,构成不同的形式。他把这叫做分异律。如把由红花和白花杂交而得到的灰色花互相交配,结果是:在8株后代中,将有2株红色的,2株白色的,4株灰色的。这一代的红色花互相交配得到的将永远是红色的花;这一代的白色花互相交配,得到的将永远是白色的花,但这一代灰色花互相交配,就像前一代灰色花交配的结果一样,仍旧是2红、2白和4灰。所有这些花朵,都将按照孟德尔分异律依次地遗传下去。由于孟德尔的研究方法和结论远远超过当时的科学技术水平,因此他的学术成就得不到社会承认。1865年,孟德尔将他的遗传规律研究成果写成论文《植物杂交试验》发表后,欧美各国科学家都不予理睬。直到他去世了近20年后的1900年,他的理论才被后人重新发现并得到普遍应用。人们为了纪念他,把遗传规律称为孟德尔定律。

量子论是普朗克首创吗

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