第 7 讲 科学革命（ 2 ） 化学与生命科学

本讲参考书 狄博斯《文艺复兴时期的人与自然》， 复旦大学出版社 2000 年出版 玛格纳《生命科学史》，第 4 、 5 、 6 、 7 章，百花文艺出版社 2002 年出版 《科学的历程》第 16 、 17 、 18 章 《自然科学史》第 19 、 20 、 22 章

要目 从炼金术到化学 近代生命科学的诞生 近代科学的一般特征

科学革命的化学论线索 科学革命的数理科学线索：哥白尼－开普勒－ 伽利略－牛顿，自然的数学化与机械自然观 科学革命的技术线索：印刷术－火药－指南针； 实用星盘－第谷的天文仪器；望远镜－显微镜 －温度计 科学革命的化学论－神秘主义线索：自然法术 （ natural magic ）；神秘主义（ occultism ）；数 秘主义（ number mysticism ）。神性和谐，大 宇宙与小宇宙

帕拉塞尔苏斯 (1) 向自然学习而不是向书本学习 炼金术成为理解自然的基础学科，炼金术向医 药化学转变。标志是帕拉塞尔苏斯 特奥弗拉斯特 · 博姆巴斯特 · 冯 · 荷恩海姆（ 1493 － 1541 ）生于瑞士，父亲是来自德国的医生。 1527 年成为巴塞尔大学医学教授。 自负而又傲慢，自称 “ 帕拉塞尔苏斯 ” ，将盖仑 和阿维森纳的著作连同硫磺和硝石一起放在黄 铜盘子里烧掉。被迫离开巴塞尔，成为德奥等 地的游医。 1541 年死于萨尔茨堡。死后著作被大量印刷， 帕拉塞尔苏斯学派活跃起来，与盖伦派作对

帕拉塞尔苏斯（ 2 ） 把炼金术定义成 “ 将不纯净物质变为纯净物质的 技艺 ” ，改变了传统炼金术狭隘的功利目的，而 将炼金术上升为一种哲学行为，一种神学行为。 创世是一个化学提取、分离、升华和结合的过 程，是自然的一种化学展现。 改造亚里士多德元素理论，人体中实际起作用 的三要素：硫、汞、盐（精神、灵魂、身体） 引进矿物质做药物，研究了许多金属的化学反 应，引导人们注意化学对医药学的重要性 发现锌（称之为劣等金属），正式给酒精命名 (alcohol)

帕拉塞尔苏斯（ 3 ） 帕拉塞尔苏斯学派的特点： – 反叛亚里士多德和盖伦的传统，否定体液学 说，主张三要素理论 – 强调观察和实验，反对本本主义 – 重视化学胜过数学，重视实用化的定量，轻 视抽象的几何证明

阿格里科拉 炼金术与矿物冶炼。阿格里科拉（ 1494 － 1555 ），德国医生，受帕拉塞尔苏斯影响对矿 物感兴趣 《论金属》（ 1556 ），精致的插图，完整的采 矿和冶金技术 欧洲有悠久的采矿历史，和相当成熟的采矿冶 炼技术，但由于行业保密和手艺人不识字，采 矿和冶炼术没有文字传世。近代矿物学之父。

赫尔蒙特 从炼金术向化学的过渡 赫尔蒙特（ 1577 － 1644 ），比利时贵族出身， 医学博士 着迷于化学实验，自称 “ 火术哲学家 ” 区分了 “ 空气 ”(air) 与 “ 气体 ” （ gas) ，但当时收集 气体的实验技术尚未成熟，他只能给出粗略的 气体分类。 用实验证明 “ 土源于水 ” 。烧瓶实验。 用实验证明 “ 木源于水 ” 。著名的柳树实验。 开辟了定量研究的思路

波义尔 (1) 波义尔（ 1627 － 1691 ），爱尔兰贵族后代，家 庭富有，先是周游列国， 1644 年回到英国，接 受一大笔遗产。雇胡克为实验助手，胡克替他 制造了抽气机。 1662 年皇家学会成立，成为第一批重要会员。 1668 年移居伦敦，建立了一家私人实验室 1661 年《怀疑的化学家》，开始了近代化学的 历程：脱去实用的改善金属或制备药物的目的， 化学成为哲学的分支，是一门理论科学，是一 种化学论的自然哲学

波义尔（ 2 ） 确立化学元素概念： “ 我所说的元素是指某些原 初的和单纯的即丝毫没混合过的物体，它们不 由别的物体组成，而一切物体由它们所组成， 而且最终分解成它们。 ” 元素不会只有四个或三 个。 区别混合与化合，正确评价 “ 火 ” 作为化学解析 工具的作用，火不是如炼金术所说万能的 燃烧研究。在真空中做燃烧实验，发现空气而 且只是一部分空气对于燃烧是必要的。 他也意识到动物的生命靠空气来维持。可惜他 没有意识到这两种情况本质上是一回事。但胡 克意识到了。

近代生命科学 植物学和动物学归属于博物学 生理学归属于医学 实验生理学传统的建立是近代生命科学 发展的第一个标志

维萨留斯 维萨留斯（ 1514 － 1564 ）比利时世代名医之后， 1533 年进入巴黎大学 盖仑的解剖学支配着当时的巴黎大学课堂，教 授们不屑于亲自动手解剖，维萨留斯亲自解剖 尸体。巴黎大学不授学位 帕多瓦大学聘为教授（ 1537 ） 1543 《论人体构造》七卷，骨骼系统、肌肉系 统、血液系统、神经系统、消化系统、内脏系 统、脑感觉器官。插图丰富，而且精美，提香 的一位高足绘制，今人亦叹为观止。 1544 年离开帕多瓦到西班牙当御医。

血液循环的发现 盖仑的血液理论：肝脏－右心室－静脉潮汐理论， 左心室－肺部－动脉系统－人体的单向吸收理论 维萨留斯发现，左右心室并不相通 西班牙人塞尔维特（ 1511 － 1553 ），维萨留斯的 同学，发现肺循环：血液由右心室经肺动脉进入 肺静脉再流入左心室 塞尔维特以此小循环宣扬唯一神教，批评三位一 体，触犯了新教和天主教的当权派。加尔文将之 烤死。 帕多瓦大学的法布里修斯（ 1537 － 1619 ）发现静 脉内壁的小瓣膜，永远向着心脏的方向打开

哈维 (1) 哈维（ 1578 － 1657 ）英国富农之子 1602 年获帕多瓦大学医学博士，法布里 修斯的学生，伽利略正在任教。当年回 伦敦开业行医，也是培根的私人医生。 1615 年入皇家医学院教书 1616 年公布血液循环理论 “ 我信奉解剖，而不是书本 ”

哈维（ 2 ） 盖仑观点的问题： – 第一，静脉双向潮汐运动； – 第二，动脉的单向吸收； – 第三，静脉通过左右心室之间的小孔输入到动脉。 哈维的实验： – 体内血液的单向流动实验 – 动脉血液不可能吸收实验：每小时的血量相当于人 体体重的三倍 1628 年出版《心血运动论》

显微镜下的新世界 伽利略发现昆虫的复眼 意大利人马尔比基（ 1628 － 1694 ）发现毛细血 管，解释了静脉的血是从哪里来的 荷兰人列文虎克（ 1632 － 1723 ）使用单显微镜 （放大倍率很高的透镜）发现了大量的新生物： 单细胞有机体（原生动物），证实了血液循环， 发现红血球，细菌 胡克 1665 年《显微图》，首创细胞（ cell) 一词

近代科学的一般特征 自然的数学化 研究的方法论化 科学活动的分科分层化

弗兰西斯 · 培根 (1) 弗兰西斯 · 培根（ 1561 － 1626 ）生于英国 一个贵族家庭。 1584 年进入议院， 1603 年成为爵士， 1607 年任副检察长， 1618 年成为大法官， 1621 年被控受贿。 1605 年发表《学术的进展》。知识就是 力量 1620 年出版《新工具》 1625 年出版《新大西岛》

培根（ 2 ） 观察－归纳方法论：首先要不带偏见地 搜集事实；其次是分类和鉴别；最后是 归纳，形成科学研究的金字塔。 缺陷：不重视数学在科学实验中的地位 和作用；很少亲自做实验。 所罗门宫－无形学院（ 1644 ）－皇家学 会（ 1663 ）

笛卡尔 法国人笛卡尔（ 1596 － 1650 ）是哲学家、 数学家、物理学家，体弱多病 1637 年出版《方法谈》，提出了直角坐 标系概念，开创了解析几何；提出了数 学演绎方法论。 1649 年成为瑞典女王克里斯蒂娜的宫廷 哲学家。

方法论 “ 我思故我在 ” 成为唯一不可怀疑的起点 经验重要，但往往并不可靠 物质即广延 惯性原理 涡漩世界图景 机械论（力学论）的世界图景

机械自然观 自然作为认识对象与人作为认识主体相 分离 自然界的数学设计表明这是一个纯粹量 的世界 物理世界的还原论说明 自然界是一架机器，是上帝制造的

科学活动的组织化 实验科学需要大量资金 政府和社会介入科学活动 1560 年意大利物理学家波尔塔（ 1535 － 1615 ）创立 “ 自然秘密研究会 ” ，不久指为巫术团体被取缔 1603 年在罗马成立林琴（ Lincei ，山猫、猞猁）学 院，伽利略为重要成员， 1630 年因赞助人去世而解 散 1657 年佛罗伦萨成立 “ 齐曼托（ Cimento, 实验）学 社 ” ，伽利略的学生托里拆利和维维安尼是发起人。 1667 年赞助人不再赞助，遂解散。

皇家学会（ 1 ） 1640 年代，哥白尼派的牧师威尔金斯（ 1614 － 1672 ） 在伦敦组织 “ 哲学学会 ” 1660 年，建筑师雷恩（ 1632 － 1723 ）倡议成立一个新 的团体，并选威尔金斯为主席，但英王查理二世要求 变成皇家科学组织 1663 年正式成立英国皇家学会， “ 以促进自然知识为宗 旨 ” 1665 年，学会的机会刊物《皇家学会哲学学报〉由学 会秘书、商人奥尔登堡自费出版 整体上体现典型的英国式经验主义风格，是培根精神 的体现；名为皇家学会，实为民间组织

皇家学会（ 2 ） 胡克起草的章程中写道： “ 皇家学会的任务和宗 旨是增进关于自然事物的知识，和一切有用的 技艺、制造业、机械作业、引擎和用实验从事 发明（神学、形而上学、道德政治、文法、修 辞学或者逻辑，则不插手）；是试图恢复现在 失传的这类可用的技艺和发明；是考察古代或 近代任何重要作家在自然界方面、数学方面和 机械方面所发明的，或者记录下来的，或者实 行的一切体系、理论、原理、假说、纲要、历 史和实验；从而编成一个完整而踏实的哲学体 系，来解决自然界的或者技艺所引起的一切现 象，并将事实原因的理智解释记录下来。 ”

官方科学社团 皇家出资建立了格林尼治天文台（ 1675 ），首 任皇家天文学家弗拉姆斯特德（ 1646 － 1719 ） 巴黎科学院（ 1666 ）经路易十四批准成立，提 供经费和津贴，外籍院士惠更斯的思想影响了 法国科学院 1667 － 1672 ，巴黎科学院建成巴黎天文台，由 意大利天文学家卡西尼（ 1625 － 1712 ）主持 柏林科学院（ 1700 ）在莱布尼兹（ 1646 － 1716 ） 的努力下正式成立，自然科学与人文学科并重

作业 结合课堂所讲，简单谈谈近代科学的一 般特征。注意以古代希腊科学做对比。