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科学中的革命-第28部分
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石），绿宝石和水晶也都有此作用。具有类似引力的还有玻璃（尤其是透光和透明的玻
璃），由玻璃或水晶制成的人造宝石，锑玻璃，还有从各种矿石中提炼制成的多种晶石，
以及箭石等。另外，硫磺、香乳脂和由染有各种颜色的虫胶合成的硬的封蜡也有引力作
用。甚至硬树脂，例如雌黄，也有这种作用，当然，它的作用不是很强的；在相对干燥
的天气中，岩盐、白云母石和明矾石则很难产生引力作用，而且，即使产生了其作用也
是很微弱的。
《论磁石》那篇写给“公正的读者”的前言，是对科学革命的原则呼声最高的陈述
之一。作者在其中自豪地说，那些“可靠的实验”和“业已证明了的论点”，优于“一
般的哲学家们的那些可能的猜测和看法。”在这里，吉伯谈到了“我们的哲学…来目…
对事物孜孜不倦的观察，”他还谈到了“真实的证明和……显然意义明确的实验，”以
及“（明显地使每一种哲学繁荣的）大量的实验和发现。”他还描述了进行哲学探讨的
正确方法，凭借这种正确的探讨，人们的认识才有了从“不难理解的问题”到“更为值
得注意的其他问题”以至最终到“有关地球的那些隐匿的最为神秘的问题”这样的不断
发展，从而“了解到那些问题的起因，而这些问题，或是由于古代人的无知，或是由于
现代人的疏忽，因而未被认识到并被漏掉了”（fol．ii）。
吉伯作了经验方面的记录；他最终也发明了一些理论并构想出了一些假说。吉伯本
人最重要的科学见解就是：地球本身是一个大磁石，它有南北两个磁极。他断定，他已
经从实验上说明了，完全呈球状且有两极的天然磁石会绕轴自转，他因此得出结论说，
地球肯定要进行自转，正如哥白尼已经告诉人们的那样。不过，吉伯对地球的公转没有
多大的兴趣，因为对他来讲，这是一个与磁性无关的问题嫩此而言，他不算是一位哥白
尼主义者。
人们会注意到，在吉伯的纲领中，《论磁石》的主题并非总是十分详细地贯穿始终
的，尽管这样，他认为一门新的科学即将出现这一明确断言的重要性并没有因此而减小。
像开普勒一样，吉伯也生活在一个过渡的时代，所以，看到“吉伯的大话和浮夸虽不可
取，但他却是位温和的逍遥派学者，而且从不进行他所批判的那些剽窃活动”（海尔布
伦1976，169），我们也就不会惊讶不已了。虽然海尔布伦非常恰当地拒绝承认“吉伯是
位革命英雄”，而且不愿相信他的“文艺复兴式的夸夸其谈是真实的，”但他还是盛赞
吉伯出版了“一本最早的有关地球物理学的一个特别分支的专著，”一本“首先发表的
有关大量相互联系且得到了再次证明的实验报告。”
然而，尽管吉伯有革命热情，但他并未创建一门新的科学。当时的迹象和以后半个
多世纪发表的磁学方面的著作，都没有表明这一学科发生了剧烈的变比。他在电引力这
一新兴的研究课题方面的著述，也未能使科学家们建立起一门新的物理学的分支学科；
只是到了下一个世纪才出现了这一学科。由此看来，吉伯的工作未能通过鉴别科学革命
的前两项检验，科学家和史学家也都未设想科学中有过一场吉伯革命。所以，虽然吉伯
确实是位富有革命精神的人，但他至多只是引起了一场论著中的革命。毋庸置疑，他的
《论磁石》包含着革命的种子，但它毕竟没有引发一场革命。
纵然吉伯没有引起或发动一场革命，他的工作仍可谓是以后所进行的一场革命的一
种征兆或预示。在以后的那场革命中，科学从一门主要是哲学和抽象的学科逐渐变成了
一门以经验、以那种通过实验直接对大自然提出问题而获得的特殊经验为基础的科学。
伽利略富有革命性的科学
比任何人都先提倡新的实验科学技术的科学家，就是伽利略。伽利略的科学纲领像
开普勒的纲领一样，确实是富有革命性的，而且，它还包含了有可能会潜在地影响所有
科学的方法和结果，从这一点来讲，它有着更为重要的意义。与开普勒不同，伽利略的
著作广为流传（并被译成了别的语言），而且，他的著作对他那个时代的科学家和科学
思想产生了巨大的影响。这种影响甚至随着对他进行的著名的审讯和定罪而扩大了。
似利略做出了大量发现，不过，他的革命活动主要在以下这四个独特的领域著称于
世，即望远镜天文学，运动原理和运动规律，数学与经验的关系的模式，以及实验科学
或实验法科学。（有人可能会十分恰当地举出一些例子来说明，伽利略在另一个领域也
很著名，这第五个领域就是科学哲学，然而，伽利略在这方面颇具革命特征的思想，都
包含在实验科学和数学与经验的关系方面了。〕
许多证据都可以证明伽利略在运动学领域进行了富有革命性的工作。而且，17世纪
中叶那些物理学著作的编、撰者们——克里斯蒂安·惠更斯，约翰·沃利斯，罗伯特·
胡克，伊萨克·牛顿——都承认并使用了伽利略的那些定律和原理。至少在两个世纪中，
许多科学史家和科学哲学家都在为伽利略革命而欢呼。此外，长期以来，物理学家和其
他领域的科学家们一直认为伽利略是位革命英雄，甚至夸大他的作用，以致于把他说成
是现代科学和科学方法或实验方法的创始人，是牛顿前两个运动定律的发现者。简而言
之，伽利略似乎轻而易举地通过了鉴别是否已经引起的一场科学革命的所有检验。
伽利略首次公开展示他的富有革命性的科学是在161O年，当时，他发表了用望远镜
探索天空所取得的最初一部分成果。在本书第1章中我曾谈到过伽利略对天空的看法的转
变过程，即从个人的观察经验到得出理智的结论的转变过程。他用类推原理和物理光学
说明，月球表面也像地球一样，峭壁林立，起伏不平。他发现，地球使月球生辉发亮。
他看到木星系统有四个卫星，金星有位相变化。他的望远镜不仅展示了有关太阳、地球
以及行星这些以前已为人知的天体的一些新的消息，而且在可视的范围内向人们展现出
了用肉眼从未看到过的大量的恒星（和卫星）。
伽利略的发现，以及其他人的发现，首次向所有人说明了天空是什么样。金星的位
相，如果与行星的表现尺寸联系起来，就能证明金星轨道所环绕的是太阳而不是地球，
并由此证明托勒密是错的。所有这些发现都是与哥白尼的这一命题相一致的：地球只不
过是另一个行星；也就是说，所有的发现表明，地球更像是个行星而不像是与行星不同
的东西。伽利略因此立即证明，他业已说明了哥白尼体系的正确性（尽管事实是，他的
发现与第谷·布拉赫的体系也是十分相容的，而在第谷·布拉赫的体系中，地球仍被看
作是位于中心，其他行星环绕着太阳，太阳则围绕着地球循环运动）。
这些发现使观测天文学发生了革命性转变，并且从根本上使哥白尼天文学讨论的层
次发生了变化。在1610年以前，哥白尼体系可能看起来是一种思想实验，一种假设的计
算系统，对那些否认地球看上去像是一颗行星（即我们认为是闪耀着极为灿烂的光芒的
星球）的人来讲，它是某种在哲学上荒诞不经的东西。在1610年革命发生并产生了成果
后，科学家能够（并且确实）证明，地球与其他行星实在相似，而且理应有同样的运动。
哥白尼非常正确地指出，地球只不过是“另一颗行星”。要想否认这种新的在经验上得
到了修正的哥白尼学说，只有拒绝用望远镜去观察，或者断言，通过望远镜所看到的肯
定是一种光学假象或是望远镜的透镜所产生的一种畸变，而不是行星的真面目。一些非
常明智的哲学家都采取了这一态度，这一事实表明，在当时，以经验证据为基础来认识
大自然是一种多么激进多么富有创新性之举。
伽利略在其中引起革命性变化的第二个领域就是运动学。这一课题一直被认为是自
然哲学的中心；所以，在其《两种新科学》（1638）第三天对话的开场白中，伽利略夸
耀说，他正在引进“一门有关一个极为古老课题的崭新的学科”（伽利略1674，147）。
也许，许多有关运动的新定律和新原理都应归功于伽利略。他发现了摆的等时性——当
一个自由摆动的摆沿弧线运动所经过的弧的长度越来越短时，它的运动速度也会减慢，
但它完成每次摆动的全程所需要的时间却（总是）保持不变。他通过激动人心的实验证
明，在空气中，重量不同的物体下降的速度几乎是相同的，而并不（像以前亚里士多德
以及今天未受过物理学教育的大部分人仍然认为的那样提与物体的重量成比例的。他发
现，自由降落是匀加速运动的一种情况，在这种情况下，运动速度随着时间的持续而增
加，运动的距离与时间的平方成正比。他提出了矢量速度的独立性原理，并采用了矢量
速度组合（合成）法，他运用这一原理来解决抛射体的轨道问题：他发现，这种运动的
路线是一条抛物线。因此，他指出，当大炮的炮简与地平线成45。倾角时，大炮的射程
最远。
在对抛射体的抛物路线所作的分析中，伽利略勾画出了惯性运动原理形成初期的情
况。一系列相继得到了改造的概念导致了牛顿1687年的惯性定律，显然，其中第一个概
念就是伽利略提出来的。不过必须要记住的是，伽利略主要是从运动学角度来分析运动
的。也就是说，尽管伽利略的讨论有一些或包含着一些力的作用问题，但他既没有尝试
去找出引起（或导致）运动的力，也不曾试图去发现作用力与运动之间严格的数学关系。
伽利略的第三个贡献是在数学领域。现代科学，尤其是物理学，其特征就是用数学
来表述其最高原理和定律。到了17世纪，科学的这一特征开始显示出了重要意义，而且，
这种特征的重要性在牛顿的《自然哲学的数学原理》（即《原理》）出版时到达了第一
个高峰。从伽利略在《两种新科学》第三天对“自然加速运动”的讨论里，我们可以看
到伽利略方法论具有革命性的一面。伽利略在提出这一话题时解释说，假设任何一种运
动并从数学上说明其本质，这种做法（就像以前经常做的那样）是完全合理的。不过，
他愿遵循另一种方针，亦即“找出并阐明与大自然所进行的那种运动［加速运动烬可能
完全一致的定义。”在考虑“在某一高度静止不同的”石头是怎样下落之后，他得出结
论说，“新增值的速度”的连续获得，是由“最简单和最明显的规律导致的”（伽利略
1974，153…154），这就是说，这种增值总是以同样的比率持续进行的。因此，（a）在
下落的每一连续相等的特定距离内，或（b）在所消逝的每一连续相等的时间间隔内，速
度的增加肯定总是相等的。伽利略出于逻辑上的理由对等距规则不予考虑，转而着手阐
述等时规则的各种数学推论，其中有这样一个结论：在匀加速运动中，“物�
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