古希腊的冶铜技术是从西亚传入的。克里特岛在公元前3000年已进入金石并用时期,青铜与黄金已开始被用作兵器与装饰品。希腊半岛到公元前2600年左右才开始出现铜器。青铜器的使用大约开始于公元前1900年左右。
毕达哥拉斯
对古希腊文学做出杰出贡献的另一位科学家毕达哥拉斯,他于公元前582年出生于萨摩斯,他也是泰勒斯的学生,曾游学埃及,最后定居于克罗多尼城。
提起毕达哥拉斯,很多读者都很熟悉,如我们在数学中提及的勾股弦定理,也称之为毕达哥拉斯定理。在天文学方面,他也做出了卓越的成绩。
毕达哥拉斯认为,世界的本原既不是火,也不是水,而是数。数就是一切存在由之构成的原则,就是一切存在由之构成的物质。他发现:
如果某一定长的弦所发生的乐音为1的话,那么要发出5的乐音,就要将它的长度减为2/3;而高八度的i,则弦长为原来的1/2。总之,按照一定比例的弦长,才能发出和谐完美富于乐感的乐音。
同时,他还发现,10=1+2+3+4,因而认定10是最完美的数字。由此出发,他建立了他的宇宙理论。
他认为,各行星与地球间距离也是符合音乐要求的比例的,从而奏出“天体音乐”。他认为,天上运动发光体必然是10个。
但是,当时只可以看到太阳、月亮、水星、金星、火星、天王星、木星、土星和地球等9个发光体,他们便断定必然还存在一个看不见的“对地星”。
毕达哥拉斯还认为:地球是个球体,在不停地运动,但不是围绕自己的轴心,而是围绕空间中固定的一点转动。与“对地星”相平衡,如同系在绳子一端的石块一样转。
他还认为,空间中那固定的一点有一个中央火,这里是宇宙的祭坛,是人永远也看不见的。毕达哥拉斯还正确地解释了月亮发光的原因:那是反射日光得来的。
毕达哥达斯在天文学上有着不可磨灭的贡献,但遗憾的是,他的闪光的自然科学思想被他的“数的唯心主义”窒息了,这显然是比泰勒斯后退了。
阿那克萨哥拉
毕达哥拉斯之后的另一位科学领袖阿那克萨哥拉生于公元前500年,他在雅典的知识界做了近30年的领袖人物,可到了最后,他穷得连生活都不能维持。这是为什么呢?
原来,当时雅典还是一个神灵崇拜的城市,大多数市民都相信太阳和月亮是神明之物,任何人不准亵渎它。
而阿那克萨哥拉却告诉人们:太阳和月亮都是土和石头做的,并没有任何神灵在其上,它和我们居住的地球一样,有高山大川,有悬崖峭壁。
他的说法无疑是亵渎神明,更何况他还经常诋毁人人颂扬的神迹呢!于是,雅典的执政者无法容忍他的狂妄行为,把他抓了起来关进监狱,并定成死罪。
70多岁的阿那克萨哥拉在迷信和科学的斗争中成了牺牲品,所幸,他被一位著名的学者救了出来。他只好逃离雅典,隐居到外地,在困苦中悄然死去。
阿那克萨哥拉的主要成就在于他朴素的、唯物的解释世界和宇宙的许多现象。他认为,天地万物之所以运动,是因为宇宙间有一种“灵智”存在,为灵智所驱动的万物,是永远不灭的。
宇宙间为灵智所驱动的是无数极细微的物质,这些物质由自身内部的力量相互结合起来,于是造成了我们看到的世界。
他的这些理论虽然并没有实验做依据,但却粗糙地描述了一个真实的客观世界,难怪有人称他的理论是现代原子论的古代先驱。
阿那克萨哥拉还认为:太阳、月亮和星辰都是由原始地球在急剧旋转中抛射出来的。这种说法虽然比较荒谬,但在他那个时代提出,已是很不容易了。
他还天才地解释了月食的成因。他认为月食是由于月亮进入地球影子里而产生的;月亮和地球一样有高山和深谷。
如果我们想一想在两千多年前,既没有望远镜甚至连简单的观察仪器都没有,而能得出许多结论来,我们就知道这一切是多么不容易,是怎样的一笔历史财富了。
宇宙漩涡说
还有一种学说在这里值得一提,即宇宙形成的漩涡说,提出这个学说的是原子论的创立者、希腊学者留基波(公元前500—前440年)。
据说有一天,他和妻子在家里用筛子筛稻谷,我们知道,当你把筛子边筛边转的时候,轻的瘪谷就会筛到最外层,而石子等比较重的东西就会留在中间,四周是饱满的稻谷。这就形成像水在湍急时的漩涡一样。
留基波看到这种情形后,便停止了工作。他妻子不解地问:“你这是怎么了?”
“你说为什么这稻谷中的杂物会自动分开,难道这里面包含着什么道理?”
留基波的妻子不满地说:“如果稻谷中的杂物分不开,我要你在这儿穷忙活什么。你还是学者呢,难道连这点基本原理都不懂?”
“你说说看。”留基波想从妻子的眼里找到答案。
妻子蔑视地看了他一眼说道:“你一使劲旋转的时候,瘪谷比稻谷轻,所以它跑到最外层;石子最重,所以它留在中间;而稻谷介于两者之间,所以在中间。”
妻子的这一番话等于没讲,这是谁都知道的基本常识。但留基波从妻子的话里受到极大的启发,他把“稻谷理论”运用到“原子理论”、“宇宙理论”中,并提出建设性的理论。
他认为:“原子开始时在广阔无垠的虚空中彼此结合起来,它们聚集在一起,形成一个独一无二的大漩涡。
在这个漩涡中它们互相冲撞,朝着各个方向转动,于是彼此分开,相似的物体就跑到一起来了。
由于为数众多,不能保持均衡,最轻的物体就像过了筛似的被抛到外层的虚空中,而其余的就留在中心,更紧密地结合起来,成了最初的一团球形的东西。”
他还认为:至于星辰,那是有些物体粘在一起,形成紧密的一团,最初是泥泞而潮湿的,后来干了,就卷入整个大漩涡中,然后燃烧起来,就产生了星辰。
“正如世界有产生一样,世界也有成长、衰落和毁灭,这是遵循着一种必然性。”
在留基波看来,无限广阔的虚空中有无数个世界,这些世界有生有灭而宇宙长存。这也是原子论的合乎逻辑的推广。
而唯心主义理念论者柏拉图的学生欧多克索(公元前408年—公元前355年)却用几何学来研究天象,从而第一个建立了宇宙的几何模型。
他的这个模型是以地球为中心的壳层球模型。在这个模型中,地球是宇宙的中心,日、月、五大行星和恒星分别附着一些同心透明球形壳层之上,围绕地球而旋转。
但这个模型说明不了行星的不规则运动以及日月运行运动的变化。为此,欧多克索构成了一个相当复杂的运动体系。
他的这一体系虽然能够解释日月食等一些现象,但对于行星和日月食运动的变化的解释很不成功。
集大成的亚里士多德
唯心论代表人物柏拉图的另一位有成就的弟子亚里士多德,是希腊科学家中对后世影响最大的人物。
亚里士多德集雅典学派之大成,融学识于一身,使以后的一个历史时代的知识文化与他的名字联系在一起,并成为以后几百年文化发展的奠基者。
亚里士多德于公元前384年生于色雷斯的斯塔齐拉。公元前367年迁居雅典,成为柏拉图学派的积极参加者。
他虽然是柏拉图的学生,而且是备受柏拉图称赞的学生,但他却抛弃了柏拉图的唯心的理念论,并予以严厉的批判。他曾说过:“柏拉图是可爱的,但真理更可爱。”
他一生中留下许多著作,在科学的各个领域中,都有奠基性的成就。无论是在天文学方面、物理学方面、生物学方面、动物学方面,还是在哲学方面,他的学说都标志着科学的重大进步。
亚里士多德把科学分为下面几种:
1.理论的科学(数学科学、自然科学及被称为形而上学的第一哲学);2.实践的科学(伦理学、政治学、经济学、战略学、修辞学);3.创造的科学,即诗学。
4.“分析学”或逻辑学是一切科学的工具。
亚里士多德最早研究遗传学和进化论,通过对动物分类学的研究,提出鲸鱼不是鱼的主张。他还亲自观察和解剖过500种不同的动物,他的见解有其独到之处。
亚里士多德同意地球是球形的说法,并用日食、月食来论证。对后世影响最大的是他的天文学说。
他极力主张地球中心说(地心说),反对太阳中心说(日心说)。以后的托勒密对他的这个错误理论进行了研究论证,给天文学带来了混乱。
由于教会的利用和他论证的精密,使这个错误理论在欧洲史上流传千年之久,并一直占据统治地位。直至19世纪,由于恒星视差的发现,才彻底推翻了亚里士多德的理论。当然这是后话。暂且不提。
亚里士多德还主张,构成世界万物的基本物质是土、水、空气和火四种元素,这四个属性的不同组合表明元素的改变。
例如干冷的土加湿则成水,比较重的土和水下沉而成地球,比较轻的气与火上升则为宇宙,而地球则是宇宙的中心。
亚里士多德的才华和学识逐渐引起了人们的注意。公元前347年,他离开雅典去马其顿王国成为太子亚历山大的老师。
后来亚历山大登上王位,他才回到雅典。这时的他已经50岁了,但他流传千古的全部著作一部也未问世。
天文学家之林
在那些观测天文学家中,最值得一说的是阿里斯塔克斯、厄拉多塞和喜帕恰斯。
阿里斯塔克斯(公元前310—前230年)生于爱琴海中的萨摩斯岛,曾就学于雅典学园。他不但是一个精细的观察者,而且还是一位天才的理论家。
他对宇宙的看法与众不同。他认为太阳和恒星都是不动的,地球和行星围绕着太阳旋转,地球又绕自己的轴每天自转一周。
他还认为,我们在地球上看不出恒星相对位置的变化,是因为恒星与地球的距离比起地球运动的轨道大得多的缘故。
阿里斯塔克斯的这种理论与后来的哥白尼的太阳中心说已十分接近。但是他不但不被人所理解,并且当即就认为是渎神,因此他受到了控告。
阿里斯塔克斯还有一项历史性的贡献,就是运用几何论证法测定太阳和月球对地球的近似比值。这个方法在理论上很巧妙,但由于仪器和其他因素的限制,测出的数据不够准确。现在我们来介绍这一方法。
这一方法是,设太阳、地球、月亮为S、E、M,在月亮正好是半圆时,此时太阳光线直射到月亮上,那么此时的∠EMS=90°,那么△SME是直角三角形。
这时,阿里斯塔克斯又利用仪器测得∠MES为87°,再用正弦函数,即可算出太阳到地球(即ES)和地球到月亮(即EM)的比值。他算出的结果是ES∶EM≈18—20之间。
比值算出后,如果已知月地距离EM,那么MS也就得出。这个方法的原理是如此简明,所以直到1800年还在为天文学家所用。
阿里斯塔克斯算出的结果和现代精确的结果相比,相差很大,但他的开创性的工作是很有意义的,他为后来者奠定了牢固的基础。
在他之后,哲学家、诗人、天文学家厄拉多塞对天文学的发展也作出了重大贡献。
厄拉多塞(公元前275—前195年)生于利比亚。曾就学于亚历山大、雅典等城市,他是阿基米德的朋友。在公元前225年担任亚历山大图书馆的馆长。
厄拉多塞在担任馆长期间,在学院的走廊里装上用来做天文观测的浑仪。其中有一个用来演示黄道(地绕日每年运动的平面)和赤道(赤道平面)的相交情况。
他最杰出的成就就是测量地球的周长,这个测量的方法极其简单,但得出的结果却很精确。
他选择了纬度不同的两个城市,一个是埃及的塞恩,另一个是亚历山大城。夏至这一天,他和助手分别同时在两个城市测量太阳的角度。
当天在塞恩,阳光直射入井底;而在亚历山大城,这个角度为7.2°。
厄拉多塞明白,这个角就同两城的纬度之差相对应。
于是他断言:地球的周长就等于塞恩和亚历山大城的距离(5000)乘上360°/7.2°,求得地球周长是25万希腊里。
而25万希腊里折成公制即是39600公里,同现在的40000公里相差无几,这真是令人惊叹不已。
在厄拉多塞之后一百多年,又出现了一位被誉为“天文学之父”的伟大科学家。他就是喜帕恰斯。
喜帕恰斯(公元前190—前125年)生于毕迪尼亚,他是古希腊著名的天文学家、地理学家、数学家。他曾长期在罗得岛上进行天文观测。可惜他的许多重要著作已遗失。
这位天文学家之父,为方位天文学奠定了稳固的基础。他从古代观测的研究中得出四季长短不等的结论。
他还用视差法,求出月地距离。就是在月食时用月球的视直径和地球影子的直径相比较,从而运用三角形方法计算出月地距离。
喜帕恰斯还把几个世纪内太阳和月亮的运动编成精密的数学表,用这些表来推算月食和日食。这个工作是以前许多代学者曾经努力,但没能取得成功的。
他还为了测量的需要,创造了当时完全不知道的三角学,甚至球面三角学。
大约在公元前130年左右,有一颗新星爆发,这件事促使了喜帕恰斯编造了西方历史上第一个记载恒星的星表。
他对这些恒星在天球上的位置做了精密的测量,目的是将来有奇异的天象出现时,能够确定其位置,同时也能发现恒星间的相对的运动。
事实上他的确通过这一工作发现了恒星运动。喜帕恰斯制成的这个星表共包含1025颗星,记载了恒星在星座间的分布和它们的亮度。他的后继者托勒密把它抄写在自己的著作里。
喜帕恰斯不愧为知识上的巨人,他还发现以经纬度测定地球上地点的方法和由极点向赤道面投影的制图法。他将前人的观测和自己的星表相比较,又发现了分点岁差。
他指出,这种岁差是由于黄道和赤道的交点缓慢移动所产生的。
喜帕恰斯给后代留下了大量的行星观测资料和对各个行星的观测数据表,可以说,这是天文界不可多得的宝贵财富。但遗憾的是他一方面奠定了天文学基础,另一方面又为地心说开辟了道路。
他认为,地球是宇宙的中心,日月星辰等每一个天体都有一个轨道,即“本轮”上运动,而这轨道又在一个更大的轨道即“均轮”上围绕地球运动。
喜帕恰斯的这种错误理论指导着从托勒密(后面将要说到)到第谷的许多杰出天文学家的工作,统治天文学界达1600年之久。
所以在天文学之父的喜帕恰斯身上,我们可以看到双向性结局,这也许是古代天文学上致命的弱点。
古希腊在天文学上成绩巨大,与其他文明古国相比,它的理论性最强,体系也最为完整、科学,方法上也达到了古代的高峰,它的影响也是具有深远意义的。
科学死了吗
古希腊人数百年间在科学文化上所取得的成就是巨大的。他们更加注重理论思维,更加注重对自然界的理论性的探索和严密的逻辑推理。
由于人们理智地对待世界,这有利于使人们关于自然界的知识系统化,形成理论体系。即使是原始的、粗浅的,甚至是包含着许多谬误的理论体系,对自然科学的发展来说都是十分重要的。