1660年11月28日, 倫敦格雷欣學院28歲的天文學教授克里斯多福·雷恩在每周的自由講座上發表了演講,這番演講使他一舉成名。
隨後,雷恩與11名聽眾決定成立一個「旨在促進物理-數學實驗知識的學會」,定期相聚,一起做實驗、討論最新的科學發現。
學會列出了一份願意並適合參加學會的40人名單,開啟了邀請入會的行動。功夫不負有心人,當時許多重要的思想家都加入學會了。
早期入會的有古文物研究者伊萊亞斯·阿什莫爾、數學家艾薩克·巴羅、化學家玻意耳等。
他們甚至還得到了國王查理二世的支持,國王授予了特許狀,該組織也更名為倫敦皇家自然知識促進學會。
皇家學會是風行歐洲的科學革命帶來的新思維方式的產物。自然哲學家不想再盲目接受那些古典時代形成的、已被普遍接受的理論。
新一代的科學思想家們想要找到眼見為實的證據,而皇家學會的座右銘就是「ius in verba」,即「不人云亦云」。
《啟蒙時代》
[英] 漢娜·韋斯特萊克 編著
定價:65.00
中國畫報出版社
出版時間:2021.5
皇家學會的第一次會議討論的議題之一是玻璃管道中的水的特性。在討論中,年輕的助理研究員羅伯特·胡克顯得卓爾不群。
胡克的知識水平必定給與會者留下了深刻印象,因為七個月後,他被任命為學會的實驗負責人。
和同時代其他科學家一樣,胡克也是博學多藝者,對科學和哲學各學科均有興趣。他因用顯微鏡做實驗而最為世人所知。他是最早用最新的顯微鏡技術觀察自然界且有重大發現的科學家之一。
他發現,植物的結構與蜂房巢室相似,於是就發明了「細胞」這個生物學術語。
在1665年出版的摺疊式插頁的《顯微製圖》中,他給跳蚤、虱子等昆蟲繪了圖,向我們完美地展示了那個令人嘖嘖稱奇的微生物世界,讀者無不嘆為觀止。
胡克還利用顯微鏡研究化石,得出的結論是,化石上的東西是浸泡在礦化水中的生物體石化的遺體或遺蹟。他認為,化石很有可能呈現的是現在已滅絕的、達爾文進化論中早期階段的生物。
在啟蒙時代, 並非所有的科學思想都產生於皇家學會。瑞典烏普薩拉大學動物學家卡爾·林耐對自然界的生物提出了一種新的分類體系。
1735年,他出版了具有里程碑意義的著作——第一版《自然系統》,把自然系統分為三類:動物、植物、礦物,然後再依其標本特徵細分。
林耐對這部著作不斷修訂完善,1758年出版了第十版。在第十版中,他提出了雙名命名法,給每個物種定下了正式的拉丁文名字,名稱由兩部分組成:一為屬名,一為種名,如鶇科中的烏鶇、貓科中的熱帶草原貓。
胡可和林耐等人的科學成就不可能是靠單打獨鬥取得的。艾薩克·牛頓爵士就與皇家學會的其他成員保持密切的合作,他自稱:「如果說我看得比別人更遠些,那是因為我站在巨人的肩膀上。」
而到了18世紀,不少人又站到了牛頓的肩膀上,運用牛頓關於經典力學的開創性研究成果並進一步完善、提升。
這些站在牛頓肩膀上的人當中就有瑞士數學家丹尼爾·伯努利,在牛頓寫下《自然哲學的數學原理》時,他還沒有出生。
伯努利年輕時即如饑似渴地閱讀牛頓的著作,並將其運用到氣體和流體問題的數學研究中。
他研究了血液流動問題,用一小段細管刺穿血管,發現血壓不同,血液流速就不同。於是就有了測量血壓的有效方法,即把尖玻璃管刺進病人的動脈中。伯努利還做了關于振動的實驗,列出了振動弦及物體的振動頻率與和聲之間的關係的方程式。
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1666年,即倫敦的皇家學會成立後的第六年,法國國王路易十四也成立了學術機構——皇家科學院。
此後,由王室贊助成立的學術機構如雨後春筍般出現,學術中心越來越多:1700年在柏林成立的柏林學會、1724年在聖彼得堡成立的聖彼得堡學會、1739年在斯德哥爾摩成立的瑞典皇家自然科學學會,等等。
此外,在整個歐洲,還出現了70餘家規模稍小些的學會,其中包括位於伯明罕的著名的月社。
這些學術機構的任務之一就是發布成員的研究成果,將知識向更多的受眾傳播。
羅伯特·胡克的《顯微製圖》和艾薩克·牛頓的《自然哲學的數學原理》都是由皇家學會以專著的形式發布的,而大多數研究成果是通過季刊《皇家學會哲學學報》發布的。
不過,學會、科學院學報的數量和質量還是有高下之分的。法蘭西皇家科學院就以成果發布拖沓而聞名,學報的上下卷之間常常延誤,甚至延宕數年之久。曾經出現過延誤七年之久者,以至於到了論文刊發的那一天,作者的回憶錄也出版了。
如果學會/科學院不支持出版,科學家們就得自己掏錢出書,或向朋友化緣——如果沒有他人的慷慨解囊,林耐的《自然系統》和拉格朗日的《分析力學》就不會面世。
學會/科學院會把剩餘的款項拿出一部分,用於出版獨立的期刊。這些期刊的出版者意識到大眾也有閱讀科學著作的強烈需求。大多數獨立期刊把他們的目標讀者定位為研究的評論者、學習者及翻譯者。
有一些作者並不是致力於最前沿的研究,而是致力於向更多的人普及科學知識。1686年,伯納德·豐特奈爾出版了《關於多重世界的對話》一書,這是第一部面向大眾的科普讀物。
豐特奈爾在書中重點介紹了哥白尼的成果(距哥白尼首次公布他的理論已過去差不多150年),但採用了哲學家與貴族對話的方式展現哥白尼的理論。豐特奈爾用的是法國方言而不是拉丁雅言寫的。他希望婦女也能讀懂這部書。
1737年,弗朗西斯科·阿爾加羅蒂的《寫給婦女看的牛頓理論》即是專門為這個群體的讀者而寫,首版即大受歡迎。
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由於人類都會驚詫於頭頂的星空,那些最為流行的科學著作中,有一些就是致力於探索浩瀚宇宙的秘密的。
由於望遠鏡功能更強、更精準,啟蒙時代可以說是觀測太陽系和太陽系之外的廣闊宇宙的黃金時代。
占星術讓位於天文學的科學解釋:前者是人們普遍認為天體的位置和運動可以預示未來的知識體系,而後者則是觀測者用以解釋夜空中的星體的運動和軌跡的學問。
威廉·赫歇爾是新一代天文學家中的一員,1781年3月13日夜,他在觀測星空、尋找雙星時,看到了一顆不同的星體,在經過多次觀測並標出軌道後,他發現這是一顆不為時人所知的行星。
這是用望遠鏡發現的第一顆行星,擴大了太陽系的範圍。
身在倫敦的赫歇爾把這顆新行星命名為「喬治之星」,以此向英王喬治三世致敬。但在法國,這顆新行星被命名為赫歇爾星,因為法國人認為以英國國王之名為星體命名,恐遭物議。赫歇爾去世後,這顆行星才被命名為天王星。
與遙遠的天王星相比,金星是夜空中最耀眼的星星,人類只要能看到它,就知道它的存在。但直到1761年,羅蒙諾索夫才首次發現金星凌日時的光暈。羅蒙諾索夫的結論是,這是日光的折射,這表明金星有自己的大氣層。
1705年,愛德蒙·哈雷繪出了一顆特別耀眼的彗星在夜空中的軌跡,結合歷史上的觀測記錄,得出的結論是這顆彗星的軌道是固定的,並推導出這些彗星將每70年出現一次。
哈雷還繪出了恆星的位置,並將其與古代的星圖進行比較,得出的結論是:恆星也在運動。
通過對恆星光行差(運動的觀測者觀察到光的方向與同一時間同一地點靜止的觀測者觀察到的方向有偏差)的深入研究,布拉得雷對光速進行了估算,估算的結果與準確值相差不大,而約翰·米歇爾則從理論上證明了連光也無法逃逸的暗星的存在,這是黑洞理論的先聲。
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哥白尼和牛頓為一個世紀的天文學和物理學的發展奠定了基礎,但當啟蒙運動開啟時,對化學的研究一開始卻是落後的。
很多人仍相信鍊金術,不能理解物體的性質,認為物體是由土、水、氣、火四種元素構成的理論仍很流行。
事情的變化始自分離元素的實驗,而元素的分離形成了後來的周期表。從1735年發現的鐵元素和鉑元素到1797年發現的釩元素,在18世紀,共有21種元素被發現。
但真正開啟化學革命的是關於燃燒的問題。之前的科學家認為,物體之所以能被燃燒,是因為物體中含有一種被稱為「燃素」的可燃性材料。
但拉瓦錫根據新發現的氧元素提出了一種全新的理論,經過數年的激烈爭論,終於取代了燃素說。拉瓦錫還通過新的化學命名系統和元素表重新組織了化學世界。
整個18世紀,科學家們都在探索電荷現象,其中最著名的是美國建國之父之一的富蘭克林在電閃雷鳴之時放飛風箏,以此進行他的實驗。
1800年,伏打展示了用鋅銅交疊堆成的伏打電堆,用於生成電流,這是世界上第一個電池。
伏打電堆可用於電解、分離化學製品,從而使得更多的元素得以被發現。在20年後,伏打電堆還被改裝成了電動機。
啟蒙運動之初和啟蒙運動末期的人們對世界的理解很不一樣。經過150多年的發展,科學研究已從博學者研究的自然哲學變為包括生物學、化學、物理學在內的多個不同學科。
化學革命開啟了,太陽系「變大」了,牛頓的定律被超越了,自然界可以用顯微鏡觀察了。
日後科學技術的快速發展和科學發現——如電氣時代、進化論、黑洞理論等,無不肇基於此。
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