科學(xué)和科學(xué)家的故事

喬木

大觀園是哪里來(lái)的

科學(xué)在今天簡(jiǎn)直是座大觀園。一來(lái)是太復(fù)雜了，東也是科學(xué)，西也是科學(xué)；二來(lái)也太新奇了，人們提到科學(xué)，慣常是拿它跟常識(shí)對(duì)立起來(lái)，看見(jiàn)它是高不可攀。就是這么一來(lái)二去的，廣大的青年就不免做了劉老老，覺(jué)得科學(xué)真是一種難于接近的東西，科學(xué)家真是一種難于接近的人物。事實(shí)果然是這樣的么？

科學(xué)在今天當(dāng)然跟常識(shí)之間有一段不小的距離?？茖W(xué)是一種客觀地、而常識(shí)卻多少是帶有本質(zhì)、事物的抽象規(guī)律的學(xué)習(xí)，而常識(shí)卻多少是帶有主觀的，粗枝大業(yè)只鱗片爪的，常常滿足于現(xiàn)象的。但是這也只在今天是這樣吧了。遠(yuǎn)古的時(shí)候人們就沒(méi)有這種常識(shí)分離出來(lái)的科學(xué)。是的，那時(shí)候他們有的多迷信，但是他們能完全迷信么？誰(shuí)要活著誰(shuí)就請(qǐng)看客觀的真理，所以剛剛發(fā)明了生產(chǎn)方法的原始人也就是有了科學(xué)知識(shí)的萌芽?？茖W(xué)的獨(dú)立跟蹤那些唯心論的發(fā)生同樣是精神勞動(dòng)和肉體勞動(dòng)離了婚以后的事?？茖W(xué)獨(dú)立的當(dāng)初自然也沒(méi)有今天這樣的五花八門(mén)。實(shí)際上科學(xué)已經(jīng)跑了幾千年的遠(yuǎn)路，近幾百年它更是選了條件，所以雖說(shuō)今天的科學(xué)里也有許多東西，還是并不科學(xué)的常識(shí)，雖說(shuō)今天的常識(shí)里面也有許多東西實(shí)在已是不折不扣的科學(xué)了，要拿常識(shí)比起科學(xué)來(lái)或是拿群眾比起科學(xué)家來(lái)，就簡(jiǎn)直成了烏鴉！不過(guò)話說(shuō)回來(lái)，這也只在今天是這樣吧了。將來(lái)呢？將來(lái)精神勞動(dòng)和肉體勞動(dòng)是會(huì)有改變的一天，那樣群眾的文化水平提高了，文化生活豐富了，今天的這種界限就會(huì)不見(jiàn)了。

下面我將對(duì)你講一串故事，說(shuō)明賈府上這座園子是怎樣一片荒地發(fā)達(dá)起來(lái)，我們是怎樣被它關(guān)在墻外的。

從歷史上第一件有確實(shí)年代的事情說(shuō)起

歷史上有確實(shí)年代的第一件事，既不是什么

歷古氏開(kāi)天辟地的野史，也不是什么英雄豪杰的傳奇，卻是非洲北部的埃及人制定了他們的陽(yáng)歷。在公元前四千二百四十一年，尼羅河畔的奴隸王國(guó)就已把一年定為三百六十五天，又把每三十天定為一月，而在十二個(gè)月以外的五天則用為祝祭宴樂(lè)的日子。但是一年并不是整整三百六十五天，所以他們每逢第一千四百六十年就多參加了一年。年為閨年。

你說(shuō)這件事情很平淡不是？你想錯(cuò)了。第一，這個(gè)算法是很準(zhǔn)確的。一年本是三六五.二四二二日，埃及歷和這個(gè)數(shù)的相差每年不過(guò)是十六個(gè)光景。第二，這個(gè)歷法就是現(xiàn)在全世界有行的陽(yáng)歷的來(lái)源。埃及歷到現(xiàn)在曾經(jīng)兩度的修改的，一次是三百六十年前的教皇格雷果利修改的以后當(dāng)然有了些進(jìn)步，但是從每月的日數(shù)不一律這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，反而不如埃及歷了，所以現(xiàn)在有許多人所主張的世界歷，就想大體上恢復(fù)埃及人的原則。

尼羅河每年泛濫一次，不但使埃及人發(fā)明了陽(yáng)歷。而且使他們認(rèn)識(shí)了天狼星，一個(gè)除了太陽(yáng)離地最近的恒星，因?yàn)楫?dāng)它和太陽(yáng)同時(shí)出沒(méi)時(shí)，新的洪水就和新的年增添一道開(kāi)始了，尼羅河幫助了埃及人測(cè)量時(shí)間，也幫助了他們測(cè)量空間——因?yàn)楸缓樗疀_毀而需要減免王稅的土地。埃及人發(fā)明了圓的面積是以直徑減去九分之一的平方，這就說(shuō)圓周率（圓周對(duì)于直徑的比率）等于三.一六。他們又發(fā)明了一種每行九顆珠的算法。約莫三千五百多年前，埃及有一位精通數(shù)學(xué)的教士叫做阿麥斯，他做了一本算書(shū)叫做《求獲各種事物和各種晦味神秘知識(shí)之指南》，現(xiàn)在藏在倫敦的不列顛博物館；這本書(shū)里只有答案，沒(méi)有演算，有許多解答誰(shuí)也不知道是怎樣得來(lái)的，因此這就真成了一種晦昧神秘的知識(shí)了。

埃及以外，現(xiàn)在亞洲西部的伊拉克地方也是古代科學(xué)的著名發(fā)祥地之一。在底格里斯和幼佛拉底爾河流域，四千多年前有一個(gè)國(guó)家叫做巴比倫。巴比倫人的天文學(xué)和數(shù)學(xué)對(duì)于歐洲有和埃及人同樣的功績(jī)。他們利用小鐘發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)在一晝夜所走的路恰恰是太陽(yáng)直徑的七百二十倍，因此

把一天分為十二時(shí)和二十四小時(shí)，一小時(shí)分為六十分，一分分為六十秒。他們又把一個(gè)圓周分為三百六十度，一度也分為六十分和三千六百秒（這樣太陽(yáng)在時(shí)鐘上走一分或一秒就在天體的圓弧上走上十五分或五十秒了）。他們的這種六十進(jìn)位制和日月水火木金土的七曜制都一直除盡一年的三百六十五日和一月的三十日或三十一日，而且又因?yàn)橄２畞?lái)人的上帝七天創(chuàng)造世界的童話染上了神秘的色彩，所以現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始動(dòng)搖了，但是六十進(jìn)位制在數(shù)學(xué)上卻有重大的和永遠(yuǎn)的價(jià)值。

天才的希臘

希臘人是埃及人和巴比倫人的門(mén)生。但是，如同中國(guó)的一句成語(yǔ)所說(shuō)，青出于藍(lán)，而勝于藍(lán)，希臘的學(xué)生也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了他們的老師。

留學(xué)于埃及的希臘人中間，有三個(gè)名子是最偉大的，這就是泰里斯，畢達(dá)果拉斯和伯拉圖。他們都是哲學(xué)家，卻都曾在科學(xué)上尤其數(shù)學(xué)上有過(guò)貢獻(xiàn)。我們現(xiàn)在把他們?cè)趲浊昵八氤龅氖虑榕e出幾件來(lái)請(qǐng)大家想想看，看是想通想不通。泰里斯是著名的主張萬(wàn)物生于水的哲學(xué)家，他的這個(gè)思想曾啟發(fā)了后來(lái)德莫克利多斯的萬(wàn)物流轉(zhuǎn)論和赫拉克利多斯的原子論，這些理論是被近代的科學(xué)發(fā)展所證明了的。

泰里斯還是個(gè)數(shù)學(xué)家和天文家。他曾插一棒在金字塔旁的地上，見(jiàn)了兩個(gè)影子的影子的長(zhǎng)而算出金字塔的高；又曾在海邊的塔頂上伸出一根短棒，使棒尖和海上的船同在一條視線上，量了塔的高與眼睛和棒尖到肩頭的距離而算出船的遠(yuǎn)近。但是最使他出名的卻是他預(yù)測(cè)了紀(jì)元前五八五年十一月間的日蝕。當(dāng)人們驚慌萬(wàn)分的時(shí)候，他卻能理解這是因?yàn)槟遣荒茏约喊l(fā)光的月亮走到太陽(yáng)和地球之間的一條直線上來(lái)了而安詳?shù)刈⒁曋炜铡Ｓ谑谴蠹揖蜖?zhēng)奉他為師，并尊為所謂七賢之首。

畢達(dá)果拉斯也是一位哲學(xué)家，對(duì)于自然曾有種種神秘的說(shuō)教，這些說(shuō)教早已無(wú)人理會(huì)了，但是數(shù)學(xué)上的畢達(dá)果拉斯定理（有人說(shuō)，畢達(dá)果拉斯曾因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)這個(gè)定理和它的證法屠牛百頭以謝

神助）卻依然存在著。這個(gè)定理是說(shuō)直角三角形的勾方加股方等于弦方。他又發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)連續(xù)數(shù)相乘恒等于若干連續(xù)的公里數(shù)相加，若干連續(xù)的奇數(shù)相加恒等于平方數(shù)；發(fā)現(xiàn)了音高和弦長(zhǎng)成反比，弦長(zhǎng)有簡(jiǎn)單的整數(shù)比率就可以得到諧音。畢達(dá)果拉斯也開(kāi)過(guò)學(xué)校，其中不但有男弟子并有女弟子。他的一個(gè)弟子非羅勞斯發(fā)現(xiàn)地球是每天由西向東轉(zhuǎn)動(dòng)的，另一個(gè)弟子阿爾克明發(fā)現(xiàn)了視神經(jīng)和連接口腔和耳鼓的管子。

伯拉圖自然更是哲學(xué)家，而且也是神秘的哲學(xué)家。他的哲學(xué)的名聲常把他的數(shù)學(xué)家的名聲掩蓋了，雖然他曾在他的學(xué)校門(mén)口掛過(guò)“未習(xí)幾何者不許入門(mén)”的標(biāo)語(yǔ)。據(jù)說(shuō)代利亞地方發(fā)生過(guò)瘟疫，神占說(shuō)非把一個(gè)神壇改成雙倍大不可，于是工匠就把神壇第邊的尺寸加一倍，但是瘟疫更厲害了，原來(lái)神壇被改做八倍了。伯拉圖的朋友巧斯島的希波克拉弟，《幾何學(xué)初步》的作者，也不會(huì)解答了這個(gè)所謂立方倍積的難題。只有伯拉圖解答了出來(lái)。此外他還發(fā)明了幾何學(xué)上的分析證法和點(diǎn)線面的定義。

伯拉圖的時(shí)代被稱(chēng)為希臘科學(xué)的黃金時(shí)代，也就是雅典的全盛時(shí)代。這是在公元前的第四世紀(jì)。這時(shí)至少還有兩個(gè)科學(xué)家是必須介紹的。一個(gè)是與伯拉圖的友人同名的考斯島的希波克拉第，他不是數(shù)學(xué)家而是醫(yī)學(xué)家；人們都說(shuō)他是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的鼻祖。另一個(gè)是伯拉圖的著名弟子亞里斯多德。亞里斯多德是古代最淵博的學(xué)者，他對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)特別是在生物方面，但是很可惜的是他的這方面著作卻不曾像他的其他著作那樣完好地流傳了下來(lái)。

無(wú)話不可信的人

亞里斯多德也有個(gè)弟子，那就是鼎鼎大名的青年馬其頓王亞歷山大·亞歷山大的大帝國(guó)在他死后馬上就瓦解了，跟著希臘本土的文化也就衰微了。正當(dāng)羅馬人開(kāi)始耀武揚(yáng)威的時(shí)候，文化的中心重行回到非洲的北岸。亞歷山大在埃及北部所建的亞歷山大里亞現(xiàn)在是成了托勒密王朝的首都。它的大學(xué)出過(guò)不少科學(xué)家，其中最著名的便是歷史上第一個(gè)重視實(shí)驗(yàn)的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿

基米得。

關(guān)于這位古代的最大科學(xué)家你一定聽(tīng)見(jiàn)過(guò)許多故事。它們中間最有名，怕要算他給敘拉古王歇羅辨別王冠是否純金的事了。一次在洗澡的時(shí)候看見(jiàn)身體入水愈多，澡盆里的水也溢出愈多，忽然想起了解決的辦法，登時(shí)叫著“有了！有了！”就裸體奔回家中去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。原來(lái)金比銀重，所以銀塊體積一定比同重的金塊大，金冠如果是滲銀的，放在盛滿水的器具中，排出的水量也一定比同重的純金多。阿基米得由此又發(fā)現(xiàn)了排出的水的重量也就等于一個(gè)東西在水中因受浮力抵抗而失去的重量。這就是物理學(xué)上著名的阿基米得原理。在物理學(xué)上他又發(fā)現(xiàn)了螺旋和杠桿可以省力的原理，發(fā)明了汲水的阿基米德螺旋機(jī)，并且說(shuō)過(guò)，“只要給我一個(gè)立足點(diǎn)，我就可以轉(zhuǎn)動(dòng)地球?！睉岩伤男_王會(huì)把武庫(kù)中所有兵器搬到一個(gè)船上，他果然利用復(fù)雜的杠桿縱容地把它托上岸來(lái)。歇羅嘆道：“阿基米得的話，沒(méi)有一句是不可信的?！?/p>

但是你可別忘記了，實(shí)際上他主要地還是一個(gè)數(shù)學(xué)家。他算出圓的面積等于一個(gè)高為半徑而底為圓周的三角形，又因?yàn)樗橛趦?nèi)接八角形和外切八角形的面積之間，推算出圓周率小于七分之二十二而大于十七分之二百二十三。他最得意的發(fā)明是球面積四倍于同半徑的圓面積，而圓柱面積則二分之三倍于其內(nèi)接球的面積。相傳他在敘拉古被羅馬人占領(lǐng)時(shí)死于亂兵之手，死前還指著他的沙盤(pán)說(shuō)道：“不要弄壞我的圓呀！”羅馬的將官馬塞路斯厚葬了他，并且遵照他平生的志愿，在他的墓前造了一個(gè)內(nèi)接球體的圓柱。

科學(xué)史上的歐洲怎樣由上古轉(zhuǎn)入中古

亞歷山大里亞時(shí)代另外的重要科學(xué)家是著《幾何原本》的歐幾里得，研究圓錐曲線的阿坡羅紐斯（他倆和阿基米得并稱(chēng)為當(dāng)時(shí)的三首），以及稍后的天文學(xué)家阿里斯他可斯·阿里斯他可斯是拋棄了伯拉圖、亞里斯多德等的地球中心說(shuō)而首創(chuàng)地球繞日說(shuō)的天文學(xué)家，他發(fā)現(xiàn)了晝夜由于

地球的自轉(zhuǎn)，而四季則由于地球的公轉(zhuǎn)。不幸在他以后不到四百年（這時(shí)埃及的美麗女王克留巴特拉已經(jīng)自殺了快二百年，所謂后期的亞歷山大里亞完全是在羅馬的統(tǒng)治下）另一個(gè)天文學(xué)家托勒密卻不曾了解他的創(chuàng)見(jiàn)。托勒密的大著《綜論》實(shí)際上只是綜合了地球中心的理論，這一交就把阿里斯他可斯的發(fā)現(xiàn)埋沒(méi)了一千四百年之久。

但是更不幸的事還在后面呢。羅馬帝國(guó)雖曾先后產(chǎn)生過(guò)《建筑學(xué)》的作者維脫路維、《自然史》的作者大普利尼和醫(yī)學(xué)家加林，但是羅馬人對(duì)于科學(xué)究竟不會(huì)顯出過(guò)什么特異的才能和興趣。正在這時(shí)，基督教的勢(shì)力卻已經(jīng)逐漸跟奴隸主以及后來(lái)的封建主與日耳曼人結(jié)合在一塊，成為科學(xué)的勁敵了。在第四世紀(jì)的代數(shù)學(xué)家（也可以說(shuō)是古代唯一的代數(shù)學(xué)家）丟反多斯死后不久，基督教徒就搶劫了亞歷山大的圖書(shū)館，再后不久，他們又在路上用蚌殼凌遲了女?dāng)?shù)學(xué)家希巴提亞。五二九年，茹蘭底年大帝通令封閉一切學(xué)校，禁絕研究希臘學(xué)術(shù)，于是長(zhǎng)期燃燒于地中海邊的科學(xué)火燒就幾乎被完全滅亡，而基督教的武斷宣傳就成為不可懷疑的“一個(gè)主義”了。

中國(guó)·印度·阿刺伯

現(xiàn)在我們又得回到東方來(lái)，而且得比巴比倫更走遠(yuǎn)些。當(dāng)巴比倫人開(kāi)始興盛的時(shí)候，亞洲另一端的中國(guó)人，已經(jīng)是在夏朝以來(lái)就沿用陰歷，同時(shí)卻很早就知道兩個(gè)多至相距三百六十五又四分之一日，而有四分歷的發(fā)明。四分歷最遲當(dāng)起于西周。所謂周公作的“周體算經(jīng)”大概是戰(zhàn)國(guó)時(shí)的歷算書(shū)，其中已不但說(shuō)到一年的長(zhǎng)短是“三百六十五日者三，三百六十六日者一”，而且說(shuō)到北極和赤道的情形，說(shuō)到以勾股之法來(lái)度天地之高厚，推日月之運(yùn)行了。其后漢朝張衡的發(fā)明渾天儀地動(dòng)儀，三國(guó)劉洪的推算日蝕，虞喜的發(fā)現(xiàn)歲差，東晉祖沖之形容圓周率，以及宋朝秦九韶和元朝李治、朱世杰等的研究代數(shù)學(xué)，都是中國(guó)人對(duì)于歷算的重要貢獻(xiàn)，但是這些卻不會(huì)像指南針、火藥、造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明那樣地影響了四方。相反地，印度人對(duì)于歐洲的重要影響卻在于

勤學(xué)。印度人首先創(chuàng)造了123456789的數(shù)字，到了第六七世紀(jì)時(shí)又創(chuàng)造了0來(lái)表示零，使計(jì)數(shù)得到了極大的便利。印度人又首先發(fā)明了正負(fù)數(shù)和代數(shù)。印度的三大數(shù)學(xué)家阿梨巴、布拉馬古塔和巴斯卡拉都研究了圓周率，分別的得了三.一四一六，十的方根和一二五○分之三九二七等三個(gè)答案，在代數(shù)學(xué)三角學(xué)上他們也都有所推進(jìn)。

但是中國(guó)和印度的多數(shù)成就并不是直接傳到西方去的。中古亞洲和歐洲的最重要的媒介乃是摩罕默德及其后繼者所建設(shè)的大食帝國(guó)。摩罕默德的一手執(zhí)劍、一手執(zhí)可蘭的教徒們，雖曾焚毀過(guò)亞歷山大里亞，并宣布過(guò)“同于可蘭經(jīng)的書(shū)可燒，異于可蘭經(jīng)的書(shū)應(yīng)燒”的理論，但是他們對(duì)于中世紀(jì)的文化卻不像基督徒那樣地罪多功少。如同托勒密王朝復(fù)活了埃及，他們也使巴比倫的廢墟出了第二次的光輝。八九世紀(jì)間以巴比倫的巴格達(dá)、埃及的開(kāi)羅和西班牙的科爾多瓦為活動(dòng)中心的阿刺伯人不但吸收了中國(guó)人和印度人的發(fā)明，而且翻譯了希臘人的許多科學(xué)著作，因此他們又成了溝通文化歐洲和近代歐洲的橋梁。阿刺伯的數(shù)學(xué)阿爾卡力斯米融合丟反多斯和布拉馬塔的代數(shù)學(xué)。寫(xiě)了一部有名的代數(shù)學(xué)教科書(shū)，直到現(xiàn)在，歐洲文字中的代數(shù)學(xué)一詞還是從他的書(shū)沿用下來(lái)的。此外阿刺伯還出了一個(gè)化家學(xué)給貝爾，一個(gè)物理家阿爾——哈岑，一個(gè)醫(yī)學(xué)家阿昧洛也茲。給貝爾是表金衛(wèi)士，他發(fā)明了蒸溜和畢華的方法，制造硫酸、硝酸、硝酸銀、胺酸和王水的方法；阿爾——哈岑發(fā)現(xiàn)了光的反射和屈折；而阿洛也茲則不但研究了醫(yī)學(xué)，并且研究了天文學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)；他曾注釋亞里斯于黑暗時(shí)代的歐洲人中間。（下期續(xù)完）