《回望人類發(fā)明之路》連載之七 從中世紀(jì)到文藝復(fù)興（上）

撰文 供圖 張開遜

由于完全不同的原因，源于古希臘、中國、印度的智慧逐漸匯集在阿拉伯世界，后來輾轉(zhuǎn)到達(dá)歐洲，經(jīng)過千年醞釀，導(dǎo)致歐洲思想史發(fā)生巨變，這種變化最終影響到人類活動(dòng)的一切方面。

古羅馬廣場遺址

從公元前264年起，經(jīng)過233年征戰(zhàn)，古羅馬人相繼占領(lǐng)了西班牙、地中海南岸國家、希臘本土、敘利亞和埃及，建立了古羅馬帝國。昔日充滿生機(jī)的多元文化，被籠罩在強(qiáng)大帝國的陰霾之中。

大約公元前200年，古羅馬人利用維蘇威火山噴出的火山灰，混合生石灰、沙和碎石，加水?dāng)嚢瑁l(fā)明了可以隨意賦形且固化后具有極高強(qiáng)度的混凝土。之后，他們用混凝土大量修筑道路，在帝國廣闊的疆土上建成四通八達(dá)的交通網(wǎng)，直到今天西方人仍喜歡用“條條道路通羅馬”這樣的諺語，寓意“總有辦法達(dá)到目的”。古羅馬人還修建了宏大的引水工程，把清潔的水引入羅馬城，這些水道穿山越嶺，在低凹地帶則由渡槽貫通，有的渡槽高達(dá)60多米。

羅馬人熱衷建筑，而混凝土的使用使2000年前的許多古羅馬建筑得以保存至今。面對(duì)它們，人們能夠想象當(dāng)年羅馬人的壯舉和殘忍的罪惡娛樂。古羅馬人在羅馬城內(nèi)修筑了高42.7米、穹頂內(nèi)部直徑達(dá)43.5米的巨大神殿，神殿大廳面積超過1500平方米，大廳沒有柱子，在內(nèi)墻壁龕上供奉多種多樣的神。穹頂上有一個(gè)直徑8.7米的天窗，每天不同的時(shí)刻，變幻的陽光在神殿中渲染出強(qiáng)烈的宗教氛圍。古羅馬人還修建了長徑188米、短徑156米的橢圓形斗獸場，觀眾席共有4層，可容納8萬名觀眾。古羅馬貴族經(jīng)常在數(shù)萬觀眾瘋狂的吶喊聲中，觀看奴隸用刀劍相互搏殺或人和獅子格斗的血腥場面。這座斗獸場落成時(shí)，曾連續(xù)舉行100天這樣的表演。

古羅馬帝國在西班牙布爾熱地區(qū)修建的高架水渠

羅馬人關(guān)心工藝技術(shù)的改進(jìn)，但缺乏古希臘人的理性精神，沒有探究自然的激情，他們把古希臘創(chuàng)立的學(xué)術(shù)傳統(tǒng)視為無用的清談。公元前47年，古羅馬兩大軍事首領(lǐng)愷撒和龐培之間發(fā)生戰(zhàn)爭，擁有70萬卷藏書的亞歷山大城圖書館被戰(zhàn)火焚毀。公元380年，羅馬皇帝狄奧多西一世宣布基督教為帝國唯一合法的信仰，而當(dāng)時(shí)的主教對(duì)希臘哲學(xué)與科學(xué)懷有極大的恐懼與猜忌，古希臘哲學(xué)與自然科學(xué)在歐洲和地中海周圍廣大地區(qū)已經(jīng)沒有棲身之處。

公元395年，統(tǒng)治歐洲達(dá)6個(gè)世紀(jì)的羅馬帝國解體，分裂為東、西羅馬帝國。西羅馬帝國名存實(shí)亡。東羅馬帝國建都君士坦丁堡，稱為拜占庭帝國，它的通用語言是希臘語，帝國版圖基本上就是原來的希臘化世界。皈依基督教的拜占庭帝國，對(duì)希臘化世界的學(xué)術(shù)活動(dòng)和學(xué)者充滿敵意。

公元5世紀(jì)，歐洲進(jìn)入漫長的中世紀(jì)，基督教教會(huì)敵視一切求真的學(xué)問，反對(duì)一切自己不能理解和不能控制的思想與行為。學(xué)校只講授《圣經(jīng)》和神學(xué)，用神學(xué)替代一切知識(shí)，把神的意志視作宇宙法則。思想精神的桎梏摧殘歐洲的文化、科學(xué)和經(jīng)濟(jì)，歐洲歷史上這段最黑暗的時(shí)期，大約經(jīng)歷了1000年。

公元7世紀(jì)初，穆罕默德（570－632）創(chuàng)立了阿拉伯帝國。他死后不到30年，阿拉伯帝國先后占領(lǐng)了波斯、敘利亞、巴勒斯坦和埃及。到公元750年，整個(gè)北非、西班牙和印度西北部都已在阿拉伯帝國控制之下。當(dāng)時(shí)的阿拉伯帝國對(duì)不同背景的學(xué)術(shù)研究采取了十分寬容的態(tài)度，以極高的興趣審視古希臘哲學(xué)和科學(xué)，以開放的心態(tài)接納印度的天文學(xué)和數(shù)學(xué)，并應(yīng)用了中國眾多的技術(shù)發(fā)明。

《幾何原本》的阿拉伯文譯稿

公元828年，阿拉伯帝國在當(dāng)時(shí)的首都巴格達(dá)建立了一個(gè)綜合性學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，包括研究所、圖書館和翻譯館，開始了科學(xué)史上第一次大翻譯活動(dòng)，將古希臘典籍翻譯成阿拉伯文字。這場規(guī)?？涨暗姆g運(yùn)動(dòng)持續(xù)了兩個(gè)世紀(jì)。到公元1000年，許多重要的古希臘哲學(xué)和科學(xué)文獻(xiàn)都有了阿拉伯文譯本。

公元9世紀(jì)，阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家把印度數(shù)字引進(jìn)阿拉伯。不久，阿拉伯帝國統(tǒng)治者宣布，把印度人發(fā)明的計(jì)數(shù)符號(hào)作為帝國法定的計(jì)數(shù)符號(hào)，以至于今天的人們都習(xí)慣于把它們稱作“阿拉伯?dāng)?shù)字”。這種數(shù)字系統(tǒng)包括從0～9的10個(gè)計(jì)數(shù)符號(hào)，采用10進(jìn)位制，每個(gè)計(jì)數(shù)符號(hào)在不同的位置上表示不同的量值，這是迄今人類使用的最方便最先進(jìn)的計(jì)數(shù)系統(tǒng)。

公元814年，阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家花剌子模（約780－850），在一部名為《還原與對(duì)消》的著作中講述了解方程的方法，書中有800多個(gè)代數(shù)問題。代數(shù)的發(fā)展，為人們理解自然界各種因素之間的定量關(guān)系提供了十分重要的思維工具。今天西方世界所使用的“代數(shù)”一詞，就來自這本書的書名。阿拉伯天文學(xué)家還豐富和發(fā)展了三角函數(shù)計(jì)算方法，編制了詳細(xì)的三角函數(shù)表，用于航海星盤計(jì)算，使人們能夠更加簡便準(zhǔn)確地借助天文觀測，確定大海中船只的位置。

阿拉伯帝國興盛之時(shí)，正值中國大唐盛世，通過“絲綢之路”頻繁的交流和交往，中國人創(chuàng)造的許多技術(shù)相繼進(jìn)入阿拉伯世界。不久，阿拉伯人學(xué)會(huì)了造紙，把中國的指南針用于航海，還為航行在地中海的大船安裝了中國人發(fā)明的舵。隨著阿拉伯世界與歐洲之間的貿(mào)易和時(shí)斷時(shí)續(xù)的戰(zhàn)爭，尤其是在公元1096～1291年間發(fā)生的十字軍東征之戰(zhàn)，使中國、印度和阿拉伯世界的科學(xué)技術(shù)大量進(jìn)入歐洲。

公元11世紀(jì)至12世紀(jì)，阿拉伯世界的學(xué)術(shù)中心轉(zhuǎn)移到由穆斯林統(tǒng)治的西班牙。12世紀(jì)，歐洲基督教徒攻陷西班牙絕大部分地區(qū)，阿拉伯人建立的一些學(xué)術(shù)中心相繼落入歐洲人手中，科學(xué)史上的第二次大翻譯活動(dòng)隨即開始，主要是把已經(jīng)譯成阿拉伯文的古希臘典籍譯成拉丁文（拉丁文是古羅馬使用的官方文字）。通過先后兩次大翻譯運(yùn)動(dòng)，歐洲人系統(tǒng)地獲得了古希臘人的知識(shí)。這些知識(shí)繞了一個(gè)大彎，從歐洲東部的希臘出發(fā)南下，逐漸沿地中海南岸向西移動(dòng)，從北非通過直布羅陀海峽北上西班牙，到達(dá)歐洲中西部。

差不多與此同時(shí)，東方的哲學(xué)、藝術(shù)、科學(xué)和技術(shù)輾轉(zhuǎn)傳播到死寂的中世紀(jì)歐洲，人們以驚奇的目光打量這些新的觀念和事物，歐洲人麻木的心靈開始復(fù)蘇。

有研究表明，患有性病會(huì)增加感染艾滋病的危險(xiǎn)［14］，而且性病門診就診者多為性活躍人群和艾滋病易感染人群［15］，因此皮膚性病門診檢測陽性率較高。外科、婦產(chǎn)科病人多為一般人群，檢測HIV抗體為術(shù)前和孕產(chǎn)期常規(guī)篩查，因此檢測陽性率較低。這表明皮膚性病科是提供PITC服務(wù)的重點(diǎn)科室，具有投入小，收益大的優(yōu)勢(shì)，可以更有效的發(fā)現(xiàn)艾滋病病毒感染者［16］。

在中國人發(fā)明的火藥傳入歐洲后，歐洲人結(jié)合自己的機(jī)械制造技術(shù)，很快造出具有巨大殺傷力的新式武器。1350年，歐洲人發(fā)明了世界上最早的手槍，其外形看起來像一柄短劍或一把戰(zhàn)斧，在格斗時(shí)會(huì)冷不防地從槍管中射出子彈置人于死地。但是，這種槍在射擊時(shí)必須一只手握槍，另一只手點(diǎn)燃槍膛中的火藥，射手無法瞄準(zhǔn)。1411年，德國人發(fā)明了有扳機(jī)的槍，扳機(jī)上繞著一條引火繩，在射擊時(shí)，只要扣動(dòng)扳機(jī)，引火繩就與火藥迅速接觸，引燃火藥射出子彈。射擊時(shí)，射手可以雙手持槍，精確瞄準(zhǔn)。1520年，歐洲人去掉引火繩，利用鑲嵌在扳機(jī)上的鐵塊撞擊硫化鐵礦石，產(chǎn)生火花點(diǎn)燃火藥，無需點(diǎn)火的“火槍”從此發(fā)明出來。這種槍可以隨時(shí)射擊，陰雨天也能使用，已經(jīng)具備現(xiàn)代槍械的主要特征。

歐洲早期手槍,造于1380年前后。長18厘米,重1.04千克。被固定在一個(gè)木制手柄上以便于操作

1377年，歐洲人鑄造出用150千克重的石塊當(dāng)炮彈的巨型鐵炮。1413年，歐洲人鑄造出每次裝10千克火藥、石霰彈重300千克的鐵炮。到1475年，歐洲人制造炮的技術(shù)已有很大發(fā)展，炮裝在輪式炮架上，可以移動(dòng)，可以調(diào)整角度，有的還帶瞄準(zhǔn)鏡。

1528年，法國發(fā)明手榴彈，將炮彈的爆炸力和人的靈活機(jī)動(dòng)結(jié)合在一起，可以近距離攻擊，摧毀隱蔽的防御工事，給敵方造成重大人員傷亡。在不到200年的時(shí)間里，歐洲槍炮制造技術(shù)已經(jīng)具備取代冷兵器的條件，為發(fā)生在歐洲的戰(zhàn)爭和征服海外殖民地準(zhǔn)備了威力強(qiáng)大的武器。

公元13世紀(jì)以后，借助中國人發(fā)明的指南針和經(jīng)過阿拉伯人改進(jìn)的實(shí)用星盤，歐洲人迅速擴(kuò)大了海上的活動(dòng)范圍。指南針和星盤對(duì)航海無比重要。海面是一個(gè)接近完美的球面，凸起的球形海面會(huì)阻斷向遠(yuǎn)方遙望的視線，水手站在20米高的桅桿頂，即使風(fēng)平浪靜，最多也只能看到12千米遠(yuǎn)的地方。如果遠(yuǎn)離海岸陸地標(biāo)志，航船就會(huì)迷失方向。指南針和星盤出現(xiàn)之前，在海上遠(yuǎn)航幾近于死亡冒險(xiǎn)。而借助星盤，人們可以根據(jù)在船上觀測到的標(biāo)志性星座位置，推算自己的地理坐標(biāo)；借助指南針，人們可以在即使看不到星星和太陽的情況下，正確把握船的航向。

從1429年到1470年，葡萄牙人先后發(fā)現(xiàn)了亞速爾群島、佛得角群島和西非黃金海岸。1471年，葡萄牙航海家通過赤道，第一次到達(dá)南半球，這也是歐洲人首次到達(dá)那里。1487年，葡萄牙人從海上繞過非洲最南端的好望角到達(dá)印度洋。

公元13世紀(jì)埃及阿尤布王朝時(shí)期的星盤，航海時(shí)用于測量星體仰角，幫助水手確定緯度。星盤直徑24.8厘米，黃銅制造，盤上刻有開羅和亞歷山大城的緯度（存大英博物館）

1492年，葡萄牙航海家哥倫布受西班牙王室派遣，懷揣西班牙國王致中國皇帝的信函，率三艘帆船探尋從西方通往印度的航線，8月3日從西班牙帕羅斯港出發(fā)，于同年10月12日到達(dá)中美洲巴哈馬群島。在持續(xù)70天的航程中，哥倫布全憑指南針和星盤，在一望無際的大西洋上確定航向。到1502年，哥倫布率船隊(duì)四次橫渡大西洋往返于美洲、歐洲之間，并且發(fā)現(xiàn)了中美洲大陸。他一直以為這就是印度，把遇到的當(dāng)?shù)厝朔Q為“印第安人”（意即印度人），這種叫法一直延續(xù)至今。1502年，意大利航海家亞美利加·維斯普奇第二次進(jìn)行南美航行，在到達(dá)南緯25度之后，確認(rèn)南美是一塊單獨(dú)的大陸而不是印度。由于這位航海家寫過許多關(guān)于新大陸的考察報(bào)告，并且印刷出版廣泛傳播，哥倫布發(fā)現(xiàn)的新大陸便一直以后來的這位航海家的名字命名，稱為亞美利加洲，簡稱美洲。

哥倫布航海使用的那種三桅帆船

1520年，葡萄牙航海家麥哲倫離開歐洲向西航行，發(fā)現(xiàn)了南美大陸和火地島之間的海峽。他穿過海峽繼續(xù)向西航行，希望繞地球一周從東面回到出發(fā)的地方。航行中麥哲倫不幸在菲律賓遇難，后來這艘船由其同伴駕駛完成了歷時(shí)三年的環(huán)球航行，人類第一次通過親身經(jīng)歷確認(rèn)地球是一個(gè)球體。

借助東方的航海技術(shù)發(fā)明，歐洲進(jìn)入地理大發(fā)現(xiàn)時(shí)代，被大洋分割的陸地日漸緊密地連接在一起，一些歐洲國家開始大規(guī)模掠奪海外殖民地。

公元12世紀(jì)，中國發(fā)明的造紙和印刷技術(shù)傳入歐洲，但當(dāng)時(shí)的歐洲信息閉塞，物資匱乏，簡單零星的商業(yè)活動(dòng)無須大量書寫票據(jù)契約，為數(shù)不多的學(xué)校只機(jī)械地重復(fù)背誦羊皮卷經(jīng)文，歐洲人很少讀書寫字，對(duì)紙和印刷技術(shù)沒有特別的需求。直到公元15世紀(jì)中期，中產(chǎn)階級(jí)在歐洲出現(xiàn)，他們渴求知識(shí)，有富余的錢買書，有閑暇的時(shí)間讀書。這時(shí)，造紙和印刷技術(shù)才引起歐洲人關(guān)注。

幾乎完全越過雕版印刷階段，歐洲人直接采用活字印刷技術(shù)創(chuàng)建其印刷技術(shù)體系，這可能一方面是由于拉丁字母有一半以上是圓弧形狀，雕刻極為不便，另一方面是拉丁字母只有26個(gè)，鑄造活字需要的模具很少，用活字印刷遠(yuǎn)比制作雕版方便。

古登堡印出的第一本《圣經(jīng)》

公元1445年，德國金匠古登堡發(fā)明活字印刷機(jī)。他用鉛錫合金制作拉丁字母的活字模，通過揀字排版組合成待印文章。印制時(shí)，將字模固緊在底盤上，在其表面刷一層薄薄的油墨（歐洲人在50年前更新繪畫技術(shù)時(shí)已經(jīng)發(fā)明了油墨），用壓榨機(jī)通過長臂螺桿加力，使字模緊緊地貼壓在平整的紙張上，油墨中的顏料微粒在表面張力作用下滲入紙的纖維內(nèi)部，留下經(jīng)久不褪的印跡：在加壓過程中，紙張與字模接觸的部分發(fā)生輕微形變，油墨依據(jù)字模的造型轉(zhuǎn)移到紙上，印出的文卷非常清晰。

古登堡的印刷機(jī)實(shí)際上是由四件此前已有的發(fā)明組合而成：中國人畢昇發(fā)明的活字印刷技術(shù)，歐洲美術(shù)家發(fā)明的油墨，古希臘人發(fā)明的壓榨機(jī)（過去一直用來榨橄欖油），以及中國人發(fā)明的紙。缺少其中任何一件，印刷機(jī)都難以成功地使用。

15世紀(jì)后期歐洲的印刷機(jī)

從1445年到1500年，歐洲先后建起1000多個(gè)印刷所。印刷機(jī)的大量采用，使歐洲書籍成本驟降，價(jià)格昂貴的羊皮抄本轉(zhuǎn)眼之間即被普通人能夠買得起的廉價(jià)書籍代替。印刷機(jī)加速了新思想和科學(xué)技術(shù)的傳播，促進(jìn)了教育平民化進(jìn)程，對(duì)推動(dòng)歐洲宗教改革和文藝復(fù)興起到了巨大的作用。不幸的是，古登堡在發(fā)明印刷機(jī)的過程中債務(wù)纏身，最后在貧病中死去，他發(fā)明的印刷機(jī)從來沒有印過他的名字。

公元11世紀(jì)，阿拉伯?dāng)?shù)字經(jīng)西班牙進(jìn)入歐洲。盡管當(dāng)時(shí)歐洲人使用的羅馬數(shù)字體系十分落后，但阿拉伯?dāng)?shù)字系統(tǒng)在歐洲還是遭遇了頑強(qiáng)的抵制。

羅馬數(shù)字體系大約發(fā)明于公元前750年，有如下符號(hào)：I、V、X、L、C、D和M，分別代表1、5、10、50、100、500和1000；為了表示更大的數(shù)，I分別放在V或X的左右兩旁，表示減去或加上它們以后的數(shù)；人們?cè)谶@些符號(hào)上方畫一橫道表示乘一次1000，畫兩橫道表示乘兩次1000；羅馬數(shù)字沒有“0”，運(yùn)算時(shí)不能進(jìn)位，不能做除法，即使十分簡單的運(yùn)算，也極為困難。

阿拉伯?dāng)?shù)字自進(jìn)入歐洲400年間，與羅馬數(shù)字進(jìn)行了艱難的斗爭，許多支持阿拉伯?dāng)?shù)字系統(tǒng)的學(xué)者被抄家甚至被判處死刑。直到1489年，在維德曼的算術(shù)書里才第一次正式出現(xiàn)了阿拉伯?dāng)?shù)字符號(hào)。阿拉伯?dāng)?shù)字系統(tǒng)在歐洲站住腳，并逐漸取代羅馬數(shù)字體系。

阿拉伯?dāng)?shù)字體系提高了歐洲人的數(shù)學(xué)計(jì)算能力，為其工程技術(shù)和科學(xué)探索活動(dòng)提供了必需的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)工具。今天，阿拉伯?dāng)?shù)字已經(jīng)成為全世界公共文化的一部分，只有在鐘表盤或紀(jì)念碑上，人們才能偶爾見到羅馬數(shù)字的蹤影。(未完待續(xù))