世界科技之初

世界科技之初_世界科技历程

第三章　世界科技之初

两河流域的手工业

进入奴隶社会后，两河流域的人们发明了青铜冶炼技术。人们用青铜制造了斧、锯、刀、剑等工具和武器。在两河流域，青铜器的大量出现是在古巴比伦王国时期。古埃及的青铜器时代约在新王国时期（约公元前16世纪），从古埃及的一些坟墓中的壁画和浮雕中，我们可以大至了解到那时人们冶铜的情形。那时，改进鼓风技术以提高炉温是冶金技术中的一个重要问题，人们由嘴吹鼓风（通过管子）改为脚踏鼓风，提高了鼓风效率。这两个区域内留下的古铜器不少，其中有一些制作很精致的装饰物。由于两河流域缺乏铜矿资源，往往通过贸易或战争手段从外地输入。

人类最早知道的铁是自宇宙空间偶然落下的陨石（又称陨铁）。因陨铁稀少而被视为珍宝。最早发明炼铁技术的，可能是居住在亚美尼亚山区的基兹温达人，他们大约在4000年前就炼出了铁。原始的炼铁方法是块炼法，即把成块的富铁矿石，放在炉内烧红，然后取出锤炼，经过这样多次反复，即可炼成铁。这样炼出的铁是一种海绵铁，其中杂质很多，质量不好。但比较看来，铁的性能还是比青铜好。加之铁矿石储量多，所以冶铁业迅速发展起来，从而使铁器逐渐取代了青铜器，并使石器也最终退出了历史舞台。这种由青铜器到铁器的转变在两区大约出现于公元前7世纪前后。恩格斯曾评论说：“铁已在为人类服务，它是在历史上起过革命作用的各种原料中最后的和最重要的一种原料。铁使更大面积的农田耕作，开垦广阔的森林地区成为可能；它给手工业工人提供了一种其坚固和锐利非石头或当时所知道的其他金属所能抵挡的工具。”

据《汉谟拉比法典》所载，古巴比伦王国时期的手工业有织布、木作、制砖、皮革、刻石、珠宝等20至30个门类。古埃及的手工业同样很兴盛，许多古代遗址中的壁画、浮雕都反映了当时手工业生产的盛况。两河流域用出口纺织品换取自己缺乏的金属矿产和木材。他们主要用亚麻和羊毛纺织，产品远销西亚等地。古埃及的纺织业也比较发达，出土的一块古埃及第一王朝时期的亚麻布残片，其经纬线的密度已达到每平方厘米63×74根，这表明当时的纺织技术已有相当高的水平。一些图画表明，他们先使用一种比较简陋的卧式织机，后又改用一种两人操作的立式织机，可织出幅度较宽的布。

陶器是当时人们的主要日常用具，制陶业是重要的手工业部门之一。在两河流域出土过距今4000多年前的陶轮。从一些壁画上可以看到古埃及人的制陶情景。两区人民很早就会制造玻璃。早期的玻璃原料不纯，透明度不高，但已能制造一些色彩绚烂的玻璃器件。

金字塔的光芒

古代两河流域的主要建筑材料是木材和泥砖，还有石头。两河流域有一座约4000年前的神庙残迹，这是一座雄伟的阶梯塔式建筑。共有7层，最高处高约26米，底层面积达3800平方米。两河流域在新巴比伦王国时期，建筑技术达到了顶峰。新巴比伦城的建设就是一个典型的例子。该城建有内外三道城墙，有塔楼300多座，在穿过城区的幼发拉底河上有石墩桥梁，在贯通全城的笔直的大道上铺砌着白色或玫瑰色的石板，城门上还有玻璃砖拼砌成的很好的图案。城内建有最大的建筑物——马都克神庙，它是一座塔台式建筑，高约90米。这样的城市在当时的世界上是无与伦比的。

古埃及的人们多用石料进行建筑，留下的遗迹是世界闻名的为数众多的金字塔和狮身人面像。古代埃及的金字塔是一种方锥形的建筑物。形似汉字的“金”字，故称金字塔。古埃及金字塔是奴隶制帝王（法老）陵墓。这是公元前27—前16世纪期间古埃及的法老们为自己营造的坟墓。这些金字塔都是用石料、铜、木材和植物纤维等材料建成的。其中以古王国第四王朝法老胡夫和他的儿子哈夫拉的金字塔为最大最著名，胡夫金字塔建在开罗近郊的吉萨，塔基呈方形，每边长约232米，高约146米，用230余万块巨石叠成，每块石块平均重2．5吨左右，这些石块都经过认真琢磨，角度精确，石块间未施灰泥，砌缝严密。塔内还有甬道、石阶、墓室等。该金字塔工程浩大，日出10万人，历时30年方完工。哈夫拉的金字塔比胡夫金字塔略小一些。但更为精致，古埃及的金字塔是世界著名的七大奇观之一。第一座锥型金字塔的建筑师是古埃及著名学者伊姆霍特普。他是人类历史上第一位有姓名留下来的科学家，是建筑方面一位真正不朽的始祖。到1990年3月法国考古学家发现的一座4300年前的金字塔为止，在埃及发现的金字塔的总数已达到93座。古埃及人还留下了许多惊人的神庙建筑。其中于公元前14世纪在尼罗河畔修建的卡纳克神庙留下的残迹尤为突出，其主殿矗立着134根巨大的圆形石柱，其中最大的12根圆形石柱的直径3．6米，高约21米。距今3000多年前的人们竟能建成这样宏伟的建筑物实在是人类历史上的一大奇迹。

文字的起源

在人类历史上，随着人们交往的发展，仅用口耳相传的简单有声语言已不能适应思想交流和行动上的需要。有一些重要的事情需要记录下来，迫切需要一种记事的工具和方法。在文字发明之前，曾先后有过结绳为约、堆石记事和刻木为契的传说。文字是记录语言的符号体系，是语言最重要的辅助工具，文字的出现突破了有声语言在时间和空间上的局限性。文字的发展大约经历了实物文字——图画文字——象形文字——书写文字和拼音文字等几个发展阶段。世界上最古老的文字有：苏美尔文、埃及文、印度梵文、埃兰文和中国汉文等。文字来源于图画，最初的文字是可以读出来的图画。后来，又由图画文字逐渐变成书写文字。书写的文字，不需要逼真的描绘，只要把特点写出来，大致不错，使人能认识就够了。早期的文字是书契，书是由图画来的，契是由记号来的。文字是文明发展的重要条件之一，有了文字，人类知识才能记录下来，得以在空间和时间上广为传播。当苏美尔人在两河流域建立起奴隶制城邦时，他们就发明了文字。开始是一种象形文字，后来为书写方便而演变成了楔形文字，楔形文字在两河流域使用了几千年之久。在文字的书写方式上，他们以湿软的泥板为文字载体，用一根小木棒或芦苇秆在上面斜压上一些笔画组成文字。因为这些笔画都呈楔形，故称楔形文字。

把泥板晒干或烘干之后，即可长期保存。据说，当时官府和寺庙里都藏有很多这样的泥板书。至今还保存有大约3万块。现代学者已能认读泥板书上的楔形文字。

古埃及人早期也是用象形文字，后来，他们又发明了拼音文字，对西方文字的发展产生过很大的影响。居住在地中海东岸的腓尼基（约在现在的黎巴嫩和叙利亚沿地中海一带）人，以海上贸易和殖民著称。大约在公元前13世纪，他们主要依据由古埃及演变出来的北闪光特字母制定了历史上第一批由22个辅音字母（无元音）组成的字母文字，被称为腓尼基字母。后来腓尼基字母文字传入古希腊就产生了希腊字母。以后又从希腊字母蘖生出拉丁字母和斯拉夫字母，成为欧洲各种文字字母的共同来源。在文字的书写方式上古埃及人发明了草纸书。在尼罗河三角洲地带，盛产一种形似芦苇的植物——纸草，人们把纸草切成长度合适的小段，将其剖开压平，拼排整齐，连接结片，晒干以后即成为一种草纸。他们用芦苇秆之类的东西作笔，蘸上油菜汁和黑烟末调制而成的墨，即可以在草纸上书写文字。英国大英博物馆内至今还保存着古埃及抄写家阿摩斯（约公元前1650年左右）在草纸上抄写的数学论文：《揭露事物一切奥秘之指南》。这些草纸书上的文字现代学者已能译读。以上这些保留下来的为数不多的泥板书和草纸书为我们提供了许多极为宝贵的古代信息，对研究人类文明的发展史有着十分重大的意义。

古代的印度

古印度人是棉花的最早种植者，那里是棉纺织技术的发源地。哈拉巴文化时期遗址中就有一些棉布残片，当时的人已学会了给棉布染色。孔雀王朝时期，棉纺织业已相当发达，产品远销国外许多地区，成为古印度当时出口的大宗货物。古印度的养蚕和丝织技术是从中国学去的。

古印度人很早就开始了天文历法的研究，吠陀时代，他们已有不少天文历法知识。那时，他们把一年定为360日，分为12个月，也有置闰的方法。

我国唐代时，古印度家后裔瞿昙悉达著有《天元占经》一书。这部书里所介绍的“九执历”是那时印度较先进的历法。

这部历法规定，一恒星年为365．2726日（今测值为365．25636日），一朔望日为29．530583日（今测值为29．530589日），采用了19年7闰的置闰方法。

古印度比较著名的天文历史著作，是公元前6世纪形成的《太阳悉檀多》。这部著作讲述了时间的测量、分至点、日月食、行星的运动和测量仪器等许多问题。

这部书成为古印度天文学家著作的范本，它同时还是古印度最重要的数学著作之一，对古印度天文学和数学有很大的影响。

古印度人对恒星也作了许多细致的观测。早在吠陀时代，他们就把黄道附近的恒星划分为27宿，“宿”的梵文就是“月站”之意。就是说，他们把月亮在天空的位置划为27处，每一处都是月亮之站台。

古印度有一部杰出的天文学著作，是公元前5世纪后期圣使所著的《圣使集》。其中提到天球运动是地球绕地轴旋转而见到的现象，这一超时代的正确见解，并没有受到当时的人接受。

在这部天文学著作中，还讨论了日、月和行星的运动，以及推算日月食的方法等。

505年，古印度就有了综合性的天文学著作《五大历数全书）。此书是Varahami—hira汇集了古印度五种最重要的天文学历法著作。

这部书在天文学史上很有参考价值，作者虽没有什么自己的见解，但却把前人的成果阐述得很系统很清晰。

古印度人在天文历法方面虽然做了许多有意义的工作，但是他们不十分注重实际的天文观测，因此在长时间内都还只是一些比较简单的观测仪器，直至18世纪才在德里等地建立起一些有较为复杂的观测仪器的天文台。

由此看来，在中国、古希腊、古埃及、古代两河流域及古印度等文明古国和地区中，古印度在天文学方面的成就和贡献，远远不及其他国家和地区。

古代阿拉伯半岛的智慧

阿拉伯人不仅在不长的时期内实现了自己在科学文化上的跃进，而且在向东西方传播科学文化方面及保存古代重要科学典籍上立下了特殊的历史功勋。

阿拉伯人的天文学知识源自印度和希腊，他们特别注意天文观测工作，取得了不少卓有成效的成绩。

史载，公元771年，有一位印度人将一本天文学著作《太阳悉檀多》带到阿拉伯，阿拔斯王朝哈里发曼苏尔立即命令法萨里（公元796—806年）把它译为阿拉伯文。

这就是古印度天文学知识传人阿拉伯之始，而法萨里也成了古代阿拉伯第一位天文学家。不久，伊朗的“帕莱威历”也被译成阿拉伯文。阿拉伯人逐渐掌握了天文学知识。

在外来的古老的天文学著作中，内容繁杂的托勒密的著作《天文学大成》也被译成了阿拉伯文，据说是哈查只从叙利亚文翻译而成的一本天文学巨著。

公元9世纪，哈里发麦蒙也是天文观测的倡导者之一，他在创立智慧馆的同时，就在巴格达设立了天文台，后来他又在大马士革建立了另一座天文台。

其后在阿拉伯境内设置的天文台很多，在这些天文台中装备有象限仪、浑仪、日晷、星盘、地球仪等许多仪器，形成了许多天文观测和研究的中心。

阿拉伯最著名的天文学家白塔尼（公元？—929年）曾编制了一部天文表，更正了托勒密的许多错误。

在公元877—918年间，他进行了大量观测工作，测得岁差为每年54．5″，比伊巴谷的数据准确，他还测定黄赤交角为23°35′，与现在测得的23°27′极为接近。

另一位天文学家中亚细亚人花拉子密（公元？—850年）经过认真的观测，也编制成一部天文表，此表经后人修订，成了西方天文表的蓝本。

巴格达天文台的苏非（公元903—986年）著有《恒星图像》，这是一部高水平的星图，图中还列出了星名等。现在世界上通用的许多星名都出自这本书。

阿拉伯人伊本·尤努斯（公元？—1009年）编成的《哈基姆天文表》也是一部颇有影响的天文表。这部天文表所记述的日月食观测资料为近代天文学对月球的长期加速运动的研究提供了宝贵的资料。

稍后的欧麦尔·赫雅木（公元？—1123年）经过观测研究，又编成《哲拉里历》，这部历法比现在世界上通用的“格里高历”（阳历），还要准确一些。

西班牙的阿拉伯人宰尔嘎里（公元1029—1087年）于1080年编成著名的《托莱多天文表》。他对宇宙模型作了一个重要的修改，他取消了水尾的本轮，又把它的均轮改为椭圆形，这无疑是一个重大的突破。

古代阿拉伯人的天文学基本上偏于实用天文学，他们进行了大量天文观测，主要目的在于制定、修订天文表和历法。

他们在宇宙理论方面也曾提出一些具有开创性的想法，但没有能够展开。他们之中也有人试图建立另外的宇宙模型，但最终没有做出什么成绩来。

在这里，最值得一提的是以学识渊博著称的古代阿拉伯学者比鲁尼（公元973—1048年）。他曾提出过地球绕太阳旋转的想法，也曾认为行星的轨道可能是椭圆形的，但是，他没有能再向前跨进一步。

但是无论如何，后起之秀阿拉伯人在天文学方面，确实为世界增添不少喜气。他们以自己的勤劳和求识，为古代天文学做出不朽的功勋。

古希腊的科技

古希腊文化虽然是从农业开始的，但古希腊社会的经济支柱主要是手工业和商业。克里特岛的早期农业本来是西亚农业的延伸。犁耕早在公元前15世纪以前就开始了，古希腊粮食产量不足，肉类和乳类成为当地人们的主要营养来源。公元前9世纪—前8世纪，铁制农具已普遍使用，人们已懂得了施肥和人工灌溉。著名诗人荷马在他的诗作《伊利亚特》和《奥德赛》中都说到了灌溉。另一位公元前8世纪的古埃及著名诗人赫西俄德在他的诗作《农作与时令》中谈到了获得好收成的必要条件，描绘了古希腊农家生产的图景。

到奴隶制城邦兴旺时期开始大量进口谷物。为此，他们大量种植油橄榄和葡萄，并加工成橄榄油和葡萄酒大宗出口，以换取粮食。

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。

这是因为在自然科学发展的幼年期，这条曲折、坎坷之路是必经之路。

在这方面来说，古希腊的自然科学，尤其是天文学，可以说是发展到了古代自然科学的最高形态。

所以，近代自然科学几乎就是从古希腊自然科学演进而生，也是不足为怪的了。

古希腊的科学文化发展到一定程度之后，亦即古希腊为罗马人征服之后，它的传统也就中断了。但是，它没有在这个世界消失，而是把它的学术典籍、学术思想和科学方法贯穿于其他文化之中。

有人说，在古代世界希腊人最具有创造性的科学思维。这话虽不全面，但希腊民族开创了一个科学文化高度繁荣的时代则是毫无疑义的。

直到希腊灭亡的1000年后，当人民从中世纪的暗夜中醒来，发现人类被宗教神学禁锢在无边的黑暗之中，因而重新寻找科学与真理时，首先想到的就是那早已成为历史陈迹的古希腊。

人们对希腊时代科学文化的繁荣发展是如此的向往，称这一时期为“希腊化时代”，而人类重新觉醒后的第一个要求就是要“复兴”那个时代的文化和科学，所以才有“文艺复兴”这个名词的诞生。

当然，这些都是后话。

同样居于巴尔干半岛附近的古罗马民族，在发展和成就上就很不同于希腊民族。

罗马城邦始建于公元前7世纪后半期，他们趁伊达拉里亚人与希腊人纷争之机，乘机向外进行军事扩张。

公元前510年，罗马建立了国家，公元前300年，罗马统治着意大利半岛的大半，一跃而成为意大利境内势力最强盛的国家，成为地中海的强国。

到公元前30年，罗马人经过南征北战，陆续征服了雅典、马其顿、叙利亚和亚历山大，古希腊人的地域悉为所占，罗马成为横跨欧、亚、非三洲的大帝国。

在这之前，罗马人长于治理国家，在军事、行政和立法方面有着优异的能力，著名的“12铜表法”是古罗马法律和法学发展的典型标志，至今在罗马法学基础上发展起来的各国法系，都称为“罗马法系”。

但是，罗马人在科学学术方面却没有多少创造力。罗马的艺术、科学，甚至医学都是从希腊人那里传来的。

罗马人似乎只注重医学、农业和工程建筑方面的实用工作，因此，在这些方面他们才关心一点科学。他们利用科学的流，而不培育科学的源，是个典型的实用主义国家。

即使这样，罗马人的社会组织还是倾向对外战争的，由于罗马人不屈服的民族传统，再加上他们善于利用进步敌手的技术来武装自己，结果成为称霸一时的罗马帝国。

有人说：罗马帝国兴起，古希腊灭亡之后，科学便死了。这话确实有其一定的代表性。因为罗马贵族追求的是希腊文明的现成物质财富，却看不起希腊的科学。

古罗马在技术上确曾取得不小成就，这我们将另外介绍，但在科学上与古希腊相比，不但逊色，而且野蛮。

罗马人统治欧洲后，虽然坐在希腊人的辉煌科学成果之上，但是未能在此基础上继续前进，相反却把科学拉向倒退。

古罗马著名的政治家、法律学家西塞罗就说过：“希腊人对科学尊崇备至，所以他们的每一项工作都获得出色的进展。但是，我们却把科学限定在对度量和计算有用的范围内，不及其他。”

他们只重视实际应用而无视理论研究，相对于古希腊的科学繁荣，古罗马则是科学的衰落甚至倒退。在古希腊人那里很有活力的科学传统，到了罗马人手中完结了。

古希腊晚期的埃及亚历山大城曾是一个人才辈出，光灿夺目的学术中心。罗马人占领那里以后，一些学者仍然在那里工作，而罗马帝国时代科学成果也主要是在这里取得的。

这里的一些工作及其成果实际上应视为古希腊文化的继续，是古希腊文化的余晖。然而，亚历山大城作为一个古代世界的学术中心也在罗马人的统治下完结了。

史载，罗马人曾两次大量焚毁藏于亚历山大城的珍贵科学典籍，一次是由于战火，50万份手稿被焚。另一次是为了镇压不信仰基督教的异端，又焚毁了30万份手稿。

受到如此严重的摧残，亚历山大城在学术上从此一蹶不振，科学文化在低潮中寻求着生路。

但是，无论怎样，有人类存在，就必然要有科学思想的产生和科学技术的发展。罗马人虽然通过它的强权统治着欧洲，但科学之星火一刻也未熄灭过。

在这一时代，出现了一些科学文化的代表人物，如博物学家老普林尼（公元23—79年），他是古罗马一位百科全书式的人物。

他一生的著作很多，其中最著名的是洋洋洒洒37册之多的《自然史》。

这是一部包括了那个时代全部科学以及一系列被遗忘了的希腊和罗马著作家的知识和见解的百科全书。

在书中，老普林尼虽然将科学与迷信混同起来，把现实的东西和想像的东西混同起来，但是这部书毕竟包罗了从宇宙到人体、从植物到动物等许多有用的知识。

老普林尼有着强烈的探索自然的好奇心，并且嗜书如命，利用一切可以利用的时间读书。据说他在洗澡时，也要别人读书给他听，可谓惜分珍秒。

老普林尼也是为科学而献身的。公元79年，维苏威火山大爆发，毁坏了庞培古城时，他不顾别人的劝阻，亲临现场考察，被浓烈的火山烟熏死了。

另外一位可以称得起古罗马时代的科学巨人的是托勒密。

托勒密生于90年，死于公元168年。他的一生没有传说留下来，因而大部事迹已经无从查考。他长期居住在亚历山大城从事研究工作，著有《天文学大全》一书。

托勒密是集以前天文学的大成者，《天文学大全》综合了亚里士多德、阿波罗尼乌斯等一系列学者的全部地心说的观点，建立了最完整的地心宇宙体系。

自毕达哥拉斯时期，已有日心说的萌芽，但毕达哥拉斯只提出了地球绕着一个“中央火”转动，他并不说明，也不知道这一个中央火就是太阳。

从毕达哥拉斯以后，还有一些科学家的心中也有一种地球环绕太阳运动的想法。但当时的老百姓还相信地球是不动的，是宇宙万物之中心。

这时的托勒密面临着抉择：究竟地球是不是宇宙的中心。

托勒密站在科学的十字路中彷徨着，但他并没有闭着眼睛下结论，而想通过实践来检验，于是他进行了观察。

托勒密从公元127年的第一次天文观察到151年的最后一次观察，历时24年，他得出一个结论：地球是圆的，它没有任何东西支撑，而是悬在空中。

显然，托勒密的观察是正确的。但是，他又得出另外一个结论：地球是不动的，是宇宙的中心，太阳和星辰在绕地球旋转。他支持了亚里士多德的观点。

我们知道，一种科学上的观点如果没有理论的证明和观察现象的证实，它的影响决不会很大，而如果给出理论证明又辅以观察现象证实，那它就可以通行无阻了。

不幸的是，托勒密不但提出了地心说的观点，而且他的这个观点是在观察的基础上，进行一系列假设和理论证明的最终结论。

在托勒密之前，许多天文观测资料表明，太阳和行星运行具有明显的不均匀性。但怎样解释行星位置与实际观察的差距呢？很多大科学家一筹莫展。

这时的托勒密提出了新的假设，将天分为七重，七重天之外是恒星天，所有的恒星都镶嵌在这个天球上绕地球旋转。

恒星天之外，还有一层最高天，即原动天，这便是诸神居住之所在。所有天层都受原动天推动而绕地球旋转。

托勒密自己也觉得太阳及其他星辰是不会以那么快的速度在24小时之内旋转地球一圈的。但他认为，这些星辰只要嵌在天上，随天转动，问题就迎刃而解了。

托勒密为我们画出的天图是一个个的圆，但他的这些圈圈画出来以后，却对当时的天文观测事实提供了一套更加令人满意的解释。

这样一来，一个由亚里士多德提出的错误理论，又经过托勒密的复杂证明和假设，便被当作不可动摇的真理固定下来。

托勒密地心说能流传下来的又一重要原因，是他的观点与圣经上所谓地球居宇宙之中恒静不动的观点相符合，得到教会的支持，成为维护教会黑暗统治的重要理论支柱。

托勒密还用数学来解释天体视动，这在当时被认为是绝对准确的，他证明了许多与天文学计算有关的球面三角定理。

我们在前面称托勒密为古罗马时代的科学巨人，是因为在罗马时代，科学发展比较缓慢，尽管他的研究成果有重大错误，但他毕竟在地理学、数学、光学等几个领域，都做出了杰出的贡献。

在托勒密之后，希腊文化的曙光完全消失。古罗马未能在辉煌的希腊文化之上有所建树，相反，却把古希腊的科学业绩都断送了。

随着古罗马的衰落，宗教开始盛行。据说那时把耶稣诞生的那年定为公元第一年，通常以A．D．表示，这是拉丁文Anno　Domini的缩写，其意思是“主的诞生年”。

后来把公元前记为B．C．，这是英文Before—Christ，意思是在基督之前。耶稣和基督本来就是一个意思，指救世主。

从此，犹太教和基督教的经典《圣教》逐步取代科学。人们在基督教主宰之下，接受由希伯来传来的宇宙观，认为地球是宇宙的中心，地是平的，立在柱上；地上有孔穴，是死人居住的地方。

至于柱子又是立在什么上，他们都不去思考了。天文学和一切科学的发展都受到阻碍。人们活在上帝的意念中。

古罗马后期，统治阶层都相信神学和《圣经》，对科学再没有一点热情了。既然大地是平坦稳固的，再也不需要科学去改造它了，只有神能改变一切了。

当罗马君士坦丁皇帝皈依基督教之后，他就把国家的一切权力作为反科学的工具。他破坏了图书馆和博物馆，焚烧了大量的异教徒的图书，在西方历史上演出一场“焚书坑儒”的丑剧。

罗马分裂为东、西罗马之后，东罗马帝国拜占庭的皇帝查士丁尼就禁止异教徒和不信教的人担任大学职务，还没收这些人的财产。这样一来，一切科学成果均被破坏了。

基督教完全统治了古罗马后期人们的精神，人们再不用对自然奥秘感到惊奇，不用提出任何自然科学问题，也不用对自然进行理论研究和实验探索。

因为，只要皈依基督教，一切问题自然由全能的主来解决了。

这个时候，宗教弥漫着人们，科学再也呼吸不到一点新鲜空气，政治不可避免地陷于混乱之中，内部腐败，外族入侵，农业的奴隶和农民震撼着国家的政权。

在古罗马逐步走向灭亡的过程中，一个新的科学中心——古代阿拉伯逐步兴旺起来。

古罗马的科技

古罗马农业生产技术发达，在伊达拉里亚城邦时期，这里的农业和畜牧业生产已有相当水平。水利事业也有一定规模。罗马城邦统治时期农业生产又有显著进步，已有铁制的锄、耙、锹、镰等农具，开始实行轮种制。农作物有小麦、大麦、油橄榄、葡萄等，已开始使用粪肥。罗马监察官加图（公元前234—前149年）著有《论农业》一书。这是一部向奴隶主讲述农庄经营的著作。其中包含了一些农业生产经验和农学知识，被认为是西方最早的农学著作。稍晚一些的瓦罗（公元前116—前27年）也写过一部《论农业》，在农学史上有一定地位。

古罗马的手工业相当发达，其中的冶金、制陶、制革、木工等行业在罗马城邦时期即有相当的基础，罗马帝国时期手工业更加繁荣，古希腊的各种发明创造都为古罗马人所应用。许多城市都成了著名的手工业中心：意大利半岛以青铜铸造、制陶、毛纺织、玻璃制造业闻名；莱茵河沿岸则以冶金和纺织业著称；罗马帝国的采矿业相当发达，人们在西班牙地区开采铜、金、银、铅和锡等矿，在莱茵河不列颠地区开采铁矿等。农产品加工业如榨油、酿酒业已很发达。水磨已广泛应用。考古发掘表明，在意大利半岛于公元79年的一次火山爆发埋没的庞贝城遗址中，就发掘出许多手工业作坊，包括有呢绒、珠宝、石工、香料、玻璃、铁器、磨面、食品加工等，展示了古罗马手工业城市的繁荣景象。当时古罗马的许多手工业产品远销国外。中国史书上就载有罗马商人东来的事。罗马时代著名的几何学家、实用科学家、工程师和发明家是亚历山大城的赫伦（公元20年—？），又名希罗。他是一位著名的机械学家，写过不少著作，有过许多发明，现存的主要有《压缩空气的理论和应用》、《战争的机器》和《机械学》等。在他的机械学著作中描绘了各种简单机械（杠杆、滑轮、轮子、斜面、螺旋、劈等），他先后设计制造过滑轮系统、双缸单程鼓风机、计里程器、虹吸管、照准仪等实用机械和器具。

赫伦制造过许多精巧的玩具。其中一个玩具是在一个空心球体上面连上两段弯管，当球体内的水沸腾时，蒸汽便通过管子溢出，由于我们今天称之为作用与反作用定律的作用，这个球体就迅速地旋转起来，这个被称为蒸汽反冲球的玩具，利用水蒸气的反冲力使金属球高速转动，这是人类历史上最早的蒸汽驱动装置，它被认为是近代蒸汽机的雏形。他的几何学著作很多，以《量度》为代表。书中给出了求三角形、四边形、正多边形、圆等面积和圆柱、圆锥、球和球截面的表面积的计算方法。

英国学者赫·乔·韦尔斯对于罗马的建筑艺术曾评论说：“罗马的艺术和文学只不过是伟大的希腊文化的一个分支，它继承了希腊和西亚，巴比伦和埃及所给的一切。但在某些方面，罗马有它自己明确的推进，没有比建筑更为突出的了。罗马帝国标志着历史上的一个新阶段，规模上起了变化，反映在更大胆、更庞大的建筑上。罗马对建筑的主要贡献是水泥和圆拱的到处使用。罗马军队开到哪里，圆拱和水泥就传到哪里。水泥使得巨大的圆顶和穹隆成为可能，并能用大理石盖面。豪华的科林斯圆柱被采用了，加以变化和加工并跟圆拱结合用在一起。连拱廊是典型的罗马建筑，同样的还有倾向于圆形建筑和用连拱廊叠成的层楼。罗马人所到之处都留下圆形露天剧场、拱形凯旋门、柱廊街道、高架渠和宫殿式建筑。他们还修筑了带有适当坡度的精美桥梁、高架渠道路。至今意大利人还是世界上最优秀的建筑师”。

古罗马非常重视建筑，有许多建筑遗址保存至今。如建于公元70—82年的罗马大角斗场是古罗马最大的建筑物。角斗场是角斗士（奴隶）之间与猛兽间搏斗，以流血牺牲供奴隶主寻欢作乐的场所，它是用石料砌筑而成，平面为椭圆形，长径为188米，短径为156米，四周为看台，外墙高48．5米，有三层拱卷支撑廊，可容纳5—8万名观众。这座建筑物以坚固著称。古罗马人曾说过：“角斗场倒塌，罗马就要灭亡”。古罗马的万神庙建于公元120—124年，这是一个圆形建筑物，直径约为43．5米，顶高与直径相同。建筑物的正面为一气势宏伟的科林斯式大门廊，其上的浮雕装饰十分精美。这座万神庙被视为古罗马的杰作，至今尚存。著名的古罗马水道建筑现在仍保留着一些残迹。