《给世界的答案:发现现代科学》

 

 

 

科学其实是一直不断地在发展的。从古代的那些不对的解释，到牛顿力学，看起来已经比较成功了。所以，一个科学理论，它永远是一个近似的理论，它永远是慢慢地，去逼近一个更精确的理论，但它也永远不会是最终的理论。

 

 

我现在再给大家介绍一本书，叫做《给世界的答案:发现现代科学》。这本书是美国的一个有名的物理学家，叫Steven Weinberg，叫斯蒂芬·温伯格写的。也是中信出版社找到了这个选题，我帮他们翻译出版的。在中信出版社的翻译出版过程中间，他有一个编辑叫王律，另外一个责任编辑叫文珍妮，我们三个也合作的很好。这本书比较厚一点，而且因为牵扯到一些数学，牵扯到稍微难一点的东西，但也比较顺利地出版。

 

这本书原来的英文叫《To Explain the World》，副标题就是the Discovery of Modern Science，那个主标题直译下来，就是“对世界的解释”，或者“解释世界”。副标题就叫发现现代科学。我们中文现在给它取的题目是《给世界的答案：发现现代科学》，这个题目是出版社取的，我觉得还是不错的。因为给世界的答案了，就是说实际上你要解释这个世界，到底世界是怎么回事情。现在看起来终极的是靠物理科学来解释。包括生物、化学这些东西，慢慢的都是想办法用物理科学来解释。

 

其实他本人是物理学家，他这里主要讲的事情，是物理科学。他的重点是在天文学和天体力学这方面，特别是天体力学。当然有些读者说你这个题目太大了。看你怎么理解了，他的观点就是认为最后终极的答案就是从物理学来的，那么物理学是怎么样发展过来的？所以这个你也可以想，它是给世界的一个答案。

 

我读了以后，觉得这本书还是蛮有启发的。首先，他提到人类的思维方式，如果要解释一个事件，可以从各种各样不同的角度去理解。可以从诗歌的角度，好像是完全凭想象决定一个东西什么样子；可以从哲学的角度，从哲学上来思考，就是说这个从道理是怎么回事；从宗教的角度，宗教的角度等于就是从基督教，就是《圣经》，还有伊斯兰教《古兰经》，其实他们本源是一样的，都是从《圣经》来的。另外还有就是从数学、科学和工程的角度。这个我刚才在另外一本书，就是《转向》，工程师思维里面也提到过。数学的角度就是假设加上严格的推理，你跟实际的世界可以是毫无联系的。但是你就不知道，说不定哪一天这个东西就有用了；科学的角度，我要去假设，我要推导，我要实验，来验证，验证完了以后，最后就是看能不能符合，假如不符合的话，我还得再给他修改，修改了以后再重新扩展的过程。也就是说像这里简单的图表示的，这样一个循环的图，就是这样的一个过程。那么工程的角度就是从使用、发明，就是怎么样给人类创造最好的生活条件，从这样的角度来考虑的。

 

但是我看了这本书以后，有一个很深的感受，以上的思维方式不是那么简单地就被大家接受的。在一开始最早的时候，那些人他们提出来的，希腊的，古希腊的那些，柏拉图、亚里士多德，还有最早的一个叫泰勒斯。他们就觉得他们不追求这种验证的，他们认为我提出来一个东西就可以了，我就是这么想的，我就不需要在实践中去验证它，证明它是对的，他(们)没有这样一种思维方式。

 

其实本书讲到的，这种思维方式（的真正形成）是在科学革命以后，也就是说牛顿的那个17世纪以后，才形成这样一个思维方式。所以他这里面就讲到，假如你是17世纪、18世纪、19世纪初的那些物理学家，今天的环境下面，尽管有好多新的东西、新的技术，新的概念你不一定了解，但对这种思维方式你是很了解的，你觉得很自然可以接受的。但是早先的时候，在希腊古代的时候，那些东西绝对是没有的，就是没有这样子一种（思维方式）。

 

这本书它主要是分四个部分，第一部分是讲希腊的物理学；第二部分希腊的天文学；第三部分是讲中世纪，最后就是牛顿的革命。牛顿的科学革命。而且它里面我刚才也提到，大部分都是讲天文学和天体力学的，为什么？原因是第一，天文学至少有5000年历史，观察的时间最长，积累的数据最多。第二，有很多有名的人，都牵扯到天文学有关的东西里面去。早年的，比如说最早希腊的时候，就有一些名人如托勒密观测过天文。然后大家都知道，哥白尼、开普勒、第谷这些人去观测（天文）。到后来就是伽利略、牛顿、爱因斯坦这些人，都跟天体运动有关系。还有一个很重要的事情，就是原来大家觉得，天上的东西是很难解释的，是神在那里管着，上帝在那里管着，天体运动的东西，无法认识。但是到牛顿科学革命以后，发现其实天上的东西，这个规律，怎么运动的，那是最容易掌握的，比地面上的东西要简单的多。原因是因为它们相互之间的影响，相对来说比较少，主要是重力的影响。而且往往比如说太阳跟行星，行星跟卫星之间，这个干扰的因素比较少。所以他就是用这样的方法，论证了科学是怎么发展的，以及正确的科学态度应该是怎么样的。这个我觉得就是贯穿整个书是一个红线，它举了很多很多例子。但是实际上最关键的就是要告诉大家，人们是怎么样产生这种科学的思维方法的。

 

还有一个很值得一提的，就是他里面对科学家的评价的方法。他有一个最大的特点，他说，我们评价一个历史上的科学家，他是不是成功，我得要看最后，我要按照最新的标准，看他的东西对不对。如果按照最新的标准，最新标准下，如果他是对的，那这个就很好；如果不对的，即使他在当时大紫大红，那这个也还不是一个很好的科学家。研究科学，一般有两派观点，一派觉得，你不能够拿现代的标准，去衡量过去人的成就。比方过去局限于观察条件，观察实验条件，有些东西你看不到，你没法判断是不是正确。但是最终你还得按照最正准确的东西，这样才能判断你那个成就的大小、好坏。

 

另外一个相关联的，也就是说，科学其实是一直不断地在发展。所以从古代的那些不对的解释，到牛顿那力学，看起来已经比较成功了。把好多东西，就是把重力的相关的东西，牛顿主要是把跟重力相关东西都弄在一起了，而且有很好的解释。再到后来，又出来爱因斯坦相对论 。所以说一个科学理论，它永远是一个近似的理论，它永远是慢慢地去逼近一个更精确的理论，但它也永远不会是最终的理论，大概就是这样的一个意思。

 

这个作者他最推崇的、他觉得最好的科学家，他其实讲了4个人，一个是伽利略，一个是牛顿，一个是达尔文，一个是爱因斯坦。伽利略有一个重要的成就，可能我们平时不是太注意，实验科学等于是他开创的。他最早想办法做实验来验证，就是人工设计的实验。因为伽利略还比较早，比牛顿还要早一两百年，那个时候谁也不做什么实验。但是伽利略确实做过实验，他就是用一个斜面，然后一个球滚下来。用这个东西来说明，自由落体落下来，大球跟小球是同时到达的，跟你的重量是没有关系的。

 

牛顿也是一个蛮有趣的人，他的生活范围一个很小的三角形，从他的家到他的学校——剑桥大学然后还有伦敦，三个地方之间，他就在这个三角形里面。他连海边都没去过，但是他对潮汐这个东西很有研究。最后，就是从重力这个角度，把天上的东西跟地上的东西结合起来了。达尔文出名的当然是《物种起源》，叫做进化论，这东西到现在还是被大家认可的。爱因斯坦大家都比较熟悉了，他对物理学的贡献包括量子力学，他也是最早提出来量子力学的科学家之一。

 

其实所有的这些科学家，在那个时代都受到教会很大的影响。他们都不敢违背《圣经》里面讲过的东西，或者教规教皇。哥白尼死前没有把他的理论发表出来。他是死后，才把那个理论发表出来的。牛顿大家也知道，你去搜他的关键词，他有好多手稿，关键词里面关于宗教的东西，比那些自传科学的都还要多，然后他还对炼金术特别感兴趣。

 

这个书看了以后，我还一个很重要的体会就是，想一想世界的古文明，是一件很有意思的事情。我们现在都讲世界是四大文明或者五大文明，那么最早的是两河流域，就是现在的伊拉克、叙利亚、土耳其那一带，概是8000多年以前就有文字，最早是苏美尔人，他们就已经有文字了。

 

然后是6000年前的埃及文明，金字塔。埃及我曾经去旅游过一次，我在去以前，不知道埃及文明是怎么回事，但不管怎么样金字塔在那里，它传承下来。去了以后才发现，埃及的文明，现在埃及的居民，95%以上是阿拉伯人，大概六、七世纪的时候，阿拉伯人征服埃及，把那里全部征服下来。真正的古埃及人，有血血关系的，现在是住在沙漠里面的，就百分之几的人。所以现在的埃及和古代埃及，已经没有传承的这样一个关系。

 

印度其实也有很早的文明，4500年的文明，但是印度的民族也变化很多，欧洲那些人过来以后慢慢就混血，古代的那些印度人也都没有了。古印度那种最早的文字，到现在还没法破译，还不认得。所以这些文化其实就没有传承了，在埃及，我去玩的时候，看看那些人在那里挖掘古代的遗物，联合国派来的，意大利人在那里做，埃及的那个古文字认出来，那些有名的埃及学家，是法国人，还有一些英国人。

 

所以这三个文明，就是两河文明、印度文明、埃及文明，其实是没有传承的。希腊文明也很有意思，希腊文明在四五千年以前是很厉害的，它出的那些人，在以后几千年时间里都没有人超过他们。而且到中世纪的时候，从西罗马帝国大概公元四五百年灭亡以后，那些希腊人他自己连希腊文都不认识了。他的文献是怎么保存下来的呢？这个要感谢阿拉伯人，阿拉伯人征服了这些地方，他把那些文献翻译成阿拉伯文或叙利亚文，然后到后来，也要感谢天主教堂和教会，把那些东西翻译成拉丁文，这样的话才把希腊的那些古代的科学文明传承了下来。但是现在的希腊人，跟以前，人种还是差不多的人种，但是从智力来看就不一样了。你看现在现代希腊，你看到有什么有名的人物吗？没有了，基本上就西方的那些，雅利安人、犹太人，把这些传承了下来。

   

    然后就是中国，我们中国也有很长的、也有四五千年的历史，我们讲四千年文明。中国主要是汉族，中国的汉族我们都是传承下来的，还是这些人。跟当时的人之间，人种上面没有区别。中国受到外族入侵以后，没多久都把他们同化掉了，也就是没有了。例外是蒙古人，蒙古人没有被同化，他们跑了。不过外蒙古后来被俄罗斯同化了许多，现在连原来的蒙文都不会了，都是斯拉夫字母拼音。

 

所以，作为中国文明，就是有这样一个特点，就是传承下来的文明，希腊文明可以说是传承下来的，但是他通过别人给传承下来的，中国我们是靠自己传承下来的。当然，中国文明在近年，确实是差得太远了，不知道什么时候能赶上去。

 

因为这里面讲的内容比较多，希腊人的文明这些东西都比较多，所以后来我编了三张表。第一张表等于是把里面的内容总结一下，有哪些人在什么年代做出了什么重要的成就，这是第一张表，这个比较简单，就是把他的内容摘出来；第二张表，我就是想说明一下，中国在相应的这些方面，是怎么样一个情况。第三张表就是想说明一下，古代大约从公元前六世纪到公元一世纪这段时间，希腊文明跟中国文明的对比。这里面大概讲的是物质本原、数学、物理、星表、医学、教育，有6个方面。然后对比一下，你看看那个表三还是蛮有意思的。

 

    最后说一下作者提到的科学里面的几个要点。第一个就是首创权，刚才也提到了牛顿，他先发表那个东西，那就是他首创。别人可能写的比他早，但是他没有发表。第二个就是说，在科学发展之中，有好多发现这个理论出来以后，好像有点小问题，然后我要给他微调一下，微调一下以后，使得我这个实验结果更加符合。他这个书里面讲的就是，微调不是什么很好的方法，往往微调的时候，你把事情弄的越来越复杂，结果把原来的真正理论掩盖掉了。第三点是说，往往是一个简洁的理论，虽然一开始看起来跟实验数据，好像不容易复杂的理论经过各种微调符合的更好，但是简洁的理论其实往往更有生命力。哥白尼就是这样，哥白尼最后弄的很简洁，就是说太阳在那里不动弹，其他行星都是围绕着它这么转的。所以在科学上面，往往这些理论会有更好的长远结果。  

 

 

表1：《给世界的答案》中提到的主要科学家和事件
年份	重要人物和事件	国籍	学科	时期
624BC—547/6BC	泰勒斯（Thales）证明了或从埃及引入了一条著名的几何定理：圆的直径与圆周上任意点到直径两端的连线构成一个直角三角形。	希腊	数学	希腊科学前期 古风时期（约600BC—450BC） 罗马共和国 （509BC起）
约公元前6世纪	泰勒斯（Thales）认为所有物质都由单一物质本原(水）构成。阿那克西曼德（Anaximander）认为单一物质本原是神秘的无限定，阿那克西米尼（Anaximenes）认为是空气，色诺芬尼（Xenophanes）认为是土，赫拉克利特（Heraclitus）认为是火。		物质本原
530BC—300BC	毕达哥拉斯（Pythagoras）学派,认为数是万物本原,证明了勾股定理，注意到弦长比例恰为两个小整数之比时，乐声和谐动听。提出了一个关于行星、太阳和月球的早期理论。其中太阳、月球、地球以及五大星球，都围绕“中央火”转动。		数学 天文学
约495BC—435BC	恩培多克勒（Empedocles）认为所有物质都由4种元素——水、空气、土、火——组成。		物质本源
469BC—399BC	苏格拉底（Socrates），主要研究人类的伦理问题。		其他	希腊科学， 以亚里斯多德 为代表 古典希腊时期（约450BC—300BC）
460BC—370BC	德谟克利特（Democritus）认为所有物质皆由原子组成，原子是在虚空中运动的不可再分的极小微粒。		物质本源
460BC—370BC	希波克拉底（Hippocrates）提出体液学说，认为人体由血液、黏液、黑胆汁、黄胆汁4种体液组成。		医学
427BC—347BC	柏拉图（Plato），西方客观唯心主义的创始人，在《理想国》中设计了一幅正义之邦的图景，基本上是数学的宇宙观，把4种元素与5个正多面体中的4个相对应，西方教育史上提出完整的学前教育思想并建立了完整的教育体系的第一人，提出了“四科”(算术、几何、天文、音乐)。他向数学家提出了以下问题：什么样的匀速和完全规则的圆周运动的组合，可以作为假设来说明行星的行为？		数学 天文学 其他
408BC—355BC	欧多克斯（Eudoxus）说明了圆锥的体积是同底同高圆柱体体积的1/3，在数学中引入了严谨的风格，即定理应从明确陈述的公理推导得出。提出行星运动的同心球壳模型。		数学
公元前4世纪—公元6世纪	雅典四大哲学学校：亚里士多德学派的“吕克昂学园”、柏拉图学派的“学院”、伊壁鸠鲁学派的“花园”和斯多葛学派的“柱廊”。吕克昂学园延续到公元前86年，而柏拉图的“学院”以不同形式延续到公元529年。		教育
384BC—322BC	亚里斯多德（Aristotle)，他的写作涉及伦理学、形而上学、心理学、经济学、神学、政治学、修辞学、自然科学、教育学、诗歌、风俗，以及雅典法律。他认为地球是圆形的，是宇宙的中心，物体下落趋向地心，其速度与重量成正比。改进行星运动的同心球壳模型。		数学 天文学 其他
325BC—265BC	欧几里得（Euclid），几何学之父，著《几何原本》和《光学》。		数学	希腊应用科学，以阿基米德为代表 希腊化时期（约公元前300年—公元1世纪初） 罗马帝国（27BC—395AD）
约310BC—230BC	阿利斯塔克（Aristarchus）著《论日月的大小和距离》。		天文学
287BC—212BC	阿基米德(Archimide)，伟大的古希腊哲学家、百科书式科学家、数学家、物理学家、力学家，静态力学和流体静力学的奠基人，人称“力学之父”。		数学 物理学
285BC—222BC	克特西比乌斯（Ctesibius）发明了真空压力泵，并改进了水钟。		技术
约190BC—125BC	喜帕恰斯（Hipparchus），公认的古代世界最伟大的天文观测家，他对地月距离的测算做出了极大的改进，编制了一本包含800颗恒星在内的恒星目录。		天文学
约150BC—100BC	安蒂基西拉机器，日历装置，能够预测任何一天太阳和行星在黄道带的视位置。其内部的齿轮结构错综复杂，证明希腊化时期的技术水平已十分高超。		天文学 技术
90AC—168AC	克罗狄斯·托勒密（ClaudiusPtolemy）著《光学》和《天文学大成》，其中完善了喜帕恰斯星表，发展了本轮—均轮（同心球壳）理论。		天文学 物理学
780AC—850AC	花剌子模（al-Khwarizmi）为阿拉伯人解释了印度数字，而这些数字后来成为欧洲人口中的“阿拉伯数字”。	阿拉伯	数学	中世纪，西方科学停滞一千多年 约公元1—15世纪 392AD，基督教被定为罗马国教； 公元6世纪初，伊斯兰教创立。
公元9世纪	以“智慧馆”为代表，大量希腊文献被翻译为阿拉伯文而得以保存。	-	翻译
973AC—1048AC	比鲁尼（al-Biruni）考虑了地球自转的可能性，给出了不同城市的精确经纬度，制定了正切表，测量出多种固体和液体的比重，明了一种测量地球周长的新方法。	阿拉伯	天文学
公元10—12世纪	大量希腊文献（或其阿拉伯文译本）被翻译为拉丁文。	-	翻译
公元13世纪	天主教会谴责亚里斯多德学说。
1264AC	默顿（Merton）在牛津创办第一个住宿学院。	英国	教育
公元14世纪中叶	默顿学院平均速度定理问世。
1473AC—1573AC	哥白尼(Copernicus)著《天体运行论》，提出日心说。	波兰	天文学	科学革命，始于哥白尼，完成于牛顿 公元16—17世纪
1546AC—1601AC	第谷·布拉赫（Tycho Brahe)，历史上最优秀的天文观测家，发现仙后座中的一颗新星，提出一种介于地心说和日心说之间的宇宙结构体系。	丹麦	天文学
1561AC—1626AC	培根(Bacon)著《新工具》，对科学持极端经验主义观点。	英国	科学学
1564AC—1642AC	伽利略（Galileo），数学家、物理学家和天文学家，近代实验科学的奠基者之一。改进和应用望远镜，在观测天文学领域掀起了一场革命，对运动，特别是自由落体的研究，为现代实验物理提供了一个范例。提出运动相对性原理（现称伽利略相对性）。发现单摆的周期与摆长的平方根成正比，而与振幅大小和摆锤重量无关。	意大利	数学 天文学 物理学
1571AC—1630AC	开普勒(Kepler)著《新天文学》，提出行星运动三定律。	德国	天文学
1596AC—1650AC	笛卡儿(Descartes)著《哲学原理》，他只相信“我思故我在”，在几何、光学和气象学方面有重大贡献。	法国	科学学 数学
1608AC—1647AC	意大利托里拆利（Torricelli）研究了几何学、抛掷物运动、流体力学、光学和早期版本的微积分学，解释了真空现象。	意大利	数学 物理学
1627AC—1691AC	英国波义耳（Boyle）提出波义耳定律，气体的压力与体积成反比。	英国	物理学
1629AC—1695AC	荷兰惠更斯（Huygens）发现了土星最大的卫星—土卫六，发明了摆钟，开创了光的波动理论，给出了有关硬物碰撞规则的正确说法。	荷兰	天文学 物理学
1643AC—1727AC	牛顿(Newton)著《自然哲学的数学原理》《光学》等，提出万有引力定律和牛顿运动定律。与莱布尼茨共同发明微积分，发明反射式望远镜和发现光的色散原理。成功地实现了物理学、天文学和数学三者的结合，自柏拉图以来困扰所有哲学家的问题在他手上迎刃而解。	英国	数学 天文学 物理学

 

作者在全书开卷处提到“在希腊科学的全盛时期，或在此之前的一段时间，巴比伦、中国、埃及、印度和其他国家的人们在技术、数学和天文学等领域做着显著的贡献。”但作者也指出，在他主要讨论的科学方法论方面，西方科学并未受到其他国家的影响，因此他在书中不探讨其他文化的科学成就。但中国读者无疑会问，中国古代科学到底有多少成就？为此译者编制了表2，供读者参考。

 

表2：《给世界的答案》中提到的主要科学家和事件的中国对应
年份	重要人物和事件	学科	时期	西方科学时期
公元前10世纪	从甲骨文字中出现有关太阳黑子的记载，至今已有3000多年。从公元前28年到明代末年的1600多年当中，我国共有100多次翔实可靠的太阳黑子记录，这些记录不仅有确切日期，而且对黑子的形状、大小、位置乃至分裂、变化等，也都有很细致的描述。	天文学
公元前7世纪	我国古代对著名的流星雨，如天琴座、英仙座、狮子座等流星雨，各有多次记录，从公元前7世纪算起，我国古代至少有180次以上的这类流星雨纪事。	天文学	春秋战国 约770BC—221BC
770BC—221BC	春秋战国时期百家争鸣，有史可查的有189家，4324篇著作。最有名的是儒家（孔子、孟子、荀子）、道家（老子、庄子、列子、杨朱）、墨家（墨子）、法家（韩非、李斯、商鞅）和兵家（孙武、孙膑）。多数开门授徒（特别是儒家），在哲学、文学、法学、军事学等方面成就巨大，但除墨子外，对科学鲜少贡献。	教育 其他
约571BC—471BC	李耳（老子）著《道德经》道经25章曰：“有物混成，先天地生，寂兮寥兮，独立不改，周行而不始，可以为天下母。”认为所有物质都由单一物质本原(有物混成）构成。	物质本原		希腊科学前期 约600年BC—450BC
约476/480BC—390/420BC	墨翟（墨子）著《墨子》1.宇宙学。认为宇宙是一个连续的整体，时间和空间都是连续不间断的。是连续无穷的，离开时空的单纯运动是不存在的。2.数学。定义了倍、平、同长、中、圜（圆）、正方形、直线，对十进位值制进行了论述。3.物理学。力学：力、惯性、反作用力，对杠杆，斜面、重心、滚动摩擦等力学问题进行了一系列的研究。光学：进行光学实验，并对几何光学进行系统研究。探讨了光与影的关系、本影和副影、小孔成像等，对平面镜、凹面镜、凸面镜的研究相当有系统。也对声音的传播进行了研究。4.墨子几乎谙熟了当时的各种兵器、机械和工程建筑的制造发明，并有不少创造。	数学 物理学 技术
约公元前4世纪	《甘石星经》，甘德、石申著。他们观测了金、木、水、火、土五行星的运行，总结了其出没规律，记载了120颗恒星的位置，是世界上最早的天文学著作。	天文学		希腊科学 约450BC—300BC
约公元前4世纪	指南针，最早以勺子（司南）形式出现，11世纪沈括解释了其原理，11—12世纪用于航海。	技术
约公元前4世纪	《尚书·洪范》提出万物皆由水木金火土构成。	物质本原
约公元前4世纪	《黄帝内经》是中国最早的医学典籍，在黄老道家理论上建立了中医学上的“阴阳五行学说”、“脉象学说”、“藏象学说”、“经络学说”、“病因学说”“病机学说”、“病症”、“诊法”、“论治”及“养生学”、“运气学”等学说，从整体观上来论述医学，呈现了自然、生物、心理、社会“整体医学模式”。其基本素材来源于中国古人对生命现象的长期观察、大量的临床实践以及简单的解剖学知识。它奠定了人体生理、病理、诊断以及治疗的认识基础，是中国影响极大的一部医学著作，被称为医之始祖。	医学
240BC	公元前240年的彗星记载，被认为是世界上最早的哈雷彗星记录从那时起到1986年，哈雷彗星共回归了30次，我国都有记录。	天文学		希腊应用科学 希腊化时期（约300BC—公元1世纪初）
约公元前1世纪	《周髀算经》，其中提到勾三股四弦五，是勾股定理的特例。	数学	秦汉 221BC—220BC
约公元1世纪	《九章算术》，逐步积累成书，其中包括平面几何图形面积的计算方法，分数的四则运算法则，以及求分子分母最大公约数等方法，开平方、开立方，立体体积公式，盈亏问题，线性方程组，正负数。	数学
62AD—121AD	蔡伦发明造纸术。	技术
78AD—139AD	张衡发明侯风地动仪，能测出几千里外的地震；又发明浑天仪模仿天体运动、指南车等。	天文学 技术
225AD—295AD	刘徽著《九章算术注》和《海岛算经》，是中国最早明确主张用逻辑推理的方式来论证数学命题的人。	数学	三国南北朝 220AD—589AD	中世纪， 西方科学 停滞一千多年 约公元2—15世纪
429AD—500AD	祖冲之，制定当时最科学的《大明历》,岁实取365.24281481日，误差仅1/600000。首次将“圆周率”精算到小数第七位，即在3.1415926和3.1415927之间。	数学 天文学
673AD—723AD	僧一行与梁令瓒等设计制造水运浑天仪，依靠水力运转模仿天体运行，并可用来测定时间；世界上最早测量子午线长度；编制《大衍历》。	天文学 技术	隋唐宋 581AD—1279AD
约公元8世纪	火药，古代炼丹术士无意中发明，八九世纪配方成书，早在公元904年已用于军事目的。	技术
971AD—1051AD	毕昇发明的泥活字标志着活字印刷术的诞生。	技术
约1050AD	中国三角形，贾宪最早提出，杨辉进一步阐述，是二项式系数在三角形中的一种几何排列，因其重要性而得到关注。	数学
1031AD—1095AD	沈括在《梦溪笔谈》中首创隙积术，开高阶等差级数求和问题之先河，又提出会圆术，首次提出求弓形弧长的近似公式。全书共六百零九条（不同版本稍有出入），内容涉及天文、数学、物理、化学、生物、地质、地理、气象、医药、农学、工程技术、文学、史事、音乐和美术等。属于自然科学方面的，约占总数的36%。	数学 天文学 物理学 技术
1202AD—1261AD	秦九韶著《数书九章》分大衍、天时、田域、测望、赋役、钱谷、营建、军旅、市易九类81题，其成就之大，题设之复杂都超过以往算经，有的问题有88个条件，有的答案多达180条。	数学
1231AD—1316AD	郭守敬于公元1280年编订的《授时历》来说，通过三年多的两百次测量，经过计算，采用365.2425日作为一个回归年的长度,与现代数值精确相符。	天文学	元 1271AD—1368AD
公元13世纪	杨辉共撰五部数学著作，传世的有四部，其中三部书又常合称为《杨辉算法》。他的著作偏重于教育与普及。	数学
1562AD—1633AD	徐光启与利玛窦合译《几何原本》。此后几十年间，150余种西文书籍被译成中文。	翻译	明 1368AD—1644AD	科学革命， 始于哥白尼， 完成于牛顿 公元16—17世纪
1587AD—约1666AD	宋应星著《天工开物》是中国历史上伟大的科技著作。对农业方面的丰富经验进行了总结，全面反映了工艺技术的成就。分散体现了中国古代物理知识，如在提水工具（筒车、水滩、风车）、船舵、灌钢、泥型铸釜、失蜡铸造、排除煤矿瓦斯方法、盐井中的吸卤器（唧筒）、熔融、提取法等内容中都有许多力学、热学等物理知识。	技术

 

    表2只列出与本书内容相对应的中国古代科学的主要成就，带有译者的主观性，也未详细考证和追求权威性。因此只能帮助读者把握本书脉络，不宜另作他用。以下试对科学的各发展阶段做些评论。

 

    希腊科学的全盛时期（公元前7世纪—公元1世纪）略迟于中国的春秋战国时期（公元前8世纪—前3世纪）。东西方分别在这两个时期内，完成了几乎所有重要学科的奠基工作。为何这两个时期成就如此辉煌？主要是因为对科学技术的宽松环境容许思想自由驰骋，使得人们在这几百年中取得了其后一千多年都未能超越的成就。下面拟对中国和希腊学者对一些学科的独立首创贡献作一比较，见表3。关于物质本原，无论是以泰勒斯为首的希腊学者，还是以老子和后来的墨子为代表的中国学者，都只是表露了在这方面的兴趣，他们的揣测并未对后来的科学理论造成多大影响。在数学方面，欧几里德的《几何原本》要比中国的《九章算术》早三个世纪，且其中包含了严格的证明，不过只局限于几何，代数则直到8世纪才由花剌子模介绍到欧洲。《九章算术》成书稍晚，但其内容是此前数百年间知识的积累，且包括了代数和几何。但几何中的严格证明则直至3世纪才由刘徽引入。物理学方面的成就，墨子与比他晚两世纪的阿基米德相比，一点也不逊色。只是墨子孤芳独秀，后继无人，阿基米德的成果则在科学革命中发扬光大。天文学方面，中国古代成就恢宏，甘石星表比喜帕恰斯星表要早两世纪。中国对太阳黑子、流星和彗星的观测也十分领先。但西方对行星运动规律的深入研究，最后导致科学革命，而中国在这方面贡献鲜少。就办学授徒而言，公元前四五世纪是黄金开创时代，虽然这些学校对现代大学影响都不大，但希腊学校十分重视数学和科学，而中国学校对此几乎没有涉及。在医学上，希波克拉底的四体液理论今天看来像是一个笑谈儿戏，但黄帝内经开创的中医理论和实践，虽有许多疑问和争议，至今仍是世界医学的瑰宝。从以上的简述不难得出结论，古希腊和古中国在科学方面的成就可谓伯仲之间、难分上下。

表3：一些学科的首创年代
学科	国家	代表作（人）	年代（世纪）
			-6	-5	-4	-3	-2	-1	1
物质本原	希腊	泰勒斯认为是水
	中国	老子认为“有物混成，先天地生”
数学	希腊	欧几里德的《几何原本》
	中国	《九章算术》
物理	希腊	阿基米德
	中国	墨子
星表	希腊	喜帕恰斯星表
	中国	《甘石星经》
教育	希腊	雅典四大学院
	中国	孔子、墨子等
医学	希腊	希波克拉底的四体液理论
	中国	黄帝内经

 

1.在西方，黑暗的中世纪导致了文化沙漠，很少有人能看懂希腊科学文献，遑论对其进行发展。这方面原因很多，其中，基督教和后来伊斯兰教的盛行，无疑是一个重要因素。若将《圣经》和《可兰经》作为鉴定真理的唯一标准，且违反可能招来杀身之祸，科学自然难以发展。值得庆幸的是，阿拉伯人把希腊语古代文献翻译为阿拉伯（叙利亚）语，而后基督教士又再译为拉丁语，不论其动机为何（貌似阿拉伯人主要是为了学习，而基督教士在一定程度上是为了批判），这些宝贵的科学文献得以就此保存下来。在中国，情况有相似之处，先是秦始皇焚书坑儒，再是汉朝以后的独尊儒家，使得其他诸家的思想都逐渐消亡。儒家讲究孝悌忠信、礼义廉耻，这些方面有助于人的修养；但其核心是“仁”，主要被历代帝王将相用作统治人民的工具。更致命的是隋唐以来的科举制度，注重以文取士，极大地降低了人们追求科学知识的积极性。与西方不同的是，中国皇帝并不把科学技术看成是对他们政权的威胁，他们大兴文字狱，镇压的是持不同政见的异己人士，或捕风捉影祸及的假想异己人士，而不是科学家和工程师。因此，中国的科学技术（特别是技术），在国力强盛的唐宋时期取得了尤其大的发展。通过丝绸之路，在阿拉伯人的帮助下，许多技术（如罗盘、造纸术火药和活字印刷术这四大发明）从先进的中国向落后的欧洲传播。

 

2.这种先进对落后的局面，到十五六世纪欧洲科学革命时开始逆转。14世纪，文艺复兴在意大利兴起，挑战了基督教在艺术科学方面的独尊统治地位，为随后的科学革命创造了条件。中国未能参与科学革命，丧失了千年一遇的良机。在随后的工业革命中，中国在蒸汽时代（1760——1840）、电气时代（1840——1950）和信息时代（1950——今）的前半段，仍然处于边缘化地位。感谢30多年来的改革开放，使中国重返世界中央舞台。然而，尽管经济快速增长，一些应用科学（如超级计算机和量子通讯）取得世界领先地位，但中国在科学特别是基础科学方面，还几乎是一穷二白。除了屠呦呦女士，中国还没有科学诺贝尔奖得主。原因方方面面，除了大环境外，个人素质也至关重要。最近听物理学诺贝尔奖得主诺沃肖洛夫在国内某知名大学回答大学生提问很有启发。问：“如何才能得到诺贝尔奖？”答：“目标是得诺贝尔奖的人永远得不到诺贝尔奖。诺贝尔奖只授予那些一心一意从事自己感兴趣的研究并卓有成效的科学家。”回答得真好。中国不乏逐名之徒，他们得不了诺贝尔奖，也不乏逐利之徒，他们更得不了诺贝尔奖。中国缺乏的就是不为名不为利，老老实实做学问的人。我们普通人固然无法真正改变目前拜金主义的大环境，但呼吁也是绝对必要的，随着政治、经济的良性发展并假以时日，总会有所改善。但每个人都可以立即从自身做起，提高个人素质，做一些实实在在、于国于民于己都有利的事，包括苦干实干，在科学上做出贡献，说不定一不小心顺便还拿了一个诺贝尔奖呢。希望本书除了科学思维方法方面，也在这方面对（特别是青年）读者有所启发。