近代科學的誕生

近代物理學之父——伽利略

1564年，伽利略出生在義大利西海岸比薩城一個破落的貴族之家，父親是很有才華的音樂家，愛好數學，精通希臘文、拉丁文和英語。17歲時，按照父親的意願，伽利略進入比薩大學學醫，不過他本人的興趣卻不在此。由於聽了幾次關於歐幾里得幾何學的演講，很快對數學著迷，傾心於研究歐幾里得的幾何學和阿基米德的物理學，朋友們都稱他為“新時代的阿基米德”。

伽利略善於觀察和思考，據說他18歲時到比薩教堂去做禮拜，注意到教堂裡掛的那些搖擺不定的油燈，儘管擺動幅度不同，但住復運動的時間（他按自己的脈搏計時）卻是相同的，從而發現了擺的等時性。1585年伽利略放棄學醫，離開比薩大學回到佛羅倫薩，在家自學數學和物理，攻讀歐幾里得的《幾何原本》和阿基米德的著作。1588年，他發表了題為《固體的重心》論文，從此以數學和實驗著稱的伽利略名聞全國。從這時候開始，他在比薩大學擔任數學教授，但是真正使伽利略成為科學史上巨人的是他的重物實驗。

亞里士多德認為物體下落速度與其重量成正比例關係。這一理論沒有人會懷疑，比薩大學的教授是這樣講的，學生也是這樣接受的。在當時學者們的跟中，除了上帝之外，只有亞里士多德是對的。但只有25歲的青年伽利略，出於追求真理的願望，以科學實驗為根據，公然反對被人們崇拜了1700多年的希臘聖人之教。這就是後人傳說的1590年他在比薩斜塔做的重物實驗。1604年，為了尋求落體速度和距離、時間的關係，伽利略又透過斜面落體實驗求出自由落體運動規律和近似結果。他把複雜問題簡單化了，伽利略稱之為“分析法”、“綜合法”。

1592年，伽利略被聘為帕多瓦大學數學教授，當時他只有二十多歲，他研究支配粉碎機、揚水機、起重機等機械的共同規律，寫成《機械學》一書。當時很多人認為，機械省力，就是機械產生力量。他在書中卻提出不同意見，井解釋了力矩的科學涵意。

1608年，他聽說荷蘭米德爾堡眼鏡店有人做成一個可以把遠處物體放大的鏡子，他研究了這個鏡子放大物體的原理，做出了世界上第一臺望遠鏡。它能把遠處物體放大32倍，能看到月亮上的高山低谷，還看到銀河是由許多星體集合而成的。1610年1月8日到10日他又發現木星有四顆衛星，並且每天變換位置，土星也有衛星，金星有盈有虧，後來他還發現太陽有黑子和自轉。此外，望遠鏡可用於戰爭偵察敵情，還可以提前3小時發現將要靠岸的船，所以引起軍界、航海者和政府的重視，轟動了上層社會，受到人們的重視和讚賞，給予“特等教授”、“首席科學家”的榮譽稱號。1610年，他在《星界的使者》一書中公佈了他這一系列天文史上少有的重要發現。這些事實是對亞里士多德學說的否定。

伽利略另一重大貢獻是確認了慣性定律，即不受外力的物體將保持慣性運動的狀態不變。其實古希臘的德謨克利特和伊壁鳩魯以及後來牛頓都有這樣的想法。然而，當時在歐洲佔統治地位的是亞里士多德的觀點——力是物體運動的原因。伽利略則認為“維持”運動不需要力，“改變”物體的運動狀態才需要力。他再次利用理想實驗的威力：斜面實驗表明，傾斜度越小，小球的加速度也越小。如果把斜面完全放平，並且斜面無比光滑，小球的加速度將會變為零，小球也將永遠沿直線做勻速運動。因此，伽利略得到了慣性定律。

伽利略名聲大振，但卻受到教會的壓制。他的一系列天文發現使他堅信哥白尼的太陽中心說是對的，但在羅馬教皇的淫威之下，哥白尼學說被列為禁書，伽利略也不得不沉默了。1638年他以間接隱蔽的筆法，以通俗易懂的三人對話形式發表了《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，詳細論證了哥白尼的“太陽中心說”，批駁了“地球中心說”，成為近代科學思想史上重要學術著作。伽利略早在1597年開普勒送給他《神秘的宇宙》一書時就已經是一個太陽中心說的擁護者，但是他親眼看到布魯諾之死，沒有勇氣訴諸於世。直到68歲的時候，才把心裡話在《對話》一書中說出來，他說清楚了哥白尼沒有說清楚的問題。但此事成為教會神父和學者們組成“反伽利略聯盟”的開始。不久他被召到羅馬，接受異端裁判所的殘酷審訊。經過三個月的審訊和種種嚴刑拷問，伽利略“悔罪”之後被放了出來，這時他已是一位風燭殘年的老人了。

他在晚年失去自由又失去了唯一的女兒後，仍然進行科學研究。他說：“我的腦筋是不肯讓我閒著的，我現在寫一本《新科學對話》。”這就是他關於力學知識的總結，成為後來牛頓據以提出力學三定律的基礎。當1636年這本書寫完的時候，他已經雙目失明，四年以後就逝世了。直到300年後，羅馬教皇保羅二世提出為伽利略平反，1980年正式宣佈當年教會壓制伽利略的意見是錯誤的，伽利略終於沉冤昭雪。這也說明，真理是不可戰勝的。

伽利略把實驗事實和抽象思維結合起來，運用理想化的模型突出事物的主要特性，化繁為簡，總結其規律性，留給了後人寶貴的精神財富。愛因斯坦評論說：“伽利略的發現以及他所用的科學推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標誌著物理學的真正開端。”伽利略首開實驗科學的先河，從無休無止的“為什麼”轉向地球上的物體是“怎麼樣”運動的；從漫無邊際的大討論轉向區域性的、簡單的、有限的問題研究。這就是近代西方科學成功的道路。

流體靜力學的奠基人——帕斯卡

帕斯卡於1623年生於法國奧維涅省的克萊蒙特，在兄弟姊妹中排行第三，也是家中唯一的男孩。帕斯卡沒有受過正規的學校教育。他4歲時母親病故，由受過高等教育、擔任政府官員的父親和兩個姐姐負責對他進行教育和培養。他父親是一位受人尊敬的數學家，在其精心地教育下，帕斯卡很小時就精通歐幾里得幾何，他自己獨立地發現出歐幾里得的前32條定理，而且順序也完全正確。12歲獨自發現了“三角形的內角和等於180度”後，開始師從父親學習數學。1631年帕斯卡隨家人移居巴黎。父親發現帕斯卡很有出息，為了讓他開闊眼界，在他16歲那年，滿心歡喜地帶他參加巴黎數學家和物理學家小組（法國巴黎科學院的前身）的學術活動。17歲時帕斯卡寫成了數學水平很高的《圓錐截線論》，在這篇論文裡，他提出了投影幾何的一個重要定理，即圓錐曲線內接六邊形，其三對邊之交點共線，後來被稱為帕斯卡定理，併成為投影幾何學上的基本定理之一。這個神秘的六邊形題目即帕斯卡定理連同帕斯卡本人，從此揚名於數學界。

1641年帕斯卡又隨家移居魯昂。1642年到1644年間幫助父親做稅務計算工作時，帕斯卡發明了加法器，這是世界上最早的計算器，現陳列於法國博物館中。1646年前帕斯卡一家都信奉天主教。由於他父親的一場病，使他同一種更加深奧的宗教信仰方式有所接觸，對他以後的生活影響很大。帕斯卡和數學家費馬通訊，他們一起解決某一個上流社會的賭徒兼業餘哲學家送來的一個問題，他弄不清楚他賭擲三個骰子出現某種組合時為什麼老是輸錢。在他們解決這個問題的過程中，奠定了近代機率論的基礎。

帕斯卡的主要成就還是在於對流體力學和大氣壓強的研究，被稱為流體靜力學的奠基人。帕斯卡透過對液體靜力學的研究，提出了著名的帕斯卡定律，指出，盛有液體的容器壁上所受的由於液體的質量所產生的壓強僅僅與深度有關。傳說他曾做過一次生動的實驗：取一個大木桶，把它密封起來，再在蓋面上開一個小孔，接上一根細長的管子，在桶裡預先酒了水，然後取來一杯水，當眾把水灌注到細管裡，由於水面一下子升得很高，桶內壓強急驟增大，木桶不勝負載，水便破壁四濺。這個實驗引起了觀眾的莫大興趣。

1646—1647年，帕斯卡準備了幾根長几米的各種形狀的玻璃管，把他們固定在船桅上，分別用水和葡萄酒做實驗。實驗前，很多人認為酒易揮發，在揮發氣體作用下，其液柱要比水柱低些，但實驗結果卻相反，這是因為葡萄酒的密度比水的密度大，所以它的液柱比水柱低。帕斯卡根據這次實驗的結果，在1647年10月出版的《關於真空的新實驗》一書中指出，倒立玻璃液管頂端出現的空間就是真空。

1648年9月，帕斯卡讓他的內弟佩裡埃把氣壓計帶到克萊蒙特附近的高約1000米的多姆山上進行實驗，看到大氣壓因高度的增加而減小（山頂比山腳的水銀柱高度低8。5釐米）。也正在上述一系列的實驗中，帕斯卡發明了注射器。帕斯卡還發現大氣壓強的數值跟天氣有關，這在氣象學上具有重大意義。他還做了虹吸實驗，並用大氣壓來解釋虹吸原理。其實，帕斯卡有關大氣壓強的研究工作在1653年就寫在《論空氣的重量》論文中，而此論文一直到他死後10年（1672年）才發表。

帕斯卡在文學和哲學方面也極有造詣，他的文字婉約，流利而有力，極為世人稱讚，對法國的文學頗有影響，他的許多哲理名句常為後人所傳誦，比如他所著的哲學名著《思想錄》裡的一句名言：“人只不過是一根蘆葦，是自然界最脆弱的東西，但他是一根有思想的蘆葦。”《思想錄》和《致外省書》，對法國散文的影響也很大。1962年，世界和平理事會曾推薦帕斯卡為世界文化名人而予以紀念。

帕斯卡從小就體質虛弱，又因過度勞累而使疾病纏身。然而正是他在病休的1651—1654年間，緊張地進行科學工作，寫成了關於液體平衡、空氣的重量和密度及算術三角形等多篇論文，後一篇論文成為機率論的基礎。在1655—1659年間還寫了許多宗教著作。晚年，有人建議他把關於旋輪線的研究結果發表出來，於是他又沉浸於科學興趣之中，但從1659年2月起，病情加重，使他不能正常工作，而安於虔誠的宗教生活。1662年，帕斯卡在巨大的病痛中逝世，年僅39歲。後人為紀念帕斯卡的貢獻，用他的名字來命名壓強的單位，簡稱帕，符號是Pa。

經典力學之父——牛頓

英國著名詩人波普曾經寫過一首讚美牛頓的詩：自然和自然的規律，隱藏在黑夜裡，上帝說：“讓牛頓去吧！”於是，一切都光明瞭。17世紀後期，經過伽利略、開普勒等一批科學巨匠們一個多世紀的努力，經典力學的基礎工作已經完成。但各種力學的知識和理論基本處於“各自為戰”的狀態，顯得有些雜亂無章。這時牛頓出現了，他用優美得無與倫比的數學語言，描述並統一了地面、天空的力學理論，創立了經典力學體系。

1642年12月25日，牛頓出生在英國林肯郡，是一個小農的遺腹子。牛頓出世時，給他接生的接生婆說：“咳！這麼一個小不點兒，我簡直可以把他塞進一隻杯子裡去。”由於母親再嫁，從兩歲起，他就與年邁的外祖母過著貧困孤苦的生活。在小學時他就非常愛科學，經常製作一些靈巧的小機械，如水鍾、風箏和日晷等。他的興趣很廣，時而作詩，時而繪畫。他是一個意志堅強的孩子。因為經濟困難，14歲就離開學校回家務農。勞動之暇，他獨自躺在草地上聚精會神地鑽研數學。牛頓的舅父是劍橋大學三一學院成員，發現牛頓熱愛科學，很有鑽研精神，就幫助他重新回到學校讀書。1661年，牛頓18歲時作為公費生進入劍橋大學學習。劍橋是英國最古老、最有威望的大學之一。這是一所思想比較自由、學術氣氛濃厚的高等學府。他在這裡學習數學、天文學和物理學。讀到三年級時，一位遊歷過歐洲大陸的學者巴羅來劍橋擔任“魯卡斯講座”的首任教授，給劍橋帶來了科學的新曙光。他向學生介紹哥白尼、開普勒、伽利略和笛卡爾等人的先進思想、科學理論以及研究方法，使牛頓大開眼界。巴羅發現牛頓的才華，舉薦牛頓為研究生，讓他繼續在劍橋深造。

1665年秋季到1667年春季期間，倫敦市區瘟疫流行，各校停課，學生被遣散回家。牛頓也回到農村老家住了18個月。表面看來，牛頓隱居窮鄉僻壤田舍山莊之中，但他的頭腦正掀起科學革命的巨浪，成為牛頓一生劃時代的創造的歲月。在這期間，23歲的牛頓首先發現了數學中的二項式定理，然後建立微分學，第二年又建立積分學；他用三稜鏡研究光學，發現了白光的組成，還考慮過引力問題。

1667年，牛頓回到劍橋大學三一學院繼續他的學業，於1668年獲得碩士學位。1669午，由巴羅推薦，任劍橋大學教授，接替巴羅擔任了魯卡斯講座的第二代教授職務。這時，牛頓年僅27歲。可以這樣認為，如果沒有舅父和巴羅教授的熱情幫助，牛頓這匹千里馬就不可能馳騁在科學的大道上。

牛頓在劍橋大學講授的第一門課程是光學，他公開發表的第一篇論文也是研究光色來源的。牛頓對光學有著經久不衰的濃厚興趣。早在1668年，他就親自設計並動手製作了一架反射望遠鏡模型。這架望遠鏡雖然不大（長6英寸，直徑1英寸），但是卻可以放大40倍，能夠清楚地看到木星的4個衛星和金星的盈虧現象。這架反射望遠鏡的觀測效果，大大超過了同樣大小的折射望遠鏡。英國皇家學會極為讚賞，並要求他正式做一架。於是牛頓在1671年製造了一架更大的反射望遠鏡。同年秋天，這架當時世界上最好的望遠鏡又被送給了英國皇室，受到讚揚。這架望遠鏡至今被作為珍品儲存在英國皇家學會，上面標著“牛頓爵士親手所造的世界上第一架反射望遠鏡”的字樣。

由於反射望遠鏡的發明，牛頓被提名為英國皇家學會的候補會員。不久，於1672年1月，又被推選為正式會員。牛頓的第一篇論文《關於光和色的新理論》，就是這一年在《皇家學會哲學雜誌》上發表的。在這篇論文中，不僅總結了他在光學方面所進行過的實驗結果，更為重要的是提出了光的本質問題。牛頓認為，光是與以太相互作用而產生波的高速度粒子流。這種見解，在光學史上稱為“微粒說”。牛頓對光學的發展作出了巨大的貢獻。後世科學家評論說：“單憑他在光學上的成就，牛頓就已經可以成為科學上的頭等人物。”

當然，牛頓最重要的成就並不是在光學上，而是發現了萬有引力定律。它的發現是牛頓力學的最高成就，而且就源自那個幾乎人盡皆知的“蘋果落地”的故事。這隻蘋果引起了牛頓的注意，他想蘋果為什麼不向天上飛，也不向前後左右落，而偏偏垂直地落到地上呢？肯定是地球在吸引它。既然地球能吸引離地面這麼高的蘋果樹上的蘋果，那它也肯定在吸引著月亮。在長時間的思考中，牛頓逐漸認識到，地球吸引地球表面物體的力（如吸引蘋果落地的力），與地球吸引月球的力，以及太陽吸引行星的力，是同一種力。這種力是任何物體、任何物質都有的，因而是萬有的。於是，牛頓就發現了萬有引力定律，這是人類認識上的一個重大飛躍。

後來，牛頓又透過對地球對月球的引力研究，發現了地月間的引力與其距離平方成反比的關係，並認為，這一引力並非磁力，本質上就是重力。不過，牛頓對引力的這些研究結果一直沒有發表，直到多年後的80年代才重新提出。這一點頗令人費解，據後來科學史家考證，主要的原因是牛頓無法肯定天體的全部質量是否集中在其中心，這樣也就無法確定兩個天體之間的距離精確值。雖然在一般天體情況下，這一點影響並不大，但牛頓是一個非常謹慎的人，對此他是不會冒然下結論的。後來，在1685年他的微積分創立後，這個問題才得到完滿的解決。這樣萬有引力定律也才完美地提出來。

《自然哲學的數學原理》被譽為“經典力學的聖經”，牛頓的主要研究成果就集中在他這本不朽的名著裡。《自然哲學的數學原理》在結構和寫法上仿照歐幾里得的《幾何原本》。全書分為兩大部分，第一部分包括：“定義和註釋”與“運動的基本定理或定律”。這部分雖然篇幅不大，卻極為重要。第二部分是這些基本定律的作用，包括三篇：第一篇是研究萬有引力的；第二篇是討論介質對物體運動的影響；第三篇是“論宇宙系統”。《自然哲學的數學原理》以牛頓三大運動定律和萬有引力定律為基礎，建立了完美的力學理論體系，說明了當時人們所能理解的一切力學現象，解決了行星運動、落體運動、振子運動、微粒運動、聲音和波、潮漲潮落以及地球的扁圓形狀等各種各樣的問題。在此後二百多年中，再也沒有人補充任何本質上的東西。

在生活上，牛頓是一個書呆子型的教授，慣於內省、謙虛謹慎。他的重要學術成果都是青年時完成的。他一輩子沒有結婚，個人生活由他的妹妹和侄女照顧。“他從不做任何娛樂和消遣，不騎馬外出換空氣，不散步，不玩球，也不做任何其他運動。認為不花在研究上的時間都是損失。”他經常工作到半夜三更，往往忘記吃飯，當他偶爾在學院的餐廳出現時，總是“穿一雙磨掉後跟的鞋，襪子亂糟糟，披著衣服，頭也不梳。”晚年牛頓的研究方向逐漸轉向神學。牛頓的哲學思想基本上屬於自發的唯心主義。

1703年，牛頓被選為英國皇家學會會長，以後的24年間，他一直連任，直至去世，這在英國皇家學會歷史上是絕無僅有的。1705年，英國女王授予牛頓爵士頭銜。1727年3月，84歲的牛頓出席了皇家學會的例會後突然病倒，於當月20日逝世。牛頓作為有功於國家的偉人，被葬於威斯敏斯特教堂，與英國曆代君主和名人長眠在一起，供人瞻仰。

牛頓一生中有許多重大成就，但是他卻很謙遜。他說：“我不知道世上的人對我怎麼評價，我卻這樣認為，我好像是站在海邊玩耍的孩子，時而拾到幾塊瑩潔的石子，時而拾到幾塊美麗的貝殼併為之歡欣，那浩瀚的真理海洋仍然在我的前面未被發現。如果我所見的比笛卡爾要遠一點，那是因為我站在巨人肩膀上的緣故。”1942年，愛因斯坦為紀念牛頓誕辰300週年而寫的文童，對牛頓的一生做了如下的評價：“只有把他的一生看做為永恆真理而鬥爭的舞臺上的一幕才能理解他。”這一讚語最恰當不過了。

近代化學之父——波義爾

波義耳是化學史上的第一位偉人，他第一次為化學元素下了明確的定義，使化學發展有了新的起點。恩格斯曾對此評價說：“波義耳把化學確立為科學。”波義耳1627年出生在愛爾蘭一個大官僚家庭，他的父親理查德·波義耳，曾被封為公爵，家中廣有莊園，生活富有，因而從小受到過良好的教育。波義耳讀書時就非常喜歡實驗科學，他最崇拜的人是英國大哲學家和科學家弗蘭西斯·培根。他認為，培根是一個腳踏實地的人，他把培根說的“知識就是力量，力量就是知識”作為自己一生的座右銘，他主張：“空談無濟於事，實驗決定一切”。

為了研究化學，波義耳自己建了一個規模不小的實驗室。波義耳的祖父和父親曾留下許多受封的領地，有一處在斯泰爾橋。這個地方的地理位置很好，它處在牛津和倫敦之間，同時還有許多空房子，其中還有一座樓房。樓房上下兩層，他把上層改建成臥室、工作室和藏書室，下層全部改建成實驗室。有了實驗室，波義耳的研究工作就如虎添翼。在化學實驗中取得了很多的研究成果。

波義耳在實驗中是個觀察很仔細也很敏銳的人，有時似乎一件很偶然的事情，他也不會輕易放過。波義耳常說：“要想做好實驗，就要敏於觀察。”據說波義耳非常喜歡花。有一次，他把一把深紫色的紫羅蘭帶進了實驗室，放在實驗臺上，然後就緊張地進行加熱濃硫酸的工作。一縷縷酸霧從瓶中冒出，加熱完濃硫酸以後他又和助手一起轉移了一些濃鹽酸，濃鹽酸倒入燒杯以後，和往常一樣，又冒出許多白煙，這些白煙彌散在實驗臺和放在實驗臺上的紫羅蘭上。做完這些工作以後，波義耳一看，他那把心愛的紫羅蘭在微微地冒煙。“可惜啊，可惜！酸霧都弄到花上了，應當馬上洗一洗。”於是，他把紫羅蘭沖洗了一下，就插進窗臺上的花瓶裡。過了一會，波義耳轉過身來一看，啊！紫羅蘭全都變成“紅羅蘭”了，這簡直是奇蹟！波義耳沒有放過這個奇怪的現象，他馬上採來各種花，進行了花木和酸鹼相互作用實驗。經過實驗發現，大部分花草受酸或鹼的作用都能改變顏色。其中，從石蕊地衣中提取的紫色浸液和酸鹼的作用最有意思。和酸作用能變成紅色，和鹼作用能變成藍色。後來，波義耳就用這種石蕊浸液把紙浸透，然後再烤乾，用以實驗溶液的酸鹼性，這就是有名的石蕊試紙。

波義耳對化學最大的貢獻是在理論上。化學主要源於鍊金術，到了15、16世紀，化學開始擺脫鍊金術的束縛，但仍從屬於醫學和冶金，沒能成為一門獨立的科學。波義耳從親身實踐中體會到化學有其自身的目的，而不是醫學和冶金學的從屬品。應當把化學看作一門科學，看作自然哲學的一個分支。在他的代表作《懷疑的化學家》一書中，有這樣一段話明確地表達了他的觀點：“至今從事化學研究的人，主要是從醫師的角度以配製良藥，或者從鍊金術師的角度以人工製造金子為目的，而沒有把自然科學的進步作為奮鬥目標，因而忽視了許多現象。我發現了這一缺陷，準備作為一個大自然的探索者，使化學為哲學的目的服務。”正是在這一思想的支配下，波義耳大膽批駁了當時鍊金術士的三要素說和仍廣為流行的亞里士多德的四元素說，提出了科學的元素定義。

在波義耳之前，人們事實上已經發現了不少可以稱得上是元素的物質。如遠在古代，人們就發現了銅、錫、鋅、鐵、鉛、金、銀、汞等金屬元素，後來人們又發現了砷、碳等非金屬元素。但是到底什麼是元素，人們一直都說不清楚。波義耳在積極吸取前人元素定義的基礎上，透過對自己的實踐進行認真的分析總結，終於在《懷疑的化學家》一書中提出了一個關於元素的科學定義。他指出：“我說的元素的意思和那些講得最明白的化學家們說的要素的意思相同，是指某種原始的、簡單的、一點也沒有雜質的物體。元素不能用任何其它物體造成，也不能彼此相互造成。元素是直接合成所謂完全混合物（化合物）的成分，也是完全混合物最終分解成的要素。”波義耳的元素定義的提出，激起了人們對已知的“元素”進行重新鑑別的熱情。當然，從現代化學的觀點看，波義耳所定義的元素實際上是單質，他以這一定義將單質與化合物和混合物區別開來。不過人們發現，根據波義耳的元素定義，被鍊金術士們稱做元素的硫和汞確實是元素，而被鍊金術士們稱為元素的鹽、水和空氣根本不是元素；反之，鍊金術士們認為不是元素的銅、鐵、鋅、碳等倒是真正的元素。波義耳的元素定義的提出，也激起了人們尋找新元素的熱情。正是在波義耳的元素定義的指引下，人們逐漸發現了一系列新的化學元素，而化學也因之得以迅速進步。

波義耳的科學的元素概念以及他對各種化學現象和化學物質的深入研究，使化學真正以科學的形態出現了。作為研究物質及其變化規律的化學，把化學元素當成了自己最基本的概念，因此，這個概念的確定有著十分重大的意義。它是化學史上的一個里程碑，標誌著人類對物質基本組成的認識進入了一個科學的新階段。

波義耳還澄清了火在化學分解中的作用。他認識到混合與化合的不同，自然界的物質由元素化合而成，火可以分離許多混合物，但不能分離一切混合物。有些經火分離出來的物質也不一定是元素，而是另一種化合物。關於燃燒問題的研究是波義耳對化學的又一重大貢獻。他在胡克的幫助下造出了抽氣機，這使得他有可能在真空中做實驗，從而意識到空氣對燃燒的必要性。另一個實驗使得他接近於發現氧，他認識到，像燈火一樣，動物的生命也依靠空氣中的某一部分來維持，但他沒有想到，維持燈火的那一部分空氣恰恰就是維持動物生命的那一部分空氣。

波義耳也是終生末娶，他把畢生的精力都獻給了自己所鍾愛的事業。1686年，波義耳被選為英國皇家學會會長。但他拒絕就職，而是回到祖傳的莊園。他有時去劍橋同牛頓會晤，有時往牛津與老友敘舊，有時來倫敦和哲學家們會面。但是，他最愜意的還是在書房中與書籍為伍。1691年，波義耳與世長辭，終年64歲。波義耳的在化學上的傑出貢獻為他贏得了“近代化學之父”的美稱。

近代生命科學的誕生

1。維薩留斯和《人體結構》

直到16世紀初期，歐洲人關於人體的知識，主要來源於古代醫學家蓋倫的著作，而不是人體本身。蓋倫是同亞里士多德、托勒密一樣對後世產生了重大影響的古代學者。他對人的脈搏進行了研究，認為脈搏不是像人們認為的那樣輸送空氣，而是輸送血液。他認為人體的健康取決於4種體液即粘液、黑膽汁、黃膽汁和血液的平衡。蓋倫最主要的著作《論人體各部分的用處》，詳細介紹了人體的肢體和器官，並說明了它們的特定作用。

蓋倫的學說中有很多錯誤，但他強調經驗和實踐，反對學究式的醫學。然而，在他之後的1000多年中，他的醫學著作成了醫學的金科玉律，醫師們因循他的學說，也接受了他的全部缺陷。近代之初，蓋倫的學說藉助於文藝復興而在歐洲產生了新的影響，蓋倫的觀點廣泛傳播，其正統地位也因此而得到加強。雖然宗教和道德的因素對於直接研究人體起著阻礙作用，但對人體疾病的治療，要求人們必須認識自身。

推翻蓋倫的理論，為近代解剖學奠定基礎的是比利時醫師、解剖學家維薩留斯。維薩留斯1514年出生在比利時布魯塞爾的一個醫生世家，他的曾祖父、祖父和父親都曾是宮廷御醫。1533年，維薩留斯進入巴黎大學醫學院學習。當時的巴黎大學盛行著本本主義、教條主義，一切知識都只從古代權威的著作中尋找，不實地考察，也不親自動手實驗。維薩留斯對這種學風很不滿，他在系統學習蓋倫學說的同時，偷偷進行了人體解剖，曾經挖掘過無主墓地，夜間到絞刑架下偷過屍體。透過這些艱苦冒險的活動，維薩留斯掌握了豐富的人體解剖學知識。由於即使在帕多瓦這樣最好的醫科學校也很少有解剖人體的機會，維薩留斯繪製了大型解剖掛圖，以備在沒有可供解剖的屍體時讓學生觀看。掛圖上人體的每一部分都以術語標出、足以讓學生了解人體結構。使用掛圖進行解剖學教學，是一個發明，因為即使是16世紀被重新發現並經認真編纂、翻譯印行的蓋倫的著作也沒有解剖圖。

1543年8月，維薩留斯所著《人體結構》一書出版。發生在這一年的另一件大事就是哥白尼《天體執行論》的問世。如果說《天體執行論》意味著人類對宇宙認識的突破，那麼《人體結構》則標誌著人類對自身認識的飛躍。《人體結構》有663頁，其中附有許多質量很高的圖片。《人體結構》論述的內容，從人體的骨骼開始，然後肌肉、血管、神經、腹部器官、胸部和心肌，最後是腦。維薩留斯根據自己的觀察和研究，對蓋倫的一系列錯誤做了修正。這部具有劃時代意義的醫學鉅著曾受到非難，但仍然很快產生了影響。不到半個世紀，歐洲的醫科學校就普遍採用了維薩留斯的觀點和方法。維薩留斯指出的認識人體的道路、從根本上改變了歐洲的解剖學，對近代醫學的發展起到了很大作用。

然而，這位醫學勇士最終也未能逃過劫難。由於他的敵人們誣告他做活人體解剖，宗教裁判所判了他死刑。在西班牙王室的調解下，他被改判為去耶路撒冷朝聖。1564年，在朝聖回來的路上，維薩留斯乘坐的船遭到破壞，被困在贊特島，最終病死在那裡。

2。血液迴圈的發現

繼維薩留斯在認識人體結構方面邁出決定性的一步之後，他的同學西班牙的塞爾維特（1511—1553）初步認識了人體的血液迴圈。

1546年，他完成了《恢復基督教的本來面目》一書，書中闡述了他對人體血液迴圈的見解。塞爾維特認為，血液從右心室向左心室的流動，不是如蓋倫所指出的那樣經過心臟中膈，而是要經過肺部形成迴圈。這對於認識生命過程具有重要的意義。

1599年，義大利的解剖學教授雷亞爾多·哥倫布提出了同賽爾維特類似的觀點。他的研究產生了一些重要的結果：血液從心臟的右側透過肺流到左側；心臟在不斷地收縮和擴張，心臟擴張時動脈收縮，而心臟收縮時動脈則擴張。

在發現血液迴圈的道路上還應提到在帕多瓦大學教了64年書的法布里修斯。他在1603年發表了《論靜脈的瓣膜》一書，但他沒有弄明白瓣膜的作用是使血液單向地流回心臟，而真正理解這一點並發現了人體血液大迴圈的是他的一個英國學生哈維。

哈維出生在英國一個富裕農民的家裡。19歲畢業於英國的劍橋大學，之後到義大利留學，5年後成為醫學博士。在義大利學醫時，他還常常去聽伽利略講授的力學和天文知識。伽利略注重實驗的做法，對哈維影響極大，這為他日後研究醫學，發現人的血液迴圈奠定了基礎。哈維在行醫的同時，還進行著研究工作。他仔細地觀察病人、解剖過人體和多種動物，還曾用皇家園林中的鹿進行過實驗。1628年，他發表了《動物心血運動的解剖研究》（簡稱《心血執行論》）一書，第一次闡明瞭血液迴圈的原理。《動物心血運動的解剖研究》是一本只有72頁外加兩幅插圖的小冊子，但它徹底改變了這方面現有知識的框架結構、意味著生命科學的革命。

哈維認為，心臟的作用就如同一個泵，它透過收縮和擴張發生作用：收縮時將其容納的血液排出，擴張時則吸收新鮮血液，這種有規律的重複收縮和擴張，使血液保持在血管中運動，而心臟和血管中的各種瓣膜則保證這種運動朝一個方向進行。哈維透過定量檢測證實了自己的發現。他估算，一個普通成年人在半小時內大約83磅血從心臟輸送出來。僅僅是這個量的結論，就動搖蓋倫學說的基礎，哈維斷言，血液是圍繞著一個環路而不停地流動的，即進行著迴圈的運動；憑藉心臟的搏動，血液被輸送，這也是心臟搏跳運動的唯一理由。哈維指出，有許多理由可以稱血液的流動為迴圈運動。

他的結論改變了一個持續了1000多年之久的錯誤，並在實際上成為現代生理學的基本概念。而他在得出這個結論過程中採用的方法，也被作為發展生物學和建立生命科學的手段而被確立下來。哈維對生物科學作出的偉大頁獻，是17世紀最引人注目的科學事件之一。血液迴圈的理論帶來了具有深遠影響的生物學革命。但他的理論因為有悖於權威的理論，所以，書出版之後，遭到當時學術界、醫學界、宗教界的權威人士的攻擊，說他的著作是一派胡言、是荒謬而不可信的。幸好，哈維當時是英國國王查理一世的御醫，受到國王的寵幸，才使他沒有像前輩維薩留斯、塞爾維特那樣付出生命的代價。直到哈維1657年逝世以後的第四年，伽利略發明的望遠鏡被義大利馬爾比基教授改製為顯微鏡用於醫學上，觀察到毛細血管的存在，才證實了哈維血液迴圈理論的正確性。