2.1.2 文艺复兴与科学革命，科学兴起

在中世纪晚期，机械印刷、航海、火药等技术快速兴起，商贸活动伴随着殖民战争席卷了大半个地球。在文艺复兴时期，出于商业和战争的需求，各类有能力增强军事力量、改善商业体系的工程师得到了来自上层阶级的赞助。这些受赞助的工程师很多都具有绘画、雕刻、建筑等方面的才能。他们都有从事手工业的背景，也都受过一定程度的教育，同时还有和上层阶级接触的渠道，他们的工作使得机械技能转化成了可以用抽象形式学习和传播的系统性知识。其中的代表人物莱奥纳多·达·芬奇通过分析大量的机械图纸，总结出了一些机械原理，产生了机械零件和建筑框架等，为系统性研究机械和建筑开辟了道路。

机械印刷在15世纪40年代由发明家古腾堡引入欧洲，它从根本上改变了科学知识的创造与传播的方式，使得精确的图表、地图、解剖图和动植物的描述得以复制，学术书籍更容易获得，研究人员可以自由查阅古代文献，并将自己的观察结果与其他学者的观察结果进行比较。

机械印刷的传播与发展使得古希腊的自然哲学及数学著作得以重新翻译与传播，逐渐引发了一场“科学革命”。从微观层面看，正是以下所列的思想成就，谱写了科学革命的长卷。

欧几里得的《几何原本》于1482年首次印刷。尼古拉·哥白尼（1473—1543）于1543年出版了《天体运行论》，推进了宇宙学中的日心说。安德烈亚斯·维萨留斯（1514—1564）发现血液循环来自心脏的搏动，他还通过解剖尸体组装了第一副人类骨骼，并于1543年出版了《人体结构论》，该书质疑了盖伦的观点。法国数学家弗朗索瓦·韦达（1540—1603）于1591年发表了《分析艺术》，这是第一次用符号表示代数参数的书籍。威廉·吉尔伯特（1544—1603）出版了关于磁体和磁性物体的著作，1600年他出版的关于大磁体——地球的著作，奠定了磁学和电学理论的基础。16世纪后期，第谷·布拉尼（1546—1601）对行星进行了广泛且更精确的肉眼观察，这些观察成果成为开普勒研究的基础数据。弗朗西斯·培根爵士（1561—1626）于1620年出版了《新逻辑》，该书概述了一个基于归约过程的新逻辑系统，培根认为新逻辑是对亚里士多德三段论哲学过程的改进，它促进了后来的科学方法的发展。伽利略（1564—1642）改进了望远镜，并用它进行了几次重要的天文观测，包括木星的四个最大的卫星（1610年），金星的相位（1610年，证明哥白尼是正确的），土星环（1610年），以及对太阳黑子进行了详细的观测。伽利略基于他开创性的定量实验发展了落体定律，并对这些实验进行了数学分析。约翰尼斯·开普勒（1571—1630）于1609年发表了他的行星运动三定律中的前两条。威廉·哈维（1578—1657）用解剖和其他实验技术证明了血液循环理论。勒内·笛卡儿（1596—1650）在1637年发表了《方法论》，这有助于建立科学方法。安东尼·范·列文虎克（1632—1723）建造了功能强大的单透镜显微镜，并用它进行了广泛的观察，开启了生物学的微观世界。克里斯蒂安·惠更斯（1629—1695）发表了关于力学（他是第一个正确阐述离心力定律的人，并发现了钟摆理论）和光学（他是光的波动理论最有影响力的支持者之一）的重要研究。艾萨克·牛顿（1643—1727）在开普勒、伽利略和惠更斯的工作基础上，证明了引力的平方反比定律，解释了行星的椭圆轨道，并提出了万有引力定律。他和莱布尼茨对微积分的发展做出了重要贡献，开辟了数学方法在科学上的新应用。牛顿教导说，“科学理论应该与严格的实验相结合”，这成为现代科学的基石。

科学革命首先改变的是人们对知识的追求：从基于对人类心灵内部力量的信任，转向依赖于对外部现象的观察；从对过去“圣哲”智慧的无限崇敬，转向对变革与进步的热切期望。科学革命期间建立了数学、物理、天文学、生物学（包括人体解剖学）和化学等现代学科，知识以前所未有的速度生成、积累与传播。经过科学革命，演绎法逐渐让位于归纳法，哲学家通过读书思考勾勒的“定性世界”，转变为科学家通过实验研究揭示的机械、数学的“定量世界”。

科学方法的重要哲学基础是“经验主义”，这个词的创造初衷是描述弗兰西斯·培根与勒内·笛卡儿之间的差异，后者则被称为“理性主义”。托马斯·霍布斯、乔治·贝克莱和大卫·休谟是经验主义哲学的主要倡导者，他们发展了一个复杂的经验主义传统，作为人类知识的基础。经验主义的一个有影响力的表述是一篇关于人类理解的文章（约翰·洛克于1689年撰写），其中坚持认为，人类头脑可以获得的唯一真正的知识是基于经验的。书中写道，人类的大脑被创造为一块“空白板”，在上面记录感官印象，并通过反思过程积累知识。

被称为“经验主义之父”的弗朗西斯·培根是建立科学调查方法的关键人物，奠定了科学革命的哲学基础。他的著作确立并普及了实验方法以及基于实验的科学研究的归纳方法，通常被称为归纳方法或简称为科学方法。培根认为“人是自然的使者与解释者”“知识即是人的力量”“人在工具的帮助下实现效益”。培根还提出了新的研究方法——为了获得关于自然的知识和力量，哲学家应首先排除脑海中的错误观念与倾向，然后通过归纳建立由事实到公理再到物理定律的合理化过程，他认为哲学过于关注话语和辩论而忽视对物质世界的观察，文字也会限制理性的力量。在他看来，科学最重要的不是继续进行智力讨论或仅仅寻求沉思的目标，而是应该通过提出新的发明来改善人类的生活，他甚至说“发明也可以说是新的创造和对神圣作品的模仿”。他探索了如印刷机、火药和指南针等影响深远、改变世界的发明。

伽利略被称为“现代观测天文学之父”“现代物理学之父”“科学之父”“现代科学之父”。伽利略将科学实验与数学结合起来，率先提出“自然法则是数学”。在《分析者》中，他写道“宇宙……它是用数学语言写的，它的字符是三角形、圆形和其他几何图形。”为了进行科学实验，伽利略建立了长度和时间的标准，这样在不同的日期和不同的实验室里进行的测量，均能够以可重复的方式进行比较。这为通过归纳推理来验证数学定律提供了可靠的基础。伽利略在数学、理论物理和实验物理之间建立了紧密的联系。

伦敦皇家学会和法国科学院的建立，标志着科学研究开始迈向制度化。英国伦敦的“格雷欣协会”被认为是世界上第一个科学团体。大约在1650年，格雷欣协会的医生和律师们受到弗朗西斯·培根“新科学”的感召，建立了在科学规则下运行的“牛津哲学协会”。1660年11月28日，一个由12人组成的委员会宣布成立“促进物理数学实验学习的协会”，每周开会讨论科学并进行实验。在第二次会议上，罗伯特·莫雷宣布国王批准了这次集会。1662年7月15日，国王签署了皇家宪章，将该协会命名为“伦敦皇家学会”，由布隆克尔勋爵担任第一任主席。第二个皇家宪章于1663年4月23日签署，国王被确认为学会创始人，该学会更名为“伦敦皇家自然知识进步协会”。同年11月，罗伯特·胡克被任命为实验馆长。从那时起，英国每一任国王都担当着学会保护人的角色。法国在1666年建立了科学院。与英国的私人起源不同，法国科学院是由让·巴普蒂斯特·柯尔贝尔作为政府机构创建的，被命名为“王家科学院”。

在科学革命期间，天文学和数学得到了极大发展，力学与运动学、生物学与医学、光学、电学、化学等现代科学学科得以建立。随着科学的发展，发明了各种测量工具和计算装置，早期的工业机械、仪器设备、材料科学和工程结构设计也取得了重大进展。但更重要的是，在科学革命期间涌现了一系列的科学思想和方法，共同构筑了现代文明的基石。