定律之一。当罗马和迦太基作战时（第二次布匿战争），这位科学家设计守
城机械来保卫自己的家乡，其中有远程投石机，这使得罗马人的舰队不敢在
城附近的海岸停留。有的材料说，他发明聚光镜能利用太阳使敌人的船只起
火。
总的来看，希腊化时代的哲学和科学已经彻底地分离了。那些灿烂的科
学群星们，以巨大的热情和创造精神，在自己感兴趣的科学学科里埋头耕耘，
琢造了不少闪光的科学明珠。


古罗马

罗马人重视技术，并且创造出了值得骄傲的成就。
赫伦可以被看成是阿基米德发明的继承者。他创造了复杂的滑轮系统、
鼓风机、计里程器、虹吸管、测准仪等多种机械器具。其中最惊人的发明是
蒸汽反冲球。这个发明是第一次把热能转换成机械能的技术设备，它所包含
的原理实际上已延伸到了近代和现代。
最能表现罗马人技术成就的事业是建筑。从公元前 4 世纪起，罗马人为
供应城市用水，逐步修筑了 9 条总长达 90 公里的水道工程。
著名工程师维特鲁维奥（公元前 1 世纪）写出了世界上第一部建筑学专
著《论建筑》。这部书是对古希腊以来那个时代建筑经验的总结。
公元 70～82 年，罗马建起了可容纳 5～8 万观众的大角斗场，这是古罗
马最宏大的建筑，至今残壁犹存。
罗马帝国时期四通八达的公路网总长达到 8 万公里。这些公路的设计有
一定的标准，多数地段以石板铺地面，并在沿途设立里程碑，通过河流时则
架设石桥。它们的残迹今天依然可见，“条条道路通罗马”的成语正是当时
的写照。在这些公路的东方尽头，通过波斯高原一直和中国的丝绸之路间接
地联在一起，中国汉代的丝绸传到了罗马帝国。
托勒密的天文学著作是著名的《天文学大成》，在哥白尼之前一直是欧
洲人的权威。
在罗马帝国统治下，出现了炼金活动。罗马对代的炼金术士们用熔炼合
金的方法炼出具有黄金光泽和颜色以及近似的其他特性的东西之后，便认为
达到了目的。这种活动流行了 300 多年。公元 292 年，罗马皇帝戴里克先下
令禁止炼金术士的工作，并焚烧了所有炼金术著作。
老普林尼（23～79）阅读了2000 多种科学著作，写了一部共 37 卷的《自
然史》巨著，内容涉及天文、地理、生物、医学、艺术和工艺，但主要是希
腊人著作的抄录汇集。这本书保存了大量的古代资料。

古印度

通过对印度河畔的两个古代城市摩亨约·达罗和哈拉巴遗址的考察，人
们知道这些经过规划的城市，是用烧制的砖和木材建筑的。这是世界上最早
用烧制的砖建造房屋的地区。这些建筑物存在的地方也就是当时的城市国
家。
由于还不清楚的原因，印度河最早的文明突然衰亡了。至今发现的 500
多个古老字母还没有释读成功，城市衰落的原因也仍然不完全清楚。
印度最著名的天文学历法著作《太阳悉檀多》讲述了测时、分至点、日
月食、行星运动和简单的天文学仪器，并包括大量的数学内容。
在公元前 1 世纪，印度出现了最早的一部医学著作《阿柔吠陀》。
戒日王朝时期是印度历史上一个重要时期。中国人经常络绎不绝地到印
度求学，把中国的学术和文化传播到了喜马拉雅山南方。印度的天文学、数
学、医学、制糖术和佛教建筑传入中国，而中国人的十进制记数法、筹算法
则影响了印度的数学。印度人在公元 500 年之后，创立了用 1、2、3、4、5、
6、7、8、9 等字母记数的十进制记数法，后来经阿拉伯人传入欧洲，成为世

界科学中的一颗明珠。中医和中药在这一时期传入了印度。印度这一时期出
现了《八科提要》（7 世纪）和《八科精华集》（8 世纪）两部医学重要典籍。
印度这一时期最负盛名的天文学家是圣使（生活于 475 年前后），他写
了《圣使集》，在讨论了日月行星的运动后，提出了推算日月食的方法，并
认为它们的运动是地球自转的结果。数学家梵藏在 628 年写出了他的《梵明
满悉檀多》，最早提出了负数的概念，并且模糊地在认识到零也是一个数。
从民族学的角度看，印度不是一个封闭的社会，从雅利安人入侵以来有
许多其他民族侵入这片土地。每次加入新的民族成分的过程都意味着战乱和
杀戮，以及对社会财富和生产条件的破坏，历史的延续是以退步为前提的。
下层人民的自由只是以反抗整个社会为前提的，但这种反抗的结果无论是胜
利还是失败，都不足以摧毁不平等的社会制度。在这样一种制度下，从事农
业、手工业和商业的勤劳和精明，远不如社会特权给人带来的利益多，技术
自然就不可能有长足的进步。智慧的锋芒也就没有太大必要投射到生产和劳
作中。除了纯粹的哲理、制定历法的天文学、一般计算需要的数学、与健康
有关的医学外，力学和各类技术知识不被学者们重视，甚至连中国人和罗马
人关心的农业知识也不被印度学者们重视，尽管印度也是一个农业国家。
在印度产生并影响深远的佛教的基本教义教导人们超脱社会，放弃对现
实生活的追求，这对学术和技术进步以及社会改革来说，都会产生消极影响。
正当西方资本主义自由发展之时，印度次大陆的财富却装备了大英帝国的工
业和海军，她自身却被牢牢绑在了贫穷落后的铁柱上，而这一时期也正是印
度和西方国家在经济和科学技术上拉开距离的重要时期。

中世纪的科学技术

阿拉伯人的科技贡献

阿拉伯人在各地建立了图书馆，清真寺中一般都藏有图书，另外还办了
一些公共和私人学校。阿拔斯王朝的哈里发马蒙统治时，于 830 年在巴格达
建立了一个编译机构，称为“智慧馆”，大批专家在这里从事搜集、整理、
翻译、研究外国学术文献的工作，一直持续了 100 多年。这一时期前后，法
萨里翻译了印度的天文学著作《太阳悉檀多》；哈查只翻译了托勒密的《天
文学大成》；马蒙时期朝廷组织了一次测定子午线一度之长的工作，大数学
家花拉子密参加了这次测量，由测量结果推算出来的地球周长已相当接近实
际值。另外，天文学家苏非（903～986）绘制了著名的星图《恒星图象》；
艾尔·比鲁尼（973～1048）提出了地球绕日旋转、行星轨道为椭圆的猜想；
宰尔嘎里（1029～1087）在他的天文学研究中取消了水星的本轮，并将其均
轮改为椭圆；欧麦尔·赫雅木所编的哲拉里历，比当时欧洲人采用的阳历还
精确；雅古特（1179～1229）编写了一部著名的《地名词典》；哈兹尼对液
体和固体的比重作了研究；伊本·奈菲斯接近认识了血液的肺循环；在伊儿
汗国的乌鲁伯格天文台工作的卡西算出了当时最精确的圆周率。
阿拉伯人在中世纪充当了沟通东西方学术文化的桥梁作用。正是通过阿
拉伯人的著作，印度数字和位值记数法传到了西方，后来影响了全世界，实
际上是数学史上一次伟大的计算革命。其中大数学家花拉子密的《还原与对
消》专门讨论代数问题，对欧洲中世纪的数学影响最大。白衣大食在西班牙
建立的翻译学校直接向欧洲传播东方文化和阿拉伯人加工过的古希腊罗马文
化。阿拉伯学者拉齐（865～925，波斯人，曾任巴格达医院院长）的《医学
大全》、阿维森那（980～1037）的《医典》、伊本·海赛木（965～1039）
的《光学》等，在中世纪的欧洲，很长时期都被奉为权威和经典。中国的造
纸术、火药配制、炼丹术、指南针等都通过阿拉伯人传向西方。元朝时大批
来到中国的阿拉伯人和波斯人，给中国带来了中亚的天文仪器和著作、回回
药和回回医学，以及伊斯兰建筑艺术。

欧洲科技的“黑夜”时代

日耳曼部落入侵后，罗马帝国被肢解，统一的帝国变成了许多小国家，
各个小国中的封建主盘踞一方，修建了一块块的封建主庄园。罗马时代的大
型水利工程、高架引水桥、公路等都变得没有用处了。大型的角斗场、万神
庙已不再像往日那样热闹，昔日喧闹的街道上长满了青草，奴隶劳动被消灭
了，大庄园不见了，城内的大片土地被辟为一块块果园。从整体上看，和罗
马帝国兴盛的时期相比，欧洲中世纪初期，技术上相对倒退了。
1229～1241 年，蒙古人向西扩张到了亚得利亚海滨（巴尔干半岛地区和
波兰的西部），带去了纸币、中国的活字印刷术、火药和火器。生于威尼斯
的意大利人马可·波罗（1254～1324）当时曾远游东方，回去后写了一本游
记。欧洲人对东方获得了越来越多的了解。
中世纪晚期，欧洲的技术有了明显的进步。其中许多先进技术是从东方
传来的。例如从波斯传入了风磨，从中国传入了造纸术、熔炼铸铁技术、火

药火炮、纸币、印刷术（古腾堡 1456 年用活字印制了圣经）、养蚕和制丝（555
年传入拜占庭帝国），以及阿拉伯数字、棉花、水稻甘蔗的种植等。
由于阿拉伯人在西班牙的最后一个据点一直保留到 1492 年，欧洲人通过
西班牙，接触了大量东方和古希腊罗马学术。东罗马帝国晚期四面受敌，很
不安宁，这里的希腊学者不断逃往意大利，为那里的文艺复兴添了一把火焰。
中世纪晚期，教会的学校（主要传授神学）逐步发展成为世俗学校（也
教文学、法学、科学、哲学）。在大学中，出现了一批具有新思想的学者，
欧洲的学术开始复兴。其中罗吉尔·培根（1220～1292）是牛津大学的毕业
生，在巴黎大学任过教，他做过许多光学实验，曾设想用透镜组成望远镜和
显微镜，提倡用实验研究自然，预言可以制成自动行走的车、自动行驶的船、
飞行器等，同时，他又是一名著名的炼金家。巴黎的奥雷斯姆（1325～1382）
提出了地球自转的想法，并在研究物体动物运动时引进了 v—t 图，这一方法
后来影响了伽利略和笛卡尔。意大利库萨的尼古拉（1401～1464）主教用天
平证明生长着的植物从空气中吸收了一些有重量的东西，提议改良历法，抛
弃了托勒密的天文体系，拥护地球自转的理论。

快速发展的近代科技

近代科学的最大特点是用实验方法和数学手段研究自然界，这是人类与
自然界对话的特殊方式。这一时期，科学技术的发展开始打破了国家和地域
的界限，天文学、力学、数学、生物学、化学、物理学等学科都得到了系统
的发展；技术也得到了全面的发展，并且促进了工业的发展。
近代科学技术是以前所未有的速度发展的，这个时期的一系列科学技术
成就，直接构成了当代科学技术体系的基础。

认识天体和运动

比米开朗基罗年长两岁的波兰青年哥白尼，在意大利游学了 10 年之后，
返回了波兰。开始构思和撰写一部不朽的天文学著作——《天体运行论》。
1543 年，当作者老卧病榻时，这本写作、修改和保存了 36 年的书终于出版
了。哥白尼在见到自己的著作后与世长辞，但这本书却引起了一场巨大的、
持久的、深刻的学术思想革命。
哥白尼第一次正确地描述了水星、金星、地球和月亮、火星、土星、木
星轨道实际相对太阳的顺序位置，指出它们的轨道大致在一个平面上，公转
方向也是一致的，月球是地球的卫星，和地球一起绕日旋转。因而这个学说
就成了近现代天文学和天体力学的真正出发点。
德国人开普勒在大学读书时，成了哥白尼学说的信奉者。
经过几次尝试和计算后，开普勒终于发现火星轨道是一个椭圆。开普勒
在欣喜之余把这一发现推广到所有行星，继而发现了三条定律：（1）行星运
行的轨道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。（2）单位时间内行星中心同太
阳中心的连线（向径）扫过的面积相等。（3）行星在轨道上运行一周的时间
的平方和它至太阳的平均距离的立方成正比。这就是著名的开普勒行星三定
律：轨道定律、面积定律和周期定律。开普勒的发现使哥白尼的学说的几何
简单性和完善性真正体现出来了，因而为这个学说奠定了不可动摇的基础。
伽利略（1564～1642）最初的科学生涯主要是对力学的研究。1600 年，
他的名声在意大利以外传开的时候，他的一位多年离乡背井的同胞、哲学家
布鲁诺（1548～1600），因为用哲学反对教廷而被烧死在罗马鲜花广场。布
鲁诺宣传了哥白尼的学说，甚至比哥白尼更激进，他认为太阳也不是宇宙的
中心，无垠的宇宙没有中心。当布鲁诺为自己的思想殉道的时候，伽利略已
开始沿着自己的科学生涯向哥白尼学说接近了。
伽利略自己动手制造了一架望远镜，把它指向了天空。伽利略的这一举
动标志着天文学研究从古代的肉眼观测进入了望远镜观测的时代。他的发现
在 1610～1613 年公布时轰动了学术界，人们说：哥伦布发现了新大陆，伽利
略发现了新宇宙。最后他在双目失明中孤独地死去。意大利的科学在伽利略
之后便再没有突出的光彩了。
伽利略对现代科学最大的贡献在力学方面。奠定了现代力学的基础。
伽利略在比萨大学读书时，发明了利用摆的等时性测量病人脉搏的仪
器。在对杠杆、斜面、平衡等问题，磨坊的粉碎机、扬水机、钟等机械研究
的基础上，伽利略在帕多瓦大学讲授了机械学课程。
他的另一个伟大发现是落体定律。他用实验推翻了亚里士多德的权威性

意见。
伽利略的第三个重要发现是运动迭加原理。这是在研究抛体运动时发现
的。

牛顿

牛顿（1642～1727）出生于英国林肯郡一个中等农户家庭，在中学时喜
欢做机械玩具和模型。舅父便把他推荐到剑桥大学三一学院。1665～1666
年，牛顿为避伦敦的瘟疫回到家乡爱尔索普。这期间他发现了二项式定理和
流数法，开始了颜色的试验，并开始思考万有引力问题。1667 年回到剑桥被
选为三一学院的研究员。
1687 年，哈雷用自己的钱资助牛顿，出版了牛顿的伟大著作《自然哲学
的数学原理》。这本书被公认为科学史上最伟大的著作。在对当代和后代思
想的影响上，没有任何作品可与之相比。它成了理论力学、天文学和宇宙学
的可以补充但不可超越的理论基石。这本书包括了牛顿在力学、数学和天文
学方面最重要的成就。全书的核心是牛顿的力学三定律——惯性定律、加速
度定律、作用与反作用定律，以及万有引力定律。实际上这是对所有地上物
体和天上物体机械运动基本规律的发现。它的历史意义是伟大的：哥白尼提
出了一个正确的太阳系结构假说；伽利略发现了地上物体运动的一些基本规
律，以观察事实支持了哥白尼；开普勒发现了天空中行星运动的真实状况，
但他是用磁石那样的磁力来维持运动的；而牛顿则把他们的所有伟大成就统