西方为什么能出现近代科学
摘 要
近代科学中，西方社会的成就占主要部分。本文首先介绍西方科学形成的历史背景，其次介绍哥白尼日心说理论、身体的血液循环理论对教会的权威挑战以及经典力学的形成，最后介绍了数学体系的形成。最后得出资本主义的形成、航海和文艺复兴为科学的突破提供了物质基础。在思想解放的西方，在古希腊思想的基础上，科学家通过缜密的逻辑推理和实验，不断挑战落后理论，推出新的科技革命，科技革命又促进工业革命，使西方经济突飞猛进。
关键词：文艺复兴 西方科学家 西方科学文化 自然辩证法
1、近代前期科学技术产生的历史背景
近代前期科学技术的产生与时代背景息息相关。近代前期是资本主义生产方式兴起、资产阶级革命、航海探险的时代和文艺复兴的时代，这样的时代为人们提供了勇于开拓、积极进取的精神，近代科学革命就是在这样的背景下应运而生。 1.1资本主义生产方式的兴起
中世纪以后，科学以意想不到的神奇速度一下子发展起来，其首要原因应归功于资本主义的兴起。中世纪后期，即公元14世纪，资本主义生产方式首先在意大利的佛罗伦萨兴起，然后波及英法等国。资本主义生产方式的兴起，一方面迫切需要先进的科学技术做依托，一方面又为科学发展提供了研究课题、资料和必要的物质手段。近代科学技术就是在资产阶级创业过程中诞生和发展起来的。 1.2航海探险
随着资本主义的发展，需要充足的原料、资金、劳动力和市场，为此，新兴的资产阶级急需打开通往外界的通道，特别是开辟通往印度和中国的航道，以满足资本主义发展的需要，于是一些冒险家先后组织船队进行航海探险。航海探险直接或间接地推动了科学技术的发展。首先，它证明了大地是球形又发现了新大陆，这就加深了人们对地球的认识，同时，它也推动了天文学、大地测量学、数学和力学的发展。航海必备的工具是精确的星图、星表和航海地图，而通过航海又为这些学科提供了丰富的资料。航海需要船和炮舰，这又推动了与这些制造技术相关的力学和数学的发展。
航海探险开拓了欧洲人的眼界，使他们从狭小的欧洲走向广阔的亚非美，所见所闻丰富了他们的思想，航海探险向人们展示了一种开拓进取精神，激励人们为探索其他自然奥秘而努力。 1.3文艺复兴
文艺复兴的核心是提倡以人为中心，充分肯定人的价值，认为人是现实生活的创造者和享受者，赞扬人的智慧和才能，反对以神为中心，贬低人的作用的旧观念，批判了宗教宣扬的来世思想和禁欲主义，鼓吹人性，个性解放和个人自由。
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文艺复兴在为资产阶级争取政治统治权作舆论准备的同时，也为科学的发展起了鸣锣开道的作用。它冲破了宗教设下的种种禁锢，拉开了科学技术发展的序幕。
2、哥白尼太阳中心说向宗教神学的挑战
哥白尼提出的“日心说”，有力地打破了长期以来居于宗教统治地位的“地心说”，实现了天文学的根本变革。
日心说的观点是：
1.地球是球形的。如果在船桅顶放一个光源，当船驶离海岸时，岸上的人们会看见亮光逐渐降低，直至消失。
2.地球在运动，并且24小时自转一周。因为天空比大地大的太多，如果无限大的天穹在旋转而地球不动，实在是不可想象。
3.太阳是不动的，而且在太阳系中心，地球以及其他行星都一起围绕太阳做圆周运动，只有月亮环绕地球运行。
爱因斯坦高度地评价了哥白尼的功绩及其对人类认识史的深远影响。他写道：哥白尼对于西方摆脱教权统治和学术统治枷锁的精神解放所作的贡献几乎比谁都要大，“要令人信服地详细说明太阳中心概念的优越性，必须具有罕见的思考的独立性和直觉，也要通晓天文事实，而这些事实在那个时代是不易得到的。哥白尼的这个伟大的成就，不仅铺平了通向近代天文学的道路；而且也帮助人们在宇宙观上引起了决定性的变革。一旦认识到地球不是世界中心，而只是较小的行星之一，以人类为中心的妄想也就站不住脚了。”
3、血液循环的发现及其对宗教的冲击
3.1维萨留斯对解剖学的新贡献
维萨留斯坚持亲自主刀解剖，按系统叙述了人体结构；同时，用事实批驳了宗教宣扬的在人体内存在“复活骨”以及男人的肋骨比女人少一根的胡说。人体内根本不存在什么永不毁坏的“复活骨”，男人和女人的肋骨数是相同的，都是24根；在解剖基础上维萨留斯于1543年出版了《人体的构造》一书，奠定了医学的基础。 3.2塞尔维特发现血液小循环
塞尔维特(1511—1553)是西班牙医生，是维萨留斯的同学。通过对人体解剖生理学的研究，发现了血液小循环(心肺循环)。 1553年，他出版了《基督教的复兴》一书，其中用6页左右的篇幅描述了血液小循环的情景。 3.3哈维确立血液循环理论
哈维(1578—1657)是英国生理学家，解剖过七十多种动物，观察其心脏搏动，发现心脏每分钟大约跳动72次，1小时，心脏排出的血量为相当于人体重量的1.5倍。 哈维意
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识到可能是血液在全身沿着一条闭合路线作循环运动。血液从右心室输出的静脉血经过肺部变为动脉血，然后通过左心耳进入左心室；从左心室搏出的动脉血，沿动脉到达全身，然后再沿静脉回到心脏。他还预言：在动脉和静脉的末端必定有一种微小的通道(毛细血管)把二者联结起来，这就是血液大循环。他用实验检验血液循环，他用蛇做活体解剖。
1628年，哈维出版了《动物的心血运动及解剖学研究》，阐明了他的血液循环理论。 由于哈维贡献，他被誉为“近代生理学之父”。哈维去世后，意大利解剖学家马尔比基、荷兰科学家列文虎克分别于1660年和1688年通过显微镜观察发现了毛细血管，证实了哈维的在动、静脉末端有通过毛细血管把二者相连的预言。
4、经典力学体系的形成
自然科学从宗教神学的禁锢中解放出来，首先发展并成熟起来、形成独立体系的是经典力学。 经典力学体系的形成不是哪一个人的功劳，而是一批科学家共同努力的结果。这些科学家主要有伽利略、开卜勒、惠更斯、胡克、哈雷、牛顿等。 4.1伽利略对经典力学的贡献 4.1.1发现了自由落体定律
在伽利略时代人们对物体下落的认识还停留在亚里士多德的重物体比轻物体下落得快的水平 （亚里斯多德理论：速度和质量有关 ）。伽利略从逻辑推理和实验两个方面开展了工作（落体下落距离跟运动时间的平方成正比）。 4.1.2发现惯性运动
伽利略又发现了惯性运动，推翻了亚里士多德关于物体运动必须有力连续作用的观点（亚里斯多德的动力学理论：力是运动的原因 ）。惯性运动的发现证明了物体不仅有保持其静止状态不变的特性，而且有保持其匀速直线运动不变的特性；物体维持其原来的运动状态，并不需要外力，外力是改变其原有运动状态的原因。 4.1.3发展了抛物体运动轨迹理论
伽利略用几何方法证明：一个平抛可以分解为两种运动：一是水平方向的匀速直线运动，根据惯性原理，它使物体始终保持这一运动不变；另一个是在引力作用下，沿垂直方向上的自由落体运动，这一运动使物体在这个方向上的速度按时间成正比地增加。这两种运动综合起来，便得出路程为抛物线状。他还论证了为什么在抛射仰角为45°时射程最远。伽利略创立的实验和数学相结合的科学研究方法也成为经典方法，对整个近代科学产生了深远影响。
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4.2开普勒对天体之间作用力的研究及其影响
开普勒是德国第一位伟大的新教徒数学家和天文学家。 1596年，他发表了《宇宙的奥秘》。 1609年，开普勒发表了《新天文学》一书和《论火星运动》一文，公布了两个定律： 第二定律（面积定律）：太阳至行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
1619年，他又在《宇宙的和谐》一书中，阐明了行星运行的第三定律，即周期定律。他发现，行星绕日运行周期的平方与它到太阳的平均距离的立方成正比。 开普勒运用这一定律算出了当时已知的太阳系六大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星)的运行周期和与太阳的平均距离，荣获“太空律师”的美名。 在研究火星运动的真实轨道时，发现观察值与按照哥白尼学说推算出的值有0.133° (即约8ˊ)的差数。他大胆地改用椭圆进行计算，结果与观察值完全吻合。
5、数学的发展
5.1解析几何学的创立
解析几何学的主要创立者是法国的笛卡儿(1596—1650)和费尔马(1601—1665)。解析几何学是运用代数的方法，借助坐标研究几何对象。作为数学家和哲学家的笛卡儿于1637年发表的《更好地指导推理和寻求科学真理的方法论》一书，作为该书三篇附录之一的《几何学》，标志着解析几何学的诞生。 5.2微积分的创立 5.2.1微积分思想的历史渊源
公元前3世纪希腊的阿基米得在研究解决抛物弓形的面积、球和球冠面积、螺线下的面积和旋转双曲线体的体积的问题中，就隐含着近代积分学思想。 到了17世纪，有许许多多的科学问题需要解决 ，许多著名的数学家、物理学家、天文学家如费尔马、笛卡儿、巴罗、开卜勒等都为此作了大量的和卓有成效的研究，为微积分的创立作出了贡献。 科学问题：一是研究运动时要求瞬时速度问题；二是求曲线的切线问题；三是求函数的最大值与最小值问题；四是求曲线的长度、曲线围成的面积、曲面围成的体积、物体的重心、一个相当大的体积的物体作用于另一物体上的引力等。 17世纪下半叶，在前人工作的基础上，英国的牛顿和德国数学家莱布尼兹分别独立研究和完成了微积分学的创立工作。 最大的功绩是把看起来不相关的两个问题联系起来，一是切线问题(它是微分学的中心问题)，一是求积问题(它是积分学的中心问题)。 5.2.2牛顿对创立微积分学的贡献
在他的1711年正式出版的《运用无穷多项方程的分析学》中，给出了求瞬时速度的
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普遍方法，阐明了求变化率和求面积是两个互逆问题，从而揭示了微分与积分的联系，即沿用至今的所谓微积分的基本定理。 5.2.3莱布尼兹对创立微积分的贡献
莱布尼兹的第一篇微分学论文《一种求极大极小和切线的新方法，它也适用于分式和无理量，以及这种新方法的奇妙类型的计算》于1684年发表。关于积分学的第一篇论文发表于1686年。
6、结论
由此可见人本主义、理性思维对科学家们的影响，对科学技术发展的促进作用是无法
估量的，而近代科学技术的诞生也正是建立在了这些基础之上。近代科学革命产生在欧洲有其深刻的社会根源、经济根源、文化根源和各方面的因素，也正因为如此，近代科学革命发生在欧洲。
参考文献：
［1］、吕翠华，如何看待古希腊自然哲学对近代科学的贡献 ［2］、杨沛霆《科学技术史》，浙江教育出版社
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