世界中世纪科技史-第7节
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阿拉伯文明。在物理学方面，阿拉伯人也大量吸收了古希腊的科学成就。阿
基米德、亚里士多德、托勒密等人的著作被翻译成阿拉伯文。从10世纪以后，
阿拉伯人在物理学上做了许多工作，尤其是在光学和静力学方面成果显著。
在光学方面，阿拉伯最杰出的物理学家是阿勒·哈增 （约965—1038）。他
曾在埃及任大臣，著有《光学全书》。阿勒·哈增从希腊人那里学到了“反
射定律”——光反射时反射角等于入射角。在此基础上，他又进一步指出：
入射光线、反射光线和法线都在同一平面上。
阿勒·哈增还纠正了托勒密的折射定律。托勒密断言：入射角与反射角
成正比。阿勒·哈增特地做了一个实验来检验。他把一个带有刻度的圆盘垂
直地放置，一半浸入水中。入射光通过盘边的小孔和中心的小孔射入，入射
角和反射角可以从圆盘上的刻度准确读出。他发现：入射光线、折射光线和
法线在同一平面上；托勒密的折射定律只有在入射角较小时才近似成立。可
惜，他也未能得出正确的折射公式。
阿勒·哈增研究过球面镜和抛物柱面镜。他发现：平行于主轴的光线入
射到球面镜上时，则反射到这个轴上。为此，他提出了著名的“阿勒·哈增
问题”：在发光点和眼睛已定的情况下，寻找球面镜、圆锥面镜和圆柱面镜
上的反射点。他对这个问题进行了详细的讨论。
阿勒·哈增还研究了视觉生理学。当时在阿拉伯的沙漠和热带地区眼病
盛行，因此阿拉伯的眼病研究很发达。阿拉伯人很早已经能用手术处理眼病，
关注到了眼睛的生理构造。阿勒·哈增是最早使用了“网膜”、“角膜”、
“玻璃体”、“前房液”等术语的人。他认为视觉是在玻璃体中得到的。他
还反对由柏拉图和欧几里德提出的关于视觉是由眼睛发出光线的学说，而赞
成德谟克利特的观点，认为光线是从被观察的物体以球面形式发射出来的。
阿勒·哈增对光学的研究，有力地促进了现代光学的诞生。
在力学方面，阿尔·哈兹尼 （生卒年不详）作出了重要的贡献。他在公
元1137年发表的《智慧秤的故事》一文中，详细地描绘了他自己发明的带有
5个秤盘的杆秤。它既可以作为杆秤使用，也可用一个可动的秤盘在没有砝
码的情况下测量重物，还可以在水中测定物体的重量。阿尔·哈兹尼用智慧
秤测物体重量，同时使用一个带有向下倾斜的喷嘴的容器，把水灌满容器至
喷嘴口，然后把物体浸入容器，通过测量溢出的水重可以确定物体的体积。
他用这个方法确定了一些物质的密度。
阿尔·哈兹尼还发现空气也有重量，因此他把阿基米德的浮力定律从液
体推广到空气中。他发现“大气的密度随高度的不断增加，其密度越来越小，
因此物体在不同高度测量时，重量会有所不同。”这也是很重要的力学规律。
他还以路程与时间之比给出了速度的概念。
阿拉伯的物理学研究和它的经济发展联系极为紧密。在度过了从公元10
世纪到12世纪的鼎盛时期后，由于阿拉伯内部灌溉农业管理不善；外部承受
了基督徒十字军的打击以及蒙古人、鞑靼人的入侵。内外交困的阿拉伯经济
衰败了，阿拉伯物理学与数学一样，也随之衰落了。
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阿拉伯的物理学主要是继承了希腊人的成果，并有所创新。阿拉伯物理
学为中世纪的欧洲提供了丰富的资料、实验、理论和方法，有力地推动了欧
洲物理学的复兴。
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2。欧洲物理学
与阿拉伯、中国辉煌的中世纪相反，古代文明的夕阳余辉在欧洲大陆逐
渐消失。古希腊的文明在罗马时代就开始衰落。到了5世纪，教会在政治上
成为统治者。由于教徒们只关心天国与来世，科学研究成为无人问津的畏途。
《圣经》的词句具有法律意义，一切智慧都在《圣经》里，一切学问都归教
会神父们所有。由于5至11世纪中世纪的科学成果如此之少，后人称之为欧
洲的“黑暗时期”。这一时期物理学也是进展甚微。
十字军东征使欧洲人接触到了灿烂的阿拉伯文明。用阿拉伯文保存下来
的古希腊、罗马著作，以及中国的四大发明等技术，都在这一时期传入欧洲，
为欧洲的学术复兴创造了条件。此外，欧洲的手工业和商业进一步发展，出
现了城市，建立了许多大学，如牛津大学、剑桥大学、巴黎大学等。正如中
世纪欧洲数学的成就在很大程度上归功于大学的产生，中世纪欧洲许多物理
学的成就也是在大学中获得的。
1200至1225年间，亚里斯多德的全集被发现了。牛津大学校长、林肯
区的主教格罗塞特立刻把它翻译成拉丁文。亚里斯多德著作的再发现引起了
很大的变化。当时人们已经深信教会作为天启的接受者与解释者，在学术上
是至高无上的。而代表世俗学问的神秘的新柏拉图主义则与天启相符。要接
受新发现的亚里斯多德的著作，并把著作里包含的物理学知识与基督教教义
调和起来，在学术上需要大胆的突破。因此，研究亚里斯多德一时引起教会
的恐慌，甚至在1209年，巴黎的大主教管区禁止出版亚里斯多德的著作。
当时解释亚里斯多德的最主要的学者是多明我会修士大阿尔伯特（1206
—1280）。他是中世纪欧洲一个很有科学思想的人。他把亚里斯多德、阿拉
伯民族和犹太族的科学思想组成了一个整体。其中包括了物理学、医学等各
种知识，并且最终由他的门徒托马斯·阿奎那完成了宗教思想的革命。
托马斯·阿奎那 （1225—1274）也是多明我会修士，意大利神学家。他
著有《神学大全》与《箴俗哲学大全》，用亚里斯多德的形式逻辑论证了教
会的思想体系。亚里斯多德认为认识世界的关键是物理学。但是他所说的物
理学并非指无生命的物质运动规律，而是认为物理就是事物倾向于长成什么
和正常行为是怎样的天性。科学研究的目的就是寻找万物的天性。他还用“天
然位置”和“终极原因”来解释物体的自然运动。亚里斯多德的物理学有许
多荒诞不经的成分，阿奎那充分利用了他的自然知识，把它和神学结合起来。
认为知识有两个来源：一是基督教信仰，由《圣经》、神父及教会的传说流
传下来；另一个是人类理性所推出的真理，个人的理性是自然真理的泉源，
柏拉图和亚里斯多德是它的主要解说者。基督教的信仰不能用理性去证明，
但可以用理性去检查和领悟。就这样，经院哲学在托马斯·阿奎那手里达到
了最高水平。托马斯·阿奎那主张用理性去检查和领悟基督教信仰，这种彻
底的唯理论促成了近代科学研究的学术气氛，是有一定进步意义的。只是到
后来，当亚里斯多德的物理学被近代科学的发展远远抛在后面，经院哲学才
成为禁锢科学发展的枷锁。哥白尼、布鲁诺、伽里略等科学家的悲剧正是经
院哲学所造成的。
13世纪的欧洲涌现出一个短时期的实验风气，其中最杰出的代表人物是
罗吉尔·培根（1214—1294）。我们已经介绍了他在数学方面的杰出贡献。
他的物理学思想也远远高出中世纪的其他欧洲哲学家、科学家。
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罗吉尔·培根出生在英国，曾在牛津大学学习和任教，也曾在巴黎大学
从事过教学和研究工作。罗吉尔·培根博览群书，深入钻研过古希腊和阿拉
伯的著作。但他并不盲从书本，而是谆谆告诫世人：证明前人说法的唯一办
法只有观察和实验。他认为错误的原因有四：即对权威的过度崇拜、习惯、
偏见与对知识的自负。尤其是他卓有见识地倡导“只有实验方法才能给科学
以确实性”，正确地指出了物理学研究的方向。因此，他在科学思想和科学
方法上都被誉为近代自然科学的先驱。
罗吉尔·培根本人在物理学上做的实验不多。他学习了阿拉伯物理学家
阿勒·哈增的光学著作，花了很多钱从事光学实验。他叙述了光的反射定律
和一般折射现象；他懂得反射镜、透镜并且谈到望远镜；他还提出了一种虹
的理论。这位“万能博士”还叙述了许多机械发明，谈到了魔术镜、取火镜、
火药、希腊火、磁石、人造金、点金石等。
牛津大学的威廉·奥卡姆（约1300—1347）继续了罗吉尔·培根对经院
哲学的批判。奥卡姆反对经院哲学任意臆造抽象的观念和实体，提出了著名
的“奥卡姆剃刀”予以批判：“不要增加超过需要的实体。”这是现代人反
对不必要的假设的先声，使人们对直接感官知觉更加重视。奥卡姆的名言打
破了人们对抽象观念的信仰，促使人们从事直接观察与实验研究，推动了近
代归纳科学的兴起。
中世纪时期主要是近代物理学方法的萌芽时期，物理学本身的成就虽然
并不突出，但也取得了一些有意思的成果。皮埃尔·德·马里古特约在1269
年写了一本描述磁力实验的书。他了解到异性磁极相互吸引，同性磁极相互
排斥；一根磁针断为两半时，每一小段又变成一根小磁针；铁与磁石摩擦可
以磁化；他用磁石做成一个圆球，用短铁丝研究它的磁性，从而发现了磁子
午圈；他还描述了两种不同构造的罗盘。
14世纪中叶，巴黎大学校长琼·布里丹（约1300—1360）为解释物体受
力后之所以继续运动，他提出了一个新理论——“冲力理论”。“冲力说”
的早期代表是6世纪亚历山大里亚的一个学者约翰·斐劳波诺斯。他认为上
帝创世之初就赋予天体一种不随时间消逝“冲力”，这种冲力可以维持物体
永远运动下去。后来，牛津大学的威廉·奥卡姆根据磁棒可以使一块铁动起
来而不碰到它，认为真空是可以存在的，从而支持冲力说。
布里丹认为，加到箭或抛射体上的动力是加到物体本身的身上，而不是
加在空气上。这个冲力 （而不是空气的推动力）如果没有外力作用，能使物
体永远保持匀速运动。在自由落体的情形下，由于自然重力使原有冲力逐步
获得增量，所以冲力是逐次增大的。当我们上投物体的时候 （如抛射体），
传给物体的冲力因空气阻力和自然重力而逐渐减小。天体接受上帝给予的冲
力后，就无需天上其他因素作用而保持其运转。布里丹把冲力定义为“物体
的质量与速度的乘积”，这是最早的动量概念。
布里丹应用“冲力说”，把天体运动和地面上物体的运动合在一起；冲
力暗含着力改变运动而不单是维持运动的想法；冲力概念把作用力从媒质转
移到运动物体上，从而又使人能考虑没有媒质的真空。这三点使布里丹成为
现代动力学的奠基人之一。
巴黎学派的另一位代表是尼古拉·奥雷斯姆。我们已在数学史中提到了
他的图线原理。他创立的用图解方法表示运动的方法 （参看第二章图），是
把几何学引进物理学的一个重要步骤，特别是为变量的研究提供了数学方
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法。他所证明的在匀加速运动中以平均速度求路程的方法，和伽里略在分析
自由落体的运动时的方法，在原理上是一致的。奥雷斯姆1326年任纳瓦拉学
院院长，1377年任里苏的主教，他也是冲力说的有力支持者。
中世纪欧洲物理学家在几何光学方面树立了比较坚实的基础。因为欧洲
人可以直接从古希腊人和阿拉伯人的著作中吸收光学知识，所以到1200年，
光学上的一些基本定律如直线行进、反射定律、折射定律都为欧洲人熟知。
还有关于球面镜和抛物面镜的知识，球面像差，针孔照像机，透镜的用途，
眼睛的功能，大气折射现象，放大视象，这些都从阿拉伯人那里传到了欧洲。
欧洲的物理学家继续把光学推向前进。除了前面提到的罗吉尔·培根在
光学上所�
