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就四大发明相关问题答《长江日报》记者问

热度 10 Einstein 2019-9-19 08:16

几天前，笔者发表《正本澄源四大发明》一文后，《长江日报》记者李煦希望围绕相关问题采访下。通过邮件我回答了几个问题。他整理后，以“四大发明的地位难以撼动”为题发表在了该报9月17日第16版“读+周刊”。“难以撼动”的本意，是在他问我是否可以提出我国古代“四大发明”的替代方案时说的，离开此语境，读者可能会产生偏离本意的联想。记者整理的文章，见： http://cjrb.cjn.cn/html/2019-09/17/content_148681.htm 下文是采访的原始版本，感谢李煦的采访。 1、 问： 您的文章已经澄清了四大发明的基本事实，关于其是否领先、是否属于创新的问题，应该说，答案也就呼之欲出了。问题是，为什么学术圈内基本有定论的事情，仍然在社会上引起较大争议？ 答： 类似事情，我认为社会上很常见，是一种普遍现象，无论在自然科学领域，抑或在人文社科领域。拿近期的四大发明引发的舆论看，若就四大发明本身，学术界并无大的分歧，相关的研究进展主要是以论文和学术著作方式公开呈现的，相关讨论也主要在学术层面，加上本身国内科学技术史的圈子（学术共同体）比较小，所以即便有大的争论，也是在圈子内，社会影响不大。 之所以引发社会较大争议，我觉得主要有两方面原因。首先，是我博文提到的，用一句比较学究的话说，就是“高端科研资源科普化不力”。通俗的说，就是科技史界就四大发明相关科普做得不够。本来学界清楚的地方或已经取得进展的方面，公众并不知情，因此还在旧知识、旧观念的圈子打转转，造成了一些无意义的讨论。这方面，比如博文提到的“纸”的定义问题、天然磁石勺“司南”问题等。另一个原因是，四大发明延伸的相关话题比较多、比较广泛，比如四大发明的由来，到底是谁提出的；四大发明是不是创新、创新程度有多大；中国古代的四大发明是否名副其实（有人提出了现有四大发明的替代方案）；中国古代的重大（科技）发明创造到底有哪些。甚至此问题还可以延伸到著名的李约瑟的问题，这便是下面您的提问了。也就是说，围绕四大发明，公众谈论的话题可以很多，引发的相关思考也多。有的问题恐怕一时也无定论或仍众说纷纭，这应该引发较大争议的另一个原因吧。 2、近年来，“中国古代有没有科学”这类与科技史有关的问题明显升温，您认为原因是什么？ 答：这个问题我觉得最大的原因与国内、国际形势有关。客观地讲，近些年我国整体科研实力明显增强。以2019年自然指数榜单为例，中国科学院、哈佛大学、马普学会位列学术研究机构的前三名；其中大学排名中，前20位我国有5所大学，分别是北京大学（第6位）、清华大学（第9位）、南京大学（第11位）、中国科学技术大学（第13位）、中国科学院大学（第19位）。此外，近些年国内一些有显示度的科学技术突破也频频亮相。比如中国科技大学潘建伟教授的团队在量子通讯方面，中科院高能物理研究所王贻芳教授的团队在中微子振荡方面，“蛟龙号”深潜，北斗导航，等等。取得这些成就的同时，一些人对我国创新能力也表示了担忧。据世界知识产权组织公布的2019年“全球创新指数”，我国列第14位（比2018年上升3个名次），在基础研究、创新生态等方面还有不少提升空间。另外，就是中美贸易冲突以及华为事件引发的关注，也激发了公众对相关问题的讨论。这些问题看似与“中国古代有无科学”无直接关系，但仍是密切相关的。之所以这样说，是因为许多人对我国的科学文化现状表示了担忧（比如河北科技大学韩春雨事件、清华大学朱邦芬院士近年谈到的学术不端问题等），而科学文化是一个长期培育的结果，自然与科学传统关联起来，这样便与中国古代有无科学产生了关系。 就此问题我想多谈一点。中国古代有无科学，该问题在科技史学界内部也存有争议。原因并不复杂，对“科学”的定义不同导致的。其实，我们现在谈论的科学，一般是指近代科学革命以来的科学（体系），即以伽利略确立的以系统的科学实验同严密的逻辑体系结合起来研究自然的行为方式。从那时到现在，不过近400年光景。不但中国古代没有科学，古代印度、古代阿拉伯、古代美洲，还有之前的欧洲均没有这种意义上的科学。因此可以说，近代科学诞生在欧洲，是非常独特的历史现象。如果把科学理解为人类探究自然规律的一种行为活动的话，那世界各个地区、民族在古代均有不同程度的科学。各个时段、各个地区的发展水平有很大差异，比如在早期，古希腊表现比较突出；到了中世纪，阿拉伯和我国有不俗表现；文艺复兴之后，欧洲一枝独秀。 3、 席泽宗院士在为《科学技术史研究五十年》(1957-2007)所作的序中指出:“科学院当初想成立一个科学史研究室的目的很简单，就是为了应付人民日报社宣传爱国主义的约稿需求和给李约瑟《中国科学技术史》书稿提意见。”60多年过去了，今时不同往日，各方面形势和环境、条件都发生了很大变化，科技史研究如何面对荣誉感、自豪感等问题？您曾在国外访学，国外同行这方面做得怎样？ 答：科技史研究必然面对荣誉感与自豪感的问题，这是研究本身的性质决定的。建国初的科技史研究，尽管有某种程度上的政治需求，但总体而言是一种整理我国古代科技遗产的行为。如果你去看清华大学刘仙洲教授（机械工程史专家）的著作，还是比较客观的，只是在部分语句中有鼓舞民族自信心的话，比如他提到的“光荣的历史和伟大的将来”这样的话。学界对早期的科技史研究有意见的主要是两类，一类是轻易拔高我国古代的科技成就，包括英国李约瑟《中国科学技术史》的部分内容，就有这种倾向，我国学者也存在。不过对早期这种现象要具体分析，因为当时有客观的历史条件，就是对西方科技史界的情况还难以了解，在中西比较方面难免失误，有这方面原因。另一类是牵强附会性的拔高。比如一位学者根据《易经》中的一句话“泽中有火”便判断这是对石油燃烧现象的记载。这就有些过分了，大约20年之后到了1980年代，物理学史专家戈革才直言不讳地予以批评。以上算是我对早年科技史研究的一点补充说明。 现在，形势和条件均发生了巨大变化。荣誉感、自豪感这类问题并不过时，因为任何一个民族均会对本民族为全世界做出的科技贡献感到骄傲和自豪，这是人性的本能。只不过现在会更理性、更客观。最主要的原因是，现在更容易就某项过去的科技成就做出比较客观的历史评价。至于国外，我先举一个比较极端的例子，就是苏联时期，当时西方说拉瓦锡首先发现了质量守恒定律，苏联马上搬出了罗蒙诺索夫；西方说马可尼发明了无线电报，苏联马上搬出了（俄国时期）的波波夫，等等。这是过去的极端情况了，现在国外类似的情况也还存在。比如近年英国曼彻斯特大学一位教授组织编纂的《1001项发明：穆斯林文明的永恒遗产》就遭到广泛质疑，许多史料不靠谱。 此外，我还想从科学社会学的角度谈谈这一现象，因为你所提到的荣誉感和自豪感问题时常会与科学发现中的优先权问题纠缠在一起。科学社会学的奠基人默顿曾说过，“在一个由众多民族国家组成的世界上，每一个国家都有它自己的民族优越感，新发现不仅增加了发现者个人的荣誉，也增加了一个民族的荣誉。至少从17世纪起，英国人、法国人、德国人、荷兰人以及意大利人都极力为他们的国家争夺优先权；稍晚些时候，美国人和俄国人也加入了他们的行列，以便澄清他们所具有的首创权。”科学史上这样的例子太多了，比如法国的勒维耶和英国的亚当斯就发现海王星的优先权之争，英国的法拉第和美国的亨利就发现电磁感应现象的优先权之争，等等。总之，这是科学界的正常现象，如果罔顾事实，一意为了民族自豪感和荣誉去争夺优先权，就走上了歧途。 4、根据科学发展的指数增长规律，新的知识永远占据知识领域的80%以上，“当一个科学家行将结束学者职业而回首往事时，会发现在他之前所产生的科学成果只占他自己知识的10—20％，”在这种规律下，科技史研究可以有什么作为？ 答：我不知道您的这句话出自哪里，大概是根据著名科学计量学奠基人普赖斯的一句话改编而来的，可惜改编错了，把他的原意扭曲了。普赖斯在《小科学、大科学》一书中是这样说的： 有史以来科学家总数的80%-90%现在仍在世（注：该书完成于1962年），换言之，任何现在正在起步的年轻科学家，在其正常职业寿命结束时，回顾自己这段科学生涯，他就会发现，科学成就的80%-90%是他亲眼看着发生的，而只有10%-20%才是他这段经历之前发生的。 可见，您提到的这句话与普赖斯的原意相违，他谈到的是科学成就呈指数增长的现象，而没有涉及个人知识。他的话大概相当于这些年比较流行的“知识爆炸”的说法，其实这是一种误解，新的知识现在通过网络传播、更新得很快，许多人感觉自己在学校教育受的知识会很快过时了。这在极少的领域会发生，比如网络技术方面，但对绝大部分人而言，完全不是这种情况。从基础教育到高等教育所学的东西大部分是基础性的，这些知识比较稳固、不会过时，即使有变化，也是修补性的，不会随着时代发生大的变化，否则人类的认知体系要发生坍塌。另外补充一句，我不知道普赖斯对长时段的“科学成就”是如何纵向比较的，如何平衡不同重量级的科学成就，对他的这一说法持保留看法。 由于不存在这种规律，故也谈不上科技史研究的相应作为问题了。但我还是想再补充几句。科技史研究，本质上是一种历史研究，就是尽可能依据所能获得的各种资料追溯、探究、还原科学技术发展史上的各种大小事件的真实面貌。面对科学技术在当今社会发挥着越来越重要的作用，国内科技史研究应该把目光投入到现当代科技史研究中，至少要投入较多的关注。这对我国长期以来以古代科技史为重心的研究范式是一个挑战。 追问内容： A 如果让您来挑选一些中国古代科技成果作为“新四大发明”，您会选哪些？ 答：我的博文您可能也看到了，我提到了近些年来科技史界总结我国古代重大科技发明创造遗产，做了一些普及工作。比如我提到的由中科院自然科学史研究所组织编纂的《中国古代重要科技发明创造》（2016年出版）以及科学史所华觉明研究员、清华大学冯立昇教授组织编纂的《中国三十大发明》（2017年出版）。前者梳理了88项，后者是30项；它们遴选的标准也不相同，比如后者包括了一些侧重文化方面的发明项目，比如汉字和中式烹调术。上海交通大学科学史与科学文化研究院江晓原教授曾提出新的四大发明之说，它们是：丝绸、中医药、雕版印刷、十进位计数。他当然有他自己的遴选标准，这里就不展开了。我自己的看法是，目前四大发明的地位难以撼动，就影响后世文明进程而言的确是经得起历史检验的。因此我提不出什么替代方案，如果说增加2项的话，我觉得水稻栽培与丝织技艺两项可以加入。我考量的两个标准，一个是发明年代早，一个是对后世的影响大。这两项我不做展开了，仅就丝织技艺做一点补充。2013年成都老官山汉墓（墓葬的年代在汉景帝到汉武帝时期）出土了4台织机模型，经专家研究、复原、认定，被命名为“一勾多综式提花机”，刷新了汉代提花技术。我觉得也为我国古代丝织技艺的科技含量增添了一个大砝码。 B“国内科技史研究应该把目光投入到现当代科技史研究中，这对我国长期以来以古代科技史为重心的研究范式是一个挑战”，这部分能否展开说说？ 答：我国科学技术史研究的建制化，发端于1957年中国科学院自然科学史研究室（研究所前身）的成立。早期的研究，主要是中国古代科技史，特别是数学史和天文学史，标志性的成果是卢嘉锡主编的26卷《中国科学技术史》，大约在2007年完成。中国近代、现代、当代科技史研究相对比较薄弱，特别是现当代部分。这一阶段的研究的确也有现实困难，档案资料的获取、口述资料的开展等等，有难度；还有比较麻烦的有的部分涉及到在世的当事人，会有顾虑。现当代科技史的研究与中国古代科技史主要基于文献史料的研究方法有许多不同，这便是我说的范式上的挑战。西方科技史研究基础更薄弱，对研究者的素质要求更高，挑战更大，这是另一个问题了。

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画说科技史之五：朝宗两宋（下）

热度 6 Einstein 2019-2-27 22:49

按：续上一篇 博文：朝宗两宋（上），刊发于《百科知识》2018年12月B刊。算“ 画说（中国古代）科技史 ”系列文章第五篇，若算开篇语的话，就是第6篇了。 在《朝宗两宋（下）》篇，笔者打算依次从宋代的花鸟画、风俗画和界画三方面谈谈宋代绘画中的科学技术。 名画中杂交的锦鸡 2016年，中国科学院昆明动物研究所的几位研究人员在北宋的一幅名画中有了惊天发现——他们发现了迄今我国最早的杂交鸟的形象。北宋名画如何帮上了科学家的忙？这事还得从宋徽宗说起。 岳飞有一首著名的词《满江红》，其中有一句是“靖康耻，犹未雪；臣子恨，何时灭？”这里的“靖康耻”便与宋徽宗有关。北宋靖康二年（1127年），金军攻占了都城汴梁（今河南开封），掳掠了徽宗、钦宗二帝到北方，由此北宋灭亡；宋室随即南渡，便是南宋。宋徽宗后来客死他乡，异常悲惨。他的一生如同整个宋代一样吊诡：宋代国力积贫积弱，却在科学技术、文化艺术方面空前繁荣；宋徽宗政治上碌碌无为，但在绘画、书法方面有极高造诣，加上他热心倡导、身先垂范，极大推动了宋代文化艺术事业的繁荣，北宋晚期的翰林图画院盛极一时，便与他有直接关系。 发现绘有杂交鸟的是宋徽宗的御题画《芙蓉锦鸡图》（图1），现藏故宫博物院。画面的主体绘有两枝芙蓉和一只锦鸡，右上方绘有两只蝴蝶，左下方绘有几株菊花。右侧中上及右下有宋徽宗的题诗、落款和钤印。此画虽有宋徽宗御题，但据著名书画鉴定专家徐邦达鉴定，该画并非赵佶亲绘，而是画院中高手所作。现在我们看这只锦鸡，普通人只是觉得它明艳绚丽，科学家是如何判断它是一只杂交锦鸡呢？原来，锦鸡仅有两种，红腹锦鸡和白腹锦鸡，顾名思义，红腹锦鸡腹部通红，白腹锦鸡腹部银白。 图1 《芙蓉锦鸡图 》 首先要知道画中的锦鸡是一只雄性锦鸡，因为它头上有羽冠、色彩华美，而雌性锦鸡没有羽冠，且色彩暗淡。其实这是动物世界的普遍法则，是性选择的结果，达尔文很早就论述过。比如雄鹿有角，雌鹿无角；雄孔雀拥有可以开屏的华丽翅膀，而雌孔雀尾巴短、无法开屏。其次，《芙蓉锦鸡图》上的锦鸡兼有红腹、白腹两种锦鸡的特征（图2，略）。从羽冠上，雄性红腹锦鸡金黄色的羽冠批覆在后颈上，而雄性白色锦鸡紫红色的羽冠像小辫似地披散在后颈。《芙蓉锦鸡图》的锦鸡符合雄性红腹锦鸡的特征，但在颈部的扇状羽上，又符合雄性白腹锦鸡的特征，因为白腹锦鸡的扇状羽由白色镶黑边的羽毛组成，而红腹锦鸡的扇状羽由棕橙色镶蓝黑边的羽毛组成。因此可以判断，画中的锦鸡是两种锦鸡杂交的结果。 我国古代很早就利用了动物的杂交优势，比如公驴与母马交配后生的骡子，融合了马和驴的优点，既有耐力又有力量。战国末年成书的《吕氏春秋》就记载，赵简子非常喜爱他的两匹白骡。可见，春秋时期已利用了骡子。不过，我国动物杂交的最早图像，便是北宋赵佶的《芙蓉锦鸡图》了。 一丝一缕总关情 谈隋唐、五代部分时，我们谈过敦煌壁画中的立式纺车，也捎带提了一下北宋王居正的《纺车图》（图3）。敦煌壁画中的立式纺车年代早，可惜画得并不清晰，也不够准确，到了宋代，才出现了几幅栩栩如生的纺车图像，它们都可以归到风俗画的范畴。我们不但得以一窥那时的纺织机具，还能体察画中表现的家庭生产劳作关系等。 图3 《纺车图》 画面上的核心人物是右侧坐在板凳上的中年妇女和左侧双手持线团的老妪，这位老妪，应该是中年妇女的婆婆（下文分析）。中年妇女左手抱着婴儿，右手转动纺车。在她身后是一蓬头小儿，手持一木棍，棍上系细绳，绳子末端系一青蛙。小儿正用青蛙戏逗妇女身前的黑狗。中年妇女肩上和老妪膝盖上的补丁非常显眼，这正是下层贫苦劳动人民的真实写照。从纺织技术上看，这是在加工粗麻，或者说给粗麻加捻、牵伸，纺成细的麻纱，用于织造麻布。为了提高生产效率，纺车装有两个锭子，对应到老妪手中的两个麻团。在古代“男耕女织”的生产模式下，对于这种需要两人配合才可进行的劳作，若是女性一起，无非是婆媳、妯娌、姑嫂这几种关系，显然《纺车图》最合理的解释是婆媳合作。那么，宋代有没有一人可以一人便可操作的纺车呢？ 有，宋代不但出现了后世流传广泛的卧式手摇纺车，还出现了高效的脚踏五锭纺车。卧式手摇纺车，最早出现在山西高平开化寺的北宋壁画中（图4）。高平开化寺大雄宝殿的壁画，完成于北宋绍圣三年（1096年），距今有近一千年，壁画面积近90平方米，是我国现存面积最大的宋代寺观壁画。2011年寒假的一天，笔者与表弟冒雪“拜访”开化寺，结果大雄宝殿的大门被一道上锁的铁栅栏封住了。殿内光线很暗，隔着栅栏几乎看不见什么。表弟看到右侧一小屋内有灯光，便前去询问，在讨价还价后，我们得以50元进去参观20分钟。在大雄宝殿的西壁上，看到了学界关注许久的立式织机和卧式手摇纺车。望着土墙上历经千载得以幸存的壁画，激动又感慨。2017年4月，北京大学塞克勒考古与艺术博物馆举办了一次“千年壁画、华彩重生”展，主题是利用现代科技手段，高清呈现开化寺的壁画。我亲临现场，这次看到的更精细、更从容。 图4 开化寺壁画《观织图》（局部） 我国纺织技术史的学者已经关注到开化寺壁画中的立式织机与纺车，也有学者对这具部分遮挡的纺车做了并无根据的“复原”。这种立式织机前承莫高窟五代时期壁画中的样式，后接元代薛景石（今山西万荣人）《梓人遗制》中的“立机子”，至少说明宋元时这种立式织机并不鲜见。织机搁下不谈，接下来专门说下这具纺车。 卧式手摇纺车的历史，目前仍不清晰。许多学者倾向认为汉代已经出现，但迄今发现的众多汉代画像石中的纺车形象并不能给予清晰证明，仍是一悬而未决的问题。早年李约瑟认为，宋末元初的画家钱选约在1270年绘有一幅《母别子》的画，描绘了世界上最早的卧式手摇纺车。开化寺壁画中的纺车，已经推翻了这一结论，因为它大约早了200年。这种形式的纺车，便是后世流传最广泛的一种。 接下来谈脚踏纺车。关于脚踏纺车，有两种讹传。首先，有学者认为东晋时已有脚踏纺车，理由是相传东晋的顾恺之曾为《列女传》绘图，后世流传版本的插图均源自顾恺之。这种看法并不可靠，因为《列女传》目前最早的版本是南宋建安余氏刻本（三锭纺车），并无证据表明该版本的插图（图5）与顾恺之有关。其次，另有一种看法，认为是元代纺织技术革新者黄道婆发明了脚踏纺车，这也与事实不符。黄道婆若真是其发明人，元代王祯《农书》不能不提及，因为该书不止一次提到脚踏纺车。几年前，笔者在南宋马和之《豳风图》发现绘有一具脚踏纺车（图6）。与建安本《列女传》脚踏纺车不同的是，该纺车有五个锭子，这种纺车只能用于加工麻缕。从而说明了南宋时已出现了脚踏纺车（参见拙作：《中国古代是否存在五锭棉纺车》，《武汉纺织大学学报》2013年第4期）。 图5 南宋本《列女传·鲁寡陶婴》 图6 马和之《豳风图》（局部） 大型官营水磨作坊 这里我们谈谈著名的界画《闸口盘车图》（图7）。所谓界画，顾名思义，是指画师作画时使用界尺引线，这样可以画出均匀笔直的线条。显然，界画主要用于绘画亭台楼阁或者舟车这类器物。界画起源很早，到唐代已经成熟，比如曾被央视“国家宝藏”栏目隆重介绍的唐懿德太子墓壁画《阙楼仪仗图》就是典型的界画。雄伟的“三出阙”（一母阙，二子阙）给观众留下了深刻印象，该壁画现藏陕西历史博物馆的“唐代壁画珍品馆”。 图7 《闸口盘车图》 到了宋代，界画发展到了鼎盛时期，出现了群星璀璨的界画大师，他们有郭忠恕977、王士元、赵伯驹、刘松年、李嵩等，当然还有我们曾提到的张择端。《清明上河图》通常归在“风俗画”名下，但其中的城楼、酒肆等店铺以及舟船均是界画的画法。今天谈的《闸口盘车图》与《清明上河图》类似，从绘画主题也可归入风俗画，但就绘画手法又多采用界画。 《闸口盘车图》现藏上海博物馆，有关该画的创作年代，有必要交代一下。因为在画卷上有楷书“卫贤恭绘”的落款，故过去认为是五代南唐画家卫贤的作品。后来有专家认为该题款是后来重填，无法肯定为卫贤作品。近年甚至有人论证该画是张择端所绘，但学界并未认同。又有专家从建筑、人物服饰等特征判断，大致为北宋早中期的作品。上海博物馆官方介绍，认为是五代到北宋初的作品。 我们先看下这幅画的整体布局。画面的中左部是一官营水磨作坊，一大一小卧式水轮分别驱动一石磨和一面罗。作坊两侧各有一望亭，望亭下的台基上是劳作的场院，有筛粮、扛粮、引渡的劳工，再前面是运粮的河道，右下角是一彩楼和酒家。 最值得关注的自然是这座大型水力磨坊。先看左侧的水磨，这种水磨从机械结构上并不复杂，但在形式上与常见的不同，卧轮通过立轴驱动的是下磨盘，上磨盘是悬吊在屋梁上的，磨盘上硕大的粮斗也悬挂在屋梁上。后来这种形式的水磨在西北甘肃、青海一带非常流行，如今在西北的个别偏僻乡村还能见到其遗踪。再看右侧的面罗，它是由下方小卧轮驱动的，故称为“水击面罗”。由于面罗的部分结构被阁楼遮挡，其机械原理至今仍是一个谜。1966年，上海博物馆的郑为提出一种机械设想，复原了这种水击面罗的机械结构。近年，长期关注我国古代机械复原的李崇州也提出一种方案。笔者在他们的基础上，遵循我国古代的机械传统另提出了一方案，由于内容过于专业，此处不赘（参见拙作：《对古代脚踏风扇车和水击面罗复原的商榷》，《中国科技史杂志》2017年第2期）。去年，笔者听说安徽淮北市在打造运河古镇旅游名片，其中一项目是利用运河水闸的水位差（作动力源），复原《闸口盘车图》的场景。该项目目前进展如何，水击面罗的机械结构如何，暂不得知。 无论如何，即使除去目前学界仍存争议的水击面罗，单就该画逼真描绘的水磨以及相关劳作场景而言，其在机械史上的地位便可不朽。 得益于宋画高超的写实技巧，无论对自然摹绘之精到，抑或对世间风俗关照之细微，与科学技术相关之题材，绝非“朝宗两宋（上、下）”篇可以含纳。这些例子，权作管中窥豹吧。两宋以降，画界的这种兴趣和技巧日渐式微，虽有吉光片羽般地在惜存于少数几位画家的作品中，但气象和意境已不可同语。

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科技史学科评估结果

liuli66 2018-8-30 18:30

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史海智贝：《中国古代重要科技发明创造》简介

热度 13 Einstein 2017-10-12 09:38

按：拙文刊载于2017年第5期上海《科学》杂志，感谢该刊张毅颖编辑的支持。本人参与了《中国古代重要科技发明创造》其中5个条目的写作，某种程度上也算“王婆卖瓜”吧。不过，该书的确算比较通俗的介绍我国古代科技发明创造的一本概览性的书。之所以称为概览，因为大部分项目为2页的篇幅，无法具体展开。如果说遗憾的话，就是该书其实配套制作有一张便于参考、阅读的挂图，如果该挂图设计成折叠装，便于携带的话，同时作为赠品与图书一并销售的话，就很棒了。目前挂图似乎并不出售，流传范围很小。 2016 年 6 月，由中国科学院自然科学史研究所（以下简称科学史所）编著的《中国古代重要科技发明创造》（以下简称《发明创造》）出版，该书分“科学发现与创造”、“技术发明”、“工程成就”三部分，列举了 88 项相关条目，在学界研究的基础上，概括了它们的内涵、产生（或创造）的时间以及对人类文明进程产生的影响。可以说，该书的出版，不但是中国科技史研究领域几十年的结晶，而且体现了新时期中国科技史研究和认知的新视野，基本解决了我国古代的科技发明创造到底有哪些的问题。该书依学术惯例在引用上均注有文献出处，行文表述通俗流畅，总体而言是近些年推出的一本不可多得的面向公众的中国科技史读物。 一、前人研究 在介绍该书遴选的 88 项条目之前，需要介绍下前人的研究或总结。最早对我国古代科技成就项目进行条目式列举的是英国的李约瑟（ Joseph Needham ， 1900-1995 ）。 1954 年，他在《中国科学技术史·第一卷总论》中按照英文字母从 A 到 Z 列举了 26 项中国传到西方的机械和其他技术，它们有龙骨车、风扇车、提花机、缫丝机、独轮车等。不但如此，李约瑟还考证了中国和西方各自出现相应技术的时间，并列出了西方落后中国的“时差”。在李约瑟皇皇巨著《中国科学技术史》出版的同时，对中国古代科技有浓厚兴趣的美国作家坦普尔（ Robert Temple ， 1945- ）基于李约瑟的研究成果，在 1986 年出版了《中国：发明与发现的国度》。该书按照农业、天文学和制图学、工程技术、家庭用品和工业技术等 11 个门类列举了 100 项成就。对比可知，李约瑟的 26 项集中在机械技术方面，而坦普尔拓展到了整个中国古代科技领域。 1995 年，科学史所金秋鹏研究员在中国古代科技成就中选取了 100 项成就，编就了一本书《一百项中华发明》。近年来，科学史所华觉明研究员在总结、提炼我国古代科技发明创造方面用力甚勤。 2008 年，他就提出了我国影响人类文明进步的 24 项原创性重大发明，其中包括粟作和稻作、蚕桑丝织、琢玉、木结构营造技艺等。在征询同行的意见后又作了扩充， 2014 年他列出了 30 项重大发明（ 按：今年华觉明研究员、清华大学冯立昇教授组织出版了《中国三十大发明》，大象出版社 ）。 正是在这样的背景下，科学史所认为有必要成立专门的“中国古代重要科技发明创造”研究组，与全国科技史同仁一道，重新梳理和考量我国古代的重大科技发明创造成就，列出一份新的名单。 2015 年 1 月 28 日，科学史所在《光明日报》公布了 85 项中国古代重要科技发明创造，并在 2 月 23 日《光明日报》就公布后社会的反馈意见做了介绍说明。此后又对个别项目进行了调整，形成了最终成书出版的 88 项。 二、遴选标准 那么这 88 项重大科技发明创造的遴选标准是什么？研究组成立之际，关于项目的遴选标准已形成统一认识，并在随后的调整过程中一以贯之。这三条标准是：一，突出原创性；二，反映古代科技发展的先进水平；三，对世界文明有重要影响。 如果某项成就能同时满足这三个条件，那再好不过了，比如著名的四大发明。有的项目可能只包含了其中两条或一条，但在相关方面表现特别突出，也可入选。兹举三例解说。比如战国中期《墨经》记载的“小孔成像”，是世界上首次用光的直线传播原理正确解释此物理现象。不但具有原创性，而且反映了当时墨家学派在光学探索方面的杰出成就，因为直到公元 10 世纪，阿拉伯学者海什木（ Ibn al-Haytham ，约 965- 约 1040 ） 才做了更精准的描述。比如 11 初由苏颂、韩公廉等人设计、制造的水运仪象台，综合运用了齿轮传动、链传动、杠杆机构、棘轮机构、凸轮机构、滑动轴承等，是我国古代机械的集大成之作，原创性与技术水平均非常突出。再比如柑橘栽培，发源于我国而且传到西方。目前柑橘已经是世界第一大类水果，总产量超过世界水果总产量的四分之一。与柑橘栽培类似的还有茶树栽培等。 在遴选过程中，研究组严格按照以文献记载与考古实物为基础出发点，做到不空洞，要言之有物；不妄言，要言之有据；不说教，要言之成理。对于暂时还未定论的说法，采取实事求是的态度。比如就十进位值制记数法的起源地的问题，采用了“它很可能最早出现于中国”这样的说法。比如指南车的传动机构，有人采用了具有自动离合装置的定轴轮系，有人采用了差动轮系。但一些技术史学者认为，这样复杂的齿轮机构在当时未必已经发明或者采用，因此这种复原只能算是为了实现目的的复原，而不是历史的复原。因此在指南车条目的行文中，对这些复原设计做了客观评论。除此之外，新近的考古成果不断丰富或者改写着我国古代的科技成就。比如成都老官山汉墓发现的四部提花机模型， 2014 年发表的考古发掘报告才提及，其提花方式过去文献从未记载，这样就完全改写了我国的纺织史。这次“提花机”条目利用了该考古成果，使公众了解到了最新的考古发现成果，增强了条目的时效性与权威性。 香港文化博物馆藏东汉陶作坊（明器），其中“水碓”（水轮和横轴阙失）意义重大。该作坊内还有风扇车、磨等，是东汉农事劳作“流水线”的见证。详见该书“水碓”条目或拙文《汉代水碓的考古学证据》（《农业考古》2015年第1期） 徐州汉画像石艺术馆藏东汉车马出行图画像石 （编号068，表现了汉代先进的胸带式系驾法，本人拍摄） 《天工开物》中的龙骨车 三、意义与功能 那么这本书的出版，其意义何在？又能实现哪些功能，或者说它能用来干什么呢？ 这本书的出版，有三方面的意义。首先它提供了有关我国古代重大科技发明创造的一个权威读本。其次它是中国科技史界学术成果普及化的一次重要尝试。最后它反映了中国科技史界研究范式的转向。 为什么说它是一个权威读本呢？前文已述，在此之前有好几个有关我国古代重大科技发明创造的版本，遴选范围、视角和阐释各不相同，在某种程度上给公众造成了的混乱。这次，由科学史所牵头，组织国内外中国科技史研究专家严格推选、评审并编纂条目，从成立研究组到正式出版，前后近 3 年，充分听取了来自不同方面的声音，因此 88 项条目的认可度很高，具有较高的权威性。 科研成果的普及是一个普遍难题，对科技史研究也是如此。从 1957 年科学史所成立算起，到现在整整 60 年了，我国几代科技史研究学者积累了大量研究成果，尽管也出现过比较优秀的科技史通俗读物，但无论从数量还是质量上看，与中国科技史研究的队伍相比，通俗读物明显偏少，高质量的通俗读物更少。众所周知，科学史所曾牵头组织专家完成了 20 多卷本的《中国科学技术史》（科学出版社）。这套书可以和李约瑟的巨著相媲美，可惜至今仍未出现面向公众或青少年的通俗读物，令人遗憾。这次《发明创造》的出版，算是研究型读物向通俗读物的一个过渡，因为兼顾学术的严谨性，部分文字仍有史料堆砌的痕迹，部分文字仍沿用了学术用语，未能转换为更晓畅的口语表达。值得欣慰的是，在出版该书的同时，另配套出版了一张彩色挂图，算是 88 项条目的直观呈现。 科技知识的传播是科技史研究的重要方面。前文提到，在三项评选标准中，其中一项涉及对人类文明的影响。没有传播，就无法谈影响；不知道传播的路径、互动过程以及在不同地域的接受等情况，科技知识的共享、普及、再利用等就是一句空话。近代科技革命有力地推动了全球化进程，大家有目共睹，其传播路径往往有迹可循。但古代的某项发明，比如西方的螺旋机构、我国的风扇车，它们是否影响了以及是如何影响人类文明进程，又有谁能说清楚？所有这些，都有赖于对科技发明创造传播史的研究。当然，这些研究首先需根植于以往的研究，即先搞清楚某地域何时发明或者出现了什么，然后再从社会与境的视角理解为什么产生了这种发明创造，待这种拼图做得足够大时，自然就会产生知识传播的问题，为何此地先有、他处后出现，为何这种文化欣然接受，另一种文化始终拒斥等等。所有这些，要求新时期的科技史学者不再局限于纯粹的史料挖掘，而要旁及一地区、一国家，甚至全球科技知识的创造、互动和传播过程，即要用人类文明史的视野审视科技史的相关研究成果。因此说，《发明创造》的出版，也是我国科技史研究范式转换的一个缩影。 意义已陈，功能自现。《发明创造》为普通公众提供了一个了解、认识我国古代重大科技发明创造的窗口，一册在手，囊括所有。同时，以我国古代科技发明创造为科普创作主题的单位或个人以之为蓝本，可以做大量的二阶开发，产生相关衍生读物。比如在此基础上进行扩展、改编，作为青少年的课外科普读物，为提升公众的科学素质增瓦添砖。 总之，《发明创造》的出版，对撰写条目的专家而言，是科技史研究成果转化为普及读物的一次尝试；对读者而言，是一览我国古代科技文明精髓及其影响的旅程，不啻一道丰盛的精神大餐。

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李约瑟：因出轨而闻名中西的跨界科学家

热度 11 beckzl 2017-9-2 22:42

十多年前，步入晚年的钱学森感慨道：“这么多年培养的学生，还没有哪一个的学术成就能够跟民国时期培养的大师相比。” 继而发问： “为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才？” 问题直指中国的教育，十分尖锐，被人称作“钱学森之问”。 类似的，在上个世纪，科学技术史专家 李约瑟 提出了一个更为棘手的问题。 “十六世纪前的中国在科学和技术方面远超同期的欧洲，为什么近代科学却没有在中国诞生？” 问题简短却直击亿万华人的心头，我们何尝不想知道祖国受尽屈辱的真正原因。 而这个大繁至简的问题则被称作 “李约瑟难题” 。 在李约瑟前，西方人大多只了解中国封建王朝的愚昧与落后 然而提出经典问题的科学技术史专家 李约瑟 并非科班出身，他早年研究的领域是生物化学。 他在而立之年凭专著《化学胚胎学》坐上生物化学领域权威，人称“ 化学胚胎学之父 ”。 此后，他与同为生物化学家的妻子多萝西双双被选为英国皇家学院的院士，传为佳话。 在实验室的李约瑟 然而，在人生迈入巅峰之时，他却事业感情双出轨！ 他爱上了妻子的中国留学生，同时也迷上了中国这个神秘的国度，开始研究中国的科技史。 他半辈子的科技史研究颠覆了学术界对中国的固有印象，也因此名贯中西。 在英国拥有英国荣誉勋位、英国国家学术院院士、皇家学会会员等头衔。 而在中国，他获得中国国家自然科学奖一等奖，还当选为中国科学院首批外籍院士。 李约瑟令人称奇的三角恋 在他逝世后，联合国教科文组织都专门为他出版传记。 然而这些耀眼的成就中，多半都源自于那一次出轨。 ____________ 李约瑟，本名 约瑟夫·尼达姆 ，字丹耀，号十宿道人、胜冗子。 从他这一串极富中国风味的名号就可以看出他对中国的情感之深。 其实说来也并非奇事，李约瑟无非是摒弃了西方人固有的偏见，将中国的方方面面当作最有趣的知识去了解。 浑仪，中国古代的一种天文观测仪器 作为二十世纪的00后，李约瑟和同龄人并不是垮掉的一代。 他们赶上了由工业革命带来的科学技术大爆炸，从小就浸淫在知识的海洋里。 虽然小时候的李约瑟有些腼腆内向，但面对新的知识他却总是来者不拒。 父亲很早就开始教他写字、做手工活，也爱带他出去看看外面的世界。 二十世纪的00后孩子 他的父亲是位医生，一直以来都向他灌输当时西方的器物思想，对李约瑟影响颇深。 李约瑟在父亲的带领下一步一步了解了世界的纷繁，偶尔的旅行也成为他最期待的一件事。 在去过的地方当中，李约瑟尤其喜爱法国，还曾前往法国游学了一段时间。 这段经历让李约瑟学会了一门外语，也接触到了当地受压迫的工人阶级，为他后来的信仰奠定了基础。 李约瑟高中毕业时，第一次世界大战还没有结束，耳濡目染之下，还是走上了父亲的老路。 当时由于军队急需医疗人才，李约瑟被招募为皇家海军志愿预备役。 不过还没等开学，战争就结束了，李约瑟因此幸运地进入了 剑桥大学 。 在剑桥大学时的李约瑟 新的环境也带来了全新的想法，几乎在一瞬间，李约瑟突然改变了他想成为外科医生的想法。 外科医生的工作枯燥乏味，更像是一门手艺，不符合李约瑟所信奉的“Think Big”精神。 于是，在他导师的建议下，李约瑟选择了化学这门潜力巨大的学科。 “20世纪是化学的世纪！” 随后他跟随著名生物化学家霍普金斯参与研究工作，短短几年就因成绩突出晋升为高级讲师。 霍普金斯是生物化学的开山鼻祖式人物，发现了色氨酸、维生素等，1914年创立的剑桥大学生物化学系，1929年获得诺贝尔生理学或医学奖。 霍普金斯爵士 研究生物化学的时光对李约瑟来说是非常美妙的。 虽说他的父亲在这段日子里去世了，但也不妨碍李约瑟收获事业、爱情，还有父亲留下的遗产。 在霍普金斯的实验室里，除了李约瑟这样风度翩翩睿智非凡的男青年，还有许多聪明的姑娘。 李约瑟博学多闻，会说7种语言，和实验室里各国的姑娘们交流起来自然毫无障碍。 1923年，李约瑟开始与比他年长5岁的同时多萝西交往，很快便到了谈婚论嫁的地步。 第二年，他们两人喜结连理，随后李约瑟博士毕业，获得学院的“院士”荣誉，还分到了一间专属的寝室。 年仅24岁，李约瑟已然成为了众人心中的人生赢家。 他与妻子都在生物化学领域小有成就，结合两人的年龄差，颇有“神雕侠侣”的风范。 李约瑟夫妇 中国有古训，先成家后立业，李约瑟成婚后迎来了自己事业的巅峰。 历时多年，专著《化学胚胎学》在英出版，作为作者的李约瑟成为了这门学科的祖师爷。 他的妻子多萝西也在肌肉生物化学作用的研究中有所突破。 不久后，两人先后当选为英国皇家学会会员，成为了学界的美谈。 此前皇家学会中的夫妻档也只有维多利亚女王和他的丈夫而已。 大会上发言的李约瑟 如果此时的李约瑟一直沿着这条康庄大道走下去，或许能成为一名像他导师霍普金斯那样显耀的人物。 ____________ 1937年，鬼子还没有进入中原。 一位怀揣着求知欲的女学生踌躇满志地登上了邮轮，和两位同学一道前往英国留学。 这名女子名叫 鲁桂珍 ，中药富商家庭出身，聪明伶俐且胸怀知识报国之志。 到达英国后，她进入剑桥大学攻读生物化学博士，师从多萝西，李约瑟之妻。 鲁桂珍 鲁桂珍聪颖过人，一直以来都深得多萝西的喜爱，因此她也与李约瑟有不少的接触。 一来二去，两人之间就产生了一种难以形容的情感。 李约瑟沉迷鲁桂珍身上的东方闺秀气质，而鲁桂珍也被李约瑟的儒雅博学所吸引。 她恋爱了，他出轨了。 也许正是因为李约瑟爱上了一个中国姑娘，他对其他的中国学生也颇为关注。 渐渐地他发现了一个令他费解的疑问， 中国人的智力并不比欧洲人差，可为什么中国没有科学呢？ 当时的中国在西方人眼中充满愚昧、封建，社会制度落后也更没有科学技术可言。 于是李约瑟借机向鲁桂珍抛出了自己的疑问： “你们中国的科学技术为什么一直这样落后？” 常言道： 先问是不是，再问为什么。 鲁桂珍出身医药世家，对祖国的科学技术有不少的了解，听到这话她当然不会沉默。 她将古籍中记载的一些科学成就细细地讲给李约瑟听。 李约瑟越听越是震惊，也越听越是疑惑，他迫不及待地想去求证鲁桂珍口中的那些惊人的成就。 早几年，李约瑟也曾出版过一本科学史类的专著《胚胎学史》，他清楚如何去调查。 但面对中国的历史，李约瑟无法接触到史料，也不懂得中文。 在中国的科学面前，李约瑟当然得向中国人低头。 他请鲁桂珍教他学汉字，用自己的方式抄了两遍英汉字典。 又让鲁桂珍从家里寄来书籍资料供他研读。 两年后，李约瑟和鲁桂珍联名写了一篇论文《中国人对食物疗法的历史贡献》。 没错，他又出轨了。 这次他爱上了中国的科学技术史，并决定将自己的下半辈子奉献于此。 李约瑟这个大名的姓氏也是他从最崇拜的老子（李耳）那偷来的。 说来也奇怪，出轨之于常人必会招来一通批判，但在李约瑟这里情况却变得很暧昧。 妻子并没有对李约瑟情感上的出轨做出一个女性应有的反应，似乎持一种默许的态度。 至于丈夫学术上的出轨，她也相当支持，还接受了丈夫的建议，起了一个中国名字——李大斐。 三人在一种难以想象的氛围中一起生活工作，却意外的和谐。 鲁桂珍、李约瑟、多萝西三人 1943年，李约瑟作为英国皇家协会中为数不多懂中文的代表访问战时的中国科研机构。 在英国驻华使馆的协助下，李约瑟建立起了中英科学和做官，向中国提供了大量的仪器设备和书籍。 在华期间，李约瑟游访了13个省份，结识了社会各界人士，从他们的口中收集到了非常宝贵的资料。 来访中国期间，李约瑟与鲁桂珍之父鲁仕国合照 李约瑟发现，当时的中国条件艰苦，战事不断，但科学家们却丝毫没有停下自己的研究。 “在被日军侵占的可怕境况下，为了继续科研工作，中国的专家们躲藏在各种难以想象的地方：一群生物化学家藏在云南很深的地窖里、物理学家躲在古塔里、统计学家把孔庙当作他们的秘密办公室……” 抗战时期，涌现出一批以科学技术救国 的爱国学者 一种责任落在了李约瑟的肩头，作为同样奋斗在科学领域的一员，他有责任将中国的来之不易的成果输送到国际。 中英科学合作馆成立后，李约瑟访华的3年里，送出了138篇中国学者的论文。 其中有85%被西方各国发表，论文的高质量令各界都感到钦佩。 此后，李约瑟一口气出版了大量关于中国科学技术的书籍。 包括《中国科学》、《古代中国的科学与社会》、《中国人对科学技术的贡献》等等。 他甚至还将自己在中国的见闻整理成文，发表在《自然》上，并向BBC寄去了广播稿，让西方了解中国。 对中国的实地考察更加坚定了李约瑟研究中国古代科学技术的决心。 旷世巨著《中国科学技术史》被提上了日程。 在李约瑟对中国历史的挖掘下，许多科技瑰宝逐渐浮出水面。 高次方程的解法被认为是法国数学家霍纳最早于1819年建立的，但宋代数学家秦九韶早在1247年就提出了同样的方法，要早出半个世纪。 秦九韶算法 又例如擒纵装置，其被认为是近代科学革命的关键之一，是机械钟表的核心。 西方认为是十四世纪欧洲人发明的，但中国在723年就已经制造出这种装置，1090便出现了机械钟。 擒纵装置 这些颠覆西方人认知的事实实在太多了，又如中国人的铸铁技术，领先欧洲千年之久。 再如防治天花的种痘法，经由中东西传至欧洲，拯救了无数人。 古籍中对种牛痘的记载 在李约瑟学习的化学领域，中国人早在1044年的《武经总要》中就指定了硝石为军用火药的配方成分，作为对比，西方人在十三世纪才知道硝石的作用。 就连我们耳熟能详的“四大发明”概念也是李约瑟最早提出的。 越是了解中国的科学史，李约瑟就越是困惑，他不断地发问： 为什么具有系统实验和自然知识假说数学化特征的近代自然科学及随之而来的工业革命首先在西方兴起？ 为什么在公元后一千五百年间中国发展科学比西方更为有效与领先？ 为什么中国传统科学基本上处于经验阶段或达芬奇式的水平，而未能自发地出现近代科学或伽利略式的突破及随之而来的工业革命？ 这就是“李约瑟难题”的完整描述。 为了找寻这个答案，李约瑟在之后的半个世纪联合富帅鲁桂珍及多名学者不断撰写《中国科学技术史》这部上千万字的巨著。 李约瑟的执着也得到了妻子李大斐在精神以及资金上的支持。 晚年，李大斐身体状况不佳，李约瑟也在研究之余尽力照顾她。 然而最终李大斐还是先走一步，李约瑟悲痛万分，随后娶了鲁桂珍做了两年名正言顺的夫妻，便又一次送走自己的爱人。 晚年的李约瑟 1996年，这位德高望重的大学者也到达了人生的最后站点。 虽然走过了96个年头，但李约瑟依旧没能打完中国科学技术史这场持久战。 今天，人们对李约瑟的评价多是中国科技史专家，似乎已经遗忘了他早年在生物化学中的贡献。 甚至有他的反对者称，李约瑟没有在自己博士研究的领域做出什么贡献。 也还有不少认为李约瑟过度拔高中国文明的声音。 但我们要知道，李约瑟研究中国科学技术史仅仅是他在人生路上发展出的“业余”爱好。 拔高中国文明也好，贬低西方文明也罢，就促进东西方文化相互了解与交流这一点，李约瑟值得名垂千古。 当今时代，大家知道明星出轨能爆出新闻，却不知道在上个世纪科学家的出轨曾改变了世界。

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科学家亲历的纪实历史——读熊卫民的《对于历史，科学家有话说》

热度 9 武际可 2017-3-17 07:33

科学家亲历的纪实历史 ——读熊卫民的《对于历史，科学家有话说》 武际可 从 1949 年到现在已经半个多世纪了，这是一段不算短的历史阶段。这是一段充满波澜壮阔、惊心动魄事件的历史，很值得从各个角度回忆。的确我们看到了从不同的角度写的这一阶段的历史，例如抗美援朝史、文化革命史、反右史、经济史、文学史等等。对于科学技术来说，也充满了值得永久铭记的事件，然而，对于这一阶段的科学技术历史，却看不到系统的读物加以表述，这的确是一件令人遗憾的事。 近来中国科技大学熊卫民教授的《对于历史，科学家有话说》一书的出版，多少弥补了这方面的遗憾。这是一本口述历史的访谈纪实书，书中收集了作者访谈了 15 位科学家和科技管理人员的近 20 篇访谈记录。 首先，在作者访谈的 15 位学者中，有国家最高奖获得者郑哲敏院士，有生物化学家邹承鲁院士、有细胞生物学家施履吉院士、有科技史家范岱年先生、有《科技导报主编》蔡德成先生等等，他们中既有一直在科学研究第一线做研究的研究人员，也有从事科技管理工作者和编辑；而且这些受访人都是经历过 1949 年至今中国科技界最重要的变故的亲历者。受访者大多数都比较长的时期都是在中国科学院系统中工作的，中国科学院作为中国科学技术最高的研究组织和研究群体，在反映我国科技发展的状态具有代表性。所以说，读了这本书，会对 1949 年以来我国的科学技术事业是怎样走过来的，有一个基本的了解。 其次，历史界有一种为尊者讳的传统。不过在科学家来看，一切都要经得起实证，他们有强烈的尊重事实的传统。所以在这些学者谈论起在研究中所取得的成果时，固然可以谈得眉飞色舞，例如他们回忆合成牛胰岛素的成果的合作精神；不过在谈起在研究者所走过的弯路时也一样坦然，绝不回避。例如他们比较仔细地谈论如何进行愚不可及的“消灭麻雀”运动，如何发狂地进行“超声波”实验、如何对“亩产万斤”的神话推波助澜，等等。对于生物界如何开展批判摩尔根学说也毫不回避。对于享誉海内外的著名科学家，既谈论他们的成就也谈论他们失误和毛病，因为他们认为再有名的科学家也是人不是神，也会犯错误，看过这本书，你会对涉及的著名科学家。有一个更接近实际的印象。 最后，在这半个多世纪里，我们国家经受了多次的“折腾”，在科学家这种“知识分子成堆”的地方，“折腾”得尤其厉害。在“反右”运动、“大跃进”和“文化大革命”中，有的整人，有的挨整，没有人能够是“不粘锅”。特别是所访谈的科学家们，几乎没有例外地在文革中被作为反动权威批判，有的还被弄成反革命。现在这一切都过去了，不过在访谈中，人们并不回避这类问题，虽然这是十分沉重的问题，但人们谈论得比较心平气和。谈论中，人们对那些在极左风强劲的条件下仍然能够坚持常人见识的领导干部，流露出深切的怀念和尊敬，这一切告诉我们，只有按照科学规律办事 才能够顺利成功、不走弯路，才能得到知识分子的拥护，才能充分调动科学家的积极性，科学事业才能繁荣光大。读了这本书，会引起你对这类问题的深入思考，并从中接受点什么教益。 总之，这本书值得一读，特别值得对半个多世纪中国的科学技术史有兴趣的读者一读。

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对青州市博物馆惊现汉代马镫证据的评论

热度 4 Einstein 2017-2-12 21:12

有关马镫的发明对战争史甚至人类文明进程的影响，已经有不少论著提及了。马镫是我国的发明，已经成了公认的事实。但是考古证据确定在公元4世纪。几则史料如下： （1）坦普尔《中国：发明与发现的国度》，1995年版，该书的材料其实取材于李约瑟的《科学技术史》。 该书P177，现存对马镫的最早描绘是在长沙一座古墓发现的一尊陶骑俑上，其年代被确定为公元302年。 该陶俑出土于长沙金盆岭，墓葬纪年为西晋永宁二年——302年，但此马镫是单镫，学者认为还不是后来意义上的马镫，因为它仅是辅助上马，上马后便不用了。 （2）《中国古代重要科技发明创造》，2016年版，该书第62条“马镫”由陈巍博士写： P136：中国在东汉时期已经出现挂在马左侧，辅助上马的单镫。————南京象山王廙墓（卒于322年）中一件陶马俑所佩双镫，是目前发现年代最早的双镫实物资料。 这里的第一句话，陈说引自孙机的《中国古舆服论丛（增订本）》P97。但核实并非如此，该书引用的材料仍说中国最早的马镫是稍早于长沙金盆岭的武威南滩魏晋墓的单马镫，而不是东汉。据《甘肃武威南滩魏晋墓》（《文物》1987年第9期），一号墓出土一件马镫实物，但“残甚 ”。墓葬年代大致在魏晋早期。上述“马镫实物”严格说不能算，因为是在明器上的形象，还不能算是“实物”。我国出土较完整的单马镫实物最早的是安阳孝民屯154号墓的鎏金单马镫，年代为4世纪初至中叶；较早较完整的双马镫实物为北燕冯素弗墓出土的鎏金包木芯马镫，年代为5世纪初（《发明创造》引用了该马镫图）。后者现藏辽宁博物馆，图片见： http://www.lnmuseum.com.cn/huxing/show.asp?ID=6527 南京象山王廙墓陶马俑所佩马镫 但是最近的一则新闻似乎要改写历史，说今年1月山东青州博物馆志愿者（小学教师）王同海在该市博物馆石刻艺术展厅做讲解时，偶然发现一块东汉画像石上有一组图案可以佐证当时已经有了马镫。 新闻见： http://www.jrqzw.net/show-10-9119-1.html http://weifang.iqilu.com/wfyaowen/2017/0110/3329845.shtml 报道中特别指出： 这块画像石最值得一提的是马镫的刻画：骑者腿微曲，脚踩在马镫中，这个脚步平整，系马镫的绳子刻画清晰，将骑者下衣勒出了“线痕”。骑者端坐在马鞍上，显得重心平稳，可以推断出：另一边应该也有一只马镫。 很可惜，新闻报道中图片质量很差或者干脆没有相关图片。不过，笔者搜索，在百度文库中有一篇上传于2014年12月9日的文章“汉代马镫的实证”已经提到了青州市博物馆的这块画像石（作者jlpsldj），并且配有较清晰的图片，见下。可见，这块汉代有马镫的画像石并非王老师的新发现（当然，王老师有可能再次独立发现）。 画面仍不够清晰（不过，结合前述新闻报道中的描述，肯定性很大），希望考古学者和科技史学者到现场进一步考察、判断。尽管从画像石上还无从判断该马镫是单马镫或双马镫（若从前面长沙出土的陶俑判断，在骑行过程中若仍使用，则应该是双马镫）， 若能确定是马镫，则必将改写我国物质文化史和科技史。 希望能尽快得到学界的重视及判定消息！

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晚清新科技：火车+X光机+自行车

热度 6 Einstein 2016-12-2 09:20

按：续上一篇博文。这是为天津《新晚报》副刊写的一组“ 晚清‘ 新科技’”中的第2、3、4篇（共7篇，本周在该报副刊连载），这3篇分别刊载于11月29日—12月1日。发表时的题目为编辑所加，感谢副刊专栏彭博编辑。 之二：“钢铁怪兽”有碍风水 如今要乘坐真正的“火车”还真难，因为目前国内烧锅炉冒烟的火车（蒸汽机车）绝大多数已经不再使用了，代之 以 电力或者内燃机驱动的机车（含动车、高铁）。火车是西方工业革命的产物， 1825 年英国工程师斯蒂芬森 （ George Stephenson ） 亲自驾驶着自己设计的带有32 节车厢的“旅行者”号（英文为 Locomotion ， 更直接作运动号 ）机车从达灵顿驶向斯特克顿，时速达到 24 公里。从此宣告了铁路时代的到来，泽惠人类至今。 要得通火车，就得先修铁路，那么我国何时有了第一条铁路？你一定想到詹天佑主持的京张铁路了吧。京张铁路 1909 年建成通车，但它只是中国人自行建造的第一条铁路，并不是我国第一条铁路。我国第一条铁路是 1876 年 7 月 3 日通车的吴淞铁路，是由英商怡和洋行负责修筑的，从上海经江湾到吴淞镇，全长 14.5 公里。不过这条铁路不是标轨，而是窄轨，只有 762 毫米宽。铁路一通，本来是便民利商之举，可那时是晚清，大清的子民还没见过火车呢。火车一开，轰轰隆隆，沿线的民众以为是钢铁怪兽，一些守旧的大臣士绅认为这有碍风水，甚至不利于大清社稷。再加上一个月后，火车轧死了一名路人，这更激起了民众的反对。不得已，清政府只好出面和洋商谈判，以“赎回”的方式将铁路拆除。 晚清社会对铁路的排斥态度一度占了上风，到了 1881 年出现了更离谱的事。当时直隶开平矿务局为了运煤之便，修建了长约 10 公里的唐山至胥各庄的铁路（唐胥铁路）。由于清东陵距离不远，大清皇室担心惊动皇陵，最初不许用机车牵引，只能用骡马在铁轨上退拽，一时“景象非凡”。后来经过革新派的力争，才用上了机车。 不过，火车的便利实实在在，一开始就有欣喜欢迎的。由于上海得风气之先，吴淞铁路通车后，有竹枝词《咏火轮车》写道：轮随铁路与周旋，飞往吴淞客亦仙。他省不知机器巧，艳传陆地可行船。到了清末，上海刊行的《图画日报》，尽管不时也有火车轧毙行人的消息，但当时上海火车线路已多，“ 乘坐者罔不称 便，咸谓来去如飞，非别项车辆所可比拟”。可见，火车已经在上海民众心中扎了根，旧时代一去不复返了。 《图画日报-火车开行之飞速》 之三：”照人肺腑“的X光机 1895 年，德国科学家伦琴（ William Rontgen ）在研究稀薄气体放电现象时，发现了一种肉眼看不见但是穿透能力很强的射线。由于当时尚不清楚这一射线的性质，因此伦琴命名为 X 射线。 X 射线的发现，开辟了放射性研究的新纪元，伦琴因此获得了 1901 年的诺贝尔物理学奖。 X 射线在现代医学中威力大显，已经成为许多疾病诊断及治疗的利器。那么 X 射线诊断机是何时传入我国的呢？ 就在伦琴发现 X 射线之后几个月， 1896 年上海的《万国公报》和《益闻录》就刊载了 X 射线发现及运用于医学的消息，但当时国内并未引进 X 光机。到了 1897 年 12 月，上海《点石斋画报》刊载了一则“宝镜新奇”的新闻，被专家考证为是我国最早引进 X 光诊断机的文献。更可贵的是，这则新闻还绘有使用 X 光机的图。 报道说，苏州博西医院柏乐文（ William Hector Park ）从美国购得一种宝镜（即 X 光机），可以“照人肺腑”，而且“一经鉴照，无论何人，心肺肾肠，昭然若揭”，结果“苏人少见多怪，趋而往观者甚众”。至于其绘图，目前还有争议，一些人认为这是柏乐文在苏州向民众演示 X 光机的使用，另一些人认为这是《点石斋画报》画师的想象之作，因为 X 光机是要在暗室中才能应用，还有 X 光是不可见光，画面上呈散射状的 X 光线肯定不对。不过，由于早期 X 光机的形态颇难查验，这张图表现的 X 光机究竟是否准确，目前仍不得知。 到了 1899 年，上海《中外日报》报道 X 光机时，已经较详细解释了其原理，并指出当时已经用于医学诊断和海关检验等方面。 又过了 10 年， X 光机已经较为普遍，这在当时上海的《图画日报》中有所体现。那时该报会有一些利用 X 光机作道具的讽刺画。比如，有一幅是讽刺 清末宪政中自治局在选举中的“金钱主义”，画面是一位自治局议员，在其腹部前方绘有一放大镜，镜内画满了钞票，画外旁白“ X 光镜之明见”。这里借用了 X 光机的透视功能揭露了自治局议员的虚伪。 凡此种种，已经说明 X 光机不是什么新鲜事物了。 《点石斋画报-宝镜新奇》 之四：自行车”来如飞电“ 都市里的大街小巷、乡间的小径窄道，到处都有自行车的身影，它早已成了老百姓身边再熟悉不过的物件了。笔者还记得小时候家乡流传的一首顺口溜：永久耐、飞鸽快，红旗车子也不赖。永久、飞鸽和红旗三大品牌是当时老百姓购买自行车的首选。自行车也是在清末从西方传过来的，早期它的名字可多了，比如有自由车、自转车、单车、脚踏车、踏板车等等。 据专家考证，自行车传入我国最早的文献记载是 1868 年 11 月 24 日的《上海新报》。由于该报道没有配图，而且说其中一种自行车需要 “人用两脚尖点地，引轮而走”，估计这种自行车还没装上链轮，无法连续转动，所以骑行起来人脚不能长时间离开地面。 不过，那时已经出现了现代形式的自行车。由于国人没见过这种只靠两脚踏动，便可快捷如飞的交通工具，觉得新奇无比。一些文人雅士也在竹枝词中加以咏颂。比如包天笑写道：“香宾佳酿醉流霞，闲向天街踏月华。夜静人稀归去也，倩郎扶上自由车。” （补充：此文写完后，在阅读一本技术史书籍中，发现一种早期的自行车，颇符合当时《上海新报》这种形式，但未深究，权作抛砖引玉、望有识者鉴之。图见下，我称之为：不能骑的自行车） 晚清自行车传入后，还引发了新的社会风潮，当然都是西方人发起的。比如 1897 年，在上海的英国商人为了庆祝维多利亚女王登基 60 年，举办了一场自行车比赛，飞驶的自行车“如鹘之飞，如鹰之隼”，好不自在。这还不算，同年还发生了一件轰动上海滩的大事，也与自行车有关，有 3 名英国人骑自行车环游地球，从印度进入我国，经汉口、芜湖、苏州等地抵达上海，仅出城迎接的自行车就有一百多辆，到市区时更是观者如堵。 这两件事使国人大开眼界，便捷的自行车很快受到青睐。 1898 年上海《申报》就预言自行车将来必盛行于世。果不其然，到了 20 世纪初，自行车逐渐进入了老百姓的日常生活。 1909 年，《天津教育官报》刊载了一组短文《说脚踏车》，认为自行车“来如飞电、去如飞燕”，非常快捷；同时认为自行车灵巧便捷。这正是当时老百姓喜欢自行车的原因。更有聪慧好事者，参照西式自行车，自己制造、销售起来。不过在 20 世纪早期，国内销售的自行车绝大多数还是外来货。 《点石斋画报-赛脚踏车》

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本人周六的讲座：揭秘——图像中的科技史

热度 7 Einstein 2016-11-17 08:36

承蒙中科院文献情报中心（国家科学图书馆）“科学文化传播中心”厚爱，本人本周六在该中心多功能报告厅有一场讲座，这里做下简要介绍。 讲座题目：揭秘——图像中的科技史 在研究古代科技史的过程中，囿于文字记载简略，有时会陷入困境或造成误解。近些年来，随着图像资料的大量发现， 运用图像（包括画像石/砖、壁画、老照片等）考察古代科技史成为一种有力手段。 本讲座将以具体案例展开， 以“画中水轮”、“另眼看《清明上河图》”、“珍贵的老照片”等几部分讲述中国科技史上水磨、筒车、龙骨水车、活塞式风箱、辘轳、双辕犁等传统技术（老物件）的故事，揭开它们的身世之谜。个别案例，会与西方古代的类似技术做些对比。 欢迎大家！ 讲座时间：201 6 年 11 月 19 日（星期六）， 10 ： 0 0－11：30 讲座地点：中国科学院 文献情报中心 多功能厅（北京中关村北四环西路33号） 报 名：（报名者请留下姓名和电话）——按：这是主办方的要求，若去，发下面邮箱即可。或搜微信公众号：科学文化传播中心 报名；或通过本博客私人消息我，我代发也可。 电子邮箱： chuanbo@mail.las.ac.cn 电 话： 010-62532095 ， 010-62537443 乘车路线： 乘特 9 、 26 、 47 、运通 113 、 320( 区间 ) 、 333 、 498 、 641 、 735 、 737 、 740( 外环 ) 、 751 、 826 、 983 、 913 等到中关村一街下车，地铁 4 号线中关村站 B 出口， 中科院文献情报中心 西北门入馆。 （文献情报中心的公告： http://www.las.ac.cn/subpage/Information_Content.jsp?InformationID=6123 内容方面与这里的介绍略有差异，内容以博客的为准） 内容： 1、为什么要关注图像？ 案例： 汉代的一件劳作器具 不能骑的自行车 2、图像的力量 案例： 绘画中的水轮技术 《清明上河图》中的两件器具 一度消失了的双辕犁 3、图像的局限 案例： 无限的遐想——《闸口盘车图》 以下附图与本讲座有关，但未按照上述顺序排列，仅供参考。 山西繁峙岩山寺壁画《水碓磨坊图》 仇英本《清明上河图》（部分） 久违了的“双辕犁”

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说不尽的李约瑟

热度 15 Einstein 2016-9-20 08:19

9 月 18 日，在中科院大学中关村校区 S106 教师听了一场学术报告，题目是《关于李约瑟知识遗产的几点思考》，演讲人是剑桥李约瑟研究所所长梅建军教授。 关于“李约瑟”与“知识遗产”或者李约瑟的知识遗产的话题，之前在 Youtube 上看过梅教授 2014 年 12 月 8 日在香港皇仁书院的演讲，主题类似，那次题目是《好奇心与挑战：李约瑟及其知识遗产》。两次演讲部分内容有重叠，但 Youtube 上的演讲被分割成了 8段小 视频，每段 8-9 分钟，用英文。 李约瑟是一个持久的话题，在国内已经超出了科技史界这样狭小的圈子。因为他主持的 SCC 或者因为他提出的“李约瑟难题（也有叫李约瑟之谜的）”已经与中国的科技与文明，中国近代社会转型与科学革命，中国的现代化事业，东西方科技文明的比较等等产生了关系，真可谓说不尽的李约瑟。 如果视野收缩回到学界，近几年李约瑟回温的原因有如下几个： 1、 Simon Winchester （文思淼） 2009 年完成了李约瑟的英文传记 the Man Who Loved China ，同年中文版《李约瑟：揭开中国神秘面纱的人》出版。 2、2015 年，李约瑟逝世 20 周年。剑桥李约瑟研究所举办了相关学术纪念活动。 3、 今年，李约瑟早年的文集《文明的滴定》简体本由商务印书馆出版，刘钝教授作序，并在暑期上海的书展上做了宣传。其实，刘钝教授去年在《科学文化评论》上发表的“大问题、大滴定、大历史”便是对该书的预宣传和延伸思考。 再回来梅教授演讲的主题，他讲了三块内容，首先是李约 瑟与SCC（ Science and Civilization in China ），其 实是李约瑟的知识遗产，最后是对李约瑟研究所的介绍。 对比在香港的演讲，当时是以一连串的问题开始的，第一个就是 Who is Joseph Needham? Why is he so special? 再比如 How did he embark on the SCC project? 而这次演讲并没有这些问题。当然听众可能不同，不过尽管这次听众主要是科技史专业的老师和硕、博士生，我觉得这些问题仍然有吸引力，特别考虑到大致有一半的听众是新入学的。 在第二部分，梅教授集中谈了“比较文明史”和“文明整体观”两个宏大话题，这也可以说是李约瑟知识遗产或者其思想遗产中最重要的两方面内容。其内容宏富、附有启发，同时也引发了许多争议。 梅教授结合自己的研究体会，谈到了学界站在李约瑟的肩膀上继续开拓的状态，他举了《天工开物》中的铸钟图，提到了近年在山西大同云冈考古发现的铸造遗址（辽金时期），不但印证了文献的记载，还能更细致的了解其生产状况。 其实，不仅在考古领域，即使在较传统的文献考证领域，学界也在不断修正、完善李约瑟的观点。以笔者关注较多的机械技术史为例，李约瑟在 1965 年完成的《中国科学技术史—机械工程》分册时，采用的《天工开物》版本是民国陶湘本，该版本杂糅了 14 世纪元代王祯《农书》中的许多器物，对李氏产生了一些误导。如果他当时能看到 1637 年初刻本的话，一些差错完全能够避免。再比如，他在考证双作用活塞式风箱时，参考或信任的是日本一位版本学家所说的南宋本，但如果他能看到那个本子全貌的话，绝不会判定为宋本，因为许多插图完全是晚明的版画风格（见拙作《中国古代活塞式风箱出现的年代新考》，《中国科技史杂志》2015年第1期）。 当然，我们不能苛求李约瑟，单以《机械工程》卷为例，他能以那样宏大的比较视野，细致的考证、比较、分析（尽管有时对中国技术文明有偏爱性的拔高），已经成了研究中国机械技术史的最经典文献，不可不读。 第三部分，梅教授主要谈了李约瑟的研究所近些年的发展情况，包括获得的各种赞助基金——为国内外科技史界同行（特别是东亚科技史界）提供了不错的研究平台。 在提问阶段，我突然想问下上海的王（钱）国忠是否有过或将来是否会李约瑟所合作？因为我对李约瑟本人经历的了解，多来自王先生的书。他早在 2007 年就出版了《李约瑟传》，还有更早些时候的《李约瑟画传》《鲁桂珍与李约瑟》等，特别是 2012 年编纂的《李约瑟大典》，对学界大有裨益。但国内学界好像反响不大，我个人觉得可能与王先生的身份有关，因为他没在科研院所或大学任职，但是他几乎凭一己之力，对李约瑟的资料搜集之巨、贡献之大，完全有资格也应该获得学界的尊重，比如李所可以授予其客座研究员之类的称号。要知道，他就是 凭借自己的兴趣爱好在整理李约瑟的东西，而且几十年如一日。我不知道他是否为此获得什么基金资助没有，其实他完全有资格也应该获得资助。（声明：本人并不认识王国忠先生，只是过去在一次会议上见到过，也没有交谈，但他的书，我大部分都看过，可以说他是全世界最了解李约瑟的人，至少在史料上如此）。 梅教授回答了我的问题，说一直有联系或者说是较简单的合作（主要是过去出版书籍需要图片，李所也慷慨提供），但也委婉的表达了认为对李约瑟知识遗产需要更深入的研究和挖掘，王先生的研究深度略显不够。 去年我在国外图书馆看到《李约瑟大典》，装帧还可以，只是正文用纸较差，我想这份大典也一定有一些疏忽或者瑕疵，但是学界能够对它再厚爱一点，好好 审校、用纸再考究些，这样的书，摆在李约瑟研究所，供世界各地去的学者参阅，恐怕是再好不过的事情了！ 王（钱）国忠在他的书房

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科学史图像札记二则

热度 3 Einstein 2016-8-17 08:37

近日阅读两本科学史类书籍，发现有关图像的两则错误，记录于此。 一本是剑桥李约瑟研究所原所长何丙郁先生的《学思历程的回忆——科学、人文、李约瑟》。该书基本是何先生的自传，我前几年曾读过一遍，这次仅是大致再翻看一遍，重新发现了国际、国内科技史界学者的一些故事或者八卦，读起来挺有趣。不过在P133有一幅照片（如下），题记作： 1990年在新竹大学刘兆玄家与吴健雄等聚会（坐：左一陈省身、左二李政道、左三李远哲、右三吴健雄、等；立：左一杨振宁、右四刘兆玄、右二作者） 笔者有足够的把握指出，或许何先生记忆有误，或者是别的原因，总之他把这里的“吴健雄”辨识错了。这里的“吴健雄”应该是陈省身先生的夫人郑士宁。不妨对比另外两幅照片便可一目了然。（补记：在公开的吴健雄照片中，没有发现其戴眼镜照，即使晚年也如此） 左起：严志达、陈省身、郑士宁、于德求 来源： http://news.nankai.edu.cn/xs/system/2014/12/08/000212294.shtml 第二本书是吴以义先生的《从哥白尼到牛顿：日心说的确立》。该书写得很详实，是科学史专业学生了解第一次科学革命的上佳文本；由于作者的文笔也好，对普通公众也值得推荐。我是2015年买到该书的，阅读了一半多，后来因为访学中断，最近接着读伽利略部分，发现一幅图吴先生理解有误。 在P325，他引用了伽利略在《关于两大世界体系的对话》中的一幅图，该图是哥白尼的日心体系（如上）。结果他评注说： 其中太阳居中，向外依次是水星B，金星C，和地球A。图上清楚地标示了作为地球卫星的月亮，注意绕地运行的月亮被标作满月N和朔P————。唯太阳旁边的小圈令人费解，似乎没有理由把它解释为太阳黑子。 按常理，吴教授不应该对此有误解，连他自己都有些怀疑，最后一句显然是内心的独白——他觉得解释为太阳黑子也很牵强。其实，太阳旁边的小圈无非是伽利略标识的字母O，而不是其他。理由有二： 1、在伽利略的这样图上，五大行星均标示了字母，还有月亮也给出了字母，太阳被标示出字母顺理成章。 2、在伽利略的原书中，明确提到了这个O。吴引用的版本是1944年芝加哥大学出版社的英文版，笔者找不到该版本，但在北京大学出版社2006年出版的中文版P227有极其相似的一幅日心说的图，只是把太阳那里的O标示在了太阳中心。何况，在文本中辛普里丘明确说到“我把它画在这儿；这就是太阳的地位，标志是O”。 因此，尽管伽利略用望远镜证实了太阳有黑子，支持了哥白尼的日心说，但这里的O只是一个标记符号，并无太阳黑子的意思。

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人类生活考古学：用心绘红妆

热度 2 yympep 2016-2-1 19:27

自古以来，爱美之心人皆有之，欲知古人如何绘美？中国科学院大学人文学院考古学与人类学系杨益民教授指导的研究团队，利用同步辐射显微 CT 、拉曼光谱技术和蛋白质组学技术，证实新疆塔里木盆地小河墓地出土了一种以牛心为实体的化妆棒，揭示了古人 “ 用心绘红妆 ” 之一斑。 1 月 28 日 ，综合性研究期刊《 Scientific Reports 》在线发表了相关论文，论文的通讯作者和第一作者分别为杨益民教授及其指导的中科院古脊椎与古人类研究所麦慧娟博士生。翌日，该成果即被 Nature Asia 选为研究亮点。 小河墓地是新疆罗布泊地区青铜时代考古学文化的代表性墓地。独特的气候条件使得大量有机材料得以完好的保存。墓地发掘者之一、考古学家李文瑛研究员指出，该墓地的女性干尸腰侧，通常随葬有木祖、木梳和皮囊。利用同步辐射显微 CT 分析，发现小河墓地化妆棒样品的整体为有机质组成，而无机的红色颜料主要覆盖于样品表面；拉曼分析指出，该颜料为赤铁矿；经蛋白质组学鉴别，有机本体为黄牛的心脏。人们知道，赤铁矿是常见的红色无机矿物类化妆品，而以牛心作为化妆棒尚未见诸于报道。这一结论更为全面地反映了小河先民对牛的综合利用，甚至牛心也有特殊的化妆棒用途。 小河墓地的红色彩绘十分普遍，不仅涂抹于干尸面部，还有众多被涂红的遗物，包括反映生殖崇拜的墓前立柱。显然，女性陪葬的化妆棒应用于涂红，而这在当时社会似具有宗教性质，一定程度上反映着当时宗教活动中女性的突出地位。需要关注的是，心脏是动物血液的 “ 发动机 ” ，将其制作化妆棒，或许有特殊的宗教意涵。 对化妆品和化妆工具的研究，是了解人类社会历史和文明进程的重要领域，如今，国内外对于化妆品的科技分析都有不同程度的开展，但对于化妆工具的分析相对罕见。小河墓地材质奇特的化妆棒，是国内首次对化妆工具开展的科技分析，不仅有助于了解小河墓地独特的社会宗教文化，更为研究化妆用品的发展历史提供了重要的信息。 心脏是脊椎动物最重要的器官之一。对古人而言，人们对于心脏的利用通常具有十分特殊的意义。据《晋书 × 王羲之传》记载，当时宴请宾客时有一道重要的菜肴 —— 牛心炙，系牛心烤制而成，专供上层人士享用。此外，民族学的调查也表明，特殊节日时，仡佬族人将以牛心用于祭祖。无疑，本次研究为牛心的用途提供了新视角。 此前，杨益民教授的研究团队曾借助蛋白质组学方法，鉴定了古代的奶酪、面包和粘合剂等动植物制品，本次牛心化妆棒的新成果，再次表明蛋白质组学方法在考古领域大有作为。 上述研究得到了国家自然科学基金委、中科院战略性先导专项碳专项和中科院青年创新促进会的资助。 文章链接： http://www.nature.com/articles/srep18939 Nature Asia 报道链接 ： http://www.natureasia.com/zh-cn/research/highlight/10478/ 新华社英文报道 : http://news.xinhuanet.com/english/2016-01/28/c_135054872.htm 中国日报 http://www.chinadaily.com.cn/china/2016-01/29/content_23299847.htm 图1. 墓M13出土干尸及随葬物品 (a). 女性干尸正面观及随葬品；(b). 干尸面部的红色彩绘 (；c). 皮囊；(d). 木祖。 皮囊放置于干尸腰部右侧(用蓝框标示)，木祖放置于左侧(用黄框标示)，木梳压于右侧臀部下方(正面观上未见)。 图2. 检测样品及CT扫描结果 (a). M17出土皮囊及内装化妆棒；(b). M17化妆棒的表面形貌；(c). M22出土皮囊及内装化妆棒；(d). M22化妆棒的表面形貌；(e). M17化妆棒的CT切片；(f). M22化妆棒的CT切片。

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《泥沙龙笔记：【钟摆摆得太远】高大上，但有偏颇》

liwei999 2015-10-22 22:17

【Church: 钟摆摆得太远 】 Nick: 基本是我神经网络简史的nlp版，将来我写little history of ai时，要偷点料。 Yu: 老李这片译作很好，有很多思路。 我: 绝对精良 信达 雅不敢说 毛: 这篇东西真是太好了。要是能经尼克的手再加上点作料和八卦，那就绝了。 Nick: 文中某些人我有料，写了一些，如乔，明等。但大料得等以后。 毛: 是啊，加点八角、茴香什么的，回下锅，就像回锅肉不是很好吃吗。 我: 这些人是科霸，不满他们的大有人在 有意思的是 church 当年也是犯上作乱一族 难得他能反思 并重新介绍 更有意思的是 他介绍的东西其实站不住脚 譬如乔氏的中心递归论 最有意思的是 church 在万米高空相当准确地看清了天下大势 可是他的反思 价值主要在于自我批判 而不在于对老科霸的招魂 招魂实际上是指错了方向 让后学更糊涂了 毛: 山上能观虎斗，高空当然更好。 这篇东西有点像《The AI Debate》，不过还是太粗线条了一点。 我: 不容易了。再细的话 该写书了 而不是论文 毛: 对的，就应该有这么一本书，看着才过瘾。 我: 写得实在精彩 否则也不会坐冷板凳一字一句翻译它。 本来只是摘要介绍 后来看得上瘾 索性全文翻译了 毛: 好，有贡献。 Yu : 老李，至少有我们读。想想有多少文章压根没人读 我: 是啊。原译作的数字版是计算机学会的一整本杂志，下载奇慢，没法普及，如今转载了，手机上也能看了，读者会多一些了： http://www.almosthuman.cn/2015/10/21/mjsx2/#rd 译者按 ：肯尼斯·丘吉(Kenneth Church) 是自然语言领域的泰斗，语料库语言学和机器学习的开拓者之一。丘吉的这篇长文《钟摆摆得太远》(A Pendulum Swung Too Far) 是一篇主流反思的扛鼎之作。作者在文章中回顾了人工智能发展中，理性主义和经验主义各领风骚此消彼长的历史规律，并预测了今后20 年自然语言领域的发展趋势。文章的主旨是，我们这一代学者赶上了经验主义的黄金时代（1990 年迄今），把唾手可得的低枝果实采用统计学方法采摘下来，留给下一代的都是“难啃的硬骨头”。20 多年来，向统计学一边倒的趋势使得我们的教育失之偏颇。现在应该思考如何矫正，使下一代学者做好创新的准备，结合理性主义，把研究推向深入。丘吉的忧思溢于言表。丘吉预测，深度网络的热潮为主流经验主义添了一把火，将会继续主导自然语言领域十多年，从而延宕理性主义回归的日程表。但是他认为理性主义复兴的历史步伐不会改变。他对主流漠视理性主义的现状颇为忧虑，担心下一代学者会淹没在一波又一波的经验主义热潮中。 选自《 中国计算机学会通讯 》第9卷第12期。本文译自 Linguistics issues in Language Technology , 2011; 6(5) K. Church 的“A Pendulum Swung Too Far”一文。 【置顶：立委科学网博客NLP博文一览（定期更新版）】

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换一个角度来看科学史——看系列片《播火录》有感

热度 12 武际可 2015-5-18 09:04

换一个角度来看科学史 ——看系列片《播火录》有感 三百多年的科学发展，使科学具有无比的威信和崇高的荣誉。因之科学史和科学家传记的著作也汗牛充栋。大凡浏览过一些这类著作的读者，都会有一个印象，这些著作大都以阐述科学中的事实、规律和定律的发现过程为线索来展开的。最近推出的由科普视频专家赵致真编导的科普视频系列片《播火录》却从完全不同的另一个角度来讲述科学史。 马克思说过：“科学的门口，就是地狱的门口。”视频片的第一个专题《科学入口处（上、下集）》就是专门和集中地介绍科学史上那些抱着“我不入地狱谁入地狱”从事科学的科学家们感人事迹的。他们冒着失明的危险，去用裸目观察研究太阳，冒着生命的危险，以自己的感官为传感器去尝试新发现的化学物质，他们为了揭示疾病的传染过程而“以身饲蚊”、吞噬病菌做亲身试验，乃至为此献出了宝贵的生命。当你看到这些科学家的事迹时，你会体味出，科学事业不仅是光荣和风光的事业，它更是需要有冒险精神和献身精神的事业。你会联想到，科学家们是真正的普罗米修斯，他们把科学的火种传播给人类，自身却为此而献身。这，也许就是系列片所以命名为《播火录》的真实含义。 单靠科学家的献身精神和献出的聪明才智，远不能使科学事业做大、做强。系列片还从另一个角度来考察科学的发展。这就是系列片的另一个专题：对科学的财力支持。系列片起名为《人生有银（上、下集）》。随着科学的发展，科学研究和科学教育，便逐渐形成规模，远不是一个人摆弄坛坛罐罐，或者一个人带个把徒弟就能够出成果的时代了。进入 18 、 19 世纪，科学需要有一定规模的实验室、需要有价值昂贵的实验设备，传播科学需要有一定规模的现代大学，这些都需要有相当的财力。所以，在现代科学的记功簿上，不仅铭记着许多卓越科学家的怀才者，也在显要的地方闪烁着那些慷慨解囊支持科学事业的聚财有方的怀财者。系列片介绍了一串显亮的名字：哈佛、卡文迪什、诺贝尔、斯坦福、索尔维、叶凯士、耶鲁、霍布金斯、班伯格兄妹、洛克菲勒、斯密森等等。系列片不仅介绍了这些财主捐献支持科学事业的起因和过程，也介绍了这些献金在科学开花结果，对科学事业发展所造成的影响。其中不乏鲜为人知的奇闻轶事，很吸引人。看了这些介绍，你不得不对这些慷慨支持者们由衷的敬佩。 在二十世纪，对科学事业影响最大的事件，恐怕就数诺贝尔奖了。迄今在人们对诺奖大约 380 名自然科学得奖人的崇敬和歌颂的同时，很少有人了解诺贝尔评奖背后的是是非非。系列片却用一个专题《另眼看诺奖 ( 共 4 集 ) 》来介绍诺贝尔奖评奖中的遗漏、瑕疵和缺憾以及诺贝尔奖获得者心灵中的另一面。由于这一专题内容的丰富，系列片占用了 4 集。系列片细致介绍了爱因斯坦的相对论为什么没有获得诺贝尔奖，细致介绍了那些阻止爱因斯坦相对论得奖的评委们的立场与理由。后面还介绍了诺奖评奖的错位，该得的没有得，不该得的却高中榜首，介绍了诺奖评奖中的一些不合理的规则以及一些科学家为获得诺奖的不当作为。在你仔细看过这 4 集视频片后，会认识到无论是诺奖的评委们还是诺奖得主，他们都是人，都会有普通人的缺点，他们也会有虚荣心，有偏见，有嫉妒心，也会腐败乃至弄虚作假、走门子、投靠山。在看了这部系列片后，你会在对诺奖得主的崇敬之余，会有一番反思，会以一种平静和审视的心态对待科学发展中的任何奖项。 我们常说，科学技术是一把双刃剑，这把双刃剑为人类造福的一面彰显得比较充分，而对于它带来祸害的一面，大多不太留意。人们又常说：“历史是隐恶扬善的。”对于科技史也是这样。打开任何一本科技史的图书，大多是介绍一些著名的科技发明所取得的成果，而对它们对人类带来的伤害却很少提及。《播火录》的另一个专题《文明的代价》（上、下集），从另一个角度来介绍科技发展的历史。系列片以 X 射线、镭放射性的发现、含铅的乙基汽油的发明、氟利昂作为制冷介质的发明以及杀虫剂 DDT 的发明为例，介绍它们的历史。与传统科技史的介绍不同的是，该片除了介绍这些发明带给人类的好处外，还着重介绍了这些发明给人类带来的灾难，以及后来为防止这些灾难人类想出的各种措施。这才是完全的科技史的写法。系列片告诉我们，开创 X 射线医学应用的第一代著名的学者大都身患癌症，并遭到截去手和胳臂最后过早去世的悲惨结果，视频片告诉我们，为了涂抹夜光表盘，美国数以千计的“镭少女”不幸罹患不治之症的历史。之后人们才逐步研究放射性防护，并且制定放射线的标准和有关的法律。系列片还告诉我们，乙基汽油、氟利昂、 DDT 导致严重的环境问题的发现的过程。乙基汽油引起重金属铅的对土壤和大气污染，而铅进入人体后，不能排出，会导致严重的骨骼病变。氟利昂则破坏大气的臭氧层，会导致紫外辐射增强。 DDT 则破坏生态平衡。这些后来被国际公约禁止。 影片启发我们，当我们在开创和推广任何一件新的发明的时候，必须十分小心地注视它可能带给社会的负面影响。事实上，不仅是影片所提到的那些典型事实，其实大多数的科技发明都会有这种特点的。例如，汽车的发明，使我们出行快捷，全世界大约有 10 亿辆汽车在奔跑，每年因汽车车祸致死的就有大约 10 万人。迄今，汽车安全仍然是一个科技界、交通管理界和法律界所关注的问题。再例如，智能手机来到世界上给人们的确带来了通讯、娱乐、交友、购物等方面的方便，不过它对青少年心理成长的长远影响，已经引起人们的普遍关注。原子能发电，既带给人们光明，又会带来核污染， 2011 年日本的福岛因地震引发的核泄漏事故，至今仍是日本人疲于应对的问题。一直以来，人们都在歌颂筑坝蓄水对人类带来的好处，有利于灌溉、养鱼、发电等等，可是对生态、环境造成的负面影响却谈论得很少，有的大坝建成后负面问题逐渐暴露，造成骑虎难下的局面，目前美国就在有计划地拆除一些水坝。这就是说，在我们对科学技术发明“敬”的同时，一定要保持一种“畏”的心态。所谓“畏”就是对它可能产生的负面影响，提高警惕，加以防范。 科学是博大精深的，反映科学发展的科学史也应当是丰富多彩的，以往那种以叙述科学发现和科学规律为主线的科学史叙述方式，不免令人读起来感到沉闷、单调和千篇一律。看了《播火录》之后，令人有一种耳目一新的感觉。其中有许多令人激动不已的的可歌可泣的献身精神的故事，会令人敬佩，有那些有长远眼光的投资科学事业的业绩，会令人感恩不尽。系列片会启发我们从更广阔的角度去考察和思考科学史，也会启发我们的科技史的作者和研究者换一个角度从新的角度去研究科技史。 科学事业是具有博大胸怀的事业，系列片从另一角度审视诺奖，我想即使是诺奖评委成员，也会虚心听取诺奖的不足，诚恳地承认也像任何事物一样，诺奖的评奖工作也会有需要改进的地方。只有这样才能体现科学的博大胸怀。对于我们普通观众来说，看了这部分，也会使我们在面对任何评奖、提职时有一种冷静的平常心理，而不会去斤斤计较。你会意识到，既然以往在我们心目中十分神圣的诺奖都会有这样那样的瑕疵，那么我们平常的奖项出现这样那样的问题，就是毫不奇怪的了。 不管怎样，在自然科学领域，当今世界上还是以一个国家获得诺奖的多少去衡量一个国家的科学发展水平。系列片指出诺奖的许多瑕疵，并不能说明诺奖对科学事业的不重要，只是说明它有改进的必要。并且在对待诺奖上，我们应当持一种正确的态度。只有踏踏实实发展我们的科学而不是专门为得奖而采取取巧措施，做到实至名归，才是正确对待诺奖的态度。因此，万不能把系列片指出诺奖的瑕疵当做“葡萄是酸的”，认为要远离自然科学的诺奖来看。相反，它应当激励我们克服发展科学中的浮躁情绪，踏踏实实做好我们研究和教学工作。 愿这部系列片能够成为改进我们研究与教学的动力。 注：该系列片在北京新闻台首播，5月16日至5月25日，19:40，每日一集 在优酷和搜狐网站会紧接北京台播出后，放在网上。目下《科学入口处》上下集，已经能够在这些网站看到。先下载这两个视频的客户端就可以到上面搜寻看到了。

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[转载]科技史会议消息：第九届青年科技史学术研讨会第一轮通知

Einstein 2015-5-17 14:53

会议时间：2015年11月20日—2015年11月23日 （消息来源见文末） 主办单位：中国科学技术史学会 承办单位：咸阳师范学院 一、会议主题及初步日程 由中国科学技术史学会联合国内相关单位主办的青年科技史学术研讨会，至今已成功举办了八届。该研讨会由大会报告、专家点评、优秀论文评奖和专题演讲等组成，与会者为全国各地的青年学者和在校研究生。该系列研讨会自举办以来，获得与会者的广泛好评，已成为学会的品牌会议。为繁荣学术、促进人才培养，中国科学技术史学会将继续联合中科院自然科学史研究所、咸阳师范学院等相关单位，于2015年11月份共同主办第九届青年科技史学术研讨会，会议地点初步定在陕西省咸阳市。本次研讨会对论文的选题不做任何限制与规定。只要是围绕人类文明中科技发展，及其与社会、文化、思想等方方面面的关系进行研究的论文，都将受到欢迎。热烈欢迎各界人士莅临本会，并诚邀各科学史研究、教学、研究生培养单位的研究者、老师、在读研究生参会。 二、会议初步日程如下： 11月20日，会议报到； 11月21日-22日，开幕式/大会报告/闭幕式； 11月23日，离会。 三、论文提交 中国科学技术史学会将组织各专业委员会对提交的会议论文进行评审，遴选出一定数量的优秀论文，作为大会提名论文。提名论文获得者将受邀参加研讨会，做大会演讲，并接受专家点评。学会组织专家根据提名论文获得者的整体演讲情况，评选出优秀论文奖若干名，并予以奖励。对于未被提名论文的与会者，研讨会不再安排报告时间，但会安排一定用于自由发言的时间。 参选提名论文的作者年龄要求在40岁以下（含）（出生日期在1975年1月1日后），且必须为中国科学技术史学会会员。（如您有意加入学会，请登陆 http://app01.cast.org.cn:7001/cast/insList.jsp 进行注册）请有意者务必于2015年6月15日前将论文全文发送电子邮件至 903957524@qq.com ）以便我们组织论文评选。此外还请随论文发来您的联系方式，内容包括：作者、作者单位、通迅地址（如果单位不是通讯地址的话）、联系电话、电子信箱。 请参会人员通过登 http://app01.cast.org.cn:7001/cast/insList.jsp 进入会员管理系统中更新您的会员简历。 四、注册 注册费标准为：正式代表600元；学生、退休人员及陪同人员400元。 提名论文获得者不需要缴纳注册费。 注册费不包括餐饮伙食费及住宿费。 五、重要日程 2015年5月，第一轮通知； 2015年6、7月，论文评选； 2015年8月，第二轮通知； 2015年9月30日，会议回执截止。 六、会议联系人 会议论文提交：电话：15117982四六，邮箱： 903957524@qq.com 会议回执、注册及会务工作：滕艳辉（咸阳师范学院，电话：15029500476 邮箱： tengyanhui@163.com ） 其他未尽事宜第二轮会议通知中公布。 回执.doc （下载见下链接） 中国科学技术史学会 2015年5月12日 来源：http://www.cshst.ihns.cas.cn/ggdt/201505/t20150513_4354715.html

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给我的未来博士生

热度 24 wugshpku 2015-4-24 11:37

1 ，博士招生：由统考到选拔 从 2013 年开始，北京大学哲学系实行博士招生制度改革，由原来的统考制改为选拔制。所谓统考制就是目前多数学校和学科实行的笔试 - 面试 - 录取模式。这个模式下，报考无门槛，录取凭分数。分数面前人人平等。所谓选拔制，是在考试之前加上学术审查环节，由单纯的分数录取，改变为以学术审查为主、以考试为辅的模式。 这个模式对我来说并不是革命性的变化，因为在我的招博历史上，我一直注重考前考察。通常我的考生数目很少，因为多数考生都在考前被我劝退。这样省得耽误大家功夫，造成不必要的资源浪费。但是现在，这个作法被制度化的加以肯定，因此，我们可以明确地讲：博士不是考的。现在想上博士，不叫考博，而叫申博（申请读博）。 2 ，对申读者的基本要求 向我申请读博的同学需要具备如下三个基本条件： 第一，认真读过我的著作，“非常了解”我本人正在从事的学术研究细节。 第二，对我的研究方向“非常感兴趣”，愿意在这些方向上继续从事学术研究。 第三，自认为有条件、有潜力在这些方向从事学术研究。 我所在的科学技术史、科学技术哲学学科，领域无比辽阔，研究方向无穷之多。我认为，博士研究生将从事该学科方向的高精尖研究，入门之前就要确定明确的研究方向。不能从头打基础，不能做一篇大而化之的文章。我们的招生名额有限，学制有限。为了在如此有限的资源配置下，培养出优秀的博士，必须在入门时就要求学生有很强的专业性。 3 ，我的招生专业 我 1999 年底被遴选为北京大学科技哲学专业博士生导师， 2000 年正式开始招生。 2011 年转任科学技术史专业博士导师。按照目前北大的规定，一位导师不能在两个不同专业同时招博。实际上，科技史与科技哲学在国际上是两个姊妹学科，有很密切的亲缘关系。我本人的研究方向也横跨这两个学科。希望今后通过努力，能够同时在科技史和科技哲学两个专业招生。 “科学技术史”是一门十分独特的学科。 独特之一，这个貌似应该是文科的学科，却是理学门下属的一级学科，编号 0712 。毕业授理学博士学位。 独特之二，这个一级学科目前未设二级学科。未设二级学科的历史原因是，这个学科是由属于理学各学科的数学史、物理学史、化学史、生物学史、天文学史等，属于工学各学科的力学史、机械工程史、冶金工程史、建筑学史、水利史、矿业史、纺织史、交通运输史等，属于农学的农学史，以及属于医学的医学史等集成的结果。如果照着学科史来划分二级学科就太多了，索性就不分二级学科。由于这个历史原因，本学科的毕业生不仅可以授理学学位，而且可以授工学、农学、医学学位。 这两个独特之处反映的是 80 年代国内学界对科技史学科的理解：比较强调分科史、比较强调它的理工科性质。 目前现状是，一方面有些学科点继续其历史传统，做分科史，另一方面，有些学科点与国际接轨，开拓更广阔的研究领域（国际学术界更多地把科技史归属于历史学科）。原来因为分科太多而不设二级学科，现在看来也有好处，那就是，我们可以自由地在这个大旗下开展多项研究，百花齐放，百家争鸣。 历史上，北京大学的科技史学科也是从分科史发展出来的。 1986 年，北大获得自然科学史（物理学史）和自然科学史（化学史）专业硕士学位授权。 1990 年，北京医科大学获得自然科学史（医学史）博士学位授权。 2000 年，北医并入北大成为北大医学部。 2002 年，医学部与本部申请重建科学技术史一级博士点获得通过。目前招收博士研究生的导师，医学部有张大庆教授、甄橙教授，在本部只有我一人。 北大本部的科技史有三个传统，一个是化学系以赵匡华教授为代表的中国古代化学史（炼丹术）研究，另一个是科学与社会研究中心以孙小礼教授为代表的中国近现代科学社会史研究，第三个是哲学系自然辩证法（科学技术哲学）教研室的西方科学思想史研究。后两个传统很长时间在科学技术哲学学科下生长。我本人属于第三个传统。 4 ，我的招生方向 未来几年，我将在“科学技术史”学科下分两个方向招生： 1 ，西方科学技术史 2 ，现象学技术哲学 5 ，申读“西方科学技术史”方向须知 “西方科学技术史”是我未来几年的主要招生方向。一般说来，招生名额会优先给予这个方向。在中国科技史界，西方科技史一直不受重视，但是“走向西方科技史”是大势所趋。因为无论是作为文理桥梁学科，还是作为科学人文素质教育的核心学科，科技史首先指的是西方科技史。科技史要发挥它在当代中国科学文化建设中的特殊作用，就必须逐渐把西方科技史作为学科主体。 北大本部的科技史学科未来将以西方科技史为主要研究方向，以科学革命时期为重心，向前追溯到古代希腊，向后扩展至 19 世纪。在这块辽阔而又肥沃的学术园地，将大有作为。有志于跟随我开拓西方科学技术史园地的年轻后学，建议从本科开始就作好准备。 一、申读者必须读过我的如下 4 本著作： 1 ，《科学的历程》，湖南科技 2013 年第 3 版 2 ，《希腊空间概念》，中国人民大学 2010 年第 2 版 3 ，《时间的观念》，北京大学 2006 年版 4 ，《科学思想史指南》，四川教育 1994 年第 1 版 二、申读者必须比较熟练掌握如下 10 本著作中的内容，将通过笔试考察对这些内容的掌握程度： 1 ，柯林武德《自然的观念》，吴国盛译，北京大学 2006 年版 2 ，柏拉图《蒂迈欧篇》，谢文郁译注，上海人民出版社 2003 年版 3 ，亚里士多德《物理学》，张竹明译，商务印书馆 1982 年版 4 ，林德伯格《西方科学的起源》，张卜天译，湖南科技 2013 年版 5 ，格兰特《近代科学在中世纪的基础》，张卜天译，湖南科技 2010 年版 6 ，库恩《哥白尼革命》，吴国盛等译，北京大学 2003 年版 7 ，柯恩《新物理学的诞生》，张卜天译，湖南科技 2010 年版 8 ，柯瓦雷《从封闭世界到无限宇宙》，张卜天译，北京大学 2008 年版 9 ，伯特《近代物理科学的形而上学基础》，张卜天译，湖南科技 2012 年版 10 ，普林西比《科学革命》，张卜天译，译林出版社 2013 年版 三、提交申读材料时，除了统一规定的之外，必须提交至少 1 篇本方向的学术论文（不一定要发表，硕士学位论文片断也可以）。 四、在统一规定的提交材料中，要重视“研究计划”的写作。计划要包含如下两部分内容：第一，详细阐明博士期间的研究课题；第二，证明自己有能力有条件从事这项课题。计划字数不限，越详细越好。 五、申报者如果满足北大哲学系在外语方面的要求（参见官网），又以提交的“学术论文”和“研究计划”等学术背景材料而获得审查通过，则进入笔试。 六、笔试的基本方式是，从上述十本著作中选出几段英文原文，请考生翻译并进行阐释。考试难度较小，考生无须花费太多时间用于准备笔试，而应该花较多的精力写好学术论文和研究计划。 七、在英、法、德、拉丁、希腊五种语言中通两门或两门以上者，优先录取。 6 ，申读“现象学技术哲学”方向须知 “现象学技术哲学”是我多年的研究方向，传统上列入科技哲学专业招生，要求较强的哲学背景。如果有合适的候选人，也可以收入门下，纳入科技史学科培养（如果你不在意将来授理学博士学位的话）。 一、申读者必须读过我的如下 4 本著作： 1 ，《时间的观念》，北京大学 2006 年版 2 ，《技术哲学讲演录》，中国人民大学 2009 年版 3 ，《现代化之忧思》，湖南科技 2013 年版 4 ，《反思科学讲演录》，湖南科技 2013 年版 二、申读者必须比较熟练掌握如下 5 本著作中的内容，将通过笔试考察对这些内容的掌握程度： 1 ，吴国盛编《技术哲学经典读本》，上海交大 2008 年版 2 ，海德格尔《海德格尔选集》第五编“技术的追问”，孙周兴等译，上海三联 1996 年版 3 ，梅洛庞蒂《知觉现象学》，姜志辉译，商务印书馆 2001 年版 4 ，斯蒂格勒《技术与时间》第 1 卷《爱比米修斯的过失》，裴程译，译林 2000 年版；第 2 卷《迷失方向》，赵和平等译，译林 2010 年版；第 3 卷《电影的时间与存在之痛的问题》，方尔平译，译林 2012 年版。 5 ，索科拉夫斯基《现象学导论》，高秉江等译，武汉大学 2009 年版 三、提交申读材料时，除了统一规定的之外，必须提交至少 1 篇本方向的学术论文（不一定要发表，硕士学位论文片断也可以）。 四、在统一规定的提交材料中，要重视“研究计划”的写作。计划要包含如下两部分内容：第一，详细阐明博士期间的研究课题；第二，证明自己有能力有条件从事这项课题。计划字数不限，越详细越好。 五、申报者如果满足北大哲学系在外语方面的要求（参见官网），又以提交的“学术论文”和“研究计划”等学术背景材料而获得审查通过，则进入笔试。 六、笔试的基本方式是，从上述 5 本著作中选出几段英文原文，请考生翻译并进行阐释。考试难度较小，考生无须花费太多时间用于准备笔试，而应该花较多的精力写好学术论文和研究计划。

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新疆发现我国最早的面包残留物

热度 1 yympep 2015-3-26 12:20

古代食物遗存蕴含着粮食作物以及饮食文化的丰富信息。然而，食物的主要组分为有机物，经长期埋藏，常常降解殆尽，在考古发掘现场通常罕见保存至今的古代食物遗存。幸运的是，我国新疆某些地区降水稀少，气候干燥，相关遗址常常能够残留一些食物遗存，尽管其已面目全非。有机残留物分析可望验明古代食物遗存之正身，从而为探索其生物来源和加工工艺奠定坚实基础。 中国科学院大学人文学院科技史与科技考古系杨益民副教授的研究团队利用红外光谱、淀粉粒和表皮横细胞等方法在新疆洋海墓地鉴定出我国迄今最早的面包实物，该成果发表在科技考古权威期刊《 Archaeometry》的今年 4 月期上，第一作者为博士研究生郑会平。 洋海墓地位于新疆吐鲁番盆地火焰山南麓的荒漠戈壁滩上，随葬器物以陶器和木器为主，其次是皮具、毛纺织物、铜器、骨角器及铁器等，同时还出土了大量的人和动植物标本。该墓地距今约两千至三千年，为研究当时的社会、经济和文化等提供了丰富的资料。此次的研究对象是墓葬中陪葬陶器盛的食物遗存，通过红外分析鉴定其为淀粉类物质，应为面食。进一步的淀粉粒和表皮横细胞分析表明，该面食遗存是由小麦和大麦经碾磨成粉混合后加工制作而成的熟食；断面较为致密，说明未经发酵，和今天的 flatbread 类似。这是迄今为止经过科技分析证实的我国最早利用小麦和大麦制作面食的证据，它将我国麦类面食的历史追溯到了距今约 2600-2900 年。 图1 洋海墓地出土面食遗存及显微观察 此前，杨益民副教授和德国马普学会分子细胞生物学与遗传学研究所质谱中心舍甫琴科夫妇合作，利用蛋白质组学、淀粉粒分析和显微 CT ，在吐鲁番盆地苏贝希墓地 (距今约 2500年 )的随葬品中识别出熟面食，其主要由大麦和黍的面粉制成，并含有一定量的乳酸菌和酵母；同时显微 CT表明其内部较为疏松，应经过发酵处理，和今天的 sourdough bread类似。文章发表在《 Journal of Proteomics 》 上述成果再次印证了麦类植物在吐鲁番史前先民生活中的重要地位，为了解古代大麦和小麦的利用方式演变、面食的加工工艺，以及东西方文化交流提供了重要信息，丰富了我国悠久的面食文化。 上述研究得到了国家自然科学基金委、中科院战略性先导专项碳专项和中科院青年创新促进会的资助。 图2 苏贝希墓地出土面食遗存和小米颖果

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富兰克林学会第一届展览会：1824年的美国工业品展览会展什么？

sciencepress 2015-2-5 08:52

1824年10月， 富兰克林学会 第一届展览会举办，这是费城第一次举办这样的工业品展览会，种类繁多的300余件展品展出3天，显示了美国工业的力量和发展潜力，从中感受工业化给当时民众生活带来的变化。 1824年，在英美两国的机械师学会运动之中， 富兰克林学会 （the Franklin Institute）于美国费城成立。作为一个由科学家、技术专家、工业家、教育家等组成的团体，富兰克林学会的目标是促进和鼓励制造业、机械和实用技术，而开办制造业产品展览会是实现这一目标的方式之一，先前纽约成立的机械师学会已经这么做了。纽约是费城在经济发展上的最大对手，竞争对手的动向使得费城工商界也作了同样打算。1824年4月15日，富兰克林学会在成立后的第一次董事会就提出要在10月份举办美国工业品展览会，为此成立了奖励和展览委员会。董事会认为，这样的展会，能够扩展学会的声望，刺激会员的热情，可以鼓励制造商和工匠，促进他们之间的公平竞争，激发所有爱国者和希望国内制造业有所发展的人士的骄傲和自豪。 富兰克林学会 第一届展览会于1824年10月的18日、19日、20日三天召开。下面我们就详细看一下这次展览会的盛况，具体地感受一下处于工业化中的商品生产，感受一下工业化给民众生活带来的变化。 一 获得奖励的展品 展览会设置“设奖名录”，学会针对商品的不同类别设立了各自的评审委员会，挑选那些最值得鼓励的行业，为该行业中最好的展品设奖，以此促进行业内的竞争，促进业界关注该领域；不仅要奖励新产品，而且对于那些做工完美的展品进行奖励，鼓励会员参展。这是学会利用自己的智慧和经验，试图引导美国尤其是费城工业发展的努力。 为保证公平，所有的评审委员会不能给自己的成员任何奖项，学会的理事也不能获奖。 ——1824年7月15日，富兰克林学会董事会 根据1824年10月26日奖励和展览委员会的报告记录。 ☀ 30个奖励项目中，只有 8项有人 提出申报： （1）泡钢，5人申报，James Rowland获得银奖。（3块样品，评审委员会经过实验验证，这些产品适于做弹簧，耐热、延展性好；与英国产品相比，不适合做切削工具，如凿子；有理由相信，很快美国货就能和英国货竞争） （2）条形铁，2人申报，设奖目录中提出的“在作为炼钢的原料上讲，该展品必须与进口品质量相当”这一要求，正在等待委员会通过实验来验证哪个样品质量更好。颁发两份荣誉奖。 （3）漆器，2人申报，都获得银奖。 （4）宽幅布料，来自巴尔的摩和俄亥俄的两家工厂的布料质地柔软、结实、颜色多样、价格适中。前者用国外撒克逊羊毛做原料，质量、颜色优于后者。后者是用美国羊毛为原料，设计上优于前者。总体上二者不分上下，都属非常好的美国产品，跟进口品差不多，因此都获得银奖。 （5）缎纹棉毛呢，虽质量很好，但还没有达到授奖标准。 （6）黑人布料，宾夕法尼亚州聋哑学校的产品最好，获得银奖。 （7）橱柜，1人申报，获得银奖。 （8）草帽，评判标准包括用料、编制方法、设计、颜色，其中颜色是重点。宾夕法尼亚州聋哑学校的学生编的莱亨帽和费伦贝格学校（Fellenberg School）的学生编的草帽，都获得银奖。 ☀ 奖励名录没有涉及的那些展品中的精品，已审展品： （1）一个火炉制造者使用的切铁板、打孔的机器，使用人力，一人在一分钟内通过一次操作可切出三块，授予银奖。 （2）家用毛毯，编织和设计都很好，获得银奖。 （3）一个工具箱，这是家庭手工业的重要产品，非常值得鼓励，获得银奖。 （4）巴松管（乐器），获得铜奖。 ☀ 获得荣誉奖的展品： （1）大理石的壁炉架。 （2）烧煤的炉子。 （3）涂漆的托盘。 （4）透镜，表示镜玻璃（spectacle glass），这是美国新兴的产业，展商希望能够得到学会的支持。 （5）钢琴。 （6）鲍尔温的刻版铜制滚筒，用来印染白棉布，当时白棉布行业已是美国制造业的重要部分，这个滚筒解决了一个行业中的巨大障碍，使得美国的棉布印染行业完全可以和国外竞争。 （7）刻花玻璃器皿。 （8）艺术品：雕像。 （9）螺丝灯，由美国发明的机器，用自己炼的铁，一次操作所制造的螺丝钉。质量优于进口，制造商希望能得到普遍的应用。 （10）Joseph Saxton的钟表，擒纵轮是否依据全新的原理，评委还在审查中（最后的评审结果：擒纵轮是新型的补偿钟摆，摩擦很小，不用油润滑，应给银奖）。 二 第一届展览会所有展品目录及委员会的评审意见 1824年11月4日，奖励和展览委员会又提供了详细报告，包括评审委员会目录、所有的展品的目录及委员会的评审意见。 ☀ 设立17个评审委员会名录 ①布置展品。②钢铁。③铜。④化学。⑤棉线。⑥羊毛制品。⑦皮革。⑧陶器。⑨玻璃。⑩家具。⑪机器。⑫草帽。⑬文具。⑭艺术品。⑮乐器。⑯农业用具。17染料。 ☀ 第一届展览会所有展品的目录及委员会的评审意见，共计17大类，140小类。 （1）钢铁。①泡钢，3块样品，评审委员会经过实验验证，这些产品适于做弹簧，耐热、延展性好；与英国产品相比，不适合做切削工具，如凿子；有理由相信，很快美国货就能和英国货竞争。②条形铁。③铸铁制的公园长凳，最大特点：可以旋转。④铸铁管，孔径1．3~8英寸。奖励名录中要求：内径1英寸的铸铁管，用来代替消防龙头上用的铅管，希望下次展会能实现这种工艺。⑤漆器，2家展商，质量远高于进口。⑥印刷用的排字盘。⑦裁缝用的剪刀。⑧改进的富兰克林烤架。⑨螺钉。顶部抛光、工整，螺纹深，光滑规整，这是个新兴的行业，授予荣誉奖。 （2）钢和黄铜。①黄铜制的铲、钳、拨火棍。②订书工具。③铜质雕版印刷滚筒。 （3）化学品。①结晶的锡。委员会不熟悉生产工艺，样品也无特殊性，因此不做评论。②仿制的镶嵌材料，降低了产品价格，但质量有待提高。③磨剃刀的皮带、磨石。④刀片，质量很好。⑤铁皮炉子，制作精美，但表面上用的是易损坏的漆，不易散热，美观但不太实用。⑥烧煤的壁炉，顶棚不易散热。⑦一种得到了广泛使用的炉子。⑧肥皂，与进口品质量相当。⑨冷榨的海狸香。 （4）机器。①用来生产炉子的机器。剪切机由铸钢制成，已使用了一年，仍不需要磨尖。②用来提水的机器模型。③各种型号的铅制管子，用来引水。④双管来复枪，委员会没有进行实弹射击。⑤船和运河水闸的模型，委员会没有能力去评审。⑥两个空气泵。⑦外科手术用具，费城医生学校制造。⑧一种印刷机器。⑨蒸汽船模型，介绍了汽船的简单工作原理。⑩用来印染草帽的机器，制帽行业很重要，规模大，这种机器必有广泛用处，应鼓励。⑪一种机械闹钟。虽然闹钟不是新发明，但这种闹钟的独特运行结构却是新的。⑫跳动捶模型，由水车带动，用于锻铁。⑬钟表。⑭军用单桅帆船模型。⑮旋转车床。⑯织工用具：笳、综、飞梭。17获得专利的一种马车货车，车身结构可以调整。18驱动船的机器，人驱动绞盘，带动一杠杆，杠杆驱动嵌齿轮，进而驱动船的桨。19秤杆，可以测量大型重物，董事会决定把这次产品列入下届展会的授奖名录中。 （5）玻璃制品。罐壶，玻璃水瓶，平底玻璃杯，曲颈瓶，玻璃把手。希望下届能有啤酒杯、门窗玻璃、药水瓶。 （6）陶器。①红釉或黑釉的茶壶、咖啡壶，装饰有锌铜合金的或有光泽的大水罐，国内产品在质量、花色和价格上已经战胜了外国货，结束了美国对外国陶器品的进口。②陶制的火炉，便携式，箍有钢圈。③耐火砖。 （7）棉和亚麻。展品少，展商不了解这样的展会，要加大宣传。①新奥尔良棉花制的灰色衬衫衣料，与同类进口品相比，质量相同，价格便宜。②条纹织物。③海军用蓝色印花棉布，可以与英国竞争。④棉布条纹织物。⑤蓝色的棉布，颜色和质量上模仿英货，但价格要低。其中一些展品颜色不太好但质量很好，价格更低，非常适于南美市场。⑥缎纹棉毛呢，宾夕法尼亚州聋哑学校的产品。⑦白色棉缎。⑧机器编织的棉袜。⑨衬衣布料。⑩亚麻布餐巾。⑪棉布条纹织物。⑫棉质方格呢披肩格子布料。⑬床套。⑭粗布。⑮纱线。⑯棉被。17鞋带。18悬吊带。19棉格子小花呢。 （8）羊毛制品。①宽幅布料，与进口品相比，价格便宜。②羊绒。③缎纹棉毛呢。④宾夕法尼亚州聋哑学校的“黑人布料”。⑤绿色法兰绒。⑥白黄法兰绒。⑦厚羊毛毯，可以替代进口货。⑧家用地毯。⑨获得专利的漆油桌布，铺地织物。⑩火炉口毡。⑪水獭呢帽子。⑫孤儿院生产的袜子、手套。⑬镀金纽扣，镀金方面很好，但磨光上不如英货。 （9）皮革。①鞋底皮。②羊皮纸。③摩洛哥革（做书皮、鞋面）。 （10）橱柜、家具。①打牌用的小桌子，各种凳子、椅子。②有凹槽的桌子腿，由一种机器生产，值得关注。③写字台。④浴盆，由一个十岁小孩做成，展示了机械制造才能。⑤单板锯。⑥一种犁。 （11）草帽。评价的标准：所用的草的细度，编辫子的简洁程度，以及与最好的进口品相比，颜色是很重要的标准，暂不考虑饰品。①宾夕法尼亚州聋哑学校学生编的莱亨帽。②费伦贝格学校的学生编的草帽。③霍普金斯女士的草帽。④一卷麻绳，使用外国的原料（吕宋麻），希望有人引入这种植物，在国内生产。⑤龟壳做的梳子。 （12）艺术品。①伏尔泰的半身像石膏。②刻版印刷的银行票据，多年来伪造者一直没能仿制。③半身的拉斐特（Lafayette）石膏像。④取代木头，而在皮革上进行的翻版印刷，很有创新性，但效果不如木头。⑤石版印刷。⑥石头雕刻。⑦30英寸的银制托盘，银制罐壶，银咖啡壶。⑧监狱犯人制造的船模型。⑨大理石的棋子。⑩大理石壁炉架。⑪铜像。⑫风景画。⑬装饰用的金粉。 （13）颜料。①铅白。②红丹。③铬黄。④水彩颜料块。 （14）文具。①墙纸，与法国货相比，光泽度、宽度和厚度，都优于进口货，费城的这项工业很发达。②账本。③铅版印刷的《圣经》。④祈祷书。⑤工具包，包括：首饰盒、小笔记簿、写字案。⑥旅行包。⑦一种小桌子。⑧旅行包。⑨挂毯，由罗马天主教孤儿院制作。⑩篮子，由一位8岁女孩做成。⑪复印纸。⑫机器制的纸，可以制出任意尺寸的纸。⑬扑克牌。⑭骆驼毛、貂毛笔、画家用的工具笔。⑮地图集，包括24张地图，美国各州。⑯Wilson的鸟类学书籍，四开本，共九册。17蚕茧。18生丝。 （15）乐器。①钢琴。②军乐队用的低音鼓。③低音提琴。④长笛。⑤低音管（音域上有了较大的扩展，得到奖励）。 （16）农业。①自锐犁，获得了宾夕法尼亚州农业协会的奖金，因此不能再次在学会的展览会上获奖。②铡草机，塞缪尔·梅里克的工厂生产的，生产工艺简单，机器的效率高。 （17）杂类。①儿童帽。②温度计。③教堂用的灯罩。④工具箱。⑤印刷用的铅版。⑥木版印刷。⑦马蜂窝的模型。⑧药箱。⑨透镜。 1824年的第一届展览会吸引了大量的观众，这些人在那之前对国产商品的范围和质量毫无了解，通过展览会，消费者和生产者之间产生了奇妙的反应。 ——1874年，富兰克林学会首任秘书弗雷利 这是费城第一次举办这样的展览会，在卡彭特大楼中，来自缅因州、马萨诸塞州、罗德岛州、纽约市、马里兰州和俄亥俄州，以及费城和邻近地区的种类繁多的300余件展品展出了3天，显示了美国工业的力量和发展潜力。观众很兴奋，他们注意到了自己国家的产品已经能够和外国产品进行竞争，在一定程度上增强了国民的爱国之情。 第一次举办这样的大型活动，必然会有不如意的地方。富兰克林学会董事会在1824年10月21日的第三次季度报告中提到，学会缺乏相关的经验，展览会筹备得比较匆忙，由美国造币厂的制模工瑙斯负责的制模工作尚未完成，因此在颁奖时没有颁发奖章，只能事后再补发。由于时间紧迫，宣传工作不够，外界对这次展览会不是很了解，展品比预期的要少。但是这次展览会也证实了举办展览会是一个成功的工作，扩大了富兰克林学会的社会影响，会员大量增加，这增强了学会的信心，因此学会决定每年办一次展览会。 本文由 刘四旦 摘编自 董亚峥、袁江洋 著《 早期的富兰克林学会：1824-1837 》一书。富兰克林学会1824年成立于美国费城，一直活跃至今。《 早期的富兰克林学会：1824-1837 》从富兰克林学会与工业化、科学文化的关系入手，以学会在成立初期的各项活动为具体事例，展示了科学、技术与社会、文化之间的共生共变关系，展现了科学技术只是从持续创造到广泛使用的历史进程，探索了费城科学文化的发展与传播，传统的科学史研究对富兰克林学会的关注很少，《 早期的富兰克林学会：1824-1837 》将研究视角从科学知识史转向科学技术的社会文化史，从此来展示、探讨富兰克林学会的历史意义，弥补传统科学史研究之不足。 一起阅读科学! 科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm 转载本文请联系并征得“ 科学出版社 ” （ 微信号： sciencepress-cspm ） 同意。 转载请在文前明显位置注明： 本文转载自由科学出版社出版， 董亚峥、袁江洋 著《 早期的富兰克林学会：1824-1837 》一书。

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《走进殿堂的中国古代科技史》英文版

zhangwb2010 2015-1-20 13:40

据中科院自然科学史所1月8日新闻，《走进殿堂的中国古代科技史》英文版（《A History of Chinese Science and Technology》（Volume 1，2，3），）于2014年10月由斯普林格出版社（Springer）和上海交通大学出版社联合出版。 　 《走进殿堂的中国古代科技史》分上、中、下三册，其中，下册包括水利技术、交通技术等6种技术，由2008年中国自然科学史研究所承担的为领导同志讲中国古代自然科学史的讲稿整理、集结而成。这一系列讲座始自“人类文明进程中的中国古代科学与技术”与“中国古代科技概况”的纵横开篇。对于“科学史上若干问题与李约瑟难题”作了些比较深入的讨论；其间贯以“天算农医”等知识体系，“四大发明”以及与衣食住行息息相关的各个技术领域。共计44讲。水利史著名专家周魁一教授主持撰写了其中的《水利技术》。 该书中文版主编为中科院院长路甬祥，2009年10月由上海交通大学出版社出版，2010年荣获上海图书奖一等奖，第三届中华优秀出版物图书奖，并于同年入选国家新闻出版总署的“经典中国国际出版工程”项目。 　　

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研究中国科技史有多难？

热度 4 SLLee19 2014-9-15 03:52

很多朋友问，为什么明代大航海资料这么难找？如果郑和大航海真的曾到美洲，为什么没有资料，没有地图？原因很多。 修史。 宣德以后海禁，郑和资料被藏起来，慢慢被淡忘。朝代更替，下一朝修史，硬是把前朝的功业低贬，尤其是异族统治。元修宋史，明修元史，清修明史，中间把史料丢掉太多。元曾试用八思巴文，汉人曾是最底层的，这两项措施就引致损失不少。元打到欧洲去的资料，应该远不止《元史》能见到的。清朝代替明，又把有节气的明人杀得七七八八，又曾试用满文。文字转换之间，信息丢失。康熙说是命传教士测绘中国地图，花十年时间，实际上，十年根本无法测绘中国大地。传教士不过把明代以前的地图，编凑成图。清当然不把功劳算在明人身上。清修明史，郑和传只是短短几段。 火灾。 1421 年成祖迁都北京，第一年就大火，以后历代大小火灾，不下百次。中国宫殿是木建筑，文献是纸本或绢本，大型地图副本很少，烧一个，没一个。 兵灾。 李自成打进北京，太平天国攻占南京，英法联军烧圆明园，八国联军进北京城，日本侵华，历来的兵灾，毁损文物重大。太平天国把明成祖在南京的大报恩寺烧掉，现在连塔址都找不到，何况是纸质的文献。南京旧明都也只剩颓垣。日本盗走了不少中国文物典籍，欧洲各国对地图最有兴趣，因为这是他们侵略别国，建立殖民地的寻宝图。有些他们不懂的，损坏严重。永乐大典曾被拿来作掩蔽体。 糊涂。 民初，清政府要把自宋以来的文献全烧掉。幸好罗振玉救回一部分。八千麻袋，只救回七千。 http://baike.baidu.com/view/731898.htm 。后来又陆续被偷走一些。央视有个纪录片，讲这件事情。现藏第一历史档案馆的，是劫后余生的少部分。 http://tv.cntv.cn/video/C10510/09da00c816b64b5160be5ca2d9ec8e7d 举例来说，《乾坤万国全图古今人物事迹》，明万历癸已（二十一年， 1593 年）常州府无锡县儒学训导梁辀镌刻，英国收藏家菲利普 · 罗伯逊收 藏 。我在黄盛璋教授家看到的是早年那种蓝色复印本，非常模糊。波兰国立图书馆也有一份 （ http://www.plchinese.com/thread-5087-1-1.html ）。但是中国就是没有。这份地图上有加拿大，亚伯尔耕（ Apalchen ，即今 Appalachian ）等名字。 1593 年，利玛窦还在韶州，没到南京，南京白下（明六部办公处）已经有六幅的大地图，应该就是原来的《坤舆万国全图》。 Apalchen 是明代知道的北美，还没有美洲这名字。这地图是以中国为中心的，加拿大，亚伯尔耕只是作为周围的小地方。利玛窦带来的西方绘制地图错误不堪，他根据《坤舆万国全图》的原本修正。其实，他不过在原本上面加几个地名，动物等插图，没有测绘地理。 明代人环球航行的证据，包括地图，文物，文化遗迹，证据多的是。先入为主，排斥明代环球航行、到达美洲的思维是心障，使中国人不认识真相，是中国人科技自卑的根源。地理学、地图学本是“汉学西传”，变成“西学东渐”，误传至今，现在情况开始改变了。在我两本书出版後两年，西方“地图历史”网站明年一月关闭，是“西方中心历史观”倒下的第一块骨牌。我希望中国人先知先觉，不要等西方更正後才跟风。这场风波肯定是一场持久战，错了六百年的历史，不是一两年能更正的，我一个人的力量有限，有赖大家参与。 谢谢姬扬的关注和推广。他写了一篇书评（ http://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-827756.html ）。

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中国科技史与思想史写作筹备

brightzhang 2014-8-28 13:39

中国科技史与文化思想史，哲学史-趣味史学 3~5年时间写作 1年时间准备，2015年二季度开始写作。 1. 搜集史料 2. 编排计划，具体写作哪些人物，人物之间的关系，对科技文化政治的影响， 3. 设置科技发明创造的故事情节，人物性格，运用叙议结合、伏笔照应、铺垫悬念等手法。 4. 每天科学网博客连载2000字。 当年明月在历史和小说、正史和戏说、历史学术和影视历史剧的结合上找准融合点，以白话历史、好看历史的理念，以史料为基础，以年代和具体人物为主线，以鲜活的写法，用流行文学元素和小说笔法，加入对人物的心理分析、当时政治经济制度的一些评价，吸纳了叙议结合、伏笔照应、铺垫悬念等多种手法，并穿插了很多幽默，有时还运用了一些无厘头的语言，以及流行歌曲的歌词，将历史还原得清晰深刻、丰满圆润，做到真正的“好看历史”。这类文章，这既不是正史，也不是小说，按当年明月的说法，叫趣味史学，也有人把它称为通俗历史或心灵历史，也有的把它当作札记，还有的认为是通俗版的明朝通史。 《明朝那些事儿》的写作风格 当年明月一名法律专业出身的年轻公务员，在博客上胆敢重写明朝兴亡史，引来无数网民聚集到他的周围，访问量竟超过2.2亿，引发了又一轮网络历史小说阅读热潮。他的百万大作《明朝那些事儿》令许多史学界教授都瞠目结舌。当年明月白天做海关公务员，晚上在家里写明朝那些事儿。这本书是对中国最后一个汉人王朝兴衰的全程解说，说的是自大明武太祖皇帝朱元璋起，到明朝灭亡近三百年的事。为什么当年明月的博客会如此火爆呢，笔者以为有以下五个方面的缘由。 建立了博客的独特风格 博客是促进学习、记录收获、共享知识、交流看法、练习文笔、宣传自己的交流平台，但当年明月在他的博客从来没有谈及个人隐私或生活细节，执着的发表《明朝的那些事儿－历史应该可以写得好看》长篇连载，全部是新作品连载，并以每天2000字的速度更新。这可以说是独一无二，也是令人没有想到的。 开创了历史的第四种记录方式 记录历史通常是史记、教科书、戏说三种方式。当年明月在历史和小说、正史和戏说、历史学术和影视历史剧的结合上找准融合点，以白话历史、好看历史的理念，以史料为基础，以年代和具体人物为主线，以鲜活的写法，用流行文学元素和小说笔法，加入对人物的心理分析、当时政治经济制度的一些评价，吸纳了叙议结合、伏笔照应、铺垫悬念等多种手法，并穿插了很多幽默，有时还运用了一些无厘头的语言，以及流行歌曲的歌词，将历史还原得清晰深刻、丰满圆润，做到真正的“好看历史”。这类文章，这既不是正史，也不是小说，按当年明月的说法，叫趣味史学，也有人把它称为通俗历史或心灵历史，也有的把它当作札记，还有的认为是通俗版的明朝通史。北京师范大学文学博士周枝羽称之为一个流行文化研究的经典案例，这部书几乎具备了流行文学传播的一切因素。只是我没有想到一部具备了这些因素的作品居然是一部历史作品，而且是正史，完全不是戏说，我甚至不知道能不能把它称为小说，因为它几乎是完全忠实于《明史》的。 迎合了当代人阅读历史的口味 在这个快餐文化和娱乐文化流行的时代，如果仍然使用二十四史的写法和论述，相信看的人不会很多，至于那些经过苦心研究产生的学术著作，百姓根本不看。而要让更多的人喜欢历史，就必须用现代人能够接受的方式。当年明月的文章像在给你讲故事，喜欢读它的人群会特别宽泛，使不看历史和长篇的人也愿意看，即便是初中，甚至小学文化的人也能够看懂、喜欢看，地球人都能看懂。在他的笔下，人物不再是一个刻板的名字和符号，而是一个个活生生的人，那些事件更是跌宕起伏，叫人读来欲罢不能。每个章节都在结束时设置一个悬念，很是吸引读者。文章的中政治争斗、权谋之术、战争之术，也满足了国人的胃口。文章风格轻松明快、语言调侃，力求符合现代人的阅读口味，让读者看得轻松，使人感觉历史很精彩，历史也很好看。历史学者彭勇他评价《明朝那些事儿》是比较有趣的普及书，最大的特色是通俗易懂，也有趣。 填补了明朝白话历史的空白 对历史个人化、个性化的解读，拉近了大众与历史的关系，使关注历史的人越来越多。《明朝那些事儿》赢得网友喜爱的法宝主要在于这是一本正说历史，每一个细节和事件都遵循着历史的由来和发展，没有恶搞或戏说，起到了普及明史的作用，可做明史普及读物。 修正了人们对明朝历史的误解 只有有民族自豪感的民族，才会热衷于谈论自己的历史、研究自己的历史，是所谓盛世修史。很多人对明朝有不少误解，认为这个王朝腐败、宦官当政、皇帝无能。人们通过读《明朝的那些事儿》后，你会发觉，明朝确有值得大书特书的地方，如郑和、唐寅、王守仁、董其昌，还有明末的资本主义萌芽，当年明月堪称草根讲史的集大成者，大家的认可印证了当年明月的那句话：“历史应该可以写得好看。”

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中西科技交通史-沃土待垦，空白待填

热度 1 SLLee19 2014-8-16 04:16

中西科技交通史-沃土待垦，空白待填 中西科技交通史的开始，语言隔阂，双方都不了解对方，翻译错误引致很多误会。以前没有工具，研究起来很费力。现在有充足的工具去填补这个空白点，空间很大，可以自由驰骋。 工具都是免费的。业余可以做，专业也可以。這裏提供你一些方法。在国内有些网站是不容易取得，就得另外想办法。 主要工具： 谷歌书籍（Google Books） 谷歌翻译（GoogleTranslation） 谷歌地球（Earth） Youtube 地图网站 能力要求： 基本英文和其他欧洲语言读写能力 对中国史，欧洲史有一定认识，可以在学习中积累 对科技有基本认识，能推理，最主要是排除成见，不要看二三手资料，从原始资料入手。 我以《坤舆万国全图》作例，解释一下研究的过程。 黄时鉴、龚缨晏的《利玛窦世界地图研究集》提供了很多线索。索引里的“原图未有”是Ortelius/Mercator 地图没有对应欧洲文字地名的。我把美洲部分的地名全部作表，搞清楚这些地名在现代相应的地理。用地理特征命名，而欧洲地图没有的，是最重要的线索。只有中国人到过才如此命名。这些名字与今天地理是否符合？找到今天的地名，用Youtube和谷歌地球去看地理与古地名是否符合。假如都对，这就是一大功。 举例： 美国西北部地理，是Lewis and Clark 1804-06年才勘探的。为什么1602年的《坤舆万国全图》出现水潮峰，美湾，雪山等地名？根据纬度和沿岸的特点，这三个地名相当于今天Anchorage附近的Turnagain Arms， Juneau的峡湾，和Mount Ranier。Turnagain Arms的潮水是美洲西岸唯一的一处潮水，附近是北美最高的Mount McKinley。 Mount Ranier是最出名的终年积雪的山峰，从海上远远可见。 你不需要亲自到当地验证，Youtube，Google Earth，还有用地名去搜索，可以找到照片和视频，证明地理特征。这三处的地名与地理特征完全吻合，他们的纬度也完全正确。没有到过这三处是无法用如此准确的地理特征命名，标示的。同时期的欧洲地图，美洲西部地理是模糊的，错误的。《坤舆万国全图》不可能抄自错误的地图，而变成正确。欧洲人公认是《坤舆万国全图》以后200年才到达太平洋和今天的华盛顿州。这些地名出现在《坤舆万国全图》，只能是郑和时代的成果，中国人比欧洲人先到400年的铁证。 光是地图，还不能是确实。在加拿大Yukon曾出土一枚永乐通宝，在俄勒冈与华盛顿州，也有人捡到两枚永乐通宝。这些是物证，旁证。华盛顿州附近的原住民用中国铜钱装饰，女士作头饰，男士做盔甲，多得很。有些是清朝的，明代钱币在美出土只有永乐通宝 （宣德在郑和第七次航海後才铸币）。 这里还有原产中国的五花马。欧洲在16世纪以前没有五花马，这种称为Appaloosa的花马是19世纪时在美洲的法国殖民者命名的。关于这些马在美洲的历史有专书，专门网站，照片，视频。 明代罗懋登《三宝太监下西洋记》，插图是明代人绘制的，记录当时目睹的情况，虽然小说有渲染，一般的图画还是写实。我作了统计，198幅插图里，有113匹马，五花马26匹，占23%. 从历代中国绘画里也找到不少五花马的例子，花马在中国绘画中占20%左右。欧洲从来没有花马的绘画，第一匹五花马的绘画，出现在16世纪后期，即到美洲以后才有的。欧洲的五花马是从美洲运回去，原来是中国与美洲原住民贸易，留在美洲的。假如原来欧洲有，就不会这么晚才命名了。 用谷歌书籍搜索最早期欧洲人到美洲时带来的马，和他们看到的原住民生活，原住民的马。原文是西班牙文，葡萄牙文，法文。可以用谷歌翻译成英文或中文。机器翻译工具还是不稳，要小心处理。一些词汇第一次的出现，用日期界定，知道是什么时候开始的。谷歌书籍远溯16世纪中期，是美国各大学图书馆的珍稀藏书。在网络上可以自由浏览。过了70年，没有版权限制，可以随便引用图片。 美国国会图书馆有最早的印第安民族照片，保存首次与欧洲人接触时，未经欧化的文化特征。没有照片的时代，找绘画。欧美各博物馆的收藏提供各年代的绘画。耐心去收集。 这是最直接从原始资料收集、分析历史档案。我的历史翻案大部分就是在书桌上进行的。当然，亲自到欧美博物馆、原住民特区，也是需要的。 这里只能作个简单介绍，其他还有很多方法、旁证，详细可以参考我的书： 《坤舆万国全图解密-明代测绘世界》联经出版社，2012 《宣德金牌启示录-明代开拓美洲》联经出版社，2013. （亚洲周刊评选为2013年十大好书）

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中国科技史的自慰与自残

热度 10 SLLee19 2014-8-15 22:23

看到几篇关于中国科技史的文章，谈到“自慰”的问题。究竟中国古代有没有科技？是否“自慰”？“自慰”的反面是“自残”、“自虐”。这两个极端都不是正常的。常常讲不亢不卑，实事求是，摆事实，讲道理。 西方一谈到中国科技，就提四大发明 - 指南针，火药，造纸，印刷。中国人也跟着说。其实，这些都是西方文艺复兴时候，欧洲比较注重的。指南针帮他们航海，造纸印刷成就了基督教新教与天主教对立抗争，火药打开了美洲和中国的大门。 中国科技还有更重要的农学，天文学，数学等等，往往没有人提。“民以食为天”，“社稷”，离不开农业。欧洲人自己承认，他们没有为美洲带来什么农业。农业是亚洲迁来的美洲原住民发展出来，玉米，番薯，辣椒，土豆，等等，加上明代带来的犁，水利，稻作等，使美国养活众多的人口。没错，我在《宣德金牌启示录》一书里，提供充分证据，美国的稻作农耕是明代人带来的技术。证据太多、太长篇，這裏从略了。 故宫进口处，有一个社稷坛，用五色土代表东南西北中，五个方向。与中国文化有关连的民族都有类似的符号，美洲东西南北许多民族也有，是华夏文化早到美洲的证据，比郑和还要早上千年以上。 西方是如何总结世界科技史的？最典型是Smithsonian 史密森研究所的历史年表。我把2012年发到新浪的文章用简体字重发如下，原文见： http://blog.sina.com.cn/s/blog_7057879f01013cx9.html ----------------------------- 2011年,美国史密森研究所（Smithsonian Institute）出版了512页的巨著《史密森世界历史年表》，足有两公斤重。谈到郑和第一次出海是1405年，郑和的船长440英尺，但是，在世界地理大发现一章，没有提到郑和。有马可波罗的旅行路线，伊本·白图泰的路线，没有元代到中东、欧洲的航路。地理大发现一章，只有西班牙、葡萄牙、英、法、荷兰五国的路线。不提唐代到元代中国抵达波斯（伊朗）。 《世界船只历史百科全书》（Paine 1997），共680页，图文并茂，关于郑和只有刮号里面两行30个字。如果光看上述两书，中国的航海史乏善可陈。 史密森研究所有19所博物馆，9所研究中心，140所附属博物馆，是目前世界最庞大的博物馆研究所系统,对世界学术界影响巨大。这本“史密森历史年表”中还有不少值得商讨、补充的地方： 贝币被认为是马尔代夫与西元前1200年开始的。马尔代夫多产贝，但是很怀疑是贝币的发源地。濮阳中华第一龙用贝壳排列，可能是冥钱的缘起，中国用贝代表贵重物品，应有6000年历史。西周已经有鎏金铜贝币。 钱币一章，没有中国的方孔钱，只有一枚刀币。刀币比方孔钱早，但是中国沿用了2000年以上的方孔钱币应该列入。 书写文字一章，有埃及象形文字，没有中国甲骨文。 古帝国的大地图，只有中东，埃及，没有中国，没有秦帝国。 医学历史一章，没有中国医药历史，针灸、草药、本草纲目。 农业历史没有全世界最古最大的农业大国- 中国。犁算是欧洲中世纪的发明，中国汉唐的犁没有载入。 中国的茶，丝，瓷器没有载入。 天文历史一章，完全不提中国。中国是最早观星空天象，有星座概念的国家。北斗崇拜有6000年历史。 印刷发明引用的是韩国1377年的金属字活板印刷。 编者没有完全忽视中国。 1692年康熙的宽容敕令“西洋人并无违法之事，反行禁止，实属不宜。相应将各处天主堂俱照旧存留”被用最大的印刷体放在最显眼的一页。 以上只是初步简略的翻过，里面应该还有若干值得商榷处。假如是一两项疏漏，在浩瀚的世界史来说是可以理解的。但是，凡是中国参与的都压缩篇幅，或者完全略去，未免令人怀疑编者的用心。这类例子，在外国文献中俯拾皆是。原因大概不出两个：1.中文太难懂，2. 欧洲中心主义。或者两者兼有。 中国对西方的了解，远比西方了解中国容易。看来，中国也要建造一个庞大的博物馆系统，也得出一本“世界历史年表”，用欧洲文字发表，平衡一下。希望中国学者今后注意用国际通行的文字发表论文著作，介绍中国历史文化，弥补西方了解的不足。希望孔子学院要在语言教学的基础，更上一层楼，武术，剪纸，中国结，这些作为引起兴趣是可以的。介绍中国的哲学，科技，文化历史，才是重点。有更多，更大的项目值得支持。 --------------------- 还有，《史密森历史年表》里有些中文居然印反了，因为编委会里没有一位华裔，错了也不晓得。 中国从殷商以来，一直走在文明的前面，如天文学，冶金学。 中国的 考试选贤制度，管理制度（“官僚”二字给妖魔化了），是英国，日本的楷模。日本现在用的“省”是唐代的制度。 相反，中国过去500年被西方赶上了。哥伦布等不是打算发现新大陆，是要来中国学习，贸易。殷弘绪（Xavier d'Entrecolles，耶稣会士)来中国，在景德镇蹲了多年，把中国造瓷技术的详情，记录下来，写信传回欧洲。现在，我们称为技术探子，技术间谍，国际上是违法的。当时却是“天公地道”，明抢暗偷，也是经济挂帅。 我们无需夸大中国对世界的贡献，也不必要自谦，自欺，自弃。Assertive，很多华人都认为是贬义词。西方对华人批评是不够assertive，该理直气壮，站稳立场，坚持正确时，表现太谦卑、懦弱，这是为什么在美国的华人没有被看重当执行长的主要原因，你不能维护自身利益，老是退让，对企业不利。 看到一些朋友，不少附和反对“自慰”，希望对“自残”、“自卑”也同样反对。我写的文章，不是偏袒，主要是补充后者的不足。

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[转载]席泽宗：康熙盛世——中国科学衰落之始

fqng1008 2014-6-27 08:38

1 清代科学开始落后 1952年12月6日胡适博士在台湾大学的一次演讲中遗憾地说： “西方学者的学问工作，由望远镜和显微镜的发明，产生了力学定律、化学定律，出了许多新的天文学家、物理学家、化学家、生理学家，给人类开辟了一个新的科学世界。而我们这三百年做学问上，虽然有了不起的学者顾炎武和阎若璩做引导，但只有两部《皇清经解》可以拿出手来，做为清代治学的成绩。双方相差，真不可以道里计。” 顾炎武（1613～1682年）、阎若璩（1636～1704年）活跃于清初顺治和康熙年间，这两位皇帝在位共79年（1644～1661，1662～1722）。拿这79年与明末的72年 相比，中国科学也是急剧走下坡，一落千丈。 关于明末这一时期的科学，1993年陈美东先生有一篇很好的总结性文章。他说，这一时期“中国科技已然是繁花似锦，西来的科技知识，更是锦上添花”，“群星灿烂，成果辉煌”。他并且总结出当时科技发展的三个特点，其中的“重实践、重考察、重验证、重实测”和“相当注重数学化或定量化的描述，又是近代实验科学萌芽的标志．是中国传统科技走向近代的希望。”在陈美东说的“繁花似锦”中，我挑出9朵花（著作）来，认为它们都是具有世界水平的著作： （1）李时珍《本草纲目》（1578年）， （2）朱载堉《律学新说》（1584年）； （3）潘季驯《河防一览》（1590年）； （4）程大位《算法统宗》（1592年）； （5）屠本畯《闽中海错疏》（1596年）； （6）徐光启《农政全书》（1633年）； （7）宋应星《天工开物》（1637年）； （8）徐霞客《徐霞客游记》（1640年）； （9）吴有性《瘟疫论》（1642年）。 在短短的67年中（1578～1644年）出现了这么多的优秀科学专著，其频率之高和学科范围之广，在中国历史上是空前的。 在陈美东说的灿烂群星中，徐光启（1562～1633年）是一位代表人物。正如袁翰青先生所指出的，“他在科学方面的功绩不局限于科学的任一部门，他多方面地融汇了我国古代科学的成就和当时外来的科学知识，一身兼任了科学工作的组织考、宣传者和实践者，起了承前启后的作用。”；竺可桢将他与同时代的弗兰西斯·培根（Francis Bacon，1561～1626）相比，觉得毫无逊色： 第一，培根著《新工具》一书，强调一切知识必须以经验为依据，实验是认识自然的重要手段，但仅限于书本上的提倡，未尝亲自操作实践；徐光启则对于天文观测、水利测量、农业开垦，统统富有实践经验，科学造诣远胜于培根。 第二，培根过分强调归纳法的重要性，忽视了演绎法的作用；徐光启从事科学工作，则由翻译欧几里得《几何原本》入手，而这本书最富于演绎性，培根之所短，正是徐光启之所长。 第三，培根著《新大西洋岛》（New Atlantis）一书，主张设立研究院，进行集体研究，自己却未实现。徐光启则主张数学是各门科学的基础，应大力发展，同时应培养人才，研究与数学有关的10门学科，即所谓“度数旁通十事”，既具体又切合实际，并亲自建立历局，主持历法改革。 　　第四，培根身为勋爵，曾任枢密大臣、总检察长和大法官，但对国事并无建树；徐光启任宰相，对于农业、手工业和科学的发展，均做出了重要贡献。 　　第五，论人品，培根曾因贪污受贿，被法院问罪，关进监狱，处以罚款；徐光启则廉洁奉公，临终之日身边存款不到10两银子。但是，徐光启和培根去世后，中英两国所走的道路完全不同，1644年是个转折点。斯年，英国克伦威尔（1591～1658）率领的铁骑军，在马斯顿打败了封建王朝的军队，为资产阶级革命的胜利奠定了基础，其后虽有反复，但1688年“光荣革命”成功以后，在君主立宪制度下，英国就在资本主义道路上前进。中国则是落后的奴隶制游牧民族，入关建立了清王朝。 　　恩格斯指出：“每一次由比较野蛮的民族所进行的征服，不言而喻地都阻碍了经济的发展，摧毁了大批的生产力。但是，在长期的征服中，比较野蛮的征服者，在绝大多数情况下，都不得不适应征服后存在的比较高的‘经济情况’，他们为被征服者所同化，而又大部分甚至还不得不采用被征服者的语言。” 　　清军入关以后，所面临的正是思格斯所说的这种情况。第一位统治者顺治在位18年（1644～1661年）期间，忙于征战，烧杀抢掠，全国人口锐减，生产大大下降。第二位统治者康熙如果继续按照这条残酷的镇压路线走下去，则势必不能长治久安，他只得适应征服后存在的较高的经济、文化情况，迅速汉化，而在不断汉化的过程中又要防范汉人，这一民族矛盾就决定了他在信任远道而来的传教士方面，有时超过汉族大臣。通过这一背景来看康熙，他的许多政策措施就会得到较为客观的认识，本文就想从这里谈起。 2 《律历渊源》剖析 　　康熙皇帝姓爱新觉罗，名玄烨，于1654年生于北京，即顺治定都北京后10年。8岁时，父亲顺治去世，继承了皇位，第二年改年号为康熙，在一些年长的大臣辅佐下，成了清代的第二个皇帝。14岁亲政以后，立即果断地清除了辅政大臣鳖拜，废除了奴隶主法权，使满族彻底转变到封建制的轨道上来，安定了社会，巩固了政权，开辟了“康雍乾”三代鼎盛的局面，并平反了南怀仁等的锗案，从而赢得了“英明”、“伟大”的荣誉。 　　但是在他执政的61年间，我们找不出像徐光启这样一位全面发展的科学家，像《本草纲目》、《律学新说》等这样具有世界水平的科学著作，有人拿康熙末年（1713～1722年）组织编写的《律历渊源》100卷来和徐光启翻译《几何原本》和编译《祟帧历书》来比，而且认为“后来居上”，这个说法似乎欠妥。 　　第一，在中国历代封建王朝中，律历是体现皇家权威的重要标志。“古者帝王治天下，律历为先，儒者之通天人至律历而止。历以数始，数自律生。”《宋史·律历志》中的这段话充分体现了在中国古代知识体系中律、历、数这三门学科的关系，以及它们在统治者眼中的地位。运用当代已经掌握的知识，修正古代典籍中的错误，是有为君主的重要“文治”之一，康熙要“成一代大典，以淑天下而范万世”（《清史稿·诚隐郡王允祉传》），正是对传统的继承，好大喜功的表现，并非要发展科学才如此他，目的性和徐光启不同。 　　第二，《律历渊源》共分三部分。第一部分《历象考成》42卷，是在90年前的《崇祯历书》的基础上编成的，只是根据南怀仁《灵台仪象志》和《康熙永年历法》等做了一些数据修改，新的内容很少，正如程贞一先生所指出的：“《历象考成》与当时西方天文著作相比，其差距要比《祟帧历书》与以前西方天文成就相比的差距大得多了。” 《律历渊源》第二部分《律吕正义》5卷，介绍了西方五线谱的编造和用法，是其特色；也肯定了朱载堉的十二平均律，但到乾隆编《律吕正义后编》（1746年）时，又加以否定，并以问答形式，罗列其“十大罪状”，大大倒退了。《律历渊源》第三部《数理精蕴》有53卷，被誉为数学百科全书，内容最多，影响也最大，但是我们也要看到它不足的一面。这部书只介绍了中世纪的算术、代数、几何、三角，对17世纪新出现的数学只介绍了对数和计算尺。 　　伽利略说：“哲学是写在这部永远摆在我们眼前的大书中的——我这里指的是宇宙。但是，如果我们不首先学习用来写它的话言和掌捏其中的符号，我们是不能了解它的”。伽利略说的“哲学”就是近代科学，当时“科学”这个词汇还没有出现。李约瑟同意柯瓦雷（A.Koyre）的分析，近代科学需要与数学结合，但不是中世纪的数学，数学本身需要改造，必须使数学的本质更接近于物理学。紧接着李约瑟列举了16世纪中叶以后欧洲数学发生的一系列全新的事情： （1）维埃特（1580）和雷科德（Recorde，1557）终于精心制订了一套令人满意的代数符号； （2）斯泰芬（Stevin，1585）充分估价了十进小数的功用。 （3）内皮尔（Napier）在1614年发明了对数； （4）冈特（Gunter）在1620年创造了计算尺； （5）笛卡儿（Descartes）在1637年建立了坐标和解析几何学； （6）1642年出现了第一个加法计算机 （7）牛顿（Newton，1665）和莱布尼茨（Leibniz，1684）完成了微积分。 　　这7件事情中，最重要的是（5）解析几何和（7）微积分，而恰恰是这两项最重要、最新的成果，在1723年出版的《数理精蕴》中毫无反映，我们可以把责任推在传教士身上；但（1）符号代数没有反映，康熙本人就要承担责任了。据詹嘉玲（C.Jami）研究，1712年夏天， 法国 耶酥会士傅圣泽（J.－FFoucquet，1665～1741）写了一篇《阿尔热巴拉（代数）新法》，向康熙皇帝介绍符号代数，康熙看了以后，觉得“晦涩”，比旧法“更难”、“可笑”，就把这门新科学的传播给扼杀了。 　　直到1859年李善兰和伟烈亚力（Alexanderwylie，1815～1887）合译棣么甘（A.DeMorgan）的《代数学》（Elments of Algebra，1835年），这门新科学才又重新来到中国，但延滞了将近150年。《数理精蕴》所汇集的数学知识已不先进，再挂上“康熙御制”，又紧箍了人们的思想，就这样，乾嘉时期虽有许多人受其影响研究数学，但成就有限，与世界水平越来越远。 3 康熙学习科学的动机和目的 　　“一门新学科由于他个人的好奇就加以介绍，而由于他自己的不懂又定为无用”。这个人又是“一言九鼎”的皇帝，关系太大了。这样，这位皇帝学习科学的动机和目的就很有研究的必要了。在这方面，1944年邵力子先生有一段精彩的论述： “对于西洋传来的学问，他（康熙）似乎只想利用，只知欣赏，而从没有注意造就人才，更没有注意改变风气；梁任公曾批评康熙帝，‘就算他不是有心窒息民智，也不能不算他失策。’据我看，这‘窒塞民智’的罪名，康熙帝是无法逃避的。” 　　以下就沿着邵力子先生的这段话，做一些分析。先说“窒塞民智”。“民可使由之，不可使知之”，任何一个封建皇帝都不可能认真地去普及教育，普及科学。康熙皇帝做得更绝，他把科学活动仅限于宫廷之中，《张诚日记》上写着，1690年2月17日康熙皇帝对他们说：“我们这个帝国之内有三个民族，满人像我一样爱敬你们，但是汉人和蒙古人不能容你们。你们知道汤若望神甫快死的那一阵的遭遇，也知道南怀仁神甫年轻时的遭遇。你们必须经常小心会出现杨光先那种骗子。你们应以谨慎诫俱作为准则。”张诚（J.F.Gerbillon，1654～1707）接着写道：“总之，他告诫我们不要在我们所去的衙门里翻译任何关于我们的科学的东西，而只在我们自己家里做。”康熙把传教士当作自己家里人，并要求他们对汉人和蒙人进行防范，这就妨碍了科学和文化的交流。 　　张顺洪先生指出：“康熙时期的中西文化交流与明末是有很大区别的。明末中西文化交流的活动是在中国士大夫、学者与西方传教士之间自发进行的，皇帝本人并未直接参与。康熙时期情况却不同，皇帝本人对西方科学技术有很大兴趣，而学者与西方传教士之间的文化交流却少见。这样的文化交流活动容易受到皇帝个人兴趣的影喝。一旦皇帝本人对西方科学技术失去兴趣，那中西文化交流就会受到挫折。相比之下，明末的中西文化交流更有‘群众基础’，更有可能发展成中西文化交流的历史洪流，而这种发展趋势却被明清易代所中断。” 　　为了“窒塞民智”，和个人的独断独行，康熙又扼杀了另一门新科学在中国的传播。当巴多明（D.Parrenin，1665～1741）将他给康熙讲授的人体解剖学讲义用满文和汉文整理成书，并绘图子以说明，准备出版时，康熙立即下令：“此乃特异之书，不可与普通文籍等量观之，亦不可任一般不学无术之辈滥读此书。”据潘吉星先生研究，巴多明原稿书名为《根据血液循环理论及戴尼（Dienis或Diones）的新发现而编成的人体解剖学》，简称《解剖学铨释》（Antonie Medchoue），原稿后来传回欧洲，存于丹麦哥本哈根皇家图书馆，1928年才得以出版。 　　1713年康熙对皇子们说：“尔等惟知朕算术之精，却不知我学算之故。朕幼时，钦天监汉官与西洋人不睦，互相参劾，几至大辟。杨光先、汤若望（1592～1666）于午门外九卿前，当面赌测日影，奈九卿中无一人知其法者。朕思，己不知，焉能断人之是非，因自愤而学焉。”“断人之是非”既是康熙学习科学的出发点，也是目的。1702年康熙南巡，驻跸德州，当李光地（1642～1718）将梅文鼎的《历学疑问》呈送给他看时，他马上说，“朕留心历算多年，此事朕能决其是非。”韩琦博士在《君主和布衣之间——李光地在康熙时代的活动及其对科学的影响》一文中，除举此例外，还有很多的叙述，这里只再转述李光地本人受捉弄的一例，以见康熙之为人。 　　1689年二月康熙到南京后，先派侍卫赵昌向天主堂远西学士法国人洪若翰（Jeande Fotaney，1643～1710）、 意大利 人毕嘉（G.Gabiani，1623～1694）询问“南极老人星，江宁(南京)可能见否？出广东地平几度？江宁几度？”毕、洪等一一计算，又观看天象，验老人星出地平度数，详察明白，呈文送上。康熙得知详情以后，在一班大臣的前护后拥下登上南京观象台，李光地也得以随侍。 　　据李光地自己回忆：“既登，余与京江（即张玉书）相攀步上，气喘欲绝。上颜色赤红，怒气问余：‘你认得星？’余奏曰：‘不晓得，不过书本上的历法抄袭几句，也不知到深处，至星象全不认得。’上指参星问云：‘这是什么星？’ 答以参星。上云：‘你说不认得，如何又认得参星？’奏云：‘经星能有几个，人人都晓得。至于天上星极多，别的实在不认得。’上又曰，‘那是老人星？’余说：‘据书本上说，老人星见，天下太平。’上云：‘甚么相干，都是胡说。老人星在南，北京自然看不见，到这里自然看得见；若再到你们闽广，连南极星也看见，老人星那一日不在天上，如何说见则太平？’上问淡人（高士奇）：‘李某学问如何？’曰：‘不相与，不知。’” 　　李光地本来是想讨好康熙，结果适得其反，遭到了康熙的责备。这年五月康熙回到北京以后，就将他降级使用，对他是个很大的打击，所以李光地记得这么详细。但从上述对话中，康熙说福建、广东一带连南极星也能看见，又反映出他的天文知识不够深入。事实上，在福建、广东一带，南极星是看不见的。南京观象台上的这场天文对话，完全是个预谋，由此就可以看出他学习天文的目的是什么了，并不是发展科学，而是一种“利用”，用来焙耀自己，批评别人，梁启超的论断是对的。 4 康熙科学政策的失误 　　梁启超批评康熙“失策”，这绝不是苛求于前人，而是正确的历史结论。不要说与他同时代的法王路易十四（1661年亲政，1715年去世）和俄国彼得大帝（1689年亲政，725年去世）相比，康熙在科学方面所采取的政策措施，远远落后。就是与100年前的徐光启（1562～1633年）相比，也是落后的。徐光启在主持改历的时候，提出了一套发展天文学的方法，他说：“欲明天事，只有深伦理，明著数，精择人，审造器，随时测验，追合于天而已。……除此之外，无他道焉。” 　　《崇祯历书·恒星历指·叙目》这套方法，也可以说是政策。1996年我在北京一次天文学会议上讲出这段话，把其中我加了着重点的20个字，命名为20字方针，大家听了以后，都对徐光启感到钦佩，有人甚至提出要把这20个字刻到我们国家正在制造的大望远镜“LAMOST”（大天区面积多目标光纤光谱望远镜）上。拿这段话来检查康熙的所作所为，那他就相差太远了。 4.1 用人问题 　　徐光启临终前把李天经由山东请到北京负责历局工作，可谓“知人善用”。康熙即位时年仅8岁，就碰上了杨光先状告汤若望。这场学术问题、政治问题、宗教问题纠缠在一起的斗争，最后以杨光先失败告终。康熙于1669年4月1日任命 比利时 人南怀仁（Ferdinand Verbiest，1623～1688）为钦天监监副，南怀仁敬谢不就，改为治理历法，待遇同监副，是业务上的最高负责人，监正为满族官员。这一格局一直维持到1826年 葡萄牙 人高守谦（Vervissimo Monteiroda Serra）因病回国，钦天监才不用欧洲传教士主事。不可否认，这些人也都或多或少地做过一些有益的事，但是他们毕竟不是专业的天文学家。有专业背景的神职人员和有宗教信仰的职业科学家还是有区别的。前者以传教为目的，科学是一种工具，是他们的敲门砖。当他们的仪器制造、历法计算能满足皇宫的需要时，也就无需再向前探索了。 　　康熙聘请南怀仁与法王路易十四聘请意大利天文学家卡西尼（G.D.Cassini，1625～1712），在效果上是不一样的。难道在150多年中，中国自己就找不到一位天文台长?就在康熙初年，中国就有两位天文学家，号称“南王北薛”。王是江苏人王锡阐（1628～1682年），北是山东人薛凤祚（1600～1680年），他们精通数学、天文，学贯中西。尤其是王锡阐，在 美国 吉利斯皮（G.G.Gillispe）主编的《科学家传记辞典》中，还请席文（N.Sivin）先生为他写了一篇长达10页的传记。而在这部书中，中国科学家被列传的仅有9人。对于近在身边，年仅40多岁的这位杰出青年科学家，康熙根本不予理睬，这怎么能算是尊重人才。如果说，由于政治立场的不同，王锡阐不能用，为什么薛风祚也不能用。 　　事实上，康熙对汉人一直不放心，后来对梅文鼎也只是表面上礼遇而已。1713年创办蒙养斋，李光地虽然起了很大作用，但实际上的决策权仍由宫廷掌握，康熙的三儿子胤祉是全权代表。 4.2 培养人才和集体研究问题 　　康熙在位期间，1662年伦敦成立了皇家学会，1666年法国成立了皇家科学院，1700年柏林成立了科学院，院长莱布尼兹。对于欧洲发生的这一系列学术建制，康熙并非一无所知。据韩绮研究，白晋和傅圣泽都向康熙介绍过法国的“格物穷理院”(即法国科学院)和“天文学宫”（即建于1667年的巴黎天文台），蒙养斋的建立和全国大地测量工作的进行，即与此有关。但蒙养斋后来成了一个单纯编书的机构，《律历渊源》100卷编成以后，也就结束，研究工作很少。由全国大地测量所完成的《皇舆全览图》（1718年）是一项重大成果，但秘在内府之中不让人看；对于测绘方法也没有记载，以至到乾隆时代，再进行测绘工作时（1756～1759年），仍然不得不请耶酥会士做指导。 　　康熙年间所进行的大地测量工作，实际上是法国皇家科学院科研计划的一部分，康熙不自觉地做了此工作的组织者。当《皇奥全览图》在中国还在严格保密的时候，巴黎已于1735年出版，广为流传。詹嘉玲（C．Jami）正确地指出：“严格地来讲，几乎不能使用‘科学交流’一词。耶鲜会士的资料称，康熙曾1693年派遣白晋出使欧洲，其使命是为中国带回其他学者，并试图将此行作为外交使团。但事实上，康熙从未制定过专门对法国的科学交流政策。将这种形式描述成两国之间的一种学术交流，仅仅是由法国耶蛛会士造成的。” 　　康熙时代对欧洲交流的唯一渠道就是耶酥会土。第一位走向世界的中国人樊守义，到欧洲旅游28年（1682～1709年），精通拉丁语和意大利语，回国后，康熙只是在避暑山庄召见一次，并不任用。康熙身为一国之君，不学外语，当然可以，但有这么多的传教土在中国，办个外语学校，让八旗子弟学学外语，这是易如反掌的事，都没有做，更不要说组织中国学者翻译外国科技书籍了。这真是送上门来的大好机遇，却给错过去了。 4.3 制造仪器和观测问题 　　“工欲善其事，必先利其器”，在徐光启主持编译的《崇祯历书》中有《测量全义》(1631年)10卷，第10卷为《仪器图说》。“仪器”这个词汇在此卷中首次出现。这表明科学仪器的制造和研究，被有意识地提到日程上来了。在天文仪器发展史上，望远镜的出现是一个飞跃。1609年伽利略用望远镜观测天象以后，消息很快传到了中国。1618年邓玉函（Johann Schrek，1576～1630）已把小型望远镜带到中国。 　　1618年汤若望与李祖白合译《远镜说》，对伽利略的发现和发明做了介绍。1629年徐光启建议制造望远镜来观测行星和该年9月9日的日食，这和伽利略首次用望远镜观天只相差20年。可是过了40年以后，1669年康熙命令南怀仁做天文仪器的时候，望远镜反而不做了。并不是南怀仁不知道望远镜，他在《灵台仪象志》卷二中写着“玻璃望远镜、显微镜”，但就是没有做。这过错要由康熙来承担。 　　1730年8月17日巴多明从北京写给法国科学院院长道尔都·德·梅郎（Dortous de Mairan）的倍中说：“皇宫里有许多望远镜和钟表都出自欧洲最能干的工匠之手。康熙皇帝比任何人都清楚望远镜和钟表对于精确地观察天象是必不可少的，但是他没有下令他的天文学家们去使用这些器具”。观象台的天文学在皇家的控制下，并不想进行新的发现，只要做些方位天文学的观测，满足历法工作需要就行了，而南怀仁的六架大型仪器足够矣。更糟的是，南怀仁的这些仪器制成以后，并没有拿来进行观测，潘鼐先生发现，《灵台仪象志》星表中的黄经，是利用《崇祯历书》上的数据加上累积岁差归算而得，并非实测，黄纬则完全一样；赤经、赤纬大致是从黄经、黄纬归算而得，也非实测。不仅如此，整个清代所编的星表都是依据前人或欧洲的星表，加上岁差归算到所用历元，只有少数数据是出自观象台的实测。徐光启要求的“审造器，随时测验，迫合于天”，早已抛到九霄云外了。 　　更令人遗憾的是，清代统治者把精巧的仪器视为皇家礼器，应该留在宫中供皇帝本人使用，观象台的仪器比御用仪器少得多。据李迪、白尚恕调查，收藏在故宫中的科学仪器近千件，望远镜就有一二百架，多为康熙、乾隆时物。这么多的科学仪器，收藏在深官秘院中，不让发挥作用，该当何罪！ 4.4 理论问题 　　徐光启的20字方针，头6个字是“深伦理，明著数”，这里的“伦理”并不是现在的伦理学，而是理论。中国传统科学的一个弱点就是系统性、理论性不强，《康熙几暇格物编》就是如此。在天文学方面，康熙所关心的问题都是一些普通常识问题，对于从欧洲传进来一些理论问题，不管是托勒密体系、第谷体系还是哥白尼体系，他都未予以重视、进行研究。《数理精蕴》53卷，分上下两编，上编《立纲明体》，下编《分条致用》，似乎系统性、理论性很强。但在上编“数理本原”部分，回溯于河图洛书，正宗归于《周髀算经》，其次才是《几何原本》，而这里的《几何原本》又非利玛窦、徐光启的译本，而是传教士给康熙的进讲本。欧几里得几何在这里被大卸八块，本来的公理演绎体系已消失得无影无踪，这就是康熙对待数学和理论的态度。 4.5 “西学中源”问题 　　西学中源说并非康熙首创，但康熙的提倡却起了很大的推波助澜作用。1704年11月21日，他在听政时发表《三角形推算法论》（全文约600余字），文中说：“论者以古法、今法（西法）之不同，深不知历原出自中国，传及于极西，西人守之不失，测量不已，岁岁增修，所以得其差分之疏密，非有他求也。” 　　1711年他与直隶巡抚赵宏讨论数学问题时又说；“夫算法之理，皆出自《易经》，即西洋算法亦善，原系中国算法，被称为阿尔朱巴尔。阿尔朱巴尔者，传自东方之谓也。” 　　康熙最重要的一着是，1705年5月11日召见梅文鼎（1633～1721年），面谈三天，亲授机宜，并赐“绩学参微”四个大字。梅文鼎受宠若惊，感恩戴德，回去后三番五次地说：“御制《三角形论》言西学实源中法，大哉王言！撰著家皆所未及。”（《绩学堂诗钞》卷四）“伏读御制《三角形论》，谓古人历法流传西土，彼土之人习而加精焉。大语煌煌，可息诸家聚讼。”（《绩学堂诗钞》卷四）“伏读圣制《三角形论》，谓众角辏心以算弧度，必古算所有，而流传西土。此反失传，彼则能守之不失又踵事加详。至哉圣人之言，可以为治历之金科玉律矣。”（《历学疑问补》卷一） 　　《历学疑问补》是梅文鼎论证西学中源说的代表作，随着这一著作收集在《梅氏历算全书》中于雍正元年（1723年）的正式出版，这一学说遂遍传宇内，广为人知。同年，御制《数理精蕴》也正式出版，其中《周髀算经解》又说：“汤若望、南怀仁、安多（A.Thomas）、闵明我（C－FGrimaldi）相继治理历法，问明算学，而度数之理渐加详备。然询其所自，皆云本中土流传。” 西学中源说既有“圣祖仁皇帝”提倡于上，又有“国朝历算第一名家”梅文鼎论证于下，又得到西洋传教士的一致认同，这就成了乾嘉时期的思想主流。 　　回归“六经”，本来是明末遗民反思亡国之痛，和清初统治者寻找统治方法，两拨儿人殊途同归；有了西学中源说，就更增加了一层涵义：“六经”等古书中不但有“修身、齐家、治国平天下”的办法，也有先进的科学技术。要发展科学，不用到自然界去探索，不要向西方学习，研究古书就行了。阮元编《畴人传》有此目的，戴震作《考工记图注》、陈懋龄编《经书算学天文考》，等等，是沿着这条道路走的。 　　正当我们的先辈们深信西学中源说，把回归“六经”作为自己奋斗目标的时候，西方的科学技术却迈开了前所未有的步伐。直到英国发生了工业革命（1770～1830年）以后，用坚船利炮打开了我们的大门的时候，才恍然大悟，发现我们自己大大落后了。 　　综上所述，似乎可以得出这样的结论：按照明末发展的趋势，中国传统科学已经复苏，并有可能转变成为近代科学。由于清军入关，残酷的战争中断了这一进程。到了康熙时期，全国已基本上统一，经济也得到很大发展，而且有懂科学的传教士在身旁帮忙，国内、国外的环境都不错，是送上门来的一个机遇，使中国有可能在科学上与欧洲近似于“同步起跑”，然而由于政策失误，他把这个机会失去了。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1999年10月12日 江菲：康熙与路易十四的科学国策 谁也不会想到，两位禀赋各异的国王不约而同地领会了培根的这句话：“知识就是力量。”当然，他们谁也没有读过它。但在这种精神的引领下，他们在相隔甚远的两个国家，缔造了各自的关于“知识”的盛世。这两位国王，一个是法兰西国王路易十四；另一个是清朝皇帝康熙。 300多年后，一场关于这两位君王在位期间的科学国策的演讲在北京故宫报告厅举行。“要知道，在路易十四时代，人们还相信：地球是宇宙的中心。”这场演讲的主讲人，法国国家科学研究中心的CatherineJami女士说，“但路易十四竟然把自己比做太阳，这真是非常有意思的事。” 两个国王 路易十四与康熙有着相似的生活经历。他们都生活在17、18世纪，都是幼年继位，都是在位长达半个多世纪，都是野心勃勃、精力充沛，有着强烈地了解世界的愿望。 当然，他们也有不同。对于研究这段历史的Jami来说，两者最大的差别在于：“康熙本人对科学充满了兴趣，而路易十四则热衷于跳他的芭蕾。” 是一封信把他们两人联系到了一起，作者即康熙的大臣南怀仁（F．Verbiest）。南怀仁是比利时耶稣会士，主要教授康熙欧几里得几何学。1678年，他发表告欧洲耶稣会士书，希望欧洲派遣更多的耶稣会士来华。 为了回应南怀仁的号召，1688年，路易十四派遣了四位耶稣会士远渡重洋，赐名为：“国王数学家”。这几个人很快被康熙所接受。他们很快学会了汉语、满语，并起了中国名字：洪若翰、白晋、张诚…… 康熙无疑是个少有的聪明皇帝，但喜欢科学，却不是因为聪明。对于一个国家来说，有没有一个权威而统一的历法，关乎社稷存亡。于是，他专注于天文历法十余载。研究历法，要从数学始，南怀仁就这样成为他的第一位数学老师。接下来，便是白晋和张诚。 老师们惊讶于康熙的勤奋好学。白晋在1691年的一篇日记里，这样写道：“21日。皇帝回宫了。他在算学桌上做了几道算术，然后便到院子里去用半圆测量一建筑的高度，并让我们去帮他。陛下亲自摆放了仪器，进行观测，然后用他的中国办法（注：算盘）计算，速度快得惊人。” 传教士们的惊讶或许更来自对比。“路易十四根本没有兴趣参与任何科学活动。”Jami说。一次，他的科学家为全国测绘地图，结果比原来以为的小，路易十四很生气地说：“我的科学家比我的敌人让我失去了更多领土。” 有意思的是，完全不热爱科学的路易十四，早在此前的1666年，却以国王的意志支持了科学。他接受大臣的建议，成立了法兰西科学院。其成员享受国王的津贴，研究活动受到资助。每周，他们都在皇家图书馆的一个房间里聚会。 1713年，康熙发布圣谕，在蒙养斋设立“算学馆”，翻译西方历算著作，编写《律历渊源》等书籍，被西方人同样称为“皇家科学院”。 两种文化 一个显而易见的疑问：为什么康熙时代的科学热潮没能延续下来，而路易十四却做到了？ “我想，这是因为在中国和欧洲文化中，科学的地位不同。”Jami说，“在17、18世纪的欧洲，科学工作者渐渐有了自己的地位；而在那时的中国文化里，只有你懂四书五经，才是个真正有学问的人。”法兰西科学院致力于数学、天文学、物理学、化学、生物学等学科的研究。当时知名的欧洲学者霍布斯、卡西尼、惠更斯等，都受其吸引并加入。科学院成员可以自行决定自己的研究内容。他们还组织了几次海外考察。 不断来华的传教士在朝廷受到重用，是件让大部分中国人心里不舒服的事。但由于中国的士大夫几乎没有受过科学教育，很难在这一领域与他们一拼伯仲。在这种情况下，“西学中源”的说法渐渐盛行。甚至有记载说，康熙自己就这样说过：“算法之理，皆出于《易经》，即西洋算法亦善，原系中国算法……” 清廷也命令地方派送精通历算之人到京师考试，选出优秀者编写《律历渊源》等讲述西学的书籍。为了塑造“自立”形象，避免使人感觉所编写的书中一切皆取自外国，算学馆的大臣们亲赴各地去观测，并将这些结果记录在书中。 Jami这样总结两家科学院的区别：“一个是为了取得新的发现，一个是为了整合旧的知识。”这也决定了两个机构的命运。《律历渊源》编纂完成后，算学馆完成了使命而终结。法兰西科学院却一直延续下来。 分道扬镳 “毫无疑问，推广科学的目的是为了统治。”在Jami看来，两个国家毫无差别。路易十四期望科学家们为他建造漂亮的宫殿、美妙的喷泉以显示他的权威，康熙希望通过科学计算获得更准确的历法，更好地治理洪水和河道。二者都希望通过科学测绘，获得自己疆域的版图。 但是，康熙晚年时，由于历法之争已不存在，公开地讨论天文预兆和历法研究都被禁止——这些内容已和清王朝的合法性有关。而欧洲的科学家们渐渐有了自己的圈子。他们无须经过国王的考试求得工作，也不必谁来告诉他们应该学些什么。随着研究的深入和细化，科学渐渐成了不那么大众的领域。 很多人以为，只是到了晚清，中国才渐渐落后。事实上，在那些早期的传教士信件中，中国已是一个“抱残守缺，墨守成规，只顾私利”，“不止一次为了黄历作战”的国家。而那时的欧洲，正准备进入牛顿时代。法兰西科学院成立之时，佛罗伦萨西芒托学院、英国皇家学会、柏林学院也先后成立。“他们有独立的刊物，科学家可以自由地发表自己的研究成果和观点，而不用害怕受到惩罚。” 康熙一生勤俭，路易十四则奢靡无度；康熙以大禹为自己的治国偶像，以孔子为自己的道德楷模，路易十四则期望像亚历山大那样，成为统治欧洲的霸主。但在科学这样一个决定国家未来的领域内，似乎前者远没有后者那样有功于后代。 Jami说，“我们必须要看到，科学发展的确是和文化有密切关系，任何人都无法脱离文化传统来做任何事情。”

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钱三强——折射20世纪中国科技发展历程的另一人

热度 1 sciencepress 2014-5-6 09:18

2013年10月份，在钱三强先生诞辰100年之际科学出版社推出了又葛能全先生编写的《 钱三强年谱长编 》。年谱遵循谱主钱三强“还我原来面貌”的冀望为宗旨，以翔实、可信和多视角的材料，纪录他的毕生历程，特别是作为一位原子核实验物理学家开始成长直到取得成就的沧桑岁月。本年谱分为谱前、正谱和谱后，展现了钱三强完整的人生轨迹，他出生于典型的中国传统文化世家，启蒙于“五四”新文化教育，执着追求科学强国的原子梦。由于处在特殊的年代，面临特殊的内外环境，担当起特殊角色，以及本人的鲜明个性，加以所触及事众面广、头绪纷繁等这些因素，钱三强的一生，真可谓丰富多彩，可歌可泣。年谱记录下的，是那个年代的一个钱三强，是钱三强所经历的那样一个年代。 最近看到《竺可桢全集》全部出齐的报道，忽然想到，从《 钱三强年谱长编 》作为史料的角度来看，钱三强可能是竺可桢之后目前能以个人独特经历折射出20世纪中国科技文化发展历程的另一人。

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对“从古到今的重大发明”中有关我国条目的评注

热度 6 Einstein 2014-4-5 19:00

科学网武夷山研究员在博文中把Wiki“从古到今的重大发明”中有关我国的条目用红色字体进行了标识（见： http://blog.sciencenet.cn/blog-1557-782028.html ），笔者发现wiki这些条目有些值得商榷，不揣冒昧，写出一点评注，与读者分享。武老师已经说明，Wiki该页面中英文并不完全对应，以下评注也是针对中文版而言的，特说明。 1、前4000年，丝绸，中国 按：浙江吴兴钱山漾新石器时代遗址曾出土距今4700年左右的丝带和绢片，似乎是我国最早的丝织品证据。此处说前4000年，即距今6000年？不靠谱。 2、前2000年，钟，中国 这里显然不会指机械钟，应该是指人造的天文钟，即圭表或者观象台一类的。山西陶寺古天文台遗址距今4000年左右。这两者的时间是吻合的。下图为陶寺天文台遗址复原后的日出图（实景）。 3、公元前6世纪，投石机，中国 《汉书》曾记载春秋时期《范蠡兵法》提到的抛石机，年代大致吻合。 4、公元前6世纪，弩，中国 我国出土了多部战国时期的弩机，笔者未见到有早于公元前5世纪弩的出土证据，因此此条年代略早。下图是笔者在2012年北京科技馆中国古代机械展中拍摄到的三国魏（公元241年）的弩机，示意图取自网络。 5、公元前5世纪，指南针，中国 指战国时的司南。 6、公元前1300年，汉字，中国 指商代的甲骨文，早期甲骨文在武丁时期，年代吻合。 7、1世纪，方向舵 广州出土的东汉陶船（模型）是世界上最早使用船尾舵的实物证据，见笔者上一博客视频。 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=451927do=blogid=781159 8、105年，纸，蔡伦 科技史界已经重新定位了蔡伦，是我国造纸技术史上的重大革新者。因为考古出土了西汉或者东汉时期早于蔡伦时代的纸。 9、132年，地动仪，张衡 地动仪，近些年争议比较大，早年王振铎先生复原的模型在历史教科书上广为流传。应该是一种验证地震的仪器，具体原理，学界众说纷纭，目前未有一致意见。 10、3世纪，独轮手推车，诸葛亮 这里一定指的是诸葛亮发明的木牛流马——学界对此也是众说纷纭，但倾向认为是独轮车。不过，独轮车在汉代画像石中已经出现，与诸葛亮没什么关系。下图是四川成都新都出土的东汉画像砖上的独轮车（左上角）。 11、4世纪，马镫，中国 我国最早的马镫形象资料见长沙出土的一具陶马左侧鞍下马镫（单侧），年代为公元302年有学者认为单侧形似“马镫”者并不是马镫；双马镫最早见于南京出土的一具陶马两侧，公元322年。下图为长沙出土的西晋青瓷骑俑，可见到单侧马镫。 12、9世纪，黑火药，中国 笔者引用潘吉星先生的说法：“8-9世纪的唐代有了原始火药的记载，10世纪前半叶唐、五代之际是军用火药的实验研制时期，而10世纪后半叶的五代、北宋之际，火药已处于实用阶段。” 13、10世纪，火药筒式火箭，中国 10世纪我国的火箭，一般是指把火药包捆缚在箭上的火器。火药筒式火箭，似乎是指火铳/火枪一类的火器，是12世纪上半页的产物。详细可参考潘吉星《中国古代四发明：源流、外传及世界影响》 14、（第1个千年）木版印刷，中国 可参考张秀民著，韩琦修订《中国印刷史》，2006年版。 15、手纺车，中国或印度 李强、李斌、杨小明等曾发表《中国古代手摇纺车的历史变迁——基于刘仙洲先生手摇纺车图的考证》，笔者在此基础上重新考证，认为：中国五代时已经出现手摇曲柄纺车，南宋时已经出现绳网辋轮式手摇纺车，至此中国古代手摇纺车的类型基本完善。可参考《再探中国古代手摇纺车的历史变迁》（《丝绸》，2012年第8期）下图为莫高窟（第6窟）五代时期的立式纺车图。 16、1041年，活字印刷术，毕昇 严格说是北宋庆历年间（1041-1048）。《梦溪笔谈》载。 17、1128年，加农炮，中国 这里应该指的是Yates与李约瑟等发现的大足宋代石刻中的火铳（形象），潘吉星先生认为命名为铳炮（金属火铳）是合适的。是否可以称为加农炮，笔者持质疑态度。 18、13世纪，砂纸，中国 笔者未发现此方面资料，暂存疑。 19、1498年，牙刷，中国 1953年，辽宁赤峰大营子村出土了公元959年的墓葬，发现两把象牙柄牙刷，头部各有8个植毛孔，分两排。 可见年代可以提早到公元10世纪。

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“国宝档案”中的中国古代科技史（提供视频下载）

热度 3 Einstein 2014-4-1 17:07

关于国宝档案这个栏目，我就不用介绍了。由于授课的需要，发现该节目一些视频正好可以在中国古代科技史的课上可以用到，因此笔者从央视网下载后上传到这里分享。 国宝档案曾制作过“古代科技”专辑，一共8个节目，仅仅希望欣赏读者的可以直接在央视在线观看，网址是： http://opencla.cntv.cn/20130424/gudaikeji_PLAY10144991 如果有教学需求，或者希望保存的读者，可以从下面下载，笔者在原来8个的基础上，再补充2个，共10个（日后可能再补充）。每个文件大小为80M左右，由于此博客单个文件最大20M，所以只好分隔为5个压缩包。本来可以下载更清晰的，但那个文件会分割太多，于是选取了这种足够教学用的清晰度，与大家分享。 （科学网博客发布要是设置一个保存草稿功能就好了，否则输入的过程出现问题了就前功尽弃了，我下午就遇到几次） 1、元代铜壶滴漏（计时的漏刻，现藏广州博物馆） 古代科技——元代铜壶滴漏.part1.rar 古代科技——元代铜壶滴漏.part2.rar 古代科技——元代铜壶滴漏.part3.rar 古代科技——元代铜壶滴漏.part4.rar 古代科技——元代铜壶滴漏.part5.rar 2、清代七政仪（现藏广州博物馆） 节目介绍的七政仪是晚清邹伯奇制作的。笔者在北京故宫看到过一架铜镀金浑天合七政仪（浑天仪与七政仪制为一体了），供参考。 古代科技——清代七政仪.part1.rar 古代科技——清代七政仪.part2.rar 古代科技——清代七政仪.part3.rar 古代科技——清代七政仪.part4.rar 古代科技——清代七政仪.part5.rar 3、汉代环保灯具（现藏河北省博物馆） 下图乃笔者摄于2008年北京“奇迹天工”展。 古代科技——汉代环保灯具.part1.rar 古代科技——汉代环保灯具.part2.rar 古代科技——汉代环保灯具.part3.rar 古代科技——汉代环保灯具.part4.rar 古代科技——汉代环保灯具.part5.rar 4、日升昌汇票（现藏中国票号博物馆） 古代科技——日升昌汇票.part1.rar 古代科技——日升昌汇票.part2.rar 古代科技——日升昌汇票.part3.rar 古代科技——日升昌汇票.part4.rar 古代科技——日升昌汇票.part5.rar 5、青铜汲酒器（现藏淄博市博物馆） 古代科技——战国青铜汲酒器.part1.rar 古代科技——战国青铜汲酒器.part2.rar 古代科技——战国青铜汲酒器.part3.rar 古代科技——战国青铜汲酒器.part4.rar 古代科技——战国青铜汲酒器.part5.rar 6、青铜冰鉴（现藏国家博物馆） 节目谈到的“冰鉴”，就是笔者在2008年北京“奇迹天工”展看到的“（曾侯乙）铜鉴缶”，从器形上看两者一模一样，当时说是湖北省博物馆藏。有两种可能，一是的确是一件，后国家文物局调拨到了国家博物馆，另一种可能是湖北当时出土了多件这种冰鉴，湖北、北京各有。后一种可能性大，暂存疑。下图是笔者拍摄的湖北省博藏铜鉴缶。 古代科技——战国青铜冰鉴.part1.rar 古代科技——战国青铜冰鉴.part2.rar 古代科技——战国青铜冰鉴.part3.rar 古代科技——战国青铜冰鉴.part4.rar 古代科技——战国青铜冰鉴.part5.rar 7 、针灸铜人（现藏湖北省博物馆） 古代科技——中医针灸铜人.part1.rar 古代科技——中医针灸铜人.part2.rar 古代科技——中医针灸铜人.part3.rar 古代科技——中医针灸铜人.part4.rar 古代科技——中医针灸铜人.part5.rar 8、汉陶船模型（现藏广州博物馆） 此文物笔者在国家博物馆看过，的确是广州出土的，但没有标识为“复制品”（有当时拍的说明牌为证），所以就有疑惑了，到底哪一件是真品？下图是笔者2011年在国博拍摄的。 古代科技——东汉陶船模型.part1.rar 古代科技——东汉陶船模型.part2.rar 古代科技——东汉陶船模型.part3.rar 古代科技——东汉陶船模型.part4.rar 古代科技——东汉陶船模型.part5.rar 9、明简仪（节目用的是北京古观象台的复制品） 补充插图：南京紫金山天文台的明代简仪（明正统年间仿制） 中国古代天文仪器——明简仪.part1.rar 中国古代天文仪器——明简仪.part2.rar 中国古代天文仪器——明简仪.part3.rar 中国古代天文仪器——明简仪.part4.rar 中国古代天文仪器——明简仪.part5.rar 10、南宋蚕织图（现藏黑龙江省博物馆） 笔者在2008年北京奥运会之际在北京科技馆新馆一层的“奇迹天工”展上看过该图真迹。该蚕织图是我国现存《耕织图》系列的最早本（可惜仅存织图，缺耕图），亦称吴皇后本。下图是拍摄该图中的“挽花”场景，图中织布机为古代提花机，或花楼织机。更清晰的图片可参考王红谊的《中国古代耕织图》（红旗出版社）。 南宋《蚕织图》.part1.rar 南宋《蚕织图》.part2.rar 南宋《蚕织图》.part3.rar 南宋《蚕织图》.part4.rar 南宋《蚕织图》.part5.rar

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远去的我国古代科技成就及其反思

热度 6 Einstein 2013-12-14 21:35

按：本文曾分两部分发表于2013年第8期与第9期的《百科知识》，发表时的题目是“远去的中国古代科技成就”（部分文字有改动）。上半部分曾被今年7月7日的《文汇报》转载。 远去的我国古代科技成就及其反思 史晓雷 2012 年下半年，苏州大学董洁林教授在《华尔街日报》连续发表了数篇文章谈到我国古代的科学技术成就，随后文章在新浪微博广泛传播并引起了不小的关注。董洁林主要考察 了中国人对世界科技发展作了多大贡献，她运用她们团队整理的数据库分别就中国在人类历史上的创新与科学成就所占的地位给出了具体结论，分别是 6.1% 与 1% 。笔者没有看到董洁林团队的原始数据，也就是他们遴选出的 1000 项创新发明和 200 项最重要的科学成果是如何产生的，故无法就该结论做些许评判。但我国古代科学技术的典型成就有哪些，它们又具有哪些的特色，笔者认为这些首先应该搞清楚。在此基础上，我们再探讨一下东西方科学技术拉开差距的原因。 （ 1 ）我国古代的科学 一般而言，我国古代科学的四大门类分别是农、医、天、算。先说作为生民之本的农业，尽管我国古代农业著作历代不乏，特别是明清时期卷帙浩繁。但农书中更多的是一些经验性的总结，大量的内容是种田技艺的介绍以及农耕器具的发明与应用——这些显然已经是技术的内容了。我国古代的医学别具特色，就是一直延续到现在并饱受争议。我国中医史学家廖育群曾说过，古代中医与现代中医的区别甚至要超过中医与西医的区别。大概意思是说，中医内部也在不断地吐故纳新或者说发生变化。社会上关于中医是不是科学以及中医废存的问题广受关注。本文不就此展开分析，只要知道中医在目前是一个非常另类的学科，总是在面对西医（现代医学）不断调适着自己独特的“身份”。 要说能代表我国古代科学成就的，还得说是天文和数学，也就是前文提到的天、算。天、算这两门学科，在我国古代联系得很紧密，因为对日月五星运行规律的认识以及日月食的推算，自然离不开数学上的计算。举一个例子，汉代已形成的谈天三家，也就是当时已形成的对宇宙的三种认识，分别是盖天说、浑天说与宣夜说。除了宣夜说有点玄奥抽象外，盖天说与浑天说均是由数学模型予以支撑的，尽管两者建构了不同的宇宙模型，但是有一条是共同坚守的，就是“日影千里差一寸”，也即八尺之表的日影在子午线方向上千里会差一寸。而“日影千里差一寸”最早源自《周髀算经》，该书既是一部数学著作，也是一部天文学著作。需要说明的是，千里差一寸的论证是错误的，一直到了唐代一行和尚通过实测才使它寿终正寝。 我国古代数学的基调是由成书于汉代的《九章算术》确立的。那么《九章算术》的基调是什么呢？就是以服务于实际生产生活的应用问题集：一题一答一术。“题”就是题目，“答”就是答案，“术”就是算法。那么推理、论证的过程呢？不明白，反正是不写。所谓“九章”，就是九大类应用题目，比如“方田”是计算土地面积的问题集，“商功”是计算各种工程（沟渠、仓窖等）的土方、人工等。经常有人把《九章算术》与古希腊欧几里德的《几何原本》 做对比，这两部书的确也代表了东西方不同的思维风格，一个是以“算”为特征的实用化体系，一个是以“证”为特征的演绎逻辑体系。我们也一直缺少“证”的那根筋，直到明末徐光启与来华传教士利玛窦合作翻译《几何原本》（前 6 卷）时，徐光启被该书的体系所服膺，写道“此书未译，则他书俱不可得。” 说到我国古代数学，大都会联想到南朝祖冲之在圆周率上的贡献。不过，祖冲之的《缀术》已经失传，他对圆周率的推算学界倾向认为是站在魏晋时期刘徽“割圆术”的基础上的。当时要计算出密率 355/113 的确是很了不起的成就，要知道那个年代要用算筹去计算开方在内的大数目运算，难度可想而知。笔者前面提到董洁林 2012 年就中国古代科技史写的一系列文章，其中一篇是“《墨经》——中国科学史上的孤独一歌”，另外在他统计的中国古代科学贡献中仅有两项，其中之一就是墨子进行的“小孔成像”实验。但是就笔者看来，墨家学派进行的这项实验以及那句描述“下者之人也高，高者之人也下”并不比刘徽的割圆术更科学、影响更大。笔者认为在我国古代的科学门类中，物理学、化学较天、算而言经验性成分更多，包括北宋沈括在《梦溪笔谈》中的众多记载，基本是经验现象的罗列与陈述，当然不乏一些细致的观察与描述。 接着说数学，唐代中叶到元中叶是我国古代数学发展的黄金时期，特别是宋元时期达到了顶峰。发展到高峰的标志有二，首先是数学著作繁兴，宋代前后不到三百年竟出了 50 本之多；其次是水平高，就是在算法的改进与抽象化程度方面前进了许多。无论是高次方程的近似解法、多元一次方程组的解法、高阶等差级数、同余方程组解法等，都达到了当时世界上的最高水准。 从元中叶到明末，中国古代数学整体江河日下，以至于当时学界竟然连宋元时期的数学著作都读不懂了。到了明末随着传教士的东来，西方的数学知识开始译介、引入；后来又经过第二次西学东渐，到了 20 世纪初我国数学才汇入世界数学发展的洪流。 我国古代天文学的发展，深受古代数学的影响，尽管前文我们谈到了盖天说、浑天说都有数学的模型建构，但是这种模型并不与推算日月五行运行的另一套数值模型（算的模型）相融洽，或者说是各行其事。这样我们也不可能像西方那样从古希腊天体运行的圆周运动中解脱出来发展到开普勒的椭圆轨道等等。至于把地上的事物都搬到天上，形成了独具特色的“三垣二十八宿”体系，更多的是天人对应一类比附的产物，是军国星占体系的一种反映，与科学走得更远了。 （ 2 ）中国古代的技术 谈到我国古代的技术成就，首先想到的会是“四大发明”。这个话题别人谈的太多，耳朵都要生茧了，此处不赘。不过，近些年我国技术史学家华觉明提出了“中国二十四大发明”。他提出的这二十四大发明，除了少量不属于技术的项目外（如汉字、十进制计数法等），大部分的确代表了我国古代技术成就的精华，比如粟作和稻作、以生铁为本的钢铁技术、木结构的营造技艺等。不但如此，他还从原创性、重要性、功效三个方面对此二十四项发明进行了排序。美国学者坦普尔（ Temple ）在英国李约瑟（ Needham ）的《中国科学技术史》的基础上完成了《中国：发明与发现的国度》，该书列举了我国古代对世界产生了重大影响的 100 项发明与发现（发现部分一般是科学成就），其中技术部分占了很大比例。技术的门类太多，涉及范围太广，下文拟就我国农业生产与天文观测方面比较突出的几项技术成就做一概览。 汉代创制的三件农事器具值得一提。其一是耧车，也叫耧或者华北地区称的耩子。耧车是一种北方用的条播器具，能够同时完成开沟和下种程序，后来又再耧车后面拖上覆盖种子的构件，就更方便了。耧车根据“脚”的数目还分为独脚耧、两脚耧与三脚耧，从汉代一直沿用到了现在。其次是翻车，也就是后世称之为“龙骨水车”的灌溉（或排涝）农具。到了元代王祯《农书》提到多种形式的翻车，有脚踏翻车、牛转翻车、水转翻车等。明代《天工开物》另提到一种轻巧的手摇翻车（也叫拔车）。明清苏北沿海地区还出现了风转翻车。翻车是我国古代江南地区应用最广泛的提水、排涝农具，也是世界上最早应用链传动的技术设施。还有一种是风扇车，也叫扇车，是一种清选农具。汉代的扇车有两种，分开式与闭式。闭式的扇车已经接近与后世常见的圆筒装鼓风装置的扇车，能够合理、有效的利用人为产生的风力把粮食籽粒与糠秕分开。 魏晋南北朝时期是我国“奇器”喷涌的时代，比如曹魏时的马钧制造指南车、蜀汉诸葛亮的木牛流马、连弩兵器，后赵解飞与魏猛的计里鼓车及舂车，祖冲之的水碓磨与千里船等。这个时代的奇器有的根据史料的记载或者考古发掘完全可以复原，有的恐怕只能是现代复原者的想象之作了。比如诸葛亮的木牛流马，众说纷纭，至今未有一个统一的说法，估计也不可能会有一个统一的说法了。 唐代诗人徐来军写有一首《调笑令》“翻倒，翻倒，喝得醉来吐掉。转来转去自行，千匝万匝未停。停未？停未？禾苗待我灌醉。”这里描述的就是我国唐代时期出现的一种新式提水器具——筒车。大型的筒车远远望去就像现代的摩天轮，只不过轮的外围悬挂的是竹筒，在流水的冲击下，竹筒在低处兜水，转到高处时倾泄到水槽中，水槽通向田地里进行灌溉。到了宋代筒车得到普遍应用，现在湖南西部、广西北部的溪流边，还能见到筒车的身影。 宋元时期是我国古代技术发展的高峰。北宋曾公亮 1044 年完成的《武经总要》是我国古代军事技术全面、系统的反映；北宋李诫于 1100 年成书的《营造法式》是我国古代木构建筑技术达到纯熟的标志；元代王祯 1313 年写就的《农器图谱》是我国古代农事器具的集大成之作。特别值得一提的是北宋 1092 年由苏颂、韩公廉制成的水运仪象台是我国古代最为复杂的天文仪器。该仪器集浑仪、浑象、圭表、计时与报时为一体，实物高 12 米，宽 7 米，蔚为壮观。这部仪器不像魏晋南北朝那些“奇器”徒有盛名而无法得其传，因为苏颂留下了制造这部仪器的《新仪象法要》，并附有插图 66 幅图，后人根据这本书完全可以进行复原。 2012 年 8 月国际天文联合会大会在北京召开期间，由中科院自然科学史研究所与清华大学等单位复原的模型（原物的 1/3 ）在北京国家会议中心展出，轰动一时。 元代天文仪器上的改进最重要的当属郭守敬设计了简仪。简仪是对浑仪而言，顾名思义，是简化了的浑仪。他改进的方法是把赤道装置与地平装置分开，去掉一些不必要的环，又在刻度上精细化，使得观测精度更加精准。 明末 1637 年宋应星完成的《天工开物》，系统总结了我国农业、手工业方面的技术成就。但是这就像是快下山的夕阳，在回光返照时眷恋了一下中华老大帝国，随后在西方世界轰轰烈烈的工业革命大潮的阴影下，被远远地抛弃了。 按：发表时，以上为上半部分。 （ 3 ）东西方的差距何以拉开 为什么宋元时期如日中天的中国古代科技没能持续多久便落伍于世界？这不得不回到李约瑟提出的那个著名论题：为什么在公元前 1 世纪到公元 15 世纪期间，中国文明在获取自然知识并将其应用于人的实际需要方面要比西方文明有效得多？或者从另一个方面讲，为什么近代科学发生在了欧洲而不是中国？国际、国内学者就此难题发表的文章不计其数，也有人认为李约瑟难题本身就是伪问题，因为历史不能假设。不过，我们从李约瑟绘制的“中西科学发展对比图”上能够得出一些启示。 中西科学发展对比图 从这张对比图上可以看出，我国的科学成就近似以一条平缓的直线沿着时间轴在向前推进。反观西方（主要指欧洲），起点比我国还高，因为古希腊在公元前 300 年左右已经出现了欧几里德的《几何原本》，公元前 3 世纪阿基米德在数学及物理上的不朽贡献，还有公元前 2 世纪希帕恰斯等在天文学上的贡献。随着罗马以武力吞并希腊，西方的科学成就迅速下滑，尽管单就天文学成就而言，在下滑期的托勒密（图表中的陶立米）时代达到了古代最高水准。接下来是通常所言的西方科学跌入低谷的黑暗中世纪，大致从 500 年到 1500 年。从 1500 年到 1600 年，是西方科学“绝地大反击”的时期，标志性的事件当然是 1543 年哥白尼《天体运行论》与维萨留斯《人体的结构》的出版。这是改变了我们整个近代科学革命性的事件，由此拉开了“科学革命”的序幕，到了 1687 年牛顿《自然哲学的数学原理》出版，这场交响乐终于达到了高潮。从图表上看，那时西方已经把我们抛在了后面。关于西方近代科学革命的突飞猛进，许多的科学社会学者做出了各自的解释。 14 世纪源于意大利的文艺复兴，还有 17 世纪英格兰的清教徒革命等等，均可以找到相应并合理的解释。但是中西方探求自然奥秘过程形成的风格迥异的科学方法，应该是造成整个科学发展进程差异的最关键因素。下面不妨略作对比。 西方注重分析，侧重还原论，即力求从纷繁复杂的世界找到纯粹单一的个体或元素。无论是古希腊留基伯与德谟克利特朴素的原子论，还是 19 世纪初期英国道尔顿建立在科学实验基础上的原子论，都是在寻求物质构成的始基。古希腊的水、火、土、气亦是如此，到了后来曾用硫、汞、盐等去解释各种物质，最终发展到科学的元素概念。反观我国，则是注重直觉，侧重整体论，即强调从宏观上笼统地把握事物。比如古代的“元气说”，仅是笼统地讲宇宙“至大无外，至小无内”，但对宇宙的内部结构从不探求，仅仅而且长久地停留在经验直觉层面。中国古代这种直觉经验层面的认识，往往形成的是孤立的个体科学事件。比如早在东汉郑玄在《考工记注》就注意到了弓受力的弹性形变现象，可是到了明末《天工开物》仍然记载了这一现象，没有从经验事实上升到普适理论（胡克定律）。类似的例子还有许多，比如从公元前 240 年到 1910 年，我国对 29 次哈雷彗星的回归均有记载，但是并不知道它们是同一颗彗星。可是英国的哈雷运用牛顿的理论，利用三次该彗星的轨道记录，就发现了哈雷彗星的回归周期，并且成功预言了 1758 年前后哈雷彗星的再次回归。科学理论超出经验事实的威力由此可见一般。从上述分析，我们大致能够领会到后来我国科技落后的原因了吧。 如今，我们已经融入到了世界科学技术发展的洪流之中，部分科学成就令人欣慰、振奋。 2011 年，我国中医研究院屠呦呦教授因其在青蒿素的发现与应用方面的贡献获得了国际医学大奖——拉斯克奖； 2012 年，广东大亚湾中微子实验国际合作组发现了中微子第三种振荡模式，该实验结果入选《科学》杂志评选出的“年度十大科学突破”； 2012 年 8 月，中国科技大学潘建伟教授因其在“量子通信和多光子纠缠操纵方面的先驱性卓越贡献”获得 2012 年度国际量子通信奖。抚古思今，不胜感慨。用 113 年前梁启超在《少年中国说》所喻，一个老朽的中国已经远去，一个崭新的少年中国正在走来。时不远矣！

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[转载]西安第一个工业遗址博物馆（西安大华纱厂遗址）

kexuechuanbo 2013-12-4 09:44

西安第一个工业遗产博物馆开馆迎客 大华纱厂厂主石凤翔的女儿石静宜与蒋介石的儿子蒋纬国成婚 ​ ​ ​ 西安第一个工业遗产博物馆内“纺织女工”的“工作情景”（11月19日摄）。西安最老的现代纺织企业——西安大华纱厂的破败厂房，如今被“改造”为西安第一个工业遗产博物馆，并于日前开馆迎客。大华纱厂是西安最早的现代纺织企业，始建于1935年。受大华纱厂影响，陕西一度成为全国重要的棉纺织工业基地。上世纪80年代，大华纱厂开始亏损，最终在2008年因为经营不善而申请政策性破产。作为陕西省具有代表性的工业遗产，其旧址已入选了第三次全国文物普查“百大新发现”之一。 西安第一个工业遗产博物馆内由纺织机械部件“重构”的“凤凰涅槃”图（11月19日摄）。西安最老的现代纺织企业——西安大华纱厂的破败厂房，如今被“改造”为西安第一个工业遗产博物馆，并于日前开馆迎客。大华纱厂是西安最早的现代纺织企业，始建于1935年。受大华纱厂影响，陕西一度成为全国重要的棉纺织工业基地。上世纪80年代，大华纱厂开始亏损，最终在2008年因为经营不善而申请政策性破产。作为陕西省具有代表性的工业遗产，其旧址已入选了第三次全国文物普查“百大新发现”之一。 西安第一个工业遗产博物馆内展出大华纱厂历史上“先进工作者”的“群像”（11月19日摄）。西安最老的现代纺织企业——西安大华纱厂的破败厂房，如今被“改造”为西安第一个工业遗产博物馆，并于日前开馆迎客。大华纱厂是西安最早的现代纺织企业，始建于1935年。受大华纱厂影响，陕西一度成为全国重要的棉纺织工业基地。上世纪80年代，大华纱厂开始亏损，最终在2008年因为经营不善而申请政策性破产。作为陕西省具有代表性的工业遗产，其旧址已入选了第三次全国文物普查“百大新发现”之一。 一位老职工在西安第一个工业遗产博物馆内参观（11月19日摄）。西安最老的现代纺织企业——西安大华纱厂的破败厂房，如今被“改造”为西安第一个工业遗产博物馆，并于日前开馆迎客。大华纱厂是西安最早的现代纺织企业，始建于1935年。受大华纱厂影响，陕西一度成为全国重要的棉纺织工业基地。上世纪80年代，大华纱厂开始亏损，最终在2008年因为经营不善而申请政策性破产。作为陕西省具有代表性的工业遗产，其旧址已入选了第三次全国文物普查“百大新发现”之一。 (新华社记者 冯国 摄) 来源： 新华社　 　 　　 　　 　　

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由上海市科学学研究所的一则新闻说起

热度 2 techne 2013-5-17 12:24

　　笔者最近已经脱离了上海市科学学研究所这家单位，成为自由人。无论如何，笔者仍然保留着很多记忆。在这家单位工作这么多年，发生的很多事情，我相信都是发人深省的。 　　近日偶然访问该所去年新打造的网页，第一是发现这家单位主页的点击量，居然还赶不上我的个人博客，实在是和上海的地位不太相称。第二是读到了一些今年发布的新闻，感觉这家单位的舆论宣传，还是有点问题的。 　　今年3月14日，上海市科学学研究所发布了一则关于该所李辉博士获“青年科学家奖”的获奖新闻。我把全文内容附在了文章的最后。初读起来，给人的感觉似乎是上海市科学学研究所是一家水平很高档次很高的研究所，该所的工作人员，居然可以获得国际科学史学会颁发的“青年科学家奖”。外人看到这则新闻，肯定是不知道具体是怎么回事的。但因为我在这家单位工作了很多年，非常了解这家单位的情况。所以我觉得自己还是有义务把相关的事情说清楚，省得一些公众读者受到不真实的误导。 　　首先，李辉已经毕业有两年了，他是上海交通大学科学史系系主任江晓原教授带的博士生。江晓原教授的声望是相当高的，很多人都清楚，我就不多评论了。李辉也算是名师出高徒，博士论文得了奖，这当然是一件值得庆祝的喜事。但问题是，这个奖似乎和上海市科学学研究所没关系。如果说机构的贡献归属，它当然应该属于上海交大科学史系，有导师的功劳，应该是属于李辉的导师江晓原。而上海市科学学研究所，突然把这个东西挂在自己网页上，给人的感觉好象是：这个奖项是和上海市科学学研究所密切相关的。 　　还有个问题在哪里呢，上海市科学学研究所这家单位，目前从事的工作内容，主要类似于为政府服务的秘书工作。尽管它的名字叫“科学学研究所”，但其进行的科研项目大都和科学学无关，更是几乎和科学史研究没有任何直接关系。科学史的研究项目，也得不到任何支持。在这种情况下，把科学史奖项贴在研究所主页上，完全是在误导读者——按照该所所长刘伟在去年下半年针对我的考核评语，这几乎是个“和该所研究方向完全不符”的奖项。不支持理论研究，但在摘桃子的时候，却热衷于摘科学史的桃子。而且，这个桃子还是别人播种收获的。 　　李辉博士目前的工作职位，是在《世界科学》编辑部当编辑，他也并不是科研人员。《世界科学》编辑部主要是编译、采编的工作，有少量的科技政策文章发表，科学史的文章少之又少，主要是科普和科技的时讯。挂在编辑部的另一块工作内容，是由张瑞山老师负责的上海《科技志》工作，这一块，也和科学史完全不同。《科技志》主要是完全历史记录式的，记载上海近年发生的一些科技方面的主要贡献，说的直白点，是往脸上贴金，为政府增光添彩的工作。 　　因此，从头到尾看下来——这个就有点像什么呢，贝克汉姆从皇马跳槽到了宇宙队，结果宇宙队就附庸风雅地在该俱乐部主页上贴出了“我俱乐部贝克汉姆获得了西甲冠军，并同时获得世界足球先生提名”。这样的效果，真正是令人啼笑皆非。毕竟，一家俱乐部发布新闻，是要承担责任的，要诚信，这是最基本的底线——而且这还不够，还得合理适度，得时刻注意自己的社会形象。在西方那样的法治社会，稍有猫腻立刻就会毁掉自己形象。但是在中国，即使如三鹿奶粉厂，也还是照样能得国家金奖。 　　而且，我本人长期在这家单位工作，也有过多次切身感受。我自己也选过科学史方面的题目，结果根本得不到任何支持。两年前，我曾经在所内会议上提了个“日本明治维新时期的科技发展对上海的启示”的题目。结果除了在答辩时，张仁开助理研究员提了两个问题，有过互动交流，此外根本得不到任何响应。到最后，《世界科学》的刘燕影编辑代表所长刘伟给了我反馈意见：“所长认为，你应该在标题里去掉日本明治维新时期，只谈上海的科技发展。” 　　听到这样的话，我几乎当场晕死——记得当时似乎是发作了一次。能提出这样的雷人要求，可见有些人对科研的理解，真正是超凡脱俗。但我们也都没有办法，因为我们中国的领导干部，总是可以得到上级党委的大力支持。 http://www.siss.sh.cn/news.aspx?newsid=172 　　我所李辉博士获得第三届国际科技史学会“青年科学史家奖” 　　2013-3-14 9:50:58 　　近日，我所助理研究员李辉博士接到“国际科学史与科学哲学联合会/科学技术史分会”第三届“青年科学史家奖”评审委员会的通知，鉴于其在上海交通大学科学史系完成的优秀博士论文《汉译佛经中的宿曜术研究》，评奖委员会决定授予其“第三届国际科技史学会青年科学史家奖（2013 DHST Young Scholars Prize）”之“提名奖”（Honorable Mentions），并邀请其参加颁奖仪式。 　　国际科学技术史“青年学者奖”每四年评审一次。申请资格为过去四年中全球各地获得科技史相关博士学位的博士论文。本次评审委员会由国际科学技术史学会主席主持，由13名国际知名科技史家组成。通过网络会议的形式，经过3个月的长时间评议，委员会最终评选出5名“优胜奖”和5名“提名奖”。颁奖仪式将于今年7月在英国曼切斯特举行的第24届国际科学技术史大会上进行。 　　李辉的论文研究内容是从印度传入中国（进而扩散至日本、朝鲜）的天文、历法、术数、佛教、画像中，挖掘出了一种依据月亮、行星运行规律和星宿体系结构的术数体系：“宿曜术”，并对其进行了全面复原。该论文还深入探讨了这一科学与文化糅合的体系，如何从印度传入中国、深入民间并流行于世。

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另类科普：《楚汉传奇》创新的中国科技史

热度 16 王铮 2013-2-7 09:00

被《楚汉传奇》创新了的中国科技史 《楚汉传奇》虽然是艺术性、历史性颇好的电视连续剧，但是它的科技纰漏实在太多。请听我一一道来。 1 火药 《楚汉传奇》普遍使用火药攻城。实际上楚汉之际火药还没有发明。我国是最早发明火药的国家。火药起源于炼丹术，炼丹术中很重要的一种方法就是“火法炼丹”。它直接与火药的发明有关系。晋代葛洪在“抱朴子”中对火法有所记载，火法大致包括：煅（长时间高温加热）、炼（干燥物质的加热）、灸（局部烘烤）、熔（熔化）、抽（蒸馏）、飞（又叫升，就是升华）、优（加热使物质变性）。这些方法都是最基本的化学方法，为火药的发明创造了条件。可以认为唐代的炼丹者已经掌握了制造火药，就是硫、硝、碳三种物质可以构成一种极易燃烧的药，这种药被称为“着火的药”，即火药。。公元 808 年，唐朝炼丹家清虚子撰写了《太上圣祖金丹秘诀》，其中的“伏火矾法”是世界上关于火药的最早文字记载。 大约在 10 世纪初的唐代末年，火药开始在战争中使用。宋代，火药在军事上更得到了广泛使用，北宋为了抵抗辽、西夏和金的野蛮进攻 , 开始重视火药和火药武器的生产和使用。公元 1000 年 ( 宋真宗咸平三年 ) 和 1002 年 ( 咸平五年 ), 神卫水军队长唐福和冀州团练使石普，曾先后分别在皇宫里作了火箭 , 火球等新式火药武器 , 受到真宗的嘉奖 . 从此 , 火药成为宋军必备装备，后来北宋政府在首都汴梁建立了火药作坊，是专门制造火药和火器的官营手工业作坊。 在与宋的作战过程中 金人和蒙古人也相继学会了火器的使用和制作 这对蒙古铁骑几乎打下整个欧亚有着巨大贡献。火药也被引入了欧洲。 2 马镫 在《楚汉传奇》 79 集中，一个战士从马镫上掉下来，项羽救了他。其实楚汉之际是没有马镫的。马镫被西方文化研究界称为“中国靴子”，考古发现表明：中国东北方的草原地区，约在公元 3 世纪中叶到 4 世纪初的十六国时期，最早的马镫实物，发现于公元 3 世纪中叶到 4 世纪初的中国东北的鲜卑人活动的区域，出土地点在辽宁省西部与内蒙古赤峰相接的北票县。于 1977 年出土于呼和浩特大学路一座北魏中期的墓葬中发现北魏陶马俑，在马俑腹部绘有一对马镫，这是人类使用马镫于战争的实物见证。　 马镫是人类历史上一项具有划时代意义的发明。正如英国科技史学家怀特指出的：“很少有发明像马镫那样简单，而又很少有发明具有如此重大的历史意义。马镫把畜力应用在短兵相接之中，让骑兵与马结为一体”。而在此之前，骑兵骑在马背上飞驰射箭时，必须减速或者下马拉弓射箭；交战双方在马背上的格斗中，也不能竭尽全力大幅度摆动，否则会失去平衡而落马。马镫的发明，就使骑兵的双脚有了强劲的支撑之点。没有马镫时，人们普遍使用战车。 有一种流行的说法，中国的两个发明使得成吉思汗纵横欧亚，这就是火药与马镫， 3 马铃薯 在《楚汉传奇》里，韩信在烤马铃薯吃。马铃薯又叫土豆，洋芋。我们老家是个马铃薯主要生产地，叫御（芋）头，即御赐的芋头。这个就是说，马铃薯是皇家推广的。 根据美国威斯康辛大学的农业部门发起的研究，世界的马铃薯来源于秘鲁南部，基因标记显示，马拉松种植是从那里逐渐向南美的北部和南部传播出来。到了距今大概 5000 年左右的时，印第安人开始逐步地驯化野生的马铃薯变成了很多个品种的栽培马铃薯。哥伦布发现美洲后传入西班牙、荷兰，然后法国皇家把它作为观赏植物，佩戴马拉松花一度成为贵妇人的时尚，后来传到民间，成为食品。不过它的推广并非一帆风顺，俄国沙皇尼古拉一世在 18 世纪推广马铃薯曾经遭到普遍的抵制。发生所谓“马铃薯革命”。 大约 17 世纪时，马铃薯已经传播到中国。徐光启 (1562 — 1633) 所写的《农政全书》中记载有土豆。在 《农政全书》 卷二十八记载有下述一段话：土芋，一名土豆，一名黄独。蔓生叶如豆，根圆如鸡卵，内白皮黄，……煮食、亦可蒸食。又煮芋汁，洗腻衣，洁白如玉。因为 1628 年为《农政全书》出版的大致时间，可以断言，马铃薯在 1628 年前已传入中国，并且广为人知、普遍栽种。由此可见，韩信在公元前 200 年左右烤马铃薯吃，是一种历史“创新”。 4 假冒伪劣产品 在《楚汉传奇》最后一集，项羽用自己的铜剑砍开了吕马童（？）的盔甲，铜剑削铁如泥，铁的硬度比铜大呀。这事说明那个盔甲是假冒伪劣产品。中国大量流行假冒伪劣产品，并且用在军事上，大约是改革开放以后，最早爆发的是“晋江假药”。对了有人说甲午海战时我们用的炮弹是假冒伪劣产品，不过那是舶来品。哈哈。一笑。其实不急着笑，假冒伪劣产品的出现，表明中国民间存在普遍的创新能力，规范好市场，是可以把这种创新力量引导为所谓“正能量”的。

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姚远著《西安科技文明》再版

热度 2 kexuechuanbo 2011-12-31 15:31

第一部西安科技文化史 -- 姚远《西安科技文明》一书读后感 曲安京 从各个时期、各个角度论述西安历史文化的著作不啻百部，然独缺一部科技史。近由西安出版社出版、我校姚远编审积 10 余年之功撰成的《西安科技文明》一书，弥补了这个缺憾。这套古都西安丛书是西安市政府立项投入巨资，由原市委书记崔林涛、原市长冯照初和已故史学家史念海先生领导实施的一项大型文化工程，拟从各个角度出版近 50 部书稿。《西安科技文明》一书是首先完成的，故经史念海先生在生前仔细修改审定，首批推出。 其特色如下： 第一，全景展现上下五千年的西安科技文化史，全新认识西安近代化进程。其上溯百万年前蓝田猿人的原始技术活动、五六千年前半坡人、姜寨人的技术活动，历述周、秦、汉、唐、宋元明清各代西安一带火的发明、制陶冶铸、房屋建筑、都市规划、天、算、农、医、生、地等科学技术成就，下迄于辛亥革命，对百万年来的西安科技文化，作了一番系统的审视、考察、回顾和反思。与以往历史分期不同的是，作者认为科技史的分期不应仅以外部社会环境、政治制度或经济特点作为依据，而还应根据科学与技术知识本身在各个发展阶段所显示的本质特点来分期，故将明末王征与传教士邓玉函合译《远西奇器图说》的出版作为标志，说明西安科技文化逐渐进入近代发展阶段。 第二，提出长安科技文化中心说，并纵论盛衰消长。作者认为在周、秦、汉、唐时代，在长安一带形成了中国历史上第一个科技文化中心，其标志为天、算、农、医四大学科体系的形成。如：司马迁将战国以来体系各异的天文学说统一于司马氏星官体系之中，并经邓平、落下闳的《太初历》建立了数理天文学体系，使天文学成为皇家科学，这在科学上不亚于秦始皇统一度量衡、统一车轨、统一文字的功绩，他还领导了第一次大规模改历活动等，及隋唐开创数学教育、李淳风首先给风定级、僧一行首创第一次大规模天文大地测量，首次比较精确地测量出地球子午线一度的长度等，标志着中国天文学体系的确立；自半坡人具备原始的数学知识、西周丰镐多畴人，到《九章算术》等以算筹为计算工具的数学体系的形成，标志着长安是当时世界上最先进的记数和计算体系的诞生地；自半坡人发明农牧业开始，以后稷为代表的擅长农桑之周人、吕不韦等撰成中国最早的 4 篇农学论文、郑、白二渠、赵过代田法为代表的农学成就，标志着农学体系的确立；以周人创立医事制度，秦医独盛、《史记》、《汉书》中的大量医学记载和始于唐代孙思邈《千金方》、王寿《外台秘要》、蔺道人《理伤续断方》等医学大总结，等等。一般认为，在中国古代形成自然科学体系者，仅有天、算、农、医四大学科，而这四大学科体系竟全部创始和形成于长安，称其为中国第一个科技文化中心确当之无愧。 第三，对历代在科技层面的对外开放和西方科技在西安的传播，首次作了全面系统的论述。其中特别是对唐代印度裔瞿昙天文世家在长安的活动，通过宗教传入的我国的数学、医药，长安科技向日本、朝鲜、东南亚、阿拉伯的输出，玄奘、义净、王玄策、许敬宗、杜环等充当中外科学交流使者、王征引进西方力学、西方传教士、工程技术人员和科学家在西安一带的科技传播和科学考察，以及通过西安第一所高等学府陕西大学堂等系统传入西学等，均首次作了系统论述，作者认为，西安科技文化以充分的消化能力，将形形色色的外来文化融入自己的肌体，大有“天下黄河一壶收”之势；它那种强大的辐射力，为辐射圈内的众多民族的文明进程带去助益，实有普天之下莫非唐风之景象。这其中最为珍贵的是在汉唐长安城所形成的那种宽容、吸收、改造与创造的精神和由西部逐水草而居、走马打天下的秦人，以农立国、尊崇宗法礼制的周人和崇尚自由的楚人，甚或精于经商的异域胡人所共同创造的开放体制。当我们今天在“开放促开发，开发求发展”的旗帜下，跨入新世纪之际，回顾西安开放发展的历史，无疑具有鉴往知来的双重意义。 总之，《西安科技文明》为姚远自 80 年代初以来从事陕西地方科技史研究、西北大学科学史研究等系列成果基础上的厚重积累。诚如崔林涛同志的《序》所说：我们愿通过这支笔，“触摸到西安的历史脉络和文化特征，感受到它的灵魂，让西安走向世界，再架起一座中西文化交流的桥梁”。 ——原载 2002 年《西北大学报》

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前车之鉴（科技史）：科研不应为精确性牺牲实用性

热度 20 zhengchen0 2011-12-5 06:03

看了武夷山老师发布的几篇中国最新论文生产情况的统计（国内 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1557do=blogid=514108 国际 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1557do=blogid=514104 ），我是喜忧参半。喜的是中国科研的进步，忧的是这些科研成果在向实际生产力转化的过程中，是否都有意义。 什么意思呢？我还是讲个故事吧。这是Bruce E. Seely的一篇SHOT（美国技术史协会）的得奖文章——“工科的科学光环：1918年—1940年美国公共道路局(BPR)的高速公路研究 3104623.pdf ” 20到40年代的高速公路研究的冲击试验是一个业界一直认为很成功的案例。但是实际上，冲击试验的每一次的报告，二十年如一日的，均未能完成自己制定的科研目标，缺乏实际意义的可操作成果，都以“需要更多的科研”结尾。Seely用了皇帝的新衣来比喻整个事情荒谬：“有一个小孩子（就是Seely自己——作者按）突然发现，周围的人竟然都不曾留心，这个皇帝（公共道路局的冲击试验——作者按）其实没有穿衣服。” 这是个怎么样的故事呢？话说一战时期，美国的军用物资运输由于冻土造成道路承载力问题受到了阻断。所以一战一结束阿，美国的政客们发现认为道路建设马虎不得。所以公共道路局的工程师们战战兢兢，认为原来那些经验图表不够好（类似于经验观测百年一遇洪水多高这种），我们需要定量，需要考量所有的因子，需要精确预测道路承载力。计算承载力涉及一个非常复杂的系统，受到诸多因素的影响，比如不同的轮胎，不同的土壤，不同的道路铺装类型、厚度等等。其中土壤就是一个相当复杂的变量，有粘土、沙和淤泥的比例（这就是后来BPR发明了我们现在常用的土壤三角），延展性，孔隙度等等。数量上说，少说也有几千几万种。为了研究的便利，他们最开始的试验只选择了一种土壤。 他们不断改进专门的测量仪器，花了5年时间（1918-1923）发表了Arlington报告。他们能够精确指出，在该土壤地基下，多少重量的车，用什么样子的轮胎，在什么样的路面下，什么时候道路会被压坏。非常precise非常量化的科学解释。但是实用性呢？该研究甚至不能验证一战时期压坏掉的道路问题——因为他们测量的多种路面中，不包括出问题的厚边平板铺装路面。而且即使他们选了该路面，他们的仪器也放不下这么边缘那么厚的路面板（作为科学家，他们没想过边缘应力最大，更容易开裂，所以边缘需要设计更厚一点这一简单的工程原理）。那对于以后的道路设计有没有什么实际价值呢？微乎其微。因为他们在成千上百种土壤中，只选了一种土壤。这个有点像Big Bang Theory 里面Leonard那个关于鸡蛋的冷笑话——研究成果只对正圆形的鸡蛋适用——只可惜我们太难找到这正圆形的鸡蛋了。即使这么一个相当局限的研究成果，严谨的科学家们还迟迟不愿发布，因为他们觉得"method of selection is not very scientific and can only be considered as preliminary step." 可爱的科学家脑子里面只有精确性，完全没考虑过其实用性——比如早点影响几个道路设计之类的。想想如果一种土壤就要这么费力，我们勤奋的BPR要猴年狗月才能把所有土壤的试验都做完！！再想想，如果就轮胎，土壤，道路铺装3个变量，每个选8种（这个已经非常局限了），那也8^3=512种条件！ 科研不应该是一件用暴力穷举所有可能性的简单机械工作。 不管怎么样，可爱的BPR们开始花气力研究土壤。不过倒真是无心插柳柳成荫，发明了我们现在用的土壤三角（我助教的课上也用它）。 1924年以后，BPR不断改进其测量工具并复杂其研究环境——他们只关心其精确性，对于其缺乏实用性完全无视，导致其研究进一步泥足深陷：“他们之后15年的报告，一而再再而三的重复1923年的结论——需要“进一步研究”，并拓展到真实比例模拟，不断引入更复杂的机器模拟。These new studies not only took up the call for further research issued by the federal test concluded in 1923 (a litany that ran through the next fifteen years of BPR annual reports); they also continued the trend of replacing full-scale field studies with complicated mechanical simulators" (p.814). 在我前年与Seely老先生的私人通信中，他这么写道：“在我见过的对于道路局这段研究历史的反思，工程师们无一例外的认为BPR当时的研究路线很正确，甚至可以作为范式推广。” 可悲，可叹，可恨！ “我们怎能期待那些研究复杂自然现象的科学家给出扼要的实用信息？部分高速公路研究计划的支持者也发现这是个很好的研究课题，但没有人发现这是个实际问题！！实际上，由于科学研究必将带来技术进步的这一思维定势被广泛接受，许多工程师都把BPR的冲击试验奉为学习范例 (How can scientists intrigued with the intricate puzzles of nature be kept working on paths that lead to useful information? Yet few promoters of highway research perceived that this was a question, and no one recognize a problem! Indeed, because of the widespread acceptance of the formula that any scientific research eventually produced gains in technical capability, many engineers regarded the impact studies as a model for emulation )"( p.820) 关于科研、实践和工程的故事，我还有不下百个，其中不乏更有意思的，呵呵，下次再继续聊。 相关文章： 科学与技术：反思Hindsight Project （国防部60年代的研究发现科学研究只能促进更多科学研究，而技术发明有赖于更多的技术发明） http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=502764do=blogid=479270

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应当留下一点科技史的实物纪录（兼回答《这是什么宝贝？》）

热度 4 fdc1947 2011-10-23 21:45

前两天，我让年轻的朋友看了下图所示的东西 这是一个手工穿孔器。在三十多年前，这个手工穿孔板是我每天必带在身边的，因为我要到计算机上去工作。那时，世界上还没有如现在这个模样个人电脑。现在这样模样的 PC 机，是到了 1980 年才由 IBM 公司推出的。那么，我要“上机”操作的“机”是什么样的呢？请看下图： 这是一台在 1972 年由山东大学自己研制的计算机。机号为 DJL1 ， DJ 为电子计算机的缩写， L 代表鲁（山东）， 1 是第一台。 这是一台由小规模集成电路组成的 10 万次数字计算机，据说其综合性能居当时全国第三位。 1978 年 DJL-1 机获全国科学大会奖。图中后部的两个高耸的柜子就是计算机的中央处理器 CPU ，（应当是三个柜子，另一个柜子照片没有照上）。前部中央为控制台，右部为快速打印机，此打印机即使与今天的打印机相比，速度也不算太慢。左边的两台为光电输入机，照片中一人正在操作。我们的手工穿孔器，就与输入有关。 当时，我们还没有像软盘这样的设备（据我的经历， 5 吋软盘是 80 年代初随着 IMP 个人计算机而开始使用的），计算机的输入要么靠卡片，要么靠纸带， DJL1 用的是纸带输入。我们用的纸带是约 2.5cm 宽的黑色纸带，输入一个一百到几百句的计算程序，大约需要几米到十几米的纸带。计算程序由穿孔机穿孔。穿孔机的外形与如机械英文打字机相似，略用力击打键盘上的键，穿孔机就在纸带上穿出对应的孔。下图就是一小段穿过孔的纸带 中间一排小孔没有携带程序的信息，只是走带方便，并将纸带分出左右两部分。左边可以有两排孔，右边可以打三排。共计五排孔的位置，打了孔的为 1 ，没有打孔的为 0 。可以表达的不同信息为 2 的五次方即 32 种，表示为 0 到 31 。去除没有打孔的 0 ，可以表达 31 个符号。如果定义 31 即五排全部打孔为上档键，中间一孔不打的为下档键，只打中间一孔为空格键，只打左边第二孔为全等键，只打右边第二孔为 键。则还剩余 26 个键可定义，跟随上档键以后的可以表示为 26 个英语字母，跟随下档键后面的则可以表示为 10 个数字以及各种运算符。这样，我们就可以用这些带孔的纸带来表示计算程序，并用光电输入机输入到计算机内。 但是，我们在穿孔时不可能不出错。于是，剪刀、胶水和上面的手工穿孔器就是不可免的。我们可以用黑纸粘上那些不要的孔，用手工穿孔器补穿少量的孔。这样，手工穿孔器就成了我们不可须臾离开的宝贝。 现在，我们再也不用那些东西了，所以，年轻人不认识它们是很自然的事情。不但小小的手工穿孔器，就是那机械穿孔机，甚至连那些当年花多少百万美金买回来的一台台的“大型计算机”也都不知道哪里去了。 但是，这些都是我们历史的一部分。我们应当纪录下我们的历史，不但要有文字的纪录，更要有实物的纪录。 对于我们用过的实物，例如我们用过的从 80 年代初开始的各代计算机，不知道现在有没有什么人或什么单位进行保留。反正学校里我们用过的一切仪器等等，一旦“报废”，就必须交给学校设备处，由他们处理，而他们也就是真正的处理掉了。 应当看到，人们对于科技史似乎并不重视，实际上，科技史比其他历史有着更加现实的意义，它对于提高人们的科学素养、普及科技知识起到重要的作用。 有许多东西是失去了多年之后才觉得它的珍贵，与其多少年以后后悔，再去复制，不如现在想办法 留下一点真实的实物纪录 。 DJL-1 纸带

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医学诺贝尔之路（1907）：未被遗忘的拓荒者

songshuhui 2011-9-8 22:55

赵承渊 发表于 2011-08-15 12:30 1902年，罗纳德•罗斯（Ronald Ross）凭借对疟疾传播机理的发现摘走了第二届诺贝尔医学和生理学奖，这无疑是对罗斯本人忘我工作和辛勤付出的最好嘉奖。不过，平心而论，罗斯能够取得如此成就，显然是“站在了巨人的肩上”，而且他脚下的巨人还不止一位。除了前面曾经提到过的“热带医学之父” 帕特里克•曼森（Patrick Manson）教授之外，法国人拉弗兰也功不可没。 查尔斯•路易斯•阿方斯•拉弗兰（Charles Louis Alphonse Laveran，又译作拉韦朗、拉弗朗）1845年6月18日出生于法国巴黎的一个医学世家，他的父亲和祖父均是医生。18岁时拉弗兰立志追随父亲的从医之路，申请了斯特拉斯堡公共卫生学院并在那里学习了4年。22岁时拉弗兰如愿以偿成为了一名住院医师。1878年他被派往阿尔及利亚，非洲众多的疟疾患者很自然地使拉弗兰将研究重心转向了这种法国并不常见的传染病。 拉弗兰对众多因疟疾而死亡的患者进行了细致的尸检，并很快在死者血液中发现了黑色颗粒。不过，这个发现并不值得兴奋——在那之前，已经有许多研究者描述了同样的发现，只是当时人们还不能确定这种黑色颗粒是不是疟疾患者独有，没能把这种现象与致病病原体联系起来。拉弗兰显然对这种现状并不满意，他决心把这件事彻底弄清楚。在进行了更深入的研究后，拉弗兰终于发现这些颗粒体大小可变，能自由运动，行为酷似某种寄生虫。然而拉弗兰十分谨慎，并不急于公布自己的发现，直到1882年他在意大利的疟疾患者体内发现了同样的病原体后才最终确认这些黑色的小东西就是导致疟疾的罪魁祸首。1884年，拉弗兰发表了《发热疟疾的治疗》（raité des fièvres palustres），文中以480份病例资料为基础详细阐述了这种寄生虫在体内变化、增殖和侵袭的过程。大名鼎鼎的“疟原虫”终于浮出了水面。 可是，学术界却质疑拉弗兰的发现。原来，早在1879年，Klebs和Tommasi Crudeli就已经宣称他们在疟疾流行区的土壤和饮水中发现了疟疾的病原体“疟疾芽孢杆菌”。此后，又有许多意大利学者发表论文肯定了“疟疾芽孢杆菌”的存在，此其一；其二，拉弗兰报告的疟原虫是一种人们从来没有见过的寄生虫，大家对这种致病单细胞真核生物完全一无所知。在病原微生物学飞速发展的十九世纪后期，大批致病微生物被发现：结核病、肺炎、伤寒、白喉、破伤风、炭疽、霍乱……这些致命疾病的病原体无一例外均是细菌。于是，当学者们面对疟疾时，理所当然地认为疟疾大概也是某种细菌感染的产物。在这种环境下，学术界倾向于“疟疾芽孢杆菌”也就毫不奇怪了。疟原虫独特的表现与已知的病原微生物毫无相似之处，人们甚至不知道如何分类它。 不过随着观察和染色技术的进步，人们在不同的动物体内发现了若干种细胞内寄生的原生动物，这些动物与疟原虫的特征类似；另外，拉弗兰的疟原虫在大部分疟疾流行区都获得了证实。到了1889年，主流学术界基本上已经肯定了拉弗兰的发现，认为疟原虫的确为疟疾的病原。而此时的拉弗兰已经在研究疟原虫人体外的生活史。这个过程更为艰难：拉弗兰穷尽办法检测了疟疾病区的土壤，饮水和空气，却始终找不到疟原虫的踪迹。不过这些一无所获的努力也并非毫无价值——这至少意味着疟原虫在人体外并非简单存在于自然环境中。这时，曼森教授关于丝虫病的发现给了拉弗兰相当的提示：既然丝虫可以在蚊虫体内发育，那么疟原虫也可能存在类似的发育阶段。这一想法在多个场合被拉弗兰提及，直到1897年罗斯在疟蚊体内发现了疟原虫的卵囊并据此摘得了诺贝尔奖。 疟原虫的发现使科学家寻找致病生物的范围明显扩大了。到1890年，已经有一系列致病原生动物被发现，其中以锥虫最为出名。在非洲、亚洲和南美洲，锥虫引起了多种动物疫病和人畜共患疾病，最具代表性的就是冈比亚锥虫和罗德西亚锥虫引起的非洲昏睡病（sleeping-sickness）。多位科学家为发现致病原生动物做出了重要贡献，不过拉弗兰仍然是这其中最出色的一位。他比其他学者研究得更加深入，大大拓宽了人类对此类寄生虫形态、生物和病理学行为的认识。他将人工感染的实验动物带回巴黎的实验室进行研究，观察锥虫在大鼠、鱼类、鸟类和爬行动物体内的活动。拉弗兰描述的锥虫种类多达近30种，实际上，整个锥虫属的发现都要归功于他。拉弗兰撰写的专著已经成为原虫病理学方面的权威性著作。 27年间，拉弗兰从未停止过对致病原虫的科学探索。他的工作开拓了人们对致病生物的认识，将细菌之外的单细胞寄生虫带进了人们的视野。特别是在早期那种简陋原始的设备条件下，拉弗兰仍然能够不受固有思维的影响，坚持自己关于原虫的发现，这是非常难能可贵的。疟原虫的发现和其后对疟原虫传播途径的猜想对罗斯的诺贝尔奖更是产生了直接的推动作用，这样的贡献当然不能被遗忘。1907年，就在罗斯获奖之后的5年，诺贝尔奖评委会将第七次诺贝尔生理学和医学奖授予拉弗兰，以表彰他在致病原虫研究领域的杰出贡献。

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医学诺贝尔之路（1906）：颁奖典礼上的争论

songshuhui 2011-9-4 20:51

赵承渊 发表于 2011-08-03 05:12 1839年，德国动物学家施万（TheodorSchwann，又译为雪旺、施旺）发表了著名的《关于动植物结构和生长一致性的显微研究》，标志着细胞学说的创立。在前人的工作基础上，施万论断：有机体是由细胞构成的，细胞是有机体生命活动和构造的基本单位。由于有大量翔实的动植物研究报告作为证据支撑，细胞学说迅速被全世界接受，并被誉为十九世纪最伟大的三大发现之一。不过，这一理论在应用于人类的时候却遇到了困难。在十九世纪，尽管人们发现人体内大多数器官和组织都有明确的细胞结构，但是有一个极为重要的部分却始终令人摸不着头脑：那就是神经系统。在中枢神经系统，人们一开始只是观察到了大量的纤维结构，早期的显微镜虽然也能观察到某些细胞，但是这些细胞与纤维组织究竟是如何联系的仍旧是个谜。当时有学者不禁哀叹：“关于脑结构的精细解剖就如同一本上了7层封条的书，并且…这部书是用象形文字撰写的……” 好在悲观情绪没有维持太久。随着显微镜的改进和观察技术的提高，到了1860年，人们已经认识到之前在中枢神经系统中观察到的纤维结构是由一些细胞的突起构成的。不过，关于神经细胞之间的联系人们仍然众说纷纭：神经细胞之间到底是相互独立的还是相互融合的？脑的工作形式究竟是怎样的？对于前一个问题的回答代表了学界的两种意见：如果神经细胞之间是相互独立的，那么细胞之间又是以何种形式传递信号的呢？在当时，这种形式（例如突触）仍属未知；如果神经细胞之间是相互融合的，那么这将意味着整个神经系统是一个巨大的网络，神经细胞胞体将只负责提供支持和营养，脑将作为一个整体来实现它的功能。 上述两种意见各自拥有自己的支持者。然而在当时，第二种意见，也被称为网状理论还是占据了主流——至少它看上去更加合理，也不需要研究什么“未知的形式”去完善理论。不过，科学还是要强调实证，不管是哪派猜想，都缺乏过硬的证据来支持自己的观点，双方为此争论不休，谁也说服不了谁。于是，解决问题的关键就落在如何对神经系统进行细致认真的观察上了：毕竟眼见为实，这也是终结争论的最佳方式。 可是事情绝非想象的那般容易。由于神经组织很难被染色，因此对神经系统的观察一直处于停滞不前的状态之中。这时，我们的第一位主人公登场了：他的名字叫卡米洛·高尔基（Camillo Golgi），意大利人，当时是一位住院医师。在业余时间，高尔基喜欢在一处由厨房改造的空间里做实验。他将硝酸银与重铬酸钾混合，制备出重铬酸银，并将后者用于组织染色。这种银染法对神经的穿透能力更强。高尔基发现，虽然大多数神经组织的染色效果仍然不好，但少数神经纤维和细胞在重铬酸银的作用下显示得非常清晰（后来人们才知道这是由于某些神经缺乏髓鞘）。高尔基将自己的发现发表了，不过反响却平平，原因是高尔基染色法的可靠性和可重复性都不能令人满意。高尔基为此相当沮丧，尽管他用这种方法发现了著名的细胞器“高尔基体”，但他仍然毅然决然地离开了神经组织学这一伤心领域，转向对疟疾的研究，并很快发现了间日疟和四日疟的病原体。这些发现终于使他名声显赫，当然这都是后话了。 高尔基染色法沉寂了大约5年，直到被另一位天才的科学家、西班牙人圣地亚哥·雷蒙·卡哈尔（Santiago Ramon y Cajal）再次捡起。说来有趣，卡哈尔致力于组织学研究也可能并非出于个人热忱，而是经济原因。由于卡哈尔收入微薄，实验用的所有器材都需要自掏腰包，而组织学研究相对而言投入较少——只需一台过得去的显微镜就能开张了。卡哈尔认真研究了高尔基染色法，并对其加以改进使之更为可靠。更可贵的是，卡哈尔拥有非常出色的绘画才能，这使得他的研究结果富有表现力。 对于神经系统的结构，卡哈尔坚定地站在反对网状理论的一边。事实上，卡哈尔也是后来被公认的“神经元理论”的主要代表人物。今天，神经元理论已经被广泛接受，但在当时，网状理论却更加受欢迎。一百多年前，神经元理论的主张主要为： 1、神经元是中枢神经系统的生理单位，神经元是一个独立实体； 2、树突和轴突自神经细胞胞体伸展而出；神经细胞胞体负责支持与营养； 3、神经冲动的传导方向是自树突到胞体再到轴突，一般是单向的； 4、神经细胞之间存在生理不连续；神经冲动可以单向跨越这些不连续，并在神经元之间进行级联传导。 卡哈尔致力于观察视网膜神经细胞之间的联系。尽管当时视网膜细胞已经被充分认识，但这些细胞的排列及其缘由仍然不甚清楚。卡哈尔使得这些神经结构变得清晰且易于理解：既然视锥和视杆细胞传递的信息相互隔离，那么那种认为神经细胞相互融合成为一大网络的见解显然站不住脚。过硬的事实使得神经元理论开始赢得尊敬。不过，发明了神经染色法的高尔基却是个网状理论的支持者。 1906年，瑞典卡罗琳斯卡医学院将诺贝尔医学和生理学奖授予在神经组织学领域做出重要贡献的高尔基和卡哈尔。不过，两人学术上的分歧并未因此弥合。在颁奖典礼现场，获奖者要发表演说以阐述自己在该领域所做的工作。高尔基首先发言，他以脑部受损后功能的恢复以及脑组织强大一致的信息整合能力为依据再次申明了自己对网状理论的支持。 而卡哈尔则说：“的确，如果神经中枢是由运动神经……和感觉神经相互融合并连续组成的网络，那么事情会变得非常方便、经济和易于分析。不幸的是，大自然似乎无视了我们智力上对方便和一致的需求，而往往乐于表现出复杂性和多样性。” 本文内容来源：Ronald S. Fishman. The Nobel Prize of 1906. ARCH OPHTHALMOL. 2007;(125):690-694

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一意孤行的伯乐

热度 1 songshuhui 2011-8-29 12:07

科学松鼠会 发表于 2011-08-02 05:52 作者： 饶毅博士 （ 北京大学终身讲席教授、生命科学学院院长） 前篇请见 《 孟德尔：孤独的天才（上） 》《 孟德尔：孤独的天才（下） 》 西谚云：有才方识天才，庸才仅见自己 （talent recognizes genius, mediocrity recognizes only itself）。 多一些慧眼识英才的伯乐，可以使更多有特长和潜质的青年获得成长的条件，得到发挥的机会。也激励更多老师和资源掌握者做好的伯乐。 这里讲一个幕后英雄的故事，由于他有才、识才、惜才、爱才，使划时代的科学发现成为可能： 他不是科学家，却能抓住关键的科学问题； 他不在学术界，却能判断雇员的智力水平； 他不顾他人评价不同，坚决相信自己的判断； 他不顾自己资源有限，长期支持一人的研究。 没有他，很可能就没有作为科学家的孟德尔，也就不可能于1866年在学术机构以外诞生遗传学。 我在《孤独的天才》中介绍了孟德尔及其研究，可以看到：在科学界，孟德尔是孤独的。 就孟德尔的研究而言，其个人才能是必需，但非充分。因为，实验科学到一定阶段和规模，除个人的热情和才能以外，常常还需要其他条件。 那么，没有家庭背景和条件的孟德尔，是怎么成长为科学家的？如何能持续十年开展科学研究？ 原来，虽然孟德尔在科学界的大环境没得到支持，但是，他在赖以生存和工作的局部环境中却获得了坚定的支持。 孟德尔做出重要发现，在研究中以其才能为主，运气成分不多。本文说明，他一生最大的运气，不是科学研究过程本身，而是碰到了伯乐。 欣赏和支持孟德尔的人不止一位。但是，给予孟德尔最有力、最持久、最重要支持的，是修道院的道长纳泊（František Cyril Napp, 1792-1867)。 修道院道长纳泊 修道院的智力环境 纳泊于1821年到奥匈帝国的布鲁恩（Brünn，现捷克Brno）的圣汤玛斯修道院（the Abbey of St. Thomas）。这是一个天主教奥古斯丁教派的修道院。1824年，纳泊任道长，直至1867年去世。孟德尔（1822-1884）一生的遗传学研究最主要的事情时期（1854-1864）皆在纳泊任内。 布鲁恩离维也纳一百多公里，当时纺织工业发达，对羊毛很有需求，对水果也有较大需求。当地动物和植物育种协会活动频繁，交流讨论频繁。协会记录显示，当地学者进行了许多育种实验，从改善品种的现实需要涉及基本科学问题。 纳泊的能干使修道院收入较好。其中，育羊是修道院重要的经济来源。但是，纳泊和当地动植物育种教授的密切联系，超出了实际应用的需求。 1870年，孟德尔自己任道长时指出：“修道院从来都认为培育所有方向的科学是首要任务之一。”这至少反映了他对前任纳泊时期修道院工作实质的认识和评价，也表明他有意愿继续此传统。 修道院不仅环境优美，而且有较好的图书馆。 纳泊吸引并支持有智力追求的神父，在人数不多的修道院形成了一个有智力追求的群体，有革命家、作家、数学家、哲学家、语言学家、作曲和指挥家（Pavel ，1820-1885）。修道院的厨娘Luise Ondrakova后来都出版了烹饪书。也许可以说，纳泊主持的修道院给家庭经济状况不好的人提供了智力追求的环境。 纳泊给修道院神父们提供智力环境，并非毫无阻力。他是布鲁恩当地教会第二号人物，顶头上司是布鲁恩教区主教Anton Ernst von Schaffgotsch (1804 - 1870)，他们多次发生冲突。1854年Schaffgotsch主教受布拉格红衣主教委托巡视各修道院。他视察圣汤玛斯修道院后，非常不满纳泊过多外面的兼职、修道院其他神父过多参与科学和教育而忽略传教。他给上级的报告认为圣汤玛斯修道院无可挽救，建议撤销。因为纳泊已当选为终身道长，Schaffgotsch主教建议给他退休养老金，其他神父个案处理。 现在可以找到Schaffgotsch主教的报告：1855年底，布拉格红衣主教将它转交给了罗马教廷。我们不知道罗马教廷和布拉格红衣主教如何决定，也不知道纳泊如何应付，只知道圣汤玛斯修道院没有被关闭。 如果1855年关闭了修道院，那么孟德尔到哪有饭吃？他刚刚开始的实验命运如何？就都比较难说了。 纳泊爱才 人不可能十全十美，可能有性格问题，或其他问题，有才华的人也不例外。但纳泊看中人才后，看其主流，不怕其他人非议，保护他们。 在孟德尔之前，纳泊就支持过其他人。1830年，纳泊请数学家、修士Aurelius Thaler（1796-1843）在修道院建植物园，栽培稀有植物。孟德尔入修道院时，Thaler已去世三个月，但其植物园还在。当时由Franz Matouš Klácel (1808-1882)打理。 Klácel是纳泊1827年招聘来修道院的。Klácel爱好广泛，从哲学、诗词、写作、植物到社会活动，他是修道院的两位捷克人之一（纳泊和孟德尔都是日耳曼人），鼓吹捷克独立。他曾任当地哲学教授，很受学生欢迎。1844年，Klácel因为讲黑格尔哲学而被保守的势力剥夺教授资格。纳泊帮他伸冤未果，就让他在修道院管图书馆。1848年革命活动失败后，Klácel曾鼓动包括孟德尔在内的6位神父签名要求允许他们自由教学，也没成功。1868年，孟德尔当选道长后帮助Klácel获批准移民美国，Klácel到美国后做报纸编辑、出版商、作家，再也没做神父。 Klácel对植物感兴趣，做过植物实验，也经常和孟德尔讨论，内容包括达尔文理论发表以前的进化论雏形和后来的达尔文学说。 纳泊也曾鼓励Tomás Bratránek (1815 - 1884)继续深造，送他到大学攻读博士学位。Bratránek 也对植物感兴趣。Bratránek 到外地做教授后，继续和孟德尔等保持通讯联系。 孟德尔做研究的关键期间，纳泊、Klácel和等人形成相互支持、相互刺激的智力环境。 有深刻科学见解的神父 纳泊本人有浓厚的智力兴趣，不限于神学和哲学，也包括历史和农业。他担任过园艺协会会长、育羊协会成员。孟德尔加入的自然史学会，是农学会的分支，而纳泊曾任农学会的副会长。纳泊支持人工育种，知道杂交对实际应用的重要性。纳泊在学会刊物上发表过作物、水果和昆虫的文章。 纳泊不仅吸引一批有才华的人，提供物质保证和智力环境，而且在科学方面，他自己对于有相当深刻的见解。1836年，孟德尔年仅14岁，尚未进修道院，纳泊就曾在育种讨论会上提出：遗传就是关于动物的内在组织影响外在型式，应该研究。 1837年，纳泊在总结学会讨论时明确提出：应该讨论的问题不是培育的过程，而是遗传了什么、怎么遗传的。 这实际是遗传学的核心问题：神父纳泊，定义了尚未诞生的遗传学。 纳泊对孟德尔的超常支持 1843年孟德尔的老师将他推荐给纳泊，纳泊后来对孟德尔的支持可以说是到了一意孤行的程度。 而且，虽然纳泊去世前一年看到了孟德尔的研究结果，但他并未看到学术界对孟德尔理论的认同。不仅他没看到，孟德尔本人也没看到。因此，说纳泊对孟德尔的支持是至死不渝，并非夸张。 1845年至1848年，孟德尔在神学院学习，其中也学了科学和农业技术。 1849年，27岁的孟德尔正式行教时间不长，纳泊就致信布鲁恩教区主教Schaffgotsch：孟德尔学科学非常勤奋，但很不合适做传教的神父。原因是他造访病人或有痛苦的人时，发生不可克服的羞涩。他这个问题导致他自己危险地生病。Schaffgotsch并不喜支持孟德尔，但纳泊说孟德尔适合教书，Schaffgotsch让步。修道院的募捐理论上是支持传教的，神父的首要任务是传教，不传教还可以吃修道院的饭，没有道长的庇护恐怕做不到。 孟德尔先到布鲁恩城外的Znaim教中学，为暂时不能上课的老师代课，同事学生都说他教得好。原来他的羞涩只在“传教”，不在教书。只教了几个月，老师回来了，不用他再代。纳泊又把孟德尔送到布鲁恩一所学校，又代了几个月课。 总不能永远代课。彼时奥匈帝国正式教师已需证书。孟德尔于1850年申请考教师证书，但没考过动物学和地质学部分。考官笑话他不知道动物学名，全部用德文口语。这个缺陷，可能在孟德尔1866年论文中还有痕迹。他对于自己选用的豌豆，具体是何种属、学名是什么，不是非常确定，如果有现代心理医生，也许会猜他写论文时的犹豫和他以前考教师证书时说不出学名的关系。 有个考题问动物和人的关系，意思是生物学关系，孟德尔举例说：猫是能吃老鼠的有用动物，有漂亮的毛发。后来孟德尔的崇拜者看到他的答卷都觉得很可笑。幸运的是，考官客气地说：孟德尔不缺勤奋和才能，如果有机会到能接触更多信息的地方强化一下，可能会合适。 孟德尔第一次考中学教师资格考试没通过后，纳泊给主考老师之一Andreas von Baumgartner（1793-1865）写信，问为什么孟德尔没过。von Baumgartner说孟德尔自学到这个程度就不错，要是到大学进修一下更好。 Andreas von Baumgartner 于是纳泊送孟德尔到维也纳大学进修。Schaffgotsch主教批准是有条件的：孟德尔在维也纳生活得像个神父，意思是得住在修道院。但维也纳的修道院没有房间给孟德尔。纳泊仍坚持送孟德尔去，不怕他受大城市腐败的影响。纳泊也曾说：我会不惜经费使他得到进一步训练。 1851年到1853年，孟德尔在维也纳大学的两年学了物理、数学、植物、动物和显微镜。他修的70多个学分中，一半是物理和数学。第一学期全部学物理。第一位物理学老师是多普勒效应的发现者Christian Doppler （1803-1853），孟德尔注册了Doppler两个学期的物理，可能因为他学得较好，做过物理实验的助教。多普勒病逝后，物理老师是Andreas von Ettingshausen (1796-1878)也是数学家，1826年曾出版《组合数学》一书。孟德尔在维也纳大学的第四个学期修了Ettingshausen的“物理仪器应用和高等数学物理”，也就学了组合分析。这为孟德尔研究遗传提供了需要的数学，使孟德尔成为用数学成功研究生物的先驱。 Christian Doppler 维也纳大学教孟德尔的生物老师有Edward Fenzl （1808-1979）和Franz Unger（1800-1870）。Fenzl教的是保守陈旧的植物学，认为有超出物理化学原理的活力推动一切生物。Unger是开明的老师，讲新思想、新进展，他讲了达尔文以前的朴素进化思想，也介绍了Mattias Jakob Schleiden(1804-1881)的“科学植物学”，以Schleiden、Theodor Schwan(1810-1882)和Rudolf Virchow(1821-1902)等创立的“细胞学说”理解植物，认为植物整个都由细胞组成。Unger提出一个花粉细胞和一个卵细胞结合后长成植物个体，这部分内容对孟德尔做研究和分析结果有直接意义。经Unger推荐，孟德尔念过其他科学家的植物杂交实验论文。1866年，孟德尔在论文中引用的Josef Klreuter(1733-1806)和Karl Friedrich von Grtner (1772-1850)，他都在维也纳时学过。孟德尔也学了显微镜，为他日后的植物杂交提供了实验操作训练。 从理论到实验，孟德尔都获得了良好的科学训练。所以，虽然他后来不在教育和科研机构工作，他从事科学研究，不仅有扎实的基础，而且遵循科研规律。所以，和爱因斯坦一样，孟德尔也不是自立规矩的所谓“民间科学家”。 可是，孟德尔第二次还是没考到教师证书。与第一次考试不同，第二次考试没留下记录。一个说法是孟德尔考试怯场。另有个说法是孟德尔和Fenzl发生冲突，孟德尔回修道院做研究也是为了证明自己对，Fenzl错。这个故事很好听，但并无证据。 孟德尔的再次不第，并没有让纳泊怀疑自己的眼光，也没有动摇他支持孟德尔的决心。孟德尔终生都没能取得正式教师资格，但是，纳泊继续让孟德尔做代课老师，孟德尔到了布鲁恩实科中学（Brünn Realschule）。中学校长Josef Auspitz (1812-1889)也很支持孟德尔，让他无证教了14年的物理和自然史。Auspitz还可能很早认识到孟德尔发现遗传规律的重要性。 对于其他人（包括彼时的专家、教授）相当不认可、两次考试失败的孟德尔，纳泊的支持非但没有减少，反而变本加厉：1854年，他增加对孟德尔的支持，不仅精神支持，而且物质支持。孟德尔做实验需要暖房，纳泊就出资修建。 1848年Klácel积极参与革命活动后，将修道院的植物园交给孟德尔。为了做遗传实验，孟德尔需要暖房。这相对于一个不大的修道院来说，是很大的一笔开支。1854年，孟德尔刚从维也纳大学回来不久，纳泊开始给他盖暖房，1855年交付使用。用这个暖房和一个露天的场地，孟德尔通过长年的研究奠定了遗传学基础。 虽然在科学界，没人支持、接受孟德尔，但在小小的修道院里，却有纳泊道长一如既往、尽心竭力地为他提供着强有力的支持。 纳泊自始自终全力支持孟德尔：孟德尔没钱吃饭，纳泊收他进修道院；孟德尔喜欢科学，纳泊就让他不用传教；孟德尔没有教师资格，纳泊就让他代课；孟德尔没有考过证书，纳泊让他去大学进修；孟德尔需要研究条件，纳泊就给他盖暖房。 纳泊去世前两年，孟德尔宣读了研究结果。纳泊知道孟德尔的结果和理论。他也许理解孟德尔工作的伟大，也许并不那么理解，但正是他一如既往、尽心竭力的支持成就了孟德尔，造就了这位超越时代的天才，催生了遗传学，奠定了现代生命科学的一个主要支柱。 纳泊成为对生命科学起过最重要作用的伯乐，也许是世界上最有成效的伯乐之一。 作者注：感谢朱作言老师提供的2002年9月摄修道院和孟德尔实验园地遗址照片。 参考资料： http://www.mendelweb.org/ Henig RM (2000). The Monk in the Garden: The Lost and Found Genius of Gregor Mendel, the Father of Genetics. Houghton Mifflin, Boston. Iltis H (1924). Gregor Johann Mendel. Leben, Werk und Wirkung. Springer, Berlin. English translation by Eden and Cedar Paul (1932), W.W. Norton Company, Inc. New York. Mawer S (2006). Gregor Mendel: planting the seeds of genetics. Abrams NY, Fields Museum, Chicago. Orel V (1973). The scientific milieu in Brno during the era of Mendel's research. Journal of Heredity 64:314-318. Orel V (1996). Gregor Mendel the first geneticist. Oxford University Press. Orel V and Wood RJ (2000). Essence and origin of Mendel’s discovery. C.R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la vie / Life Sciences 323:1037-1041. Orel V (2009). The “useful questions of heredity” before Mendel. Journal of Heredity 100: 421-423. Peaslee MH and Orel V (2002). Contributions of the Members of the Augustinian Monastery in Brno, Focusing on F. M. Klácel, Philosopher and Teacher, and J. G. Mendel, Father of Genetics. 20th SVU World Congress, American University, Washington, D.C. http://www.upt.pitt.edu/upt_peaslee/svu_2000.htm Weiling F (1991). Historical study: Johan Gregor Mendel (1822-1884). American Journal of Medical Genetics 40:1-25. 本文已发表于2010年10月《科学文化评论》

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一意孤行的伯乐

songshuhui 2011-8-20 10:58

科学松鼠会 发表于 2011-08-02 05:52 作者： 饶毅博士 （ 北京大学终身讲席教授、生命科学学院院长） 前篇请见 《 孟德尔：孤独的天才（上） 》《 孟德尔：孤独的天才（下） 》 西谚云：有才方识天才，庸才仅见自己 （talent recognizes genius, mediocrity recognizes only itself）。 多一些慧眼识英才的伯乐，可以使更多有特长和潜质的青年获得成长的条件，得到发挥的机会。也激励更多老师和资源掌握者做好的伯乐。 这里讲一个幕后英雄的故事，由于他有才、识才、惜才、爱才，使划时代的科学发现成为可能： 他不是科学家，却能抓住关键的科学问题； 他不在学术界，却能判断雇员的智力水平； 他不顾他人评价不同，坚决相信自己的判断； 他不顾自己资源有限，长期支持一人的研究。 没有他，很可能就没有作为科学家的孟德尔，也就不可能于1866年在学术机构以外诞生遗传学。 我在《孤独的天才》中介绍了孟德尔及其研究，可以看到：在科学界，孟德尔是孤独的。 就孟德尔的研究而言，其个人才能是必需，但非充分。因为，实验科学到一定阶段和规模，除个人的热情和才能以外，常常还需要其他条件。 那么，没有家庭背景和条件的孟德尔，是怎么成长为科学家的？如何能持续十年开展科学研究？ 原来，虽然孟德尔在科学界的大环境没得到支持，但是，他在赖以生存和工作的局部环境中却获得了坚定的支持。 孟德尔做出重要发现，在研究中以其才能为主，运气成分不多。本文说明，他一生最大的运气，不是科学研究过程本身，而是碰到了伯乐。 欣赏和支持孟德尔的人不止一位。但是，给予孟德尔最有力、最持久、最重要支持的，是修道院的道长纳泊（František Cyril Napp, 1792-1867)。 修道院道长纳泊 修道院的智力环境 纳泊于1821年到奥匈帝国的布鲁恩（Brünn，现捷克Brno）的圣汤玛斯修道院（the Abbey of St. Thomas）。这是一个天主教奥古斯丁教派的修道院。1824年，纳泊任道长，直至1867年去世。孟德尔（1822-1884）一生的遗传学研究最主要的事情时期（1854-1864）皆在纳泊任内。 布鲁恩离维也纳一百多公里，当时纺织工业发达，对羊毛很有需求，对水果也有较大需求。当地动物和植物育种协会活动频繁，交流讨论频繁。协会记录显示，当地学者进行了许多育种实验，从改善品种的现实需要涉及基本科学问题。 纳泊的能干使修道院收入较好。其中，育羊是修道院重要的经济来源。但是，纳泊和当地动植物育种教授的密切联系，超出了实际应用的需求。 1870年，孟德尔自己任道长时指出：“修道院从来都认为培育所有方向的科学是首要任务之一。”这至少反映了他对前任纳泊时期修道院工作实质的认识和评价，也表明他有意愿继续此传统。 修道院不仅环境优美，而且有较好的图书馆。 纳泊吸引并支持有智力追求的神父，在人数不多的修道院形成了一个有智力追求的群体，有革命家、作家、数学家、哲学家、语言学家、作曲和指挥家（Pavel ，1820-1885）。修道院的厨娘Luise Ondrakova后来都出版了烹饪书。也许可以说，纳泊主持的修道院给家庭经济状况不好的人提供了智力追求的环境。 纳泊给修道院神父们提供智力环境，并非毫无阻力。他是布鲁恩当地教会第二号人物，顶头上司是布鲁恩教区主教Anton Ernst von Schaffgotsch (1804 - 1870)，他们多次发生冲突。1854年Schaffgotsch主教受布拉格红衣主教委托巡视各修道院。他视察圣汤玛斯修道院后，非常不满纳泊过多外面的兼职、修道院其他神父过多参与科学和教育而忽略传教。他给上级的报告认为圣汤玛斯修道院无可挽救，建议撤销。因为纳泊已当选为终身道长，Schaffgotsch主教建议给他退休养老金，其他神父个案处理。 现在可以找到Schaffgotsch主教的报告：1855年底，布拉格红衣主教将它转交给了罗马教廷。我们不知道罗马教廷和布拉格红衣主教如何决定，也不知道纳泊如何应付，只知道圣汤玛斯修道院没有被关闭。 如果1855年关闭了修道院，那么孟德尔到哪有饭吃？他刚刚开始的实验命运如何？就都比较难说了。 纳泊爱才 人不可能十全十美，可能有性格问题，或其他问题，有才华的人也不例外。但纳泊看中人才后，看其主流，不怕其他人非议，保护他们。 在孟德尔之前，纳泊就支持过其他人。1830年，纳泊请数学家、修士Aurelius Thaler（1796-1843）在修道院建植物园，栽培稀有植物。孟德尔入修道院时，Thaler已去世三个月，但其植物园还在。当时由Franz Matouš Klácel (1808-1882)打理。 Klácel是纳泊1827年招聘来修道院的。Klácel爱好广泛，从哲学、诗词、写作、植物到社会活动，他是修道院的两位捷克人之一（纳泊和孟德尔都是日耳曼人），鼓吹捷克独立。他曾任当地哲学教授，很受学生欢迎。1844年，Klácel因为讲黑格尔哲学而被保守的势力剥夺教授资格。纳泊帮他伸冤未果，就让他在修道院管图书馆。1848年革命活动失败后，Klácel曾鼓动包括孟德尔在内的6位神父签名要求允许他们自由教学，也没成功。1868年，孟德尔当选道长后帮助Klácel获批准移民美国，Klácel到美国后做报纸编辑、出版商、作家，再也没做神父。 Klácel对植物感兴趣，做过植物实验，也经常和孟德尔讨论，内容包括达尔文理论发表以前的进化论雏形和后来的达尔文学说。 纳泊也曾鼓励Tomás Bratránek (1815 - 1884)继续深造，送他到大学攻读博士学位。Bratránek 也对植物感兴趣。Bratránek 到外地做教授后，继续和孟德尔等保持通讯联系。 孟德尔做研究的关键期间，纳泊、Klácel和等人形成相互支持、相互刺激的智力环境。 有深刻科学见解的神父 纳泊本人有浓厚的智力兴趣，不限于神学和哲学，也包括历史和农业。他担任过园艺协会会长、育羊协会成员。孟德尔加入的自然史学会，是农学会的分支，而纳泊曾任农学会的副会长。纳泊支持人工育种，知道杂交对实际应用的重要性。纳泊在学会刊物上发表过作物、水果和昆虫的文章。 纳泊不仅吸引一批有才华的人，提供物质保证和智力环境，而且在科学方面，他自己对于有相当深刻的见解。1836年，孟德尔年仅14岁，尚未进修道院，纳泊就曾在育种讨论会上提出：遗传就是关于动物的内在组织影响外在型式，应该研究。 1837年，纳泊在总结学会讨论时明确提出：应该讨论的问题不是培育的过程，而是遗传了什么、怎么遗传的。 这实际是遗传学的核心问题：神父纳泊，定义了尚未诞生的遗传学。 纳泊对孟德尔的超常支持 1843年孟德尔的老师将他推荐给纳泊，纳泊后来对孟德尔的支持可以说是到了一意孤行的程度。 而且，虽然纳泊去世前一年看到了孟德尔的研究结果，但他并未看到学术界对孟德尔理论的认同。不仅他没看到，孟德尔本人也没看到。因此，说纳泊对孟德尔的支持是至死不渝，并非夸张。 1845年至1848年，孟德尔在神学院学习，其中也学了科学和农业技术。 1849年，27岁的孟德尔正式行教时间不长，纳泊就致信布鲁恩教区主教Schaffgotsch：孟德尔学科学非常勤奋，但很不合适做传教的神父。原因是他造访病人或有痛苦的人时，发生不可克服的羞涩。他这个问题导致他自己危险地生病。Schaffgotsch并不喜支持孟德尔，但纳泊说孟德尔适合教书，Schaffgotsch让步。修道院的募捐理论上是支持传教的，神父的首要任务是传教，不传教还可以吃修道院的饭，没有道长的庇护恐怕做不到。 孟德尔先到布鲁恩城外的Znaim教中学，为暂时不能上课的老师代课，同事学生都说他教得好。原来他的羞涩只在“传教”，不在教书。只教了几个月，老师回来了，不用他再代。纳泊又把孟德尔送到布鲁恩一所学校，又代了几个月课。 总不能永远代课。彼时奥匈帝国正式教师已需证书。孟德尔于1850年申请考教师证书，但没考过动物学和地质学部分。考官笑话他不知道动物学名，全部用德文口语。这个缺陷，可能在孟德尔1866年论文中还有痕迹。他对于自己选用的豌豆，具体是何种属、学名是什么，不是非常确定，如果有现代心理医生，也许会猜他写论文时的犹豫和他以前考教师证书时说不出学名的关系。 有个考题问动物和人的关系，意思是生物学关系，孟德尔举例说：猫是能吃老鼠的有用动物，有漂亮的毛发。后来孟德尔的崇拜者看到他的答卷都觉得很可笑。幸运的是，考官客气地说：孟德尔不缺勤奋和才能，如果有机会到能接触更多信息的地方强化一下，可能会合适。 孟德尔第一次考中学教师资格考试没通过后，纳泊给主考老师之一Andreas von Baumgartner（1793-1865）写信，问为什么孟德尔没过。von Baumgartner说孟德尔自学到这个程度就不错，要是到大学进修一下更好。 Andreas von Baumgartner 于是纳泊送孟德尔到维也纳大学进修。Schaffgotsch主教批准是有条件的：孟德尔在维也纳生活得像个神父，意思是得住在修道院。但维也纳的修道院没有房间给孟德尔。纳泊仍坚持送孟德尔去，不怕他受大城市腐败的影响。纳泊也曾说：我会不惜经费使他得到进一步训练。 1851年到1853年，孟德尔在维也纳大学的两年学了物理、数学、植物、动物和显微镜。他修的70多个学分中，一半是物理和数学。第一学期全部学物理。第一位物理学老师是多普勒效应的发现者Christian Doppler （1803-1853），孟德尔注册了Doppler两个学期的物理，可能因为他学得较好，做过物理实验的助教。多普勒病逝后，物理老师是Andreas von Ettingshausen (1796-1878)也是数学家，1826年曾出版《组合数学》一书。孟德尔在维也纳大学的第四个学期修了Ettingshausen的“物理仪器应用和高等数学物理”，也就学了组合分析。这为孟德尔研究遗传提供了需要的数学，使孟德尔成为用数学成功研究生物的先驱。 Christian Doppler 维也纳大学教孟德尔的生物老师有Edward Fenzl （1808-1979）和Franz Unger（1800-1870）。Fenzl教的是保守陈旧的植物学，认为有超出物理化学原理的活力推动一切生物。Unger是开明的老师，讲新思想、新进展，他讲了达尔文以前的朴素进化思想，也介绍了Mattias Jakob Schleiden(1804-1881)的“科学植物学”，以Schleiden、Theodor Schwan(1810-1882)和Rudolf Virchow(1821-1902)等创立的“细胞学说”理解植物，认为植物整个都由细胞组成。Unger提出一个花粉细胞和一个卵细胞结合后长成植物个体，这部分内容对孟德尔做研究和分析结果有直接意义。经Unger推荐，孟德尔念过其他科学家的植物杂交实验论文。1866年，孟德尔在论文中引用的Josef Kölreuter(1733-1806)和Karl Friedrich von Gärtner (1772-1850)，他都在维也纳时学过。孟德尔也学了显微镜，为他日后的植物杂交提供了实验操作训练。 从理论到实验，孟德尔都获得了良好的科学训练。所以，虽然他后来不在教育和科研机构工作，他从事科学研究，不仅有扎实的基础，而且遵循科研规律。所以，和爱因斯坦一样，孟德尔也不是自立规矩的所谓“民间科学家”。 可是，孟德尔第二次还是没考到教师证书。与第一次考试不同，第二次考试没留下记录。一个说法是孟德尔考试怯场。另有个说法是孟德尔和Fenzl发生冲突，孟德尔回修道院做研究也是为了证明自己对，Fenzl错。这个故事很好听，但并无证据。 孟德尔的再次不第，并没有让纳泊怀疑自己的眼光，也没有动摇他支持孟德尔的决心。孟德尔终生都没能取得正式教师资格，但是，纳泊继续让孟德尔做代课老师，孟德尔到了布鲁恩实科中学（Brünn Realschule）。中学校长Josef Auspitz (1812-1889)也很支持孟德尔，让他无证教了14年的物理和自然史。Auspitz还可能很早认识到孟德尔发现遗传规律的重要性。 对于其他人（包括彼时的专家、教授）相当不认可、两次考试失败的孟德尔，纳泊的支持非但没有减少，反而变本加厉：1854年，他增加对孟德尔的支持，不仅精神支持，而且物质支持。孟德尔做实验需要暖房，纳泊就出资修建。 1848年Klácel积极参与革命活动后，将修道院的植物园交给孟德尔。为了做遗传实验，孟德尔需要暖房。这相对于一个不大的修道院来说，是很大的一笔开支。1854年，孟德尔刚从维也纳大学回来不久，纳泊开始给他盖暖房，1855年交付使用。用这个暖房和一个露天的场地，孟德尔通过长年的研究奠定了遗传学基础。 虽然在科学界，没人支持、接受孟德尔，但在小小的修道院里，却有纳泊道长一如既往、尽心竭力地为他提供着强有力的支持。 纳泊自始自终全力支持孟德尔：孟德尔没钱吃饭，纳泊收他进修道院；孟德尔喜欢科学，纳泊就让他不用传教；孟德尔没有教师资格，纳泊就让他代课；孟德尔没有考过证书，纳泊让他去大学进修；孟德尔需要研究条件，纳泊就给他盖暖房。 纳泊去世前两年，孟德尔宣读了研究结果。纳泊知道孟德尔的结果和理论。他也许理解孟德尔工作的伟大，也许并不那么理解，但正是他一如既往、尽心竭力的支持成就了孟德尔，造就了这位超越时代的天才，催生了遗传学，奠定了现代生命科学的一个主要支柱。 纳泊成为对生命科学起过最重要作用的伯乐，也许是世界上最有成效的伯乐之一。 作者注：感谢朱作言老师提供的2002年9月摄修道院和孟德尔实验园地遗址照片。 参考资料： http://www.mendelweb.org/ Henig RM (2000). The Monk in the Garden: The Lost and Found Genius of Gregor Mendel, the Father of Genetics. Houghton Mifflin, Boston. Iltis H (1924). Gregor Johann Mendel. Leben, Werk und Wirkung. Springer, Berlin. English translation by Eden and Cedar Paul (1932), W.W. Norton Company, Inc. New York. Mawer S (2006). Gregor Mendel: planting the seeds of genetics. Abrams NY, Fields Museum, Chicago. Orel V (1973). The scientific milieu in Brno during the era of Mendel's research. Journal of Heredity 64:314-318. Orel V (1996). Gregor Mendel the first geneticist. Oxford University Press. Orel V and Wood RJ (2000). Essence and origin of Mendel’s discovery. C.R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la vie / Life Sciences 323:1037-1041. Orel V (2009). The “useful questions of heredity” before Mendel. Journal of Heredity 100: 421-423. Peaslee MH and Orel V (2002). Contributions of the Members of the Augustinian Monastery in Brno, Focusing on F. M. Klácel, Philosopher and Teacher, and J. G. Mendel, Father of Genetics. 20th SVU World Congress, American University, Washington, D.C. http://www.upt.pitt.edu/upt_peaslee/svu_2000.htm Weiling F (1991). Historical study: Johan Gregor Mendel (1822-1884). American Journal of Medical Genetics 40:1-25. 本文已发表于2010年10月《科学文化评论》

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孟德尔：孤独的天才（下）

songshuhui 2011-8-20 10:52

科学松鼠会 发表于 2011-07-22 05:04 作者：饶毅博士 （ 北京大学终身讲席教授、生命科学学院院长） 孟德尔的生前身后 孟德尔出生地德文称Heinzendorf，捷克称Hyncice，现在捷克境内，当时属于奥匈帝国。孟德尔的父亲是佃农，每周四天料理自家的田地，三天给一位女伯爵干农活。命运似乎注定了孟德尔不得不子承父业，终其一生在农田中度过，但当地的神父Johann A.E. Schreiber （1769-1850）鼓励孟德尔的父母让他多受教育。孟德尔自己也要与命运抗争，并得到姐妹的支持。孟德尔后来为报答妹妹的支持，资助了她的孩子读书。 1850年4月17日，他为了考教师证以第三人称写过一个自我简介，清楚地说明了他的情况、心境和决心，信的大意是： …小学后，1834年他上中学。4年后，接连不断的灾难 ，使他父母完全不能支持他学业所需的费用。因此，16岁的他落入不得不完全自己支持自己的可悲境地。所以，他一边给人做家教，一边上学。1840年中学毕业时，首要问题是取得必要的生活来源。因此，他曾多次试图做家庭教师，由于没有朋友和推荐，未果。失去希望和焦虑的痛苦、未来前景的悲观，彼时对他有强烈影响，导致生病，被迫和父母待了一年。次年，他努力后得以做私人教师，以支持学业。通过极大努力后，他成功地修完两年的哲学。他意识到无法这样继续下去，所以在学完哲学后，他觉得非得进入一个生命驿站，能让自己脱离痛苦的生存挣扎。他的境况决定了他的职业选择。 1843年，他要求并得以进入布鲁诺的圣汤玛斯修道院。从此，他的物质境况彻底改变。有物质生活的舒适后，他重新获得勇气和力量。他满心欢喜和集中精力学习经典。空余时间忙于修道院一个小型植物和矿物收藏。有机会接触后，他对自然科学的特别爱好更加深化。…虽然缺乏口头教育，而且当时教学方法特别困难，从此他却更依附于自然研究。他努力通过自学和接受有经验者的教诲，来弥补自己的缺陷。1845年，他到布鲁诺哲学学院听了农业、园艺和葡萄种植课程。…他很乐意代课，倾力以容易理解的方式教学生，并非无成效… 他坦陈入修道院不是为了宗教信仰，而是经济原因。这一重要的人生选择中他权衡的不是神圣与世俗，而是智力追求与成家育子的权利。为了头脑，他舍弃了生殖权。对于血气方刚的青年，并非容易，而需要很大的决心。孟德尔的决定也和中国传统的一种说法（也是当代相当一部分华人的想法）不同：这些人读书是为了颜如玉，而孟德尔为了智力追求放弃颜如玉。 1843年，不满21岁的孟德尔进入布鲁恩（Brünn，现称Brno）的圣汤玛斯修道院（the Abbey of St. Thomas），并于1847年25岁成为神父。孟德尔原名Johann，入修道院后加Gregor教名。 到修道院后，他同时做过代课老师。那时，中学老师已需要证书。孟德尔第一次教师资格考试没通过，被送到维也纳大学去学习，这加强了他的科学背景。孟德尔曾再考教师资格，还是没能通过，而且，估计两次都是没过生物学，所以后来只能做代课老师，在当地的实科中学（Brünn Realschule）教了14年低年级物理学和自然史。他一直以实验物理学家自称，而不说是生物学家。 孟德尔积极参与学术活动。他长期研究气象，曾任国家气象和地磁研究所布鲁恩站长，1862年提交布鲁恩地区15年气象总结。他一生中参与了八个科学学会、二十六个非科学协会。1861年，孟德尔在任课的中学和一百多人共同创立当地的自然史学会。1865年2月8号和3月8号两个星期三的晚上，在布鲁恩自然科学学会，孟德尔宣读了豌豆研究结果。当地小报对孟德尔演讲有报道，但未能引起国际科学界的注意。 1866年论文发表后，孟德尔将40份抽印本寄给国际上的科学家，后人找到了13份的下落，传说达尔文处有，并未证实。发表文章的杂志有120本在世界主要图书馆。 1868年，修道院院长去世后，孟德尔经过两轮选举后当选院长。他再不用教书，但其他工作依旧繁重，他还是尽量做了研究。他用了多种植物做遗传实验。留下的纸片表明在去世前三年，他还在想有关豌豆的遗传问题。1865年到1878年，他记录了14年的地下水位。1870年，他加入养蜂协会，1877年报告对蜜蜂飞行和产蜜量的四年观察。他曾研究苹果和梨的抗病性。在一些协会刊物中，他以M和GM笔名写过一些短篇。 孟德尔生活丰富。他的政治观点偏自由派，与自己的教会背景矛盾。而他支持的自由派掌政时，出台的税收政策却对他的修道院很不利。政府为缓和与他争论曾安排他任银行副董事长和董事长。但他持续十年坚决反对税收，造成他晚年生活很大的苦恼。他在政治上左右碰壁。 1884年1月6日，孟德尔去世。他生前要求尸检，结果表明他肾炎并发心脏病。有位年轻的神父将其诗化，称孟德尔是心给伤了。孟德尔自己是乐天派，年纪大的时候回顾自己一生满意多于不满意。 园艺协会刊物讣告称：“他的植物杂交实验开创了新时代”。 猜想讣告作者是刊物主编Josef Auspitz（1812-1889），他曾任实科中学校长，支持孟德尔无证代课14年，是孟德尔的重要支持者和欣赏者之一。 但是，讣告的溢美之辞远非共识。 据他的朋友Gustav von Niessl (1839-1919)说，孟德尔生前相信“我的时代会到来”。确实如此。但是，要等他去世16年、理论公布34年以后。 1900年声称重新发现孟德尔的三位科学家，后来有争议，其中de Vries的第一篇论文不提孟德尔，后来可能因为隐瞒不住曾借鉴孟德尔的事实（包括难以解释如果他没有读过孟德尔，为什么他第一篇文章用了孟德尔的dominant和recessive两个词）以后，在第二篇论文中说是重新发现孟德尔。von Tschermak可能不懂孟德尔也说自己重新发现了孟德尔，所以史学家认为不能算。有趣的是，von Tschermak的外公 Edward Fenzl是维也纳大学教孟德尔的生物老师之一，不仅教学保守，也可能是没让孟德尔第二次考到教师证书的考官之一。 孟德尔“造假”案溯源 除了有人说孟德尔不懂自己发现了什么以外，对于孟德尔最大的冤枉是说他编造了实验结果。 英国统计学家和遗传学家费舍尔（1890-1962）于1936年首先发难，他对孟德尔的实验数据进行统计分析后，断定孟德尔的数据过于接近理想数据。轻一点说，孟德尔可能有我们不知道的助手，在做了前两年实验导致孟德尔有理论后，助手为了满足孟德尔的理论而在后面几年给孟德尔提供他喜欢的数据。重一点说就很难听：“多数——如果不是所有——的实验结果都伪造了，以期贴切地符合孟德尔的预期”。以后每过一些年，就有人小聪明地又发现孟德尔的“问题”。 反击孟德尔造假说法的文章也不断。最近一篇较好的反击是2007年哈佛大学Hartl 和Fairbanks 发表于《遗传》杂志的文章。 我认为，给孟德尔伸冤的首要理由是：他无需造假。科学对于他来说不能带来利益。他如果造假，最对不起的是放弃生育人权、十几年如一日做研究的他自己。 其次，孟德尔时代没有统计学。统计学是几十年以后发明的。孟德尔只需分析数量关系，无需检验统计显著性。那时不知道应该做多少次实验、收集多少数据后才应该停止实验。可能是孟德尔收集到觉得差不多的就时候停止，所以数据会接近预计。孟德尔也在论文中明确说过，有一次实验漂移较远，他重复了实验后，数据更接近预计。 孟德尔的行为证明他不是造假和隐瞒不利结果的人。他曾努力使怀疑自己工作重要性的Nägeli相信自己发现的规律。但即使这种情况下，他也没隐瞒自己发现了有悖于自己理论的现象。他把自己的豌豆种子给了Nägeli和其他人，希望他们验证自己的结果。1870年7月3日，孟德尔致Nägeli信说：我观察到山柳菊的杂交行为与豌豆的正好相反。但我认为山柳菊是个别现象，而豌豆中发现的是更高的、更根本的规律，因为去年我做了另外四种植物其杂交后代行为都和豌豆一样。 孟德尔不仅在给Nägeli的信说明了山柳菊的结果，而且将结果在1869年发表了。后来多年认为，有两种遗传方式，一种是“豌豆式”（符合经典孟德尔学说），一种是“山柳菊式”（不符合孟德尔学说）。虽然以后也发现这些生物其实都符合孟德尔学说，造成困惑是因为山柳菊是单性遗传，但当时孟德尔以为山柳菊与豌豆不同。如果孟德尔造假，或选择只符合自己理论的结果，那么他就无需在已经公开自己的理论后，将只有他自己知道的山柳菊的结果直接告诉一位不愿接受自己理论的人，而且发表第二篇生物学论文，公布与第一篇的矛盾。 孟德尔的精神遗产 孟德尔以天生的才能、青年的果断和壮年的坚持，在困难中成长，以放弃获得条件，在失败中得机遇，最终在有限的环境做出了超越时代的发现。 孟德尔的成就，一百多年来催生了多个现代科学学科。首先是直接导致遗传学诞生，而对于同时期诞生的进化论，孟德尔可能隐约知道自己工作的意义，虽然遗传学和进化论结合于1930年代。二十世纪遗传学与生物化学结合，并与微生物、生物物理学交叉，在1950年代又催生了分子生物学。1970年代诞生的重组DNA技术，全面改观了生命科学：分子生物学深入到从医学到农业各个领域，带来多个学科的变革，人类遗传学、基因组学、生物信息学是其直接传承。 在应用上，遗传学带来了二十世纪绿色革命，对于解决全人类食物起了很大作用。遗传学通过分子生物学和重组DNA技术，带来生物技术产业。现代遗传学为个体化医学奠定了必不可少的基础，虽然我们今天还远未达到个体化医学的远景。 孟德尔的发现，对于科学和人类，今后长期还将有深远影响。 最后的问题是：既然孟德尔不受科学家重视，不为科学界所认同，那么，他怎么能获得做研究的条件？ 这个问题，背后有一个更加鲜为人知的故事：欲知后事如何，请听下回分解…… 注： 感谢龙漫远、白书农、饶广远的帮助。 孟德尔用“杂交”一词，是现代意义的cross（动物可译成“交配”、植物“授粉”），而非后来科学家重新定义的“杂交”，即 不同种或不同品系之间的交配。孟德尔文章中多半都是同种植物的交配，并非物种或品系间的交配。“杂交”一词今天在中国学生和老师中仍未严格使用，部分原因可能是学孟德尔理论时听惯了杂交一词。 本文中斜体都是孟德尔原文的着重强调。 孟德尔的论文中用了“对照实验”（control）一词。每个在野外做的实验，他都在暖房中也做了，证明野外实验未因昆虫或外源花粉等环境因素所干扰，结果可信，他才采用。 孟德尔用花粉细胞来表示精细胞。现在知道花粉中包含2或3个细胞。参与受精的是其中的两个精细胞。 孟德尔在结语中说花粉细胞和卵细胞结合成单个细胞后，“同化和形成多个新细胞”。现在看来“同化”是错误的，限于当时对发育的误解。全部细胞都来源于受精卵分裂、增值，并不发生同化母体细胞参与子代发育。 本文参考了以下文献，尽量摒弃不可靠的传说。 http://www.mendelweb.org/ Corcos A and Monaghan F (1985). Role of de Vries in the recovery of Mendel's work. I. Was de Vries really an independent discoverer of Mendel? Journal of Heredity 76:187-90. Corcos AF and Monaghan FV (1987). "Correns, an independent discoverer of Mendelism? I. An historical/critical note". Journal of Heredity 78: 330. Corcos AF, Monaghan FV, Weber MC (1993). Gregor Mendel's Experiments on Plant Hybrids: A Guided Study, Rutgers University Press. Darwin C (1859). On the Origin of Species by Means of Natural Selection. John Murray, London, England. Darwin CR (1862). On the two forms, or dimorphic condition, in the species of Primula, and on their remarkable sexual relations. Journal of the Proceedings of the Linnean Society of London (Botany) 6: 77-96. Darwin C (1868). The variation of animals and plants under domestication. John Murray, London. Darwin CR (1876). The effects of cross and self fertilisation in the vegetable kingdom. John Murray, London. Darwin CR (1877). The different forms of flowers on plants of the same species. John Murray, London. Fisher RA (1936). Has Mendel’s work been rediscovered? Ann. Sci. 1: 115–137. Hartl DL, Fairbanks DJ (2007). On the alleged falsification of Mendel’s data. Genetics 175: 975–979. Henig RM (2000). The Monk in the Garden: The Lost and Found Genius of Gregor Mendel, the Father of Genetics. Houghton Mifflin, Boston. （此书有些资料，但作者对科学的理解有局限，貌似不偏不倚的态度而有误解，也编了一些想象的内容） Howard JC (2009). Why didn't Darwin discover Mendel's laws? Journal of Biology 8:15. Iltis H (1924). Gregor Johann Mendel. Leben, Werk und Wirkung. Springer, Berlin. English translation by Eden and Cedar Paul (1932), W.W. Norton Company, Inc. New York. Mawer S (2006). Gregor Mendel: planting the seeds of genetics. Abrams NY, Fields Museum, Chicago. Mendel G (1866). Versuche über Pflanzen-Hybriden. Verhandlungen des naturforschenden Vereines, Abhandlungen, Brünn 4:3-47，英译本见Experiments in Plant Hybridization in Genetics: readings from Scientific American pp. 8-17. W.H. Freeman and Company, San Francisco-USA. Mendel G (1869). Ueber einige aus künstlichen Befruchtung gewonnenen Hieracium-Bastarde. Verhandlungen des Naturforschenden Vereines, Abhandlungen, Brünn 8:26–31. (English translation: ‘‘On Hieracium hybrids obtained by artificial fertilisation.’’, Bateson, W., 1902 Mendel’s Principles of Heredity: A Defense. Cambridge University Press, Cambridge, UK) Mendel G (1950). Gregor Mendel’s Letters to Carl Nägeli. Genetics 35: 1–29. 见Gregor Mendel’s letters to Carl Nägeli (1866-1873) (Translated by Leonie Kellen Piternick and George Piternick) http://www.esp.org/foundations/genetics/classical/holdings/m/gm-let.pdf Monaghan F and Corcos A (1986) Tschermak: a non-discoverer of Mendelism. I. An historical note. Journal of Heredity 77:468-9. Morgan TH (1909). What are “factors” in Mendelian explanations? American Breeders Association Reports 5:365-369. Nogler GA (2006). The lesser-known Mendel: his experiments on Hieracium. Genetics 172:1-6. Orel V (1996). Gregor Mendel the first geneticist. Oxford University Press. Weiling F (1991). Historical study: Johan Gregor Mendel (1822-1884). American Journal of Medical Genetics 40:1-25. 根据几次讲课录音，2010年十一假期整理、扩充。发表于2010年10月《科学文化评论》

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医学诺贝尔之路（1905）：最好的礼物

songshuhui 2011-7-4 09:15

赵承渊 发表于 2011-06-23 14:12 1872年12月11日，刚刚29岁的罗伯特•科赫（Heinrich Hermann Robert Koch）收到了他一生最好的生日礼物——一台精美的显微镜。为了这件礼物，他的妻子艾米（Emmy）几乎花掉了所有的积蓄。然而后来的事实证明，这笔花费完全物有所值：科赫凭借这台显微镜做出了举世瞩目的成就，他的发现和贡献极大地改变了医学，同时也改变了世界。 此时的科赫刚刚从普法战争战场归来，经过考试在一个名叫Wollstein的小镇谋取到一个医官的职位。在诊治患者的同时，科赫开始将他简陋的办公室改造为一个实验室。这台显微镜就是这个实验室最昂贵的设备。当时，可怕的炭疽病已经为人们所初步认识：早在十年前就有学者提出炭疽可能是某种细菌造成的。年轻的科赫经过一丝不苟的体外实验和动物实验，确认了炭疽病的病原：炭疽杆菌。然而科赫并没有就此止步，他开始尝试在牛血中培养这种细菌并最终获得成功。这使他弄清了炭疽杆菌的生活史。1876年，科赫关于炭疽病的论文发表了。 次年，科赫发表了另一篇有关炭疽芽胞杆菌的论文。在这篇论文里，科赫首次介绍了由他首创的固体培养基。这种培养细菌的方法一直沿用到今天。科赫同时发明了染色法，从此，细菌在显微镜下显示得更加清晰。充满干劲的科赫还改装了他的显微镜，将显微镜与照相镜头结合起来，这样他就可以轻松地保留镜下所见。这些发明创造为细菌学的发展起到了极大的推动作用。 1881年，年轻有为的科赫已经成为德意志帝国的政府卫生顾问。同年，科赫提出了著名的科赫法则——这些影响深远的规则至今仍可看作病原生物学领域的金科玉律。如果某种病原微生物是某种感染性疾病的病因，那么它必须同时满足以下四个条件： 第一，这种微生物必须能够在患病动物组织内找到，而未患病的动物体内则找不到；第二，从患病动物体内分离的这种微生物能够在体外被纯化和培养；第三，经培养的微生物被转移至健康动物后，动物将表现出感染的征象；第四，受感染的健康动物体内又能分离出这种微生物。 科赫法则的提出体现了科赫严谨的治学思想，同时也是病原生物学诞生的标志。 1882年，依据自己提出的法则，科赫宣布发现了结核病的病原体：结核分枝杆菌。这一次，科赫引起了更大的轰动。十九世纪的结核病非常流行，在欧洲，每七个人中就有一人死于结核。关于结核病病因的猜测从未间断过，也从未有一种猜想受到公认。科赫的发现以其无可辩驳的严密逻辑征服了听众，征服了医学界。不过，科赫关于结核的研究并未就此深入下去——受到邀请，科赫作为一个代表团的领袖赴埃及调查发生在那里的霍乱疫情。不久，科赫就发现了霍乱的病原霍乱弧菌。不过，由于注射霍乱弧菌未能在健康动物身上引发霍乱，不符合科赫法则，因此科赫并未立即确认自己的发现，直到他发现霍乱是通过饮用水传播之后才公布。科赫同时提出，改善公共卫生状况是遏制霍乱疫情的关键手段。 科赫的出色工作得到了极高的赞誉。不过很快他就遭受了人生的波折。由于自大地宣称结核菌素能够预防结核病，大批民众奔向科赫寻求这种神药。然而，尽管结核菌素在实验室表现出不俗的效果，但应用于人体后发生了不少严重反应。迫于压力，科赫不得不含糊其辞地公布了结核菌素的细节，这使得他遭受了更多的批评。不过，德国政府并未放弃科赫，反而成立了一个以他为领导的研究所：普鲁士皇家传染病研究所。今天，这个研究所已经成为德国的CDC，拥有200多名科学家，担负着德国公众传染病预防和监控的重任。 担任研究所领导者期间，科赫继续在传染病领域做出贡献。他远赴非洲，研究疟疾以及多种发热性疾病的病原体。终其一生，科赫为科学知识宝库添加了近50种医治人类或动物疾病的方法。他的学生在白喉、伤寒、鼠疫等烈性传染病的研究领域也取得了非凡的成就。1905年，从非洲返回后，凭借他关于结核病的研究和发现，科赫当之无愧地收获了当年的诺贝尔生理学及医学奖。 晚年的科赫继续致力于结核病的防治工作。1910年4月9日，在柏林科学院结束了一场关于结核病的讲座之后，罗伯特•科赫心脏病突然发作。5月27日，这位德国科学巨匠溘然长逝，享年67岁。科赫逝世后，普鲁士皇家传染病研究所更名为罗伯特•科赫研究所（Robert Koch Institute，RKI），并保留这个名称至今。在他逝世时，身边还摆放着他那台心爱的显微镜。显微镜是科赫最好的生日礼物，而罗伯特•科赫本人的成就，则是全人类最好的礼物。

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傅兰雅—一位在中国传播西学的大师

热度 13 武际可 2011-7-4 08:52

傅兰雅—一位在中国传播西学的大师 在近代中国史书上，似乎西方传教士中好人不多。他们不是做特务为帝国主义收集中国的情报，就是宣传西方的价值观，或者名之为文化侵略。其实这种笼统的不分青红皂白的看问题的方法是有害无益的。义和团见洋人就杀，就是这种是非观的必然结果。他们的用心是可以理解的，不过可不一定正确。 其实在传教士中，也有不少对中国十分友好的，或者说是全心全意为中国人着想的。傅兰雅（ J.Fryer ， 1839 — 1928 ）就是一位。 让我们来介绍傅兰雅 的情况。傅兰雅，是来自英国的一位传教士。 1861 年 7 月从英国到达香港，在英国一所教会学校任校长。 1863 年，为了进一步学习汉语，他辞去了香港的工作，到北京担任同文馆的英文教习。后来又到上海的一所教会学校任教师。工作之余他还担任《上海新报》的编辑，介绍一些西学。从 1868 年，傅兰雅到上海江南制造局任译员，这位传教士便以在华推行西方科学知识为主要事业，他 1896 年离开中国到美国定居，其间 28 年他为在中国传播西方科学技术呕心沥血。他的主要贡献是： 翻译了大量西方科学著作，一生共译书 129 种之多，遍及基础科学、应用技术、军事、社会科学各方面，其中也包括力学，当时称为重学。 1876 年，他创办了中国第一份科学普及杂志《格致汇编》。 1877 年，傅兰雅参与创办了中国第一家科技书店，益智书会。 1879 年，傅兰雅担任益智书会的总编辑。至 1890 年，该书会编印和审定了 98 种适合作为教科书的书籍，傅兰雅编写的有《格致须知》、《格致图说》等普及科学技术的教科书 42 种，其中包括《重学须知》和《力学须知》，这些教科书在中国早期颁行的新学制的学校中影响很大，有许多被新学校采用为教科书。益智书会在中国约近 40 座城市有代销点，出版和销售的书籍达千余种，数十万册。傅兰雅参与创办中国第一所科学普及学校：格致书院。 1896 年，由于妻、子到美国定居，傅兰雅到美国在伯克利大学任东方语言文学教授， 1902 年任系主任。 1913 年退休， 1928 年逝世。即使是在美国工作期间，傅兰雅仍心系中国，多次重访中国，介绍和帮助中国的留美学生。 1911 年他捐银 6 万两，建立上海盲童学校，这是中国的第一所正式的盲童学校。 1915 年，他在美国家中与前来参加博览会的黄炎培带有深情地说：“我几十年生活，全靠中国人民养我，我必须想一办法报答中国人民。”他办的盲童学校，并且安排儿子在美国学习盲童教育，然后派来中国教学。傅兰雅，这是一位把毕生的精力贡献给中国人民的科学技术事业的西洋人。他就是一位真诚把现代科学技术送上门来的西洋人。 傅兰雅尽管把一生的精力贡献给中国人民的科学技术事业，但是由于中国的传统势力太强，进步太慢。所以也有他的苦恼。甲午战争失败之后，他说：“外国的武器，外国的操练，外国的兵舰都已试用过了，可是都没有用处，因为没有现成的、合适的人员来使用它们。这种人是无法用金钱购买的，他们必须先接受训练和进行教育。……不难看出，中国最大的需要，是道德和精神的复兴，智力的复兴次之。只有智力的开发而不伴随道德的或精神的成就，决不能满足中国永久的需要，甚至也不能帮助她从容应付目前的危急。” 傅兰雅的话是他在华 30 多年的深切体会。其实从明末起到 20 世纪初的 200 多年的发展，也体现了这种情况。

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漫谈涂布流动

热度 3 zdwang 2011-6-28 08:13

漫谈涂布流动 王 振 东 当您在观看电影时，您知道正在欣赏的电影拷贝（正片）以及拍摄电影时所用的胶片（负片）是怎样制造出来，流体力学在它们的生产制造过程中起着什么样的作用吗？当您使用相机拍照得到漂亮的彩色照片时，您知道彩色胶片的底片（负片）和相纸（正片）是怎样生产出来，流体力学在其生产制造过程中有着怎样关键的作用吗？现在数码相机己十分流行，但扩印成照片时，仍需要使用相纸（正片）。本文将简要介绍从1824年以来，在感光材料发展180多年的历史过程中，流体力学曾经和正在起着的关键作用。 让我们先从感光材料产生和发展的历史谈起： 1824年法国物理学家 Nicephore Niepce 在一块玻璃板上涂上一层含银盐的化合物，经光照得到了图像。 1839年 Niepce 的同事向巴黎科学院做了在烈日下较长时问曝光而得银汞齐正像的实验。 1841年 英国科学家 Tabolt 宣布一种含 Agl （碘化银）纸基感光材可得负像，再由负像使另一感光材料感光即可得到正像，曝光时间己可缩短，但图像尚不太清楚。 1851年 出现珂罗酊（即硝棉胶）湿板照相法，可得以玻璃板为基底的照相底片。 1871年 发明溴化银明胶干板。 1876年 找到对所有光敏感的乳剂。 1887年 以硝酸纤维素酯薄膜代替玻璃的感光软片，使照相机工业得到迅速发展。 1951年 出现不易燃烧的三醋酸纤维素酯片基。 2O世纪70年代 发明绦纶片基，使片基强度得到提高。 从这段历史可以看到，感光材料的产生和发展过程，一方面是发现和逐步完善能对所有光线敏感的乳剂，另一方面是发明能够将乳剂涂布上去的片基、并逐步使片基做到既安全又有高强度。 在中国，直到20世纪60年代，去照相馆照相片，有时还能拿到以玻璃为基底的照相底片，笔者就还保留有1965年在座落天津劝业场旁著名的中国照相馆所得的玻璃照相底片。那个时候在电影拷贝的胶片盒上，常常见到显著标有“安全胶片”字样，就是指盒中胶片是三醋酸纤维素酯片基的，不易燃烧。以区别这之前的电影拷贝胶片，由于是硝酸纤维素酯片基的，容易燃烧，不安全。现在我们所使用的电影胶片拷贝己都是绦纶片基的了，既安全，强度也高，片盒上已不再需标明安全胶片。 感光材料工业的产品为彩色胶片、黑白胶片、相纸（包括冲洗和打印用的相纸）、X光胶片、磁带等信息记录材料。感光材料的生产过程，先是分头制造感光材料乳剂和片基，再将感光材料乳剂涂布到片基上，经干燥后再进行裁切、整理、包装，即可成为产品。流体力学的作用就体现在将感光材料乳剂涂布到片基上，形成感光材料的过程中，感光材料的涂布流动是指将感光材料乳剂涂布到片基上的流体运动过程。 感光材料涂布流动的工程目的，是要求能将乳剂在片基上涂得：（1）快，（2）薄，（3）匀，（4）高 黏 度，（5）（有时需要）同时多层。涂得快，才能生产效率高。涂得薄，才能使感光后的胶片或相纸较容易显影和定影、加快冲洗扩印的速度。涂得匀，才能使涂布宽度为1米多的胶片，经裁切得到的各条宽35mm的胶片性能一致，同一条胶片的前后性能也一致；只有性能一致，才能在同样的冲洗条件下得到统一的效果。乳剂高 黏 度是为涂得快时，能干得快，以降低对干燥设备和条件的要求。同时涂布多层，是为适应信息记录材料（如彩色胶片）结构的需要（下面会进一步介绍）。这5个要求实际上就是感光材料生产对涂布技术在数量和质量上的具体要求，流体力学应用得好不好，就要看能否保证这些要求的同时实现。 在感光材料工业发展的历史上，对软片基笫一个成功的涂布方式是浸涂（Dip Coating）。 浸涂是将片基 浸入所要涂的 黏 性液体中再拉出，从而使片基涂上槽中的 黏 性液体，如图1所示。在涂布槽内放有需涂布的 黏 性流体，浸涂的方式基本上有2种类型，一种为通常的简单浸涂（图1a），另一种为对辊涂布（Roll Coating）（图1b），多加一个转动的辊子，是为了压一下，使涂得更薄些。德国阿克发（Agfa）胶片公司20世纪30年代的浸涂技术代表了这一技术的成熟。 浸涂的速度快了，涂布的厚度就要加大，这个道理易从生话中的小事情联想到。以前去商店买油的时候，没有像现在商店用的计量机械，售货员是用小提勺来打油的。操作的时候不能提得太快，因为只有将提勺往上提得慢些，才能使提勺外壁带上的油（也就是浸涂在外壁上的油）再流回些到油桶内，如果提得太快则会有蚀本的可能。所以浸涂的速度不能太快，否则涂布厚度也难降低。实际上，浸涂的速度最快也只能到每分钟30米左右。 现代彩色胶片是一种多层结构，如图3所示，其涂层的总厚度在干燥后只有几微米。这么多层的乳剂怎么才能涂布上去呢？如果用浸涂的办法，一次只能涂一层乳剂，干了后卷起来，再放开才能去涂另一层乳剂。而每一层又都很薄，在片基卷放的过程中，无论怎样小心，也很难保证没有划伤，而划伤就会形成胶片的弊病。而且这样做生产效率也太低。于是逼迫人们运用流体力学原理去寻找新的涂布方法，来解决彩色胶片的涂布技术问题。 20世纪50年代末，美国柯达（Kodak）胶片公司的两位工程师提出了用坡流涂布（Slide Coating）方式（图4是3层坡流涂布的示意图）来解决彩色胶片的涂布技术问题。他们的创意是让多层 黏 性液体在斜面上形成严格的层流，然后一起涂布到片基上，再一齐进行干燥，以形成需要的多层结构彩色胶片。柯达胶片公司到20世纪60年代后期，已使这一涂布技术基本成熟，并以坡流涂布技术垄断了当时世界彩色胶片生产的四分之三以上。逼得世界上一些胶片公司处境艰难，要么花大价钱购买其专利，并接受苛刻条件让其控制；要么几家公司合并，商量对策，以求生存。像前面提到的阿克发公司就走上了后一条路。 层流和湍流是 黏 性流体运动的两种基本形态，这两种形态的流动在物理图象上有着重大差别。层流的流体质点象是排列成队一样地向前运动，所以层流的流线层次分明。而湍流的流体质点运动则是杂乱无章。层流在一定条件下要过渡到湍流状态。有关层流向湍流过渡的理论目前还不够成熟，但是已经知道，层流向湍流的过渡是与流动中受到扰动分不开的。在感光材料的涂布过程中，液体供料泵的压力波动、涂布机的微小振动、甚至操作人员的行动等，都有可能给坡流面上的乳剂层流施加扰动。理想的坡流涂布必须保持乳剂作严格的定常层流流动。能否做到这一点，就要看乳剂受到扰动后，扰动能不能很快地衰减，使流动恢复到原来的状态后再干燥固化。这就是液体沿斜面向下流动时的层流稳定性问题。 随着感光化学对乳剂的成份和结构怎样更好地还原彩色研究的发展，认为彩色底片（负片）涂层的结构最好要有14层之多，从而对涂布技术提出了更高的要求：同时涂更多层，而且每层要涂得更薄，以使干燥后总厚度仍是几微米。生产效率也要进一步提高，即希望要涂得更快。促使人们再从流体力学上动脑筋。美国柯达胶片公司又提出了落帘涂布（Curtain Coating）技术：让坡流面上形成的多层乳剂层流，一齐落帘而下，再一齐涂布到片基上（图6是3层落帘涂布的示意图）。 当甲乙两列高速奔驰的列车速度相同时，两列车的相对速度为零，一个人从甲列车的车门能很容易地迈步走进正对着的乙列车车门。在太空中，宇宙飞船与空间站的对接，宇航员在飞船与空间站间的出入，也是同一原理。多层乳剂层流的落帘，作为自由落体而下，在重力的作用下，进一步拉薄了，也加快了速度，只要片基的速度相应快，使相遇时相对速度是零，也就很容易涂上去了。可以相信流体力学一定能为感光材料工业提供更好的涂布技术，为人们提供更多更好的消费品。 参考文献 1、 王振东，化工中的流体力学，见教育部工程力学专业教学指导委员会编《力学与工程技术的进步》，140一146页，北京：高等教育出版社，2001 2、 刘旦初，化学与人类（第二版），上海：复旦大学出版社，2000 （刊登于《力学与实践》 2003年25卷4期 ）

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记忆传承，信息永生（九）

songshuhui 2011-5-31 00:04

猛犸 发表于 2011-05-05 13:13 听从内心的声音 20世纪30年代中期，英国、美国和法国几乎同时发明了雷达。这种技术在几年后席卷世界的战争浪潮中，为早期的同盟国赢得了一些喘息时间，并且最终破灭了第三帝国称霸世界的梦想。 虽然雷达的原理早在20世纪初就已经被解释了出来，但是30年代的雷达并不能让人满意。所有的物体都会反射电磁波，无论它是一架敌机还是一棵果树。要快速地分辨出敌机来并不容易，工程师们需要想办法把那些固定物体的回波消除掉才行。 那个时期人们尝试了多种办法，“延迟线”的概念也就此诞生。延迟线能够把电信号转化成声音或者震动，过一段时间再将其恢复成电信号。这样，不同时间的信号就可以进行比较，以此过滤掉固定物体的回波。一个还在读大学的小伙子设计了水银延迟线，利用管子里的水银传递振动，很受军方的欢迎。几年后，这种设备被用在了早期的电子计算机上，成了最早的内存。 虽然朋友们喜欢叫他“普莱斯”，但是这位小伙子的全名有点长：小约翰·亚当·普莱斯伯·埃克特。他是一个白手起家的地产商的儿子，1919年出生于费城，一生中最重要的时光也都在宾夕法尼亚度过。 虽然埃克特从小就喜欢自己动手设计和制作些特别的东西，但是他的父亲约翰·埃克特却和许多第一代富人一样，希望自己的儿子能进商学院。老埃克特夫妇对这个独子十分不放心——可能是因为这孩子十五岁的时候做了个遥控炸弹的缘故。总之，在小埃克特已经被500公里以外的麻省理工学院录取的情况下，老埃克特竟然用假装付不起学费的办法，把他送进了就在家门口的宾夕法尼亚大学沃顿商学院。 小埃克特在沃顿商学院过得不怎么开心，特别是在他发现麻省理工学院的学费并不是那么贵的时候。他想转系，但是物理系人数已满，只好转到莫尔电气工程学院。勉强熬过第一学年之后，小埃克特像是终于觉醒了一般，很快进入了创造力爆发的状态，水银延迟线就是这时候的发明。 1941年，他大学毕业，打算继续读研究生；在那个无所事事的暑假，他参加了一个为军方服务的电子工程培训班，并且遇到了命中注定的那个人。 天才的工程师 约翰·莫奇利博士比埃克特大12岁，是附近的乌尔辛纳斯学院物理系主任，也是这个培训班的学员。两人很快就熟络了起来，然后发现制造一台全自动化高速计算的电子计算机，是两人的共同兴趣。 暑假过完，莫奇利就到摩尔学院申请了一份教职。两人商议的结果，是1942年8月份的一份建议书，建议军方开始设计和建造一台电子计算机。这份只有5页的建议书在删改了几次之后终于得到了批准，在埃克特24岁生日那天，这个名为ENIAC的项目正式通过。两个月后，合同签署完成，军方投资40万美元，由研究生一年级的埃克特担任总工程师。 在参考了爱荷华州立大学的约翰·阿塔纳索夫的一些设计之后，ENIAC项目于1946年成功结束。在制造ENIAC的过程中，埃克特和莫奇利已经开始和冯·诺依曼一起讨论如何改进设计，但是在1945年，在冯·诺依曼发表的那篇关于计算机结构的著名文章上，却没有埃克特和莫奇利的名字。 这篇文章让埃克特和莫奇利与冯·诺依曼的关系变得很糟。埃克特认为冯·诺依曼剽窃了他关于程序存储的想法却只署上自己的名字；而冯·诺依曼则认为这不过是为了绕开军队保密政策的一个权宜之计而已，完全不值得大惊小怪。到底谁是谁非依然在争论，不过无论如何，今天的计算机还是被叫做“冯·诺依曼机”。 1949年八月，EDVAC终于制造完成。这台全称为“离散变量自动电子计算机”的机器，使用二进制方式存储和运算，使用水银延迟线做为内存，所使用的电子管数量只有ENIAC的三分之一左右，性能却比ENIAC好得多。也就是在那一年，埃克特在无线电工程师学会会刊上发表了一篇论文，认为使用水银延迟线做为电子计算机的存储器件，能够让电子计算机的频率达到上兆赫兹。 1950年，埃克特和莫奇利创建的计算机公司被生产打字机起家，但是因为生产军火而发家的雷明顿·兰德公司收购，并且很快推出了最早的商用计算机UNIAC I；后来又经过几次公司购并，最终成为了优利系统公司。而埃克特一直在这家公司任职，直到1989年退休之后，也依然担任着公司的顾问。 他在家乡平静地走完了人生的最后几年，获得了包括计算机先驱奖在内的无数荣誉，于1995年去世。 2002年，小约翰·普莱斯伯·埃克特以其一生的87项专利为资质，入选美国发明家名人堂，和历史上那些著名的发明家们一起受人瞻仰。这时候，家用计算机已经进入了奔腾时代，内存已经开始以百兆为单位来衡量了。

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科学家前辈的金玉良言

wrc218 2010-10-2 22:20

读后感 Scientist:Four golden lessons Steven Weinberg Nature 426 , 389 (27 November 2003) | :10.1038/426389a :10.1038/426389a http://www.nature.com/nature/journal/v426/n6965/full/426389a.html When I received my undergraduate degree about a hundred years ago the physics literature seemed to me a vast, unexplored ocean, every part of which I had to chart before beginning any research of my own. How could I do anything without knowing everything that had already been done? Fortunately, in my first year of graduate school, I had the good luck to fall into the hands of senior physicists who insisted, over my anxious objections, that I must start doing research, and pick up what I needed to know as I went along. It was sink or swim . To my surprise, I found that this works. I managed to get a quick PhD though when I got it I knew almost nothing about physics. But I did learn one big thing: that no one knows everything, and you don't have to. 1. 没有任何人无所不知，所以你没有必要试图知道所有的知识。这样，就能保持一个平和的心态。当然有远大的理想和目标很重要，但更重要的是从眼前是事情出发，做自己能做的，这样会更有成就感。 Another lesson to be learned, to continue using my oceanographic metaphor, is that while you are swimming and not sinking you should aim for rough water. When I was teaching at the Massachusetts Institute of Technology in the late 1960s, a student told me that he wanted to go into general relativity rather than the area I was working on, elementary particle physics, because the principles of the former were well known, while the latter seemed like a mess to him. It struck me that he had just given a perfectly good reason for doing the opposite. Particle physics was an area where creative work could still be done. It really was a mess in the 1960s, but since that time the work of many theoretical and experimental physicists has been able to sort it out, and put everything (well, almost everything) together in a beautiful theory known as the standard model. My advice is to go for the messes that's where the action is . 2. 科学研究不能随波逐流，而应对有勇气去探索新的事务、新的困难和新的挑战，因为这些新的问题或者挑战正是取得新突破的出发点。敢于尝试新课题、敢于探索新领域。 My third piece of advice is probably the hardest to take. It is to forgive yourself for wasting time . Students are only asked to solve problems that their professors (unless unusually cruel) know to be solvable. In addition, it doesn't matter if the problems are scientifically important they have to be solved to pass the course. But in the real world, it's very hard to know which problems are important, and you never know whether at a given moment in history a problem is solvable. At the beginning of the twentieth century, several leading physicists, including Lorentz and Abraham, were trying to work out a theory of the electron. This was partly in order to understand why all attempts to detect effects of Earth's motion through the ether had failed. We now know that they were working on the wrong problem. At that time, no one could have developed a successful theory of the electron, because quantum mechanics had not yet been discovered. It took the genius of Albert Einstein in 1905 to realize that the right problem on which to work was the effect of motion on measurements of space and time. This led him to the special theory of relativity. As you will never be sure which are the right problems to work on, most of the time that you spend in the laboratory or at your desk will be wasted. If you want to be creative, then you will have to get used to spending most of your time not being creative, to being becalmed on the ocean of scientific knowledge. 3. 不要担心自己浪费时间。当你在探索新事物或者新课题的时候，肯定有些工作是表面看来的无用功或者失败，但正是这些无用功和失败为你真正的创新奠定了基础或者积累了创新必备的经验。为了真正的创新，你不得不花费很多时间在日常工作中，只要你在朝着某个方向前进，肯定会有收获，但是前进的方向肯定不是笔直的，不管路线如何，你肯定会达到某个地方，发现某些新东西。因此，在披荆前行的时候，心态平和，真正达到空处湛静的境界，这也是人生的一种追求吧。 Finally, learn something about the history of science , or at a minimum the history of your own branch of science. The least important reason for this is that the history may actually be of some use to you in your own scientific work. For instance, now and then scientists are hampered by believing one of the over-simplified models of science that have been proposed by philosophers from Francis Bacon to Thomas Kuhn and Karl Popper. The best antidote to the philosophy of science is a knowledge of the history of science. More importantly, the history of science can make your work seem more worthwhile to you. As a scientist, you're probably not going to get rich. Your friends and relatives probably won't understand what you're doing. And if you work in a field like elementary particle physics, you won't even have the satisfaction of doing something that is immediately useful. But you can get great satisfaction by recognizing that your work in science is a part of history. Look back 100 years, to 1903. How important is it now who was Prime Minister of Great Britain in 1903, or President of the United States? What stands out as really important is that at McGill University, Ernest Rutherford and Frederick Soddy were working out the nature of radioactivity. This work (of course!) had practical applications, but much more important were its cultural implications. The understanding of radioactivity allowed physicists to explain how the Sun and Earth's cores could still be hot after millions of years. In this way, it removed the last scientific objection to what many geologists and paleontologists thought was the great age of the Earth and the Sun. After this, Christians and Jews either had to give up belief in the literal truth of the Bible or resign themselves to intellectual irrelevance. This was just one step in a sequence of steps from Galileo through Newton and Darwin to the present that, time after time, has weakened the hold of religious dogmatism. Reading any newspaper nowadays is enough to show you that this work is not yet complete. But it is civilizing work, of which scientists are able to feel proud. 4. 了解一些科技史或者本领域的历史。以古鉴今，史以明志。能让自己看清楚，自己所处的历史中的位置和作用。更能把握一些大的方向和原则。前人的有些研究方法更可借鉴。在很多方面，我们和前人之间是相同的或者相似的。不同的是时代变迁后事物或者社会的表象，但很多共同的处事或者解决问题的思路或者办法，前人比我们更高明，或者至少是可以借鉴的。

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中国科学思想史与科技史、思想史和哲学史的几个连结点

kexuechuanbo 2010-9-10 22:43

中国科学思想史与科技史、思想史和哲学史的几个连结点 中国科学思想史与科技史、思想史和哲学史的几个连结点

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冯·卡门与卡门涡街

热度 4 zdwang 2010-9-2 06:47

冯·卡门与卡门涡街 王振东 美国宇航局2009年5月公布了自1959年8月14日拍摄第一张卫星照片以来，所选出的50年十佳地球卫星照片，排为十佳照片第一张的是“冯·卡门涡街”，从而引起了人们对冯·卡门和卡门涡街的兴趣和关注。 冯·卡门（TheodorevonKármán １８８１—１９６３ ）是美藉匈牙利裔力学家，近代力学的奠基人之一，是我国著名科学家钱学森、钱伟长、郭永怀，以及美藉华人科学家林家翘在美国加州理工学院时的导师。 卡门涡街是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到。在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街, 如水流过桥墩，风吹过 高层楼厦、电视 塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。 卡门涡街的图片十分漂亮，有时可当作为艺术品来欣赏。 50年十佳地球卫星照片的第一名 美国宇航局2009年5月公布所选出的50年十佳地球卫星照片，排在十佳第一张的照片是 “陆地卫星7 号 ”2007年拍摄 的以下 这张图片 ，它展示了一排涡旋正在交替改变向前运行的方向，这正是“冯·卡门涡街”。当风或者洋流被岛屿挡住去路时，会出现这种图形。此图片中的这些卡门涡街，是当风吹过太平洋北部向东运行过程中，遇到阿留申群岛时形成的。 实际上，也还有另外一些卫星拍摄到了很清晰的卡门涡街照片。 2009年2月24日，来自北方的冷空气（可能是来自格陵兰的重力风）遭遇格陵兰海域上空的潮湿空气，在扬曼因（JanMayen）岛附近上空形成了一排排的积云。扬曼因岛阻碍了风的行进 ， 对天气也施加了影响。就像水流会分开绕过河里的巨石一样，吹来的风也会在扬曼因岛的北面分叉，然后在它的南面又再次汇拢。在扬曼因岛的下风处，当冷空气从岩石表面刮过时，形成 了 一连串螺旋状的涡旋， 这也正是 卡门涡街。在图片的左上角，可以看到一小片白雪覆盖的格陵兰岛的海岸线以及海冰。在靠近海岸线的地方还有许多巨大而不规则的浮冰漂浮着。这张照片 是 由美国宇航局卫星上的中等分辨率成像光谱仪拍摄的。 还有两张卫星拍摄的照片，也很清楚地看到了卡门涡街，它们分别是在智利和日本的小岛后面形成的。 这些卫星拍摄的卡门涡街照片，引起了人们对 冯·卡门和 卡门涡街进一步了解的兴趣。 航空航天时代的科学奇才 冯 冯 ·卡门1881年5月11日出生于 布达佩斯 。他父亲是历史悠久的布达佩斯彼得·派斯马克大学的教育学教 冯 ·卡门1881年5月11日出生于匈牙利布达佩斯，父亲是布达佩斯大学的教育学教授， 对冯·卡门的成长有很好的影响。 冯·卡门６岁时就能对５位数的乘法略一思索就报出答案来。父亲对冯·卡门最大的帮助和培养是启发他对知识的好奇心。 　　 1898 年１１月，１６岁的冯 · 卡门进了皇家约瑟夫大学。他的独立思考的能力，主要是在大学里向唐纳 · 班基教授学的，他的第一 16岁 的 冯·卡门在1898年11月进了布达佩斯皇家工学院（布达佩斯工学院的前身），他的第一 篇论文是在班基 教授 指导下完成的。这篇论文分析了发动机的一种常见故障 —— 进、排气阀门的振动和噪音，1902年冯·卡门以优异的成绩大学毕业。 　　 1906年去德国哥廷根（Gttingen）大学求学，在普朗特（LudwigPrandtl1875-1953）教授的指导下，完成了关于柱体塑性区内屈曲问题的论文，于1908年获得博士学位。 哥廷根大学高雅的学术气氛使他着迷,在普朗特和D.希尔伯特、F.克莱因等科学大师的影响下,打下了雄厚的基础。后来有一次在观看欧洲飞行表演时，引起了对飞机的兴趣，从而开始悉心研究空气动力学，冯·卡门的注意力逐渐转移到了航空科学上来。 第一次世界大战期间，冯·卡门应召为奥匈帝国服务4年。战后曾任匈牙利苏维埃共和国教育部大学副部长。以后他又回到德国亚琛工学院任教，担任亚琛空气动力学研究所所长。 1929年底起定居美国,任加州理工学院古根海姆空气动力学实验室主任。他使这所学院成为当时流体力学的研究中心和培训基地，并解决了航空工程许多技术问题。他还用力学方法解决了水埧裂缝、风车发电、天文台大型反射望远镜的转动等工程问题。他主持筹建美国喷气工程公司（后发展为喷气总公司），指导一批青年科学家从事火箭技术研究，最后建立了美国火箭技术中心 —— 喷气推进实验室,这是美国第一个从事远程导弹、空间探索的研究单位，有很多重要的研究成果。 冯·卡门被誉为“航空航天时代的科学奇才”，他在很多方面发挥了无可争辩的天才作用。航空学和宇航学上一些最光辉的理论、概念以他的名字来命名，月球上也有一个以冯·卡门命名的陨石坑。除理论研究外，航空史上引人注目的那些里程碑，如齐柏林飞艇、风洞、滑翔机和火箭 —— 可以说20世纪一切实际飞行和模拟飞行的成功都跟他有着密切的关系。 冯·卡门先后作为德国亚琛工学院空气动力学研究所和美国加州理工学院古根海姆空气动力学实验室的领导，带领了两代科学家和工程师进入了科学技术的前沿领域，为航空和航天工程奠定了坚实的科学基础。他讲课条理分明，富有想象力，教学效果极好。冯·卡门培育出了大批杰出的人才,他的学生遍及五大洲，被誉称为“卡门科班”。 1963年2月18日上午，为了表彰冯·卡门对科学、技术和教育事业的杰出贡献，美国肯尼迪总统授予他美国第一枚科学勋章。按计划，肯尼迪总统要亲自向冯·卡门颁发勋章。当总统及其随从一到，来自世界各地的友人就向授勋地点拥去。双脚患关节炎的８１岁高龄的冯·卡门，摇摇晃晃走到台阶前时，好像由于疼痛难忍，突然停下来。这时，肯尼迪总统迅速赶上去一把将他扶住。冯·卡门抬起头来朝这位年轻的总统看看，然后把扶他的手轻轻推开。“总统先生，”他微微一笑说，“走下坡路是不用扶的，只有向上爬的时候才需要拉一把。” 晚年时光，他依然留恋并与德国亚琛空气动力学研究所保持着密切的关系。1963年5月6日，冯·卡门在德国亚琛病逝。 为了纪念冯·卡门，他的祖国匈牙利于1992年8月3日发行了一枚纪念他的邮票；1992年8月31日，美国也发行了一枚冯·卡门的纪念邮票。 冯·卡门的主要著作有：《空气动力学的发展》（有中译本）、《工程中的数学方法》（和毕奥合著，有中译本），《风及未来》（和艾德生合著）。他的科学论文汇编为《卡门论文集》，共4卷。 卡门涡街的研究 故事 冯·卡门 1911 年时在哥廷根大学当助教 时， 普朗特教授当时的研究兴趣，主要集中在边界层问题上。普朗特交给 其 博士生哈依门兹（ KarlHiemenz ）的任务，是设计一个水槽，使能观察到圆柱体后面的流动分裂，用实验来核对按边界层理论计算出来的分裂点。哈依门兹做好了水槽，但出乎意外的是在进行实验时，发现在水槽中的水流不断地发生激烈的摆动。 哈依门兹报告这一情况后，普朗特 告 诉他： “ 显然，你的圆柱体不够圆 ” 。可是，当哈依门兹将圆柱体作了非常精细的加工后，水流还是在继续摆动。普朗特又说： “ 水槽可能不对称 ” 。哈依门兹又细心地调整水槽，但仍不能解决问题。 冯 · 卡门当時所做的课题与哈依门兹的 课题 并没有关系， 但 他每天早上进实验室时 ， 总要 关心地 跑过去问： “ 哈依门兹先生，现在流动稳定了没有？ ” 哈依门兹非常懊丧地回答： “ 始终在摆动 ” 。 这时冯 · 卡门想，这个水流在摆动 的 现象一定会有内在原因。在一个周末，冯 · 卡门用粗略的运算方法，试计算了一下涡系的稳定性。他假定只有一个涡旋可以自由活动，其他所有的涡旋都固定不动。然后让这一涡旋稍微移动一下位置，看看计算出来会有什么样的结果。冯 · 卡门得到的结论是：如果是对称的排列，那么这个涡旋就一定离开它原来的位置越来越远；而对于反对称的排列，虽然也得到同样的结果，但当行列的间距和相邻涡旋的间距有一定比值对，这涡旋却停留在它原来位置的附近，并且围绕原来的位置作微小的环形路线运动。 星期一上班时，冯 · 卡门向普朗特教授报告了他的计算结果，并问普朗特对这一现象的看法如何？普朗特说， “ 这里面有些道理，写下来罢，我把你的论文提交到学院去 ” 。冯 · 卡门后来回忆时写道： “ 这就是我关于这一问题的第一篇论文。之后，我觉得，我的假定有点太武断。于是又重新研究一个所有涡旋都能移动的涡系。这样需要稍微复杂一些的数学计算。经过几周后，计算完毕，我写出了第二篇论文。有人问我： ‘ 你为什么在三个星期内提出两篇论文呢？一定有一篇是错的罢 ’ 。其实并没有错，我只是先得出个粗略的近似，然后再把它细致化，基本上结果是一样的；只是得到的临界比的数值并不完全相同 ” 。 冯 · 卡门是针对哈依门兹的水槽实验 出现的问题 ，进行涡旋排列的研究的。后来人们由于冯 · 卡门对其机理详细而又成功的研究，将它冠上了卡门的姓氏，称为卡门涡街。 冯 · 卡门自己后来在书中写道： “ 我并不宣称，这些涡旋是我发现的。早在我生下来之前，大家已知道有这样的涡旋。我最早看到的是意大利 Bologna 教堂中的一张图画。图上画着 St.Christopher 抱着幼年的耶稣涉水过河。画家在 Christopher 的赤脚后面，画上了交错的涡旋。 ” 冯 · 卡门还说，在他之前，有一位英国科学家马洛克（ HenryReginaldArnulptMallock1851-1933 ）也已观察到障碍物后面交错的涡旋，并拍摄有照片。又还有一位法国教授贝尔纳（ HenryBénard1874-1939 ）也作过关于这一问题的大量研究。只不过贝尔纳主要 是 考察了黏性液体和胶悬溶液中的涡旋，并且其考察的角度是实验物理学的观点多于空气动力学的观点。 冯 · 卡门认为他在 1911-1912 年，对这一问题研究的贡献主要是二个方面：一是发现涡街只有当涡旋是反对称排列，且仅当行列的距离对同行列内相邻两涡旋的间隔有一定的比值时才稳定；二是将涡系所携带的动量与阻力联系了起来。 卡门涡街对建筑安全的重要作用 美国 塔科玛峡谷桥（ TacomaNarrowBridge ）风毁事故的惨痛教训，使人们认识到卡门涡街对建筑安全上的重要作用。 1940 年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费 640 万美元，建造了一座主跨度 853.4 米的悬索桥。建成 4 个月后，于同年 11 月 7 日碰到了一场风速为 19 米 / 秒的风。虽风不算大，但桥却发生了剧烈的扭曲振动，且振幅越来越大（接近 9 米），直到桥面倾斜到 45 度左右，使吊杆逐根拉断导致桥面钢梁折断而塌毁，坠落到峡谷之中。当时正好有一支好莱坞电影队在以该桥为外景拍摄影片，记录了桥梁从开始振动到最后毁坏的全过程，它后来成为美国联邦公路局调查事故原因的珍贵资料。人们在调查这一事故收集历史资料时，惊异地发现：从 1818 年到 19 世纪末，由风引起的桥梁振动己至少毁坏了 11 座悬索桥。 第二次世界大战结束后，人们对塔科玛桥的风毁事故的原因进行了研究。一开始，就有二种不同的意见在进行争论。 — 部份航空工程师认为塔科玛桥的振动类似于机翼的颤振；而以冯 · 卡门为代表的流体力学家认为，塔科玛桥的主梁有着钝头的 H 型断面，和流线型的机翼不同，存在着明显的涡旋脱落，应该用涡激共振机理来解释。冯 · 卡门 1954 年在《空气动力学的发展》一书中写道：塔科玛海峽大桥的毁坏，是由周期性涡旋的共振引起的。设计的人想建造一个较便宜的结构，采用了平钣来代替桁架作为边墙。不幸，这些平钣引起了涡旋的发放，使桥身开始扭转振动。这一大桥的破坏现象，是振动与涡旋发放发生共振而引起的。 20 世纪 60 年代，经过计算和实验，证明了冯 · 卡门的分折是正确的。塔科玛桥的风毁事故，是一定流速的流体流经边墙时，产生了卡门涡街；涡 旋 的交替发放，会在物体上产生垂直于流动方向的交变侧向力，迫使桥梁产生振动，当发放频率与桥梁结构的固有频率相耦合时，就会发生共振，造成破坏。 卡门涡街不仅在圆柱后出现，也可在其他形状的物体后形成，例如在高层楼厦、电视发射塔、烟囱等建筑物后形成。这些建筑物受风作用而引起的振动，往往与卡门涡街有关。因此，现在进行高层建筑物设计时都要进行计算和风洞模型实验，以保证不会因卡门涡街造成建筑物的破坏。据了解，北京、天津的电视发射塔，上海的东方明珠电视塔在建造前，都在北京大学力学与工程科学系的风洞中做过模型实验。 参考文献 1.TheodorevonK á rm á n ， Aerodynamics ： SelectedTopicsintheLightoftheirHistoricalDevelopment ， CornellUniversityPress ， 1954 ； 中译本：江可宗译，空气动力学的发展，上海：上海科学技术出版社， 1962 2 . 周光坰、严宗毅、许世雄、章克本，流体力学（第二版），北京：高等教育出版社， 2000 3. 王振东，漫谈卡门涡街及其应用， 力学与实践,2006,28(1):88-90 4.中国大百科全书出版社编辑部，中国大百科全书：力学卷 , 北京： 中国大百科全书出版社,1985 5.王振东，冯 · 卡门与卡门涡街，自然杂志，2010，32（4）：243 — 245

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与台湾学者议论佛郎机火铳课题

热度 1 gl6866 2010-4-30 15:49

按：终于和台湾学者周维强联系上了。果真是专家，对明代的火器史有很深的见解。很欣赏他的博士论文竟能做九年之久。而我们的博士则只能是三年，了不起拖上个一年半载。现在就业压力大，有的也就拖着不毕业。前不久，有一个报我的博士后的小伙子也是从2003年到2009年才博士毕业，中途有数年功夫给老板打工。真是什么现象都有啊！ 刘：Thu, Mar 18, 2010 at 11:42 AM 很高兴在Windows Live找到您。我叫刘钢是中国社会科学院哲学所的研究员。二十年前吧， 我在翻译李约瑟的《中国科技史》时，也曾对佛朗机铳的问题进行过一些粗浅的研究。但后来由于各种因素，基本就把这个研究问题搁置一 边，但毕竟还是有这个情结，所以也就一直留意相关的研究进展。现在发现您现在是这方面的专家。希望我们能成为朋友。我尤其对您的论文：《明代佛郎机铳研究 》感兴趣。如有可能， 是否能赠送我一册？因为我在网上实在无法找到。登录国立清华大学的网页也只见到一个摘要。 周：Thu, Mar 18, 2010 at 8:30 PM 来函敬悉一切。 拙文草成于十多年前，且十分粗疏，承蒙谬赞，十分汗颜。 在清华攻读博士时，曾经把一个环节作了仔细的研究，在台北的东吴历史学报发了一篇《佛郎机铳与宸濠之叛》，有一点小发现。惟该刊的编 辑不甚专业。 之后就暂时放下，以明代战车研究作为课题，花了九年，写完了博士论文。其间没再去管佛郎机铳的相关研究。 因为有此遗憾，我在毕业后，即一年多前，重新写了一个计划，名称改为：佛郎机铳在中国，准备重新研究此一课题。并顺利得到澳门文化局的资助。 目前此一研究工作已经完成古籍方面的史料采撷，档案史料的方面，因工作就是管理宫中和军机档，故还有约一两个月的工作时程即可完成。 该计划的研究已经完成了百分之三十，在史料上至少有翻两倍的增加，因此容我保留旧作，等我一年半后完成研究，再奉上拙作，敬请批评指教。 刘： Thu, Mar 18, 2010 at 9:57 PM 很高兴收到您的回函，并衷心为您获得澳门文化局的资助，我相信您的佛郎机在中国计划一定会是非常精彩的。我也曾经到过澳门，在葡人的纪念像与之合影，也算是一种纪念吧。 我当年之所以对佛郎机（breech loader）感兴趣，是因为我翻译李书时，在翻检资料过程中，发现有些漏洞。于是我就花了一年多的时间进行了一些研究。并 成就一文提交给中国科学院自然科学史所的《自然科学史研究》。那时正是林文照先生任该刊的主编，而我的那篇文字正好与他的那篇佛郎机火铳初传中国的年代考而发的，他的那篇文章正好与宸濠之变有关，根据我对史料和地方志的研究，得出与林先生不同的结论。没想到该刊并没有发表我的文章，也没有给我任何答复。后来我来北京读博士，见到林文照 先生，他对说我的文章还是要发的。可是我却淡定地说，那都是很久以前的事情了。因为，我那时已经在哲学所工作了，佛郎机的事情之于我只是个情结罢了，过去了。今天见到您能对此问题更深入的研究下去，我深表高兴。希 望您的工作会取得更好的结果。 周：Thu, Mar 18, 2010 at 10:15 PM 谢谢回复，容我稍藏私，但也稍作分享。 关于佛郎机铳的问题，确实是个值得研究的课题，但却得大量的耙梳史料，得力于数据库，以及我花了一些时间在台北的国家图书馆的善本书室和汉学研究中心翻阅纸烧本古籍，终于拼出了一些图像。 王守仁是佛郎机铳传播的推手之一，材料不少。其次，透过西方水下考古材料，我也得到了一些收获。 我在北京中国科学院科学史所访问过一年(2003-2004)，与刘钝，韩琦教授等人很熟。 我看过林文照的文章后，就知道有不少材料被忽视了。林文照和王兆春对于佛郎机铳的研究虽然是先驱者，但在文献基础上，都不怎么重视一 手史料，使得格局颇有局限，大题小作。 台湾的史学训练重视大量翻阅史籍，档案。业师黄一农教授也重视数据库的运用，因此在掌握史料上有一些优势。 我还是认为，史料拼图工作十分重要。 如不嫌弃，拟寄呈《佛郎机铳与宸濠之叛》一文，此文虽被编辑搞砸，但论证还算清晰，不嫌弃的话，我可以尽快发去。 刘：Thu, Mar 18, 2010 at 11:27 PM 希望尽快见到您的大作《佛郎机铳与宸濠之叛》。我之所以感兴趣是想看看您的结论与林先生的结论有什么不同，和我的有什么不同。我就是见到您曾在科学史所的访学工作后才知道您的功力的。林先生的文章，的确如您所言，不重视一手数据，而且我 认为就连一些基本的二手数据也未看全。我当年在武汉工作，并非从事自然科学史研究。所以，我的那篇文章也是我的习作，就权当是我的硕 士论文了吧。我没有读过硕士，因为大陆当时的政策允许有中级职称的人报考博士学位。我就报考了哲学所的博士，现在从事信息哲学的研究 工作，也还是可以吧。希望您将来再来大陆时，我们面晤，或许还能找到一些共同语言呢。本来今秋有个机会赴台，除了开会之外，我主要希望去您们那里寻觅您的 硕士论文，但是单位不同意出资助，所以也只有作罢。

个人分类: 科研备忘|4872 次阅读|5 个评论

展示科技传承与创新的史诗——介绍影视系列片《世博会的科学传奇》

热度 2 武际可 2010-4-23 21:30

展示科技传承与创新的史诗 介绍影视系列片《世博会的科学传奇》 盼望已久的上海世博会终于来临了。世博会为我们展示当今文化、科学技术和社会环境发展的现状。它会给我们人类社会发展的一个生动的横断面。 俗话说，外行看热闹，内行看门道。世博会展现的风格各异的建筑、日新月异的新发明、新技术和多姿多彩的表演，会吸引来熙熙攘攘数以千万计的旅游参观者的人流。 然而，对于一个科学家、科普作家或者一个科技爱好者来说，对世博会意义的领略，自然会深入到科学精神的发展、科学技术怎样改造了人类社会、继承与创新的关系以及人类社会的未来等等诸多问题的思考与遐想。 从 1851 年英国伦敦第一届世界博览会到现今，这 160 年中，人类经受了产业革命、科学革命。这 160 年也是人类社会发生最伟大变化的时代。这些飞速变化，在大致每过 4 年举行一届的世博会上，不能不留下足迹。因之，以上海世博会为契机，透过历届世博会的展品来追溯人类社会的发展和现代科学技术发展的轨迹，就是科学家，特别是科普工作者不可推卸的责任。 为了迎接上海世博会，著名的科普作家赵致真先生领导的科技之光团队又推出一个 20 集的系列影视片《世博会的科学传奇》。我们记得，为了迎接 2008 年北京奥运会，他们曾经花了近两年的时间，推出了一个系列片《科技与奥运》。那个系列片给人留下了深刻的印象。随后，他们便没有停歇地投入了《世博会的科学传奇》的制作。 然而，这个《世博会的科学传奇》的难度，远远超过《科技与奥运》。首先是世博会的主题要比奥运会主题更为广阔和普遍，后者只是涉及体育运动有关的行业，所牵涉到的学科主要是力学和物理，而世博会的主题牵涉到整个人类社会的所有方面，因之制作《世博会的科学传奇》会遇到选题的困难，在与人类社会发展有关的众多方面，选什么题目和题材来表现世博会就要体现制片人的智慧了；其次，由于体育运动是为更广大群众所熟悉，其普及程度远远大于世博会，所以编辑和制作《科技与奥运》在收集资料上相对容易，而世博会有关的资料收集就要困难得多，在资料收集面前，要使系列片做得丰满而又翔实，就要体现制片人的坚韧不拔的毅力。 这两方面的困难，经过一年多的努力都顺利克服。在选题方面，题目紧紧围绕世博会的科技这个主题，进而从两个方面加以展开，一是充分揭示科学技术和人文精神和社会发展的紧密关系，二是全面阐述科学技术的传承和创新的关系。在资料方面，他们收集的资料，包括文字和影像资料达 1000G 之多，他们阅读了百本以上的原著。 正由于此，这个系列片既体现了他们的睿智又体现了他们坚忍不拔的毅力，所以我看到这个系列片后的感觉是： 如果说参观上海世博会能够给我们看到人类文明在当今的一个剖面，那么这个系列片给我们一个人类文明的纵向发展过程，给我们一个全景的历史画卷。系列片挑选了与我们生活密切相关的主要方面：建筑、发动机、火车、航海、发电、通讯、汽车、录音、电影、飞行、航天和环境等这些主要的领域，对其中历史变化和关键性的事件以及前因后果进行介绍和分析。使我们能够获得一个一百多年来它们发展的完整的概念。 其次，人类分工的近代发展，在人类文化中形成科学文化和人文文化的分裂，搞科学技术的不大关心科学技术对社会的作用，而搞社会科学的，大多是科学技术的门外汉；在这个系列片中，我们丝毫不会有这种分裂的感觉，我们会看到一项科学技术的成果怎样改变人类社会，而人类社会又会怎样促进或阻碍科学技术的发展。例如在讲到汽车时，不只是介绍汽车的技术方面，还顺带介绍福特汽车公司，为生产普及型汽车的努力和为提高生产效率而实行的流水作业装配线的改革，所引起的社会变革。所以能够做到这点，就是由于赵致真先生是文科出身而对科学技术有强烈的兴趣和追求，在他们这个团队中还集中了一批理科出身的优秀人才，所以在进行科学普及的作品中既充满了人文情怀又在科学上能准确无误，可以说这已经形成了他们这个团队多年来的一个特色。 第三，最近一些年，在一些科学家对科学精神的阐述中，给人们一种错觉，似乎科学技术的本质就是创新，而把传承置之度外。于是学校里重科研而轻教学，研究人员重写论文而放松对已有成果的学习和吸收。这个系列片，在阐释科学精神时是全面的，并且把科学技术的传承提到应有的高度。他们在介绍以上所述的每一个领域的进步，每一样革新都是在继承前人成就的基础上，对其中的某一方面进行改进。飞跃是由无数的积累组成的。 最后，系列片以优美的文字、翔实的史料、精美的画面、深入浅出的解说和动画引人入胜，欣赏它的过程会引发你更进一步的思考，本身也是一种很好的享受。 总之，我认为这是一部多年来难得看到的好的科普片。 据悉，这个系列片将从 2010 年 4 月 26 日开始，在中央电视台第 4 套、 9 套和武汉电视台播出。我相信大家看了以后会有我同样的感觉。遗憾的是，据悉播出时间是安排在中午一点半，这实在是一个很坏的时间。对于这样好的一部科普片，有的人听说安排的这种时间，有点愤慨。在胡总书记天天讲科学发展观的今天，科学普及在中央台大概仍然是一点地位也没有的。赵本山比科学重要多了。 以下是《世博会的科学传奇》 20 集的内容提要： 第一集 一切始于世博会 世博会的肇始、发展和世博会理念的不断演变与重新定位；世博会对人类文明的标记和推动作用；科技发展和进步是历届世博会最核心的精华。 第二集 凝固的乐章（上） 首届伦敦世博会水晶宫、巴黎世博会埃菲尔铁塔、美国纽约自由女神；钢筋水泥和电梯的问世；芝加哥白城建筑对后世的影响。 第三集 凝固的乐章（下） 历届世博会标志性建筑。从泰龙佩利球到原子塔、宇宙针和太阳塔；从柯布西耶到密斯。世博会场馆留下了建筑史的奇迹。 第四集 蒸汽机凯歌 蒸汽机是早期科技力量的象征和工业革命的引擎。世博会上的瓦特蒸汽机、考利斯蒸汽机和克鲁梭汽锤。蒸汽机在各领域的应用带来的巨大的社会变革。 第五集 铁轮滚滚 200 年（上） 从英国早期铁路到轨距之争；从横贯美国的大铁路到西伯利亚大铁路；从詹尼挂钩到空气刹车，世博会上火车的发展映射了文明的进程。 第六集 铁轮滚滚 200 年（下） 为辛普伦隧道开通而举办的世博会；东方快车传奇；从蒸汽机车到内燃机、电气化机车；动车组和磁悬浮列车原理；世博会展现了火车的光明前景。 第七集 大海航行（上） 哥伦布的航线和麦哲伦的远征；达伽马的探索和库克船长的功勋；郑和下西洋的壮举及其历史启迪。航海和地理大发现是近代文明的开端和多届世博会的主题。 第八集 大海航行（下） 苏伊士运河的兴建和巴拿马运河的开通；螺旋桨如何取代明轮；大东方号的传奇；现代航运的变迁。世博会记录了近代人类航海的历程。 第九集 电改变世界 电灯的发明和爱迪生的贡献，芝加哥世博会和直流、交流之战；发电机、电动机、蓄电池的演进，荧光灯和碘钨灯的问世。爱迪生和特斯拉的恩怨。 第十集 百年传播（上） 伦敦世博会上惠斯通的磁针电报和莫尔斯电码；贝尔电话和泼尼快递的荣耀。大西洋海底电缆的屡败屡战；电话和打字机对妇女解放的特殊意义。 第十一集 百年传播（下） 跨美长途电话的架设成功；无线电和马可尼的贡献；广播、电视成为新兴媒体；半导体问世；光纤、通讯卫星和互联网将世界变成地球村。 第十二集 汽车神话 早期的蒸汽机车和世博会上的本茨、戴姆勒汽车；法国领先和英国落伍的原因；福特和底特律三巨头的故事；日本汽车的崛起和汽车工业的战国时代。 第十三集 留住声像 爱迪生唱筒和柏林纳唱片的对决；世博会上早期的银版照相、火绵胶湿版照相、干版照相；赛璐珞的发明和柯达胶卷问世；数码技术的席卷天下。 第十四集 漫话电影 麦布里奇的奔马爱迪生的西洋镜和鲁米埃的电影院；梅里埃的月球旅行和好莱坞的兴起。世博会见证了电影走过的有声、彩色、宽银幕、 IMAX 历程。 第十五集 人类的翅膀（上） 蒙特高尔夫兄弟和查理的气球；安德鲁乘坐气球北极探险，皮卡德伉俪同温层飞行。圣路易斯世博会飞艇比赛。意大利、英国、美国飞艇竞争，齐柏林飞艇的辉煌和灾难。 第十六集 人类的翅膀（下） 凯莱为重于空气的飞行器奠定理论基石。李林塔尔的滑翔机；兰利的失败和莱特兄弟蒙受不公并将飞机送往英国博物馆的奥秘；林德伯格、休斯和早期蓝天巾帼的传奇。 第十七集 太空探秘（上） 两次世博会用天文望远镜开幕。折射、反射、折反射望远镜和射电望远镜的更新换代；美苏太空竞争和人造卫星、载人航天、宇宙空间站与阿波罗登月工程；美苏空间合作。 第十八集 太空探秘（下） 宇宙空间站的发展，航天飞机和内地行星、外地行星探测器；中国航天技术在世博会上备受瞩目。先驱者号的镀金铝板和旅行者号的金唱片成为宇宙飘瓶。 KEO 卫星时间仓。 第十九集 过去未来共斟酌 从恐龙时代到人类登场；对昨天的回顾和对明天的遐想；三次给 5000 年后子孙发送时间仓的故事动人心弦，世博会是向过去和未来极目眺望的制高点。 第二十集 环境和人 人类近百年最大的发现是对环境危机的发现。早期世博会上许多造福人类的发明成了破坏地球生态的肇因。与自然和谐相处是当代世博会的共识。

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《力学史杂谈》序言

zdwang 2009-11-24 07:24

王振东 一门学科的历史，无论对于了解这门学科的过去与现在，对于学科的教学、研究成果的正确评价，对于预测学科的发展、学科发展规划的制定，都非常重要。所以世界各国在各个学科的研究和教学中，都很重视该门学科历史的研究和教学。 力学是自然科学中最早精确化的学科。现代自然科学是从力学开始的，直到19世纪末，精确的自然科学主要就是力学。爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》中指出：“ 在力学中假如知道一个运动物体现在的运动状态和作用在它上面的力，那么它的未来的路径是可以预言的，而且它的过去也是可以揭示的。例如所有行星的未来路径都是可以预知的，作用在它们之上的是只跟距离有关的牛顿万有引力。经典力学的伟大成果暗示着机械 观 可以无例外地应用于物理学的任何分支部门，所有的现象都可以用引力或斥力来解释，而这些力只与距离有关，并且作用于不变的粒子之间。 ” 20 世纪在力学理论的指导和支持下，取得的工程技术成就不胜枚举，如原子弹、氢弹、火箭和人造卫星、航天飞机、兵工武器、巨型轮船、深潜的潜艇、高速列车、海洋平台、高层抗震建筑、高水平的斜拉桥和吊桥、大型机械与微型精密机械等，都体现了力学的成果和贡献。另一方面，由力学现象研究在20世纪发现的混沌、分叉、分形，己成为标志自然科学最新发展的非线性科学的核心部分。周培源先生说：“力学是关于物质宏观运动规律的科学。”“只要自然界存在着机械运动，以及机械运动和其他各级运动形式的相互联系，力学就永远有无止境的研究课题，就永远有无限光辉的前景。” 武际可教授，在半个世纪的力学教学与研究中，对力学史也有较深入的研究，他所著的《力学史》（重庆出版社2000年1月出版）、《近代力学在中国的传播与发展》（高等教育出版社2005年11月出版），是多年来在北京大学力学专业对大学生和研究生开设力学史课程讲义的基础上，逐渐补充发展而成的两本专著，已经在国内产生了广泛的影响，不少高等学校己将它们选作为“力学史”课程的教学用书。 与此同时，武际可教授近廿年来还在《力学与实践》、《物理教学》等期刊，“凤凰卫视”的《世纪大讲堂》，有关的学术会议文集，以及在《科学网》、《天益网》等网络上陆续发表了三十多篇有关力学史研究方面的文章，现收集为《力学史杂谈》书出版。全书分为三部分：人物篇、事件篇和议论篇。人物篇和事件篇，涵盖了力学史上许多比较重要的人物和事件，每篇文章都有对历史事实认真的考据，和独到的见解。议论篇以史论今，对当前科学和力学发展的有关基本问题，认真提出了许多中肯的看法和建议。 力学基础课是大学理科和众多工程学科的必修课程，所以这些学科的大学生和研究生，适当了解力学学科的发展历史是很必要的。本书作为《大众力学丛书》的一种，对于从事数学、力学、天文、物理、工程技术、科学史等专业的学生、教师以及广大希望了解力学及其发展历史的读者是一本十分难得的好书。 (武际可，力学史杂谈，高等教育出版社，2009年10月出版)

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《力学史杂谈》作者的话

武际可 2009-10-30 08:26

《力学史杂谈》作者的话 1958 年，我留校作助教了。于是要为在一个相当时期作一个教员做思想准备。当时有一个朴素的感觉，教员的天职是教好课，而要教好课，除了对课程内容有透彻的理解外，还要有两个条件。这两个条件就是：一是要能够用通俗的语言把所教的东西讲给学生，二是要对所讲的东西的来龙去脉比较清楚。只有这样，所讲的课，才能引起学生的兴趣，教学才会达到预期的效果。而这两样我都不具备，我从小一直在学校里念书，除了课本上的东西外，涉猎很少。为此，我在不断熟悉所担任课程的内容外，便注意搜集和阅读有关的科普著作，学习其中把高深的道理用通俗的语言表达的技巧。另外就是特别留心搜集有关科学技术发展史方面的材料，准备了一个专门记载这些材料的本子。 如今退休了，课虽然不教了，但对科普和力学史这两项业余爱好却保留了下来。这本《力学史杂谈》就是由当初那些零零碎碎的科学技术史笔记整理而成的。 经过这许多年关注力学史，不能说没有一点体会。熟悉一点科学技术的历史，对教学的确有帮助。在对教材的取舍、教材的前后组织上，能够从发展的眼光来审视。而且在教学中，能够使学生了解问题的提出和解决的过程以及问题发展的历史必然性，使他们更深刻地了解所教内容的意义。 其实，熟悉科技史，所得到的好处远不只是教学上的获益。它使我放宽了视野，习惯于从整个社会需求与发展来看待教育与科学研究，认识科学技术和社会进步，包括和思想意识进步的关系。从而对小到一个教学小组和一个系和专业的管理、一项研究选题的取舍，大到有关科学和教育的各项实际政策和方针，都可以从发展的角度来理解和评价。于是便有时写一点对科普、科学中的伪科学、科技道德、科技水平的评定等方面的随笔。现在把它们结集出版，也许会对从事力学和工程教学的教师，对学习力学的学生，以及对力学史感兴趣的其他读者有点用处。 这本书收集的有四十多篇文章。这些文章分为三部分：人物篇、事件篇和议论篇。为了使这本书能够涵盖更多的历史上比较重要的人物和事件，有几篇文章是取材于我的另一本书《力学史》的个别章节。 天津大学王振东教授，为本书作序。特致谢意。 研究力学史，必须和这样那样的史料和文献打交道。我国的近代力学是从西方引进的，所以许多原始文献都是西文的。许多原始文献必须从国外图书馆复印。笔者感谢北大唐少强教授，北京理工大学魏丰博士，多次为笔者复印有关的文献。 该书由高等教育出版社出版，列入大众力学丛书 力学史杂谈内容提要 本书收集作者在近 20 年中陆续发表或尚未发表的 40 多篇文章和天津大学王振东教授的两篇文章。文章分为人物篇、事件篇和议论篇三部分。这些文章中概括了作者认为对力学发展乃至对整个科学发展比较重要而又普遍关心的课题。介绍了从阿基米德、伽利略、牛顿拉格朗日等科学家的生平与贡献，也介绍了我国著名的力学家，作者还对力学史上比较重要的事件，如守恒定律、梁和板的理论、永动机等事件的前前后后进行介绍。每篇文章中，作者有对历史事实的认真考据，有作者独到的见解。同时，涉及当前科学和力学发展有关的基本问题，作者也发表了一些议论。本书对科学史有兴趣的读者，对学习力学的学生和教师，都是一本难得的参考书。 力学史杂谈目录 大众力学丛书总序 王振东 教授序 人物篇 阿基米德 一位同现代科学相通的天才 打开近代科学之门的对话 ―― 介绍伽利略《关于两门新科学的对话》 8 分差异引起的革新 开普勒与开普勒三定律 伟人的阴暗面 牛顿的一些丑事 伯努利家族在力学上的贡献 一本没有图的力学书 拉格朗日和他的《分析力学》 两位著名的女数学力学家 几位大物理学家的力学贡献 庞加莱获奖反贴钱 ―― 混沌发现过程中的一个小插曲 近代中国几位著名的力学家 汉中教改十年 谨以此祝贺周培源教授九十寿辰 事件篇 力学教材的简单历史 漫话周期运动 天体的运行和乐器的发声 永动机漫谈 能量守恒定律的发现 《远西奇器图说》 一部伟大的科学启蒙著作 调速器的发明和研究 结构力学回顾与展望 经典力学发展的两条路径 人类飞起来前后 纪念莱特兄弟飞行成功 100 周年 什么是分岔 说 梁 说 板 说说风洞 以 太 汉语中 力学 一词考源 议论篇 科学实验与力学 力学家怎样看宇宙万物 力学同数学亲如手足 力学家之间的首创权之争 介绍朱照宣《牛顿原理三百年祭》一文 中国古代为什么没有力学 早期中国的力学是外国人送上门来的 作者的话

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钟表和力学的发展

武际可 2009-1-17 10:35

钟表和力学的发展 武际可 莎士比亚写的戏剧《朱利奥凯撒》的第二幕第二场中有一段对话： 凯：现在几点了？ 布：凯撒，已敲过八点了。 其实在凯撒的时代（公元前一世纪）根本就还没有报时钟。能自动敲点报时的钟大约是那时代往后一千四百多年才发明的。莎翁以自己的生活经验写他之前一千六百多年的事，由于没有注意计时器的历史发展进程，因而闹出了笑话。犹如我们现在写莎翁打电话一样荒唐可笑。 在现代社会中，钟表不仅是科学技术中重要的计时手段，而且已经变成日常生活的必须品了。然而人类计时的发展是经过漫长的岁月的，本文就是要着重谈谈与钟表发展历史有关的一些问题。 计时手段的发展和力学的学科发展有着十分密切的联系。力学的发展依赖于计时，力学的发展又反过来促进计时的发展与革新。 我们常说，力学是研究物质机械运动的学科。所谓机械运动是物体在空间中、在时间过程中发生的位置变化。力学又可以分为动力学和静力学两个部门。 静力学是研究平衡的学问，和时间的关系不大，所以大约在 16 世纪，在较精密的计时装置发明之前，斯蒂芬（ Simon Stivin,1548 － 1620 ）以发现了力的平行四边形合成道理而宣告静力学的系统化。在他的《静力学》专著中只用到了几何学。 而动力学就不同了，它的确立必然要和精密的时间量度项联系。所以动力学的发展同精密计时手段的发展是相辅相成的。 为了说明精密计时同力学发展的关系，让我们首先观察一架现代的计时装置由哪些部分组成。拿任何钟表来说，它一般由三部分组成，这就是动力部分、传动部分和控制部分。 先从控制部分说起，它是计时器的心脏。它具有一个标准的运动装置，是一个标准的依时间均匀地直线运动或等时地周期运动装置。这部分提供计时系统运动的标准。同时还要有一个称为卡子（擒纵器）的机构，用来使系统的运动和标准的运动同步。 其次是传动部分，用以将标准运动的时间经过经过复杂的转换显示出来。例如打更、举旗、指针和文字显示等。 最后就是动力部分。这部分提供自动计时器的原动力或能源。 严格地说，这三部分都是和力学不可分的。从远古起它们就在发展并且积累了相当多的知识。 大约在中国的南宋时代，有一位学者薛季宣（ 1134 － 1173 ）总结当时的计时手段时说：晷漏有四，曰铜漏、曰香篆、曰表圭、曰辊弹。这段话被稍后的南宋学者王应麟摘录于《小学绀珠》中。这里晷漏是计时器的总称。所说的四种方式我们分别介绍如下。 铜漏是一种用来计时的贮水铜制容器。下部有孔，水不断泄漏。水位下降，指示水位的刻度便可以告诉你时刻。此类装置在古代西方与中国都有考古发现。最早出土的漏壶在埃及，大约成器于公元前 3400 年。其形状为顶端大底部小的截锥体。由于水位高时水流得快，低时流得慢，这样可以使水位大致保持均匀下降。中国出土最早的漏壶大约在西汉，之后一直到明代还在使用。古书上形容大臣们按时去早朝为待漏。漏壶后来也有以沙代水的，称为沙漏。 香篆是以点燃一种用木屑加胶制成的条状物（称为香）来计时的。中国最早用香作为祭祀与祷告的用品，即香烟缭绕，以达神明，以后才用以计时。看香燃烧的长度来确定时刻。用香还能制成一种闹钟。方法是在香的某个长度上系一段线，线的另一头系一小铜球，当香燃烧到系线处便将线烧断，这时小铜球便落在下面预置的盘中，发出响声。在西方虽然没有烧香一说，但古代有以燃烧蜡烛的长度来计时的办法。 圭表是测日影长度和角度的仪器。直立者为圭表，斜立者且底盘有分度者为日晷。它们是一切仪器中最为古老的。以测日影长度和角度定时间的办法起源很早，东西方都在距今约三四千年以前。 前面介绍的这三种计时办法，香篆和圭表都不准确。前者同是一根香，燃烧速度受气温气流的影响很大，何况不同的香燃烧速度有很大的不同。而后者因为影子的边界模糊不易测准，而且在阴天就失败。比较起来铜漏相对好一点。所以据《周礼》所记，中国古代从周朝开始就已经有专门掌管时刻的官职，如夏官掣壶氏等。一直到明末以后，漏壶才逐渐被现代钟表所代替。 以上三种计时方式还有一个共同的缺点就是观察不方便。铜漏的刻度是在壶的内壁，古时不像现在有玻璃器皿，观察刻度比较方便。怎样才能使漏壶的度量变为易于观察的标志，从汉到明的一前多年中，颇有人动过不少脑筋，通过十分复杂的机构以达到这一目的。这就是所谓辊弹，也就是现代钟表的前身。 最早的机械辊弹，要数东汉张衡（ 78 － 139 ）所造的浑象仪了。它利用漏壶流水来驱动，以一套复杂的齿轮系统传动使之均匀地绕极轴旋转，可以调整使其旋转速度和天球旋转速度大致一样。这样一来，昼夜星辰出没都可以实际显示出来，因此它又被称为水转浑天仪。不仅如此，它还可以表演月亮盈亏，所以实际上还相当于一架粗制的带日历的大钟。继张衡之后，三国时吴国的陆绩、葛衡，宋代的钱乐之，梁代的陶宏景，隋朝的耿询，唐代的高僧一行和梁令瓒，北宋的张思训，都做过浑天仪，而且每次都有所改进。 最为巧妙的是北宋人苏颂（ 1020 － 1101 ）于 1088 年设计制造的水运仪象台。它的构造在苏颂著的《新仪象法要》中描述得很详细。 50 年代我国学者王振铎等将它复原与北京历史博物馆陈列。西方类似的机械打点钟最早出现在 1335 年意大利米兰的一个教堂的钟楼。 现在让我们从前述的三部分来看钟表的发展。能源和传动，诚然都和力学有关，而钟表所用的能源大多是水和重锤的势能。传动部分是齿轮、链条或滑轮。这两部分虽然后来还有很大的改进，但为提高精密度，它们的改进尚不起关键作用。 至于控制部分，应当提到的是在苏颂的水运仪象台上，已经有了卡子（擒纵器）的机构。这是一件了不起的发明。它使传动和时间的标准运动――漏壶的状态严格同步，每漏满一个水斗，在它的控制下具有 36 个格子的枢轮严格转动一格。据西方学者李约瑟的考证，公元 725 年唐代高僧一行就发明了它，这早于西方类似的发明至少 600 年。西方在 1335 年米兰教堂的钟楼，还没有卡子，它的速度是靠传动末级的摩擦力来控制的。西方钟表的卡子大约是 1396 年在法国发明的。 然而，以上的原始钟表的精度还是十分可怜的。其根本原因是，不管是漏壶还是西方传动末级的摩擦力都不容易精确调整，误差很大。于是为寻求标准等时运动的重任便历史性地落在力学家的身上。 伽利略（ 1564 － 1642 ）是研究摆的运动的第一人。他在 17 岁时，作为比萨大学一年级的学生，对摆的振动发生了兴趣，经过反复实验得到了摆的小摆动周期与摆长成正比的结论，从而在理论上为钟表的核心装置――摆奠定了理论基础。这标志着一个新时代的开始。伽利略又是精确研究动力学的第一人，他对自由落体也和对摆的研究一样，同样标志着人类对动力学研究的开始。 1641 年，伽利略建议利用摆的等时性制造钟。但是他未能完成，一年后便逝世了。他的这项遗志便由他的儿子文生桥来继承。而文生桥工作慢慢吞吞， 8 年后于 1649 年才着手这项工作，不久也去世了。于是制造摆钟的任务便历史性地由荷兰学者惠更斯（ 1629 － 1695 ）担当了。 1657 年，年仅 27 岁由于发现土星光环而知名的年轻学者惠更斯完成了摆钟的设计。同年，荷兰的钟表匠制成了首架摆钟。次年，惠更斯出版了他的专著《摆钟》。在这本书中，惠更斯不仅详细描述了摆钟的机构，更重要的是发表了一系列关于单摆与动力学的重要研究结果。例如，惠更斯系统地研究了圆周运动，引进了向心力和向心加速度的概念。他在理论上论证了单摆的等时性并给出了其周期 的公式，其中 为摆长， 为重力加速度。随后，惠更斯又发现在大摆动时单摆的周期不再是常数，并给出了在大摆动时也有等周期的摆线理论。所以，我们可以毫不夸张地说，惠更斯在动力学研究上是伽利略的直接继承人。 摆钟的发明对钟表精度的改进是非常了不起的。在此之前，最好的钟一昼夜误差大约 15 分钟，而当时最好的摆钟可以调整到一昼夜误差不大于 10 秒。至此我们才可以说，我们确实有了研究地球上物体运动的精确计时装置。 谈到钟表的改进，还应当提到一位力学家，即英国学者胡克（ 1635 － 1703 ）。他于 1676 年发表了对于弹簧的研究结果，后人称之为胡克定律，即弹簧的伸出与外力成正比关系。胡克对弹簧研究的开创性的工作，使人们对弹簧了解得越来越多。随之而来的是出现了两项改进：一项是弹簧发条贮能器的改进，另一项是弹簧（或游丝）摆轮的发明。 1674 年惠更斯制成基于弹簧摆轮的钟表。有了这两项改进，钟表可以造得更为轻巧，例如，可以在颠簸环境下工作的钟和可以随身携带的怀表以及手表的出现。 1707 年，英国海军舰队发生了一次惨祸，有三只船失事，超过 2000 人死亡。原因是舰队的位置出了差错。 1714 年英国国会悬赏二万英镑：谁要是能够找到在海中精确测定经度的方法，他就可以得到这笔奖金。条件是到达西印度的 6 个星期的航行后，误差不得大于 30 英里。实际上，当时天文观测仪器已经可以十分精确地测定天上星球的位置了。对于船舶所在的纬度可以直接由观测星球得到。对于所在地的经度，由于星球在天上随时间在均匀地运动，所以问题归结于能否制造一架精确的可以携带的钟。这种钟称为天文钟。 技高一筹的钟表匠哈里森（ 1693 － 1776 ）于 1761 年以他改进的钟从伦敦到牙买加的 9 星期的航海旅程中时钟仅差 5 秒，从而赢得了国会的悬赏。 18 世纪时，欧洲钟表进入了市场，有了从教堂、航海、家庭摆设到个人佩戴等各式各样的钟表。之后钟表做得越来越精巧，可以戴在手腕上的手表也出现了。 迄今 200 多年间，钟表用于测量各种物理量。测量声速、光速、各种振动频率、周期、各种物体的运动以及体育运动。此外它还广泛地用于航海、航。各门学科和各门技术的发展无不得益于钟表的帮助。 从另一角度讲，钟表的发展和改进可以说揭开了现代技术的序幕。由于对于它的需求，需要加工大量的钟表另配件，于是产生了现代车床和现代金属加工技术。另一方面，钟表发展又为欧洲的现代技术发展培训了人才。蒸汽机的发明者英国人瓦特（ 1736 － 1819 ）、纺织机的发明者英国人阿克赖特（ 1732 － 1792 ）、以蒸汽机为动力的轮船的发明者美国人富尔顿（ 1765 － 1848 ）等，他们青少年时代都曾经当过修表学徒或制作匠。 有一种流行的观点是很有道理的，即认为欧洲的近代科学技术的起源是古希腊的思辨传统与欧洲的手工业传统相结合的产物。前者是以达芬奇、伽利略、惠更斯与牛顿的动力学发展为代表，而后者便是以钟表工业的发展所培养起的一代新技术人才。 至于中国，在钟表方面虽曾有过光辉的历史，有最早的水转浑天仪、水转仪象台，有最早发明的卡子，然而由于这些设备与装置始终限于皇宫之内，没有走向市场，所以在宋以后，经元明两代兵荒马乱便渐渐失传了。 旧时中国各行各业都供奉一个行业的开山祖师爷，如，木工供鲁班、戏剧界供唐明皇、农民供神农士等。而旧时上海的钟表铺里供奉的祖师爷，不是张衡，也不是苏颂，却是一位虬髯戟张的洋人。那便是 1601 年向明万历皇帝进贡两架自鸣钟的意大利传教士利玛窦（ 1552 － 1610 ）。中国的钟表在中断了自己的历史传统后，不得不从此重新引进。利玛窦带来的钟还不是惠更斯的摆钟。利玛窦来中国后，与徐光启合作首译欧几里德的《几何原本》。随后又在他的建议下罗马教皇派懂自然科学的传教士源源东来。所以他不仅给中国人带来了钟表，而且可以说实是西学东渐的祖师爷。在他之后，明清两代皇帝不断从西方引进钟表新产品。康熙皇帝有一首《戏题自鸣钟》诗： 昼夜循环胜刻漏，绸缪婉转报时全，阴晴不改忠肠性，万里遥来二百年。 （此器至中国二百年矣）。 这里康熙皇帝认为自鸣钟胜过刻漏，而且他说传来中国已经二百年了，与通常由利玛窦携来之说不同。康熙皇帝是很重视吸收西方的科学技术的，仿效西方也很快。中国最早自己生产钟表是康熙三十年（ 1691 年）的事。那是距惠更斯发明摆钟之后仅 30 年左右。早期的钟表也大半只供宫廷使用。至今在故宫钟表展室中陈列的那些豪华与精巧的洋人贡品与内府打造的钟表，便是那时期中外钟表历史的见证。 如前所述，钟表的发展同流行具有十分密切的关系。中国人较早认识清楚这种关系的是清代经学大师阮元（ 1764 － 1849 ）。他在《自鸣钟说》一文中叙述了自鸣钟的构造并特别强调其原理与力学有关。他说：西洋之制器也，其精者曰重学。重学者以重轻为学术，凡奇器皆出乎此。而作重学以为用也，曰轮、曰螺。是以自鸣钟之理则重学也，其用则轮也螺也。阮元这里所说的重学即现今的力学。这段话的基本意思发展了 1627 年（明天启七年）西人邓玉函和华人王征合译的《远西奇器图说》中能通此学（指重学）者，知机器之所以然的思想。遗憾的是，对阮元等的看法，理解的人很少。力学在中国的传播仍然很慢，至本世纪 20 年代，随着近代教育的兴起，才开始力学知识的普及与传播。 摆钟在人类文明史上立下了汗马功劳，独领风骚 300 年。在自然科学与技术的各个领域无一没有它的贡献。然而从 20 世纪 50 年代开始，钟表的心脏――摆，不得不让位于更精密的时标――石英晶体振动或原子振荡。说到这里，也许有人会以为摆钟退位了，力学似乎也退出了钟的历史舞台。其实不然。晶体振动与原子钟中的原子轨迹计算问题涉及更为复杂更精细的力学理论与计算。 如果说经过改进的摆钟，可以控制在每年误差在一秒以内，那么，美、德、加拿大等国以及随后于 1980 年我国研制成功的铯原子钟可以精确到三十万年误差不超过一秒，最近美国制成的原子钟精度可以达到一亿年误差不到一秒。 1952 年美国制成了第一块电子手表。 20 世纪 60 年代开始，石英表投入市场。目前在民用钟表中，机械摆钟已逐步让位给新的电子表了。

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能量守恒定律的发现

武际可 2008-10-28 09:01

能量守恒定律的发现 武际可 （北京大学退休教授） 摘要 能量守恒定律的定型，是经过一个漫长的过程的。本文简述了从活力的提出、活力死力的论战、热量和温度概念的区分、到能量概念的形成，最后简述了迈尔、焦耳和亥姆霍兹对能量守恒定律的最终表述和确立的过程。 关键词 能量 活力 能量守恒 迈尔 亥姆霍兹 焦耳 19 世纪中叶发现的能量守恒定律是自然科学中十分重要的定律。它的发现是人类对自然科学规律认识逐步积累到一定程度的必然事件。尽管如此，它的发现仍然是曲折艰苦的和激动人心的。了解能量守恒定律的发现过程，对于理解自然科学发展中理论的积累和形成是有益的。本文简要叙述能量守恒定律的发现过程。 1. 能量守恒定律发现的准备 能量守恒定律是联系机械能和热能的定律。不言而喻，在它发现之前人们必须对机械能和热能有较深入的研究。我们现在就这两方面来叙述。 活力与死力的论战 1644 年笛卡尔 （ Rene Descartes,1596 － 1650 ） 在他所著的《哲学原理》中讨论碰撞问题时引进了动量的概念，用以度量运动。 1687 年牛顿 (Isac Newton,1642 － 1727) 在他的《自然哲学的数学原理》中把动量的改变来度量力。与此不同的是莱布尼兹 （ Gottfried Wilhelm Leibniz,1646 － 1716 ） 在 1686 年的一篇论文中抨击笛卡尔，主张用质量乘速度的平方来度量运动，莱布尼兹称之为活力。把牛顿由动量所度量的力也称为死力。莱布尼兹的主张正好和 1669 年惠更斯关于碰撞问题研究的结论一致，该结论说两个物体相互碰撞时，它们的质量与速度平方乘积之和在碰撞前后保持不变。 从莱布尼兹挑起争论起，形成了以笛卡尔和莱布尼兹两大派的论争。这场论战延续了近半个世纪，许多学者都参加了论战，并且各有实验佐证。一直到 1743 年法国学者达朗贝尔 （ Jean le Rond d'Alembert,1717 － 1783 ） 在他的《论动力学》中说：对于量度一个力来说，用它给予一个受它作用而通过一定距离的物体的活力，或者用它给予受它作用一定时间的物体的动量同样都是合理的。在这里，达朗贝尔揭示了活力是按作用距离力的量度，而动量是按作用时间力的量度。这场争论终于尘埃落定了。活力才作为一个正式的力学名词为力学家们普遍接受。 活力虽然为力学家接受了，但是它与力的关系并没有弄清楚。一直到 1807 年英国学者托马斯杨（ Thomas Young,1773,5,10 － 1829,5,10 ）引进了能量的概念， 1831 年法国学者科里奥利 （ Gustave Gaspard Coriolis,1792 － 1843 ）又 引进了力做功的概念，并且在活力前加了 1/2 系数称为动能，通过积分给出了功与动能的联系，即 1/2 mv 2 = f-ds 这个式子表示力做功转化为物体的动能。也就是说自然界的机械能是守恒的。 温度计的发明与潜热的发现 关于热的精确理论应当从制造温度计开始。从 17 世纪开始，在意大利有伽利略 （ Galilei Galileo,1564 － 1642 ） 等人开始制做温度计。但是由于采用的温标比较不方便，所以后人使用的很少。 比较早的实用温标是德国物理学家华伦海（ Daniel Gabriel Fahrenheit ， 1686-1736) 从 1714 年开始使用水银做温度计，并且不断改进，直到 1717 年大致确定了现在所称的华氏温标。直到华伦海去世后，科学家才正式确定华氏温标为：以水的沸点为 212 度，把 32 度定为水的冰点。所以这样规定，是要尽量使通常的温度避免取负值。 摄耳修斯像 瑞典天文学家 摄耳修斯 （ Anders Celsius ， 1701-1744) 于 1742 年到 1743 年发明了摄氏温标，以标准状态下水的结冰温度为零度水的沸点为 100 度。摄氏温标在 1948 年被国际度量衡会议定为国际标准。 温度计的发明给热学的精确化准备了必要的条件，人们可以用它来测量各种不同条件下物质的温度变化。最早人们并没有把温度和热量区分开来，认为温度就是热量。 18 世纪 50 年代，英国科学家布莱克 (Joseph.Black ， 17281799) 把 32F 的冰块与相等重量的 172F 的水相混合，结果发现，平均温度不是 102F ，而是 32F ，其效果只是冰块全部融化为水。 布莱克由此作出结论：冰在熔解时，需要吸收大量的热量，这些热量使冰变成水，但并不能引起温度的升高。他还猜想到，冰熔解时吸收的热量是一定的。为了弄清楚这个问题，他把实验反过来作，即观测水在凝固时是否也会放出一定的热量。他把摄氏零下 4 的过冷却的水不停地振荡，使一部分过冷却水凝固为冰，结果温度上升了；当过冷却水完全凝固时， 温度上升到摄氏零度，表明水在凝固时确实放出了热量。进一步的大量实验使布莱克发现，各种物质在发生物态变化（熔解、凝固、汽化、凝结）时，都有这种效应。他曾经用玻璃罩将盛有酒精的器皿罩住，把玻璃罩内的空气抽走，器皿中的酒精就迅速蒸发，结果在玻璃罩外壁上凝结了许多小水珠。这说明液体（酒精）蒸发 时要吸收大量的热，因而使玻璃罩冷却了，外壁上才凝结了水珠。 布莱克用一个很简单直观的办法来测定水汽化时所需要的热量。他用一个稳定的火来烧一千克零摄氏度的水，使水沸腾，然后继续烧火，直至水完全蒸发掉。他测出使沸腾的水完全蒸发所烧的时间，为使水由 0℃ 升温到沸腾所烧的时间的 4.5 倍，表明所供热量之比为 100∶450 。这个实验当然是很粗糙的，所测的数值也有很大的误差；现在的测定表明这个比值为 100∶539 。布莱克还用类似的方法测出，熔解一定量的冰所需要的热量，和把相同重量的水加热 140F 所需要的热量相等（相当于加热 77.8℃ 所需要的热量），这个数值也偏小了一点，正确的数值为 143F （相当于 80℃ ），但在当时，这种测量结果也是很难得的。 布莱克基于这些实验事实于 1760 年开始认识到热量与温度是两个不同的概念，进而在 1761 年他引入了 潜热 概念。 其后，法国科学家拉瓦锡 （ Antoine-Laurent de Lavoisier ， 1743 － 1794 ） 与拉普拉斯（ Pierre Simom Laplace,1749 － 1827 ）合作在 1780 年提出了正确测量物质热容量的方法。由于热的精确度量的成熟， 1822 年法国学者傅里叶 （ Jean Baptiste Joseph Fourier ， 1768 ～ 1830 ） 出版了他多年关于热学研究的总结著作《热的解析理论》。 热力机械的发明 从远古开始人类就认识到由机械运动可以产生热。无论东方和西方，古代都有钻木取火纪录，这就是把机械运动转变为热的早期实践。不过几千年中一直没有人想到机械能和热能的定量转换问题。直到美国人朗福德 (Rumford,Benjamin Thompson,Count ， 1753-1814) 1798 年在慕尼黑注意到 , 当用镗具钻削制造炮筒的青铜坯料时 , 金属坯料象火一样发烫，必须不断用水来冷却。朗福德注意到 , 只要镗钻不停止 , 金属就不停地发热；如果把这些热都传给原金属 , 则足可以把它熔化。朗福德的结论是 , 镗具的机械运动转化为热 , 因此热则是一种运动形式，而不是以前人们认为的是一种物质。朗福德还试图计算一定量的机械能所产生的热量。这样朗福德首次给出一个我们现在称为热功当量的数值。不过他的数值太高。半个世纪以后 , 焦耳提供了正确值。 提到热能转变为机械能，最早应当提到的是亚力山大的希罗（ Hero of Alexandria, 约公元 62 年前后）发明的蒸汽机。这项发明是一个空心球体上面连上两段弯管，当球内的水沸腾时，蒸汽通过管子喷出，这个球就迅速旋转，这是最早的蒸汽机。不过那时只是用于祭神与玩耍而没有实际应用。 1712 年，英国人托马斯纽可曼（ Thomas Newcomen,1663 － 1729 ）发明了大气压蒸汽机。这种机器具有汽缸与活塞 , 在工作时 , 先把蒸汽导入汽缸 , 这时汽缸停止供汽而汽缸内进水 , 蒸汽便遇冷凝结为水使汽缸内气压迅速降低，就可以使水吸上来。之后再把蒸汽导入汽缸，进行下一个循环。最初的这种蒸汽机大约每分钟往返十次，而且可以自动工作，使矿井的抽水工作大为便利，所以不仅英国人使用，在德国与法国也在使用。 瓦特 （ James Watt,1736 － 1819 ） 在 18 世纪后半叶对蒸汽机进行了改进。其中最重要的改进有两项，一项是发明了冷凝器大大提高了蒸汽机的效率，另一项是发明了离心调速器使蒸汽机速度可自由控制。在瓦特的改进之后蒸汽机才真正在工业上被普遍使用。 永动机的不可能 据说永动机的概念发端于印度，在公元 12 世纪传入欧洲。 据记载欧洲最早、 最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考（ Villand de Honnecourt ） 的法国人提出来的。如图所示：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着 12 个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。 随后，研究和发明永动机的人不断涌现。尽管有不少学者研究指出永动机是不可能的，研究永动机的人还是前赴后继。 文艺复兴时期意大利伟大学者达 芬奇（ Leonardo da vinc ， 1452 － 1519 ）曾经用不少精力研究永动机。可贵的是他最后得到了永动机不可能的结论。 与达 芬奇同时代还有一位名叫卡丹的意大利人（ Jerome Cardan ， 1501-1576 ），他以最早给出求解三次方程的根而出名，也认为永动机是不可能的。 关于永动机的不可能，还应当提到荷兰物理学家司提芬（ Simon Stevin ， 1548 1620 ） 。 16 世纪之前，在静力学中，人们只会处理求平行力系的合力和它们的平衡问题，以及把一个力分解为平行力系的问题，还不会处理汇交力系的平衡问题。为了解决这类问题，人们把他归结于解决三个汇交力的平衡问题。通过巧妙的论证解决了这个问题。假如你把一根均匀的链条 ABC 放置在一个非对称的直立（无摩檫）的楔形体上，如图所示。这时链条上受两个接触面上的反力和自身的重力。恰好是三个汇交力。链条会不会向这边或那边滑动？如果会，往哪一边？司提芬想象把楔形体停在空中，在底部由 CDA 把链条连起来使之闭合，如图，最后解决了 这个问题。在底部悬挂的链条自己是平衡的，把悬挂的部分和上部的链条连起来，斯提芬说：假如你认为楔形体上的链条不平衡，我就可以造出永动机。事实上如果链条会滑动，那么你就必然会推出封闭的链条会永远滑下去；这显然是荒谬的，回答必然是链条不动。并且他由此得到了汇交三力平衡的条件。他觉得这一证明很妙，就把图 2 放在他的著作《数学备忘录（ Hypomnemata Mathematica ）》的扉页上，他的同辈又把它刻在他的墓碑上以表达敬仰之意。汇交力系的平衡问题解决，也标志着静力学的成熟。 随着对永动机不可能的认识，一些国家对永动机给出了限制。如 早在 1775 年法国科学院就決定不再刊载有关永动机的通訊。 1917 年美国专利局决定不再受理永动机专利的申请。 据英国专利局的助理评审员 F. Charlesworth 称：英国的第一个永动机专利是 1635 年，在 1617 年到 1903 年之间英国专利局就收到约 600 项永动机的专利申请。这还不包含利用重力原理之外的永动机专利申请。而美国在 1917 年之后还是有不少一时看不出奥妙的永动机方案被专利局接受。 2. 迈尔的发现与遭遇 在前面这些科学研究的基础上，机械能的度量和守恒的提出、热能的度量、机械能和热能的相互转化、永动机的大量实践宣布为不可能。能量守恒定律的发现条件是逐渐成熟了。于是这项发现最早就由迈尔来开头。 迈尔（ Julius Robert Mayer,1814 － 1878 ）是德国的物理学家。大学时学医，但他并不喜欢当医生，他当过随船医生，工作比较清闲。 在西方大约从公元 4 世纪开始有一种大量放血的治疗方法。一次大约要放掉 12 到 13 盎司（约合 340 － 370 克，有一杯之多）的血，有的则一直放血放到病人感觉头晕为止。这种疗法的根据是，在古代的西方有一种所谓液体病理的理论，说人体含有多种液体，如血、痰、胆汁等。这些液体的过多或不足都会致病。放血的作用就是排除多余液体一种措施。中世纪西方的有钱人，特别是那些贵族上层人物、绅士们，还要在一年中定期放血，一般要在春秋各放血一次。放血另一种作用是使女人看上去更好看，这和西方当时的审美观有关，使她们既显得白皙，又不会因为害羞而满脸通红。所以西方的贵妇人也经常放血。迈尔作为一名医生，不用说也是经常使用放血疗法给人治病的。 大约是在 1840 年去爪哇的航行中，由于考虑动物体温问题而对物理学发生了兴趣。在泗水，当他为一些患病的水手放血时，他发现静脉的血比较鲜亮，起初他还误以为是切错了动脉。于是他思考，血液比较红是在热带身体不像在温带那样需要更多的氧来燃烧以保持体温。这一现象促使迈尔思考身体内食物转化为热量以及身体能够做功这个事实。从而得出结论，热和功是能够相互转化的。 他又注意到当时许多人进行永动机的实验都以失败而告终，从童年时期就给他留下了深刻的影响。这些使他猜想机械功根本不可能产生于无。 在 1841 年 9 月 12 日 他给友人的信中最早提及了热功当量。他说：对于我的能用数学的可靠性来阐述的理论来说，极为重要的仍然是解决以下这个问题：某一重物（例如 100 磅 ）必须举到地面上多高的地方，才能使得与这一高度相应的运动量和将该重物放下来所获得的运动量正好等于将 一磅 0 ℃ 的冰转化为 0 ℃ 的水所必要的热量。 1842 年 3 月，迈尔写了一篇短文《关于无机界的力的看法》寄给了《药剂学和化学编年史》的主编、德国化学家李比希（ Justus von Liebig,1803 － 1873 ），李比希立即答应使用这篇文章。机械的热功当量在这篇文章中得到第一次说明。文中说：人们发现，一重物从大约 365 米 高处下落所做的功，相当于把同重量的水从 0 ℃ 升到 1 ℃ 所需的热量。他的文章发表于 1842 年 5 月。 迈尔是最早进行热功当量实验的学者，在 1842 年，他用一匹马拉机械装置去搅拌锅中的纸浆，比较了马所做的功与纸浆的温升，给出了热功当量的数值。他的实验比起后来焦耳的实验来，显得粗糙，但是他深深认识到这个问题的重大意义，并且最早表述了能量守恒定律。他在 1842 年底给友人的信中说：我主观认为，表明我的定律的绝对真理性的是这种相反的证明：即一个在科学上得到普遍公认的定理：永动机的设计在理论上是绝对不可能的（这就是说，即使人们不考虑力学上的困难，比方说摩擦等等，人们也不可能成功地由思想上设计出来）。而我的断言可以全部被视为从这种不能原则中得出的纯结论。要是有人否认我的这个定理，那么我就能立即建造一部永动机。 迈尔的论文没有引起社会重视，为了补足第一篇论文没有计算、过于简要的缺点，他写了第二篇论文，结果如石沉大海，没有被采用。他论证了太阳是地球上所有有生命能与非生命能的最终源泉。 后来亥姆霍兹与焦耳的论文相继发表，人们将能量守恒定理的发明人归于亥姆霍兹与焦耳。而他的论文既早又系统，却不仅得不到承认，而且还招来了一些攻击文章。再加 1848 年，他祸不单行，两个孩子夭折、弟弟又因参加革命活动受牵连。 1849 年，迈尔从三楼跳下，从此成为重残，而后又被诊断为精神分裂，送入精神病院，医生们认为他经常谈论的那种新发现，是一种自大狂的精神病症状。 1858 年亥姆霍兹阅读了迈尔 1852 年的论文，并且承认迈尔早于自己影响很广的论文。克劳修斯也认为迈尔是守恒定律的发现者。克劳修斯把这一事实告诉了英国声学家丁铎尔（ John Tyndall ， 1820-1893 ），一直到 1862 年由于丁铎尔在伦敦皇家学会上系统介绍了他的工作，他的成就才得到社会公认。 1860 年迈尔的早期论文翻译成英文出版， 1870 年之迈尔被选为巴黎科学院的通讯成员，并且获得了彭赛列奖（ Prix Poncelet ）。之后迈尔的命运有很大的改善。 3. 亥姆霍兹与焦耳的工作 亥姆霍兹与他的的《论力的守恒》 亥姆霍兹（ Hermann von Helmholtz,1821 － 1894 ）出生在一个德国的穷教员家里， 中学毕业后在军队服役8年，取得公费进入在柏林的王家医学科学院。 1842 年亥姆霍兹获得了博士学位。 1845 年他参加了由年轻的学者组织的柏林物理学协会，之后他经常参加协会活动，除作军医之外他还研究一切他感兴趣的问题。 1847 年 7 月 23 日 他向物理学协会作了题为《论力的守恒》的著名报告。报告后，他将文章交给《物理学编年史》的编辑，不料又和 6 年前迈尔的稿件一样的命运，编辑以没有实验事实而拒绝刊登。后来他将这篇论文作为小册子在另一家有名的出版社出版了。文章的结论与 1843 年焦耳的实验完全一致，很快就被人们称为自然界最高又最重要的原理。时间仅差数年，又由于有有名的出版社出版，他与迈尔的命运完全不同。后来英国学者开尔文采用了杨所提出的能量的概念，采用势能代替弹力，以动能代替活力，使在力学中延续了近 200 年的概念上含混不清的情况得到改变。 关于亥姆霍兹值得介绍的是他在德国科学家发展中所起的组织作用。 1870 年，他的老师马格努斯（ Heinrich Gustav Magnus,1802 － 1870 ），德国最早的物理研究所所长，逝世了。当时还是副教授的亥姆霍兹继任为所长。那时，德国的科学研究水平，比起英国与法国要落后得多。不久普法战争结束，德国从法国得到一大笔赔款，德国的经济状况有所改善，亥姆霍兹得到了 300 万马克的经费去筹建新的研究所，经过 5 年的努力新研究所建成。这个研究所后来吸引了大批优秀的年轻学者，而且它的研究课题同工业的发展紧密联系，后来形成德国科学研究的一个十分好的传统。在研究所的支持者中有德国的大企业家、大发明家西门子（ Sir William Siemens,1823 － 1883 ）他与亥姆霍兹是柏林物理协会的第一批会员，是老朋友。亥姆霍兹担任德国物理协会会长达数十年之久。被人称为德国物理的宰相。 焦耳的热功当量实验 焦耳（ James Prescott Joule,1818 － 1889 ）是一位英国富有的酿造商之子，他的经济条件可以提供他终生做研究工作。焦耳自幼身体虚弱，脊柱曾受过伤，因此他一心读书研究，他父亲为他提供了一个家庭实验室。 1835 年他认识了曼彻斯特大学的教授道尔顿，受到过后者的指导，焦耳的成功主要是靠自学的。焦耳对数学的知识很少，他的研究主要是靠测量。 1840 年他经过多次测量通电的导体，发现电能可以转化为热能，并且得出一条定律：电导体所产生的热量与电流强度的平方、导体的电阻和通过的时间成正比。他将这一定律写成一篇论文《论伏打电生热》。 后来焦耳继续探讨各种运动形式之间的能量守恒与转化关系， 1843 年他发表了论文《论水电解时产生的热》与《论电磁的热效应和热的机械值》。特别在后一篇论文中，焦耳在英国学术会议上宣称：自然界的能是不能毁灭的，那里消耗了机械能，总能得到相当的热，热只是能的一种形式。 此后焦耳不断改进测量方法，提高测量精度，最后得到了一个被称为热功当量的物理常数，焦耳当时测得的值是 423 . 9 千克 米 / 千卡。现在这个常数的值是 418 . 4 。后人为纪念他，在国际单位制中采用焦耳为热量的单位，取 1 卡＝ 4 . 184 焦耳。 4 . 小结 只有在功与能的概念变得清晰、热量于温度能够区分，同时对它们能够精确量度，也只有热力机械的走向实用为人们所熟悉，并且在大量永动机的失败条件下，能量守恒定律发现的条件才趋于成熟。 即使这样，人们对先知先觉者的理解也是相对缓慢的。迈尔的遭遇就说明这一点。 能量守恒定律至今仍然是力学乃至整个自然科学的重要定律。不过它仍然会发展。 1905 年爱因斯坦（ Albert Einstein ， 1879-1955 ）发表了阐述侠义相对论的著名论文《关于光的产生和转化的一个启发性的观点》中揭示了质能守恒定律，即 在一个孤立系统内，所有粒子的相对论动能与静能之和在相互作用过程中保持不变，称为质能守恒定律。 参考文献 〔 1 〕武际可，力学史，重庆出版社， 2000 〔 2 〕武际可，永动机漫谈，见《力学史与方法论论文集》，林业出版社， 2003 ， p.4-104 英文标题： On the discovery of the energy conservative law

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科学实验与力学

武际可 2008-10-24 11:26

科学实验与力学 我国古代的学问家忠告人们说，学问之道，慎思之，明辩之。果然靠纯粹的思辩能够弄清楚人们的疑问么？这里举两则例子： 相剑者曰：白所以为坚也，黄所以为韧也，白黄杂则坚且韧，良剑也。难者曰：白所以不韧也，黄所以不坚也，黄白杂则不坚且不韧也。又柔则锩，坚则折，剑折且锩，焉得为利剑？（吕氏春秋） 孔子游，见小儿问辩，问其何故。一儿曰：我以日始出去人近，日中时远，日初出时如车轮，其中时如盘，盖此不为远者小而近者大乎？一儿曰：日初出苍苍凉凉，及其中时，如探汤，此不为近者热而远者凉乎？孔子不能决。两儿笑曰：孰谓汝多智乎？（列子） 显然，如此只靠论辩是无法正确回答问题的。 著名的德国数学家克罗内克尔（ L. Kronecker ， 1823 1891 ）是这样来描述数学的：上帝创造了整数，其余一切都由人来安排。就是说，数学的整个知识，只要承认整数的性质，其余的都可以通过逻辑推演得到。在数学中，特别是在纯粹数学中流行的公理化的方法就是这种思想的发展。 实际上，从古代开始，由于一批在当时影响很大的学者过高的权威（如在西方的亚里斯多德、在东方的孔丘等），还由于宗教经典的影响，人们还逐渐形成了一种思维定式。人们误以为，一切知识是由那些经典的记载或权威们说过的话，再经过逻辑推演而得到的。这种思维定式被称为演绎法。不可否认，人们依靠这种方法是获得了不少重要的知识，如在欧几里德几何中，就主要是从很少的公理开始进行推演的。即使是直到今天，演绎法也仍然是一种认识事物的手段。 在 1900 年巴黎召开的世界数学家大会上，著名的德国数学家希尔伯特（ D. Hilbert ， 1862 1943 ）提出了 23 个数学难题。人们说这 23 个难题左右了整个 20 世纪数学研究的主导方向。其中第六个难题是：物理公理的数学处理。他说：几何基础的研究提示了这样的问题：用同样的方法借助公理来研究那些在其中数学起重要作用的物理科学，首先是概率论和力学。就是说，他提出要像在几何学中应用公理那样来研究力学。不可否认，在 20 世纪，有一些研究者确实进行过这方面的努力，而且也取得了一些成绩。 单靠论辩不能解决问题。但是，能不能说演绎法是人们获得知识的唯一手段呢。特别，因为力学同数学有十分密切的关系，能不能就说力学也可以像纯粹数学一样只靠公理化的方法来推演呢？不能。（其实即使在纯粹数学中也不是只靠演绎法来研究的。） 纵观力学的发展历史，力学发展的重要阶段与重要的力学分支的建立都是和著名的实验相联系着的。或者说，力学本质上是一门观察和实验科学。 最早的实验，大约是一类被称为假想的实验。这种实验并不要求去实际地完成一个实验，而是通过逻辑上的推论使实验的结果与经验对照，从而得出合理的结论。这里我们来举两个著名的例子。 16 世纪之前，在静力学中，人们只会处理求平行力系的合力和它们的平衡问题，以及把一个力分解为平行力系的问题，还不会处理汇交力系的平衡问题。为了解决这类问题，人们把他归结于解决三个汇交力的平衡问题。荷兰物理学家司提芬（ Simon Stevin ， 1548 1620 ） ）通过巧妙的论证解决了这个问题。假如你把一根均匀的链条放置在一个非对称的直立（无摩檫）的楔形体上，如图所示。这时链条上受两个接触面上的反力和自身的重力。恰好是三个汇交力。链条会不会向这边或那边滑动？如果会，往哪一边？司提芬想象把楔形体停在空中，在底部把链条连起来使之闭合，最后解决了这个问题。在底部悬挂的链条自己是平衡的，把悬挂的部分和上部的链条连起来，假如你认为楔形体上的链条会滑动，那么你就必然会推出封闭的链条会永远滑下去；这显然是荒谬的，回答必然是链条不动。并且由此得到了三力平衡的条件。他觉得这一证明很妙，就把这张图放在他的著作《数学备忘录（ Hypomnemata Mathematica ）》的扉页上，他的同辈又把它刻在他的墓碑上以表达敬仰之意。汇交力系的平衡问题解决，也标志着静力学的成熟。 伽利略的最著名的 实验 是他对亚里士多德 （ Aristotle, 前 384 前 322 ） 关于重物比轻物下落快断言的驳斥。他想象一块重的石头和一个轻的球，用绳子绑在一起，然后从塔上扔下来。从逻辑上说，如果球下落得比石头慢，它必然会阻碍石头的正常下落而使它变慢。但是，另一方面，球和石头一起比单独的石头为重，因而应当下落的比石头自己为快。只有在它们二者以相同的速度下落的条件下，才可能避免这一和日常经验的矛盾。 日心说的确立又是和一系列的观察和实验分不开的。哥白尼是经过了 30 多年的观察和计算才构思得到日心说的体系的。之后伽利略制造望远镜，并把望远镜对准天空发现了木星的卫星和金星的月貌，给日心说以最有力的支持。第谷 20 多年的观测和开普勒近 10 年的计算，经过了两代人的连续努力，才确立了开普勒三定律，从而打破行星轨道是圆形的定式。但是，所有这些都还不能彻底击败地心说，因为还没有从根本上回答日心说的反对者提出的一个责难。这就是如果地球在运动的话，那么我们每时每刻都要生活在狂风之中；如果地球在运动的话，铅直抛上去的物体落下来就不会落在原地。这个责难牵涉到了力学的根本问题，日心说者必须回答而不能绕开。 伽利略在 1624 1630 年花了很大的精力写出了巨著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，并于 1632 年出版。书中是这样回答这个问题的： 设想把你和你的朋友关在船板下最大的房间里，里面招来一些蚊子、苍蝇以及诸如此类有翅膀的小动物。再拿一只盛满水的大桶，里面放一些鱼；再把一只瓶子挂起来，让它可以一滴一滴地把水滴出来，滴入下面放着的窄颈瓶子中。而当你把什么东西扔向你的朋友时，摘要他和你的距离保持一定，你向某个方向扔时，不必比向另一个方向要用更大的气力。如果你在跳远，你向各个方向会跳得同样远。尽管看到这一切细节，但是没有人怀疑，如果船上情况不变，当船以任意速度运动时这一切应当照常发生。只要运动是均匀的，不在任何方向发生摇摆，你不能辨别出上述这一切结果有丝毫变化，也不能靠其中任何一个结果来推断船是在运动还是静止不动。 伽利略的这个精辟的回答，揭示了力学中的惯性原理。然而它也还是一组假想的实验。关于伽利略是否真正进行过这项实验，历史上有过许多争论，一直没有搞清。不过，在伽利略之后的确有人进行了有关的实验。法国科学家默森（ Marin Mersenne ， 1588 1648 ）写信给一位经常跨越英吉利海峡的朋友，建议他做实验。这位朋友于 1634 年的一次航行中，安排了一个水手爬上桅杆扔重物，结果重物掉在桅杆的下方，从而证实了伽利略的结论。之后法国科学家伽森狄（ Pierre Gassendi ， 1592 1655 ）于 1640 年安排了验证惯性原理的实验。这个实验是由骑马人和坐在马车中的人向空中抛石，并且互相投石块，由此人们可以看到抛出的石块跟随着马运动，从飞奔的马上掉下来的石块也是相对马直线下落的。此外他还安排了一次在三层桨战舰上的实验，在战舰全速前进时，不论从行船的桅杆顶部垂直丢下一块石头，还是从桅杆垂直向上抛出的石头都是掉在桅杆脚根，而不是掉在船尾。在他的实验报告中给出了船的速度并且详细描述了实验的细节。 古希腊的亚里斯多德关于运动有一个奇怪的论断，认为一个某种连续不断推动的问题，在周围介质逐渐变稀薄时，运动速度会越来越快，在真空中这个物体的速度会变为无穷大。由于亚里斯多德认为没有无穷大的速度，所以他就不承认有真空。所以他说：自然排斥真空。这种论断也像亚里斯多德的其他论断一样，被奉为神明。 德国人盖里克（ Guericke, Otto von, 1602 -1686 ）不相信亚里斯多德的这个论断。他不是靠争论，而靠实验来解决这个问题。他说：雄辩术、优雅的语言或争论的技巧，在自然科学的领域中是没有用处的。 1646 年，他当上了马德堡市的市长。他从 1650 年开始，自己投入巨资进行抽真空的实验。 1654 年，他当着德国皇帝和众多的议员公开表演了他的真空压力实验。他用两个直径约 1.2 英尺 的铜半球，边缘涂以油脂后对接为一个球。然后用他自制的真空泵把球内的空气抽出。这时由两个马队分别拉一个半球，直到马队增加到 16 匹马时，两个半球才被拉开。这个实验被称为马德堡半球的实验。它令人信服地说明真空以及真空压力的存在。 上面我们说明在静力学和动力学的基本原理的建立过程中，人们是借助于许多重要的实验的。对于连续介质力学，无论是弹性力学还是流体力学的确立，也都可以列出一系列重要的实验。 流体力学可以说是从法国力学家马略特（ Edm Mariotte ， 1620 1684 ）关于管流阻力的实验开始的；黏性流体力学则是从玻尔达（ Jean-Charles Borda ， 1733 1799 ）测量流体阻力开始的；雷诺关于管流的实验又使它发展到一个新的阶段；整个航空空气动力学是从测量运动物体的升力开始的；弹性力学则可以追 溯 到胡克的物体弹性实验。力学历史的发展过程说明，尽管在构成现代力学的知识体系中，理论部分占有很大的比例有时又似乎是自成系统的，但是归根结底，力学还是一门以实验为基础的科学。 在力学学科的发展过程中，可以把实验分为三类：一类是如上述对于建立一个新领域起开创作用的实验，后来发展起来的理论工作是从解释这类实验而产生的，如 1883 年雷诺关于管流转变为湍流的实验，导致后来一系列湍流理论的发展；第二类是验证性的实验，对于一类现象，先有了理论结果，后来再通过实验去验证理论的正确性，如 1798 年卡文迪什测定引力常数的实验；这两类实验是构筑整个力学学科大厦的基础。第三类实验是求解问题的实验，如在弹性力学的理论体系已经建立之后， 1850 年麦克斯韦尔发明的光弹性实验，在一定程度上也可以说，这类实验实际上是一种复杂的模拟计算装置。我们知道，流体力学中的纳维 斯托克斯方程是上世纪初得到的，它的许多解如涡旋、边界层、涡街、孤子等现象的解都是先从实验或观察得到模拟流动后才得到理论解的。 20 世纪 50 年代计算机来到了人间，到了 60 年代计算机大量应用于求解力学问题。大量专门用于计算力学问题的软件出现，研究利用计算机求解力学问题的新算法新格式大量涌现和推广应用。一门新的学科 计算力学出现了。如果说，在计算力学出现之前，研究力学的手段只有两个，即理论方法和实验方法，而在计算力学出现之后，出现了第三种方法，即数值计算的方法。然而，从更为一般的意义上讲，也可以将计算的方法看作一种特别的实验方法。如果我们已经有了关于一种问题的理论方案，一种办法是动手去作实验来验证理论，还有一种办法是给定一组数据去作一个特别的算例计算。计算结果可以和实际观察到的宏观现象对照，以验证理论正确与否。在这个意义上，计算力学的计算也可以称为一种数值实验。而上面我们说的第三类实验，即那种起模拟计算装置作用的实验，逐渐为计算力学取代。例如，目前平面光弹性大部分就已经为计算力学所取代。对于第一、二类实验，即开创性的实验和验证性的实验，计算力学可以在这些实验中发挥很大的作用，但是还不能从根本上取代，也许永远不能。 在力学学科中理论与实验的关系，是不可分离的。脱离实验的理论常常可以被实验所否定。例如曾经存在了数百年的以太的理论，在 19 世纪末为实验所否定；亚里斯多德关于落体的理论流传了一千多年，为伽利略的实验所否定。反过来说，没有理论指导的实验，也不能有深刻的结果。爱因斯坦说过，一个现象只有理解了才能观察到。关于自由落体的运动，虽然从有人类以来就是司空见惯的事情，只有在加速度的概念与理论形成后，对于落体的实验才产生了新的规律。同样只有在相对论的理论指导下，探索以太的众多实验结果才达到了统一和协调。 致谢 ：本文受到国家自然科学基金 10172002 项目的资助，特致谢意。 刊登于 力学与实践 2004 年 02 期 p.78-80 英文标题： Scientific Experiment and Mechanics

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力学家怎样看宇宙万物

武际可 2008-8-15 20:38

力学家怎样看宇宙万物 摘要 : 从力学家的角度讨论了一些自然哲学问题 , 特别是关于确定论和随机论的问题 . 还讨论了人类对这些问题的认识是与求解的发展紧密相连的 . 关键词 : 力学史 , 确定论 , 随机论 , 求解 , 动力系统 自然科学的各门学科都分别研究自然界的一方面 , 如天文学研究解释天体、地质学研究地球内部的构造、生物学研究生命现象等 . 然而力学学科从它一开始便以整个宇宙间的一切事物为研究对象 . 这是因为宇宙间的一切事物都可以有机械运动 . 牛顿在总结前人成果的基础上建立了描述质点运动的方程 , 根据这一方程 , 如果知道质点所受的力 , 并且知道了质点的初始状态 ( 初始位置与速度 ), 就可以求解质点的运动 . 他并且用这一方法成功地解释了行星的运动 , 在 1687 年出版了他的巨著《自然哲学的数学原理》 . 在这本书中 , 牛顿踌躇满志地说 : 我把这部著作叫作哲学的数学原理 , 因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然力 , 而后用这些自然力来研究各种自然现象 . 在这里 , 虽然他把研究全部自然现象归结为研究自然力 . 可是仍然使他迷惑不解的是 : 万有引力只能使静止的行星引向太阳 , 使它横向绕日而行的初始速度是怎样产生的呢 ? 在 1892 年 1 月 17 日 , 牛顿致本特利先生的信中说 : 所以重力可以使行星运动 , 然而没有神的力量就决不能使它们做现在这样的绕太阳而转的圆周运动 . 因此 , 由于这个及其他原因 , 我不得不把我们这系统的结构归之于一个全智的主宰 . 尽管牛顿常说 : 我不需要假设 , 而在这里牛顿却引入了人们称为上帝的最初一棍子或上帝的第一推动的假定 . 法国学者拉普拉斯 (P.S. Laplace, 1749 年－ 1827 年 ) 在数学和天体力学上作出了大的贡献 , 他最有名的著作是《天体力学》，曾被人们认为是经典力学的顶峰 . 他在 1812 年所著的《概率解析理论》一书的绪论中曾总结对世界的看法：如果有一种至高无上的智者能了解在一定时刻支配自然界的所有的力，了解自然界每个实体的各自位置和初始速度，并且他还有足够的能力去计算这些物体的运动，那么他就能毫无例外地从最大的天体到最小的原子的未来和过去都一目了然 . 拉普拉斯按照牛顿学说将世界一切的事物的状态归结于一个向量 x =( x 1 ,, x n ) 来描述 . 它的运动规律归结于一组微分方程的初值问题 d x/ d t = f ( x ), x ( 0 ) = x 0 这里 x 0 表示 x ( t ) 当 t = 0 时的初始状态 . 当知道了 x 0 与 f ( x ) 时 , 便可以求解 x ( t ) , 包括 t 0 ( 未来 ) 和 t 0 ( 过去 ). 拉普拉斯对世界的认识继承了牛顿的思想 , 并且将它提得更加明确 . 他的这个提法被认为是经典机械确定论最具代表性的表述 . 按照这个提法的优点是 , 他抛掉了牛顿关于上帝的假设 , 将一切归结于自然界自己在一定外力和一定初条件下的运动 . 传说他将天体力学奉献给拿破仑皇帝后 , 拿破仑曾问起 : 你为什么在书中不提上帝 , 拉普拉斯回答说 : 陛下 , 我不需要那种假设 . 然而按照这种观点 , 他却成了定命论 , 或被人们称之为确定论或宿命论的代表人物 . 按照这种学说 , 在一定规律支配下 , 初值就决定了过去未来一切 . 犹如算命先生说 , 一个人出生的年、月、日、时八字便可以决定他一生的荣辱贵贱 . 拉普拉斯所说的至高无上的智者被后人称为拉普拉斯妖 . 直至上一世纪末 , 似乎自然科学沿着正像牛顿和拉普拉斯所制定的路线在前进 . 例如赫姆霍兹 (H. Helmholz, 1821 年－ 1894 年 ) 说 : 一切自然科学的最后目的 , 是把自身变成力学 . 凯尔文 (Kelvin, 1824 年－ 1907 年 ) 说 : 我不能自满 , 除非我能把那种物质作出一个力学模型 . 在这种观点指引下 , 光学、电动力学、热力学 , 无不在经典力学预制的框架下构筑了起来，新的模型建立了，新的方程提出了 . 而这些方程与求解无非都可以归结于拉普拉斯所提的方程的特例 . 无怪乎在上一世纪末一大批著名的自然科学家自满地说 : 要知道理论物理学已经终结 , 微分方程已经确立 , 它们的解法已经制定 , 可借计算的只是个别的局部情况 . ( 普朗克的导师约利 (Jolly) 语 ), 未来的物理学将不得不在小数点后第六位去寻找 ( 凯尔文语 ). 然而事情并不是如此简单 . 自然规律也并不就是如此简明 . 客观世界毕竟比人们想象要复杂得多 . 事实上 , 早在牛顿与拉普拉斯之前 , 人们便曾发现了一类不能由初始条件完全决定的现象 . 在 1644 年 , 意大利科学家托利赛利 (Torricelli) 发现重力作用下 , 重心取最低时物体的平衡才是稳定的 . 例如一个放在大球顶上的小球 , 初速度为零 , 但它可以沿任何方向从球顶上滚落 . 这时 , 显然初位置与初速度都是确定的 , 可是却无法确定小球以后的行为 . 人们对这类不稳定现象虽然有所觉察 , 但还没有引起足够的注意 . 100 年之后 , 1744 年 , 欧拉 (Euler) 发现了弹性受压杆的分岔现象 . 一根笔直的圆截面杆在两端压力 作用下 , 起初杆是直的 , 当 逐渐增加到某一称为临界荷载的值时 , 杆可以发生弯曲 , 而弯曲的方向可以是任意的 . 这又一次说明初始条件无法确定杆后来的行为 . 欧拉的弹性杆虽然受到工程界的广泛注意 , 因为柱子受压是土木、造船等一系列结构工程常见的实际课题 . 但由于它是处理静力问题 , 也还没有引发人们哲理上的进一步思考 . 事情又过了 100 多年 , 法国数学家庞卡莱 (Poincare, 1854 年－ 1912 年 ) 以哲学家的锐利目光抓住了这类问题 . 他在《科学与方法》一书 (1913 年出版 ) 中说到偶然性时对于拉普拉斯的确定论做了如下的注解 : 如果我们可以正确地了解自然定律及宇宙在初始时刻的状态 , 那么我们就能够正确地预言这个宇宙在后继时刻的状态 . 不过 , 即使自然定律对我们已无秘密可言 , 我们也只能近似地知道初始状态 . 如果情况容许我们以同样的近似度预见后继的状态 , 这就是我们所要求的一切 , 那我们便说该现象被预言到了 , 它受规律支配 . 但是情况并非如此 , 可以发生这样的情况 : 初始条件的微小差别 , 在最后的现象中产生了极大的差别 ; 前者的微小误差促成了后者的极大误差 . 庞卡莱这里描述的正是我们通常成语中说的失之毫厘 , 差之千里 . 他还举绕太阳运行的小行星为例说 , 如果它们相差平均每天超出千分之一秒 , 事实上 3 年将超出 1 秒 , 一万年超出一度 , 三四百万年将超出一个圆周 ! 庞卡莱并且风趣地推论说 : 在伦理学中 , 特别在历史学中 , 情况正相同 . 最大的偶然性是伟大人物的诞生 . 两个生殖细胞的相遇 , 不同性别的相遇纯粹出于偶然性 , . 只要使精子足以偏离十分之一毫米 , 拿破仑 (Napoleon) 就不会出生 , 欧洲大陆的命运就会改观 . 在庞卡莱对于拉普拉斯确定论的批评的同时 , 物理界得到了许多新的实验事实 , 使确定论无法解释 . 上一世纪末 , 1895 年伦琴发现了 X 射线 , 1897 年汤姆逊 (J.J.Thomson) 确定了电子的荷质比 , 确定了电子的存在 , 1899 年发现了铀放射的 ， 射线是粒子 , 这些发现再加关于热辐射的研究 , 终于导致 1900 年德国物理学家普朗克 (M. Plank) 提出了量子论的假设 . 这些新事实说明经典力学原理不再适用 , 或按经典力学构架起来的经典物理不再适用了 . 于是在科学界引起了极大的震动 . 那时普遍流行着一种说法 : 确定论、机械论、经典力学的大厦崩塌了 , 物理学处于危机之中 . 量子力学的出现成功地解释了许多新的现象 , 如热辐射、原子构造等等 . 使传统确定论观念完全改观 . 他虽然也有方程 , 例如薛定锷方程 , 但方程的解却是一个随机分布 . 它只能提供这个物体 , 例如电子 , 在某一位置或某一速度的几率 . 可以说它是一种随机论 . 由于当时这个几率函数一般记为 ( 读为普赛 ). 它的物理意义颇不好理解 , 当时著名量子力学物理学家德拜的青年助手 W. 休克写了一首诗 : 先生有普赛 , 运算殊无碍 , 普赛究如何 ? 浑忘作交代 . 同样 , 由于关于几率函数的物理解释 , 在名人之间也展开了一场论争 . 一方是量子力学家马克斯玻恩为代表的哥本哈根学派 , 他们宣称量子力学不再描写自然界本身 , 而是描写我们关于自然界的知识 . 它表示只能这次测量推测下一次测量的各种结果的分布几率 , 而对于事物在两次测量之间的行为拒绝作具体的描述 . 站在对立面的以大物理学家爱因斯坦为代表 , 他在 1916 年 12 月 4 日写给马克斯玻恩的信中表示 : 量子力学是令人赞叹的 . 但我有一个心声告诉我 , 这还不是真正的天使 . 这个理论有很多成功的地方 , 但并没有使我们更接近上帝的奥秘 . 无论如何我相信上帝不是在掷骰子 . 上帝掷骰子是爱因斯坦对哥本哈根学派的精炼的形象概括 . 支持爱因斯坦的物理学家薛定锷在 1935 年还提出一个猫悖论对玻恩等加以责难 . 他设想在一个密闭的箱子里 , 有一只猫 , 箱中还有一根极细的线吊一个内盛剧毒氰化物的小瓶 . 又假设这根线强度极低 , 只要一个光子击中它 , 线就会断掉 , 玻璃瓶便会打碎 , 而猫必被毒死 . 想知道猫的死活 , 至少要用一粒光子去探测 , 设令一个光子射中线的几率为 50%. 这时描述猫的状态 ( 死或活 ) 的波函数就去告诉我们猫是半死半活 , 并不能回答猫究竟是死还是活 . 实际上这场争论从 20 年代开始一直延续到今天还在各不相让 . 这种长期的争论而不能达到共识 , 至少说明确定论在有些场合不灵了 , 但也并不能就说明随机论或量子论可以包打天下 . 今天我们虽然还没法判定争论双方的对错 , 但我们可以根据本世纪近百年来科学发展的某些新进展 , 对于争论的某些特点给予探讨 . 事实是 , 近代科学从产生到发展的 300 年来在力学和物理领域中活动的科学家 , 主要任务看来是在制造方程 , 如牛顿运动方程、弹性力学方程、 Maxwell 电磁方程、薛定锷方程、流体力学 N-S 方程等等 . 一类现象一个模型 , 一个模型一种方程 . 至于在有了方程之后的另一方面的工作 : 方程的求解 , 限于认识 , 也限于条件 , 人们多少有点瞧不起 , 不是认为很简单 , 就是解不动 , 太复杂不值得去费力气 . 在求解这方面 , 虽然经过了数百年 , 人们毕竟还没有走多远 . 最初的消息只能使人泄气 . 1829 年 , 人们称之为数学史上最年轻的天才和最愚蠢的死亡 ( 死于决斗 ) 者伽罗华 (1811 年－ 1832 年 ) 在他 19 岁的时候 , 得到高于 5 次的代数方程不可能用公式求解的证明 . 同时 , 早在 17 、 18 世纪 , 人们又遇到了大量初等函数的积分 , 没法用已有的初等函数表示 , 例如 , 为求行星轨迹而计算椭圆弧长等问题 . 于是人们逐渐认识到一大批问题的精确求解为不可能 , 必须转而求近似解 . 但是只用手和纸去求一个复杂问题的近似解 , 谈何容易 . 于是 , 人们称之为数学史上的最后一位通才庞卡莱在上一世纪末 , 开辟了微分方程定性理论的研究方向 . 庞卡莱讨论了给了平面向量场 , 要求曲线使每一点与给定该点的向量相切的问题 . 他能够利用向量场的性质直接确定曲线的性质 , 如回答有没有周期解的问题 , 他特别讨论了奇点 ( 该点的向量为零向量 ) 邻近的曲线行为 . 不仅如此 , 他还于 1885 年在研究天体演化规律时 , 用定性方法预言了一个在引力作用下的球形流体团 , 当它旋转时 , 在一定的角速度下 , 可以有椭球和梨形两种运动状态 . 从而最早提出了物体运动分岔的概念 . 也正是基于对运动系统可能的分岔解的深 刻了解 , 庞卡莱才预言根据初条件不能一般地准确预言它以后运动的断言 . 庞卡莱对运动方程的解了解得虽然比前人深入了一步 , 但由于时代的局限性 , 他还只是研究平面上的微分方程 . 而且在他之后的近百年的发展中 , 人们也有一种错误的直觉 , 似乎对平面上微分方程的解曲线弄清楚了 , 对高维空间便也差不多了解清楚了 . 事实又大出意料之外 . 1963 年 , 美国的气象学家洛伦兹 (E.N. Lorenz), 将流体力学有温度的对流方程通过三角级数求解只取前 3 个未知数得到一个 3 个一阶联立方程 , 而且向量场除了两个二次项之外全是线性项 . 他借助于早期的电子计算机花了一二年的时间去求解 , 发现了解的奇怪性态 . 即是说发现了除周期解外 , 还有一种更为一般的围绕两个奇点来回绕的解 . 后人也把这种解称为奇怪吸引子 . 奇怪吸引子的发现是整个科学界的大事 . 它说明 , 300 年来 , 人们对动力学非线性方程解的行为了解得还是过于简单化了 . 所谓初值即可决定过去未来的一切 , 只不过是这种简单化了解的一个侧面而已 . 随后 , 从 60 年代起 , 人们又发现一类解 , 看上去方程的解是确定的 , 但在某些条件下 , 解的行为完全是随机的 . 这就是所谓的混沌解 . 经过了 100 多年研究而成效甚少的湍流现象也可以认为是一种混沌现象 . 早在 40 年代人们就曾猜测混沌是一种多次分岔的结果 . 近年来计算机的求解 , 更增 强了人们的这种信念 . 原来 , 人们对运动形态多样化的认识是逐步深化的 . 起初人们认识到一类系统 , 例如单摆 , 有很小的阻尼 , 不管初始条件怎样 , 它的运动都趋向一个极限 : 静止不动 . 相空间中这个与初始条件无关的极限点 , 便称为一个吸引子 . 后来发现吸引子可以是一个周期运动 . 例如一只上足了发条的表 , 只要发条还满 , 它总是进行周期运动 . 吸引子将运动限制在它邻近的有限空间内 ( 不到无限远去 ). 奇怪吸引子也是一类吸引子 . 而混沌是更为复杂的吸引子 . 浑沌运动的特点是无论初条件如何 , 随时间的增长 , 系统在相空间的轨迹始终在有限部分 , 而且还不重复 ( 若运动回复到原来经过的一点 , 便会形成周期运动 .) 也不趋于一点或一条线 . 所以它是十分复杂的运动 . 有人把混沌通俗地说成是差之毫厘 , 失之千里 , 这还有点不准确 . 从一点出发沿射线方向向无穷远运动 , 虽然初方向的任意小的偏差会在无穷远处造成任意大的误差 . 但这种运动还是十分简单的、规则的，它并不是混沌 . 一般认为在进入混沌运动之前必然有一个运动分岔的过程 . 从以上简要叙述可以看出 , 人类认识像混沌这样复杂的运动是颇为了不起的成功 . 从经典力学系统建立起 , 它是经过数百年摸索和寻求的产物 . 至此 , 人们对方程确定的解和求解的了解 , 是否已经可以心满意足了呢 , 我们还不能满足 . 大约是 1964 年 , 美国物理学家、 诺贝尔奖金获得者费曼 (L.S. Feynman) 在他的《物理讲义》中用简短而精炼的语言概括了这种人们对求解一无所知的情况，他说：我们已经写下了水流的方程 . 由实验的方法我们发现了一系列概念并用之去讨论近似解 ------ 涡街、湍流尾迹、边界层等 . 当我们有一个类似的方程 , 而且我们还不能对它做实验 , 我们希望即使以含糊的不能完全肯定的初等方式去解这些方程 , 去了解从这些方程能得出什么新的定性特点 . 例如 , 对于太阳 , 可看做由氢构成的球，无太阳黑子和硬块，也没有凸起与下凹 , 即使这样 , 我们也还没有找到求解办法 , 人类智慧觉醒的下一世纪 , 也许可能产生一个去了解这些方程定性含义的方法 . 而今天 , 我们还不能 . 至此 , 300 年来的历史至少可以告诉我们以下几点 : 第一 , 说经典力学的框架等于确定论、宿命论 , 无论是牛顿、拉普拉斯自己还是攻击他们的人 , 都是对运动的了解过分简单化了 . 因为近 30 年的研究表明 , 即使在经典力学运动方程中 , 便已包含了混沌解 , 包含了随机解 . 而这种简单化的根源是对于已有非线性方程解的复杂情况缺少认识所致 . 第二 , 对解的复杂性的认识 , 依赖于求解工具的改进 . 奇怪吸引子是在电子计算机帮助下得到的 . 可以这样说 , 电子计算机引起了对运动方程解的复杂性深入了解 . 可以想象人类智慧觉醒的下一世纪 , 也许预示着更为充分地应用电子计算机 . 第三 , 即使今天 , 我们拥有的对方程的求解手段 , 特别是对非线性方程的求解手段还是十分贫乏的 , 我们几乎还没有什么普遍有效的办法去应付任何非线性问题 . 看来 , 科学的任务不仅包含提出和修改模型 , 提出和修改方程 , 对于非线性问题 , 发展求解手段 , 了解方程解的定性性质 , 已成为发展自然科学另一方面的重要而紧迫的任务 . 第四 , 如果说从本世纪 20 年代开始的以爱因斯坦与玻恩为首的关于量子力学解释的争论 , 是关于客观世界中随机性和偶然性解释的分歧 , 那么 , 分岔受到人们注意以及混沌的发现 , 人们从中是否看到在分歧背后有可能达到新的统一的一线光明 . 就是说 , 在原先认为完全确定的方程中 , 一定条件下 , 人们得到了随机解 . 另一方面 , 在随机方程 ( 例如薛定锷方程 ) 在一定条件下趋于确定解 , 或者它是原先认为的确定问题的随机情形也未可知 . 现在 , 尽管有的作者在写文章中明确宣称自己拥护爱因斯坦或玻恩 , 但在他们的立论中 , 却都相互增 加了许多共同点 . 总之 , 我们面对的是认识世界的一切事物 , 只有当我们的模型愈精确 , 方程愈完善 , 对解的了解愈全面 , 在一定情形下 , 能求解充分精确 , 则我们对自然界的认识会愈深刻 . 从另一方面讲 , 历史的经验告诉我们 , 在没有对问题的解有足够了解之前 , 切不可说大话 , 对已经得到的结果应当审慎地推广 . 力学一方面是工程技术的基础 , 而另一方面 , 力学作为人类认识整个宇宙万物运动的工具 , 它的历史任务迄今还远没有完结 . 参考文献 塞耶 H.S.( 美 ) 编 . 牛顿自然哲学著作选 . 上海 : 上海人民出版社 , 1974 艾米里奥塞格莱 ( 意 ) 著 . 物理名人和物理发现 . 知识出版社 , 1986 伏恩瑞德尼克 ( 苏 ) 著 . 量子力学史话 . 北京 : 科学出版社 , 1979 詹姆斯格莱克 ( 美 ) 著 . 混沌 ------ 开创新科学 . 上海 : 上海译文出版社 , 1990 Feynman L S. Lectures on Physics, Vol.II, Addison-Wesley PublishingCompany, 1964 洛伦兹 E N( 美 ) 著 . 混沌的本质 . 北京 : 气象出版社 , 1997 李醒民著 . 激动人心的年代 . 成都 : 四川人民出版社 , 1984 最早刊于《力学与实践》 1998 年 20 卷第 5 期，第 74-77 页。

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