科學和科學家的故事

喬木

大觀園是哪里來的

科學在今天簡直是座大觀園。一來是太復雜了，東也是科學，西也是科學；二來也太新奇了，人們提到科學，慣常是拿它跟常識對立起來，看見它是高不可攀。就是這么一來二去的，廣大的青年就不免做了劉老老，覺得科學真是一種難于接近的東西，科學家真是一種難于接近的人物。事實果然是這樣的么？

科學在今天當然跟常識之間有一段不小的距離。科學是一種客觀地、而常識卻多少是帶有本質、事物的抽象規律的學習，而常識卻多少是帶有主觀的，粗枝大業只鱗片爪的，常常滿足于現象的。但是這也只在今天是這樣吧了。遠古的時候人們就沒有這種常識分離出來的科學。是的，那時候他們有的多迷信，但是他們能完全迷信么？誰要活著誰就請看客觀的真理，所以剛剛發明了生產方法的原始人也就是有了科學知識的萌芽。科學的獨立跟蹤那些唯心論的發生同樣是精神勞動和肉體勞動離了婚以后的事。科學獨立的當初自然也沒有今天這樣的五花八門。實際上科學已經跑了幾千年的遠路，近幾百年它更是選了條件，所以雖說今天的科學里也有許多東西，還是并不科學的常識，雖說今天的常識里面也有許多東西實在已是不折不扣的科學了，要拿常識比起科學來或是拿群眾比起科學家來，就簡直成了烏鴉！不過話說回來，這也只在今天是這樣吧了。將來呢？將來精神勞動和肉體勞動是會有改變的一天，那樣群眾的文化水平提高了，文化生活豐富了，今天的這種界限就會不見了。

下面我將對你講一串故事，說明賈府上這座園子是怎樣一片荒地發達起來，我們是怎樣被它關在墻外的。

從歷史上第一件有確實年代的事情說起

歷史上有確實年代的第一件事，既不是什么

歷古氏開天辟地的野史，也不是什么英雄豪杰的傳奇，卻是非洲北部的埃及人制定了他們的陽歷。在公元前四千二百四十一年，尼羅河畔的奴隸王國就已把一年定為三百六十五天，又把每三十天定為一月，而在十二個月以外的五天則用為祝祭宴樂的日子。但是一年并不是整整三百六十五天，所以他們每逢第一千四百六十年就多參加了一年。年為閨年。

你說這件事情很平淡不是？你想錯了。第一，這個算法是很準確的。一年本是三六五.二四二二日，埃及歷和這個數的相差每年不過是十六個光景。第二，這個歷法就是現在全世界有行的陽歷的來源。埃及歷到現在曾經兩度的修改的，一次是三百六十年前的教皇格雷果利修改的以后當然有了些進步，但是從每月的日數不一律這一點來說，反而不如埃及歷了，所以現在有許多人所主張的世界歷，就想大體上恢復埃及人的原則。

尼羅河每年泛濫一次，不但使埃及人發明了陽歷。而且使他們認識了天狼星，一個除了太陽離地最近的恒星，因為當它和太陽同時出沒時，新的洪水就和新的年增添一道開始了，尼羅河幫助了埃及人測量時間，也幫助了他們測量空間——因為被洪水沖毀而需要減免王稅的土地。埃及人發明了圓的面積是以直徑減去九分之一的平方，這就說圓周率（圓周對于直徑的比率）等于三.一六。他們又發明了一種每行九顆珠的算法。約莫三千五百多年前，埃及有一位精通數學的教士叫做阿麥斯，他做了一本算書叫做《求獲各種事物和各種晦味神秘知識之指南》，現在藏在倫敦的不列顛博物館；這本書里只有答案，沒有演算，有許多解答誰也不知道是怎樣得來的，因此這就真成了一種晦昧神秘的知識了。

埃及以外，現在亞洲西部的伊拉克地方也是古代科學的著名發祥地之一。在底格里斯和幼佛拉底爾河流域，四千多年前有一個國家叫做巴比倫。巴比倫人的天文學和數學對于歐洲有和埃及人同樣的功績。他們利用小鐘發現了太陽在一晝夜所走的路恰恰是太陽直徑的七百二十倍，因此

把一天分為十二時和二十四小時，一小時分為六十分，一分分為六十秒。他們又把一個圓周分為三百六十度，一度也分為六十分和三千六百秒（這樣太陽在時鐘上走一分或一秒就在天體的圓弧上走上十五分或五十秒了）。他們的這種六十進位制和日月水火木金土的七曜制都一直除盡一年的三百六十五日和一月的三十日或三十一日，而且又因為希伯來人的上帝七天創造世界的童話染上了神秘的色彩，所以現在已經開始動搖了，但是六十進位制在數學上卻有重大的和永遠的價值。

天才的希臘

希臘人是埃及人和巴比倫人的門生。但是，如同中國的一句成語所說，青出于藍，而勝于藍，希臘的學生也遠遠超過了他們的老師。

留學于埃及的希臘人中間，有三個名子是最偉大的，這就是泰里斯，畢達果拉斯和伯拉圖。他們都是哲學家，卻都曾在科學上尤其數學上有過貢獻。我們現在把他們在幾千年前所想出的事情舉出幾件來請大家想想看，看是想通想不通。泰里斯是著名的主張萬物生于水的哲學家，他的這個思想曾啟發了后來德莫克利多斯的萬物流轉論和赫拉克利多斯的原子論，這些理論是被近代的科學發展所證明了的。

泰里斯還是個數學家和天文家。他曾插一棒在金字塔旁的地上，見了兩個影子的影子的長而算出金字塔的高；又曾在海邊的塔頂上伸出一根短棒，使棒尖和海上的船同在一條視線上，量了塔的高與眼睛和棒尖到肩頭的距離而算出船的遠近。但是最使他出名的卻是他預測了紀元前五八五年十一月間的日蝕。當人們驚慌萬分的時候，他卻能理解這是因為那不能自己發光的月亮走到太陽和地球之間的一條直線上來了而安詳地注視著天空。于是大家就爭奉他為師，并尊為所謂七賢之首。

畢達果拉斯也是一位哲學家，對于自然曾有種種神秘的說教，這些說教早已無人理會了，但是數學上的畢達果拉斯定理（有人說，畢達果拉斯曾因為發現這個定理和它的證法屠牛百頭以謝

神助）卻依然存在著。這個定理是說直角三角形的勾方加股方等于弦方。他又發現了兩個連續數相乘恒等于若干連續的公里數相加，若干連續的奇數相加恒等于平方數；發現了音高和弦長成反比，弦長有簡單的整數比率就可以得到諧音。畢達果拉斯也開過學校，其中不但有男弟子并有女弟子。他的一個弟子非羅勞斯發現地球是每天由西向東轉動的，另一個弟子阿爾克明發現了視神經和連接口腔和耳鼓的管子。

伯拉圖自然更是哲學家，而且也是神秘的哲學家。他的哲學的名聲常把他的數學家的名聲掩蓋了，雖然他曾在他的學校門口掛過“未習幾何者不許入門”的標語。據說代利亞地方發生過瘟疫，神占說非把一個神壇改成雙倍大不可，于是工匠就把神壇第邊的尺寸加一倍，但是瘟疫更厲害了，原來神壇被改做八倍了。伯拉圖的朋友巧斯島的希波克拉弟，《幾何學初步》的作者，也不會解答了這個所謂立方倍積的難題。只有伯拉圖解答了出來。此外他還發明了幾何學上的分析證法和點線面的定義。

伯拉圖的時代被稱為希臘科學的黃金時代，也就是雅典的全盛時代。這是在公元前的第四世紀。這時至少還有兩個科學家是必須介紹的。一個是與伯拉圖的友人同名的考斯島的希波克拉第，他不是數學家而是醫學家；人們都說他是現代醫學的鼻祖。另一個是伯拉圖的著名弟子亞里斯多德。亞里斯多德是古代最淵博的學者，他對科學的貢獻特別是在生物方面，但是很可惜的是他的這方面著作卻不曾像他的其他著作那樣完好地流傳了下來。

無話不可信的人

亞里斯多德也有個弟子，那就是鼎鼎大名的青年馬其頓王亞歷山大·亞歷山大的大帝國在他死后馬上就瓦解了，跟著希臘本土的文化也就衰微了。正當羅馬人開始耀武揚威的時候，文化的中心重行回到非洲的北岸。亞歷山大在埃及北部所建的亞歷山大里亞現在是成了托勒密王朝的首都。它的大學出過不少科學家，其中最著名的便是歷史上第一個重視實驗的數學家和物理學家阿

基米得。

關于這位古代的最大科學家你一定聽見過許多故事。它們中間最有名，怕要算他給敘拉古王歇羅辨別王冠是否純金的事了。一次在洗澡的時候看見身體入水愈多，澡盆里的水也溢出愈多，忽然想起了解決的辦法，登時叫著“有了！有了！”就裸體奔回家中去進行實驗。原來金比銀重，所以銀塊體積一定比同重的金塊大，金冠如果是滲銀的，放在盛滿水的器具中，排出的水量也一定比同重的純金多。阿基米得由此又發現了排出的水的重量也就等于一個東西在水中因受浮力抵抗而失去的重量。這就是物理學上著名的阿基米得原理。在物理學上他又發現了螺旋和杠桿可以省力的原理，發明了汲水的阿基米德螺旋機，并且說過，“只要給我一個立足點，我就可以轉動地球。”懷疑他的歇羅王會把武庫中所有兵器搬到一個船上，他果然利用復雜的杠桿縱容地把它托上岸來。歇羅嘆道：“阿基米得的話，沒有一句是不可信的。”

但是你可別忘記了，實際上他主要地還是一個數學家。他算出圓的面積等于一個高為半徑而底為圓周的三角形，又因為它介于內接八角形和外切八角形的面積之間，推算出圓周率小于七分之二十二而大于十七分之二百二十三。他最得意的發明是球面積四倍于同半徑的圓面積，而圓柱面積則二分之三倍于其內接球的面積。相傳他在敘拉古被羅馬人占領時死于亂兵之手，死前還指著他的沙盤說道：“不要弄壞我的圓呀！”羅馬的將官馬塞路斯厚葬了他，并且遵照他平生的志愿，在他的墓前造了一個內接球體的圓柱。

科學史上的歐洲怎樣由上古轉入中古

亞歷山大里亞時代另外的重要科學家是著《幾何原本》的歐幾里得，研究圓錐曲線的阿坡羅紐斯（他倆和阿基米得并稱為當時的三首），以及稍后的天文學家阿里斯他可斯·阿里斯他可斯是拋棄了伯拉圖、亞里斯多德等的地球中心說而首創地球繞日說的天文學家，他發現了晝夜由于

地球的自轉，而四季則由于地球的公轉。不幸在他以后不到四百年（這時埃及的美麗女王克留巴特拉已經自殺了快二百年，所謂后期的亞歷山大里亞完全是在羅馬的統治下）另一個天文學家托勒密卻不曾了解他的創見。托勒密的大著《綜論》實際上只是綜合了地球中心的理論，這一交就把阿里斯他可斯的發現埋沒了一千四百年之久。

但是更不幸的事還在后面呢。羅馬帝國雖曾先后產生過《建筑學》的作者維脫路維、《自然史》的作者大普利尼和醫學家加林，但是羅馬人對于科學究竟不會顯出過什么特異的才能和興趣。正在這時，基督教的勢力卻已經逐漸跟奴隸主以及后來的封建主與日耳曼人結合在一塊，成為科學的勁敵了。在第四世紀的代數學家（也可以說是古代唯一的代數學家）丟反多斯死后不久，基督教徒就搶劫了亞歷山大的圖書館，再后不久，他們又在路上用蚌殼凌遲了女數學家希巴提亞。五二九年，茹蘭底年大帝通令封閉一切學校，禁絕研究希臘學術，于是長期燃燒于地中海邊的科學火燒就幾乎被完全滅亡，而基督教的武斷宣傳就成為不可懷疑的“一個主義”了。

中國·印度·阿刺伯

現在我們又得回到東方來，而且得比巴比倫更走遠些。當巴比倫人開始興盛的時候，亞洲另一端的中國人，已經是在夏朝以來就沿用陰歷，同時卻很早就知道兩個多至相距三百六十五又四分之一日，而有四分歷的發明。四分歷最遲當起于西周。所謂周公作的“周體算經”大概是戰國時的歷算書，其中已不但說到一年的長短是“三百六十五日者三，三百六十六日者一”，而且說到北極和赤道的情形，說到以勾股之法來度天地之高厚，推日月之運行了。其后漢朝張衡的發明渾天儀地動儀，三國劉洪的推算日蝕，虞喜的發現歲差，東晉祖沖之形容圓周率，以及宋朝秦九韶和元朝李治、朱世杰等的研究代數學，都是中國人對于歷算的重要貢獻，但是這些卻不會像指南針、火藥、造紙術和印刷術的發明那樣地影響了四方。相反地，印度人對于歐洲的重要影響卻在于

勤學。印度人首先創造了123456789的數字，到了第六七世紀時又創造了0來表示零，使計數得到了極大的便利。印度人又首先發明了正負數和代數。印度的三大數學家阿梨巴、布拉馬古塔和巴斯卡拉都研究了圓周率，分別的得了三.一四一六，十的方根和一二五○分之三九二七等三個答案，在代數學三角學上他們也都有所推進。

但是中國和印度的多數成就并不是直接傳到西方去的。中古亞洲和歐洲的最重要的媒介乃是摩罕默德及其后繼者所建設的大食帝國。摩罕默德的一手執劍、一手執可蘭的教徒們，雖曾焚毀過亞歷山大里亞，并宣布過“同于可蘭經的書可燒，異于可蘭經的書應燒”的理論，但是他們對于中世紀的文化卻不像基督徒那樣地罪多功少。如同托勒密王朝復活了埃及，他們也使巴比倫的廢墟出了第二次的光輝。八九世紀間以巴比倫的巴格達、埃及的開羅和西班牙的科爾多瓦為活動中心的阿刺伯人不但吸收了中國人和印度人的發明，而且翻譯了希臘人的許多科學著作，因此他們又成了溝通文化歐洲和近代歐洲的橋梁。阿刺伯的數學阿爾卡力斯米融合丟反多斯和布拉馬塔的代數學。寫了一部有名的代數學教科書，直到現在，歐洲文字中的代數學一詞還是從他的書沿用下來的。此外阿刺伯還出了一個化家學給貝爾，一個物理家阿爾——哈岑，一個醫學家阿昧洛也茲。給貝爾是表金衛士，他發明了蒸溜和畢華的方法，制造硫酸、硝酸、硝酸銀、胺酸和王水的方法；阿爾——哈岑發現了光的反射和屈折；而阿洛也茲則不但研究了醫學，并且研究了天文學、物理學和化學；他曾注釋亞里斯于黑暗時代的歐洲人中間。（下期續完）