⑥天文學
中國造紙術發明傳入西方之前,因為無法對各種天體的性質、位置和執行規律進行記錄、計算和推理,所以,西方的天文學不可能產生。中國造紙術發明傳入西方之後,這些事情都可以作了,於是,西方系統的天文學就產生了。
西方天文學不僅對各種天體的性質、位置和執行規律進行了記錄,還用數學方式對它們進行了計算和推理。在此基礎上,西方天文學產生了大量的實際應用。
西方天文學發展的早期完全抄襲了中國古代天文學的成果,而中國古代發明的玻璃又為西方天文望遠鏡的製造奠定了技術基礎。
中國造紙術公元13世紀傳入義大利,傳入歐洲其它國家的時間更晚。在造紙術傳入這些歐洲國家之前,整個歐洲都沒有任何系統的天文學知識。
我們仔細想想,西方如果要獨創發明像“儒略曆”或“格里高歷”一樣的一套系統的天文曆法,至少應包括以下四個條件:
第一,天文臺。從地面觀測天文,不論古代還是現代,都必須在視野開闊的高處,首先固定一點建平臺,再搞配套設施和儀器裝置。中國人大規模的農耕定居生活,持續保持人丁興旺和細緻的社會分工,這些因素都與天文曆法的傳承發展相輔相成。遍佈中國大江南北的古代天文臺遺址,充分證實了這一點。遠在4000多年前的山西陶寺地區、甚至更早的河南賈湖地區和陝西石峁地區都發現了中國古代天文觀測遺蹟。有語無文的西方遊牧漁獵民族居無定所,既不可能固定一處搞天文觀測,也沒有農業搶種搶收,必須準確定時授時的生產活動需要。僅此一條,就足以推翻以下西方傳銷故事:“地無三尺平的古希臘人全部吃著從古埃及海運進口的糧食,用橄欖葉包裹著下半身,就能搞出供羅馬帝國連續使用1600多年而不需要修正的‘儒略曆’”。
第二,穩定傳承的、三班倒的,至少對日月週期變化,日月食規律進行成百上千年的觀測活動。這種規模的天文觀測活動只有在中國出現過,最晚在2000多年前的漢代,中國人透過至少一到兩個連續27759天(一到兩個76年,至少三四代人。)的月食週期的觀測和精確記錄,得出偏差接近0的月相週期均值29又499/940日。這是中國陰陽合曆每19年增加額外7個閏月匹配年週期的關鍵依據。這些天文觀測活動,在中國的古代文獻中都有相關記載。與此相反,西方沒有古代文獻和出土文物能夠證明西方曾經進行過這種規模的天文觀測活動。
第三,精密的度量衡標準和天文器材的批次生產技術。僅此一條,足以讓“400多年前丹表天文學家第谷和德國天文學家開普勒師徒倆連續幾十年,在北緯55度以上的哥本哈根附近,每年有大半年都是冰天雪地的汶島建天文臺,搞出劃時代天文成果”的故事和“開普勒三大定律”全部穿幫。請問:第谷天文團隊測算長度和角度用的所有大小單位分別是什麼?這些單位與目前常用的英制和法制單位有何區別?第谷的德國高徒開普勒有沒有把丹麥先進的度量衡標準傳播到德國?第谷和開普勒的天文觀測活動的原始文獻記載在哪裡?第谷和開普勒所使用的度量衡和天文器材的真實文物在哪裡?
第四,一脈相承的文字書寫體系和三角幾何代數精算技術。中國南北朝時期(公元420年---589年)數學家祖沖之計算出圓周率為3.14159265,祖沖之父子團隊用一次線性插值法(正圓軌道模型)測算出的每年有365.2428天。隋朝(公元581---618年)天文學家劉焯發明了二次差內插法。元朝(公元1271---1368年)天文學家郭守敬發明了更精確的三次差內插法(橢圓軌道數模,它也是“牛頓插值法”和萬有引力定律的真正源頭),測算出每年有365. 2425天。根據目前的均值365.2422天,祖沖之父子團隊和郭守敬團隊的測算成就,與當年的實際均值比較,每年的誤差都是秒級。
如果能深刻理解以上四點,就不難得出結論,不論怎麼改頭換面,人類一切真假曆法的源頭都是中國的古代曆法。
西方天文學方面的大伽:哥白尼(公元1473---1543年)、第谷(公元1546---1601年)、布魯諾(公元1548---1600年)、伽利略(公元1564---1642年)、開普勒(公元1571---1630年)、胡克(公元1635---1703年)和牛頓(公元1643---1727年)等人,他們的天文學理論的來源和研究過程的真實性根本經不起認真的推敲,他們所有的基礎工作全部來自於中國古代天文學方面的成就。
在公元1704年出版的《御製三角形推演算法論》中,中國清朝的康熙皇帝已經提出了“西學中源”說。公元1711年,康熙發現按照西方天文學家第谷計算的夏至時刻誤差很大,與實測的夏至日影不符。於是康熙皇帝讓手下人研究西方天文學家開普勒等人的學說。經過研究後,康熙和他手下的臣子們認為,西方歷學“愚聞之律歷之學,蓋莫備於虞夏成周世之世者。其法本創之中國,而流於極西,西洋因立官設科而其法益明”(王蘭生《交河集》卷五“曆法演算法策”)。康熙皇帝在談到西方曆法與中國曆法的關係時說:“---歷原出自中國,傳及於極西。西人守之不失,測量不已,歲歲增修,所以得其差分之疏密,非有他術也”。
“萬有引力定律”很可能是自然科學中應用最廣泛的數學模型,上至太陽系內各類天體執行活動,中至人類的航天活動、航空活動和航海活動,下至與地心引力相關的人們的生產活動和日常生活,都與“萬有引力定律”的應用密切相關。首先我們必須承認,“萬有引力定律”這個用字母和符號表達的數學公式是十分簡潔而精確的,這項工作確實是在西方完成的。但是,這個放之“太陽系內皆準”的公式絕非牛頓和他的前任胡克一人一世之功,更非“蘋果砸牛頓的頭”就可以砸出來。所謂的“開普勒定律”是“萬有引力定律”的重要基礎之一,沒有所謂的“開普勒定律”就沒有“萬有引力定律”,而所謂的“開普勒定律”又是從中國古代天文學的成果抄襲而來的,所以,“萬有引力定律”的全部前提條件和基礎工作都來自中國。
公元16世紀以來,哥白尼天文學家(公元1473年---1543年)在《天體執行論》一書中提出日心說後,天文學的發展進入了全新的階段。這一時期的天文學從純粹的描述天體位置,向著尋求造成這種運動力學機制的天體力學發展。
義大利天文學家布魯諾(公元1548年---1600年)在《論無限性、宇宙和無線世界》一書中宣傳並發展了日心說,提出了多太陽系和宇宙無限性思想。
義大利天文學家伽利略(公元1564年---1642年)自制望遠鏡進行觀察和實驗,出版了《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》一書,支援了太陽中心說。
公元16世紀,德國天文學家開普勒(公元1571年---1630年)在對大量的天文學資料進行分析的基礎上,先後提出了行星運動三定律。開普勒的理論為牛頓經典力學的建立提供了重要基礎。從開普勒起,天文學真正成為一門精確的科學,成為近代科學的開路先鋒。
義大利近代物理學之父伽利略(公元1564---1642年)是人類近代物理學的創始人,他奠定了人類近代物理科學的發展基礎。伽利略用自制的望遠鏡觀測天文現象,使日心說的觀念深入人心。他提出落體定律和慣性運動概念,並用理想實驗和斜面實驗駁斥了亞里士多德的“重物下落快”的錯誤觀點,發現了自由落體定律。
公元18、19世紀,天體力學達到了鼎盛時期。同時,由於分光學、光度學和照相術的廣泛應用,天文學開始朝著深入研究天體的物理結構和物理過程發展,誕生了天體物理學。
公元20世紀是現代物理學的一個高速發展的時期,現代物理學在天文學觀測中找到了廣闊的用武之地,使天體物理學成為天文學中的主流學科,同時促使經典的天體力學和天體測量學也有了新的發展,人們對宇宙及宇宙中各類天體和天文現象的認識達到了前所未有的深度和廣度。
愛因斯坦於公元1905年提出的“狹義相對論”和公元1915年提出的“廣義相對論”都是關於時空和引力的基本理論。相對論的基本假設是相對性原理,即物理定律與參照系的選擇無關。狹義相對論和廣義相對論的區別是,前者討論的是勻速直線運動的參照系(慣性參照系)之間的物理定律,後者則推廣到具有加速度的參照系中(非慣性系),並在等效原理的假設下,廣泛應用於引力場中。相對論極大地改變了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念,提出了“同時的相對性”、“四維時空”、“彎曲時空”等全新的概念。這些理論不僅發展了物理學,在天文學方面也具有重要的意義。
⑦地球科學
中國造紙術發明傳入西方之前,因為無法對地球的表面、大氣、河流和海洋的性質和它們的運動規律進行記錄、計算和推理,所以,西方的地球科學不可能產生。中國造紙術發明傳入西方之後,這些事情都可以作了,於是,西方系統的地球科學就產生了。
西方地球科學不僅對地球的表面、大氣、河流和海洋的性質和它們的運動規律進行了記錄,還用數學方式對它們進行了計算和推理。在此基礎上,西方地球科學產生了大量的實際應用。
西方地球科學是在中國古代地球科學知識的基礎上發展起來的,而中國古代發明的玻璃又為西方各種光學測量儀器的製造奠定了基礎。
人類早期地球科學最重要的知識是對地球是一個球體的認識,在這方面作出最大貢獻的是中國的明朝航海家鄭和。西方的全球航海活動是在中國航海家鄭和的影響和帶動下開始的,西方的地球科學知識就是在這些航海活動中產生和累積形成的。公元1488年,葡萄牙航海家迪亞士率船隊抵達好望角。公元1492年,義大利航海家哥倫布率船隊到達美洲。公元1497---1498年,葡萄牙航海家達伽馬率船隊繞過好望角到達印度。公元1519---1522年,葡萄牙航海家麥哲倫率船隊完成環球航行。西方航海船隊的導航技術是鄭和船隊向他們傳授的,西方古地圖中錯誤很多,不能與精美的中國古地圖相比,說明西方的古地圖也是從中國抄襲而來。
中國航海家鄭和和西方航海家的航海活動,掀起了一股全球地理大探索的熱潮,極大地促進並完善了人類對自己生活的這個地球的認知。
鄭和帶動的全球大航海活動對西方人意義重大,西方人利用中國的航海技術到達了自然資源比歐洲更加豐富的美洲和大洋洲,並開始了大移民。在移民後與當地土著人的戰爭中,又是中國人發明的火器幫了西方人的忙,使他們在與當地土著人的戰爭中,取得了勝利,成功地在當地存活了下來。
宋朝科學家沈括編寫的《夢溪筆談》、明朝科學家徐宏祖編著的《徐霞客遊記》、明朝科學家宋應星編著的《天工開物》等科學著作中有大量的地球科學的內容,這些內容為西方的地球科學家提供了研究物件和研究範圍,它們是西方地球科學的基礎。在西方地球科學的發展過程中,西方地球科學家大量抄襲了中國古代科學家的成果。
義大利科學家達芬奇對化石的認識就來自於宋朝科學家沈括相關的理論論述。
德國的地質學家阿格里柯拉(公元1494年---1555年)一生著有七部地質專著,除了敘述德國採礦業的發展以外,還根據礦物的物理性質對其進行分類,對礦物與金屬礦床的形成及相互關係作了論述,並涉及古生物學等問題。後人譽之為“礦物學之父”。
公元1400年左右,中國的造紙術才經由法國傳入德國,而過了100年後,德國就出現了阿格里柯拉這樣的地質學家,並寫出了七部地質專著,這樣的發展速度也是不同尋常的。阿格里柯拉的地質學知識即使不是直接抄襲了中國古代科學家的成果,至少也是中國的地球科學知識對他的理論起到了啟發和借鑑的作用。
公元16世紀前,氣象學只限於零碎的定性觀察和描述,還談不到獨立的科學。公元17世紀後,由於工業和自然科學的發展,特別是物理學的成就,使較精密的氣象儀器相繼發明,有關氣象學的理論也得到很大提高,使氣象學逐步發展成為獨立的科學。
公元1593年,義大利科學家家伽利略於發明了溫度表。公元1643年,義大利科學家托里凱利於發明了氣壓表。由於有了溫度表和氣壓表等氣象儀器,義大利北部馬上就建立了氣象觀測站,以後許多國家也相繼建立氣象臺站。氣象學家們透過廣泛的氣象觀測,獲得了豐富的氣象資料,這使得氣象學的研究逐步深入。此後,無線電通訊技術的發展使得氣象觀測的結果能很快地傳到各地,這給予編制和研究天氣圖提供了可能性。公元1860---1865年間天氣圖迅速發展起來。公元19世紀末,在小範圍內已開始出現了研究高空探測的高空氣象學。
在地球科學中,地質學的創立具有劃時代的意義。歐洲18世紀開始進入產業革命時期,隨著生產力的提高和近代工業化的快速發展,對礦產的需求日益增加,因而促進了找礦學和地質調查學的發展。這使得地質知識和資料迅速積累,逐步形成了系統的地質學理論和研究方法,於是地質學作為一門獨立的科學誕生了。
在地質學的創立過程中,學術思想論戰曾起到了重要的促進作用。當時的論戰是在“火成論”者與“水成論”者之間及“均變論”者與“災變論”者之間進行的。
“水成論”者認為,組成地殼的所有岩石都是從原始海洋物質中結晶、沉澱形成的,他們否認地殼運動的存在,主張地球從取得現有形態以來沒有發生過大的變化。“水成論”者的代表人物是德國弗萊堡礦業學院礦物學教授魏爾納(公元1750年---1817年),他豐富的礦物學知識和口才,使他馳名歐洲。他在傳播地質學知識方面發揮了重要的作用。公元1775年魏爾納於在弗萊堡開始講學,由於他的巨大聲譽和眾多門生及崇拜者,再加上教會的支援,使得“水成論”在公元18世紀後期的歐洲佔據統治地位。
“火成論”者的代表是蘇格蘭地質學家赫頓,他發現花崗岩脈穿插在沉積岩中呈侵入接觸關係(有烘烤及冷凝邊)。他認為地殼中除了沉積岩外,還有岩漿岩和變質岩,並認為地殼處於不斷的演變之中,而且這一過程是十分緩慢的,過去發生的演變和現在進行的演變過程都是類似的。他正確地論述了三大巖類的成因及地殼運動的影響。公元1785年,赫頓發表了最初的著作《地球理論》,提出“火成論”。公元1795年,他重新發表《地球理論》一書,系統論述了自己的觀點,此書為地質學的創立奠定了基礎。
自此,“水成論”與“火成論”的論戰愈演愈烈,隨著人們瞭解到更多的地質現象,到公元19世紀初,“水成論”觀點逐漸被拋棄,“火成論”取得了勝利。
“災變論”者的代表是法國學者居維葉(公元1769年---1832年)。他在研究巴黎盆地地層中的生物化石時發現,在相隔很近的岩層中動植物化石群的種屬有顯著差異,曾經一度出現的古生物種屬,後來竟完全滅絕並被新的生物種屬取代。他還看到較老岩層發生褶皺,上面蓋以水平的沉積岩層,於是他便認為地殼曾經發生巨大變革,產生世界規模的大災變,致使地形改變、生物滅絕。在一定的時間後,地球又重新創造出新的動植物來。他認為,地球上曾經歷了多次這樣的大災變和再創造過程,最後一次大災變發生在五、六千年以前,並造就了地球的現今面貌和生物特徵。居維葉的“災變論”強調地質發展過程中的突變階段,雖有合理成分,但他否認地球的漸近發展過程,並把其演變歷史歸結為古今沒有聯絡的一系列不可知的突然事件。居維葉的重複創造與不可知的觀點,特別是最後一次災變的時間與聖經中論述的“大洪水期”和“諾亞方舟”神話一致,因而受到了教會的歡迎,得到了廣泛的傳播。
與“災變論”針鋒相對的是生物進化論和地質學的“均變論”。法國學者拉馬克(公元1744年---1829年)在研究巴黎盆地第三紀古生物化石時,發現生物的種屬與種屬之間有過渡關係,某些種屬是由另一種屬發展而來的,並有由低階種屬向高階種屬演變的規律。他認為生物進化過程是極其漫長的,與地球的演變歷史同時進行。英國地質學家萊伊爾繼承了赫頓的思想,經過與“災變論”的多次論戰,在結合前人成果及大量實際資料的基礎上,他在公元1830年出版的《地質學原理》中明確提出了地質學的現實主義原則(即“將今論古” ),指出地球的發展歷史是漫長的,解釋地球的歷史用不著求助於上帝和災變,那些看來非常微弱的地質動力,經過長期緩慢的作用過程,就能使地球面貌發生巨大變化。這就是“均變論”的主要思想。
隨著《地質學原理》一書的問世,“均變論”的思想逐漸取代了“災變論”,現實主義原則也成為了地質學方法論的一條基本原則。但是“均變論”強調“古今一致”與漸近發展的同時,本身又存在忽視在地殼發展過程中有飛速發展階段(突變)的片面性。
英國地質學家萊伊爾的《地質學原理》是一部劃時代的著作,它確定了地質科學的概念,總結了地質科學的研究方法,初步建立了地質科學的體系,是地質科學創立的標誌。自此以後,地質科學進入初步發展時期,到公元19世紀末已獲得了很大進展。在研究地殼的物質組成方面,用顯微鏡研究岩石和礦物的方法得到充分發展,地球化學的工作也逐漸開展起來。
在研究地殼的演化歷史方面,逐漸建立起了比較完善的相對地質年代表。北美學者霍爾和丹納根據對美國東部造山帶的研究,提出了“地槽”學說,對地質學研究產生了深遠的影響。在地質學的應用方面,礦床學進一步發展,並誕生出了石油地質學。地震地質學、工程地質學等也開始逐漸發展起來。
公元17世紀,德國地理學家瓦陵尼阿士(公元1622年---1650年)在他的《普通地理學》一書中指出了專論地理學和通論地理學的區別。前者描述特定地區的地理學理論,後者闡述各個地區的一般地理學理論。
德國地理學家和博物學家洪堡(公元1769年---1859年)的主要著作有《宇宙》、《中部非洲》和《新大陸熱帶地區旅行記》等,德國地理學家李特爾(公元1779年---1859年)的主要著作有《地學通論》等。洪堡的《宇宙》和李特爾的《地學通論》兩本書的問世,被公認為近代地理學形成的標誌。洪堡和李特爾也被認為是近代地理學的奠基人。
德國地理學家李特爾透過區域描述和地面現象綜合比較,研究了地理環境對人類活動的影響。他強調地理學要以人地關係為主旨,提出比較地理學的概念。公元1817年,李特爾的《地理學》第一卷出版,到1859年共出版19卷。
德國地理學家洪堡最早採用計算氣象要素平均值的方法研究氣候,提出了等溫線的概念。他於公元1817年繪製出第一幅世界年平均溫度分佈圖,提出了大陸東西兩端的氣候差異、海洋性氣候型別和大陸性氣候型別。他觀測到了地勢升高100 m氣溫下降0.6 ℃的氣溫垂直遞減現象,研究了氣候與植物分佈和型別的關係,提出了平原植物分佈的水平地帶性和山地植物分佈的垂直地帶性。他最早運用地形剖面圖和地理比較法研究地理現象的規律性,奠定了自然地理學特別是氣候學與植物地理學的一般原理。
此後的公元19世紀---20世紀初這一時期,地理學得到了進一步發展。德國地理學界比較著名的學者和學派有拉採爾(公元1804年---1904年)的“地理環境論”、赫特納(公元1859年---1941年 )“地理學方法論”等。法國比較重要的地理學派有白蘭士(1845年----1918年)和白呂納(公元1869年---1930年)的“人地相關論”等。美國著名的地理學說有戴維斯(公元1850年---1934年)的“地貌侵蝕迴圈說”,該學說主張陸地自然面貌是由侵蝕造成,認為地表形態是連續的,又有階段的,是地球內部結構與外部營力的結合。他把河流發育分成青年期、壯年期和老年期,地殼上升使河流復活,他的學說奠定了自然地理分析學的基礎。