近代自然科学发展,从来不伟光正,是生存和发展在催生
发布时间:2025-10-28 10:23:28 | 来源:阅天下

10月18日,杨振宁先生去世了,他是世界自然科学领域,取得卓越成就的华人,也是中华民族的骄傲!

在怀念老先生的同时,可能很多人内心中,隐隐的泛起一个问题,又不好说出口:

“下一个世界级的华人自然科学家,啥时候再出现呢?”

近代自然科学的起源,近几年争论比较激烈。大部分人说是欧洲,也有人说,基础研究资料来自希腊,还有人说,中国四大发明是自然科学研究的启蒙。

但真正将自然科学推向高峰的,最早一定是发生在欧洲。

自然科学,是推动文明进步,甚至实现文明跃迁的核心动力,这是全世界共识,中国人对于这一点,更有历史的沉痛教训和记忆!

但作为一个中国人,内心总有那么一点遗憾,不甘,不解,为啥自然科学的辉煌,没有在我们这片土地上诞生呢?

到底是什么催生了近代自然科学?

最常见的说法是,欧洲经历了文艺复兴与资本主义兴起,社会制度转型带来思想解放,西方人更追求真理,重视科学方法与定量分析……

甚至有人,从生活细节中寻找答案,什么中餐菜谱常写“盐适量”,而西式烘焙却讲究“糖几克”,用来证明文化思维对科学精度的影响。

这些观点,大多聚焦于社会制度或文化传统,听起来很有道理,似乎能够自圆其说。

但这些真的是自然科学发展的第一推动力吗?西方的人和文化,就这么伟光正吗?

既然,自然科学爆发在欧洲,那我们从就客观历史脉络中看看,它究竟是怎么诞生和发展起来的。

近代欧洲文明,崛起于大航海时代,这是欧洲生存与发展,挣扎与狰狞的历史,更是野蛮的殖民历史。

而自然科学,正是在这段欧洲不光彩的历史中,蓬勃发展起来的,听起来有点讽刺吧!

先说两个耳熟能详的科学家的励志事迹!

牛顿被苹果砸中,苦思冥想,之后悟出了万有引力,成为了伟大的科学家!

伽利略热爱真理,不盲从亚里士多德的权威,跑到斜塔,扔下两个铁球,来证明物体下落的速度与质量无关。

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这些都是美化后的故事,而真实的历史,就显得太无趣和太功利性了!

牛顿写出《自然哲学的数学原理》,主要是为了解决当时航海定位、弹道计算等实际问题……

而伽利略,是为了满足战争与工程,对运动规律的精确理解,才持续进行实验……

他们没有那么伟光正,更不是不食人间烟火的圣人,整天躲在屋子里面,研究各种科学理论,为了全人类的幸福而奋斗吗?

自然科学,能在欧洲蓬勃发展,是当时欧洲生存与发展的迫切需求,是现实利益的强力驱动,是存亡危机的逼迫,再加上社会制度提供的保护空间,这几个条件罕见地交汇,形成了一个不断自我强化的循环。

科学进步,带来了更强大的武器,更丰厚的资源,更高的生产效率,而这些成果,又反过来支撑更深入的科学研究。

接下来,我们换一个视角来,就从物理、化学、医学这几门基础学科,瞧瞧自然科学是如何被“催生”的!

壹 物理学:被炮弹逼出来的科学

15到18世纪的欧洲,物理学领域谁的贡献最大呢?这个问题不好下定论。

我就主观的列举三个,牛顿,伽利略、惠更斯。

这三个人,估计幼儿园小朋友,都听过他们励志的故事。

先说伽利略,这位伟人的本质工作,是威尼斯兵工厂的高新首席科学家顾问,并不是整天跑到斜塔搞研究的怪叔叔!

欧洲的历史发展,从地缘上说,是围绕地中海展开的。抢地盘,抢商路,是家常便饭,整天炮火连天,你打我,我打你,没办法,生存空间有限,只能通过丛林法则保住生存空间。

在16至17世纪,威尼斯共和国与奥斯曼帝国,经常在海上发生冲突。

从军事上说,胜负的关键,在于谁拥有射程更远、精度更高的火炮,而传统的弩炮和投石机,已经过时了。

而新型战舰,需要在摇晃的甲板上稳定射击,并能准确预测炮弹落点。

好吧,我觉得已经说的很清楚了,射击准度,稳定性,炮弹落点…这是啥?这就是物理力学运动的范畴啊!

谁来解决这个事情?当然是谁造船,谁造炮弹,谁来解决问题。威尼斯共和国的这些军备武器,谁提供的?是威尼斯兵工厂。

伽利略,就是这个兵工厂的首席科学家顾问,领着高薪……

他的核心任务非常明确,改进火炮的射程和精度!这是关乎国家安全的事情,也是关乎士兵生命的事情!更是关乎自身饭碗的事情,干不好,怎么交差!

于是,伽利略开始了没日没夜的实验,然后进行数学分析,斜塔仍铁球的故事就怎么诞生了!

伽利略的研究成果也非常显著,经过实验和分析,炮弹的飞行轨迹是一条抛物线!

这一发现,让炮兵第一次,能够通过计算,而非经验来瞄准,极大提升了命中率!

故事很清楚了,伽利略首先解决的是战争的需求,他不是个科学狂人,躲在屋子里面拼命研究,然后跑到斜塔做实验!

伽利略服务了现实的战争,当然了,后续的研究成果也不能浪费,继续沉淀、升华,然后写成了《关于两门新科学的对话》,大量内容,都是在探讨材料强度和运动规律。

从客观上说,伽利略的确为经典力学,奠基了的“运动学”,可惜,这个伟大的研究的第一推动力,是来自对炮弹轨迹的精确计算!

再说惠更斯的事迹,在大航海时代,确定经度,是远洋航行的最大技术瓶颈。

如果无法精准定位呢,这些欧洲的商船,随时可能迷航、触礁,舰队更无法协同作战。

于是,西班牙、荷兰、英国等海上强国悬赏重金,寻求测定经度的可靠方法。

荷兰物理学家惠更斯,非常热衷研究这个问题,他觉得,如果能在颠簸的船上,制造一个精准的计时器,比对当地时间与出发地时间的差异,就能换算出经度。

为此,惠更斯发明了摆钟,并在这个基础上,发展出精密计时原理。后来,他进一步设计了螺旋平衡游丝,用于制造更适用于航海的高精度航海钟。

这个研究成果,有啥直接的用途呢?惠更斯的钟表研究,直接催生了精密计时器,最终帮助约翰·哈里森制造出完美的航海钟,解决了经度难题。

惠更斯的工作,不仅挽救了无数生命,推动了全球贸易,背后的振动理论和周期运动规律,也成为了物理学的重要组成部分。

好了,最重量级的人物登场了,牛顿!在惠更斯之后,经度问题,并没有完美的解决。

天体的不规则运动,如月球运动,也会影响航海日历的精度。更深的需求是,人们需要一个统一的理论,来解释地面上炮弹的运动和天空中天体的运行。

这才是牛顿《自然哲学的数学原理》的诞生的第一推动力,不是什么一个苹果的灵感!

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牛顿的万有引力定律和三大运动定律,提供了一个完美的数学框架。它不仅解释了开普勒的行星运动定律,也精确描述了地球上的抛物运动。

利用牛顿的理论,可以对月球的运动,进行更精确的预测,然后改进基于月距法的航海导航,将航海日历的误差从10天缩小到1天。

事实上,牛顿力学体系,使得炮弹的弹道计算和宇宙的航海定位,共享了同一套数学语言。

更准的炮弹,意味着更多的胜利,更准的航线,意味着更快的财富积累。

牛顶搭建的经典物理学的大厦,就这样在硝烟与海浪的催逼下,巍然矗立!

贰 化学:在火药与炼金中诞生

在十八世纪,欧洲人跑遍全世界殖民,靠的是武力威慑!

而化学,是战争的“能量核心”与“材料基础”,枪炮的炸膛怎么办?火药不够用怎办么办?造船的金属没有了怎么办?这些都要化学来解决。

瑞典,是当时的欧洲主要钢铁生产国和军事强国,军队深受枪管炸膛之苦。

火炮和火枪的威力和可靠性,取决于金属的纯度和强度。同时,矿业收入多少也直接影响国库,所以,高效的矿物分析和提炼方法是当务之急!

化学专家贝格曼,受聘于瑞典政府,核心工作就是改进冶金工艺、分析矿物成分。

他发展并系统化了定量分析方法,对矿石、金属做精确化学测定,找到了提纯钢铁、提高武器质量的关键工艺参数。

贝格曼的工作,直接带来更耐用、更安全的枪炮,提升了瑞典军事实力。他建立的系统定量分析方法,为化学从炼金术的模糊描述转向了精密科学,奠定了基础,催生了分析化学这一重要分支。

我们在看看法国,这也是18世纪搅动世界风云的主儿!历史上的法国,一直想超越英国,当然现在法国也不安分!

当时法国的火药质量不稳定,很影响军队的战斗力,路易十六亲自下令,必须研制出世界最好的火药。

拉瓦锡,作为法国皇家火药局局长出场了,拿着政府的丰厚俸禄,开始改进火药生产工艺和质量控制。

在他精确的称量和系统的实验记录中,必须先要搞清楚燃烧的本质,然后优化火药配方。

在这个过程中,他通过严格的定量实验,彻底推翻了统治化学界百年的“燃素说”,确立了氧化学说和质量守恒定律。

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拉瓦锡为法国生产出了当时欧洲最优质的火药,这成为法国大革命期间军队的重要支撑。而他为完成这一“政治任务”,所创立的氧化学说和定量研究方法,一举奠定了现代化学的基石。

化学的飞跃,源于对更强大爆炸力的追求!

在化学这个领域中,还有很多人,也做出了突出的贡献,比如约瑟夫·普里斯特利。

普里斯特利,在啤酒发酵的附近,发现了氧气,舍勒在实验室中,同样独立制得氧气。

他们的研究,虽然后来被拉瓦锡的理论所整合,但其最初的驱动力,很大程度上,源于对当时工业生产和生活中气体现象的实用探索。

对气体的研究,不仅深化了人们对燃烧和呼吸的理解,也直接推动了相关工业的发展。

化学的现代化,并非源于炼金术士对“哲人石”的玄想,而是被火药纯度、枪炮强度和殖民需求一步步逼出来的。

从贝格曼的定量分析到拉瓦锡的氧化学说,其背后都是国家在军事和经济竞争中的实际需求。

化学是在兵工厂和矿山的熔炉中,锻造成型的!

叁 医学:战场与船舱里的生命竞赛

最后说说现在医学的发展,有战争,就有人员伤亡,近代医学的进步,也并非在医院和实验室催生,而是战地医院和远洋航行的船舱。

士兵生存率的提升,直接关系到军队的规模和殖民地的稳定。

18世纪的英国皇家海军,“坏血病”是比敌方炮火更可怕的杀手。在长途航行中,水手成批死亡,严重削弱了海军维持全球霸权的战斗力。

海军军医林德,在航行途中,进行了史上著名的对照实验。他将患坏血病的水手分组,尝试不同的“疗法”,如苹果酒、稀硫酸、醋和柠檬橙子。

结果清晰表明,柑橘类水果具有奇效,这个研究成果并不是为了发表论文,而是为了解决眼前危机。

林德的实验,确立了对照实验在医学研究中的核心地位。让医学从个人经验,迈向了基于证据的科学道路。但这次医学的突破,并不仅是救死扶伤,更是维持一支能进行全球部署的海军。

除了战争,天花是18世纪最恐怖的传染病,不分贵贱,死亡率极高,严重影响着人口数量和社会稳定。军队尤其害怕天花爆发。

詹纳在民间走访中,发现了挤奶女工,感染牛痘后不再得天花的现象。他通过大胆的人体实验,证明了牛痘接种,可以安全有效地预防天花。

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詹纳的牛痘接种术,最终在全球根除了天花,这是人类医学史上,最伟大的成就之一。但这起源,同样是为了应对传染病这种生存威胁。

现代医学的诞生,充满了血腥与务实。坏血病催生了对照实验,枪伤推动了外科革命,天花逼迫出免疫学。

这一切都不是为了纯粹的学术探索,而是为了在战场和航海中赢得生命竞赛,保全国家的军事与经济力量。

肆 中国的自然科学为啥没有发展

我们在看看同时期的中国,在 15-18世纪,正处于明朝中后期到清朝康乾盛世。

我们这篇土地并不缺战争,抗倭、明末起义、清军入关、三藩之乱,火器更是有广泛的应用。

郑和船队规模远超哥伦布,《武备志》所载火器多达两百余种,徐光启甚至请过葡萄牙人训练“神机营”。

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那为什么炮弹没在中国催生出经典力学?

我们剖析一下,其实关键不在有无战争,而在战争形态与文明生存模式的差异。

欧洲列强争夺的是海上命脉,每次海战胜负都关乎国运。而中国王朝的主要威胁,来自北方游牧民族,作战以骑兵突击和城池攻防为主。

长城上的火炮只需固定射程,不需要在摇晃甲板上测算运动轨迹。

当伽利略为弹道绞尽脑汁时,明朝的赵士桢,还在研究如何提高火铳射速,这是陆战与海战的本质区别。

更深层的原因,在于生存压力不同。欧洲是“不创新即灭亡”的残酷竞争,而中国,在朝贡体系与农业经济中保持相对稳定。

郑和带回的是“麒麟”和朝贡,而不是殖民需求。在这种模式下,改进纺织机,不如多种两亩地,造航海钟,不如修水利。

而中西科学交流的窗口,也曾短暂开启。利玛窦的《坤舆万国全图》,令徐光启惊叹,汤若望参与修订的《崇祯历书》已引入日心说。

可惜随着清军入关,这一切戛然而止。康熙将西学锁在深宫,乾隆将西方科技列为“奇技淫巧”。当欧洲悬赏求解经度时,清朝正大兴文字狱。

这种封闭,体现在火器发展上尤为明显。明末的“红夷大炮”到鸦片战争时,几乎原样未变。不是中国人不聪明,而是整个社会,缺乏将经验上升为理论的动力。

工匠靠“手感”,学者玩“筹算”,当欧洲用弹道方程迭代火炮时,我们还在背“炮规三则”。

知识传承的断裂,更是雪上加霜。《远西奇器图说》被视作“奇技淫巧”,《几何原本》后六卷毁于战火。牛顿写《原理》时,中国的明安图,还在用勾股术算行星,不是算不出来,而是没有将具体问题,抽象为普遍规律的迫切需求。

不是中国错过了科学革命,而是当时的华夏文明,根本不需要欧洲式的自然科学。

当生存压力来自治水与戍边,精英自然关注水利与历法;当郑成功与荷兰人海战时,他们只想利用季风,而非研究流体力学。

这种差异,直到鸦片战争才被打破。但那时欧洲,已完成百年理论积累。当我们想“师夷长技”时,才发现要补的不仅是技术,更是整个思维方式!

结语

我们从物理学、化学、医学的领域,概要式的浏览了欧洲自然科学发展历程,我想结论应该很清楚了!

自然科学的诞生与勃兴,从来不是哪个天才灵光一现的产物,更不是西方人种优越促使的!

这是生存压力的直接产物

在近代欧洲你死我活的全球竞争,殖民扩张和霸权争夺中,对自然规律的深入认识和利用,直接转化为了更强大的武力、更有效的控制和更丰厚的利润。

炮弹的轨迹引出了牛顿力学,坏血病的防治催生了对照实验医学,枪炮的炸膛推动了化学分析,航海的迷茫孕育了微积分和概率论。

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生存与发展的需求紧密结合时,科学才能获得最强大、最持久的动力!社会制度、文化传统是重要的支撑条件,但绝不是第一推动力!

所以,理论研究结合实际需求,才是科学发展的正确叙事。

那位孙教授,不屑一顾的评价华为的数学家不是科学家,而是工程师的时候,他的傲慢和自信究竟哪来的?

就连自然科学泰斗牛顿,伽利略都是为现实服务的,我们的孙教授们,不该为社会经济发展,实际的出一把力吗?

今天,中华民族对美好生活的向往,对民族复兴的追求,就是我们最强大的内在需求。这片土地上迸发出的工程实践能力,正是催生下一个基础科学黄金时代的丰沃土壤。

历史已经证明,科学高峰的崛起,离不开现实需求的强劲牵引。

科学发展的下一个辉煌时期,必定属于为生存和发展而奋力攀登的我们。

备注:

本文纯属个人观点,可能会被批评以偏概全,比如,的确有纯粹的科学家,为了人类文明发展搞研究,我不否认。

但从历史发展脉络看,自然科学的进步,一定与现实的需求有紧密关联,现实的需求是第一推动力。

自然科学的发展,没有那么伟光正,我们要对西方的叙事祛魅,一切都是生存和发展催生的。我们也不必有心结和自卑,在那个历史时期,我们错过了就是错过了,关注当下和未来就好。

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