作者：W.C.丹皮尔
　　　　　　　　　　李珩 译 张今 校
　　　　　　　　　　一册目录：
　　　　　　　　序
　　　　　　　　绪论
　　　　　　　　起源
　　　　　　　　第一章　古代世界的科学
　　　　　　　　第二章　中世纪
　　　　　　　　　　　　　　序
　　“自然如不能被目证那就不能被征服”
　　最初，人们尝试用魔咒
　　来使大地丰产，
　　来使家禽牲畜不受摧残，
　　来使幼小者降生时平平安安。
　　接着，他们又祈求反复无常的天神，
　　不要降下大火与洪水的灾难；
　　他们的烟火缭绕的祭品，
　　在鲜血染红的祭坛上焚燃。
　　后来又有大胆的哲人和圣贤，
　　制订了一套固定不变的方案，
　　想用思维或神圣的书卷
　　来证明大自然应该如此这般。
　　但是大自然在微笑--史芬克斯式的笑脸。
　　注视着好景不常的哲人和圣贤，
　　她耐心地等了一会--
　　他们的方案就烟消云散。
　　接着就来了一批热心人，地位比较卑贱，
　　他们并没有什么完整的方案，
　　满足于扮演跑龙套的角色，
　　只是观察。幻想和检验。
　　从此，在混沌一团中，
　　字谜画的碎片就渐次展现；
　　人们摸清了大自然的脾气，
　　服从大自然，又能控制大自然。
　　变化不已的图案在远方闪光；
　　但它的景象不断变幻，
　　却没有揭示出碎片的底细，
　　更没有揭示出字谜画的意义。
　　大自然在微笑--
　　仍然没有供出她内心的秘密；
　　她不可思议地保护着
　　猜不透的史芬克斯之谜。
　　　　　　　　　　1929年9月于多塞特郡希尔费尔德
　　原序
　　现代科学的巨大宏伟的大厦，或许是人类心灵的最伟大的胜利。但是，它的起源、发展和成就的故事却是历史当中人们知道得最少的部分之一，而且我们也很难在一般文献中找到它的踪迹。历史学家所讲的不外是战争、政治和经济；揭露原子秘密，在我们眼前揭开空间深度等活动，虽然使哲学思想起了革命并使我们有可能把物质生活提高到历代梦想不到的水平，但是关于这些活动的发展情况，大部分历史学家却没有讲到，或很少讲到。
　　在希腊人看来，哲学和科学是一个东西，在中世纪，两者又和神学合为一体。文艺复兴以后，采用实验方法研究自然，哲学和科学才分道扬镳；因为自然哲学开始建立在牛顿动力学的基础上，而康德和黑格尔的追随者则引导唯心主义的哲学离开了当代的科学，同时，当代的科学也很快地就对形而上学不加理会了。不过，进化论的生物学以及现代数学和物理学，却一方面使科学思想臻于深邃，另一方面又迫使哲学家对科学不得不加以重视，因为科学现在对哲学，对神学，对宗教，又有了意义。与此同时，物理学本来有很长时间就一直在寻找，并且找到了所观察到的现象的机械模型，这时却似乎终于接触到一些新概念，在这些概念里，机械模型是不中用的，同时也似乎终于接触到一些根本的东西，这些东西，用牛顿的话来说，“肯定不是机械的”。
　　大多数科学家一向朴素地认为他们所处理的就是终极的实在，现在，科学家们开始更清楚地看出他们的工作的真正性质了。科学方法主要是分析性的，要尽可能地用数学的方式并按照物理学的概念，来对现象作出解释。但是，现在我们晓得，物理科学的根本概念都是我们的心灵所形成的一些抽象概念，目的在于给表面上一团混乱的现象带来秩序和简单性。因此，通过科学走向实在，就只能得到实在的几个不同方面，就只能得到用简单化了的线条绘成的图画，而不能得到实在自身。不过，话虽这样说，就连哲学家现在也开始明白，在用形而上学的方法研究实在的时候，科学的方法和成果是现有的最好不过的证据，而一种新的实在论，如果可能的话，就必须利用这些科学的方法和成果来建立。
　　就在这时候，人们对于科学以及科学同其他思想形式的相互作用的历史，也重新产生了兴趣。1913年在比利时开始发行期刊《爱西斯》（Isis），后来又成立了一个总部设在美国的国际性组织科学史学会。这些都标志着这个问题的一个新的发展时期。哲学的复兴和历史研究的复兴大概是有着联系的，因为数学家或实验家在解决某一具体问题的时候，只需要了解他的直接前辈的工作，研究一般科学的比较深刻的意义以及科学同其他思想领域的关系的人们，却不能不了解科学所以有今天的来龙去脉。
　　自从惠威尔（Whewell）写出关于归纳科学的历史和哲学的著作以来，迄今差不多一百年了。他的谨慎周详的判断至今仍有其用处和价值。在惠威尔的时代以后，不但科学知识有极大的进步，就是过去的历史也因为有许多专门的研究而弄得更清楚了。效法惠威尔重新写作一部普通科学史的时候已经来到了。它需要的不是关于某一时期或某一问题的详细研究，而是科学思想发展的完备的轮廓。我相信，这样一部科学史在科学本身的内在意义和科学与哲学及宗教的关系问题上，都可以给人很多教益。
　　文艺复兴时期的人文主义者重新去研究希腊文，不但是为了语言和文学的缘故，而且也是因为在希腊哲学家的著作中可以找到关于自然界的最好不过的知识。因此，当时的古典教育就包含了一切自然知识。到现在，情况早已不是这样了，因此，如果有一种文化建立在两千年前的语言的基础上，它就不能很充分地代表真正的希腊精神，除非它同时研究以往的科学的方法和成就以及目前的科学的方法和成就，而对自然知识在未来的不断增进，抱着乐观的瞻望。
　　这本书的总的纲目是以我和我的妻子所写的一份关于这个问题的纲要为基础的。那份纲要在1912年由朗曼斯公司（Messrs Longmans）出版，题目是《科学与人的心灵》（Science and the Human Mind）。我还利用和发挥了我在其他几部著作中提出的见解，特别是下列几种著作：《物理科学的发展近况》（The Recent Development ofPhysical Science，莫雷公司出版，共五版，1904年至1924年）；《剑桥现代史》（Cambridge Modern History，1910年）第十二卷中论述《科学时代》（TheScientific Age）的一章；IX《大英百科全书》（1911）第十一版中的《科学》（Science）一文；《剑桥科学文献选》（Cambridge Readings in the Literature ofScience）1924年至1929年的一卷中收集的科学经典文章；1927年德文郡学会（Devonshire Association）会长关于牛顿时代的演说；以及哈姆斯华思公司（Harmsworth）出版的《世界史》（Universal History，1928）中论述《现代科学的诞生》（The Birth of Modern Science）的一章。对于以上各著作的发行人，我都应致以谢意。
　　我当然无法一一指出本书各章的材料来源。但是，我必须指出，我得力于萨尔顿博士（Dr George Sarton）的历史著作和好友怀德海博士（Dr A．N．Whitehead）及爱丁顿教授（Professor Eddington）的科学和哲学著作的地方很多。萨尔顿博士的不朽著作《科学史导论》（Introduction to the History of Science）第一卷在1927年出版，因此，在叙述古代和中古时代早期的情况的时候，我得以利用他所搜集的宝贵材料。我们怀着莫大的兴趣期待着他这部著作其他各卷的出版。
　　许多朋友对本书原稿或清样的各部分提出批评，我对他们给予我个人的莫大帮助，深表感谢。罗伯逊教授（Professor D．S．Robertson）审阅了讨论《古代世界的科学》的第一章；斯特沃特博士（Dr H．F．Stewart）审阅了讨论《中世纪》的一章；卢瑟福爵士（Sir Ernest Rutherford）（后来成为勋爵）审阅了讨论《物理学的新时代》的一章；爱丁顿教授审阅了讨论相对论和天体物理学的几节及讨论《科学的哲学及其观点》的最后一章，而我的女儿玛格丽特（Margaret），即安德森（Bruce Anderson）夫人审阅了讨论生物学的部分和给论部分。埃利奥特（Christine Elliott）小姐做了大部分文书工作；她反复抄录手稿平均达五次之多，并且提出了许多批评和意见。我的妹妹和我的女儿伊迪丝（Edith）分担了编制索引的繁重工作。我诚恳地感谢他们；这本书如果有任何价值的话，在很大程度上应归功于他们的帮助。
　　我开始研究的时候，是想把我自己对于本书所讨论的极其重要的问题的见解清理出一个头绪来，结果就写成这本书。我写这本书主要是为了自己的兴趣和乐趣，但是我也希望一部分读者会觉得我的劳动对他们自己也是有用的。
　　　　　　　　　　　　　　　丹皮尔－惠商
　　　　　　　　　　　　　　　1929年8月于剑桥
　　第二版序
　　本书出版以后不到几个月就需要再版，很可以说明它所讨论的问题不但是科学家感到兴趣的，也是比较广大的一般读者感到兴趣的。
　　再没有什么故事能比科学思想发展的故事更有魅力了--这是人类世世代代努力了解他们所居住的世界的故事。不但这样，这个故事在目下还特别富于兴趣，因为我们可以看见富于历史意义的知识的大综合之一正在我们的眼底下进行，我们可以感觉到我们正处在重大事件的前夕。我坚信科学是历史的适当题材，也是文学的基础。如果我能帮助把这个信念灌注到别人的心中，我就心满意足了。
　　许多书评作家和记者对第一版中的具体问题，提出了有教益的批评。我愿意向他们表示感谢。如果我没有采纳他们的全部意见的话，我也至少对他们的意见作过仔细的考虑。我特别要感谢我的朋友秦斯爵士（Sir James Jeans）和艾德里安教授（ProfessorE．D.Adrian）给予我的帮助。
　　　　　　　　　　　　　　丹皮尔-惠商
　　　　　　　　　　　　　1930年3月于剑桥
　　第三版序
　　本书第二版和第三版的印行之间相隔十一年之久，有一段时间还绝了版。第三版迟迟不能发行是不可避免的，这是因为在第二次世界大战爆发前后有许多紧急工作要做的缘故。
　　在1930－1940的十年间，人们进行了不少新的科学研究，获得很多惊人的发现。而且，在那个期间，科学史本身也成为一门公认的专门学科。这方面的系统研究使过去的情况更加大白于世。大量文献涌现出来，但是，在讨论一般科学史的著作中，只要提到下列几种就够了：希思爵士（Sir Thomas Heath）的《希腊数学》（GreekMathematics，1931）和《希腊天文学》（Greek Astronomy，1932）；萨尔顿博士的《科学史导论》）（1931年）的第二卷的两册，这两册一直叙述到十三世纪末叶；沃尔夫教授（Professor A．Wolf）的《科学、工艺和哲学的历史》（History of Science，Technoorgy and Philosophy，1934和1938），这部著作叙述了十六、十七和十八三个世纪的情况；霍格本教授（Professor L．orgben）的《大众数学》（Mathematics forthe Million，1937）及《市民科学》（Science for the Citizen，1940）；剑桥讲演集中题为《现代科学的背景》（The Background to Modern Science，1938年）的一卷；普莱奇（N．T Pledge）先生的《一五00年以来的科学》（Sciencesince 1500，1939）。专门讨论科学史的刊物《爱西斯》继续按期出版，成为几乎取用不竭的史料宝藏。因此，有必要对本书旧版大加修改，并增添一章来叙述近十年来的进展。结果实际上是写出了一本新书。
　　朋友们又一次以他们的专门知识惠然相助，我愿对他们表示衷心、诚恳的感谢。康福德教授（Professor Cornford）审阅了原稿中讨论《古代世界的科学》的一章，并且提出许多改进意见。关于最近一个时期的新材料，向我提供意见的有下列几位：物理学方面--阿斯顿博士（Dr Aston）和费瑟博士（Dr Feather），化学方面--曼博士（Dr Mann）；地质学方面--埃尔斯博士（Dr Elles）；动物学方面--潘廷博士（Dr Pantin）。有关生物化学的章节是我的女儿玛格丽特写的，有关免疫的章节是她的丈夫安德森博士写的。埃利奥特小姐不辞劳苦地辨认我的相当潦草的手稿，并且把它打印出来。我的妹妹丹皮尔小姐对索引作了必要的增补。剑桥大学出版社更本着他们一贯的好意把本书精美地排印出来。
　　　　　　　　　　　　　　　丹皮尔
　　　　　　　　　　　　　　1941年8月于剑桥
　　第四版序
　　在把本书第三版改为第四版的时候，（1930年到1940年》一章里所讨论的大多数问题，都分散到前面各章里去了。为了解决战时的具体问题，世界各国，尤其是英美两国，都做了一些新的工作。这种工作附带地也使科学知识有所增进。因此，我也尝试着对已经披露的比较重要的发现，作了叙述。
　　第三版序中所列的书目，应增添下列几种：贝里（A．J Berry）先生的《现代化学》（Modern Chemistry），汤姆森爵士（SirGeorge Thomson）的《原子》的第三版；安德雷德教授（ProfessorAndrade）的《原子和它的能量》（The Atom and itsEnergy）。
　　第三版发行后，值得深深哀悼的是，在某些阶段帮助我写作本书的三位友人：卢瑟福勋爵，爱丁顿爵士和秦斯爵士，先后不幸逝世。
　　　　　　　　　　　　　　　丹皮尔
　　　　　　　　　　　　　　　1947年1月于剑桥
　　　　　　　　　　　　　绪论
　　拉丁语词Scientia（Scire，学或知）就其最广泛的意义来说，是学问或知识的意思。但英语词“science”却是natural science（自然科学）的简称，虽然最接近的德语对应词Wissenschaft仍然包括一切有系统的学问，不但包括我们所谓的science（科学），而且包括历史，语言学及哲学。所以，在我们看来，科学可以说是关于自然现象的有条理的知识，可以说是对于表达自然现象的各种概念之间的关系的理性研究。
　　物理科学的起源可以追溯到对于肉眼可见的天体运行一类自然现象的观察，可以追溯到人们用来增进自己生活的安全和舒适的粗笨器具的发明。同样，生物科学也一定是从动植物的观察以及原始医学和外科开始的。
　　但是，在早期阶段，人们差不多普遍地走错了路。他们以为同类事物可以感应相生，因此就企图在交感巫术的仪式中，用模仿自然的办法，来为丰富的土壤祈得雨水、日光或肥沃。有的人不满足于这样求得的结果，就进到另一阶段，相信起精灵来了。他们以为自然界必定有种种精灵主宰，这些精灵和他们一样反复无常，但却更有力量。太阳变成了菲巴斯的火焰车，雷电成了宙斯或索尔的武器。于是，人们就用和更原始时期一样的仪式，或者是从更原始时期的仪式演变出来的仪式，来讨好这些精灵。另外一些人看到天空星辰位置不变，行星运行颇有规律，就以为一定有一个不变的命运之神在控制着人类的命运。而人类的命运是可以从天象中观察到的。巫术、占星术和宗教显然必须同科学的起源一并加以研究，虽然它们在历史上和科学的确切关系以及它们相互间的关系还不得而知。
　　在古代埃及和巴比伦的记录中，经验知识已经有了一些条理--如度量的单位和规则，简单的算术，年历，对天象的周期性的认识，以至对日食和月食的认识。但是，首先对这些知识加以理性考察的，首先探索其各部分之间的因果关系的，事实上也就是首先创立科学的，应该说是希腊爱奥尼亚（Ionia）的自然哲学家。这种活动中最早也最成功的活动，是把丈量土地的经验规则（大部分是从埃及传来的）变成一门演绎科学--几何学。而创始者相传是米利都的泰勒斯（Thales of Miletus）和萨摩斯的毕达哥拉斯（Pythagoras of Samos）。三百年后，亚历山大里亚的欧几里得（Euclid ofAlexandria）才对古代几何学加以最后的系统化。
　　这些自然哲学家在物质中寻找实在，渐渐创立了关于基本元素的学说，其最高峰就是留基伯（Leucippus）和德谟克利特（De．mocritus）的原子论。另一方面，意大利南部的比较带有神秘色彩的毕达哥拉斯派却认为实在不在于物质，而存在于形式和数中。他们自己就发现正方形的一边和对角线没有公约数，这个发现同认为整数是存在的基本实体的观念，是很难调和起来的。但是，这种观念在各时代中还是时常复活和重新出现。
　　在苏格拉底和柏拉图的雅典学派兴起以后，形而上学就代替了爱奥尼亚的自然哲学。希腊人对自己的心灵的作用入了迷，于是就不再去研究自然，而把目光转向自身。他们把毕达哥拉斯派的学说加以发展，认为只有理念或“理式”才具有充分的实在性，感官对象是不具有充分实在性的。亚里斯多德在生物学上虽然重新回到观察和实验，但是在物理学和天文学上还是紧紧遵循着他的老师柏拉图的内省方法。
　　亚历山大大帝东征西讨，把希腊化文明带到了东方，一个新的文化中心就在亚历山大里亚形成。在那里，同时还在西西里岛和意大利南部，有一种新的方法出现了。阿利斯塔克（Aristarchus）、阿基米得（Archimedes）和希帕克（Hipparchus）并没有去制订完备的哲学体系，而提出了一些具体的和范围有限的问题，并且用一些同现代科学方法相似的科学方法来加以解决。就连天文学也发生了变化。在埃及人和巴比伦人的心目中，宇宙是一个箱子，大地是这个箱子的底板。爱奥尼亚人以为大地是在空间中自由浮荡着的，毕达哥拉斯派则以为大地是一个圆球，围绕着中央火运行。阿利斯塔克研究了地球与日月的明确的几何学问题，以为把这个中央火看做是太阳，问题就更加简单了。他还根据他的几何学对太阳的大小，作了估计。但是，大多数人都不接受这个学说。希帕克仍然相信地球居于中心，其余各天体都按照均轮与本轮的复杂体系绕地球运行。这个体系通过托勒密（Ptolemy）的著作，一直流传到中世纪。
　　罗马人在军事、法律和行政方面有很大天才，在哲学方面却没有什么独创能力。在罗马还没有陷落以前，科学就已经停止发展了。在这个当儿，早期教会的教士们把基督教教义、新柏拉图主义的哲学和从东方祭仪宗教得来的要素融合起来，形成基督教义的第一次大综合。在这个综合中，柏拉图和奥古斯丁的哲学居于主导地位。在整个黑暗时代，西方人仅仅人一些提要和注释中对希腊学术略有所知，虽然从希腊人那里得到最初动力的阿拉伯学派兴起后，自然知识也有一些增加。
　　到十三世纪，亚里斯多德的完整的著作被重新发现了，并且译成了拉丁语，最初是从阿拉伯语译本译过来，后来又从希腊语直接译过来。在圣托马斯·阿奎那（StThomas Aquinas）的经院哲学中，形成了另外一种新的综合。他把基督教义同亚里斯多德的哲学和科学融合成为一个完整的理性知识体系。这是一件很困难的任务，他却巧妙地完成了。
　　正如罗马法的存在使得秩序的理想在整个混乱时代和中世纪得以维持不坠一样，经院哲学也维持了理性的崇高地位，断言上帝和宇宙是人的心灵所能把握，甚至部分理解的。这样，它就为科学铺平了道路，因为科学必须假定自然是可以理解的。文艺复兴时期的人们在创立现代科学时，应该感谢经院学派作出这个假定。
　　不过，新的实验方法的本质，是离开完全理性的体系而诉诸无情事实的裁判--这些事实与当时可能的任何哲学综合都毫无关系。自然科学在其探讨的中间阶段，可以使用演绎推理，归纳推理也是它的方法的主要部分，但是，由于科学主要是经验性的，它归根到底不得不诉诸观察和实验。它不象中世纪的经院哲学那样凭借权威接受一种哲学体系，然后再依据这个体系来论证种种事实应该如何如何。人们有时以为中世纪的哲学和神学不是充分运用理性的，其实不然。它们的结果是运用逻辑方法从它们认为是权威的和肯定的前提中演绎出来的。这些权威的和肯定的前提就是教会所解释的圣经以及柏拉图和亚里斯多德的著作。另一方面，科学则依靠经验，它所用的方法就和填补字谜画时所用的方法一样。科学也要运用理性来解决确定的谜团问题，并形成唯一可能的有限的综合和学说；但是，观察或实验既是研究的起点，也是最后的裁判者。
　　在蛊惑中世纪人心的巫术、占星术和迷信（大半是异教的遗迹）的浊流中，托马斯·阿奎那所阐明的经院哲学保存了关于自然界可以理解的信仰。但是，托马斯派哲学也包含了托勒密的地球为中心的天文学和亚里斯多德的拟人观的物理学及他的许多错误见解，如运动需要不断施加力量、物之轻重在于其本质，并自寻其天然位置等等。因此，经院哲学家反对哥白尼的学说，不肯使用伽利略的望远镜，甚至当史特芬（Stevin），德·格鲁特（de Groot）和伽利略用实验加以证明之后，仍然不肯承认轻重不同的物体可以以同样的速度落向地面。
　　这些差异后面藏着更深刻的分歧。阿奎那及其同代人和亚里斯多德一样，以为实在的世界是可以通过感官觉察出来的：这个世界是色、声、热的世界；是美、善、真，或其反面丑、恶、假的世界。在伽利略的分析下，色、声、热化为单纯的感觉，实在的世界只不过是运动中的物质微粒而已，表面上同美、善、真或其反面毫无关系。于是，破天荒第一次出现了认识论的难题：一个非物质的、无展延的心灵何以能了解运动着的物质。
　　由伽利略开始的工作，至牛顿集其大成。牛顿证明：物体靠相互引力而运动的假说已足以解释太阳系中一切庄严的运动。结果，就形成了物理学上的第一次大综合，虽然牛顿自己也指出万有引力的原因仍然不得而知。不过，他的门徒们，尤其是十八世纪的法国哲学家，却忽视了他的明智的谨慎精神，把牛顿的科学变成了机械论的哲学。根据这个哲学，整个过去和未来，在理论上都是可以计算出来的，而人也就变成了一架机器。
　　有些头脑清晰的人认识到科学不一定能揭示实在。还有一些讲求实际的人一方面接受决定论，作为科学上便利工作的假说（事实上，这也是当时唯一可能的假说），另一方面又在日常生活中把人看做是一个自由的、负责任的主动者，并且继续毫不受打扰地信奉他们的宗教。存在的整体是太广大了，人们在只研究它的一个方面的时候，是无法窥知它的秘密的。另一条逃避机械论的道路是康德和黑格尔的追随者们所走的道路。他们建立了一个归根结蒂溯源于柏拉图的哲学，即德国唯心主义。这个哲学同当代的科学差不多完全脱离了关系。
　　虽然有这些反动思潮，牛顿的动力学仍然既加强了素朴的唯物主义，又加强了决定论的哲学。对于有逻辑头脑而不善深思的人来说，从科学推出哲学似乎是一件必然的事。这种倾向随着物理科学的每一进步而得到加强。拉瓦锡（Lavoisier）把物质不灭的证据推广而及于化学变化，道尔顿（Dalton）最后建立了原子说，而焦耳（Joule）也证明了能量守恒的原理。每一个别的分子的运动的确还是无法测定的，但是，在统计上，组成一定量物质的千万个分子的行为却是可以计算和预测的。
　　十九世纪下半期，有些人觉得这种机械观可以扩大运用到生物学中来。达尔文搜集了地质学上的和物种变异的种种事实，提出了自然选择的假说，使古来的进化论更加为人相信。地位仅次于天使的人类本来是从宇宙的中心地球上来俯览万物的，而今却变成了围绕着千万颗恒星之一旋转的一个偶然的小行星上面有机发展锁链中的一环。他是一个微不足道的存在物，是盲目的、不可抵抗的造化力量的玩物，这些力量和人类的愿望和幸福是毫不相干的。
　　生理学也开始扩大自己的研究范围，认定有生命的机体的功能可以用物理和化学的原理来解释。在有些生物学问题上，有机体必须当做一个整体来看待，这个事实是有其哲学上的重要性的。但是，科学按其本性来说，是分析性的和抽象的，它不能不尽可能用物理学术语表述科学的知识，因为物理学是一切自然科学中最基本的和最抽象的科学。当人们发现可以用物理学术语来表述的东西愈来愈多的时候，人们也就更加信任这个方法了，结果就产生一种信念，以为对于一切存在都可以完全从物理和机械的角度加以解释，这从理论上来说是办得到的。
　　这就赋予某些物理学概念以极大重要性，这些物理学概念在任何时候都是所达到的最基本的概念，不过哲学家采用这些概念往往为时过晚。十九世纪的德国唯物主义者把他们的哲学放在力与物质的基础上，而当时的物理学家却认识到力只不过是质量-加速度的一个拟人观的方面，同时，物质也由德谟克利特和牛顿的具有质量的坚硬微粒上升到漩涡形的原子或以太介质中的疙瘩。光则由杨（Young）与弗雷内尔（Fresnel）的半刚性和物质性的以太中的机械波变成了麦克斯韦的某种未知物质中的电磁波--这对数学家讲来，是把问题简单化了，但是对于实验家讲来，却失掉了可理解性。
　　尽管有以上种种迹象，当时的大多数科学家，尤其是生物学家仍然保持着常识性的唯物主义，相信物理科学揭示了事物的实在。他们没有读过唯心主义的哲学，无论如何不会变成这种哲学的信徒。但是，在1887年，马赫（Mach）用他们熟悉的语言，重申古来的学说，认为科学只能把我们的感官所领会的现象的信息告诉我们，实在的最后性质不是我们的智力所能达到的。也有人认为虽然就科学证据所能证明的而论，我们只能走到这种现象论为止，但是，科学毕竟把自然现象合成一个前后一致的模型，这个事实却是一个有效的形而上学上的论据，可以证明有某种和模型一致的实在存在于背后。但是，各门科学都只是类似于模型据以构成的各种平面图，因此，举例来说，力学所指明的决定论就只不过是我们的处理方法和作为这门科学的基础的各种定义的结果而已。同样，物质不灭和能量守恒一类原理也是不可避免的，因为在从一团混乱的现象中形成自然科学时，心灵为了方便的缘故，总是不知不觉地挑出那些守恒的量，围绕它们来构成自己的模型。到后来，实验家费了千辛万苦，才又重新发现它们的守恒性。
　　不过，十九世纪的科学家很少对哲学发生兴趣，就连对马赫的哲学也是一样。他们大半以为他们所研究的是事物的实在，而可能的科学探讨的主要轮廓已经是永远地规定好了。物理学家需要做的工作好象仅仅在于增加量度的精确程度，和发明一种容易了解的方法，来说明传光以太的性质。
　　同时，生物学也接受了达尔文的自然选择说，认为这可以充分解释物种起源，并且把注意力转移到其他问题上去。只是到1900年重新发现孟德尔（Mendel）的被遗忘的研究成果后，这个问题才重新提出，再用达尔文的实验方法来加以研究。虽然说明过去地质年代中进化过程的明显事实是确凿无疑的，有些人却开始怀疑自然选择是否就是新品种的充分原因，因为在今天，自然选择只是对小的变异产生作用。
　　从1895年起，物理学中又产生一种发人深思的新情况。汤姆生（J．J．Thomson）把原子分解为更微小的质点，这些质点更分解为带电的单位，其质量被解释为仅是电磁动量的一个因子而已。“电”真仿佛可以对物理科学中的一切现象给予最后的和充分的解释了。卢瑟福从原子分裂的角度来解释放射现象，照他的想象，原子是一个带正电的原子核，周围有一些带负电的电子围绕它运行。物质不但不是密实的塞满填满的东西，反而是空疏的结构。其中的质点，即令作为解脱出来的电荷来看，其大小同空罅相比，也差不多是微不足道的。不但这样，原子分裂的统计原理也发现了。一秒钟内一毫克镭中有多少原子爆炸，也可以算出来，虽然某一个原子的寿命何时结束，我们还无法知道。
　　如果光波具有电的性质的话，它们就必定是从运动中的电荷出发的，初看起来，只要新发现的电子是按照牛顿的动力学运动的，我们就可以得到一个令人满意的物质本源于电的学说。但是，如果电子围绕着原子核而运动，就象行星围绕着太阳运行一样，它们就应该放射出一切波长的辐射，能量就应该随着波长的缩短按可以计算的方式增加。但是，事实并不是这样；为了解释这个事实，普兰克（Planck）就假定辐射是按确定的单位，即量子，而射出和吸收的，每一个量子都是一定量的“作用”，这个量相当于能量乘时间。这个学说因为在它起源的领域以外的其他物理学领域中获得成功，而大大增强自己的声誉，但是，这个学说也象古典的连续波动说一样，并不能很容易地、很自然地解释光的衍射和因为光的干涉而产生的其他现象。我们在有些问题上得用古典的理论来解释，在另外一些问题又得用量子理论来解释，虽然两种理论似乎是彼此矛盾的；这样一个折衷的办法在物理学家来说是少有的，因为物理学在过去始终是一切实验科学中最彻底地没有矛盾和最能自圆其说的。
　　再有一个困难是，不论观察者怎样运动，所测量出的光速总是一个不变数。这个困难由爱因斯坦的相对论澄清了。爱因斯坦指出，不论空间或时间都不是绝对的量，而总是同测量的人相对而言。这个相对性原理，按其全部推论来说，不但是物理学学说方面的一场革命，而且是早先的物理学思想所包含的假定方面的一场革命。这个原理把物质和万有引力解释做是四维时空连续区中的曲率一类东西的必然结果。这个曲率甚至给空间确定了界限；光如前进不已，在亿万年后，可以回到原来的出发点。
　　不但有质量的坚硬质点消失了，而且从哲学上我们也当会看到，把物质看做是在空间中延展、在时间上连绵不断的古来的形而上学概念，也被摧毁了，因为不论是空间还是时间，都不是绝对的，而只是想象的臆造，质点只不过是时空中的一串事件而已。相对论加强了原子物理学的结论。
　　玻尔（Bohr）又沿着量子论的方向把卢瑟福关于原子的看法，加以发展。玻尔假定氢原子中的单个电子只能在四个确定的轨道上运行，只有当它从一个轨道突然跳到另一个轨道上的时刻，它才能发出辐射。他就根据这个假设解释了许多事实。至少在把电子看做是一个简单质点时，这个假设和量子论一样，是同牛顿的动力学不相符合的。
　　由玻尔自己和他人加以详细阐释的玻水式的原子，有一个时期，似乎是最可信赖的原子结构的模型，但是，1925年，在解释氢元素光谱中的某些比较细的谱线时，它却肯定地失败了。次年，海森堡（Heisenberg）的研究成果在物理学上揭开了新的一页。他指出，任何关于电子轨道的学说，都没有事实根据。我们研究原子时，只能观察什么进去，什么出来--辐射，电子，有时还有放射性的粒子等；至于别的时候发生什么情况，我们是不知道的。轨道是拿牛顿的动力学做类比，不知不觉地建立起的一种没有理由的假设。因此，海森堡就用微分方程式来表达他的原子结构学说，并不想给予物理学的解释。
　　后来，薛定谔（Schrodinger）根据德布罗意（de Borglie）的波动力学，提出一种新学说，说电子具有微粒的一部分特性，又具有波动的一部分特性。这个见解后来得到实验证据的证明。薛定谔的学说是用同海森堡的方程式相当的方程式表达出来的，所以，从数学上来说，这两种学说是完全一样的。我们无法根据海森堡的学说构成一个物理模型，也很难根据薛定谔的学说构成一个模型。事实上，所谓测不准原理至此就出现了。这就是说，我们无法同时［准确］测定一个电子的位置和速度。物理学陆续地发现过许多终极的要素，如彼此吸引的质点，原子，电子等，每一次又都要更进一步地发明一些模型，按照更基本的东西来解释这些要素。但是，“作用”量子以及测不准的微粒和微波的方程式却是心灵难以想象的一些概念。或许一种新的原子模型还会再一次顺利地建立起来，但是，也可能我们所遇到的基本的东西不是机械的术语所能表达的。
　　与此同时，近来的物理学的两个分支已经变得特别具有实用意义。自麦克斯韦证明电波和光波具有同样性质以来，电波的学说的范围更大了，电波的应用也更广了，到最后，我们就利用电波讯号的反射，制造出“雷达”来。卢瑟福的核型原子，加上阿斯顿（Aston）的同位元素，促成了纯科学的长足发展，并且帮助我们找到一种方法，在“原子弹”中释放核能量，我们希望今后这方面还会有和平的应用。
　　科学和哲学有过一段分离时期--一边是朴素的唯物主义，一边是多少有些玄妙的德国唯心主义。在这段分离时期过后，科学和哲学又重新携起手来，最先是在各种各样的进化论思想中携起手来，后来又通过更深刻的分析，靠了数学和物理学的新发展，而携起手来。近来的数学原理和逻辑学原理的研究更清楚地阐明了认识论，一种新的实在论也应运而生。这种新的实在论抛弃了历来的全面哲学体系，而只研究一些有限的哲学问题，正象科学只研究有限的科学问题一样，并且想寻找科学上的现象论下面的形而上学的实在。
　　在有些现代哲学家看来，科学上的决定论似乎是由于科学的抽象方法而产生的。科学概念，即柏拉图的理念的现代翻版，只和科学的抽象推理及学说有关；科学的概念有其逻辑的推论，这些推论的确是必然的，并且是科学概念的性质所决定的。但是，科学上的决定论却是一种具体性设置的谬误，也就是把逻辑上的决定论转移到感官对象上面去了。此外，“活力论”认为，在活的物质中，物理和化学定律都由于某种更高的作用力而失效了。这个观念今天已信誉扫地了，不过，有些生理学家还是指出，生物机体的物理机能和化学机能所表现出的调协和一体性仍然是纯机械论今天所无法解释的。尽管这样，另外一些生理学家还是认为，在物理学和化学研究的每一阶段，都曾经不得不接受机械论，因此，正象薛定谔所指出的，到头来，也许会有一些目前还不得而知的新的物理和化学定律可以从根本上解释生命现象，虽然机械论到最后也可能在物理学的一条最后的测不准原理中归于破灭。目的论要想令人信服，可能必须把存在的整体考虑在内，而不能只考虑单个的机体。当我们从力学的抽象观点来考察的时候，宇宙可能完全是机械性的，但是，当我们从心灵的方面来看的时候，宇宙却仍然完全是精神性的。由星体而来的一条光线，物理学可以从它的遥远的发源地一直追寻到它对感光神经的效应，但是，当意识领悟到它的明亮、色彩和感受到它的美的时候，视觉的感觉及对美的认识肯定是存在着的，然而它们却既不是机械的，也不是物理的。
　　物理科学所描绘的是实在的一个分析性的方面；经验告诉我们，物理学所绘制的囹表使我们能够预测，有时还能控制自然界的作用。知识的大综合是时常进行的。字谜画中的各个方块突然配合起来了；不同的孤立的概念由某一个伟大的科学家融合起来了，这时就会出现壮观的盛况--牛顿创立天体演化学，麦克斯韦把光和电统一起来，爱因斯坦把万有引力归结为空间和时间的一个共同特性，都是这样的情况。一切迹象都说明，还会有这样一次综合。在这样一个综合中，相对论，量子论和波动力学可能会归入到某一个包罗万象的、统一的、单一的基本概念里去。
　　在这样一些具有历史意义的时刻，物理科学似乎是至高无上的。但是，只要我们根据现代科学哲学清晰地洞察到它的意义，我们就会知道，物理科学按照它固有的本性和基本的定义来说，只不过是一个抽象的体系，不论它有多么伟大的和不断增长的力量，它永远不可能反映在在的整体。科学可以越出自己的天然领域，对当代思想的某些别的领域以及神学家用来表示自己的信仰的某些教条，提出有益的批评。但是，要想观照生命，看到生命的整体，我们不但需要科学，而且需要伦理学、艺术和哲学，我们需要领悟一个神圣的奥秘，我们需要有同神灵一脉相通的感觉，而这就构成宗教的根本基础。
　　　　　　　　　　　　　起源
　　地质记录--火石工具--冰期--旧石器时代--新石器时代--铜器时代--铁器时代--河滨人与游牧人--欧洲人种--巫术、宗教和科学
　　地质记录
　　研究地球的构造和历史的地质学家和观察人类的体质和社会特征的人类学家向我们提供了早期人的种种遗迹。科学的起源就必须到早期人的这种种遗迹中去寻找。
　　现在看来，地壳大概是在几十亿年前凝固形成的，最新的估计是16亿（1．6×109）年前。地质学家把后来的岁月分成六个时期：（1）太古代，即岩浆形成火成岩的时代；（2）元古代，这时开始出现生命；（3）中生代；（4）近生代；（5）新生代；（6）近代。这些时代的顺序可以由地层里各时期的堆积物的相对位置加以证明，但是无法确切地测定各时期的年龄。
　　火石工具
　　有些权威认为，人类手工品的遗迹最先见于近生代的堆积物中，这些堆积物或许是在100万至1000万年前形成的。这些遗物就是一些用火石和其他硬石粗糙地敲砸成的工具。最早的叫原始石器，同受到流动的土壤或水流的侵蚀作用而形成的天然物，没有多大区别。后来的一批叫做粗制石器，显然是人工制成的。右图是一种常见的“万能”粗制石器，现在叫做手斧。有些考古学家认为，最早的工具的制成说明当时存在着称得起是人的第一批动物。但是，动物的声音变成音节分明的言语，一定是人类发展中最重要的步骤。这个步骤由于本身的性质的缘故，除了使言语成为可能的头盖骨和颚骨构造的变化外，没有留下任何别的痕迹。
　　冰期
　　据我们所知，相继而来的几个冰期在早期就降临欧洲。大概共有四个冰期。有人认为在东安格利亚（East Anglia）发现的工具的年代当在其中第一个冰期上前，但是，不管怎样，打制的火石是在冰期之间的比较温暖的间隔期中出现的。这些工具的制作方法有二：其一是，把碎片敲下来，留下中央的石核，形成一个工具，如图上的工具就是，这个方法是非洲特有的；其二是，利用敲下的石片制成工具，这个方法尤其可以在亚洲见到。欧洲是这两个方法的重叠区，因此，欧洲最初似乎是由两个不同的人种开发的。
　　旧石器时代
　　在旧石器时代的大部分时间里，手斧不断地变得更轻便，更锋利了，别的工具也更多样，更灵巧了。使用这些工具的人大概是靠猎取动物和采集可食的野生植物生活的。据我们现在所知，英国“石核文化”人当中最早的人就是在苏塞克斯郡（Sussex）发现的辟尔唐人（Piltdown man），其次就是在肯特郡（Kent）的斯旺斯扎（Swansorgbe）地方发现的头盖骨。
　　在最后一个冰期中，尼安德塔人（Neanderthal men）把石核方法和石片方法融合起来。后来，工具变成叶片状，接着就造出可割剥的刀口，使人们可以把兽骨刻成鱼杈之类的器械。
　　虽然人们早已知道用火，但是，大约就在这个时候，我们才第一次看到有意识地用火石敲石取火的痕迹。火是人类最早和最惊人的化学发现。
　　旧石器时代前期的文明从新生代初期起，到最后一次冰期逼近时为止，中间一定经过漫长的时间。在这一期间，文化看来有缓慢而稳步的进展。
　　旧石器时代中期是同所谓穆斯特文化联系着的。这种文化因为最初在法国莱埃济（Les Eyzies）附近的穆斯持（Moustier）发现而得名。创造这种文化的尼安德塔人是一种矮型的人，一般认为不是人类的直系祖先。
　　旧石器时代后期人，即智人，是在最后一个冰期快要结束时出现在现今法国境内的，虽然兽骨中驯鹿与牡鹿杂陈，说明当时气候仍然寒冷。就人类的进化水平来说，智人同先前的人种相比，是更高级的人种。火石石片的制作已经大有改进，并且肯定存在着制造家庭用具（如孔针）的雕骨工艺。
　　新石器时代
　　在旧石器时代的漫长时期之后，接踵而来的是文化大大提高的新石器时代。新石器时代的人似乎是从东方侵入西欧的。他们带来了埃及和美索不达米亚的文明的痕迹。他们已有家畜和栽培的作物。他们用火石或别的硬石以及兽骨、兽角、象牙制出磨光的用具。还发现有陶器的碎片，说明他们已经在有意识地创造新的物品。这比单单改制天然物，是大大前进了一步。此外，英国石篱村就有一块指示石，标出了夏至日太阳升起的方位。这类建筑物也不仅是用于宗教用途，而且还有天文学的功用，说明他们的观测是很准确的。
　　在新石器时代结束之前，史前期的葬墓也时有发现；火葬只是到后来才出现，而且大半见于欧洲中部，因为那里的森林提供了充足的燃料。在新石器时代的墓穴里，时常发现石制用具，说明当时的人相信这些东西在另一个世界里对死者会有用处--相信灵魂不死。
　　铜器时代
　　在世界上有些地方，新石器时代的人还发现了铜--发现怎样熔化钢，怎样加入锡，使其坚硬，这样就进行了人类的第一次冶金试验，并由石器时代进人铜器时代。由于普遍使用金属，文化也提高了，斧、匕首及其衍生物矛和剑以及比较和平的家庭用具，都制造出来了。
　　铁器时代
　　青铜的组成成分比较稀少，因此，青铜又让位于铁。铁在土壤中是更大量存在的，制成战争武器和战车，也更为有效。因此，当人们发现怎样从铁矿提炼铁的时候，铁很快就代替了其他金属用于这些用途。随着铁器时代的到来，我们就逼近并且很快进入真正有史的时期。在这些有史时期中，通过石器、粘土、兽皮、纸草纸上的书面记录的遗迹，我们就可以拼凑出真正的历史图景。
　　河滨人和游牧人
　　拥有原始的农业和工艺的定居生活似乎是在几条大河--尼罗河，幼发拉底河和底格里斯河，印度河--的盆地首先开始的，在中国，文明大概也是在几条大河一带开始的。不过，同这些河滨人形成对照的还有游牧民的残余。他们赶着牛羊群，在草原上和有绿洲的沙漠上到处漂泊。在平时，这些游牧人的单位集团是各自独立的，各自为各自的牲畜追找食物。《旧约·创世纪》第十三章五至九节有这样一段记载：
　　与亚帕兰同行的罗特，也有牛群、羊群与帐篷。那地容不下他们，使他们不能同居。亚伯兰就对罗特说：“遍地不都在你眼前吗？请你离开我，你向左，我就向右；你向右，我就向左。”
　　在他们都保持这种孤立主义的见解和习俗的情况下，不论是文明还是科学，都是不可能的。此外，家长制氏族之间，也只有在为了一定目的--狩猎凶猛的野兽或同其他部族打仗--的时候，才彼此合作。不过，有时由于长期干旱，或者由于气候的长期性变化，没有了水草，草原或绿洲也变得无法居住，这时，游牧人便以排山倒海之势向外涌出，侵犯定居人民的土地，成为他们的残暴的征服者，我们在历史上可以看到几次这样的向外迁徒：闪族从阿拉伯半岛向外迁徙，亚述人从波斯边境向外迁徙，亚欧两洲开阔的草原上的居民向外迁徙。
　　在游牧人民当中，工艺不可能有很大进步，应用科学的起源是更谈不上了。但是，《旧约》不但在前几章中叙述了游牧人的生活，而且还在后几章中谈到近东和中东几个定居的王国--埃及、叙利亚、巴比伦和亚述--的传奇。这是很好的锁钥，由此就更容易理解新近发掘出来的建筑物、雕像和碑匾向我们提供的知识。这种知识有赖于两重机会--首先，这些文物要保存下来，其次还要经人发现。
　　欧洲的人种
　　在后文中，我们就要叙述几个种族的成就。因此，关于这些种族，我们还需要再说几句话。在石器时代后期以后，爱琴海各岛屿以及地中海和大西洋海滨的主要居民就是地中海种族。他们身材矮小，头部修长，皮肤暗黑。史前期文明的进步就应归功于他们。内陆的地方，尤其是山中的主要居民当时是、现今仍然是所谓阿尔派恩（Alpine）族。他们具有中等的身材，中间的肤色，宽而圆的头骨，低矮肥胖。他们是从东北方侵入欧洲的。第三个种族可以叫做北方族。他们集中在波罗的海沿岸，并且向外扩散出去，身材高大，头发灰黄，也象地中海人一样头部修长。
　　巫术、宗教和科学
　　在旧石器时代晚期，我们还在人所居住的洞穴的墙壁上发现了素描和绘画的最早的例子，其中许多都有高度的艺术价值，有一些还可以说明原始人的信仰，因为据说上面画着魔鬼和巫师。还有一些经常不断出现的雕刻，描写了丰产崇拜和丰产巫术，也可以说明原始人的信仰。
　　如果我们把这些信仰与希腊和拉丁作家所描写的有史时代早期的信仰比较一下，与现今世界各处未开化人民中仍可找到的信仰比较一下的话，我们就可以对这些信仰形成更明确的观念。弗雷泽爵士（Sir James Fraze）在《金枝集》（The Golden Bough）中搜集了大量这样的证据。有些人类学家以为，巫术一方面直接导致宗教，另一方面又直接导致科学，但是，弗雷泽却以为，巫术、宗教和科学是按这样的先后次序出现的。还有一位人类学家里弗斯（Rivers）认为，巫术和原始宗教是从野蛮人对世界怀有的朦胧的敬畏和神秘感觉中，同时产生出来的。
　　除此之外，马林诺夫斯基（Malinowski）认为。原始人把可以用经验科学的观察或传说加以处理的简单现象和他们所无法理解或控制的神秘的、不可估计的变化，明确地区别开来。前者引向科学，后者导致巫术、神话和祭祀。马林诺夫斯基认为，原始宗教的起源应该到人对死亡的态度、人对复活的希望及人对伦理上的神道的信仰中去寻找。
　　但是，也有另一些人指出，巫术要假定自然界中是有规则的，人通过适当的行为就可以利用这些规则去控制自然界；因此，从这个观点来看，巫术是一种冒牌的自然法则体系。模仿性巫术的基础就是相信同类事物可以感应相生。原始人以许多方式表演季节循环的戏剧，以求谷物丰收、家畜兴旺。这样，就产生了祭祀，然后又产生了用来解释祭祀的教条和神话。我们还可以举出许多类似的模仿例子。另一方面，传染巫术则认为，事物一旦互相接触，便具有永久的交感联系：占有某人衣着的一片布并占有他的肉体的一部分--头发或手指--，他就处在你的掌握之下；如果你烧掉他的头发，他也会枯萎而死。
　　这样的巫术，有时由于巧合，好象也是灵验的，但是，失败的回数要更多一些；这时，巫师在失望的信徒面前，就有不可自保的危险。失望的信徒们很可能不再相信人可以控制自然，并且转而去讨好荒野中的捉摸不定的精灵--神或魔鬼--，希望这些精灵满足他们的要求，这样就过渡到某种形式的原始宗教。
　　与此同时，简单工艺的发展，火的发现和取得。工具的改进，却通过一条不那么富于浪漫意味、然而却更加可靠的道路，奠定了科学的另一基础--或许是唯一的基础。但是，人们还需要一些更深刻的信仰来满足他们的探索不已的灵魂，因此，科学并不是在一片广阔而有益于健康的草原---愚昧的草原--上发芽成长的，而是一片有害的丛林--巫术和迷信的丛林--中发芽成长的，这片丛林一再地对知识的幼苗加以摧残，不让它成长。
　　　　　　　　　第一章　古代世界的科学
　　文明的起源--巴比伦尼亚--埃及--印度--希腊和希腊人--希腊宗教和哲学的起源--古典时代的宗教和哲学--爱奥尼亚的哲学家--毕达哥拉斯学派--物质问题--原子论者--希腊医学--从原子论者到亚里斯多德--亚里斯多德--希腊化的文明--演绎的几何学－－阿基米得和力学的起源--阿利斯塔克和希帕克--亚历山大里亚学派--炼金术的起源--罗马时代--学术的衰落
　　文明的起源
　　在历史的黎明期，文明首先在中国以及幼发拉底河、底格里斯河、印度河和尼罗河几条大河的流域中，从蒙昧中诞生出来。在居住在这些流域的各民族当中，我们知道得最多的是埃及的人民和巴比伦尼亚的人民，主要是靠了希腊历史学家著作中的记载。从这个来源得到的资料本来是极少的，但是，近年来，由于发现他们的许多建筑物，雕像和碑石的遗迹，由于发掘王室陵寝，得到很多家用物件、装饰品和铭文，资料来源又大大扩充了。这种资料当然是片断的，有赖双重机会，一方面要靠古代记录的保存和发现，另一方面又要靠现代研究家的正确解释；可是，这样得到的资料确也不少，而且还在源源不断地得到。
　　巴比伦尼亚
　　常识性的知识和工艺知识的规范化和标准化，应该说是实用科学的起源的最可靠的基础。这种规范化的早期征象可以在公元前二千五百年的巴比伦尼亚国王的敕令中找到。当时，他们已经认识到固定的度量衡单位的重要性，于是就用王室的权威，公布了长度、重量和容量的标准。
　　巴比伦尼亚的长度单位是“指”，等于1．65厘米或2/3英寸左右；
　　一尺等于20指，一腕等于30指；一竿等于12腕，而测量者所用的单位绳则等于120腕；一里是180绳，等于6．65英里。在重量单位方面，一粟等于0．046克；一舍克（Shekel）等于8．416克；一达伦（talent）等于30．5公斤，或67[1/3]磅。
　　在最早的有史时代，大麦似乎充当过交易的媒介。到公元前三千年，又采用了铜锭和银锭，但是，大麦仍然在流通。黄金的价值为同重的白银的六至十二倍，因时代而不同。
　　巴比伦的数学和工艺的要素显然是从非闪族的萨马利亚人（Sumerians）得来的。萨马利亚人在公元前2500年以前统治那个国家达一千年之久。在巴比伦人的碑石中发现过乘法表，平方表和立方表。他们采用了十二进位制，使分数易于计算，同时还采用了从我们的手指得到启示的十进位制。为了把这两种制度结合起来，他们对六十这个数目特别重视。这种双重计算法的平行应用成为重量和度量--圆周及其角度的划分，噚，尺及平方尺，达伦和蒲式耳（bushel）--的基础。
　　几何学的起源也说明抽象的科学起源于日常生活的需要。在土地测量的基本公式和数目里，就可以找到几何学的开端。由于有了田地的平面图，接着也就有了比较复杂的城市平面图，甚至有了当时已知的世界的地图。但是，实际知识是和巫术观念密不可分地交织在一起的，两者也一块由巴比伦向西传布。在后来的数百年中，欧洲思想界一直迷恋于特殊数目的价值，迷恋于特殊数目与神的关系，迷恋于用几何图形来预测未来。
　　时间的有系统的测量在巴比伦也开始得很早。随着农业在原始人民中间的发展，认识季节也变得愈来愈重要了。大、小麦似乎是幼发拉底河一带的土产，我们知道那里很早就把大、小麦当作粮食作物栽培，因为土碑中提到过大、小麦，而巴比伦的艺术品也描写过耕犁。耕种谷类需要适应季节，又需要大量水源，因此，历法几乎是必不可少的。天文观测为什么起源于幼发拉底河和尼罗河流域，原因之一就在于此。以一天为时间的单位，是大自然使然。当需要有更长的时间单位时，首先采用的是月份，每个月份都从新月出现时算起。人们还想确定四季循环中的月份的数目。在巴比伦尼亚，这是公元前4000年左右的事，在中国，这是稍后的事。公元前2000年左右，巴比伦尼亚的一年已定为360天，或12个月，时常还加入闰月，作必要的调整。一天又分为若干小时，分，秒，还发明了简单的日规--一根直立的表杆--来标志时间。
　　人们对太阳和行星在恒星中间的视运动，进行了观察，并且按照太阳、月亮及五个已知的行星给一周的七天命名，使周成为又一时间单位。太阳在天空的历程被划分为十二宫，以与月份相合。每一个官都按某一神话中的神或动物命名，并以适当的符号代表。这样，天空各区段就和羊、蟹、蝎及其他兽类联系起来，以后又把这些兽类和一定的星座联系起来，相沿至今。
　　巴比伦尼亚人以为宇宙是一个密封的箱子或小室，大地是它的底板。底板中央矗立着冰雪覆盖的区域，幼发拉底河就发源于这些区域中间。大地四周有水环绕，水之外复有天山，以支撑蔚蓝色的天穹。不过，有些巴比伦尼亚星象家已经认识到地球是一个球体。
　　巴比伦的天文观测可以追溯到公元前两千多年以前。已知最早的准确记录是关于金星出没的记录。巴比伦空气清朗，从那时候起，僧侣们就夜夜观察天空的景象，并把他们的观察结果记录在土碑上。他们渐渐看出了天文现象的周期性，据公元前六世纪的一个文件说，到后来，他们已经能够事先计算出太阳和月亮的相对位置，因而也就有可能预测日、月食了。这可以说是科学的天文学的起源。功劳应该属于巴比伦尼亚及它的三个学校：乌鲁克学校（Uruh），希拔学校（Sippar）及巴比伦的波希帕学校（Borsippa）。
　　在这种确实的知识的基础上，一种异想天开的占星术体系建立起来了，事实上，巴比伦尼亚人竟认为它是这门基础科学的主要的和最有价值的对象。他们无疑是因为最初看到一些偶然的巧合，所以到后来才相信，星宿决定了并且预示着人事的进程。靠了对天体的这种观察和解释，巴比伦的占星术士们确实可以支配人心。“这样理解的天文学不仅成为科学的女皇，而且成为世界的霸王。”每一所庙宇都设立有图书馆，收藏着天文学和占星术的文献，在那里可以学到卜筮的方术。其中有一个图书馆，有七十块土碑，公元前七世纪中颇为著名，据说其中有三千年以前的记录。
　　公元前540年左右，即迦勒底人（Chaldaean）征服巴比伦尼亚之后，占星术在巴比伦达到鼎盛时期。两百年以后，又传到希腊，再由希腊传到当时已知的世界。到那时，在它的发祥地，占星术已有转化为比较合乎理性的天文学的征候。不过，迦勒底的占星家仍然为人敬重和求教，毫无医药知识的巫师和驱邪赶鬼的则执行医师的职务。
　　现代人研究原始人类的结果，发现巫术通常是从“交感”巫术开始的。所谓交感巫术也就是说，人们为了促使一个过程实现，就现身说法，加以模拟，或表演一出戏剧，对这个过程加以描写，以求达到控制自然的目的。这类例子是举不胜举的。譬如蛙鸣则雨。野蛮人觉得他也能学蛙鸣。于是，他就扮作青蛙，学作娃鸣，希望求得他所盼望的雨水。这样，就产生了祭祀以及对奇迹的崇拜，然后又发明了教条或神话来加以解释。因为后来由于祭祀仪式需要解释，人们就认为自然界的力量是有精灵的，而沿袭已久的巫术仪式也就原封不动地或稍加改变，成为祷告的仪式了。
　　后来这一类型的巫术似乎在有史料可考的最早的时代以前，就已经在巴比伦出现。虽然有些神祉，如代表人类全部知识的源泉的奥安奈斯（Oannes），被认为是慈善的。但是，在巫士们看来，巴比伦的巫术说明，神祉对人类一般是仇视的。这种看法可能由于底格里斯河和幼发拉底河两岸生命没有保障，而得到加强。事实上，基于这种看法而形成的巫术就是由这种情况决定的。因为在两条大河的两岸，突如其来的暴风雨和洪水随时都可以把人畜房屋冲走，而外来敌人的入侵也是很频繁的。人类命运受制于天上星宿的观念在古代的巴比伦产生后，又引起了命运之神冷酷无情和没有人性的观念。巫术的不祥和自然界的可怕说明神祉怀有敌意，而神祉怀有敌意的观念无疑地又反过来加强了巴比伦巫术和占星术的野蛮的要素。然而，巴比伦和亚述的建筑和雕塑又说明实用工艺有很大进步，人们也有了一些生物学的知识，包括棕树和枣树的有性生殖。
　　埃及
　　当我们转而考察远古时代的另一伟大文明--埃及文明--的时候，我们就可以看出，宗教态度是有些不同的。在埃及，神祉大半是友善的。它注视着人类，随时准备在生、死和另一个世界中指导和保护人类。
　　这种差别可能是由于自然环境的缘故，至少部分地是由于这个缘故。埃及的气候比迦勒底亚（Chaldaea）变化少，尼罗河定期不误地涨落，成为一切丰饶的源泉，稳定，友善，可靠，足以代表超自然的神灵。
　　很早的时候，埃及的文明就达到比较发达的阶段；车轮和帆船的发明便利了交通，天秤便利了称量，织布机便利了纺织；而且他们似乎还制订了确定的年历。实用工艺在第十八王朝，即公元前1500年左右，所取的成就最大。不过，当时人们还没有想到知识有长期地和缓慢地向前发展的可能性。他们似乎以为，他们的祖先若是全凭人类自身的智慧，本来是永远也不可能发明言语、文字、建筑和计算的；还需要有神的干预。他们家巴比伦人那样，把一切知识都归因于神的启示，尤其是梼特（Thot）（由白鹭和狒狒来代表）和他的盟友真理女神迈特（Mait）的启示。梼特是神话中的大帝和立法者之一，基本上是一个月神，主管测时、计日和记年。但他还是言语的掌管者，书籍的主宰者和文字的发明者。此外，他还在各庙宇中设立“守夜者”的职务，要他们世世代代记录天文事件。
　　在算术方面，埃及人的知识和迦勒底人处于大致一样的水平。他们按十进位法计数，用笔画挨次排列记数到十，然后用一个好象倒写的U的符号代表十，也是依次排列，以表示十，二十，三十等等。毫无疑问，土地测量技术的发展是由于尼罗河定期泛滥，淹没土地，把土地界限抹灭的缘故，虽然埃及人自己把它的起源归功于梼特的善意的干预。
　　看来，在很早的时候，就有一些测量家或“牵绳者”，用绳来丈量土地，并把结果记录下来。但是，最早的算术和几何学历史的文献证据是一份纸草纸，这份纸草纸藏在大英博物馆内，构成来因德珍藏品（Rhind collection）的一部分。在这份纸草纸上写书的人，是公元前一千六百年到一千八百年的一位名叫阿摩斯（Ahmose）的僧人。据这位僧人说，上面的内容又是从公元前两千二百年以前第十二王朝一位国工时代的旧卷子上转录下来的。纸草纸上记有关于分数和普通算术四则的一些说明，乘法是用屡次相加的方法得到的。上面还记载有测量的规则。
　　埃及的天文学虽然和迦勒底亚的天文学有同样的悠久历史，但却从未达到同样先进的发展阶段。迦勒底亚人重视占星术，因此，天文学的研究就得到更为有力的推动。天文学工作也许是一位生意兴隆的占星家的真正兴趣所在，但是他既然生意兴隆，必然有钱有势，这样，他大概就能得到进行天文学工作所必需的财力。连近代的刻卜勒（Kepler）也是这样的。
　　埃及人把星座和他们的神话中的神现为一体，并且在天花板上富于天文学意义的装饰中和棺材盖里面也划上这些星座。从很早的时候起，他们就把尼罗河每年一度的泛滥当作一年的开始，等到发明了精确的年历的肘候，就把太阳和索特基斯星（即希腊人和我们的天狼星）同出的一天，当作一年的开始。一个恒星年共分365天，又分为36周，每周十天。每周天象的变化部记录下来。
　　埃及人心目中的宇宙大体上和巴比伦人心目中的宇宙一样。他们以为宇宙是一个方盒，南北的长度较长，底面略呈凹形，埃及就处在凹形的中心。天是一块平坦的或穹窿形的天花板，四方有四个天柱，即山峰所支撑，星星是用链缆悬挂在天上的灯。在方盒的边沿上，围着一条大河，河上有一条船载着太阳来往。尼罗河是这条河的一个支流。
　　如果埃及在天文学方面落后于巴比伦，没有象迦勒底亚的那样有名的占星家的话，他们在医学方面的地位却恰恰相反。我们已发现有好几种重要的埃及纸草书卷，并且翻译了出来，上面载有医药论文。从埃伯斯（Ehers）纸草书卷和斯密斯（Edwin Smith）发现的纸草书卷中得来的资料最好。前一纸草书卷的年代是公元前1600年左右，后一纸草书卷的年代是公元前2000年左右。不管他是一个神话人物，还是真实的人，最早留下名字的医生要算是伊安荷特普（I－am-hotep，或Imhotep），意思是“平安莅临者”。他后来被人奉为医神。巴比伦没有理性医学学派：凡是疾病都被认是恶魔作祟，因此，除巫术和厌禳外，没有其它治疗法。埃及人也使用咒语来治疗，但是他们的医学比较合乎理性，而且高度专门化。他们有用香料保存尸体的风俗，因此，不能不懂一些粗浅的解剖学知识，虽然他们好象只知道人体的一些比较大的器官，而且对这些器官的官能的看法也是完全错误的。虽然如此，外科毕竟是有了一个开端，在公元前2500年左右的雕塑中，我们也可以找到埃及外科医生施行手术的证据。当时有僧侣学校训练出的医生，有治疗骨折的接骨郎中，有医治埃及经常流行的眼病的眼科医生。精神疾患似乎只好交给巫师去治疗。据说，靠了符籙和咒语，他们就可以把造成这些疾病的邪魔赶走。配制药物和香料的技术达到高度完美的状态，许多埃及药品当时都闻名全世界。埃及医学后来传到希腊，或许是经过克里特岛传去的，接着又由希腊和亚历山大里亚传到西欧。
　　埃及人的寝墓绘画上红色的埃及人，黄色的闪族人，黑色的黑人和白色的利比亚人。这说明他们对不同的人种发生兴趣。这是研究人类学的早期尝试。
　　印度
　　在公元前三世纪之初，印度河流域的摩亨约·达罗（Mohenjo－daro），哈拉帕（Harappa）和其他地方已经存在有文化，我们还发现一条尺子，说明当时已经采用十进位制。在亚历山大的时代以前很久的科学活动的细节，已经很难查考。不过，在伦理哲学方面，释迦（Buddha，公元前560－480年）的名子当然是尽人皆知的，而且在那个很早的年代，就已经有医学学校了。据传说，在释迦的时代，就有一位内科医师阿特里雅（Atreya）在加息（Kasi）或贝纳勒斯（Benares）授徒，还有一位外科医师苏士鲁塔（Susruta）在塔克萨息拉（Taksasila）即咀义始罗（Taxila）授徒。无论如何，后者的著作似乎是有历史证据的，因为有一个梵文本流传下来了。虽然这个梵文本的年代是无法确定的，但出入也不超过一百年。书中描写了一些手术，如割治白内障、疝气的手术；还有一些关于解剖、生理、病理的论述，并且记下了七百余种药草。阿特里雅的英名由克什米尔（Cashmir）的卡拉克（Caraka）保存下来。他在公元150年前后，写出一部阿特里雅医学体系的纲要。这部书由他的门徒阿格尼吠沙（Agnivesa）传了下来。
　　由于年代无法确定，我们很难说印度医学和希腊医学哪一个历史更悠久些，也很难查考两者互相的影响孰大孰小。
　　印度对其他科学贡献贫乏，或许部分地是由于印度宗教的缘故。释迦把他的体系建立在博爱、知识和尊重理性和真理的基础上；这些教义虽然可能有利于科学，却被他的哲学的其他要素所中和。他的哲学强调人生的无常和空虚，断定只有毁灭自我和丧失个性，才能达到精神上的圆满。这种不注意周围环境的心理态度往往足以遏制改进物质生活的愿望，而改进物质生活的愿望却往往注实用的科学知识进步的推动力。但是，仁慈的医术同佛教是一致的，或许正是由于这个缘故，阿特里雅和苏士鲁塔的著作及其中包括的内外科知识，才保存下来。
　　印度的佛教哲学在一个地方接触到一个肯定属于科学领域的问题。它提出了一种原始的原子说。这个原子说要么是独立发明的，要么是从希腊思想得来的。而且在公元前一、二世纪左右，就把间断性观念推广到时间中去。“按照这个学说，凡物都只在一个瞬间存在，在第二个瞬间就由自身的复写本所取代。与电影摄影机所放映的景象非常相似。事物只不过是一系列这样的短暂的存在而已。在这里，时间也仿佛被分解为原子”。创立这个学说显然是为了用一种连续创造的过程来解释关于事物永恒变化的假定。
　　印度的算术是惊人的，因为有证据说明，早在公元前三世纪，印度就采用了一种数码。而我们今天的数码就是由那种数码脱胎而来的。
　　很可能，印度的思想影响了小亚细亚的各学派，又通过它们影响了希腊的各学派；可以肯定，后来，在阿拉伯人统治东地中海各地的期间，印度数学和医学的痕迹就和得自希腊和罗马的学术混合起来，然后取道西班牙和君士坦丁堡，重新进入西欧各学派中。这可以说明，为什么在印度数码代替笨拙的罗马数码以后，人们会把这种数码的发祥地忘得一干二净，反而称之为阿拉伯数字。
　　希腊和希腊人
　　古代世界的各条知识之流都在希腊汇合起来，并且在那里由欧洲的首先摆脱蒙昧状态的种族所产生的惊人的天才加以过滤和澄清，然后再导入更加有成果的新的途径。
　　希腊人的自然哲学提出了许多后来才由科学加以处理的问题，并且提出了许多解决办法。要了解这个自然哲学的起源，我们必须简短地谈谈希腊的人民，他们的宗教，以及他们的生活的自然和社会环境。
　　爱琴海中和爱琴海一带的最早的文明似乎是从克里特岛开始的。在那里，埃文斯爵士（Sir Arthur Evans）所发现的克诺萨斯（Knossos）废墟，很可能就是这个文明的中心。克里特岛受到了埃及的影响，转过来又影响了迈锡尼（Mycenae）。从克诺萨斯和迈锡尼毁灭，到荷马时代的比较粗糙的新文化开始，中间经过几百年时间。有证据说明中间发生过一次巨大的社会动乱。
　　里奇韦爵士（Sir William Ridgeway）等考古学家和哈登博士（Dr Haddon）等人类学家认为，荷马（Homer）笔下的阿卡亚人（Achaeans）是一个征服者部族，属于从北方、或许是从多瑙河流域来的一个身材高大的、头发秀美的种族。哈登说：“这个种族历史上最早的迁移就是阿卡亚人的迁徙。他们在公元前1450年左右，用他们的铁制的武器，征服了使用青铜器的希腊居民。”
　　不过，尽管有清晰的迹象，还有这一权威的支持，有些古典学者还是指出，希腊文学中并没有任何从北方迁来的传说，希罗多德（Herodotus）也把阿卡亚人列在希腊的土著居民之列。但是，同说明阿卡亚人起源于北方的积极迹象比起来，这些证据是没有多大价值的，因为它们大半是消极性的。
　　荷马写作的时代大概在公元前九世纪。他给阿卡亚人的肤色安上了白皙或褐黄一类形容词；地中海人死后都实行土葬；但是荷马笔下的英雄却用火葬；他们使用铁器，而较早的希腊人民却使用青铜器；古典神话中奥林匹斯山上的神是在荷马和希西阿德（Hesiod）的作品中才第一次登上舞台的。
　　阿卡亚人又被多利亚人（Dorians）推翻。多利亚人在公元前十二或十一世纪侵入伯罗奔尼撒（Peloponnese）。有证据说明他们也是从北方南下的。这是有史以前的最后一次入侵。
　　这样说来，希腊的居民原是混合的种族，不过，在多利亚人定居下来以后，他们就形成了统一的观念，形成了在一个共同的希腊具有共同的民族文化的观念，虽然各城市和各国家还保有地方主义。种族的不同大概就是某些国家中统治阶级和奴隶阶级的差别的基础，别的奴隶则是东方或北方的蛮族的后裔。
　　在歌颂征服者种族的英雄们的荷马诗篇中，我们可以找到一种乐天的精神，说明他们已经取缔了原始巫术的专制，同具有充分人格的神保持着友好关系。荷马的诗篇朴素而自然地把这些神描写成超人的男女，始终对人类感到兴趣，有强烈的党同伐异之见，参加了这个民族的生活、战争、苦难和胜利。象在埃及一样，我们还发现，艺术和科学的发明被归功于神和半神。这些神和半神总是随时在人们中间出现，帮助他们建筑城市，留下英雄的儿子开基立国，并且靠计谋战败那些在幕后隐隐作怪的古来的黑暗势力。
　　早在公元前六世纪，科洛封（Colophon）的哲理诗人色诺芬尼（Xenophanes）就认识到，不管上帝是不是真的按照自己的形象造人，人却肯定是按照自己的形象造神的。从古希腊神话的神身上，我们得到一种从别处得不到的对于希腊人的气质的认识。我们可以看到这个种族虽然也虚伪、自负，或许还放荡不羁，但是却有美的感觉，生活乐天，对人热情，充分表现出他们是一个勇敢善战，生气勃勃，胸怀坦白的战胜的民族；这个民族具有异常聪颖的禀赋，生长在风光明丽的国土中，这里有酒浆般深暗的海水，把全世界的商品和知识带到他们门口，气候对他们的堡垒式的家屋也非常适宜，还有大量奴隶使生活优裕，有闲暇来发展最高度的哲学、文学和艺术。
　　希腊宗教和哲学的起源
　　不多年以前，希腊宗教还是指文学中所见的神话，也没有人认真地去研究希腊的宗教仪式。但是现在，人类学家已经证明宗教仪式十分重要，比信仰具有更根本的意义，因此，我们已经看出通过文学进行考察的方法有把人引入迷途的危险。“要科学地了解希腊宗教，第一个基本步骤是仔细考察它的仪式……荷马笔下的奥林匹斯山上的神并不比他的六音步诗体更为原始。在这一美丽的表面之下，还有宗教观念、罪恶观念、涤罪观念和赎罪观念的暗流。这一暗流遭到了荷马的忽视或压制，但是在以后的诗人，尤其是埃斯库罗斯（Aeschylus）的作品中，又重新出现了。”
　　古典时代的希腊人自己也认识到有两种仪式，即奥林匹斯仪式和叟尼克（Chthonic）仪式，而且还出现了两种神话。在奥林匹斯山上的友善的神下面，还有一个精灵居住的下界。这些精灵对人的意图即令不是敌对的，也是可疑的。在这下面，又有一些仪式和信仰的残余，也就是更原始的巫术体系的残余。这些更原始的巫术体系是由于把自然界的生活和部族生活混淆起来而自发地产生出来的，因而比任何教条性的神话都更加具有根本意义。在这里，我们大概可以看到对人民群众仍然具有吸引力的那种原始的宗教观及其传统仪式的影响。这种传统仪式的目的就是要通过涤罪，抚慰鬼怪和讨好神或魔鬼来求得丰产。
　　公元前六世纪的寥寥无几的一点记录说明当时有两种原始祭仪流行，即爱留西斯（Eleusinian）秘密祭仪和奥菲（Orphic）秘密祭仪。从这种黑暗的背景才出现的一方面有奥林匹斯神话，一方面有早期的哲学和科学。
　　爱留西斯祭仪显然是想通过巫术仪式来求得土地的丰产和居民的兴旺。这种巫术仪式描写了秋天的耕种和夺天的新生和成长。仪式是秘密的，其性质只能从著作家们偶然的记载（这些著作家们常常持敌对态度）及荷马的《地神颂》（Hymn to Demeter）一类来源加以推测。荷马在《地神颂》中把灵魂不灭的希望同这种秘密祭仪联系起来。
　　希罗多德认为奥菲教义是从埃及传来的。奥菲教义里包括有通常的神秘仪式，目的是通过庆祝每年一度的生死循环。来促进丰产。它有一个天体演化学说，说宇宙未开辟之前是一个混沌的长夜，有一个世界之卵从这个长夜中出现，并分为天和地，代表生命的父与母。在天地之间，有一个有翅的光明神飞动，有时又叫做伊罗斯（Eros），和宇宙父母会合在一起。宇宙父母缔婚后，就生出了无神的儿子，即戴昂奈萨斯（Dionysus），或宙斯。靠了这种象征主义，当代的神秘主义就和灵魂世界（theUnseen）结合起来。奥菲教义的比较高尚的观念后来渗入到希腊唯心主义哲学里去，又通过希腊唯心主义哲学渗入到基督教中来，奥菲教义的比较低级的观念就变成了一切无知的迷信，并且加强了这种迷信，达数百年之久。
　　从这一团原始的观念中，产生了在来源和倾向上都有所不同的两条哲学思想潮流--即小亚细亚的爱奥尼亚理性主义的自然哲学和意大利南部的神秘的毕达哥拉斯派的学说。现在我们要叙述一下这两个思潮的关系以及它们同祭仪宗教和奥林匹斯神话的关系。
　　古典时代的宗教和哲学
　　当神话从巫术和仪式中形成起来的时候，希腊宗教的主要机能象许多别的宗教的主要机能一样，就是要用可以理解的方式来解释自然及其过程--使人类在世界上感觉安适。这个神话所包含的万物有灵论的观念具有异乎寻常的美和见识。每一个水泉都有一个仙女，每一座森林都有一个山精。生产谷物的土地的化身是第米特（Demeter，地神），无法驾御的大海的化身是波西顿（Po－Seidon，海神），即大地的摇撼者。
　　一代复一代，这些神在数目上增加了，得到了更加清晰的刻划，新的属性被加在他们身上，而且每一个名字下都围绕着一串故事。我们可以看到一个连续不断的演变过程。每一个诗人都可以取一个神话加以改造，使之适合自己的目的，都可以介绍一个重新发现的传奇，都可以编造一个新的寓言，或者随意加以新的解释。随着时间的推移和理智控制感情，人们就觉得希望有一个更高级的信仰，最后，埃斯库罗斯（Aeschylus），素福克勒斯（Sophocles）和柏拉图就从先前的粗糙的多神教中创造出一个单一的、至高无上的、正义的宙斯来。这一切都是由那些想要保存、净化和光大古老的信仰的人们，自然而然加以实现的，根本没有标新立异的想法。与此同时，哲学观点也发生了变化，因为人们已经不再认为反复无常的事件决定于不负责的天神的偶然意志了，他们开始认为在神圣的和普遍的法则之一下，天律是不变的。
　　与这种保守的宗教演变过程同时，还有一种怀疑论的批评在进行。奥林匹斯的宗教带有露骨的神人同形同性论色彩，象这样一种宗教与其说是诉诸理智，不如说是诉诸想象力。当日益增长的怀疑开始更加公开地表现出来的时候，这种宗教在哲学方面的弱点也就明朗化了。但是，奥林匹斯神话的衰顽却引起了先前的巫术仪式的复兴和新崇拜的侵入。到这个时候，对戴昂奈萨斯的崇拜本质上就是对热情的崇拜。这种崇拜通过肉体上的迷醉和精神上的狂喜又引向和神合为一体。在这上面，奥菲教义已添上了禁欲主义，并把粗糙的交感巫术中的入教和通神的原始仪式提高到具有精神价值的地步。
　　奥林匹斯正统宗教的这一弱点，加上希腊世界学术观点的基本自由，就促成了一种自然哲学和形而上学的哲学，这种哲学甚至从很早的时代起，就几乎没有受到神学的先入之见的束缚。
　　一千八百年后，经过黑暗时代的混乱局面，在中古时代经院哲学把哲学和神学加以综合、对知识加以改造以后，现代科学的先驱者曾经不得不在一套自圆其说的知识体系的束缚性条件下进行工作。这套知识体系包括有流行的神学教条和重见天日的亚里斯多德的哲学。这个体系支配着一切人的思想，并且对物理学和生物学问题以及形而上学问题和宗教问题，都给予不容提出异议的解释。文艺复兴以后，哲学和自然科学进行了一场艰苦的争自由的斗争，才摧毁了经院哲学。
　　但是，在希腊自然哲学的成长过程中，环境却有所不同。的确，表面上的障碍也是存在着；普通人民信神之心极其虔诚；阿那克萨哥拉（Anaxagoras）就因为是无神论者而被赶出雅典，同样的罪名也是苏格拉底的罪状之一，虽然他反对阿那克萨哥拉的见解，事实上是领导了一次宗教复兴。阿里斯托芬（Aristophanes）也对当代流行的物理学思想加以尖刻无比的嘲笑，因为这种思想被认为具有无神论倾向。不过，希腊宗教毕竟富于流动性，它的变化不已的神话是丰富多彩的，它既能适应诗意美和艺术美的需要，又随时可以吸收和装饰新的观念，因此，学术观点就具有了一种中古时代的意识所没有的自由和开朗的精神。
　　当希腊各城邦发展起来，越出先前的界限的时候，希腊的地理位置和经济需要就迫使希腊人民同更古老的文明发生接触。早期希腊哲学家所搜集的事实大部分是从外来的来源得到的--他们的天文学是从巴比伦尼亚得来的，他们的医学和几何学是从埃及得来的，可能一部分是通过克里特岛。在这些事实之上，他们又加上一些事实，然后，在历史上破天荒第一次对它们加以理性的哲学考察。这种观念的混合过程是逐渐向西推移的。效果最初是在爱琴海的爱奥尼亚海岸出现的。当时，希腊人大概还保持着过去的米诺斯文化（Minoan civilzation）的传统，并且同巴比伦和埃及的学术保持着接触，因而对演绎几何学和自然界的系统研究提出一些见解。希腊的哲学发展（与其说属于科学范围不如说属于形而上学范围）的高潮，是公元前350年左右，在柏拉图和亚里斯多德的领导下，在雅典和内地各城市达到的。它的影响传布到希腊在意大利南部和西西里岛上的各个殖民地。在那里，一世纪以后，靠了阿基米得的数学天才和实用的天才，希腊的物理科学又达到它的最高成就。然后，它的影响又向东传到亚历山大里亚这一新城市去了。
　　爱奥尼亚的哲学家
　　首先明确地摆脱神话传统的欧洲思想学派就是小亚细亚的爱奥尼亚自然哲学家学派。在这个学派当中，米利都的泰勒斯（Thales of Miletus，公元前580年左右）是我们所知道的最早的一位。他是一个商人、政治家、工程师、数学家兼天文学家。这个米利都哲学学派的重要性在于，它第一个假定整个宇宙是自然的，从可能性上来说，是普通知识和理性的探讨所可以解释的。这样，神话所形成的越自然的鬼神就真的消灭了。他们形成了一个变化的循环的观念。这个循环就是从空气、土、水，经过动植物的身体，复归于空气、土、水。泰勒斯注意到动植物的食物都带湿气，因而重新提出古来的理论，说水或温气是万物的本质。这一基本元素说适足鼓励哲学上的怀疑论；因为，如果木和铁在本质上和水一样的话，那么，感官的证据就必然是不可靠的。
　　泰勒斯的传说中的事迹是由亚里斯多德和普卢塔克（Plu－tarch）传下来的。据说，泰勒斯访问过埃及，并且根据土地测量的经验规则创立了演绎几何学。以后，几何学就沿着他的方向由其他人加以发展，最后由欧几里得加以系统化。据说，他还预言过一次日食，不是公元前610年的日食，就是公元前585年的日食，大概是利用巴比伦的历表测算的。他向人们说，大地是一个浮在水面上的扁平的盘子。
　　泰勒斯之后的阿那克西曼德（Anaximander，公元前610-545年）似乎是把已知的世界绘成地图的第一个希腊人。他也首先认识到天空是围绕着北极星旋转的，因此，他得出结论说，天空的可见的穹窿是一个完整的球体的一半，地球就处在这个球体的中心。在泰勒斯和阿那克西曼德提出这一新学说之前，人们一直以为大地是一块无限厚的基础坚实的地板。现在，阿那克西曼德把它说成是一个有限的扁平圆筒，最初由水、空气和火的外衣包围着，浮游在天球之中。他认为太阳与星星就是从原来的火焰炽烈的外衣中分出的碎片，系在圆形诸天之上，并且随着圆形诸天绕地球而转动，地球则是万物的中心。太阳在夜间就转到地下面去了，并不象旧说所设想的那样，是围绕着世界的边沿通过的。
　　阿那克西曼德的天体演化学说以为，世界是由于混沌未分的原质中的对立面分裂而产生的，从而追溯到每天在自然界起作用的普通力量的活动的开端。这就进一步提出了一个理性的机械论的哲学。
　　在实用技术领域中，我们从传说中知道有几个朦胧的人物，例如：阿拉卡雪斯（Anacharsis，公元前592年左右）--据说他发明了陶工用的转车；格劳卡斯（Glaucus，公元前550年左右）--他是第一个学会焊铁的人；提奥多劳斯（Theodorus，公元前530年左右）--他发明了水准器、车床和三角规。据说，阿克那西曼德还从巴比伦输入了日晷或指时针。这是一根直立在地平线上的木杆，可以当做日规用，也可以用来测定子午线和一年中正午时分太阳高度最高的一天。但是，由于大量使用奴隶，发明机器的动力是不大的。
　　在有机界，阿那克西曼德认为最早的动物是从海泥里产生出来的，人是从鱼腹里产生出来的。他认为，本原物质是永恒的，但是，万物，包括天体在内，都注定要归于毁灭，复返于原来未分的宇宙混沌状态。
　　阿那克西米尼（Anaximenes，卒于公元前526年左右）离开奥菲神秘主义更远一些。他以为，世界的本原物质或元素是空气，空气再稀薄一点就变成火，凝缩时，先变为水，次变为土。大地和行星都浮游于空气中，月亮由于反射太阳的光线而发光。
　　毕达哥拉斯学派
　　同爱奥尼亚哲学家的自圆其说的倾向相反，毕达哥拉斯（生于塞莫斯，但在公元前530年左右移居意大利南部）及其追随者却表现了一种直接从奥菲教义得来的神秘态度，同时也很愿意进行观察和实验。赫拉克利特（Heraclitus）说：“毕达哥拉斯进行过的研究和探讨，比所有其他的人都多，他靠博学和粗劣的技术形成他的智慧。”
　　毕达哥拉斯和他的学派放弃了单一元素的观念。他们以为物质是由土、水、气、火四者组成，而这四者又由冷、热、湿、燥四种基本物性两两组合而成，例如水是冷与温的组合，火是热与燥的组合。他们推进了几何学这一演绎科学，并且按照逻辑顺序建立了某种体系，同欧几里得几何学前两册相仿。欧几里得几何学第一册的第四十七命题现在还称为毕达哥拉斯定理。划直角的“绳则”也许早已在埃及和印度凭经验发现了，但是，很可能到毕达哥拉斯，才第一次用演绎的方法证明直角三角形斜边的平方等于他两边平方之和。
　　最早把数的抽象观念提高到突出地位的也是毕达哥拉斯派。我们今天都很熟悉数的观念，我们习惯于同抽象的三或五打交道，不管手指也好，苹果也好，或日子也好；因此，我们难于认识到当人们第一次看出几组不同事物的本质属性五的时候，这在实用数学和哲学方面是怎样一个巨大的进步。在实用数学方面，这个发现使算术成为可能；在哲学方面，这个发现促使人们相信数是实在世界的基础。亚里斯多德说；“毕达哥拉斯派似乎认为数就是存在由之构成的原则，可以说，就是存在由之构成的物质。”这种把确定的、不可分割的单位看做是基本实体的观念，同毕达哥拉斯派另一伟大发现，即有一些量没有公约数的发现（参看第十二章），似乎是不相符合的，但是，毕达哥拉斯派用声音进行的实验又大大加强了这种观念。毕达哥拉斯派证明，用三条弦发出某一个乐音以及它的第五度音和它的第八度音时，这三条弦的长度2比为6：4：3。他们企图在这种比例数体系基础上，来建立关于宇宙的理论。他们认为这些成比例的数就代表不可分割的空间单位。他们还认为，各行星与地球的距离一定符合于音乐的进行，从而奏出“天体的音乐”。十是完美的数字（因为10＝1＋2＋3＋4），因此，天上的运动的发光体必然也有十个。但是，由于只可以看见九个，他们就断言必定还有一个看不见的“对地星”。后来，亚里斯多德就十分正确地批评过这种抹杀事实的戏法。
　　不过，毕达哥拉斯派在天体演化学说方面的确取得很大的进步。在这方面，我们的材料主要是从在五世纪中叶写作的菲洛劳斯（Philolaus）的著作中得来的。他们承认地球是一个球体，并且终于认识到，如果假定地球在运动，就可以解释、而且可以更简单地解释天体的视运动。他们认为地球在转动，但并不是绕着自己的轴心转动，而是绕着空间中固定的一点转动，与“对地星”相平衡，正象系于绳的一端的石块一样转动；因此，地球要把有人居住的表面顺次呈现于周围的天空的每一部分面前。在这个固定点上有一个中央火，这是宇宙的祭坛，是人永远也看不见的。这一观念后来使人误以为毕达哥拉斯派已经创立了太阳中心的宇宙说，从而走在阿利斯塔克和哥白尼前面。
　　从他们关于数的理论中可以清楚看出的神秘的自然观，也表现在毕达哥拉斯关于对立的原则--爱与憎，善与恶，光明与黑暗--的根本重要性的看法上。这个看法常常在希腊思想中出现。这个看法以为有关事物的事实可以从词的意义中推出来。这个神秘的观点还出现在阿尔克莽（Alcmaeon）医生的著作里。他以为，人是一个小宇宙，是大宇宙的缩影；人体是世界构造的反映，人的灵魂是数的和谐。毕达哥拉斯学派持有一种形式哲学，而爱奥尼亚派则持有一种物质哲学。五世纪初，这个学派就分裂了；一派变成一个宗教性的兄弟会，另一派循着准科学的途径提出了关于数的理论。
　　毕达哥拉斯派哲学的本质，包括终极的实在应该到数及其关系中去寻找的理论，将在本书叙述柏拉图的理念理论到新柏拉图主义者和圣奥古斯丁的章节中再加论述。在圣奥古斯丁的影响下，这个学派的哲学帮助形成了中古时代思想的柏拉图主义背景，即导源于亚里斯多德的经院哲学体系以外的另一哲学体系。就是在经院哲学中，毕达哥拉斯派关于几何学、算术、音乐和天文学中的数的秩序的观念，也使得这四种学科成为中古时代的课程。文艺复兴以后，哥白尼和刻卜勒再次提出关于数的重要性的见解。他们所强调的主要是太阳中心说的数学上的和谐和简单性，认为这就是太阳中心说所以是真理的最好证据。在我们的时代，阿斯顿（Aston）的原子整量说，莫斯利（Moseley）的原子序数说，普兰克的量子说以及爱因斯坦关于万有引力等物理事实不过是局部的时空特性的表现的说法，都是毕达哥拉斯派哲学的一些见解的复活，只不过在毕达哥拉斯派的哲学中，这些见解比较古老、比较粗糙而已。
　　物质问题
　　如果天文现象比较显著，因而首先引起人们的注意的话，物质本性问题也同样地要求有思考力的人们加以解释。化学的起源应该到和人类一样历史悠久的技术，尤其是火的发现和使用中去寻找。烹任、葡萄汁的发酵，金属的冶炼，石器的制造，都是史前期的成就。埃及人在染色，淬铁，玻璃和珐琅制造，以及用金属化合物来制造染媒，颜料，脂粉等技术方面，都相当高明，早在公元前1500年，泰尔（Tyre）的人民已经能用介贝制造有名的泰尔紫色颜料。
　　象在几何学中一样，在物质问题上，首先提出理论的似乎也是希腊人。他们认为机械技术是低贱的。他们对于机械技术中所必然包含的大量知识，不加理会，而只在每一个希腊上等人可以看出的问题上进行推理。我们知道，爱奥尼亚的哲学家以为物质的变化是从土与水开始，经过动植物的躯干和枝茎，再回到土与水。他们开始认识到物质不灭的观念。从泰勒斯起，尽管物体在麦面上有明显的差别，他们仍然推想到可能有单一的“元素”，即水、空气或火，是万物的共同基础。
　　公元前五世纪初，哲学界展开了争论，双方都对爱奥尼亚人和毕达哥拉斯派加以抨击。参加争论的人都表现了希腊人的一个特色，那就是喜欢根据第一原则来建立理论，并且就现象提出一些武断的判断。
　　诗人兼哲学家赫拉克利特（Heraclitus，公元前502年左右）对阿那克西曼德和阿那克西米尼的唯物主义的倾向，表示轻蔑。在他看来，以太火才是基本元素或实在，这是一种灵魂材料，一切都用它造成，也都要回到它那里去。在这个世界中，对立面--如睡与醒，死与生--不断的交替就构成了这个永不熄灭的火的永不停止的节奏。万物都在有秩序地运动，一切都处在流动--xavTaoEi--的状态中。真理只能在内心中找到，它是普遍的逻各斯（orgos）或理性的反映。
　　意大利南部埃利亚的哲学家也先验地（a Priori）达到了另一类型的批判哲学。他们的领袖是活跃于公元前480年左右的巴门尼德（Parmenides）。
　　巴门尼德为人的心灵的活动所迷，把希腊人所特有的一项假定推到极端。这个假定就是，凡不能设想的就都是不可能的，即令感官告诉我们它的确发生了。他的论证是这样的：创造是不可能的，因为不可能设想可以从无中产生有，可以由非存在中产生存在，事实上，就不可能有非存在这种东西。反过来说，毁灭也是不可能的，因为有不可能化为无。连变化也是不可能的，因为一物不可能从本质上和它不同的另一物中产生。这样，我们在自然界看见的或自以为看见的变化的假象，多样性和多重性的假象，时间和空间的假象，都不过是感官的错误印象，而由思维证明是目相矛盾的。因此，感官不能发现真理，只有思维才能发现真理。感官知觉是作实在的，是非存在；只有思维才是实在的，是真存在。换句话说，要接触到实在，我们必须除去一切形体上的差异，只留下一个单一的、划一的本质。这才是唯一的实在，这个实在是永恒的和不变化的，只受自身的限制，而又均匀地延伸，因而是球形的。在肉眼可见的现象界，非实在的、但仍为人观察到的宇宙是一连串由火与土组成的同心壳；虽然这一切只是“意见”，而不一定是“真理”。
　　这些见解当中的一部分见解由埃利亚的芝诺（Zeno）加以发挥。芝诺和巴门尼德同时代，但比较年轻。他反对毕达哥拉斯派关于万物都由整数组成的理论，并且认为他已经用他的一连串著名的疑难问题证明，倍数性是不足为训的。一个倍数必然能分割到无穷，因此，自身必须是无穷的，但是，在还原的时候，不论有多少无穷小的部分都不能构成一个有穷的整数。跑得很快的阿基里斯（Achilles）要赶上乌龟，阿基里斯到达乌龟动身的地方，乌龟已经走到前面一个地方；阿基里斯到达那个地方，乌龟已移到更远的地方--如此永久继续，以至无穷，阿基里斯永远赶不上乌龟。
　　巴门尼德所争辩的焦点似乎在于词所偶然获得的意义，这种意义永远是任意的，并且常常在变化中；芝诺的疑难问题的基础却是一些关于无穷小的性质及时间和空间的关系的错误观念，这些错误观念已经为现代数学所澄清。但是，乏诺的确证明，如果以为事物可以无限制地分割为当时所理解的无穷小的单位，那么，这种观念是同经验不符的。只是到十九世纪把彼此不相等的不同种类的无穷数区别开来以后，才能把这种不符完全解决。
　　尽管这样，埃利亚的哲学在两个方面对我们仍然是很重要的。第一，它不信任感官，因而帮助了原子论者到感官所不能觉察的东西中去寻找实在，并且把后世所谓物体的第二性的质或可以分出的质，如热或色彩，解释做只不过是感官知觉。第二，他们力图寻找代表万物中的基本实在的单一统一，一方面帮助了物理学家寻找单一的化学元素，另一方面也帮助了哲学家，把本质（Ovoia）同质或偶有性（xaOn）分开。这个对物质本性的见解经亚里斯多德加以最后阐释以后，一直支配着中古时代的思想。
　　阿那克萨哥拉（Anaxagoras）是另一位爱奥尼亚哲学家，约在公元前500年出生于士麦拿（Smyrna）附近，四十年后，把爱奥尼亚的比较富于唯物主义色彩的哲学见解带到雅典。在阿那克萨哥拉看来，物质是一群不同的实体的集合物，每一实体都具有不同的质或偶有性，如感官所感到的。不管怎样分割，各部分所包含的东西总是和全体相似，不过可能由于成分比例不同而有所不同。运动最初是由智慧（vous，“奴斯”）发动的。这是一种精微的流体，可以引起旋转，旋转扩散开来，就造成世界，并使它具有秩序。天体是和地球性质一样的物质；太阳并不是日神，而是燃烧着的石头；月球中有山与谷。除了这些见解外，阿那克萨哥拉在精确知识方面也取得一些真正的进步。他对动物进行解剖，对大脑的解剖学有一些认识，并且发现鱼是用鳃呼吸的。
　　我们在著名的四种元素假说中还可以找到另外一些关于物质的见解。这个假说是毕达哥拉斯派所持有的，西西里的哲学家恩培多克勒（Empedocles，公元前450年）对这个假说作了更明确的阐述。他认为物质的“根源”或“元素”是土、水、气和火--一种固体、一种液体、一种气体、一种比气体更稀薄的物质。这四种元素在整个宇宙中，受到两个对立的神力的影响，以各种不同的比例结合起来；所谓两个对立的神力，一是相引力，一是相斥力，即平常的眼睛可以看见在人们身上起作用的爱与憎。这个见解同毕达哥拉斯的观念颇为相似。由于这四种元素的不同的结合，就形成了所有形形色色类型的物质，正象画家用四种颜料配成各种深浅的色彩一样。
　　巴门尼德过去就断定，人们以为他们在空气中可以觉察到一种空无所有的虚空，其实在空气中并不存在这种空无所有的虚空。阿耶克萨哥拉和恩培多克勒证明空气是有质体的，恩培多克勒并且利用水钟作试验，证明只有空气逸出之后，水才能进入一个瓶中。这个发现证明空气既不是空无所有的空间，也不是水汽。
　　万物皆由四种元素组成的观念似乎是由于对火的作用的自然的误解而产生的。当时，人们以为，一个东西燃烧后，必然要还原为它的几种要素；可燃烧的物质都是复杂的，把它烧完后所留下少量的灰烬则是简单的。例如，青绿的木材燃烧时，由光可见其火，其烟则散入空气中，水由木柴的两端沸腾而出，而灰烬则具有土的性质。
　　后来，还出现过一些别的学说，都是建立在对火的这种看法的基础之上的。这种对火的看法是化学上第一个伟大的指导原则。马什（Marsh）说：“火的学说有：希腊的四元素说，炼金术的金属成分说，医药化学的沉淀原质说，及燃素说”，这后一学说是在十八世纪提出来的。这些学说的兴起和衰落，我们将在本书后面几章中加以阐述。
　　原子论者
　　恩培多克勒认为，设想四种元素以不同的比例相结合，便可以解释人类所知的种类无穷的不同物质。留基伯和德谟克利特把问题更加简化。他们把另一更古老的单一元素假说发展成为一种原子说。
　　希腊人的原子说所依据的基础，同道尔顿、阿伏伽德罗（Avo－gadro）和坎尼查罗（Cannizzaro）提出今天的原子说和分子说时所知道的明确的实验事实大不相同。现代化学家对于各种化学元素结合时在重量上和体积上的比例，都有精确的定量计度。这些有限的和确定的事实使人们不能不形成原子的观念和分子的观念，并且断定原子和分子都具有相对的原子量和分子量。人们发现，这样形成的学说，同构成科学的共同遗产的许多其他孤立的或相互关联的事实和关系，都是相符的，也得到别的连续的经验的证明，并且可以当作一个有用的指针，来研究，甚至预测新的现象。虽然象一切其他科学概括一样，它也有其哲学意义，但是，这种哲学意义并不是从任何关于宇宙的全面哲学理论中推导出来的，甚至也并不是和这种理论有着必然的联系。这是一件不那么高贵的事情，然而却更加有用。
　　希腊人首先既没有确定的观察所得的事实，可以据以建立一个精确的和有限的理论，而且在理论成立之后，也没有力量通过实验来检验这个理论的推论。希腊人的理论是建立在一个哲学的宇宙体系之上，并包括在这个哲学的宇宙体系之内的。象古代和现代的各种形而上学的学说一样，它一直是一种决定于创始人和信徒的心理态度，因而也很容易为敌对哲学家的新学说从根本上加以推翻和取代的理论。事实经过也正是这样。
　　爱奥尼亚的哲学家按照当时流行的形而上学的观念，根据当代的一般知识，进行推理。在物质被分割又分割之后，它的特性会保持不变吗？不管怎样分割下去，土还是土，水还是水吗？换句话说，物体的特性究竟是无法再加解释的最后的事实呢？还是可以按照更简单的观念加以描写，从而把一无所知的范围再缩小一步呢？
　　希腊人解决物质问题的努力在科学思想史上所以重要，正是因为他们企图这样用看起来比较简单的方式来求得合理的解释。按照他们的学说提出以前的观念和原子哲学衰落以后的观念，物质的特性被认为属于物质的本质；食糖的甜和树叶的色彩，同食糖和树叶本身一样是一种实在，无法联系其他事实加以解释，也不能解释作是人的不同的知觉。
　　探讨一下希腊原子说的起源，是很有趣的。基本元素，泰勒斯以为是水，阿耶克西曼德以为是气，赫拉克利特以为是火。阿那克西曼德的元素--气--可以凝缩和稀薄起来，但其本质不变。赫拉克利特的无尽流动说说明他以为有一些看不见的粒子在运动，表现为水的蒸发和香气的弥散。再往上推，毕达哥拉斯派的理论认为同数的法则相符合的完整的单子是终极的实在。毕达哥拉斯派还认为在空虚的空间里，是没有物质的，不过，他们把这种空间和空气混淆起来。这一看法受到巴门尼德的抨击，但是，原子论者由于难以解释粒子怎样在一个塞得满满的空间或充满物质的空间中运动，又重新提出了这一看法。这时已经知道空气是有质体的，因此，在原子论者看来，一无所有的空间就变成了真空。
　　正是这些思潮启发了原子说：物质是由散布在真空中的终极粒子组成的。这个学说解释了当时已知的一切有关事实--蒸发，凝聚，运动和新物质的生长。诚然，根本问题依然存在，其他希腊哲学家也强调指出过这个问题。原子本身能够无限地分割下去吗？原子论者逃避了这一逻辑上的漏洞，认为原子从物理上来说是无法分割的，因为原子内部已经没有真空。
　　我们所知道的最早的原子论者是留基伯（Leucippus）和德谟克利特（Democritus）。前者是公元前五世纪的一个身世不明的人物，据说在色雷斯（Thrace）创立过阿布德拉（Abdera）学校；后者于公元前460年生于阿布德拉。我们从亚里斯多德等后来的著作家的著作中以及伊壁鸠鲁（Epicurus，公元前341-270年）的著作中，知道了他们的见解。伊壁鸠鲁采纳了原子说，并且在雅典讲授原子说，作为他的全面的伦理、心理和物理哲学的一部分。这个学说二百年后又在罗马诗人卢克莱修（Lucretius）的诗篇中提了出来。
　　留基伯提出了原子论的基本观念，还提出了因果原则--“没有什么事情无缘无故而发生，一切事情的发生都有原因和必然性。”他和德谟克利特继爱奥尼亚哲学家之后，继续努力用比较简单的要素来解释物质特性。他们看出，承认物体特性是根本的和无法解释的，就是杜绝一切进一步的探讨。与这一观点形成对比，德谟克利特说：“按照通常说法，有甜有苦，有热有冷，按照通常说法，有色彩。其实，只有原子和虚空。”毕达哥拉斯有一种相对主义的观点，认为“人是万物的衡量尺度”，例如，蜜在我为甜，在你也可为苦。德谟克利特虽然反对毕达哥拉斯的见解，却也看出，单单通过感官，是达不到实在的。
　　德谟克利特的原子是无前因的，从永恒就存在的，并且永不毁灭--“保有刚体的单一性而坚固”。它们在大小和形状上是多种多样的，但是在本质上却是一样的。因此，特性的不同是由于具有同一终极性质的质点在大小、形状、位置和运动方面的不同而产生的。在石头和铁中，原子只能颤动或振动，而在空气或火中，它们就能在较大距离中跳跃。
　　原子在无限的空间中向四面八方运动，互相冲击，引起了直线运动和旋转，这样就把类似的原子结合在一起，组成元素，开始形成无数世界。这无数的世界生长，衰颓，以至于最后毁灭，只有与本身环境相适应的体系才能存在下来。在这里，我们可以看见星云假说和达尔文的自然选择说的微弱的前兆。
　　在原来的原子说中。并没有绝对的上下轻重的观念。而且，运动非经反抗不会停止。在亚里斯多德看来，这些正确的见解是不可置信的。后来，似乎就有人按照他的意见对这个学说加以修改。这个真理还得伽利略来重新发现。在天文学方面，原子论者开了倒车，以为地球是扁平的；但是，在其他方面，他们都走在他们的同时代人和后来人前面。
　　卢克莱修告诉我们的德谟克利特的学说，把过去人们心目中的自然界的画面巧妙地加以简单化。事实上，这个画面是太简单了。原子论者竟不自觉地把两千四百年后还不能解决的一些困难，轻轻放过。他们大胆地把这个学说应用于至今仍然无法从机械角度加以解释的生命和意识的问题。他们满怀信心地自以为把一切奥秘都发现了，对于围绕着一切存在的那个巨大奥秘，视而不见。这个奥秘至今仍然和最初提出原子说时一样奥妙无测。
　　原子论者和他们的对手所争论的哲学问题，也就是十八世纪牛顿的法国信徒把他的物理学当做一种机械哲学的基础时重新出现的那个哲学问题。自然界背后的实在究竟是一种在本质上同人类心灵所见的自然界相似的东西呢？还是一种对人和人的福利漠不关心的巨大机器呢？一座山实际上是拉着树木的绿袍，戴着永不溶化的雪帽的一堆岩石呢，还是实质上是一批没有人的品质的小质点、一批不知何故能使人类心灵产生形式和色彩幻觉的小质点的集合体呢？物理学家把物质分析为质点，发现它们的力量和运动可以从数学角度加以描写。唯物主义者把这一科学结果引到哲学中来，说除此之外，别无实在。唯心主义者反对把宇宙看做是非人的，而在希腊，原子哲学就因此持有这种看法而遭到反对。到十八世纪，牛顿的科学已经根深蒂固不容推翻，于是不能不在笛卡尔（Descartes）的二元论中或贝克莱的唯心主义中别求出路。
　　不管它在哲学上的价值怎样，在科学上，德谟克利特的原子说要比它以前或以后的任何学说都更接近于现代观点。它在柏拉图和亚里斯多德的摧毁性的批判下，实质上遭到压制。从科学观点来看，这应该说是不幸。后来几个时代竟让各种形式的柏拉图主义代表希腊思想，这个事实实在是科学精神从地球上绝迹一千年之久的原因之一。柏拉图是一个伟大的哲学家，但是在实验科学史上，我们不能不把他算作一个祸害。
　　希腊医学
　　希腊医学中包含的东西有很多是直接或间接从埃及得来的。希腊的两个最著名的学派是柯斯（Cos）学派和克尼多斯（Cnidos）学派。前一学派把疾病看做是正常健康身体的错乱，因此依靠自然疗法；后一学派研究每一疾病，并寻找对症疗法。
　　关于最早的有史时代，一件有趣的事，是荷马的《伊利亚特》准确地叙述了不同创伤的后果，其中描写的治疗方法也简单而直截了当，说明了荷马笔下的英雄们所属的种族在医学和外科方面具有理性精神的健全传统。不过，看来这个传统并不是普遍的。在《奥德赛》里，巫术就出现了，在希腊境内的大多数人民中间，正象在别的南方和东方的国家一样，符咒和驱邪成了流行的治疗方法。就是到了较晚的时代，这两种思想也是同时并存的。到古典时代快要结束时，希腊医学知识已经达到最高峰，埃匹道拉斯（Epidaurus），雅典和其他地方的爱什库拉匹（Aesculapius，医神）庙所提供的医疗中，仍然有很多巫术和符咒的成分。但是，即令到今天，在英格兰和威尔士，也还有些地方依赖符咒治疗。
　　随着医学的发展，希腊人所十分珍视的演绎方法也应用到医学上来，关于人的本性和生命起源的许多先入之见被当作医疗的基础，而且毫无疑问，也使很多病人送掉性命。在理论不越出范围时，医学也就取得长足的进步；医师的地位也相应地提高了，而且还采纳了一个极好的医师法典，后来列入著名的希波克拉底誓词中。誓词中宣布，医师要处处为病人的福利着想，要保持自己的一生和自己这一行业的纯洁和神圣。
　　大多数希腊哲学家都谈到过--至少是附带地--医学理论。毕达哥拉斯派把他们的特殊信条也应用到医学理论上来。克罗顿的阿尔克莽（Alcmaeon of Croton，公元前500年左右）是苏格拉底以前的主要胚胎学家，首先进行解剖的大概就是他。他发现了视觉神经，并且认识到，大脑是感觉和理智活动的中央器官。阿那克萨哥拉用动物进行实验，并且用解剖方法研究它们的构造。恩培多克勒认为血液流向心脏，并由心脏流出，健康有赖于人体中所谓四种元素的正确平衡。
　　希腊医学到希波克拉底（Hippocrates，公元前420年左右）的学派而登峰造极。他们的理论和医术部和今天流行的有几分相似，远远走在现代以前的任何时代的见解前面。他们研究生理学时并不象亚里斯多德和盖伦（Galen）那样去追问“最后因”；他们多问“怎么样”，而少问“为什么”，因而具有现代精神。实验的方法出现了；例如，希波克拉底派研究胚胎学的著作家建议观察者每天打破一个鸡蛋，去观察孵化的过程。他们认为疾病是一种要服从自然法则的过程。他们坚决主张进行精微的观察和周密地解释症候，从而指出了走向现代临床医学的道路。他们还对许多疾病作了准确的描写，指示了适当的医疗方法。他们在相当程度上进行了解剖，但是，直到后来。大概是在托勒密王朝的统治下，才在亚历山大里亚进行了系统的人体解剖，第一次给人体解剖学和生理学提供了事实确凿的可靠基础。
　　从原子论者到亚里斯多德
　　原子哲学标志着希腊科学第一个伟大时期的最高峰。其后就是一个停顿时期，甚至可以说是一个倒退时期，可见用哲学的先验方法研究自然是多么危险。雅典成为一个民主邦以后，人们的主要精力或许都转到词藻和政治方面去了。流利的言词成为飞黄腾达的唯一道路，哲学家转而去研究经济学和伦理学，数学和自然科学就有无人问津之慨。
　　知识的下一次进步见于早期史学家的著作中。最早的或许是赫克特斯（Hecateus，公元前540－475年）。后来又有希罗多德（Herodotus，公元前484-425年），他游历极广。在他的著作中有不少有关人民和国家的宝贵记载。他具有值得钦佩的求知欲，这从他对于尼罗河定期泛滥的原因的探究和思考中，可以看出。在修昔的底斯（Thucydides，公元前460－400年）的身上，可以看到一种更精确的批判精神。他本着一个科学的历史学家的精神，批判了希腊历史的神话时期，以目击者身份描写了伯罗奔尼撒战争，并且记载了雅典的大疫和公元前431年的日食。
　　原子论的影响还可以在一部分反对者的怀疑中看出来。反对者象原子论者一样，怀疑感官是否能够向我们提供外部世界的信息。但是，他们提出了相反的结论。原子论者认为实在在于物质，而不在于心灵；反对的学派认为感官传达的关于实在的信息虽然是可疑的，但是感觉的确存在，因此，感觉才是唯一的实在。后来一个时代，也出现过从机械论到现象论两种对立的哲学。
　　在苏格拉底身上，出现了这种反动的富于批判精神的典型。他以查问者的姿态，对诡辩家、政治家和哲学家，无不加以诘难，一遇到无知、愚蠢和自命不凡，就加以揭发。他主张心灵至高无上，因为心灵能领悟真正的“形式”或理想，感官对象只不过是有接近这种“形式”的倾向而已。道德的完美是一种理想；平等是一种理想。但是，两块石头也只能是接近于相等，因为相等是一个极限。苏格拉底认为心灵是唯一值得研究的对象，并且认为真正的自我不是肉体，而是灵魂和内心生活。这样，由于他的影响，人们的注意力就往往离开了对自然界的考察。事实上，从某种观点来看，苏格拉底领导了一次反对爱奥尼亚自然哲学家的唯物主义态度的宗教反动，虽然群众的叫嚣给他加上了无神论者的罪名。柏拉图为什么反对机械决定论，可以在《斐多篇》（Phaedo）描写的著名场面中得到解释。那里叙述了苏格拉底在狱中等待饮毒时刻到来的情景。据柏拉图说，苏格拉底告诉他的朋友们说，在阿那克萨哥拉看来，他的筋骨的本性可能就是他坐在那里的原因。但是，真正的原因是：
　　由于雅典人觉得给我定罪比较好，所以我也觉得坐在这里比较好，留下来接受他们所定的惩罚比较好，因为我可以发誓，要是当初我不认为接受这个城市给我的任何判决比起溜之大吉来是一个更正当、更体面的办法的话，我的筋骨早就按照有人所说的最上策办法，到了米加腊（Megara）或波奥提亚（Boeotia）了。
　　苏格拉底在这里表现了一种对不成熟的机械论哲学的自然反感，或许在某种程度上还表现了对于科学态度的误解和敌视。可以肯定，他使得哲学界不再去研究过去和现在，而去考虑未来--所以要创造世界的目的所在。不过，据亚里斯多德说，有两种科学成就完全可以归功于苏格拉底--一些普遍的定义和归纳推理。
　　他的学生柏拉图（公元前428－348年）是唯心主义的最伟大的代表。在他的身上，怀疑论和神秘主义结合在一起。柏拉图对于自然的看法是从人类需要和意向中先验地推导出来的。神是好的，球是最完美的形式，因此，宇宙必然是球体的。本原物质和延展的空间是同一的；四种元素并不是自然界的字母表上的字母，甚至不是自然界的单词的音节。为了标志时间，才有在圆圈中运行的天体，天体所以作圆运动是上帝使然。柏拉图显然受到了毕达哥拉斯学派关于形式和数的神秘主义理论的影响。他在把这个理论运用到天文学上去的时候，不及毕达哥拉斯派具有现代精神，但是他认为星星是自由地在空间中浮动的，靠它们的神性的灵魂而运动。把柏拉图的一些圆圈联合起来，就可以得到太阳绕地球运转的视轨道。这个天文学学说后来由希帕克和托勒密加以详细发挥。不过，据说柏拉图到了晚年又认识到，如果假定地球是运动的，就可以更简单地说明天文现象。
　　柏拉图的物理学和生物学带有拟人观的色彩，甚至带有伦理的色彩。爱奥尼亚派认为宇宙是进化而来的，柏拉图却以为宇宙是创造而来的。他的宇宙是一个有形体，有灵魂、有理性的活着的有机体。在《蒂迈欧篇》（Timaeus）中，他根据宇宙和人，即大宇宙和小宇宙的异想天开的类比，从这个学说中，推演出一种关于宇宙的性质和结构的见解来，甚至推演出一种关于人体生理的见解来。大宇宙和小宇宙相似的说法也为阿尔克莽所持有，一直流行到中世纪末。
　　建立在这种思想基础上的柏拉图的科学，大半是荒唐的。他严厉地非难实验是渎神的，是下流的机械技术。另一方面，他却对数学这种演绎科学，给予高度评价。柏拉图亲自阐明了负数的观念，把线看做是从一点“流出”的--这就是牛顿和莱布尼茨（Leibniz）所发明的“流数法”的萌芽。在数学方面，他把或许是由观察而得、但却由理性加以净化的心理概念，拿来加以逻辑的分析，并展开其推论。这的确是一件值得哲学家去做的既有无限乐趣又十分辛苦的工作。
　　这些见解引导柏拉图把“理式”说加以发展。这种理论认为，只有“理式”或理念才具有充分的存在和实在，个别的东西是没有充分的存在和实在的。这个学说后来又被应用到分类问题上去。在自然界中，我们看到有无数集团多多少少是类似的；比方说，一方面有各种三角形，另一方面有动植物的“种”。希腊人和中古时代的人从来没有把问题的这两个方面区别开来，也从来没有认识到，要给自然界的种种活的对象分类，有种种困难。他们认为“类”是互相截然分开的，象用来给它们命名的词一样，因此，他们就着手去先验地研究组成类的各个个体的类似点。
　　为了解释这种类似性，柏拉图以为有一个原型，各个个体都同这个原型有几分符合或接近。柏拉图发现，当心灵开始制订定义并且用适用于任何具体情况的一般性术语来就这些定义进行推论的时候，定义和推理都是同这些假设的类型联系着的。自然界的一切对象都处在经常变化的状态；只有类型是实在的，和保持一成不变的。由此，柏拉图就形成了他特有的那种唯心主义，后世称之为唯实论。这个学说认为，这些理念具有实在的存在，事实上是唯一的实在。个体，不论是死的物质也好，活的东西也好，都只不过是影子。在心灵把握住它们的本质，从而发现类或共相以前，它们之中是没有实在的。只有理念或共相才是理性分析的真正的和适合的主题。
　　雅典学园的柏拉图的学校一直维持了九个世纪之久--直到公元529年，罗马查士丁尼大帝（Emperor Justinian）才把它封闭了。
　　亚里斯多德
　　亚里斯多德于公元前384年生于卡尔息底斯（Chalcidice）的斯塔吉拉（Stagira），公元前322年死于欧比亚（Eubcea）。他是马其顿的国王腓力浦待医的儿子，自己也做过亚历山大大帝的师傅。他师事柏拉图，学习多年之后，自己创立一个新的哲学学派，后世称为逍遥学派（the Peripatetic）。因为当时，先生和学生习惯于在雅典吕克昂（Lyceum）的花园里散步。
　　亚里斯多德是古代知识的集大成者。在现代欧洲的学术上的文艺复兴以前，虽然也有一些人在促进我们对自然界的特殊部分的认识方面取得可观的成绩，但是，在他死后的数百年间从来没有一个人象他那样对知识有过那样系统的考察和全面的把握，所以，他在科学史上占有很高的地位。中世纪早期知识界的任务之一就是从一些不完善不完备的撮要中尽量吸收他的研究成果；在西方出版亚里斯多德著作全集以后，中古时代后期的著作家们就尽其全力去重新发现他的原意。亚里斯多德的著作是古代世界学术的百科全书，而除物理学和天文学外，他在他所接触到的各种学术方面，大概也真正有所改进。此外，他还是归纳法的创立人之一，还是主张进行有组织的研究的第一人。不过，他所以享有盛名的原因，仍在于他在科学方面和知识分类方面的劳绩。
　　在留传下来的他的许多著作中，《物理学》（Physical Dis－course）讨论了自然哲学，存在的原理，物质与形式，运动，时间和空间，外重天的永远在运动的球体以及为了使这个外重天运动不已而必须有的不动的原动者（the Unmoved Mover）。亚里斯多德认为要使一个物体运动不已，需要有一个不断起作用的原因，而柏拉图却似乎认为只有使物体离开一条直线的道路，才需要有一个原因。亚望斯多德在《论天》（On theHeavens）一书中就逐渐从外重天上降下来，开始讨论物质和可毁灭的东西，并进而讨论了发生和毁灭。在这个发生和毁灭的过程中，相互对立的原则冷和热，温和燥两两相互作用，而产生了火、气、土、水四种元素。除这些地上元素外，他又添上了以太。以太作圆运动，并且组成了完美而不朽的天体。
　　（气象学》（Meteoroorgics）讨论了天和地之间的区域，即行星、彗星和流星的地带；其中还有一些关于视觉、色彩视觉和灯的原始学说。第四册里叙述了一些原始的化学观念。这大概不是出自亚里斯多德的手笔，而是出自他的继承人斯特拉敦（Straton）的手笔。有两种发散物囚禁在地球内部：一种是蒸气状的或温的，金属就是由此生成的；一种是烟状的或干的，不能融化的岩石和矿物就是由此生成的。他对凝固和溶解，发生和腐化以及混合物的特性，都提出了一些见解。在我们看来，亚里斯多德的气象学远不如他的生物学著作那样令人满意，然而这部著作在中世纪后期却有很大的影响。
　　在精确知识方面，亚里斯多德所取得的最大进步或许应该首推他在生物学方面的贡献。他给生命所下的定义是：“能够自我营养并独立地生长和衰败的力量。”他把动物学分成三部分：（1）关于动物的记录，这一部分讨论的是动物生命的一般现象，因而也就是自然史；（2）论动物的各部分，这一部分讨论的是器官及其机能，因而也就是解剖学和普通生理学；（3）论动物的生殖，这一部分讨论的是生殖和胚胎学。他提到五百种左右不同的动物，有一些叙述得精确而详细，说明他亲自观察过；另有五十种是根据从解剖得来的知识加以叙述的，并附有插图。在叙述其他动物时，他所依靠的是渔人、猎人、牧人和游历家。
　　自然，这一大堆资料，价值是不等的，但是亚里斯多德记载的事实也有许多是到近几百年来才重新发现的。他认识到鲸鱼是胎生的；他把软骨鱼和有骨鱼区别开来；他描写了鸡胎的发展，注意到心脏的形成，并观察了心脏在蛋壳中的跳动。
　　在普通胚胎学方面，他的见解也标志着一个重大进步。早先的见解（可能是从埃及得来的）认为父亲才是唯一真正的亲体，母亲只不过供给胎儿一个处所和营养而已。这种信念流传甚广，并且成为古代和现代世界的父系风俗的主要根据。亚里斯多德认识母体对生殖也有贡献，并且认为母亲供给了活跃的男性因素形成所必需的物质。他把胚胎看做是一个自动的机制，一经推动，就自动进行。
　　在动物分类问题上，较早的对分原则把动物划分成互成对比的两类，如陆上动物和水居动物，有翅动物和无翅动物等等。亚里斯多德反对这个原则。他注意到，按照这个原则分类，就会把具有很近的亲属关系的动物分开，如把有翅蚁分入一类，把无翅蚁分入另一类。他认识到，有必要采用尽可能多的足资区别的特性。靠了这个方法，他制成一个分类表，比以往任何分类表都更接近于现代的分类系统。
　　在生理学方面，他的结论和学说常常是错误的。但是，就是在这一方面，他似乎也实行过活体解剖，因此，一般来说，他的方法仍然是前进了一大步。例如，在描写了以前的博物学家关于呼吸的意见之后，他指出：“这些作者所以不能对事实给予很好的说明，主要原因在于他们不熟悉内部器官，他们不承认自然界的任何行为都有一个最后因。如果他们追问一下呼吸在动物身上存在的目的何在，同时联系器官即鳃和肺来考虑这个问题，他们本来可以更快地发现其原因。”在这里，他坚持在对器官功能形成见解之前首先要观察解剖构造，这是正确的，不过，他坚持要追问最后因，那就太危险了。他随后就综述了许多动物的构造，描写了它们的肺或鳃的作用。在提出结论时，他当然没有多少化学知识可以依靠，因为当时除空气外，还不知道其他气体存在，而除了对空气加热和冷却外，也想不出空气还会有什么变化。亚里斯多德说，呼吸的目的是要使空气和血液接触，以冷却血液。这个说法在我们看来显然是错误的，但也许是当时所能提出的最好学说。另一方面，看起来值得奇怪的是，阿尔克莽和希波克拉底已经认识到大脑是智慧的所在地，而亚里斯多德还要回到心是智慧总府的旧说。在他看来，大脑只不过是冷却器官而已。此外，他不承认植物有雌雄之别，这也使得这个事实经过很长时间才被人重新发现和最后承认。
　　在现代意义的物理学方面和天文学方面，亚里斯多德不象在生物学方面那样成功。亚里斯多德所以在生物学方面成功，是因为生物学直到近年来为止，一直主要是一门观察科学。亚里斯多德抨击原子哲学，十分奏效。但这只说明有些物理学说不堪一击。因为这些学说虽然本身是健全的，但并没有建立在实验事实的广泛而详细的基础上。他所以完全拒绝原子说，是因为原子说的推论同他对自然界的其他看法不相符合。而且尽管并没有什么肯定的事实可以证实他的见解，他也竟然能使他的见解得到普遍的公认。
　　关于亚里斯多德的批判方法，我们可以举他对落体问题的论点为例。这个例子很能说明问题。德谟克利特认为，在真空中，重的原子会比轻的原子降落得快些。亚里斯多德却认为在真空中，物体降落时必定一样快，但是他又认为，这样一个结论是不可想象的，因此决不可能有真空。
　　除了不承认有空无所有的空间外，他还拒绝了原子说的一切有关的概念。他认为，如果一切物体都是由同一终极物质组成的话，它们按照本性就全都是重的，同时也就没有什么东西本身是轻的或者有自发上升的倾向了。一大堆气或火会比一小堆土或水重，因而土或水也就不可能在气或火中下沉。可是事实上，人们都知道，土或水在气或火中是要下沉的。
　　亚里斯多德所以发生错误，是因为和阿基米得以前的其他哲学家一样，他缺乏今天所谓的密度或比重观念；他没有能看出，决定物体的升降的是它的单位体积的重量和它周围的媒介的重量的比例。他追随柏拉图的学说，把运动归因于引导一切东西自寻其天然归宿的内在本能。这一认为物体本身按其本质而有较重之分的理论，和亚里斯多德哲学的其他部分一起为中世纪晚期的经院派和神学家所接受。这样，他的阴魂就阻碍了知识的进步，直到公元1590年前后，史特芬（Stevinus）才实际进行实验，证明除了空气阻力所造成的差异不计外，重的物体和轻的物体是按同一速度降落的。这样，在伽利略得知并重新进行这一实验后，才摧毁了亚里斯多德关于轻重是本质特性的看法。
　　亚里斯多德虽然承认地球是球体，但仍然坚持地球中心说，认为地球是宇宙的中心。他的权威在阻止天文学家接受阿利斯塔克提出的太阳中心说方面，起了很大作用。直到一千七百年以后的哥白尼时代，局面才为之一变。
　　亚里斯多德由于唾弃原子说，也就回到了毕达哥拉斯派所创始的见解：物质的本质可以在四种不同而相反的本原的基本性质--即热和冷，湿和燥--中找到。这四种性质两两结合，而形成四种元素，即土、水、气、火。土、水、气、火又按不同的比例组成不同种类的物质。如水是湿和冷的组合，火是热和燥的组合，等等。后世的作家把这一学说和希波克拉底的理论混合起来。这个理论认为，人体为四种体液所组成，即血液、粘液、主愁的黑胆和主怒的黄胆。据说，这四种体液的结合就决定了身体的构造，如果某种体液过多，就可以分别造成多血质、粘液质、忧郁质和胆汁质四种气质。这些作家们以为，血液与火有关，粘液与水有关，黄胆与气有关，黑胆与土有关。
　　在我们看来，这一切都是想入非非的无稽之谈。但是，要了解古代的思想和中古时代的思想，还有要了解我们今天的语言中仍然使用的某些词的来源之一，这些却都是必不可少的。四种元素的学说一直存在到十七世纪，而今天我们在形容朋友的脾气时，还要使用四种体液说的术语。
　　除了关于各门科学的著作外，亚里斯多德在许多哲学问题上也有不少著作。这些著作合起来对当代和后世都有很深刻的影响。他从他在哲学方面的老师柏拉图那里，接受了许多形而上学的观念。其中有些观念，他按照他的更丰富的自然知识，加以修改。柏拉图看不到实验科学的意义；他的兴趣局限在哲学方面。或许是由于这个缘故，柏拉图关于自然的整个学说，甚至还有他的门生亚里斯多德关于自然的学说，才不及老一辈的自然哲学家的结论符合我们今天所知道的真理。可是，在形而上学方面，柏拉图要比他们深入得多，而在科学细节问题上，亚里斯多德要比他们知识广。
　　希腊思想中比较富于形而上学性质的方面，同我们没有多大关系。可是，由于柏拉图的理念理论在中古时代的争论和文艺复兴以后现代科学的发展中十分重要，我们不能不再谈谈柏拉图的这一理论以及它在亚里斯多德手中发生的变异。
　　我们说过，柏拉图认为个体的东西或个体的存在--一块石头，一株植物或一个动物--不具有充分的实在。只有普遍的类（universal class）的“理式”，不管是石头的还是植物的，才是充分实在的。
　　亚里斯多德常常埋头于详细研究确定的个体动物或其他具体对象。因此，在亚里斯多德看来，这种彻底的唯心主义不是一个方便的心理态度，事实上，他也摆脱了它。但是，他的老师的影响仍然存在着，到晚年愈甚，虽然他始终没有回到柏拉图的极端观点上来。亚里斯多德一方面承认个体，即具体感官对象的实在性，另一方面也开始认识到共相或观念是第二性的实在。到晚年，亚里斯多德与柏拉图的“唯实论”的分歧就发展为所谓“唯名论”。按照这种“唯名论”，个体是唯一的实在，共相只不过是名称或心理概念。我们将在论述中古时代思想时，再来讨论整个这个问题。
　　不管从形而上学的观点来看，柏拉图的理念说包含多少真理，促成这种理论的心理态度却是不适于促进实验科学的事业的。看来，事情很清楚，在哲学仍然对科学起着支配性影响的时候，唯名论，不管是有意识的还是无意识的，都比较有利于科学方法的发展。不过，柏拉图对于“理式”的追求或许也可以看做是对于可见现象的原因的猜测。我们现在开始了解到，科学无法同终极的实在打交道；它只能就人的心灵所见的自然界绘成一幅图画。从某种意义上来说，我们的观念在那个理想的图画世界中是实在的，但是，所绘出的个体事物究竟是图画而不是实在。因此，这也许可以证明，一种现代形式的观念实在论也许比一种粗糙的唯名论更接近于真理。虽然这样，作为大多数实验的基础的只求便利的假设仍然假定个体事物是实在的，大多数科学家也都经常讲唯名论而不自知，正象茹尔丹先生经常讲散文而不自知一样。
　　如果我们研究一下希腊人的归纳程序，希腊人的归纳科学所特有的弱点就完全可以解释。亚里斯多德在讨论由特殊事例过渡到一般命题的理论时虽然讲得头头是道，可是在实践中，他却常常遭到悲惨的失败。他拿起少数已知的事实，就想马上得出最广泛的概括，自然要遭到失败。当时还没有足够的事实，也没有充分的科学背景，可以把这些事实嵌入。何况，亚里斯多德还认为这一归纳工作只不过是演绎科学的必要的预备步骤罢了。演绎科学运用逻辑推理，从归纳法所得出的前提演绎出它的推论，才是真正的科学。
　　亚里斯多德是形式上确凿无疑的形式逻辑及其三段论法的创立人。这是一个伟大的发现；在小人物，单靠这个发现，就已经可以名垂不朽了。亚里斯多德把他的发现运用到科学理论上来。作为例证，他选择了数学学科，尤其是几何学。因为几何学当时已经从泰勒斯想要对土地测量的经验规则给予合理说明的早期试验阶段，过渡到后来的具有比较完备的演绎形式的阶段。
　　但是，三段论法对于实验科学却是毫无用处的。因为实验科学所追求的主要目的是发现，而不是从公认的前提得出的形式证明。从元素不能再分割为更简单的物体的前提出发，在1890年未尝不可得出一个正确的已知元素表，但是到1920年，再运用这个前提就会把一切放射性元素排除在外。这样，前提既已改变，“元素”一词的意义也就改变了。但是，这个事实并不能使三段论法归于无用，也不能使现代物理学归于无效。
　　幸而现代的实验家并不在逻辑的形式规则上操心费神；不过，亚里斯多德的工作的威信在促使希腊和中古时代科学界去寻找绝对肯定的前提和过早运用演绎法方面，却起了很大作用。其结果，就把许多有不少错误的权威都说成是绝对没有错误的，并且用欺骗性的逻辑形式进行了很多错误的推论。正如席勒博士（D．Schiller）所说：
　　当时对整个科学理论都加以周密的解释，对整个逻辑都加以周密的构造，务求达到实证科学的理想，而这个实证科学却建立在一个错误的类比上，也就是把它拿来和证明的雄辩术相比。这个错误还下足以说明亚里斯多德死后近两千年间经验为什么遭到忽视，科学为什么不进步吗？
　　亚里斯多德死后，逍遥学派的领袖是他的门生德奥弗拉斯特（Theophrastus）。他生于公元前370年左右。他的主要成绩是在矿物学和植物学方面。他的植物学不论在分类方面和生理学方面都有贡献。有一些人认为随亚历山大远征的科学人员所搜集到的记录都为德奥弗拉斯特所利用。他对各种植物加以描写和分类，并且对植物的器官和功能有了一些认识。例如，他能把球根、块根和地下茎同真正的根分开，并且懂得了高等植物的有性生殖。这一知识由于亚里斯多德的蔑视，不久就失传了。直到安德利亚·舍萨平尼（Andrea Cesalpini）在文艺复兴时期重新肯定了德奥弗拉斯特的研究成果，情况才有所改变。
　　德奥弗拉斯特的继承人是斯特拉教。他是一个物理学家，自己虽然持有彻底的机械论哲学，却很想把亚里斯多德的观点和原子论者的观点加以调和。从这时起，吕克昂学派就渐渐不那么重要了，到公元前三世纪中叶，它的工作就结束了。
　　在柏拉图的时代和亚里斯多德的时代之间，大约在公元前367年左右，克尼多斯的欧多克索（Eudoxus of Cnidos）对天文学有卓越的贡献，虽然他的天体演化学说同主张地球在运动的毕达哥拉斯学派的见解比起来，是后退了一步。欧多克索认为，地球是万物的中心，太阳、月球和行星都在同心透明球体中绕地球而运转。这是企图说明这些物体的表面上不规则运动的第一次重大的尝试。欧多克索的学说引导希帕克和托勒密制订了更周密的体系。在哥白尼的时代以前，天文学家对他们的本轮和均轮说，一直是满意的。地球中心说现在已经没有人相信了，但是它对现象给予量的解释，在当年，的确比以往的见解大大前进了一步。一个错误的假说如果能成为进一步探讨的向导，在当时也许会比一个至今无法验证的比较正确的假说，更有用处些。
　　希腊化的文明
　　现代人研究古代时偏重于文艺，总是把主要注意力放在雅典的诗人和雕塑家产生名作的各时代。要说希腊的古典时代没有产生科学，那是不公允的。在欧几里得以前已经有几何学；希波克拉底的医学和亚里斯多德的动物学都是根据可靠的观察；但是，哲学观点是形而上学的，而不是科学的；就是德谟克利特的原子说也是思辨的哲学，而不是科学。
　　随着亚历山大大帝的出征，我们也就到了一个新的时代。他把已经在越过地中海向西传布的希腊文化，带到了东方，并且使巴比伦和埃及同欧洲的接触更加密切。而他的随行人员则搜集了大量有关地理学和自然史的事实。从此，从公元前323年亚历山大去世到公元前31年奥古斯都（Augustus）建立罗马帝国时为止历时三百年之久的希腊化过程，就开始了。在这三百年间，在本土已经越过鼎盛时期的希腊文化更散布到别的国度，支配了当时已知的世界。一种希腊语，n kolvn（共同的言语），“从马赛到印度，从里海到大爆布”，到处通行，而上流社会，从罗马到亚洲，也无不接受希腊的哲学和希腊的人生观。贸易变成国际性的了，思想自由也达到只有现代某些西方国家才达到的水平。
　　由于对地球有了更多认识，人们对自然界的事物更加富于好奇心了，也更富于科学态度了。我们马上就感觉到有一种比较熟悉的气氛--事实上，当时的情况就和我们的时代非常仿佛，只是机器很少，奴隶很多而已。方法有了改变。我们从全面的哲学学说和百科全书式的知识综述，过渡到了比较富于现代气息的专业化。确定的和有限度的问题和别的问题分离开来，单独加以研究，对自然的认识有了真正的进步。事实上，从雅典的综合哲学到阿基米得和早期的亚历山大里亚人的分析科学的变化，就同从中古时代晚期作家的经院哲学到伽利略和牛顿的近代科学的变化，十分相似。
　　在希腊化的学术中，希腊成份占有压倒优势，但也不缺乏其他的影响。在这个当儿，巴比伦的天文学在希拔的基德那（Kidenaof Sippar）的领导下也取得进展，这时已经通过希腊语语本传入，带来了异想天开的迦勒底人的占星术。哲学上最重要的发展是斯多噶派的学说。这一发展应归功于基齐昂的芝诺（Zeno of Ci－tium）。当时，他被看做是腓尼基人。
　　希腊化时期包括两个阶段：第一个阶段是政治、文学、哲学和科学方面的扩展和创造阶段；第二个阶段是创造冲动消耗殆尽，在物质和精神方面都表现了东方对西方的反动的阶段。“希腊-马其顿世界恰好处于这个反动潮流和罗马之间，到最后，罗马在摧毁了希腊化的国家制度之后，才终于被迫代替它成为希腊文化的旗手。”但是，希腊化的希腊时期在罗马内战中结束了，罗马帝国所建立的文化虽然属于希腊-罗马性质，终究也无力长期排斥亚洲的影响。
　　甚至在比较早的时期，即在亚历山大的时代之后不久，东方的思想就已经开始传布。星象崇拜在巴比伦开始得很早。他们以为天上的星宿和地上的人有对应关系，在固定轨道上运行的行星可以决定人们的行动，因为人是一个小宇宙，是大宇宙的对应体，人的灵魂只不过是星球内燃烧的火的一点火花。这样，就产生了巴比伦人的可怕的命运观。星宿，神和人全都受着命运的支配。
　　柏拉图已经听说过占星术，但是，占星术的实际知识，是在公元前280年左右由柏罗沙斯（Berosus）带到希腊的。在公元前二世纪科学开始衰退的时候，占星术就迅速流传开来，并且在波赛东尼奥（Posidonius）的影响下，开始了它的邪恶的生涯，直到哥白尼和牛顿的时代还没有结束。
　　为了逃避命运，人首先求助于上天，天上有不可胜数的天体，如彗星等，说明还有自由的余地。但是，巫术、祭仪宗教和基督教时代早期所谓的诺斯替教义指出的三条道路，似乎更有希望一些。
　　诺斯替教徒认为，神向某些特选的灵魂启示了了解宇宙的秘钥，人如果能重新找到这个秘钥，他的灵魂就能得到自由，因为知识高于命运。
　　巫术差不多是随时都有的，但是，在纪元前二世纪，一个新的巫术浪潮随着占星术由亚洲流入欧洲，使人们以为有了控制自然、天神和星宿的希望。当时的纸草纸中充满了符咒的单方。
　　祭仪宗教是建立在史前期的模仿和通神的仪式基础上的，大半想通过保护神在人身上的附体来得救。保护神有许多名目，而且是死而复生的。我们说过，这些宗教在希腊老早就有了，但是随着奥林匹斯神话的地方神在希腊化时代国际气氛中崩溃，这些宗教又遍布世界各地。从公元前二世纪起，人们的宗教意识就深化了，在基督教兴起以前，他们的需要大半是靠祭仪宗教来满足的。
　　占星术、巫术和宗教可以吸引所有的人，但是，哲学和科学却只能吸引少数的人。希腊此时代的最有特色的和最重要的哲学是斯多噶派的学说。芝诺在纪元前317年以后不久，就开始在雅典讲学，他的理论传布开来，竟成了罗马的主要哲学。斯多噶派在理论上把物理学看做逻辑和伦理学的基础，但是，它同物理科学却没有多少直接接触。它的神学是一种泛神论，它的真正的意义和它的真正的力量在于一种高尚的和严格的道德观。
　　从科学史上来看，伊壁鸠鲁的学说要更为重要一些，因为虽然它所关心的问题主要是哲学问题，而不是科学问题，它却建立在德谟克利特的原于论的基础上。这样，它就保存了原子说，直到后来卢克莱修把原子说体现在诗篇中为止。
　　伊壁鸠鲁于公元前342年生于塞莫斯，于公元前270年死于雅典。他领导了一次反抗柏拉图和亚里斯多德的唯心主义哲学的反动浪潮。这种反动浪潮要求信仰一种把心灵和肉体对立起来的二元论。在伊壁鸠鲁看来，凡是存在的都是有形体的，虽然有些东西，如原子，是太小了，以致感官不能直接觉察到。人的灵魂只不过是一股热气，死亡是一切的结束。神是存在的，但是神象人一样是自然界的产物，并不是自然界的创造者；他们生活在完美的幸福和恬静中，值得人们崇拜，但并不能抱着恐惧心情，也不能抱着希望去崇拜他们。他们
　　不关心人类。
　　因为他们醉卧在旨酒旁边，
　　只有雷电在下面山谷中轰传。
　　他们的琼楼，神光四射，
　　周围有白云盘旋。
　　实在的唯一试金石是感觉；观念只不过是重复的感觉所引起的比较微弱的形象而已，这些形象储蓄在记忆中，并为名称所唤出。自然界的不那么明显的现象应该根据同类似现象的类比来解释。象在德谟克利特的方案中一样，自然界是由原子和虚空组成的。我们的世界只不过是原子在无限的空间和无尽的时间中偶然的结合所造成的许许多多世界之一。
　　人类既无须服从反复无常的神的暴政，也无须服从巴比伦人和有些希腊哲学家所想象的冷酷无情的盲目的命运之神的摆布；人觉得自己多自由，他就多自由。人象神一样可以从外界的烦恼中引身而退，在心的宁静目在中追求严肃的快乐。谨慎的智慧胜过哲学。伊壁鸠鲁就这样把原子说和一种原始的感觉论当做基础，建立了一个即令是肤浅的，也是快活的乐观主义的学说。他的物理学是为他的伦理学服务的。
　　演绎的几何学
　　亚里斯多德所以认为演绎推理的价值高于归纳推理，是因为希腊精神的最成功的产物就是几何学这门演绎科学。几何学历史的详情不在本书范围之内，但是，在任何科学史中，它都必须占有一席之地，即令我们认为它不过是自然科学运用得最自如的工具之一。
　　几何学（Geometry）顾名思义是从土地测量的实际需要中产生的。这一需要在埃及最大，也得到最充分的满足。因为在埃及，尼罗河定期淹没土地的界碑。相传，最早的爱奥尼亚哲学家米利都的泰勒斯在到埃及游历回来以后，就想到可以根据土地测量的经验规则，建立一门关于空间和形式的理想科学。第二大步似乎是由毕达哥拉斯及其门生迈出的。他们不但证明了一些新定理，而且还按照某种逻辑顺利把已知的定理排列起来。
　　公元前320年左右，罗德斯的欧德谟（Eudemus of Rhodes）写了一部几何学史。这部著作的残篇仍然存在，从这一残篇中我们可以看出几何学命题是怎样逐渐增添起来的。公元前300年左右，亚历山大里亚的欧几里得把已有的知识搜集起来，加以发展和系统化。他从少数被认为是空间的不证自明的特性的公理出发，按照逻辑原理，推演出一系列奇妙的命题。他的办法直到不久以前还是公认的唯一方法。
　　我们现在可以从两个方面来看待几何学。第一，我们可以把它看做是一门观察和实验科学中的演绎步骤。从埃及土地测量的经验事实中，得到了某些公理和假设。它们好象是不证自明的，但是，事实上，它们是关于空间的性质的假说，是根据所观察到的现象，通过想象归纳的过程得到的。数理几何学就从这些假说中，按照逻辑推理，推演出无数的结论，如欧几里得的书和几何天文学中所载的就是。直到前不久为止，人们发现所有这些推论都是同对自然的观察和实验相符合的。接受了欧几里得空间的牛顿及其追随者的数理天文学，直到亚当斯（Adams）和列维烈（Leverrier）的时代为止，都高度精确地证实了这些假说。我们说过，从这个观点来看，几何学只不过是一门实验科学的演绎部分而已。
　　但是，我们还可以从另一角度去看它。普通观察给人的暗示是有某种空间。心灵接受了这种暗示，给一种理想的空间下了定义。这种理想的空间其实完全是所观察到的空间在人们心目中的样子。后来，心灵又给别的种类的空间下了定义--非欧几里得空间，这种空间或许是无法用物理学术语加以描写的。心灵既然得到了自己的定义，现在就可以自由地来展开这些定义的逻辑推论了，无需顾及什么符合自然，什么不符合自然。如果我们给空间下的定义说空间有三维，我们就得到一套推论。如果我们假定空间，或者同空间相符合的东西，有n维，我们就得到别的推论。这是一场有趣的智力游戏，但是它必然同自然没有直接关系，也必然同实验科学没有直接关系，虽然在这场游戏中学到的方法以后或许会有用处。
　　这两种观点在本质上都是现代的。希腊的数学家和哲学家却盲目地接受了一种简单的直觉观念，把几何学的公理看做不证自明的事实。不过，不管我们怎样看待它的哲学意义，演绎几何学毕竟特别适合于希腊气质，同希腊思想的某些别的产物不同，它标志着知识的进步方面的一个永久性的一步。这一步是永远不必回头再走了。事实上，在人类智慧的胜利中，我们很可以认为希腊几何学和近代实验科学占有同等最高的地位。
　　阿基米得和力学的起源
　　力学和流体静力学的起源应该到实用技术中去寻找，而不应到早期希腊哲学家的著作中去寻找，但是当观察同在几何学中学到的演绎方法结合起来的时候，这两门科学就有了坚实的基础。把这两门科学放在坚实基础上的第一人是叙拉古的阿基米得（Archimedes of Syracuse，公元前287－212年）。他的工作比任何别的希腊人的工作都更具有把数学和实验研究结合起来的真正现代精神。在结合的时候，只解决一定的有限的问题，提出假说只是为了求得它们的逻辑推论，这种推论最初是用演绎方法求得的，然后又用观察或实验方法加以检验。
　　我们说过，亚里斯多德还没有物体的相对密度的观念。首先明确地阐明这个观念的是阿基米得。此外，他还发现了所谓阿基米得原理：一个物体浮于液体中的时候，其重量等于所排开的液体的重量；一物沉于液体中时，其所失的重量也与所排开的液体重量相等。据说，希罗王（King Hiero）把黄金交给工匠制造王冠。王冠制成后，希罗王疑心王冠里掺了白银，就叫阿基米得加以检验。在思考这个问题的期间，阿基米得在沐浴的时候注意到，他所排出的水在容积上和他的身体相等，因而马上明白，合金比较轻。纯金比较重，同重的合金会比同重的黄金排开较多的水。这样，阿基米得就靠了一时的灵感，提出了阿基米得原理，但是，他后来又运用数学方法，从他对于液体的基本观念中，把这个原理推演出来。这个基本观念就是，液体是一种在任何剪力--哪怕是最小的剪力--面前都要退让的物质，所谓剪力就是使物质的一层与另一层错落滑动的力量。
　　阿基米得还研究了杠杆的理论原理。杠杆的实际应用一定是太古时代的事情了，在阿基米得的时代以前两千年，亚述和埃及的雕塑中已经有这方面的例证。今天，我们把杠杆定律看做是一件要由实验决定的问题，而且还从这个定律中推出更为复杂的结果来。阿基米得却是凭着希腊人对于抽象推理的热爱，从他所谓的不证自明的公理或用简单实验可以证明的命题中得出杠杆定律的。这两个公理和命题就是：（1）同重的物体放在和支点距离相等的地方，就保持平衡；（2）同重的物体放在和支点距离不等的地方，就不相平衡，其离支点较远的一端必定下坠。这些公理就其涵义来说，已经包含有杠杆原则，或与杠杆原理是一回事的重心原理。但是，把杠杆定律和当时人认为比较简单的道理统一起来，却是前进了一步。事实上，这就是最科学的解释的典型。因为科学解释按其本质来说，一般也就是用我们的心灵比较熟悉的现象来说明新的现象。
　　阿基米得的主要兴趣是在纯几何学方面。他自己认为，他发现圆柱体容积和它的内接球体的容积的比例，是他平生最大的成就。他用内接和外切多边形的方法来测量圆周，逐渐增加多边形的边数，使其逐渐与圆周相接近。他用这个渐近的方法证明，周长与直径之比大于310/71，而小于31/7。他的许多著名的机械发明--复滑车，水力螺旋，火镜--在他看来不过是几何学家的玩意罢了。
　　阿基米得不仅仅是一个编纂者。他的著作差不多都是叙述他的发现的。他的观点具有现代精神。有一件事足以说明这一点。文艺复兴时代的最伟大的人物达·芬奇搜求阿基米得的著作抄本，比搜求任何别的希腊哲学家的著作抄本都更要热切。事实上，他的著作也险而失传。有一个时候，表面上看来，只有一部手稿保存下来，大概是九世纪或十世纪的抄本。可是，这个抄本老早就不见踪影了。幸而还有三个抄本没有遗失。现今流传的印刷本就是根据这些抄本排印的。
　　阿基米得是古代世界的第一位也是最伟大的近代型物理学家。他所发明的作战机械把罗马人阻于叙拉古城外达三年之久，公元前212年城破后，他被一个士兵杀死。到公元前75年，他的坟墓才被当时担任西西里的财政官的西塞罗（Cicero）发现，并加以虔诚的修缮。
　　阿利斯塔克和希帕克
　　公元前四世纪时，地理发现就已经有了很大进展。汉诺（Hanno）越过赫拉克列斯柱（Pillarsof Hercules），航行到非洲西岸；毕特阿斯（Pytheas）绕过不列颠，驶向北冰洋，并且了解到月相与潮汐的关系；亚历山大则向印度进兵。当时已经知道地球是一个球体，对它的真正的大小已经开始有了一些了解。这种知识的增进，对于菲洛劳斯关于对地星和中央火的说法是不利的，毕达哥拉斯派天文学中的这些部分从此就不为人们所相信了。不过，毕达哥拉斯派的最后一人埃克番达斯（Bcphantus），却由于认识到昼夜的长短随纬度而不同，而形成了一个更简单的观念：地球在空间的中央绕着自己的轴而目转。公元前350年左右，旁托斯的赫拉克利德（Heraclides of Pontus）也宣扬过这个说法。他认为太阳和大行星绕着地球旋转，金星和水星则在太阳运转的时候绕着太阳运行。
　　塞莫斯的阿利斯塔克（Aristarchus of Samos，公元前310-230年左右）更大胆地前进了一步。他是阿基米得的同代人，但较为年长。他在流传下来的《太阳和月球的大小与距离》（On theSizes and Distances of the Sun and Moon）一书中，非常巧妙地把一些几何学原理运用到这个问题上来。他首先考虑了月食时可以看到的现象，其次又考虑了月半圆时可以看到的现象，然后得出结论说：太阳直径与地球直径之比一定大于19：3，小于43：6，即约为7：1。这个数字当然太小，但是，他的研究原则是不错的，而且他能认识到太阳比地球大，这本身已经是一个惊人的成就了。
　　据阿基米得说，阿利斯塔克还提出一个假说，认为“恒星与太阳是不动的，地球沿着一个圆周的周边绕太阳运动，太阳则在轨道的中心”。普卢塔克也提到过阿利斯塔克的这个学说。为了解释恒星在地球运动的时候表面上不动，他正确地指出，这是由于恒星的距离同地球的轨道直径比起来极其巨大的缘故。
　　这样一种认为太阳是宇宙中心的看法当时远远走在时代前面，因而得不到一般人的承认。据普卢塔克说，公元前二世纪时，巴比伦人塞鲁克斯（Seleucus）也满怀信心地持有这个信念，力求找到新的证明，极力为它辩护。但是，其余的人，连哲学家也在内，却仍然认为地球是宇宙的中心，不管他们把地球看做一个浮动的球体，天体都绕着它运行也好，还是把地球看做一个固定不动的无底的固体，象我们的感官所感到的那样也好。
　　阿利斯塔克的见解虽然富于革命性，但是，普通常识的压力和权威的份量是太大了。我们说过，公元前370-360年间，克尼多斯的欧多克索为了解释太阳、月球和行星的视运动，提出一个假说，宣称太阳、月球和行星都在一些以地球为中心的同心透明球体中运行。这个说法后来成为后世的天文学家，对地球中心说加以发挥的基础。公元前130年左右，希帕克把这个学说加以发展，制成一个体系。这个体系在公元127-151年间经亚历山大里亚的托勒密加以阐释后，就独霸天文学界，直到十六世纪为止。
　　希帕克生于比塞尼亚（Bithynia）的尼卡伊亚（Nicaea），公元前160－127年间先后在罗德斯和亚历山大里亚工作。他的著作只有残篇传世，但是，他的工作得到了托勒密的充分介绍。他利用了较取的希腊和巴比伦的记录；他发明了许多天文学仪器，并且利用这些仪器进行很多精确的观察。他是按照巴比伦的方式把天文仪器上的圆周分为三百六十度的第一个希腊人。通常人们认为发现岁差的就是他，虽然施纳贝尔（Schnabel）认为首先发现岁差的是巴比伦人基德那（Kidenas）。可以肯定，希帕克是知道基德洲的研究成果的。希帕克估计的岁差是每年36秒，而实际的数值是50秒左右。根据他的计算，月球到地球的距离是地球直径的33[2/3]倍，月球的直径是地球直径的1/3，实际的数值分别为30．2和0．27。他发明了平面三角和球面三角，并且指出怎样去测量地球上各点的经纬度，从而确定它们的位置。
　　希帕克的天体演化学说在主要的基本假定方面都是错误的，因而在细节方面就十分复杂，但是，它在说明事实方面却十分成功。希帕克先假设地球是中心，然后说明，只要假定日、月、行星等每一个天体都在一个轨道，即本轮上运动，而这一轨道又在一个大得多的圆轨道，即均轮上，围绕着地球运行，就可以解释日、月、行星的视运动。根据直接的观察，可以确定这些均轮和本轮的位置和大小。然后，他又制出一些数字表，根据这些数字表就可以预测未来任何时候的日、月、行星的位置，并且可以相当准确地预测日食和月食。
　　从亚里斯多德的时代起，到伽利略发现惯性原理为止，天文学家面临的巨大困难是不知道该怎样解释天体的不断的运动。按照取代了柏拉图的看法的亚里斯多德的看法，不断的运动需要有一个不断的原动者；因此，亚里斯多德就假定有一个不动的原动者，具有更机械的头脑的人就觉得需要假定天空中有一些透明的球体载着天体在其均轮和本轮上运行。
　　按照现代的知识来看，我们很容易看不起这样的天文学，但是，事实仍然是，这个学说虽然复杂，它却能在好几百年中顺利地解释天文现象，并且指导从托勒密到第谷·布拉埃（Tycho Brahe）等许多有资格的天文学家的工作。这个学说的主要发展必须归功于希帕克。不幸的是，赖着希帕克的大名维持的地球中心说容易助长占星术的愚蠢迷信。只要地球是中心，太阳和星星分别绕着它运行，这些信念就是不可避免的。
　　相传，亚历山大湾内法罗斯岛上的灯塔中有一块玻璃，观看的人通过这块玻璃，就可以看见通常的视野以外的船只。康福德（Cornford）认为，如果真有这回事，如果真有某一位希腊哲学家放弃他对机械技术的偏见，制出一部望远镜的话，本来可以证明阿利斯塔克的正确见解，而科学史的面貌也就不一样了。
　　亚历山大里亚学派
　　到公元前四世纪末或三世纪初，世界的学术中心已经从雅典转移到亚历山大里亚。这个城市是亚历山大大帝在公元前332年建立的。他的一位将军托勒密（和天文学家托勒密不是一个人）在那里建立了一个希腊王朝，一直到公元前30年克里奥巴特拉（Cleopatra）死后才结束。在托勒密一世在位期间，即公元前323-285年，使亚历山大里亚学派光芒四射的人物中间，有几何学家欧几里得和解剖学家兼物理学家赫罗菲拉斯（Herophilus）。
　　在亚历山大里亚的希腊文明中，象在其他希腊化的土地上一样，出现了一种更富于现代气派的新精神。亚历山大里亚的人没有去建立雅典哲学家有出色表现的完备的学术体系，而是追随塞莫斯的阿利斯塔克和叙拉古的阿基米得的榜样，对有限度的和特殊的问题进行研究，因而在科学上也取得更加肯定的进步。
　　公元前三世纪中叶左右，亚历山大里亚建立了著名的博物馆（Museum，这个词的本意是献给文艺女神缪斯（Muses）的殿宇。博物馆里设立了四个部门--文学部、数学部、天文学部和医学部。这四个部门不但是学校，而且是研究所，它们需要的图书完全由古代世界最大的图书馆供给。图书馆中藏书四十万册。图书馆的一部分在公元390年左右，为基督教主教德奥菲罗斯（Theophiius）所毁，其余的部分在公元640年穆斯林侵入后，为伊斯兰教徒所毁，究竟是出于有意还是无意，就不得而知了。但是，有好几百年的时间，亚历山大里亚图书馆是世界上的奇迹之一。它的毁灭是历史上最大的文化浩劫之一。
　　在演绎几何学的题目下，我们已经讨论过欧几里得的工作。他把古来几何学家的著作加以系统化，并加入许多他自己的新的定理。他还对光学进行了研究，认识到光走直线，并且发现了反射定律。
　　医学方面的亚历山大里亚学派主要是靠了两个人的工作建立起来的。这两个人就是赫罗菲拉斯和埃拉西斯特拉塔（Erasistra－tus）。前者生于卡尔舍顿（Chalcedon），在托勒密一世时代活跃于亚历山大里亚。他是最早的有名的人体解剖学家，又是希波克拉底时代以来的最伟大的医生。他的医学是经验性的，差不多没有任何理论成见。他对大脑、神经、眼、肝和其他内脏器官，以及动脉和静脉，都作了很好的描写；他认为智慧之府是大脑，而不象亚里斯多德所主张的那样是心脏。
　　埃拉西斯特拉塔是赫罗菲拉斯的同代人，但较为年轻。他进行过人体解剖，并利用动物进行实验。他对生理学有浓厚的兴趣，也是把它当作独立学科的第一人。他对大脑、神经和循环系统方面的知识有所贡献，并且认为人体和大脑里都有特殊的管道来输送血液和元气（xvEvua ＆oTlkov）。他以为这元气便是空气。埃拉西斯特拉塔从伊壁鸠鲁接受了原子说的信条，反对医学上的神秘主义，虽然他也相信自然界作为一种外在力量发挥作用，按照它要达到的目的而构造人体。赫罗菲拉斯、埃拉西斯特拉塔和第三位解剖学家欧德谟使得他们那个世纪在医学史上成为一个值得注意的时代。
　　公元前三世纪末叶，出现了另一批伟大的人物。他们都是阿基米得的同代人，但都比较年轻。他们中间有埃拉托色尼（Erato－sthenes）。他于公元前273年左右生在希林尼（Cyrene），公元前192年死于亚历山大里亚。他是博物馆的图书管理员，也是第一个伟大的自然地理学家。他认为地球是回转椭圆体的，并且估算了差不多处于同一子午线的两个地方，希恩（Syene）和麦罗（Meroe）的纬度和距离，从而算出地球的大小。他的计算结果是252，000“斯达第”（Stade），约等于24，000英里。他又算出太阳的距离是9，200万英里。这两个数字都同现代的估计数字24，800英里和9，300万英里惊人的近似。埃拉托色尼因为印度洋和大西洋的潮汐相似，而力持两洋相通之说，并且认为欧、亚、非三洲是一个岛屿，因此可以从西班牙出发绕过非洲南端航行到印度。推断大西洋被一块自北而南的陆地所隔开，因而启发辛尼加（Seneca）预言可以发现一个新大陆的，大概就是他。波赛东尼奥（Posidonius）后来反对这个看法，并且过低估计了地球的大小，说人向西航行70，000“斯特德”就可以到达印度。哥伦布的信心就是由此而来。
　　公元前二世纪后半叶，数学在亚历山大里亚有显著的进步。这是丕嘉的阿波洛尼乌斯（Apollonius of Perga）的功绩。他把欧几里得及其前人关于圆锥剖面的知识搜集起来，并用自己的工作大大推进了这门学科。阿波洛尼乌斯指出，所有的圆锥曲线都可以看做是一个圆锥的剖面；他还创立了抛物线、椭圆、双曲线等名称。他把双曲线的两段看做一条曲线，这样就说明了三种剖面的相似之处。他利用锥线法来解普遍的二次方程式，并且测定了任何圆锥曲线的渐屈线。他纯粹是从几何学角度来讨论整个这个学科的。
　　在公元前二世纪的亚历山大里亚，我们又遇到了希帕克。他在天文学方面的伟大成绩，我们已经叙述过了。到这时，亚历山大里亚已经失去垄断希腊学术的最高地位，而与罗马和帕加马（Pergamos）共分荣誉。在公元前第一世纪到公元三世纪之间某一不能肯定的时期内，有希罗（Hero）其人出现。他是一位数学家、物理学和发明家。他找到了一次方程和二次方程的代数解法，并且制订了许多测量面积和体积的公式。他指出，光的反射线的路径是最短的路径。但是，他所以为后人所纪念，主要是因为他的机械发明，如虹吸器，测温器，空气抽压机和最早的蒸汽机。这种蒸汽机利用管口喷出的蒸汽的反撞力，使带有喷气管的臂在一个轴上旋转，可以说是喷气式飞机的前身。
　　希腊-罗马时代晚期的亚历山大里亚科学扬名于世的主要人物是天文学家托勒密（Claudius Ptolemy）。这人不可与同名的埃及国王相混。公元127年到151年间，他在亚历山大里亚接徒，并且进行了一些观察。他的主要著作《天文大全》（uEyaYnovytaElsTns aoTpovouias），后来采用阿拉伯语的简称，称为《至大论》（Almagest），是天文学的百科全书。它是根据希帕克的研究成果并加以发挥写成的，在哥白尼和刻卜勒的时代以前，一直是标准的论著。这部著作论述更为详尽，并观察到不少新现象，如月球运行中的二均差，但对希帕克制订的理论并没有作重大改变，书中所描写的新仪器似乎也只有墙壁象限仅。托勒密，象他的老师一样，改进并发展了三角学，一意要把他的工作建立在“算术和几何学的无可争论的方法”之上。他重述了一条原则：在解释现象的时候，采用一种能够把各种事实统一起来的最简单的假说，乃是一条正路。这个原则到后来却成为用来反驳托勒密加以总结的地球中心说的主要武器。
　　托勒密不但是天文学家，而且还是地理学家。他在地理学方面的影响直到十五、六世纪有了许多海上发现以后，才渐渐消除。在托勒密之前不久还有一位地理学家，名叫泰尔的马利纳斯（Marinus of Tyre）。他的著作没有单独传险。所以很难断定有多少成绩属于托勒密，有多少成绩属于马利纳斯。托勒密坚决认为，在测量和绘制地图时，必须先对经纬度进行正确观察，然后才能取得圆满的成果。这样，无疑就把地理学置于稳固的基础之上。但是，在实行这个计划时，他自己所掌握的材料却极不充分，因为当时还没有什么方法可以精确地测量经度。尽管这样，托勒密的地图仍然是有趣的。它们把商人和探险家带回的资料综合起来，绘出了一个从马来半岛沿海和中国海岸直到直布罗陀海峡和幸运群岛，从不列颠、斯堪的纳维亚和俄罗斯草原直到尼罗河发源处某一不明的湖泊地带的世界。他的一般处理方法是一个天文学家的处理方法，而不是一个地理学家的处理方法，因为他并没有记载气候、出产，甚至没有记载今天的自然地理所包括的许多东西；他也没有更多利用当时从军人的“行军记录”中一定可以得到的关于罗马帝国各地的描写和记载。
　　有一本讲光学的书据说也是出自托勒密的手笔。这部著作只有一个在十二世纪从阿拉伯语译过来的拉丁语译本，究竟是不是他的著作，很难断定。书中载有关于折射--包括大气折射在内--的研究材料。萨尔顿认为这是“古代最惊人的实验研究”。作者发现，在光线从一种媒质进入另一种媒质中的时候，入射角和折射角成正比。这种比例在角度不大时，是近似正确的。
　　尽管在真正的科学上成绩斐然，令人奇怪的是，托勒密似乎还写了一部讨论占星术的书。但是，大致就在那个时候，古典的神已经从奥林匹斯山移到天上，木星、土星、火星、水星、金星等行星仍然在主宰着人类的命运。自然占星家（即天文学家）观察天象并制成天文记录，负责判断的占星家则根据对星宿的研究，按命宫图推出神对人事的指导。托勒密的占星术大概同他在中古时代的欧洲的长期影响很有关系，事实上，在一个非科学的时代，除了通过试验方法外，要断定星宿对人类历史没有影响，是不可能的。
　　炼金术的起源
　　在希腊化的亚历山大里亚的实用活动和学术活动中，我们可以找到炼金术的起源。最早的希腊炼金术士大概出现在公元一世纪，但是，我们所知的最古的炼金术著作是时代不明的所谓伪德谟克利特（Pseudo Democritus）和佐息摩斯（Zosemos）的著作。佐息摩斯在公元三世纪或四世纪活动于上埃及。还有一些著作据说是赫米斯（HermesTrismegistos）（同埃及梼特神相当的希腊神）的著作，大概是三世纪的产物。这些著作主要是讨论柏拉图和斯多噶派的哲学，但也包含不少占星术和炼金术，后来以拉丁语译本著名于世。
　　要了解炼金术的起源，我们必须了解亚历山大里亚各种技术的状况和哲学气氛。在前几个世纪中，各地中海国家都出现了一种工业，利用早期的化学方法来制造价格高昂、人民无力购买的那些物品的膺品。人造珍珠，同价格昂贵的泰尔紫可以比美的廉价染料，状似金银的合金，全都成了商品。
　　炼金术从很早的时候起，就和当时其他思想领域，特别是占星术联系着。太阳滋育万物，在大地中生长黄金。黄金是太阳的形象或原型。银白色的月亮代表白银，金星代表铜，水星代表汞，火星代表铁，木星代表锡，土星是五个行星中最远最冷的一个，代表最重最阴暗的金属铅。
　　柏拉图在《蒂迈欧篇》中阐述的哲学是一种完备的一元论的唯心主义；它所着重提出的学说是，物质是感觉世界中一个必要但在本质上并不重要的要素，从根本上来说物质只有一种。一切东西如果不体现一种理想，就谈不上真正在在，因而也无所谓好坏；万物都是有生命的，并且力求提高自己（这是后来诺斯替教引伸出的说法）。炼金术士相信，物质本身并不重要，但是它的特性却是实在的。人的肉体是同一种材料做成的，人的善恶并不是由于改变
　　他们的肉体造成的，而是由于改变他们的灵魂造成的。因此，改变金属的特性，就可以改变金属。他们说，工匠对这一点是有深切体会的。事实上，特性就是金属。凡金属都力求朝着不怕火炼的黄金的理想灵魂提高自己，因此，在这条道路上助它们一臂之力，应该是很容易的事。当时已经知道，染色所用的媒剂能够侵蚀金属，因此，如果在一种贱金属中加入少量黄金的话，就可以用染媒剂浸蚀这种合金，留下一层金色的表面。他们以为，这样一来，作用和酵母一样的那种贵重金属就克服了合金的下贱性，使之具有了黄金的灵魂。
　　贵金属的主要特性在于它们的色彩--白银的白色，黄金的黄色。铜经过化学处理就可以变成黄色，因此也就变成了黄金。他们以为要做到这一步有两种方法：一是把下贱的土质除去，这样也就除去了生锈的倾向；一是通过改善它的火色或色彩，使其中较好的元素气与火有所增加。当死物质得到色彩灵魂的时候，它就变活了，象人得到了灵魂一样。
　　实用炼金术通常经过四个步骤。（1）把锡、铅、铜、铁熔合成一种黑色合金，在这种合金中，锡、铅、铜、铁就都失去了自己的个性，溶合成为柏拉图所说的第一物质的“一体性”。（2）加入水银、砷或锑，使铜变成白色，从而和白银相仿。（3）然后加入少量黄金“酵母”，再用硫磺水（即硫化钙）或染媒剂处理这种白色合金。这样，合金就呈现黄色--在亚历山大里亚的炼金术士看来，这就真的变成黄金了。在他们看来，物质的本质不在于它的质量和它的具体的物理特性和化学反应（在我们看来，应该是如此），而在于亚里斯多德所说的色彩等很容易改变的特性。因此，如果一种金属具有了黄色和光泽等黄金的基本特性，它也就变成了黄金。亚历山大里亚的炼金术士和后来的一些炼金术士不同，他们既不是傻子，也不是骗子。他们是按照当代最好的哲学进行实验的；过错不在他们，而在于那种哲学。
　　炼金术在亚历山大里亚流行了三百年左右，后来就停止了，有人说，是罗马皇帝戴克里先（Emperor Diocletian ）下令停止的。公元292年，戴克里先下令把所有讨论炼金术的书籍都加以焚毁。后来，炼金术又在别的地方复活，先是在阿拉伯人中间复活，后来又在欧洲复活。但是，到那时候，炼金术所依据的哲学已经有了改变，因此，后来的著作家既不懂得亚历山大里亚人的术语，也不懂得他们的精神。他们企图按旧的单方造出黄金来，殊不知“黄金”和“变化”两词的意义在这段时间中已经随着哲学而改变了。他们大半都用一大堆神秘字眼来掩盖他们的失败，到后来，真正的科学化学才开始从他们的堕落了的炼金术中脱颖而出。
　　占星术和炼金术都有一个根本性的基础，那就是对自然的观察和理性的思想，虽然这种思想大半是错误的；因此，占星术和炼金术在天文学和化学的早期发展中都起了真正的和高尚的作用。另一方面，除了在原始人民中间外，巫术却从来都不是高尚的，它只不过在心理上影响人们采取轻信态度和迫切追求眼前的不负责任的力量罢了。巫术同科学的起源也未尝没有关系，但是它的精神同科学精神是肯定背道而驰的，因为科学总是要去慢慢地、谨慎地和虚心地追求真理。在希腊化的时代，巫术迷信发展起来，古代的科学也就衰落了。在后来，科学所以能够复兴，也并不是因为人们相信巫术，而是因为人们对巫书的信仰并不能阻止科学前进。
　　罗马时代
　　在古代世界，差不多只有希腊人才具有独创的科学思想。按照自然之理，看起来好象意大利的居民成份和希腊的居民成份在性质上一定是相似的。但是，两国人民在发展和成就上却很不相同，说明种族也是不同的。罗马人虽然擅长治理国家，在军事、行政和立法方面有优异的能力，但在学术方面却没有多少创造力。当然他们也编纂了许多著作，说明他们对于自然界的对象也有很大好奇心。他们的艺术，他们的科学，甚至他们的医学，都是从希腊人那里借来的；当罗马成为世界的霸主的时候，希腊哲学家和希腊医生都退隐到台拍河（Tiber）两岸，不过，在那里，他们也并没有建立任何可以继承雅典学派的遗风而无愧色的希腊哲学学派。罗马人似乎只是为了完成医学，农业，建筑或工程方面的实际工作，才对科学关心。他们使用知识之流，而不培其源--为学术而学术的源泉--，结果，不到几代，源与流就一起枯竭了。
　　保守的罗马人竭力反对希腊思想未来的霸权。这种情绪在监察官喀托（Cato theCensor，公元前234－149年）的著作中流露出来。这个喀托是另一个比较有名的喀托的祖父。老喀托在晚年写出了第一部拉丁语农业论著，附带地向我们提供了一些有关罗马医学的资料。大约在同一时候，巴比伦人戴奥普斯（Dorgenes）把斯多噶派的哲学带到罗马。这个学说，后来加上波赛东尼奥学说中柏拉图主义的要素，变成了罗马所特有的哲学，历时三百年之久，在马可·奥里略皇帝（Emperor Marcus Aurelius）的著作中登峰造极。波赛东尼奥所以值得后人纪念，还因为他是一个游历家，天文学家，地理学家和人类学家。他以太阳和月亮的联合作用解释潮汐；事实上，天体对地上事物的影响似乎就是他的哲学的本质。他把宙斯放在命运之神上面；他的观点带有宗教色彩；但是他相信卜筮和占星术，在向欧洲传布这些思想方面，他所出的力或许比任何别的人都多。他注释过柏拉图的《蒂迈欧篇》；他的科学也象柏拉图的科学一样，是从他的哲学中推演出来并为他的哲学服务的。
　　两代以后，到公元前一世纪，罗马人就征服了全世界，但是希腊的学术也征服了罗马人。罗马法律学家和政治家西塞罗（Mar．ons Tullius Cicero，公元前106-43年左右），在创立拉丁语的哲学语言和普及希腊哲学方面，有很大贡献。他写过一部讨论宇宙哲学的著作《神性论》（de Natura Deorum），其中载有不少关于当时的科学知识的资料。他还提出一个有关人体的目的论的学说，并且多次对迷信和巫术仪式进行有力的抨击。
　　希腊的科学哲学--原子论--在《物性论》（de Rerum Natura）长诗中得到卢克莱修（Titus Lucretius Carus，公元前98－55年左右）的阐释和赞美。这篇长诗，象西塞罗的某些散文一样，目的在于打倒迷信，推崇以原子哲学和机械哲学为代表的理性。从一个方面来看，卢克莱修加上伊壁鸠鲁，还不及留基伯和德谟克利特富于现代精神，因为他的元始原子不向四面八方运动，而是靠自己的重量，穿过有限的真空，以同等速度，向一起聚拢。卢克莱修的诗篇中没有任何新的思想，但是，它利用原子论者的见解，以富丽堂皇的词藻宣布，因果性原理支配着万物，从看不见的水蒸汽的蒸发，一直到为宇宙的发光的精壁所包围的天体的庄严运动都是如此。
　　这个世纪的最伟大的人物是凯撒（Gaius Julius Caesar，公元前100-44年）。我们所以主要对他感到兴趣，是因为他在索西吉斯（Sosigenes）的技术帮助下，修订了儒略历法（Julian calendar），以365[1/4]天为一年。这个估计数失之过大，渐渐引起时日和季候的差异。但是，这个修订了的历法在欧洲一直流行到1582年，当时误差达到十天。到那时，教皇格雷哥里十三世（Pope Gregory）才下令加以纠正。在苏格兰，1600年就加以纠正，但是，在英格兰，到1752年才加以纠正。凯撒还计划在罗马帝国全国进行测量。后来阿格里帕（Agrippa）把这个任务付诸实行，并把测量结果绘入一幅世界大地图中。
　　公元20年左右，旁托斯的阿玛息亚的斯特拉波（Strabo ofAmasia in Pontus）用希腊语写了一部全面的地理学著作。这部著作对当代的其他科学也有所说明。罗马人东征西讨，自然使人们对地球表面的知识不断增加，描写帝国道路的旅行指南也在这时开始出现。
　　维特鲁维奥（Vitruvius）写了一部建筑学论著，其中详细叙述有关的物理学知识和技术知识。他已经了解声音是空气的振动，并且对建筑音乐学作了说明。这是关于建筑音乐学的已知的最早的说明。
　　罗马军人和工程师弗朗提努（Sextus Julius Frontinus，公元40-103年）对流体力学提出一些有益的见解。他做过罗马导水管监察官。他谈到了罗马的给水工程，并且由实验中发现，水由管口流出时，水流的速度不但决定于管口大小，而且决定于管口在水面下的深度。
　　味吉尔（Virgil，公元前30年左右）在《农事诗》）（Georgics）中描写农事技术和农事的诗意。瓦罗（Varro）也写过一本关于农事的书，其中记载了观察植物生长的结果，并且暗示疾病的传染是由于肉眼看不见的微生物所致。
　　公元14年左右，在奥古斯都治下，罗马建立了第一所公立的希腊医学校。当代最好的医生是塞耳苏斯（Celsus）。他在提比利乌斯（Tiberius）在位时期，用拉丁语写了一部重要的内外科医学论著。这是我们关于亚历山大里亚的医学史和当代罗马医学史的知识的主要来源。塞耳苏斯描写了很多惊人地符合现代精神的外科手．术，在医学上采取了中间路线，在古代的经验学派和方法学派之间不偏不倚，既相信理论，又相信观察。他的著作在整个中古时代遗失了，后来又及时重新发现，使文艺复兴时代的医学受到影响。
　　在公元一世纪中叶左右，第奥斯科理德（Dioscorides），一个植物学家和军医，写了一部关于植物学和药学的书，叙述了六百来种植物及其药性。
　　在公元一世纪后半叶，学术的复兴在一定程度上已经出现了。有一位罗马公民老普林尼（Pliny，23-79年），尤其值得我们追念。他写了一部《自然史》（NaturalisHistoria），共三十七册。这是一部包罗了那个时期的全部科学以及一系列被遗忘的希腊和罗马著作家的知识和信念的百科全书。他从总的宇宙理论开始，一直讲到地球和它的内容。他认为宇宙是由天空和空间中的星体组成的，都是神的表现。然后，他就讲到地理，讲到人和人的身心特性，讲到动物，飞鸟，树木，农业，森林，园艺，酿酒，金属的性质和用途，以及美术的起源和实践。他又同样深信不疑地讲到狮子，独角兽和凤凰的自然生活史，不能把现实的东西和想象的东西，真实的事情、可信的事情和不可能的事情区别开来。他替我们保留了当时的一些迷信，诚心诚意地叙述了各种巫术的实践和功效。但是，我们必须记得，他是为了追求自然知识而贡献出自己的生命的。这是他的光荣。当维苏威火山大爆发，毁灭了庞培城（Pompeii）和希尔姑兰城（Herculaneurn）的时候，他正在统率罗马海军。他上岸去观察这次翻天覆地的变化，深入险地，终于为暴雨般落下的火山灰所掩埋。
　　我们关于希腊哲学家的知识，事实上还有关于希腊哲学的知识，很多是从《哲学家列传》（Lives of the Philosophers）所保存的资料中得来的。这本书是二百年后第欧根尼·拉尔修（DorgenesLaertius）所写的。但是，我们也从普卢塔克（50－125年左右）的著作中，得到一些资料。他在自己的著作中谈到月球的构造，并且叙述了罗马的神话，提出了对各种宗教进行比较研究的主张。我们还必须提到当代的另外两位历史学家，即约瑟法斯（Josephus，37－120年左右）和塔西陀（Tacitus，55-120年）。前者写了一部犹太人的记录，后者是早期不列颠和日耳曼的政治和社会历史的重要拉丁权威。
　　在后来的三十年中，当天文学家托勒密在亚历山大里亚工作的时候，希腊医学在亚历山大里亚、罗马以及到这时已经成立起来的其他学校里，兴盛一时。从在这些学校里工作的医生那里，我们可以找到一条从古代世界最著名的医学家希波克拉底到卡帕多西亚的阿勒特奥斯（Aretaeus of Cappadocia）和他的更著名的同代人盖伦（Galen，或Galenus）的学术上一脉相传的线索。
　　盖伦在公元129年生于小亚细亚的帕加马，在罗马等地行医直到200年。他把希腊解剖知识和医学知识加以系统化，并且把一些分裂的医学学派统一起来。他对动物和一些人体进行了解剖，并且在解剖学、生理学、病理学及医疗学方面，发现许多新的事实。他在活的动物身上进行实验；由此考察了心脏的作用，并且对脊髓进行了研究。据萨尔顿说，这是古代最值得注意的两个实验之一。在哲学方面，他认为一切都是由上帝决定的，人体的构造也是上帝为了一个可理解的目的形成的。盖伦的医学学说同原子论者及他们的追随者的机械观点相反，它的基础是这样一个观念：人体各部分都贯注着不同种类的元气。盖伦的xv Evua ouxlkov译成拉丁语是spiritus anirnalis，这样就变成我们所熟悉的“animal spirit。”（动物元气）。这个词的意思有时或许被人误解了。盖伦所以享有盛名并影响医学界达一千五百年之久，并不是由于他的真正伟大的观察和实验，也不是由于他的医术高明，而是由于他从这些观点中用论证方法十分微妙地推出一些教条，并且权威地加以阐释。他的有神论的心理态度既能吸引基督教徒，又能吸引伊斯兰教徒，也是他的影响巨大而持久的一部分原因。
　　他的关于人体功能的一般理论在哈维（Harvey）发现血液循环以前，一直盛行不衰。盖伦认为，血液是食物在肝脏内变成的，然后就和“天然元气”（“naturalspirits”）混合，得到富于营养的性质。一部分血液经过静脉管流人身体各部，并经过同一条道路再流回心脏，象潮汐那样涨落不已。其余的血液，经过隔膜中不可见的细管由心脏的右边流到左边，在那里和肺吸来的空气相混合。靠了心脏的热力，它带上了“生命元气”（“vital spirits”）；这种较高级的血液又通过动脉管在身体的各部分涨落，从而使各种器官能够发挥它们的生活功能。在大脑中，这种活力血液生出“动物元气”。动物元气是纯粹的，不和血液混合，它能沿着神经流动，促成运动和人体各种高级功能的实现。
　　这个生理学体系距离真理当然是很远的，虽然就盖伦的知识来说，它是惊人的巧妙而成功。不幸，在世人的眼中，盖伦的学说竟比他的自由的探讨精神更为重要，所以，在文艺复兴之后，他的权威才把生理学的道路堵塞了，直到哈维鼓起勇气把它抛在一边为止。
　　罗马人在理论科学方面成就很少，但是在实践方面却值得注意。罗马的卫生和公共保健事业都安排得很好。清洁饮水用巨大的导水管引到市区内，市内设立有公共医疗系统和医院，军队中设立有医官。
　　学术的衰落
　　医学校继续开办着，但是，从盖伦的时代起，或者从更早的时候起，古代世界的一般科学和哲学就有了最后趋于暗然无光的清晰迹象。除了公元三世后半叶亚历山大里亚的第奥放达斯（DioPhantus）是希腊最伟大的代数学著作家以外，没有一人第一流的人物。在第奥放达斯的时代以前，代数题要么用几何学的方法来解，要么用言语的推理来解，到第奥放达斯才开始采用一些简单的符号，来代替不断重新出现的量和运算方法。因此，简单的方程式和二元二次方程式他都能解。他还谈到未知量的数目超过方程式的数目的不定式问题。
　　这项成果是代数学开始成为独立学科的标志，但是，在第奥放达斯以后，古代世界对科学知识就再没有重大贡献。在罗马帝国头三百年间，罗马法的伟大成就登峰造极，但是，罗马政权还没有衰微，科学就显然已经和哲学思想的其他部门一起差不多停滞不前了。知识没有进步，人们唯一的工作只是写些注释和摄要，主要是希腊哲学家的注释和摄要。在这些注释家当中，我们必须提到阿弗洛底西亚的亚历山大（Alexander ofAphrodisia）。他在公元200年左右担任吕克昂学院的院长，并且力求保存纯粹的逍遥学派的理论。在一切科学理论问题上，甚至在实际事实问题上，亚里斯多德仍旧被认为是最高权威，不过当时流行的形而上学的哲学，却是通过更神秘的新柏拉图主义学派，从柏拉图那里得来的，至少在当时居于支配地位的亚历山大里亚学派中是这样。亚历山大里亚当时成了新柏拉图主义学派的中心。大约在四世纪初，哈尔基狄（Chalcidius）用拉丁语为柏拉图的《蒂迈欧篇》写了一部注释。这部书差不多成了中古时期关于柏拉图的知识的唯一来源，在亚里斯多德的著作被遗忘的几百年中，它给中世纪带来了一种自然哲学，当时的异想天开的见解有许多就是从那里来的。
　　我们说过，亚历山大里亚学派的科学工作几乎全部是由希腊人的后商来继承的。但是，居民中间的其他成分慢慢地也开始发挥他们的作用，尤其是在比较富于形而上学性质的各哲学分支中。在这些非希腊的成分中，最重要的成份之一是犹太人。在亚历山大里亚出现了一个新的思想学派，它一方面受到希腊化文化的影响，另一方面又受到犹太和巴比伦的传统的影响。我们不要忘记，当犹太民族从巴比伦人的奴役下解放出来时，回到巴勒斯坦的犹太人为数很少，相对来说是很小的一部分，有不少人都在小亚细亚和地中海东部沿岸各城市定居下来，经营商业，在整个东方建立了一个商业、政治和文化方面的通讯网。亚历山大里亚成了散布在各处的这个民族的商业和文化中心，耶路撒冷则成为他们的宗教中心。因此，亚历山大里亚就成为希腊哲学和东方宗教，尤其是犹太教和基督教的最早的重要会合点。很多早期的希腊籍基督教神父都住在亚历山大里亚，或从那里得到他们的哲学。正是靠了他们，很多希腊哲学才保持住自己的活力，并且在犹太思想、希腊思想和基督教思想的综合中占有一席之地。这一综合后来就形成了教父神学。柏拉图的思想，在较小程度上还有亚里斯多德的思想，就这样进入了早期的基督神学中，而且早在教会人士还没有想到它们的来源之前，就已经在中古时代的欧洲流行开来了。因此，当希腊著作家的著作后来重新发现的时候，教会人士看到平常习见的基督教义的原型早就包含在这些异教哲学家的著作中，自然不免感到惊奇。
　　虽然早期的教父就生活在这个时期中，虽然他们的著作成为中古时代的宗教和古典哲学中比较富于形而上学色彩的要素两者之间的桥梁，我们最好还是把他们的工作及其对科学思想的影响留到下一章中再作简短而必要的叙述，原因是，他们同古代世界的数学科学或观察科学，关系不大。
　　　　　　　　　　　第二章　中世纪
　　中世纪--教会神父--黑暗时期--欧洲的改造--阿拉伯学派--欧洲学术的复兴--十三世纪--托马斯·阿奎那--罗吉尔·培根--经院哲学的衰落
　　中世纪
　　不久以前；“中世纪”一词还是指自古代文化衰落到意大利文艺复兴一千年的整个漫长时间。但近来人们怀着新的兴趣对十三、十四世纪的历史、艺术和宗教进行研究的结果，使我们清楚认识到那时已有一种新文明出现，因而现在人们往往把“中世纪”一词只用于指“黑暗时期”以后文艺复兴以前的四百年间。
　　可是，在科学历史家看来，原来的历史分期法也有它的优点。西欧的“黑暗时期”正好与有些不久便被阿拉伯人征服的亚洲国家学术异常兴盛的开始期同时。波斯与阿拉伯学派的学说原来都是以希腊古籍的译本为依据，但后来它对于自然科学也有可观的贡献。欧洲从阿拉伯人学到不少的东两，阿拉伯的学术在公元800至1100年间达到了它的兴盛期。但那时以后科学的活动主要是在欧洲。十三世纪由于希腊古籍的完整版本，特别是亚里斯多德的著作重新发现，知识领域里有了很大的进展。不过一直要等到文艺复兴时期，西方人才开始用批判的眼光去检查希腊哲学，或用新的实验方法去寻找自己的道路。因此，1100年以后的时期，象以前的黑暗时期一样，在科学史家看来，只是一个预备时期。这两个时期是同一整体的两个部分，不妨合拢来看，虽然在政治、文学或艺术的历史学家看来，它们是不同而可以分开的。因此，对我们而言，“中世纪”仍有其原来的意义--由古代学术衰落到文艺复兴时期学术兴起的一千年；这是人类由希腊思想和罗马统治的高峰降落下来，再沿着现代知识的斜坡挣扎上去所经过的一个阴谷。在宗教以及政治与社会结构方面，我们和刚才脱离的中世纪还很接近，但在科学方面，反而更接近于古代。我们透过雾气迷漫的山谷去看过去，感觉远处峰峦比近处地面更加清晰。
　　教会神父
　　要明了中世纪的欧洲在自然知识方面不能有所进步的原因，我们必须探讨中世纪思想的发展。首先，我们必须了解早期神父们按照犹太经典、希腊哲学以及祭仪宗教和它们背后的原始仪式建立起来的基督教神学与伦理学的一般轮廓。其次，我们必须探索以后每一个时代里这些教义为了与异教或异端斗争而发生的种种变化。这样，我们才会了解为什么教父的基督教和中世纪早期的基督教，在精神上对于世俗学问采取仇视态度，为什么哲学成了神学的婢女，为什么自然科学不复存在于世上。
　　早期的希腊哲学坦率地建立在对可见世界的观察基础上面。到了苏格拉底和柏拉图手中，哲学的探讨更进一层，从现象问题追究到背后的实在，从自然哲学走到一种带有唯心主义和神秘主义倾向的形而上学。“希腊人的心灵被自己的创造迷住了”。在柏拉图看来，外界的事实，无论是自然界的、人生的和历史的，只有为心灵所领会时才成为实在。这些事实的意义必然在于这些事实的与心灵的首尾一致的概念体系相吻合的那一方面，因为只有这样，事实才能为心灵所思考，也只有这样，它们才能存在。凡不能想象的，老实说也都是不可能的。
　　这样一种哲学，显然不能促进对于自然或历史的正确而无偏颇的观察。宇宙的结构必须与柏拉图的哲学的理念相适合；历史本质上只是增加论证的生动性和提供实例的一种工具。
　　亚里斯多德对于观察自然界比柏拉图感兴趣，但是即令就亚里斯多德来说，他的力量也是用在形而上学与逻辑学方面多，用在科学方面少；而在科学方面又是用在生物学方面多，用在物理学方面少。他首创逻辑学这门学科，而在生物学上无论如何表现了客观的观察方法。他的物理学不象德谟克利特的那样客观，是在原子及真空中寻找事物的终极本性。在亚里斯多德看来，用来解释自然界的概念必然是物质、本质、物体、形式、数量、质量--这些范畴都是为了按照人的心灵固有的观念去表达人们对于世界的直接的感官知觉而制订出来的。在黑暗时期开始的时候，亚里斯多德的著作的不完善的撮要，是当时可以得到的希腊资料中最科学的，他的影响虽然不小，但慢慢地也就不再具有支配力量了。到六世纪他的著作已不时行，此后七百年间，所遗留下来的，差不多只有别人给他的逻辑学所作的注释。
　　斯多噶派的哲学，通过马可·奥里略的著作为我们一部分人所熟知。它对于罗马人的心理特别合适，在估计教父派神学家所利用的不同的思想潮流时，对斯多噶派的哲学不能加以忽视。在斯多噶派看来，中心的实在是人的意志。形而上学和自然知识，只有在为斯多噶派的哲学服务，即作为生活与行为的指针时，才有其重要性。斯多噶主义基本上是一种伦理哲学，它使物理科学离开正确的观察，以便与道德的成见相适合。
　　由柏拉图创始的思想学派，到新柏拉图派，升到更加超理性的高峰。他们的哲学是后来的异教的最后产物。从亚历山大里亚的普罗提诺（Plotinus，卒于270年）的时代到波菲利（Porphyry，卒于300年）及杨布利柯（Iamblichus，卒于330年左右），哲学越来越远离物理与实验，越来越接近神秘的观念。普罗提诺纯粹生活在“为偶尔的狂喜所温暖的形而上学”的领域之中，在他看来，只有对于“绝对”的超理性的默想才是最高的善。在波菲利的著作中，尤其是在杨布利柯的著作中，这些神秘的见解进入实际的生活，而它们在实际生活中的应用又使巫术与邪术更加为人们所轻信。灵魂需要神、天使与魔鬼的帮助；神灵本质上是不可思议的，而巫术是达到神灵的途径。因此新柏拉图主义奖励而且吸收流行在一个衰颓时期的一切民间的迷信，巫术和占星术的一切发展，以及一切追求苦行的病态渴望。一位新柏拉图派传记家笔下的杨布利柯的生活里充满了奇迹，正如阿散纳修斯（Athanasius）的圣安东尼（Saint Anthony）传记一样。
　　这种神秘的哲学气氛包含有东方信仰的潮流，如袄教（Mithra－ism）与摩尼教（Manichaeism）。后者主张一种二元论，认为有善恶两种力量，注定要一再重新出现。袄教与基督教争霸于罗马帝国。它是从波斯传来的一种祭仪宗教；以前我们讲过，在希腊化时代，当人典时期快结束，而奥林匹斯神话衰退之时，这一类祭仪宗教就取代了这个美丽的信仰。关于这些祭仪宗教，我们还知道得远远不够完备。它们的教仪有奥义传授和通神等秘密仪式；它们的信仰通过每一宗派特有的神的传说来表达，这些传说一般人信以为真，有教育的人则以为不过是生死秘奥的象征。在这些教仪与传说的背后，有原始的自然崇拜--崇拜日神、崇拜月神和表演一年季节循环的戏剧，以资庆祝：在夏季，大自然生意盎然，在冬季，自然界陷于死亡状态，每年新春，自然界又欢乐地复活过来。
　　现代人类学进一步揭示了构成祭仪宗教基础的原始观念与其仪式的起源。这些仪式渊源于更原始的仪式，而更原始的仪式则基于这样一种观念：人们可以用交感巫术或妖术去强迫自然就范。这样的教仪及由此发展而来的仪式，比任何宗教教义的确定体系都早，而且更加持久。我们可以看出：在公元后最初几个世纪内，除在文学中出现的正式宗教和哲学之外，还有这些更原始的巫术仪式与信仰的又深又广的暗流存在。从这些仪式里可以找到奥义传授，牺牲献祭，与通神等观念，这些观念在祭仪宗教中，以及后来的某些基督教教义中、特别是天主教的弥撒仪式理论中，又以更复杂的形式出现。这些原始的仪式和较为发达的祭仪宗教对于基督教起源的影响，一向是历史家与神学家讨论的问题。这种讨论随着每一代掌握的知识而有所不同。
　　圣保罗（Saint Paul）拯救了基督教，使它没有变成一个注定要很快消灭的犹太教教派，并且把它当做一个世界性宗教来加以宣传。在这个宗教生长起来和传布开来的时候，它和希腊哲学发生接触，早期教会的神父们的主要工作；就是把这个哲学与基督教义结合起来。
　　最先从事这一工作的是沃里根（Origen，约185-约254年），他公开宣布古代学术，特别是亚历山大里亚的科学，与基督信仰是一致的，在争取有教育和有知识的人信教方面，他比任何人尽力都多。当时教义尚未固定，后代人不惜抛弃生命为之奋斗的不同的见解，在他的著作中，还和平地共处着。
　　沃里根最根本的主张是上帝的永恒不变。这个主张牵涉到逻各斯（orgos）与世界的永恒不灭，以及灵魂的“预先存在”。这。样就把基督教的历史方面的重要性减少了，从而也就可以用比较批判的态度去检查旧约和新约，而且可以采取一个比后来正统观点较为自由的观点。但是沃里根的神学越来越得不着人们的承认，终于在553年君士坦丁堡的宗教会议上遭到遣责。
　　在拉丁神父中，圣奥古斯丁（Saint Augustine，354－430年）对基督教思想的影响最深远而且最长久；他的《仟悔录》（Confes－sions）和《上帝之城》（City ofGod）是基督教的两大最重要的经典著作。他先属摩尼教派，后来是新柏拉图派，最后才成为基督教徒。他把柏拉图哲学与保罗《使徒行传》的学说结合起来，形成基督教对知识的第一次大综合的基础；这一综合，在中世纪后期亚里斯多德与托马斯·阿奎那支配一切的时代，还作为另一派思想暗地里依然存在着。他的论争，正如圣阿散纳修斯的论争一样，说明天主教的教义是怎样由辩论而形成的，并且说明我们的信条不但是信仰的陈述，而且是“战胜异端和异教的凯歌”。正如吉朋（Gibbon）所说：“异端的名号总是安在少数派头上”。
　　新柏拉图主义与早期基督教神学同时成长，相互作用--事实上两方都责斥对方抄袭。基督教象新柏拉图主义一样，有一个根本假定：灵魂是宇宙的终极的实在；在教父时代，基督教更接受了新柏拉图派的超理性态度。在早期神父的著作中，最高级的超理性主义对于上帝的爱与对于复活的基督的理解，一步一步下降，最后就变成了同异教群众及新柏拉图派哲学家的信仰已经没有什么区别的最低级的迷信。早期的新柏拉图源异教徒普罗提诺和基督教神学家奥古斯丁对于占卜与巫术并不重视，拉丁神父希波利塔斯（Hippolytus）对于异教的巫术与占星术的愚蠢也加以揭发。但六十年以后，波菲利与杨布利柯，再后数百年，基督教会活动家杰罗姆（Jerome）与格雷哥里（Gregory）都热中于妖魔灵怪的事迹。
　　象征主义在新柏拉图主义中已经出现，神父们为了把《旧约》和《新约》加以调和，并把两者同当时流行的思想流派加以调和，又把象征主义加以推广与发展。《圣经》中的或自然界中的一切如果与每一神父所诠释的基督教义相合，就作为事实接受，凡是不合的就只承认它仅仅有象征的意义。
　　最后，要了解教父的心理，并由此以了解中世纪人的心理，我们必须明了基督教关于罪恶的观念所带来的压倒一切的动机，那就是对于天堂怀抱希望，对于地狱怀抱着恐惧，盼望通过神与人之间的中保在天堂里得救，避免地狱火焰的惩罚。
　　异教世界自己也已丧失信心。人类已经远远离开希腊人对于生活的乐观态度和严肃的罗马人在家庭与国家里的快乐生活。祭仪宗教把东方的思想带到欧洲。人们开始更加依赖权威；他们感觉到不安，对于他们在现世和来世的平安发生恍惚的恐惧。这种情形常出现于历史的各时期之中。甚至在基督降世以前，在巴勒斯坦与犹太教影响存在的其他地方，人人就都期待着天国和末日裁判的灾难来临。这个观念使使徒时代基督教的信仰大半成了一个来世论问题，使基督教的生活规则变成只不过是一种暂时的伦理，只不过是光荣的第二次降临前的短期的准备。也许在教父时代，世界末日已经向未来推远了一点；但最后裁判的日子仍是很近，每一个人都以为死亡是通到神秘的隔世和可怖的阴界的有效门户。暗影笼罩着古代国家的文明，更大的暗影笼罩着人类的精神，差不多使基督宣传的希望与和解的福音光辉都晦暗了。
　　由于有这样一种人生观和这样一种死亡的前景，无怪乎神父们都对世俗的知识本身，毫不感觉兴趣。圣安布罗斯（Saint Ambro－se）说；“讨论地球的性质与位置，并不能帮助我们实现对于来世所怀的希望。”基督教思想开始敌视世俗学术，把世俗学术和基督徒决心要战胜的异教看做是一回事。亚历山大里亚图书馆的一个分馆在390年间被德奥菲罗斯主教加以毁灭，一般说来愚昧变成大家恭维的德性。当基督教成为人民的宗教后，这种态度变得更加残酷。有一个例子可以说明所产生的这一结果：415年，希帕西亚（Hypatia）被杀害，她是天文学家塞翁（Theon）的女儿，也是亚历山大里亚最后一位数学家，可是竞被基督教暴徒异常残忍地加以杀害，而这个暴行据说是西里耳（Cyril）教长所主谋的。
　　朱利安皇帝（Emperor Julian，331-363年）企图复兴异教徒的宗教与哲学，但雅典的最后一位大哲学家是普罗克拉斯（Proc－lus，411-485年），他把新柏拉图主义加以最后的综合，而且使它具有了“传给中世纪基督教和伊斯兰教时所具有的那个形式”。普罗克拉斯成了基督教与柏拉图和亚里斯多德之间的桥梁。他也部分地造成并促进了中世纪的神秘主义。
　　虚心地探究自然的愿望与力量渐渐地消失了。自然科学在希腊人那里消融在形而上学里，在罗马的斯多噶派那里，变成支持人类意志的道德所必需的条件。同样在早期基督教的气氛里，自然知识也只有在它是一种启发的工具，可以证明教会的教义与圣经的章节的时候，才被重视。批判的能力不复存在，凡是与神父们所解释的圣经不违背的，人们都相信。当代的自然历史知识可以拿公元二世纪编纂的《生理论》（Physioloyus）或《动物论》（Bestiary）作为代表。这些书的题材与内容公开宣布是根据教义上的考虑决定的，最初都是借用动物世界的形象虚构的基督教寓言。例如，书中庄重地说，小狮出生时是死的，到第三天它们用眼呼吸，因而苏醒过来，这样来象征我们的救主，即扰大（Judah）之狮的复活。
　　按照他们对于历史和传记的看法，异教历史学家总是随时准备改变历史记载以迁就修词，于是教会的作者就更加变本加厉。在他们的手里，历史成了基督教护教论的一个分支，至于早期中世纪文学的特殊形式，圣徒的传记，那不过是一个启迪的平具。无论什么传说，只要符合于作者心目中的他的题材的神圣性，他都毫不迟疑地加以接受。
　　教父神学的力量，由于得到教会组织的支持，而愈加强大。到了帝国接受基督教时，这个组织便依靠正在衰退但仍然占有优势的罗马传统力量，成为不可抵御的了。罗马帝国虽然亡了，它的灵魂仍在天主教会中活着，后者不但继承了前者的组织结构，并且承袭了大一统主义（universalist）的理想。罗马主教觉得要取得世界大主教的位置和逐渐加强统一的纪律，比以前不知要容易多少倍，因为就是野蛮民族也得尊仰罗马为他们的首都、他们的圣城，并奉凯撒为他们的半神化的君主。从哲学上说，天主教会是希腊化文明的最后成就；从政治和组织上说，它是专制的罗马帝国的后裔与承继者。
　　黑暗时期
　　当古代文明的夕阳斜辉消逝在第六、七世纪的黑夜中的时候，欧洲的学术情况就是这样。后来的几个时代在新晨的微光中所回顾的理想的性质就是这样。那时，他以为他们所回顾的是一个比较光明的日子，这个日子的光荣的中午的顶峰就是上帝假手他的儿子而给予世人的最高启示，这个日子的光辉的黄昏则由教会的神父们秉承神意写作的著作照亮。无怪乎新时代的人把经过黑暗时期传到他们手中的东西都当作超自然的法典，而不用批判的眼光去看待它。
　　古代学术残存于第七世纪的西方的唯一痕迹，只有博埃修斯（Boethius）的著作。他出身于罗马贵族，于524年被人处死。经过长期争论之后，现在大家好象承认他是基督教徒，甚至是殉道者。不管这些，他的确是代表古代哲学精神嫡传的最后一人。他著有亚里斯多德与柏拉图哲学的纲要和注释，并根据希腊人的著作，写成叙述所谓四学，即算术、几何、音乐、天文四个数学部门的专著。这些手册在中世纪时采用为学校教本，事实上，中世纪初期有关亚里斯多德的知识，几乎完全是由博埃修斯的注释得来的。
　　博埃修斯传的作者斯特沃特搏士，给了我以下一段记载：
　　博埃修斯是罗马人当中的最后一人，但从他对于科学分类所提供的材料看，他也是经院哲学家的最早一人。他主张将知识均匀地分配到自然科学、数学与神学中去，后来的人一致采用，最后托马斯·阿奎那不但接受而且为之辩护。他给人下的定义是“自然界里有理性的个体”，这个定义在经院哲学时期结束以前，一直为人遵奉。
　　在博埃修斯和比他年轻的同时人卡西多拉斯（Cassiodorus）以后，古典的精神便不存在了。柏拉图在雅典建立的哲学学校，这时教授一种神秘的、半基督教的新柏拉图主义，于529年为查士丁尼皇帝（Bmperor Justinian）所封闭，一半由于是要毁灭异教哲学学说的最后残余，一半是要防止官立基督教学校遇到竞争。
　　但拜占庭帝国在西欧蛮族最猖撅的时代，维持了一个文明的背景。它的军队把意大利的哥特人赶走了，它的律师在查士丁尼学院把罗马法订为法典。建立在斯多喝学派原则基础上的罗马法提供了一个理性秩序的理想，这个理想经过混乱时期保存下来，帮助形成了罗马帝国继承者大一统主义的法典，后来并帮助形成了经院哲学的知识综合。此外，从古典时代经过拜占庭遗留下来的知识，即令在衰微的时候，也如火炬一样照耀于欧洲的黑暗中，照亮了走向西方学术复兴的道路。这一线光明还没有完全熄灭，西方学术复兴就已经开始了。
　　不过，在这个当儿，西方与过去的断绝是极其彻底的，并不限于作为文明力量的希腊和作为世界强国的罗马的灭亡。不但作为政治国家和社会组织的雅典与罗马毁灭了，就是艺术家和哲学家的希腊民族，法律家与行政官的罗马民族，也不复存在了。
　　人们把罗马衰败的开始，归咎于种种原因。一个重要而常被人忽现的原因，据历史家艾利生（Alison）研究，是由于货币缺乏，而造成的经济紊乱。西班牙与希腊的金银旷开始枯竭，罗马国库中收藏的贵金属可以造为货币的，在奥古斯都时代，估计约值三亿八千万英镑，到了查士丁尼时代已减少到八千万英镑。虽然货币时常贬色，但我们仍然可以断定国内的物价下跌不已，换言之，用货物与劳务来衡量，金钱的价值则属上升，而缩减通货时期的各种恶劣影响也就必然随之而来了。生产性的农业与工业成为无利可图的事业，捐税到了不可忍耐的程度；由不受货币紊乱影响的国家，如埃及与利比亚输入的货物大大增加，而罗马的土地遂至无人耕种，正如英国的土地在1873至1900年及1921至1928年由于同样的原因而致荒芜一样。
　　土地既不耕种，城乡的沟道又复失修，于是大片地带竟因疟疾猖撅而不堪居住；高尚与能干的血统的出生率的降低，加上不断的战争与外国人--古罗马人中间--的管理，大概不但使每一代的许多最优秀的人死于非命，而且使优者亡而劣者存，因而使国民的平均品质降低。通常所说的明显的军事原因和其他原因无疑与灾难有很大关系，但是经济的混乱与外族的骚扰也是不可忽视的因素。我们也许可以这样说：北方民族推翻罗马，与其说是野蛮人摧毁了文明，倒不如说是把已经败灭倾颓的废墟打扫清楚，让将来的新的大厦好建筑起来。
　　一个新的文明须从混乱中演化出来；具有一定理想和明确特性的民族必须从信奉大一统主义的腐败帝国的多种多样的种族中发展出来；而这些民族也必须先在社会秩序的改造以及文化特质的判定和专业化方面有很大进展，然后才能成为新的科学和科学哲学萌芽和成长的适当温床。
　　在欧洲的某些地方，通过黑暗时期的朦胧阴影，我们可以看见知识的小草挣扎出现于阳光之中。意大利的大城市中，可能有些世俗的学校经过动荡与混乱，还继续维持着。但修道院的兴起，使人们第一次有可能过稳定安闲的生活，因而唯有在寺院中才能找到学术新生的最早的征象。
　　由于福音故事的性质，教会的神父们不能象蔑视或无现其他世俗知识一样蔑视医术。救治病人是基督教的义务，而医学也就成了复兴最早的一门学科。寺院医学起初是巫术，里面稍微混杂一点儿古代的科学。第六世纪时本笃会教士（Benedictines）开始研究希波克拉底与盖伦著作的纲要，他们渐渐把这些著作里的知识传播到西方去。僧侣也是实际的农夫，他们也保存了一点农业知识。
　　佩斯东海湾那不勒斯南面萨勒诺（Salerno）城的学校是最早的非宗教的新学术发源地。从这个中心发出了许多根据希波克拉底与盖沦的著作编纂的书籍。第九世纪时萨勒诺的医生已很有名；到十一世纪时，他们开始读阿拉伯书籍的译本；他们的学校一直兴盛到十二世纪才由普及于欧洲的阿拉伯医学所代替。由于萨勒诺先是希腊的殖民地，后来又是罗马的疗养场，而且在意大利南部希腊医学的传统始终没有完全中断，所以在这里，古代学术与现代学术的直通桥梁也可能始终没有中断。
　　欧洲的改造
　　不过，我们还应该指出，距离罗马较远的地方，也是表现出明确的新精神最早的地方。从富有诗意的爱尔兰传说开始的爱尔兰、苏格兰及英格兰北部的文学与艺术，由于吸收了基督教的教义，得到迅速的进展。靠了威利布罗德（Willibrord）与博尼费（Boniface）等传教士的热忱，这一文化连同它的一些世俗学问被传到南方。北方的这一发展在盎格鲁－萨克逊僧人贾罗的比德（Bede of Jarrow，673－735年）的著作中达到顶点。他把当时西欧所有的知识都收纳在他的著作之内。他的科学主要根据普林尼的《自然历史》（Natural History），可是也加了一些他自己的贡献，例如对于潮汐的观察。他处在两派之间，一边是博埃修斯、卡西多拉斯、格雷哥里及塞维尔的伊西多尔（Isidore of Seville）等，受到古典派或教父派学术直接影响的拉丁注释家，另一边是查理大帝所设立的教会学院的学者们。后一派的领袖是约克的阿尔昆（Alcuin ofYork）。他对于克服把世俗学术与神圣宗教对立起来的流行观念颇有贡献，并且把古典知识的传统带到中古时代。比德用拉丁语著述，主要是为僧侣著述，但150年后文化大大扩大，阿尔弗烈德大帝（Alfred the Great，849－901年）亲自或命人把许多拉丁书籍译成盎格鲁萨克逊的语言，于是拉丁文学的影响就进入本地的语言中。
　　那时中古时代的欧洲逐渐粗具规模。罗马化的高卢人与蹂躏罗马各省的强悍的条顿部落互相混合，而逐渐形成各个民族国家。从来不曾看见罗马鹰徽的、或者罗马人撤退了的北方各地，创造了自己的文化，甚至自己的文学，罗马理想与罗马文明对于它们不过是外界的和外来的影响而已。
　　阿拉伯学派
　　当欧洲学术处在极低潮的时候，在君士坦丁71堡东罗马帝国宫庭中，在叙利亚至波斯海湾的国家中，却保存了不少来源于希腊、罗马与犹太的混合文化。最早的一个中心是荣迪沙帕尔（Jundi-shapur）的波斯学校，它在489年成了景教派基督徒的避难所，在529年柏拉图学园被封、新柏拉图派离开雅典后又成为新柏拉图派的避难所。在这里翻译了希腊的书籍，尤其是柏拉图与亚里斯多德的著作，使希腊哲学与印度、叙利亚、波斯的哲学相接触，还促进了一个医学学派的成长。虽然处在比较孤立的状况中，这个学派还是一直存在到第十世纪。
　　在620至650年间，在穆罕默德的鼓舞下，阿拉伯人征服了阿拉伯、叙利亚、波斯、埃及等地。一百五十年后，最著名的阿拔斯王朝哈里发诃伦－阿尔－拉西德（Harun－al－Rashid）奖励翻译希腊作家的著作，因而帮助促成了阿拉伯学术大时代的开始。起初进步很迟缓，因为必须创立一些适于表达哲学和科学思想的新名词与文章结构，使之融合在叙利亚与阿拉伯的语言之中。阿拉伯人和处在阿拉伯人势力下的民族的任务，与中世纪后期欧洲学术复兴时代一样，第一是要发现隐藏起来且被忘记的希腊知识的宝藏；第二要把他们所发现的宝藏融合在他们自己的语言与文化里面，最后再加上他们自己的贡献。
　　穆罕默德死后两百年内，伊斯兰教的神学活动极为活跃。伊壁鸠鲁的原子体系和芝诺的疑难所引起的时间空间问题，刺激了穆斯林人的思想，而印度佛教的原子论对他们也不无影响。
　　根据可兰经，安拉（Allah）创造而且主持世界，在安拉的绝对存在中，世界只有第二性的存在。这个正统的观点，后来被新柏拉图派和亚里斯多德派的希腊哲学及另一伊斯兰思想学派所修改。后者把新柏拉图派的无尽的存在环链及亚里斯多德的宇宙观念，加入到穆罕默德原来的片面泛神论之中。于是得到一个补充的观点，即反过来，宇宙便是神。第三伊斯兰思想学派用正统的穆罕默德的术语解释自然，得到一个时间的理论，这个时间理论即使不是从印度佛教的原子哲学得来的，也和它类似。宇宙由完全相同的原子构成，安拉则随时重新加以创造。空间也是原子的结构，时间由不可分的无数“此时”所组成。物性是偶有性，属于原子，原子为安拉所创造与重新创造。如果安拉不时时重新创造，宇宙将如梦一样消逝。物质仅由安拉的连续的意志而存在，人不过是动画般的自动器。这样，伊壁鸠鲁的貌似无神的体系，就一变而为高度的一神教。
　　在这些具有神学意义的题材之外，显然人们还有一种好奇心，想研究神学家认为不具有永恒性或实在性的大自然。当基督教国家的科学正在衰落时，伊斯兰教国家的科学却蓬勃发展起来，至八世纪后半期时，领导的地位已确定地由欧洲移到近东了。到了九世纪时，阿拉伯的医学学校因为研究盖伦著作的译本而得到进步，在炼金术所依据的原始化学方面有了显著的新成就。
　　最早的实用化学，一方面与生活技术（如冶金）有关，另一方面也与制药有关。古典时代，希腊人关于物质本性的见解，以及关于原子和基本元素的观念，离开观察与实验太远，无法归入化学之中。一世纪亚历山大里亚的炼金家可以说是最早认识到和探讨化学问题的人。但那时以后，工作就陷于停顿，六百年后阿拉伯人才重新拾起他们的工作。
　　由于误解亚历山大里亚的技术的起源，后来的炼金家为自己树立了两大目标，而这两个目标都是不能实现的--一是要把贱金属变为黄金。一是要炼成能医一切疾病的“仙丹”。他们的钻研当然非失败不可，不过他们却因此得到许多可靠的化学知识，并发现了许多有用的药品。
　　阿拉伯的炼金家从两个来源得到他们的初步知识：一是上面说过的波斯学派，一是亚历山大里亚希腊人的著作，一半经过叙利亚人的传授，一半得自直接的问泽。说阿拉伯话的民族研究炼金术有七百年的历史，他们的工作中心先在伊拉克，后在西班牙。在他们的手里炼金术发展成为化学，又由他们那里发展成为中世纪后期的欧洲化学，主要是经过西班牙的摩尔人。在有些阿拉伯著作家和他们的欧洲门徒由炼金术进步到化学的时候，另外一些人由于不能了解亚历山大里亚炼金家的专门知识和哲学观点不能吸取比较新颖、比较科学的观点，便在自己的工作中堕落到贪得无厌地追求黄金和玩弄或自欺欺人的巫术的地步。
　　最著名的阿拉伯炼金家及化学家是阿布－穆萨－札比尔－伊本－哈扬（Abu－Musa－Jabir－ibn－Haiyan）他约在776年间享有盛名。后来有许多著作以拉丁语出版，据说是一位名叫“杰伯尔”（Geber）的时代不明、身世不明的人所写的。有人认为“杰伯尔”也就是札比尔。不过，这些著作的起源问题至今还没有解决。拜特洛（Berthelot）于1893年，研究了一些阿拉伯原稿的新译本之后，断定札比尔的成就比杰伯尔要少得多。但霍姆亚德（Holmyard）与萨尔顿说，从还没有翻译过来的阿拉伯著作看来，札比尔是一位比拜特洛设想的要高明得多的化学家。他好象制造过（用现代术语讲）碳酸铅，并且由砷和锑的硫化物中分析出砷与锑；他叙述了金属的提炼，钢的制造，布与皮的染色，以及蒸馏醋而得到醋酸的方法。他认为当时所知的六种金属所以不同是由于所含的硫和汞的比例不同。但是，在对他的全部阿拉伯语著作加以批判的研究，并与拉丁语的“杰伯尔”著作加以比较之前，札比尔在历史上的地位是不易确定的。
　　在化学史上，把硫（即火）与汞（即水）看做是基本元素的观念是十分重要的。这一观念似乎是由于发现硫与汞化合而成鲜明的红色硫化物而产生的。由于银是白色的，金是黄色的，红色必定是用比金更贵重、更根本的东西制成的。硫与汞之外，后来又加上食盐来代表土或固体。食盐、硫与汞为物体的基本元素的学说，代替恩培多克勒和亚里斯多德的四元素说，一直流行到波义耳在1661年发表《怀疑的化学家》（ScepticalChymist）一书的时候。
　　科学性的化学的重要性日益增长，这表现在九世纪开始的一场关于炼金术的真正价值的辩论上。那时欧几里得的《几何原理》（Elements）与托勒密的天文著作，也翻译成阿拉伯语了，后者的巨著，因而得到《至大论》（AImagest）这个阿拉伯名称。希腊的几何学与天文学于是传到穆斯林世界。印度的数字也许是先由希腊人发明，然后传入印度，再以早期的形式传给阿拉伯人，他们又修改为所谓古巴尔（Ghubar）字体，与我们现今所用的字体更为相近。当时穆斯林人贸易很广，因此这些方便的数字，被世界认为是阿拉伯数字，经过几个世纪之后便代替了累赘的罗马数字。在拉丁语中最早使用这个新数字体系的例子，似乎是976年间在西班牙写成的一部手稿，但零位记号的普遍使用是更往后的事情。
　　当时，有些阿拉伯著作家为了推广自己的著作，就把自己的著作假托是希腊人的著作。譬如阿拉伯人或叙利亚人编纂的一部关于民间传说与巫术的文集，名叫《秘密的秘密》（secretum Secreto-rum），在中世纪的欧洲十分流行，当时就他称是亚里斯多德著作的译本。817年左右，埃德萨的约布（Job of Edessa）根据在巴格达讲授的材料，写了一部关于哲学与自然科学的百科词典。这部词典的叙利亚语的版本最近由明加纳（Mingana）加以编辑并翻译过来。
　　托勒密著作的翻译也推动了穆斯林天文学家。穆罕默德·阿尔－巴塔尼（Muhammadal－Batani，约850年）在安提沃奇（Antioch）天文台，重新计算了春秋二分点的岁差，并制成一套新的天文表。他的工作由不像他那样有名的学者们继续下去。在公元1000年左右，三角学有了进步。伊本·荣尼斯（Ibn Junis）或尤纳斯（Yunus）在开罗对日月食进行观测，并加以记录。他可算是最大的穆斯林天文学家。他的工作得到埃及国王阿尔0哈金（al-Hakim）的鼓励。阿尔-哈金还在开罗设立学院。
　　阿拉伯科学的古典时期可以说在第十世纪，从波斯人阿布·巴克·阿尔-腊济（AbuBakr al-Razi）的工作开始的。此人在欧洲也被称为布巴卡尔（Bubachar）或腊泽斯（Rhazes）。他在巴格达行过医，编辑过许多百科全书性的教科书，其中有一本著名的著作讨论麻疹与天花。他被认为是伊斯兰最伟大的医生，事实上也是中世纪全世界的最伟大的医生。他把化学应用到医学上来，并使用了流体静力天秤来测量物体的比重。
　　最杰出的穆斯林物理学家是伊本-阿尔-黑森（Ibn－al－Hai-tham，965－1020年）。他在埃及阿尔-哈金统治下工作过。他的主要工作是在光学方面，在实验方法上有很大的改进。他使用球面和抛物面返光镜，并研究了球面象差，透镜的放大率与大气的折射。他增进了有关眼球和视觉过程的知识，并用有力的数学方法解决了几何光学的问题。他的著作的拉丁语译本，通过罗吉尔·培根与刻卜勒，对于西方科学的发展有很大的影响。同时有一位医学家和哲学家名叫伊本·西那（Ibn Sina）即阿维森纳（Avicen-na，980－1037年）。他是布哈拉（Bokhara）城人，访问过中央亚细亚各国的宫廷，希望得到一个安定的位置，来发展他的天才，并进行他的文学与科学的工作，但没有成功。他对当时所知的科学都有著述。据萨尔顿说，他不相信炼金术可使金属突变，他以为这种变化有其根本的原因，不是改变颜色所能成功的。他的《医典》（Canon）或医学纲要是“古代和穆斯林全部知识的总汇”，是阿拉伯文化的最高成就之一。后来这部书成了欧洲各大学的医学教科书，直到1650年，卢万（Louvai）与蒙特佩里耶（Montpellier）的学校还在用它，而且据说至今仍是穆斯林国家的主要医学典籍。
　　他的一位同代人阿尔-比路尼（al-Biruni），名声没有他大，但智慧并不比他小。他是哲学家、天文学家及地理学家，生于973至1048年间。他进行过大地测量，他所测定的经纬度达到相当准确程度。他测量过一些宝石的比重，用水在通路中自求其水平的原理来解释天然泉及喷水井。他对于印度的某些部分和人民有极清楚的叙述，并且写了一篇中世纪最好的关于印度数字的论著。
　　这时阿拉伯语已经公认为研究学术的经典语言，所以凡是用阿拉伯语写成的东西都是权威的，正如早期（和后来）时代的希腊语著作一样。最初把阿拉伯书籍有系统地翻译成拉丁语的是非洲人康斯坦太因（Constantine）。他在蒙特卡西诺寺（MonteCassino）工作，从1060年直到1087年死去之时。他游历过萨勒诺，他的工作对于萨勒诺学校有很大影响，在这里和其他地方，由于他的鼓舞，拉丁国家才吸收了阿拉伯人的学术。
　　可是这时阿拉伯学术的最高潮已经过去了。第十一世纪时，出现了波斯诗人莪默·伽亚谟（Omar Khayyam）的重要代数著作，和阿尔－加扎利（al-Ghazzali）的神学著作。他为伊斯兰教所做的哲学与综合工作，正如托马斯·阿奎那为基督教所做的哲学和综合工作一样。但在这个世纪将近结束时，阿拉伯与穆斯林的学术就开始衰退，此后科学活动便主要是在欧洲了。
　　从政治方面看，由于伊斯兰王公将领的内争，由于原来出过很多总督、军人及行政官员的有才干的阿拉伯高贵世家渐次解体与毁灭，因而不可能再有安定的阿拉伯帝国出现。辽远的省份一个一个地脱离这个软弱、衰老、多种族的帝国，而恢复原有的民族性和政治独立。
　　穆罕默德征服的最远的省份是西班牙，阿拉伯文明、犹太文明与基督教文明交流的最好的成果正是在那里表现出来。在418至711年的三个世纪之间，一个西哥特国在西班牙建立起来，并由其京城上鲁斯（Toulouse）维持法律与秩序。原来在狄托（Titus）治下由巴勒斯坦放逐到西班牙的那些塞法迪姆犹太人（SephardimJews）保存了亚历山大里亚学术的传统，聚集财富，并保持与东方交通畅通无阻。在711年伊斯兰教征服西班牙后情况仍然是如此。只要他们的优越地位不受反对，阿拉伯人对于思想是宽容的，因此许多学校得以成立，可是这不是由于一般人民的拥护，而是由于有自由思想或心胸宽大的统治者的偶然的和反覆无常的眷顾。
　　西班牙-阿拉伯哲学发展的过程，与一百年后基督教学校所走的过程大致相同。他们同样想把本国的神圣文献与希腊哲学的学说加以调和；神学家们亦复有类似的派别竞争，一派依靠理性与理性的结论，一派信赖神的启示或神秘的宗教经验，两派都否认人的理性在宗教问题上的效用。
　　正统的穆斯林经院哲学及其理性的哲理神学，主要是在巴格达活动的波斯人阿尔－加扎利创立的。同样的见解也流行于西班牙，但西班牙－阿拉伯思想学派的真正名声，应归功于1126年出生订于科多瓦（Cordova）的阿维罗伊（Averroes）的工作。虽然他对亚里斯多德的学说极其尊崇，但把一种新观念注入到宗教与哲学的关系中去。据他看来，宗教不是可以归结为命题和教条体系的知识的一个分支，而是一种人的内向的力量，同“实证的”或实验的科学是不同的。神学是两者的混合。他认为对两者来说，神学都是祸害的根源，一方面它造成了宗教与哲学不相容的错误印象，另一方面也用一种假科学败坏了宗教。
　　这样，阿维罗伊的学说与正统的基督教神学发生严重冲突，是不足为奇的。但尽管有人反对，特别是重要的多明我（Dominican）思想学派反对，他的语言却能打动愿意听他的人。到了十三世纪阿维罗伊就成了意大利南部、巴黎、牛津等大学公认的权威，照罗吉尔·培根与邓斯·司各脱（Duns Scotus）的意见，他可以同亚里斯多德并列为实证科学的大师。
　　那个时代的另一位重要的科多瓦人是迈蒙尼德（Maimonides，1135－1204年）。他是犹太医学家、数学家、天文学家与哲学家。他的主要工作是建立可与阿尔－加扎利的伊斯兰经院哲学以及后来由托马斯·阿奎那完成的基督教经院哲学相比拟的犹太经院哲学体系。迈蒙尼德想把犹太神学与希腊哲学，特别是与亚里斯多德的哲学调和起来。他的著作在中肚纪后期有很大的影响。那时他的信徒把他的见解任意加以引伸，甚至以为圣经中叙述的全部历史都是象征性的，这种学说自然要引起争论。
　　欧洲学术的复兴
　　欧洲接受了并且慢慢地吸收了阿拉伯知识，因此，在欧洲，研究学术的工具也有了很大的进步。在东罗马帝国的君士坦丁堡，九、十世纪时，就已经出现了知识的复兴。当时君士坦丁七世提倡学术与艺术，并且命人编纂百科全书式的著作。以君士坦丁堡为基地，靠了基辅公爵弗拉基米尔的不断劝诱，把俄罗斯也变成了基督教国，在十世纪末，直接导源于东罗马帝国（拜占庭）的俄罗斯艺术也出现了。因为有了这个拜占庭的文艺复兴，许多希腊的手稿才被人复制并保存下来。
　　我们说过，从很早的时候，在萨勒诺已经有了一个世俗学问的研究中心，特别是医学研究中心，而在北欧方面，查理大帝与阿尔弗烈德大帝对于学者的奖励，也使一般学术的发展得到推动。盖尔贝特（Gerbert）是法国博学的教育家与数学家，972至999年间，他在兰斯（Rheims）等地教书，公元999年，被选为教皇，改名西尔维斯特二世（Sylvester Ⅱ）。在他的著作中，他讲到印度数字，算盘（一种简易的计算机）和星盘（一个有刻度的金属圆盘，上面有一个臂绕中心旋转，可用以测量天顶距）。十世纪早期，阿拉伯学术已经传播到列日（Liege）和洛林（Lorraine）等其他城市，再由这里传到法国、德国与英国。1180年左右，在赫尔福德的罗吉尔（orger of Hereford）的领导下，出现了一个阿拉伯学术的中心。
　　教育需要的增加，使寺院和教堂的学校不足以应付不断增加的要求，于是新的世俗学校开始建立，而终于形成现代大学。1000年左右，法律的研究已经在波伦亚（Boorgna）恢复，到了十二世纪，法律学校之外，又加上医学和哲学学校。起初外国学生为了对付本地人的歧视并互相保护起见，成立了学生会或“大学”（Universitas），后来这种组织又推广到本地或外国的全体学生中去。这些学生会自己聘请他们的教师，就是后来的波伦亚大学也仍然是学生的大学，因为它的管理权还操在学生手里。
　　另一方面，在第十二世纪的头十年，一些教师们在巴黎成立了一所辩论术学校，不久那个城市的教师组织Universitas，就成为北欧及英国大多数大学的组织模型。因此，牛津与剑侨两大学的管理权总是操主教师手里，与波伦亚大学的管理权操在学生手里不同，不过在苏格兰，大学校长还是由选举产生，这是学生管理权的残存的痕迹。
　　早在加洛林王朝（Carolingian）时代，学校的课程已经订定为初等三科，即文法、修词与辩论，都和词有关，和高等四科，即音乐、算术、几何学与天文学，这四科无论如何被认为是研究物的。音乐包含有一种半神秘性的数的理论，几何学只有欧几里得的一系列命题，而无证明，算术与天文学受到重视，主要因为它们教人怎样计算复活节的日期。这一切都是研究神圣的神学的准备。在整个中世纪，这种分科方法对于各门学术要素都是适用的，后来，由于人们对哲学产生更大兴趣，又添上了哲学一科，但这也只不过是逻辑辩论术的一门高级课程而已。
　　柏拉图与亚里斯多德之间关于“理式”或“共相”（universals）的老争论，再度出现在波菲利的著作与博埃修斯的注释中，因此到了中世纪的头脑中便成为分类的问题了。我们何以能分类呢？个体是唯一的实在，而类或共相（一般的概念）只是心灵的概念或名称，象唯名论所主张的那样呢，还是它们有相当独立的实在性，在感官对象中并依附于感官对象，作为对象的本质而存在，象亚里斯多德所指示的那样呢？或者再从另一方面说，理念或共相真象柏拉图在他的唯心主义哲学（后来叫唯实论）中所说的那样，脱离现象或个别事物有其独立的存在和实在吗？举一例而言，德谟克利特与苏格拉底究竟是真实的人还是只是一个名称呢？还是人是有自己的实在性的一个种类，在这里或那里得着某些形式，而成为德谟克利特或苏格拉底，即真正实体--人类--的偶有性呢？我们究竟应该随着柏拉图说“共相在物先”（universalia ante rem）还是应该随着亚里斯多德说“共相在物里”（universalia in re），或者随着唯名论者说“共相在物后”（universalia post rem）呢？
　　我们的科学头脑，更接近阿基米得而不喜欢亚里斯多德或柏拉图，觉得这场争论又愚蠢又讨厌。但要发掘埋藏很久直到文艺复兴才萌芽的现代科学的种子，却不能不对这场论战加以研究。就它对于认识论的影响来说，即令在希腊人看来，它也是很重要的，中世纪的人也终于在这里找着了基督教义的全部问题，唯一的困难是决定大肆实行迫害的正统派究竟要站在哪一方面。
　　第九世纪里，沃里根的门徒伊里吉纳（Erigena）或约翰·斯科特（John Scot）创立了一个神秘的学说，其基本的意见认为神是唯一的实在。这个学说是中古时代（与教父时期相对而言）基督教信仰与希腊哲学（这里指新柏拉图派的哲学）的第一次大综合。在伊里吉纳看来，真哲学就是真宗教，真宗教也就是真哲学。理性引导人到一个体系，这个体系又与正当解释的圣经相吻合。伊里吉纳是实在论者，但他的唯实论把柏拉图的观点与亚里斯多德的观点溶合在一起，唯实论与唯名论的争论只是到后来才趋于激烈。十一世纪时批判的推理应用于神学，双方的争执点才开始明朗化。唯名论出现在土尔的柏朗加里斯（Berengarius of Tours，999－1088年）的著作里，他批判了化体（transubstantiation）理论，说我们要改变面包与酒的本质，就必然要相应地改变其形与味等偶有性。唯名论也出现在洛色林（Roscellinus，卒于约1125年）的著作中。他主张只有个体是实在的，因而达到三位一体的三神论观念。这就立刻促使敌对的唯实论轮廓更加鲜明，尤其是在查姆伯的威廉（Williamof Champeaux）与坎特布里的安瑟伦（Anselm of Canterbury）的著作中，并使唯实论成为正统观点，流行了几百年。
　　但是唯实论固有的困难，引起许多不同的派别；学校内狂热地进行着无休止的辩论，经院辩论家在哲学的尖锐交锋中斗争了两百年。法国布尔塔尼人阿伯拉尔（Abelard，1079-1142年）攻击他的先生查姆伯的威廉并把他的学说修改成为接近唯名论的一种学说，但是他的唯名论不象洛色林的那样始终一致。在阿伯拉尔的哲学中，三位一体的教义成了一神的三个方面的观念。阿伯拉尔已经有摆脱中世纪思想习以为常的教条框框的征象。他说了一些富有意义的话，如“怀疑是研究的道路”，“研究才能达到真理”，“要信仰须先了解”，这些话很可以拿来和教父哲学家德尔图良（Tertullian）的“正因其荒谬而信仰”（credo quia impossibile），及安瑟伦的“为求知而信仰”（credo ut intellgam）相比较。阿伯拉尔受到圣伯纳德（Saint Bernard）的谴责，后者极端仇视世俗的智慧，且尽力培养教会对于异端的疑忌。但有一个时期，思辨的精神也消耗尽净了，从十二世纪中叶，逻辑与哲学辩论开始沉寂，一直沉寂了五十年，现在人们又对古典文献发生了暂时的兴趣，这种兴趣是以萨利斯伯里的约翰（John ofSalisbury）及设在沙特尔（Chartres）的他的学校为中心的。
　　中世纪人的哲学讨论，至今仍然使某些现代的形而上学家感到浓厚的兴趣；他们对于物质宇宙的一般观念，在我们看来，实在奇怪、不实在而且混乱。大体说来，他们对于自然事件、道德真理和精神经验是不加分别的。终极的实在无疑地包含着这三方面，但历史告诉我们，无论如何，自然事件应当单独加以观察，如果我们要想更加认识它们相互间的关系的话。
　　中世纪的心理迷恋于假想的大小两种宇宙的类比，一方面是神性，即天文学上的宇宙结构，另一方面是人体，即解剖学、生理学与心理学上的人身结构。他们通常以为有一个活的灵魂，即“奴斯”（vous）或新柏拉图主义的世界精神，贯注在并维系着整个宇宙，这个灵魂又为神所渗透与控制。因此，原始的物质，即死与分解的元素，也在神控制之下。
　　大宇宙和小宇宙的观念是在柏拉图的《蒂迈欧篇》中提出的，还可上溯到阿尔克莫与毕达哥拉斯派，但是有些中世纪的著作家归之于赫米斯（Hermes）。这是一位很可怀疑的亚历山大里亚人物。许多炼金术的著作里提到他，也许他就是古埃及神梼特。这个理论还以简单的形式出现在塞维尔的伊西多尔与炼金家“杰伯尔”的书中。后来更由土尔的伯纳德·西尔维斯特里（Bernard Sylves-tris of Tours，约1150年）与宾根（Bingen）的修道院院长希德加尔（Hildegard，约1170年）加以发展。在中世纪的艺术品中经常可以看见这个观念的寓言式的表现。
　　在仅仅描绘大宇宙的其他作品中，我们可以看见如下的画面。地球是中央的球体，其中的四元素原来本是谐和而有秩序的，自亚当堕落以后便凌乱了。地球周围有充满空气、以太和火的几层同心圈，这些圈里有恒星、太阳与行星，被四种天风挟持着运行，这四种天风又与地上的四种元素和人身中的四种体液有关，天堂是火层以外最高的苍穹，地狱在我们脚下的地球之内。
　　大宇宙和小宇宙基本上相似的概念，流行于整个中世纪。经过文艺复兴而仍存在，及至现代还出现在文学里。宇宙是由同心的球或圈层构成的观念，在中世纪已发展成古典的了；在但丁的幻像里达到了它的顶点。哥白尼摧毁了它的理性基础，但没有铲除民间的传说。就在现今，我们还可以在各阶级的愚昧民众中流行的某些历书的封面上，看见从古代世界和中世纪这些混乱的想象中得来的图画。
　　在犹太神智学，即所谓卡巴拉（Caballa）的学说里，也可以找到大致相同的观念，这个学说自称发扬了上帝启示亚当的秘传真理，并且靠了传说传给后代，以后对基督教也发生了很大的影响。
　　在这里，我们对中世纪的庞杂繁复的占星术、炼金术、巫术与神智学大杂脸，连十分之一也无法叙述；这些不但使我们难于理解，甚且使我们不能卒读。这些观念本质上是中世纪心理的特点，有了这些观念，他们才感觉安适。但是我们不要忘记，科学思想在当时既很少见，而且同一般人的心理也格格不入。几棵疏落的科学树苗，必须在始终阻遏生机的旷野密菁中生长，而不是家有些科学历史家所想象的那样在开阔而有益于康健的愚昧草原中生长。一块农地如果几年不加耕种，即仍成为草莽，在思想的园地里也不乏同样的危险情况。费了科学家三百年的劳动，才得清除草秽，成为熟土；但毁灭很小一部分人口，便足以毁灭科学的知识，使我们回到差不多普遍信仰巫术、妖术和占星术的局面中去。
　　十三世纪
　　黑暗时期的学术任务是把濒于灭绝的古代学术尽可能地挽救出来，以后几个世纪的任务则是熟习与吸收所重新发现的学术。中世纪初期在学术方面的主要成就，是把拉丁纲要的作者所保存下来的残存古代古典知识与早期教父们依照新柏拉图主义诠释的基督教信仰融合为一。我们可以看到，自九世纪以来，这个过程就在进行，可以说从那时起，中世纪的建设时期就开始了。
　　到十二世纪时，从过去得来的双重遗产已经由中世纪的思想界加以考察、清理、吸收与改造了。此后哲学性的神学工作就暂时停顿下来，可是这个时期里，把古典书籍当做文学来欣赏的现象却达到了极点。比较高深的亚里斯多德著作，没有一部是完整的，因此没有一部科学书籍落到当时学者手中，来打扰他们偏重于文学的观点；这些学者所以留心典籍，本来只是一种治学的别径，或者只是为了更便于了解圣经的语言和神父的著作。虽然亚里斯多德的著作，经过各家注释未尝没有间接的影响，但当时流行的神学态度仍然是柏拉图派或新柏拉图与奥古斯丁派的态度，是唯心主义的和神秘的，而不是理性的和哲学的。
　　但在十三世纪时，人们的观点就发生了一个重大的变化，这与当时随着托体僧的出现而产生的人道运动是同时发生的，而且或许还是有关联的。为了满足人们追求世俗知识的不断增长的要求，希腊书籍翻译成拉丁语，起初是从阿拉伯语转译，后来直接由希腊语译出。全部情况至今还没有完全弄清楚，因为我们对于阿拉伯科学文献--即使是现存的那一部分科学文献--的知识还是很片段的，要正确地指出什么是阿拉伯人增加到希腊科学上去的，还不可能。
　　由阿拉伯语到拉丁语的翻译工作，在西班牙最是活跃。这里自1125至1280年有一系列的翻译家针对许多题目孜孜不倦地工作着。“由于他们的工作，我们才得到亚里斯多德、托勒密、欧几里得和希腊医学家阿维森纳与阿维罗伊以及阿拉伯天文学家与数学家的著作，还有一大堆占星术书籍，显然还有不少的炼金术的书籍。”
　　在重要性上次于西班牙的是意大利南部与西西里。在这些地方，有不少著作从阿拉伯语和希腊语翻译过来，这是因为这些地方与君士坦丁堡有外交和商务的关系，而且居住有一些阿拉伯人和希腊人的缘故。从这个来源得到了一些医学书籍，一本地理著作与地图以及托勒密的《光学》。亚里斯多德的《动物学》、《形而上学》与《物理学》及1200年以后在西方出现的许多次要书籍，其来源则属于许多散居各处的或不知名的译者。
　　那时科学文献的通用语言是阿拉伯语，从阿拉伯语译出的书籍，即使作者是希腊人，也见重于当时。当时，说阿拉伯话的民族以及杂居其间的犹太人对于科学感到真正的兴趣，中世纪欧洲正是由于同伊斯兰教国家接触。才从早期的观点过渡到一个比较富于理性主义的心理习惯。
　　最大的变化是在重新发现亚里斯多德著作的时候发生的。1200至1225年间，亚里斯多德的全集被发现了，并且翻译成拉丁语；与其他希腊著作一样，起先是从阿拉伯语译出，后来才直接由希腊语译出。在后一翻译工作中，最出色的一个学者是格罗塞特（Robert Grosseteste）。他是牛津的校任，林肯区的主教，著有讨论彗星与其成因的论文。他邀请希腊人到英国来，并输入希腊书籍，而他的门徒、方济各会修士罗吉尔·培根则写了一部希腊语法。他们的目的不在于文学，而在于神学与哲学，他们想要把圣经和亚里斯多德原著语言的锁钥打开。
　　这些新知识不久便对当时的争论发生了影响。唯实论仍然存在，但不如从前彻底了，而且稍微离开了柏拉图主义。人们认识到，经过亚里斯多德修改后的唯实论，可以用心理学的术语来加以表述，使其接近于唯名论。但在比较大的问题上，亚里斯多德却为中世纪思想界展开一个新的思想世界。他的一般观点不但更加富于理性，而且更科学，与历来充当古代哲学的主要代表的新柏拉图主义大有差别。他的知识领域，无论在哲学方面或自然科学方面，都比当时所知道的宽广得多。要吸收这些新材料并且使其合于中世纪的基督教思想，是一件很不容易的工作，而且在从事这个工作时也不能没有疑惧。人们已经深信教会作为天启的接受者与解释者，在学术上是至高无上的，而代表世俗学问的神秘的新柏拉图主义则是与天启相符合的。因此，要接受新发现的亚里斯多德的著作以及这些著作里包含的科学的或准科学的知识，并且把这些知识与基督教教义调和起来，在学术上需要真正大胆的努力，在最初研究亚里斯多德的时候一时发生惊慌，是不足怪的。起初，亚里斯多德的著作，是经过阿拉伯的途径传到西方的。在这个途径中，他的哲学和阿维罗伊派的倾向混合起来，结果成了神秘的异端。1209年巴黎的大主教管区会议禁止亚里斯多德的著作，后来，又再一次加以禁止。但是，1225年，巴黎大学就正式把亚里斯多德的著作列到必读书籍的目录里去。
　　在这个时期里解释亚里斯多德的最主要的学者是多明我会修士科隆的大阿尔伯特（Albertus Magnus of Coorgne，1206-1280年）。他也是中世纪里最富有科学思想的一人。他把亚里斯多德、阿拉伯和犹太诸要素组成一个整体，其中包括了当时的天文学、地理学、植物学、动物学与医学各种知识。在这一工作中，阿尔伯特本人与其同时代的植物学家鲁菲纳斯（Rufinus）等人作出了肯定的贡献。
　　当时流行的思想倾向可以从阿尔伯特教授亚里斯多德的胚胎学以后发生的情况看出来。亚里斯多德认为一个生物的成胎，母体给它以质，父体给它以形。中世纪的心理注重事物的价值，因而断定男质特别贵重，后来竟形成一种神学的胚胎学，于是灵魂何时进入胎里，就成了具有头等重要性的问题。
　　阿尔伯特的工作，一方面表现出他同他的同时代的青年人牛津的方济各会修士们、格罗塞特斯与培根有密切的关系，另一方面也直接引导他的有名的门徒圣托马斯·阿奎那形成更有系统的哲学。虽然阿奎那的头脑不象阿尔伯特那样富于科学精神，可是在哲学史及科学起源方面他却十分重要。他继承阿尔伯特的工作，把当时知识的宝藏，不管是神圣的还是世俗的，加以理性的解释，因而激起人们对于知识的兴趣，并使人们感觉宇宙似乎是可以理解的。
　　阿尔伯特与阿奎那共同促成了一场思想革命，特别是宗教思想的革命。从柏拉图经过新柏拉图主义到奥古斯丁，人们一向认为人是思想着的灵魂与活着的肉体的混合物，其中两者各自形成一个完整的实体。上帝在每个灵魂里植上一些天赋的观念，其中便有神的观念。这种体系很容易同个人灵魂不死，人们可以直接认识上帝等基督教教义调和起来。
　　但是，亚里斯多德对于人和认识的问题，提出一种完全不同的理论。肉体或灵魂单独都不能是一个完整的实体，人只能看做是两者的复合体。观念也不是天赋的，而是按照几个不证自明的原则（如因果原则），根据感官材料建立起来的。对于上帝的认识，不是天赋的，必须通过理性的与辛苦的推理方能达到。亚里斯多德的体系，虽然在解释宗教问题的时候有种种困难，可是对于外部世界却作出了比较好的解释，因此阿尔伯特与阿奎那接受了它，托马斯更是勇敢地和巧妙地起来把它与基督教教义加以调和。
　　不过，亚里斯多德的哲学，虽然同柏拉图的哲学比起来要合乎科学一些，可是与文艺复兴时代的新知识仍然是抵触的，因此当他的著作被人接受、成为权威的时候，它们就在许多年代中阻挡了科学思想从神学桎梏下解放出来，因为学院的世俗学术和罗马教会双方所以都对现代科学的初期发展抱着突出的仇现态度，主要是由于圣托马斯的亚里斯多德主义的缘故。
　　托马斯·阿奎那
　　托马斯是阿奎农（Aquinum）伯爵的儿子，1225年左右生于意大利南部。十八岁时他加入多明我会为修士。他在科隆从阿尔伯特求学，在巴黎和罗马教过书，辛劳一生，死于1274年，只活了四十九岁。
　　他的两大著作：《神学大全》（Summa Theoorgiae）与《箴俗哲学大全》（SummaPhilsophica contra Gentiles）是为了向无知者阐明基督教知识而写的。他认为知识有两个来源：一是基督教信仰的神秘，由圣经、神父及教会的传说传递下来，一是人类理性所推出的真理--这不是个人的难免有误的理性，而是自然真理的泉源，柏拉图与亚里斯多德就是它的主要的解说者。决不能把这两个源头对立起来，因为它们都从一个源头--神--那里出来。因此哲学与神学必然是可以相容的，一部《神学大全》应该包括一切知识；就连神的存在也可以用推理来加以证明。但是在这里，托马斯·阿奎那就和他的前人分手了。伊里吉纳和安瑟伦在比较神秘的新柏拉图主义的影响下，要想证明三位一体及化身等最高的神秘。但托马斯在亚里斯多德与其阿拉伯注释家的影响下，认为这些神秘不能用理性去证明，虽然它们可用理性去检察和领悟。因而这些教义从此脱离哲学的神学的领域，而转入信仰范围之内去了。
　　在他的一切工作中，阿奎那的兴趣都属于理智方面。任何由神创造而具有理性的人，其完全的幸福都在于运用其智慧来默念神。信仰与启示乃是对真理的命题与表述的信念。如果我们以为经院哲学及后来由它产生的正统的罗马神学反对或轻视人的理性，那就完全错了。那是早期的态度，例如安瑟伦就害怕当代唯名论者使用他们的理性。但后期的经院派并不贬低理性。相反地，他们认为人的理性原是为了解和检验神与自然而形成的。他们自称要对整个存在的体系给予理性的说明，只不过在我们看来他们的前提有问题罢了。
　　阿奎那的体系是按照亚里斯多德的逻辑学与科学建立起来的。他的逻辑学，通过它的纲要早已为人熟习。在人们对知识尝试进行理性的综合的时候，他的逻辑学的影响就更深远了。在三段论法基础上，逻辑学可以根据公认的前提，提供严格的证明。这方法自然使人们觉得知识的来源，一方面是直觉的公理，另一方面是权威，即天主教会的权威。这个方法很不适于引导人们或指导人们用实验方法去研究自然。
　　阿奎那还从亚里斯多德和当时的基督教义那里接受了一种假设，说人是万物的中心与目的，世界可以按照人的感觉和人的心理来描绘。这一切都是亚里斯多德的物理学使然，因为物理学是他的科学中最弱的一门学科。德谟克利特早在现代物理学的见解形成之前就惊人地预言说：“按照通常说法，有甜有苦，有热有冷。按照通常说法，有色彩。其实，只有原子与虚空。”这一理论是与现代客观物理学相符合的。它要透过浅薄的感觉，发现与人无关的自然界的法则。但是，我们知道，亚里斯多德却摒弃了这一切，拒绝了原子的概念。在他看来，物体并不象德谟克利特所说的那样，是许多原子的集合体，或者象我们所了解的那样，是有质量、惯性及其他物理的、化学的或生理的特性的东西。物体是一个主体或实体，具有归入某些范畴的特性。首先它是本质，“这不是指一个主体具有的，而是指一切其他东西都具有的东西”；例如人、面包、石头；不过，亚里斯多德在这里所说的并不是一种具体的东西，而是一种本质性质。其次它有重、热、白等特性；还有不那末重要的是，它存在在什么地方和什么时候。这些都属偶有性，比起本质来，没有那样根本的意义，不过在一定的瞬刻内，却都是主体的一个组成部分。
　　在十九世纪看来，这一切都好象是无益的，差不多是无意义的，虽然我们可以把这一切说法改造成为一种比较具有现代气味的形态。但十九世纪或二十世纪的观点在中世纪的人看来也是同样地奇怪，而他们的心理态度，是产生了重大历史后果的。如果重是一种和轻相反的自然特性的话，我们就很容易了解亚里斯多德怎样达到天然位置的学说，按照这个学说，重的下沉，轻的上浮，所以物体愈重，下坠愈速。在这一点上，经院派同史特芬和伽利略发生了争执。不但如此，由于亚里斯多德把物体的根本性的本质与现象、偶有性或种区别开来，在中世纪的人看来，化体理论--1215年以来的一个信条--也就显得很自然了。即令在神秘的新柏拉图主义已经被理性的亚里斯多德派的托马斯主义代替了的时候，中世纪的人仍然这样想。
　　阿奎那接受了托勒密的天文学。值得注意的是他把它仅当做一个工作假设--“这不是证明，而是假设”。但是，圣托马斯的警惕却被人忽略了，而地球中心说竟成了托马斯派哲学的一部分。人既然是创造万物的目的，地球使该是宇宙的中心，围绕它旋转的有充满气、以太与火（“世界的火焰墙”）的同心圈，这些圈载着太阳、恒星与行星运行。中世纪的末日审判画说明这种见解怎样自然而然地引导人们想象出这样一个景象：天堂在苍穹的上面，地狱在土地的下面。人们是在基督教教义与亚里斯多德哲学所提供的前提之内，细致而巧妙地制订出这个体系的，只要我们接受这些前提，这个体系就是一个没有矛盾、令人信服的整体。
　　亚里斯多德的世界永恒说，因为同上帝在时间中创造世界的教义不调和而遭到阿奎那的挨斥，但在其他方面，阿奎那对于亚里斯多德的科学，就连细节也设法使之与当时的神学相符合。亚里斯多德认为凡是运动都需要不断地施加力量。从这一见解中阿奎那推出了一些与当时神学相符合的结论，例如说“天体被有智慧的本质所推动。”这些推论既然被视为业经证明，前提也就更加可靠了，于是全部自然知识就和神学结合成为一个坚固的大厦；在这个大厦中，各部分是互相依赖的，所以对于亚里斯多德的哲学或科学的攻击，便是对于基督教义的攻击。
　　在托马斯派的哲学中，肉体和心灵同为实在，但它们中间并没有笛卡尔首先加以表述，在后来的年代为人们所十分熟悉的那种鲜明的对立。阿奎那根本没有想到去研究现代形而上学所遇到的一些困难，如这两个表面上无法比较的实体之间的关系，或与此有关的问题：人的心灵为什么有可能认识自然。那时还不需要这种分析；四个世纪以后，才产生这种需要，因为当时伽利略已经从动力学的观点证明亚里斯多德的物质及其特性的概念，必须由运动中的物质的观念来代替，偶有性如色、声、味等，并不是物质固有的特性，而仅仅是接受者心中的感觉。十三世纪时这些还是不可理解的观念，其中所包含的困难当然也是毫无意义的。
　　经院哲学在托马斯·阿奎那手里达到了最高的水平。这种哲学深入人心牢固而持久。文艺复兴之后残存的经院哲学家是反对新的实验科学的，但是，他们的学说的彻底唯理论却造成了产生近代科学的学术气氛。就某种意义而言，科学是对这种唯理论的反抗；科学诉诸无情的事实，不管这些事实是否与预定的理性体系相合。但是，这种唯理论却有一个必要的假设作基础，那就是，自然是有规律的、整一的。怀德海博士指出：不可抵抗的命运的观念--希腊悲剧的中心题材--经过斯多噶哲学，传给了罗马法。罗马法就建立在那种哲学的道德原则基础上。虽然在罗马灭亡后出现了无政府状态，法律秩序的观念还是始终存在着，罗马教会也保持了帝国统治的大一统主义传统。经院派的哲学唯理论，从一个普遍而有秩序的思想体系中产生出来，又适合于这个体系，且为科学预备了这个信念：“每一细节事件，都可以和以前的事件有着极其确定的互相关联，成为普遍原则的例证。如果没有这个信念，科学家的难以置信的勤劳将没有什么希望。”“在经院哲学被抛弃以后，一个无价的习惯仍然存在着，那就是寻觅一个确切的点，寻得以后便固执不舍。伽利略得力于亚里斯多德的地方比表面上看起来要多……他的清晰的头脑和分析能力都是从亚里斯多德那里得来的。”“今天存在的科学想象力的开山宗师是古代雅典的大悲剧家埃斯库罗斯、索福克勒斯（Sophocles）与欧里庇得斯（Euripides）。在他们想象中无情冷酷的命运，把一个悲剧事件逼迫到不可避免的结局。这种想象力就是科学所具有的想象力。”
　　罗吉尔·培根
　　十三世纪既出现了经院哲学大师托马斯·阿奎那的成功的、受人称赞的工作，也出现了罗吉尔，培根（orger Bacon）的悲惨的一生。根据留传下来的记录，在中世纪的欧洲，罗吉尔·培根是在精神上接近他以前的伟大的阿拉伯人或他以后的文艺复兴时代的科学家的唯一人物。他一生的悲剧，一半是内心的悲剧，一半外在的悲剧；一半是由于当时学术环境中他的思想方法的必然局限性所致，一半是由于教会权威对他的迫害所致。
　　罗吉尔·培根在1210年左右生于英国伊尔彻斯特（Ilchester）附近的索默塞特（Somerset）沼泽地区。他好象出生于有地位和有钱财的家庭。他在牛津学习，受过两个安格鲁人（Anglians）的影响，一是数学家亚当·马什（Adam Marsh），一是牛津大学校长、后来任林肯郡主教的罗伯特·格罗塞特（Robert Grosseteste）。培根说，“只有一个人知道科学，那就是林肯郡的主教”；他又说，“在我们的时代，前任林肯郡主教罗伯特爵士和修士亚当·马尔什，可以说是无所不知”。
　　在英国或在西欧，格罗塞特看来是从东方邀请希腊人来教希腊古文的第一人，那时这种文字在君士坦丁堡仍然为人阅读。培根也同样认识到研究亚里斯多德原著与《新约》的语言的重要性，因而编辑了一部希腊语法。他经常不断地说：当代博士们不懂原文是他们在神学与哲学上失败的原因。他指出神父们怎样改动他们的译文，以符合于当时的偏见，又怎样因为粗疏无知和篡改原作，--尤其是多明我会修士--以致使原著变质。这是现代的翻译批评的先声。值得指出的是，培根本人是方济各会的修士。
　　但培根高出于同时代的哲学家，事实上还高出于整个中世纪欧洲哲学家的地方在于，他清晰了解只有实验方法才能给科学以确实性。这是心理态度的一次革命性的改变，只有在详细研究了当代的其他著作之后才能领会这种革命性改变的意义。培根博览群书，无书不读，包括阿拉伯书籍（或许是拉丁译本）和希腊书籍，但他并不是从圣经、神父、阿拉伯人或亚里斯多德那里把自然知识的事实与推论拿过来就算完事，而是谆谆地告戒世人：证明前人说法的唯一方法只有观察与实验。在这里，他的理论又成为另一位更有名的培根的理论的先声。这人便是三百五十年以后英国的国务大臣弗兰西斯·培根（Francis Bacon）。他好象利用了他的前辈罗吉尔的某些见解。他对于人之常情的错误的原因的分析尤为明显。罗吉尔认为错误的原因有四，即对权威的过度崇拜、习惯、偏见与对知识的自负：这个分析与弗兰西斯的四偶像十分相似，因而决不可能是巧合。
　　虽然他在著作中竭力主张观察和实验，罗吉尔本人除了在光学方面外，好象没有做过很多实验；他在光学实验上费了很多钱，但是他所取得的结果似乎是很少的。他在巴黎住了几年，得了博士学位之后仍回到牛津。但他的工作渐渐引起别人的怀疑，不久他就被送回巴黎，显然是为了让他的修会对他严加看管，并且禁止他写作或传布他的理论。但就在这时候，他平生的机会到来了。
　　一位开明的法律家、战士和政治家，名叫吉·德·富克（Guy deFoulques）的，对于培根在巴黎的工作发生了兴趣。他后来被举为教皇，改名克力门四世（Clement Ⅳ）。培根写信给他，克力门不顾教长的禁令与教团的章程，立即答应了他的正式请求，命令这个小僧侣把他的研究成果写出来。不知什么缘故，教皇还命令他保守秘密。这就增加了罗吉尔的困难。他既是托钵僧，自然没有钱，但是他向朋友借贷，凑足了购买写作材料的费用，经过十五或十八个月，他就在1267年送了三部书给克力门：一部叫《大著作》（Opus Ma－jus），详述他全部见解，一部叫《小著作》（Opus Minor）是一种概要，一部叫《第三著作》（Opus Tertium），是因为怕前两部遗失而补送的。我们了解培根的工作主要是靠了这几部著作，虽然还有一些著作，但始终是手稿。
　　克力门不久就死了，培根既没有人保护，就在1277年被原任方济各会会督、后为教皇尼古拉斯四世（NicholasⅣ）的阿斯科里的杰罗姆（Jerome of Ascoli）处以监禁之刑，而且不许申诉。大概，直到1292年尼古拉斯死后，培根才获得释放。那年他写了一本小册子名《神学概要》（Compendium Theoorgiae），从此以后，就再没有这位伟大修士的消息了。
　　培根虽然具有比较进步的眼光，他的心理态度大半还是中世纪的。一个人不管愿意不愿意，总是当代思想界大军的一分子，他只可能比这支大军的行列走得稍微远一点。培根自然也以为宇宙周围绕有充满恒星的天球，大地则居于宇宙中心。他接受了圣经的绝对权威--如果圣经的真正原本可以重新找到的话--和当时基督教的武断神学的整个体系。尤其有害的成见是：他虽然在其他方面猛烈地攻击经院哲学，但是却赞同经院哲学的这样一个见解：一切科学与哲学的目的，都是为了解释与装饰至高无上的神学。在他的著作中随处可见的一部分混乱和矛盾就是由此产生的。这种混乱和矛盾总是和走在他的时代前面，甚至走在以后三百年前面的创见和远见混杂在一起。他虽然竭力挣扎，但总不能摆脱中世纪的心理习惯。
　　培根的卓见之一就是，他认识到学习数学不论作为一种教育训练或作为其他科学的基础都是十分重要的。那时已有从阿拉伯语译出的数学论著。里面常常有一些把数学应用到占星术上的例子。占星术是宿命论或决定论的一种形式，和基督教的自由意志论是不相容的，而且研究数学与占星术的大半是伊斯兰教徒及犹太人；因此这两种学科都得到恶名，被人同“黑术”联系起来。但是培根凭着他的自信的勇气，宣布数学与光学（他叫透视学）是其他学术的基础。他说这两种科学是林肯郡的罗伯特所了解的。数学的表格与仪器虽然费用多而且容易毁坏，却是必要的。他指出当时历法有误差，每130年便多一天。他把当时知道的世界各国详细加以叙述，估计了世界的大小，赞成大地是球状的学说。他在这一点上影响了哥伦布。
　　他对于光似乎特别感到兴趣，也许由于他学习了阿拉伯物理学家伊本-阿尔-黑森的著作的拉丁译本的缘故。培根叙述了光的反射定律和一般的折射现象。他懂得反射镜、透镜并且谈到望远镜，虽然他似乎并没有制造过一部望远镜。他提出一种红的理论，作为归纳推理的一个例子。他批评了当时医生的谬误。
　　他叙述了许多机械的发明，有些是他实际见过的，有些是未来可能发明出来的，如机械推进的车船与飞行的机器等。他谈到了魔术镜、取火镜、火药、希腊火、磁石、人造金、点金石等，--这里面有事实、有预言、有道听途说，应有尽有。在《炼金术之镜》（Mirrorof Alchemy）一文里，他仍保持着亚历山大里亚派的学说，认为凡物都向提高方面努力。他说：“自然不断地走向完善--那就是黄金。”
　　我们在对培根工作加以评价时决不能忘记，如果教皇克力门不命令他写出书来，他的名声只好依靠民间关于他的魔术的传说了。毫无疑问，培根之外也还有别人感到同样的兴趣，只可惜没有留下直接的痕迹罢了。就是在培根自己的著作中，也可以找到这种人的工作的反映。他说，“当今只有两位很好的数学家，即伦敦的约翰先生与皮卡人马汉-丘里亚的彼得先生”。培根讨论实验时又提到了彼得先生。
　　他说，有一种科学，比其他科学都完善，要证明其他科学，就需要它，那便是实验科学；实验科学胜过各种依靠论证的科学，因为无论推理如何有力，这些科学都不可能提供确定性，除非有实验证明它们的结论。只有实验科学才能决定自然可以造成什么效果、人工可以造成什么效果、欺骗可以造成什么效果。只有它才能告诉我们怎样去判断魔术家的愚妄，正如逻辑可以用来检验论证一样。这种实验方法，除了彼得先生之外无人懂得，他真可以称得起是实验大师，但他不愿发表他的工作成果，也不在乎由此得来的名誉与财富（也许还有危险）。
　　不管培根所说的这些虚幻人物是不是实有其人，有一件事情是明白的：培根自己在精神上是一位科学家和一位科学的哲学家。他出世过早，常常不自觉地和自己狭窄的眼界的局限性发生冲突，正象他常常和他一再公开加以抨击的外界障碍发生冲突一样，他是实验时代的真正先锋，索默塞特、牛津与英国有了他是很可以自豪的。
　　经院哲学的衰落
　　罗吉尔·培根对于阿奎那的经院哲学的批评，从现代观点看，虽然是正确的，但和当时存在的时代精神却有些格格不入，所以不能发生多少影响。
　　对于经院哲学的更富于摧毁性的攻击是哲学界的攻击。这场攻击开始于十三世纪的末期。邓斯·司各脱（Duns Scotus，约1265－I308年）在伦敦与巴黎教过书，他扩大了连阿奎那也认为是理性所不能说明的神学地盘。他把主要的基督教义都建立在神的独断意志的基础上，并且认为自由意志是人的基本属性，地位远在理性之上。这是反抗经院哲学所追求的哲学与宗教的融合的开始。当时人本以为托马斯·阿奎那已经最后确凿无误地完成了这种融合。但是，这时，二元论又复活了，虽然从本质上来说仍然是不完备的，不能令人满意的，但是要想使哲学从“神学的婢女”的束缚中解放出来，以致可以自由地与实验结合，而产生科学，这却是一个必经的阶段。十三世纪之末与十四世纪之初，托马斯派与司各脱派平分了哲学与神学的天下，同时在文学方面，一个反抗权威桎梏的运动，也在意大利出现了。
　　邓斯·司各脱所开始的过程，到威廉·奥卡姆（William of Oc-earn，卒于1347年）的著作中有了更大进展。这位萨里（Surrey）人否认神学教义可以用理性证明，并举出许多教会教义是不合理的。他攻击教皇是至高无上的极端理论，并领导方济各会修士反抗教皇约翰二十二世。他因为著文为这一行动辩护而被指为异端，受到裁判，监禁于法国阿维尼翁（Avignon）。后来他逃出监狱，求巴瓦里亚的路易皇帝（Louis ofBavaria）保护，并帮助这位君主与教皇长久争辩。
　　这一真理的双重性的原则--一方面凭借信仰接受教会的教义，另一方面凭借理性研究哲学问题--是与唯名论的复活有密切关系的。唯名论相信个体是唯一的实在，并且认为普遍性的观念只不过是名称或心理概念而已；这种见解的主要倡导者是巴黎的让·布里丹（Jean Buridan，约在1350年）。唯实论派为了从普遍中导出个别，总是在一个又一个抽象观念中绕圈子。对这种把问题复杂化的做法，奥卡姆用他的有名的警句--所谓“奥卡姆的剃刀”--加以批判：“不要增加超过需要的实体”。这是现代人反对不必要的假设的先声。由于唯名论的复活，人们就对直接感官知觉的对象重视起来，这种精神打破了人们对抽象观念的信仰，因而最后也就促进了直接的观察与实验，促进了归纳研究。
　　这种新唯名论遭到教会的反对与禁制，巴黎大学谴责了奥卡姆的著作，直到1473年还企图强迫推行唯实论。但唯名论以不可抵抗之势传布开来，几年以后阻力使绝迹了。大学校长、教会主教都成了唯名论者，马丁·路德的学说也有很大一部分是从奥卡姆的著作中得来的。最后，罗马才回到修改后的亚里斯多德的唯实论，1879年，教皇列奥十三世（Le ⅩⅠⅠⅠ）下了一道通谕，重新规定圣托马斯·阿奎那的学说是法定的罗马哲学。
　　尽管这样，奥卡姆的工作仍然标志着经院哲学独霸中世纪的局面的结束。从此以后，哲学就更可以自由地进行探讨，不一定非要达到神学预定的结论不可了，同时宗教也暂时脱离了唯理论，可以来发展它那些同样重要的情感和神秘方面了。因此在十四、十五世纪就出现一种新神秘主义（特别在德国）和许多类型的宗教经验。这些宗教经验至今仍然为人们所知，而且是有价值的。
　　另外一位帮助推翻经院哲学的著名教士，是库萨的尼古拉（Nicholas of Cusa，1401－1464年）主教。他认为人类的一切知识都只不过是猜测而已，虽然人们可以凭神秘的直觉去领会神，而神也囊括了一切存在物。尼古拉由此形成的见解后来成为一种泛神论，而为布鲁诺（Bruno）所采纳。不管他对于知识的看法怎样，尼古拉在数学和物理学方面却有显著的贡献。他用天平证明生长着的植物从空气里吸取了一些有重量的东西。他提议改良历法，认真地尝试把圆化为面积相等的正方形，并且抛弃了托勒密体系，拥护地球自转的理论，成为哥白尼的先驱。尼古拉、布鲁诺与天文学家诺瓦腊（Novara）都认为运动是相对的，只有数才是绝对的，这样也就在哲学方面，为哥白尼铺平了道路。威尼斯的马可·波罗（Marco Polo，1254－1324年）在亚洲内陆的旅行，也增进了地理知识。
　　中世纪的任务已经完成了；以人文主义、艺术、实际的发现和自然科学的开始为其特有的光荣的文艺复兴的道路扫清了，经院哲学的时代过去了，历史展开了新的一页。
　　在科学历史学家眼中，中世纪是现代的摇篮。阿拉伯学派保存了希腊学术，而且对于自然界的知识有不少独创性的贡献。在阿拉伯与西欧，实用技术慢慢地兴起，只是对一般的思想还没有什么影响。从十二世纪以后才有人进行蒸馏，在1300年左右才出现了用于制造眼镜和其他用途的凸透镜（主要在威尼斯），两百年后才有凹透镜。工业制出了化学试剂，如硫酸与硝酸。但是有系统的实验却没有什么进步，可以说，在罗吉尔·培根提出实验科学以前，西方学术界本来并没有自己的实验科学。后来又出了几位数学家。著名的有斯杯因谢德（Richard Swineshead，活动于1350年）与霍耳布鲁克（JohnHolbrook，卒于1437年）。但研究欧洲中世纪思想时最有趣的一件事，是追溯不断变化的人类心理态度怎样从一种似乎不可能产生科学的状态，转到另外一个状态，以致使得科学自然而然地从哲学的环境里产生出来。
　　经院哲学的代表人采取了解释者的态度；创造性的实验研究是与他们的观念不相合的。可是他们理性的唯知主义，不但保持了而且还加强了逻辑分析的精神，他们关于神与世界是人可了解的假设，也使得西欧聪明才智之士产生一了一种即使是不自觉的也是十分可贵的信心，即相信自然界是有规律的和一致的；没有这种信心，就不会有人去进行科学研究了。文艺复兴时代的人，一旦摆脱了经院哲学权威的桎梏，就吸取了经院哲学的方法给与他们的教训。他们本着自然是一致和可以了解的信念，开始进行观察，用归纳的方法形成假设以便解释他们的观察结果，然后又用逻辑的推理演绎出推论，再用实验去加以检验。经院哲学训练了他们，结果反而叫这些人把它摧毁。
　　从某种意义说，我们只谈到了基督教中世纪最坏的一面：在科学研究所必需的特殊思想领域方面，中世纪是最虚弱的。我们只是大略地考察了一下欧洲各个国家怎样在中世纪形成和巩固。我们没有谈到中世纪在文学和艺术上惊人的成就。《罗兰之歌》在我们看来不过是文化民族化的一个迹象；后来的骑士浪漫文学我们根本没有提到。但丁的《神曲》，除了把托马斯·阿奎那的观念秘藏在诗句里之外，对我们是没有多少意义的。教堂建筑的光辉成就，在我们不过是建筑技术进步的例证。就是中世纪的宗教，虽然在哲学方面和我们关系比较接近，在本质上也与我们的研究漠不相干。中世纪宗教对于救世主上帝的信仰，它对全体人类崇敬热爱的精神以及它给受苦人群带来的得救的福音，都不在我们的考察范围内。我们碰见了那个猜疑的裁判官圣伯纳德，但阿西西的圣方济各（Saint Francis of Assist），那位可爱、欢乐、单纯的人物，却不见于我们的篇页。