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30～1200）是所谓的新儒教的奠基人，他在很多方面有点像达？芬奇，除哲学外，他对许多实用科目感兴趣而且十分内行。这符合儒教提倡的文人－绅士典范。但朱熹和他的同时代人却比这位圣人所讲的对事物进行调查研究走得更远，把它提高到可以称之为科学探究的范畴。比如，朱熹的日记记录了他观察到比当前海平面高得多的地方的岩层中含有海产物的化石。他与意大利文艺复兴时期的达？芬奇一样，但比后者早三个世纪，得出正确的推论，并写下了关于地面隆起的地貌学理论首次陈述。朱熹还认证说，通过儒教的自我修养，任何一个人都能成为独立自主的哲学家和圣贤，这一点柏拉图的教导相似。
在农业、制造业和运输方面，在以前的基础上，迅速研制出大量新式工具和机器：……所有这一切很像18世纪的欧洲：商业化、城市化、扩大的市场（包括海外市场）、增长的需求。因此，发明新机器和改进其它手段，就成了提高生产力的既关键又刺激的措施。
这些进展有可能导致中国发生一场真正的工业革命和它应有的一切深远影响吗？我们将永远无法知道这个问题的答案，因为蒙古人的进攻把这一切都打断了，而以后各个朝代又不可能全面重复宋朝的模式。……我们忍不住要想想，如果宋朝存在再稍微长些——或者成吉思汗年经时就死去（确实多次差一点死去）——那么中国可能一直在无间断地领导世界，而近代欧洲的兴起也不会是已经发生过的那样。没有什么东西是“不可避免的”，历史学家不喜欢这个词。
二、希腊文明与文艺复兴
由于地处欧、亚、非三大洲的交汇处，希腊具有优越的地理条件，加上其高超的航海技术和强烈的冒险精神，使他们得以接受尼罗河流域的古埃及文明、两河流域的古巴比伦文明以及古中国的许多伟大发明，成为世界古代文明的继承者。希腊人在距今2000年前创造了光辉夺目的文化成就和自由思考的理性科学精神，是现代文明的重要源泉。
哲学家罗素说：“在全部历史里最使人惊异或难以解说的莫过于希望文明的突然兴起。”黑格尔说：“一提到希腊这个名字，在有教养的欧洲人心中，尤其在我们德国人心中，自然会引起一种家园之感。” 恩格斯说：“在希腊哲学的多种多样的形式中，差不多可以找到以后各种观点的胚胎、萌芽。因此，如果理论自然科学想要追溯自己今天的一般原理发生和发展的历史，就同样不得不回到希腊人那里去。并且这种见解愈来愈为自己开拓道路。” 海森堡说：“在早期的希腊哲学思想中，主要有两种思想今天还在决定着严密自然科学的道路，因而首先引起我们对它们的兴趣。这两种思想是，确信物质由最小的，不可再分的单位，即原子所构成并相信数学结构的指导力量。”
但是，古希腊的文明后来遭受了历史厄运：公元前30年，罗马人渡海入侵灭亡了托勒密王朝，伟大的科学精英阿基米德惨死在野蛮的罗马士兵剑下，希腊文明由此遭劫。罗马人只对希腊文学、史学和哲学感兴趣，而将数学及其它自然科学的精华抛弃了。罗马帝国后期，愚昧落后的宗教和神学统治达到顶峰，自由的学术思想已荡然无存。在罗马基督徒的迫害下，许多希腊学者带着典籍和手稿逃往波斯和拜占庭，成为后来阿拉伯人的科学财富。整个西方逐渐陷入近千年的中世纪黑暗中。
公元476年，西罗马帝国灭亡，欧洲进入了封建社会，历史学通常把西罗马灭亡到1640年英国资产阶级革命这一千年称为中世纪，而科学史稍有不同，一般是指古希腊罗马文明结束到欧洲文艺复兴这一千年的时期，大约是从公元5世纪到15世纪。众所周知在这一时期，欧洲科学由于遭到基督教神学的压制和迫害沦为神学的婢女，任何揭示自然奥秘的科学思想只要不符合宗教教义都会被斥为异端学说而遭到镇压。尤其是当基督教被立为国教以后，教会垄断了文化教育，垄断了整个精神生活。教会这种一教遮天的特殊地位决定了它必然会敌视﹑压制以对自然的自由探索为己任的科学。其中最突出的证据就是藏书达70万册，珍藏着人类古代文化和科学知识的世界第一大图书馆——亚历山大图书馆曾两度遭到基督教徒的焚毁，以及由柏拉图创建，持续了900多年的希腊学术大本营——柏拉图学院被封闭（公元529年），这标志着欧洲古典科学文化的终结和科学史意义上的欧洲“黑暗中世纪”的真正开始。直到11世纪十字军东征发现了古希腊文明以后，情况才有所改变。在这种环境下，科学知识难有生根发芽的土壤，科学研究和技术发明当然阻力重重，停滞不前。
在度过了五百年最黑暗的中世纪后期，西方世界开始逐渐苏醒。教会内部的腐化与民族自我意识的觉醒；新航路的开发和十字军东征使西方世界开阔眼界，导致广泛的文化交往，尤其是与阿拉伯人的接触，使西方人找回大批古希腊和罗马时代灿烂的艺术和学术成就，特别是希腊的理性思想和经验科学；拜占庭陷落后大批希腊语学者涌向欧洲；意大利人从古代废墟中挖掘出精美雕像和其它艺术品。西方人由此重新唤起民主与自由的思想、顽强探索的科学精神、理性主义和世俗观念。14世纪首先在意大利兴起文艺复兴的思想解放潮流，借助研究希腊罗马文化，通过文艺创作宣传人文精神。这场思想文化运动15世纪后期扩展到欧洲各国，并于16世纪达到鼎盛。
这一时期，欧洲出现了许多科学巨匠。如意大利的列奥纳多？达？芬奇（Leonardo di ser Piero da Vinci，1452～1519）是一位伟大的艺术家和学者。他在物理学、天文学上提出超前见解，认为理论与实践不可分割，并把实验、理论和数学分析作为科学研究的三要素。
恩格斯评价欧洲的文艺复兴：“这是一次人类从来没有经历过的最伟大的、进步的变革，是一个需要巨人而且产生了巨人——在思维能力、热情和性格方面，在多才多艺和学识渊博方面的巨人的时代。”
三、西方近代科学大发展
葡萄牙和西班牙进行了欧洲最早的远距离航海，其中克里斯托弗？哥伦布的舰队于1492年发现美洲大陆。1521年费迪南德？麦哲伦实现环球航行。航海和地理大发现，使科学革命的序幕拉开，先进的欧洲学者们在文艺复兴基础上掀起了一场科学革命，并建立了改变整个人类生活和历史进程的近代科学。这一时期最大的科学成就是天体运行论和血液循环论两个宇宙体系的确立。但科学先知的命运却依然很悲惨。
①16世纪，波兰天文学家尼古拉？哥白尼（Nicolaus Copernicus 波兰名：Mikolaj Kopernik，1473～1543）学习古希腊哲学家阿里斯塔克斯的学说，并根据自己的长年观察、计算和研究，完成《天体运行论》，提出日心学说；意大利的乔尔丹诺？布鲁诺（Giordano Bruno，1548～1600）积极宣扬日心说并进一步提出宇宙无限的思想；德国科学家约翰？开普勒（Johannes Kepler，1571～1630）通过对其师丹麦天文学家第谷？布拉赫（Tycho Brahe，1546～1601）的观测数据的研究，在1609年《新天文学》和1619年的《世界的谐和》中提出行星运动的三大定律；意大利科学家伽利略？伽利雷（Galileo Galilei，1564～1642）发明天文望远镜，在物理学、天文学有许多重大科学发现，在哲学等方面与教会斗争，纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点，创立了研究自然科学的新方法。
恩格斯给予哥白尼的《天体运行论》高度评价：“自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行动，便是哥白尼那本不朽著作的出版，他用这本书（虽然是胆怯地，而且可说是只在临终时）来向自然事物方面的教会权威挑战，从此自然科学便开始从神学中解放出来。”
但教会对日心学和其倡导者进行了残酷的打击和迫害：哥白尼在完成书稿后迟迟不敢发表，直到临终的1543年最终出版；布鲁诺因信奉和传播哥白尼学说，被指控为异教徒并革除教籍，长期漂流在其它国家，于1592年被天主教会逮捕，并遭受了长达八年接连不断的审讯和折磨，1600年被烧死在罗马百花广场上；1619年罗马天主教会议将《天体运动论》列为禁书，禁止宣传日心说；直到1882年罗马教皇才承认哥白尼的学说。
②在《天体运行论》出版的同年，比利时医生安德烈？维萨里（Andreas Vesalius，1514～1564）的《人体的结构》一书问世。维萨里通过人体解剖实践来研究人体结构，推翻了古希腊盖伦的许多错误，他建立的解剖学为血液循环的发现开辟了道路；西班牙医生米凯尔？塞尔维特（Michael Servetus，1511～1553）也对盖伦的错误理论作了纠正，并阐述了有关肺循环的看法；英国医生威廉？哈维（William Harvey，1578～1657）最终发现血液循环，并在1628年出版的《心血运动论》中进行详细描述。
维萨里遭受教会迫害，出走西班牙，后又被判死刑，经国王干预改判往耶路撒冷朝圣，在归航途中航船遇险，不幸身亡；塞尔维特的书被教徒视为异端邪说，宗教裁判所判处他火刑，塞尔维特于1553年被烧死在日内瓦的火刑场上，所有著作也一同被烧毁；哈维的《心血运动论》遭到了以教会为首的敌对派的猛烈攻击，所幸当时英国宗教的势力没有欧洲大陆上那样大，由于英王查尔斯一世对他的庇护，哈维最终得以颐养天年。
③英格兰物理学家、数学家、天文学家艾萨克？牛顿爵士（Sir Isaac Newton，1642～1727）在1687年的《自然哲学的数学原理》中描述了万有引力和三大运动定律。奠定了此后三个世纪里的物理学观点，成为现代工程学的基础，推动了科学革命，也标志着科学与哲学的区分。
17世纪上半叶，法国人笛卡儿（Rene Descartes，1596～1650）的解析几何把变量引进数学，成为数学发展的转折点。英国人乃普尔（John Napier，1550～1617）建立了对数。17世纪下半叶，牛顿和德国著名的科学家、数学家、历史学家和哲学家莱布尼茨（Gottfriend Wilhelm von Leibniz，1646～1716）分别在前人基础上独自研究和完成了微积分的创立，极大地推动了数学的发展。
另外，笛卡尔、帕斯卡、波义耳等也有卓越的科学理论和成就，其它学科也迅速发展。而近代科学诞生的主要标志之一则是建立了一套有别于古代的中世纪的机械自然观和科学方法论，并建立了科学活动的组织化和科学机构。
四、西方的两次科技革命
1644年，英国打败了封建王朝，为资产阶级革命的胜利奠定了基础，其后虽有反复，但1688年“光荣革命”成功后，在君主立宪制度下，英国在资本主义道路上前进。西方从16世纪中后期开始，在天文、物理、化学、数学、哲学上经历了百年的文艺复兴基础打造，终于在18世纪60年代开始了以科学实践为契机的工业革命，揭开了世界近代科技革命的光辉篇章，并逐渐把人类带入近代工业文明。
第一次科技革命，又称工业革命或产业革命，以机器代替人力、大规模工厂生产代替工场个体手劳动为标志。从英国纺织业采用珍妮纺织机到瓦特蒸汽机的发明和广泛使用，从钢铁冶炼技术的革新到化工技术发展，技术文明带动了相应学科的大发展，形成了完整的科学技术革命。伏尔泰学习英国经验后在法国发起理性启蒙运动，使近代科学精神广泛传播，引发了法国大革命，推动了民主和科学进步，法国的科技迅速发展，很快成为先进的文明国家。工业革命极大地提高了生产力，促使资本主义制度的建立和巩固，促使西方国家进行海外贸易、奴隶贸易和殖民掠夺。
第二次科技革命（19世纪70年代），自然科学取得突破性进展，电力的广泛应用、内燃机和新交通工具的创制、新通讯手段电话电报的发明，科学同技术开始密切结合。世界市场的出现和资本主义世界体系的形成，进一步扩大了对商品的需求。生产力迅速发展，生产关系进一步调整，垄断与垄断组织形成，主要资本主义国家进入帝国主义阶段；一些国家两次工业革命交叉进行。这一时期，列强发动一系列侵华战争，并掀起瓜分中国的狂潮，中国完全沦为半殖民地半封建社会。
从以上简述我们可以知道，西方文艺复兴的基础之一是灿烂的古希腊文明、古罗马文明部分成果或遗迹，因为近千年的宗教愚昧统治阻碍了欧洲文明的正常发展；科学技术的发展、科学精神的出现，伴随的是科学先知的被残酷迫害。通过接下来的对比，我们可以知道，明代中国已经很快接受西方先进的前沿科学理论，无论官方民间，对科学研究的兴趣和支持都远基于西欧。
五、西方殖民势力来华
在16、17世纪，欧洲各国以葡萄牙殖民者来华最早，其势力自印度向东伸展至马六甲甚至中国澳门，故16世纪前半为葡萄牙活跃时代；16世纪后半西班牙亦从美洲向西跨越太平洋，将其势力范围伸至远东菲律宾。16世纪末期，葡、西两国的海上势力逐渐衰落，尤其是英国于1588年击溃西班牙无敌舰队后，荷兰、英国海上势力逐渐崛起，并侵蚀葡、西两国的势力圈而渐渐东进；最初，荷、英联合对抗西班牙，17世纪上半叶为荷兰海上称霸时代 。势力薄弱的英国难以与之抗衡，遂从东亚和东南亚撤退，而致力于印度贸易，同时也关闭在日本平房的商馆。直至17世纪下半叶，英国海上霸权建立，逐渐取代荷兰人的地位，英国的东印度公司致力发展对华贸易（走私鸦片）；清乾隆二十三年（1864年）即鸦片战争结束20多年后，英东印度公司才获得满清官方许可，在广州设立商馆。
第二章、明代科技与军事发展成就
一、明朝的科技发展与成就概述
16世纪末来华的耶稣会教士利玛窦（Matteo Ricci，1552～1610）在一封信中说：
中国人非常博学，医学、自然科学、数学、天文学都十分精通。他们以不同于我们西方人的方法正确地计算日食、月食。
有很多学者认为，15～16世纪的中国，是封建制走向专制时代的开始，专制的政治儒学成为统治中国的主体，一切由统治者认可的知识发展都是围绕儒学核心进行，而作为生产技术发展重要理论基础的自然科学，则被国家体制排斥在知识分子的学识之外，从政治体制和人才的俸禄机制上、甚至从治学的价值取向上，遏制了知识分子对自然科学研究的欲望。
其实这些看法是没有多大事实根据的。在“五四运动”时，中国人提出了请“德先生”和“赛先生”的主张，其实最早引进的是晚明。自16世纪中叶至17世纪中叶100年间，是我国科学技术史上一个群星灿烂的高峰时期，各种科学成果异彩纷呈，出现方以智、李时珍、徐光启、徐霞客、宋应星五位科学巨人以及朱载堉、李之藻、王征等众多科学家。中国的科学学科体系已具雏形，与西方相比并不逊色。
关于近代科学产生的基础和中国古代科学形态的特征，爱因斯坦在1953年说：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是：希腊哲学家发明形式逻辑体系（在欧几里得几何学中），以及（在文艺复兴时期）发现通过系统的实验可能找出因果关系。在我看来，中国的贤哲没有走上这两步，那是用不着惊奇的。要是这些发现果然都作出了，那倒是令人惊奇的事。” 很明显，由于爱因斯坦的这段话对清代中国合适，对明朝却未必正确。由于对真实的历史情况的不了解，爱因斯坦误以为中国人没有接受过《几何原本》，更不知道明末徐光启曾有以发展为基础全面发展数学的设想，以及明代很多学者、科学家对科学实验的重视，从而作出对中国科学发展趋势错误的论断。
关于中、西科技发展的长期趋势，李约瑟指出，中国自公元前300年起，科学以缓慢的步调持续进步。1500年起，大幅落后的西方科技开始突飞猛进，到了晚明，两者的差距大幅缩小，但中国仍然小幅领先。约在17世纪初，欧洲在数学、天文学和物理学的进展开始超越中国，但中国在医学、植物学和化学等领域，仍保持不同程度的领先。
明末四公子之一方以智所属的桐城方氏，是明末士大夫学习西方数理科学的一个典型案例。方家以作为中华传统文化的重要代表之一的程朱理学传家，亦即方氏拥有中华文化的厚重衣钵。方以智（1611～1671，明末四公子之一，崇祯十三年进士，曾受邀担任南明内阁大学士）的祖父方大镇、父亲方孔炤均学习西方天文学。方孔炤曾师从意大利籍传教士熊三拔（S。Ursis，1575～1620），其著作《崇祯历书约》是明末重要的天文著作。方以智和汤若望、毕方�