吉尔伯特对当时流行的观念表达得很清楚。他以为磁力是把物体吸引到磁石这边来的所谓“磁素”造成的。重力与磁力有同样的性质,每个物体都有一个“灵魂”,它能放射到空间中去并吸引一切物体。
最后我们不要忘记,十七世纪中叶所有的合格的科学家与差不多所有的哲学家,都从基督教的观点去观察世界。宗教与科学互相敌对的观念是后来才有的。伽桑狄在重新提出原子论的时候,小心避免同古人给与原子论的无神论沾了边。虽然笛卡尔的反对者指摘他设计了一个十分有效的宇宙机器,没有给上帝的控制留下余地,可是笛卡尔仍然认为自然界的数学定律是上帝所建立的,通过思想世界也可以接近上帝。霍布斯的确把哲学局限于自然科学所取得的实证知识,对神学加以抨击,并且把宗教叫做公认的迷信。可是他却同意国家应该建立和实行以圣经为根据的宗教。不过,他的态度是一个例外。一般说来,一切学者都接受了有神论的根本假定,这并不是为了护教的缘故,而是由于他们认为这个假定是普遍接受的资料,任何宇宙学说都必须同它相符合。
中世纪的许多思想方法当时还残存着;波义耳需要反驳经院哲学家的化学观念,不亚于需要反驳炼金家的化学观念。哥白尼的理论虽为数学家和天文学家所承认,但是一般教科书所讲授的仍然是托勒密的体系,占星术仍为人所重视。由于内战的缘故,世事变化不定,机遇无常,因此占星家的每一个预言差不多都肯定有机会应验。就是牛顿,在少年时代也觉得占星术是值得研究的。1660年,他初入剑桥大学,在别人问他要学什么的时候,据说他回答道:“数学,因为我打算去检验人事占星术”。这个事例,说明牛顿一生中心理观点的转变,这转变主要是由他自己的工作造成的。占星术的着作,特别是历书之类,虽在牛顿之后很长时期里仍继续出版,但到十七世纪末年,就只有无知识的人才对它们感兴趣了。
科学院
帮助造成牛顿的学术环境的还有一些别的因素。多年来受到亚里斯多德派的阻挠的新学术,这时已经渗透进有些大学。热心自然哲学的人数迅速地增加,增加的一个表现,便是学会或学院的纷纷成立。会员常常聚会,以讨论新问题并推进新学术。这类学会中的最早一个,在1560年出现在那不勒斯,名叫“自然秘奥学院”。1603至1630年,伽利略所属的第一个“猞猁学院”成立于罗马,1651年,梅迪奇(Medici)贵族们在佛罗伦萨创立了“西芒托学院”。在英国,学者们从1645年起,以哲学院或“无形学院”的名义,在格雷汉大学或伦敦其他地方集会。1648年,大部分会员因内战迁到牛津,但1660年,伦敦的集会又恢复举行。1662年,在国王查理第二的特许下,这个学会正式定名为“皇家学会”。在法国,同类的科学院于1666年由路易十四创立,类似的组织不久也出现于其他国家。这些学会进行了充分的讨论,集中了科学界的意见,公布了会员们的研究成果,因而这些组织成立后,科学的发展愈加迅速,特别是大半的学会不久都开始发行定期刊物。独立的科学杂志最老的一个似乎是《学人杂志》,1665年在巴黎首次发行。三个月后,又有《皇家学会哲学杂志》问世,这最初是皇家学会秘书私人的事业。别的科学杂志不久也相继出现,不过,直到十七世纪末叶或更后,数学家们还主要是靠私人通信来宣布他们的研究成果。这是一个效率低微的办法,有些发明先后的争执即由此而起,如牛顿和莱布尼茨之间的争执。
刻卜勒的研究成果提供了太阳系的模型,但是,这个模型的大小——太阳系的实际大小——在用天文单位测定一个距离以前,是无法确定的。
在1672-1673年,路易十四的大臣科尔伯(Colbert)派遣里希尔(Jean
Richer)到法属圭亚那的卡宴(Cayenne)去进行航海上有用的天文学观测。他就测量过行星火星的视差。他的研究成果的最显着的结果,就是认识到太阳和较大行星的巨大体积,以及太阳系的惊人的规模。地球和地球上的人相形之下,就显得很小了。牛顿与引力
我们已经简要地叙述过牛顿开始工作时科学知识和哲学见解的概况。爱萨克·牛顿(Isaac
New-ton,1642-1727年)是一个有120英亩土地的小地主所有者的遗腹独生子。牛顿出生于林肯郡伍耳索普(Woolsthorpein
Lincolnshire),自幼身体纤弱,在格兰瑟姆文法学校(GranthamGrammar
School)受过教育。1661年,他进了剑桥大学的三一学院,在那里他听过巴罗的数学讲演。1664年,他被选为三一学院的研究生(Scholar),次年被选为校委(Fellow)。1665至1666年,剑桥瘟疫流行,他返回伍耳索普,开始考虑行星的问题。伽利略的研究表明,要使行星和卫星在轨道上运行,而不循直线向空间飞去,必定有一个原因。伽利略把这原因看做是力,但这个力是否存在仍有待于证明。
据伏尔泰(Voltaire)说:牛顿在他的果园中看见苹果坠地时找到解决这个伺题的线索。这个现象引起他猜度物体坠落的原因,并且使他很想知道地球的吸力能够达到多远;既然在最深的矿井中和最高的山上一样地感觉得到这种吸引力,它是否可以达到月球,成为物体不循直线飞去,而不断地向地球坠落的原因。看来,牛顿的头脑中已经有了力随着距离平方的增加而减少的想法,事实上,别人当时似乎也有这样的想法。在牛顿的异父妹汉娜·巴顿(Han·nab
Barton)的后裔朴次茅斯(Portsmouth)勋爵1872年赠给剑桥大学的牛顿手稿中,有一份备忘录,对于这些早期的研究有如下的叙述:
就在这一年,我开始想到把重力引伸到月球的轨道上,并且在弄清怎样估计圆形物在球体中旋转时压于球面的力量之后,我就从刻卜勒关于行星公转的周期与其轨道半径的二分之三方成比例的定律中,推得推动行星在轨道上运行的力量必定与它们到旋转中心的距离的平方成反比例:于是我把推动月球在轨道上运行的力与地面上的重力加从比较,发现它们差不多密合。这一切都是1665与1666两个瘟疫年份的事,因为在那些日子里,我正在发现旺盛的年代对于数学和哲学,比以后任何年代都更加关心。惠更斯先生后来发表了关于离心力的研究成果,我想这些研究成果的取得应当在我以前。