爱琴海的曙光

人类步入青铜时代3000年后，地处爱琴海海域的古希腊出现了一件了不起的大事：人们开始把宇宙从神话世界中分离出来，给予自然界以纯粹理性的解释。

古代人极其务实地从事技术发明，又无比浪漫地创造出各种神话。在人们脑海中，想象中的神支配着宇宙，神的意图和行为决定自然界的一切，美丽的神话阻断了探寻知识的道路。在漫长的岁月里，很少有人思索自然现象的本质，对自然界进行认真的研究。

公元前6世纪，在今天土耳其西部爱奥尼亚地域，一批学者开始以全新的观念看待世界。他们认为，整个宇宙是自然的，自然界的一切变化都有内在原因，自然现象可以通过理性探讨给予解释。他们第一次把神排除在了宇宙之外。

首先提出这种看法的是古希腊第一位自然哲学家泰勒斯（公元前625-公元前547）。泰勒斯居住在希腊当时最美、最大的城市米利都，那里是从海上进入西亚与北非的交通要冲，是繁华的商贸中心。多种知识和思想在那里交汇，它成为爱琴海海域当时最开放的地方。

泰勒斯早年到埃及游历，学习了古埃及和巴比伦的天文学、几何学知识，后来把这些知识引进希腊。他十分关注世间万物的本原问题，认为纷繁复杂的世界有一个统一的本原，与神毫不相干。

在埃及的时候，泰勒斯用一种极简单的办法测量出胡夫金字塔的高度，令当地人惊讶不已。在阳光下，他先量出金字塔投在地上影子的长度，再竖起一根木棍，量出棍子的影长。塔影的长度除以木棍影子的长度，再乘以木棍的长度，就得出金字塔的高度。泰勒斯的智慧在于他注意到太阳投射到地面的光线是平行的，因此巧妙地运用了相似三角形的边长比例关系。

从泰勒斯开始，人类的发明活动已经带有科学思辨的色彩。泰勒斯根据古埃及土地测量的经验规则创立了演绎几何学，还确立了西方最早的数学定理：直径所对的圆周角是直角。这个定理告诉人们一种画直角的最简单的方法，圆周上任意一点与直径两端的连线必然是直角。这个定理在建筑学上非常有用，人们可以方便地检测墙面和高大的立柱是否与地面垂直。

公元前585年，泰勒斯已经注意到摩擦过的琥珀（带电）能吸引细小的绒毛。这是西方世界关于电现象最早的观察记录。今天英语中“电”这个词在古希腊语中的意思就是“琥珀”。他还通过科学计算预言了公元前585年5月28日的日食现象，这在当时对占星术无疑是一个沉重的打击。

就在这个世纪，古希腊出现了一批杰出的数学家，他们以极大的热情研究从现实世界中抽象出来的数字和几何图形，揭示了许多深奥的道理。毕达哥拉斯（公元前580-公元前500）是其中的突出代表。

毕达哥拉斯出生在与米利都隔海相望的爱琴海东部的萨莫斯岛。他少年时异常好学，随后在外游历达30年。异域的见闻和知识引发了毕达哥拉斯深刻的思索和对数学的浓厚兴趣，他发现了蕴藏在现实世界纷繁景象之中的数和形的许多内在规律，为几何学和数论奠定了重要基础。

毕达哥拉斯在50岁时迁居今天意大利南部的海滨城市克罗托内。他在那里建立学校并组织秘密学术团体，史称“毕达哥拉斯学派”，该学派最大的贡献是在数学方面。毕达哥拉斯创办的学校是世界上第一所男女平等的学校，学生达数百人，毕达哥拉斯亲任校长。这所学校的课程共有四类：几何学、数学、天文学和音乐，对女生还加授文学与家政。

毕达哥拉斯对人们司空见惯的几何图形赋予惊人的理论，第一次证明任意三角形三个内角之和永远等于180度；发现了直角三角形三条边的长度服从一种普遍规律：两条直角边的平方之和等于斜边的平方，这就是有名的“毕达哥拉斯定理”。他还发现只有正三角形、正方形和正五边形能够构成正多面体，这个发现直到2000年后才由法国数学家笛卡儿加以证明。

毕达哥拉斯学派把几何学延伸到其他数学领域。他们在研究正方形的时候，发现边长和对角线的长度相互间不可能用分数表示，并把这种不可通约的数叫做“无理数”，意思是一种没有道理的数。后来人们发现许多重要的数都是“无理数”，例如圆周率π，自然对数的底e和许多简单正整数的平方根等。由于毕达哥拉斯及其学派的工作，人类向数学王国迈进了一大步。

毕达哥拉斯对正五边形情有独钟，提出了经典的作图方法。他遵从严格几何学程序画出的正五角星具有极高的美学价值，五角星的每一条边都在黄金分割点上与其他的边两次相交，显得庄重、华贵、美丽。相传，当时毕达哥拉斯学派成员均佩戴正五角星徽章。今天，全世界42个国家的国旗上都有五角星，这种特殊的几何图形具有超越时代和地域的美。

毕达哥拉斯还是一位思想深邃的哲人。他率先提出了今天西方世界语言中的“宇宙”一词，“宇宙”在古希腊语中的意思是“有规律的世界”。

公元前5世纪，古希腊医学发生了深刻变化，医学开始从原始宗教和神灵崇拜中解脱出来。以希波克拉底（公元前460-公元前377）为代表的学者认为，疾病是一种服从自然法则的过程，应当遵从疾病的自然规律治疗病人。

希波克拉底出生于古希腊柯斯，医术十分高明，马其顿王与波斯王曾经接受过他的诊治。希波克拉底编纂过医学文献集，其中有供研读的教科书、家庭医学指导、对学生的讲演稿、研究与观测心得报告和重要临床诊断记录，今天人们仍然认为这是古代最好的医学文献集。希波克拉底以他的医学实践和对疾病的审慎研究，奠定了临床医学基础。

希波克拉底在西方世界最早明确提出医师职业道德准则。由他提出的“希波克拉底誓约”，已经成为今天西方世界医学院校学生必须宣誓遵从的誓约。这使得人类的科学技术活动最先在医学领域表现出强烈的人文色彩。

人类思想的洞察力有时会远远超过视觉，哲学家对世界的观察有时比科学家更敏锐。

古希腊哲学家德谟克利特（公元前460-公元前370）在深思熟虑之后，提出了一个在科学上最富于想象力的论断：“宇宙间一切物质都是由原子构成的。原子是不可再分的微小颗粒，肉眼看不见它们。它们不能产生也不能消灭，以不同的方式结合在一起就构成不同的物体。”直到2400年后的20世纪，人们借助电子显微镜才真正看到了原子。

德谟克利特出生在古希腊爱琴海北部的伯特拉，他认为许多星球是宇宙的散落物自然形成的，银河不过是遥远的、人们看不清楚的无数星星。他精通数学，计算过金字塔的体积，曾经用极限求和的办法证明，圆锥体的体积等于同底同高圆柱体体积的1/3。实际上，他在计算中已经使用了微积分的方法。

公元前4世纪初，古希腊哲学家的兴趣转向伦理和政治，渐渐失去了对自然的热情，也逐渐失去了自然科学的思想光辉。此后数百年间，古希腊自然哲学以一种奇特的方式，传播到希腊本土之外的地方，在埃及亚历山大城和地中海的西西里岛放射出耀眼的光芒。

公元前323年，亚历山大大帝英年早逝，他的爱将托勒密护送灵柩到埃及尼罗河口西面的一个海港城市安葬，并将该城市命名为亚历山大城。托勒密同时在这里建立了自己的王朝，以亚历山大城作为国都。公元前290年左右，托勒密王朝开始建立亚历山大图书馆与博物馆。王朝重金收购文献标本充实图书馆和博物馆，并颁布法令，对过往此城的所有旅行者和船只严加盘查，专门检查携带的文献书籍，发现之后将原件强行收归图书馆，把抄写的副本还给主人。

亚历山大图书馆和博物馆是人类历史上最早的由国家设立的研究院，它包括天文台、实验室、解剖室、植物园、动物园和一个藏书达70万册的图书馆。馆中还有讲堂，由国家供养的哲学家、数学家、医生、植物学家、动物学家、天文学家、地理学家、语言学家、艺术家和诗人授课。当时整个地中海世界的学者受这里的探索氛围、免费食宿以及令人羡慕的薪金吸引，纷纷来到亚历山大城。亚历山大城成了当时世界真正的学术中心。

在亚历山大城，欧几里得（公元前330-公元前260）著述的《几何原本》，成为用公理法建立起演绎体系的最早典范，是数学史上的一部划时代的著作，对数学和其他自然科学的发展产生了深远的影响。《几何原本》中阐述的推理方法和数学智慧，为牛顿发现“物体运动三定律”和“万有引力定律”奠定了重要的基础。它的主要内容已经成为今天全世界中学生必修的课程。在现代科学和工程技术的许多领域，《几何原本》阐明的逻辑推理和思维规则，一直是科学方法的重要标志。

爱因斯坦（1879-1955）在谈到近代科学的起源时说：“近代科学有两个重要的基础：一个是古希腊人发现的逻辑体系（包含在《几何原本》之中）；另一个是人们认识到实验可以发现自然界的因果关系。”

稍后不久，在地中海西西里岛东部海港城市锡拉库萨，出现了另一位伟大的学者阿基米德（公元前285-公元前212）。阿基米德是希腊人，年轻时在欧几里得继承者门下学习，回锡拉库萨后潜心研究数学。

阿基米德在数学上取得了很大的成就。他认为：当多边形的边数无限增加时，这些直线段的长度总和就非常接近圆周的长度，这不仅巧妙地解决了圆周长度测量问题，而且提出了在数学上十分重要的极限概念。用这种方法，他计算出π值——圆周长与直径长度的比值介于3.141～3.142之间，是历史上第一个测量圆周率达到这种精度的人。

阿基米德仔细研究分析人类已经使用了数百万年的棍棒工具，阐明了力平衡必须遵从的规律，发现了杠杆原理。这位从来不说大话的科学家留下了一句豪言壮语：“给我一个支点，我能移动地球！”这是一句符合科学道理的话，只要阿基米德的手离支点足够远，当他轻轻推动这根假想杠杆的时候，地球一定会顺从地移动。

阿基米德还发现了浮力原理，为流体静力学奠定了最重要的基础。人们早就知道许多物体可以漂浮在水上，但说不清楚它们在什么条件下会沉没。阿基米德发现的原理告诉人们：物体在液体中受到的浮力等于排开同体积液体的重量。

杠杆原理和浮力原理，是人类最早发现的两个物理学原理，它标志着物理学的诞生。迄今为止，还没有发现自然界任何事例违背这两条原理。

公元前3世纪，人类对地球的认识发生了一次重大的飞跃。亚历山大城的一位科学家，令人惊讶地测出了地球的大小。

在很早以前，至少已经有三种证据表明人类居住的大地是一个巨大球体的一部分：人们无论从哪个方向一直朝前走，必定会看到新的星星；发生月食的时候，一道清晰的弧形阴影会缓慢掠过明亮的月球，这道弧线就是地球的轮廓线；在大海中航行的人无论从哪个方向看远去的船只，总是船身先消失，桅尖最后隐去。至于这个球到底有多大，似乎人类无法知道。

一位名叫埃拉托西尼（公元前276-公元前194）的学者第一次相当精确地测量出地球的半径，还测量出地球自转赤道平面和绕太阳公转轨道平面之间的交角。

埃拉托西尼是一位天文学家、历史学家、地理学家、哲学家、诗人和数学家，40岁时就任亚历山大图书馆馆长。他在馆藏的一部手抄本中读到：“在埃及南部的西因城靠近尼罗河第一大瀑布的地方，6月21日中午直立的长竿在太阳下没有阴影，这一天太阳可以直照在深井底部，从井口可以看见水中太阳的倒影。”而据他观测，6月21日这天中午在亚历山大城直立观测的结果却有阴影。

埃拉托西尼意识到这可能是测量地球大小难得的机会。在6月21日这天中午，他根据亚历山大城方尖碑投下的阴影计算出太阳光线和方尖碑的夹角大约等于7度，大约相当于地球圆周360度的1/50。通过几何学计算，他得出地球的周长应该是4万千米。这个数值和今天的测量结果相差非常小。此外，他还由太阳光线投射在地面上的角度会发生变化，推算出地球自转轨道平面和地球绕太阳公转的轨道平面之间的交角角度是23度50分12秒。

埃拉托西尼是一位想象力丰富的科学家，当他看到印度洋和大西洋潮汐服从同一种规律涨落，便联想到这两个大洋应该是连通的。他推测，如果沿着尼罗河一直向南走去就会达到一个大岛的尽头。他绘出了人类历史上第一张世界地图并最早提出：从大西洋向西航行，可以通过连通的大海到达亚洲的东部。这个观念在1700年之后鼓舞哥伦布完成了发现美洲的壮举。公元前205年，罗马人征服埃及，亚历山大城逐渐失去了往日的辉煌。

公元4世纪末，亚历山大城出现了古代第一位杰出的女科学家希帕蒂娅（370-415）。她是一位数学家、天文学家和物理学家，担任过亚历山大城新柏拉图学院院长。她设计过观测天体的星盘和测量液体密度的比重计，发表过许多关于天文学和数学的重要见解，对圆锥曲线有精深的研究。

然而，亚历山大城由古罗马帝国统治了很长一段时间，古罗马教会憎恨科学和科学家，视科学为异教，科学家们在这里的境遇十分险恶。公元415年，希帕蒂娅被教会残害致死。同年，亚历山大城塞拉比斯神庙图书馆被焚毁，数十万卷撰写在莎草纸上的文献化为灰烬。希帕蒂娅之死标志着亚历山大城学术活动的终结。古希腊科学智慧之光闪烁1000年之后最终熄灭。

经过千年沉寂，蕴藏在这些尘封文卷中的思想光辉，以新的方式照亮了人类探究自然的道路。（未完待续）