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正如我们所料想的那样，近代科学最早的重大进步发生在与地理学和航海术有着密切联系的天文学领域。这一进步发生在16世纪、17世纪，这方面的伟人有哥白尼（1473—1543年）、伽利略（1564—1642年）和牛顿（1643—1727年）。哥白尼采纳某些古代哲学家的观点，认为太阳而非地球是宇宙中心，并证实这种观点为天体运动提供了一种比传统的托勒密体系更简单的解释。伽利略使用当时新发明的望远镜，观察宇宙的实际情况，以经验为根据支持哥白尼。他在报告中说：“借助于望远镜，任何人都能观察到……银河系只不过是一团成串地聚集在一起的无数的星体。如果有谁把望远镜直接对准银河系的任何部分，眼前就会出现一大群星体……”
科学早期阶段最杰出的人物是牛顿，一位可与欧几里得和爱因斯坦相媲美的伟人。除在光学、流体动力学和数学方面的开创性工作之外，他还发现了万有引力定律：“宇宙中任何两个质点都存在通过其连心线方向上的相互吸引的力。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比。” 2
图177 伽利略在1609年之后用的望远镜。他用它观测地球的卫星和金星的环相，并发现了木星最显著的几个卫星。这些观测在17世纪具有革命性的学术价值和理论意义。
以上是揭开天体面纱的一个耸动且具有革命性的解释。牛顿已发现了一个数学上能证实的根本的宇宙定律；这一定律可适用于整个宇宙，也可适用于最微小的物体。实际上，自然界好像一个巨大的机械装置，按照通过观察、实验、测量和计算可予以确定的某些自然法则进行运转。人类的各门知识都可分解为有理性的人所能发现的少数简单的、始终如一的定律。人们开始把牛顿的物理学分析方法应用于整个思想和知识领域，不仅应用于物理领域，而且应用于人类社会。
18世纪后期开始进行的工业革命影响了科学革命，并转而受到科学革命的影响。蒸汽机的发展就是一个例证。蒸汽机为开动机器和火车头提供了急需的动力；当然，它开始是被用来从矿井里排水的。詹姆斯·瓦特把独创性技术和科学知识结合起来，将蒸汽机的效率提高到一个适当的水平。1769年，瓦特采用了一个单独的冷凝器，以后不久，又用曲轴将蒸汽机的往复运动变为旋转运动。如果不是可以得到蒸汽机的相对无限的动力，工业革命完全有可能会在仅仅增加纺织品生产的速度后便逐渐消失，就像发生在中国那样；在中国，早几个世纪就曾取得过类似的技术进步。
图178 艾萨克·牛顿爵士发现了决定引力的数学和物理定律。牛顿相信宗教和科学是一致的和相互支持的，并相信对自然界的研究能使人更好地认识上帝。这幅牛顿的画像由戈弗雷·内勒爵士绘制。
19世纪前半世纪中取得进步最大的一门科学是化学，这在一定程度上是因为化学与纺织业有着密切联系，纺织业在那数十年间经历了非常迅速的发展。“化学界的牛顿”是安东尼·拉瓦锡（1743—1794年），他的物质守恒定律堪与牛顿的万有引力定律媲美：在一系列化学反应中，尽管物质的形态可能发生变化，但它的数量不会变，物质的数量在每道步骤的反应前和反应后是相同的，并且可以通过称它的重量探查出来。19世纪，拉瓦锡的后继者们获得了一个又一个具有重大应用价值的发现：贾斯特斯·冯·李比希发现了化学肥料；W. H.珀金发现了合成染料；路易·巴斯德发现了疾病的微生物理论，这一理论促使人们采取卫生预防措施，从而控制了由来已久的灾祸——伤寒、白喉、霍乱和疟疾。
正如牛顿因为发现支配宇宙中的物体的定律而统治17世纪的科学那样，达尔文因发现支配人类本身进化的规律而统治了19世纪的科学。他的进化学说认为，处于现在各种不同形式的动植物种类不是作为单独的、特殊的创造行为的结果而固定不变的，它们是不同的、可变的，是有共同的原始起源的自然结果。达尔文认为，变异借以发生的主要方式是“自然选择”，他将这一过程阐释如下：
因为所产生的每一个物种的个体比可能生存的多得多，各生物间便经常不断地发生生存斗争，所以，任何生物如果能以任何方式发生纵然微小但有利于自己的变异，它在复杂的而且时常变化的生活条件下，就会获得较好的生存机会，因而它就自然地被选择了。由于强有力的遗传原理，任何被选择的变种，将会繁殖它的新的和变异了的类型。 3
也许很难把自然界中所有的变种都设想为似乎是像“自然选择”所提供的那样一个十分缓慢的变化过程的产物。不过，统计学的计算结果表明，即使某种变异仅仅导致1%的更好的生存机会，它也会使一个物种经过100世代以后有为数一半的个体发生该变异。换句话说，如果每100个没有发生变异的个体存活下来，就有101个发生变异的个体存活下来，该变异会在生物学上所说的短时间内传遍该物种。达尔文学说的细节虽然被后来的研究进行了修改，但其要点实际上已为现在所有的科学家所接受。但是，在某些方面，特别是在教士中间，却存在着激烈的反对意见。这是可以理解的，因为达尔文否定了神造世界说。正如以往哥白尼的天文学体系废除了地球在宇宙中的中心地位一样，达尔文主义似乎废黜了人类在地球历史上的中心地位。
尽管达尔文主义受到宗教界和其他集团的敌视，它还是对西方社会产生了深远的影响。它对最适者生存和生存斗争的强调极妙地与时代倾向相吻合。在政治上，这一时期正是俾斯麦“铁血”统一德国的时期。各国的民族主义赞美者认为达尔文主义给了他们支持和正当理由。他们认为在政治活动中与在自然界一样，最强者是得胜者，好战的品质决定谁将在国际“生存斗争”中获胜。在经济生活中，这是自由经营和粗俗的个人主义盛行的时期。舒适的、心满意足的中上层阶级强烈反对国家为促进更大的社会平等而作出的任何干预。他们论证说，他们应得到幸福和成功，因为他们已证明自己较无能的穷人更“适合”，而且，大公司对小公司的兼并是“生存斗争”的一部分。19世纪后期也是殖民地扩张的黄金时期，达尔文主义被用来为帝国主义辩护。有人争辩说，殖民地是强国的繁荣和生存所必需的；还有人争辩说，按照世间的成就判断，诸土著民族软弱、低劣，需要优越的、强大的欧洲人的保护和指导。
图179 在两部十分重要的著作《物种起源》（1859年）和《人类的起源》（1871年）中，查尔斯·达尔文用自然选择的观点清楚地阐发了进化论，并将这一理论用于人类。结果引发了一场不仅影响生物学，还影响宗教、哲学、社会学，甚至政治学的大争论。
这种将达尔文的学说应用到社会舞台上的做法，被称为社会达尔文主义。达尔文本人从未想到他的研究结果会以这样一种方式被利用，更不用说有这种打算了。然而，事实却仍然是，它们被如此地利用了；原因很简单，它们似乎为当时在整个欧洲盛行的物质主义提供了科学的支持。简言之，达尔文主义合宜地与吉卜林的下述名言相一致：
有力量者应该有所获，能有所获者应该保持所获。