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而在自由空间中，离物质愈远这介质就愈浓密。他想这样去解释万有引力，
去解释微粒说所需要的光在密的介质中的较大的速度。障碍物边缘的衍射是
物质对表面以外的以大的影响所造成的一种折射。所以在牛顿看来，以太是
① 上引书，323 页。
光和可称量的物质之间的一种中间物。但是我们不要忘记，这些见解不过是
牛顿书中正文以外提出的一些疑问。牛顿明白地指出进一步的实验是必需
的，而他提出这些问题，是请旁人解答。有人抱怨说人们所以迟迟不接受光
的波动说是由于牛顿的权威的缘故，但这种抱怨只有对于那些认为他的疑问
里已经包含了解答的人，才适用。
读者当会看出，如果光在空气中和水中的速度可以测量出来或加以比较
的话，就可以进行一次决定性的实验，来判断这两个学说孰是孰非。1850 年
左右，弗科（Foucault）根据直接观测，第一次进行了这种实验。光的速度
在水中较小，合于波动说的需要。
但近年来在阴极线中和放射物过程中发现了运动迅速的质点65 或电
子。这说明和牛顿所想象的质点很相似的质点现时已可观察得到。事实上，
牛顿理论的最可注意之点，是它和十分现代的观念相似，因为在牛顿看来与
普兰克和J．J．汤姆生看来一样，“光的结构基本上是原子的”，薛定谔等
人还必须想象有一种由质点和波动组成的复合体，这同牛顿的想法更是依稀
仿佛。当我们想到这些发现以及许多别的发现不过是一位青年人的成就，这
个人后来做了造币局长，把他的晚年时间用于实际铸钱工作，又把他的闲暇
消耗在思辨的神学著作上的时候，我们不禁对于他的心灵惊叹不置，象古代
德谟克利特一样，他真可算是人类中杰出的天才。
化学
前章所叙述的化学与医学的结合，直到十七世纪之末仍然统治着这两种
学科。医药化学家逐渐把化学从依附于炼金术的不名誉的状态中解放出来，
纳入职业研究的范围中去。已知的元素和化学反应的数目大大增加，从而奠
定了提高化学理论的基础。
我们讲过波义耳怎样在他的《怀疑的化学家》一书中，反驳“火的理论”
的残余——一方面是亚里斯多德的四元素，另一方面是当时流行的化学理
论，主张盐、硫、汞是三个主要原质。他的《怀疑的化学家》一书是化学走
向现代观点的转捩点。
牛顿在他的房间后面，剑桥大学大门口与三一学院礼拜堂之间的花园
里，设立了一个实验室。他无疑是在这里进行他的光学和其他物理学学术的
实验的，但他也研究了化学。他的族人和助手汉弗莱·牛顿（HumphreyNewton）说①：
他很少在两三点钟以前睡觉，有时一直到五六点钟才睡觉。。特别是在
春天或落叶时节，他常常六个星期一直留在实验室里，不分昼夜，炉火总是
不熄，他通夜不睡，守过一夜，我继续守第二夜，一直等到他完成了他的化
学实验才罢体。
牛顿的化学兴趣似乎主要在于金属，在于化学亲合力的原因和物质的结
构。在他的《光学》第311 问题里，有这样一节：
物体的小质点是不是有某种能力，效能或力量，使这些小质点可以起超距作用，
不但作用于光而令光发生反射、折射与弯曲，而且互相作用，造成很大一部份的自然现
象呢？物体因重力、磁和电的吸引而互相作用已是熟知的166 事情；这些例子表现了自
①
Sir lsauc Neuwton， Hisiory Of Science Society． Baltimore； 1928，p，214。
然之理，因而在这些吸引力之外也许还有别的吸引力，因为自然是极有常规而不会自相
矛盾的。至于这些吸引力如何形成，我不在这里讨论。我所说的吸引力也许是靠了冲动
或我所不知的方法形成的。我用的吸引力一词，只是一般地指使物体互相接近的力量，
不管它的原因是什么。因为我们在探讨吸引力形成的原因以前，必须先从自然现象了解
哪些物体互相吸引，和吸引的性质与定律是怎样的。重力、磁扣电的吸引，达到相当远
的地方，因而常人的眼中也能看见。可能还有作用于极短距离的吸引力，直到现今还没
有被人观察到，电的吸引力也许在没有被摩擦所激起的时候也可以达到那样的短距离。
酒石酸盐在空气中潮解，不是由于它对于空气中的水蒸汽的质点有吸引的倾向
吗？为什么普通的食盐、硝石或硫酸盐不潮解，岂不是因为它们没有那种吸引力
吗？。。纯硫酸能从空气中吸收很多的水，到饱和之后才不再吸收，以后要在蒸馏中把
水蒸发出去也很困难，这不是因为水的质点与硫酸的质点有同样的引力吗？硫酸与水依
次倾入一个容器，而混合起来的时候变得很热。这不是说明溶液里各部中有极大的运动
吗？而这个运动不是表明这两种液体在温和时，有激烈的结合，因而以加速运动互相冲
击吗？
牛顿在炼金术和化学上所花费的时间，比花在使他成名的物理学上的，
可能还要多些。他没有写一本有关他的化学工作的书，除了在《光学》一书
里所提的问题之外，只能在他的遗稿上找着一点记录。这些文件表明他对于
合金特别感兴趣。例如，牛顿说熔点最低的铅、锡、铋合金，其成分的比例
为5：7 ： 12。他的这些笔记里节录了许多炼金术的著作，还有关于火焰、
蒸馏、由矿石中提取金属，以及许多物质和它们的反应的化学实验的记载。
这些手稿经人整理，并附上年表，而在1888 年发表①，但其节要过于简短，
似乎有重加整理的必要。牛顿在化学上，虽然不象在物理学上那样有特出的
发现，但他对于化学的见解远远超过当时的化学家。例如，他对火焰的意义
就有深刻的认炽。他认为火焰与蒸汽不同，就如赤热的物体与非赤热的物体
一样②。这种看法比亚里斯多德关于火是四元素之一的说法，与当时化学家用
盐、汞、硫三原质来解释物质的见解，远远更接近于现代的思想。
牛顿关于物质结构的见解已见上述。他承认了原子说，使它得到正统的
地位，虽然那时原子论还不能达到精确与定量的形式，如以后道尔顿所完成
的那样。伏尔泰在他的《哲学词典》中有这样一段话③：。。
物质的充实性今天己认为是虚幻了。。空虚，已经被承认了；最坚硬的物体都被
看做象筛一样多孔，事实上确是这样。不可分割与不可改变的原子被接受了。不同的元
素和不同的种类的存在物的永久性都应归功于这种原理。
生物学
前章已经讲过透镜的改进与复显微镜的发明，对动物组织与器官的研究
产生很大影响。在我们现在要讲的时期中，学者们，尤其是格鲁（Grew）与
马尔比基（1671 年）又把这样的方法推广到植物学中。关于植物的细胞与器
官的正确的观念也开始形成。从德奥弗拉斯特（Theophrastns）到舍萨平尼
① A Catalogue of the Portsmouth Collection ofBooks and PapersWritten by or belonging sir lsaoc Newtor，
Cambridge 1888。
② 上引书P。21。
③
Tda Praund 翻译的： The Study of ChemicaI position Campridge，1904；p。283。
（Cesa1pinus），好像没有人注意生殖器官。首先从事这一研究的也许是格
鲁。1676 年他在皇家学会宣读了一篇植物构造的论文，他讲到雄蕊是雄的生
殖器官，并叙述了它的作用，但把这一学说的功绩归于牛津大学教授米林顿
（Thomas MiIlington）爵士。杜宾根的卡梅腊鲁斯（Camerarius）、莫尔
兰（Morland）、杰沃弗罗瓦（Geoffroy）诸人在巴黎科学院提出的论文中，
又添了一些肯定的证据和细节。这些植物学家弄明白了：没有雄蕊粉囊里的
花粉，雌蕊的受胎或种子的形成是不可能的。
早期动植物的分类，主要以功利主义的观念为根据或根据表面的显著特
点，如把植物分为草本、木本与灌木等类便是。但在1660 年，植物学史上的
一个杰出的人物约翰·雷（John HaY，1627—1705 年）①开始发表论述系统
植物学的一系列著作中的第一部著作。这些著作引起植物分类的大改进，同
时也促进了形态学的进步，例如对于芽的真正性质的认识便是。约翰·雷最
先看到把植物胚胎中的单子叶与双子叶加以区别的重要性，又利用果、花、
叶和其他特性，首创植物分类的天然系统，并指出许多植物的纲目，至今仍
为植物学家使用。此后他转而研究动物的比较解剖学，又促进了自然的分类，
如将动物分为兽、禽和昆虫便是。约翰·雷常与维路格比（Francis
Willugbby）一块出外旅行，研究植物和动物，足迹遍于全球。约翰·雷不以
古人的见解为最后权威，而将现代的自然历史建立在观察的稳固基础之上。
牛顿与哲学
牛顿工作的两个最大的结果是，（1）证明地上的力学也能应用于星球；
（2）从自然科学的大厦中排除掉不必要的哲学成见。希腊与中世纪认为天体
具有特殊的和神圣的性质。这种见解已经部分地被伽利略的望远镜所解除
了，但牛顿则更进一步加以摧毁。
那时哲学与科学仍是混淆不清。连笛卡尔在为天文学建立一种力学理论
时，也把它放在经院哲学的相反的观点和认为物质的本质是广延性的形而上
学见解的基础上。牛顿摆脱了这些先人之见，实在是一种真正的进步。他对
他的研究成果的解释，叉包含了多少新的形而上学，我们将要在下面再加以
说明。
他的工作的意义，在他的直接弟子们看起来究竟怎样，可以从科茨（Roger
Cotes）所写的《原理》第二版的序言中看出。在这里，科茨把残存的经院哲
学和它固有的与不能解说的特性，笛卡尔想要在充满旋涡的实体空间的基础
上建立自然界机械体系的、为时过早的尝试，以及牛顿只承认与观测符合的
假设的方法，加以比较。科茨说：
研究自然哲学的人可以大致分为三类，有些人把一些具体的神秘的性质归于几类
物体，他们又断定某些物体的作用不可思议地决定于这些性质。亚里斯多德和逍遥学派
所传下来的各学派的学说，一齐都包括在这里面。他们断言物体的若干效果是由于那些
物体的特殊性质而产生的，但那些物体从何处得到这些性质，他们却不告诉我们，因此
实际上他们没有告诉我们什么。他们只是致力于给事物起名称，而不探索事物本身。我
①
John Ray ，by C。E。Raven，Cambridge1943。
①
特别看牛顿《原理》中的序和附言，以及《光学》中的疑问。并看：A。J。Snow，Matter and Gravity in
Newtons．Physical philosophy，Oxford，1926；E。A。Burtt，The MetaphysicaI Foundation5 of Modern Science，
New York， 1925。
们可以说他们发明了一种富于哲学味道的说话方式，并没有把真正的哲学告诉我们。
因此，另外一些人就撇开大堆无用的词句，想使他们的勤劳收到较好的效果。他
们假定一切物质是纯一的，物体所表现的多种多样的形式，是由于组成它的质点具有极
平常而简单的亲合力所造成的；他们达种由简单物走到复杂物的方法当然是正确的，只
要他们不在自然赋予质点的基本亲合力的性质之外，另外再给这些亲合力添上一些性
质。但是当他们任意想象未知的图形与大小以及各部份的不能肯定的情况与运动的时
候，当他们还设想有一些169神秘的流质，自由弥漫于物体孔罅之中，具有无所不能的
微妙性，带着神秘不测的运动的时候，他们这时就已经进入梦幻的境界，而忘记了物体
的真正结构；这种结构，我们凭借最精确的观测还很难达到，凭借谬妄的猜度就更没有
希望达到了。有些人把假设当作构造他们的玄想的基础，也许的确能形成一部奇妙的传
奇，但也仍然不过是传奇而已。
剩下的还有倡导实验哲学的第三类人。这些人诚然要从可能的最简单的原理中去
寻找万物的原因，但他们从不把未经现象证明的东西当做原理。他们从不构造假说，也
不把假说放进哲学里去，除非把它当做真实性还可以商榷的问题。他们所用的方法，有
综合与分析两种。从一些选择出来的现象，他们用分析的方法推出自然界里的力以及力
的简单定律；又从这里用综合的方法推证共他的结构。这是哲学探讨的�