理论和实际

17世纪形成的这种新的思想观念加强了科学应该有用和应该被加以应用的观点。那么，在科学革命时期有什么东西体现了科学和技术（science and technology）的真正结合吗？总的来说，在16和17世纪的欧洲，在进行科学革命的同时并没有发生技术革命或者工业革命。那时尽管也有印刷机、大炮和炮舰一类的发明起到了划时代的影响，然而它们的发展并没有用到科学或者说自然哲学。除了绘图学可能是一个例外，没有任何一项科学的技术应用或科学成果曾在近代早期的经济、医学或者军事领域产生过比较大的影响。总之，欧洲的科学和技术在那时基本上仍然是互不相干，无论在智识上还是在社会学意义上，两者仍停留在自古以来的那种状况上。

炮术和弹道学再一次证明了这种情况。如前面已经指出的，在没有任何科学或理论的情况下，大炮技术就已经发展得相当完备了。政府开办过炮兵学校，那里教的几乎全部是实际操作。所有的科学史研究者都一致认为，当时的科学对于射击技术的发展没有起到什么作用，那时凭的全是经验。17世纪的防御工事和建筑技术可以说也是如此。理论并不重要。我们其实已经看到，伽利略的弹道理论和他发表的射程表反而是在射击技术已经成熟以后才出现的。在这个例子中，又是与应用科学的通常程序相反，是技术和工程向科学提出了要解决的问题，并由此形成了科学的历史。

绘图学是一门绘制地图的技艺和应用科学，它也许称得上是近代的第一项科学技术（scientific technology）。在探险航海、印刷技术发展和古典文化挖掘出托勒玫的《地理学指南》这些活动的推动下，16世纪欧洲的绘图学家很快就超过了托勒玫以及一切古代和中世纪的先驱。绘图学和数学地理学肯定属于科学，有关人员必须懂得三角学、球面几何学、日晷测时、宇宙志，以及与大地测量、勘测和比例绘图有关的实用数学。墨卡托（Gerardus Mercator，1512—1594年）是佛兰芒人，担任宇宙志教授和宫廷宇宙志大臣，墨卡托投影法显然必须用到数学才有可能建构出来。如前面已经提到过的，葡萄牙和西班牙很早就在支持绘图学发展。在法国，从1669年开始，则搞了一个宏大的工程，要用科学方法绘制出全王国的地图。那项工程由巴黎天文台和巴黎科学院的卡西尼（Cassini）一家负责，时断时续，后因缺乏资金而流产。然而，经过一个世纪的努力，法国绘图部门在法国海军的配合下终于还是绘制出了法国、欧洲及其海外殖民地的精确度极高的地图，其中的许多地图，在20世纪以前再无出其右者。精确的地图对于贸易以及民族国家和帝国的管理当然不是无足轻重的东西。地图和绘制地图的过程不仅涉及航海和勘测，还关系到资源考察和经济发展。在这些方面，绘图学作为一门应用科学的确在近代早期欧洲的发展和扩张中发挥了一定作用，而且预示了国家支持科学终将得到回报。

此外还有一些领域也曾开发或者说多少应用过科学，不过成果都不如绘图学大。航行在海上，一个非常实际的问题就是要知道自己所在的位置，这就是著名的经度难题。这个例子生动地说明近代早期的科学在理论上可以做到的同它在应用技术中实际起到的作用究竟有多远。在长达将近300年的时间里，欧洲人的海上活动一直受到这个未能解决的航海难题的困扰。如果只是确定纬度，在北半球相对说来不是太难，只需要测出北极星的仰角即可，即使船只在运动，测量起来也不会有太大问题。可是，确定经度就不好办了，它不仅让船长大伤脑筋，也是那些贸易公司和大西洋海上国家面临的巨大障碍，只有依靠经验和凭领航员判断向东或向西航行了多远，那当然极不可靠。早在1598年，西班牙的腓力三世（PhilipⅢ）就曾重金悬赏征求解决经度难题的实用方案。荷兰共和国在1626年提出的悬赏金额是25000银币。而英国的格林尼治皇家天文台就是为了“完善航海”的特定任务才建立起来的。1714年，出于商业利益的需要，在英国还组成了一个大不列颠经度委员会，筹集到20000英镑的巨款作为赏金，征求解决经度难题的办法。1716年，法国政府紧跟其后，也推出了数额巨大的赏金。

原则上说，当时的天文学已经有好几种现成的方法可以用来解决经度难题。解决问题的关键是确定一个已知地点如格林尼治或巴黎与未知地点之间的时间差。1612年，伽利略本人就曾指出，可以把他刚发现的木星的4颗卫星当做一种天文时钟使用，根据它们来测出所需要的时间。为此，他还试图为西班牙政府搞一个用这种办法测量时间的实际操作程序（未成功）。1668年，法国—意大利天文学家卡西尼（J.D.Cassini）发表了一组专门用来观测经度的木星卫星表，后来在18世纪又陆续出现了其他一些类似的天文表。天文学家还尝试过同时观测月球来确定经度。在陆地上通过观测月球确定经度取得了成功，而在海上，这种方法却行不通。(https://www.daowen.com)

经度难题的最终解决，不是来自科学，而是来自技艺，即多亏了钟表制造技术的改进。在18世纪60年代初期，英国的一位钟表匠哈里森（John Harrison）改进了计时仪器，得到了一种非常精密的航海计时仪。在那种计时仪里，哈里森使用了平衡摆锤来抵消船只的颠簸和摇摆，再用均衡热电偶来补偿温度变化可能导致的误差。有了哈里森的航海计时仪，海员们就可以在航行中“携带着”格林尼治时间，把它与不难测出的当地时间两相比较，从而确定自己在大洋中所处的经度。在经过一番激烈辩论之后，哈里森这位钟表匠最终获得了经度委员会设立的奖金。

皇家学会在其成立之初就表现出它信奉培根哲学，并搞过一些实用研究，结果却表明应用科学在17世纪总体上的失败。皇家学会组成过一个委员会，专门从事同航海、造船、植树造林和贸易沿革有关的实际问题的研究，然而这样一种由集体泛泛地进行研究的做法实际效果甚微。例如，应皇家海军的要求，皇家学会曾经用实验来研究木梁的强度。研究人员测试过不同木料不同横截面的木梁样品，得到的结果却与用伽利略理论计算的结果不一致。10年以后，其中一位名叫佩蒂（William Petty）的研究人员才查明他们的错误所在，并弄清楚造船工匠该如何按照伽利略的结果下料。在这个例子中，从事实践的工程师们又是早就掌握了由经验总结出来的可靠的施工规则，根本用不着再由佩蒂来为他们做理论上的担保。

总的来说，科学仪器，特别是望远镜，情形稍许有些不同，它们是在17世纪开始出现的科学和技术有可能相互结合而产生效果的虽不那么引人注目但却十分生动的例子。科学仪器，特别是望远镜和显微镜，在17世纪的研究中已经应用得相当广泛。它们再一次表明了技术对当时的科学产生的历史性影响。然而，望远镜的发展毕竟显示了科学理论与技术实践之间随着时间的推移总是你来我往地交互着推进。第一架望远镜的诞生没有任何理论的帮助，完全是靠技艺做出来的，尽管伽利略并不这么看。在望远镜出现以后，马上就有了光学的新发现，尤其突出的是发现光束通过透镜后会产生色散、球面像差和畸变。这些发现接着就提出了改进望远镜的实际课题，并要求用光学的科学理论来解释这些现象。对此，处在实践前沿的科学家和磨制透镜的技师的反应是设法磨出非球面透镜。牛顿在他1672年那篇著名的光学论文里对色散像差提出过一个理论解释，而且根据这一发现，他改做了反射式望远镜以期进行矫正。色差问题的最后解决是用几种折射率不同的玻璃互相补偿来制成复合透镜，而这已经是18世纪30年代以后的事情，而且方案是来自技术领域，是依靠玻璃制造工艺解决的。当然，欧洲的天文学家也一直在使用着技术上不断有所改进的望远镜，得出了许多惊人的天文学发现。这再一次证实了科学常常是落后而非领先于技术这一规律。

基于同样的理由，望远镜的例子也非常突出地表明——当然也表现在光学和天文学中——在科学革命时期科学同技术总的来说相互影响并不是很大。当科学见解本来具有（至少是潜在的）实用价值时，自然哲学家和理论科学家却忽略了应该如何去支持掌握有丰富实践经验的工程师、营造技师、建筑师、各种工匠以及其他一些人。事实上，同一时代的技术似乎总是更多地影响着科学，而不是相反。因此，我们断不可轻易下结论，以为近代科学与技术的联姻是随着科学革命而出现的。只是在进入19世纪以后，思想观念的改变才结出了丰硕的果实。