為了爭取社會地位，被讚助人往往會提出野心勃勃的承諾，這樣就導致無論是現實的生存還是科學的求索都給被讚助人帶來了巨大的精神壓力。在伽利略的案例中，以天賦作為交換而求助於王公貴族的權威的姿態，對獲得權貴賦予科學的“信任狀”起到重要作用。
當伽利略在佛羅倫薩宮廷為自己的職位進行談判時，他稱將奉獻豐富的科學作品，實際上隻有少部分承諾的工作在他的手稿中得以呈現（Büttner，2001）197。對於許下的承諾，被讚助人未必能夠完全實現。作為工程師-科學家，一方麵，通過實踐知識研究出的新理論基礎會與亞裏士多德學派觀點相悖；另一方麵，社會地位和從事的研究令他們時常需要麵對競爭，甚至有時陷入彼此間尖刻的爭辯。因此，在不同的知識領域中，他們需要探索並找尋理由去研究建立那些替代形式的“新科學”（Renn，2001）68。
131科技革命與意大利現代化伽利略在美第奇家族的讚助下，以“廷臣”身份完成其後期研究和著作，表明在近代早期，科學知識的產生和傳播在很大程度上受到社會組織的塑造。近代早期的社會組織通過讚助形式對科學產生的作用，不僅在於因統治階層對科學成就的欣賞而建立起科學的形象，而且科學作品，如伽利略關於水力學的著作，表明近代早期工程師-科學家所處的社會與境，實際上已經為後來的不同類知識的結合提供了預先準備。例如，關於水力工程學的實踐者知識和經院理論已經開始結合，而這兩類知識的傳統在幾個世紀前因從事者的社會地位懸殊而存在天淵之別（Büttner，2001）197。
讚助並不能為科學革命的社會史的理解提供一把萬能鑰匙。等級製度森嚴的社會，正是為伽利略無經濟產出的職位進行讚助的先決條件。這時期的一些人物也沒有得到持續的讚助，至於多少人得到讚助也未可知。但是讚助可能是前工業化社會中最流行的一種對科學支持的慣例。科學革命打破傳統的知識框架，新科學理論取代傳統成為主流，這一重大變革不可能靠個人的叛逆完成，讚助形式在一定程度上為新知識的產生提供了新的社會環境和土壤，成為推動其發生的機遇。
2.對實踐的關注伽利略的工作體現出對實踐的特別關注，不僅充分相信儀器呈現出的現象的客觀性，並通過觀察各種現象引出關於學理闡釋的探討，而且利用理論研究的成果製作工具並進行實踐應用。
望遠鏡的製作及應用於天文觀測是伽利略信賴儀器並利用技術推動科學探索的典型例子。實際上，使用望遠鏡進行天文觀測並不是一件簡單的事情：安置在鏡筒兩端的透鏡在放大影像的同時會產生失132第二章?科學革命的發生真，如延伸、模糊和色差；伽利略製作的望遠鏡視界非常有限，隻能觀測到月球表麵的一小片局部影像，角度的頻繁調整會引起眼睛的不適，甚至會頭暈；另外，使用中也存在不便利的問題，比如望遠鏡的尺寸決定觀測者須將其置於窗台或立架上，觀測的姿勢會導致人體產生不舒適感。這些問題令一些年長學者沒有耐心使用望遠鏡，特別是一些哲學家，不願將時間浪費在用這種鏡片做成的設備看星空上。盡管如此，伽利略堅持製作質量不斷提高的鏡片，令望遠鏡的放大倍數和配件能夠滿足天文觀測的需要。同時，他也製作並選取品質優良的望遠鏡向貴族大公進獻，積極宣傳他的觀測成果和新發現，令整個歐洲對宇宙有了新的觀感和審視的興趣。伽利略望遠鏡的製作主要得益於精巧的工藝和創造才能，而並非基於成熟的理論，甚至伽利略並沒有嚐試用幾何學知識思考望遠鏡的原理來揭示其中所蘊含的光學定律。望遠鏡精度的測量也是通過對實物的實際測量得來，即通過對同一圖像進行裸眼和透過望遠鏡測得大小進行比較來確定望遠鏡的放大倍數。作為一種新的有著重大價值的研究儀器，望遠鏡對天空的重新發現導致了天文學革命。1624年，伽利略又製造出了顯微鏡。這兩種儀器開啟了人類對不可觸知的遙遠世界和微觀世界進行觀察和實驗研究的時代。
伽利略關注實踐也體現於他將技術與理論進行結合的事業中。
在帕多瓦生活時，伽利略受到圭多巴爾多等工程師-科學家的影響，學術活動發生了一個麵向實踐的轉向，特別關注儀器、技術以及城防問題。伽利略在家中設立工場，雇傭馬措勒尼（MesserMarcantonioMazzoleni）作為專職工匠，成功製造出自己研究發明的各種不同材料、不同大小和不同用途的軍用和測量用比例規（圖2-9）。這些比例規大多售賣給了他的私人學生，其功用不僅能計算貨幣兌換率、求133科技革命與意大利現代化圖2-9?伽利略發明的比例規平方根，還能為不同大小的炮彈確定裝藥量，附近造船工人也采用比例規幫助完成船體設計。另外，工場還製造鐵質工具以及螺絲釘、蝸杆和螺絲鉗之類的工具部件。伽利略教授給私人學生的知識與工場生產的儀器相關，主要為修築城牆和軍事建築，這方麵的知識（隻有軍用比例規的知識是新的）在當時構成了許多工程師和建築師共享知識的一部分。通過私授活動，伽利略及時有效地傳播了製造儀器的實踐方法。與此同時，伽利略通過各種實驗獲得了關於彈道運動、單擺的等時性和有關固體材料強度等一係列重要的實踐結論以及相關的理論解釋。威尼斯是當時意大利的技術中心，伽利略經常造訪威尼斯兵工廠，主要關注與造船相關的實踐問題，並因設計“大帆船”方案的需求而對材料力學進行了特別的研究。在這些實踐知識基礎上，伽利略力圖構建一套可推演的完整的新理論，也就是後來出版的對物理學研究成果的係統總結——《兩門新科學》，取代了其早年撰寫的《論運動》中所持有的相關觀點。
《兩門新科學》中“前一門”科學的實踐基礎就是基於威尼斯兵134第二章?科學革命的發生工廠建造大型帆船時所麵臨的材料強度問題，“後一門”運動理論則主要基於當時已受到一些學者關注的彈道實踐知識。伽利略在書中闡述的力學原理顯示出其對阿基米德式的力學傳統的繼承，此時他已將興趣從評論和駁斥亞裏士多德哲學轉向工程師-科學家的實踐活動。
通過對阿基米德問題的詳細闡釋，伽利略與當時最重要的數學家以及工程師-科學家（如克拉維斯、圭多巴爾多等）有所接觸，並通過書信與他們探討技術的力學問題及相關數學問題。伽利略提出關於彈道學、造船以及防禦工事等一係列關注技術問題的定律，開啟了歐洲古典力學向經典運動力學轉變的進程。
伽利略將科學原理應用於實際的例子，還包括根據單擺原理發明人體脈搏計，利用浮力定律和空氣熱脹冷縮原理發明空氣溫度計，憑借測定的各種合金比重設計製造比重秤，等等。
從學術傳統來看，在伽利略生活的時代，形而上學的亞裏士多德物理學傳統未曾中斷，而16世紀卻見證了另一古代傳統的複興，即以阿基米德為代表的力學的演繹傳統，它關係到文藝複興以降人們對儀器、機械和工程技術的實踐重要性認識的不斷加強。16世紀，伽利略等一批具有實踐特長的工程師-科學家強調對實踐的關注和應用，並通過實際工作奠定了機械和工程技術的理論基礎。通過他們的科學研究，過去作為數學分支的靜力學因在實際生活中的技術應用得到展現而逐漸成為獨立學科。伽利略科學研究的方法和過程顯示出工匠式的實踐傳統已融入了學術，學術研究開始傾向於依賴儀器設備，而技術在科學研究中的角色更加重要，技術與基礎理論的互動逐漸成為科學進步的重要渠道。
3.與教會的關係教會在文藝複興的發端和過程中都起到了重要的積極作用，不135科技革命與意大利現代化僅教會學校構成官方教育的主體，最具成就的科學家也基本上都是教徒，教會還給予科學研究許多精神支持和物質支持。天主教修會耶穌會組織的教育機構重視數學，尤其是它在天文、航海、建築和測繪方麵的價值，令相關知識通過教育得到普及。這個時期，在某種程度上可以認為，對自然的探究從屬於宗教事業。教會強調天國與世俗的不同，並通過不同的方式告誡科學家要嚴格限定自己的研究範圍，不要試圖在言論和研究行為上否定上帝之光，不要自認為世俗人類點起一盞燈就能夠代替上帝，不要試圖將科學建立在沒有上帝的假定基礎上，不要否定上帝的啟示作用，不要將《創世紀》中關於世界的由來當成虛假的解釋來看待，等等。因此，科學家所持有的某些特定的科學觀念常受到神學和形而上學信念的影響。
16、17世紀，政治、宗教和教育是相互聯係的。科技發展依賴於政府內在的穩定性，需要教會的支持，也需要大學的服務，政府、教會和大學三者都為同一個目標努力（呂埃格，2008）163。這一時期，政治權力分裂成無數的管理機構，通過權力的劃分，大學從16世紀起獲得了一些新的特權，比如印刷壟斷權、合法的存款形式、較溫和的審查形式，甚至有時被允許穿一些貴族專用的服裝。對於學術事務，權力機關仍進行幹涉，大學的許多相關特權被減弱或受到限製，甚至被侵犯（呂埃格，2008）178。不過威尼斯是個例外，1587年威尼斯總督將對學生的裁判權掌握在他自己的特別法庭中，使學生免受宗教法庭的迫害，1616年威尼斯又建立了自己的考試委員會。受威尼斯管轄的帕多瓦大學被視為寬容和自由的天堂，總督授予特殊的豁免權以避免正統派的強製監督，歐洲其他地方都沒有這裏寬鬆。對於伽利略而言，帕多瓦大學的自由氣氛令他對學術的探索更無顧忌，使他敢於挑戰權威。同時，科學活動開始在社團和學院中形成組織，伽利略所參136第二章?科學革命的發生加的林琴學院就是最早要求和其他學術機構具有平等地位的科學社團之一。就學術環境而言，伽利略能夠獲得最大的寬容，但這也令他的自信盈滿而溢，教會權衡再三仍無法無視其影響到教義的言論。
伽利略所著《星空信使》的內容與教義發生衝突。根據教會的觀點，地球充滿罪惡，因為人類是被從伊甸園驅逐出來的，天堂卻是完美而神聖的。但是伽利略利用望遠鏡進行的天文觀測表明：月球布滿隕坑，土星擁有奇怪的“耳朵”，木星擁有自己的衛星，甚至太陽上也有醜陋的斑點。同時，對太陽黑子和行星的衛星的發現給予了哥白尼宇宙觀點有力的支持。伽利略的天文新發現，在教會人士看來，越過了教會對科學家限製的研究範圍的界限，破壞了天堂的完美和上帝創世的教義。
《星空信使》出版後，伽利略認為得到對歐洲教育具有重要影響的耶穌會傳教士的認可和支持可以增強新理論的說服力。訓練耶穌會士的羅馬學院是歐洲學術的第一重鎮，如果伽利略的研究成果能夠獲得羅馬學院首席數學教授克拉維斯的認可便可服眾。盡管有一些耶穌會士讚同伽利略的觀點，而且克拉維斯親自觀測並驗證了伽利略的新發現，但克拉維斯仍屬亞裏士多德理論的擁躉，不能認同伽利略基於天文現象發展出的新理論。1616年，伽利略人身自由受到威脅，教皇的最低要求是伽利略不得再堅持或辯護已被定為異端的日心說。而梵蒂岡檔案館的文件也顯示，很難判定伽利略當時真的受到入獄威脅。
《天體運行論》也僅被束之高閣以待修正（布魯克，2000）105-106。教會人士的態度也一直不一致，在1633年伽利略被宗教法庭傳喚時，仍能夠獲得一些上層人士的同情，比如負責檢控的總代理主教菲倫左拉（Firenzuola）就曾明確承認他並不認為哥白尼體係是不可接受的，教皇烏爾班八世的侄子巴貝裏尼持有同樣的觀點，並認為伽利略的審137科技革命與意大利現代化判牽涉更多的是個人報複，而非出於教義的必要。有研究認為，烏爾班八世對伽利略的嚴厲定罪可能是出於平息一些著名耶穌會士對他將政治權術置於宗教需要之上的不滿，因此定罪行為本身並不能真實地表明教會對科學的態度和對新宇宙論的接受程度。伽利略沒有逃脫最後的審查，很大程度上是因為之後他與教會的繼續較量以及烏爾班八世覺察到伽利略對1616年禁令的輕視。在伽利略最終被判處終身監禁之後，處罰還是被減輕為軟禁。
對於伽利略的學說，耶穌會士中並沒有一致性的反對態度，但同時也視其言論為絕對無法忽視的問題。作為理性學術探索和教會傳統最終較量的結果，宗教裁判所對伽利略做出審判的結果很可能受到教皇權衡政治利弊的影響，伽利略的新理論與教義的不相容成為合適的借口。就伽利略審判的全過程來看，教會對伽利略的處理在最初並不嚴厲，在警告未果後才訴諸宗教裁判所，對伽利略終身監禁的審判雖看似嚴苛，但最終執行時卻采用在其別墅軟禁的方式。
另外，從表麵看，天文新發現引發了科學理論對教義的挑戰，但由伽利略開始逐漸形成和完善的機械自然觀對教會的權威在更深層次上發生著影響。伽利略關於自然世界的機械化，即機械自然觀，以及對新宇宙模型的奠基工作，實際上已經不再需要上帝的直接活動或特殊神佑。伽利略之後，科學以機械自然觀為導向繼續發展，17世紀“機械論”者牛頓完成近代物理學的力學闡釋，標誌了科學領域和神學領域發生分化a。科學革命的最終結果可以被認為是從根基上對信仰體係產生影響，而宗教對於科學的發展則起著一定a也可以認為科學和神學發生了融合，其結果是產生了種種更世俗形式的虔敬（布魯克，2000）54。
138第二章?科學革命的發生的催化或抑製作用。
4.交際網絡在近代早期，學者的交際網絡不僅影響到學術發展，如果善於經營，還會決定其職業和社會地位。伽利略是一位積極擴展交往圈的學者，而且通過努力經營，他最終獲得了滿意的職業位置和社會地位，同時在學術交流和傳播方麵也獲得了重要幫助。
伽利略職業身份的幾次轉變都與他主動聯絡相識或不相識的著名學者或身份高貴的人士存在關係：離開大學時，伽利略並未完成大學學業，隻能擔任兼職教師，為獲得承認，他將自己關於確定重心的論文分送給數位數學家，成功取得蒙特、克拉維斯等一些數學家的賞識，並憑借他們的推薦獲得比薩大學的教職；幾年後，伽利略為追求更好的位置和待遇，在數位貴族朋友的幫助下，得到帕多瓦大學的教授職位；在帕多瓦，伽利略通過將比例規工具書寄給托斯卡納王室繼承人科西莫王子以及多次拜訪和授課，建立起與王室的關係，薪水也因一些權勢煊赫的支持者的支持以及個人名望的提升而得到迅速提高。這裏最值得提及的是伽利略在對天文新發現和望遠鏡的推廣中的表現。
伽利略仿製望遠鏡始於1609年在帕多瓦大學任職時期。因伽利略的朋友威尼斯的保羅·薩匹寫信告知外商擬出售望遠鏡的製作方法給威尼斯政府，伽利略加緊研製並很快將一架放大9倍的望遠鏡呈獻給威尼斯政府。威尼斯當局省去了一大筆與外商交易的錢款，於是以帕多瓦大學的終身教職酬謝伽利略。出版《星空信使》後，伽利略意識到應伴之以望遠鏡才更具有說服力。在1610年3月寫給托斯卡納區的秘書文塔的信中，伽利略稱一百架望遠鏡中隻有十架的精良程度能夠觀測到木星的衛星，他計劃將其中兩架呈獻給托斯卡納大公，三架139科技革命與意大利現代化分別送給提出明確需求的巴伐利亞馬克西米蘭（Maximilian）大公、歐內斯特（Ernest）大主教、瑪利亞（Maria）紅衣主教。至於其餘五架，伽利略考慮如果托斯卡納大公願意幫他打通渠道，他希望送給西班牙、法國、波蘭、奧地利的國王和烏爾班八世。而實際上，伽利略製作的望遠鏡數量非常有限，第一位收到的是托斯卡納的科西莫二世，其後是瑪利亞紅衣主教。之後又有向其索要望遠鏡的重要人物，如奉布拉格的國王魯道夫二世所托的托斯卡納大使圭利阿諾·美第奇（GiulianodeMedici）和教皇的侄子博吉斯（Borghese）紅衣主教等。伽利略挑選精品進行呈送，其餘質量較次的則賣給附近港口的商人。
通過向威尼斯政府呈獻望遠鏡，伽利略又獲得了政府給予的帕多瓦大學終生教職，同時也因敬獻給科西莫二世望遠鏡和《星空信使》，並將發現的木星的4顆衛星取名為美第奇星，而獲得了托斯卡納大公首席哲學家和數學家的職銜，最終成為宮廷學者。由此可見，在伽利略爭取世俗頭銜的每一步跨越中，都展現出斡旋權威和權貴的不俗能力。
在經營職業地位的同時，伽利略也注重借助交際網絡推動學術的交流，其中在通信中探討學術是他最重要的渠道之一。比如他與意大利和意大利以外的很多學者保持通信，其中與開普勒的通信內容保存至今，見證了二人對於日心說敏感話題的態度；又如與馬爾庫斯·韋爾澤、借名“阿佩萊斯”的沙伊納等人關於天文新發現的通信以及對相關論文的交流；另外，伽利略也與多位朋友交流關於潮汐的理論，其中甚至包括奧地利大公利奧波德。伽利略還與當時最重要的數學家以及工程師-科學家（如克拉維斯、圭多巴爾多等）有所接觸，並通過書信探討技術的力學問題及相關數學問題。另外，伽利略的聲名也140第二章?科學革命的發生引來一批追隨者，這些人形成一股勢力，以“伽利略分子”為名，在與維護亞裏士多德學派理論的“鴿子同盟”的論戰中，與伽利略一起回擊受到的攻擊，維護自己的學術聲譽。
伽利略也積極參與新生的科學社團。1611年，為獲得克拉維斯對其基於天文新發現而發展出的天文理論的支持，伽利略曾專程赴羅馬求見。雖然這次行程最終未達到初衷，卻令他與貴族凱西王子取得聯係，後者聯合數位貴族青年結成的科學組織——林琴學院是一個不受大學或偏見影響的論壇。林琴學院推崇伽利略的學術觀點，不僅資助伽利略著作的發表，其成員還在伽利略受到教會攻擊時為他提供庇佑。
伽利略的工程實踐研究和儀器發明也通過其交往人士獲得了有力支持。在帕多瓦時，伽利略結交了一些重要朋友，其中包括城邦的文化和知識界領袖人物，他們看重伽利略的學問，邀請他到威尼斯兵工廠商討關於造船的問題，甚至邀請他去家中做客。這不僅為伽利略解決實踐問題提供了素材，也為其工作提供了研究場所和經費支持。此外，威尼斯的立法機構還為伽利略發明的一種灌溉裝置頒發了專利。
可見，伽利略的職業身份的升遷和學術研究的進展與傳播均與其在當時的交際網絡存在密切關聯。如果伽利略不善經營他與學術權威和王公貴族的關係，很難想象他以未完成大學學業的身份能夠獲得宮廷哲學家的頭銜。近代早期，學者的職業地位和學問在很大程度上受到政治和宗教的影響和約束。伽利略在學術上執著於自己的新發現和新理論，並不俯首於權威的經院哲學，並表現出好鬥的性格，因此除了對追求地位和收入有所助益外，伽利略也依賴交際網絡提供的庇護，在一定程度上保障甚至推動了學術的精進。而且，那個時代讚助人的支持並不穩定，維持一個良好的交際網絡也是學者生存的重141科技革命與意大利現代化要保障。
5.職業特征在職業身份上，伽利略做過長期的大學教師，經過20年的教師生涯後被聘為宮廷學者，然而他在實際中從事的具體工作更具多元性，也顯示著那個時代學者的職業特征。
大學是近代早期實施科學教育的機構，是近代早期科研事業的生命線，科學知識通過大學得到傳播和擴散，並引發人們的科學興趣。
作為一門基礎學科，數學在文藝複興時期的大學裏取得巨大進步，隨著時間的推移，意大利大學中設立的數學教授職位不計其數。數學不再是一門純粹的輔助課程，數學教授在科學革命的啟動和促進過程中不可或缺。16世紀，一些意大利的大學開始講授新發現的古典文本，如亞裏士多德學派的著作《力學問題》，這對伽利略《論運動》（Memorandademotu）的寫作起到了非常重要的作用。17世紀，歐洲的許多數學教授不僅教授古典課文，而且借著講授拋射學、航海和其他實用數學學科的機會，將靜力學、動力學、光學和天文學方麵的最新著作融合到課程中，對新科學的傳播起到推動作用。對於經院傳統，接受過大學教育的人能夠精通亞裏士多德學派的傳統理論體係，而且對於來自理論體係內部的許多反對意見也非常熟悉。可以說，大學的教育令學成者擁有直接來自古典的知識、亞裏士多德經院理論基礎和受到的質疑以及當時的新知識，這些知識實際上足以構成摒棄亞裏士多德理論的能力。伽利略是所有反對經院哲學、反對偶像崇拜中呼聲最高的一位，對亞裏士多德經院傳統的反對從他在比薩大學教書時期探討運動學理論時已經開始。
在大學中，傳統研究仍然居於主導地位，有關靜力學、動力學、光學和天文學方麵的新科學生存於夾縫中，並通過課外講座及由教師142第二章?科學革命的發生和學生舉辦的專門研討班而得以發展。隨著政府權力機構對大學及其教學的興趣和投入在17世紀普遍減弱，為了生存，教授們常常開設私人講座並互相競爭，所以在原來大學的旁邊往往會出現“第二所大學”（呂埃格，2008）162。另外，很多著名學者並不是在大學中任教，特別是在大學的經院傳統對新知識的抵觸日漸明顯以及大學教職收入逐漸減少的情況下，學者中許多人保持著以自己的方式或依靠權貴讚助獲取津貼來生活。在某種程度上，科學的偉大複興主要是在大學外進行的（呂埃格，2008）48。
作為大學教師和宮廷學者，伽利略以教授數學和簡單的天文學為業，擁有數學家和哲學家的身份，然而他具有創造性的科學發現大多完成於授課之外，特別是對於實踐的關注、對技術和儀器的運用使他兼具有工程師的身份。
工程師-科學家是16、17世紀在歐洲逐漸開始形成的區別於傳統專業學者的一類新的職業群體。這一社會群體的出現與文藝複興後某些歐洲城市中心的技術發展相關。這些技術發展的本質，因近代早期與古代城市文明所進行的大規模工程呈現出的顯著不同而得以體現。
古代技術的複雜性並沒有形成足夠的工程知識體量，因而相較於工程管理人員並未形成專門代表技術的社會群體。早期工程師的技術知識主要通過傳統的行會結構傳播，獨立於學院傳統，也較少受到亞裏士多德學派關於自然的經院學說的影響。在技術知識開始成為某些出版物的主題，特別是在一些知識的論述與亞裏士多德學派關於方法論和技術儀器的表述不斷衝突的過程中，技術知識不斷得以發展，並導致了新知識分子類別——實踐數學家和工程師-科學家的形成，他們關注於由實踐得來的新知識。作為技術精英，他們逐漸獲得來自官方學術的支持，如佛羅倫薩設計科學院（FlorentineAccademiadel143科技革命與意大利現代化Disegno）。然而，在整個近代早期，工程師-科學家的社會身份仍然處於一種不確定狀態，伽利略就是最典型的例子。
以伽利略為代表的近代早期的工程師們在實踐中將古代科學概念進行理論化，將其轉變為新的思想，並最終由此構建起屬於自己的有機的理論框架（Valleriani，2006）66。伽利略自己製造儀器並借助儀器向其私授學生傳播新理論。在帕多瓦生活的時期，伽利略在自己家經營一個儀器工場，銷售儀器獲得一些收入是其經營的一個部分，而且這些生產和銷售的儀器在和相關的操作知識相關聯時才體現出其使用價值，也就是說，儀器的使用必須伴隨知識的教授，因此伽利略在家招收學生並提供食宿，這種私人授課班成為工場的重要的活動和功能。伽利略的授課內容包含各類主題，比如拋射問題（伽利略1638年首次發表拋射物體運動的新理論）和築城術（16世紀及其後幾個世紀裏由數學教授講授），也包含測量學、力學、天體學、透視學以及歐幾裏得和阿基米德的知識，這些知識的總和形成了當時防禦工事的標準內容。在當時，私人授課現象非常普遍，很多貴族青年在開始其軍官事業之前，通過家庭教師或想借此獲得額外收入的大學教授的教育中獲得所需的數學知識，伽利略的個人活動也是這方麵的典型案例（呂埃格，2008）488。伽利略的私人課堂招收的寄宿學生有33位，還另有登記的28位，如果算上仆人和工人，伽利略家裏的寄宿者在最少的時候也有15人以上。對於這些學生而言，伽利略的家更像是軍官預備寄宿學校，而不是學者們的工作室。可見，伽利略的形象顯然不是孤獨的思考者或理論家，而是更接近於工程師，況且其晚年著作《兩門新科學》的書名暗示了與工程師塔塔利亞所作的《新科學》在某種程度上的關聯性，體現出伽利略將此書歸為論文傳統內的工程著作一類的用心（Lefèvre，2001）12。
144第二章?科學革命的發生通過實踐獲得的新科學在大學之外產生後，雖然不是馬上，但卻局部地滲透到大學課程中。作為一種行之有效的新科研傳統，機械的哲學和數學的哲學取代了原有的形而上學式的科研傳統（呂埃格，2008）585。工程師-科學家通過這種方式影響著傳統科學的發展，同時，在科學研究傳統發生轉變的過程中令某些學科（如力學）逐漸成為獨立的學科，並為工程的進一步需求提供了理論支持。
綜上，近代早期隨著諸如威尼斯和佛羅倫薩這樣的獨立城邦的興起，新的實踐知識促成了一部分熱衷於對實踐進行理論研究的新的知識分子的形成，如布魯內萊斯基、圭多巴爾多、伽利略等，他們的職業特征在近代早期具有典型的代表性。工程師和科學家身份的結合表明：工程師關注的問題已經進入科學家的視野，實踐知識不再通過口授傳播，甚至能夠形成理論；科學家也主動地運用數學和演繹等科學方法通過實踐研究將工程技術問題轉化為理論表述。近代科學的內容已部分地產生於實踐知識，工程師-科學家雖然未職業化，但已經作為一個群體的特定身份出現。
6.印刷業的影響歐洲的金屬活字印刷術發明於15世紀中葉，使印刷事業成為一種有效的生產係統。在活字印刷術發明之前，古典作品已在當時的技術條件下得到盡可能的複製，手抄本的生產達到頂峰，除原有的修道院等宗教組織的嚴謹抄寫和大學建立後圖書工場的規模化抄寫外，私人也開始雇傭抄書手進行書籍的複製。古登堡的時代，借助於印刷書籍媒介而實現的準確、具有無限再生能力的信息的大眾傳播，開始逐漸消除人們對舊學術的迷信崇拜，並借助於大量的評注和爭論營造了一種科學爭論、科學批評和科學競爭的氛圍（Drake，1970）。機器印刷術的發明也令教育普及和民族主義的發展一日千裏。1450—1500145科技革命與意大利現代化年，機器印刷技術已在歐洲兩百多個城鎮普及，之後更是成倍數地增長。印刷術使書籍成本大幅降低，隻有手寫書籍的五分之一。文藝複興時期藝術家的繪畫和雕塑掙脫宗教束縛，重返古希臘風格，展現生動自然的形式；文學作品更關注人類，主題與社會相契合，這些作品因印刷術發展而廣為流傳。
早期的印刷商和書商首先將印書業作為有利可圖的商業活動經營，印刷流行的作品對新思想和新知識的傳播影響有限，而且拉丁文書籍和宗教著作占據絕對優勢。1470年開始出現整本用希臘文印刷的書籍後，古希臘的經典著作及其拉丁文譯本開始得到推廣。威尼斯因為有曼紐提烏斯印刷所而成為15世紀末至16世紀初希臘文著作的出版中心，係統地出版了古希臘的經典著作。15、16世紀印刷所大多設在商業中心城市，而不是大學所在地，說明當時的主體需求來自市民階層。
印刷業生產的批量書籍比手抄本廉價，滿足了普通民眾的消費需求。除宗教用書之外，印行量最大的是學校用書。通過印刷品，貴族、市民學生擁有了在平等條件下的文化交流。然而更多的人因為語言障礙不具有直接閱讀拉丁語古典著作的能力，印刷商在拉丁語書籍市場飽和後，開始將著作翻譯為地方文字。16世紀，印刷業流行翻譯之風。不過，天主教廷捍衛拉丁語的地位，甚至反宗教改革運動曾經一度促進了拉丁語印刷業，同時印刷業的商機令印刷商在禁令嚴苛時期也會偶爾違背教皇的教令而印製一些非拉丁語的書籍。17世紀中葉，向海上探險和殖民地開拓的投資使得歐洲資金短缺，印刷商將出版重心又開始移向廉價的本國語書籍。不過直至17世紀末，拉丁語都是哲學、科學和外交中使用的權威語言。
146第二章?科學革命的發生另外，印刷業使得書籍具有了標準化特征，特別是工具書和科學書籍的印行，令學術研究活動有了可以統一參照和引證的標準，從而能夠確立各種規範。16世紀發展迅速的植物學、醫學和天文學等學科，在相當程度上得益於印刷媒介帶來的標準圖文印本；同時，科學的傳播和進步對印刷插圖的要求也促進了圖版印刷術的發展。
近代早期意大利的知識和科學思想主要以三種方式向歐洲其他地區傳播：意大利人向北方去，外國人由北部來意大利，以及通過印刷書籍進行傳播。以人的流動帶動知識傳播的傳統方式，在印刷業出現後顯然在效率上已不具競爭力，也不如大批量書籍的生產能夠滿足需求。同時，大學因擁有印刷工場而對書籍的印刷具有自己的選擇權，科學家也在一定程度上能夠擺脫教會對學術書籍的壟斷。不過，政治與宗教仍然發揮著重要影響，在不同地區，書籍的資助、出版許可、審查製度、閱讀者的素養和習慣都決定著書籍的命運。
伽利略出版的書籍因其所處環境的不同而有所區別，其中最重要的幾部情況是：《星空信使》出版較早，以拉丁文寫成，1610年在威尼斯出版；《試金者》在1623年出版；《關於太陽黑子的書信》和《天秤》兩部書由林琴學院出資促成出版；《對話》1632年在佛羅倫薩出版，由於采用意大利文書寫和其體例為對話形式，且論證刪繁就簡、通俗易懂，它的讀者麵要比一般學術著作廣；因教廷頒布禁令將《對話》列為禁書，1636年伽利略完成《兩門新科學》時並未幻想能獲得意大利的出版許可，此書的草稿私運到萊頓後由埃勒威爾家族出版。作為當時歐洲最負盛名的科學家之一，伽利略寫就的著作也會因為社會環境和出版業的實際情況而受到影響，甚至麵臨尋找資助和受到宗教法庭的審查。不過，具體案例也147科技革命與意大利現代化表明，如果書的銷量好（比如作者的盛名產生影響），印刷商為追求利潤而會在一定程度上包容書籍中敏感的內容；與科學相關的新作品不必再用拉丁文，而是作者母語書寫，這使得受教者更為普及，同時也加強了民族主義的意識（MacLachlan，1997）23；書籍雖然會被列為禁書，但知識通過印刷媒介的傳播是難以控製的，比如，雖然教會在《對話》出版後禁止繼續銷售，但教令頒布時此書早已售罄，而且執行教令的地區也十分有限。
印刷業作為一種具有價值的服務，對社會和人的心理都會產生重要影響。印刷媒介作為一種新的信息儲備和傳播方式，參與了知識傳播和發展的過程，推動了學術的進步。印刷品作為沉默的教導者，把過去無法比擬的多種觀點和大量信息以更隨意和廉價的方式傳遞給更廣大的受眾群。在文藝複興和科學革命過程中，印刷業以其特殊的商業手段為知識的傳播和發展起到了不可替代的推動作用。
科學研究的唯一目的就是認識研究對象，有時甚至要以挑戰神性啟示理論為代價。神學在科學革命之前為科學提供最完整形式的解釋，在所有學科中，神學具有領導性的地位，一方麵它本身是至高的、永恒的科學，另一方麵得益於神學研究對象的無上地位（呂埃格，2008）513。神學被認為能夠指明一切解決普遍和個別問題的辦法。傳統自然哲學規則受傳統知識觀念的監護者、天主教會的庇護，尤其是受到羅馬教皇的保護。
以現代視角來看，科學革命最鮮明的特征是拒絕接受經院哲學的遺產，以全新的科學理論脫離開古代和中世紀對靜觀自然的追求，開始試圖以新觀念解釋運動的世界，新物理學以及宇宙觀的建立是探索科學的視界的徹底轉換。
148第二章?科學革命的發生在科學革命的過程中，伽利略的學術研究屬於早期奠基性的工作。他的新發現和新理論最終破壞了被尊為正統的、基於說明原理的目的論經院哲學，破除了關於天上科學和地上科學的傳統劃分。方法論方麵，實驗特征是經典科學的最重要特征之一，以具體實踐和數學描述、推演結合來闡釋現象的方式取代亞裏士多德式的遵循形式邏輯的歸納總結法和對因果的解釋逐漸成為主流。伽利略將自然世界描繪為不依賴人的信念而獨自運轉的機器，以數學形式表示運動，對一切運動進行定量處理，令動力學在時間維度下達到了新的數學性的表述。伽利略對儀器的利用和發明體現了實踐對理論形成的推動和利用理論解決實際問題的功用，為科學研究提供新的視角，特別是望遠鏡、顯微鏡等科學儀器的發明鼓勵並刺激了實驗觀察法的應用。同時，新的可觀察、可認識的宏觀世界和微觀世界也為儀器製造學的整體發展起到了重要的推動作用。
不僅如此，伽利略的學術工作對宗教維係的社會也產生了巨大影響，對學科的分化和發展起到了重要作用。望遠鏡的出現為重新定義人類在宇宙中的位置提供了證據，新的宇宙觀影響到教義的權威，又通過宗教撼動著當時的文化根基。通過伽利略的學術研究，科學概念的界定和實踐的嚐試，天文學、動力學和材料力學的新科學理論得以建立。在伽利略奠定的動力學知識基礎之上，牛頓得以完成萬有引力定律和三大運動定律，標誌著力學開始成為一門獨立的科學。伽利略以工程師-科學家的角色進行的儀器和工程實踐也表明，力學運用於民用工程和軍事工程時已起到舉足輕重的作用。力學不僅是理論科學，同時也是技術科學，是許多工程技術的理論基礎，在廣泛的應用過程中可以得到發展。
149科技革命與意大利現代化作為新科學的旗手，伽利略在以哥白尼為開端的科學革命中起到了重要的起承和確立新知識的作用。同時需要認識到，近代早期的社會習俗和需求、政治宗教環境、個人的追求和個性、學術網絡的形成和新傳播媒介的發展，都對學者的學術趨向、交流、成果及傳播產生了重要影響。伽利略是科學革命過程中的具有突出貢獻的學者的典型，他的境遇體現了那個時代社會以及學術界能夠對新科學賦予的生命力和承載其衝破傳統的張力。
第四節科學革命的主要領域17世紀還不存在我們現在意義上的科學，我們現在的科學（science）一詞來源於中世紀拉丁語中的scientia，其意義為所有的、嚴謹的及可以用演繹法從不證自明的前提推演的知識體，這個體係中包括理性神學，因為其前提在當時被認為是最高的和最為確定的。而醫學、博物學、煉丹術等並不屬於這一範疇，因為它們所探討的一些特殊現象並不具有絕對的確定性（Serene，1982）。與本書所討論的內容相關的主要有以下三個學科：自然哲學、數學科學、機械學。自然哲學探討物質世界的各種形式的變化及其原因，研究內容上包括運動，宇宙，地球環境及礦物、植物、動物和人在內的地球本身。當時的數學科學指與數量相關的知識，並不關注對原因的探討，其內容除我們現代意義的數學以外，還包含天文學、占星學、光學、音律學和150第二章?科學革命的發生機械學。而機械學也與現代的力學有區別，主要指數學科學的實踐領域，如建築、航海、鍾表和工程等領域（Parketal.，2008）4。在我們所探討的時間段，雖然上述知識領域仍是分立的，且從事其中的人通常還有不同的研究方法、目的及社會地位，但已出現了跨越不同領域並兼具多種身份的人，且其研究方法和內容也有很大的改變。直到18世紀，科學才具有了現代科學的意義。
在討論科學革命的領域時，人們首先關注天文學和力學。在17、18世紀，圍繞宇宙論和力學的理論爭論最為激烈，在科學革命時期確立的實驗結合數學的方法的使用也更為普遍。本章第三節中對伽利略的相關工作及其革命性意義已做了較為詳細的描述，下文中我們還要以這兩個領域在科學革命過程中的發展及以伽利略為代表的意大利科學家在其中扮演的角色作為案例詳細論述。
一、宇宙論與科學革命談到科學革命，人們首先想到的就是哥白尼的宇宙論。庫恩如此概述由哥白尼宇宙論引發的革命：其一，它變革了天文學的基本概念；其二，哥白尼的新體係為其他科學分支提出新問題，相關科學的轉變成為17世紀知識體的整體變化，也即我們所稱的科學革命的主要動因；其三，哥白尼的行星理論和太陽中心說在中世紀向現代西方社會轉變的過程中發揮了重要作用，因為它影響了關於人與宇宙及上帝的關係的認識，成為日後宗教、哲學、社會理論等方麵爭論的焦點。所以，哥白尼引導的革命也是西方人價值觀轉變的一個重要部分（Kuhn，1965）1-2。
世界上任何文明傳統中出現的宇宙理論都建立在從地麵上進行觀察的基礎之上。人們以自己所處的地理位置及生活環境為基礎，利151科技革命與意大利現代化用圭表等工具，通過長期的觀察、測量，根據人類現實生活中的直覺與經驗知識構建出關於宇宙體係的理論，其中不僅包含天文學內容，也包含了關於神、自然、人與神的關係以及人與自然的關係等內容。
這也是宇宙論通常成為宗教、哲學的重要部分的原因，也正因如此，關於宇宙結構與體係的基本理論和概念的變革不僅是天文學內部的問題，也涉及對人、神、自然的認識及其相互關係等古代和中世紀社會占主導地位的哲學問題。在歐洲，天文學可以引發意識形態和其他科學分支的轉變，在於其自古便與自然哲學甚至宗教聯係在一起。
1.亞裏士多德與托勒密宇宙體係16世紀，在歐洲占統治地位的宇宙論是以亞裏士多德哲學中的宇宙體係及古希臘天文學家托勒密的幾何體係。二者都認為地球靜止於宇宙的中心，但他們的前提和具體宇宙模型是不同的。具體來說，亞裏士多德的體係構築於其自然哲學體係中的基本前提，也即四元素說及物體的自然運動的基礎上。四元素中，土和水的自然運動是由上至下的直線運動，火和氣的自然運動是自下向上的直線運動，地上物體的自然運動為直線運動，而天上星體的自然運動為勻速圓周運動，其具體內容主要涉及力學，我們將在下文具體討論。亞裏士多德的宇宙體係為以地球中心作為宇宙中心的同心圓體係，在他的論證過程中，數理天文學很少被提及，其扮演的角色僅是物理論證的佐證。在《至大論》中，托勒密指出，對於亞裏士多德理論的哲學三個主體分支——神學、物理學和數學，他認為神學和物理學僅僅是猜測而不是知識，隻有數學可以提供確定的無可辯駁的知識（Ptolemy，1984）35-36，托勒密的宇宙體係主要構築於數學原理和觀測結果及部分物理推演的基礎之上。在他所構建的宇宙體係中，天和地球都是球形的，地球靜止於宇宙的中心，這與亞裏士多德構建的體係一致；但在亞裏152第二章?科學革命的發生士多德的體係中，日、月、行星都是在繞著地球中心進行勻速圓周運動的，即著名的水晶球體係，但這個體係不能解釋星體亮度的變化。
在托勒密體係中，隻有太陽繞地球中心的圓周進行勻速圓周運動，月亮及行星都在本輪上進行等速圓周運動，本輪的中心沿著均輪也即以地球中心為中心進行圓周運動。這一體係可以解釋星體速度和亮度的變化問題。不僅如此，二人推理的模式及前提是相反的。對於亞裏士多德來說，數學與天文學居從屬地位，托勒密則恰恰相反，他將幾何天文學作為立論的基礎，物理學的討論居從屬地位。自12、13世紀以後，出現了一種“亞裏士多德-托勒密體係”，薩克羅博斯科根據亞裏士多德與托勒密二人的成果撰寫了天文學教科書。然而經院傳統的哲學家們從自然或者物理學角度多個方麵批評托勒密傳統，他們認為托勒密忽視自然哲學，其數學化的模型被認為不能解釋宇宙的真實屬性。分割數學模型與物理模型的描述與解釋的做法一直到16世紀仍占主導地位。哲學家認為，數學、天文學隻能提供對天體運算有用的模型，隻有哲學才能解釋自然的原因（Omodeoetal.，2012）。對於16、17世紀的學者，亞裏士多德理論並不以其對天體運行的準確預測體現其價值，其重要性在於它提供了解釋天體的物理屬性。在亞裏士多德理論中，星體是由一種完美的、不可見的物質——以太構成的，天體在以地球為中心的軌道上做勻速運動，宇宙形成了一種巨大的洋蔥頭體係。在探討科學革命問題時，庫恩將與哥白尼所反對的體係稱為“亞裏士多德-托勒密體係”，然而，在下文中我們會清晰地看到，在論證哥白尼體係的物理屬性時，伽利略和開普勒等繼承了托勒密宇宙論研究的前提，即數學、天文學不僅是計算天體運行的工具，也可以揭示宇宙物理真實屬性。
153科技革命與意大利現代化2.哥白尼的《天體運行論》及其傳播很多科學史家將哥白尼《天體運行論》的出版作為科學革命開始的重要標誌。那麼，相較於亞裏士多德和托勒密的宇宙論體係，哥白尼體係的革命性究竟表現在哪些方麵呢？
哥白尼不滿意托勒密體係的複雜特性。此外，當他在意大利學習時，在人文主義的影響下，開始了對希臘的研究。哥白尼讀了認為地球而不是太陽在運動的古希臘天文學家的著作。他還接觸了柏拉圖-畢達哥拉斯派的思想，他們認為宇宙本質上是數學的並構成一個簡單且和諧的體係。以地球運動作為假設，哥白尼簡化了天體運動的方案。因為他保留了行星沿圓形軌道運動的主張，這在他的係統中留下了舊的複雜因素，如周轉圓。在物理學方麵，他可以說是一位保守的改革者。他認可亞裏士多德理論中的所有天體運動的軌道都是圓形的，且天體做勻速運動，其革命性的理論在於他將地球作為一個星體，在這方麵，他的論述是基於幾何學的。哥白尼一生致力於完善他的行星係統，在1543年發表了《天體運行論》。
即使在當時的學者中，哥白尼理論也沒有很快且普遍被接受。在a
伽利略生活的時代以前，日心說體係麵臨著如下的問題：①其核心前提被認為是假定的、未被證明的，而且被絕大多數人認為是荒謬的；②無論其具有的可能性如何，該前提是建立在一個低級的學科（幾何學）之上的；③即便其具有托勒密體係的預測準確性，哥白尼體係在數學範圍的推演是有問題的；④哥白尼體係明確地與更高等級的學科——物理學的基本理論相悖，在當時的物理學中，a雖然伽利略是當時科學家中公開宣稱日心說，是物理體係的代表且被教廷審判，但在當時已有很多科學家和學者認可了日心說體係。
154第二章?科學革命的發生一個物體隻能有一種運動，在哥白尼體係中，地球既繞太陽公轉，又在自己的軸上自轉；⑤它與另一個高級學科神學相悖，尤其是與《舊約》的注釋相悖（Westman，2003）49-50。在1543—1600年間，明確支持哥白尼體係的隻有十來位學者，其中包括開普勒和伽利略（Westman，2003）54。
在科學革命時期，圍繞著哥白尼學說的另一個因素是教廷的權限與權威問題。16世紀中葉在意大利北部城市特利騰和博洛尼亞進行的特利騰大公會議（CouncilofTrent）中規定，隻有教廷及其神學家才有解釋《聖經》的權力。當哥白尼主義者，如伽利略等挑戰了學術等級體係並聲稱日心說體係是一個真實的而非數學的體係時，也挑戰了教廷及其神學家的地心說理論，且挑戰了他們作為唯一的可以解釋天主教經典的權威。
雖然特利騰大公會議上並未討論哥白尼體係甚至任何關於自然哲學的問題，但幾乎在會議開始的同時，一位佛羅倫薩的神學家兼天文學家托勒薩尼（GiovanniMariaTolosani，約1540—1549）出版了一部《聖經真理》（OnthetruthofsacredScripture）。書中，他並沒有討論《天體運行論》的技術問題，而是以托馬斯主義的知識等級觀念對該書提出了批評：“他（哥白尼）確實是一位數學科學和天文學的專家，但是他在物理科學和辯證法方麵的知識非常缺乏，不僅如此，它（《天體運行論》）顯現出他對《聖經》也不在行，因為他違反了其中的一些準則，這對他自己和他的讀者都有導致對信仰不忠的危險。”（Westman，2003）56同時，托勒薩尼指出：低級科學的理論必須被高級學說的原理證明。一個全麵的天文學家和哲學家必須通過邏輯了解在爭論中如何去區分真假，並知道論證的模式。所以，由於哥白尼不理解物理學和邏輯學，他在這些問題上產生錯誤並將假的認為155科技革命與意大利現代化是真的便不令人吃驚。如果那些精於科學的人讀了哥白尼著作中關於地球運動及星天不動的部分，會發現他的論點無力且很容易被拋棄。
因為他的論點與一個人們通過長時期的、最強的、理性推斷得出的理論相對立，除非反對者利用更強的和不可辯駁的證明並全麵對立的推理，但至少他（哥白尼）沒有做到這一點（Westman，2003）56-57。
托勒薩尼對《天體運行論》的批評可以反映當時神學哲學家的普遍觀點：強調知識的等級體係，並由此認定該書的論證並未能夠確立新的理論。
科學史家經常把數學化作為科學革命的重要標識之一，但數學化本身的知識合法性並非完全如科學史家所論證的可以通過數學家本身的努力而獲得。並非僅是科學革命的代表人物，如哥白尼、伽利略、笛卡爾等都進行過這樣的努力，天主教科學家的代表人物克拉維斯在此方麵與自然哲學家也進行過爭論。
克拉維斯在其向羅馬神學院寫的《促進（耶穌會）修會內的學校中的數學學習方法》的報告中呼籲：數學教授應該像其他教授一樣可以被邀請參加公開辯論及學位授予等莊嚴的慶典，並應參加那些辯論。數學教師應該熱愛這一學科並且不應被指派去承擔數學教學之外的義務和職責。如果學習數學的學生偶爾也可以因為他們的數學才能而在其他學生麵前得到稱讚，同時為幾何學或天文學題目設立獎勵，也將會（對促進數學的學習）有益。最後，他評論說，一件很不幸的事情是哲學教師經常輕視數學，認為它不是一門真正的科學，因為它缺乏證明，且與生命和道德相脫節（Lattis，1994）33。
為了回擊哲學家們對數學的批評，克拉維斯試圖以三段論去證明數學命題。他費力地為歐幾裏得《幾何原本》第一題（利用給定線段做出等邊三角形）給出了一個三段論法的證明，聲稱這樣的做法是一156第二章?科學革命的發生般性的：“所有其他的命題，無論是歐幾裏得的還是其他數學家的，都可以以這種方法解決。”但是，“數學家們在他們的證明中不使用這種（三段論的）方法，因為不用它，證明可以更簡單、更快捷。這從前麵的例子就可以看出來”（Clavius，1612）。克拉維斯的三段論法可以被用於數學推理之中的一般性的聲明，可以成為捍衛數學地位的有效武器，這正是克拉維斯想要做的。然而，克拉維斯及其他任何人都沒能完成這整項計劃（例如將歐幾裏得的全部命題改寫成三段論的推理模式），以支持這個一般性的論斷，所以他們的反擊沒有很大的效力（Wallace，1992）。實際上，科學家們並不是靠證明數學、天文學或其他科學（光學、力學等）能夠符合自然哲學家的要求來贏得這場爭論的，真正使得哥白尼體係開始在歐洲被普遍接受的是由於開普勒、伽利略等利用天文儀器得到新的觀測結果及其闡釋使得數學方法開始在歐洲被更為普遍地接受，也使得哥白尼體係得到了很多學者的認可，而被天主教教廷忽視70多年的《天體運行論》也因此進入到了禁書目錄。
3.新觀測數據對傳統宇宙論的挑戰哥白尼本人並不是一個觀測者，他的工作是建立在數學和古希臘文獻的基礎之上的。在他之後到力學宇宙體係被建立之前，尤其是在望遠鏡出現了之後，天文學家觀測到很多新的結果，這不僅對新天文學體係的建立產生了巨大影響，還對亞裏士多德宇宙體係和自然哲學形成了真實的挑戰。此處，我們列舉一些早期發現的新成果，並分析其與傳統宇宙論和自然哲學理論的關係。
1572年，第穀觀測到了一顆新星。1577年，他觀測到彗星。
1609年起，伽利略開始通過望遠鏡觀測天空，並發現了：①月球表麵並非光滑均勻的，而是粗糙的，如同地球上的地形具有山巒和深157科技革命與意大利現代化穀一樣；②太陽上有黑點且具有周期性；③銀河的“光帶”由無數小星構成；④金星具有相位變化；⑤木星周圍存在衛星；⑥200年後才正式被發現的海王星，隻是當時沒有意識到這是一顆行星；⑦許多之前天文學家未曾知曉的新星，等等。
1618年，格拉西觀測到3顆彗星。
第穀是在望遠鏡發明之前最偉大的天文觀測者之一。他確信天文學發展需要準確的觀測結果，為此他設計和製作了新的天文儀器，並隨時檢測這些儀器的精度。在觀測方法上，他不再像此前的天文學家那樣僅滿足於觀測星體在軌道特殊位置上的表現，而是觀測星體在其全部軌道上的運行情況。1573年，他在《關於新的從未見過的星體》（DeNovaetNulliusAeviMemoriaPriusVisaStella）中發布了他發現的新星並論證新星確實是一顆恒星，而且變化發生在恒星區域。1588年，他在其《關於以太世界的新現象》（DeMundiAethereiRecentioribusPhaenomenis）中，論證了彗星是固體，且其軌道位於行星空間。第穀的觀測結果和論證與傳統天文學理論產生了衝突。按照傳統的觀點，恒星天是完美、靜止的，且不會發生任何變化。第穀認為彗星是固體，在穿過行星空間的固定路徑上運動。這粉碎了傳統的行星軌道是實體的理論。第穀的新發現顯然對哥白尼體係是有利的，但卻並不一定指向日心說體係。事實上，第穀特別論證了他不能接受日心說體係的原因，綜合其觀測結果構造出一種新的宇宙論體係。在該體係中，地球仍是宇宙的中心，月亮與太陽繞地球運動，恒星天亦以地球為中心，而水星、金星、火星、木星、土星則繞太陽運行。第穀的宇宙體係在17世紀早期成為歐洲較為流行的宇宙體係（Thoren，1990）。第穀雖然本人並不承認日心說，但他的觀測數據卻成為開普勒改進哥白尼體係的基礎。
158第二章?科學革命的發生曾任第穀助手的開普勒是最早對日心說理論做出重要貢獻的天文學家之一。利用第穀的觀測數據，他給出修正的日心說體係。開普勒於圖賓根大學師從最早接受哥白尼體係的麥斯特林（MichaelMaestlin，1550—1635），自此，他成為一個哥白尼主義者，且強調他是因為哥白尼的物理學或者說形而上學才成為哥白尼理論的追隨者的。1574年，開普勒出版了他的第一部著作《宇宙的神秘》（TheCosmographicMystery）。正是因為該書，他成為第穀的助手。1601年，他接任第穀的位置成為魯道夫二世的宮廷數學家。1604年，開普勒出版了《天文光學》（AstronomiaparsOptica），討論了大氣折a
射、透鏡的光學性質，並對人眼結構進行了分析。1606年，他發表了《關於新星》（DeStellaNova），介紹1604年觀測到的新星及其基於哥白尼體係的分析。1609年，他出版了《新天文學》（AstronomiaNova），其中包含關於行星運動的第一和第二定律，即星體沿以太陽為一個焦點的橢圓軌道運行及從太陽向行星引的矢徑在相等的時間間隔畫出相等的麵積。當其他科學家還以靜力學研究天體時，開普勒已經開始了星體運行的動力學研究。《新天文學》的全名為《新天文學：基於原因或者說物理學》，從書名可以看出，雖然他的工作和哥白尼一樣是基於數學的，但他在其篇名中就明確指出，他的研究是物理的或者說是哲學的。這與他對數學的認識有關，他認為科學研究就是在履行基督教的職責，是了解上帝創造萬物的方法。他曾說自己所做的一切僅僅是遵循上帝的思想，並堅信上帝依據某種數學模式創造了宇宙，所以數學是理解一切的途徑。
1610年，開普勒得到伽利略的《星際信使》，便立即發表《與星a主要討論在地麵上觀測到的星體位置與其真實位置的差異。
159科技革命與意大利現代化際信使的對話》以支持伽利略的工作。此後，他很快獲得了一架望遠鏡，並開始發表他關於木星衛星的觀測結果，以進一步支持伽利略。
1611年，開普勒出版《屈光學》（Dioptrice）為望遠鏡提供理論支持。在1618—1621年間，他出版了《哥白尼天文學概要》（EpitomeAstronomiaeCopernicanae），該書成為最有影響的介紹日心說體係的著作。1619年，他出版了《世界的和諧》（HarmoniceMundi），其中包含他的行星運動第三定律（Caspar，1993）。
從上述開普勒的幾部著作可以明顯看出他為哥白尼體係辯護及其天文學研究的特點。他對天文儀器和光學的研究是為天文觀測結果的真實性提供理論基礎，並進一步為其物理性的天文學研究埋下伏筆。
他無視自然哲學家和神學家的態度直接將其數學研究稱為物理學研究，這與他接受畢達哥拉斯學派的理論有關。以第穀的豐富的觀測資料作為基礎，開普勒在利用資料方麵值得注意：無論他的想象力多麼豐富，他接受的任何結論均要與精確的觀測數據保持一致。他研究了好幾年火星的運動，並假定火星的軌道為圓形，得到的描述與第穀留下的數據非常接近，但並不是恰好吻合。於是，開普勒放棄前麵的工作，重新開始。在新的研究中，他發現行星的軌道是一個橢圓。之前的天文學家包括哥白尼，沒有強調這樣完全的精確性。通過開普勒的研究，宇宙逐漸被視為按照數學定律運轉的一架巨大的機器。這些定律，以及能夠由這些定律表達的大自然的特征，便是真理。其他似乎存在但不能用數學定律表達的任何東西，都不能宣稱擁有客觀存在性。
正是由於伽利略a、開普勒等人建立在精確觀測結果的基礎上的a本章第三節對伽利略的宇宙論研究已有詳細的介紹，在下文中，我們還要繼續分析伽利略的力學與宇宙論研究之間的關係。
160第二章?科學革命的發生研究，日心說作為一個物理體係才開始被廣泛認識，甚至被接受。
這也使得教廷開始認真對待該體係，並導致了《天體運行論》在出版70多年後被置入禁書目錄。在對力學發展的介紹中，我們還將回到這一問題。
二、前經典力學與科學革命a力學與運動科學在科學的誕生和發展中起了極其重要的作用，在近代早期，即通常被強調為科學革命的時期尤其如此。在這個時期，力學引人注目的興起示範性地顯現了在知識領域已存在將關於自然的知識和技術轉化為科學形式的可能性及此轉化可能引發的社會和政治後果。在這方麵，力學為其他科學分支起了引領作用。長期以來，亞裏士多德自然哲學主導了力學的闡釋權。另外，在當今科學史研究中，經典力學被認為是在現代物理學革命性地改變了原有科學架構之前，為其他科學分支提供概念架構的核心分支。近代早期是力學知識的概念轉變及重構時期，其特點為“前經典的力學”。科學革命期間的力學轉變是一個將古代知識遺產轉化成一種新的、更豐富的形式的過程，這個過程是由當時的技術和社會創新提供的具有挑戰性的事物所引發的。此過程的成果——經典力學，即對前經典力學中所積累的知識的重構——保證它在數個世紀內得以持續，但卻不可避免地導致了這一新科學的主角與當時占統治地位的教會信條之間的衝突。
1.亞裏士多德的運動理論近代早期，任何對力學知識的理論解釋都基於亞裏士多德哲學，a此部分內容改寫自戴培德（PeterDamerow）與雷恩（JürgenRenn）為《傳播與會通——〈奇器圖說〉研究與校注》撰寫的相關內容。
161科技革命與意大利現代化或至少受到該哲學的很大影響，特別是包含在亞裏士多德的《物理學》（Physics）和《論天》（DeCaelo）中的局部運動的理論，這些理論涉及物體的運動、運動如何發生以及運動的原因等問題。亞裏士多德的運動科學為直覺力學知識提供了專門的及精練的闡釋，引入了規範的專業術語體係、準確的定義及對特殊現象的解釋，以使其可以由這門科學中的基本假設所推演。局部運動被劃分成受迫運動、自然運動和天體運動三類。人們認為，物體的運動包含不同的方麵：速度及其“速度等級”。然而，表現運動的強度的速度等級是時刻可變的，速度則表現出其全部的結果a。在自然運動情況下，物體由四種元素即土、水、氣、火組成的方式決定了它是重還是輕。重者有向下運動的趨勢，輕者有向上運動的趨勢（Aristotle，1996）。在自然向下運動中，物體自由下落的速度與其重量成正比。在受迫運動的情況下，物體的重量決定了它抵禦使其運動的力的程度。隻有在動力大於自身重力的情況下，物體才能開始做受迫運動。在動力驅動物體運動時，它所產生的速度與動力成正比，與物體重量成反比。受迫運動被確信總是由與其直接接觸的施動者導致的。如果一個物體已經開始運動，則即使在與其原始施動者分離的情況下，它仍然繼續運動。這種情況是由被解釋為一種所謂“推動力”（impetus）的力量所導致的，這一力量經常被認為是等同於“運動的等級”的，它被設想成擔當內部推動力的角色，直至它最後被全部耗盡。上述最後的一個假設後來經常被當作是反對亞裏士多德理論的一個論據，直至17世紀末的牛頓時代，它一直是力學的一個基本假定。總而言之，近代早期關於運動a這一關於局部運動的精致的定義是由奧爾斯姆（Marshall，1968）及牛津莫頓學院的所謂計算家們給出的（Sylla，1991）。
162第二章?科學革命的發生的理論就是由這樣明確的理論命題構成的，它們是擁有2000年曆史的亞裏士多德傳統的延續。
2.古代與中世紀的力學及其複興亞裏士多德的自然哲學及其運動理論並不是現代科學的唯一古代來源。古希臘的特殊性不僅在於它發展了具有影響力的哲學思想及發展這些思想的方法，如理論推導及對話體的證明方式，還在於這些思想和方法被應用於反映實踐者的知識。高水平的機械技術滋生出一種特殊的處理技術知識的理論方式，這便是理論力學。
亞裏士多德的自然哲學試圖在效果與原因之間建立聯係，具體到力學，亞裏士多德理論試圖為受迫運動及導致該運動的力建立聯係。對技術發明及其使用過程中得到的知識的理論思考麵臨的難點是機械裝置很顯然能夠違背聯係原因和其結果之間的法則。於是，理論力學始於探究如何利用技術裝置減少為了達到一個確定的效果而需要的力這樣的問題。這正是最早的力學著作——《力學問題》所關注的內容a。《力學問題》中提出的這個問題的解答與幾乎同時被建立的“杠杆原理”密切相關，此原理成為解釋幾乎所有機械裝置的效果與力的關係的主要理論定律。阿基米德提供了杠杆原理的證明並引入了“重心”的概念，從而將該原理的應用範圍擴展到不規則形狀的物體。亞曆山大裏亞的希羅在他的《力學》（Mechanica）中將機械裝置分解成基本機械元素，並主要運用杠杆原理解釋基本機械元素的作用。他以“簡單機械”的分類研究法，開創了一個長久的力學傳統。
古希臘和古羅馬學者傳播、闡釋並進一步拓展了這些主要的古代理論力學成就。此後，在阿拉伯地區將希臘語著作翻譯成阿拉伯語的運動a在曆史上，此書被認為是出自亞裏士多德。但在19世紀以後，此書被認為是由亞裏士多德的一個不知名的弟子所著。
163科技革命與意大利現代化中，阿拉伯學者也為這些知識的傳播、闡釋和拓展做出了貢獻。在以杠杆原理及其應用為主要關注點的傳統力學著述中，在力學傳播中占統治地位的有以下兩種表現形式，即表述為命題形式的從經驗中歸納出來的知識以及使得這些命題能夠融入演繹理論體係的證明。
在公元1000年以後的500年間，一方麵由於阿拉伯文與拉丁文的翻譯運動及緊隨其後的尼莫爾及其追隨者所做的工作，另一方麵由於流傳下來的力學知識在中世紀的學者團體中再一次得到傳播。終於，古希臘與古羅馬文明在文藝複興時期的複興與印刷術的發明使得近代早期工程師與學者很容易得到這些知識。
16—17世紀的前經典力學和理論力學的主要來源正是亞裏士多德傳統的《力學問題》a。雖然這部古老的著作為近代早期力學提供了一個概念構架，並給出以杠杆解釋利用機械裝置可以獲得力的效果的思維模型，但它並沒有決定當時力學著作所探討的問題的原則。實際上，16—17世紀力學研究的內容選擇及組織都是按照希羅對機械裝置的分類方法進行的。由於亞曆山大裏亞時期的帕普斯在其《彙編》的第8本書中引用了希羅的著作，並詳細討論了其機械分類方法，使該b
法得以保存並於16世紀傳到歐洲。
意大利的圭多巴爾多編著的《論力學》為16世紀和17世紀初最有影響的力學著作。此書完整的編排方式沿承了古代模式，書中依次探討了天平、杠杆、滑輪、輪與軸、斜麵和螺旋。伽利略教學所用的a該書的希臘文印刷版本於1497年出版，並在其後被多次重印。1517年此書的拉丁文翻譯本出現，並以手抄本的形式流傳。1525年其拉丁文譯本出版，此後又有更多翻譯本與注釋本出版。16世紀後半葉每一位關注力學的學者都非常熟悉這部著作。
b由於帕普斯關於力學的手稿得以幸存，塔塔利亞、科曼迪諾、巴爾迪、莫羅裏科（FrancescoMaurolico，1494—1575）及圭多巴爾多等學者都曾閱讀過他的著作（Roseetal.，1971）65—104。
164第二章?科學革命的發生力學著作同樣探討了這些裝置，隻是次序稍有不同。此書後來由梅森（MarinMersenne，1588—1648）出版了法文譯本。
3.具有挑戰性的研究對象從古代理論力學的誕生到17世紀末經典物理學的出現，亞裏士多德的動力學和關於簡單機械的知識是理論力學領域內所有工作的核心與共同基礎。然而，在中世紀末，一個值得注意的轉變引出了新的發展，並最終導致了這一知識體向經典力學的轉化。近代早期科學一個內在的特點是：多種力學現象和裝置，諸如拋射體軌跡、建築物的穩定性、擺動物體的擺動及懸鏈的曲度等激發了科學家的興趣。16—17世紀科學家之間的科學通信顯示，雖然有時他們沒有將上述問題納入發表物，但這些問題確實是他們長時期探討的內容。
引起16世紀科學家們感興趣的潛在科學研究對象隻有部分可以或多或少地用前經典力學或亞裏士多德物理學解決，當時的人們應該並不清楚哪些問題屬於此類。舉例來說，諸如擺及懸鏈等物體都不屬於傳統力學研究對象的範疇，在一定程度上，這些問題應該會使得那些試圖以古典及中世紀力學為基礎分析它們的人們失去信心。然而，在16—17世紀，正是這樣的內容成為了重要的研究領域。其研究者不是傳統的經院學者，而是新型的工程師-科學家。
伽利略便是新型的工程師-科學家中的一位。他之所以從比薩大學的狹隘的科學環境中搬遷到當時作為大型造船技術中心的威尼斯公國的帕多瓦大學，與他對自己工作的重新定位有很大關係。當時，他開始離開主流的傳統學術工作，轉向經營自己的作坊，並教授技術內容，參與大規模工程等活動（Renn，2001）。我們發現他在此後一直努力解決那些古代和中世紀學者從未處理過的具有挑戰性的複雜問165科技革命與意大利現代化題，其中關於擺動問題（例如鍾擺的擺動）的研究是因為他當時想用這一理論建造一架鍾表。
伽利略很早就觀察到“單擺的等時性”即下述事實：單擺的擺動周期既不取決於擺錘的重量，也不取決於初始的擺幅，而是隻取決於擺的長度。他後來發現了“單擺定律”，即觀察到擺動周期的平方與擺的長度成正比。上述兩件事情中涉及的力學知識遠比伽利略預想的複雜得多。事實上，兩個看似已經確立的觀察結果隻是近似正確a。
伽利略試圖將這些發現納入當時的關於物體運動的知識體內，盡管為這些假定的定律尋找證明的努力注定是要失敗的。
此外，一方麵，觀察中發現的擺動周期的等時性與“弦上運動的等時性”之間的相似性令人費解，所謂“弦上運動的等時性”是指物體沿以一個圓的任意弦為斜麵，斜麵的最低點為弦與圓周的交點，下降所需的時間相同；而另一方麵，擺動定律與落體定律之間的相似性也令他非常迷惑（Renn，2001）。兩種情況中的相似性純屬巧合，因此無助於找到任何相似的證明。直到17世紀下半葉，惠更斯證明了伽利略的發現隻是近似正確，而隻有18世紀微積分的發展才使得人們能夠在力學分析的框架內建立一個理論來圓滿解釋單擺所提出的難題b。
伽利略研究的另一個充滿挑戰性的問題是拋體運動的軌跡。他希a利用三角方程，隻可以得到小角度擺動的鍾擺的擺動位置，由此可見伽利略發現的定律的內容，即任意擺幅的擺動位置的計算需要使用橢圓積分。
b單擺的微分方程的解答引出橢圓積分。橢圓積分的研究開始於18世紀末，而橢圓理論則在19世紀上半葉取得實質性進展。單擺的準確位置可以由雅克比橢圓方程描述，此方程由雅克比（CarlGustavJakobJacobi，1804—1851）在其關於橢圓方程的經典論文中發表，故以其名命名。
166第二章?科學革命的發生望通過研究關於彈道形狀與炮彈仰角的相互關係的精確知識為炮手推導出實用的法則，以提高火炮射擊命中的精度。他在這項研究中比在單擺研究中要幸運一些。在簡化條件下（不計阻力及設定重力加速度為常數），拋物線是解決此問題的關鍵，基於古代數學中對拋物線的出色研究，伽利略完全掌握這一曲線的性質。通過兩個假設，他得到了平拋拋物軌跡是拋物線的結論，其一為簡單的加速運動，即落體運動，其二為水平運動。它既不是亞裏士多德體係中的自然運動，也不是該體係中的受迫運動。由於伽利略尚沒有認識到一般慣性定律，他不可能簡單地推導出斜拋物運動的軌跡，轉而試圖以源自亞裏士多德靜力學的方法證明在斜拋運動中彈道也是一條拋物線。他觀察到斜拋物運動是自然運動和受迫運動的合成，而懸鏈的外形也是由同樣方式合成的結果。與前述單擺問題一樣，伽利略所認定的彈道軌跡與懸鏈的外形的等同性將他引向了以當時的數學方法不可能得到圓滿解決的方向，這是因為隻有用18世紀的分析方法才能處理懸鏈的曲線（即懸鏈線）的函數的性質問題。
第三個具有挑戰性的研究對象是行星運動。伽利略試圖給行星運動的特性做出力學解釋。這方麵的研究也有著可以預計的實際利益，預測行星位置的精確星表是由當時具有很高地位的占星術提出的挑戰，尤為重要的是，跨大陸的航海對於行星運動預測的需求也日益增長，此二者是激發學者在此方麵研究興趣的主要原始動機。此後，為行星運動提供力學解釋這一問題的複雜性對學者們的吸引力超越了這些原始動機。數學天文學越來越大的實用意義促使行星運動的問題在這個時期成為一個顯著的具有挑戰性的研究對象，促進了精確的天文觀測數據的積累，例如第穀的觀測；並引發嚐試發展與反映行星天文現象的新模型相適應的理論，哥白尼、開普勒等人就是這方麵的167科技革命與意大利現代化代表。
當伽利略開始對此問題感興趣時，他很自然地把在拋體運動實驗中獲得的力學知識運用到行星運動研究中。他毫不猶豫地拋開了亞裏士多德學說中認為天體運動有別於地上運動的兩種形式（自然運動和受迫運動）的理論。追隨柏拉圖的觀點，伽利略假設在宇宙被創造的時候，神的願望決定所有的行星“都在同一個位置”被創造，“在那裏行星被給予運動的趨勢，它們向中心下降，直到它們獲得似乎是符合神的願望的速度等級”。他進一步假設一旦達到其“速度等級”，行星便會改變方向而進入環繞太陽的軌道。
在這種原始的天體演化假說的基礎上，伽利略確定軌道大小與行星運行周期之間關係的嚐試並不比開普勒闡釋行星與太陽的距離的嚐試更有意義a。開普勒認定行星與太陽的距離與內接於同心球的柏拉圖立體係列相關，並由此給出他的闡釋。實際上，隻要伽利略不掌握萬有引力定律，他就不可能對行星軌跡給出追本溯源的解釋。萬有引力定律，即兩球間的引力與兩球心之間的距離平方成反比，此定律是由牛頓在其《自然哲學的數學原理》（PrincipiaMathematica）中給出的。
單擺運動、拋體運動和行星運動是區別近代早期力學與古代和中世紀時期力學的具有挑戰意義研究對象的典型例子，它們並未完全脫離古代力學知識的主體。通常與牛頓的名字相聯係的經典力學是古代和中世紀傳統麵對具有挑戰性的研究對象的轉變結果，而對具有挑a在其出版的著作中，伽利略稱他的模型計算結果與天文數據相符。然而，從保存在其手稿中但未發表的計算結果可以看出，他應該清楚這與事實並不相符（Büttner，2001）。
168第二章?科學革命的發生戰性問題的研究則是近代早期前經典力學的主要特征。當時麵對這些挑戰性問題的反應是對古代傳統知識的整合，這使得在很長一段時間裏，亞裏士多德學說原本的連貫性退化為吸取了古代和中世紀傳統的思維模型的拚合體。此為前經典力學的第二個特征。
4.反亞裏士多德觀念的出現如前所述，兩個因素構成了近代早期前經典力學的特征，一個是遇到具有挑戰性的研究對象，另一個是亞裏士多德體係退化為異質知識體的拚合物，而這些異質知識體是當時作為處理技術問題的知識資源。實踐者和科學家都渴望為實踐知識尋求新的理論基礎，這導致當時的知識界產生出以反亞裏士多德觀念為特征的氛圍。在這個時代裏，個人欲望膨脹且知識界鬥爭激烈，知識界主力尚不穩定的社會地位及新知識與舊文化傳統的異質性造成了這一氛圍。雖然亞裏士多德體係仍是所有追求知識者的共同的知識基礎，但在知識界鬥爭中，反對仍占主導地位的亞裏士多德體係成為獨創性的一個標誌。這個階段的新科學中明顯地存在矛盾，舉例來說，同時代研究落體運動問題的科學家中，博內德蒂、圭多巴爾多、伽利略試圖采用介質中擠壓的阿基米德理論（阿基米德用該理論解釋浸在液體中的物體受到浮力），目的是改進亞裏士多德體係中的自然運動理論，但同時，他們並未從本質上質疑自然運動理論。
1553年，威尼斯的博內德蒂出版了一部修正亞裏士多德自由落體理論的著作。然而，當他意識到他的工作在羅馬仍被看作是與亞裏士多德的思想一致時，他以一篇更為明確地反對亞裏士多德理論的論文為他的出版物做了補充。他試圖以一種挑釁性的做法讓人們明白他是反對亞裏士多德理論的。伽利略的早期研究也具有這種既有反對亞裏士多德理論的態度，又仍將理論框架構築於亞裏士多德體係之上的特169科技革命與意大利現代化點。伽利略研究亞裏士多德自然哲學的時間，應該與他開始嚐試掌握精妙的數學技巧，尤其是歐幾裏得《幾何原本》中的證明方法和阿基米德著作中的證明方法，到他按照阿基米德的方式將這些方法運用到物理問題中這一段時間相重合。一方麵是一種哲學信條，一方麵是嚐試性的數學研究，這兩者間必然存在著潛在的張力。我們並不驚訝地發現，伽利略很快就麵臨亞裏士多德關於某些物理現象的假定與對這些物理現象可能的解釋之間的衝突。大約在1590年，伽利略寫了一篇關於運動的論文，在論文中他提出了類似於亞裏士多德自然哲學中的問題，然而，他給出的答案卻與亞裏士多德給出的回答不同。舉例來說，他探討了下落物體的速度。與亞裏士多德一樣，他也忽略自由落體中加速度是一種基本現象，此現象不能以亞裏士多德的速度概念，即在一定時間內穿過的空間來理解。他批評亞裏士多德給出的下落物體速度與其重量成正比的論斷從本質上是錯的，此處的速度即是亞裏士多德體係中的速度概念。伽利略認為，以同樣材料構成的物體具有相同的密度，它們下落的速度是一樣的。隻有當它們由不同的物質構成的時候，它們下落的速度才會不同。此問題可以用阿基米德的浮力理論進行計算。
伽利略及其同時代學者的研究是以使用並批判亞裏士多德的自然哲學為開端，以給出新的有時甚至是奇怪的解釋作為結束。然而，他們還不能將自己的研究統一成相互一致的理論。這為我們提供了一個近代早期前經典力學是如何利用古代和中世紀自然哲學作為起源及理論出發點的生動案例。他們的成就來自兩個方麵：一方麵是將傳統理論工具應用到新的具有挑戰意義的研究對象的結果，另一方麵是他們又質疑作為這些研究的前提。為實踐知識尋求新的理論基礎將16世紀的工程師-科學家帶入了與亞裏士多德自然哲學的衝突中，此前，170第二章?科學革命的發生亞裏士多德哲學一直在通行的世界觀中占主導地位。這一衝突快速地從僅是解釋特殊現象的分歧或專業化的特殊性問題發展到新的階段。
16、17世紀之交，科學家與教會間日益激烈的衝突表明反亞裏士多德力學也具有深遠的政治影響。
5.完備的力學世界觀的產生雖然對亞裏士多德的力學和亞裏士多德局部運動理論的批評並沒有對基於亞裏士多德的物理學和宇宙論的世界觀提出真正的挑戰，或者說，至少開始時是這樣，但這必然會被認為是對教會在組織人類生活和闡釋世界等一切相關事物的絕對權威的攻擊（Feldhay，1995）。
當一種知識界的理性觀念，諸如反亞裏士多德觀念進入天文學和宇宙論研究時，基督教教義整體上便受到了質疑，而教會所宣稱的他們不僅是神學問題的最高權威，也是所有與基督社會世界觀有關的問題的最高權威這樣的論斷也受到了挑戰。隨著經典力學的誕生，近代科學家與宗教及世俗權威之間的衝突正是力學傳統轉化的必然結果，而這一轉化恰恰發生在宗教改革與反改革的衝突期。當時教會自身也被卷入到這場事關生存的鬥爭之中，並被迫調動全部文化資源，其中就包括自然哲學和科學，因此它對任何挑戰亞裏士多德傳統的發現都會做出非常敏感的反應。這場科學與宗教的衝突起源於科學家接受一個新修訂的行星運動模型，此模型是哥白尼猶豫多年終於在臨終前發表a
的。然而，直到16、17世紀之交，承認或批駁哥白尼學說才成為事a不顧亞裏士多德關於天體運動遵循與地上物體運動不同的定律的假設，哥白尼構建了以太陽為中心，地球圍繞其旋轉的星球運動的力學模型。這一模型簡化了天文計算。不僅如此，以17世紀早期工程師-科學家的觀點來看，地球靜止於宇宙中心的說法從力學上遠比整個天空都要以很遠的距離旋轉的學說更為可信，後者要求天空以令人難以置信的高速度運轉。
171科技革命與意大利現代化關物理學和天文學研究者信仰的重要問題。
在開始階段，沒有人認識到力學知識的發展與基督教世界觀之間所存在的潛在的意識形態上的衝突。1633年，教會譴責了當時正達到聲譽高峰的伽利略，並在他撤回對哥白尼學說的支持後判其終身監禁。雖然與之前的於1600年被活活燒死的布魯諾相比，伽利略受到的身體傷害要輕得多，但這仍令當時的學者感到恐懼。許多在私下認同哥白尼理論的人後來回避公開擁護這些有可能被認為是與教會官方教義相敵對的理論a。那些不顧涉及基督教世界觀後果、傾向於哥白尼宇宙模型的學者對於天體運動的力學解釋與教會公開對抗感到猶豫。
在初期，教會本身應該也不確定應如何處理當時的情況，因為當時卷入與天主教教義衝突的並不是攻擊性的異端者，而是一些學者，這些學者隻是從關於一種運動的力學闡釋中得到了一些結論，而這種運動在亞裏士多德傳統中不能由地球上的經驗來解釋b。
最後，教會文化霸權的被衝擊及雙方都試圖達成妥協的失敗導致科學家有意地嚐試去做教會歸咎他們所做的事情：發展一個一致的、完備的能夠解釋世界的力學係統，在此係統中上帝的角色被弱化為一個偉大的“力學家”。布魯諾的無限宇宙體係、笛卡爾的永恒運動中的渦旋世界體係和伽利略的簡化了的哥白尼宇宙都屬於最早構建的完a舉例來說，1633年，在得知伽利略被譴責後，笛卡爾收回了本欲作為其關於宇宙論和宇宙創生理論的力學描述的主要發表物的著作。1644年，笛卡爾發表了他的《哲學原理》（PrinciplesofPhilosophy）。書中，他將哥白尼學說隱藏於一個關於運動的概念中，其中就包含可謂過分修飾的相對性原理。
b經過了學術界關於伽利略理論與天主教世界觀的兼容性的多次爭論，在伽利略從“自由”的共和威尼斯轉至佛羅倫薩大公領地後，教皇才委派考察團說明了地球運動假說在神學中的地位，天主教會對哥白尼學說的正式譴責即是考察團思考的結果（Feldhay，1995）。
172第二章?科學革命的發生備的世界體係。這些科學家從廷臣到異端者的轉變過程，典範性地顯示了將一個有創造性的工程師-科學家轉變為對抗教會者的力量。在伽利略的案例中，這些驅動力量造成了一種“預言性的轉變”，從單純的對技術有興趣的人到公然宣揚其觀點的世界觀構建者之間的轉變。根據對伽利略傳記的通常理解，伽利略一開始便是科學啟蒙的早期英雄，然而他的脊柱被教權壓折，並成為一名背叛者。但事實上，正是教會的鎮壓促使他認定並冒犯性地宣傳他的建立在其物理理論上a
的完整世界觀，他認為教會最終會接受他的論點。1700年以前，學者們認為，世界的力學模型可以與全能的上帝的觀念相一致，它甚至能夠為上帝提供比他在傳統神學中超越一切的位置更為適當的空間，即“此時此地”的物質世界中任意地點的空間。他們中沒人能夠想到有一天自然科學的理論體係能夠自己創造出像力學世界觀一樣的強大世界觀，其影響是最終教會不再敢於從神學思考中得出任何有可能與由實驗和理論確定的科學決定的問題相抵觸的結論。事實上，力學世界觀一直持續到1700年以後的一段時期，直到它為科學進步構建了不容置疑的基礎為止。到19世紀末，力學世界觀才失去了作為普遍原則的地位（戴培德等，2008）21-35。
在其他科學革命的領域，意大利科學家也扮演著重要角色。在本章第二節、第三節和本節上文中，我們以維薩裏與解剖學革命、伽利a在法國，由對伽利略的譴責引發的關於哥白尼天體運動模型的衝突並沒有成功地使索邦大學采取強烈反對哥白尼學說的立場。伽桑狄以原子論為基礎得出的力學理論為皇家學會的創始人接受哥白尼模型做出了貢獻。巴黎皇家科學院在17世紀末至18世紀的科學發展史上扮演著主要角色，在以下兩方麵有突出貢獻，其一為構建物質體係及其互動關係的力學模型，其二為以強烈地反亞裏士多德的“宇宙微粒論哲學”來保證將力學應用擴展到比獲取力學知識領域更廣泛的事物中（Feldhay，1995）。
173科技革命與意大利現代化略與天文學和力學革命為例分析了意大利科學家在科學革命早期扮演的引領角色及其工作的意義和與境。除此之外，意大利科學家和學者在數學、博物學、化學及各技術領域也都做出了貢獻，而為數眾多的城邦政府和王公對科學的讚助也使得科學家和技術專家獲得了一定程度上的經濟自立及更高的社會地位。關於此方麵的研究有大量的研究論文與著作供讀者參考。
結語當柯瓦雷在《伽利略研究》中提及科學革命的概念時，它首先指向一個特定曆史時期所發生的高度相關的一係列事件（科恩H，2012）495。柯瓦雷認為，科學革命發生在數學、物理學和天文學領域，時間涵蓋從哥白尼到牛頓的整個時期，伽利略與開普勒等人在這個時期開創了自然的數學化進程。庫恩（T.S.Kuhn）在《科學革命的結構》中提出“範式”或學科基質\/學科模型概念，將科學發展區分為進化和革命兩種形式，並以範式轉變來闡釋由亞裏士多德理論經過伽利略到牛頓力學的觀念變革（Kuhn，1970）。現代科學史家將科學革命的概念進一步擴大，指現代科學的概念、方法論和機構化的建立過程。科學革命可以被看作一個真實的根本轉變的過程（Henry，a
2002）1-2。簡言之，這是一場關於科學的革命。如果以早期的科學革命概念，我們或許可以單從科學的概念、內容、研究方法和思想變革等方麵進行探討，而對於後一種概念的科學革命，我們顯然不能僅a從這個意義上，我們可以把愛因斯坦等以後的科學革命看作是科學內部的革命。
174第二章?科學革命的發生限於科學知識內部的探討。如果我們想理解科學革命的性質和原因，我們必須探討當時科學家思考方法的轉變、社會組織的變化、科學實踐的變化，以及最具意義的發現和發明所蘊含的意義。
與伽利略同時代的學者的研究是以使用並批判亞裏士多德的自然哲學為開端的，然而他們還不能將其研究統一成相互一致的理論體係。他們的成就來自兩個方麵，一方麵是將傳統理論工具應用於新的具有挑戰意義的研究對象，另一方麵是他們又質疑作為這些研究的前提。為實踐知識尋求新的理論基礎將16、17世紀的工程師-科學家帶入了與亞裏士多德自然哲學的衝突中，這一衝突快速地從僅是解釋特殊現象的分歧或專業化的特殊問題發展到新的階段。
16、17世紀之交，科學家與教會之間日益激烈的衝突表明，反亞裏士多德力學具有深遠的政治影響。
其一，歐洲文化傳統的動態發展，或者說不穩定性為新的理論體係的形成，甚至新的科學體係的形成提供了條件。
其二，世俗政權的興起及其對科學、技術人才的強烈需求改變了從事科學和技術實踐者的地位，並對原有的學術等級體係帶來衝擊，這是科學建製化的重要基礎。
具體到意大利半島，文藝複興時期各城邦在文化和體製上的多樣性及城邦君主間的交往和競爭曾經是科學、技術發展的動力，經濟的繁榮和原先作為天主教中心的文化中心地位也為科學的發展提供了物質和文化基礎。最終，種種因素導致意大利很快失去了在科學革命中的核心地位。
可以說，意大利科學家在科學革命發生時期各學科分支的研究中都有所貢獻。同時，在科學研究方法的轉變、新科學思想的整體性構建及科學建製化的萌芽等各方麵意大利也扮演了重要角色。但自17175科技革命與意大利現代化世紀後期開始，意大利半島的科學開始在歐洲被邊緣化。很長時間以來，人們將這一轉變的原因解釋為宗教對科學的阻礙。宗教的影響肯定是存在的，從教廷對與宇宙論相關的審判僅發生在意大利便可以看到處於教廷勢力輻射中心的亞平寧半島所受到的影響。然而，這樣簡單的因果解釋似乎並不能完全解釋該現象的出現。首先，意大利1670年以後的危機並不像以前所展現的那樣嚴重。教會對伽利略的審判並未影響到科學的所有分支，特別是那些與宇宙論和神學無關的內容並未受到譴責。實際上，即便在天文學領域，情況也沒有想象的那樣嚴重。不僅如此，由於意大利儀器製造者製造出了新的天文望遠鏡的，意大利天文觀測在17世紀下半葉出現了新的繁榮。從統計數據來看，在數學科學方麵，意大利的科學成果在1661—1670年達到了一個頂峰。但到17世紀80年代，歐洲科學的中心不再是帕多瓦或佛羅倫薩，而是巴黎和倫敦，其中的原因遠非教廷影響這麼簡單。實際上，自17世紀初，意大利的重要性便開始急劇下降。當時，米蘭已由西班牙控製並喪失了獨立性，托斯卡尼雖仍然富庶但已成為農業地區。佛羅倫薩已變得更為貧窮，美第奇家族在1625年的收入僅是1590年時的一半。烏爾比諾經濟急劇下行，到1631年被歸入教皇國而失去了在政治版圖中的位置。曼圖瓦也於1629年喪失了其獨立性。威尼斯仍然強大，但它也經曆著財富和政治地位的下降。由於新航線的開通，地中海在國際商貿中的重要地位已不存在，到17世紀初，威尼斯甚至失去了對東地中海的控製。隻有教皇國能夠在意大利半島全麵的政治和經濟地位下行的背景中在一定時間段內保持其影響力，但到1650年，教皇也麵臨著國際權力急遽減弱的局麵。意大利科學的衰落正是在此經濟和政治背景中發生的。到17世紀70年代，一些重要的意大利科學家和藝術家開始向法國移民，其中包括當時最出色的天文學家卡西尼。
176第二章?科學革命的發生當然，政治、經濟地位的下降並不一定迅速導致對科學資助的減弱。
有趣的是，在17世紀，正是一些處於地位衰落期的資助人資助了科學活動，其原因很可能是地位的下降引發的對與身份象征性的事務（如科學）需求的增長。托斯卡尼頂峰時期的大公費迪南一世並沒有接納伽利略，而他的兒子科西莫二世在托斯卡尼已經在為農業省的時候資助了伽利略，並給予他最優裕的待遇。但即便如此，由於當時的佛羅倫薩艦隊已僅具有符號性的意義，伽利略發明的用於航海的新天文鍾隻能在西班牙等海上強權地區找到買主（Biagioli，1992）12-14。處於戰亂和經濟困境中的小城邦已很難支持新的大型的科學和技術活動中a。種種因素導致意大利很快失去了在科學革命中的核心地位。
總體來說，意大利是科學革命發生的中心，在涉及科學革命的方方麵麵都占據著開創者的地位，但卻並不是科學革命的完成者和工業革命了領先者。關於意大利的國家現代化和工業革命，是我們下一章要討論的主要內容。
a17世紀後半葉意大利的天文觀測是由耶穌會科學家主導的。
177第三章科學技術與意大利現代化文藝複興和近代科學革命並未使意大利成為現代化的先行者。對意大利半島而言，現代化進程首先是民族主義思潮及其推動下的複興運動的興起，直到19世紀60年代之後，意大利半島實現了政治意義上的國家統一，深刻影響和推動了意大利半島的現代化進程。工業革命於19世紀末至1914年擴展到亞平寧半島。伽利略時代產生的近代科學傳統在意大利得以延續，成為影響意大利現代化之路的另一要素。二戰之後，意大利經曆了快速發展的20年，在20世紀60年代之後躋身於主要工業國行列。同時，國家致力於科技體係的重建和發展，國家研究委員會（CNR）的作用得到強化，20世紀90年代，一個相對穩定的科技及其決策體係形成。但在這一工業化進程中，意大利本土的科研體係所發揮的作用和地位如何，是我們在本章所關注的主要問題。
178第三章?科學技術與意大利現代化第一節?18世紀中葉至意大利統一前的科學技術與工業化萌芽一、統一之前意大利半島的科學及其建製化1.18世紀科學期刊與建製：林琴傳統的延續意大利是文藝複興運動和近代科學革命發生的重要區域之一。
17世紀上半葉之前，意大利半島可以說不僅在以實驗、數學為特征的對自然的革命性認識方麵引領了潮流，而且也在歐洲率先產生了近代科學機構：誕生於羅馬的林琴學院（AccademiadeiLincei）和佛羅倫薩的實驗學社（AccademiadelCimento）。但由於這兩個組織都完全依賴於個人的資助，故持續的時間都很短。林琴學院誕生於1603年，1630年其最主要的發起者和資助者凱西王子去世，此後林琴學院的活動基本上停止。實驗學社於1657年由伽利略的朋友博雷利（GiovanniAlfonsoBorelli）和維維亞尼（VincenzoViviani）創立，由科西莫二世美第奇的兩個兒子利奧波德親王和托斯卡納大公斐迪南二世資助，其活動在1667年即結束，這一年，反映實驗學社的科學實驗研究成果的《自然實驗評論》（Saggidinaturaliesperienze）出版，這本書被稱為18世紀的實驗室指南（圖3-1）。
179科技革命與意大利現代化圖3-1?《自然實驗評論》的封麵以及其中的插圖（冷熱影響的實驗）實際上，意大利半島的近代科學傳統並未隨著兩個早期科學團體的結束而消失。17世紀後半葉，意大利和法國、英國、德國一樣，出現了科學-文學類雜誌（Scientific-literaryjournals）。典型的有：（1）羅馬的《文人雜誌》（Giornalede’letterati）1668年轉載了法國的《學者雜誌》（Journaldessavans）和英國皇家學會的《哲學學報》（Philosophicaltransactions）的一些文章和摘要。
（2）在帕爾馬（Parma）和摩德納（Modena）出版發行的《文人雜誌》（Giornalede’letteratti）1692年卷中刊登了萊布尼茲的一篇文章，這是微分學首次在意大利期刊上出現。
近代科學傳統在18世紀的意大利通過出版物和組織化形式得到更多的體現。與科學尤其是數學相關的雜誌有了顯著發展（表3-1），一些文學類雜誌更加傾向於刊登與科學發現有關的文章，而一些新的科學組織在18世紀的意大利開始建立起來，並出版了它們的刊物（表3-2）。
180第三章?科學技術與意大利現代化表3-118世紀意大利的學術性刊物（與科學組織無關的）（Pepe，2002）出版物名稱出版地，年代編輯者主要內容刊登了意大利當時意大利文人赫茲關於微分學的最優雜誌(Giornale威尼斯（Hertz）秀的文章，以及其de’letterati1710—？阿波斯托洛?澤諾他數學文章和數學d’Italia)（ApostoloZeno）著作的書評刊登了包括考古、卡洛傑拉威尼斯銘文、古幣學等博（Calogera）1728—1757學類論文，以及數學類短文新文集威尼斯同上（Nuovaraccolta）1755—1787新文人雜誌吉諾拉莫·蒂拉刊登了一些數學書摩德納（Nuovogiornale博斯基（Girolamo評，以及其他科學1773—1790de’letterati）Tiraboschi）文章羅馬選集喬瓦尼·盧多維科·羅馬（Antologia比安科尼（Giovanni1775—1798romana）LudovicoBianconi）文學期刊賈基諾·佩蘇蒂（Effemeridi羅馬（Giacchino數學類letterarie）Pessuti）譯文選輯（Sceltadiopuscoli米蘭卡洛·阿莫萊蒂interessanti1775—1777；科學譯文（CarloAmoretti）tradottidavarie1778—1804lingue;Opuscoliscelti）181科技革命與意大利現代化表3-218世紀意大利的科學組織及其出版物（Pepe，2002）出版物年代、科學組織地點，年代科學領域出版物內容科學院（Accademia物理、數1731—1794博洛尼亞delleScienze）；學、自然科評論年，刊登了與1690馬西格利亞學、醫學（Commentarii）數學史相關的學會（Istituto文章Marsigliano）科學院（Accademia1759年，共5delleScienze）；都靈雜記卷，發表過數都靈1761年後由私同上（Miscellanea學家拉格朗日1757人組織變為皇Taurinensia）的回憶錄和其他家學會（royal數學家的文章society）科學院皇家科學院文（Accademia集（MemoiresRealedelle都靈同上del’AcademieScienze）（由1783Royaledes上一組織更Sciences）名）物理、數科學院帕多瓦學、自然科學報（Accademia）1779學、醫學、（Transactions）哲學182第三章?科學技術與意大利現代化續表出版物年代、科學組織地點，年代科學領域出版物內容科學院1761、1762、（Accademia1767、1771、錫耶納文集delle1775、1781、（Proceedings）Scienze\/dei1794年Fisiocritici）物理、數皇家學院那不勒斯學、自然科文集（Accademia1卷1778—1787學、醫學、（Proceedings）Reale）哲學皇家科學、文學、藝術學院孟都亞（Reale1767文集Accademia由奧地利國王約1795年，1卷（Proceedings）diScienze，瑟夫（Joseph）Lettereed二世創辦Arti）1782—1794年，每2年數學和物理文集出1卷，約意大利學1782數學、自然（Memoriedi600~700頁；會（Societa由洛爾尼亞科學matematicae1802—1816年Italiana）（Lorgna）創辦fisica）共9卷（在拿破侖政府的資助下）由於意大利學會的創辦人洛爾尼亞的努力，數學和物理文集的名聲傳遍全歐，而洛爾尼亞很可能是當時唯一同時成為歐洲幾大著名學會（法國、英國、柏林、聖彼得堡）的會員的意大利人（Pepe，2002）。但意大利學會作為科學組織的特征卻較弱，其會員並沒有得183科技革命與意大利現代化到任何資助，而且不召開會議。