引言
　　1664年底，天空中出現了一顆明亮的彗星。西班牙人最先注意到了它，但接下來幾周，這顆彗星變得越來越大、越來越亮，全歐洲都把目光投向了這一天象奇觀。在意大利、法國、德國、英格蘭、荷蘭等地，甚至是歐洲在美洲和亞洲新近占領的殖民地和偏遠地區(qū)，觀測者們都在追蹤和記錄這顆彗星的運動和變化。一些人做了認真測量，爭論著彗星的大小和距離以及在天空中的軌道是直還是曲。一些人用肉眼觀察它，另一些人則用剛剛問世60年左右的望遠鏡之類的儀器進行觀測。一些人試圖預言它對地球、天氣、空氣質量、人的健康、人類事務和國家命運的影響。一些人視之為檢驗新天文學思想的良機，另一些人則視之為神的預兆（不論好壞）。印刷的小冊子層出不窮，新的自然現象類期刊雜志刊登了論文和爭論，人們在宮廷和學院、咖啡館和小酒館討論它，相距遙遠的觀察者頻繁通信，交換著豐富的思想和數據，編織出超越政治和信仰的交流網絡。全歐洲都在注視著這一自然奇觀，力圖理解它并從中受益。
　　1664至1665年的這顆彗星僅僅是一個例子，表明17世紀的歐洲人不僅交流密切，而且密切關注他們周圍的自然界并與之互動。透過不斷改進的望遠鏡，他們看到了廣袤的新世界—意想不到的木星衛(wèi)星、土星光環(huán)和無數新的恒星。透過同樣新近發(fā)明的顯微鏡，他們看到了蜜蜂螫針的精細結構、放大到狗的尺寸的跳蚤，發(fā)現醋、血液、水和精液中居然還存在著一群從未想到的“微動物”。利用解剖刀，他們揭示出植物、動物和人的內部運作方式；借助火，他們把自然物分解成化學組分，將已知物質結合成新物質；依靠船舶，他們駛向新的陸地，帶回關于新的植物、動物、礦物和民族的新奇樣本和報告。他們設計出新體系來解釋和組織世界，復興古代體系，就彼此的優(yōu)勢展開無休止的爭論。他們尋找隱藏在世界背后的原因、意義和寓意，追溯上帝的創(chuàng)造與維持之手的蹤跡，試圖借助新技術和隱秘的古代知識來控制、改進和開發(fā)他們所遭遇的世界。
　　科學革命—大約從1500年到1700年—是科學史上討論最多的、最重要的時期。如果問10位科學史家科學革命的實質、時間段和影響是什么，你可能會得到15種回答。一些人把科學革命看成與中世紀世界的截然斷裂，正是在科學革命時期，我們所有人（至少是歐洲人）變成了“現代的”。在這種觀點看來，16、17世紀的確是革命性的。另一些人則試圖把科學革命變成一個無效的事件，僅僅將其視為回顧歷史時所產生的一種幻覺。不過，如今更多謹慎的學者認識到，雖然中世紀與科學革命之間存在著許多重要的連續(xù)性，但這并不能否認16、17世紀以令人震驚的重要方式利用和改造了中世紀的遺產。事實上，“科學革命”（現在更多被稱為“近代早期”）兼具連續(xù)與變化的特征。這一時期就自然界發(fā)問的人明顯增多，他們設計了新的途徑對這些問題給出了大量新的回答。本書描述了近代早期思想家對周圍世界的設想、研究、發(fā)現以及這一切對他們的意義，討論了他們如何為近代科學的知識和方法奠定了基礎，如何努力解決至今仍然困擾我們的問題，如何精心打造了充滿美和希望的豐富世界，這樣的世界我們常常忘記如何去觀察。
　　　
　　第一章 新世界和舊世界
　　航海大發(fā)現
　　一張圖片勝過千言萬語，事實證明，繪制插圖的能力特別重要，因為新奇的報告和事物很快就會涌入歐洲。這些信息來自歐洲人直接接觸的新土地。第一個來源是亞洲和撒哈拉以南的非洲地區(qū)。由于葡萄牙人試圖開辟與印度的貿易航線，以便繞過控制了陸路和地中海航線的中間商（主要是威尼斯人和阿拉伯人），遂使歐洲人接觸到了這些地區(qū)。15世紀初，葡萄牙王子、航海家亨利（1394—1460 ）開始派遠征隊沿西非海岸探險，與撒哈拉以南非洲地區(qū)的商人建立了直接聯系。葡萄牙水手進一步南下，最終于1488 年繞過好望角，其最高潮是達伽馬于1497 至1498 年成功遠航至印度進行貿易。葡萄牙人沿途建立了貿易前哨，其中許多地區(qū)直到20世紀中葉仍為葡萄牙所擁有，他們最終將其常規(guī)航線延伸到中國，將香料、寶石、黃金、瓷器等奢侈品運回歐洲，還帶回了關于遙遠國度、奇異生物和未知民族的報道。
　　歐洲視野的這種拓寬并非在文藝復興時期遽然開始。中世紀為文藝復興時代的航海奠定了基礎。事實上，向東的航行早在13世紀就已出現，卻因14世紀亞洲的政治動蕩而被迫中斷，到了15世紀又被恢復。中世紀的旅行者往往是13世紀兩個新修會—多明我會和方濟各會—的成員，他們開始到遙遠的地方傳教和從事外交活動，這種使命我們直到現在才有所認識。他們在亞洲建立了宗教場所，從波斯和印度一路推進到北京，并將相關信息傳回歐洲，從而激勵了后來的貿易航行。這些中世紀旅行使人們意識到歐洲之外還有一個更為廣袤的世界有待探索。
　　當葡萄牙人正在向東開辟朝向亞洲的海上航線時，哥倫布卻把目光投向了相反方向。他確信，地球周長大約要比在歐洲廣為人知的相當準確的古代估計值短三分之一，因此認為自己向西航行能夠到達東亞。這種錯誤的印象部分是由于公元2世紀的地理學家和天文學家托勒密。人文主義者們剛剛重新找出了他的《地理學》，其中把地球的尺寸說得異常之小，大大高估了亞洲向東的范圍。哥倫布的資助者持懷疑態(tài)度，他們認識到西行路線要更長，如果沒有中間的地方提供新的補給，船員就會餓死。（沒有人認為哥倫布會“航行到地球邊緣掉下去”，因為早在哥倫布之前1500 多年，地球的球形觀念已在歐洲牢固確立。說哥倫布之前的人都認為地球是平的，這是19世紀的發(fā)明。中世紀的人會對這種想法捧腹大笑�。┮虼耍�當1492 年哥倫布的船只突然發(fā)現加勒比地區(qū)的陸地時，他自認為到了亞洲，而不是發(fā)現了一個新大陸。
　　無論哥倫布后來是否承認了自己的錯誤，其他人反正很快認識到了，于是急忙趕往這個新世界。在新發(fā)明的印刷機的幫助下，新世界的消息迅速傳開。1507 年，一位德國制圖師根據意大利探險家亞美利哥韋斯普奇的名字給這塊新大陸命名為亞美利加。由于這些地圖以及韋斯普奇隨之發(fā)表的關于南美的描述，這個名字流傳開來。1508 年，西班牙國王費迪南多二世為韋斯普奇設立了新世界首席航海家一職。這一新職位所屬的商局（Casa de Contratación ）成立于1503 年，不僅是為了給帶回西班牙的貨物征稅，而且也是為了對返回的旅行者所帶來的各種信息加以收集和分類，訓練領航員和航海家，以及用從每一位返回的船長那里新收集到的信息不斷更新原版地圖。各種知識和技術訣竅匯集到塞維利亞，幫助西班牙建立了歷史上第一個“日不落”帝國。
　　面對西班牙和葡萄牙正在積累的領地和財富，其他國家也不甘心袖手旁觀，遂紛紛加入競爭行列，盡管他們落后于古伊比利亞人一個世紀或更長時間。因此在一百年的時間里，幾乎所有關于新世界的報道和樣本都是經由西班牙和葡萄牙來到歐洲的，它們改變了歐洲人的動植物知識和地理學知識。很難想象從新世界大量涌入歐洲的材料有多少。新的植物、動物、礦物、藥品以及關于新的民族、語言、思想、觀察和現象的報道使舊世界目不暇接，難以消化。這是真正的“信息過剩”，它要求改變關于自然界的想法，用新方法對知識加以組織。由于發(fā)現了新的奇異生物，傳統(tǒng)的動植物分類系統(tǒng)不再適用。由于發(fā)現人類的居住地幾乎無處不在，那種古代觀念遭到了駁斥，即世界被分為五個氣候區(qū)，包括兩個溫帶和三個因為過熱或過冷而不適宜居住的區(qū)域。開發(fā)美洲和亞洲巨大的經濟潛力需要新的科學技術。地理數據和航線記錄催生了新的繪圖技術，而在歐洲與新國度之間安全可靠地通航則需要改進導航、造船和軍備。
　　第三章 月下世界
　　觀測背景
　　希臘人開創(chuàng)了一項長遠的事業(yè)：從物理和數學兩方面解釋天界的運動。這些運動要比今天大多數人所認為的更加復雜和有秩序。每個人都熟知天體的每日升落。天界的一切星體—太陽、月球、行星、恒星—每天升落一次，自東向西穿越天穹。天界的其他運動則要求更加耐心的觀測。恒星之所以被稱為“恒星”，是因為它們并不相對于彼此運動，而且每隔不到24 小時就會回到天空中的同一位置。這就意味著，每顆恒星每晚都比前一晚早升起來一段時間（約四分鐘）；因此，你如果在每晚的同一時間觀察天空，就會發(fā)現，諸星座每晚都會沿著巨大的圓弧緩慢運轉；假如你在北半球，這些圓弧的圓心就是那顆永不移動的星—北極星，它位于小熊座的尾端。要想在夜晚的同一時刻看到恒星又回到原先的位置，就得等上一年。由此給人留下的印象是，恒星鑲嵌在一個巨大的球殼上，該球殼每隔23小時56分鐘繞地球旋轉一周。
　　太陽運行得更慢一些，繞行一周需要整整24小時，這意味著它每天都要改變與恒星的相對位置，相對于恒星背景自西向東緩慢運行，需要一年時間才能回到同一顆星的附近。月球的運動與此類似，但要明顯得多。它每晚比前一晚遲升起50分鐘，因此你如果接連幾晚在同一時間尋找它，就會發(fā)現它每晚都向東走了一段距離（不妨試試�。�。29 天后，月球又回到了初始位置。行星的運行也大同小異，但路徑更為曲折怪異，這強烈吸引著人們去尋求解釋。在大多數時間里，行星就像太陽和月球一樣，相對于恒星背景自西向東緩慢移動。但每隔一段時間，行星就會慢下來，停住不動，轉而朝相反方向自東向西運行。這種現象被稱為逆行。再過一段時間，行星再度停下來，掉轉方向繼續(xù)常規(guī)的運動。
　　古希臘人把太陽、月球、水星、金星、火星、木星和土星這七個看起來相對于固定的恒星背景移動的天體稱為“行星”（意思是“漫游者”）。但行星不會漫游得太遠，它們的運動局限在天上狹窄的黃道帶中。黃道被分為等長的十二段，每一段都包含一個星座或“宮”，比如白羊座、金牛座、雙子座等等。于是，隨著諸行星相對于恒星背景作各自的運動，它們就好像沿著黃道帶從一個宮運行到下一個宮。一個人所屬的“宮”就是他出生那天太陽“所在”的黃道宮。我們很快會討論更多有關占星學的內容。