所謂科學革命……勝過自基督教興起以來的一切事物，使文藝復興和宗教改革運動均降為僅僅是一系列事件中的一個事件，僅僅是中世紀基督教世界體系中的內部的替換。…科學革命作為現代世界和現代思想的起源如此赫然地聳現，以致我們對歐洲歷史時期的通常的劃分已成為一種時代錯誤，成為一種阻礙物。
赫伯特·巴特菲爾德
不到400 年的時間，即大約6個平均生命期，把哥白尼的成果與愛因斯坦的成果分隔開來。不過，在這短暫的一段時間內，科學已從少數熱心之士的秘密副業發展為也許可恰當稱為現代文明的支配力量的東西。今天，科學的主要特點在於其不斷加快的發展速度。1899年，英國著名博物學家艾爾弗雷德·拉塞爾·華萊士出版了一部著作，題名為《奇妙的世紀》。他指的是他所處的19世紀；在他看來，19世紀經歷的科學進步較人類先前所有世紀經歷的還要多。然而今天，我們又能誇口說， 2O世紀上半世紀中所做的科學工作比以往全部歷史中所做的還要多。
回顧起來，似乎科學革命甚至比新石器時代的農業革命具有更大的意義。農業革命使文明成為可能，但是，一旦前進了這一大步，農業就沒再作出進一步的貢獻。科學則相反，恰好藉助於它的研究法而不斷地穩步發展。科學本身包含了無限進步的可能性。如果我們記住過去數世紀的科學成就和它現今日益加快的發展速度，那麼，我們對科學的驚人的可能性和意義即使不了解，也可以正確估價。此外，科學是人類全體的；由於科學以客觀的研究法為基礎，關於科學的種種提議已為人們所普遍贊同。科學是非西方民族所普遍尊重和追求的西方文明的一個產物。實際上，正是科學及與它有關的技術，使19世紀歐洲對世界的支配成為可能。因此，從前的從屬民族如今正力求通過弄清楚西方對人類作出偉大而獨特的貢獻的秘密來矯正不平衡狀態。
這就是為什麼科學革命對研究世界歷史具有根本的重要性的原因所在。本章將探索這一重大的科學革命從它在近代初期的早期階段直到第一次世界大戰以前的發展過程。
一、科學革命的根源
科學的根源可追溯到古代的美索不達米亞和埃及、古典時代的希臘和中世紀的穆斯林世界。不過，科學革命是西方文明的獨特產物。原因似乎在於，只是在西方，科學才成為一般社會的組成部分。或者換句話說，只是在西方，哲學家-科學家與匠人才實現聯合，互相促進。因此，正是這種科學與社會的聯合、科學家與匠人的聯合，大大促成科學在西方世界的空前繁榮。
所有人類社會中的匠人都發展了狩獵、捕魚、務農以及加工木頭、石塊、金屬、禾本科植物、纖維、塊根植物和獸皮等方面的某些技術。他們通過觀察和試驗，逐步改進自己的技術，有時使技術達到很高的水平，如愛斯基摩人就是這樣。不過，所有近代以前的社會所取得的進步的程度都受到了明顯的限制。原因在於，匠人僅僅對製作罐子、建造房屋或製造小船感興趣，並不為根本的化學原理或機械原理操心。他們對因果現象之間的關係不探究。總之，明確說來，匠人關心的是技術上的實際知識，而不是科學上的潛在原因。
這一點的意義可用詹姆斯·布賴恩特·科南特給科學下的定義予以表明；科南特將科學定義為「通過實驗和觀察發展起來並引起進一步的實驗和觀察的一系列互相聯繫的概念系統。」按照科南特的定義，「概念系統」構成科學的基礎。顯而易見，匠人缺乏「概念系統」。相反，這樣的系統歷來是哲學家（在近代以前的時代，知識分子通常稱為哲學家）所關心的。然而，眾所周知，這些哲學家對於日常生活中的問題既不了解，也無能力處理。他們認為自己是超脫世事的，把時間用于思索永恆的真理或試圖使一個支離破碎的世界成為人的頭腦所能理解的東西。無容置疑，哲學家和匠人在某些時代里確曾一道工作，使複雜的曆法、導航設備和古代的日常儀式得以產生。然而，實情仍舊是，直到近代以前，發展的趨勢始終是朝著分離——朝著思想家與勞動者相分離的方向進行。
西方的偉大成就是使這兩者聯合起來。知道實際知識與了解潛在原因的結合，奠定了科學的基礎，推進了科學的發展，使科學成為今日的支配力量。
為什麼這一划時代的發展會出現在西方呢？一個原因在於文藝復興的人文主義學術成就。學者和藝術家強烈反對中世紀的整個生活方式，努力創造儘可能與古典時代的生活力式相似的新的生活方式。他們不再希望通過穆斯林和經院哲學家的變形眼鏡來看古人，而是直接求助於原始資料，親自掘起雕像、閱讀原文。他們可以接近的不僅有柏拉圖和亞里土多德，還有歐幾里德和阿基米德；這些學者曾促進了物理學和數學的研究。更重要的是從各門生物科學中得到的鼓舞。醫生們研究了希波克拉底和加倫的全部著作，博物學家們則研究了亞里士多德、迪奧斯科里斯和泰奧弗拉斯托斯的著作。但是，應該強調，文藝復興還有反科學的另一面，巫術和對魔鬼的研究的復興就是一個例證（見第二章第二節）。
若無西歐的縮小匠人與學者之間的鴻溝的有利的社會環境，人類學識上的這些成果獨自原不可能引起科學革命。匠人在文藝復興期間並不象在古典時代和中世紀時代那樣受鄙視。人們尊重紡紗、織布、制陶術、玻璃製造、尤其是日益重要的採礦和冶金術方面的實用工藝。在文藝復興時期的歐洲，所有這些行業都由自由民而不是象在古典時代那樣由奴隸經管。這些自由民在社會地位和經濟地位上並不象中世紀的匠人那樣與統治集團相距很遠。文藝復興期間工匠的地位的提高，使工匠與學者之間自文明開始以來一向非常脆弱的聯繫能得到加強。他們各自都作出了重要貢獻。工匠擁有古代的舊技術，並在舊技術上添加了中世紀期間發展起來的新發明。同樣，學者提供了關於被重新發現的古代、關於中世紀的科學的種種事實、推測及傳統做法。這兩條途徑的融合是很緩慢的，但最終，它們引起一個爆發性的聯合。
與工匠和學者的這種聯合密切聯繫的是勞動和各學者或科學家的思想的相應的聯合。在古代，存在著一種反對創造性的學習與體力勞動相結合的強烈偏見。這種偏見大概起因於古代的體力勞動與奴隸制度相聯繫；它甚至在奴隸制度幾乎消失以後，仍存留於中世紀歐洲。中世紀經院哲學家在「自由」藝術和「奴隸」藝術之間、在僅僅靠頭腦完成的工作和改變了物質形態的工作之間劃界線。例如，詩人、邏輯學家和數學家屬於第一類別，雕刻家、釉工和鐵器工人則屬於第二類別。這種兩分法的有害影響在醫學領域表現得非常明顯。內科醫生的工作沒有改變物質形態，所以被認為是「自由的」，而外科醫生的工作按照同一標準則被看作是「奴隸的」。因此，實驗受到輕視，活體解剖被認為是非法的、令人厭惡的。
威廉·哈維（1578 -1657年）之所以能作出關於心臟和血液的運動的偉大發現，是因為他堅決不理睬對體力勞動的這種藐視。數十年間，他一直進行各種艱苦的實驗。他切開從大動物到小昆蟲的種種生物的動脈和靜脈，謹慎、耐心地觀察和記錄血液的流動和心臟的運動。他還利用新的放大鏡來觀察螞蜂、大黃蜂和蒼蠅。這一步驟在今天似乎是切合實際、明擺著的，但在哈維的時代，肯定是既不合理，也不顯而易見的。據當時傑出的神學家理查德·胡克所說，理性而非實驗，才是「人類獲得關於合理和不合理的事物的知識」的手段。胡克的這句話是我們難以理解的；這表明科學革命對我們的思想方式和生活方式的影響是如何根本且無孔不入。但是，對哈維來說，工作於17世紀初葉、堅持實驗的方法，是一個需要勇氣和獻身的、令人難於忍受的智力上的嚴峻考驗。
地理大發現和海外地區的開闢也促進了科學的發展。新的植物、新的動物、新的恆星甚至新的人們和新的人類社會相繼被發現，所有這些都向傳統的思想和設想提出了挑戰。值得注意的是，在英國偉大的科學倡導者弗朗西斯·培根（1561 —1626年）的著作中，有許多地方是借用遠航探險作比喻。培根表示自己渴望成為新的知識世界中的哥倫布。穿過直布羅陀海峽兩岸的懸岩（舊知識的象徵），駛入大西洋，以尋找新的、更有用的知識。事實上，他曾明確地說過，「通過在我們時代已開始習以為常的遠距離的航海和旅行，人們已揭露和發現了自然界中許多可使哲學得到新的光亮的事物。」
歐洲的科學革命在很大程度上應歸功於同時發生的經濟革命。近代初期，西歐的商業和工業有了迅速發展。歐洲各國之間的貿易隨著遠東、東印度群島、非洲和南北美洲的新的海外市場的出現而大幅度增長。工業也取得了顯著收益，尤其是在英國；英國採煤和煉鐵業的發展為後來的工業革命打下了基礎。這些經濟上的進步導致技術上的進步；後者轉而又促進了科學的發展和受到科學的促進。遠洋貿易引起對造船