世界近代前期科技史-第22部分
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阀门。两个半球被空气压力紧紧地压在一起，最后用16匹马才将其拉开。这
就是“马德堡半球”实验。居里克第一次显示了大气压力的巨大力量。为气
体力学作出了开拓性的贡献。
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居里克用天平比较了一个容器在被抽空前后的重量，证实了空气是有重
量的。他在空气和真空性质方面还有其他发现，如：被抽空的容器的视在重
量在不同日子中存在着差异，是由于大气压力的微小变化以及大气对悬浮容
器所产生的阿基米德上推力的作用；光线能够穿过真空，而声音则不能，等
等。
居里克的研究及其成果，最早是由维尔茨堡大学教授朔特 （1608—1666
年）在其《流体——气体力学》一书中进行介绍和论述的。居里克的有趣实
验吸引了玻意耳，并促使他进一步深入地研究居里克实验中所涉及的问题。
在罗伯特·胡克的协助下，玻意耳改进了居里克的抽气机，并用它作了大量
实验。玻意耳发现了空气的“弹性”，即在恒温条件下，空气的体积与压力
成反比。这个发现后来被称为玻意耳定律，虽然玻意耳当时还没有认识到这
个发现的重要性。玻意耳的其他实验，还表明了空气对于燃烧、动物的呼吸、
声音的传播等都是不可缺少的。
（6）建筑中的力学
①材料。达·芬奇在自己的笔记中曾谈到了关于柱和樑的强度，这表明
他曾对材料在应力下的性能进行过实验研究。虽然他使用的方法还较粗糙，
表达也还欠严谨，但他仍提出了一些很有价值的见解，并表明自己已经超越
了纯粹根据经验来决定建筑中如何使用材料的时代。达·芬奇注意到，由一
组柱子紧密结合在一起而构成的一个立柱所能够承受的荷载，要数倍于这些
柱子在各自独立状态下所能承受的荷载。他指出，一根规定截面积的支柱的
承载能力与其高度成反比。他还试图算出支柱的高度和直径发生变化时，其
承载能力的变化。他对樑也作了类似的实验，得出了关于规定截面积的樑的
承载能力与其跨度成反比的结论。
到17世纪初，伽利略对材料强度的问题进行了深入的研究。在《关于两
种新科学的谈话》这本书中，他详细考察了材料力学的一系列问题，如樑的
抗断裂力及其与樑的长度、厚度、截面积等因素的关系、金属丝的抗拉性等
等。由伽利略开始，许多学者在这一领域展开了研究。瑞典学者沃茨、法国
建筑师布隆代尔、意大利学者马什蒂和格兰蒂等人，曾对伽利略关于樑的强
度的结论作了某些修正。法国物理学家马略特（1620—1684年）通过对樑的
实际试验而提出，纤维在不同荷载下的延展程度也不同，延展程度与荷载成
正比，但延展有一个度，超过这个度纤维就不能承受荷载而断裂。
②结构。在文艺复兴的影响下，古典式建筑重新流行。同时，出现了一
些介绍和说明古典建筑结构的著作，其中最有代表性的，是卓越的意大利建
筑师帕拉弟奥 （1518—1580年）所著的《安德列·帕拉弟奥的建筑学》。
帕拉弟奥早年曾在建筑工地当石工，1540年开始从事设计，并多次到罗
马考察和测绘古罗马建筑遗址，1544年出版了《古罗马遗迹》一书。他设计
的具有古典主义风格的宅邸和别墅式样长期被人模仿，18世纪在欧洲达到鼎
盛并传播到世界其他地区。
在4卷本的《建筑学》中，帕拉弟奥用许多自己的设计来说明古罗马的
设计原则。其中第一卷研究了材料、柱式和装饰；第二卷是他本人的建筑设
计图和古代建筑的复原图，图上均按比例标出尺寸；第三卷是桥樑、会堂等
公共建筑的设计和城市规划；第四卷是古罗马神殿的复原图。帕拉弟奥研究
了跨度与拱座厚度的关系，认为拱座的厚度不应少于拱跨的1/5，但也不必
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多于其 1/4。但他没有考虑到拱高对于拱的水平推力的影响，并以为半圆形
拱对其拱座没有水平推力。他的这种有关拱的力学观点在很长时间内没有受
到怀疑。
17世纪上半期，法国建筑师德朗在《拱的建筑》一书中，提出了一种确
定拱座应有厚度的作图方法。这种方法对半圆形、弓形和尖形的拱都适用，
其主要之点是根据拱的弧度来决定拱座的厚度。不过这个方法也有缺点，它
未把拱座的墩的高度和拱的荷载这两个因素考虑进去。
2。光学
（1）光学原理的探讨
①莫洛利克。莫洛利克（1494—1575年）生于意大利的墨西拿，曾当过
牧师和数学教师，同时也是物理学家和天文学家。他在物理学方面的主要研
究工作集中于光学，如光的直线传播，光在平面镜、球面镜、柱面镜和锥面
镜上的反射和光的折射等问题。他指出，凸透镜是会聚的，而凹透镜是发散
的；光线在通过具有平面平行界面的透明板时，其方向不变，仅平行于其本
身有一位移。他还研究了虹，最先指出虹有7种颜色。而在此之前，人们普
遍认为虹只有3种颜色。在视觉理论方面，他指出，光线在眼睛的晶状体中
折射，就象在透镜中折射一样，并在视网膜上引起视觉。他最早说明了眼睛
近视和远视的原因，认为这分别是由于晶状体的曲率过大或不足造成的。
莫洛利克在1567年写了一本书，名为《论光》，但当时未能出版，直到
他逝世后30多年，才于1611年问世。
②刻卜勒 刻卜勒也是当时主要的光学家。在1604年，他凭直觉、但又
是最先明确地提出了光度学的基本定律，即照度与离光源的距离的平方成反
比。他还通过几何构造正确解释了以前的光学家们曾讨论过的一个问题：为
什么太阳光从一个小孔进入暗室时，不论这个孔的形状如何，在屏上形成的
图像总是圆的。他以一本书代表发光体，在书和墙之间放置一个中间有一角
孔的屏，然后在书的一角系上一根线，再将线穿过角孔拉直至墙壁，线端系
一支粉笔。拉直这根线并沿角孔边沿绕转时，粉笔在墙上画出了一个与角孔
相似的图形。再将线的另一端依次系在书的其他位置并重复上述过程，结果
在墙上画出了许多部分重叠的角孔图形，这些图形构成了一个总的轮廓，呈
现出这本书的形状。
此外，刻卜勒还论述了光的折射和视觉理论。
在1611年出版的《屈光学》中，他描述了望远镜的原理，介绍了具有凸
透镜目镜的望远镜的结构，提出了近似的折射定律和透镜公式。他对眼睛功
能的解释比前人更为准确，如认为视网膜是眼睛接受晶状体所形成的图像的
部位，视力是对刺激视网膜的感觉等。
③斯涅耳。在刻卜勒之后，荷兰莱顿大学的数学教授斯涅耳（1591—1626
年）取得了一个进展。约在1621年，他通过实验发现了光穿过两种互相接触
的媒质的界面时，其穿行路程与两种媒质的折射率之间的关系。但斯涅耳的
这一发现当时没有公布。后来，著名荷兰物理学家惠更斯可能看到了斯涅耳
的手稿。他在1703年出版的《光的折射》中，提到了斯涅耳的发现。于是，
光的折射定律被称为斯涅耳定律。
④笛卡尔。1637年，笛卡尔的《屈光学》一书出版。笛卡尔论述了光的
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传播、反射和折射定律。他认为，光是一种作用或压力，它从发光体经过媒
质传到人的眼睛；光是“即时”传播的。他力图从力学上证明反射和折射定
律，假定光的本性是一种由发光体产生的推力或运动倾向，它同一个实际运
动的物体遵循同样的力学定律，如同一个被击出的小球一样，在碰到坚硬平
滑的表面而反射时，其入射角必定等于反射角。他提出，光由媒质中的运动
构成，因此，它碰撞在柔软松散的空气微粒上比碰撞在较坚硬紧密的水或玻
璃的微粒上更容易减弱，就象一个球在地毯上不如在光滑的桌面上容易滚动
一样。在一系列研究的基础上，笛卡尔最先在数学上导出了光的折射定律，
这条定律在实验上已由斯涅耳在1621年左右确立。
⑤格里马尔迪。 意大利博洛尼亚的格里马尔迪（1618—1663年）是耶
稣会学校的教师，讲授哲学和数学，但光学是他的主要研究对象。他发现了
光的衍射现象，并对其作了系统的研究，提出衍射的某些规律。
格里马尔迪在做实验时注意到，让日光从一块有划痕的金属板反射到一
个屏上，能产生色带。这一发现成为发明反射光栅的先声。根据有划痕的金
属板对光的作用，他在一定程度上解释了鸟类羽毛、昆虫翼的闪光颜色的产
生。他认为，颜色就是“光的变态”，这种变态也许就在于光的运动类型和
速度的变化。当眼睛受到速度不同的光振动的刺激时，就出现了不同的颜色。
格里马尔迪还用棱镜得到了太阳的光谱。
格里马尔迪对光所作的实验和思考的成果，在他的主要著作《关于光、
色和虹的物理数学研究》中得到了表述。这本书是在他逝世两年后的 1665
年出版的。
（2）光学仪器的发明和改进
①望远镜。最早利用透镜的光学性能，是同改善视力的目的联系在一起
的。大约在14世纪前，就已有了使用眼镜的记录。14世纪初，威尼斯的眼
镜制作业大概已有一定规模。那时，为了防止眼镜制作者用玻璃代替水晶欺
骗顾客，还制订了专门的法律。14世纪中叶，戴眼镜已成为上层人士的一种
时尚，不少人甚至在请人绘制肖像时都要求画成戴眼镜的。但从使用眼镜到
发明望远镜，经过了大约300年的时间。
16世纪后期，意大利学者波塔（1535—1615年）讨论了有关望远镜的原
理。在1558年出版的《大自然的魔术》一书中，他提出可以把凸透镜和凹透
镜结合起来使用以观察远处和近处的物体。据说，意大利在1590年就已有了
望远镜，它由一个凸面物镜和一个凹面目镜组成，但当时可能没有受到特别
的注意。
关于望远镜的最早发明者，有种种不同的说法。其中较为普遍的看法是：
17世纪初，荷兰制镜工匠汉斯·利帕希偶然地把目光穿过两个透镜观看远处
教堂顶上的风标，他惊奇地发现，风标被放大了。于是，他开始制作“远距
离观望仪器”。他最初制成的望远镜比较简单，由一个双凸透镜作为物镜和
一个双凹透镜作为目镜。1608年10月，荷兰议会审议了利帕希的专利申请。
根据议会的决议，成立了一个专门委员会与利帕希商谈，并探讨是否可将这
种仪器改进为可用双眼同时观察。利帕希得到�
