第1章
16、17世紀科學革命
科學革命從1543年哥白尼出版《天體運行論》一書，主張日心論（地動說）開始，一直到牛頓發現萬有引力才完成，可說是人類歷史最重要的變革。
歷史學家之所以賦予科學界一連串的變化高度評價，甚至冠上「革命」的封號，是因為科學革命給了歐洲文化在歷史或社會各方面良好的誘發背景。科學革命發生的150年間，天文學、力學與生理學蛻變為嶄新的科學，奠定了從以神為中心轉變成以人與物為中心的有物論思想的基礎。
首開科學革命之門的哥白尼，戰戰兢兢地試圖將宇宙的中心從地球移轉為太陽。克卜勒查探行星的運動，指出托勒密地心說的錯誤，確立了以太陽為中心的宇宙論。還有親手製作望遠鏡的伽利略，透過觀察天空，提出眾多證明哥白尼日心論的證據。
而人類找出了自然界運作法則的起源，這個一舉成功的人就是牛頓。牛頓發現自然法則的真正意義，開啟了物理學，不僅能夠解釋現在的自然現象，就連未來的變化也能正確預測。科學革命因牛頓的發現而完成，人類這才進入近代科學的領域。
生物學領域的革命比天文學或物理學的革命稍晚，這是因為天文學或物理學的一項發現就能牽動所有因素，而生物學則是更著重在實行的要素上。
生物學的變化始於解剖學和人體相關研究，維薩留斯透過對人體解剖的基本觀察和描繪，批判傳統的嘉利諾斯醫學；歐斯塔基奧則研究了交感神經系統、心臟以及牙齒等。此外，17世紀後期，以昆蟲等微小動物為對象的精密解剖學出現，開啟了昆蟲學的領域。
不過，生物學劃時代的發展直到哈維才得以達成。他孤軍奮戰，為了打破傳統中世紀古典醫學和生理學的矛盾，直到1628年他以血液循環論為後盾，提出人體構造與作用的相關見解才帶來巨大變革，在近代生理學的開創上占有一席之地。哈維在1628年出版的《動物心臟與血液運動相關解剖研究》書中，採用了直接觀察和實驗的自然研究方法，開生物學之先例。哈維曾經說過：「我不是從解剖學的書中，也不是從哲學家的教義，而是從解剖與自然的構造中學習教導。」從他的這一番話就可窺見，其研究方法已經融入了新科學精神。
如果說伽利略的望遠鏡。扮演了天文學革命的決定性角色，那麼顯微鏡可以說在生物學占有同等地位。雷文虎克耗時70年製作顯微鏡，觀察細微的自然世界，1688年發現青蛙的蹼有微血管進行血液循環。之後虎克透過顯微鏡發現細胞，這個自然界萬物的基本組成單位被發現後，生物學的科學革命也開始蓬勃發展。
16世紀的文藝復興，在以神為中心的中世紀文化下，主張人的尊嚴，新的思想於是誕生，就連以煉金術為根幹的化學領域也產生新的變化。大多運用在煉金術和治療疾病的應用化學，在進入17世紀後開始轉型為純自然科學的一部分，並且在發達的科學中占有重要地位。最早區分出化學現象的客觀研究者，是英國的化學家波義耳，他在自宅的實驗室裡進行多種實驗，並且投入全部財產，透過各種聚會以求托里切利的實驗、波義耳定律、哈維的血液循環論等不同領域，能各有進展。17世紀科學革命時期，波義耳開啟了純粹化學的時代，在他之後的普利士利與拉瓦錫，兩人克服了支配當時化學界的「燃素論」的矛盾，將氧氣結合燃燒理論，扮演了科學革命裡堅不可摧的墊腳石。
哥白尼 推開科學革命之門的科學家
1473年尼古拉斯．哥白尼出生於波蘭的多倫城。10歲時，從商的父親過世後，他就由天主教教會神父的舅舅魯卡斯撫養長大。哥白尼曾在義大利留學10年，剛開始研習醫學，之後又修習數學和天文學。
1500年11月哥白尼在羅馬，獲得生平第一次與天文學家一起觀察月蝕變化的機會。哥白尼感到月蝕的神秘莫測，於是提筆將月蝕進行的方向描繪下來。然而他的描繪實在太過生動，因而贏得人們的讚嘆，他也就此開始得到教導月蝕觀測的機會。之後，哥白尼漸漸沉醉在天文學的世界裡。
1512年滿40歲的哥白尼已是一名聖職者。他回到波蘭後定居福龍堡，並且擔任神父，主持彌撒。不過，他的心思放在天文學上比放在彌撒上多，因此隔年便建造了自己的天文台，直到臨終前的每個晚上，他總是在那個地方，一手提燈，一邊觀測夜空。
哥白尼在觀測中發現，當時的行星運行表是錯誤的，他努力地從恆星的運 中找出原因。某一天，他從古典天文學的書籍，知道了一位叫作阿里斯塔克斯的學者。這位阿里斯塔克斯認為太陽在中心，地球每年圍繞太陽運動一周，哥白尼就以阿里斯塔克斯的思想為基礎，編繪出新的行星分布圖。
哥白尼愈是觀測夜空，就更加確定托勒密的地球中心論是錯誤的，但是他不敢貿然地對外公布這項事實，因為他擔心這項公開將會引發宗教界的紛爭，因此他十分謹慎地整理思緒。哥白尼假設太陽是在太陽系的中央，開始計算行星的移動。
他認為自己的見解太過前衛，有可能會被人認為不合常理，所以在完成更確實的理論之前，他的研究報告只是記錄在備忘錄裡。
哥白尼發現，左右天文學思想近1500年時間的托勒密理論是錯誤的。托勒密的地球中心說，無法解釋行星為何在空中靜止不動，以及為什麼幾個月後看起來像是往後倒退的現象。
托勒密認為，行星會再度固定在較大球體的小球體上，如果根據他的理論，要說明行星運行就需要81個圓。然而，按照哥白尼的想法，只需要31個圓。在減少50個圓的情況下，也能夠充分地解釋行星的運行，他知道自己的說法比托勒密的要更加符合自然現象。
於是哥白尼下了一個結論，那就是現存對宇宙的看法必須徹底改變才行。過去人們相信，無論是太陽、月亮或行星在頭頂的空中旋轉，而在最外部的星星則是在固定的球體上，而且就星星環繞地球一周只需要24小時來看，星星應該距離地球不遠。
人們還想像在星星後面的世界，是亡者能夠到達的天空，用非常局限的角度估量宇宙的大小。但若根據哥白尼的講法，地球應該繞著距離遙遠的太陽周圍旋轉，其他的行星也應該繞著太陽旋轉，因此宇宙實際上應該是非常巨大的。
不過，人類並不希望宇宙是更大的。因為當宇宙變得巨大，人們相對就變得渺小，人將不再是住在宇宙中心──地球上，不再是神的偉大造物，變成只是繞著遙遠太陽公轉的平凡行星上的生物體罷了。從這裡我們就能知道，哥白尼的日心論已經不只是單純的天文學變化，更包含了嶄新世界觀的意義，也就是說既然地球不是宇宙的中心，那麼人也不是宇宙的中心了。這樣的思想帶給後世各個領域極大的影響。
這位開啟科學革命大門的科學家哥白尼，享年70歲，於1543年離開人世。
天體運行論
科學革命的序曲，同時也是改變後代世界價值觀的革命 書籍《天體運行論》（De revolutionibus orbium coelestium），直到哥白尼辭世的前一刻，也就是1543年才在紐倫堡出版。
哥白尼早在三十多年前就已有太陽中心的構想，原稿在十多年前便已告完成，儘管如此，他的著作卻是在辭世的前一刻才出版。從他在書的序文裡寫著「地 說只不過是一種假設」，以及感謝辭中寫著「應該避免違背正義與真理的意見」看來，可見他當時是多麼戒慎恐懼地出版了這本書。為什麼他會選擇在離開人世的前一刻，才這樣小心翼翼地出版這本書呢？
哥白尼生前無法隨心所欲地出版著作，大致上有兩個原因：首先，因為書中內容與當時知識分子的思想大相逕庭。當時領導社會的宗教界人士與知識分子信奉亞里斯多德的科學思想。亞里斯多德的思想和基督教的教義大致相符，所以具有絕對的權威性。挑戰這樣的權威就等於是在向神挑戰，而挑戰的結果只有死路一條。事實上，在哥白尼之前並非無人提出過太陽中心的說法，但那些人最後都以褻瀆神的罪名被處以火刑，潦草結束了不幸的命運。哥白尼無法在面臨被焚身的可能之下，依舊充滿自信地與這群人抗爭。
另一個原因是因為宗教分裂。哥白尼是一名神父，在他任職神父的當時，西歐的基督教徒分裂成兩大派系，其中一個陣營是由羅馬教皇領軍的天主教會，另一陣營則是由宗教改革先驅馬丁．路德所率領的新教。路德是在看過教會腐敗後揭竿起義的人，他揭露了教會的真實面貌，攻擊隸屬天主教的教會與神職人員。
然而，哥白尼是屬於天主教教會的祭司，若是馬丁．路德的新教教會看到天主教教會的神父主張違反天主教會價值觀的日心論，是不可能就此善罷甘休的，他們一定會拿哥白尼作為攻擊天主教會的重要證據。
馬丁．路德曾說「日心論是天方夜譚」，他把哥白尼當作是瘋子看待。甚至引用了《聖經》上的「耶和華要停止的是太陽而非地球，身為神父的你竟不知情？」否認哥白尼的宗教地位。馬丁．路德身邊的人，無不辱罵哥白尼的日心論是十惡不赦的反信仰，並且認為主張此道者應該受罰。
哥白尼的個性謹慎小心，卻又戒慎恐懼，屈服在當時社會風氣與路德教派的攻擊之下，不敢任意出版書籍，直到臨死的前一刻，才透過一位名叫李狄卡司的年輕數學家協助將著作出版。若是當時哥白尼再早一點離開人世，或者沒有這名年輕數學家李狄卡司的決心，這本偉大著作或許將不得問世，科學革命會延後發酵，而現在我們所享盡的科學之便，可能只有後代子孫才能享用了。這本書發行當時雖然受到很多人反對，但後來卻因為義大利文藝復興時期的自然哲學家布魯諾，以及被賦予近代科學之父美名的義大利天文學家伽利略等人物，成為將人類的宇宙觀，從天動說轉換成地動說過程中決定性的重要角色，開啟了近代科學之路。
《天體運行論》對學子而言，雖然份量較龐大，有些地方較難，但整體看來卻非常有趣且淺顯易懂，讓我們簡單地來看看這本書的內容。第一卷強調地球與太陽的型態，以及地動說的妥當性。當哥白尼首度拿到他交給李狄卡司出版的書，在讀完第一卷後，他曾感慨地向身邊的人說：「太陽就像是國王，管理著圍繞身邊的貴族行星，地球也不過是六顆行星的其中之一罷了。」哥白尼終於推翻由亞里斯多德與托勒密所創、左右人們兩千年思想的地心論，發表了完全相反的日心論。在當時，這樣的作法十分冒險，甚至可能引來殺身之禍，因為這樣的思想與離經叛道幾乎無異。
第二卷記載了地動說的證據，說明行星運動與行星的外觀位置。哥白尼將太陽釘在正中央，依序排列上水星、金星、地球、火星、木星、土星等行星。他認為，如果行星循軌道繞一圈的時間愈久，那麼軌道就愈長。他所製作的行星配置圖精密正確，幾近完美。
第三卷記載著有關歲差運動（precessional motion）的說明。他用地球的自轉軸朝向天球的北極、每26,000年旋轉一周的理由說明日心論。地球如果未以太陽為中心旋繞，就不會有歲差運動的產生，哥白尼就是利用地球歲差運動來解釋日心論。
第四卷說明月球，第五和第六卷則詳細解說行星的運動。不過，在哥白尼出版《天體運行論》之後，人類仍有好長一段時間相信地心論而非日心論。最具代表性的人物就是宗教改革家馬丁．路德的好友梅蘭希騰。他曾經狠毒地諷刺說：「每天我們都親眼目睹天空24小時環繞地球一周，哥白尼竟然主張是地球自轉而非天空，真是夜半癡人說夢啊！」哥白尼去世六年後，梅蘭希騰還曾在自己的作品《自然學說入門》當中，指責哥白尼為了滿足自己的虛榮心，玩弄早在古代就習以為常的思想，所以才散布日心論這種不實的謠言。
太陽中心說──地動說
偉大的真理探索家哥白尼曾犯下幾項科學上的錯誤。他無法完全地從流傳兩千年的古希臘哲學家思想中掙脫，誤信行星是以圓形的軌道環繞著太陽圓周公轉。因為他認為在天空的物體比在地面上的物體高高在上，所以它們是完整無瑕的。而且哥白尼曾透過希臘哲學家的著作得知，圓是一種完整的幾何圖形，所以才會認為行星的軌道應該是圓的組合，因此哥白尼對於行星的計算，和自己實際觀察的結果互有出入。
而且，當時人們最難以相信的部分，哥白尼亦無法解釋。按照日心論的說法，球形的地球一面自轉一面在太陽周圍高速公轉，但是哥白尼卻無法解釋為什麼人不會從地球上掉落下來。事實上，當時大多數的人們較傾向於地心論也正是因為這個理由。即使如此，哥白尼讓全世界看見嶄新的世界觀，扭轉數千年老舊落伍的思想，這點可謂大獲成功。
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