科学基础技术历史 20

第五讲罗马帝国的技术和影响

罗马人虽然擅长治理国家，在军事、行政和立法方面有优异的能力，但在学术方面却没有多少创造力。当然，他们也编纂了许多著作，说明他们对自然界的对象也有很大的好奇心。他们的艺术，他们的科学，甚至他们的医学，都是从希腊人那里借来的……罗马人似乎只是为了完成医学、农业、建筑或工程方面的实际工作，才对科学关心。他们使用知识之流，而不培其源……

WC丹皮尔：《科学史》意大利半岛和罗马人意大利半岛由北向南直插地中海中部，东部隔亚得利亚海与巴尔干半岛相望，西南部有西西里岛，与北非海岸相隔不远，地中海似乎被它分为两个大湖，东部是希腊世界、埃及和巴勒斯坦，西部是非洲海岸上的迦太基和西班牙。在半岛北部，穿过阿尔卑斯山就进入原来叫高卢的法国南部了。半岛上气候温和，雨量充沛，横贯南北的亚平宁山区适于畜牧，而沿海的平原又宜于农耕。GeographyofRome来自各方的古罗马人这里旧石器时代就有人居住。新石器时代，从北非、西班牙和高卢又有一些原始部落到来。公元前2000年，操印欧语的部落把马匹和轮车带到意大利。这些人进入农耕生活后，逐步形成了小城镇和松散的农业部落联盟。约公元前8世纪，从小亚来的爱达鲁斯坦人，带着以希腊字母为基础的字母、熟练的冶金术、建筑拱形和圆形房屋的知识、占卜术和角斗娱乐，在意大利西北部建立一个帝国，并在一个时期统治罗马城，他们的技术和文化对这里的人们产生了深刻的、永久性的影响。随后，希腊人在意大利南部海岸和西西里岛上建立了殖民地。希腊人的字母、宗教概念和艺术神话，通过这些殖民地，也大大影响了意大利人。古罗马的共和制度罗马氏族部落向阶级社会过渡时经历了一个王政时期。王是部落联盟军事首长、最高祭司和审判长。爱达鲁斯坦人担任的第七个王被驱逐后，从服兵役的社会等级中选出了议会性质的百人团。从贵族中选出两名执政官分掌行政权力，在战争中统率军队。由贵族组成的元老们在常设机构元老院终身任职，有权决定内外政策，批准或否决百人团会议的决议，监督执政官。反过来，百人团会议也可对元老院审查过的议案进行表决。这便是罗马的共和制度。SenatorsatworkinRome政治斗争与法治文化罗马平民构成军队主力，频繁兵役造成田园荒芜和重税，给平民带来沦为债务奴隶的威胁。因而，土地和债务问题始终是平民和贵族斗争的中心。这一斗争促进了罗马法律制度的改革和完善。罗马人的政治才干是在这种内部斗争中增长起来的。战争与罗马的发展罗马帝国前史同一系列对外战争联系在一起。公元前390年，高卢人越过阿尔卑斯山劫掠爱达鲁斯坦人的城市和罗马，罗马人在屈辱地用重金赎回城市后，重整旗鼓，首先征服了意大利半岛大部，接着开始向海外扩张。罗马帝国当时同罗马人对立的是希腊人和迦太基人。希腊人用步兵方阵征服了波斯帝国，罗马人却建立了以小分队组成的军团。这种战斗队形比方阵机动灵活，能够适应较复杂的地形作战。罗马人首先打败了迦太基，此后，运用军事力量和外交手段，征服了四分五裂的希腊世界，建立了横跨欧亚非三洲的环地中海大帝国，使这块地区得到200多年的和平发展。不过，帝国晚期，罗马军团成了宫廷阴谋的温床，再加上外族入侵，公元395年帝国分裂为东西两部分，410年，罗马城落入西哥特人之手，476年西罗马帝国灭亡，欧洲进入了中世纪。ThisisRoma技术特色罗马帝国初期的政治家马可·图留斯·西塞罗(公元前106-公元前43)说过：“希腊人对几何学推崇备至，所以他们的哪一项工作都没有像数学那样获得出色的进展。但我们把这项方术限定在对度量和计算有用的范围内。”

"TheGreeksheldthegeometerinthehighesthonour,and,tothem,no-onecamebeforemathematicians.ButweRomanshaveestablishedasthelimitofthisart,itsusefulnessinmeasuringandreckoning.TheRomanshavealwaysshownmorewisdomthantheGreeksinalltheirinventions,orelseimprovedwhattheytookoverfromthem,suchthingsatleastastheythoughtworthyofseriousattention."-----------------Cicero,Romanwriter.

TheRomansputagreatdealofeffortintoengineering

RomanengineeringledtothebuildingofsomeremarkableengineeringfeatsthathavesurvivedtothisdaythroughoutwesternEurope-betheyroads,theatres,bathsorHadrian‘sWall.（哈德良长城）EngineeringwasusedasawayofimprovingthelifestyleoftheRomansevenonday-to-dayissuessuchasafrequentwatersupply.重视公共工程建设和管理罗马兴起过程中，紧张而频繁的内外政务和军事使他们忙于应付和解决实际问题，很少把精力放在抽象的理论和学术方面。重视公共工程建设和管理，表现出技术才华，创造出值得骄傲的成就。Agriculture罗马人以农为主要生计。最早的农学著作是罗马监察官加图(公元前234-公元前149)写的《论农业》。这本书中，加图写道：怎样才能把田地照料得最好?是很好的耕耘。其次呢，还是耕耘。第三呢?才是施肥。帝国建立前，罗马农业就已普遍牛耕和使用铁工具。瓦罗(公元前116-公元前27)也写过一部《论农业》。罗马手工业罗马手工业主要是冶铜、冶铁、制陶、制革、木工，帝国建立后应用东方技术，再加上辽阔的帝国里矿藏丰富，原来的民族壁垒被打破，交通和贸易更加方便，手工业大大繁荣起来，持续两个世纪。公元79年被火山灰埋藏的庞培城有呢绒、香料、石工、珠宝、玻璃、铁器、磨面和面包作坊，仅面包作坊竟发现有40多所。罗马、安条克和亚历山大等大城市的手工业规模就更为可观了。ViewofPompeiiAncientRome赫伦的发明生活在亚历山大城的希腊人赫伦(公元1世纪)被看成阿基米德发明的继承者。他创造了复杂的滑轮系统、鼓风机、计里程器、虹吸管、测准仪等多种机械器具。其中最惊人的发明是蒸汽反冲球。赫伦与阿基米德不同，他许多计算都取近似值，具有明显的工程和应用特色，这是罗马时代的风格。城市用水供应最能表现罗马人技术成就的事业是建筑。从公元前4世纪起，罗马人为供应城市用水，逐步修筑了9条总长达90公里的水道工程。Aqueduct:

Watersupply

system在帝国时期，水道工程扩展到其他区域，并且还用于灌溉。引水渠通过洼地的时候以石块砌成高架拱槽，在法国和叙利亚境内的引水渡槽有的高达50米甚至60多米。Vitruvius

著名工程师维特鲁维奥(公元前1世纪)写出了世界上第一部建筑学专著《论建筑》。这部书共10个题目，涉及建筑的一般理论、设计原理、工程师教育、材料、设备和施工以及建筑卫生学和声学方面的一些问题。具体论及王宫、教堂、高架引水桥、公共设施(戏院、竞技场、公共浴池等)和一般民房，及多类民用机械机构和军事工具(攻城梯、投石机、破城槌等)。维特鲁维奥对希腊哲学熟悉。他看来，建筑师须了解多门知识，具备良好语言文字表达能力和绘图能力。他注重知识应用而不是知识本身。他的著作是对希腊以来建筑经验的总结。THE

TEN

BOOKSON

ARCHITECTURE

DE

ARCHITECTURALIBRI

DECEM

by

Marcus

Vitruvius

Pollio

(c.firstcenturyBC)TheRomeConstruction

"Wemusttakegreatcareinsearchingforspringsand,inselectingthem,keepinginmindthehealthofthepeople."------------Vitruvius,aRomanarchitect.

担任过水道工程监察官的弗朗提努(SextusJuliusFrontinus40-103)写过工程学著作，讨论供水工程建筑。他已认识到水流速度与管口的大小和管口在水下的深度都有关系。还讨论大地测量。

Colosseum(重音后)

弗朗提努在世的公元70-82年，罗马建起可容5万至8万观众的大角斗场，这是古罗马最宏大的建筑，至今残壁犹存。ancientRomeandwiththeRomanColiseuminthecenteritillustrateshowthestructureimpacteditssurroundings.itshowsboththescaleofthecoliseumcomparedtotherestofthecityaswellasanideaofthefeelingyouwouldgetwhilestandinginsideofthecoliseum.

Asyoucanseeinthepicturealloftheroadscenteraroundthecoliseum.Pantheon公元120-124年罗马建成万神庙(潘提翁庙)，这座屋顶为半球穹窿的圆形建筑物是一座外部气势宏伟、内部浮雕装饰华丽的杰作，至今仍然屹立不倒。PantheonAllroadsleadtoRome对庞大帝国有效统治需方便的交通条件。罗马帝国时期四通八达的公路网总长达到8万公里，延伸盘绕在以意大利为中心的帝国身躯上。公路设计有标准，多数以石板铺面，沿途树有里程碑，通过河流则架设石桥。残迹今天依然可见，“条条道路通罗马”的成语正是当时的写照。

"TheGreeksarefamousfortheircitiesandinthistheyaimedatbeauty.TheRomansexcelledinthosethingswhichtheGreekstooklittleinterestinsuchasthebuildingofroads,aqueductsandsewers."------Strabo,aGreekgeographer.这些公路的东头，通过波斯高原和中国丝绸之路间接联在一起，中国汉代的丝绸在恺撒执政时代传到罗马帝国，罗马(大秦)和中国接触才开始。东汉班超曾派甘英出使罗马，但只到了安息西界。罗马皇帝的使者曾到过东汉长安。当时的希腊旅行家波桑尼阿(2世纪人)在他的著作中记载了中国(丝国)的养蚕，但蚕种只是在555年才传入查士丁尼(527-565年在位)时期的东罗马帝国拜占庭的。希腊科学的余辉

“……到公元前1世纪，罗马人就征服了世界，但是希腊的学术也征服了罗马人。”

--------［英］丹皮尔：《科学史》。

罗马人不像希腊人那样去研究科学和纯粹的理论，但也尊重希腊人的学术成就。

在这个包括古埃及、两河流域大部和希腊世界的环地中海大国，希腊时代培育出的灿烂科学花朵没有完全枯萎，它在帝国的土地上散发着余香，并吸收新养料存活，直到把勉强成熟的种子洒落，深埋在中世纪欧洲社会的深层土壤里。Ptolemy(85?-168)在亚历山大城的希腊人托勒密继续喜帕克斯的工作，把宇宙几何模型的圆形轨道增加到80个，使与实际观测结果符合得相当好。不过，这位天文学家本人也认为这样一个模型已不再具有客观实在性，而只有数学处理的意义。托勒密宇宙体系TheAlmagest托勒密的天文学著作是著名的《天文学大成》，阿拉伯人译为《至大论》。托勒密在《至大论》中论证大地形状：月食发生时，东方记录下来的时刻晚于西方记录下来的时刻；向北行进时，南天的星星会逐渐隐落，北天的星星会逐步升显；船驶向岛屿或高山时，山的体积逐渐变大，仿佛是从海水中升起来的。他认为，除非把地球当做球体并放在天中央，才能理解观察到的这些现象。他的学说在哥白尼之前一直是欧洲天文学的权威。古罗马时期的医生古罗马时期医生精通外科，塞尔苏斯(

AulusCorneliusCelsus，C.25B.C.-50A.D.

)的著作记载大量外科手术的做法。由于医学的实用性质，帝国对它给予重视。

奥古斯都在罗马开办医学学校和医院，在军队中设立了医官。第奥斯可里德写的药物百科全书，载有600种药物及其特性介绍。盖仑Aelius

GalenusorClaudiusGalenus(AD129–200),betterknownasGalenofPergamum是罗马帝国时期最有名、对后世影响最大的医生。盖仑在许多地方行医，并成为罗马皇帝的御医。他用自然灵气、活力灵气和灵魂灵气解释人体生理现象。丢番图DiophantusandhisArithmetica

数论罗马时代的希腊人丢番图写《数论》，对不定方程给予重视。希腊重视几何，缺乏代数，丢番图的著作弥补了这一缺陷。丢番图生平也由一个代数学问题来表示(墓志铭)：在他的一生中，童年占１／６，青少年时代占１／１２，再过一生的１／７结婚，婚后５年生孩子，孩子只活了父亲的一半年纪就死了，孩子死后４年丢番图也死了。据此，人们知道丢番图活了８４岁。丢番图是希腊数学家，活动于250—275年前后，生卒年代不详，只能从他的墓志铭（原是《希腊诗文集》上的一首诗，后写在墓志铭上）上知道他的一些情况.有趣的是，他一生的大概情况却是如下一道谜语式的代数方程写出来的：“他生命的六分之一是幸福的童年.再活十二分之一，颊上长出了细细的胡须.又过了生命的七分之一才结婚.再过了五年他感到很幸福，得了一个儿子.可是这孩子光辉灿烂的生命只有他父亲的一半.儿子死后，老人在悲痛中活了四年，结束了尘世的生涯.”丢番图的墓志铭

ThisgravecontainsDiophantus.Whatagreatwonder!

Forthegravestonecleverlytellsthelengthofhislife.

Godgrantedhimthefatetobeachildforasixthofhislife.

Then,havingaddedatwelfthpart,Heputdownonhischeeks.

Afteranotherseventhpart,Diophantusgraspedtheweddingtorch.

Fiveyearsafterhismarriage,Godgrantedhimachild.

Alas!Late-bornwretchedyouth,

whoonlyreachedhalfthelengthofhisfather’slifewhencolddeathtookhim.

Diophantus,aftersoothinghisgriefforfouryearsbythisscienceofnumbers,

broughtanendtohislife.用一元一次方程解设他活了x岁.

根据题意得:

(1/6+1/12+1/7+1/2)x+5+4=x

(1-75/84)x=9

(3/28)x=9

解得：x=84

丢番图活了84岁。解这个方程，得.即丢番图活了84岁，并可算出他33岁才结婚，38岁得子.Alchemy---Chemistry

罗马帝国的亚历山大城出现了炼金活动。根据：物质性质可变；万物有向善向美升华自己的内在趋向。炼金术士相信，金属灵魂都朝不怕火炼的黄金理想提高，人们只要助一臂之力就可实现。这种活动流行了300多年。埃及出土的纸草上记录了公元３世纪亚历山大城炼金家们制造金银赝品的几种方法，说明工艺水平很高。公元292年，罗马皇帝戴里克先下令禁止炼金士的工作，焚烧所有炼金术著作。后来，炼金活动又在阿拉伯人手里复活。直到近代，真正的化学才从这种活动中解放出来。ElderPliny:NaturalisHistoria罗马的老普林尼(23-79)是帝国黄金时代的人，曾阅读2000多种科学著作，写37卷的《自然史》，涉及天文、地理、生物、医学、艺术和工艺，但主要是希腊人著作的抄录汇集。这本书保存了大量的古代资料。书中认为大地由空气托起在空中；月亮的运行对潮汐的涨落有影响；因人们首先看到远航而来的船的桅杆，然后才看到船身，所以大地是个球形。

老普林尼在考察维苏威火山时，因火山爆发而身亡，他作为一个献身于科学的人受到后人的怀念。罗马的历史影响罗马的征服曾毁坏一批希腊化时期搜集和保存的文化典籍。据说恺撒军队在埃及作战，战火殃及亚历山大图书馆。该城在公元300年左右还遭受地震或海啸的破坏。这个图书馆的剩余部分在公元389年按照狄奥多斯皇帝(379-395年在位)的法令，被全部烧毁。另外，罗马帝国统治时期开始向埃及神庙征收赋税，神庙失去往日特权，神庙祭司阶级和埃及古老文化也同时湮灭。直到19世纪商博良破译埃及象形文字后，人们才重新了解古埃及的历史文化之谜。392年，狄奥多斯(左上图，罗马皇帝）将基督教定为国教。与此相应，基督徒取得正统后对留存的希腊学术采取排斥态度。最坏的例子：公元415年3月亚历山大城的里尔教长指使人残害了缪斯学园的女数学家希帕蒂娅（370-415，左下图）。希帕蒂娅曾协助她父亲塞翁校订过欧几里得和托勒密的著作，并注释了丢番图的《数论》和阿波罗尼的《圆锥曲线》，也是该城新柏拉图学派的领袖。

罗马人毁坏过以往的历史遗产，但罗马帝国也给历史留下了不朽的遗产。

JuliusCaesar伏尔泰(1694-1778)曾经说过：罗马人经常打胜仗，但却不知道是在哪一天打的。这是因为在恺撒当政之前罗马人采用的历法相当混乱和不精确。恺撒担任罗马独裁者时，依靠亚历山大城的希腊人索斯吉斯修订和推行了每年为

3651/4天的儒略历。这以埃及和巴比伦历法为基础。恺撒将自己生日所在的7月以他的名字Julius命名，还从2月中取了一天添到7

月，使7月成为31天。这是因为罗马人认为奇数是幸运的，所以7月的天数应该是奇数。Augustus恺撒继承人奥古斯都用自己名字Augustus命名他首次取得执政官职位的8月，又从2月中取一天加到8月。

2月的日子被一再减少是因古罗马死刑常在2月执行，因而2月被认为是不吉祥的月份。这同中国将秋作为刑杀时节完全不同。另外,8月变成31天,8月后的大小月作了调整。ThePopeand

theGregoryⅹⅢCalendar这个历到1582年所积累的误差达到10天，罗马教皇格利高里十三世(1572-1585