1.近代自然科学的开端
14、15世纪的欧洲是一个“同时充满了危机与活力的时代”[1]。农业歉收导致大饥荒和一系列经济问题、1337年开始的英法百年战争、奥斯曼帝国崛起并最终消灭了拜占庭帝国、教会权威逐渐衰弱等，这些经济、政治、宗教方面的问题也许对于刚刚经历了兴盛期的中世纪欧洲来说并不算多大难题。然而，14世纪中期开始肆虐的瘟疫却将这些危机放大到毁灭性的程度。仅仅两年时间，被称为“黑死病”的瘟疫就消灭了欧洲约三分之一的人口，并且在此后的100多年中反复发生。人口锐减使欧洲的经济和社会处于紊乱和调整之中。劳动力普遍匮乏的情况使得农民的权利意识觉醒，加速了农奴制的衰亡；对瘟疫灾难的无能为力使得教会的诚信和权力遭到严重的质疑；1378年至1415年，教会大分裂造成的三个教皇鼎立的局面，令教皇威信一落千丈。
当瘟疫渐渐消失之后，整个欧洲的经济逐渐恢复了，纺织业、采矿业在水车的改进、手纺车的普及、冶金工艺的进步等技术发展的促进下发达起来。随之而来的是手工业的进步，比如机械钟表达到了前所未有的精确度，对打磨技术要求较高的眼镜变得流行起来。新技术也催生了新兴的工业领域，主要有军火产业和印刷业。15世纪中叶，印刷业在欧洲的发展十分迅速，到15世纪末，印刷业已遍布欧洲各地，并成为许多城市的核心行业。对欧洲经济发展具有重大促进作用的事件，还有始于这一时期的地理大发现和欧洲的海外殖民活动。
除了经济领域的活力，中世纪晚期的文化也呈现出多样性与创造性特点。大瘟疫造成了巨大的伤痛和恐惧，却也为文学和视觉艺术提供了足够震撼人心的题材。死亡和衰朽成为中世纪晚期诸多文艺作品的主题，比如薄伽丘的《十日谈》就对大瘟疫时期的佛罗伦萨的末日景象进行了描写。
中世纪后期，各种地方语言的教育和文学以前所未有的良好态势蓬勃发展。同时，对拉丁语和古典文化的研究也迅速发展起来，彼特拉克就是这方面的先驱。他提倡学习古罗马语言、文学、历史和艺术，并认为这是最好的教育，因为这种教育提倡的正是清晰的思路、正确的道德观以及令人满意的生活。
在地理大发现和欧洲早期资本主义发展之后，欧洲社会的财富大大增加了。财富的增加促进了知识的发展，新知识反过来又促进了财富的增加。人们闲暇生活的机会增多了，得以把更多的精力和资本投入到对文学、艺术以及自然哲学的思考之中。这一时期的多种因素最终推动了文艺复兴的蓬勃发展。
对古希腊罗马艺术和建筑风格的复兴，是文艺复兴运动初期的一个显著特征。15世纪佛罗伦萨的艺术家们希望将古希腊人的至臻完美和古罗马人的宏伟壮观结合起来，再加上这一时期发展起来的现实主义的表现手法，导致了一种新的艺术追求：人应该争取人类的完美境界。[2]
“多才多艺的巨人式的天才”[3]达·芬奇（Leonardo da Vinci，1452—1519），推动了1480年之后文艺复兴兴盛期的到来。他与拉斐尔和米开朗琪罗（Michelangelo Buonarroti，1475—1564）并称为文艺复兴“三杰”。达·芬奇不仅在艺术领域登峰造极，他同时还是工程师、建筑师，并且在物理学、生物学和哲学领域都有创见。达·芬奇在他的艺术事业和科学事业中真正实践了自然科学的实证精神：作为画家和雕塑家，他需要研究光学规律、眼睛的构造、人体解剖的细节以及鸟雀的飞翔；作为民用及军事工程师，他探索了很多只有了解了动力学和静力学的原理才能解决的问题。达·芬奇生前留下了大量未出版的手稿和札记，通过这些资料，人们惊奇地发现，达·芬奇在自然科学建立之前就已经发现了大量超越时代的原理和知识。这其中就包括惯性原理、流体力学的知识、光与声波的相似性、血液循环的一般原理、眼睛的光学构造，以及诸如自然是有规律的、实验对科学的关键作用等科学思想。“如果他当初发表了他的著作的话，科学本来一定会一下就跳到一百年以后的局面。”[4]
文艺复兴之后，科学观念的第一次重大改变是哥白尼完成的。1543年，哥白尼出版了被视为近代自然科学起点的《天体运行论》一书，这部著作与同年出版的维萨里（Andreas Vesalius，1514—约1564，也译作维萨留斯）的《人体的构造》，一起揭开了科学复兴的序幕。
哥白尼注意到，若用地球绕太阳旋转的方法而不用托勒密的地心说方法，历法和天文计算就容易得多。于是他认识到，这样一种方法除了提供太阳系的简单运行模型以外，还能真实地描述太阳系，解释各行星偶然的向后运动。事实上，哥白尼并没有完全抛弃托勒密体系的一些关键结构，他仍然接受了托勒密的本轮和均轮概念。但是，哥白尼的创造性工作体现在，他给这一调换了太阳和地球位置的体系赋予了全新的动力学说明，即地球是运动的，太阳是静止的。哥白尼建构新体系的动机并非因为他掌握了更精确的天文观测数据，或者有充分的证据证明这一体系比托勒密体系更具有实证的精确性。他所关注的中心问题更像是出于对柏拉图主义的尊崇，而试图发现蕴藏在天体运动中的数学和谐：行星应该有怎样的运动，才会产生最简单而最和谐的天体几何学。
哥白尼对数学的这种信仰式的追求，却导致了天文学观念的一次革命性的转变。他将地球的地位从宇宙中心降低为一颗普通的行星，这在根本上与宗教教义和经院哲学坚持的托勒密地心说不同。哥白尼不仅摧毁了地心说，也为人们以往深信不疑的信仰展现了新的视野，继而导致了后来开普勒发现行星运行三定律使天文学得到重大发展。
维萨里在医学研究中发展了实证精神，他发现了古罗马医学家盖仑（Claudius Galen，约129—200，也译作加伦）的被奉为金科玉律的医学理论的错误，他认为直接解剖人体比研究盖仑更能获得正确的生理学知识。
具有复杂而精妙生理机制的人体，对于古希腊的哲学家而言也是理性认识的对象。恩培多克勒（Empedoclēs，前495—约前435）对物质本原和演化的四元素说，成为古代欧洲医学理论的哲学基础；古希腊的希波克拉底（Hippocratēs，约前460—前377）学派建立了四体液理论，该理论类似于四元素说，用四种体液的结合与变化、平衡与失调来解释人体的健康和疾病。体液论以思辨为主，具有很强的包容性，对于医学这种依赖于经验和观察积累的学科来说具有较强的吸引力，不同时代的医学家可以根据所处时代的理论和实践对体液论加以解释和扩展。盖仑将四体液和四元素两种适用于人体和宇宙的理论综合起来，并用各种“动物元气”（animal spirits）解释人体的生理机制，建立起了一个医学-哲学体系。体液论和体质论的解释弹性使其特别容易成为神秘主义的工具，例如相面术、占星术就将其应用到各自领域中。在基督教的神学家那里，盖仑的理论是理解人类灵魂和精神世界的恰当理论。于是，盖仑医学经过多种形式的流变，成为统治整个欧洲中世纪和伊斯兰黄金时代的医学理论，盖仑本人也获得了医学史上至高无上的地位。
中世纪后期，希波克拉底和盖仑的著作从阿拉伯世界传回西欧，并成为医学界的权威文献。文艺复兴时期，向古典回归的潮流也使得医学家们开始整理和修订古典著作中的讹误；越来越深刻的和广泛的认识，使得人们逐渐开始怀疑盖仑理论的真实性。人体解剖对于了解人体结构来说是无法回避的研究方式，然而由于伦理道德和宗教的因素，人体解剖受到了严格的限制。对于大学医学院中的老师和学生而言，学习解剖是对盖仑教科书的证实和补充，解剖实践的目的是确认一些被认可的事实，而不是做新颖的观察。这样的局面从维萨里的工作开始发生了转变。1538年，年轻的解剖学教授维萨里开始意识到盖仑的解剖学论述与自己从实践中得到的观察有很多不同之处，当他公开向盖仑学说挑战时，却遭到诸多坚持正统医学的学者的严厉批评。后来，维萨里安排了一次公开的解剖演示来说明人类真实的骨骼结构与盖仑著作中所作描述的区别。即便面对这样明显的事实，反对者依然诋毁维萨里的观点。维萨里最后愤然离开了医学院，出任宫廷医生并开始撰写《人体的结构》一书。
《人体的结构》是近代人体解剖学的奠基之作。它依据的是从解剖实践中得到的事实，而不是盲从于盖仑的权威。书中配有大量精细的绘图，用以展示人体的骨骼、肌肉和脏器等。相对于中世纪解剖图的简陋和粗糙，文艺复兴时期发展起来的新的绘画技巧在维萨里这本书的大量插图中得到了绝佳的展示。“正如哥白尼和伽利略开创了地球和天体运动方式的新思维，维萨里改变了西方关于人体结构的旧观念。”[5]维萨里的工作更富有自然科学家的精神，他在解剖学中坚持实证的重要作用，追求对人体构造的客观描述，而不是迷信权威。这种批判精神和实证精神，正是自然科学家所应具备的两种主要气质。
注释
[1]本内特.欧洲中世纪史：第10版.杨宁，李韵，译.上海：上海社会科学院出版社，2007：355.
[2]莱茨.剑桥艺术史：文艺复兴艺术.钱乘旦，译.南京：译林出版社，2009：71.
[3]W.C.丹皮尔.科学史及其与哲学和宗教的关系.李珩，译.桂林：广西师范大学出版社，2009：89.
[4]W.C.丹皮尔.科学史及其与哲学和宗教的关系.李珩，译.桂林：广西师范大学出版社，2009：93.
[5]玛格纳.医学史：第2版.刘学礼，主译.上海：上海人民出版社，2009：177.