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六、从中世纪到文艺复兴
由于完全不同的原因，源于古希腊、中国、印度的智慧逐渐汇集在阿拉伯世界，后来辗转到达欧洲。经过千年酝酿，导致欧洲思想史发生巨变，这种变化后来影响到人类活动的一切方面。
从公元前２６４年起，经过２３３年征战，罗马人相继占领了西班牙、地中海南岸国家、希腊本土、叙利亚和埃及，建立了罗马帝国。昔日充满生机的多元文化，被笼罩在强大帝国的阴霾之中。
古罗马十分重视与军事和城市建设相关的工程技术，充分利用他们所发明的混凝土，大量修筑道路，在帝国广阔的疆土上建成四通八达的交通网，使主要公路总长度达到８万千米。直到今天，西方仍喜欢用“条条道路通罗马”这样的谚语，喻意“总有办法达到目的”。他们修建了宏大的引水工程，曾经用９条水道把清洁的水引入罗马城，水道总长度达到９０千米，每天可以供应７０００万吨水。这些水道穿山越岭，在低凹地带则用渡槽，有的渡槽高达６０多米。他们在罗马城内修筑的巨大神殿高４２．７米，穹顶内部直径４３．５米，神殿宽阔的大厅面积超过１５００平方米。大厅没有柱子，在内墙壁龛上供奉多种多样的神。穹顶上有一个直径８．７米的天窗，每天不同的时刻，变幻的阳光在神殿中渲染出强烈的宗教氛围。他们还在罗马城内修建了长径１８８米、短径１５６米的椭圆形斗兽场，观众席共有４层，可容纳８万名观众。古罗马贵族经常在数万观众疯狂的呐喊声中观看奴隶用刀剑相互搏杀，人和狮子格斗的血腥场面。这座斗兽场落成时，曾连续举行１００天这样的表演。
大约公元前２００年，古罗马人利用维苏威火山喷出的火山灰，混合生石灰、沙和碎石，加水搅拌，成为可以随意赋形且固化后具有极高强度的建筑材料。火山灰中含大量氧化铝，还有硅和铁等元素。它们与生石灰中的氧化钙发生化学反应，生成一种特殊的硅酸盐，性能类似今天的水泥。这种材料既防水又能把建筑构件牢固地粘结成整体，许多巨型建筑拔地而起，它们的体量规模大大超过数千年来的砖木结构建筑物。这项发明使当时欧洲建筑格局发生了深刻变化，有效地减少了建造房屋对森林的破坏。由于使用混凝土，２０００年前的许多古罗马建筑得以保存至今。面对它们，人们能够想像当年罗马人的壮举和残忍的罪恶娱乐。
然而，罗马帝国缺乏希腊人的理性精神，没有探究自然的激情，把古希腊创立的学术传统视为无用的清谈。公元前４７年，罗马两大军事首领恺撒和庞培之间发生战争，拥有７０万卷藏书的亚历山大城图书馆被战火焚毁。罗马人无动于衷，不救火，也不惋惜。当年希腊时期的众多学术中心所在地，成为罗马帝国的海外行省，极其“务实”的罗马人不再支持这些昔日的学术中心，学者云集的学术殿堂惨淡经营几个世纪之后，终于销声匿迹。
公元３８０年，罗马皇帝狄奥多西一世宣布基督教为帝国惟一合法的信仰。当时的基督教对希腊哲学与科学怀着极大的恐惧与猜忌，基督教徒对探究自然与人文的学术活动采取了疯狂的迫害行动，亚历山大图书馆的一个分馆在公元３９０年被主教烧毁。古希腊哲学与自然科学在欧洲和地中海周围广大地区已经没有栖身之处。
公元３９５年，统治欧洲达６个世纪的罗马帝国解体，分裂为东西罗马帝国。西罗马帝国名存实亡。东罗马帝国建都君士坦丁堡，称为拜占庭帝国，它的通用语言是希腊语，帝国版图基本上就是原来的希腊化世界。皈依基督教的拜占庭帝国对希腊化世界的学术和学者充满敌意。
公元5世纪，欧洲进入漫长的中世纪，基督教教会主宰着精神和政治，不允许人们关注神之外的一切事物，敌视一切求真的学问，反对一切自己不能理解和不能控制的东西。学校只讲授《圣经》和神学，用神学替代一切知识，把神的意志视作宇宙法则。一位基督教神甫曾经说：“讨论地球的性质与位置，并不能帮助我们实现对于来世所怀的希望。”思想精神的桎梏摧残欧洲的文化、科学和经济，这段欧洲历史上最黑暗的时期大约经历了１０００年。
公元７世纪初，穆罕默德（公元５７０～６３２年）创立了阿拉伯帝国。他死后不到３０年时间，阿拉伯帝国先后占领了波斯、叙利亚、巴勒斯坦和埃及。到公元７５０年，整个北非、西班牙和印度西北部都已在阿拉伯帝国控制之下。当时的阿拉伯帝国对不同背景的学术研究采取了十分宽容的态度，以极高的兴趣审视古希腊哲学和科学，以开放的心态接纳印度的天文学和数学，并转化了中国众多的发明技术。
公元８世纪下半叶，阿拉伯帝国的统治者把翻译古希腊典籍视作重要的文化事业。君王亲自致书拜占庭皇帝，请求协助阿拉伯学者在君士坦丁堡搜寻希腊古籍。公元８２８年，阿拉伯帝国在当时的首都巴格达建立了一个综合性学术机构，包括研究所、图书馆和翻译馆，开始了科学史上的第一次大翻译活动，将古希腊典籍翻译成阿拉伯文字。这场规模空前的翻译运动持续了两个世纪。到公元１０００年，许多重要的古希腊哲学和科学文献都有了阿拉伯文译本。
与此同时，阿拉伯人通过波斯汲取印度的数学智慧。印度学者在代数、三角和天文计算方面的成果，以及它们创造的数字系统，特别是包含“零”在内的计数符号，都构成了阿拉伯数学的重要组成部分。公元９世纪，数学家把印度数字引进了阿拉伯，不久，阿拉伯帝国的统治者宣布，把印度人发明的计数符号作为帝国法定的计数符号，以至于今天的人们都习惯于把它们称作“阿拉伯数字”。这种数字系统包括从０～９的１０个计数符号，采用十进位制，每个计数符号在不同的位置上表示不同的量值，这是迄今人类使用的最方便最先进的计数系统。
在使用这种数字的时候，阿拉伯人表现出很高的技巧。１９５７年，人们在陕西省西安火车站东北３千米处元代安西王府遗址出土了一块神秘的方铁板，铁板上有３６个方格，每个方格中填有一组阿拉伯数字，铁板上每一行或每一列数字之和都相同，两条对角线上的数字之和也相同，它们都等于１１１，今人把它称作“６阶幻方”。看到这件“幻方”，人们有可能感到自己的数学智慧不足以与当时的阿拉伯数学家较量。
安西王府是中国元朝第一个皇帝忽必烈第三个儿子忙哥剌的住宅，“幻方”铁板就埋在当年王府的基础之中。人们推测，这块铁板是当年蒙古人西征从阿拉伯世界带回来的，成为今天了解１３世纪以前阿拉伯世界数学的珍贵实物资料。从这件铁板上的符号可以看到，当时的数字0、１和９已经和今天一样，２和３转过了９０°，并且有个长尾巴，其它的则和今天完全不同。
公元８１４年，生活在今天乌兹别克斯坦的阿拉伯数学家花剌子模（约公元７８０～８５０年），对代数的发展也做出过重要的贡献，他在一部名为《还原与对消》的著作中讲述解方程的方法，书中有８００多个代数问题，还讲述了二次方程求根的问题。代数的发展，为人们理解自然界各种因素之间的定量关系提供了十分重要的思维工具。今天西方世界所使用的“代数”一词，就来自这本书的书名。阿拉伯天文学家还丰富和发展了三角函数计算方法，编制了详细的三角函数表，用于航海星盘计算，使人们能够更加简便准确地借助天文观测，确定大海中船只的位置。
阿拉伯帝国兴盛之时，正值中国大唐盛世，通过“丝绸之路”频繁的交流和交住，中国人创造的许多技术相继进入阿拉伯世界。不久，阿拉伯人学会了造纸，把中国的指南针用于航海，还为航行在地中海的大船安上了中国人发明的舵。随着阿拉伯世界与欧洲之间的贸易和时断时续的战争，尤其是在公元１０９６～１２９１年间发生的十字军东征之战，使中国、印度和阿拉伯世界的科学技术大量进入欧洲。
公元１１世纪至１２世纪，阿拉伯世界的学术中心转移到由穆斯林统治的西班牙。１２世纪，欧洲基督教徒攻陷西班牙绝大部分地区，阿拉伯人建立的一些学术中心相继落入欧洲人手中，科学史上第二次大翻译活动随即开始。
参加翻译的人来自西欧不同地区，他们主要是把已经译成阿拉伯文的古希腊典籍译成拉丁文（拉丁文是古罗马使用的官方文字），有些往往是经过希伯莱文和西班牙文转译的。当时，翻译的数量非常大，仅欧洲学者热拉尔一人就翻译了９０多部著作，其中包括古典希腊时期哲学家亚里士多德的《物理学》，希腊化时期天文学家托勒密的《天文学大成》和盖伦的《医术》。另一位欧洲学者威廉把４９部古希腊典籍直接译成拉丁文，其中包括亚里士多德所有的哲学和科学著作，还有阿基米德的大量著作。先后两次大翻译运动使西欧系统地获得了古希腊的知识。这些知识绕了一个大弯，从欧洲东部的希腊出发南下，逐渐沿地中海南岸向西移动，从北非通过直布罗陀海峡北上西班牙，到达欧洲中西部。
差不多与此同时，东方的哲学、艺术、科学和技术辗转传播，犹如一道明亮的霞光穿透灰暗的天空，闪现在死寂的中世纪欧洲。人们以惊奇的目光打量这些新的观念和事物，以自己的方式理解它们，怀着不同的目的，选择、接纳和应用，并力图加以创新。欧洲人麻木的心灵开始复苏，僵化的社会开始动荡，一些欧洲知识分子开始重新思考人类自身的问题，以新的眼光审视哲学、艺术和科学。
欧洲人首先选中来自东方的技术。中国人发明的火药１３世纪传入欧洲，此后欧洲人结合自己的机械制造技术，很快造出具有巨大杀伤力的新式武器。
１３５０年，欧洲人发明了世界上最早的手枪，当时叫做“手管”。它的造型十分具有欺骗性，外形看起来像一柄短剑或一把战斧，在格斗的时候会冷不防地从枪管中射出子弹置人于死地。但是，这种枪射击时无法瞄准，必须一手握枪，另一只手点燃枪膛中的火药。１４１１年，德国人发明了有扳机的枪，扳机上绕着一条缓慢燃烧的引火绳。射击的时候，扣动扳机，引火绳与火药迅速接触，引燃火药射出子弹。射手可以双手持枪，精确瞄准。１５２０年，欧洲人去掉缓慢燃烧的引火绳，利用镶嵌在扳机上粗糙的铁块，猛烈撞击小块硫化铁矿石，产生火花点燃火药，无须点火的“火枪”从此发明出来。这种枪可以随时射击，阴雨天也能使用，已经具备现代枪械的主要特征。
欧洲的轻武器日渐灵巧，重武器威力也迅速增加。１３７７年，欧洲人在阿姆斯特丹造出一门巨型铁炮，用１５０千克重的石块作炮弹。１４１３年，欧洲铸造出重９０００千克的铁炮，每次装１０千克火药，石霰弹重３００千克。１４７５年，欧洲制造炮的技术已有很大发展，大炮装在轮式炮架上，可以调整高度，出现移动野炮，有的还带瞄准镜。１５００年，欧洲出现钻制炮管的钻床，能够批量生产大炮。
１５２８年，法国发明手榴弹，将炮弹的爆炸力和人的灵活机动结合在一起，可以近距离攻击，摧毁隐蔽的防御工事，给敌方造成重大人员伤亡。手榴弹最早用于当时法国和西班牙之间的战争。在不到２００年的时间里，欧洲枪炮制造技术已经具备取代冷兵器的条件，为发生在欧洲的战争和征服海外殖民地准备了威力强大的武器。
中国人发明的指南针和经过阿拉伯人改进的实用星盘，有力地推进了欧洲的航海事业，帮助欧洲人迅速地扩大了海上的活动范围。人们根据星盘在船上观测到的标志性星座位置，可以推算自己的地理坐标；借助指南针可以在即使看不到星星和太阳的时候，正确把握船的航向。
指南针与星盘这两件发明对航海无比重要。海面是一个接近完美的球面，凸起的球形海面会阻断向远方了望的视线，即使在平静无风的日子，水手站在２０米高的桅杆顶，最多也只能看到１２千米远的地方。如果远离海岸陆地标志，航船就会迷失方向。指南针和星盘出现之前，在海上远航几近于进行挑战死亡的冒险。
１４２９年，葡萄牙人借助指南针和星盘离开本土向西远航，发现了距里斯本２０００千米之外的亚速尔群岛；１４６０年发现了非洲西海岸附近的佛得角群岛；１４７０年发现了西非黄金海岸。１４７１年，葡萄牙航海家通过赤道，第一次到达南半球，这也是欧洲人首次到达那里；１４８７年，葡萄牙人从海上绕过非洲最南端的好望角到达印度洋。
１４９２年，葡萄牙航海家哥伦布受西班牙王室派遣，怀揣西班牙国王致中国皇帝的信，率３艘帆船探寻从西方通往印度的航线，８月３日从西班牙帕罗斯港出发，于同年１０月１２日到达中美洲巴哈马群岛。在持续７０天的航程中，哥伦布全凭指南针和星盘，在一望无际的大西洋上确定航向。到１５０２年，哥伦布率船队４次横渡大西洋往返于美洲、欧洲之间，并且发现了中美洲大陆。他一直以为这就是印度，把遇到的当地人称做“印地安人”（意即印度人），这种叫法一直延续至今。１５０２年，意大利航海家亚美利哥·维斯普奇第二次进行南美航行，在到达南纬２５度之后，确认南美是一块单独的大陆而不是印度。由于这位航海家写过许多关于新大陆的考察报告，并且印刷出版广泛传播，哥伦布发现的新大陆便一直以后来的这位航海家名字命名，称做亚美利加，简称美洲。
为避开阿拉伯人的海上阻挠，１４９７年，葡萄牙人达·伽马率船队绕过非洲南端的好望角向东航行，到达印度，开辟了从欧洲西端直达亚洲东南部的航线。１９世纪，西方列强的炮舰就是沿当年达·伽马行驶的航线侵犯中国海疆，打开中国大门的。
１５２０年，葡萄牙航海家麦哲伦离开欧洲向西航行，发现了南美大陆和火地岛之间的海峡。他穿过海峡继续向西航行，希望绕地球一周从东面回到出发的地方。航行中麦哲伦不幸在菲律宾遇难，后来这艘船由同伴驾驶完成了历时３年的环球航行，人类第一次通过亲身经历确认地球是一个球体。
航海活动使欧洲知识界对地球表面的了解迅速增加。公元１３世纪以后，欧洲人开始使用中国的航海技术，此后２００年间，欧洲人对海洋的水域了解增加了７．５倍。公元１０００年时，人们只了解地球表面８．１％的地方（其中了解１５．２％的陆地，５．２％的水域）；１４００年时了解地球表面的１１．２％（其中陆地２１％，水域７％）；１５００年时了解地球表面的２２％（其中陆地２５％，水域２０．９％）；１６００年时了解地球表面４９％（其中陆地４０％，水域５２．５％）。
借助东方的航海技术发明，欧洲进入地理大发现时代，被大洋分割的陆地日渐紧密地连结在一起，欧洲开始大规模掠夺海外殖民地。
公元１２世纪，中国发明的造纸和印刷技术传入欧洲。当时欧洲信息闭塞，物质匮乏，贸易很少，简单零星的商业活动无需大量书写票据契约，为数不多的学校只机械地重复背诵羊皮卷经文，欧洲人很少读书写字，对纸和印刷技术没有特别的需求。公元１５世纪中期，欧洲出现了中产阶级，他们渴求知识，有富余的钱买书，有闲暇的时间读书。这时，造纸和印刷技术才引起欧洲人关注。
几乎完全越过雕版印刷阶段，欧洲人直接采用活字印刷技术创建其印刷技术体系，这可能是由于拉丁字母有一半以上是圆弧形状，雕刻极为不便，然而拉丁字母只有２６个，铸造活字需要的模具很少，用活字印刷远比制做雕版方便。
公元１４４５年，德国金匠谷登堡发明活字印刷机，并且建立了印刷所。他用铅锡合金做成拉丁字母的活字模，通过检字排版组合成待印文章。印制时，将字模固紧在底盘，在其表面刷一层薄薄的油墨（欧洲人在５０年前更新绘画技术的时候已经发明了油墨），用压榨机通过长臂螺杆加力，使字模紧紧地贴压在平整的纸张上，油墨中的颜料微粒在表面张力作用下渗入纸的纤维内部，便留下经久不褪的印迹：在加压过程中，纸张表面与字模接触的部分发生轻微形变，油墨完全依据字模的造型转移到纸上，印出的文卷便非常清晰。
谷登堡的印刷机实际上是由４件此前已有的发明组合而成：１０４２年中国人毕昇发明的活字印刷技术；欧洲美术家发明的油墨；古希腊人发明的压榨机（过去一直用来榨橄榄油）；中国汉代发明的纸。缺少其中任何一件，印刷机都难以成功地使用。
谷登堡采用铅锡合金制造活字模是非常聪明的选择，因为铅锡合金在空气中不易氧化，字模可以长期使用；铅锡合金熔点很低，在２００～３００摄氏度之间即可熔化，铸造字模特别方便；这种合金材质柔韧，印刷时字模不容易划伤纸面。铅和锡在人类告别青铜时代之后已经很少使用，由于谷登堡的这件发明，使它们又重新进入人类事务之中。不过这次更换了角色，不是帮助人们制造工具和武器，而是帮助人们以前所未有的方式传播知识和信息。
印刷技术在欧洲传播得非常快，１４４５年古登堡首次在德国的美因兹印刷有关《末日审判》的诗歌，此后，１４５８年这种印刷术传到法国的斯特拉斯堡；１４６７年传到意大利罗马，１４６９年传到威尼斯；１４７０年传到法国的巴黎；１４７６年传到英国的伦敦；１４８２年传到奥地利的维也纳，３０年间覆盖了欧洲大部分重要地区。从公元１４４５年到１５００年，欧洲先后建起１０００多个印刷所，出版了３５０００多种印刷品，发行量１０００万份。１４９２年哥伦布发现美洲的消息，就是通过古登堡发明的印刷机为广大欧洲民众所知的。
印刷机在欧洲最早印的书是《圣经》，不久印刷出版了古希腊、古罗马的文学译著，于１４６９年开始印刷科技图书。１４５３年，奥斯曼帝国攻陷君士坦丁堡，拜占庭的学者带着古希腊以来的珍贵典籍手稿逃到欧洲的中西部，很快，这些手稿变成了印刷品，由此人们有机会见到这些没有经过阿拉伯世界转译的珍贵文献。
印刷机的大量采用，使欧洲书籍成本骤降，价格昂贵的羊皮抄本转眼之间即被普通人能够买得起的廉价书籍代替。印刷机加速了新思想和科学技术的传播，促进了教育平民化进程，对推动欧洲宗教改革和文艺复兴起到了巨大的作用。不幸的是，古登堡在发明的过程中债务缠身，只得把印刷所抵押给债主，而他却在贫病中死去，印刷机从来没有印过他的名字。
公元１１世纪，阿拉伯数字经西班牙进入欧洲。当时，欧洲人使用的罗马数字体系十分落后，尽管这样，阿拉伯数字系统在欧洲还是遭遇了顽强的抵制。
罗马数字体系大约发明于公元前７５０年，如下符号：Ｉ、Ｖ、Ｘ、Ｌ、Ｃ、Ｄ和Ｍ，分别表示１、５、１０、５０、１００、５００和１０００；为了表示更大的数，人们在这些符号上方划一横道表示乘１０００，划两横道表示乘两次１０００；罗马数字没有零，运算的时候不能进位，不能做除法，即使十分简单的运算，也极为困难。
阿拉伯数字进入欧洲，在此后的４００年间，与罗马数字进行了艰难的斗争，许多支持阿拉伯数字系统的学者被抄家并被判处死刑。直到１５世纪以后，阿拉伯数字系统才在欧洲站住脚，并逐渐取代罗马数字体系。１４８９年，在维德曼的算术书里，第一次正式出现了今天使用的阿拉伯数字符号。然而直到１７１０年，英国学者斯威夫特写的一本书，仍用罗马数字ＭＤＣＣＸ标明年份。
阿拉伯数字提高了欧洲人的数学计算能力，为其工程技术和科学探索活动提供了必需的基础数学工具。今天，阿拉伯数字已经成为全世界公共文化的一部分，只有在钟表盘或纪念碑上，人们才能偶尔见到罗马数字的踪影。
古希腊哲学、艺术和科学进入欧洲后，促使教育产生了微妙变化。面对潮水般涌来的新知识和日渐活跃的商贸交流，昔日附属在修道院的那些规模极小的学校已经不能满足社会需求。公元１１世纪，欧洲出现了世界上最早的大学，这些大学并非由教育主管部门批准建立，而是自发形成的。
１０８８年，在意大利工商业发达的城市博洛尼亚出现了第一所世俗的大学——博洛尼亚大学，它是在法律、文学、医学３个专科学校合并的基础上形成的综合性大学，由学生组成委员会管理学校，他们聘用教师、支付薪水，而且可以解雇教学效果不好的教师。１１６０年，法国在巴黎圣母院教会学校的基础上创办了巴黎大学，教师取得了录用教学人员的权利，它在教会的管理下进行教学，主要研究、讲授神学和文学。１１６７年，一些在巴黎大学学习的教师回到英国牛津，创建了牛津大学。
４２年之后，一批与学校当局意见不合的师生离开牛津大学，在１２０９年创建了剑 桥大学。与博洛尼亚大学不同，牛津大学和剑桥大学的管理权掌握在教师手中。到中世纪末期，欧洲已经建立了２０多所大学，其中２／３分布在法国和意大利。
当时欧洲大学的主要专业有文艺、法律、医学和神学４种科目，学生用３～４年时间学习，通过考试获得学士学位；再用几年时间读完算术、几何、天文和音乐课程者，可以获得硕士学位。欧洲大学的科目逐渐超越神学范围，成为多种学科的高等学术中心。
然而，当时欧洲大学的学术活动水平还不高，尤其是关于自然的知识常常和迷信混在一起。公元１３４８年，欧洲流行鼠疫，巴黎大学关于鼠疫的论文认为“土星、木星和火星在１３３５年３月２０日会合，是发生鼠疫的主要原因”，论文建议用吃酸菜、使用香料和佩戴宝石护身符等办法预防鼠疫。
中世纪大学的出现，是欧洲走出黑暗愚昧的重要一步。大学为学者们提供了研究与思索的场所，成为汇聚人才智慧的中心，后来许多重要的新思想和新技术都从这里诞生。
与此同时，欧洲热衷技术创新的人越来越多，为了促使有用的新技术不至于封闭在狭小的作坊里，能够产生更大的效益，公元１４２１年意大利创立了专利制度。这种制度使发明者愿意在获得报偿的前提下公开自己的技术秘密，促进发明的推广应用。专利制度保护发明人的知识产权，激励更多的人从事发明创造活动，今天它已经成为世界上大多数国家和地区共同遵守的规则。
来自外部世界的知识，使基督教内部发生了微妙变化。神职人员打算借用古希腊哲学家亚里士多德的说理方式，让人们笃信基督教义，他们利用亚里士多德关于宇宙的理论，与公元２世纪希腊化时期著名天文学家托勒密阐述的宇宙模型，诠释《圣经》。许多修道院出于这样的动机，开始研读古希腊学者的著作典籍。
亚里士多德是古希腊哲学集大成者，不同于先辈苏格拉底和柏拉图，他对自然现象有浓厚的兴趣，主张依据感觉经验，通过严密的逻辑推理探寻自然现象之间的联系，对各种各样的自然事物做出解释。他曾根据月全蚀出现与消失阶段月球上呈现的弧形阴影，推断地球并非他人所说“像一个盘子浮在水中”，而是三维空间的一个球体。但是他认为这个球体是宇宙的中心，它本身绝不运动。一切物体，包括太阳、月亮、星星都周而复始地绕它旋转。他不但讲学，还非常喜欢写书，其中一部传世的论著长达２０００多页。他的书涉及大自然和人类活动的许多方面。
亚里士多德的这种理论与人们的感觉经验十分相符，后来天文学家托勒密用当时的天文观测结果进一步补充了这种解释，给这种臆想的宇宙模型穿上了厚实的天文学外衣。
当这两位学者的观点进入基督教会视野后，便迅速被接纳为神学的重要组成部分。在人类历史上，科学问题第一次变成了宗教问题。早在古希腊时代，人们可以自由地对宇宙做出多种解释，可以不同意甚至批评亚里士多德和托勒密的观点，而当教会开始垄断宇宙解释权的时候，任何异议都有可能获罪。
然而，浩瀚的古希腊典籍进入欧洲，亦使得教会内部萌生了一种新的思想动机，一些神职人员不再满足于背诵枯燥神秘的教条，开始寻求神学与世俗知识的融合，希望教会能够更有效地控制世俗事务。这种探索在公元１３世纪达到高潮，这一时期出现了许多杰出的学者，其中包括经院哲学代表人物托马斯·阿奎那（公元１２２５～１２７４年）和实验科学最早倡导者罗吉尔·培根（公元１２１０～１２９４年）。
托马斯·阿奎那是一位修士，出生在意大利，在巴黎和罗马教过书。他认为知识的重要来源之一，是人类理性推导出来的真理。他按照亚里士多德的逻辑学建立了自己的理论体系，这种哲学在欧洲根深蒂固，他的学说亦构建了欧洲产生近代科学必需的学术氛围。
罗吉尔·培根出生在英国，也是一位修士，在牛津接受过良好教育。作为哲学家，他高于同时代学者之处在于，笃信只有实验方法才能给科学奠定坚实的基础。这是人类探索自然理念的一次革命性转变，亦是人类在思想史上第一次走出令人目眩的亚里士多德光环。罗吉尔·培根说，有一种科学比其他科学都完善，要证明其他科学就需要它，那便是实验科学，实验科学胜过各种依靠论证的科学，因为无论推理如何有力，都不可能提供确定性，除非有实验证明它们的结论。罗吉尔·培根还对人性有过深刻分析，他说，人犯错误的原因有四，即对权威的过度崇拜、习惯、偏见和对知识的自负。
无论是托马斯·阿奎那，还是罗吉尔·培根，他们在自然科学探索方面很少从事具体工作，然而却把束缚人类思想的牢笼撕开一道大大的裂口，从这里人们已经可以望见若隐若现的真理之光。
中世纪后期，欧洲本土的技术发明取得了重大进展，这些进展对后来的人类活动产生了深远影响。
１２００年，英国人发明了玻璃磨制的放大镜，通过它看物体，会获得比实际尺寸更大的视觉效果，这是人类第一次借助外部器具提高视觉能力。这项发明使欧洲许多以生产玻璃器皿著称的城市，迅速建立起生产老花镜的作坊，老人们不再受老花眼困扰，能够用凸透镜校正视力，继续看书写字做学问。
１５２０年，欧洲的工匠发明了凹透镜并做成校正近视的眼镜，从此，近视不再成为制约人类活动的痼疾。
透镜的发明，使学者能够超越视觉生理局限窥测大自然的奥秘，获取目力所不能及的信息，亦使科学探索之路变得平坦。
１３００年，欧洲人发明了具有擒纵机构的机械钟，使不均匀的自然驱动力（重锤或弹簧），不再影响时钟的走时精度，机械钟向实用化迈出重要一步。１３５０年，德国钟表匠发明了可以报时的闹钟，当时修道院用它按时叫醒僧侣起床做祷告，这是人类第一次用自己的发明代替公鸡打鸣报时。后来大型座钟出现在欧洲的许多教堂钟楼上，使人们能按照统一的时间行事，钟表开始影响人们的社会行为。
欧洲钟表制造技术的进步，为人们提供了可以精确量度时间的标尺。后来，科学家基于时间的精确测量，在物理学和天文学领域，发现了许多重要的自然规律。借助钟表提供的时间尺度，人们能够协调有序地工作，能够顺利进行许多复杂困难的工程技术活动。
与此同时，艺术在欧洲出现了前所未有的繁荣，新气象首先突出地表现在绘画上。绘画的主题逐渐超越单调的宗教题材，开始关注并表现普通人的真实情感和世俗的生活。艺术家先后创造了透视画法和油画，并且开始观察研究真实的人体结构。
作为比文字更为古老的表达信息方式，用绘画描绘世界、记录人类活动，已有数万年历史。直到公元１３世纪以前，画面不分远景和近景，因而不能在平面上产生立体的空间效果，缺乏真实的艺术感染力。公元１２９０年，意大利画家乔托借鉴古希腊和阿拉伯人关于几何学和光学的研究成果，创造了透视画法，把视觉产生的空间印象真实地移植到画面上，这就是近大远小的画法。画面上，近处一条宽阔的河流波涛翻滚，在远处则可能表现为消失在天际的细线；远处的山，亦可能画得比近处的人更小。这种画法找到了在二维平面表达三维空间信息的诀窍。从乔托开始到摄影技术产生之前的５００年间，这是在平面上表现空间立体影像最合理的方法。
大约在公元１４００年时，一批欧洲画家创造了油画。他们用亚麻子油调制颜料，而后在画布上作画，而不再把水作为调色溶剂。不同的颜料在油中调合，可以在画布上产生更加丰富的色彩效果，使光线和色彩逐渐取代线条成为绘画要素，从而使画面蕴含的信息总量迅速增加。
为使画面人物更加传神，一些画家不顾宗教禁忌，开始偷偷解剖并研究尸体，以弄清楚皮肤下面的肌肉和骨骼怎样使人保持平衡，怎样使人产生无比丰富的体态和表情，以便绘出的人物形象更加准确，更加富于生命感。
构图空间关系的变化，颜料的更新，以及画家对人体解剖的深入研究，一扫中世纪呆板僵化的绘画风格，极大地增强了绘画的艺术感染力，丰富了绘画的艺术语言，更加人性化、更加贴近自然的佳作数不胜数。直到今天，人们在凝视它们的时候，还会浮想联翩。
在这里，要提及一位杰出的人物，列奥纳多·达·芬奇（公元１４５２～１５１９年），他是作为一名艺术家被世人所知的。巴黎卢浮宫艺术博物馆有一间观众最多也最安静的展厅，里面悬挂着达·芬奇的名画《蒙娜丽莎》，《蒙娜丽莎》是达·芬奇当年移居法国时，随身从意大利带来的。世界各地来卢浮宫的人差不多都要在这里驻足，欣赏“神秘的微笑”，而跨过历史长河与这位绘画大师作心灵交流，任何语言都是多余的。
其实，达·芬奇还应该被称作科学家、哲学家和发明家，他对科学、哲学和发明的贡献远远多于艺术。
早年，达·芬奇是为“实用”而接近和开始研究科学的。他曾解剖过３０多具尸体，透彻地了解了人体各种器官的位置结构，并分析研究它们的生理功能；他曾形象地用地球上水的循环比喻血液在人体中的运动，这比英国医生哈维发现人体血液循环早１００多年；为设计工程机械和武器，他重新研究杠杆原理，发现了传动系统的机械能守恒定律；他对流体的运动过程进行深入研究，发现了不同比重流体平衡的规律，还发现了射流效应；他认为声音是在空气中传播的波，关于波的理论也可以应用于光，光的反射和声音的反射相似；他还对化石作出了最早的科学解释，认为它们是远古生物的遗骸；由于在高山上发现海洋生物的化石，他推断地球的表面一直在运动变化。
达·芬奇因其在科学方面的发现而兴奋不已，他满怀深情地为同时代人和未来的人们发明了不可胜数的新机器。
１４９０年，他设计了利用人体动能的扑翼飞机，成为欧洲第一个应用机械学原理设计出飞行器的人。同年，他设计了人类历史上最大的弩炮，弩炮长２３米，弩弓宽２４米。通过巧妙复杂的工程设计计算，这架弩炮可以把一个普通人的力量放大数千倍，产生巨大的爆发力，抛出沉重的炮弹。达·芬奇认为，使用火药的大炮，其射击时发出的震响会暴露目标，而他的弩炮则不会。１４９９年，当意大利和西班牙发生战争时，他为意大利设计了最早的坦克。这种坦克有封闭的坚实外壳，有两对可以自由驱动并灵活转向的车轮，可通过鼓形齿轮和曲轴操纵。１５００年，达·芬奇发明了手动起重机，相向而立的两个人各自扳动齿条上的连杆，可以缓缓提起重达数千千克的物体。１５０３年，为挖掘意大利阿尔诺运河，达·芬奇设计了可以在宽１８米、深６米的工作面同时进行上下双层推进的挖掘机。他还提出最早的自行车设计方案，由于欧洲当时还没有能够制做链条的金属材料，因此实用的自行车在４００年后才出现。
达·芬奇留下的各种发明构想和工程设计图有１０００多页，有趣的是，其所有的说明文字都是反写的，需将文稿面对镜子，从镜中阅读。人们猜想，达·芬奇或许是左撇子，或许不愿意像普通人那样从左到右写字；也有人猜测，他可能故意不让人们看懂，这些草稿只用作记录思想轨迹。
达·芬奇是一位超越时代的发明家，那些充满人文情怀的所有发明方案，其原理和传动系统设计都是正确的，然而，它们需要强大的动力和耐用的材料，当时欧洲蒸汽机尚未出现，冶金技术水平低下，无法为他提供足以推动巨型机器的力量和高强度的零件。数百年之后，这些伟大发明中的许多方案都变成了现实。
达·芬奇是许多领域的开路先锋，是一位既摆脱神学羁绊也不盲从古典学术的探索者。在他看来，对自然界的观察，是科学独一无二的方法。古代学者的知识，作为研究的起点是有益的，但不能作为最后的定论。他对事物比对书本的兴趣更大，对实验的研究比对亚里士多德的意见看得更重。无论对科学，对艺术，与同时代人相比，他总是与众不同。如果我们要选择一位人物来代表文艺复兴时代的精神，一定会选择他。
漫长的中世纪是欧洲现代社会的摇篮。中世纪后期，古希腊的探索精神已经在许多欧洲人心中安家，新的科学即将在欧洲产生，人类发明活动将随之出现深刻的变化。 |
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