笛卡爾與《氣象學(xué)》

楊萍（中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院，北京 100081）

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笛卡爾與《氣象學(xué)》

楊萍
（中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院，北京 100081）

摘要：笛卡爾的著作《氣象學(xué)》一書(shū)第一次打破了亞里士多德維持了近兩千年的氣象學(xué)體系，具有開(kāi)創(chuàng)性的意義。本文系統(tǒng)梳理了《氣象學(xué)》的主要內(nèi)容和重要觀點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了笛卡爾在物質(zhì)假說(shuō)、降水、云、風(fēng)、虹等方面的認(rèn)識(shí)，并圍繞笛卡爾的科學(xué)研究思想談了幾點(diǎn)思考，希望能給從事科學(xué)研究及氣象科技史研究的學(xué)者提供一些參考。

關(guān)鍵詞：笛卡爾，氣象學(xué)，方法論，天氣現(xiàn)象

0　引言

勒內(nèi)?笛卡爾（Rene Descartes，1596—1650年），法國(guó)著名的哲學(xué)家和科學(xué)家。他最為人知的論斷“我思故我在”開(kāi)創(chuàng)了嶄新的哲學(xué)時(shí)代，其形而上學(xué)的思想至今仍舊在哲學(xué)史上存在著范圍甚廣和持久的影響。但是，笛卡爾的個(gè)人成就遠(yuǎn)非如此。除了哲學(xué)上的貢獻(xiàn)外，笛卡爾在自然科學(xué)方面的成就令后人景仰：他改變了人們關(guān)于世界的概念，第一個(gè)提出了運(yùn)用少數(shù)幾條基本法則來(lái)理解所有物理變化的觀念，并將其運(yùn)用到多個(gè)領(lǐng)域的研究中；他建立了高等數(shù)學(xué)的重要基礎(chǔ)，是解析幾何的發(fā)明者；他發(fā)明了現(xiàn)代數(shù)學(xué)求解方程中常用未知量的表示，創(chuàng)立了表示數(shù)字的立方和高次冪的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)；他的機(jī)械唯物論把物理學(xué)與形而上學(xué)完全分開(kāi)，創(chuàng)立了著名的“動(dòng)量守恒定律”；他在34歲時(shí)完成《世界》一書(shū)的手稿，他的《屈光學(xué)》確立了光的折射與光所穿越的介質(zhì)密度的關(guān)系。笛卡爾具有令人吃驚的創(chuàng)造性思維，敢于向他所處的時(shí)代占統(tǒng)治地位的成見(jiàn)和權(quán)威發(fā)起挑戰(zhàn)，并與弗蘭西斯?培根（Francis Bacon）齊名被稱為近代科學(xué)史上兩位“偉大的旗手”[1-3]。

氣象學(xué)作為一門年輕的科學(xué)，其發(fā)展歷史尚未得到足夠的重視。關(guān)于笛卡爾在氣象科學(xué)發(fā)展歷程中的突出貢獻(xiàn)關(guān)注甚少。笛卡爾在1937年第一部公開(kāi)出版的著作為《談?wù)劮椒ā?、《氣象學(xué)》和《屈光學(xué)》、《幾何學(xué)》三篇論文作為《談?wù)劮椒ā返母戒浺煌霭?。盡管《談?wù)劮椒ā氛囊延卸辔粚W(xué)者將其譯為中文[3]，但附錄《氣象學(xué)》一直尚未見(jiàn)其中文版，僅僅在劉昭民所著的《西洋氣象史》中部分談及了笛卡爾的氣象學(xué)觀點(diǎn)[1]。有關(guān)笛卡爾的其他參考資料中，對(duì)其氣象學(xué)觀點(diǎn)的介紹通常是淺嘗輒止。事實(shí)上，笛卡爾打破了亞里士多德維持了近兩千年的氣象學(xué)體系，建立了一種簡(jiǎn)潔一致的解釋方法來(lái)研究大氣中各種自然現(xiàn)象，讓氣象學(xué)開(kāi)始成為一門真正意義上的科學(xué)?？梢?jiàn)，笛卡爾的《氣象學(xué)》這本著作值得氣象科技史的學(xué)者們進(jìn)行深入研究。

本文在概述笛卡爾的生平和其對(duì)氣象領(lǐng)域貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要介紹《氣象學(xué)》這本著作的完成背景和章節(jié)，重點(diǎn)圍繞物質(zhì)假說(shuō)、降水、云、風(fēng)、虹等方面介紹了笛卡爾在這些領(lǐng)域方面的認(rèn)識(shí)和觀點(diǎn)，力圖歸納和總結(jié)出笛卡爾在氣象學(xué)方面的成就和貢獻(xiàn)，為后人提供借鑒和參考。

1　笛卡爾及對(duì)氣象學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)

1.1笛卡爾的生平簡(jiǎn)介

笛卡爾是17世紀(jì)法國(guó)著名的哲學(xué)家和科學(xué)家。他出身貴族，卻對(duì)政治沒(méi)有興趣，致力于對(duì)新科學(xué)的研究和探索。笛卡爾少年時(shí)代非常好學(xué)，就讀于歐洲最著名的學(xué)校拉?弗來(lái)施（La Fleche）公學(xué)，攻讀語(yǔ)文、歷史、文學(xué)、神學(xué)、哲學(xué)、法學(xué)、醫(yī)學(xué)等眾多古典學(xué)科，并大量閱讀多個(gè)領(lǐng)域的書(shū)籍，博覽眾書(shū)的學(xué)習(xí)積累是笛卡爾批判思考世界的原動(dòng)力。成年后，笛卡爾放棄書(shū)本教條，收集各種經(jīng)驗(yàn)，并輔以理性思考去認(rèn)知世界。他在1618年以紳士志愿兵的身份加入了荷蘭莫里斯親王的軍隊(duì)，并投入大量時(shí)間從事科學(xué)研究。1649年，他到瑞典為女王授晨課，由于無(wú)法適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳?，因肺炎?650年離世。笛卡爾偏愛(ài)新科學(xué)，認(rèn)為只有科學(xué)才能給人類帶來(lái)幸福。作為近代史上眾多的科學(xué)家之一，笛卡爾不是多產(chǎn)的學(xué)者，從他第一部作品問(wèn)世（1637年）到最后一部著作出版（1649年）一共只經(jīng)歷了十二年的時(shí)間，然而，他為物理學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、氣象學(xué)等多個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域做出了許多惠及后人的貢獻(xiàn)[5-8]。

1.2笛卡爾對(duì)氣象學(xué)的貢獻(xiàn)

從古希臘亞里士多德時(shí)代到17世紀(jì)的兩千年之間，氣象學(xué)的發(fā)展極為緩慢，亞里士多德的《天象論》在中世紀(jì)被視為神明經(jīng)典，極大束縛了中世紀(jì)學(xué)者以觀察和實(shí)驗(yàn)探究氣象科學(xué)的嘗試。中世紀(jì)后期，哥白尼提出了“日心說(shuō)”，伽利略借助于自制的觀測(cè)儀器為哥白尼的天文學(xué)觀點(diǎn)做辯護(hù)，開(kāi)普勒繼承和發(fā)展了哥白尼的行星天文學(xué)，這些成就盡管還不能和17世紀(jì)的科學(xué)革命相提并論，但對(duì)于推動(dòng)科學(xué)革命的到來(lái)功不可沒(méi)。在這一時(shí)代背景下，對(duì)新科學(xué)進(jìn)行研究的要求越來(lái)越迫切，于是在大氣科學(xué)領(lǐng)域，出現(xiàn)了笛卡爾這樣一位具有劃時(shí)代意義的科學(xué)家。

笛卡爾對(duì)于氣象學(xué)的貢獻(xiàn)突出：首先，他近乎完全擺脫了亞里士多德《天象論》的束縛，使氣象學(xué)成為了具有科學(xué)性質(zhì)的一門學(xué)科；其次，笛卡爾創(chuàng)立了一個(gè)全面的新理論——機(jī)械唯物論，其核心思想“通過(guò)觀察收集材料，再總結(jié)成能夠理解的理論體系”在氣象學(xué)的分析中得到了充分的體現(xiàn)，為氣象學(xué)的研究打開(kāi)思路；再次，笛卡爾追求化復(fù)雜為簡(jiǎn)單的研究思路，他所撰寫(xiě)的《談?wù)劮椒ā烦蔀槠溥M(jìn)行氣象學(xué)研究的原則與規(guī)范，至今仍有很多值得后人學(xué)習(xí)和借鑒之處。

2　《氣象學(xué)》簡(jiǎn)介

2.1《氣象學(xué)》的撰寫(xiě)背景

在撰寫(xiě)《氣象學(xué)》之前，笛卡爾曾經(jīng)著手撰寫(xiě)著作《世界》，并于1633年前后完成定稿，希望勾勒出一種能解釋所有自然現(xiàn)象的統(tǒng)一學(xué)說(shuō)。但是，由于該書(shū)闡述的日心說(shuō)等理論超越了他所處的時(shí)代，并被教會(huì)壓制，因此，《世界》這部作品直至笛卡爾死后才得以出版。慶幸的是，該書(shū)的諸多觀點(diǎn)在《談?wù)劮椒ā罚?637年）中得以體現(xiàn)。

1637年以前，笛卡爾先后完成了《屈光學(xué)》、《幾何學(xué)》和《氣象學(xué)》這三部作品，在此基礎(chǔ)上，笛卡爾撰寫(xiě)了一本關(guān)于方法論的著作《談?wù)務(wù)_運(yùn)用自己的理性在各門學(xué)問(wèn)里尋求真理的方法》（簡(jiǎn)稱《談?wù)劮椒ā罚?，這四部作品在1637年合并為一本書(shū)出版，《談?wù)劮椒ā纷鳛檎?，《氣象學(xué)》等其他三部作品以附錄的形式呈現(xiàn)[3]。從《氣象學(xué)》的內(nèi)容來(lái)看，《世界》一書(shū)中的一些假說(shuō)在這本書(shū)中得以體現(xiàn)。值得一提的是，《談?wù)劮椒ā氛闹刑岬搅苏J(rèn)識(shí)客觀世界的四條基本原則，在《氣象學(xué)》一書(shū)中有不少體現(xiàn)。這四條原則為：第一，要盡量避免輕率判斷，即使對(duì)待權(quán)威說(shuō)法也要保持懷疑的態(tài)度；第二，遇到復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，可以把它分解為一系列簡(jiǎn)單的問(wèn)題；第三，要按照次序認(rèn)識(shí)并解決系列問(wèn)題，逐步回溯到原始的復(fù)雜問(wèn)題；第四，要盡量全面細(xì)致地考慮問(wèn)題，確信準(zhǔn)確無(wú)誤[2]。

2.2《氣象學(xué)》的章節(jié)簡(jiǎn)介

《氣象學(xué)》一書(shū)分為十講，第一講討論了陸地上關(guān)于物質(zhì)的本質(zhì)，提出了物質(zhì)假說(shuō)理論，第二講討論了蒸汽和其他蒸散物（exhalations），第三講論鹽的特性及形成原因，第四講討論風(fēng)的屬性，第五講討論云的形成，第六講討論與降水相關(guān)的雪、雨、雹等自然現(xiàn)象，第七講圍繞風(fēng)暴、閃電以及其他空中燃燒的火焰展開(kāi)論述，第八講利用光學(xué)原理討論彩虹的特性和形成機(jī)理，第九講圍繞著云的顏色、暈等自然景觀展開(kāi)論述，第十講談了假日現(xiàn)象及形成原因。通觀全書(shū)，笛卡爾將物質(zhì)假說(shuō)理論運(yùn)用到對(duì)各種自然現(xiàn)象的解釋中去，本文將重點(diǎn)介紹該理論對(duì)于風(fēng)、云、降水等常見(jiàn)自然現(xiàn)象的解釋，笛卡爾還提出了光學(xué)原理，并將其運(yùn)用到虹、暈、假日等現(xiàn)象的解釋中去，本文將以彩虹現(xiàn)象的研究為代表介紹其光學(xué)原理的主要觀點(diǎn)[4]。

3　《氣象學(xué)》的重要觀點(diǎn)[4]

3.1物質(zhì)假說(shuō)理論

在《氣象學(xué)》開(kāi)篇，笛卡爾便提出了物質(zhì)假說(shuō)理論。他認(rèn)為，僅考慮物質(zhì)構(gòu)成的形狀和組成，水、空氣、土等物體都可以看作由不同形狀、大小、排列不規(guī)整的物質(zhì)構(gòu)成，并推導(dǎo)了固體和液體的形成過(guò)程。他認(rèn)為，當(dāng)這些物質(zhì)相互纏繞和交叉成籬笆狀時(shí)，便形成諸如土、木頭等固體，當(dāng)這些物質(zhì)并未交錯(cuò)而只是簡(jiǎn)單組合，以致于稍一運(yùn)動(dòng)就會(huì)分開(kāi)，便形成了比較稀薄的液體，比如水或油。在解釋光的傳播時(shí)，笛卡爾設(shè)想出一種感官無(wú)法感知的精微物質(zhì)（fine material），這些精微物質(zhì)可以沿任何方向做直線運(yùn)動(dòng)，能夠散布于液體和固體極其細(xì)小的氣孔（pore）中，這種物質(zhì)產(chǎn)生的熱量與受太陽(yáng)激發(fā)的程度成正比。在這樣一個(gè)假設(shè)下，他解釋了為何人覺(jué)得夏季比較熱、為什么白天比夜晚暖和、為什么離赤道越近就越熱等問(wèn)題。

在提出物質(zhì)假說(shuō)的基礎(chǔ)上，笛卡爾解釋了蒸汽的產(chǎn)生原理。他認(rèn)為，物質(zhì)在物體的氣孔中運(yùn)動(dòng)，促使物體的一部分與整體相脫離，并上升到空氣中形成蒸汽?；谡羝慕忉尷碚?，他還進(jìn)一步解釋了為什么在暖季或中午的湖水比多云或冷季時(shí)干涸得更快；還解釋了為什么冬季人們能夠看到哈氣而夏季卻不能看到。此外，笛卡爾提出了蒸散物（exhalations）的概念，他認(rèn)為蒸散物比蒸汽呈現(xiàn)出更多的形態(tài)，因?yàn)檎羯⑽锏慕M成物質(zhì)更加多樣和變化。

除了利用物質(zhì)假說(shuō)理論解釋蒸汽和蒸散物的形成外，笛卡爾對(duì)海洋中的鹽分也進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和研究。他認(rèn)為，鹽是由長(zhǎng)而硬的物質(zhì)組成的，在水中不會(huì)蒸發(fā)，因?yàn)辂}太重，所以不能輕便地懸浮在空中；用沙子過(guò)濾能夠提取海水中的鹽，因?yàn)樯匙拥奈镔|(zhì)只能讓水物質(zhì)通過(guò)，而攔截了長(zhǎng)而硬的鹽物質(zhì)；鹽水要明顯重于清水，因?yàn)榻M成鹽水的物質(zhì)更厚更重，能夠在更小的空間中進(jìn)行組合。此外，他還利用物質(zhì)假說(shuō)理論討論了為什么鹽和雪在一起會(huì)容易融化，而水和碎冰在一起卻會(huì)成為冰，以及為什么赤道地區(qū)海水的含鹽量要大于極地等問(wèn)題。

3.2對(duì)風(fēng)的認(rèn)識(shí)

笛卡爾對(duì)于所有自然現(xiàn)象的解釋幾乎都是在物質(zhì)假說(shuō)理論的前提下展開(kāi)的。他認(rèn)為風(fēng)是因?yàn)槭鞘艿蕉喾N物質(zhì)的影響所產(chǎn)生的現(xiàn)象。例如，大吼大喊或者輕微扇動(dòng)就能強(qiáng)迫空氣的流動(dòng)，從而產(chǎn)生風(fēng)。他認(rèn)為更加強(qiáng)烈的風(fēng)一般是來(lái)自于海面或地表上升的蒸汽運(yùn)動(dòng)，甚至還設(shè)計(jì)了一個(gè)裝入少量水的空心球（被稱為汽轉(zhuǎn)球），用此模型來(lái)理解和解釋自然界存在的風(fēng)。

對(duì)于風(fēng)的性質(zhì)，笛卡爾做了大量和仔細(xì)的觀察，并對(duì)自己所觀察到的現(xiàn)象逐一加以解釋。

他提出東風(fēng)比西風(fēng)更干更潔凈，是與西風(fēng)逆行于蒸汽自東向西運(yùn)動(dòng)的慣性相關(guān)；白天盛行猛烈干冷的北風(fēng)，是因?yàn)樵诔嗟赖貐^(qū)有更多的蒸汽升至空中，北方相反，并受到更多外力，迫使物質(zhì)更容易向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；他還解釋了為什么白天盛行吹海風(fēng)，那是因?yàn)槭芴?yáng)照射后，海洋蒸發(fā)的水汽比在陸地多，而陸地在很多地方干旱而不能提供如此多的水汽。類似地，他解釋了為什么春季尤其是三月份的風(fēng)是所有季節(jié)中最干的，還解釋了南風(fēng)一般盛行于夜間且輕緩、潮濕的原因。

3.3對(duì)云的認(rèn)識(shí)

笛卡爾認(rèn)為蒸汽不僅產(chǎn)生了風(fēng)，也是產(chǎn)生云的根本原因。當(dāng)蒸汽在擴(kuò)散過(guò)程中越來(lái)越不透明時(shí)，如果向地表擴(kuò)散就形成霧，如果蒸汽繼續(xù)抬升，就會(huì)形成云。促使蒸汽越來(lái)越不透明的主要原因是構(gòu)成蒸汽的細(xì)小微粒受外力作用后，與其他微粒足夠近直至碰撞后，會(huì)聚集成小水滴或小冰片，因此云層是由這些聚集成的小水滴或小冰片組成的。除非受到風(fēng)的影響，那些小水滴的形狀一般呈現(xiàn)圓形，如果他們的體積增大到空氣無(wú)法支撐時(shí)，就會(huì)快速地降落到地面形成雨，如果周圍的空氣不夠暖和，無(wú)法溶解水滴的凍結(jié)，就形成了雪。

笛卡爾解釋了為什么云所處的高度存在不同。他認(rèn)為，云一般是在有風(fēng)的過(guò)程結(jié)束之后形成。云能夠在距離地面不同高度形成，出現(xiàn)錯(cuò)落有致的堆疊，這主要取決于蒸汽在上升過(guò)程中發(fā)生聚合所用的時(shí)間。這種情形在山區(qū)更容易出現(xiàn)，因?yàn)樯絽^(qū)對(duì)蒸汽的熱力抬升作用更為復(fù)雜。對(duì)于相對(duì)更高的云，那里的空氣更加寒冷，遇冷結(jié)冰的可能性更大，因此，高處的云往往由細(xì)長(zhǎng)的小冰片組成。

此外，笛卡爾還研究了云的形狀。他認(rèn)為，天氣平靜且少風(fēng)的情況下，云的形狀一般會(huì)不規(guī)則、不均勻。如果蒸汽在上升中遇到了幾股強(qiáng)烈的陣風(fēng)，風(fēng)受阻被迫形成漩渦，從而蒸汽受到了來(lái)自不同方向的均衡外力，此時(shí)云的形狀就較為統(tǒng)一。如果風(fēng)因受到太陽(yáng)熱或其他原因比較溫暖，那么云在形成中需要一個(gè)將小冰粒包裹起來(lái)的外殼，此時(shí)形成的云往往會(huì)更加厚重和巨大。

3.4對(duì)降水的認(rèn)識(shí)

笛卡爾認(rèn)為，降水非常復(fù)雜多變，其不確定因素很大，因此人類很難準(zhǔn)確地進(jìn)行降水的預(yù)測(cè)，這個(gè)觀點(diǎn)即便今天來(lái)看，仍舊是了不起的結(jié)論。

笛卡爾利用物質(zhì)假說(shuō)理論，解釋了雨、雪、雹的形成。他認(rèn)為，在風(fēng)、流動(dòng)的空氣等外界因素的作用下，云層里最高層的小冰片會(huì)首先下降，在降落途中顆粒間的相互吸引使其變大變重，當(dāng)他們降落到地面尚未來(lái)得及溶解，便形成雪，如果冰片在溶解過(guò)后，遇到了冷風(fēng)使其再次凝凍，便形成了雹。如果周圍空氣比較溫暖，冰片被溶解成小水滴，當(dāng)水滴的體積增大的空氣不能夠支持時(shí)，抑或水滴下方的空氣發(fā)生收縮，再或水滴上方的空氣壓迫，就會(huì)形成雨降落在地面。關(guān)于降水強(qiáng)度，笛卡爾做了進(jìn)一步分析，他認(rèn)為水滴下方空氣收縮所造成的降水一般非常弱，有時(shí)甚至形成不了降水而只是下了一場(chǎng)霧；但是，如果是上方空氣壓迫云發(fā)生下沉，那么往往會(huì)形成大雨。此外，在悶熱的夏季，有時(shí)候還未看到云過(guò)來(lái)就有降水落下，這主要是由于別處的風(fēng)與空氣中大量水汽作用的結(jié)果。

在雹的研究中笛卡爾非常重視觀察。他在《氣象學(xué)》一書(shū)中詳細(xì)介紹了在1635年2月4日發(fā)生的一次雹事件，他觀察到最初的雹顆粒非常微小，而后在冷風(fēng)的作用下變大，并產(chǎn)生了類似齒輪一樣的六角冰雹。他認(rèn)為，六角形冰雹是空氣中的熱量、蒸汽、強(qiáng)風(fēng)相互作用后形成的一個(gè)產(chǎn)物。關(guān)于雹為何會(huì)有不同的形狀，笛卡爾這樣解釋，雹形狀的不同和形成過(guò)程相關(guān)：當(dāng)遭遇冷風(fēng)，使得下降的水滴迅速凝結(jié)，這時(shí)容易形成透明的圓形冰雹；當(dāng)正在融化的雪片遭遇冷風(fēng)，還沒(méi)有形成圓形的水滴便被冰凍，便形成了形狀不規(guī)則的雹。

3.5利用光學(xué)原理認(rèn)識(shí)虹等自然現(xiàn)象

笛卡爾對(duì)于光學(xué)現(xiàn)象的研究起源于沙因奈爾（Christopher Scheiner）1629年夏天在羅馬附近觀察到了一種幻日現(xiàn)象。笛卡爾對(duì)此抱有了極大的興趣，并著手研究光學(xué)的原理。他提出了一種理論：最高云層由冰片和雪組成，風(fēng)融化并凍結(jié)了它們，形成了堅(jiān)硬的、透明的冰環(huán)，其功效如透鏡，產(chǎn)生了假日現(xiàn)象。這種解釋聽(tīng)起來(lái)非?；闹?，但是，正是通過(guò)對(duì)幻日現(xiàn)象的深入追尋，笛卡爾才開(kāi)始了對(duì)光的研究。他吸收了阿爾海森（Alhazen）和開(kāi)普勒（Johanns Kepler）光學(xué)著作的精華，利用物質(zhì)假說(shuō)理論解釋光的現(xiàn)象，勾勒了光的形成原理，并闡釋了反射和折射定律。

利用光學(xué)原理解釋各種自然現(xiàn)象的論述中，笛卡爾關(guān)于虹的解釋是最為全面和詳盡的。他認(rèn)為，當(dāng)空氣中大量的水汽被陽(yáng)光照射后，進(jìn)入人們的眼睛，便形成了虹。這種自然現(xiàn)象不一定在遙遠(yuǎn)的天空中發(fā)生，也可能是在很靠近人們的地方形成。他還指出，虹是一種弧形，圓形水滴的尺寸并不能改變虹的弧度，并用圖形解釋了虹形成的光學(xué)原理（圖1）。對(duì)于虹的形成原因，笛卡爾通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算和對(duì)幾何圖形的分析得到，虹主要是通過(guò)光線的兩次折射和一次反射進(jìn)入眼中，還有部分是通過(guò)光線的兩次折射和兩次反射進(jìn)入眼中。此外，笛卡爾還指出，雖然彩虹呈現(xiàn)出紅、黃、藍(lán)等不同的顏色，但這些顏色形成的機(jī)理是相同的。由于笛卡爾掌握了反射、折射等光學(xué)原理，盡管他還不能說(shuō)明彩虹的顏色為什么如此排列，但他對(duì)虹的成因分析與起亞里士多德時(shí)代相比，已經(jīng)稱得上是科學(xué)。

4　總結(jié)

從笛卡爾《氣象學(xué)》這本專著中，我們能夠看到，笛卡爾對(duì)氣象學(xué)及自然科學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)巨大。首先，笛卡爾非常重視觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)。17世紀(jì)開(kāi)始，自然科學(xué)的研究開(kāi)始全面注重觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)，笛卡爾便是最早從事氣象觀測(cè)的先鋒之一。笛卡爾在《氣象學(xué)》一書(shū)中對(duì)降水、云、風(fēng)、虹等多種天氣現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)的描述，這些觀測(cè)事實(shí)得益于他制造并使用了大量的觀測(cè)儀器。其次，笛卡爾建立了一套假說(shuō)（物質(zhì)假說(shuō)理論），用于解釋各種自然現(xiàn)象。能夠通過(guò)觀測(cè)從千變?nèi)f化、看似毫無(wú)關(guān)聯(lián)的自然現(xiàn)象中找出共性，化繁為簡(jiǎn)，盡管解釋結(jié)果存在偏差，但是，笛卡爾這種科學(xué)的研究方法已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)了他所處的時(shí)代，即便到今天仍舊值得后人借鑒。第三，笛卡爾嘗試多學(xué)科的相互融合。笛卡爾在氣象學(xué)中值得后人稱道的工作之一是對(duì)于彩虹的成因分析，與亞里士多德時(shí)代關(guān)于虹分析的最大不同是笛卡爾引入了光學(xué)的原理、運(yùn)用反射和折射定律來(lái)解釋虹，從而使其分析和研究結(jié)果具有了科學(xué)的意義。

圖1　彩虹形成的光學(xué)原理[4]Fig.1　Rainbow diagram

笛卡爾是世界科學(xué)史上的著名人物，是一位具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的思想家，盡管人們對(duì)其貢獻(xiàn)的評(píng)價(jià)多種多樣，但是，值得肯定的是，笛卡爾在氣象學(xué)中的諸多觀點(diǎn)給后人的研究提供有價(jià)值的參考，同時(shí)，其創(chuàng)造性思維、挑戰(zhàn)權(quán)威、否定和懷疑真理的科學(xué)精神也值得繼承和發(fā)揚(yáng)。

致謝:衷心感謝中國(guó)氣象局許小峰研究員及兩位評(píng)審專家對(duì)本文撰寫(xiě)過(guò)程中給予的指導(dǎo)和幫助。

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Descartes and the Meteorology

Yang Ping
(China Meteorological Administration Training Centre,Beijing 100081)

Abstract:The Meteorology which Descartes wrote beat the meteorology system which had lasted for two thousand years by Aristotle in the first time,and has an initiating significance.This paper combed through the views of Meteorology,focusing on the areas of metaphysical theory,rain,cloud,wind,rainbow and so on,and makes reference of the ideas of Descartes,in order to offer some help for the study of meteorological history.

Keywords:Descartes,meteorology,methodology,weather phenomenon

收稿日期：2015年8月14日；修回日期：2016年1月4日

DOI：10.3969/j.issn.2095-1973.2016.01.008

第一作者：楊萍（1981—），Email:zz96998@163.com

資助信息： 中國(guó)氣象局“氣象科技史研究”項(xiàng)目；國(guó)家自然科學(xué)基金(41375069）