108 年 國立清華大學歷史學系碩士班乙組《西方科技史》

本題旨在考察考生對科學革命時期重要科學著作及其核心觀念的掌握程度。科學革命（約16至18世紀）是西方科學發展史上的一個關鍵時期，其特點是質疑傳統權威（如亞里斯多德和托勒密），並採用新的方法論（如觀察、實驗和數學）來理解自然世界。

解題思路：

1. 理解核心概念：科學革命的核心在於對傳統自然哲學的挑戰，以及新科學方法的興起。亞里斯多德的物理學和托勒密的宇宙觀是當時的主流，但被哥白尼、克卜勒、伽利略、牛頓等人所顛覆。
2. 識別科學革命時期的代表性著作：考生需要回憶或查找科學革命時期的重要著作。這些著作通常會提出新的理論、觀測結果或方法。
3. 選擇「新...」或具有開創性的著作：題目特別強調「新作品」或冠以「新...」之名的著作，這提示我們要關注那些標誌著與傳統決裂、提出全新視角的書籍。
4. 扼要介紹內容與新意：對於選出的三本著作，需要簡述其主要內容，並重點說明其「新意」所在，即它們如何挑戰了舊觀念，引入了什麼新思想或新方法。

建議考生可以從以下幾個方面思考：

• 天文學領域：哥白尼的《天體運行論》（De revolutionibus orbium coelestium）是開創性的，雖然書名不是「新...」，但它提出日心說，徹底改變了宇宙觀。
• 物理學與力學領域：伽利略的著作，例如《關於兩門新科學的對話》（Dialogues Concerning Two New Sciences），雖然書名沒有「新...」，但其內容涵蓋了運動學和材料力學的新知識。牛頓的《自然哲學的數學原理》（Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica）雖然書名是「原理」，但其內容是全新的物理學體系，以數學語言描述宇宙運行規律。
• 方法論領域：培根的《新工具》（Novum Organum）直接以「新工具」命名，強調歸納法和實驗方法，是對亞里斯多德傳統方法的挑戰。笛卡兒的《談談方法》（Discours de la méthode）也提出了新的認識論和方法論。

本題考查考生對蒸汽機發展史上關鍵人物——紐科門（Thomas Newcomen）和瓦特（James Watt）——所代表的蒸汽機技術的理解，以及分析技術變革對工業革命影響的能力。

解題思路：

1. 梳理紐科門蒸汽機的結構與原理：

   • 結構：主要由汽缸、活塞、連桿、蹺蹺板（beam）、冷凝器（condenser）等組成。
   • 原理：
     • 蒸汽充滿汽缸，加熱活塞。
     • 關閉蒸汽閥門，打開冷卻水閥門，向汽缸內注入冷水，冷卻汽缸，使蒸汽冷凝成水，產生真空。
     • 大氣壓力作用在活塞上方，推動活塞向下運動，從而帶動蹺蹺板的另一端向上，完成一次工作衝程。
   • 特點：採用大氣壓力作為主要動力，效率較低，工作時有嚴重的冷卻和加熱循環，且是往復運動。主要用於礦井抽水。

2. 梳理瓦特蒸汽機的結構與原理（相較於紐科門的改進）：

   • 核心改進：獨立冷凝器 (Separate Condenser)
     • 結構：將冷凝器獨立於汽缸之外，通過管道連接。
     • 原理：當蒸汽進入汽缸後，不再直接在汽缸內冷卻，而是被抽入獨立的冷凝器中冷卻。這樣，汽缸可以始終保持高溫，而冷凝器則保持低溫。
   • 其他重要改進：
     • 雙動式汽缸 (Double-acting cylinder)：蒸汽可以推動活塞向上和向下運動，而不是僅依賴大氣壓力。
     • 平行連桿機構 (Parallel motion linkage)：將往復運動轉化為更平穩的旋轉運動。
     • 調速器 (Governor)：用於自動調節蒸汽供應，保持機器轉速穩定。
   • 特點：效率大幅提高，燃料消耗顯著降低，能夠提供持續穩定的動力，並可轉化為旋轉運動，適用於各種機械設備。

本題旨在考察考生對科學與宗教關係、天主教會在科學發展中的角色，以及其在東西方知識傳播中的作用的理解。題目分為三個部分，分別探討伽利略與教會的衝突、天主教會對科學的正面貢獻，以及其在中西知識交流中的角色。

核心觀念：

• 科學與宗教的互動：科學革命時期，科學與宗教（尤其是天主教會）之間的關係複雜，既有衝突，也有合作。
• 權威的轉移：傳統上，宗教教義和權威在解釋世界方面佔據主導地位，但科學革命以來，基於觀察、實驗和數學的科學方法逐漸成為新的權威來源。
• 知識的傳播：教會和其成員（如傳教士）在歷史上扮演了知識保存、傳播和交流的重要角色。

解題思路：

(1) What exactly was the reason of conflict between Galileo and the Church?

此部分需要深入分析伽利略與羅馬天主教會之間衝突的根本原因。

• 核心爭議點：

  • 日心說的接受與推廣：伽利略基於其望遠鏡觀測（如金星的盈虧、木星的衛星、月球表面的坑窪）而堅定支持哥白尼的日心說。然而，日心說與當時天主教會所採用的、基於亞里斯多德-托勒密體系的宇宙觀相衝突，後者被認為與《聖經》的某些字句（如約書亞記中太陽停止轉動）以及教會的權威和神學體系相吻合。
  • 權威的挑戰：伽利略不僅在科學上質疑傳統宇宙觀，他還試圖將科學與宗教的解釋權分開，認為《聖經》在解釋天體運行方面並非絕對權威，其目的是教導人們如何升入天堂，而非如何運行天體。這種觀點直接挑戰了教會在解釋宇宙和真理方面的壟斷地位。
  • 教會的內部狀況與政治因素：當時的羅馬天主教會正處於反宗教改革時期，對異端思想（包括可能威脅教會權威的思想）高度警惕。教皇烏爾班八世（Urban VIII）曾是伽利略的朋友，但後來因政治壓力（如法國的黎塞留樞機主教的影響）和伽利略在《關於兩個主要世界體系的對話》一書中對教皇論點的間接嘲諷，導致局勢惡化。
  • 方法論的衝突：伽利略強調數學和實驗的重要性，這與傳統的哲學和神學思辨方式有所不同。

• 總結衝突原因：衝突的根源是科學發現（日心說）與既有宗教權威、神學解釋以及教會的權威地位之間的矛盾，以及對宇宙真理解釋權的爭奪。

(2) Try to prove that the Catholic Church was not always opposed to science; to do so, provide at least one example of a Catholic priest or a monk who was an outstanding scientist, and briefly describe his scientific activities.

此部分需要證明天主教會並非一概反對科學，而是提供具體事例。

• 證明思路：尋找在科學史上，同時也是天主教神職人員（教士或修士）的傑出科學家。
• 尋找範例：
  • 尼古拉·哥白尼 (Nicolaus Copernicus)：他是一位波蘭教士，其劃時代的著作《天體運行論》是科學革命的開端。雖然他本人在生前並未完全公開其日心說，但他的身份和工作表明，教會內部也存在從事嚴謹科學研究的成員。
  • 格雷戈里·孟德爾 (Gregor Mendel)：奧古斯都修道院的修士，被譽為現代遺傳學之父。他通過豌豆雜交實驗，發現了遺傳的基本定律。他的工作是在修道院環境中進行的，顯示了修道院作為學術研究場所的可能性。
  • 喬治·勒梅特 (Georges Lemaître)：一位比利時天主教神父，也是一位傑出的物理學家和宇宙學家。他是「大爆炸」理論（Big Bang Theory）的提出者之一，該理論至今仍是主流的宇宙起源模型。他將愛因斯坦的廣義相對論應用於宇宙學，提出了宇宙膨脹的設想。
  • 羅傑·培根 (Roger Bacon)：中世紀的英國方濟各會修士，被稱為「奇異博士」。他強調經驗和實驗的重要性，對光學、天文學、煉金術等領域有深入研究，並主張科學方法的運用。