一、伽利略
科学方法在其精细的形式上显得颇为复杂，在本质上却相当简单，它就是观察事实，使观察者能够发现那些支配着所要研究的事实的普遍规律。先观察，后做规律推断，这两个阶段都至关重要，而每个阶段的精确性几乎都是不明确的。但第一个说“火会烫人”的人，实质上已在使用科学的方法，至少他本人已被火烫过几次。他已经历了观察和判断两个阶段。然而，他并不具备科学技术所要求的东西——一方面认真选择有意义的事实，另一方面以各种手段找到规律，而不仅仅依靠判断。说“无支撑物体在空中要坠落”的人只是做了一种概括，很容易被气球、蝴蝶和飞机所驳倒；而懂得坠落物体理论的人则会知道某些例外的物体何以不会坠落。
科学方法从本质上说虽然简单，但却得来不易，并且仅为少数人使用，这些人又把这种使用限于他们持有见解的少数问题。如果在你的熟人当中，有一位惯用周密实验和精确推论的杰出科学家，你可以拿他做一个小试验，这对你将不无启发。如果你就党派政治、神学、所得税、房地产经纪人、劳动阶层的粗鲁及其他类似问题与他展开讨论，无疑会很快使他激动起来，然后武断地发表一系列毫无根据的见解，而他对于他证据充分的实验结果却从未有过这种表现。
这个例子表明，科学的态度在某种程度上对于人类是不自然的，我们大多数意见都是欲望的满足，正如弗洛伊德学说中的梦想。我们当中最有理性的头脑，也许可以比作以欲望为基础的波涛汹涌的情感海洋，海面上漂浮着几叶小舟，运载着科学的信仰，随时都有倾翻的危险。但生活总得过下去，我们没有时间从理性上将所有规定我们行为的信念逐一加以检验。没有某种正常的急躁，任何人都无法长久地生存。因此，科学方法就其本质来说，必定局限于较为严肃和正式的观念。一个医生关于饮食的劝告，应是各种饮食法经过充分考虑之后提出来的，但是接受者却不能去验证它，因此他所根据的不是科学，而是这样一种信念，即医生的劝告是科学的。在一个充满科学的社会里，公认的专家必须通过科学的方法得出他们的结论，但对于普通公民却不可能亲自重复专家们的工作。当代世界是一个由各种经过充分验证的知识组成的庞大体系，普通人总是根据权威毫不犹豫地全盘接受，一旦有某种强烈的情感扭曲了专家的判断，他就会变得不可靠，无论他拥有何等科学的设备也无济于事。医生关于妊娠、分娩和哺乳的见解，不久前还充满着暴虐的气味。例如，说服医生对分娩使用麻醉药，比说服他们不要使用麻醉药更需要证据。任何希望一小时娱乐的人也许都会被建议，去听听著名头盖骨学家企图以脑测量证明女人比男人迟钝的离奇说法。
当我们试着描述科学方法时，科学家们的过失对我们并无妨碍。科学的见解是一种有某种理由让人确信无疑的见解；非科学的见解是一种其理由不充分的见解。我们这个时代有别于十七世纪以前的一切时代，就是因为我们的某些见解是科学的。我要撇开单纯的事实，因为普遍性或多或少总是科学的基本特征，而且人们从未完全否认他们日常生活中显而易见的事实。
希腊人在人类活动的各个领域几乎都是功勋赫赫，但他们在科学创造方面的贡献却少得令人吃惊。希腊人在智力上的最大贡献是几何学，他们相信这是一门源于自明前提的演绎学问，无需验证。希腊人的天资表现在演绎上，而不是归纳上，因此在数学方面颇为在行。随着岁月的流逝，希腊人的数学几乎被人遗忘，而希腊人演绎的其他产物却始终不衰，尤其是神学和法律。希腊人总是以诗人而非科学家的眼光观察世界，我想部分原因在于一切体力劳动均被视为不够斯文，所以任何需要实验的学问都显得有点粗俗。也许有人会从这种偏见中联想到，天文学之所以成为希腊人最富有科学性的学科，正是因为它所研究的是可望而不可及的天体。
希腊人在天文学方面的发现之多，确是令人惊叹的。他们很早就断定地球是圆的，有几位并且得到了哥白尼的理论：引起日月星辰外观周日运动的，乃地之旋转，而非天之运行。阿基米德在给锡拉丘兹的盖伦王的信中写道：“萨摩斯岛的阿里斯塔恰斯撰写了一本含有数条假设的书，其前提导致一结论，即宇宙比现在所说的要大许多倍。他的假设是，恒星和太阳是固定不动的，地球沿一圆周线绕太阳旋转，太阳居此轨道之中心。”这样，希腊人不但发现地球日夜旋转，而且还发现它每年绕太阳运行。正是由于这位希腊人曾持有此说，才使哥白尼获得重倡它的勇气。在哥白尼所生活的文艺复兴时代，人们普遍认为，凡古人所持有的观点都是正确的，而古人未曾主张过的观点则不值得重视。我怀疑假如没有阿里斯塔恰斯，哥白尼是否会建立哥白尼学说，阿氏的见解直到古学复兴才被人记起。
希腊人还发现了测量地球圆周的极为可靠的方法，地理学家埃拉托色尼估定地球圆周为250，000斯达地（约24，662英里），这已和实数相差无几。
希腊人中最科学的当推阿基米德，像后期的芬奇一样，他以精通战术为由，自荐于一君主，并且也和芬奇一样，获准增加人类知识，条件是减少世俗生活。然而，他在这方面的活动比芬奇还要著名，因为他发明了震惊世界的机械装置来保卫锡拉丘兹城，抵抗罗马人，当该城失陷时，他被一罗马士兵杀死。据说，当他正凝神于一道数学题，竟未发现罗马人的到来。蒲鲁塔克为阿基米德的机械发明深感遗憾，他认为此事是不值得一个文人雅士去干的；但他也觉得阿基米德可以原谅，因为他曾解救他的堂兄盖伦王于危难之中。
阿基米德在数学方面一展其伟大天资，在机械发明上亦表现出杰出技巧，但他对科学的贡献虽然引人注目，总还摆脱不掉希腊人的演绎态度，这使得实验的方法对他们几乎成为不可能。阿基米德有关静力学著作颇有名气，但其出发点是像欧几里德几何学一类的公理，这些公理被假定为是自明的，而不是实验的结果。他的《浮体论》一书据传是为了解决希埃罗王的王冠问题而写的，因为王冠被怀疑不是用纯金制成的。众所周知，这个问题是阿基米德在洗澡时解决的。他在这本书中所提出的方法是完全正确的，虽然此书以演绎法由公设出发，但谁也不能否认他是通过实验才得到了那些公设，这也许算得上是阿基米德著作中最接近科学的一本书了。然而，在他死后不久，希腊人对自然现象做科学考察的欲望减弱了，虽然纯数学一直延续到亚历山大城被伊斯兰教徒占领时，但自然科学却几乎毫无进展，昔日创造的最好的东西，如阿基米德理论，则被忘得一干二净。
阿拉伯人比希腊人更富有试验性，尤其是在化学方面。他们希望能把贱金属转化为金子，希望发现点金石，希望制出长生不老药。化学研究所以备受重视，部分原因就在于此。在中世纪的整个黑暗时代，文明传统得以延续，主要是靠阿拉伯人，而基督教徒，如罗吉尔·培根，也主要是从阿拉伯人那里获得中世纪后期所具有的科学知识。但阿拉伯人有一个缺点，恰好和希腊人的缺点相反：他们所寻求的是孤立的事实，而不是普遍的原理，并且他们没有能力从他们所发现的事实中推出普遍的规律来。
在欧洲，当经院哲学派初次屈服于文艺复兴时，曾一度出现厌恶一切通则和一切体系的现象。蒙田即代表这一倾向。他喜欢奇特的事实，尤其是能够提供反证的事实，但他不愿意使他的观念变得系统化和条理化。拉伯雷亦然，他的座右铭是：“做你所愿做的事。”他认为理智的束缚同别的束缚一样可恶。在文艺复兴时代，人们享受着业已恢复的思辩自由，甚至为了真理也不愿失去这种自由。在文艺复兴时代的典型人物中，最科学的是芬奇，他的笔记精思善诱，含有许多真知灼见，足以为后世发明之先觉，但几乎无一实现，而且对后世科学始终没有影响。
科学方法羽翼丰满地来到世上，靠的是伽利略（1564—1642），其次是他的同时代人开普勒（1571—1630）。开普勒以其三定律闻名：他第一个发现行星并非以圆线，而是以椭圆线绕太阳运行。对于现代人来说，地球轨道是椭圆形的这一事实不足为奇，但对于古风熏陶出来的头脑，天体除了呈圆形或某种复杂的圆形外，其他形状几乎是不可思议的。在希腊人看来，行星是神圣的，因此只会以完美的圆线运行。圆线和摆线不会触犯他们的审美观，但地球实际上又歪又斜的轨道则会使他们惊恐万分。因此，不顾审美偏见的公正观察在当时是需要非凡的科学热情的。宣布地球和其他行星绕太阳运行这一事实的，是开普勒和伽利略。哥白尼曾提到过这一点，而且据我们所知，有些希腊人也曾提到过，但他们都未能拿出证据。哥白尼从未拿出有力的证据来为他的观点辩护，如果说开普勒采纳哥白尼的假设完全出于科学的动机，那也有点言过其实，无论如何他在年轻时曾醉心于崇拜太阳，认为只有宇宙的中心才配得上成为这位大神之所在。然而惟独科学的动机才能使他发现行星的轨道是椭圆的而不是正圆的。
开普勒，尤其是伽利略，具有完全的科学方法。他们从观察特殊事实出发，进而建立准确的定量法则，然后再藉此预见将来的特殊事实。他们所以能深深地震撼同时代人，固然是因为他们的结论彻底动摇了当时的信仰，但也因为对权威的信奉曾使学者们将其研究仅限于故纸堆中，忽听有人说要了解世界就必须观察世界，这些学者自然会痛苦万分。
必须承认，伽利略确是有点“玩世不恭”，年纪时，就在比萨当数学教授，但由于薪水每天只有七块半，他似乎没有想到一种非常重大的使命会落到他的肩上。他写了一篇论文，反对在大学里戴方帽穿长袍，这种服装在学生中十分流行，他因此而引起同事们的极大反感。他还多次通过出同事的丑来寻开心。例如，他们根据亚里士多德的物理学声称，十磅重的物体经过一定距离下坠的时间必为一磅重的物体所需时间的十分之一。于是，一天早上他带着一个十磅重的铅球和一个一磅重的铅球在比萨斜塔的顶端进行试验，正当教授们从容而又庄重地从学生们面前迈过，准备走向他们各自的教室时，他唤起了他们的注意，接连将两个重量不同的铅球从塔的顶端抛向他们的脚下。这两个铅球竟同时落地。然而，那些教授们却坚持说一定是他们的眼睛欺骗了他们，因为亚里士多德是不可能错的。
还有一次他做得更为鲁莽。来亨总督乔文尼·戴·米底西发明了一架挖泥机，为此他颇感自豪。伽利略指出，它也许什么都会干，就是不会挖泥，事实也确是如此。这件事促使乔文尼成了一个狂热的亚里士多德主义者。
伽利略成了不受欢迎的人，在授课时遭到嘘声——爱因斯坦在柏林时也曾屡遭此运。后来他造了一架望远镜，并邀请一些教授用这架望远镜看木星的几颗卫星。他们拒绝这样做，因为亚里士多德不曾提到过这些卫星，所以如果有人说他看到了这些卫星，那是必错无疑的。
比萨斜塔上的实验证实了伽利略的第一项重要成就，即创立了“落体定律”，根据此定律，一切物体在真空中以同样的速度下落，并且在一定时间之终端具有与物体下落的时间，及通过与此时间成比例的速率。亚里士多德的学说与此相反，但无论他或他的后辈近两千年来都未下工夫研究他所说的究竟对不对，做这种研究的想法乃非常之举，因此伽利略蔑视权威的举动被视为大逆不道。当然，他的许多朋友对他的智慧大加赞赏，但这些人没有几个享有学术地位，况且大学的舆论对伽利略的发现仇恨至极。
伽利略在晚年曾因主张地球绕太阳运行之说，与宗教法庭发生冲突。他以前也曾有过一起不大的官司，但未遭大祸。1632年，他发表了《关于哥白尼和托勒密两种体系的对话》一书，他在书中斗胆将教皇所说过的话，借一个名叫西姆普利舍斯的人的口说出。这位教皇过去一直与他很要好，但这次翻了脸。伽利略住在佛罗伦萨，与大公爵交往甚密，但宗教法庭传他到罗马受审，并以刑罚威胁大公爵，要他停止庇护伽利略。伽利略这时年已七十，体弱多病且双目失明，他寄去一份医生证明，声称不宜出门，于是宗教法庭派遣一个自己的医生去传达法庭决议：一旦他能够行走，将被铐着押往法庭。听到这项决议，伽利略便自动上路了。在各种威胁下，他终于被迫屈服。
宗教法庭的判决书是一份有趣的文件。
……有鉴于你，伽利略，已故文森齐奥·伽利雷之子，佛罗伦萨人，70岁，于1615年因以下事实被控告于本法庭：相信他人所倡之邪说，即太阳固定于世界中心，地球做周日运动；向学生灌输此观点；与若干德国数学家通信议论此说；发表有关太阳黑子的论文，在论文中将此说当成真理加以发挥；凭一己之见曲解基督教《圣经》，以答复他人根据《圣经》不断提出异议；发表一封自称写给过去学生的信，信中根据哥白尼之假设。提出若干违背《圣经》真谛与权威的主张，因此本法庭以防止邪说干扰神圣之信仰为己任，根据教皇陛下和本至高无上法庭之庭长兼至尊红衣主教的意愿，关于日静与地动的主张经神学评判家评判如下：
1．太阳居世界中心，不会移其位的主张荒谬绝伦，从哲学上讲破绽百出，从形式上讲为异端之说；因此，它显然是违反基督教《圣经》的。
2．地球非世界中心，亦非静止不动，而是做周日运动的主张同样荒谬绝伦，从哲学上讲破绽百出，从神学上讲至少是误信盲从。
但是，承蒙当时从轻处理，1616年2月25日。圣公会面对教皇陛下宣判：由红衣主教贝拉明阁下命你放弃上述邪说；如你不从，由宗教法庭代表命你放弃此说，既不得传授他人，亦不得加以辩护；若再遭拒绝，当被囚禁。在执行此宣判之次日，在宫廷中，红衣主教贝拉明阁下对你轻加训诲之后，你被宗教法庭代表传于书记员及公证人前尽弃上述邪说，将来既不准辩护，亦不准以任何方式传播，口讲或手写都不行，在你允诺遵从之后，乃被赦免。
为根除此邪说，免其损害天主教之真谛，禁书圣公会特颁布命令，查禁有关此说之书，宣布此说为欺人之谈，完全违反《圣经》神典。