达尔文和麦克斯韦的革命，并不是在他们所处的时代被认为是革命性的而在我们今天所处的时代仍可能被普遍认为是革命的生物学和物理学中唯一的剧变。历史学家和科学家在从数学和统计学到地质学和医学等领域中，提出了19世纪科学革命的许多候选者。在这一章中，我们将简短考察一下这其中的一些发展，最后再概括地说一下应用科学领域中的伟大革命。

    赖尔在地质学中的革命

    在考察19世纪期间地球科学中的进步时，伦纳德·威尔逊所举出的实例是“在1841年之前”所发生的“地质学中的革命”。在这一年，赖尔创立了他的“均变说”；他在其3卷本《地质学原理》（1830－1833）中对这一学说和理论作了详尽阐述。正如赖尔在1829年的一封信中所解释的，他的目标是宏伟的（威尔逊，1972，256）。他说，尽管他的书“不敢妄想对地质学中所有已知的东西作出概括”，但是，它“将努力确立起科学中的推理原则，而且，作为对我关于那些原则的看法的描述，作为巩固由于接受这些原则而必然产生的体系的证据，整个我的地质学将呈现在人们面前”。从根本上说，他认为，“除了那些现在发生作用的原因外，从我们可以追忆的远古一直到目前，无论什么东西，都不曾有任何原因发生过作用。而且那些现在发生作用的原因，也从未发生过与它们现在所发挥的作用的能量不同的作用”。威尔逊认为，他书中的第17章，“以‘依据现在发挥作用的原因解释他表以前的变化’为题，实现了这一诺言”（p．280入此外，赖尔在该书中还用四章的篇幅陈述了“显然是新的和创造性的思想”。威尔逊断言，这本书是“革命性的”（p．280，281，293），因此前进了一大步。他同时还强调指出，这本书是造诣精深的，而且人们争相购买。我们可以补充说，这本书的不同版本接连不断地问世（第2版，3卷本，1832－1833；第3版，4卷本，1834），说明了人们对该书的兴趣以及该书具有的重要性。因此，显然，如果这确实是一场革命，那么它就不只是论著中的一场革命。

    但是，并非所有研究地质学的史学家都赞同威尔逊的结论：“赖尔在人们关于地球历史的思想中开始了一场革命”（p．293）。在对威尔逊传记的一篇评论中（载1973年6月5日《科学》，179：57－58），塞西尔·施奈尔论述了人们可以用来“驳斥传记作者”的证据，而且他认为，“赖尔的均变论思想并没有多少新颖之处，而且，就说他的思想是革命性的思想的根据而言，它们对于正在出现的世俗的世界史也是无关紧要的”。的确，威尔逊所引证的任何断言赖尔的《地质学原理》是革命性的或引起革命的评论家或同时代的阐释者的论述，并没有证实他自己的判断。然而，正如我们已经看到的，只是在赖尔的论著第一卷发表20年之后，查尔斯·达尔文在《物种起源》第9章接近开始的地方（1859，282）才对“赖尔爵士关于地质学原理的宏篇巨著作了评价”。达尔文说，“未来的史学家将会认识到，它在自然科学中引起了一场革命”。在1844年的一封致伦纳德·霍纳的比较早的信中（达尔文，1903，2：117，见下文第29章所引），达尔文对这样一种说法作了解释。达尔文在信中说，在读了赖尔的书之后，人们就会认为甚至新的现象“都是由他发现的”。关于赖尔革命的另外一个同时代的证明见于天文学家和哲学家约翰·赫歇尔1836年2月20日致赖尔的一封信。在该信中，赫歇尔说：“在我看来，你的《地质学原理》是那些在其学科中引起完全的革命的著作之一”（见巴贝奇，1938，n．l，p．226）。

    既然赖尔的地质学被他的同时代人视为革命性的学说，因此，一个决定性的历史考验是，此后地质学及其姊妹学科古生物学的历史是否表明赖尔的著作发挥了与一场革命相当的作用。我认为，这是不成问题的。历史学家之间的争论反而集中在赖尔在多大程度上作了创新这一问题。在科学之中，绝对的创新似乎并不是革命的一个明确规定的特点。大多数（即使不是全部）革命表现出连续性的特点，因此，甚至科学中最激进的思想，都一次又一次地证明不过是对现存的传统思想的改造。（1980年我在《牛顿的革命》中对这个主题作了充分的发挥。）这是科学的一个如此明显的独有的特征，以致像阿尔伯特·爱因斯坦这样的某些科学家最终认为他们的著作展现的是进化而非革命：对已知的或为人们所相信的东西的彻底改造或调整，而不是发明或创造某种新的东西。唯—一个反对人们说发生了一场赖尔革命的意见是，地球科学中的所有思想或观点，并不都是以他提出的思想为条件的，但是，严格说来，这将限制那场革命的范围和作用，但并木是全然否定它的

    生命科学中的进步

    在一本题为《19世纪的生物学》（1977）的研究著作中，威廉·科尔曼论述了生命科学中许多重要的革命。他对病理解剖学家“使传统的局部解剖学和器官解剖学的事业革命化”的行动与细胞理论后来对病理解剖学的改造作了比较（p．20）。特别是他让我们注意巴黎医院中的医生们在1800年前后“由于把对尸体的事后生理调查分析与对患者的痛苦的临床描述”结合起来，而“在医学中引起的一场革命”。在论“人”的一章中，科尔曼一开始就断言，在拉马克和海克尔之间发生了“一场人对其过去的意识中的一场革命”（p．92）。就此而言，科尔曼发现涂尔干的结论“确实是革命性的”（P．114）。在论“功能：动物机器”一章中，他描述了四位德国“还原论者”1847年是如何在柏林相遇的。这一年，正是“革命爆发的前一年，而且，与此有关，人们计划在生理学的抱负和方法论中进行一场革命”（p．151）。该书最后说明了19世纪末的情况，并且考察了“对于生物学问题倾向于公开坚持一种生理学观点的生物学的新成员”。实验生理学“确立了一种在实验中”理解“生命过程，日常的每时每刻都在发生着的事件——其总和就是生命——一的典型方法”。凭实验之名，科尔曼断言，“使生物学的目标和方法革命化的一场运动已经开始”。

    1858年，鲁道夫·卡尔·菲尔绍发表了他的巨著《细胞病理学》；今天的许多人认为，这部著作预示着生物学中一场革命的到来。尽管人们对此并未普遍表示赞同，但是，几乎无可怀疑的是，菲尔绍的理论引起了医学的生物学基础中的一场革命——菲尔绍本人曾表明这一点。菲尔绍对于我们具有特别的意义，因为他把其作为一个激进的改革者的积极的政治生涯与他在医学病理学中的科学生涯结合在一起。1848年初，他奉政府派遣到西里西亚调查当时该地一次斑疹伤寒的爆发，（正如他本人告诉我们的）他对波兰少数民族朝不保夕的生活条件感到极大震惊。这一次经历使他由一个持有自由主义社会和政治信念的人转变成为一个倡导进行广泛的社会和经济改革的激进主义者。所以，并不奇怪，他参加了柏林的起义；这些起义是整个1848年革命的一部分，并且进行了巷战。之后，他成为柏林民主大会的成员并且编辑发行《医学改革》周刊。

    由于其革命的政治活动，他被取消了在柏林的学术地位，因此，他被迫移居维尔茨堡。1849年被任命为德国病理解剖学这一新学科的首任教授。在这里，他获得了作为科学家的重要地位，发展了我们所说的“细胞病理学”的概念。1856年他回到柏林，担任新成立的“病理学研究所”的教授和所长。由于其教学以及关于在正常的健康条件下和异常的疾病条件下，细胞都是基本的单位，而疾病乃是活细胞的紊乱和失调造成的学说，他享有很高声誉。他在后来的生涯中，发展了他的生物医学概念，积极参加政治活动，关心公共卫生事业，并且创立了一种关于疾病的社会学理论。他甚至成为人类学这门新的科学的奠基者。

    1861年，他被选为代表德国进步党的普鲁士议会的议员。他是德国进步党的创始人之一。他坚决反对啤斯麦。俾斯麦为此曾愤怒地向他提出决斗，但是菲尔绍没有接受这一决斗。因此，他是一位非同寻常的伟大的科学家：他既是一位政治活动家和社会改革家，而且，他所进行的专业改革，不仅改变了医学职业的规则，而且改善了公共卫生和医疗保健的状况。其他一些科学家也曾是政治活动家，但是没有什么人达到像菲尔绍所达到的作为议会中俾斯麦的反对派的领袖这样重要的或相当高的政治地位（弗莱明1964，X）。

    在他创办的《医学改革》周刊第一期中（1848年7月10日），菲尔绍把政治革命的思想与医学改革相结合。他（在第1页中）写道，“国家状态中的革命「Umwalzung」”以及“新的制度的建立”，是影响到整个欧洲所有有头脑的男男女女的“政治风暴”的一部分，因此标志着“整个生活观念的彻底转变”。他坚持认为，医学不可能不受到这些风暴的影响，“不能再回避和拖延一场激进的改革了”。欧文·阿克尔克奈克特（1953，44）认为，对于菲尔绍来说，“自由和科学是天然的盟友”，而且，“1848年革命既是一个政治事件，显然也是一个科学的事件”。在其周刊中，菲尔绍写道：“三月的时代终于到来。批判反对权威、自然科学反对教条、永恒的权利反对人们任意独断的常规的伟大斗争——这一斗争已经两次动摇过欧洲社会——第三次爆发了，而且胜利是属于我们的”。阿克尔克奈克特把政治与医学的这个统一看作是菲尔绍思想的一个特色（p．45）：

    细胞病理学理论对于菲尔绍本人来说是非常重要的，因为它似乎在客观上揭示了人体中的他所努力探求而且认为在社会中是“自然的”一种情况……因此，对于菲尔绍来说，细胞病理学远不止是一种生物学理论。就此而言，他的政治和生物学观点是互相补充和加强的。细胞病理学揭示了人体是一个由彼此平等的个体组成的自由国家，是一个由细胞组成的联邦，是一个民主的细胞国家。事实证明，人体是一个由彼此平等的因素组成的社会单位，而在体液的或凝固的（神经）病理学中，则设想了一种生物组织的非民主的寡头政治。正像在政治领域中为争取“第三等级”的权利而战斗一样，因此菲尔绍也在细胞病理学中为人们没有充分认识其价值和功能的细胞的“第三等级”（结缔组织）而战。

    因此，当我们发现菲尔绍谈到如下事情时并不感到惊奇：“医学的最后的任务或使命就是在一个生理学的基础上组织社会”（引自同上书，46）。菲尔绍认为，社会科学是医学的一个分支。由此他明确指出，“医学是一门社会科学，而且政治学不过是大规模的或更高级的医学”，“医生是贫苦者的天生的代言人，而且，社会问题应当主要由他们来解决”。

    阿克尔克奈克特认为（1953，47），在其关于医学实践的著作中，菲尔绍“更喜欢‘改革者’而非‘革命者’的说法，因为在他看来，这是对把破坏和建设，把对他所拥护的过去的成就的批判和尊重结合和统一起来这一特点的更好的描述”。但是，就像在1848年那样，他确实参加了革命的政治活动。

    在《细胞病理学》这部巨著（1858；英译本，1860）的序言中，菲尔绍谈到，医学科学家有责任使他的“职业同行”广泛了解迅速积累和不断增长着的新知识。然后，他断言：“我们要进行改革，而不是革命”。此外，他慨叹道（1858，iX；1860，X），他的著作似乎“有更多革命的而非改革的气味”，但是，这主要是因为“必须首先反对最近的[现时代的」那些虚假的、错误的或独断的学说，而不是比较久远的那些著作家的学说”。但是，在正文中，当他描述他在发展的激进的新思想时——而且正是他声称（1860，27）“在一个细胞出现的地方，以前必有细胞存在”之前——他使用了更引人注目的革命的形象。他明确提到“过去几年”在病理学中所发生的‘der Umschwung’（1860年英译本中将此译作‘the revolution’）。他在这里选择了‘Umschwung’，虽然在他谈到政治或社会事件时通常使用‘Umwalzung’，甚至‘Revolution’这些词。但是，就菲尔绍而言，重要的是，他是在科学中引起一场革命而且积极参加一场政治革命的非常少的几个科学家之一。而且，他公开坚持他所提出的这样一个观点：革命的政治学和革命的科学可以是相互影响，甚至是相互补充和加强的。

    数学，概率和统计学

    数学在19世纪取得了巨大进步。新的领域得以开辟（例如，非欧几里得几何学，数理统计学，向量解析和四元法），而且新的严密的标准完全改变了古典的分析或功能理论（复杂变量的功能）。在19世纪末，乔治·康托尔创立了一门新的数学学科——超穷基数和超穷序数理论。人们把他伟大的贡献描述为“向无穷王国的大胆推进”，它极大地推动了20世纪对数学的基本原理的研究（梅什考斯基：1971，56）。显然，这是数学思想中的一场革命。康托尔本人充分意识到他的工作的革命意义。在1885年致康托尔的一封信中，瑞典数学家米塔格-列夫勒写道，康托尔的工作同高斯对非欧几里得几何学的研究“一样是革命性的”（杜本，1979，138）。而且，约瑟夫·杜本发现，在写给法国科学史学家保罗·坦纳里（1934，13：304）的一封信中，康托尔直率不讳地说，他所从事的工作是革命性的。

    康托尔并不是19世纪自认为引起（或将要引起）一场革命的唯一的数学家。另外一位是爱尔兰数学家威廉·罗恩·汉密尔顿爵士。托马斯·L．汉金斯发现，汉密尔顿在1834年就他（在以前写给他叔父的一封信中）所说的“他改造整个动力学——在这个词的最广泛的意义上说——的希望和决心”写了一封值得注意的信。该信是汉密尔顿1834年写给威廉·休厄尔的。汉密尔顿写道（汉金斯，1980，177－178），新的动力学“也许将引起一场革命”。非数学家一般都不熟悉汉密尔顿的著作。我们上面作评论时刚刚引证的那篇论文就是《动力学的一般方法》（1834）。在该文中，汉密尔顿提出了他所说的“示性函数”的特性，并且揭示了“接近示性函数以把它运用到行星和替星的摄动的方法”（汉金斯1972，89）。示性函数是汉密尔顿两个伟大的“发明”之一；另外一个伟大的发现是“四元法”（四元数），这是一个三维复数体系，人们可以用一种类似于向量解析的方法使用这个体系。J．威拉德·吉布斯所发明的向量解析最终取代了作为动力学和数学物理学语言的四元法（四元数）。（汉密尔顿的四元数在他们所处的时代是如此流行，而且又是如此完全适合物理学，以致J，C．麦克斯韦在他关于电和磁的著名的论著中把它们用于对电磁这个学科的数学表述。）汉密尔顿的论文“第一次对应用于动力学的示性函数作了一般性的陈述”（p．88〕，而且发展了我们今天所说的“汉密尔顿’原理。这篇论文的确是具有革命性的，因为，他在该文中推导出了运动的“典型方程组”，“汉密尔顿的主要函数”，以及汉密尔顿自己关于人们后来所说的汉密尔顿-雅可比方程的看法。汉密尔顿的《动力学的一股方法》这篇论文（1834；1835年作了增补）对经典力学作了公式化的说明，这个说明后来成为今天量子论和统计力学的权威标准。

    汉密尔顿方法，特别是雅可比发展了的方法，已证明对天体力学是尤为有用的。例