Nicolas Steno

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我们看到的美是美,我们所知的更加美丽,而我们所不知的才是最美的。

Nicolas Steno是丹麦科学家,是解剖学和地质学的先驱,晚年成为天主教主教。Steno接受了古典科学文献的培训;然而,到1659年,他开始严重质疑当时接受的自然界知识。重要的是,他质疑了泪液产生的解释、化石在地下生长的观点以及岩石形成的解释。他对化石和岩石形成的调查和随后的结论使学者们认为他是现代地层学和现代地质学的创始人之一。Steno对地质学基础贡献的重要性可以从以下事实看出:最近一本关于《文艺复兴到启蒙运动时期地质学革命》的杂集中的二十篇论文中,有一半集中在Steno身上,他被称为"杰出的巴洛克博学家和现代地质学思想的创始人"。

出身于路德教家庭,Steno在1667年皈依天主教。皈依后,他对自然科学的兴趣迅速减退,转而对神学产生兴趣。1675年初,他决定成为一名神父。四个月后,他在1675年复活节被任命为天主教神职人员。作为神职人员,他后来被教宗Innocent XI任命为北欧传教士宗座代牧和Titopolis名誉主教。Steno在北德的反宗教改革中发挥了积极作用。他的封圣程序始于1938年。教宗John Paul II在1988年宣布Steno为真品。

早年生活和职业生涯

Nicolas Steno于1638年儒略历新年那天出生在Copenhagen,他的父亲是一位定期为Denmark国王Christian IV工作的路德教金匠。他在三岁时患病,患了一种不明疾病,童年时期在隔离中长大。1644年他的父亲去世,之后他的母亲与另一位金匠再婚。在1654-1655年间,他学校的240名学生死于瘟疫。街道对面住着Peder Schumacher,他在1671年为Steno提供了Copenhagen教授的职位。19岁时,Steno进入Copenhagen大学追求医学研究。完成大学教育后,Steno开始在欧洲旅行;实际上,他的余生都在四处奔波。在荷兰、法国、意大利和德国,他与杰出的医生和科学家接触。这些影响促使他利用自己的观察力进行重要的科学发现。

Nicolas Steno肖像(1666-1677)。无签名但归属于宫廷画家Justus Sustermans。

在Thomas Bartholin的敦促下,Steno首先前往Rostock,然后前往Amsterdam,在那里他师从Gerard Blasius学习解剖学,并与之同住,专注于淋巴系统。几个月后,Steno搬到了Leiden,在那里他认识了学生Jan Swammerdam、Frederik Ruysch、Reinier de Graaf、著名教授Franciscus de le Boe Sylvius和Baruch Spinoza。当时Descartes正在发表关于大脑工作原理的论述,Steno质疑Descartes关于泪液产生于大脑的解释。受Henri Louis Habert de Montmor和Pierre Bourdelot的邀请前往Paris,他在那里遇见了Ole Borch和Melchisédech Thévenot,他们对新研究和他技能的展示很感兴趣。1665年Steno前往Saumur、Bordeaux和Montpellier,在那里他遇见了Martin Lister和William Croone,后者将Steno的工作介绍给了Royal Society。

在法国旅行后,他于1666年在意大利定居——首先是作为Padua大学的解剖学教授,然后在Florence作为Tuscany大公Ferdinando II de' Medici的宫廷医生,他支持艺术和科学,Steno曾在Pisa与他相识。Steno被邀请住在Palazzo Vecchio;作为回报,他不得不收集珍品柜。Steno前往Rome,会见了教宗Alexander VII和他所敬佩的Marcello Malpighi。在返回途中,他在Livorno观看了Corpus Christi游行,想知道自己是否信仰正确。在Florence,Steno专注于肌肉系统和肌肉收缩的性质。他成为Accademia del Cimento的成员,并与Francesco Redi进行了长时间的讨论。像Vincenzo Viviani一样,Steno提出了肌肉的几何模型,以显示收缩的肌肉改变其形状但不改变其体积。

科学贡献

解剖学

在Amsterdam期间,Steno发现了一个以前未被描述的结构,即腮腺导管"ductus stenonianus",存在于羊、狗和兔子的头部。与Blasius就发现的功劳产生了争议,但Steno的名字仍与这个今天被称为Stensen导管的结构相关联。在Leiden,Steno研究了煮沸的牛心,并确定它是一块普通肌肉,而不是Galenus和Descartes认为的热的中心。Steno是第一个描述鱼类侧线系统的人。

古生物学

1666年10月,两名渔夫在Livorno镇附近捕获了一条巨大的雌性鲨鱼,Tuscany大公Ferdinando II de' Medici下令将其头部送给Steno。Steno解剖了这个头颅,并在1667年发表了他的发现。他注意到鲨鱼的牙齿与某些石状物体惊人相似,这些物体嵌入在岩层中,他的博学当代人称之为glossopetrae或"舌头石"。古代权威人士,如罗马作者Pliny the Elder在其《自然史》中,曾建议这些石头从天空或月球上落下。另一些人的观点是,也追随古代作者,化石在岩石中自然生长。Steno的同代人Athanasius Kircher,例如,将化石归因于"遍布整个地心的石化能力",被认为是地球的固有特征——一种亚里士多德方法。然而,Fabio Colonna已经通过燃烧材料来证明glossopetrae是有机物石灰岩而不是土壤矿物,在他1616年出版的论文《De glossopetris dissertatio》中。Steno在Colonna理论的基础上增加了关于glossopetrae和活鲨鱼牙齿之间成分差异的讨论,论证化石的化学成分可以改变而不改变其形式,使用当代物质的粒子理论。

Elementorum myologiae specimen:Steno 1667年论文中鲨鱼头部牙齿与化石牙齿比较的插图

Steno关于鲨鱼牙齿的工作引导他提出了一个问题:任何固体物体如何能在另一个固体物体(如岩石或岩石层)内部被发现?吸引Steno注意的"固体内的固体"不仅包括我们今天定义的化石,还包括矿物、晶体、结壳、矿脉,甚至整个岩层或地层。他在1669年出版了他的地质学研究著作《De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus》,或《关于自然包含在固体内的固体的论文的初步论述》。这本书是他最后一部重要的科学著作。Steno不是第一个将化石确定为来自生物体的人;他的同代人Robert Hooke和John Ray,以及一个世纪前的Leonardo da Vinci也都主张化石是曾经活着的生物的遗骸。

地质学和地层学

Steno在他1669年的《Dissertationis prodromus》中被认为阐述了地层学科学的四个定义性原则。他的表述是:

  1. 叠覆律:在给定地层形成时,其下方存在着另一种物质,防止粉碎物质进一步下沉,因此在最低地层形成时,其下方要么是另一固体物质,要么如果存在某种液体,那么它不仅与上层液体性质不同,而且比上层液体的固体沉积物更重。
  2. 原始水平性原则:在上层地层之一形成时,下层地层已经获得了固体的一致性。
  3. 侧向连续性原则:在任何给定地层形成时,它要么在其两侧被另一固体物质所包围,要么覆盖了整个地球球面。因此,无论在何处看到赤裸的地层两侧,要么必须寻求相同地层的延续,要么必须找到另一固体物质,它阻止了地层物质的扩散。
  4. 穿截关系原则:如果一个体或不连续性穿过一层地层,它必定是在该地层形成之后形成的。

这些原则在1772年由Jean-Baptiste L. Romé de l'Isle应用和扩展。Steno的观点仍然构成了地层学的基础,是James Hutton无限循环海床沉积、隆起、侵蚀和沉没理论发展的关键。

晶体学

Steno在他1669年的书籍《De solido intra solidum naturaliter contento》中给出了一种晶体类型的第一次准确观察。晶体学中的原则,简称为Steno定律、Steno常数角定律或晶体学第一定律,指出在同一矿物的所有标本中,晶体上对应面之间的角度是相同的。Steno的开创性工作为法国矿物学家René-Just Haüy在1801年的晶体指数有理性定律铺平了道路。这一基础性突破成为了随后所有晶体结构研究的基础。

宗教研究

Steno的质疑精神也影响了他的宗教观点。虽然受到路德教信仰的教养,但他仍然质疑其教导,这在研习佛罗伦萨时与罗马天主教相遇时成为了一个燃眉之急的问题。经过比较神学研究,包括阅读教父著作,并利用他的自然观察技能,他决定天主教而不是路德教为他不断的好奇心提供了更多的养分。1667年,在Lucca贵族妇女Lavinia Cenami Arnolfini的坚持下,Steno在万灵节皈依天主教。

Steno前往Hungary、Austria,在1670年春天抵达Amsterdam。在那里他与老朋友Jan Swammerdam和Reinier de Graaf见面。他与Anna Maria van Schurman和Antoinette Bourignon讨论了科学和宗教话题。以下引文来自1673年的一次演讲:

我们看到的是漂亮,我们所感知的更加漂亮,仍在面纱中的是最漂亮的。

不清楚他是否见过Nicolaes Witsen,但他确实读过Witsen关于造船的书。1671年他接受了Copenhagen大学解剖学教授的职位,但向Cosimo III de' Medici承诺,当他被任命为Ferdinando III de' Medici的家庭教师时他会回来。

1675年初,Steno决定继续他的神学研究,他甚至在皈依之前就已经开始了,以便为他的牧师职位做准备。仅仅4个月后,他被任命为神父,并在1675年4月13日在Florence的Basilica of the Santissima Annunziata庆祝了他的首次弥撒,当时他37岁。Athanasius Kircher明确地问他决定成为神父的原因是什么。Steno放弃了自然科学,转而从事教育和神学工作,成为了反宗教改革的主要人物之一。应Hanover公爵Johann Friedrich的要求,教宗Innocent XI在1677年8月21日任命他为北欧传教的宗座代牧。他在9月19日由Cardinal Barbarigo册封为Titiopolis名誉主教,并移往信仰路德教的北方。

在他成为主教的一年后,他可能参与了禁止Spinoza出版物的事务。在那里他与图书馆员Gottfried Leibniz进行了谈话;两人就Spinoza和他给当时Steno学生Albert Burgh的信进行了争论。Leibniz推荐了各教会的重新统一。Steno在Hannover城工作直到1680年。

De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus(1669)

在John Frederick去世后,Paderborn王教Ferdinand of Fürstenberg在1680年10月7日任命他为Münster教堂Saint Liudger的辅助主教。新的选侯Ernest Augustus(Hanover选侯)是新教徒。早前,Augustus的妻子Sophia of Hanover曾嘲笑Steno的虔诚;他卖掉了他的主教戒指和十字架来帮助困难者。他继续热切地进行由Bernhard von Galen开始的反宗教改革工作。

1683年,Steno在关于新主教Maximilian Henry of Bavaria选举的争论后辞去了辅助主教的职务,并在1684年搬到Hamburg。在那里Steno与老朋友Dirck Kerckring一起再次参与大脑和神经系统的研究。当显然他在Hamburg没有被接纳时,Steno被邀请到Schwerin。Steno穿着像一个穷人,穿着旧斗篷。他在冰雪和雨中驾驶着敞篷马车。每周四天仅靠面包和啤酒生活,他变得消瘦。当Steno完成了他的使命时,经历了几年的困难t

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