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1、第五章 近代科学的诞生,4.1 背景,一 欧洲学术复兴1 12-15世纪是西欧封建制度的全盛时期，农业发展生产力提高，为学术复兴创造了前提。2阿拉伯著作的翻译，东方技术的引进是科技发展的基础。3 12-13世纪大学兴起。大学是随着工商业发展和自治城市的出现而出现的。如牛津大学建立于1167年，剑桥大学于1230年建立，巴黎大学是1180年建立等。,4 12-13世纪的科学发展,数学：意大利学者费婆那奇系统介绍了希腊、阿拉伯、印度的数学知识；在牛津大学展开冲力理论大讨论，否定了亚里士多德的理论；13世纪中期，发明眼镜光学理论向前推进；罗吉尔培根（1214-1294）认为自然是用数学语言书写的，所
2、以能提供真理，重视实验认为只有实验能给科学以确定性。,二 文艺复兴运动：,1概述：文艺复兴运动是14-16世纪出现在欧洲近代史上的一次著名的思想文化运动。这场运动是从学习古典文化即古希腊和罗马文化开始的。人文主义思想即对人性的重视，是这场运动的重要核心思想之一。,2 文艺复兴运动的过程,从阿拉伯人那里带回先进的科学，中国人的四大发明，古希腊人的哲学和自然科学。人文主义：来自文艺复兴时期的人文学，指古典学术的研究和重视人类现实的新思潮。人文主义基本倾向是提倡人道反对神道，提倡人权反对君权，提倡个性解放反对宗教桎梏。意大利搜求古希腊罗马手稿著作成风。13世纪发现亚里士多德全集。,3文艺复兴巨人：达
3、芬奇（1452-1519）,画家、雕塑家、工程师、建筑师、物理学家、生物学家、哲学家，而且在每一学科里都登峰造极。,1）达芬奇是从实用方面接近科学的；,2）认为观察与实验是科学的独一无二的方法；3）预见到惯性原理：“凡是感官觉察到的东西都不能自己运动，每一物体在其运动方向上都有一重量”；知道落体的速度随时间而增加；4）认为天体是一架服从确定的自然法则的机器，自然是有规律的；5）他鄙视炼金术、占星术。,三 地理大发现,1意大利航海家 哥伦布（Christopher Columbus）1492年到达美洲。2达伽马1498年到达印度；3麦哲伦（Magellan）在1522绕地球一周，历时3年。,4
4、地理大发现的意义,A 地球是球形的；B 发现沟通大西洋和太平洋的海峡，证明水体是连在一起的，确定了占优势的是大洋，不是大陆。C 与新地贸易的扩展，本国的工商业迅速发展，欧洲的总财富增加了。D 随着财富而来的闲暇时间，使得学问研究的社会范围极为扩大了。,四 宗教改革,中世纪欧洲天主教会是最有势力的封建主集团，是封建制度的国际政治中心，并垄断文化教育和意识形态。16世纪宗教改革：提出以信仰得救为核心和建立廉俭教会的理论。路德发表论文提出信仰得救，不必通过由教士主持的各种宗教仪式，建立廉俭教会和改革文化教育的主张，驱逐天主教会势力实现德意志独立。改革的结果在英国、荷兰、瑞士北欧诸国和德意志部分地区，
5、成立不 受罗马控制的新教。,4.2 哥白尼革命,一 背景拖勒密的地球中心说体系，与亚里士多德天文学相一致，此体系的弱点是均轮与本轮的繁复性，受到常识和亚里士多德权威的支持；15-16世纪含有毕达哥拉斯成分的新柏拉图主义在意大利复活，他们倾向于把自然事物的行为解释成它们的数学结构的效果，文艺复兴的哲学家聚在柏拉图的旗帜下反对亚里士多德。,亚里士多德天文学：,宇宙分为月上的世界和月下的世界，即天上和地上的世界。远离地球的星球的材料更加纯粹，它们每日的运行是神所引起的，神包容着它但不占空间。中世纪的宇宙：人类居于地球，地球是宇宙中心，置身于上帝的怀抱之中。此体系是一等级结构，天上高贵，地下卑贱。,讽
6、刺亚里士多德的例子：,莫里哀的喜剧没病找病片段Domandatur Causam et rationem quare Opium facit dormire Aquoi respondo：Quia est in eo Vertus dormitira Cuius est natura Sensus assoupire监考官：Bene bene bene respondere（合唱）Dignus，dignus est intrare In nostro docto corp re,大意是说，,应试者：渊博的博士问我，是什么原因，鸦片烟能使人睡着，我的回答是 因为它有睡眠的力，所以自然有催眠的感觉
7、。监考官：回答的好！好！好！他可以进我们博学的圈子里了。,二哥白尼（1473-1543）及其日心说的提出,文艺复兴以后，科学观点的第一次重大改变，是尼古拉哥白尼完成的；他是数学家与天文学家。,哥白尼的日心说：,1恒星天层，不动；2土星，三十年一转；3木星，十二年一转；4火星，二年一转；5地球带着月球，一年一转；6金星，九月一转；7水星，八十天；中心是太阳；此时，拖勒密体系，轮子数增加到80多个，极为复杂。,三哥白尼日心说的理论基础与遇到的困难：,理论基础：依据毕达哥拉斯理论，行星怎样运动才能产生最简单而和谐的天体几何学；遇到的困难：1对亚里士多德理论进一步推翻；2 自然观的局限：圆轨道的完美运
8、动观念的限制3 理论精度；4 与宗教教义的矛盾；,四哥白尼革命的哲学意义：,1暗含对世界有一个中心的否定，地球只是众行星之一；2打破了自然界有机论；3取消了天与地的差别，适用于天的运动规律也适用于人类。4新的宇宙论认为不存在质的自然差异，差异仅表现为量和几何结构的差异。,4.3 建立行星运动的数学法则开普勒（1571-1630）,毕达哥拉斯主义者；追求的是造物主心中的数学的和谐；,一 行星运动三定律,1行星的运行轨道是椭圆，太阳位于其中的一个焦点之上；2行星的径向在相等的时间内扫过相等的面积。（发表与1609年出版的新天文学）3行星公转周期的平方与它距太阳的距离的立方成正比的结论。（发表于16
9、19年出版的宇宙的和谐论）,二开普勒在自然观上功绩：,1）惯性思想：无论在什么地方，只要一旦静止，所有的物体凭本性都要趋于保持这种静止，抛弃了天然运动的观念；2）吸引力思想：每当一个物体靠近另一物体，它的静止就被一个相互作用力破坏了，这种力趋向于把每一物体拉向它的附近；,3）机械论代替活力论：认为物理学中灵魂这个词应当用力来代替，或者说自身是数量性的机械能产生量变的概念，应该取代活力能引起质变的概念。,4.4近代科学之父伽利略（1564-1641）,近代科学之父,1伽利略的贡献：,1）建立物理科学的真正方法：把实验方法和归纳方法与数学演绎方法结合起来；2）伽利略的主要的和最具独创性的工作是为动
10、力学奠定了基础；他证明地球各部分在“局部运动”中也是按数学方式运动的；3）他问的不是亚里士多德的问题“为什么降落”，而是“怎样降落？”，即从宇宙论问题转到了近代科学问题上。,2伽利略的自然观：,1）自然的真理存在于数学的事实之中；“自然之书是用数学语言书写的”2）真实的和可理解的是那些可测量并且是定量的东西；3）颜色、气味、声音等是第二性的、衍生的，并依附于纯量的世界。,4.5 生命科学对宗教神学的冲击,一 维萨里和他的人体结构,男人的肋骨并不比女人少,1 1514出生于比利时布鲁塞尔的医生家庭；2 1537来意大利任帕多瓦大学的外科学和解剖学教授，给学生作人体解剖演示；3 1543年出版人体
11、结构：医学解剖学经典；4 对男女骨骼系统进行比较研究后，提出男人肋骨与女人肋骨一样，不存在上帝用亚当肋骨造夏娃的事，也没有复活骨。,二血液肺循环的发现塞尔维特,1 1511年出生于西班牙的图德拉；2 1537年发现血液小循环即肺循环；3 在1553年因否认基督的三位一体学说，与其著作基督教的复兴一起被判处火刑。,三血液循环理论的确立哈维和心血运动论,1 1578年出生于英国肯特郡；2提出血液循环理论，反对盖伦肝脏制造血液，并在肢体末端被吸收掉的说法，并用动物活体解剖实验来验证。3 1628年出版心血运动论,4.6 牛顿（1642-1727）对近代科学的贡献,牛顿：超一流的科学家研究范围：力学、
12、光学、数学、化学和神学；。牛顿的工作是科学史上的第一次大综合。,牛顿的墓志铭：,Nature and natures law lay hid in night;God said,let Newton be!And all was light.,1牛顿的贡献：,1）1686年底自然哲学的数学原理出版；2）彗星沿抛物线轨道运动，地球的潮汐现象；3）万有引力定律，力学体系；4）确定了质量、动量、惯性和力等基本概念，以及绝对时间和绝对空间。5）提出的运动定律和万有引力定律是力学的基础，也是机械论自然观的基础。,2牛顿工作的自然观含义：,1）证明地上的力学也能应用于星球；2）从自然科学的大厦中排除掉不必
13、要的成见；,3牛顿体系中存在的问题：,绝对时间与绝对空间的观念，“神是永久存在，而且是无所不在的，由于永久存在及无所不在，他就成为时与空。”,4.7当时的哲学及自然观,一 经验主义与理性主义：培根与笛卡尔,1培根：英国经验主义代表人物；大法官；提倡获得知识的实验的、定性的和归纳的方法。,2笛卡尔（1596-1650）,大陆理性代表人物；法国数学家、自然科学家和哲学家；强调演绎法可得到可靠的科学知识；,笛卡尔的心物二元论：,笛卡尔把人体看作是与机械相类似的，灵魂（有理性的灵魂）与它所居住而控制的类似机械的肉体完全不同。提出了灵魂与肉体，心与物的二元说。同时在研究宇宙论时，把精神世界与物质世界对立
14、起来。思想与物质是同样实在的，“我思故我在”。宇宙是物质的，并用机械的旋涡来解释天体运动问题。,二 机械自然观,1 机械论自然观的要点：1）宇宙象空架子，绝对静止绝对空间；2）时间永远以等速流逝，与物体运动无关；3）机械运动是唯一的运动规律，宇宙是一架大机器；4）分析、分解的方法是研究自然的主要方法。,2机械自然观与古希腊自然观的比较：,机械自然观：自然是一架机器；这架机器的运动和规律是由外在的理智强加给它的；自然界的秩序是理智的表现；这理智是非凡的创造者和统治者；,古希腊自然观：自然是一个有机体；自然的运动是自身的运动，是自我运动；自然界的秩序是理智的表现；这理智是自然本身的理智；,3 机械自然观的意义与局限,1意义：自然科学发展到一定阶段的产物，与当时科学的发现水平相适应。机械自然观成为此后相当时间中绝大多数科学家所持的观点。2局限：静止、片面、孤立、绝对，最终回归神学的上帝。,三 吉尔伯特（1540-1603）,1吉尔伯特：伊丽莎白女王的御医，王室奖以年金，使他用于实验研究；1600年出版论磁一书；此书中提出吸引力理论：吸引力遍及整个自然，任何一物体都将这吸引力施与所有其他物体；:哲学意义：标志着关于自然的一般理论发展的新阶段；,
