第一編+近代科學(xué)技術(shù)-第一章+近代自然科學(xué)的初步發(fā)展

第一編近代科學(xué)技術(shù)第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展14-15世紀(jì)歐洲國(guó)家?guī)讉€(gè)關(guān)鍵事件科學(xué)革命的突破經(jīng)典力學(xué)的奠基近代科學(xué)的第一次大綜合其他學(xué)科的初步發(fā)展近代科學(xué)方法14-15世紀(jì)歐洲國(guó)家?guī)讉€(gè)關(guān)鍵事件14世紀(jì)發(fā)端于意大利的文藝復(fù)興14-15世紀(jì)的宗教改革運(yùn)動(dòng)意大利、地中海沿岸手工業(yè)的興起遠(yuǎn)洋航海與地理大發(fā)現(xiàn)東方文明對(duì)西方文明的影響14世紀(jì)發(fā)端于意大利的文藝復(fù)興“這是一次人類從來(lái)沒有經(jīng)歷過的最偉大的、進(jìn)步的變革”──恩格斯中國(guó)、印度和和阿拉伯等東方文化和科學(xué)技術(shù)在中世紀(jì)陸續(xù)傳入歐洲后，對(duì)歐洲的社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。歐洲人從阿拉伯人那里重新發(fā)現(xiàn)了希臘文明。文藝復(fù)興以復(fù)興古典文化為口號(hào)，發(fā)掘、光大古希臘文化，樹立起理性主義和人文主義大旗，反對(duì)神權(quán)和封建特權(quán)，提倡個(gè)性自由。它不只是一場(chǎng)復(fù)興古典文化的運(yùn)動(dòng)，更是一場(chǎng)新時(shí)代的啟蒙運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致了歐洲歷史轉(zhuǎn)折、思想解放、學(xué)術(shù)發(fā)達(dá)、巨人輩出，開創(chuàng)了人類歷史長(zhǎng)河中的一個(gè)光輝時(shí)代?！叭耸且粋€(gè)什么樣的杰作呀！人的理性多么高貴！人的能力無(wú)窮無(wú)盡！人的洞察力多么宛若神明！”

─莎士比亞拉斐爾的《雅典學(xué)院》表現(xiàn)了文藝復(fù)興時(shí)代的人們對(duì)希臘理性精神的崇拜。14-15世紀(jì)的宗教改革運(yùn)動(dòng)燃宗教改革運(yùn)動(dòng)之火的是德國(guó)教士馬丁.路德（1483－1546年），他的新教學(xué)說(shuō)竭力擺脫教會(huì)的統(tǒng)治，主張?jiān)谛叛鲱I(lǐng)域個(gè)人的自由，表達(dá)了經(jīng)過中世紀(jì)長(zhǎng)期宗教精神束縛的人們心中那種追求自由、平等的理想。起源于中國(guó)的印刷技術(shù)這時(shí)在歐洲得到了光大，它得以使新的思想廣泛傳播，從而促進(jìn)了宗教改革運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。自我解放伴隨著對(duì)自然的觀察和研究更加客觀和自由。意大利、地中海沿岸手工業(yè)的興起地理大發(fā)現(xiàn)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)的急劇擴(kuò)張，使西歐工商業(yè)空前發(fā)展，為資本主義的發(fā)展提供了廣闊舞臺(tái)，加速了封建制度的瓦解和資本主義的發(fā)展。商業(yè)的發(fā)達(dá)，使意大利的威尼斯等地成為繁華的海上貿(mào)易中心，繼爾佛羅侖薩成為重要的商業(yè)和文化中心。遠(yuǎn)洋航海與地理大發(fā)現(xiàn)

“我要廢寢忘食地工作，作為一個(gè)細(xì)心的航海家，我將竭盡全力地完成使命，以堅(jiān)韌不拔的毅力戰(zhàn)勝一切艱難險(xiǎn)阻。”──哥倫布致西班牙國(guó)王陛下的信15世紀(jì)是人類向地球上未知的海洋和陸地進(jìn)軍的時(shí)代。1403年，鄭和率領(lǐng)龐大的艦隊(duì)西周游南海各地并遠(yuǎn)航至阿拉伯地區(qū)和非洲東海岸。覬覦東方財(cái)富的歐洲冒險(xiǎn)家們則向南和向東探險(xiǎn)。1488年，巴托羅繆.狄亞士繞過好望角，達(dá).伽馬于1497－1499年間完成的航行最終確定了從歐洲經(jīng)印度洋到東方的航線。雖然很早就有學(xué)者知道地球是圓的，但哥倫布固執(zhí)地相信它并沒有人們說(shuō)的那樣大，因此他才堅(jiān)持認(rèn)為向西航行也可以到達(dá)遍地是黃金和香料的東方。這一錯(cuò)誤的估計(jì)使他作出那膽大包天的探險(xiǎn)計(jì)劃，1492年由他率領(lǐng)的三艘帆船抵達(dá)美洲大陸。

1519－1522年間，葡萄牙人麥哲倫率領(lǐng)的船隊(duì)最終完成了人類首次環(huán)球航行。東方文明對(duì)西方文明的影響英國(guó)政治家、哲學(xué)家培根在1960年曾指出，三大發(fā)明改變改變了整個(gè)世界事務(wù)的面貌和狀態(tài)；沒有哪個(gè)帝國(guó)，沒有哪個(gè)教派，沒有哪個(gè)大人物對(duì)人類事務(wù)的影響，能像這三大發(fā)明那樣巨大和深遠(yuǎn)。……馬克思：火藥，指南針，印刷術(shù)----這是預(yù)告資產(chǎn)階級(jí)社會(huì)到來(lái)的三大發(fā)明，火藥…騎士，指南針…殖民市場(chǎng)，印刷術(shù)…新教工具，……科學(xué)革命的突破1543年在科學(xué)史上是極為重要的一年，哥白尼的《天體運(yùn)行論》和維薩留斯的《人體的構(gòu)造》同于此年出版。天文學(xué)革命醫(yī)學(xué)生理學(xué)革命天文學(xué)革命在哥白尼所處的時(shí)代，托勒密的“地心說(shuō)”在歐洲占統(tǒng)治地位。中世紀(jì)的教會(huì)把地心說(shuō)加以神化，用它來(lái)作為證明上帝存在的依據(jù)。哥白尼認(rèn)為托勒密由于沒有區(qū)別現(xiàn)象和本質(zhì)，將假象視為了真實(shí)。由于感覺不到地球的自轉(zhuǎn)，以致只感覺到太陽(yáng)每天從東方升起而在西方下落，這正象人們坐在大船上行駛時(shí)，往往感覺不到船在動(dòng)，而只見到岸上的東西在往后移動(dòng)一樣。于是，哥白尼提出了日心說(shuō)并發(fā)表了巨著《天體運(yùn)行論》。他勇敢地提出了太陽(yáng)是宇宙的中心，地球不是宇宙的中心，它只是圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的一顆普通行星。由于哥白尼受時(shí)代和階級(jí)的局限，還不能完全擺脫舊的傳統(tǒng)觀念的影響。他沿襲了古希臘唯心學(xué)派關(guān)于圓形是最完美的形狀的說(shuō)法，認(rèn)為行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是圓形的而且是勻速運(yùn)動(dòng)的?？墒聦?shí)證明了行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是橢圓形的，而且是不等速的。哥白尼學(xué)說(shuō)的這些不完善之處，得到了布魯諾和開普勒的發(fā)展和完善。哥白尼“太陽(yáng)中心說(shuō)”的誕生，使天文學(xué)從宗教神學(xué)的束縛下解放出來(lái)，自然科學(xué)從此獲得新生，這在近代科學(xué)的發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義。哥白尼革命可以說(shuō)是標(biāo)志著自然科學(xué)開始從宗教神學(xué)中解放出來(lái)，并宣告了自己的獨(dú)立。“哥白尼學(xué)說(shuō)撼動(dòng)人類意識(shí)之深，自古以來(lái)無(wú)一種創(chuàng)見、無(wú)一種發(fā)明可與倫比。當(dāng)大地是球形被哥倫布證實(shí)以后不久，地球?yàn)橛钪嬷髟椎淖鹛?hào)也被剝奪了。自古以來(lái)沒有這樣天翻地覆的把人類意識(shí)倒轉(zhuǎn)過來(lái)的。如果地球不是宇宙的中心，無(wú)數(shù)古人相信的事物將成為一場(chǎng)空了。誰(shuí)還相信伊甸的樂園、贊美詩(shī)的歌頌、宗教的故事呢！”──歌德醫(yī)學(xué)生理學(xué)革命西方醫(yī)學(xué)中的一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)于外科的研究并注意以解剖學(xué)為基礎(chǔ)。文藝復(fù)興以來(lái)，一批藝術(shù)家，醫(yī)學(xué)家不僅從事動(dòng)物解剖，而且從事解剖研究。達(dá)芬奇為了確定人體的正確比例和結(jié)構(gòu)，親自解剖尸體，畫出了許多精細(xì)的解剖圖。他曾研究過心臟的肌肉并畫出心臟瓣膜圖，用水的循環(huán)來(lái)比喻血的運(yùn)行，表述了血液循環(huán)的概念。1543年，比利時(shí)醫(yī)生維薩里發(fā)表了《人體的結(jié)構(gòu)》。通過解剖，確定了男女的肋骨數(shù)目相等，并不像《圣經(jīng)》上說(shuō)的女人是用男人的一條肋骨創(chuàng)造的因而男人比女人少一條肋骨。他的結(jié)論動(dòng)搖了天主教會(huì)的教條。宗教裁判所以盜尸和巫師罪判處他死刑。維薩里糾正了古羅馬醫(yī)生蓋侖的許多錯(cuò)誤。他通過解剖實(shí)踐證明人的心臟的隔很厚，由肌肉組成，血液不可能如同蓋侖所說(shuō)是通過中隔從右心室流入左心室。西班牙醫(yī)生塞爾維亞于1553年提出了血液小循環(huán)理論。他也因其異端的神學(xué)觀點(diǎn)被加爾文派新教處以死刑。在燒死前還活活烤了兩個(gè)小時(shí)。英國(guó)醫(yī)生哈維在1628年出版了《心血血循環(huán)運(yùn)動(dòng)論》，即提出了血液大循環(huán)理論。經(jīng)典力學(xué)的奠基開普勒的空中立法

伽利略的實(shí)驗(yàn)開普勒的空中立法

丹麥天文學(xué)家第谷·布拉赫（公元1546～1601年）所做的非常精密的天體觀測(cè)。他的主要觀測(cè)活動(dòng)用都是在丹麥和瑞典間的一個(gè)小島的觀天堡天文臺(tái)進(jìn)行的，從公元1576年到1597年歷時(shí)21年。在沒有望遠(yuǎn)鏡的年代，觀測(cè)全憑肉眼。第谷的觀測(cè)達(dá)到肉眼觀測(cè)所能達(dá)到的最高水平。托勒密的觀測(cè)精度是誤差在10角分（天空一周為360度，1度分為60分或稱60角分）左右，而第谷的觀測(cè)精度提高了5倍，誤差只有2角分。德國(guó)天文學(xué)家開普勒（公元1571～1630年）根據(jù)第谷遺留下來(lái)的大批資料，于公元1609年提出了行星運(yùn)動(dòng)的第一、第二定律，10年后又提出了行星運(yùn)動(dòng)的第三定律，而這第三定律正是牛頓推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律的出發(fā)點(diǎn)。1601年，第谷逝世。約翰·開普勒接替了第谷的工作，開始編制魯?shù)婪蛐潜?。但開普勒的興趣和注意力卻更多的放在改進(jìn)和完善哥白尼的日心說(shuō)上，在探討行星軌道性質(zhì)的研究上。他發(fā)現(xiàn)第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)，與哥白尼體系、托勒密體系都不符合。他決心尋找這種不一致的原因和行星運(yùn)行的真實(shí)軌道。

最初的研究從觀測(cè)與理論差異突出的火星著手。他運(yùn)用傳統(tǒng)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)加偏心圓來(lái)計(jì)算，均遭到失敗。經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)4年近70次各種行星軌道形狀設(shè)計(jì)方案的計(jì)算，開普勒認(rèn)識(shí)到哥白尼體系的勻速圓周運(yùn)動(dòng)和偏心圓的軌道模式與火星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌道不符。于是他大膽的拋棄了統(tǒng)治人類思想達(dá)2000年之久的"勻速圓周運(yùn)動(dòng)"偏見，嘗試用別的幾何曲線來(lái)表示火星軌道的形狀。他認(rèn)為行星運(yùn)動(dòng)軌道的焦點(diǎn)應(yīng)該在產(chǎn)生引力中心的太陽(yáng)上，并進(jìn)而斷定火星運(yùn)動(dòng)的線速度不是勻速的，近太陽(yáng)時(shí)快些，遠(yuǎn)太陽(yáng)時(shí)慢些并得出結(jié)論：太陽(yáng)至火星的直徑在一天內(nèi)掃過的面積是相等的。開普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律行星的運(yùn)動(dòng)軌跡的軌道不是傳統(tǒng)的正圓形而是橢圓形，而且太陽(yáng)處于橢圓焦點(diǎn)之一的位置上。相等時(shí)間間隔內(nèi)，行星和太陽(yáng)的連線在任何地點(diǎn)沿軌道所掃過的面積相等。行星公轉(zhuǎn)周期的平方比等于軌道半長(zhǎng)軸的立方比。p1p4p3p2若TP2-TP1=TP4-TP3，則STP2-TP1=STP4-TP3開普勒的三定律是天文學(xué)的又一次革命，它徹底摧毀了托勒密繁雜的本輪宇宙體系，完善和簡(jiǎn)化了哥白尼的日心宇宙體系。開普勒對(duì)天文學(xué)最大的貢獻(xiàn)在于他試圖建立天體動(dòng)力學(xué)，從物理基礎(chǔ)上解釋太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)原因。雖然他提出有關(guān)太陽(yáng)發(fā)出的磁力驅(qū)使行星作軌道運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。但它對(duì)后人尋找出太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)的奧秘具有重大的啟發(fā)意義，為經(jīng)典力學(xué)的建立、牛頓的萬(wàn)有定律的發(fā)現(xiàn)，都作出重要的提示。伽利略的實(shí)驗(yàn)

經(jīng)歷了“哥白尼革命”以后，科學(xué)擺脫了神學(xué)和經(jīng)院哲學(xué)的束縛，實(shí)驗(yàn)和觀察成為知識(shí)的源泉和檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)。意大利物理學(xué)家伽利略（公元1564～1642年）于公元1609年發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡，從而揭開了天文觀測(cè)的新紀(jì)元。伽利略通過一系列有關(guān)運(yùn)動(dòng)物體的實(shí)驗(yàn)，推翻了以亞里士多德為代表的傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)觀念，他用自己制造的望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察天體，觀察到月球凹凸不平的表面，發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞木星的四顆衛(wèi)星等許多過去肉眼無(wú)法看到的天文現(xiàn)象，為哥白尼的日心說(shuō)提供了有力的證據(jù)。他重視實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)工具的做法標(biāo)志著近代科學(xué)的出現(xiàn)。

在伽利略之前，一切科學(xué)、哲學(xué)問題，全部包括在亞里士多德(前384～前322)的學(xué)說(shuō)里。后者可是一位古圣人，他的思想被奉為金科玉律。當(dāng)時(shí)，要是有學(xué)生提出一個(gè)問題，老師只消一句話：“這是亞里士多德說(shuō)的”，問者便不敢再生懷疑。而伽利略卻與眾不同，凡事，不但喜歡多想一想，還要去試一試。1590年，25歲的伽利略，對(duì)亞里士多德的一個(gè)經(jīng)典理論提出懷疑。亞氏說(shuō)，如果把兩件東西從空中扔下，必定是重的先落地，輕的后落地。伽利略卻認(rèn)為是同時(shí)落地。這自然沒有人信他的，于是他決心搞一次實(shí)驗(yàn)，讓人們親自看看。比薩斜塔實(shí)驗(yàn)比薩城里有一座斜塔，拔地之后，卻向一邊斜去。這塔建于1174年，開始還是直的，但建到三層時(shí)開始偏斜，只好停工。過了94年后人們終不死心，又繼續(xù)施工。最后共修了八層，高54.5米，重14200多噸。沒想到這個(gè)偶然的施工錯(cuò)誤，倒造成了世界上獨(dú)一無(wú)二的名勝。說(shuō)起意大利的斜塔，誰(shuí)人不知，何人不曉。一天，年輕的伽利略宣布要進(jìn)行一次試驗(yàn)，一群教授大為不滿，便一起到校長(zhǎng)面前告他的狀。校長(zhǎng)轉(zhuǎn)念一想，這樣也好，讓他當(dāng)眾出一次丑，也好殺殺他的傲氣。這時(shí)，早有一群喜歡新奇的學(xué)生，將他們的老師伽利略擁到塔下。一會(huì)兒，伽利略便爬上斜塔七層的陽(yáng)臺(tái)。塔下已是人頭攢動(dòng)，比薩大學(xué)的校長(zhǎng)、教授、學(xué)生，還有許多看熱鬧的市民，將斜塔圍了個(gè)水泄不通。………伽利略對(duì)科學(xué)作出了許多貢獻(xiàn)，但最主要的貢獻(xiàn)是對(duì)于地面物體運(yùn)動(dòng)的研究得到了慣性定律。這對(duì)牛頓力學(xué)的建立起非常重要的作用。近代科學(xué)的第一次大綜合牛頓的綜合萬(wàn)有引力定律牛頓的綜合英國(guó)物理學(xué)家牛頓（I.Newton,1642-1727）將哥白尼、第谷、開普勒、伽利略、笛卡兒和其他學(xué)者在天文學(xué)和動(dòng)力學(xué)上的發(fā)現(xiàn)匯集起來(lái)，加上他自己在數(shù)學(xué)和力學(xué)上的創(chuàng)見，把物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律歸結(jié)為三條基本運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律，由此建立起一個(gè)完整的力學(xué)理論體系。概括成迄今為止仍能站得住腳的經(jīng)典力學(xué)體系，運(yùn)用他的運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律對(duì)極其廣泛的自然現(xiàn)象，從天體運(yùn)行、潮汐漲落到物體墜地，做出統(tǒng)一解釋，成為科學(xué)史上偉大的成就之一。他把過去一向認(rèn)為是截然無(wú)關(guān)的地球上所謂“世俗”的運(yùn)動(dòng)和日月星辰那些屬于神圣的“天堂”的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一在同一理論框架之中。這可以說(shuō)牛頓力學(xué)是人類認(rèn)識(shí)自然的歷史中第一次理論的大綜合。牛頓定律的基本內(nèi)容第一定律：即慣性定律，任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到其他任何物體所作用的力迫使它改變這種狀態(tài)。第二定律：物體受到外力時(shí)，物體所獲得的加速度的大小與合外力的大小成正比，而與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。即：F=ｍa(其中ａ=dv/dt)。第三定律：當(dāng)物體A以力Ｆ作用于物體B上，物體Ｂ也必定同時(shí)以F’作用在物體A上F和F’在一條直線上，大小相等方向相反。即：F=—F’注意現(xiàn)代的觀點(diǎn)看來(lái)，上面牛頓第二定律的形式只適用于低速情況，普適的情況應(yīng)是牛頓當(dāng)初的形式F=dP/dt。萬(wàn)有引力定律萬(wàn)有引力定律：F=G（Mｍ/R2）其中G=6.67×10-11m3/(Kg·s2)稱引力常數(shù)。牛頓力學(xué)是整個(gè)近代物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代一切機(jī)械、土木建筑、交通運(yùn)輸?shù)裙こ碳夹g(shù)的理論基礎(chǔ)。經(jīng)典力學(xué)最常用的是對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行矢量分析和建立運(yùn)動(dòng)微分方程的方法。這兩種辦法在解決單質(zhì)點(diǎn)，以及有限約束的問題時(shí)，得心應(yīng)手。但是，當(dāng)面對(duì)的是多質(zhì)點(diǎn)、多約束的情況時(shí)，直接運(yùn)用這兩種方法也就顯得太過困難了。為了解決這個(gè)問題，十七、十八世紀(jì)的科學(xué)家們逐漸發(fā)展了動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理和活力定理——三大運(yùn)動(dòng)定理以及它們?cè)诜忾]系統(tǒng)環(huán)境下的三個(gè)積分形式的守恒定律。其他學(xué)科的初步發(fā)展解析幾何

微積分對(duì)數(shù)的發(fā)明

概率論的產(chǎn)生

化學(xué)

幾何光學(xué)

物理光學(xué)

生物電磁學(xué)解析幾何由法國(guó)費(fèi)爾馬和笛卡兒獨(dú)立創(chuàng)立。笛卡兒（1596--1650年）分析了幾何學(xué)與代數(shù)學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)，表示要尋求一種包含這兩門科學(xué)的優(yōu)點(diǎn)而沒有它們的缺點(diǎn)的方法，這種方法就是用代數(shù)方法來(lái)研究幾何問題──解析幾何，《幾何學(xué)》提出了解析幾何學(xué)的主要思想和方法，標(biāo)志著解析幾何學(xué)的誕生。在笛卡爾之前，雖在方程中用符號(hào)表示常量和未知數(shù)，但不是變數(shù)，有了變數(shù)，運(yùn)動(dòng)進(jìn)入了數(shù)學(xué)；有了變數(shù)，代數(shù)問題也可化為幾何問題；而且變數(shù)為微積分的發(fā)明創(chuàng)造了條件。笛卡兒還改進(jìn)了韋達(dá)的符號(hào)記法，他用a，b，c……等表示已知數(shù)，用x，y，z……等表示未知數(shù)。微積分被公認(rèn)為由牛頓和萊布尼次奠基。他們的功績(jī)主要在于：把各種有關(guān)問題的解法統(tǒng)一成微分法和積分法；有明確的計(jì)算步驟。微分法和積分法互為逆運(yùn)算。由于運(yùn)算的完整性和應(yīng)用的廣泛性，微積分成為解決問題的重要工具?，F(xiàn)代微積分的符號(hào)都來(lái)自萊布尼茲的發(fā)明。同時(shí)，關(guān)于微積分基礎(chǔ)的問題也越來(lái)越嚴(yán)重。類似芝諾悖論的困惑暴發(fā)第二次數(shù)學(xué)危機(jī)。對(duì)數(shù)的發(fā)明由17世紀(jì)英國(guó)人耐普爾發(fā)明。意義是有助于改進(jìn)和簡(jiǎn)化計(jì)算。概率論的產(chǎn)生意大利醫(yī)生兼數(shù)學(xué)家卡當(dāng)，據(jù)說(shuō)曾大量地進(jìn)行過賭博。他在賭博時(shí)研究不輸?shù)姆椒ǎ瑢?shí)際是概率論的萌芽。

據(jù)說(shuō)卡當(dāng)曾參加過這樣的一種賭法：把兩顆骰子擲出去，以每個(gè)骰子朝上的點(diǎn)數(shù)之和作為賭的內(nèi)容。已知骰子的六個(gè)面上分別為1~6點(diǎn)，那么，賭注下在多少點(diǎn)上最有利？?jī)蓚€(gè)骰子朝上的面共有36種可能，點(diǎn)數(shù)之和分別可為2~12共11種。7是最容易出現(xiàn)的和數(shù)，它出現(xiàn)的概率是6/36=1/6。十七世紀(jì)中葉，法國(guó)貴族德·美黑在骰子賭博中，由于有要急近處理的事情必須中途停止賭博，要靠對(duì)勝負(fù)的預(yù)測(cè)把賭資進(jìn)行合理的分配，但不知用什么樣的比例分配才算合理，于是就寫信向當(dāng)時(shí)法國(guó)的最高數(shù)學(xué)家帕斯卡請(qǐng)教。帕斯卡和當(dāng)時(shí)第一流的數(shù)學(xué)家費(fèi)爾瑪一起，研究了德·美黑提出的關(guān)于骰子賭博的問題。于是，一個(gè)新的數(shù)學(xué)分支--概率論登上了歷史舞臺(tái)?；瘜W(xué)英國(guó)的玻義爾（R.Boyle,1627—1691）在1661年出版的《懷疑派的化學(xué)家》一書中首次明確將化學(xué)視為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科，在書中他發(fā)展了自己關(guān)于化學(xué)元素的想法，完全駁倒了煉金術(shù)關(guān)于硫、汞、鹽三本原的學(xué)說(shuō)，徹底摧毀了已存在兩千年的四元素學(xué)說(shuō)。這部專著對(duì)化學(xué)從藥劑師和煉金術(shù)士那里解脫出來(lái)成為一門獨(dú)立的科學(xué)有著重要意義。他將微粒說(shuō)引入化學(xué)中，提出來(lái)一個(gè)化學(xué)元素的定義，將化學(xué)元素看作是化學(xué)反應(yīng)中的“原始和簡(jiǎn)單的物質(zhì)”。波義耳-馬略特定律1662年，他用一根容積是12立方英寸的U形玻璃管（短的一端的口封閉），將水銀從開口中灌進(jìn)去，讓原來(lái)管內(nèi)的空氣被壓縮。波義耳觀察到：當(dāng)壓強(qiáng)是兩個(gè)大氣壓時(shí)，空氣的體積是6立方英寸；當(dāng)壓強(qiáng)是三個(gè)大氣壓時(shí)，空氣的體積是4立方英寸。于是得出了“一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)，它的體積與壓強(qiáng)成反比”結(jié)論。

拉瓦錫是近代化學(xué)奠基人之一。1774年10月，J.普里斯特利向拉瓦錫介紹了自己的實(shí)驗(yàn):氧化汞加熱時(shí),可得到“脫燃素氣”，這種氣體使蠟燭燃燒得更明亮，還能幫助呼吸。拉瓦錫重復(fù)了普里斯特利的實(shí)驗(yàn)，得到了相同的結(jié)果。拉瓦錫并不相信燃素說(shuō)，所以他認(rèn)為這種氣體是一種元素,1777年正式把這種氣體命名為oxygene（中譯名氧），含義是酸的元素。

拉瓦錫通過金屬煅燒實(shí)驗(yàn)，于1777年向巴黎科學(xué)院提出了一篇報(bào)告《燃燒概論》，闡明了燃燒作用的氧化學(xué)說(shuō)。他還通過精確的定量實(shí)驗(yàn)，證明物質(zhì)雖然在一系列化學(xué)反應(yīng)中改變了狀態(tài)，但參與反應(yīng)的物質(zhì)的總量在反應(yīng)前后都是相同的。于是拉瓦錫用實(shí)驗(yàn)證明了化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律。拉瓦錫的氧化學(xué)說(shuō)徹底地推翻了燃素說(shuō)，使化學(xué)開始蓬勃地發(fā)展起來(lái)。幾何光學(xué)最初發(fā)展就是源于天文學(xué)和解剖學(xué)的需要。因?yàn)楣鈱W(xué)儀器在天文學(xué)和解剖學(xué)的研究中有著重要作用，在人們不斷研究、制造光學(xué)儀器的過程中，幾何光學(xué)形成了。幾何光學(xué)的基礎(chǔ)是光的反射定律和光的折射定律。十七世紀(jì)初，德國(guó)天文學(xué)家開普勒由于革新天文望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際需要開始了對(duì)幾何光學(xué)的研究。1604年他發(fā)表了一篇論文，對(duì)光的反射現(xiàn)象、光的折射現(xiàn)象及視覺現(xiàn)象作了初步的理論解釋。1611年，他又出版了一部光學(xué)著作，其中記載了他的兩個(gè)重要試驗(yàn)：比較入射角和出射角的實(shí)驗(yàn)，圓柱玻璃試驗(yàn)。在書中，他對(duì)幾何光學(xué)作了進(jìn)一步的理論探討，并提出了焦點(diǎn)、光軸等幾何光學(xué)概念，發(fā)現(xiàn)了全反射。繼開普勒之后，荷蘭物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家斯涅爾對(duì)幾何光學(xué)做出了系統(tǒng)的、數(shù)學(xué)的分析。斯涅爾通過實(shí)驗(yàn)與幾何分析，最初發(fā)現(xiàn)了光的反射定律。另外，當(dāng)他對(duì)光的反射現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)觀測(cè)和幾何分析以后，他又提出了光的折射定律。但斯涅爾在世時(shí)并沒有發(fā)表這一成果。1626年，他的遺稿被惠更斯讀到后才正式發(fā)表。

不久后笛卡兒也推出了相同的結(jié)論，但他是把光的傳播想象成球的傳播，是用力學(xué)規(guī)律來(lái)解釋的，不是十分嚴(yán)密。1661年，費(fèi)馬把數(shù)學(xué)家赫里貢提出的數(shù)學(xué)方法用于折射問題，推出了折射定律，得到了正確的結(jié)論。折射定律的確立，促進(jìn)了幾何光學(xué)的迅速發(fā)展。物理光學(xué)色散是另一個(gè)古老的課題，因?yàn)椴屎绗F(xiàn)象已經(jīng)吸引人類多年。在笛卡兒的《方法論》中，提到了作者早期的色散試驗(yàn)，但他沒有觀察到全部的色散現(xiàn)象。1648年布拉格的馬爾西成功的完成了光的色散試驗(yàn)，但他做出了錯(cuò)誤的解釋。牛頓在笛卡兒等人的著作中得到了啟示，用三個(gè)棱鏡重新作了光的色散試驗(yàn)，并在此試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)光的顏色總結(jié)出了幾條規(guī)律，結(jié)論全面，論據(jù)充分。光的本性問題是研究的焦點(diǎn)。波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)的爭(zhēng)論幾乎貫穿近代物理光學(xué)研究的始終。波粒之爭(zhēng)從十七世紀(jì)初笛卡兒提出兩點(diǎn)假說(shuō)開始、至二十世紀(jì)初以波粒二象性告終，共經(jīng)歷了三百多年的時(shí)間。物理學(xué)巨星牛頓，荷蘭著名天文學(xué)家、物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家惠更斯，英國(guó)物理學(xué)家胡克，英國(guó)著名物理學(xué)家托馬斯．楊等多位著名的科學(xué)家參與其中。雙方爭(zhēng)論得十分激烈，理論發(fā)展十分迅速。簡(jiǎn)單的概括一下波粒之爭(zhēng)的過程。波動(dòng)說(shuō)一方，格里馬第是光的波動(dòng)說(shuō)的提出者,波義耳和胡克是他的支持者；惠更斯繼承并完善了胡克的觀點(diǎn)。生物17世紀(jì)歐洲的生物學(xué)家已經(jīng)知道了數(shù)千種以上的植物，18世紀(jì)瑞典博物學(xué)家林耐（C.Linnaeus,1707—1778）描述了1.8萬(wàn)種植物，面對(duì)這么多的植物16-17世紀(jì)逐步形成兩種分類方法，一種是人為分類法，認(rèn)為物種看成是不連續(xù)的界限分明的類群；另一種是自然分類法，認(rèn)為生物之間存在著連續(xù)性。林耐是人為分類法的集大成者。1735年出版的《自然系統(tǒng)》中，系統(tǒng)地闡述了他的植物分類原則和見解。他把植物分為綱、目、屬、種，并以雙名命名法命名植物。電磁學(xué)富蘭克林庫(kù)侖定律伏打電池近代科學(xué)方法培根創(chuàng)立實(shí)驗(yàn)歸納法笛卡兒創(chuàng)立數(shù)學(xué)演繹法伽俐略的數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合牛頓論科學(xué)方法

形而上學(xué)的機(jī)械唯物主義自然觀培根創(chuàng)立實(shí)驗(yàn)歸納法弗蘭西斯．培根（FrancisBacon,1561-1626）是英國(guó)著名的唯物主義哲學(xué)家和科學(xué)家。他在文藝復(fù)興時(shí)期的巨人中被尊稱為哲學(xué)史和科學(xué)史上劃時(shí)代的人物。馬克思稱他是“英國(guó)唯物主義和整個(gè)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的真正始祖?！钡谝粋€(gè)提出“知識(shí)就是力量”。培根極力批判經(jīng)院哲學(xué)和神學(xué)權(quán)威。他還進(jìn)一步揭露了人類認(rèn)識(shí)產(chǎn)生謬誤的根源，提出了著名的“四假相說(shuō)”。他說(shuō)這是在人心普遍發(fā)生的一種病理狀態(tài)，而非在某情況下產(chǎn)生的迷惑與疑難。第一種是“種族的假相”——這是由于人的天性而引起的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤；第二種是“洞穴的假相”——是個(gè)人由于性格、愛好、教育、環(huán)境而產(chǎn)生的認(rèn)識(shí)中片面性的錯(cuò)誤；第三種是“市場(chǎng)的假相”——由于人們交往時(shí)語(yǔ)言概念的不確定產(chǎn)生的思維混亂；第四種是“劇場(chǎng)的假相”——是指由于盲目迷信權(quán)威和傳統(tǒng)而造成的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。培根的科學(xué)方法觀以實(shí)驗(yàn)定性和歸納為主。他繼承和發(fā)展了古代關(guān)于物質(zhì)是萬(wàn)物本源的思想，認(rèn)為世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，物質(zhì)具有運(yùn)動(dòng)的特性，運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的屬性。培根從唯物論立場(chǎng)出發(fā)，指出科學(xué)的任務(wù)在于認(rèn)識(shí)自然界及其規(guī)律。培根的歸納法集中體現(xiàn)在他的《新工具》一書中。他尖銳地批判了亞里斯多德以及后來(lái)經(jīng)院哲學(xué)中對(duì)演繹法的過分依賴，認(rèn)為三段論不能給人以新知識(shí)，新的科學(xué)工具就是實(shí)驗(yàn)和歸納。認(rèn)為科學(xué)知識(shí)是經(jīng)過證明了的知識(shí)，理論的基礎(chǔ)、原始的概念和命題是依靠經(jīng)驗(yàn)得出來(lái)的，從經(jīng)驗(yàn)上升到理論是一個(gè)逐步上升的過程。因此他強(qiáng)調(diào)，運(yùn)用歸納法必須記住兩條規(guī)則：①

放棄所有先入為主的概念而重新開始；②

暫時(shí)不要企圖上升到一般的結(jié)論。培根雖然不是個(gè)科學(xué)家，也幾乎沒有進(jìn)行過認(rèn)真的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，但他是近代哲學(xué)史上首先提出經(jīng)驗(yàn)論原則的哲學(xué)家。他重視感覺經(jīng)驗(yàn)和歸納邏輯在認(rèn)識(shí)過程中的作用，開創(chuàng)了以經(jīng)驗(yàn)為手段，研究感性自然的經(jīng)驗(yàn)哲學(xué)的新時(shí)代，對(duì)近代科學(xué)的建立起了積極的推動(dòng)作用，對(duì)人類哲學(xué)史、科學(xué)史都做出了重大的歷史貢獻(xiàn)。為此，羅素尊稱培根為“給科學(xué)研究程序進(jìn)行邏輯組織化的先驅(qū)”笛卡兒創(chuàng)立數(shù)學(xué)演繹法笛卡兒（Descartes,René1596-1660）,法國(guó)數(shù)學(xué)家、科學(xué)家和哲學(xué)家。他是西方近代資產(chǎn)階級(jí)哲學(xué)奠基人之一。他的哲學(xué)與數(shù)學(xué)思想對(duì)歷史的影響是深遠(yuǎn)的。人們?cè)谒哪贡峡滔铝诉@樣一句話：“笛卡兒，歐洲文藝復(fù)興以來(lái)，第一個(gè)為人類爭(zhēng)取并保證理性權(quán)利的人?！毙r(shí)候，他對(duì)所學(xué)的東西頗感失望。因?yàn)樵谒磥?lái)教科書中那些微妙的論證，其實(shí)不過是模棱兩可甚至前后矛盾的理論，只能使他頓生懷疑而無(wú)從得到確鑿的知識(shí)，惟一給他安慰的是數(shù)學(xué)。在結(jié)束學(xué)業(yè)時(shí)他暗下決心：不再死鉆書本學(xué)問，而要向“世界這本大書”討教，于是他決定避開戰(zhàn)爭(zhēng)，1628年，他從巴黎移居荷蘭，開始了長(zhǎng)達(dá)20年的潛心研究和寫作生涯，先后發(fā)表了許多在數(shù)學(xué)和哲學(xué)上有重大影響的論著。在荷蘭長(zhǎng)達(dá)20年的時(shí)間里，他集中精力做了大量的研究工作，在1634年寫了《論世界》，書中總結(jié)了他在哲學(xué)、數(shù)學(xué)和許多自然科學(xué)問題上的看法。1641年出版了《行而上學(xué)的沉思》，1644年又出版了《哲學(xué)原理》等。他的著作在生前就遭到教會(huì)指責(zé)，死后又被梵蒂岡教皇列為禁書，但這并沒有阻止他的思想的傳播。哲學(xué)上，他推崇理性，是唯理論的代表。對(duì)于精神與物質(zhì)的關(guān)系，持有精神與物質(zhì)互不相關(guān)的二元論觀點(diǎn)。笛卡爾的演繹法不是簡(jiǎn)單的重提古希臘的演繹法，而認(rèn)為作為演繹法的出發(fā)點(diǎn)的命題與數(shù)學(xué)公理相類似，是直觀的可靠的真理。他要求他的演繹法與經(jīng)院哲學(xué)的復(fù)雜繁瑣的教條相區(qū)別，而要遵守以下幾個(gè)原則：①

只把那些十分清楚明白地呈現(xiàn)在我的心智之前、使我根本無(wú)法懷疑的東西放在我的判斷中；②

把難題盡可能分解為細(xì)小的部分，直到可以圓滿解決為止；③

按從最簡(jiǎn)單、最容易認(rèn)識(shí)的對(duì)象開始，一點(diǎn)一點(diǎn)地上升到復(fù)雜的對(duì)象的認(rèn)識(shí)④

把一切情形盡量完全地列舉出來(lái)，盡量普遍地加以審視，以保證沒有遺漏。笛卡兒不僅在哲學(xué)領(lǐng)域里開辟了一條新的道路，同時(shí)笛卡兒又是一勇于探索的科學(xué)家，在物理學(xué)、生理學(xué)等領(lǐng)域都有值得稱道的創(chuàng)見，特別是在數(shù)學(xué)上他創(chuàng)立了解析幾何，從而打開了近代數(shù)學(xué)的大門，在科學(xué)史上具有劃時(shí)代的意義。笛卡兒在科學(xué)領(lǐng)域的成就同樣累累碩果。他進(jìn)而又創(chuàng)立了解析幾何學(xué)，為微積分的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)，從而開拓了變量數(shù)學(xué)的廣闊領(lǐng)域。恩格斯所說(shuō)：“數(shù)學(xué)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是笛卡兒的變數(shù)。有了變數(shù)，運(yùn)動(dòng)進(jìn)入了數(shù)學(xué)，有了變數(shù)，辨證法進(jìn)入了數(shù)學(xué)，有了變數(shù)，微分和積分也就立刻成為必要了。笛卡兒的這些成就，為后來(lái)牛頓、萊布尼茲發(fā)現(xiàn)微積分，為一大批數(shù)學(xué)家的新發(fā)現(xiàn)開辟了道路。笛卡兒近代科學(xué)的始祖。笛卡兒是歐洲近代哲學(xué)的奠基人之一，黑格爾稱他為“現(xiàn)代哲學(xué)之父”。他自成體系，熔唯物主義與唯心主義于一爐，在哲學(xué)史上產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)，他又是一位勇于探索的科學(xué)家，他所建立的解析幾何在數(shù)學(xué)史上具有劃時(shí)代的意義。笛卡兒堪稱17世紀(jì)的歐洲哲學(xué)界和科學(xué)界最有影響的巨匠之一，被譽(yù)為“近代科學(xué)的始祖”。伽俐略的數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合伽利略是偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家，科學(xué)革命的先驅(qū)。歷史上他首先在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上融會(huì)貫通了數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)三門知識(shí)，擴(kuò)大、加深并改變了人類對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙的認(rèn)識(shí)。為了證實(shí)和傳播N.哥白尼的日心說(shuō)，伽利略獻(xiàn)出了畢生精力。由此，他晚年受到教會(huì)迫害，并被終身監(jiān)禁。他以系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和觀察推翻了以亞里士多德為代表的、純屬思辨的傳統(tǒng)的自然觀，開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)。因此，他被稱為“近代科學(xué)之父”。伽利略倡導(dǎo)了數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法；這種研究方法是他在科學(xué)上取得偉大成就的源泉，也是他對(duì)近代科學(xué)的最重要貢獻(xiàn)。用數(shù)學(xué)方法研究物理問題，原非伽利略首倡，可以追溯到公元前3世紀(jì)的阿基米德,14世紀(jì)的牛津?qū)W派和巴黎學(xué)派以及15、16世紀(jì)的意大利學(xué)術(shù)界伽利略的數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，一般來(lái)說(shuō)，分三個(gè)步驟：①

先提取出從現(xiàn)象中獲得的直觀認(rèn)識(shí)的主要部分，用最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)形式表示出來(lái)，以建立量的概念；②

再由此式用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出另一易于實(shí)驗(yàn)證實(shí)的數(shù)量關(guān)系；③

然后通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種數(shù)量關(guān)系。他所創(chuàng)制的許多實(shí)驗(yàn)儀器在當(dāng)時(shí)及對(duì)后世都很有影響，下面舉出幾項(xiàng)：浮力天平：這是利用浮力原理快速測(cè)定金銀器皿首飾中金銀含量比例的直讀儀器。這種儀器當(dāng)時(shí)已用于金銀首飾器皿的交易中。溫度計(jì)：伽利略首創(chuàng)的溫度計(jì)是一種開放式的液體溫度計(jì)，玻璃管內(nèi)盛有著色的水和酒精，液面與大氣相通。這實(shí)際上是溫度計(jì)與大氣壓力計(jì)的混合體，這是由于當(dāng)時(shí)他對(duì)大氣壓力的變化還沒有明確的認(rèn)識(shí)。望遠(yuǎn)鏡：伽利略制成的望遠(yuǎn)鏡，可以觀察到物體的正像。經(jīng)過改進(jìn)后,其倍率由3逐步增大到33；這種望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而其倍率和分辨本領(lǐng)受球差和色差的限制較大。伽利略在人類思想解放和文明發(fā)展的過程中作出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。在當(dāng)時(shí)的社會(huì)條件下，為爭(zhēng)取不受權(quán)勢(shì)和舊傳統(tǒng)壓制的學(xué)術(shù)自由，為近代科學(xué)的生長(zhǎng)，他進(jìn)行了堅(jiān)持不懈的斗爭(zhēng)，并向全世界發(fā)出了振聾發(fā)聵的聲音。因此，他是科學(xué)革命的先驅(qū)，也可以說(shuō)是“近代科學(xué)之父”。雖然他晚年終于被剝奪了人身自由，但他開創(chuàng)新科學(xué)的意志并未動(dòng)搖。他的追求科學(xué)真理的精神和成果，永遠(yuǎn)為后代所景仰。1799年，梵蒂岡教皇J.保羅二世代表羅馬教廷為伽利略公開平反昭雪,認(rèn)為教廷在300多年前迫害他是嚴(yán)重的錯(cuò)誤。這表明教廷最終承認(rèn)了伽利略的主張──宗教不應(yīng)該干預(yù)科學(xué)。牛頓論科學(xué)方法牛頓一生的重要貢獻(xiàn)是集16、17世紀(jì)科學(xué)先驅(qū)們成果的大成，建立起一個(gè)完整的力學(xué)理論體系，把天地間萬(wàn)物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律概括在一個(gè)嚴(yán)密的統(tǒng)一理論中。這是人類認(rèn)識(shí)自然的歷史中第一次理論的大綜合。以牛頓命名的力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代工程力學(xué)以及與之有關(guān)的工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)。這一成就，使以牛頓為代表的機(jī)械論的自然觀，在整個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域中取得了長(zhǎng)達(dá)兩百年的統(tǒng)治地位。牛頓在科學(xué)上的成就須由他的哲學(xué)思想和科學(xué)方法來(lái)尋根求源。在物理學(xué)科中伽利略的實(shí)驗(yàn)工作是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的開端，牛頓深受其影響。