科學(xué)前沿與哲學(xué)演示文稿

科學(xué)前沿與哲學(xué)演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日（優(yōu)選）科學(xué)前沿與哲學(xué)現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日科學(xué)：天才引導(dǎo)的歷程

自古以來，人類有兩類觀念系統(tǒng)，一類是神話想象系統(tǒng)它們雖然自由而

探索精神，但由于它無法使真理從錯(cuò)誤和假象中區(qū)分出來而受到局限。另一類觀念系統(tǒng)是那些以常識(shí)為基礎(chǔ)的理性哲學(xué)。這些理論強(qiáng)調(diào)觀念必須是可靠經(jīng)驗(yàn)之概括，但由于它們?nèi)狈φ_的結(jié)構(gòu)，使得理論系統(tǒng)僅僅起到整理與儲(chǔ)存人類可靠常識(shí)的作用。而科學(xué)研究在受控觀察與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，遵循邏輯規(guī)范不斷糾正探索創(chuàng)造進(jìn)程中的失誤，具有擴(kuò)大可靠經(jīng)驗(yàn)的能力。

遠(yuǎn)古—18世紀(jì)：實(shí)際需要推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，除了偶爾的發(fā)現(xiàn)帶來發(fā)明外，需要常常在發(fā)明之前，純粹科學(xué)還是學(xué)者的個(gè)人興趣，科學(xué)研究滯后于技術(shù)革新，這在工業(yè)革命中表現(xiàn)的特別顯著。美國(guó)科學(xué)家沃倫·韋弗認(rèn)為：“科學(xué)應(yīng)當(dāng)是最有才華的科學(xué)家真正要做的事?！爆F(xiàn)在是3頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日《飛跑的Atalanta》（1618）為了了解自然的秘密，科學(xué)家在跟隨她的足跡：大自然是向?qū)В硇允鞘终?，?jīng)驗(yàn)是眼睛，閱讀是燈火，所有這些都是探索自然奧秘所必備的?，F(xiàn)在是4頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日認(rèn)知結(jié)構(gòu)：人與對(duì)象的反饋耦合任何一個(gè)客觀事物，它和我們的關(guān)系可以歸結(jié)為兩個(gè)部分：1.一部分是客體對(duì)主體的作用，包括主體所接受到的客體的信息及客體對(duì)主體的各種作用、影響。它們反映在客體的輸出中，可以稱之為客體的可觀察量。2.另一部分是主體對(duì)客體的主制作用，包括主體傳遞給客體的信息及主體對(duì)客體的各種作用、影響，可以稱之為客體的可控制變量。實(shí)踐與認(rèn)識(shí)活動(dòng)就是主客體的反饋耦合關(guān)系形成的認(rèn)知結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)研究的目的和結(jié)果必須得到對(duì)世界某些部分的理解和控制。所謂抽象，就在于用一種結(jié)構(gòu)上類似但是又比較簡(jiǎn)單的模型來取代所研究的世界的那一部分?？茖W(xué)知識(shí)是一系列抽象模型組成的。主體客體可控制變量可觀察變量現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日自然規(guī)律：自然現(xiàn)象間的本質(zhì)聯(lián)系哲學(xué)家把規(guī)律定義為現(xiàn)象間的本質(zhì)聯(lián)系，認(rèn)知結(jié)構(gòu)的控制論分析則將規(guī)律看作黑箱輸入和輸出，或者輸出之間的約束。實(shí)際上，這些說法是等價(jià)的，體現(xiàn)儀器原理的輸入-輸出關(guān)系，往往就是自然規(guī)律成立的約束條件，自然規(guī)律與儀器原理同構(gòu)。就拿牛頓第二定律為例，它無非是說當(dāng)輸入F作用于質(zhì)量m時(shí)，物體的行為表現(xiàn)為機(jī)械運(yùn)動(dòng)加速度a的輸出，質(zhì)量m就是力學(xué)體系中某個(gè)單元的功能函數(shù)。而牛頓第三定律提到的反作用力，正是力學(xué)體系中的負(fù)反饋機(jī)制，它導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)動(dòng)不扭曲空間結(jié)構(gòu)，保證空間的均勻性，使得動(dòng)量守恒?，F(xiàn)在是6頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日實(shí)踐能力提高：從特殊深入到普遍規(guī)律可以分為一般規(guī)律和特殊規(guī)律。某一規(guī)律成立所依賴的條件越少，這一規(guī)律就越普遍。人類對(duì)規(guī)律普遍程度的認(rèn)識(shí)取決于變革世界的能力，隨著人控制自然的能力的增加，其認(rèn)識(shí)規(guī)律的普遍性越大。因?yàn)槿耸窃诟脑旌涂刂剖澜绲倪^程中認(rèn)識(shí)規(guī)律的，只有改造世界的能力大到一定程度，才能發(fā)現(xiàn)自然界更深層次的不變量。古人不知道水在1000C沸騰是特殊規(guī)律，因?yàn)樗麄儾恢揽刂茪鈮?，因此也不可能找出這一特殊規(guī)律所依存的條件。如果人不是先認(rèn)識(shí)了機(jī)械能，則能量守恒定律就不會(huì)被發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日認(rèn)識(shí)能力提高：從普遍下降為特殊隨著人類觀察和改造客觀世界的能力增強(qiáng)，變量及變量之間的約束關(guān)系也越來越多地被發(fā)現(xiàn)。人類原來所發(fā)現(xiàn)的變量之間的約束關(guān)系隨著科學(xué)的發(fā)展，往往被發(fā)現(xiàn)是處于更多變量的約束之中。也就是說，隨著科學(xué)的發(fā)展，人們將發(fā)現(xiàn)更多的規(guī)律所依存的條件。這實(shí)際上就意味著一個(gè)普遍規(guī)律將越來越下降為一個(gè)特殊規(guī)律。19世紀(jì)的能量守恒定律，在相對(duì)論中表現(xiàn)為質(zhì)能關(guān)系的特殊形式；宇稱守恒以及破缺，是CPT守恒的特殊形式，等等。現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日自然規(guī)律與人：科學(xué)以人為中心人從不把完全可控的客體當(dāng)作科學(xué)研究的對(duì)象，只有當(dāng)人類對(duì)自然謀求更大的控制權(quán)時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生科學(xué)。而那些人類一時(shí)無法控制但又企圖去控制的事物，便會(huì)成為科學(xué)研究的第一批對(duì)象。人類一旦認(rèn)識(shí)了那些不可控制的變量與我們可以控制的變量之間的聯(lián)系，就把認(rèn)識(shí)到的這種聯(lián)系稱為自然規(guī)律；這些規(guī)律使人的控制能力擴(kuò)大，這擴(kuò)大了的范圍又成為科學(xué)的新起點(diǎn)……因此，科學(xué)有一個(gè)中心，即人本身，有一個(gè)出發(fā)點(diǎn)，即他最初所具有的控制能力及其可能控制的那一批變量。現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日科學(xué)之光：普羅米修斯圣火原始人只有一雙手和一身力氣，他最初的控制變量是其力所能及的物體的位置，他可以把木柴堆在一起，可以鉆木取火。人一旦控制了火，就有可能控制簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)，可以煉銅煉鐵。鐵使人對(duì)自然界的控制權(quán)進(jìn)一步擴(kuò)大了，……科學(xué)技術(shù)就這樣發(fā)展起來。人作為科學(xué)的中心，他的四肢能控制的變量和五官能感到的變量就是科學(xué)技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)。人類所使用的工具和儀器都是圍繞著這個(gè)出發(fā)點(diǎn)而發(fā)明的，從這個(gè)出發(fā)點(diǎn)開始，一圈一圈擴(kuò)展開來，伸向無窮遠(yuǎn)處。科學(xué)的光輝照亮了黑暗的宇宙，而這光輝的源泉就是人?，F(xiàn)在是10頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日讓科學(xué)的光芒照亮自己四百年來，尤其是20世紀(jì)，科學(xué)正以它神奇的力量改變著我們生存的世界和思維方式。在世界上，以科學(xué)本身為研究對(duì)象的學(xué)科——如科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史與科學(xué)社會(huì)學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。這表明，一個(gè)新的歷史關(guān)頭已經(jīng)來臨：人類不僅應(yīng)該用科學(xué)的光芒照亮自然界，還應(yīng)用它來照亮社會(huì)，照亮科學(xué)發(fā)展的道路以及那長(zhǎng)期隱藏在歷史陰影中的科學(xué)和文化背景之間內(nèi)在的聯(lián)系?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日一、近代科學(xué)革命與機(jī)械論哲學(xué)天上：哥白尼《天球運(yùn)行論》（1543）

—伽利略《對(duì)話》（1633）

—牛頓《原理》（1687）地上：哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸（1492） 人間：維薩留斯《人體結(jié)構(gòu)》（1543）

—哈維《心血運(yùn)行論》（1628）信仰：上帝的兩本書—《圣經(jīng)》與自然現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日托勒密體系現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日托勒密地心說的問題:行星逆行現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日托勒密“本輪-均輪”體系對(duì)行星逆行的解釋現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日更高的精度、更多的本輪現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日哥白尼：革新家？保守家？

盡管哥白尼的目的并不是要推翻舊的希臘天文學(xué)體系，而是要恢復(fù)那個(gè)體系的本來面目：如何將勻速圓周運(yùn)動(dòng)和古代傳統(tǒng)更好的統(tǒng)一起來。但恩格斯在《自然辯證法》中指出：“自然科學(xué)借以宣布其獨(dú)立并且好像是重演路德焚燒教諭的革命行為，就是哥白尼那本不朽著作的出版，……從此自然科學(xué)便開始從神學(xué)中解放出來?！备绨啄幔?473-1543）現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日太陽(yáng)中心說在所有行星的中心居住著太陽(yáng)，在這個(gè)位置它可以一瞬間照亮整個(gè)宇宙。對(duì)于這個(gè)最壯麗的神殿，誰(shuí)能將這盞明燈安放到另外或更好的地方？—哥白尼《天球運(yùn)行論》（1543）現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日地心說與日心說的比較現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日第谷（1546-1601）企圖建立折中的宇宙體系地球是宇宙的中心！月亮和太陽(yáng)圍繞地球旋轉(zhuǎn)；太陽(yáng)是水星、金星、火星、木星、土星的中心。但是，他的學(xué)生開普勒從觀察資料出發(fā)，改進(jìn)了日心說，但仍然堅(jiān)持亞里士多德的物理學(xué)?，F(xiàn)在是20頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日開普勒:靠占星術(shù)養(yǎng)活的天文學(xué)家開普勒1571-1630現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日開普勒第一定律:橢圓定律行星沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)是位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上（1609《新天文學(xué)》）橢圓的對(duì)稱性比圓小，對(duì)應(yīng)著指向橢圓長(zhǎng)軸的拉普拉斯-龍格-楞次矢量守恒?，F(xiàn)在是22頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日開普勒第二定律:面積定律從太陽(yáng)到行星的矢徑在相等時(shí)間里掃過相等的面積。（1609《新天文學(xué)》）這相當(dāng)于與空間各向同性有關(guān)的角動(dòng)量守恒?，F(xiàn)在是23頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日開普勒第三定律:周期定律各行星公轉(zhuǎn)周期的平方與軌道半長(zhǎng)徑的立方成正比（1619《宇宙和諧論》）?，F(xiàn)在是24頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日哥白尼學(xué)說的殉道者現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日《兩大世界體系的對(duì)話》用意大利方言寫成的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》，對(duì)于哥白尼宇宙學(xué)的優(yōu)點(diǎn)給出了精彩的陳述，并且有望遠(yuǎn)鏡的證據(jù)支持。《對(duì)話》采用三個(gè)朋友之間對(duì)話的形式。薩爾維阿蒂（Sakviati）代表伽利略；沙格列陀（Sagredo）是個(gè)很有理性的人，他贊同薩爾維阿蒂的觀點(diǎn)；辛普利邱（Simplicio）是一個(gè)亞里斯多德主義者?，F(xiàn)在是26頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日伽里略挑戰(zhàn)亞里斯多德：

自然運(yùn)動(dòng)與受迫運(yùn)動(dòng)符合相同的規(guī)律與亞里士多德把科學(xué)建立在邏輯推理與常識(shí)類推基礎(chǔ)上不同，伽利略追隨培根強(qiáng)調(diào)觀察實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)論，并把經(jīng)驗(yàn)歸納與數(shù)學(xué)推理結(jié)合成為新科學(xué)知識(shí)。比薩斜塔之謎伽利略如何批駁亞里士多德的“物體下落速度與重量成正比”?“重＋輕”的下降速度？他提出了速度與加速度的概念?，F(xiàn)在是27頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日亞里士多德的有機(jī)目的論不利于實(shí)驗(yàn)鑒別按照亞里士多德的有機(jī)目的論哲學(xué)，不同類的事物在宇宙中處于不同的位置，這些不同類的事物的性質(zhì)與運(yùn)動(dòng)規(guī)律是不同的。這種來自于常識(shí)分類的哲學(xué)具有極大的迷惑性。顯然，星球、蘋果、木球是性質(zhì)完全不同的東西，它們處于自然界不同的層次，難道它們會(huì)遵循共同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律嗎？如果用這種思想方式想問題，理論就無法指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。因?yàn)槭澜缟蠜]有兩個(gè)事物是完全相同的，任何事物就只能自己說明自己，而不能用別的事物實(shí)驗(yàn)來說明它了。實(shí)驗(yàn)室的力學(xué)實(shí)驗(yàn)怎么能說明天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢？蘋果落地與月亮運(yùn)動(dòng)如何遵循相同的規(guī)律？現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日構(gòu)造性自然觀：從質(zhì)到量的抽象要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，特別是根據(jù)理論的需要有目的地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，必須完成從常識(shí)性的質(zhì)料本體觀到數(shù)量關(guān)系的結(jié)構(gòu)觀的轉(zhuǎn)變。即對(duì)不同的事物，我們僅僅限定其某一種性質(zhì)來考察，把它數(shù)量化，看作一種結(jié)構(gòu)的一部分，不論對(duì)于星球、木球、蘋果還是石頭，它們性質(zhì)千差萬別，但就質(zhì)量、速度、空間位置來說，這幾個(gè)變量是同一的，并處于一種有規(guī)律的結(jié)構(gòu)中。這就是從結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)看自然，也就是把結(jié)構(gòu)從性質(zhì)的混合中剝離出來。這種結(jié)構(gòu)方法是從幾何學(xué)開始的，從伽利略開始，科學(xué)家把這種結(jié)構(gòu)觀推廣到力學(xué)現(xiàn)象中去，到牛頓那里完成了徹底的轉(zhuǎn)變。邏輯構(gòu)造型的理論體系與從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看待自然的理論規(guī)范的結(jié)合，就是構(gòu)造性自然觀。這是伽利略開啟近代科學(xué)方法論革命的重要環(huán)節(jié)。構(gòu)造性自然觀對(duì)于事物數(shù)量關(guān)系的抽象，實(shí)際上上把千差萬別的事物同質(zhì)化，形成抽象的物質(zhì)實(shí)體概念，預(yù)設(shè)自然規(guī)律的簡(jiǎn)單齊一性，使得歸納法與數(shù)學(xué)推理行之有效。現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日受控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：

科學(xué)物化為技術(shù)，工匠與學(xué)者的結(jié)合動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，差不多每個(gè)古代科學(xué)家都會(huì)。但大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都得不到確定的結(jié)果，原因是干擾不可排除。在比薩斜塔上做自由落體實(shí)驗(yàn)碰到各種不可控因素的影響，幾乎在任何實(shí)驗(yàn)中都存在，不同的只是干擾因素隨實(shí)驗(yàn)不同而有別。伽利略的偉大之處在于他非常懂得受控實(shí)驗(yàn)的意義。他巧妙設(shè)計(jì)的目的是用一個(gè)條件可控（比如用斜面角度控制小球運(yùn)動(dòng)的速度）的實(shí)驗(yàn)來代替一個(gè)當(dāng)時(shí)非受控的實(shí)驗(yàn)，終于得到了自由落體定律。所謂受控實(shí)驗(yàn)，是指實(shí)驗(yàn)應(yīng)在嚴(yán)格控制條件下進(jìn)行，而不是在不可控的偶然因素起重要作用時(shí)的觀察或測(cè)試結(jié)果為據(jù)。只要控制條件足夠嚴(yán)格，任何人在任何地方以同樣的條件和方法做同一實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都能以穩(wěn)定的幾率再現(xiàn)。雖然歷史上有些非受控實(shí)驗(yàn)并不全是虛妄的，但這種實(shí)驗(yàn)不能從根本實(shí)驗(yàn)者個(gè)人的認(rèn)識(shí)活動(dòng)中游離出來，也就更不可能轉(zhuǎn)化為技術(shù)了。受控實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果的物化不僅使實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)客觀化了，而且也為社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)生產(chǎn)提供了條件?，F(xiàn)在是30頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日斜面試驗(yàn)現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日下落物體到達(dá)斜面末端的速度與下落高度有關(guān)，而與斜面的坡度無關(guān)！現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日伽里略被審判（1633年6月22日）現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日笛卡兒：我思故我在

勒內(nèi)·笛卡爾（1596-1650）。從小體弱多病，但聰明好學(xué)。校長(zhǎng)特地允許他不必早起，這使他養(yǎng)成了早晨躺在床上思考問題的習(xí)慣。正是這種晨思（“沉思”），使他悟出一個(gè)著名的哲學(xué)命題“我思故我在”（Cogitoergosum

——Ithink,thereforeIam.）笛卡爾在《探索真理的指導(dǎo)原則》中，把歐幾里得幾何學(xué)的構(gòu)造方法推廣到所有科學(xué)理論的建立和鑒別中去。他的二元論不管是否正確，卻有助于把力學(xué)結(jié)構(gòu)從復(fù)雜的事物中剝離出來，成為科學(xué)家的研究對(duì)象，而把有關(guān)靈魂等當(dāng)時(shí)還弄不清楚的對(duì)象留在上帝手中。

現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日世界：以太的漩渦對(duì)笛卡爾來說，世界和萬物的運(yùn)轉(zhuǎn)就猶如一臺(tái)宏大無比的機(jī)器，有許多力學(xué)定律和碰撞規(guī)律結(jié)合而成的一個(gè)整體，并受它們支配。他認(rèn)為宇宙中充滿了一種被稱為“以太”的物質(zhì)，而這種物質(zhì)中形成了許多巨大的漩渦，正是這些漩渦帶動(dòng)者衛(wèi)星繞著行星轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)行星圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)。盡管笛卡爾的以太漩渦論最終被牛頓萬有引力定律擊敗，但它不同于中國(guó)古代的元?dú)庹摚軌蛲ㄟ^預(yù)言地球自轉(zhuǎn)造成的形狀變化與行星運(yùn)動(dòng)軌道來檢驗(yàn)。元?dú)庹摬荒苡脕碓O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)也不能來證實(shí)它，至今還處于一片混沌中。我們今天在里面發(fā)掘的光輝，那只是用現(xiàn)代科學(xué)的光芒去照亮它時(shí)看到的反光?，F(xiàn)在是35頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日解析幾何：運(yùn)動(dòng)進(jìn)入數(shù)學(xué)

“我在曲線上任取一點(diǎn)，比如C，過C畫直線CB平行于GA.因CB和BA是未知的和不確定的量，我稱其中之一為y,另一個(gè)為x.”（笛卡兒：《幾何學(xué)》）現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日哈維（1578-1657）：《心血循環(huán)論》（1628）心臟是生命之源，猶如太陽(yáng)至于宇宙，因?yàn)樘?yáng)也可稱為世界的心臟呢；為有心臟的能力和其搏躍，血液因得流動(dòng)，完成滋養(yǎng)而免其腐敗和凍結(jié)；它是內(nèi)部的神靈，它發(fā)揮它的作用以營(yíng)養(yǎng)、調(diào)攝，活潑身體的全部，實(shí)為生命的基礎(chǔ)，一切動(dòng)作的泉源、撫育和促進(jìn)身體的增長(zhǎng)，它的確是生命的基礎(chǔ)，一切活力的源泉?，F(xiàn)在是37頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日牛頓：新時(shí)代的開始

1642年伽利略去世，這年的圣誕節(jié)，牛頓誕生，科學(xué)史上的一個(gè)新篇章開始了。LynnSagal論“科學(xué)理性主義的原則

”：“如果當(dāng)一個(gè)科學(xué)觀察是有效的，那么對(duì)于任何一個(gè)合格的科學(xué)家，只要有足夠的時(shí)間和金錢設(shè)備，他應(yīng)該可以重復(fù)這一實(shí)驗(yàn)，可以觀察到同樣的現(xiàn)象得到同樣的結(jié)論?！?TheDreamofReality)現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日進(jìn)入劍橋遺腹子、早產(chǎn)兒1661年6月進(jìn)劍橋三一學(xué)院。1665年初畢業(yè)，獲文學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日躲避鼠疫的奇跡年1665年6月，一場(chǎng)瘟疫席卷英國(guó)，劍橋大學(xué)關(guān)了門，老師和學(xué)生全部回家，牛頓也回到woolsthorpe—充滿新的發(fā)現(xiàn)的一年開始了：“奇跡年”（annusmirabilis）萬有引力、微積分、光的分解（相當(dāng)于數(shù)學(xué)上的傅立葉分解）現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日希望的彩虹：光譜的秘密現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日牛頓企圖扼殺光的波動(dòng)說牛頓根據(jù)光的直線傳播批判惠更斯，胡克與笛卡爾的波動(dòng)說，但是他又認(rèn)為光微粒的傳播可能引發(fā)以太振蕩。1801年，托馬斯·楊的雙峰干涉實(shí)驗(yàn)摧毀了牛頓的權(quán)威?，F(xiàn)在是43頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日牛頓—萊布尼茲公式現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》牛頓在胡克的啟發(fā)下，在哈雷的幫助下，從事天體力學(xué)研究，并開始寫作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》；皇家學(xué)會(huì)答應(yīng)支付出版費(fèi)用，可是沒錢。哈雷出資捐助，并擔(dān)任編輯。哈雷將皮革封面的價(jià)格定為9先令。左圖為1687年初版本?，F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日《原理》的推論在天上得到證實(shí)《原理》首先給出了物體運(yùn)動(dòng)的三定律。1.慣性定律（古代原子論（虛空中原子直線運(yùn)動(dòng)）→伽利略（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）→笛卡爾）；2.F=ma（伽利略，胡克，牛頓等）；3.作用等于反作用力第二卷命題IV推論VI：如果周期正比于半徑的3/2次方，則向心力反比于半徑的平方；反之亦然。開普勒第三定律與牛頓萬有引力定律的等價(jià)性現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日牛頓得到了引力的平方反比形式牛頓把橢圓軌道簡(jiǎn)化為圓軌道，得出：a=v2/rv=2πr/TT2/r3=ka=4π2/kr2牛頓從引力的平方反比律推導(dǎo)出天體軌道一定是圓錐曲線，開普勒三大定律成立。蘋果，炮彈與月亮現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日不朽的牛頓1727年3月20日在肯辛頓去世，享年84歲。安葬在WestminsterAbbey（左圖：三一學(xué)院內(nèi)的牛頓像：手中拿著的是三棱鏡）恩格斯：牛頓是歸納法的驢子。吳大猷：觀察及由此形成物理概念→根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和形成的概念，通過內(nèi)插和外推，通過概括與歸納得到的種種關(guān)系而形成物理規(guī)律（初階歸納：感性具體-理性抽象）→借助想象，直覺和創(chuàng)造力將許多分離的定律通過一些觀念集合成為一個(gè)統(tǒng)一的整體（高階歸納：理性抽象-理性具體）。現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日牛頓：機(jī)械宇宙的設(shè)計(jì)師自然和自然規(guī)律沉浸在黑暗之中，上帝說：讓牛頓出生吧！一切都變得光明?！ㄆ眨≒opu）現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日牛頓主義1.牛頓主張絕對(duì)時(shí)間，所有觀察者都有相同的時(shí)間，不論它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)如何。2.在牛頓動(dòng)力學(xué)中，首先，空間距離的測(cè)量與時(shí)間無關(guān)；其次，三維空間有歐幾里得幾何學(xué)的幾何性質(zhì)。3.同時(shí)測(cè)量一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量在原則上是可能的。4.運(yùn)動(dòng)方程是決定論與因果律的。5.牛頓運(yùn)動(dòng)定律只對(duì)慣性系有效，在旋轉(zhuǎn)系中要引入“虛擬力”修正，這意味著空間是絕對(duì)的。萊布尼茲是牛頓主義的主要反對(duì)者，認(rèn)為世界由單子構(gòu)成，不存在虛空，反對(duì)超距作用，反對(duì)絕對(duì)時(shí)空觀。現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日牛頓力學(xué)的改造者們?cè)谔祗w測(cè)量學(xué)進(jìn)步的同時(shí)，一些數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家在致力于完善牛頓力學(xué)應(yīng)用于天體運(yùn)動(dòng)時(shí)的數(shù)學(xué)形式。這項(xiàng)工作主要由法國(guó)的克萊洛（Clairaut1713-1765）、達(dá)朗貝爾（D’Alembert1717-1783）、拉格朗日（Lagrange1736-1813）、拉普拉斯（Laplace1749-1827）、泊松（Poisson1781-1840）、柯西（Cauchy1789-1857）和德國(guó)的歐拉（Euler1707-1783）、高斯（Gauss1777-1855）以及英國(guó)的哈密頓（Hamilton1805-1865）等人完成?，F(xiàn)在是51頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日拉格朗日：把力學(xué)數(shù)學(xué)化拉格朗日出生于意大利，在柏林工作了很久，1787年被路易十六召到巴黎。1771年，他把定義了引力勢(shì)V，發(fā)現(xiàn)引力勢(shì)的梯度就是引力。1777年，拉普拉斯提出拉普拉斯方程▽2φ=0；1813年，泊松指出拉普拉斯方程也適用于靜電學(xué)，并得到了泊松方程▽2V=-4πρ。1788年拉格朗日出版了他的巨著《分析力學(xué)》，全書采用純代數(shù)的方法，沒有一幅幾何插圖。現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日拉格朗日方程如果n個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到k個(gè)強(qiáng)制性條件的“約束”，我們可將3n個(gè)坐標(biāo)r1，r2，…rn中的k個(gè)坐標(biāo)用其余的3n-k個(gè)坐標(biāo)來表示。s=3n-k稱為這個(gè)力學(xué)體系的自由度。自由度為s的一個(gè)力學(xué)體系，共有s個(gè)廣義坐標(biāo)，選定好廣義坐標(biāo)qα后，利用約束方程可將每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)表示為ri=ri（q1，q2，…qn），i=1，2，…，n。利用上式與牛頓理論，可以把這個(gè)力學(xué)體系的動(dòng)力學(xué)方程寫成d（?L/?（dqα/dt））/dt-?L/?qα

=0，α=1，2，…，s，式中L=T-V=L（q，dq/dt，t）現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日馬克思恩格斯批判機(jī)械唯物論隨著法國(guó)啟蒙運(yùn)動(dòng)與法國(guó)大革命的興起，伽利略，笛卡爾與牛頓等近代科學(xué)革命領(lǐng)袖的自然神論，演變?yōu)榱⒆阌谂ｎD科學(xué)革命的無神論與機(jī)械唯物論思潮。馬克思恩格斯在《神圣家族》中指出：英國(guó)唯物主義和整個(gè)現(xiàn)代科學(xué)的真正始祖是培根。……按照他的學(xué)說，感覺是完全可靠的，是一切知識(shí)的源泉?？茖W(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，科學(xué)就在于用理性方法整理感性材料。歸納、分析、比較、觀察和實(shí)驗(yàn)是理性方法的主要條件。唯物主義在它的第一個(gè)創(chuàng)始人培根那里，還在樸素的形式下包含著全面發(fā)展的萌芽。物質(zhì)帶著詩(shī)意的感性光輝對(duì)人的全身心發(fā)出微笑?！ㄎ镏髁x在以后的發(fā)展中變得片面了。霍布斯把唯物主義系統(tǒng)化了。感性失去了它的鮮明的光彩而變成了幾何學(xué)家的抽象的感性。物理運(yùn)動(dòng)成為機(jī)械運(yùn)動(dòng)或數(shù)學(xué)運(yùn)動(dòng)的犧牲品；幾何學(xué)被宣布為主要的科學(xué)。唯物主義變得敵視人了。笛卡爾的唯物主義成為真正的自然科學(xué)的財(cái)產(chǎn)，而法國(guó)唯物主義的另一派則直接成為社會(huì)主義和共產(chǎn)主義的財(cái)產(chǎn)。現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日二、19世紀(jì)：科學(xué)的新時(shí)代19世紀(jì)：追求純粹知識(shí)的理論科學(xué)研究，開始走在實(shí)際應(yīng)用與發(fā)明之前，并且啟發(fā)和刺激了實(shí)際應(yīng)用和發(fā)明。對(duì)于真正的科學(xué)家來說，科學(xué)就是不斷把實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為理論、把科學(xué)轉(zhuǎn)化為技術(shù)的求實(shí)的創(chuàng)造和技術(shù)的進(jìn)步過程。離開科學(xué)技術(shù)的合理結(jié)構(gòu)，離開這種過程，離開這種不停頓地在社會(huì)需求下推陳出新的動(dòng)力，科學(xué)就沒有任何意義。例如：法拉第的電磁實(shí)驗(yàn)—發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)麥克斯韋的電磁理論—電報(bào)、電話巴斯德的微生物研究—發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)學(xué)和醫(yī)藥孟德爾的豌豆遺傳實(shí)驗(yàn)—植物栽培、育種

現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日19世紀(jì)科學(xué)研究的特點(diǎn)從收集材料進(jìn)入到整理材料從經(jīng)驗(yàn)分析進(jìn)入到理論綜合從分析既成事物進(jìn)入到研究自然過程的歷史發(fā)展從研究低級(jí)運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)入到更高級(jí)、更豐富的運(yùn)動(dòng)形式

立足于19世紀(jì)科學(xué)發(fā)展成就的唯物辯證法是建立在三個(gè)基本哲學(xué)假設(shè)基礎(chǔ)之上：（1）萬物的動(dòng)蕩不已的變化觀念；（2）普遍聯(lián)系的整體觀；（3）理性的經(jīng)驗(yàn)論。恩格斯在《費(fèi)爾巴哈與德國(guó)古典哲學(xué)的終結(jié)》中指出：永恒發(fā)展的觀念是與黑格爾的在絕對(duì)理念中最終完成邏輯理念的辯證自否定的體系沖突的。馬克思主義的早期形態(tài)是恩格斯等人根據(jù)馬克思的重要思想，在工人運(yùn)動(dòng)中通俗宣傳以后，出現(xiàn)的反資本主義的科學(xué)共產(chǎn)主義思潮。列寧主義對(duì)馬克思主義的最大突破是按照民主集中制原則，把共產(chǎn)黨建設(shè)成為無產(chǎn)階級(jí)的革命先鋒隊(duì)，并追隨考茨基的說法，把革命的階級(jí)意識(shí)灌輸?shù)焦と穗A級(jí)的頭腦中；在十月革命成功后，按照黨國(guó)一體的蘇維埃制度，而不是巴黎公社的自由普選制度建立無產(chǎn)階級(jí)專政，向共產(chǎn)主義過渡。現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日人類思想、社會(huì)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化馬克思主義的創(chuàng)立：立足于社會(huì)實(shí)踐而不是單個(gè)人“感性直觀”的新唯物主義，特別是歷史唯物論與自然辯證法；揭露資本主義剝削本質(zhì)的剩余價(jià)值論；預(yù)告無產(chǎn)階級(jí)埋葬資本主義，并最終獲得解放的科學(xué)共產(chǎn)主義。盡管馬克思有創(chuàng)作《唯物辯證法》的偉大構(gòu)想，但因?yàn)椤顿Y本論》的深入研究而難以完成。針對(duì)拉法格，考茨基等人把馬克思主義庸俗化為經(jīng)濟(jì)唯物論，馬克思聲稱“我不是馬克思主義者”。自學(xué)成才的狄慈根在馬克思與恩格斯的影響下，在1886年提出了辯證唯物主義，經(jīng)過普列漢諾夫的宣傳，列寧與斯大林等把馬克思主義哲學(xué)表述為“辯證唯物論+歷史唯物論”（第三國(guó)際：共產(chǎn)國(guó)際）?！豆伯a(chǎn)黨宣言》(1848)：闡述共產(chǎn)主義同盟的科學(xué)共產(chǎn)主義綱領(lǐng)，團(tuán)結(jié)各種無產(chǎn)階級(jí)與社會(huì)主義政黨，在反對(duì)資本主義的階級(jí)斗爭(zhēng)中，批判封建社會(huì)主義，資產(chǎn)階級(jí)與小資產(chǎn)階級(jí)的社會(huì)主義，呼吁全世界無產(chǎn)者聯(lián)合起來！（“第0國(guó)際”）馬克思：《資本論》（I,1867;II,1885;III,1894,）恩格斯整理第2-3卷，考茨基整理第4卷。1891年，恩格斯沖破考茨基的阻撓，在《新時(shí)代》發(fā)表馬克思的《哥達(dá)綱領(lǐng)批判》（1875），有力地批駁了在西方馬克思主義誤導(dǎo)下出現(xiàn)于中國(guó)的無恥謠言：“恩格斯背叛馬克思，設(shè)計(jì)了邪惡社會(huì)主義”。第一國(guó)際：國(guó)際工人協(xié)會(huì)；第二國(guó)際：社會(huì)民主黨國(guó)際恩格斯：《自然辯證法》（1873-1883，未完成）現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日弗洛伊德：精神分析學(xué)一、精神層次理論

欲望、沖動(dòng)、思維，幻想、判斷、決定、情感；意識(shí)，下意識(shí)和潛意識(shí)。二、人格結(jié)構(gòu)理論

本我、自我、超我三部分組成。三、性本能理論

人的精神活動(dòng)的能量來源于本能，本能是推動(dòng)個(gè)體行為的內(nèi)在動(dòng)力。人類最基本的本能有兩類：一類是生的本能（愛欲），另一類是死亡本能或攻擊本能（死欲）。四、釋夢(mèng)理論:夢(mèng)者具有一定的自由，來重新組合構(gòu)建基于經(jīng)驗(yàn)的各種因素，以及白天（乃至孩提時(shí)代）受到壓抑的愿望。五、心理防御機(jī)制理論Freud,Sigmund1856-1939

現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日夢(mèng)與性弗羅伊德用“力比多”表示性本能的力量，心理能量的結(jié)構(gòu)分為下意識(shí)，意識(shí)和前意識(shí)，相當(dāng)于本我，自我和超我。從性幻想，夢(mèng)幻等出發(fā)，解釋了人性中獸性與神性的來源，發(fā)展了費(fèi)爾巴哈關(guān)于宗教起源于心理需要的思想。下意識(shí)或本我是儲(chǔ)藏性本能的領(lǐng)域，性本能在其中沒有任何約束，表現(xiàn)為無理性的，原始的沖動(dòng)，它的唯一目標(biāo)就是追求滿足。為了社會(huì)的利益和人格的進(jìn)一步發(fā)展，需要對(duì)性本能加以壓抑。社會(huì)本身就是一個(gè)壓抑系統(tǒng)，它以法律和道德的禁令，在下意識(shí)和意識(shí)之間建起了一道提壩，這就是前意識(shí)。下意識(shí)的本能沖動(dòng)必須經(jīng)過前意識(shí)的閘口，才能進(jìn)入意識(shí)領(lǐng)域。正常的婚姻與社會(huì)關(guān)系就是在個(gè)人的“快樂原則”與服從社會(huì)的“現(xiàn)實(shí)原則”相協(xié)調(diào)的產(chǎn)物。夢(mèng)，遺忘，失語(yǔ)，筆誤，口誤等反常行為就是下意識(shí)在意識(shí)中乘虛而入，不期而至的表現(xiàn)?，F(xiàn)在是59頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日文化是性沖動(dòng)的升華“性的沖動(dòng)對(duì)人類心靈最高的文化、藝術(shù)和社會(huì)成就作出了最大的貢獻(xiàn)”。弗洛伊德把兒童下意識(shí)的戀母情節(jié)稱為“俄底浦斯情節(jié)”。這不僅是一個(gè)比喻，關(guān)于殺父娶母的希臘神話是對(duì)人類早年社會(huì)的回憶，是以真實(shí)的歷史事件為基礎(chǔ)的。夢(mèng)中的某些象征符號(hào)，被作為揭開宗教神話的象征體系的工具。據(jù)說，人類早年過著群居生活，部落首領(lǐng)占有所有女人，并把兒子們都驅(qū)除出去。兒子們聯(lián)合起來殺死父親，分配他的女人為妻子。巨大的罪惡感導(dǎo)致宗教的出現(xiàn)，兒子們把被殺死的父親供奉為神。弗洛伊德的追隨者出現(xiàn)了大量修正派別，另外其他民族文化的歷史源頭與宗教傳統(tǒng)不同，導(dǎo)致他的方法受到懷疑。現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日人類“自尊心”受到的三次重大打擊哥白尼的“日心說”—地球只是一個(gè)小斑點(diǎn)；達(dá)爾文的“進(jìn)化論”—摧毀了人類假想的異與萬物的創(chuàng)生特權(quán)，證明人是動(dòng)物王國(guó)中的普通成員。弗洛伊德的“精神分析理論”—現(xiàn)代心理學(xué)對(duì)“自我”的研究表明，人類就是在自己的屋里也不能自為主宰，這是對(duì)人類“自大狂”的第三次也是最沉重的一次打擊?，F(xiàn)在是61頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日19-20世紀(jì)科學(xué)史的若干著名案例一、非歐幾何與群論二、星云假說三、熱力學(xué)四、電磁理論與通信五、進(jìn)化論與遺傳學(xué)六、化學(xué)進(jìn)展與生命起源現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日個(gè)案之一：非歐幾何的創(chuàng)立“過直線外一點(diǎn)有且只有一條直線和已知直線平行?！薄叭切蔚膬?nèi)角和等于1800.”—這些是永恒的真理嗎？現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日從“第五公設(shè)”談起公設(shè)1從任一點(diǎn)到任一點(diǎn)可以作一直線.公設(shè)2有限直線可以延長(zhǎng).公設(shè)3以定點(diǎn)為圓心、定長(zhǎng)為半徑可以作圓.公設(shè)4凡直角都相等.公設(shè)5若一條直線與兩直線相交,且如果在這條直線同側(cè)所交兩內(nèi)角之和小于兩直角,則兩直線無限延長(zhǎng)后必相交于該側(cè)的一點(diǎn).現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日疑點(diǎn)1.敘述較長(zhǎng),失之簡(jiǎn)明

疑點(diǎn)2.出現(xiàn)較晚,只用一次卷I（共48個(gè)命題）命題29一直線與兩平行線相交,則所成的內(nèi)錯(cuò)角相等,同位角相等,且同旁內(nèi)角的和等于二直角—平行線性質(zhì)定理猜疑:歐幾里得把這一命題列為公設(shè),不是因?yàn)樗荒茏C明,而是他本人找不到證明.現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日它大概是可以被證明的…若+2d,則l1與l2必相交L2L1現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日尋找第五公設(shè)的“證明”古希臘Proclas(412-485)

“這一公理應(yīng)該完全從全部的公理中剔除出去.因?yàn)樗且粋€(gè)包含許多困難的定理”.現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日已知:L3與L1、L2相交于A、B,+<2d

求證：L1與L2相交L1L2L證明中蘊(yùn)涵兩個(gè)假設(shè)（1）當(dāng)點(diǎn)C沿著L2無限遠(yuǎn)離時(shí)，距離CD無限增大；（2）若L與L1不相交，則L與L1的距離有上界，且對(duì)于直線上的點(diǎn)處處相等。命題(1)正確命題(2)與第五公設(shè)等價(jià)!L3‘ABCD現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日等價(jià)命題

公理系統(tǒng)∑：∑+P1P2且∑+P2P1,

與第五公設(shè)等價(jià)的命題(1)三角形內(nèi)角和等于1800.(2)平面上一直線的斜線與垂線相交.(3)三角形三高共點(diǎn).(4)三角形全等（勒讓德）.(5)勾股定理.(6)存在相似三角形（勒讓德）.…………

現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日Playfair(1748-1819)命題

過已知直線外一點(diǎn)有且只有一條直線平行與已知直線平行—平行公理(注意:存在性與唯一性需要證明)

’P.現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日幾何原理中的家丑

尋求另一個(gè)可接受的公理以代替歐幾里得公理，或者證明歐幾里得的第五公設(shè)必然是一個(gè)定理，致力于此的人是如此之多，又是如此徒勞無功，使得1759年達(dá)朗貝爾把“平行公理”問題稱之為“幾何原理中的家丑”。--丑小鴨即將變成美麗的天鵝!現(xiàn)在是71頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日“春日的紫羅蘭到處開放！”解析幾何:費(fèi)馬,笛卡爾微積分:牛頓,萊布尼茲最小二乘法:高斯,勒讓德非歐幾何:高斯,J.鮑耶,羅巴切夫斯基現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日OutofnothingIhavecreatedastrangenewuniverse.鮑耶JanosBolyai1802-1860匈牙利現(xiàn)在是73頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日

…這個(gè)地域般的黑暗將吞噬成千個(gè)像牛頓那樣的巨人…父親:F.鮑耶(1775-1856),高斯格廷根大學(xué)的同學(xué)和好友兒子:J.鮑耶,少年時(shí)在父親的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué),1818-22在維也納皇家工程學(xué)院學(xué)習(xí),

1823年得到非歐幾何的基本原理—“我從虛無創(chuàng)造了一個(gè)新奇的世界！”—請(qǐng)高斯給以評(píng)價(jià)！現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日數(shù)學(xué)之王！高斯C.F.Gauss1777-1855現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日數(shù)學(xué)是科學(xué)的女王，而數(shù)論是數(shù)學(xué)的女王?！洞鷶?shù)基本定理的新證明》1799《算術(shù)探究》1801現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日“稱贊令郎就是稱贊我自己”高斯的工作一、試圖證明平行公理；二、否定平行公理建立一種新幾何學(xué)反歐幾里得幾何(anti-EuclidGeometry)星空幾何

—大尺度下的三角形內(nèi)角和<1800現(xiàn)在是77頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日一種安慰F.鮑耶《為好學(xué)青年的數(shù)學(xué)原理論著》(1832)附錄：J.鮑耶《絕對(duì)空間的科學(xué)》現(xiàn)在是78頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日幾何學(xué)中的哥白尼！羅巴切夫斯基N.I.Lobachevsky1792-1856現(xiàn)在是79頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日1792年12月1日生于諾夫哥羅德城（—76年后高爾基誕生在此城）1806年就讀于喀山大學(xué)1814年在喀山大學(xué)任教1826年2月23日在數(shù)理學(xué)院大會(huì)上宣讀《簡(jiǎn)要敘述平行線定理的一個(gè)嚴(yán)格證明》1827-46年任喀山大學(xué)校長(zhǎng)1829年于《喀山通訊》上首次發(fā)表非歐幾何論著《論幾何學(xué)原理》1840年《幾何學(xué)新原理及完整的平行線理論》（德文版）現(xiàn)在是80頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日羅巴切夫斯基幾何概要羅氏平行公理：過已知直線外一點(diǎn)，至少可作兩條直線與已知直線平行。平行距a=d(CD)

平行角(a),

qpCBaDaA現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日黎曼的貢獻(xiàn)生逢18261854年6月10日就職演說《關(guān)于作為幾何學(xué)基礎(chǔ)的假設(shè)》—n維流形(manifold)（1）零曲率空間—?dú)W幾里得空間（2）負(fù)曲率空間—羅氏幾何空間（3）正曲率空間—黎曼幾何空間平行公理：平面上任二直線必相交于一點(diǎn)曲高和寡—1868年出版刊行現(xiàn)在是82頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日羅氏幾何的模型1—貝爾特拉米(意)偽球面

曳物線偽球面切點(diǎn)到定直線內(nèi)角和<2d的距離等于定長(zhǎng)(局部性質(zhì))現(xiàn)在是83頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日羅氏幾何模型2—龐加萊單位圓S圓內(nèi)與單位圓周S垂直的圓弧或直線，稱為非歐直線。現(xiàn)在是84頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日平行線L1,L2與超平行線L

z0.12L1L2LC現(xiàn)在是85頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日黎曼幾何模型:球面直線:球面大圓--任二直線都相交!球面三角形的基本定理--三角形內(nèi)角和大于1800

現(xiàn)在是86頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日幾何體系平行公理空間類型曲率k三角形內(nèi)角和歐氏幾何

.平直型K=0=2d羅氏幾何

.雙曲型K<0<2d黎曼幾何橢圓型K>0>2d現(xiàn)在是87頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日非歐幾何的偉大意義1.人類思想的解放哥白尼--日心說達(dá)爾文--進(jìn)化論羅巴切夫斯基--非歐幾何2.數(shù)學(xué)逐漸成為人類的自由創(chuàng)造物1843年，ArthurCayley在《N維解析幾何章節(jié)》中給出了用空間坐標(biāo)的數(shù)目來定義維數(shù)，并構(gòu)建高維空間的方法。在哈密爾頓提出了四元數(shù)不久，Cayley又發(fā)明了矩陣。3.相對(duì)論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1870年，WillamKingdonClifford發(fā)表了《關(guān)于物質(zhì)的空間理論》，認(rèn)為我們不僅可以通過幾何描述場(chǎng)，而且可以描述粒子，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基石是“平（非彎曲）的三維空間的非歐幾何的擾動(dòng)”。現(xiàn)在是88頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日群論的發(fā)展1831年1月，法國(guó)青年數(shù)學(xué)家伽羅華（1811-1831）向科學(xué)院提交了“關(guān)于方程可根式求解的條件”的論文，討論五次方程能否公式求解的問題，但因?yàn)閷W(xué)者們無法理解而遭拒絕。在為愛情決斗之前，他在給朋友的信中提出了群論的概念。任何一個(gè)具有封閉性，滿足結(jié)合律，具有單位元并且每個(gè)元素都有逆元的集合就是一個(gè)群。比如：加法群的單位元是0，逆元是a→-a；乘法群的單位元是1，逆元是1/a。對(duì)于一般的n次方程，約化方程的群由n個(gè)根的全部n!個(gè)置換組成。這個(gè)n階對(duì)稱群的極大正規(guī)子群具有階n!/2。但對(duì)n>4,n!/2決不是質(zhì)數(shù)，因而不符合根式求解條件。挪威數(shù)學(xué)家SophusLie對(duì)連續(xù)群進(jìn)行分類，比如SO(N)描述的是N維空間中的轉(zhuǎn)動(dòng)不變性；U(N)是N階幺正群；SU(N)是特殊N階幺正群。幺正群中元素的逆元是它的轉(zhuǎn)置形式?，F(xiàn)在是89頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日各案之二——星云假說德國(guó)科學(xué)家與哲學(xué)家康德（1724~1804）于1755年出版了《宇宙發(fā)展史概論》，根據(jù)牛頓原理，運(yùn)用吸引和排斥相互作用的規(guī)律闡明太陽(yáng)系的起源和演化，從而取消了牛頓關(guān)于上帝對(duì)太陽(yáng)系的“第一推動(dòng)”，在形而上學(xué)自然觀打開了第一個(gè)缺口，破除了“天”不變的陳舊觀念?，F(xiàn)在是90頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日大膽猜測(cè)外星文明現(xiàn)在是91頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日自然科學(xué)的形而上學(xué)基礎(chǔ)1786年，在牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》出版100周年之際，康德出版了《自然科學(xué)的形而上學(xué)基礎(chǔ)》，從哲學(xué)上反思牛頓力學(xué)的概念基礎(chǔ)。1.論證運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性與相對(duì)時(shí)空觀“一切作為經(jīng)驗(yàn)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)都只是相對(duì)的?！薄敖^對(duì)空間對(duì)一切可能的經(jīng)驗(yàn)來說都是無。”2.論證吸引與排斥的辨證關(guān)系“沒有排斥力，僅僅通過吸引力是不可能有物質(zhì)的。”3.論證物質(zhì)的無限可分性“物質(zhì)是無限可分的，它所分成的每一部分仍是物質(zhì)。”4.論證物理空間的三維性三維物理空間的自然依據(jù)是萬有引力與散射光強(qiáng)度與距離的平方成反比?，F(xiàn)在是92頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日空間維度與手征性“其他維度的存在是有可能的。因?yàn)樯系鄣淖髌钒_萬象，冗復(fù)紛繁。這種空間，無論如何是不會(huì)和別的不同結(jié)構(gòu)的空間有任何的聯(lián)系。因此，如此的空間將不會(huì)屬于我們的世界，而分別是一個(gè)個(gè)離散的相互獨(dú)立的世界。”康德后來被手征的表示所困擾，“左旋”與“右旋”，“順時(shí)針”與“逆時(shí)針”能否清晰地分辨，它們能等價(jià)地轉(zhuǎn)換嗎？1827年，莫比烏斯發(fā)現(xiàn)，只要通過第四個(gè)空間維度，左手就可以轉(zhuǎn)換為右手，而我們無法轉(zhuǎn)換左右手，恰好是康德認(rèn)為三維空間具有絕對(duì)性的證據(jù)。用莫比烏斯帶翻轉(zhuǎn)二維物體和在四維空間用某種扭曲的東西翻轉(zhuǎn)三維物體是等價(jià)的?，F(xiàn)在是93頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日康德支持絕對(duì)時(shí)空觀為了理解經(jīng)驗(yàn)對(duì)象所在的相對(duì)空間，我們必須把絕對(duì)空間作為經(jīng)驗(yàn)對(duì)象呈現(xiàn)成為可能的先驗(yàn)?zāi)Ｊ絹砝斫?。在康德看來，“無”就是對(duì)象成為“有”的先驗(yàn)根據(jù)。1787年，康德在《純粹理性批判》中，論證空間和時(shí)間都是先驗(yàn)的“純粹直觀”形式，即先天存在而不依賴于經(jīng)驗(yàn)的“感性的主觀條件”?！拔覀冇肋h(yuǎn)不能表象出沒有空間，可是我們卻很能設(shè)想空間中沒有對(duì)象?！薄艾F(xiàn)象可以一個(gè)個(gè)全部消失，可是時(shí)間本身不能除掉?！爆F(xiàn)在是94頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日康德：牛頓與盧梭的哲學(xué)綜合康德哲學(xué)的精神背景是牛頓力學(xué)革命的新自然觀與法國(guó)大革命的人道主義理想，新宇宙觀的合理性在于先驗(yàn)范疇：寓于內(nèi)心的天理與良知。有兩樣?xùn)|西，我們?cè)绞巧钊氲乃伎?，就越產(chǎn)生無比敬畏的情感，這就是頭頂上燦爛的星空與內(nèi)心崇高的道德法則?？档聲r(shí)空觀的失誤在于：企圖把抽象幾何的時(shí)空概念，物理科學(xué)構(gòu)建的公共物理時(shí)空，以及牛頓力學(xué)特有的絕對(duì)時(shí)空都還原為屬于個(gè)人感官先天構(gòu)造決定的時(shí)空知覺?，F(xiàn)在是95頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日機(jī)械決定論法國(guó)數(shù)學(xué)家,天體力學(xué)家拉普拉斯在《宇宙體系論》（1796）中獨(dú)立提出了太陽(yáng)系起源的星云假說，比哲學(xué)家康德的星云假說更嚴(yán)密。在《概率論》中，拉普拉斯認(rèn)為，只要給定粒子的初始坐標(biāo)和動(dòng)量，宇宙中的一切都可由方程式來推算其過去，未來的精確狀態(tài)。但是，機(jī)械決定論不僅在量子力學(xué)中行不通，甚至在三體以上的經(jīng)典力學(xué)中也是問題重重：根據(jù)彭加勒的論證，分析力學(xué)的2n個(gè)正則方程中，其中的能量積分一般不存在單值與解析的廣義坐標(biāo)與廣義動(dòng)量的其他積分（1892）。而在N體問題中，玻耳茲曼與麥克斯韋于1868-1878年提出的各態(tài)歷經(jīng)假設(shè)（路徑的連續(xù)性），已被認(rèn)為是站不住腳的。KAM理論還涉及混沌運(yùn)動(dòng)的可能性。1927年，伯克荷夫證明了在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的“近鄰”，系統(tǒng)不是各態(tài)歷經(jīng)的?，F(xiàn)在是96頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日復(fù)雜的三體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在是97頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日宇宙島假說與銀河系概念康德在《宇宙發(fā)展史概論》中提出了“宇宙島”的猜想，天文學(xué)后來的發(fā)展表明，我們的銀河系就是一個(gè)宇宙島。18世紀(jì)30年代，瑞典的斯威登堡（1688-1772）認(rèn)為，恒星絕大多數(shù)都是銀河系的成員，銀河系不是唯一的體系?，F(xiàn)在是98頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日對(duì)銀河系的推測(cè)1750年，英國(guó)的雷特在《宇宙理論》中，設(shè)想銀河系是一個(gè)恒星系統(tǒng)，宇宙由無數(shù)個(gè)銀河系構(gòu)成。德國(guó)的朗白爾在1760-1761年，提出了宇宙具有無窮多個(gè)等級(jí)的思想。第一級(jí)體系包括太陽(yáng)，行星與彗星。第二級(jí)體系是星團(tuán)，直徑是太陽(yáng)到某個(gè)一等星（如天狼星）距離的150倍。第三級(jí)體系是銀河系，其大小是太陽(yáng)與天狼星距離的15萬倍，將近130萬光年。第四級(jí)體系由許多銀河系組成。此外，還有更高級(jí)的體系?，F(xiàn)在是99頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日發(fā)現(xiàn)了天王星的赫歇爾指出至少有800對(duì)恒星是真正的“雙星”，它們?cè)诳臻g位置上靠得很近。對(duì)雙星系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的研究發(fā)現(xiàn)它們也服從萬有引力定律，于是該定律名副其實(shí)地成了宇宙中普適的定律。大量的恒星觀測(cè)資料使得赫歇爾推測(cè)出銀河系的大致空間結(jié)構(gòu)，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中微不足道的太陽(yáng)系處在一個(gè)毫不特殊的位置上。哥白尼把地球從宇宙中心的位置上拉下來，但推上了太陽(yáng)；H.沙普利在赫歇爾的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合自己對(duì)銀河系的探索又把太陽(yáng)也請(qǐng)了下來。赫歇爾還預(yù)測(cè)了象銀河系一樣的河外星系的存在?，F(xiàn)在是100頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日1816年赫歇爾被授于爵位。1819年81歲的他還進(jìn)行了最后的觀測(cè)。1822年去世時(shí)有84歲高齡。赫歇爾生有一子叫約翰·赫歇爾，也是一名負(fù)有盛名的天文學(xué)家，還是主張假說演繹法的科學(xué)哲學(xué)家。

現(xiàn)在是101頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日赫歇爾的銀河系模型1.宇宙空間是完全透明的，他所使用的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)看到銀河系最外沿的恒星；2.恒星在空間上的分布是均勻的，如果某一天區(qū)恒星密集，就說明在這個(gè)方向上恒星延伸得很遠(yuǎn)；3.一切恒星（包括太陽(yáng)）的光度相同，恒星的視亮度不同，只是由于與我們的距離不同造成的。從這些假定出發(fā)，他首次證明了銀河系和所有散布在全天的恒星確實(shí)構(gòu)成了銀河系，并認(rèn)為銀河系象個(gè)扁平的圓盤，它的直徑約7000光年，厚度約1300光年。他還認(rèn)為太陽(yáng)系基本上位于銀河系的中央。赫歇爾以太陽(yáng)系為中心看待銀河系，就像當(dāng)年托勒密以地球?yàn)橹行膩碛^察太陽(yáng)系一樣。沙普利完成了從太陽(yáng)中心到銀河系中心的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在是102頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日兩類星云銀河系內(nèi)的星云是氣體與塵埃構(gòu)成的“云”，叫做河內(nèi)星云。河外星云是銀河系外邊的宇宙島。恩格斯在《自然辯證法》中，主張區(qū)分兩類星云?，F(xiàn)在是103頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日個(gè)案之三——熱力學(xué)1765年左右，瓦特（1736-1819）發(fā)明了蒸汽機(jī)，大大推動(dòng)了熱力學(xué)的發(fā)展，第一次工業(yè)革命爆發(fā)。工業(yè)革命使得技術(shù)被賦予科學(xué)的靈魂，導(dǎo)致：（1）由手工操作變?yōu)闄C(jī)器生產(chǎn)；（2）匠人轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ處?。這種開放性技術(shù)體系，大大加速了近代科學(xué)的構(gòu)造性理論結(jié)構(gòu)與受控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的互動(dòng)循環(huán)，使得近代科學(xué)技術(shù)結(jié)構(gòu)成長(zhǎng)為參天大樹?，F(xiàn)在是104頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日從物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)量守恒到能量守恒笛卡兒1644年在《哲學(xué)原理》中說：物質(zhì)有一個(gè)一定的量（mv）的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)量從來不增加，也從來不減少。他認(rèn)為物體所受外力的沖量，等于其動(dòng)量的增加。俄國(guó)的羅蒙諾索夫在1748年7月5日在致歐拉的信中說，物質(zhì)是守恒的，“這種普遍的自然規(guī)律也可延伸到運(yùn)動(dòng)的規(guī)律上去；因?yàn)橐粋€(gè)物體用自己的力去推動(dòng)另一個(gè)物體時(shí)，它本身就失去了這個(gè)力，而把它傳給另一個(gè)由此獲得運(yùn)動(dòng)的物體?！爆F(xiàn)在是105頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日機(jī)械論阻礙認(rèn)識(shí)能量守恒拉瓦錫在1789年，用精密天平稱量了參與化學(xué)變化前后的物體質(zhì)量后，得出了質(zhì)量守恒的結(jié)論。但是，笛卡兒與萊布尼茨就動(dòng)量與動(dòng)能在不同條件下各自守恒的問題，發(fā)生了爭(zhēng)論。牛頓看到了機(jī)械運(yùn)動(dòng)有通過摩擦與碰撞而消耗的傾向，錯(cuò)誤地認(rèn)為運(yùn)動(dòng)會(huì)衰減并消失。對(duì)永動(dòng)機(jī)的追求也阻礙了對(duì)能量守恒的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在是106頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日熱素說的破產(chǎn)1798年，倫福德在慕尼黑兵工廠視察炮筒鉆孔時(shí)，發(fā)現(xiàn)在鉆孔的過程中，炮筒變得很熱。按照當(dāng)時(shí)流行的熱素說，熱是一種沒有重量的流體，叫做“熱素”，它可滲進(jìn)一切物體，使其溫度變高。倫福德用熱素說解釋炮筒鉆孔產(chǎn)生熱的現(xiàn)象?，F(xiàn)在是107頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日熱是一種運(yùn)動(dòng)倫福德設(shè)想：物體在成大塊時(shí)，可能要比被破碎成小片時(shí)具有更大的熱流容量，在鉆炮筒時(shí)產(chǎn)生大量金屬屑，便有熱量釋放出來?？墒?，他仔細(xì)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)固體金屬塊與同重量金屬屑的熱容量是完全一樣的。這一新的科學(xué)事實(shí)與“熱素說”相沖突，促使倫福德修改“熱素說”而形成新的科學(xué)假說：熱可能是一種運(yùn)動(dòng)。戴維的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一假說。以后，熱的分子運(yùn)動(dòng)論就發(fā)展起來了?，F(xiàn)在是108頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日邁爾的三篇論文1841年，邁爾（1814-1878）發(fā)表第一篇論文：《論力的量與質(zhì)的定義》，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)，熱，電等都可以歸結(jié)為一種力的現(xiàn)象，它們按照一定的規(guī)律互相轉(zhuǎn)化。但是，《物理學(xué)與化學(xué)年鑒》的主編對(duì)論文的思辨色彩反感，一直沒有發(fā)表。1842年，邁爾的《論無機(jī)界的力》投稿于《化學(xué)與藥學(xué)年鑒》，李比希主張發(fā)表，恩格斯稱1842年是劃時(shí)代的一年。邁爾從“力是原因”，“因果轉(zhuǎn)化”與“因等于果”出發(fā)，推導(dǎo)出力的守恒。1845年，邁爾自費(fèi)發(fā)表了第三篇論文《與新陳代謝聯(lián)系著的有機(jī)運(yùn)動(dòng)對(duì)自然科學(xué)的貢獻(xiàn)》，指出“物體的量，守恒不變，這是一條最高自然法則，它既適用于物質(zhì)，也適用于力?！爆F(xiàn)在是109頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日焦耳論熱功當(dāng)量焦耳（1818-1889）年輕時(shí)熱中于發(fā)明永動(dòng)機(jī)，多次失敗。后來經(jīng)過努力，測(cè)出了相當(dāng)精確的熱功當(dāng)量值。1849年，他把研究成果提交英國(guó)皇家學(xué)會(huì)，次年發(fā)表在《哲學(xué)學(xué)報(bào)》上。1850年當(dāng)選皇家學(xué)會(huì)成員?！氨菊撐乃龅膶?shí)驗(yàn)已經(jīng)作出如下的證明：第一，不論固體或液體摩擦所生的熱量，總是與所耗的力量成正比。第二，要產(chǎn)生1磅水增加10F的熱量，需要消耗772磅重物下降1英尺所表示的機(jī)械力?！爆F(xiàn)在是110頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日恩格斯確立能量守恒與轉(zhuǎn)化定律1847年，德國(guó)物理學(xué)家赫爾霍姆茨發(fā)表《論力的守恒》。1807年，楊提出“能”的概念，后來科里奧里引入“功”的概念。1853年，開爾文定義了能量概念，并用“能量守恒”取代“力的守恒”。恩格斯把這一定律科學(xué)地表述為“能量守恒與轉(zhuǎn)化定律”?，F(xiàn)在是111頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日卡諾的熱機(jī)理論法國(guó)工程師卡諾（1796-1832）對(duì)提高蒸汽機(jī)效率做了理論研究，提出了理想熱機(jī)概念?？ㄖZ選取的理想循環(huán)是由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成的：等溫膨脹時(shí)吸熱，等溫壓縮時(shí)放熱，空氣經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，可以對(duì)外做功?？ㄖZ從這個(gè)循環(huán)出發(fā)，發(fā)現(xiàn)：“熱的動(dòng)力與用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的工作物質(zhì)無關(guān)；動(dòng)力的量唯一地取決于熱質(zhì)在其間轉(zhuǎn)移的兩物體的溫度?！睙峥偸菑臒狍w流向冷體，提出了卡諾原理：理想熱機(jī)的效率是1-T冷/T熱?，F(xiàn)在是112頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日生物體內(nèi)的蒸汽機(jī)三磷酸腺苷（ATP）和二磷酸腺苷（ADP）分別相對(duì)于我們體內(nèi)“想象的”蒸汽機(jī)的“熱源”和“散熱器”。為使一個(gè)磷酸基團(tuán)連接到ADP上而重新形成ATP，我們需要將上述反應(yīng)與一個(gè)更強(qiáng)勁的“生物發(fā)動(dòng)機(jī)”相耦聯(lián)（為的是產(chǎn)生更多熵）。也就是說，我們需要進(jìn)食，而我們的食物形成需要消耗太陽(yáng)能?，F(xiàn)在是113頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日熱力學(xué)三大定律1854年，克勞修斯（1822-1888）把熱力學(xué)第一定律表述為Q=U+A?WQ為總熱量，U為對(duì)應(yīng)于內(nèi)功的熱量，A為熱功當(dāng)量，W為外功。同時(shí)，把熱力學(xué)第二定律表述為“熱不可能從冷體傳到熱體，如果不因此同時(shí)引起其他關(guān)系的變化?！?909年，卡拉西奧多里給出了第二定律的“正面”陳述：“在一個(gè)系統(tǒng)的任意態(tài)P的附近，至少存在一個(gè)態(tài)Q,從P出發(fā)通過任何（可逆的或不可逆的）絕熱過程永不能達(dá)到態(tài)Q?！?906年，能斯特發(fā)現(xiàn)：“在低溫下，任何物質(zhì)的比熱都要趨向某一很小的確定值，這個(gè)值與凝聚態(tài)的性質(zhì)無關(guān)?！焙髞?，普朗克把能斯特的結(jié)論表述為：“在接近絕對(duì)零度時(shí)，所有過程都沒有熵的變化?！?912年，能斯特（1864-1941）提出了熱力學(xué)第三定律：“不可能通過有限的循環(huán)過程，使物體冷到絕對(duì)零度?！爆F(xiàn)在是114頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日分子運(yùn)動(dòng)論的發(fā)展早在1850年，在克勞修斯談到焦耳的摩擦生熱實(shí)驗(yàn)之后，就指出：“熱不是物質(zhì)，而是包含在物體最小成分的運(yùn)動(dòng)之中?！笨藙谛匏姑鞔_引進(jìn)了統(tǒng)計(jì)思想，平均自由路程概念（分子的平均自由路程與作用球半徑之比，等于氣體所占整個(gè)空間與分子作用球?qū)嶋H充滿空間之比），提出“維里理論”，更嚴(yán)格地推導(dǎo)了理想氣體狀態(tài)方程，并推測(cè)分子除了平動(dòng)動(dòng)能以外，還有其他形式的能量。1859年，麥克斯韋在《氣體動(dòng)力理論的說明》中指出：“如果有大量相同的球形粒子在完全彈性的容器中運(yùn)動(dòng)，則粒子之間將發(fā)生碰撞，每次碰撞都會(huì)使速度變化，所以在一定時(shí)間后，活力將按某一有規(guī)則的定律在粒子中分配，盡管每個(gè)粒子的速度在每次碰撞時(shí)都要改變，但速度在某些限度內(nèi)的平均數(shù)是可以確定的?！爆F(xiàn)在是115頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日能量均分與H定理：

在熱力學(xué)平衡時(shí)，每個(gè)自由度都有一個(gè)平均能量kT/2在論證中，麥克斯韋作出了關(guān)鍵的假設(shè)：由于不斷碰撞，粒子三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)分量互相獨(dú)立。1866年，麥克斯韋取消了這一假設(shè)，也得到了速度分布律。1868年，玻爾茨曼在《運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)活力平衡的研究》中證明了：不僅單原子氣體分子遵守麥克斯韋速度分布律，而且多原子分子以及凡是可以看成質(zhì)點(diǎn)系的分子在平衡態(tài)中都遵從麥克斯韋速度分布律。光譜線的多普勒展寬與分子束方法間接或直接地檢驗(yàn)了麥克斯韋速度分布律。1871年，玻爾茨曼只假設(shè)一定的能量分布在有限數(shù)目的分子之中，能量的各種組合機(jī)會(huì)均等（即在動(dòng)量空間內(nèi)的能量曲面上作均勻分布），能量一份份地分成極小的但卻有限的份額，經(jīng)過組合分析后發(fā)現(xiàn)，份額趨于無窮大，每份能量趨向無窮小時(shí)，就獲得了麥克斯韋分布。1872年，玻爾茨曼證明了著名的H定理：如果狀態(tài)的分布不是麥克斯韋分布，隨著時(shí)間的推移，必將趨向于麥克斯韋分布，其中存在一個(gè)量H，使得dH/dt≦0?，F(xiàn)在是116頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日熵與宇宙熱寂1867年，克勞修斯區(qū)分了正的變化（自發(fā)變化）與負(fù)的變化（非自發(fā)變化）：正變化：散離度增加，活力變?yōu)闊?，熱量從高溫到低溫傳遞反變化：散離度減少，熱變?yōu)榛盍?，熱量從低溫到高溫傳遞。熵dS=dQ/T，代表變化方向。提出宇宙最后進(jìn)入溫度均勻的熱寂狀態(tài)，引發(fā)巨大的爭(zhēng)議?，F(xiàn)在是117頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日宇宙熱寂的信徒們1852年，開爾文表達(dá)了類似見解：“在現(xiàn)今，在物質(zhì)世界中進(jìn)行著使機(jī)械能散失的普遍趨勢(shì)?！?929年，英國(guó)天文學(xué)家秦斯把熱力學(xué)第二定律看作是宇宙的能量貶值定律。宇宙演化的末期，“能量還是保存著，但已失去一切活動(dòng)的能力，……正如一潭死水不能使水車轉(zhuǎn)動(dòng)起來一樣，我們將處于一個(gè)死寂的、雖然可能也可能是熱的宇宙中?！?935年，愛丁頓認(rèn)為宇宙死寂之時(shí)，時(shí)間失去意義。維納認(rèn)為，技術(shù)進(jìn)步將導(dǎo)致宇宙末日提前?，F(xiàn)在是118頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日熵的統(tǒng)計(jì)解釋1874年，湯姆遜與洛喜密脫提出了“可逆性佯謬”：個(gè)別分子間的碰撞是可逆的，但由此導(dǎo)出了整個(gè)分子體系的不可逆性，實(shí)在不可思議。1877年，玻爾茨曼指出，實(shí)際世界的不可逆性不是由于運(yùn)動(dòng)方程，也不是由于分子間作用力定律的形式引起的。原因在于初始條件：分子混沌假設(shè)。對(duì)于某些初始條件不尋常的體系的熵也許會(huì)減少（H值增加）。只要把平衡狀態(tài)下分子的所有運(yùn)動(dòng)反向，回到平衡態(tài)即可獲得這樣的初始條件。但是，玻爾茨曼斷言，因?yàn)榻^大多數(shù)狀態(tài)都是平衡態(tài)，所以具有熵增加的初始狀態(tài)有無限多種。玻爾茨曼指出：“（熱力學(xué)）第二定律是關(guān)于幾率的定律，所以它的結(jié)論不能靠一條動(dòng)力學(xué)方程（來檢驗(yàn)）?！彼C明熵與微觀狀態(tài)的幾率W的對(duì)數(shù)成正比。后來，普朗克把它寫成：S=klnW。在各態(tài)歷經(jīng)假設(shè)失效后，吉布斯構(gòu)造不同的正則系綜來擬合熱力學(xué)，但都立足于熱力學(xué)平衡態(tài)?，F(xiàn)在是119頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日熵的幾率解釋統(tǒng)計(jì)力學(xué)的一個(gè)基本假設(shè)是所有微觀態(tài)都是等幾率發(fā)生的。如果組成一個(gè)系統(tǒng)有Ω種方式（Ω是所有W的總和），那么經(jīng)過一段較長(zhǎng)時(shí)間后，系統(tǒng)處于某個(gè)特定宏觀態(tài)X的概率是Px=Wx/Ω，式中Wx是對(duì)應(yīng)于宏觀態(tài)X的微觀排列數(shù)。玻爾茨曼通過把一個(gè)分布的熱力學(xué)熵作為與之相對(duì)應(yīng)的排列數(shù)的因變量，建立了一個(gè)表達(dá)式：S=klnW。宏觀狀態(tài)的熵是與之相對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)的相空間體積的度量單位；如果微觀狀態(tài)不是連續(xù)的，它也是與之對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)量的度量單位。這意味著熵與信息有某種聯(lián)系。某一宏觀態(tài)的熵越大，其對(duì)應(yīng)的相空間體積就越大，也更容易出現(xiàn)，但攜帶的信息量就越少，混亂度越大?，F(xiàn)在是120頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日分布（宏觀態(tài)）詳細(xì)分布（微觀態(tài)）14641微觀態(tài)數(shù)（熱力學(xué)幾率）

W現(xiàn)在是121頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日對(duì)宇宙熱寂論的批判與懷疑1871年，麥克斯韋在《熱的理論》中，提出能夠追蹤分子，改變分子速度分布的“麥克斯韋妖”。1951年，齊拉德、布里淵根據(jù)信息論與熱力學(xué)的關(guān)系，證明了“麥克斯韋妖”獲取信息的過程必定會(huì)產(chǎn)生更多的熵。同樣的論證，加上量子力學(xué)不確定關(guān)系，我們也可以取消拉普拉斯精靈。玻爾茲曼認(rèn)為熱力學(xué)依賴于微觀統(tǒng)計(jì)，漲落將改變過程演化方向。恩格斯猜測(cè)擴(kuò)散到太空中去的熱有可能通過某種途徑重新集結(jié)和活動(dòng)起來。但是，目前沒有直接的證據(jù)支持?，F(xiàn)在是122頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日如何跨越熵的深淵從無組織狀態(tài)自發(fā)演化出組織的勢(shì)函數(shù)是很少碰到的，它意味著非組織狀態(tài)是不穩(wěn)定或亞穩(wěn)的。（宇宙爆炸，混沌星云等）對(duì)于大多數(shù)組織，特別是生命系統(tǒng)，非組織狀態(tài)也是穩(wěn)態(tài)，它處于由熱力學(xué)第二定律決定的熵極大的洼中。正如普里高津（1917-2003）所說：“均勻的溫度分布對(duì)于初始的非均勻分布來說是一個(gè)吸引中心。普朗克十分正確地強(qiáng)調(diào)指出，熱力學(xué)第二定律在分子自然界中各種類型的狀態(tài)之間的差別，一些狀態(tài)是另一些狀態(tài)的吸引中心。不可逆性是對(duì)這個(gè)吸引的表達(dá)。”普利高津認(rèn)為，牛頓力學(xué)的運(yùn)動(dòng)軌道具有合律性、決定性和可逆性；利用正則變換，簡(jiǎn)單的可積系統(tǒng)可以約化為非相互作用的一些單元，如同萊布尼茲的單子體系，但彭加勒等人有關(guān)三體問題的研究表明，一般來說相互作用是不能被消掉的。動(dòng)力系統(tǒng)的內(nèi)在不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致軌道的內(nèi)在隨機(jī)性，這帶來了系統(tǒng)狀態(tài)在過去和未來間的區(qū)別。熱力學(xué)第二定律是一個(gè)選擇原則，它與動(dòng)力學(xué)相容，卻不能從動(dòng)力學(xué)推演出來。它為動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的可能的初始條件確定了一個(gè)極限：只有那些在未來能達(dá)到平衡的初始條件被保留下來?，F(xiàn)在是123頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日耗散結(jié)構(gòu)普里高津力求尋找遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡態(tài)的李雅普諾夫函數(shù)（封閉系統(tǒng)熵的對(duì)應(yīng)物），終于發(fā)現(xiàn)在遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡態(tài)的地方可能形成代表組織狀態(tài)的洼——耗散結(jié)構(gòu)，他也證明了對(duì)某些不太大的系統(tǒng)，漲落使系統(tǒng)跳出熱力學(xué)平衡態(tài)是可能的。這有助于消除卡諾熱力學(xué)與達(dá)爾文進(jìn)化論的深刻分歧。系統(tǒng)的開放性，遠(yuǎn)離平衡態(tài)導(dǎo)致負(fù)熵流的出現(xiàn)，內(nèi)部的非線性作用導(dǎo)致各要素的相干與協(xié)調(diào)，正反饋導(dǎo)致漲落在臨界區(qū)域放大為巨漲落推動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入新的有序結(jié)構(gòu)。按照混沌理論，系統(tǒng)演化始于“分子混沌假設(shè)”之類的簡(jiǎn)單隨機(jī)性（熵之源），經(jīng)過遠(yuǎn)離平衡態(tài)的有序振蕩，達(dá)到確定性的不可準(zhǔn)確計(jì)算的“偽隨機(jī)性”（無組織力量之根）。現(xiàn)在是124頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日個(gè)案之四.電磁理論的歷史發(fā)展

琥珀的帶電現(xiàn)象現(xiàn)在是125頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日“力像以太一樣在空中放射和彌漫”《論磁》1600,引入質(zhì)量、力等重要物理概念。琥珀-elektron電力-electricity威廉·吉爾伯特1544-1603現(xiàn)在是126頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日1729年，英國(guó)人格雷（1675-1736）發(fā)現(xiàn)有些物質(zhì)可以傳導(dǎo)電，有些則不能。主張帶電體不能導(dǎo)電，而非電體卻可以。法國(guó)物理學(xué)家迪費(fèi)（1698－1739）經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，帶電體與非電體之間并無本質(zhì)的區(qū)別，所有物體都可以帶電。1734年，迪費(fèi)發(fā)現(xiàn)兩類不同的電荷，一種稱為玻璃電，一類稱為樹脂電。他實(shí)際上發(fā)現(xiàn)了正負(fù)電荷，但命名不確。還知道同性相斥，異性相吸?，F(xiàn)在是127頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日“萊頓瓶”1745年，荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授馬森布羅克（1692－1761）發(fā)現(xiàn)玻璃瓶可以儲(chǔ)存大量電荷。此瓶被稱為萊頓瓶?，F(xiàn)在是128頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日整個(gè)歐洲全都在演示萊頓瓶的放電功能。法國(guó)人諾萊特在巴黎修道院門前調(diào)集700修道士，演出一場(chǎng)放電喜劇。路易十五親自到場(chǎng)觀看?，F(xiàn)在是129頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日富蘭克林：讓雷公服從物理定律！1752.6現(xiàn)在是130頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日當(dāng)代的竊火者！“雷雨一經(jīng)過風(fēng)箏的上空，尖的鐵絲就可從雷云吸引電火，使風(fēng)箏和整根麻繩帶電，麻繩另一端的纖維都向四周張開，若將手指接近，就會(huì)被其吸引。當(dāng)風(fēng)箏與麻繩都被雨濕了，而能自由傳導(dǎo)電火時(shí)，你若將手指接近，便會(huì)看見大量的電由鑰匙流出。從這把鑰匙那里可以給小瓶充電。由此得來的電火可使酒精燃燒，并用來進(jìn)行別的有關(guān)的實(shí)驗(yàn)?！@樣就完全證明這種點(diǎn)燃物質(zhì)和天空的閃電是同樣的?！爆F(xiàn)在是131頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日“好家伙，我本想電死一只火雞，結(jié)果差一點(diǎn)電死一個(gè)傻瓜！”但是，1753年7月26日，俄國(guó)物理學(xué)家里赫曼帶領(lǐng)學(xué)生羅蒙諾索夫在圣彼得堡做閃電實(shí)驗(yàn)，被雷電擊中，當(dāng)場(chǎng)犧牲！現(xiàn)在是132頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日富蘭克林發(fā)明了避雷針現(xiàn)在是133頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日“從蒼天那里取得了雷電，

從暴君那里取得了民權(quán)”?，F(xiàn)在是134頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日流電的發(fā)現(xiàn)1752年，意大利人祖爾策將一片鉛片和銀片放在舌尖上，當(dāng)它們兩頭相連時(shí)，他感覺舌尖上有奇怪的味道。1780年，意大利波侖亞大學(xué)醫(yī)學(xué)教授伽伐尼（1737－1798）解剖青蛙時(shí)，發(fā)現(xiàn)用不同的金屬與蛙腿接觸可以使蛙腿抽動(dòng)。伽伐尼主張，存在著動(dòng)物電，它跟摩擦電完全一樣。金屬只起激發(fā)作用。伽伐尼是錯(cuò)誤的，產(chǎn)生電流的真正原因是手術(shù)刀與固定蛙腿的銅，但伽伐尼的工作激勵(lì)了流電研究。現(xiàn)在是135頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是136頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日伏打的懷疑意大利物理學(xué)家伏打?qū)しツ岬膭?dòng)物電理論深表懷疑。1792年，伏打用實(shí)驗(yàn)證明了伽伐尼電是兩種金屬加導(dǎo)體造成，蛙腿只起驗(yàn)電器作用1794年，伏打進(jìn)一步表明沒有蛙腿，伽伐尼電一樣存在。伏打序列：鋅、錫、鉛、銅、銀、金，石墨……前面的金屬與后面的金屬相接觸，前者就帶正電、后者就帶負(fù)電；序列的距離越遠(yuǎn)，帶電量越多。1800年，伏打依照伏打序列制成伏打電堆。為動(dòng)電研究打下基礎(chǔ)，推動(dòng)了電化學(xué)的發(fā)展?，F(xiàn)在是137頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日糾錯(cuò)是科學(xué)發(fā)展的良性循環(huán)機(jī)制伽伐尼的動(dòng)物電假說表明了實(shí)驗(yàn)家基本信條：研究者在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)所看見的，常常不是事物的真象，而只是他自己渴望看見的現(xiàn)象。劉青峰認(rèn)為：“對(duì)于任何一種嶄新的理論，它必然會(huì)有不完備的地方。閃光的真理常常混雜在錯(cuò)誤的污泥中，只有通過實(shí)驗(yàn)的無情檢驗(yàn)，真理才能在烈火中涅槃、新生。關(guān)鍵是如何做實(shí)驗(yàn)，怎樣提出理論。近代科學(xué)的加速發(fā)展，正是因?yàn)樾纬闪死碚?實(shí)驗(yàn)-理論這一循環(huán)加速機(jī)制?！泵珴蓶|在《實(shí)踐論》中提到的“實(shí)踐-理論-實(shí)踐”的反復(fù)循環(huán)，相當(dāng)于控制論中的負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，我們根據(jù)實(shí)踐結(jié)果和理論結(jié)果的誤差來修改理論，使理論不斷完善而逼近客觀真理?，F(xiàn)在是138頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日伏打（Volta,1745－1827）與伏打電堆現(xiàn)在是139頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日J(rèn)osephPriestley(1733-1804)普里斯特列受到富蘭克林、坎頓等一流電學(xué)家的鼓勵(lì)，寫出了他的第一部科學(xué)著作《電學(xué)的歷史與現(xiàn)狀，及原始實(shí)驗(yàn)》。該書使他在1766年當(dāng)選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。他注意到牛頓在《自然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理》中《球體的吸力》的命題：“設(shè)對(duì)球面上每個(gè)點(diǎn)都有相等的向心力，隨距離的平方減小，在球面內(nèi)的粒子將不會(huì)被這些力吸引”，企圖用實(shí)驗(yàn)證明電力的平方反比律，沒有成功?，F(xiàn)在是140頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日卡文迪許卡文迪許(HenryCavendish1731-1810)出生于貴族家庭，天生靦腆，不愿與人打交道，說話口吃。只有一個(gè)愛好，就是做科學(xué)研究。獨(dú)自進(jìn)行研究度過了將近60年。他出于一種純粹的好奇而進(jìn)行研究，不關(guān)心他的成果是否發(fā)表，是否能得到榮譽(yù)。因此，直到他死后若干年，他做的許多工作才被人們知道——開爾文審查了他的筆記，并于1879年由麥克斯韋將他的成果發(fā)表出來?，F(xiàn)在是141頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日沒有發(fā)表的結(jié)果卡文迪許的筆記中記載了他受到電擊的經(jīng)歷,以及利用電擊測(cè)量電阻。他還根據(jù)一個(gè)導(dǎo)體的電荷全部留在外表面，推出電排斥力的平方反比律。他的朋友米切爾在1750年，推測(cè)磁力遵循平方反比律。羅比遜注意到1759年愛皮努斯的書，利用活動(dòng)桿所受重力與電力的平衡，得出電力在誤差范圍內(nèi)服從平方反比律?，F(xiàn)在是142頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日庫(kù)侖扭秤法國(guó)兵工部隊(duì)的技術(shù)軍官庫(kù)侖(1736-1806)在1777年發(fā)明了扭秤,證明了電引力與磁引力都符合平方反比律。1785年確立了電引力與斥力的平方反比律——庫(kù)侖定律?，F(xiàn)在是143頁(yè)\一共有170頁(yè)\編輯于星期日奧斯特（1777-1851）的偉大發(fā)現(xiàn)1819年丹麥物理學(xué)家奧斯特在一次課堂實(shí)驗(yàn)中讓一