DN03-自然觀2.ppt

1、,第二節(jié) 近代初期的科學(xué)技術(shù) 和自然觀,時間：文藝復(fù)興時期（14-16世紀(jì)） 內(nèi)容：近代科學(xué)的誕生（兩種傳統(tǒng)的融合） 人物：哥白尼、開普勒、伽利略、牛頓,古羅馬時期： 建立了地跨歐亞非大帝國，形成了拉丁字母，希臘和阿拉伯學(xué)術(shù)的交流、討論和傳播。 羅馬人在理論科學(xué)方面的工作基本是復(fù)述希臘人的知識成就 塞爾蘇斯和羅馬醫(yī)學(xué)的百科全書，普林尼與自然史,中世紀(jì)（5世紀(jì)西羅馬滅亡-15世紀(jì)意大利文藝復(fù)興） 公元500到1000年，羅馬帝國逐漸解體和變遷以及基督教作為國教的勝利對科學(xué)進(jìn)程造成不利影響，使得這一時期科學(xué)在西歐出于最低潮?！昂诎档?00年” 中世紀(jì)科學(xué)的歷史就是古希臘科學(xué)從拜占庭帝國傳到伊斯蘭世

2、界隨后又傳回西歐的過程，是古希臘科學(xué)傳播、消化和修正的歷史。 基督教的興起 柏拉圖學(xué)院被關(guān)閉 亞歷山大圖書館被燒 中世紀(jì)后期歐洲學(xué)術(shù)復(fù)興 十字軍東征,西方世界經(jīng)過中世紀(jì)漫長的演化，到15、16世紀(jì)，地理上的大發(fā)現(xiàn)，為世界范圍的貿(mào)易以及從家庭手工業(yè)到工場手工業(yè)的過渡奠定了基礎(chǔ)。 在經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)發(fā)展的推動下，近代自然科學(xué)伴隨著文藝復(fù)興和宗教改革的思想解放運(yùn)動蓬勃興起。,背景：地理發(fā)現(xiàn)、宗教改革、文藝復(fù)興,商品經(jīng)濟(jì)和開拓市場的需要導(dǎo)致人們把眼光投向更大的世界遠(yuǎn)航探險和地理大發(fā)現(xiàn)（麥哲倫1519-1522年環(huán)球航行、哥倫布1492年發(fā)現(xiàn)美洲新大陸）； 天文知識和地理知識的需要導(dǎo)致數(shù)學(xué)和力學(xué)的發(fā)展，從而在

3、文藝復(fù)興和宗教改革運(yùn)動背景下發(fā)生了一場以天文學(xué)為先導(dǎo)的科學(xué)革命。,恩格斯指出：文藝復(fù)興,是一次人類從來沒有經(jīng)歷過的最偉大的、進(jìn)步的變革，是一個需要巨人而且產(chǎn)生了巨人在思維能力、熱情和性格方面，在多才多藝和常識淵博方面的巨人的時代。 例如：列奧納多.達(dá).芬奇，14521519。 意大利著名人文主義者，畫家、雕刻家、建筑師、哲學(xué)家。 著名的蒙娜麗莎。,一近代科學(xué)的誕生：哥白尼革命,維特魯威人,哥白尼（1473-1543）,他是15-16世紀(jì)向當(dāng)時的宇宙圖式挑戰(zhàn)的巨人之一；從而賦予新奇思想以生機(jī)，使其后來發(fā)展成為我們現(xiàn)在知道的科學(xué)；他的理論是醞釀那場精神革命的主要力量，它使得人類從以自我為中心的沉湎

4、狀態(tài)中擺脫出來,1509，關(guān)于日心體系的概要 1539，天體運(yùn)行論，遲遲不敢公布于世 1540，雷提卡斯的哥白尼提綱 1543，天體運(yùn)行論 序言中的一段話：本書只是一個工作假設(shè)（新教徒奧西安德）,日心地動說。 地球既不是靜止不動的星球，又不是宇宙的中心，只是一顆普通的星球，既有自轉(zhuǎn)的周日運(yùn)動，又有和其他星球一樣的周年運(yùn)動，太陽才是宇宙的中心，天體的視運(yùn)動實(shí)際上是地球和其他行星圍繞太陽作復(fù)合運(yùn)動的結(jié)果。,日心地動說提出的意義,劃時代的事件 沖破了地球居于宇宙中心靜止不動的觀點(diǎn)，恢復(fù)了地球的普通行星的本來面貌，徹底否認(rèn)了托勒密的地心說，以天體的真實(shí)運(yùn)動代替了視運(yùn)動，使人類對太陽系的結(jié)構(gòu)、各天體的位

5、置與運(yùn)動有了比較正確的認(rèn)識，為近代天文學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。,摒棄了神創(chuàng)論的宇宙觀，對一直占據(jù)統(tǒng)治地位、并且受到教會支持被奉為神明不可侵犯的地心說提出異議，否定了上帝把地球置于宇宙中心的宗教教條，標(biāo)志著近代自然科學(xué)開始從宗教神學(xué)的統(tǒng)治下解放出來。 為避免迫害，遲遲到臨終前發(fā)表，并且申明是“工作假說”。,機(jī)械唯物主義自然觀的科學(xué)基礎(chǔ)：牛頓力學(xué),牛頓：站在巨人肩膀上,開普勒德（JKepler，1571-1630）：,天空立法者。在第谷布拉赫的資料基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動三定律，破除了天體必須以完美正圓運(yùn)行的觀念，行星天的水晶天球觀念頓時化為烏有；發(fā)現(xiàn)了運(yùn)行速度不均勻的特性。,第一定律行星繞太陽的運(yùn)行軌道

6、是一以太陽為一個焦點(diǎn)的橢圓； 第二定律行星到太陽的矢徑在相等時間內(nèi)劃出相等的面積； 第三定律行星公轉(zhuǎn)的周期的平方與它同太陽的距離的立方成正比。,開普勒為科學(xué)而獻(xiàn)身,他的一生充滿不幸： 幼年體弱多病，一只手半殘，視力衰弱，妻死子病，母親曾經(jīng)被指控為施行巫術(shù)而遭到拘禁；他終生貧困交加，靠教書和占星術(shù)維持生活，最后死于索取薪金的旅途中。,伽利略意（Galileo Galilei，1564-1642）：,近代物理學(xué)之父。 創(chuàng)造并且示范了新的科學(xué)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)，數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的科學(xué)方法； 研究了落體運(yùn)動，拋體運(yùn)動； 發(fā)明了天文望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了月亮有環(huán)形山，發(fā)現(xiàn)木星的4個衛(wèi)星，由此證明天體與地球是一樣的，月上與

7、月下相同； 傳播哥白尼的日心說。關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話（1632）、兩門新科學(xué)（1638）。,關(guān)于慣性,其他成果,(1)磁與流體力學(xué)：英吉爾伯特（1544-1603）論磁（1600）開創(chuàng)磁學(xué)研究；意托里拆利、法帕斯卡等研究了真空問題，德蓋里克的馬德堡半球真空實(shí)驗(yàn)（1654）演示了大氣壓力（16匹馬）。 (2)荷惠更斯（1629-1695）：擺鐘研究與波動說。鐘的發(fā)明的社會和思想意義。,(3)英胡克（1635-）彈性定律發(fā)現(xiàn)和顯微鏡實(shí)驗(yàn)。 (4)意、德阿格里科拉：近代礦物學(xué)之父；論金屬（1556）。 (5)英波義耳（1627-1691）近代化學(xué)之父；懷疑的化學(xué)家（1661） (6)

8、近代生命科學(xué)的肇始：比維薩留斯（1514-1564）論人體構(gòu)造（1543），西班牙塞爾維特（1511-？）發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)，被教會燒死；英哈維（1578-1657）心血運(yùn)動論（1628）系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)心血運(yùn)動與循環(huán)過程。,牛頓英（Isaac Newton，1642-1727）,經(jīng)典力學(xué)之父。有多項(xiàng)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明：自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理（1686-4-28）；論光學(xué)（1704）；1665年發(fā)明級數(shù)近似法即二項(xiàng)式定理；1665年到1666年發(fā)明微積分（正反流數(shù)運(yùn)算）； 集大成的總結(jié)了前人科學(xué)工作，統(tǒng)一了天體力學(xué)與地面力學(xué)，提出一系列經(jīng)典力學(xué)基本概念，建立了經(jīng)典力學(xué)的完整系統(tǒng)體系：概念、原理和運(yùn)動三定律與萬有引力定

9、律，實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)的第一次大綜合。,牛頓和他的原理,“如果我比別人看的遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兗缟稀?；“我不知道世人怎么看，但在我看來，我只不過是一個在海濱玩耍的孩子，不時地為比別人多找到一塊更光滑、更美麗的卵石和貝殼而感到高興，而在我面前的真理的海洋，卻完全是個謎”。 英國著名詩人波普 贊美牛頓的詩歌：大自然和它的規(guī)律隱藏在黑暗之中上帝說：讓牛頓去吧一切便燦爛光明。,Nature and natures law lay hid in night, God said, let Newton be! And all was light.,二機(jī)械唯物主義自然觀的基本觀點(diǎn)及其形成,世界是一部機(jī)器，

10、由惰性物體組成，與人無關(guān)，物體運(yùn)動是由于外力推動，遵循嚴(yán)格的機(jī)械決定的因果關(guān)系。,1機(jī)器的自然圖景,從哥白尼到牛頓的整個發(fā)展過程被稱為世界圖景的機(jī)械化過程。 世界是一部機(jī)器，它是最有意義的和最美妙的一部機(jī)器裝置亨利德爾芒法 不是要將天體的機(jī)械比喻成神圣的有機(jī)體，而是把它比作一座時鐘開普勒 自然圖景是一種受著精確的數(shù)學(xué)法則支配的完善機(jī)器笛卡爾,笛卡爾試圖論證“動物是純粹的機(jī)器” 所謂生命，不外是肢體的一種運(yùn)動，由其中的某些主要部分發(fā)動，猶如鐘表中發(fā)條和齒輪一樣；心臟無非就是發(fā)條，神經(jīng)無非就是游絲，而關(guān)節(jié)不過就是一些齒輪，它把動作傳遞給整個軀體?；舨妓?人是機(jī)器拉美特利,機(jī)器的自然圖景 宇宙是一架

11、碩大無比的、精確運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器；行星都在精確的軌道上運(yùn)行，衛(wèi)星又按照確定的軌道繞著各自的行星運(yùn)行；所有行星都在同一平面上繞著太陽轉(zhuǎn)動棲居在這個星球上的生物也都是機(jī)器。,2、嚴(yán)格的機(jī)械決定論,“拉普拉斯妖” 拉普拉斯（1749-1827）在概率論的解析理論中提出決定論：宇宙目前狀態(tài)是過去狀態(tài)的結(jié)果，同時又是將來發(fā)生事件的原因 一切現(xiàn)象都是必然的 必然性是原因和結(jié)果之間恒常不變的聯(lián)系。,三、機(jī)械自然觀的重大貢獻(xiàn)及局限性,歷史功績： 摒棄了古代樸素辨證法自然觀的直觀性、樸素性和猜測性 強(qiáng)調(diào)自然的外在獨(dú)立性，反對神學(xué)，解放人性 反對抽象思辨，強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)證方法，主張分析還原的方法，對自然科學(xué)的建立有著積極

12、的意義。,機(jī)械性：否認(rèn)了有機(jī)界與無機(jī)界、人類社會和自然界之間的性質(zhì)上的差別 形而上學(xué)性：把世界看作是孤立的，靜止的，還原性 不徹底性：機(jī)械論的觀點(diǎn)無法解釋諸如世界產(chǎn)生，生物多樣性等根本問題。牛頓：第一推動,本部分主要參考和閱讀書目：,英丹皮爾：科學(xué)史商務(wù)印書館1987年版； 吳國盛：科學(xué)的歷程湖南科學(xué)技術(shù)出版社1997年版。,第三節(jié) 近代后期的科學(xué)技術(shù) 成就與自然觀變革,產(chǎn)業(yè)革命和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 18世紀(jì)下半葉-19世紀(jì)上半葉，英國發(fā)生產(chǎn)業(yè)革命，前后經(jīng)歷70-80年。 隨后，美19世紀(jì)50-60年代、德70-80年代、俄80年代末，先后完成產(chǎn)業(yè)革命，日本則于世紀(jì)之交完成產(chǎn)業(yè)革命。,電磁學(xué)研究；

13、熱學(xué)研究；化學(xué)與化工；染料；地質(zhì)學(xué)研究；古生物研究等都發(fā)展迅速。 產(chǎn)業(yè)革命與科學(xué)發(fā)展開辟了結(jié)合的新時期，但到19世紀(jì)末這種力量才真正顯示出來。,19世紀(jì)上、中葉的科學(xué),1天文學(xué)方面：,康德-拉普拉斯星云假說 德國哲學(xué)家康德提出關(guān)于太陽系起源的星云假說，法國科學(xué)家拉普拉斯也獨(dú)立提出星云假說，后合稱為康德-拉普拉斯星云假說。,康德(Immanuel Kant，1724-1804) 純粹理性批判 真 實(shí)踐理性批判 善 判斷力批判 美 1755年，發(fā)表宇宙發(fā)展史概論，提出了太陽系起源的“星云說”。 從歷史演化的觀點(diǎn)出發(fā)，指出太陽系是從彌漫物質(zhì)通過自身的引力與斥力的相互作用，逐步發(fā)展成為有秩序的天體系統(tǒng)

14、。 第一次科學(xué)地闡明了太陽系是在時間進(jìn)程中逐漸生成的東西。,拉普拉斯(法，Laplace，1749-1827) 1796年在宇宙體系論一書中，也獨(dú)立地提出了“星云說”，用角動量守恒定律論證了太陽系的起源過程。恩格斯：“僵化的自然觀上打開了第一個缺口”。拉普拉斯妖: 決定論 “天”在演化中,2地質(zhì)學(xué)方面：,從“災(zāi)變說”到“漸變說” 法國地質(zhì)學(xué)家、古生物學(xué)居維葉在研究古生物化石的基礎(chǔ)上提出“災(zāi)變說”，英國地質(zhì)學(xué)家賴爾則提出地質(zhì)漸變論，力圖從自然的原因解釋自然界地質(zhì)方面變化，駁斥了“災(zāi)變論”和“神創(chuàng)說”。,居維葉(Georges Cuvier，1769-1832) 創(chuàng)立比較解剖學(xué)，用于古生物研究和古

15、化石研究。 1825年出版地球表面的革命, 提出災(zāi)變說： 地球表面上曾出現(xiàn)過幾次大洪水，每次洪水都將所有生物全部毀滅，其遺骸在相應(yīng)地層中形成今日所見的化石。大洪水后，造物主再次創(chuàng)造新的生命。由于造物主每次創(chuàng)造都有所不同，導(dǎo)致地層中化石形態(tài)的不同。歷史上共發(fā)生過四次大洪水，最后一次即圣經(jīng)記載的五六千年前的諾亞洪水。,賴爾(Charles Lyell，1797-1875) 1830-1833出版地質(zhì)學(xué)原理3卷漸變說: 地質(zhì)形態(tài)在多種自然力作用下緩慢變化 在科學(xué)研究方面從地質(zhì)學(xué)角度給機(jī)械自然觀和形而上學(xué)思維方式打開了第二個缺口。 “地”在演化中。,3物理學(xué)方面,能量守恒與轉(zhuǎn)化定律和電磁理論方面： 德

16、醫(yī)邁爾、英業(yè)余愛好者、啤酒商焦耳、德物理學(xué)家赫爾姆霍茲、丹麥科學(xué)家柯爾丁等12人先后獨(dú)立地研究、發(fā)現(xiàn)能量守恒定律。 法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象和定律發(fā)現(xiàn)、麥克斯韋電磁理論建立。,赫爾姆荷茲(H. von Helmholtz，1821-1894) 1847年發(fā)表論力的守恒,系統(tǒng)、嚴(yán)密地闡述了能量守恒與轉(zhuǎn)化原理 用數(shù)學(xué)化形式表述了在孤立系統(tǒng)中機(jī)械能的守恒；接著把能量的概念推廣到熱學(xué)、電磁學(xué)、天文學(xué)和生理學(xué)領(lǐng)域，提出能量的各種相互轉(zhuǎn)化和守恒的思想。,揭示了熱、機(jī)械、電、磁、化學(xué)等各種物質(zhì)運(yùn)動形式的統(tǒng)一性，物理科學(xué)第二次大綜合。 在物質(zhì)運(yùn)動統(tǒng)一性方面，摧毀了各種運(yùn)動彼此割裂的形而上學(xué)觀點(diǎn)，從不同角度給形而上學(xué)

17、思維方式打開了第三個缺口。 物質(zhì)運(yùn)動聯(lián)系著。,4化學(xué)方面：,氧化說 原子論 元素周期律 合成有機(jī)物,拉瓦錫：氧化說(法，Antoine-Laurent Lavoirer，1743-1794) 1775年實(shí)驗(yàn)表明，燃燒是與空氣的較純凈部分相結(jié)合。1779年命名“氧” 1787年與化學(xué)家德莫瓦、貝托萊等人一起出版化學(xué)命名法，近代化學(xué)第一次有了嚴(yán)格、統(tǒng)一、科學(xué)的命名方法。 1789年出版化學(xué)綱要?；瘜W(xué)的任務(wù)是將自然界的物質(zhì)分解為基本的元素，并對元素的性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)。列出了當(dāng)時已知的元素表，每種元素由一系列實(shí)驗(yàn)加以確認(rèn)。書中闡述了化學(xué)反應(yīng)過程中物質(zhì)守恒的思想，將化學(xué)反應(yīng)過程寫成一個代數(shù)式。,道爾頓：原子

18、論（英，John Dalton，1766-1844) 1803年提出定量的化學(xué)原子論：(1)化學(xué)元素是由非常微小的、不可再分的物質(zhì)粒子即原子組成；(2)原子是不可改變的；(3)化合物由分子組成，而分子是由幾種原子化合而成，是化合物的最小粒子；(4)同一元素的所有原子均相同，不同元素的原子不同，主要表現(xiàn)為重量的不同；(5)只有以整數(shù)比例的元素的原子相結(jié)合時，才會發(fā)生化合。(6)在化學(xué)反應(yīng)中，原子僅僅是重新排列，而不會創(chuàng)生或消失。 1808年出版化學(xué)哲學(xué)的新體系，系統(tǒng)闡述化學(xué)原子論。,門捷列夫：元素周期表(Dmitri Ivanovich Mendeleev，1834-1907) 1869年論文元

19、素性質(zhì)與原子量的關(guān)系 ，提出元素性質(zhì)與元素的原子量之間存在著周期性變化的規(guī)律，并給出第一張?jiān)刂芷诼伞?元素周期律的兩大要點(diǎn)：(1)元素按照原子量的大小排列后，呈現(xiàn)出明顯的周期性；(2)原子量的大小決定元素的特征。將當(dāng)時已知的63種元素全部列入表中，并留出空位。 1871年發(fā)表修正后的第2張?jiān)刂芷诒?維勒(德，F(xiàn)riedrich Whler，1800-1882) 1828年他發(fā)表了“論尿素的人工制成”一文，引起了化學(xué)界的震動。 在無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，他也有不少貢獻(xiàn)。1827年和1828年發(fā)現(xiàn)了鋁和鈹兩種元素。對硼、鈦、硅的化合物進(jìn)行了廣泛研究并發(fā)現(xiàn)了硅的氫化物。 與發(fā)現(xiàn)釩失之交臂 無機(jī)界與有機(jī)界聯(lián)

20、系著。,5生物學(xué)方面：,布豐 拉馬克 達(dá)爾文 赫胥黎,布豐(法，Buffon，1707-1788)：自然史44卷 地球經(jīng)歷七個發(fā)展階段： (1)太陽與慧星相撞形成太陽系，熾熱的熔巖冷卻形成地球；(2)地球表面發(fā)生造山運(yùn)動，形成山脈和海床；(3)海洋出現(xiàn)；(4)海水沖蝕地表面形成沉積層；(5)出現(xiàn)陸地及陸上植物；(6)陸上動物出現(xiàn)；(7)人類誕生。,拉馬克(法，Jean Baptiste Lamarch，1744-1829) ：用進(jìn)廢退 1801年出版無脊椎動物的分類系統(tǒng)，第一次提出生物進(jìn)化的思想。首創(chuàng)了脊椎動物、無脊椎動物概念，首次引進(jìn)了“生物學(xué)”(biology)一詞。1809年出版動物學(xué)哲

21、學(xué)，系統(tǒng)闡發(fā)了物種進(jìn)化的學(xué)說：(1)生物的進(jìn)化遵循一條由低級到高級、由簡單到復(fù)雜的階梯發(fā)展序列，植物和動物的分類也應(yīng)該遵循這種階梯序列的原則；(2)生物的進(jìn)化并不是嚴(yán)格的直線發(fā)展，而是不斷分叉，形成樹狀譜系，系譜樹描繪了生物界不斷進(jìn)化的圖像。進(jìn)化機(jī)制為“獲得性遺傳理論”：用進(jìn)廢退。,達(dá)爾文(Charles Darwin，1809-1882)：進(jìn)化論 1859年11月24日出版論通過自然選擇的物種起源，或生存斗爭中最適者生存(簡稱物種起源) ：過度繁殖，生存競爭，自然選擇。 1871年出版人類的由來及其性選擇，謹(jǐn)慎地描述了人類進(jìn)化的圖景。結(jié)論：“人類和其它物種同是某一種古老、低級、而早已絕了的生物類型的同時并存的子孫這一結(jié)論，其實(shí)在任何程度上都不算新鮮?！?赫胥黎(英，Thomas Huxley，18