第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展

14世紀(jì)發(fā)端于意大利、隨后波及整個歐洲的文藝復(fù)興運動，是一場思想文化解放運動。文藝復(fù)興不僅創(chuàng)造了近代的古典文學(xué)和藝術(shù)，而且由于它對經(jīng)院哲學(xué)的蔑視和拒斥、對現(xiàn)實世界和世俗生活的關(guān)注、對古典文化資源的挖掘，為近代自然科學(xué)的誕生創(chuàng)造了非常有利的文化氛圍。文藝復(fù)興之城——佛羅倫撒第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展14世1文藝復(fù)興，是14至16世紀(jì)在歐洲興起的一個思想文化運動，帶來一段科學(xué)與藝術(shù)革命時期，揭開了現(xiàn)代歐洲歷史的序幕，被認(rèn)為是中古時代和近代的分界。馬克思主義史學(xué)家認(rèn)為是封建主義時代和資本主義時代的分界。文藝復(fù)興不僅創(chuàng)造了近代的古典文學(xué)和藝術(shù)，而且為近代自然科學(xué)的誕生也創(chuàng)造了非常有利的文化氛圍。

列奧納多·達(dá)·芬奇的人體比例，表現(xiàn)了文藝復(fù)興時期把藝術(shù)與科學(xué)結(jié)合的特色第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展文藝復(fù)興，是14至16世紀(jì)在歐洲興起的一個思想文化運2宗教改革運動從14、15世紀(jì)開始，在西歐與中歐國家興起，它打破了教會的精神獨裁，為自然科學(xué)從神學(xué)中解放出來創(chuàng)造了必要的社會前提。

最后的審判——米開朗基羅大衛(wèi)——米開朗基羅第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展宗教改革運動從14、15世紀(jì)開始，最后的審判大衛(wèi)—3在意大利和地中海沿岸的一些城市，由手工藝人集合在一起集體勞動的手工工場也開始出現(xiàn)了，它的出現(xiàn)促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)、分工和協(xié)作的發(fā)展，為進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)和使用機(jī)器創(chuàng)造了條件。文藝復(fù)興時期制作樂器的工場工人正在進(jìn)行印刷工作第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展在意大利和地中海沿岸的一些城市，由手工藝人集合在一起集體勞動415世紀(jì)下半葉，新工廠主、商人的經(jīng)濟(jì)實力愈加雄厚，他們要求擴(kuò)大貿(mào)易和到海外尋找財富，應(yīng)運而生的遠(yuǎn)航探險和地理大發(fā)現(xiàn)對歐洲的社會和科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了極大的促進(jìn)作用。意大利航海家哥倫布塑像哥倫布?xì)w航后覲見國王第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展15世紀(jì)下半葉，新工廠主、商人的經(jīng)濟(jì)實力愈加雄厚，他們要求擴(kuò)5中國、印度和阿拉伯等國的科技傳入歐洲后，對歐洲的社會發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了巨大的推動作用。英國政治家、哲學(xué)家培根(F.Bacon，1561—1626)在1620年就曾指出，“三大發(fā)明”改變了整個世界事物的面貌和狀態(tài)；沒有一個帝國、沒有一個教派、沒有一個大人物對人類事務(wù)的影響，能做這三種發(fā)明那樣巨大和深遠(yuǎn)。印刷術(shù)：唐代時傳到日本，公元12世紀(jì)傳到埃及，14世紀(jì)傳入歐洲，為歐洲科學(xué)的興起及文藝復(fù)興運動提供了重要的物質(zhì)條件。第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展中國、印度和阿拉伯等國的科技傳入歐洲后，對歐洲的社會發(fā)展和科6§1.1科學(xué)革命的突破1.1.1天文學(xué)革命天文學(xué)作為一門古老的學(xué)科，研究廣闊空間中天體的位置、分布、運動、形態(tài)結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)、化學(xué)組成和演化規(guī)律。古代人為了生產(chǎn)等需要，已經(jīng)開始有目的地對星體、日、月進(jìn)行觀察記錄。古希臘天文學(xué)對后世有很大影響，柏拉圖提出地球的中心思想，后由托勒密發(fā)展為地心說。托勒密的地心說體系§1.1科學(xué)革命的突破1.1.1天文學(xué)革命托勒密的地7

在托勒密的地心說看來，地球處于宇宙的中心，靜止不動，太陽及其他行星圍繞著地球運行．為了解釋與彌合天文觀測的差距，托勒密構(gòu)造出本輪—均輪體系。以使地球中心體系符合觀察到的星體運動路徑。在中世紀(jì)西方、教會將其納入到嚴(yán)密而龐大的神學(xué)體系中，作為上帝創(chuàng)世說的一個不可缺少的組成部分，這樣一來。原本很單純的天文學(xué)理論——地心說——就變成了維護(hù)教會權(quán)威的一個重要理論支柱。本輪——均輪圖§1.1科學(xué)革命的突破在托勒密的地心說看來，地球處于宇宙的中心，靜8尼古拉·哥白尼，波蘭偉大的天文學(xué)家、太陽中心說的創(chuàng)始人、近代天文學(xué)的奠基人。隨著時間延長，“地心說”與實際的偏離越來越大。哥白尼經(jīng)過數(shù)十年的觀察和研究，終于建方起以太陽為中心的寧宙體系——“日心說”。日心說認(rèn)為，地球是一顆普通的行星，它既有繞自轉(zhuǎn)軸的自轉(zhuǎn)，又與其他行星一起圍繞宇宙中心——太陽旋轉(zhuǎn)。這就使得以前看來極不協(xié)調(diào)的種種天象變得簡單而和諧。哥白尼的著述§1.1科學(xué)革命的突破尼古拉·哥白尼，波蘭偉大的天文學(xué)家、太陽中心說的創(chuàng)始人、近代9日心說，是天文學(xué)上一次偉大的革命，不僅引起了人類宇宙觀的重大革新，而且從根本上動搖了歐洲中世紀(jì)宗教神學(xué)的理論支柱?！皬拇俗匀豢茖W(xué)便開始從神學(xué)中解放出來”，“科學(xué)的發(fā)展從此便大踏步前進(jìn)”（恩格斯《自然辯證法》）。哥白尼的《天體運行論》（1543年出版），由于受到時代的局限，在日心說中保留了所謂“完美的”圓形軌道等論點。其后開普勒建立行星運動三定律，牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，以及行星光行差、視差相繼發(fā)現(xiàn)，日心說遂建立在更加穩(wěn)固的科學(xué)基礎(chǔ)上。日心說，是天文學(xué)上一次偉大的革命，不僅引起了人類宇宙101.1.2醫(yī)學(xué)生理學(xué)革命自古以來，醫(yī)學(xué)實踐一直是人類活動的一個極為重要的方面，研究疾病產(chǎn)生、性質(zhì)和治療以及研究人體結(jié)構(gòu)和功能，始終是自然科學(xué)不可缺少的組成部分。文藝復(fù)興以來，一批藝術(shù)家、醫(yī)學(xué)家從事人類解剖學(xué)和解剖生理學(xué)的研究。比利時醫(yī)生維薩留斯發(fā)表《人體結(jié)構(gòu)》，并證明男女肋骨數(shù)目相同。他的結(jié)論動搖了天主教的教條，并因此受到迫害。右圖為維薩留斯在書中描繪的人體靜脈系統(tǒng)，其精密程度另人贊嘆。維薩留斯§1.1科學(xué)革命的突破1.1.2醫(yī)學(xué)生理學(xué)革命維薩留斯§1.1科學(xué)革命的突11

17世紀(jì)，英國科學(xué)家哈維找到了血液流通的途徑，為人們充分了解人和動物的生理學(xué)開辟了新的途徑。哈維從實驗入手，做了綁扎人體上臂血管和計算血流量的實驗。他發(fā)現(xiàn)，動脈和靜脈中血液流動的方向相反。哈維還對血流量進(jìn)行了計算，從而發(fā)現(xiàn)，血液在全身沿著一個閉合路徑作循環(huán)運動。血液循環(huán)理論的建立，具有重要的科學(xué)價值。捆扎上臂血管實驗哈維血液循環(huán)17世紀(jì)，英國科學(xué)家哈維找到了血液捆扎上臂血12

在血液循環(huán)理論的建立過程中，由于社會條件的原因，充滿著艱辛的斗爭。教會為了神學(xué)的需要，把蓋侖的醫(yī)學(xué)理論絕對化、凝固化，用來論證宗教神學(xué)的結(jié)論。除了維薩留斯受到了教會的迫害以外，塞爾維特也因其異端的神學(xué)觀點被加爾文派新教逮捕并處以死刑，在燒死之前還活活烤了兩個鐘頭。血液循環(huán)理論的建立，具有重要的科學(xué)價值，成了臨床醫(yī)學(xué)的理論基礎(chǔ)、同時也成了近代生理學(xué)的重要基礎(chǔ)。在哈維以后，比較解剖學(xué)、人體生理學(xué)、醫(yī)學(xué)等生物學(xué)學(xué)科逐步建立起來。在血液循環(huán)理論的建立過程中，由于社會條件的原因，131.2.1開普勒對天空“立法”

1600年，開普勒到布拉格擔(dān)任第谷的助手。1601年第谷去世后，他繼承了第谷的事業(yè)，利用第谷多年積累的觀測資料，仔細(xì)分析研究，發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道運行，并且提出行星運動三定律（即開普勒定律），為牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律打下了基礎(chǔ)?！?.2經(jīng)典力學(xué)的奠基開普勒（JohannesKepler，1571-1630），德國天文學(xué)家。

1.2.1開普勒對天空“立法”§1.2經(jīng)典力學(xué)的奠14

開普勒是德國近代著名的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家。他以數(shù)學(xué)的和諧性探索宇宙，在天文學(xué)方面做出了巨大貢獻(xiàn)。開普勒是繼哥白尼之后第一個站出來捍衛(wèi)太陽中心說、并在天文學(xué)方面有突破性成就的人物，被后世科學(xué)史家稱為“天空的立法者”。開普勒生在德國威爾的一個貧民家庭，1587年，他進(jìn)入蒂賓根大學(xué)，很快成為哥白尼學(xué)說的忠實維護(hù)者。后來，由于學(xué)校被天主教會控制，開普勒離開神學(xué)院前往布拉格，與卓越的天文學(xué)家第谷一起專心地從事天文觀測工作。他充分利用了第谷·布拉赫留下的大量精確的天文觀測資料，改進(jìn)了哥自尼的學(xué)說．確立了行星運動三定律，為天體力學(xué)的誕生提供了堅實的基礎(chǔ)。開普勒開普勒是德國近代著名的天文學(xué)15開普勒主要著作有《宇宙的神秘》、《光學(xué)》、《宇宙和諧論》、《哥白尼天文學(xué)概要》、《彗星論》和《稀奇的1631年天象》等。其中，在《宇宙和諧論》中，開普勒找到了最簡單的世界體系，只需7個橢圓就可以描述天體運動的體系了；在《彗星論》中，他指出彗星的尾巴總是背著太陽，是因為太陽排斥彗頭的物質(zhì)造成的，這是距今半個世紀(jì)以前對輻射壓力存在的正確預(yù)言；此外，開普勒還發(fā)現(xiàn)了大氣折射的近似定律。開普勒主要著作有《宇宙的神秘》、《光學(xué)》、《宇宙和諧161.橢圓定律：開普勒的行星運動第一定律指出，行星的運動軌道不是傳統(tǒng)認(rèn)為的正圓形。而是橢圓形；而太陽處于橢圓焦點之一的位置上。 開普勒第一定律開普勒第一定律172．等面積定律：在行星與太陽間作一條直線，則此直線在行星運動時于相同時間內(nèi)掃過相等的面積。3．和諧定律：行星運動周期T的平方正比于行星與太陽平均距離R的三次方，記為：開普勒第二定律2．等面積定律：在行星與太陽間作一條直線，則此直線開普勒第二181.2.2伽利略對地面物體的研究主要貢獻(xiàn)：

力學(xué)伽利略是第一個把實驗引進(jìn)力學(xué)的科學(xué)家，他利用實驗和數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法確定了一些重要的力學(xué)定律。

伽利略·伽利

意大利物理學(xué)、天文學(xué)家，實驗物理學(xué)的先驅(qū)者，提出著名的相對性原理、慣性原理、拋體的運動定律、擺振動的等時性等。《關(guān)于兩門新科學(xué)的對話和數(shù)學(xué)證明對話集》總結(jié)了他的科學(xué)思想以及在物理學(xué)和天文學(xué)方面的研究成果。1.2.2伽利略對地面物體的研究19天文學(xué)他是利用望遠(yuǎn)鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學(xué)家。哲學(xué)他一生堅持與唯心論和教會的經(jīng)院哲學(xué)作斗爭，主張用具體的實驗來認(rèn)識自然規(guī)律，認(rèn)為經(jīng)驗是理論知識的源泉。伽利略發(fā)現(xiàn)的四顆衛(wèi)星天文學(xué)他是利用望遠(yuǎn)鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學(xué)家。20伽利略著名的“斜面實驗”伽利略的最主要貢獻(xiàn)或最主要的貢獻(xiàn)之一在于對于地面物體運功的研究。1638年出版的他的《關(guān)于兩門自然科學(xué)的對話和數(shù)學(xué)證明》一書，是他對地面物體起動研究的一個總結(jié)。在該書中，伽利略敘述了“斜面實驗”。

亞里士多德認(rèn)為兩個物體以同一高度落下，重的比輕的先著地。但伽利略經(jīng)過反復(fù)的研究與實驗后，得出與之截然相反的結(jié)論：物體下落的快慢與重量無關(guān)。斜面試驗比薩斜塔伽利略著名的“斜面實驗”斜面試驗比薩斜塔21

綜合斜面實驗的過程，可以設(shè)計和制造一個光滑的斜面和平面(如圖中由A經(jīng)B至C)，再用一個光滑的球由A經(jīng)斜面落下。經(jīng)過多次的反復(fù)實驗，伽利略得到以下的結(jié)論：

1.在斜面AB上，小球作加速運動。在斜面傾角一定時，無論小球重量如何，加速度值都一樣，在斜面上滾動的銅球所經(jīng)過的各種距離總是同所用時間的平方成比例。這就是伽利略發(fā)現(xiàn)的自由落體定律。ABCD綜合斜面實驗的過程，可以設(shè)計和制造一個光滑的22

2.在小球落到B點并沿BC平面滑動時，在運動方向上小球并不受力。但它仍然按起始速度作勻速直線運動。如果BC足夠長，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)保持原速。這個說法也就是慣性定律。這一發(fā)現(xiàn)表明速度并不是由外力引起的，力是產(chǎn)生加速度的原因而不是產(chǎn)生速度的原因。3.如果小球運動至平面的一端的C點落下，一方面物體要保持勻速運動繼續(xù)前進(jìn)，另一方面它又要在垂直方向下落，于是物體呈現(xiàn)出拋體運動狀態(tài)，圖中即小球?qū)⒀匕霋佄锞€CD落至D點。

伽利略的研究成果，為后來牛頓的進(jìn)一步綜合奠定了基礎(chǔ)。ABCD2.在小球落到B點并沿BC平面滑動時，在運動23§1.3近代科學(xué)的第一次大綜合1.3.1牛頓的綜合在哥白尼、開普勒關(guān)于天體運動規(guī)律和伽利略關(guān)于地面物體的動力學(xué)研究的基礎(chǔ)上。牛頓展開了更全面的分析、綜合和概括工作，終于建立了經(jīng)典力學(xué)體系，實現(xiàn)了近代科學(xué)史上的第一次大綜合。英國著名詩人Pope寫道：

自然界和自然界的規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說：“讓牛頓去吧！”于是一切成為光明?！?.3近代科學(xué)的第一次大綜合1.3.1牛頓的綜合24

牛頓在著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中，給出了一種力的定義：“施加的力是能夠使物體改變它的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的一種作用”。這幾乎就是力的現(xiàn)代定義。事實上，力是代表物體間的一種相互作用，由于這種作用，物體會改變速度，即獲得加速度。

《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》在定義了力的概念以后，牛頓在伽利略關(guān)于物體運動研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出來有關(guān)地面物體運動定律。牛頓在著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中，給25

牛頓第一定律又稱慣性定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，知道其它任何物理所作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓第二定律又稱運動基本定律：物體在受到外力時，物理所獲得的加速度的大小和外力成正比，而與物體的質(zhì)量成反比，加速的的方向與外力方向相同。

牛頓第三定律又稱作用和反作用定律：作用力與反作用力大小相等，方向相反，分別作用于不同的物體上。牛頓第一定律又稱慣性定律：任何物體都保持靜止或勻速直261.3.2萬有引力定律

牛頓在建立力學(xué)的基本概念并發(fā)現(xiàn)了力學(xué)的基本定律之后，就試圖用來解決一系列的問題。他在著手解決太陽系的動力學(xué)問題中，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。萬有引力定律又稱物質(zhì)相互作用的普遍規(guī)律：任何兩個物體都存在著相互作用的吸引力，吸引力的方向沿兩個物體連線的方向，力的大小與兩個物體質(zhì)量乘

積成正比，與兩個物體之間的距離的平方成反比。1.3.2萬有引力定律27§1.4其它學(xué)科的初步發(fā)展數(shù)學(xué)：16－18世紀(jì)是常量數(shù)學(xué)到變量數(shù)學(xué)的時期。

法國人笛卡兒（1596--1650年）分析了幾何學(xué)與代數(shù)學(xué)的優(yōu)缺點，表示要尋求一種包含這兩門科

學(xué)的優(yōu)點而沒有它們?nèi)秉c的方法，這種方法就是他在17世紀(jì)上半葉創(chuàng)立的用代數(shù)方法來研究幾何問題──解析幾何。笛卡兒分型§1.4其它學(xué)科的初步發(fā)展數(shù)學(xué)：笛卡兒28耐普爾的計算器

17世紀(jì)上半葉英國人耐普爾發(fā)明了對數(shù)，對數(shù)的發(fā)明，有助于改進(jìn)和簡化計算，拉普拉斯這樣來評價這一發(fā)明：它用縮短計算的時間來使天文學(xué)家的壽命加倍。

牛頓和萊布尼茨在17世紀(jì)下半葉各自獨立的創(chuàng)立了微積分學(xué)。他們的功績主要在于：把各種有關(guān)問題的解法統(tǒng)一成微分法和積分法。（右圖為萊布尼茨）耐普爾的計算器17世紀(jì)上半葉英國人耐普29化學(xué)：近代化學(xué)的前身是古代的煉丹術(shù)和煉金術(shù)。煉丹術(shù)和煉金術(shù)與神秘主義有關(guān)，煉丹術(shù)士和煉金術(shù)士以分散的神秘活動為特色，他們對長生不老、發(fā)財致富的不懈追求，雖然我們今天看來荒誕不經(jīng)，但是卻也為我們積累了很多的化學(xué)知識。玻意爾在1661年出版《懷疑派的化學(xué)家》，書中首次將化學(xué)確立為一門獨立的科學(xué)，并提出化學(xué)元素定義。英國化學(xué)家普利斯特列發(fā)現(xiàn)了氧氣。左下圖為其二人的化學(xué)實驗室，右下圖為玻意爾實驗室。化學(xué)：30拉瓦錫，法國化學(xué)家，他進(jìn)行的化學(xué)革命被公推為18世紀(jì)科學(xué)發(fā)展史上最輝煌的成就之一。拉瓦錫是近代化學(xué)奠基人之一。1774年10月,普里斯特列向拉瓦錫介紹了自己的實驗:氧化汞加熱時,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)了普里斯特利的實驗,得到了相同的結(jié)果。拉瓦錫并不相信燃素說,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oxygen（中譯名氧）。燃素學(xué)說拉瓦錫，法國化學(xué)家，他進(jìn)行的化學(xué)革命被公推為18世紀(jì)科學(xué)發(fā)展31拉瓦錫用實驗證明了化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律。拉瓦錫的氧化學(xué)說徹底地推翻了燃素說，使化學(xué)開始蓬勃地發(fā)展起來。拉瓦錫的實驗室拉瓦錫用實驗證明了化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律。拉瓦錫的32光學(xué)：17世紀(jì)以來由于天文學(xué)研究的需要,光學(xué)得到了較快的發(fā)展。在近代科學(xué)史上,第一個對光現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)研究的是開普勒,他首先提出了光度學(xué)定理。還研究了光的折射現(xiàn)象和透鏡成像問題。17世紀(jì)初,荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅爾(1580——1628)發(fā)現(xiàn)了光的反射和折射定律。開普勒斯涅耳光學(xué)：開普勒斯涅耳33

反射定律：反射角＝入射角θi=θt

折射定律：光從疏介質(zhì)入射密介質(zhì)，折射角小于入射角。n1xsinθ1=n2xsinθ2

色散：波速隨波長而改變的性質(zhì)稱為色散。

34費馬法國數(shù)學(xué)家物理學(xué)家，解析幾何學(xué)創(chuàng)始人之一。得到確定光在介質(zhì)中傳播所走的路徑和光程極值原理。

在岸邊看到落水的人，如何用最短的時間去救他，選擇1繞遠(yuǎn)必然被放棄了，選擇2是最短路線，但我們卻選擇3，因為在陸地上速度更快，這就是費馬原理：“光所選擇的路徑是最節(jié)省時間的路徑”。費馬法國數(shù)學(xué)家物理學(xué)家，解析幾何學(xué)創(chuàng)始人之一。得到確定光35牛頓進(jìn)行了日光分光實驗,發(fā)現(xiàn)白光是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛和紫七色光組成,這種分解出來的單色光再通過第二個棱鏡時沒有增加任何新的成分,而將第一次分解的光也可以再用另一個棱鏡合成白光。牛頓通過一系列的研究,根據(jù)光的直線傳播原理認(rèn)為光是一種微粒流，微粒從光源飛出，在均勾物質(zhì)內(nèi)以力學(xué)定律作勻速運動，他以此解釋了光的反射和折射，但在解釋他自己發(fā)現(xiàn)的牛頓環(huán)時卻遇到重重困難。光的本性問題是研究的焦點。分光試驗牛頓環(huán)牛頓進(jìn)行了日光分光實驗,發(fā)現(xiàn)白光是由紅、橙、36

惠更斯創(chuàng)立了光的波動說，他認(rèn)為光是一種波，他的傳播與聲音相似。光的波動說對于光的反射、折射、衍射現(xiàn)象解釋得較為合理，但對光的直進(jìn)和雙折射現(xiàn)象等則難以理解。

波動說與微粒說的爭論幾乎貫穿近代物理光學(xué)研究的始終。波粒之爭從十七世紀(jì)初笛卡兒提出兩點假說開始、至二十世紀(jì)初以波粒二象性告終，共經(jīng)歷了三百多年的時間。 光的波動惠更斯創(chuàng)立了光的波動說，他認(rèn)為光是一種波，37生物學(xué)：生物學(xué)在這一時期得主要成就有林耐的分類學(xué)和以及細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)、漸成說的提出。胡克用自制的顯微鏡觀察軟木的時候，首先發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞。林耐在1735年出版的名著《自然系統(tǒng)》中，系統(tǒng)的闡述了他的植物分類原則，和見解。他把植物分為綱、目、屬、種，并以雙命名法來命名植物。右圖上為胡克的顯微鏡，下為他用顯微鏡看到的軟木細(xì)胞和跳蚤。生物學(xué)：38

電磁學(xué)：電磁研究在18世紀(jì)有一些進(jìn)展，人們對電磁現(xiàn)象進(jìn)行了一系列觀察，并初步制造了一些電磁學(xué)試驗儀器。美國科學(xué)家富蘭克林正式把電分為“正電”和“負(fù)電”，并提出電荷守恒的觀點；1752年他通過著名的風(fēng)箏試驗，認(rèn)識到天空的閃電和實驗室的萊頓瓶放電的性質(zhì)相同；他還發(fā)明了避雷針。1785年法國物理學(xué)家?guī)靵鲆詫o電的定量試驗研究為基礎(chǔ)，提出了靜電力的平方反比定律既庫侖定律。1775年至1800年間意大利試驗電學(xué)家伏打發(fā)明了世界上第一個產(chǎn)生恒定電流的裝置——伏打電池。庫侖富蘭克林電磁學(xué)：庫侖富蘭克林39§1.5近代科學(xué)方法1.5.1培根創(chuàng)立實驗歸納法放棄所有先入為主的概念而重新開始。暫時不要企圖上升到一般的結(jié)論或接近他們

弗蘭西斯．培根是近代哲學(xué)史上首先提出經(jīng)驗論原則的哲學(xué)家。他重視感覺經(jīng)驗和歸納邏輯在認(rèn)識過程中的作用，開創(chuàng)了以經(jīng)驗為手段，研究感性自然的經(jīng)驗哲學(xué)的新時代，對人類哲學(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)”。

培根§1.5近代科學(xué)方法1.5.1培根創(chuàng)立實驗歸納法401.5.2笛卡兒創(chuàng)立數(shù)學(xué)演繹法只把無需懷疑的東西放入我的判斷難題細(xì)分，直至完全解決從最簡單、容易的開始，漸漸上升到復(fù)雜對象把一切情況列舉，盡量無遺漏笛卡兒強調(diào)演繹方法,強調(diào)數(shù)學(xué)方法是最主要的普遍科學(xué)方法,對后來的科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。當(dāng)然,正如片面強調(diào)歸納法是有缺陷的一樣,如果僅僅片面強調(diào)演繹法也是不完全的。1.5.2笛卡兒創(chuàng)立數(shù)學(xué)演繹法笛卡兒強調(diào)演繹方411.5.3伽利略的數(shù)學(xué)與實驗相結(jié)合伽利略一生堅持與唯心論和教會的經(jīng)院哲學(xué)作斗爭,主張用具體的實驗來認(rèn)識自然規(guī)律,認(rèn)為經(jīng)驗是理論知識的源泉。他不承認(rèn)世界上有絕對真理和掌握真理的絕對權(quán)威，反對盲目迷信。他承認(rèn)物質(zhì)的客觀性、多樣性和宇宙的無限性，這些觀點對發(fā)展唯物主義的哲學(xué)具有重要的意義。但由于歷史的局限性，他強調(diào)只有可歸納為數(shù)量特征的物質(zhì)屬性才是客觀存在的。1.5.3伽利略的數(shù)學(xué)與實驗相結(jié)合421.5.4牛頓論科學(xué)方法

“我把這部著作叫做《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，因為哲學(xué)的全部任務(wù)看來就在于從各種運動現(xiàn)象來研究各種自然之力，而后用這些力去論證其他的現(xiàn)象?！迸ｎD的研究方法：歸納-演繹法歸納法：從實驗出發(fā)，由特殊到一般演繹法：以理論為主，有一般到特殊牛頓手記1.5.4牛頓論科學(xué)方法牛頓手記43牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中提到的科學(xué)方法：簡單性原理：除那些真實而已足夠說明其現(xiàn)象者外，不必再去尋求自然界事物的其他原因。

因果性原理：對于自然界中同一類結(jié)果，必須盡可能歸之于同一種原因。

統(tǒng)一性原理：物體的屬性，凡是既不能增強也不能減弱者，又為我們實驗所能及的范圍的一切物體所具有者，就應(yīng)視為所有物理的普遍屬性。牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中提到的科學(xué)方法：441.5.5形而上學(xué)的機(jī)械唯物主義自然觀把研究對象劃分為力和微粒，把運動原因都?xì)w結(jié)為某種力，把高級運動都簡單類比作機(jī)械運動，這就是一種機(jī)械唯物主義的自然觀。由于自然科學(xué)的大部分領(lǐng)域還處在發(fā)展初期，大多數(shù)學(xué)科還處在搜集材料和分門別類加以整理的階段，這就使人們養(yǎng)成了一種習(xí)慣，研究一個事物就是將該事物分解為各個部分，分門別類加以整理。同時還意味著，研究一個事物就是將該事物看成既成的、獨立的（或孤立的）東西，當(dāng)作靜止的、不變的東西，而不是看成是本質(zhì)上變化發(fā)展的（或相聯(lián)系的）東西。在這樣一種歷史條件下，人們在進(jìn)行分析時往往淡忘了綜合，使得那時占據(jù)主導(dǎo)地位的自然觀成為一種機(jī)械論的形而上學(xué)的自然觀。1.5.5形而上學(xué)的機(jī)械唯物主義自然觀45第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展

14世紀(jì)發(fā)端于意大利、隨后波及整個歐洲的文藝復(fù)興運動，是一場思想文化解放運動。文藝復(fù)興不僅創(chuàng)造了近代的古典文學(xué)和藝術(shù)，而且由于它對經(jīng)院哲學(xué)的蔑視和拒斥、對現(xiàn)實世界和世俗生活的關(guān)注、對古典文化資源的挖掘，為近代自然科學(xué)的誕生創(chuàng)造了非常有利的文化氛圍。文藝復(fù)興之城——佛羅倫撒第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展14世46文藝復(fù)興，是14至16世紀(jì)在歐洲興起的一個思想文化運動，帶來一段科學(xué)與藝術(shù)革命時期，揭開了現(xiàn)代歐洲歷史的序幕，被認(rèn)為是中古時代和近代的分界。馬克思主義史學(xué)家認(rèn)為是封建主義時代和資本主義時代的分界。文藝復(fù)興不僅創(chuàng)造了近代的古典文學(xué)和藝術(shù)，而且為近代自然科學(xué)的誕生也創(chuàng)造了非常有利的文化氛圍。

列奧納多·達(dá)·芬奇的人體比例，表現(xiàn)了文藝復(fù)興時期把藝術(shù)與科學(xué)結(jié)合的特色第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展文藝復(fù)興，是14至16世紀(jì)在歐洲興起的一個思想文化運47宗教改革運動從14、15世紀(jì)開始，在西歐與中歐國家興起，它打破了教會的精神獨裁，為自然科學(xué)從神學(xué)中解放出來創(chuàng)造了必要的社會前提。

最后的審判——米開朗基羅大衛(wèi)——米開朗基羅第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展宗教改革運動從14、15世紀(jì)開始，最后的審判大衛(wèi)—48在意大利和地中海沿岸的一些城市，由手工藝人集合在一起集體勞動的手工工場也開始出現(xiàn)了，它的出現(xiàn)促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)、分工和協(xié)作的發(fā)展，為進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)和使用機(jī)器創(chuàng)造了條件。文藝復(fù)興時期制作樂器的工場工人正在進(jìn)行印刷工作第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展在意大利和地中海沿岸的一些城市，由手工藝人集合在一起集體勞動4915世紀(jì)下半葉，新工廠主、商人的經(jīng)濟(jì)實力愈加雄厚，他們要求擴(kuò)大貿(mào)易和到海外尋找財富，應(yīng)運而生的遠(yuǎn)航探險和地理大發(fā)現(xiàn)對歐洲的社會和科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了極大的促進(jìn)作用。意大利航海家哥倫布塑像哥倫布?xì)w航后覲見國王第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展15世紀(jì)下半葉，新工廠主、商人的經(jīng)濟(jì)實力愈加雄厚，他們要求擴(kuò)50中國、印度和阿拉伯等國的科技傳入歐洲后，對歐洲的社會發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了巨大的推動作用。英國政治家、哲學(xué)家培根(F.Bacon，1561—1626)在1620年就曾指出，“三大發(fā)明”改變了整個世界事物的面貌和狀態(tài)；沒有一個帝國、沒有一個教派、沒有一個大人物對人類事務(wù)的影響，能做這三種發(fā)明那樣巨大和深遠(yuǎn)。印刷術(shù)：唐代時傳到日本，公元12世紀(jì)傳到埃及，14世紀(jì)傳入歐洲，為歐洲科學(xué)的興起及文藝復(fù)興運動提供了重要的物質(zhì)條件。第一章近代自然科學(xué)的初步發(fā)展中國、印度和阿拉伯等國的科技傳入歐洲后，對歐洲的社會發(fā)展和科51§1.1科學(xué)革命的突破1.1.1天文學(xué)革命天文學(xué)作為一門古老的學(xué)科，研究廣闊空間中天體的位置、分布、運動、形態(tài)結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)、化學(xué)組成和演化規(guī)律。古代人為了生產(chǎn)等需要，已經(jīng)開始有目的地對星體、日、月進(jìn)行觀察記錄。古希臘天文學(xué)對后世有很大影響，柏拉圖提出地球的中心思想，后由托勒密發(fā)展為地心說。托勒密的地心說體系§1.1科學(xué)革命的突破1.1.1天文學(xué)革命托勒密的地52

在托勒密的地心說看來，地球處于宇宙的中心，靜止不動，太陽及其他行星圍繞著地球運行．為了解釋與彌合天文觀測的差距，托勒密構(gòu)造出本輪—均輪體系。以使地球中心體系符合觀察到的星體運動路徑。在中世紀(jì)西方、教會將其納入到嚴(yán)密而龐大的神學(xué)體系中，作為上帝創(chuàng)世說的一個不可缺少的組成部分，這樣一來。原本很單純的天文學(xué)理論——地心說——就變成了維護(hù)教會權(quán)威的一個重要理論支柱。本輪——均輪圖§1.1科學(xué)革命的突破在托勒密的地心說看來，地球處于宇宙的中心，靜53尼古拉·哥白尼，波蘭偉大的天文學(xué)家、太陽中心說的創(chuàng)始人、近代天文學(xué)的奠基人。隨著時間延長，“地心說”與實際的偏離越來越大。哥白尼經(jīng)過數(shù)十年的觀察和研究，終于建方起以太陽為中心的寧宙體系——“日心說”。日心說認(rèn)為，地球是一顆普通的行星，它既有繞自轉(zhuǎn)軸的自轉(zhuǎn)，又與其他行星一起圍繞宇宙中心——太陽旋轉(zhuǎn)。這就使得以前看來極不協(xié)調(diào)的種種天象變得簡單而和諧。哥白尼的著述§1.1科學(xué)革命的突破尼古拉·哥白尼，波蘭偉大的天文學(xué)家、太陽中心說的創(chuàng)始人、近代54日心說，是天文學(xué)上一次偉大的革命，不僅引起了人類宇宙觀的重大革新，而且從根本上動搖了歐洲中世紀(jì)宗教神學(xué)的理論支柱?！皬拇俗匀豢茖W(xué)便開始從神學(xué)中解放出來”，“科學(xué)的發(fā)展從此便大踏步前進(jìn)”（恩格斯《自然辯證法》）。哥白尼的《天體運行論》（1543年出版），由于受到時代的局限，在日心說中保留了所謂“完美的”圓形軌道等論點。其后開普勒建立行星運動三定律，牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，以及行星光行差、視差相繼發(fā)現(xiàn)，日心說遂建立在更加穩(wěn)固的科學(xué)基礎(chǔ)上。日心說，是天文學(xué)上一次偉大的革命，不僅引起了人類宇宙551.1.2醫(yī)學(xué)生理學(xué)革命自古以來，醫(yī)學(xué)實踐一直是人類活動的一個極為重要的方面，研究疾病產(chǎn)生、性質(zhì)和治療以及研究人體結(jié)構(gòu)和功能，始終是自然科學(xué)不可缺少的組成部分。文藝復(fù)興以來，一批藝術(shù)家、醫(yī)學(xué)家從事人類解剖學(xué)和解剖生理學(xué)的研究。比利時醫(yī)生維薩留斯發(fā)表《人體結(jié)構(gòu)》，并證明男女肋骨數(shù)目相同。他的結(jié)論動搖了天主教的教條，并因此受到迫害。右圖為維薩留斯在書中描繪的人體靜脈系統(tǒng)，其精密程度另人贊嘆。維薩留斯§1.1科學(xué)革命的突破1.1.2醫(yī)學(xué)生理學(xué)革命維薩留斯§1.1科學(xué)革命的突56

17世紀(jì)，英國科學(xué)家哈維找到了血液流通的途徑，為人們充分了解人和動物的生理學(xué)開辟了新的途徑。哈維從實驗入手，做了綁扎人體上臂血管和計算血流量的實驗。他發(fā)現(xiàn)，動脈和靜脈中血液流動的方向相反。哈維還對血流量進(jìn)行了計算，從而發(fā)現(xiàn)，血液在全身沿著一個閉合路徑作循環(huán)運動。血液循環(huán)理論的建立，具有重要的科學(xué)價值。捆扎上臂血管實驗哈維血液循環(huán)17世紀(jì)，英國科學(xué)家哈維找到了血液捆扎上臂血57

在血液循環(huán)理論的建立過程中，由于社會條件的原因，充滿著艱辛的斗爭。教會為了神學(xué)的需要，把蓋侖的醫(yī)學(xué)理論絕對化、凝固化，用來論證宗教神學(xué)的結(jié)論。除了維薩留斯受到了教會的迫害以外，塞爾維特也因其異端的神學(xué)觀點被加爾文派新教逮捕并處以死刑，在燒死之前還活活烤了兩個鐘頭。血液循環(huán)理論的建立，具有重要的科學(xué)價值，成了臨床醫(yī)學(xué)的理論基礎(chǔ)、同時也成了近代生理學(xué)的重要基礎(chǔ)。在哈維以后，比較解剖學(xué)、人體生理學(xué)、醫(yī)學(xué)等生物學(xué)學(xué)科逐步建立起來。在血液循環(huán)理論的建立過程中，由于社會條件的原因，581.2.1開普勒對天空“立法”

1600年，開普勒到布拉格擔(dān)任第谷的助手。1601年第谷去世后，他繼承了第谷的事業(yè)，利用第谷多年積累的觀測資料，仔細(xì)分析研究，發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道運行，并且提出行星運動三定律（即開普勒定律），為牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律打下了基礎(chǔ)?！?.2經(jīng)典力學(xué)的奠基開普勒（JohannesKepler，1571-1630），德國天文學(xué)家。

1.2.1開普勒對天空“立法”§1.2經(jīng)典力學(xué)的奠59

開普勒是德國近代著名的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家。他以數(shù)學(xué)的和諧性探索宇宙，在天文學(xué)方面做出了巨大貢獻(xiàn)。開普勒是繼哥白尼之后第一個站出來捍衛(wèi)太陽中心說、并在天文學(xué)方面有突破性成就的人物，被后世科學(xué)史家稱為“天空的立法者”。開普勒生在德國威爾的一個貧民家庭，1587年，他進(jìn)入蒂賓根大學(xué)，很快成為哥白尼學(xué)說的忠實維護(hù)者。后來，由于學(xué)校被天主教會控制，開普勒離開神學(xué)院前往布拉格，與卓越的天文學(xué)家第谷一起專心地從事天文觀測工作。他充分利用了第谷·布拉赫留下的大量精確的天文觀測資料，改進(jìn)了哥自尼的學(xué)說．確立了行星運動三定律，為天體力學(xué)的誕生提供了堅實的基礎(chǔ)。開普勒開普勒是德國近代著名的天文學(xué)60開普勒主要著作有《宇宙的神秘》、《光學(xué)》、《宇宙和諧論》、《哥白尼天文學(xué)概要》、《彗星論》和《稀奇的1631年天象》等。其中，在《宇宙和諧論》中，開普勒找到了最簡單的世界體系，只需7個橢圓就可以描述天體運動的體系了；在《彗星論》中，他指出彗星的尾巴總是背著太陽，是因為太陽排斥彗頭的物質(zhì)造成的，這是距今半個世紀(jì)以前對輻射壓力存在的正確預(yù)言；此外，開普勒還發(fā)現(xiàn)了大氣折射的近似定律。開普勒主要著作有《宇宙的神秘》、《光學(xué)》、《宇宙和諧611.橢圓定律：開普勒的行星運動第一定律指出，行星的運動軌道不是傳統(tǒng)認(rèn)為的正圓形。而是橢圓形；而太陽處于橢圓焦點之一的位置上。 開普勒第一定律開普勒第一定律622．等面積定律：在行星與太陽間作一條直線，則此直線在行星運動時于相同時間內(nèi)掃過相等的面積。3．和諧定律：行星運動周期T的平方正比于行星與太陽平均距離R的三次方，記為：開普勒第二定律2．等面積定律：在行星與太陽間作一條直線，則此直線開普勒第二631.2.2伽利略對地面物體的研究主要貢獻(xiàn)：

力學(xué)伽利略是第一個把實驗引進(jìn)力學(xué)的科學(xué)家，他利用實驗和數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法確定了一些重要的力學(xué)定律。

伽利略·伽利

意大利物理學(xué)、天文學(xué)家，實驗物理學(xué)的先驅(qū)者，提出著名的相對性原理、慣性原理、拋體的運動定律、擺振動的等時性等?！蛾P(guān)于兩門新科學(xué)的對話和數(shù)學(xué)證明對話集》總結(jié)了他的科學(xué)思想以及在物理學(xué)和天文學(xué)方面的研究成果。1.2.2伽利略對地面物體的研究64天文學(xué)他是利用望遠(yuǎn)鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學(xué)家。哲學(xué)他一生堅持與唯心論和教會的經(jīng)院哲學(xué)作斗爭，主張用具體的實驗來認(rèn)識自然規(guī)律，認(rèn)為經(jīng)驗是理論知識的源泉。伽利略發(fā)現(xiàn)的四顆衛(wèi)星天文學(xué)他是利用望遠(yuǎn)鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學(xué)家。65伽利略著名的“斜面實驗”伽利略的最主要貢獻(xiàn)或最主要的貢獻(xiàn)之一在于對于地面物體運功的研究。1638年出版的他的《關(guān)于兩門自然科學(xué)的對話和數(shù)學(xué)證明》一書，是他對地面物體起動研究的一個總結(jié)。在該書中，伽利略敘述了“斜面實驗”。

亞里士多德認(rèn)為兩個物體以同一高度落下，重的比輕的先著地。但伽利略經(jīng)過反復(fù)的研究與實驗后，得出與之截然相反的結(jié)論：物體下落的快慢與重量無關(guān)。斜面試驗比薩斜塔伽利略著名的“斜面實驗”斜面試驗比薩斜塔66

綜合斜面實驗的過程，可以設(shè)計和制造一個光滑的斜面和平面(如圖中由A經(jīng)B至C)，再用一個光滑的球由A經(jīng)斜面落下。經(jīng)過多次的反復(fù)實驗，伽利略得到以下的結(jié)論：

1.在斜面AB上，小球作加速運動。在斜面傾角一定時，無論小球重量如何，加速度值都一樣，在斜面上滾動的銅球所經(jīng)過的各種距離總是同所用時間的平方成比例。這就是伽利略發(fā)現(xiàn)的自由落體定律。ABCD綜合斜面實驗的過程，可以設(shè)計和制造一個光滑的67

2.在小球落到B點并沿BC平面滑動時，在運動方向上小球并不受力。但它仍然按起始速度作勻速直線運動。如果BC足夠長，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)保持原速。這個說法也就是慣性定律。這一發(fā)現(xiàn)表明速度并不是由外力引起的，力是產(chǎn)生加速度的原因而不是產(chǎn)生速度的原因。3.如果小球運動至平面的一端的C點落下，一方面物體要保持勻速運動繼續(xù)前進(jìn)，另一方面它又要在垂直方向下落，于是物體呈現(xiàn)出拋體運動狀態(tài)，圖中即小球?qū)⒀匕霋佄锞€CD落至D點。

伽利略的研究成果，為后來牛頓的進(jìn)一步綜合奠定了基礎(chǔ)。ABCD2.在小球落到B點并沿BC平面滑動時，在運動68§1.3近代科學(xué)的第一次大綜合1.3.1牛頓的綜合在哥白尼、開普勒關(guān)于天體運動規(guī)律和伽利略關(guān)于地面物體的動力學(xué)研究的基礎(chǔ)上。牛頓展開了更全面的分析、綜合和概括工作，終于建立了經(jīng)典力學(xué)體系，實現(xiàn)了近代科學(xué)史上的第一次大綜合。英國著名詩人Pope寫道：

自然界和自然界的規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說：“讓牛頓去吧！”于是一切成為光明?！?.3近代科學(xué)的第一次大綜合1.3.1牛頓的綜合69

牛頓在著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中，給出了一種力的定義：“施加的力是能夠使物體改變它的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的一種作用”。這幾乎就是力的現(xiàn)代定義。事實上，力是代表物體間的一種相互作用，由于這種作用，物體會改變速度，即獲得加速度。

《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》在定義了力的概念以后，牛頓在伽利略關(guān)于物體運動研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出來有關(guān)地面物體運動定律。牛頓在著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中，給70

牛頓第一定律又稱慣性定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，知道其它任何物理所作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓第二定律又稱運動基本定律：物體在受到外力時，物理所獲得的加速度的大小和外力成正比，而與物體的質(zhì)量成反比，加速的的方向與外力方向相同。

牛頓第三定律又稱作用和反作用定律：作用力與反作用力大小相等，方向相反，分別作用于不同的物體上。牛頓第一定律又稱慣性定律：任何物體都保持靜止或勻速直711.3.2萬有引力定律

牛頓在建立力學(xué)的基本概念并發(fā)現(xiàn)了力學(xué)的基本定律之后，就試圖用來解決一系列的問題。他在著手解決太陽系的動力學(xué)問題中，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。萬有引力定律又稱物質(zhì)相互作用的普遍規(guī)律：任何兩個物體都存在著相互作用的吸引力，吸引力的方向沿兩個物體連線的方向，力的大小與兩個物體質(zhì)量乘

積成正比，與兩個物體之間的距離的平方成反比。1.3.2萬有引力定律72§1.4其它學(xué)科的初步發(fā)展數(shù)學(xué)：16－18世紀(jì)是常量數(shù)學(xué)到變量數(shù)學(xué)的時期。

法國人笛卡兒（1596--1650年）分析了幾何學(xué)與代數(shù)學(xué)的優(yōu)缺點，表示要尋求一種包含這兩門科

學(xué)的優(yōu)點而沒有它們?nèi)秉c的方法，這種方法就是他在17世紀(jì)上半葉創(chuàng)立的用代數(shù)方法來研究幾何問題──解析幾何。笛卡兒分型§1.4其它學(xué)科的初步發(fā)展數(shù)學(xué)：笛卡兒73耐普爾的計算器

17世紀(jì)上半葉英國人耐普爾發(fā)明了對數(shù)，對數(shù)的發(fā)明，有助于改進(jìn)和簡化計算，拉普拉斯這樣來評價這一發(fā)明：它用縮短計算的時間來使天文學(xué)家的壽命加倍。

牛頓和萊布尼茨在17世紀(jì)下半葉各自獨立的創(chuàng)立了微積分學(xué)。他們的功績主要在于：把各種有關(guān)問題的解法統(tǒng)一成微分法和積分法。（右圖為萊布尼茨）耐普爾的計算器17世紀(jì)上半葉英國人耐普74化學(xué)：近代化學(xué)的前身是古代的煉丹術(shù)和煉金術(shù)。煉丹術(shù)和煉金術(shù)與神秘主義有關(guān)，煉丹術(shù)士和煉金術(shù)士以分散的神秘活動為特色，他們對長生不老、發(fā)財致富的不懈追求，雖然我們今天看來荒誕不經(jīng)，但是卻也為我們積累了很多的化學(xué)知識。玻意爾在1661年出版《懷疑派的化學(xué)家》，書中首次將化學(xué)確立為一門獨立的科學(xué)，并提出化學(xué)元素定義。英國化學(xué)家普利斯特列發(fā)現(xiàn)了氧氣。左下圖為其二人的化學(xué)實驗室，右下圖為玻意爾實驗室?；瘜W(xué)：75拉瓦錫，法國化學(xué)家，他進(jìn)行的化學(xué)革命被公推為18世紀(jì)科學(xué)發(fā)展史上最輝煌的成就之一。拉瓦錫是近代化學(xué)奠基人之一。1774年10月,普里斯特列向拉瓦錫介紹了自己的實驗:氧化汞加熱時,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)了普里斯特利的實驗,得到了相同的結(jié)果。拉瓦錫并不相信燃素說,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oxygen（中譯名氧）。燃素學(xué)說拉瓦錫，法國化學(xué)家，他進(jìn)行的化學(xué)革命被公推為18世紀(jì)科學(xué)發(fā)展76拉瓦錫用實驗證明了化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律。拉瓦錫的氧化學(xué)說徹底地推翻了燃素說，使化學(xué)開始蓬勃地發(fā)展起來。拉瓦錫的實驗室拉瓦錫用實驗證明了化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律。拉瓦錫的77光學(xué)：17世紀(jì)以來由于天文學(xué)研究的需要,光學(xué)得到了較快的發(fā)展。在近代科學(xué)史上,第一個對光現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)研究的是開普勒,他首先提出了光度學(xué)定理。還研究了光的折射現(xiàn)象和透鏡成像問題。17世紀(jì)初,荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅爾(1580——1628)發(fā)現(xiàn)了光的反射和折射定律。開普勒斯涅耳光學(xué)：開普勒斯涅耳78

反射定律：反射角＝入射角θi=θt

折射定律：光從疏介質(zhì)入射密介質(zhì)，折射角小于入射角。n1xsinθ1=n2xsinθ2

色散：波速隨波長而改變的性質(zhì)稱為色散。

79費馬法國數(shù)學(xué)家物理學(xué)家，解析幾何學(xué)創(chuàng)始人之一。得到確定光在介質(zhì)中傳播所走的路徑和光程極值原理。

在岸邊看到落水的人，如何用最短的時間去救他，選擇1繞遠(yuǎn)必然被放棄了，選擇2是最短路線，但我們卻選擇3，因為在陸地上速度更快，這就是費馬原理：“光所選擇的路徑是