1、二、從哥白尼到牛頓近代科學標志性成果及其意義,近代科學革命的主題 自然的祛魅 ：從自然哲學體系中剔除所有帶有神秘色彩的內容 人們以幾何學的眼光看待自然界，確信宇宙是按照數學秩序原理建構的。,1、近代天文學革命的興起和發(fā)展,（1）1543年哥白尼發(fā)表了天體運行論：近代自然科學產生和發(fā)生革命的標志。,哥白尼（NCopernicus，波蘭僧侶教徒，1473-1543），對一直占據統(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。但是提出者為避免迫害，遲遲到臨終前發(fā)表，并且申明是“工作假說”。,太陽中心說,內容： 太陽是宇宙的中心，各行星繞太陽運轉 地球在運動，繞太陽公轉自轉，由此而形成四

2、季和晝夜 月亮是地球的衛(wèi)星 行星按距太陽由近至遠的排列為水星、金星、地球、火星、木星、土星，最外層是恒星天,日心說的意義,它否定了上帝把地球置于宇宙中心的宗教教條，標志著近代自然科學開始從宗教神學的統(tǒng)治下解放出來。 它當時的宇宙圖式挑戰(zhàn)，把人類從以自我為中心的沉湎狀態(tài)中擺脫出來,愛因斯坦評價說：“他對于西方擺脫教權統(tǒng)治和學術統(tǒng)治枷鎖的精神解放所做的貢獻幾乎比誰都要大哥白尼的這個偉大的成就，不僅鋪平了通向近代天文學的道路，而且也幫助人們在宇宙觀上引起了決定性的變革。一旦認識到地球不是世界的中心，而只是較小的行星之一，以人類為中心的妄想也就站不住腳了”。 愛因斯坦文集第1卷，商務印書館，1977年

3、版，第601頁。,愛因斯坦評價哥白尼,（2）開普勒（JKepler，1571-1630）：“天空的立法者”,幼年體弱多病，一只手半殘，視力衰弱，妻死子病，母親曾經被指控為施行巫術而遭到拘禁； 在大學學習期間，他受到天文學教授麥斯特林的影響，成為哥白尼學說的擁護者，同時對神學的信仰發(fā)生了動搖。 他終生貧困交加，靠教書和占星術維持生活，最后死于索取薪金的旅途中。,在科學上的貢獻,提出了行星運動的三大定律：軌道定律、面積定律和周期定律 。 發(fā)現(xiàn)了行星運行速度不均勻的特性，探求行星運動的原因 ，開始認為是靈魂，后來認為是力。,在自然觀上的貢獻,受惠于文藝復興時期的新柏拉圖主義，并且吸納了“宇宙按和諧原

4、理建構”的思想。 破除了天體必須以完美正圓運行的觀念，行星天的水晶天球觀念頓時化為烏有，被當時的人們稱為“天空的立法者”。,建立了加速度的概念，研究了自由落體運動，拋體運動，發(fā)現(xiàn)了自由落體定律、慣性定律等，奠定了經典力學的基礎； 創(chuàng)造并且示范了新的科學實驗傳統(tǒng)，數學與實驗相結合的科學方法， 發(fā)明了天文望遠鏡，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，月上與月下相同。 傳播哥白尼的日心說。關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話（1632）、兩門新科學（1638）。,2、伽利略（1564-1642）：近代物理學之父。,播放伽利略生平和貢獻（3分24秒）,對伽利略的審判,16

5、33年，羅馬教會審判伽利略。他在宣判后仍然喃喃的說：可是地球仍然在轉動！ 247年后，即1980年羅馬教會宣布當年（1633年）對伽利略的裁判是錯誤的，為伽利略平反。,科學方法=邏輯分析+科學實驗,正確的科學理論應是任何人用相同的材料和方法都能夠、并且必然會得到相同的結果，這就為近代實驗科學的確立提供了理論基礎。 真正的哲理應向自然界這本大書里尋找，而“自然之書”是用數學的“文字”寫成的，并且可以用固定的數學規(guī)律去測量。,亞里士多德曾經斷言：物體從高空下落的速度與其重量成正比。,16世紀，意大利著名物理學家斯臺文他拿了兩個相差10倍的鉛球從30英尺的高度同時拋下，結果僅需1.4秒便同時落地。但

6、是，當時難以測定精確的結果。,伽利略揭示了亞氏觀點中的邏輯矛盾,伽利略指出，A物比B物重，A物應當先落地，如果把兩物捆在一起，亞里士多德的觀點就會出現(xiàn)自相矛盾的情形。 一方面，因為A+B比A重，它應先于A落地，另一方面A快B慢，B就會減慢A下落的速度，A+B比A后落地。 這樣，從同一前提出發(fā)就推出了截然對立的兩種結論。這一矛盾表明，亞里士多德的論斷不能自圓其說。,伽利略的斜面實驗,伽利略采用了一個很光滑的斜面，讓兩個不同重量的金屬球滾落，結果還是同時落地，這才徹底推翻了流行千年的亞里士多德的錯誤觀點。伽利略在此基礎上總結出了自由落體定律和慣性定律。,3、解剖學革命血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對宗教的沖擊

7、,生命科學中的兩種傳統(tǒng)： （1）博物學傳統(tǒng)。這是古已有之的傳統(tǒng)。它通過搜集生物界的多樣化以及通過分類來把握生命、建立生物科學的知識體系，亞里士多德、普林尼是這一傳統(tǒng)的杰出代表。 （2）實驗生理學傳統(tǒng)。這是近代以來，與物理科學相伴隨而成長出的另一種理解生命的新的范式。它把生物體看成一臺機器，認為通過了解其生理結構就可以解釋其生命功能。與哥白尼的天體運行論同年出版的維薩留斯的人體結構宣告了這一新傳統(tǒng)的誕生。,（1）維薩留斯對解剖學的貢獻,維薩留斯（1514-1564），比利時醫(yī)生， 1543年，出版了人體的構造一書，奠定了近代醫(yī)學基礎。 畢業(yè)于巴黎大學，后到意大利帕多瓦大學任教。移居西班牙，成為王

8、室御醫(yī)。 1563年舊勢力暗害他，要定他死罪。由于西班牙國王的周旋，改為去耶路撒冷朝拜，以贖“故意殺人罪”，在途中病故，年僅50歲。,不拘泥于蓋侖醫(yī)學，堅持親自主刀解剖，糾正了蓋侖醫(yī)學200多處錯誤，并按系統(tǒng)敘述了人體結構。 他用醫(yī)學事實批駁了宗教宣揚的體內存在“復活骨”、以及男人比女人少一根肋骨的胡說。,貢獻：,（2）塞爾維特發(fā)現(xiàn)血液小循環(huán),塞爾維特（1511-？），西班牙醫(yī)生，畢業(yè)于巴黎大學，是維薩留斯的同學。他通過對人體解剖生理學的研究，發(fā)現(xiàn)了血液小循環(huán)（心臟循環(huán)），于1553年出版了基督教的復興一書。 由于塞爾維特違背宗教不許解剖人體的禁令，堅持人體解剖，又批判了權威，褻瀆了圣經。因異

9、端罪被革除了教籍，判處死刑。于1553年10月27日被火烤2小時后燒死。,（3）哈維確立血液循環(huán)理論,哈維（1578-1657），英國生理學家。16歲因學習成績優(yōu)異，免費進入劍橋大學學習醫(yī)學。 1597年留學意大利帕多瓦大學。24歲回國，先為一名開業(yè)醫(yī)生，后來先后成為英國國王詹姆斯一世和查理一世的御醫(yī)，與查理一世關系很好。 哈維的解剖實驗得到了國王的支持，并向他提供了方便條件。,他解剖活體動物，觀察其心臟搏動，推測血液在全身沿著一條閉合線路作循環(huán)運動。哈維解剖了一條活蛇，證實了他的這一血液循環(huán)思想。 1628年，哈維出版了動物的心血運動及解剖學研究，闡明了他的血液循環(huán)理論。 由于哈維發(fā)現(xiàn)了血液

10、循環(huán)，開創(chuàng)了活體解剖實驗法，從而奠定了生理學發(fā)展的基礎，使生理學成為一門科學。,貢獻,4、其他成果：,磁與流體力學：英吉爾伯特（1544-1603）論磁（1600）開創(chuàng)磁學研究；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驗（1654）演示了大氣壓力（16匹馬）。 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。 英胡克（1635-）彈性定律發(fā)現(xiàn)和顯微鏡實驗。 意、德阿格里科拉：近代礦物學之父；論金屬（1556）。 英波義耳（1627-1691）近代化學之父；懷疑的化學家（1661）,5、牛頓：近代早期科學革命的完成者,伊薩克牛頓，（1642-1

11、727），1642年12月25日生于英國林肯郡的一個農戶家庭，是遺腹子。獨身一生。終年85歲。,播放牛頓的生平和貢獻 （7分44秒）,生前喪父，三歲后母親改嫁，14歲務農， 12歲被送進文科中學讀書。 1656年，在舅父的幫助下進入劍橋大學深造。1661年6月，18歲，進入三一學院。 1665到1666年（18個月），在家鄉(xiāng)躲避瘟疫，24歲，發(fā)現(xiàn)了二項式定理，發(fā)明了流數法，產生了萬有引力的思想。 1667年，25歲，當選為三一學院的研究員。 1669年，27歲，接替伊薩克巴羅就任數學盧卡斯教授，從事光學和力學研究。 1672年，發(fā)現(xiàn)了光的合成性。 1687年7月，43歲，出版自然哲學的數學原理

12、，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。,生平,1689年，代表劍橋大學當選為國會議員。 1690年以后，花費許多精力致力于圣經的研究和注釋。 1695年，被任命為造幣廠督辦。1699年，被任命為造幣廠廠長。 1701年，辭去三一學院研究員和盧卡斯教授的職位。 1703年，當選為皇家學會會長，并連年連選連任，直到去世。 1705年，安妮女王封牛頓為爵士。 1727年3月20日，牛頓去世，享年85歲。死后葬于威斯敏斯特教堂。,1687-1727（40年）：沒有大的科學成就,自然哲學的數學原理(1687),把力學確立為完整、嚴密、系統(tǒng)的科學。 確定了質量、動量、慣性、力等基本概念，以及絕對時間、絕對空間的概念，

13、這些概念構成了經典物理學的基石。提出了運動三定律，從數學上論證了萬有引力定律，構成了力學宏偉大廈的基礎。 以萬有引力論證了彗星沿拋物線軌道運動，說明了地球上的潮汐是太陽和月亮引力作用的結果等。 此力學體系是近代天文學和力學發(fā)展的基礎，是機械、建筑等工程技術發(fā)展的基礎，也是機械唯物論自然觀統(tǒng)治自然科學的基礎。,牛頓所著的原理的第一頁,Nature and natures law lay hid in night, God said, let Newton be! And all was light.,英國著名詩人蒲柏贊美牛頓的詩歌,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

14、燦爛光明。,牛頓墓志銘,墓志銘：“ 他以幾乎神一般的想象力，最先說明大海的潮汐和彗星的運動。”,“如果說我比別人看得更遠一些，那是因為我站在巨人的肩膀上?！?“我只是一個在沙灘上玩耍的男孩，一會兒找到一顆特別光滑的卵石，一會兒又發(fā)現(xiàn)一只異常美麗的貝殼，就這樣使自己娛樂和消遣；而與此同時，真理的汪洋大海，在我眼前未被認識，未被發(fā)現(xiàn)?！?牛頓名言,二近代科學革命：科學方法和科學團體的建立,（一）發(fā)生近代科學革命的必要條件：科學方法的變革,中世紀以前的方法：請教權威；從思辨到思辨。 近代科學方法：實驗第一，邏輯與數學的定量方法，追求精確。,笛卡爾像,第一個倡導“實驗方法”,倡導數學演繹方法,伽利略的

15、理想實驗方法： -數學+實驗； -“理想化”方法：直觀分解-數學演繹-實驗證明。 牛頓的“歸納-演繹方法”：通過實驗獲得經驗，通過數學演繹獲得的結論再回到實驗中，被實驗檢驗。,（二）科學社團與學術研究機構的建立,意大利：1560年創(chuàng)立“自然秘密研究會”，很快被取締；羅馬1603年建立“山貓學院”，1630年解散；佛羅倫薩1657年創(chuàng)立齊曼托學院。英 國：1660年成立皇家學會；1665年出版皇家學會哲學學報。法 國：1666年成立巴黎科學院德 國：1700年建立柏林科學院，著名數學家和哲學家萊布尼茲擔任第一任院長。,作用：聚集了一大批研究自然界和社會的學者、智者；形成合力及科學研究的交流與合作

16、系統(tǒng)；形成正式的科學機構、組織。,三一學院,科學社團的作用,三機械自然觀的確立與形而上學思維方式的形成*,由于鐘表、機械技術的發(fā)展及其在社會上的流行，使得人們傾向于用力學的或機械論的觀念看待一切，甚至把整個宇宙也看成是一只碩大的機械鐘。,1機械自然觀的確立,由于近代初期力學首先得到比較充分的發(fā)展，相應地，形成了人們利用力學的觀點解釋事物和世界的觀點與方法，力學成為解釋的模版。于是，出現(xiàn)了以力學為模式解釋宇宙、世界的觀點、理論。,動物是機器（笛卡兒,1596-1650）,笛卡爾是第一個運用力學模式解釋世界的人： 對宇宙的力學解釋：粒子由于摩擦相互作用而形成渦旋運動，形成宇宙。 對生命的力學解釋模

17、式： 人體本質上是一架機器，其機能均可以用力學加以解釋。,局限性,機械性,拉美特利,人是機器,人,鐘,關節(jié),齒輪,心臟,發(fā)條,神經,游絲,人是機器（1747,拉美特利）,伽利略：大自然是按照數學設計的；是一部嚴格遵循力學規(guī)律運動的機器。 牛 頓：人類可以運用理性理解上帝的創(chuàng)造物自然界，萬有引力是自然界的根本力量?？茖W是人為上帝服務的最好工具。,2、機械論自然觀的主要觀點與特點,主要觀點,(1)物質觀 (2)時空觀 (3)運動觀 (4)因果觀 (5)相互作用觀 (6)人類統(tǒng)治自然,(1)物質觀,一切物體都可以還原為最小的粒子原子，原子是構成物質世界的最小基石，它是不變的、不可分的，具有廣延、硬度

18、、不可入性和慣性等性質。 一切物體都是由原子在粒子間力的作用下，按力學規(guī)律形成的，因而也具有原子的基本性質。 例如一個物體的質量就是它所包含的原子的質量的總和，由于原子的質量是不變的，所以物體的質量不隨物體運動狀態(tài)的改變而改變。 這種原子論的物質觀是經典力學世界圖景的理論基礎。,(2)時空觀,牛頓：“絕對的、真正的和數學的時間自身在流逝著，而且由于其本性而在均勻地、與任何其他外界事物無關地流逝著，它又可以名之為延續(xù)性”。 牛頓：“絕對的空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關而永遠是相同的和不動的?！?(3)運動觀,運動是物質的固有屬性，物體具有勻速直線運動的固有性質，并以慣性運動作為全部理論的出發(fā)點。,(4)因果觀,把經典力學的因果關系推而廣之，用力學模型和規(guī)律描述所有運動形式和自然現(xiàn)象的因果關系 整個自然界被認為是由原子組成的巨大機器，它一經起動，就按照既定的力學規(guī)律確定無誤地運轉下去，其中的任何事件都由力學規(guī)律預先決定，從而排斥了偶然性的客觀性，排斥了其它形式的運動規(guī)律及因果關系。,(5)相互作用觀,物質粒子之間或由它們構成的物體