自然辩证法概论讲义2-3(科技史与自然观的历史演变-19世纪的科学)

1、科技史与自然观科技史与自然观-19-19世纪的科学世纪的科学主讲人：陈红兵主讲人：陈红兵 东北大学文法学院东北大学文法学院1919世纪近代自然科学的全面发展世纪近代自然科学的全面发展n十九世纪是科学的世纪十九世纪是科学的世纪1、各门科学都从经验科学变为理论科学并取得了重大的突破。2、科学研究的方式从个人研究转变为集体研究，建制化的科学得以产生。3、科学开始走到了技术的前列，科学逐渐成为经济生活中起主要作用的手段。十九世纪的自然科学n世界科学活动中心的迁移世界科学活动中心的迁移18世纪英国道尔顿、戴维、法拉第、赖尔、哈密顿、焦耳、麦克斯韦、达尔文18世纪末和19世纪上半叶法国拉格朗日、拉普拉斯、

2、柯西、库伦、达兰贝尔、拉瓦锡、盖吕萨克卢布兰、居维叶、布丰、拉马克19世纪30年代前后德国高斯、欧姆、楞次、李比希、迈尔、赫尔姆霍兹、克劳修斯、凯库勒、基尔霍夫、赫兹1809年柏林大学成立，实行常规试验课、课堂讨论日本、美国、英国以德国大学为样本进行改革热力学的研究和能量守恒与转化热力学的研究和能量守恒与转化定律的发现定律的发现n热力学研究卡诺原理、布朗运动、麦克斯韦的分子运动论n伏特（伏特电池）、尼尔克逊（电解水）、奥斯特（电流磁效应）、法拉第和亨利（电磁感应）等人的研究n迈尔和焦耳的不同研究范式观察思辨方法和实验方法n19世纪70年代恩格斯明确提出“能量守恒与转化定律”n蒸汽机效率第一个对

3、蒸汽机效率进行精密的物理和数学分析的是法国工程师卡诺。卡诺原理：任何一种热机的效率都不可能超过这种可逆热机的效率，而这个极限效率同所有的物质无关，只取决于两个热源之间的温差。卡诺原理为改善蒸汽机效率提供了最基本的理论原则，并且接近于能量守恒定律和热力学第二定律。n能量守恒与转化定律能量守恒与转化定律的发现，揭示了热、力学、电、化学等各种运动形式之间的统一性，是物理学达到空前的综合和统一，这是牛顿力学体系建立以来物理学的最大成就。最早发现能量守恒与转化定律的是德国医生迈尔。他认为如果动物体中能的输入同输出是平衡的，那么所有这些形式的能在量上必定守恒。但他的发现没有引起人们的重视。能量守恒与转化定

4、律是英国物理学家焦耳发现的。1840年他首先发现焦耳定律，揭示了电和热两种运动形式之间的转化规律，接着用了近10年的时间，系统测量了可以转化为一定数量热的各种形式的能量。19世纪70年代，恩格斯把这条定律改称为“能量守恒与转化定律”能量守恒与转化定律实际上就是热力学第一定律，即外界传递给一个物质系统的热量等于对给系统所做的功和系统内能增量的总和。德国克劳胥斯和凯尔文分别发现了热力学第二定律，揭示了热运动的自然过程是不可逆转的。n热力学第一定律永动机不可能实现 外界传递给一个物质系统的热量等于对该系统做作的功和系统内能增量的总合n热力学第二定律自然热运动不可逆 特定的封闭系统中，熵值趋向增大，当

5、熵值达到最大时，热机不再做功，整个系统能量守恒，且处于热平衡状态克劳胥斯由热力学第二定律推出“热寂说”天学、地学、生物学的演化理论天学、地学、生物学的演化理论n康德、拉普拉斯的星云说n自然通史和天体运行论n康德提出关于太阳系起源的星云假说，第一个把自然界看作是发展变化的演化过程。（微粒、混乱运动后成漩涡运动）n 拉普拉斯宇宙体系论n拉普拉斯与康德一样，认为太阳系所有的天体都起源于同一团原始星云。（炙热的气体、呈球状缓慢运动）n 星云假说说明了宇宙现在的状态是经过长期发展过程形成的，从而否定了牛顿的“上帝第一推动”的存在。n地质演化理论 工业革命以来的地质勘探、矿山采掘、运河开凿等人类行为揭示了

6、地壳的层叠结构，以及不同地层中的不同生物化石，人们开始寻求对地层成因的解答水成说伍德沃德、维尔纳火成说莫罗、赫顿灾变说居维叶渐变说赖尔、休斯地质学原理标志了近代地质学的系统化地球的面貌总结了近代地质学n火成说：地球内部是熔融的岩浆，它通过火山迸发出来固化为岩石。（莫罗、赫顿）n水成说：岩层是由灾难性的洪水造成的。（伍德沃德、维尔纳）n地质渐变论：1830年英国地质学家赖尔出版地质学原理，提出地质渐变论，认为一个地区的火山岩往往是多期形成的，每一期内往往又是多次喷发和溢流的火山物质造成岩石，而散布在沉积岩地层中的无数同类化石，意味着同一物种曾经继续了许多世代，与其同时生成的地层不会是短期形成的。

7、n生物学研究的三条线索生物的物种多样性和适应性生物进化论拉马克动物哲学“用进废退” “获得性遗传”达尔文物种起源 “变异性”“遗传性”“繁殖过剩”“生存竞争”“自然选择”“优胜劣汰”物种稳定性和物种亲代性状在后代的表现遗传学的新进展孟德尔的遗传定律、魏斯曼的“新达尔文主义”生物个体发育的过程细胞学说微而和（细胞病理学）、巴斯德（免疫学）n生物进化论1859年达尔文物种起源，其要点为：（1）物种连续变化，新种产生，旧种灭亡；（2）进化过程是连续的，不存在不连续的变异和突变；（3）相似生物都是相互联系的，都由共同祖先进化而来；（4）自然选择。n遗传学说与细胞学说的建立奥地利孟德尔对子代与亲代的关系

8、进行了系统的实验研究，提出现代遗传学。孟德尔三定律：显性定律、分离定律和独立分配定律1892年德国魏斯曼，提出种质连续和种质选择的学说，即新达尔文主义。德国施莱登、施旺提出细胞学说，细胞是一切动植物的基本生命单位。 物质结构的化学理论物质结构的化学理论n原子分子学说道尔顿，原子论：化学元素是由微小不可分的原子组成，原子在所有化学变化中均保持自己的特性，同一元素的原子量相同，原子量是各种元素的特征性质，不同元素的原子以简单数目的比例相结合，就发生化合。n阿佛伽德罗，分子论：分子是具有一定特性的物质组成的最小单位，而原子只是参加化学反应的最小质点；单质的分子是由相同元素的原子组成；化合物的分子由不

9、同元素的原子组成。n阿佛加德罗：分子概念 康尼查罗在首届国际化学会议（1860年）上，重新提出必须对分子与原子做出区分的观点，才获得重视和赞同n元素周期律的发现1869年 俄国 门捷列夫 化学元素周期表元素的性质和它们的化合物的性质与元素的原子量有周期性的依赖关系，元素的性质是元素原子量的周期函数。门捷列夫依据元素周期律的基本观点修正某些元素的原子量获得成功，进而排出了元素周期表，预言了未知元素并获得了后来实验的证明。n有机化学结构理论的建立1852年 弗兰克兰 元素的“化合能力”1858年 凯库勒 原子价 奠定了有机结构理论的基础，人们开始相信只要知道物体的化学结构，就可以按它的成分把它构造

10、出来 维勒以无机物合成有机物质（尿素） 19世纪五十年代，有机合成从实验室研究发展为工业生产，彻底打破了有机物与无机物之间的界限 电磁理论的建立电磁理论的建立1786年伽伐尼发现电流，使对电的认识从静到动1800年伏特发明电池物理学上的创举1820年奥斯特发现电流的磁效应1822年安培发现电流产生磁力的基本定律1831年法拉第提出电磁感应定律，开启电力时代1833年楞次提出感生电流方向定律1873年麦克斯韦发表电磁学通论，标志着完 整的电磁理论的确立自然辩证法的创立n辩证唯物主义自然观，是马克思与恩格斯创立的。主要是恩格斯创立的，集中体现在自然辩证法和反杜林论中。n概括和总结了时代自然科学的成果，批判地吸收了德国古典哲学的合理成分，建立起辩证唯物主义的自然观。n恩格斯自然辩证法的中心思想：恩格斯自然辩证法的中心思想：n1）物质和运