高中物理拓展阅读亚里士多德与伽利略给我们的启示素材

高中物理拓展阅读亚里士多德与伽利略给我们的启示素材高中物理拓展阅读亚里士多德与伽利略给我们的启示素材高中物理拓展阅读亚里士多德与伽利略给我们的启示素材【拓展阅读】亚里士多德与伽利略给我们的启示亚里士多德在科学上其实不是一个坐在椅子上想象的学者，他对周围的环境进行了敏锐的察看。在对运动的察看中，亚里士多德注意到某些运动无需帮助即可保持，而其他一些运动只有借助外界作用才能保持。亚里士多德认为一个无需帮助的运动例子是：当你把一块石头扔掉石桥，它在无显然帮助的情况下向地面落下。亚里士多德把这种能够自己保持的运动称为自然运动。除固体下落外，亚里士多德还察觉到其他三种自然运动：泻下或沿坡流下的液体，上涨的气体和向上跳动的火焰。在亚里士多德看来，这四种运动代表了地球上能发生的四种自然运动。他认为，由于地球上所有的东西都由四种不同样物质或元素——土、水、气和火组成，而每一种元素都力求抵达不同样的自然地点，因此就产生了自然运动。诚然亚里士多德所说的元素不同样于化学元素，但元素这个词仍沿用到此刻，意指那些组成万物的物质。每个亚里士多德元素都有各自固有的自然运动和力求抵达的固有自然地点：土元素向下运动，由于地球中心是它的自然静止地点(有学问的古希腊人知道大地是一个球)；水向下流动，由于它的自然地点恰幸亏土的上方；气上涨，由于大气层是其自然地点；而火焰向上跳，这是由于其自然地点在气之上。亚里士多德认为万物皆由这四种元素组成，一个物体的自然运动由该物体所含的每种元素的多少而定。岩石在水中下沉，由于岩石主要由土组成；木头浮在水面，由于它除含土外还含有气；而热气上涨，由于它含有火。所有这些自然运动要么竖直向下，要么竖直向上。水平运动有所不同样。当你沿着道路拉一辆小车，或水平抛出一块石头，或在地板上推一个箱子时，是你的活动保持着物体运动：你使小车运动；石头因你抛出而运动；你必定推这个箱子。推和拉是让小车、石头和箱子运动所必需的。亚里士多德认为，之因此需要推与拉，是由于物体必定碰到逼迫才会背叛其自己的本性行事，换句话说，才会做与其自然运动完好不同样的运动。亚里士多德把所有这些逼迫的运动归类为逼迫运动，意思是需要外界的推或拉来保持它。亚里士多德认为地球上所有的运动不是自然的就是逼迫的，可是他察觉到天上的情况则完好不同样。他相信月亮、太阳、行星和恒星是由地球上找不到的第五种元素——以太(来自希腊文，意为使焚烧或发光)组成。与地上的四种元素不同样，以太没有质量，不会腐败(不变的，永远的)。以太在所有方面都是圆满的，它的自然地点是在天空，它的自然运动是围绕地球的圆满的圆周运动。这第三种运动叫做天体运动。这个理论用几条宽泛原理讲解了相当大范围内的察看结果。它是一个胜任的和适用的理论，并获得宽泛的认可，这种情况可部分地归因于这个理论忧如言之成理。岩石确实是自动下落，为了保持水平运动确实需要推动，而天上的运动也确实与地上的运动不同样。可是我们将看到，牛顿物理学与所有这些见解完好对峙。亚里士多德理论支持了希腊人对于地球在宇宙中地位的另一个见解，即地球是静止的，星星围绕它运行。亚里士多德物理学讲解了这所有的原因：地球之因此不能够运动，是由于它主要由土元素组成，其自然静止地点在地球中心；而星星做圆周运动则由以太的本性决定；地上的物体不能够像星星那样运动，由于地上没有以太。亚里士多德物理学讲解了地上与天上为什么这样不同样。中世纪基督教哲学发现古希腊物理学和天文学与它特别合拍。地心宇宙、由可腐坏的元素组成的地球、由可腐坏和易朽的元素组成的人类、万物之自然安息地点、处于永远的天体运动中由不朽的以太组成的圆满天国——所有这所有都与教会神学配合得很好。因此，向到达公元1600年前后，地心天文学和亚里士多德物理学仍在欧洲文明的哲学与文化中起着核心作用。纵观物理学发展的历史长河，我们痛惜人类认识自然规律之波折、艰辛、漫长；吃惊那些在黑夜中研究的物理学巨匠们的坚毅、睿智、优秀。从古代的亚里士多德、阿基米德到物理学新时代的伽利略、牛顿，到近代物理学确实立者爱因斯坦、玻尔一代代的物理学家所代表的人类智力的自由创办，使我们对于物理实在的图景的描述愈来愈凑近客观真理，使物理学大厦渐渐地趋向圆满。回首物理学的发展历史，重温物理学家从前经历的各样挫折与成功，仿佛推行一种智力移植；经过挖掘革命性、科学性理论的创办性思路也许伟大科学家从事科学创办的思路，使我们对物理世界的认识更科学、合理，更富于创见，更机智矫捷。如借鉴历史的明镜，依照先人从前产生过的错误，猜想今天初学者脑子里会出现的影像，防患未然、少走弯路。让我们以亚里士多德与伽利略为例去追求启示吧。我们从教科书上从前结纳过这两位伟大的学者。在落体运动法例问题上、在力与运动的关系问题上，这两位时隔两千年的学者的见解确实是相去甚远。在16世纪从前，亚里士多德在物理学界享有至高无上的声威，致令人们的思想、察看和知识都牢牢拘束在亚氏所写下的那些东西上。它令人们相信地球是宇宙的中心；轻物体的自然运动是向上的；重物体的自然运动是向下的，越重的物体下落得越快；天体物质的自然运动则是围绕宇宙中心旋转的；这些自然运动无需外力作用；非自然运动的那些物体都是由于有外力迫使；力是保持物体非自然运动的原因；马车沿着马路行驶自然得由马来拉动；推一个物体的力不再去推它，原来运动着的物体自然便停下来亚里士多德的见解与最简单的经验事实那么吻合、与人们对事物的理解程度那么吻合，因此曾一代一代地被奉若神明，视作人类知识的顶峰而保持了千百年。大自然的真理隐蔽在黑夜中，错误令人们迷惑、迷惑，人类在混沌中研究伽利略伟大的工作，从根本上改变了人们对于运动问题的见解，使物理学进入了新时期。伽利略运用科学的研究方法，在几十年时间里研究落体运动，研究力与运动的关系，得出了与亚里士多德截然相反的结论。此刻我们知道，任何物体总保持静止或匀速直线运动状态不变，直至有外力迫使物体改变这种状态为止；匀速直线运动或静止才是物体的自然运动状态，力则是致使物体改变自然运动状态的原因；自由下落的物体“下落速度与下落时间成正比”。伽利略是划时代的物理学家，正如爱因斯坦所言：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志住物理学的真实初步。物理教科书上，亚里士多德给同学们的印象不好，他总是犯错，总是作出一些轻率的结论。同学们感觉亚氏实在太不高妙而伽利略则比他伟大千百倍。事实上，亚里士多德是古代一位伟大的学者，一位百科全书式的大学问家，他有着成就事业的理性方法，又有几乎无所不及的思想成就，他在哲学、逻辑学方面的成就到此刻还被应用着，可是他在物理学中却确实是错误百出而且谬种流传，整整贻误物理学二十个世纪。亚里士多德的沉痛不在于脑筋，也不全在于时代，而在于研究方法不当。亚里士多德的物理研究方法有什么特点呢？也许能够用“察看加直觉”来归纳。亚里士多德察看了众多的自然现象：火焰向上窜、石头往下落、马车要马拉着跑、尖厉的声音传得远于是便依靠于直觉推理得出一系列直觉结论。诚然，察看与直觉对物理研究是至关重要的，详实的察看与优秀的直觉经常致使伟大的发现，察看令人脑累积事物的形象，形成一种潜知，直觉的想象、鉴识与启示便使这种潜知的信息外传。阿基米德巧解王冠之谜发现浮力规律、牛顿由苹果落地而及月亮致使天地万物间的引力，就是亚里士多德自己也曾从察看月食现象而正确判断地球是圆球形的。可是，物理学更是一门以实验为基础的科学，因此依照直接察看所得出的直觉结论经常是不能靠的，它们有时会将人们引入歧路，将“察看加直觉”作为物理研究的基本方法，这也正是亚里士多德物理学的失败之所在。伽利略是第一位创办经过实验查验理论推导的科学研究方法的科学家。他崇尚“实验加推理”，他拒绝听相信何未经实验的科学思想，哪怕那是来自于教堂或权威。伽利略用尽一世的精力研究落体运动的规律，他第一经过落体佯谬的思想实验，否认亚里士多德的重物下落快的结论。经过察看棉花、羽毛等在空气中落下，伽利略从前提出过落体速度与密度成正比率的法例，可是经过科学的推理，使伽利略认识了不易察觉的空气阻力，进而发现了自己最初的法例的错误，并猜想到在没有空气阻力的情况下，所有物体都在同样地增加着速度。为了成立真实的落体法例，伽利略认真地用实验研究了摆的运动和小球在斜面上的运动，严格地定义了匀变速运动，设计出了精巧的时间测量方法，尽量地除去各样阻力的影响，运用数学工具最后找到了物体下落速度与下落时间成正比的正确法例。伽利略的贡献不能是成立了一个新的法例，而且将物理学研究推向正确的轨道，此后开始了物理学的日异月新。亚里士多德与伽利略的