自然科学发展简史公开课一等奖市优质课赛课获奖课件

第九章近代自然科学的全面发展P137

第一节“科学”世纪的到来世界科学活动中心转移现象:转移的顺序是意大利→英国→法国→德国→美国；第二，这5个国家进入和退出科学活动中心的时间不尽一致，但科学兴隆期的平均值是80年左右。科学中心起止时间兴隆期意大利1540---162080年英国1660---175090年法国1760---184080年德国1810---1920110年美国1920---现在平均80年意大利的兴衰情况

在哥伦布发现新大陆之前，地中海一直是联系东西方的纽带，而意大利地处地中海航线的中心，到14世纪已经成为欧洲最大的贸易中心。13、14世纪，复兴中已经出现对实现的讽刺和批判。到15世纪，意大利的各阶层，从商人、教皇到雇佣兵队长，都广泛搜求古希腊典籍。1492年以后发现美洲大陆和开辟到印度的新航线，进一步加速了意大利经济的衰落过程。16世纪，欧洲贸易中心从地中海沿岸转向大西洋沿岸。1494年至1559年，法国，西班牙和神圣罗马帝国一直在意大利领土上进行战争。西班牙控制了意大利大部分领土后，征收重税，限制工商业的发展。同时，随着一些科学学说，尤其是哥白尼学说的广泛传播，教会开始意识到这些学说的革命意义和巨大影响，新旧各派教会便联合起来采用极端手段扼制新科学思想传播。1600年，布鲁诺被教会烧死。1616年，《天体运行论》成为禁书，1633年，伽利略被判终身监禁。由于经济衰落、政治分裂、外患不断以及教会的镇压，使意大利的科学逐渐衰落，从而退出了科学中心。英国的兴衰

16世纪，欧洲贸易中心从地中海沿岸转向大西洋沿岸。葡萄牙、西班牙、荷兰、法国、英国处于新航线的中心，相互开展海外拓殖角逐。英国1588年击败西班牙之后，取得海上霸权地位，通过奴隶贩卖和海外贸易大发其财。

主要发生于16世纪的第一期圈地运动高潮，也为英国资本主义生产准备了资本财富、自由劳动者和国内市场。从1500年至1763年，第一次国际分工已大规模完成，美洲生产原料，非洲提供人力，亚洲提供奢侈品，西欧从事手工业生产并指挥全球经济活动。英国在其中显然处于全球经济活动中心，并且率先完成了第一次产业革命。

17世纪，英国反对封建势力的文化努力主要是宗教领域中的清教运动。清教认为善行是使人释罪或拯世的手段，人的职业可以不同但职业的选择应当以最有效地为上帝服务和最能为公众行善为原则，因为神佑理性，所以通过理性可以更充分地颂扬上帝。英国科学发展中的经验论传统与新教的功利主义价值观契合。新教伦理是与当时科学家的精神气质相合的价值体系。以此价值观为基础，构成17世纪英国文化的特色。而“17世纪英国的文化土壤对于科学的成长与传播是特别肥沃的。法国科学的兴衰

取得政权之前的法国资产阶级进一步发财和获得社会声望的欲望早已经成为促进科学发展的因素，大革命只是在法国进入科学中心之后进一步推进了科学高潮的到来。理性精神在18世纪的法国启蒙运动中得到空前的高扬。可以说，从文艺复兴开始的资产阶级反对宗教神学统治的斗争，一直到启蒙运动中才取得了彻底的胜利。

启蒙运动中提出的人权口号，是对封建王权、神权和特权的否定，是资产阶级攫取财富的理论依据。启蒙学者们在经济自由、政治平等、政体、国家机构、法制等方面提出的主张，为后来的法国大革命作了充分的思想准备，并且成为后来资本主义社会行之有效的立国原则，也为科学理性的阐扬营造了思想文化氛围。同时，启蒙运动也发扬光大了法国科学中的唯理论传统。德国科学的兴衰

德国是一个注重理论思维的民族。18世纪末19世纪初，德国的唯心主义辩证法得到发展，德国古典哲学产生。康德、谢林、黑格尔是古典哲学大师中的杰出代表。康德在一个生成变化的世界中研究自然界，提出天体起源的星云假说，被恩格斯誉为在僵化的形而上学自然观上打开第一个缺口的人。德国古典哲学虽然建立在唯心论的基础上，但其中的辩证法客观上则为当时自然科学向综合理论过渡提供了哲学背景。原因探讨1、文艺复兴与意大利科学的兴盛2、资产阶级革命、清教运动与英国科学的兴盛3、启蒙运动与法国科学的兴盛4、社会改革、古典哲学与德国科学的兴盛5、开拓精神、技术创新与美国科学的兴盛柏林大学的精神P1381854年，都柏林天主教大学校长约翰·亨利·纽曼(JohnHenryNewman)：一所大学就是一个群英会集的殿堂，天下各处各地的学子到这里来，以寻求天下各种各样的知识。1859年，美国密歇根大学的课程表的开场白：没有任何一个机构配得上称为大学，除非这个机构能够为想要学习任何一门科目的学生提供自由广阔的天地，令他乐此不疲。

现代化刚刚起步时，西方主导思想：大学应该是一个教化的机构，目的是培养颇有学问的青年绅士。爱因斯坦：学校的目标始终应当是，青年人在离开学校时，是作为一个和谐的人，而不是作为一个专家。

清华大学老校长梅贻琦：大学者，非谓有大楼之谓也，有大师之谓也。原香港中文大学校长金耀基：学生在大学里，实际上是学四种东西，一是学怎样读书：learntolearn；二是学怎样做事：learntodo；三是学怎样与人相处：learntotogether；最后是学怎样做人：learntobe。

1810年，洪堡创办了柏林大学，提出了”学术自由”和教学与研究统一的办学原则，从而确立了现代大学的基本功能结构。大学是“一切知识和科学、事实和原理、探索和发现、实验和思考的高级保护力量。柏林大学的创立确立了教学与科研相结合的办学原则。以发现新知为目标的科学研究成为大学的重要职能。此后创新、开拓逐渐成为大学精神中最重要的特征。

柏林大学的成立，与汲取战败教训、强盛德意志民族国家的背景密切相关。柏林大学为此后的大学开创了一个深远的转变方向，那就是，将科学研究视为与大学传统教学并重的职能。这一方向固然可激活教学传统而成为现代大学重要的特性，但以研究为方向却成为大学服务于民族国家建设、特别是转化为商业经济的纽带。

这一纽带对于大学具有双重意义：它既是大学回应社会以激发活力的途径，又包含有使大学隶属于现代化技术进程，从而丧失大学本已的现代性批判位置的危险。海德格尔（M.Heidegger）后来从后一角度反思了它更为深远的危害：一种以研究所方式活动的历史学或考古学的研究，本质上比它自己的还处于单纯博学中的人文科学院系里的学科，更接近于相应地建立起来的物理学研究。所以，科学的现代的企业活动特性的决定性展开也造就了另一类人。学者消失了。他被不断从事研究活动的研究者取而代之了。是研究活动，而不是培养广博学识，给他的工作以新鲜空气。第二节热力学的研究和能量守恒与转换定律的发现

热力学第一定律和第二定律。第三节天文、地学、生物学的演化理论导入：演化论、进化论对中国的影响严复翻译名著《天演论》对中国人的影响至深且远：“物竟天择，适者生存”。胡适名字的由来。23岁的严复1877年作为首批海军留学生入英国皇家海军学院学习，在这个当时世界上最强盛帝国的两年中，坚船利炮给他的震撼要小于哲学、经济学和科学给他的震撼。在中国惨败给日本人的1894年，严复开始翻译《进化论与伦理学》。两年后，它以《天演论》的名字传遍了中国的大江南北。故事由来1893年，赫胥黎应邀在英国牛津大学做了一个关于进化论的讲演，在演讲内容的基础上，演讲者增添了一个“导言”，次年以《进化论与伦理学》的书名出版。赫胥黎是达尔文的吹鼓手和忠实的捍卫者，他比任何其他人都更早意识到“自然选择原理”在达尔文理论中的核心地位，但他并不赞同将人之外的生物界与人类社会之间进行简单地类比，把达尔文的学说用来作为鼓励放任自流的残酷竞争和发动侵略战争的“理论依据”。因此赫胥黎对斯宾塞一类的言论是不欣赏的，在《进化论与伦理学》中，他质疑按照“大自然的进步法则”来设计人类社会政策的合理性和可能性。因为进化没有方向，那种认为自由竞争最终会带来人类福祉的想法只能是空中楼阁。道德情感和社会责任感是构成人类社会的基础，也是人之所以为人的根本，不管人因神而来还是起源于毫无目的的偶然性都是如此。是毫无怜悯地任由弱小者自生自灭还是尽力为他们提供保护和安全，进化论揭示的生物学定律并不改变“正义”的判断准则。《进化论与伦理学》不是一本标准的进化论的普及读物，它是一个达尔文的信徒对社会达尔文主义的不满和驳斥。严复的创造《天演论》用“物竞天择，适者生存”这几个字来统括生物界包括人类社会的发展，对原著中强调人与其他生物之间的界限、强调人类社会道德的独特性进行了彻底的颠覆。不仅在在一个社会中，人与人之间必须“竞争生存”，在国际社会中，民族与民族之间也必须“竞争生存”，只有“最宜者”才可以免于淘汰。在“当前”的竞争中，中国已然处于下风，要避免“无以自存，无以遗种”的下场，唯一的出路在于顺应潮流，遵从自然法则，求变求新，奋发图强，在竞争中击败入侵中国的列强。《天演论》是《进化论与伦理学》的节译，其中却夹杂着大量斯宾塞的东西，严复分析时世、警醒世人的按语相比原文也颇为壮观。《天演论》也不是一本标准的进化论普及读物，它是一个痛感时弊，希望国富民强的先知对同胞的当头棒喝。翻译的第一段赫胥黎独处一室之中，在英伦之南，背山而面野。槛外诸境，历历如在几下。乃悬想二千年前，当罗马列大将恺彻未到时，此间有何景物。计惟有天造草昧，人功未施，其借征人境者，不过几处荒坟，散见坡陀起伏间。而灌木丛林，蒙茸山麓，未经删治如今日者，则无疑也。怒生之草，交加之藤，势如争长相雄，各据一抔壤土。夏与畏日争，冬与严霜争，四时之内，飘风怒吹，或西发西洋，或东起北海，旁午交扇，无时而息。上有鸟兽之践啄，下有蚁蝝之啮伤。憔悴孤虚，旋生旋灭。菀枯顷刻，莫可究详。是离离者亦各尽天能，以自存种族而已。数亩之内，战事炽然，强者后亡，弱者先绝。年年岁岁，偏有留遗。未知始自何年，更不知止于何代。苟人事不施于其间，则莽莽榛榛，长此互相吞并，混逐蔓延而已，而诘之者谁耶?可以有把握地想象，二千年前，当凯撒到达不列颠南部之前，从我正在写作的这间屋子的窗口可以看到整个原野是一种所谓“自然状态”。也许除了若干突起的坟墓已在几处破坏了连绵的丘陵的轮廓以外，此地未经人工修葺整治。薄薄的植被笼罩着广阔的高地和峡谷的斜坡，还没有受到人的劳动的影响。本地的牧草和杂草，分散在一小块一小块土地上的金雀花，为了占据贫乏的表面土壤而互相竞争着；它们同夏季的烈日斗争，同冬季的严霜斗争，同一年四季从大西洋或北海不断吹来的狂风斗争；它们尽其最大可能来弥补为各种地上和地下动物所造成的破坏。年复一年，在本地植物中不停的生存竞争，在不平衡的状态下，维持了它们自己的通常种群数量。无可怀疑，凯撒到来之前的几千年，在这个地区主要的是类似的自然状态占优势；除非由于人的干预，也没有可以申明的理由来否定它能够经过同样长的将来继续生存下去。一、康德、拉普拉斯的星云说

（一）康德简介

康德（ImmanuelKant，1724-1804），德国哲学家、天文学家、星云说的创立者之一、德国古典唯心主义创始人。

1754年，康德发表了论文《论地球自转是否变化和地球是否要衰老》，对“宇宙不变论”大胆提出怀疑。

（二）星云假说1755年，康德发表《自然通史和天体论》一书，首先提出太阳系起源星云说。康德在书中指出：太阳系是由一团星云演变来的。这团星云由大小不等的固体微粒组成，“天体在吸引力最强的地方开始形成”，引力使微粒相互接近，大微粒吸引小微粒形成较大的团块，团块越来越大，引力最强的中心部分吸引的微粒最多，首先形成太阳。外面微粒的运动在太阳吸引下向中心体下落是于其他微粒碰撞而改变方向，成为绕太阳的圆周运动，这些绕太阳运转的微粒逐渐形成几个引力中心，最后凝聚成绕太阳运转的行星。卫星的形成过程与行星相似。（三）拉普拉斯简介

拉普拉斯（PierreSimondeLaplace，1749─1827年），法国数学家、天文学家。生前颇负盛名，被誉为法国的牛顿。拉普拉斯是一个小农民的儿子，家境贫寒，靠邻居资助上学，显露数学才华。“你用不着别人的介绍，你自己就是很好的推荐书”。主要成就24岁时就已经详细应用牛顿引力定律深入研究整个太阳系，其中各个行星及其卫星的运动不仅受太阳的制约，而且以难以捉摸的多种方式彼此互相影响。牛顿曾经认为，要使这一复杂的系统免于陷入混乱，需要有上帝的不时干预。拉普拉斯决心要从别的方面寻找这一保证，并终于能够证明，从数学上所理解的这个理想的太阳系是一个稳恒的动力系统，它能永世保持不变。这不过是他在其不朽的著作《天体力学》中所记载的一系列成果之一。书中主要阐述天体运行的数学理论，讨论地球的形状、月离理论、三体问题以及行星摄动等等，并且引入著名的拉普拉斯方程。

拉普拉斯的另一部脍炙人口的天文学著作是《宇宙体系论》，它尽弃一切数学公式，深入浅出，通俗流畅，为时人所推崇。《宇宙体系论》提倡有名的太阳系生成的星云假说，这个假说1755年康德（ImmanuelKant1724－1804德国哲学家）已经述及，所以后世通常叫做“康德－拉普拉斯星云假说”。二、地质演化理论的提出（一）水成说与灾变说（二）火成说与渐变说水成说、火成说的争论

水成论者认为水对地表的改变起决定因素。公元前，古罗马人已发现尼罗河两岸周期性地被洪水淹没、尼罗河在三角洲不断增大、另外，陆地上存在海相介壳动物化石等事实。火成说把“地下热火”看成地质现象的主要动力，地球核心是熔融的液态。水成论和火成论的正式交锋始于18世纪中叶的法国。1746年，盖塔尔送给巴黎科学院关于矿带和岩石分布的记录。他发现了地层的连续性和空间分布的规律性，并据之作出法国的地质图。岩石只有形成在水中才具有连续性和分带性，对奥费涅火山的玄武岩，他也认为是水溶液的结晶作用形成的。1765年，迪马雷送给巴黎科学院奥费涅的地质图，提出玄武岩是附近的火山里流出来的，柱状节理是玄武岩曾处于熔融状态的证明。

魏尔纳是水成说的集大成者。1775年起他任德国费顿堡矿山学校的教授，以出色的教学吸引了大量青年学生。他认为自原始海洋开始到诺亚洪水结束，水的力量营造了一切地质系统，自原始海洋到现在，水面在不断地下降，原始岩石露出水面后开始发生风化、堆积而形成新地层。与魏尔纳观点大相径庭的一个代表人物是赫顿。这位苏格兰天才的主要调查区是加里东造山带的典型露头区苏格兰高地，那里有花岗岩和矿脉。他认为地层的固化和海洋上升为陆地是地热的作用，火山活动是释放地下能量的出口。他的地质理论长期被说成火成论。水成论与火成论的论战在19世纪初达到高潮。由于赫顿学说的发展，一系列新的地质事实证