近代科学技术史1

...v.近代科学技术史〔一〕一、实验科学传统的建立二、近代自然科学的诞生三次自然科学革命近代化学近代数学三、第一次工业革命〔二〕、数学的方法论意义的发现“数学的方法论〞以数学为方法观察事物、处理问题、认识世界、改造世界。代表人物：伽利略、开普勒和笛卡儿。伽利略在?实验者?一书中指出：自然界这本宏大的书是用数学语言写成的，它的印刷符号是三角形、圆形及其他几何图形，没有这些图形，人类就连其中一个词也不可能读懂，而只能在一片混沌中徘徊。“世界是一本以数学语言写成的书。〞"一切推理都必须从观察与实验中得来。"早期的开普勒深受柏拉图和毕达哥拉斯神秘主义宇宙构造论的影响，以数学的和谐性去探索宇宙。在第谷资料的帮助下和伽利略的影响下，开普勒通过对行星运动进展深入的研究，抛弃了柏拉图和毕达哥拉斯的学说，逐步走上真理和科学的轨道。爱因斯坦回忆这段历史时指出：“开普勒的惊人成就是证明下面这条真理的一个特别美妙的例子。这条真理是：知识不能单从经历中得出而只能从理智的创造同观察到的事实两者的比拟中得出。〞〔?爱因斯坦文集?第1卷,商务印书馆，1976年版，第278页。〕不仅把数学视为一门特殊知识，而且把它当作一种科学标准和普遍方法。笛卡尔认为数学中借求未知、并循着一定的次序和途径由一个问题讲到另一个问题的方法完全适用于整个经历自然科学。笛卡儿认为，数学的概念与证明，能够而且必须应用于一切世俗科学。1637年笛卡尔发表了最有名的著作?正确思维和发现科学真理的方法论?通常简称为?方法论?。指出研究问题的方法分四个步骤：在1960年代以前，西方科学研究的方法，从机械到人体解剖的研究，根本是按照笛卡儿的?方法论?进展的，对西方近代科学的飞速开展，起了相当大的促进作用。〔三〕、实验科学传统的形成吉尔伯特：英国著名的医生、物理学家开创了电学和磁学的近代研究。1600年?论磁?系统地总结和阐述了他对磁的研究成果。使他在物理学史上留下了不朽的位置。吉尔伯特特别强调实践经历，强调通过实验直接研究自然，强调知识来源于经历而不是直觉或推测。他指出，我们的哲学应该从我们勤奋地加以观察的事物中成长起来，只有付诸“可靠的实验〞即明显地感觉得到的实验才能使科学得以繁荣兴盛。吉尔伯特以自己特别的号召力以及他在磁、电现象研究方面的巨大成功说明他是近代实验科学传统的重要奠基人之一。弗兰西斯·培根：知识就是力量他认为地理大发现和各种实用创造“改变了全世界的整个面貌和事态〞。他是第一个意识到科学及其方法论的历史意义以及它在人类生活中可能扮演的角色的人。他的名言明显地表达了他的影响深远的工具主义的科学观。马克思对他的方法论评价为：“科学是实验的科学，科学的方法就在于用理性的方法去整理感性材料，归纳、分析、比拟、观察和实验是理性方法和重要条件。〞二、近代自然科学的诞生第一节、近代自然科学技术产生的历史背景第二节、近代自然科学的三次革命〔天文学、生理学、经典力学体系的形成〕第三节、近代化学的形成第四节、近代数学及光学、电磁学、热学的成果第一节、近代自然科学技术产生的历史背景一、手工工场与技术进步二、远航探险和地理大发现三、文艺复兴与科学解放四、达·芬奇——文艺复兴到科学革命时期出色的艺术家、工程师和科学家一、手工工场与技术进步〔一〕手工工场的出现十四世纪始，在地中海沿岸城市出现实质——资本主义生产关系的早期形式〔二〕手工工场对自然科学开展的作用向自然科学提出了大量需要解决的实际问题为自然科学研究提供了必要的物质技术条件对经济管理类专业的特殊意义〔三〕我国四大创造传入欧洲的作用传入经过重大意义二、远航探险和地理大发现地理大发现的意义三、文艺复兴与科学解放对科学技术的影响第二节、近代自然科学的革命引言——自然科学和神学的对立一、近代天文学革命——从哥白尼到开普勒二、近代生物学革命——血液循环的发现三、近代物理学革命——经典力学体系建立引言自然科学和神学的对立科学的每一发现，都打击着XX迷信。从科学的本性来说，它与XX迷信是绝不相容的。自然科学要生存，要开展，只有进展反对XX禁锢的思想革命。自然科学反对XX的革命，先从天文学开场发难。地心说体系的建立毕达哥拉斯学派：正圆柏拉图：地心、地静、匀速圆周运动欧多克斯：开创地心体系27个同心天球组成的同心球—水晶球体系亚里士多德：50多个同心天球组成的同心球体阿里斯塔克：提出日心说希帕卡：欧多克斯地心体系的完善者、“本轮〞“均轮〞托勒密：地心说的集大成者70多个同心天球组成的同心球体日心说体系的提出、传播、完善阿里斯塔克哥白尼布鲁诺伽利略第谷·布拉赫开普勒阿里斯塔克Aristarchus提出日心说*太阳与固定的恒星不会运动。*地球绕太阳运行。*地球的轨道为圆形。*太阳位于该圆的中心。*固定的恒星距离太阳与地球极为遥远。〔一〕哥白尼学说产生的背景旧理论与观测事实的矛盾。历法改革和航海的需要，对天文观测比过去准确得多，托勒密体系与观测数据的差距越来越大使得托勒密地心体系日益暴露出其不可解决的矛盾。哥白尼等科学家基于数学和美学因素的考虑。哥白尼在思想上倾向于毕达哥拉斯派，认为天体应该有简单完美的运动，也应该有简单完美的数学描述。在哥白尼看来，托勒密体系在这一点上还不能算“合格〞。所以他想到如果宇宙的中心是太阳而不是地球，那么对天体运行的理解和描述就可能会简单得多。〔二〕哥白尼日心说的提出1、哥白尼的出发点在地心说根底上不能建成一个同观测一致的完满体系。2、日心说的提出及要点地球不在宇宙中心，它是一颗普通行星，既自转，又绕太阳——中心天体旋转。宇宙的中心是太阳。天体的视运动是由于地动所致。天体视运动，地面观测者直观观测到的天体的运动，主要是由地球自转引起的。工作：行星运动的解释〔三〕哥白尼日心说的重大意义1、天文学提醒了太阳系的真实构造，根本正确反映了天体运动的客观情况，颠倒了一千多年占统治地位的宇宙观，为近代天文学奠定了根底。2、哲学它引起了整个宇宙观、世界观的巨大变革。日心说动摇了XX的自然观支柱，从社会文化心理层面讲，日心说对地心说的背叛也是对近千年形成的精神生活方式和浓厚XX情结的挑战。哥白尼日心理论引起了人类认识史上的变革。哥白尼的著作宣布不服从权威和教条，宣布了自然科学就是要按自然界的本来面目来认识自然。3、太阳中心学说的提出是近代自然科学革命的起点。〔四〕哥白尼日心说的缺乏1.太阳并非宇宙中心，而是太阳系的中心。宇宙非有限的是无限的。2.地球并非是引力的中心。3.天空中看到的任何运动，不全是地球运动引起的。4.日心说仅仅提供了几何上比拟简单的宇宙模型，没有答复与地球运动有关的大量力学问题。5.天体〔行星〕的运动是匀速运动，只是近似而非准确。因为这些错误，所以日心说只能算是学说，而较地心说，却相对好一些。因为它证明了地球是围绕太阳进展公转。二、太阳中心说的传播1、布鲁诺?论无限性、宇宙和谐世界?1584年出版宇宙无边，无中心；太阳不是宇宙中心而是太阳系中心；宇宙中有无数个太阳系之类天体。2、伽利略用天文观测材料直接间接地支持了哥白尼学说；1632年，出版了?托勒密和哥白尼两大世界体系的对话?一书。布鲁诺〔GiordanoBtuno，1548-1600〕，意大利哲学家和思想家。他宣传哥白尼的日心说，批判经院哲学和神学，反对XX哲学。1600年，被XX裁判所判为¡°异端¡±烧死在罗马鲜花广场。布鲁诺信奉哥白尼学说，所以成了XX的叛逆，被指控为异教徒并被革除了教籍。公元1576年，年仅28岁的布鲁诺不得不逃出修道院，并且出国长期漂流在瑞士、法国、英国和德国等国家，他四海为家，在日内瓦、图卢兹、巴黎、伦敦、维登堡和其他许多城市都居住过。尽管如此，布鲁诺仍然始终不渝地宣传科学真理。他到处作报告、写文章，还时常地出席一些大学的辩论会，用他的笔和舌毫无畏惧地积极颂扬哥白尼学说，无情地抨击官方经院哲学的陈腐教条。布鲁诺的专业不是天文学也不是数学，但他却以超人的预见大大丰富和开展了“哥白尼学说〞。他在?论无限、宇宙及世界?这本书当中，提出了宇宙无限的思想，他认为宇宙是统一的、物质的、无限的和永恒的。在太阳系以外还有无以数计的天体世界。人类所看到的只是无限宇宙中极为渺小的一局部，地球只不过是无限宇宙中一粒小小的尘埃。1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地〞的著名实验，推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例〞的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。1610年，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼学说开场走向胜利。他还发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动、银河是由无数恒星组成等。这些发现开辟了天文学的新时代。〔二〕科学上的开展1、第谷·布拉赫〔TychoBrahe,1546-1601)提供了详尽准确的天文观测材料2、开普勒〔Kepler,〕的发现?宇宙的和谐?行星运动三定律意义——提醒了行星运动的真实图景——完成了行星的运动学研究既向力学研究提出了课题，又指出了方向。第谷·布拉赫〔TychoBrahe，1546-1601〕丹麦天文学家和占星学家。第谷于1559年入哥本哈根大学读书。1560年8月，他根据预报观察到一次日食，这使他对天文学产生了极大的兴趣。1562年第谷转到德国莱比锡大学学习法律，但却利用全部的业余时间研究天文学。1563年第谷观察了木星合土星〔两行星在天空靠在一起〕，并写出了他的第一份天文观测资料，同时注意到合的发生时刻比星历表预言的早了一个月。他领悟到当时用的星历表不够准确，于是开场了长期系统的观测，想自己编制更准确的星历表。1566年第谷开场到各国漫游，并在德国罗斯托克大学攻读天文学。从此他开场了毕生的天文研究工作，取得了重大的成就。1572年11月11日，第谷看到仙后座有一颗新的明亮恒星，便使用他自己造的仪器对这颗星进展了一系列观测，直到它1574年3月变暗到看不见为止。前后16个月的详细观察和记载，取得了惊人的结果，彻底动摇了亚里士多德的天体不变的学说，开辟了天文学开展的新领域。1572年，第谷发现仙后座中的一颗新星〔银河系的一颗超新星〕。后来受丹麦国王腓特烈二世的邀请，在汶岛建造天堡观象台，建造了许多大型精细的天文仪器。经过20年的天文观测，第谷发现了许多新的天文现象，如黄赤交角的变化、月球运行的二均差，并重新测量了岁差数值〔每年51''〕。1600年第谷与开普勒相遇，邀请他作为自己的助手。次年第谷逝世，开普勒接替了他的工作，并继承了他的宫廷数学家的职务。第谷的大量极为准确的天文观测资料，为开普勒的工作创造了条件，他所编著经开普勒完成，于1627年出版的?鲁道夫天文表?〔RudolphineTables〕成为当时最准确的天文表。第谷是一位出色的观测家，但他的宇宙观却是错误的。第谷本人不承受任何地动的思想。他认为所有行星都绕太阳运动，而太阳率领众行星绕地球运动。他的体系是属于地心说的，这一体系十七世纪初传入我国后曾一度被承受。第谷对天文学的奉献是不可磨灭的，他所做的观测精度之高，是他同时代的人望尘莫及的。第谷编制的一部恒星表相当准确，至今仍然有使用价值。可以说，作为丹麦天文学家的第谷，是近代天文学的奠基人。开普勒〔JohannesKepler1571-1630〕德国天文学家开普勒利用第谷多年积累的观测资料，仔细分析研究，发现了行星沿椭圆轨道运行，并且提出行星运动三定律〔即开普勒定律〕，为牛顿发现万有引力定律打下了根底。开普勒经过大量的计算，编制成?鲁道夫星表?，表中列出了1005颗恒星的位置。直到十八世纪中叶，?鲁道夫星表?仍然被天文学家和航海家们视为珍宝。开普勒主要著作有?宇宙的神秘?、?光学?、?宇宙和谐论?、?哥白尼天文学概要?、?彗星论?和?稀奇的1631年天象?等。1609年在?新天文学?中提出了他的前两个行星运动定律。行星运动第一定律〔轨道定律〕：认为每个行星都在一个椭圆形的轨道上绕太阳运转，而太阳位于这个椭圆轨道的一个焦点上。行星运动第二定律〔面积定律〕：认为行星运行离太阳越近那么运行就越快，行星的速度以这样的方式变化：行星与太阳之间的连线在等时间内扫过的面积相等。十年后开普勒发表了他的行星运动第三定律〔周期定律〕：行星距离太阳越远，它的运转周期越长；运转周期的平方与到太阳之间距离的立方成正比。T21:T22=R31:R32开普勒行星运动三定律：行星画出一个一太阳为焦点的椭圆——打破圆的和谐从太阳到行星的连线在相等的时间内划过一样的面积——打破运动的和谐各行星周期的平方与各自离太阳的平均距离的立方成正比——数学化描述开普勒定律的意义首先，开普勒定律在科学思想上表现出无比勇敢的创造精神。远在哥白尼创立日心宇宙体系之前，许多学者对于天动地静的观念就提出过不同见解。但对天体遵循完美的均匀圆周运动这一观念，从未有人敢疑心。开普勒却毅然否认了它。这是个非常大胆的创见。其次，开普勒定律彻底摧毁了托勒密的本轮系，把哥白尼体系从本轮的桎梏下解放出来，为它带来充分的完整和严谨。哥白尼抛弃古希腊人的一个先入之见，即天与地的本质差异，获得一个简单得多的体系。但它仍须用八十几个圆周来解释天体的表观运动。开普勒却找到最简单的世界体系，只用七个椭圆说就全部解决了。从此，不须再借助任何本轮和偏心圆就能简单而准确地推算行星的运动。第三，开普勒定律使人们对行星运动的认识得到明晰概念。它证明行星世界是一个匀称的〔即开普勒所说的“和谐〞〕系统。这个系统的中心天体是太阳，受来自太阳的某种统一力量所支配。太阳位于每个行星轨道的焦点之一。行星公转周期决定于各个行星与太阳的距离，与质量无关。而在哥白尼体系中，太阳虽然居于宇宙“中心〞，却并不扮演这个角色，因为没有一个行星的轨道中心是同太阳相重合的。二、近代生理学革命——血液循环的发现二、近代生理学革命——血液循环的发现盖仑维萨里塞尔维特哈维胡克〔略〕沃尔弗〔略〕林耐〔略〕盖伦盖伦认为肝是有机体生命的源泉。是血液活动的中心。盖伦认为血液无论是在静脉或是动脉中，都是以单程直线运动方法往返活动的，而不是作循环的运动。心间隔上有小孔，血液能通过小孔，往返于心脏左右两边。他所进展的解剖对象主要是狗而不是人。近代科学诞生前，医学生理学中居统治地位的是盖伦的生理学说。第一个敢于起来批判盖伦学说的是比利时医生、近代解剖学奠基人维萨里。他的?人体构造?敢于向绝对权威挑战，指出了盖伦的200多处错误。他驳斥了亚里士多德的“心是思维器官〞的观点，认为脑和神经系统才是思维器官。他针对盖伦的错误见解，指出：心室间隔不能有缺损。他还通过亲自解剖，而发现男女具有同样多的肋骨。由于他触犯教义、疑心权威，并因为他解剖尸体，而遭到教会的迫害。〔一〕维萨里——开辟道路1、主要奉献实践：一边执刀解剖，一边讲解。医学必须以解剖学为依据，指出盖仑关于人体说法的许多错误。写出专著：对人体各局部进展了较准确科学的描述。2、意义打击了医学中的传统观念；奠定了近代解剖学的根底；开辟了发现血液循环的道路。安德烈·维萨里(AndreasVesaliua)?人体构造?他在书中写道：解剖学应该研究活的、而不是死的构造。人体的所有器官、骨骼、肌肉、血管和神经都是密切相互联系的，每一局部都是有活力的组织单位。这部著作的出版，澄清了盖仑学派主观臆测的种种错误，从而使解剖学步入了正轨。可以说，?人体机构?一书是科学的解剖学建立的重要标志。〔二〕塞尔维特——发现小循环肺循环理论维萨里门生1、主要奉献在?基督教的复兴?一书中描述了血液循环的过程，发现了小循环——“肺循环〞理论。2“肺循环〞理论内容〔1〕心脏是血液最初的根源；〔2〕血液的再生过程——血液从右心室经过肺动脉流向肺部，同“吸入的空气〞相混合，其中“烟气〞通过呼吸被去除掉，恢复鲜红颜色的血液再经肺静脉流入左心房，并进入左心室。又向全身输送。他还认为在肺中存在着一些很巧妙的装置〔看不见的微血管〕，并且极微细的肺动脉分支和肺静脉分支相连结；并预见到血液按心肺循环流动的生理意义。限于当时条件，他未能提出有系统的循环的概念，“循环〞一词未被使用。但后人基于他的功绩，常将肺循环称为“塞尔维特循环〞。3、意义正确解释了血液的心肺循环；统一了盖仑所说的二个独立的血液系统，为发现全身的血液循环开辟了道路；主X灵魂本身就是血液，把超自然的神灵归结为自然物，有进步意义。他的肺循环学说违反教义，因此尽管他逃过了异端裁判所的制裁，却又落入加尔文教派的手中。1553年10月27日在日内瓦被活活烧死。〔三〕哈维的发现1628年出版了?心血运动论?，系统地阐述了他的理论。1、哈维的工作，他通过实验发现：血液的流向；血液的流量；血液循环的路线；预言：在静脉和动脉的末端有一细小通道把二者联系起来——毛细血管。血液循环的原动力是心脏的收缩和舒X。2、意义提出了血液在人体内不断循环，即大循环的理论。推动了比拟解剖学、人体生理学、医学等学科的开展。把血液循环说与太阳中心说进展类比，进一步论证了世界物质运动的统一性。他活体解剖过80多种动物，亲自观察动物心脏的构造和功能，经过12年的科学实验，建立了完整而正确的血液循环途径的理论。主要内容：左心室→主动脉→动脉→小动脉→全身的毛细血管→静脉→大静脉→腔静脉→右心房→右心室→肺动脉→肺→肺静脉→左心房→左心室为了让人们承受他的观点，证明人的血液循环也与动物是一样的，他还在人身上反复地实验。他请了一些比拟瘦的人〔容易在身上找到血管〕。他把那些人手臂上的大静脉血管用绷带扎紧，结果发现靠近心脏的一段血管瘪下去，而另一端鼓了起来。他又扎住了动脉血管，发现远离心脏的那一端动脉不再跳动，而另一端，很快鼓了起来。证明完全与动物的血液循环是一样的。他在书上告诫人们：“无论是教解剖学或学解剖学的，都应当以实验为依据，而不应当以书籍为依据；都应当以自然为教师，而不应当以哲学为教师。〞直到哈维逝世以后的第四年，伽利略创造的望远镜，被意大利马尔比基教授改制为显微镜用于医学上，观察到毛细血管的存在，才真正证实了哈维理论的正确性。哈维的血液循环理论的被确认，标志着当时的科技在医学领域中的显著成就。哈维的奉献是划时代的，他的工作标志着新的生命科学的开场，属于发端于16世纪的科学革命的一个重要组成局部。哈维因为他的出色的心血系统的研究〔以及他的动物生殖的研究〕，使得他成为与哥白尼、伽利略、牛顿等人齐名的科学革命的巨匠。他的?心血运动论?一书也像?天体运行论?、?关于托勒密和哥白尼两大体系的对话?、?自然哲学之数学原理?等著作一样，成为科学革命时期以及整个科学史上极为重要的文献。三、近代物理学革命——经典力学体系建立近代以前的力学□经典力学的奠基人：伽利略ₗ牛顿开创的时代经典力学即牛顿力学由牛顿最后总结完成。经典力学理论主要内容是：牛顿第一定律：一切物体没有受外力作用时，总保持匀速直线状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。牛顿第二定律：物体的加速度与所受外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与外力的方向一样。公式：F〔合〕=ma

牛顿第三定律：两个物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，并且在同一条直线上。万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体〔质点〕的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方正反比。力学是物理学中开展较早的一个分支。古希腊著名的哲学家亚里士多德曾对“力和运动〞提出过许多观点，他的著作一度被当作古代世界学术的百科全书，在西方有着极大的影响，以致他的很多错误观点在长达2000年的岁月中被大多数人所承受。在牛顿以前，天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运行？天文学家无法圆满解释这个问题。万有引力的发现说明，天上星体运动和地面上物体运动都受到同样的规律——力学规律的支配。牛顿自己回忆，1666年前后，他在老家居住的时候已经考虑过万有引力的问题。最有名的一个说法是：在假期里，牛顿常常在花园里小坐片刻。有一次，象以往屡次发生的那样，一个苹果从树上掉了下来……一个苹果的偶然落地，却是人类思想史的一个转折点，它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍，引起他的沉思：终究是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢？牛顿思索着。终于，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。早在牛顿发现万有引力定律以前，已经有许多科学家严肃认真的考虑过这个问题。比方开普勒就认识到，要维持行星沿椭圆轨道运动必定有一种力在起作用，他认为这种力类似磁力，就像磁石吸铁一样。惠更斯从研究摆的运动中发现，保持物体沿圆周轨道运动需要一种向心力。胡克等人认为是引力，并且试图推导引力和距离的关系。1664年，胡克发现彗星靠近太阳时轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果；1673年，惠更斯推导出向心力定律；1679年，胡克和哈雷从向心力定律和开普勒第三定律，推导出维持行星运动的万有引力和距离的平方成反比。16世纪以后，人们开场通过科学实验，对力学现象进展准确的研究。许多物理学家、天文学家如哥白尼、布鲁诺、伽利略、开普勒等，做了很多艰巨的工作，力学逐渐摆脱传统观念的束缚，有了很大的进展。开普勒是第一位要求用因果关系来诠释星体运动的科学家。他从第谷·布拉赫对火星的天文观测资料里发现了火星公转的轨道是椭圆形的。差不多于同时，伽利略用抽象的数学定律来解释质点运动。传说他曾经做过一个著名的实验：从比萨斜塔扔下两个不同质量的球来试验它们是否同时落地。虽然这传说很可能不实，但他确实做过斜面上滚球的数量实验；他的加速运动论显然是由这些结果推导出的，而且成为了经典力学上的基石。牛顿高明的地方就在于他解决了胡克等人没有能够解决的数学论证问题。牛顿在前人研究和实践的根底上，经过长期的实验观测、数学计算和深入思考，提出了力学三大定律和万有引力定律，把天体力学和地球上物体的力学统一起来，建立了系统的经典力学理论。1679年，胡克曾经写信问牛顿，能不能根据向心力定律和引力同距离的平方成反比的定律，来证明行星沿椭圆轨道运动。牛顿没有答复这个问题。1685年，哈雷登门拜访牛顿时，牛顿已经发现了万有引力定律：两个物体之间有引力，引力和距离的平方成反比，和两个物体质量的乘积成正比。当时已经有了地球半径、日地距离等准确的数据可以供计算使用。牛顿向哈雷证明地球的引力是使月亮围绕地球运动的向心力，也证明了在太阳引力作用下，行星运动符合开普勒运动三定律。1686年底，在哈雷的敦促下，牛顿写成划时代的伟大著作?自然哲学的数学原理?一书。皇家学会经费缺乏，出不了这本书，后来靠了哈雷的资助，这部科学史上最伟大的著作之一才能够在1687年出版。牛顿在这部书中，从力学的根本概念(质量、动量、惯性、力)和根本定律(运动三定律)出发，运用他所创造的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。与胡克之争艾萨克·牛顿的名言1、如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在巨人肩上的缘故。2、你该将名誉作为你最高人格的标志。3、我的成就，当归功于精微的思索。4、你假设想获得知识，你该下苦功；你假设想获得食物，你该下苦功；你假设想得到快乐，你也该下苦功，因为辛苦是获得一切的定律。5、聪明人之所以不会成功，是由于他们缺乏坚韧的毅力。6、胜利者往往是从坚持最后五分钟的时间中得来成功。7、我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的贝壳而沾沾自喜。牛顿成就的重大意义1、科学方面牛顿在力学上的成就，使经典力学成为了一个完整的理论体系，标志着经典力学的成熟。2、哲学方面牛顿的发现使人们得以在唯物主义的根底上对自然界的机械运动给出了合理的说明，奠定了机械因果律的根底。牛顿哲学的不彻底性在探讨太阳起源上，提出第一推动。牛顿的综合与第一个科学范式静态宇宙构造模式的形成：由哥白尼、伽利略第谷开普勒牛顿来自五个不同国家思想家的工作导致了牛顿物理学的伟大综合，形成人类历史上第一个科学范式，这个范式的核心思想是：静态的宇宙构造模式静态的宇宙构造模式内容：对宇宙存在的描述可以用数字关系来描述对客观事物的研究应采用实验的方法宇宙具有物理统一性，宇宙中的一切应该服从于一样的规律宇宙的规律具有时间反演性公理化体系静态宇宙构造模式与牛顿向神学的回归当考虑到时间的演化性时，牛顿又走向了神学，哥白尼的日心说向神学下了挑战书，牛顿的第一推动又以回归神学而告终第三节近代化学确实立与燃烧的氧化理论一、化学的萌芽时期——炼丹术二、从燃素说到氧化理论贝歇尔普利斯特列斯塔尔拉瓦锡三、近代化学确实立波义耳一、化学的萌芽时期原始人类——发现和利用了火；——进入文明时代开场用化学方法认识和改造天然物质。从远古到公元前1500年，人类学会在熊熊的烈火中由黏土制出陶器、由矿石烧出金属，学会从谷物酿造出酒、给丝麻等织物染上颜色，这些都是在实践经历的直接启发下经过长期摸索而来的最早的化学工艺，但还没有形成化学知识，只是化学的萌芽时期。炼丹术：古人曾根据物质的某些性质对物质进展分类，并企图追溯其本原及其变化规律。公元前4世纪或更早，中国提出了阴阳五行学说，认为万物是由金、木、水、火、土五种根本物质组合而成的，而五行那么是由阴阳二气相互作用而成的。公元前4世纪，希腊也提出了与五行学说类似的火、气、土、水四元素说和古代原子论。这些朴素的元素思想，即为物质构造及其变化理论的萌芽。后来在中国出现了炼丹术，到了公元前2世纪的秦汉时代，炼丹术以颇为盛行，大致在公元7世纪传到阿拉伯国家，与古希腊哲学相融合而形成阿拉伯炼丹术，阿拉伯炼金术于中世纪传入欧洲，形成欧洲炼金术。指导思想：物质能转化，试图在炼丹炉中人工合成金银或修炼长生不老之药。炼丹术士们有目的的将各类物质搭配烧炼，进展实验。为此涉及了研究物质变化用的各类器皿，如升华器、蒸馏器、研钵等。也创造了各种实验方法，如研磨、混合、溶解、干净、灼烧、熔融、升华、密封等。意义：约从公元前1500年到公元1650年，化学被炼丹术、炼金术所控制。炼丹家、炼金术士们实现了物质间用人工方法进展的相互转变，积累了许多物质发生化学变化的条件和现象，为化学的开展积累了丰富的实践经历。炼丹家在实验过程中创造了火药，发现了假设干元素，制成了某些合金，还制出和提纯了许多化合物，这些成果我们至今仍在利用。二、从燃素说到氧化理论燃素说形成于17世纪末、18世纪初。燃素说认为，可燃的要素是一种气态的物质，存在于一切可燃物质中，这种要素就是燃素；燃素在燃烧过程中从可燃物中飞散出来，与空气结合，从而发光发热，这就是火。实质：燃烧是分解过程结症：燃烧后质量的增加医疗化学家曾经设想化学物质含有三大元素：硫为易燃的元素，汞为流动性和挥发性的元素，盐为固定和不活动的元素。17世纪，医学教授贝歇尔〔JoachimBecher〕略微修改了医疗化学的学说，主X固体的泥土物质一般含有三种成分：“石土〞，存在于一切固体中的一种固定的土，相当于早期医疗化学家的盐元素；“油土〞，存在于一切可燃物体中的一种油性的土，相当于硫元素；“汞土〞，一种流动性的土，相当于汞元素。普利斯特列认为，一切可以燃烧的物体含有硫质的、油性的“油土〞，在燃烧过程中，它在与其他“土〞结合时逃了出来；也就是说，燃烧是一种分解作用，物质燃烧后，留下的灰烬是成分更简单的物质。1703年，德国哈雷大学的斯塔尔把普利斯特列的“油土〞重新命名为“燃素〞，并把这个理论开展成更广泛的理论体系，用以说明氧化、呼吸、燃烧、分解等很多化学现象。到1740年，燃素理论在法国被普遍承受；十年以后，这种观点成为化学的公认理论。燃素说的意义：燃素说把化合过程描述成了分解过程，但却帮助人们摆脱、完毕炼金术思想的统治，使化学得到解放，在历史上起到了积极作用。尽管燃素说本身是错误的，但它却引导和启发人们去思考、探索，并不断地实践、验证、修正假说或是得到新的发现。也正是在这种不断的过程中积累起来的大量的科学实验材料，为科学的燃烧理论的创立准备了条件。燃烧的氧化理论——拉瓦锡1、发现氧气英国化学家普里斯特列1774年通过氧化汞加热发现氧气，但他受燃素说范式的影响，认为氧气是脱燃素空气，不助燃的氮气是燃素化空气，错过了发现燃烧理论的时机。2、发现燃烧的氧化理论拉瓦锡1778年提出，燃烧过程在任何情况下，都是可燃物质与氧的化合，可燃物质在燃烧过程中吸收了氧而增重。所谓的燃素实际上是不存在的。拉瓦锡关于燃烧的氧化学说终于使人们认清了燃烧的本质，并从此取代了燃素学说，统一地解释了许多化学反响的实验事实，为化学开展奠定了重要的根底。1774年普利斯特列访问巴黎告诉拉瓦锡，3个月前他曾在加热水银灰的实验中发现一种具有显著助燃作用的气体。拉瓦锡受到启示立即着手汞灰的合成和分解。实验事实使拉瓦锡确信，燃烧中与金属相结合的决不是火微粒或燃素，可能是最纯洁的空气。1775年末，普利斯特列发表了关于氧元素〔他命名为脱燃素空气〕的论文，拉瓦锡恍然大悟，原来这种特殊物质是一种新的气体元素。随后，拉瓦锡对这种新的气体元素的往质进展了认真的考察，确认这种元素除了助燃、助呼吸外．还能与许多非金属物质结合生成各种酸，为此他把这种元素命名为酸素，现在氧元素的化学符号O就是来源于希腊文酸素：oxygene。对氧气作系统研究后，拉瓦锡明确地指出：空气本身不是元素，而是混和物，它主要由氧气和氮气组成。1777年9月5日，拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的?燃烧概论?，系统地阐述了燃烧的氧化学说，将燃素说倒立的化学正立过来。化学由此也进入定量化学时期。拉瓦锡的奉献提出了燃烧的氧化理论提出了化学变化中质量守恒的观点〔在化学反响中，参加反响前各物质的质量总和等于反响后生成各物质的质量总和。〕对化学元素更明确的定义，列出了33个元素的分类。归纳总结了当时已有的化学成就，写出了?化学纲要?一书，标志着化学作为一门科学已经形成。三、近代化学确实立——波义耳化学史家都把1666年作为近代化学的开场年代，因为这一年有一本对化学开展产生重大影响的著作出版问世，这本书就是?疑心的化学家?，它的作者是英国科学家罗伯特·波义耳。1666年波义耳?疑心的化学家?理论意义：⑴他认为化学寻求的不是制造贵金属和有用药物的实用技巧，而是应该从那些技艺中找出一般原理。化学应该是自然哲学研究的对象，而不是医生和炼金家的技艺。在化学史上，波义耳第一次明确地把化学视为自然科学的一个独立学科，并把化学与化学工艺严加区别。⑵他把构成自然界的材料看作是细小致密，用化学方法不可分割的粒子，这些粒子又可结合成大小和形状不同的粒子团，粒子团是参加化学反响的根本单位，也是决定物质性质的根本原因。这是对古希腊原子论思想的继承和开展。⑶他在书中提出了元素概念并把元素同单质相区分。第四节、近代数学及光学、电磁学、热学的成果解析几何十六世纪以后，由于生产和科学技术的开展，天文、力学、航海等方面都对几何学提出了新的需要。比方，德国天文学家开普勒发现行星是绕着太阳沿着椭圆轨道运行的，太阳处在这个椭圆的一个焦点上；意大利科学家伽利略发现投掷物体是沿着抛物线运动的。这些发现都涉及到圆锥曲线，要研究这些比拟复杂的曲线，原先的欧式几何显然已经不适应了，这就导致了解析几何的出现。1637年，法国的哲学家和数学家笛卡尔发表了他的著作?方法论?，这本书的后面有三篇附录，一篇叫?折光学?，一篇叫?流星学?，一篇叫?几何学?。?几何学?共分三卷，第一卷讨论尺规作图；第二卷是曲线的性质；第三卷是立体和“超立体〞的作图，但他实际是代数问题，探讨方程的根的性质。后世的数学家都把笛卡尔的?几何学?作为解析几何的起点。1637年笛卡尔?方法论?附录中包含的解析几何的两个根本思想:坐标法，以及通过它将代数中的方程和几何中的曲线结合起来。其中心思想是建立起一种“普遍〞的数学，把算术、代数、几何统一起来。把任何数学问题化为一个代数问题，在把任何代数问题归结到去解一个方程式。微积分学十七世纪下半叶，在前人工作的根底上，英国大科学家牛顿和德国数学家莱布尼茨分别在自己的国度里单独研究和完成了微积分的创立工作。牛顿1671年?流数法和无穷级数?莱布尼茨1684年10月在?教师学报?上发表的论文?一种求极大极小的奇妙类型的计算?，是最早的微积分文献。16-18世纪物理学的其他成就：热学：热质说电磁学：“电〞、库仑定律、高斯定律、伏打电池光学：光的折射、衍射现象、白光、微粒说、波动说三、第一次工业革命第一次科技革命，以18世纪末蒸汽机的创造和应用为主要标志。这次科技革命使社会生产力发生了革命性的变革，以机器大工作代替工场手工业，使人类进入机器时代。棉纺织：一系列纺织机器的创造动力瓦特改进蒸汽机〔1785年〕交通运输：富尔顿－轮船〔美、1807年〕；史蒂芬孙－火车〔英、1814年〕以轻工业为主导；以蒸汽动力为主要标志；技术创造主要源于工人和技师的实践经历瓦特1794年获得蒸汽机的创造专利瓦特的奉献⑴瓦特根据比热、潜热的概念分析了纽可门机效率低的现象，认为是把大量热能浪费于重新加热汽缸；由此研制成功了同汽缸别离的单独的冷凝器，并采取了精细加工，油润滑和设置绝热层等方法，