科学史纲要要点

科学史纲要绪论第一节 学习科学史的意义拓展我们的眼界开阔我们的心胸更好地理解现代人类生活第二节 科学史的方法没有科学哲学的科学史是盲目的，而没有科学史的科学哲学是空洞的。一一拉卡托斯第三节 1.理解科学发展的脉络人类求知的两种取向和科学的两大传统：求知的两种取向：满足生存需要：功利性的取向，应对实际问题。理解生存经验：非功利性的取向，为求知而求知，理解自身的存在。科学的两大传统科学的精神传统或曰理性传统科学的技术传统或曰工匠传统第一篇古代科学技术神话原始宗教和科学的关系定义：科学是反映客观规律的知识体系，科学知识萌发于人类早期的社会实践，古代文明已包含许多近代科学得以发展的因素。宗教就其本质而言就是对超自然力量的崇拜，相信超自然的上帝和神灵主宰世界。关系：科学与宗教在本质上是对立的。科学不承认任何超自然的力量，反对用超自然的原因和力量去证明任何自然现象及其发展过程。宗教的本质决定它否认客观存在的必然性和规律。对超自然力量的肯定和否定，决定了宗教与科学在本质上的对立是不可调合的。在认识方法上，宗教与科学也是根本不同的。自然科学从物质的各种实在形式和运动形式出发，去认识事物的各种联系并尽可能地用经验去证明。宗教认识其信仰对象的基本方法是信仰主义，依靠超经验、超理性的启示或神秘主义的直觉。在社会作用方面，宗教与科学也是大相径庭的。科学技术的发展造成巨大的社会生产力，从而推动社会的发展。马克思主义把科学看作是最高意义的革命力量。虽然宗教在特定的历史条件下也通过宗教运动对社会发展起过特殊的推动作用，但一般说来，宗教在历史发展中是一种保守的因素。从神话到科学由于人类社会实践和认识的历史局限性，古代的科学知识在很长的历史时期一直附属于在思维方式上尚未摆脱想象性和猜测性的自然哲学体系，甚至寄生于宗教神话中。哥白尼：1543年，出版《天体运行论》，创立了近代天文学，是自然科学向宗教神学的一次挑战，自然科学从此由宗教神学的禁锢中解放出来。古希腊、古罗马时期的科学思想⑴奥尼亚时期的自然哲学一一自然科学与哲学融合米利都学派P.021泰勒斯（约前624—前546）科学之父：哲学：水是万物的本原天文学：预测日全食，后被证实数学：发展初等几何阿那克西曼德（约前610〜前546）哲学：万物的本原是“无限者”阿那克西美尼（约前585〜前526）哲学：世界的本原是“气”赫拉克利特（约前540〜前480）哲学：世界的本原是一团永恒的活火，“辩证法的奠基人之一”毕达哥拉斯学派P.022毕达哥拉斯（约前580〜500）哲学：数学的本原就是万物的本原，万物的本原是一，数学是万物存在的性质和状态的描述。数学：证明勾股弦定理；提出区分奇数、偶数和质数的方法；发现无理数天文学：用数学观点思考宇宙的结构形状：宇宙是球形；地球中心论；地球是球形；天体做匀速圆周运动。德谟克里特学派（原子论学派）P.022：德谟克里特（约前500〜前440）:原子论P.022~023⑵雅典时期的自然哲学一一自然哲学向经验自然科学转变亚里士多德（前384〜前322）P.023~025天文学：地球是球形，地球是静止不动的，地球是宇宙的中心，地球是由水、气、火、土四种元素组成。其它天体由“以太”构成生物学：“动物学之父”，获得性遗传思想运动学：物体上升、下降运动的原因在于自然运动和非自然运动；研究了自然落体运动的原因哲学、形式逻辑：演绎推理的“三段论”（3）亚历山大时期的自然科学一一古希腊自然科学的繁荣（意义）P.025欧几里德（约前330〜前275）的几何学P.025~026：《几何原本》13卷：数学知识系统化的标志，演绎推理的典范。权威性的初等几何理论：壮观的体系结构2.严谨的逻辑结构：“公理一一定理”演绎结构3.坚实的实践基础阿波罗尼（约前262〜前190）的《圆锥曲线论》P.026阿基米德（前287〜前212）的力学P.026~027：科学研究方法：科学史上最早把观察、实验同数学方法融为一体的科学家，体现了“真正的时代精神”静力学：浮力原理一一《论浮体》杠杆原理：系统的分析与整理，概括出一般原理，提出了两个公理数学：球的体积及表面积都是其外切圆柱体体积和表面积的三分之一喜帕卡斯（约前190〜前120）的天文学P.028：发展地心说，提出“偏心圆”概念托勒密（约90〜168）的天文学P.028~029：古希腊地心说集大成者，并将其发展成一个完整的宇宙理论。天文学：《天文集》13卷：古代天文学的百科全书系统的地心说用模型的方法成功解释了其宇宙理论科学研究方法：第一个将模型方法应用于天文学：从观察资料出发，进行数学概括，提出抽象某型，构成明确的几何图形，对模型进行演绎，得出定量结果，与新的观测相对照。盖伦（129〜199）医学【链接：雅典时期希波克拉底医学P.031】P.031~032:集古代医学知识之大成，把医学知识系统化，建立了古代医学体系“三灵气”说（4）罗马时期的自然科学一一停滞不前P.032古希腊、古罗马时期的技术：手工业造船业建筑业P.033~034古代中国的科学技术P.035〜053近代前期科学技术产生的历史背景（1）资本主义生产方式的兴起（2）航海探险（3）文艺复兴第二篇近代科学技术A.近代前期自然科学的产生和第一次技术革命哥白尼(1473〜1543)太阳中心说向宗教神学的挑战P.062〜063《天体运行论》P.062：标志着系统的太阳中心说的形成意义：1.大体描绘了太阳系的真实结构，正确地说明了一些天象彻底推翻了托勒密的地心说，从而使天文学建立在科学的基础之上是自然科学向宗教神学的一次挑战，自然科学从此由宗教神学的禁锢中解放出来布鲁诺(1548〜1600)对哥白尼太阳中心说的捍卫和发展P.063《论无限性、宇宙和诸世界》：宣传并发展了哥白尼的太阳中心说，提出了多太阳系和宇宙无限性思想哲学：最好的哲学是“最符合于自然的真理”伽利略(1564〜1642)对哥白尼太阳中心说的捍卫和发展P.064自制望远镜观测天象；证实了哥白尼所说的进行有盈亏；直接或间接证实了哥白尼的太阳中心说的正确性，打击了宗教的旧宇宙观《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》(简称《对话》)：分析了托勒密体系的不合理性，论证了哥白尼体系的合理性《关于两种新科学的对话》：对力学的基本原则作总结血液循环的发现及其对宗教的冲击维萨留斯(1514〜1564)对解剖学的新贡献P.067纠正了盖伦医学中的二百多处错误；按系统叙述了人体结构；用事实批驳宗教人体“复活骨”以及男人的肋骨比女人少一根的说法《人体的构造》：奠定了医学的基础塞尔维特(1511〜1553)发现血液小循环P.067《基督教的复兴》：描述血液小循环(心一肺血液循环)批判概论“三灵气”说哈维(1578〜1657)确立血液循环理论P.066~067实验证明血液确实是做循环运动《动物的心血运动及解剖学研究》发现了血液大循环，开创了活体解剖实验法，奠定了生理学发展的基础，使生理学成为一门科学；被誉为“近代生理学之父”经典力学体系的形成伽利略(近代科学之父)对经典力学的贡献P.067〜069发现了自由落体定律(逻辑证明与实验证明相结合，推翻亚里士多德重物比轻物先落地的观点)发现了惯性运动(建立理想化模型，推翻了亚里士多德关于物体运动必须有力连续作用的观点)没有系统总结成普遍规律发现了抛物体运动轨迹理论《关于力学和未知涌动的两种新科学的对话与数学证明》(简称《关于两种新科学的对话》)标志着经典力学的诞生实验和数学相结合的科学研究方法开普勒(1574〜1630)(“太空律师”)对天体之间作用力的研究及其影响P.069~070《宇宙的奥秘》《哥白尼太阳中心说概论》《新天文学》行星运行第一、第二定律《宇宙的和谐》行星运行第三定律(周期定律)通过理论思维，将观察资料与数学结合建立起数学模型，研究行星运动万有引力定律的发现P.070~072惠更斯(1629〜1695)天文学：土星光环，土卫六；光的波动说的创始人之一力学：发现向心力；得出向心加速度胡克(1635〜1703)物理学：胡克定律生物学：自制显微镜发现细胞天文学：《从观察角度证明地球周年运动的尝试》：天体引力的三个假设P.071牛顿(1642〜1727)P.072牛顿对经典力学的综合P.073~074《自然哲学的数学原理》：把地面力学与天体力学相统一，建立了经典力学体系，完成了近代自然科学史上第一次大综合。把自然界的一切力学现象都囊括在经典力学体系中。绝对时空观念总结和创立了运动三定律和矢量合成原理形成了行为额上学的机械唯物主义自然观VI.数学的发展解析几何学的创立P.074~075笛卡尔(1596〜1650)和费尔马(1601〜1665)微积分的创立P.075~078牛顿和莱布尼兹(1646〜1716)V.第一次技术革命第一次技术革命的起点一一纺织机的改革由飞梭的发明到纺织机改革P.078~079：飞梭珍妮纺纱机(哈格里夫斯机)阿克莱特机骡机纺纱机的改革促进织布机向机械化过渡第一次技术革命的标志一一蒸汽机的发明与使用P.080~081发明蒸汽机的前奏一一巴本、塞维利、纽可门的奠基工作P.080瓦特的双向通用蒸汽机P.081B.近代后期的科学成就和第二次技术革命天文学（1）天文观测新发现P.082~083（2）赫歇儿的恒星天文学P.083（3）天文物理的兴起P.083~084（4）天体起源和演化假说P.084~086地质学（1）水成论和火成论之争P.086~087（2）灾变论与渐变论之争P.087~089物理学（1）能量守恒与转化定律P.089~093（2）热力学第二定律和分子物理学P.093~095（3）电磁理论P.095~099.化学（1）氧化燃烧理论取代燃素说P.099~100（2）原子——分子论的建立P.100~103（3）有机化学的兴起P.103~107（4）化学元素周期率的发现P.107~110.生物学（1）细胞学说的建立P.110~112（2）进化论的创立P.112~116（3）孟德尔和魏斯曼的遗传理论P.116~118VIII.第二次技术革命P.118~122第三篇现代自然科学的发展与新兴学科的建立相对论的创立（1） “以太漂移”实验和相对论的先驱P.14广143（2） 狭义相对论（新时空观）的创立爱因斯坦：《论运动物体的电动力学》：提出狭义相对论思想两个基本假设：相对性原理：物体运动状态的改变与选择任何一个参照系无关光速不变原理：对任何一个参照系而言，光速都是相同的“同时性”问题物体相对静止时，长度测量值最大，相对运动时，测量值会减小时钟相对静止时，走得快，相对运动时，走得慢以上两点，揭示了相对论时空的基本属性在惯性系中，物体的运动速度都不能超过光速如果物体的运动速度比光速小很多相对论就变成了牛顿力学质能关系式E=mc2原子能的理论基础意义：1.从根本上抛弃了经典力学中的绝对时空观牛顿绝对时空观：时空与物质运动是割裂的，是绝对时空（时空是与任何其他外界事物无关的，时间是匀速流逝着的。空间是平直的、各向同性的和各点同性的的三维空间，时间是独立于空间的单独一维（因而也是绝对的）爱因斯坦相对论时空观：时空与物质运动密不可分且随物质运动状态而改变。空间和时间并不相互独立，而是一个统一的四维时空整体，并不存在绝对的空间和时间。整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的，这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况。结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹变换。否定了“以太”的存在，没有把“以太”当作参考系揭示了时间、空间的不可分割性，证明了时空之间存在着内在的、本质的联系，创立了四维空间连续区（3）广义相对论的创立一一《广义相对论的基础》广义相对论的实质：在非惯性系的情况下建立起来的一种引力理论两个基本理论：等效性原理：物体的惯性质量与引力质量相等广义协变性原理：狭义相对论的相对性原理在引力场中也适用结论：现实的物质空间不是平直的欧几里得空间，而是弯曲的黎曼空间空间的弯曲度取决于物质在空间的分布状况（物质的密度与引力场强度成正比，与空间曲率成正比即密度越大，引力场强度越大，空间曲率越大，时间相应变慢）意义：从新的高度否定了牛顿脱离物质的绝对时空观，再次证明时空与物质的不可分割性简答题一、 古希腊罗马天文学数学医学的代表人物及其著作观点天文学：亚里士多德托勒密数学：欧几里德阿波罗尼医学：希波克拉底盖伦二、 西方医学巫医分离，从思辨猜测医学理论到分析和实证（题意是：从盖伦是怎么发展到哈维（标志西方医学开始，开始认识器官的工作）的呢？）雅典时期一一希波克拉底，被誉为“医学之父”1） 将医学从原始巫术中解放出来，以理性的态度对待生病、治病2） 提出“体液理论”人身上有四种体液：血液、黄胆汁、黑胆汁和粘液亚历山大时期 盖仑，希腊医学的集大成者1） 盖仑系统总结了希腊医学自希波克拉底以来的成就，创立了古代医学体系。2） 他的理论是基于自己大量的解剖（动物）实践和临床实践，对人体结构和器官的功能有比较正确的描述和说明。提出“三灵气”说。3） 盖仑奠定了西方医学的基础。4） 对神经生理学做了比较深入的研究，将神经分为运动神经，感觉神经和混合神经5） 对药物学有所研究6） 提出血液运动理论16世纪一一达•芬奇1） 首先革新解剖学，绘制出大量精美准确的解剖图2） 发现主动脉根部瓣膜活动及其性质。维萨留斯著有《人体的构造》，系统阐述了他多年来的解剖实践和研究。奠定了医学的基础2） 纠正了盖伦医学中的两百多处错误。3） 维萨留斯发现盖仑所谓的心室相通的观点是错误的。塞尔维特1） 在《基督教的复兴》中提出了小循环的机理2） 批判了盖伦的“三灵气”说威廉•哈维一一“近代生理学之父”1） 开创了活体解剖实验法2） 出版《动物的心血运动及解剖学研究》，阐明了血液循环理论。三、人对自然的态度转换内容1） 对自然的膜拜---远古时代原始人始终受到自然的限制、支配和威胁，所以面对着种种神奇力量的自然界，难免会产生某种畏惧和崇拜。图腾、巫术、神话。2） 人类为中心-—农业文明时期荀子：“水土有气而无生，草木有生而无知，禽兽有知而无义，人有气、有生、有知而有义，故为天下贵。”普罗泰戈拉：“人是万物的尺度，是事物存在的尺度，也是不存在的事物不存在的尺度。”标志着人类从自然压迫中的解放，自我意识的觉醒和人类理性的崛起。人类成为大自然“理所当然”的中心。3） 对人类中心论的批判日心说战胜地心说：哥白尼《天体运行论》人猿同祖说达尔文《物种起源》人类也是进化而来的，不是天生是地球上最优良的物种。郝胥黎《人类在自然界的位置》将人类中心的自我优越感一扫而光。潜意识理论：人类具有高贵的理性。但在意识上，人类并不完全脱离动物界，精神上仍然保留着原始的成分。无意识理论：19世纪末，奥地利心理学家弗洛伊德提出了一些精神病人发病起因于某种无意识的精神压抑，它发生于本能的无意识领域。4） 大自然的报复“我们不要过分陶醉于对自然界的胜利，对于每一次胜利，自然界都报复了我们。”一一恩格斯1远古文明的衰落。美索不达米亚、希腊、小亚细亚以及其他各地的居民，为了想得到耕地把森林都砍光了。但这些地方今天都成了荒芜的不毛之地。2本世纪中叶的“八大公害事件”。人们终于看到了由工业工业发展所带来的、对人类生命的直接危害与威胁。5） 《寂静的春天》1962卡逊（R.Carrson）1水土流失、土地沙化。50年代以来，全世界已有超过35%的耕地土壤受到侵蚀。2淡水资源匮乏。人类可直接利用的淡水仅占地球总水量的0.1%。3森林减少，空气污染严重。4能源危机。5动植物种类锐减。6） 悲观派与乐观派的争论1972年，罗马俱乐部发表了关于人类困境的研究报告一一《增长的极限》。J提出决定和限制增长的五个基本因素：人口、粮食、工业、资源、污染。提倡“回到自然”、“返朴归真”的“低熵社会”。1976年，美国郝德森研究所发表了《下一个二百年一一关于美国和世界的情景描述》报告。认为应相信科学技术的力量。高科技可以解决上述问题。。奈斯比特《大趋势》托夫勒《第三次浪潮》7）与自然协调发展1执行可持续发展政策。寻求国际协作。《中国21世纪议程一一中国21世纪人口、环境与发展白皮书》2摒弃“科技万能论”。认识到科学是把双刃剑。3科学与伦理的研究近代科学家吉尔伯特、伽利略、牛顿的理论对近代物理学的影响。吉尔伯特开创了电学和磁学的近代研究，并引进了质量、力等新概念，牛顿物理学的一个基本要点是区分力质量和重量，有了这个区分，力学才突破了感性经验的范围进入了纯理论的领域，质量的引入使吉尔伯特在物理学上留下科不朽的位置。伽利略最先倡导并实践实验加数学的方法，并使用理想化的实验，只有这种理想化的实验才可能与数学处理相配套。伽利略创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法，他的研究程序可以分为三个阶段：直观分解、数学演绎、实验证明。而其中，大一步即直观分解相当重要，它意味着将一个无比丰富复杂的感性自然界通过直观翻译成简单明了的数学世界，即将自然数学化，全部近代物理科学都是建立在自然的数学化基础上的。正是这一点上伽利略当之无愧的成为近代物理学之父。牛顿的理论方法被称之为“归纳----演绎”法，他遵循培根的经验主义原则，进行了大量的成功的实验；同时他又效仿笛卡尔，将数学引入了物理学中，但是他完全不同意笛卡尔的先天一一演绎法，他十分重视归纳，他认为演绎的结果必须重新诉诸实验确证，实验观察与数学演绎是十分紧密地结合在一起的。牛顿建立了一个新的力学体系，并提出了一个新的时空观。由此，近代物理学才得以确立。五、 近代科学的开端的几个代表人物是怎样引导自然科学的成熟弗兰西斯•培根弗兰西斯•培根认为必须重视观察经验，自然的知识只有通过对事物有效的观察才能发现，正确的认识方法既不能是单纯的经验主义，也不能是单纯的理性主义，必须将它们结合取来才能更好的解释自然界的所有现象。笛卡尔创造了数学演绎方法论，认为经验可能会发生错误，但是演绎法是不会出错的他的数学方法论将世界的科学家带入了经验加数学演绎的世界中。伽利略与牛顿伽利略创立了实验和数学相结合的科学研究方法，并提出了理想化模型。牛顿的理论方法被称为“归纳一一演绎法，创立了经典力学体系，提出了新的时空观，完成了近代自然科学史上第一次大综合。正是由以上几位杰出的科学家建立起来的完整的实验体系才使得众多的科学家进行了有效的实验，不必再走更多的弯路，使自然科学走向了成熟。辨析题六、总结古希腊先贤的思想对科学产生有何影响希腊人第一次形成了理性自然观，把自然独立于人，看作有规律的可以把握的对象，创造了一套数学语言力图掌握规律，开科学精神之先河。毕达哥拉斯学派对数学的追求使数学规律发展，为自然科学的产生奠基原子论思想德谟克利特哲学思辨产物现代实验证明了猜想把自然界的质的差别还原成量上的差别，就使统一的自然界可以用数的科学来描述，使数学在自然科学中更加重要对宇宙模型的不断猜测，从毕学派的地球天球到亚里士多德的多天球体系，促使了观测的发展。七、 试论述逻辑分析和经验实验观测缺一不可逻辑分析的意义在于细致的寻找能够解决问题的主线，并以此解决问题。首先以方法论的怀疑论为构筑知识大厦提供否定性准备，然后以理性直观到的第一原理为发现起点，并运用从数学方法中提升的严格的演绎推理从第一原理中推演出可成功说明自然现象的定律或推论，最后运用归纳和实验观察提供事实验证。这一模式开辟了科学发现逻辑之先河。实验，区别于试验，实验是为了解决文化、政治、经济及其社会、自然问题，而在其对应的科学研究中用来检验某种新的假说、假设、原理、理论或者验证某种已经存在的假说、假设、原理、理论而进行的明确、具体、可操作、有数据、有算法、有责任的技术操作行为。通常实验要预设“实验目的”、“实验环境”，进行“实验操作”，最终以“实验报告”的新闻形式发表“实验结果”。可见，没有逻辑分析的细致的寻找能够解决问题的主线，也就没有最后运用归纳和实验观察提供事实验证，也就有悖于逻辑分析。相反，单纯有经验实验，而没有实验前的分析，那也是盲目的实验，没有任何结果。所以，逻辑分析和经验实验观测缺一不可。八、 近代科学的起源是什么？为什么？希腊是现代科学精神的起源希腊哲学在公元前6世纪就开始出现。早期的哲学家对他们所生活的世界的本质进行一种严肃的、批判性的探求一一这种探求从那时起一直延续到现在。他们询问关于它的成份、它的组成和它的运作的问题；他们质询它是由一种还是多种事物组成的；他们探究它的形状和位置并猜测它的起源；他们追求理解事物产生和转化的变化过程；他们沉思地震、日食、月食等异常自然现象，并寻求不仅适用于一次具体的地震或食、而且适用于所有地震或食的普遍性解释；他们开始仔细思考推论和证明的规则。哲学家眼中的世界是一个有序的、可预言的世界，事物按其本性在其中动作。用来指称这个有序世界的希腊词是kosmos(宇宙)，从中引申出我们现在所用的“宇宙论”(cosmology)。由于他们关注于自然，这些引入新的思维方式的哲学家就被亚里士多德称为自然哲学家。从公元前6世纪到公元3世纪，这里出现了大批才智卓越的哲学家和科学家，他们是以后许多学科的鼻祖。我们可以列出长长的一串名单，如自然哲学家泰勒斯、阿那克西米尼、赫拉克利特、芝诺、德谟克利特，人文哲学家苏格拉底，体系哲学家柏拉图、亚里士多德，天文学家默冬、欧多克斯、托勒密，数学家欧几里得、阿波罗尼奥斯、丢番图，物理学家阿基米德，医学家希波克拉底、盖伦，地理学家希西塔斯、埃拉托色尼，生物学家特奥弗拉斯特等等。古希腊的亚里士多德作为一位百科全书式的伟人，在许多学科中写下了开创性论文，如:教育学,心理学，医学,生物学，生理学,最重要的是他把逻辑学发展成为一门科学，使之成为一切科学的工具，为近代科学创造了可借鉴的理论依据.九、为什么说古希腊是科学精神的起源希腊人第一次形成了理性自然观，把自然独立于人，看作有规律的可以把握的对象，创造了一套数学语言力图掌握规律，极大地发展了逻辑演绎方法和逻辑思维，开科学精神之先河。古希腊是近代科学起源泰勒斯“万物源于水”开创唯物主义传统，找到物质性的本原而非任何精神性的本原，从自然界本身说明自然界。毕达哥拉斯学派提出地球-天球概念原子论思想德谟克利特哲学思辨产物现代实验证明了猜想柏拉图数学演绎方法发展数学培养了大量优秀人才从而为近代科学奠定了基础亚里士多德总结前人成就创造性提出自己的理论在生物物理天文逻辑哲学有所贡献写下形而上学天象学古希腊科学的大发展三个杰出的人物代表了这一时期最高的科学成就，他们是欧几里德、阿墓米德和托勒密，欧几里德因为《几何原本》，阿基米德因为杠杆原理和浮力原理，托勒密因为《至大论》而彪炳史册，他们是古代世界在几何学、力学和天文学上达到的三座高蜂。十、古代到近代科学方法论古代复活毕达哥拉斯主义，使科学数学化（从哥白尼到牛顿）；提出目的论近代培根