科學(xué)技術(shù)史第六講課件

1、科學(xué)技術(shù)史第七講：技術(shù)革命與理性啟蒙電子科技大學(xué)科學(xué)技術(shù)史第七講：技術(shù)革命與理性啟蒙電子科技大學(xué)目錄目錄什么是近代科學(xué)？ 近代科學(xué)是在收集材料的基礎(chǔ)上，從現(xiàn)象深入到本質(zhì)，從經(jīng)驗(yàn)定律上升為系統(tǒng)的科學(xué)理論。它是建立在觀察、試驗(yàn)基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，并廣泛應(yīng)用數(shù)學(xué)方法使科學(xué)知識日益精確化；同時(shí)發(fā)展了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)和以歸納推理為主要手段的研究方法，確立了一系列定量的科學(xué)定律。近代科學(xué)技術(shù)革命的歷程誕生 發(fā)展 應(yīng)用天文學(xué)革命物理學(xué)革命生物學(xué)革命什么是近代科學(xué)？ 近代科學(xué)是在收集材料的基礎(chǔ)中世紀(jì)的宇宙結(jié)構(gòu) 隨著歐洲第一次學(xué)術(shù)復(fù)興，亞里士多德和托勒密所代表的希臘宇宙論開始深入人心。托馬斯阿奎那將基督神學(xué)融入其

2、中，地球中心獲得了正統(tǒng)的地位 。地球居宇宙的中心被賦予了宗教意義中世紀(jì)的宇宙結(jié)構(gòu)托勒密的宇宙體系經(jīng)過亞里士多德物理學(xué)注釋加工過的托勒密宇宙體系，正好是一種等級宇宙，這主要體現(xiàn)在它們的物質(zhì)構(gòu)成之中托勒密的宇宙體系經(jīng)過亞里士多德物理學(xué)注釋加工過的托勒密宇宙體托勒密的地球中心說的堅(jiān)固地位在哥白尼生活的時(shí)代，在觀察所要求的精確度范圍以內(nèi)，托勒密的地球中心說用來解釋事實(shí)是相當(dāng)成功的。從幾何學(xué)的觀點(diǎn)看，這個(gè)學(xué)說的唯一弱點(diǎn)是它的均輪與本輪的繁復(fù)性?？墒窃谶@個(gè)學(xué)說背后，有兩大支柱：一是常識的感覺。一般人以為大地在他們的腳下是靜止不動(dòng)的（大地是萬物向它墜落的堅(jiān)實(shí)不動(dòng)的基礎(chǔ)） ，雖然有些人也想象它是浮在宇宙中心的

3、球。一是亞里士多德的權(quán)威。托勒密的地球中心說的堅(jiān)固地位在哥白尼生活的時(shí)代，在觀察所要求托勒密的宇宙體系本輪加均輪的組合圓周運(yùn)動(dòng)，可以解釋行星的逆行、亮度變化等現(xiàn)象托勒密的宇宙體系本輪加均輪的組合圓周運(yùn)動(dòng)，可以解釋行星的逆行托勒密的宇宙體系在托勒密體系中每個(gè)行星有其獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，整體上可以有不同的幾何構(gòu)成，缺乏唯一性。托勒密的宇宙體系在托勒密體系中每個(gè)行星有其獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，整一、哥白尼革命文藝復(fù)興以后，科學(xué)觀點(diǎn)的第一次重大改變，是尼古拉哥白尼完成的。他是數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家。哥白尼Copernicus（1473-1543）哥白尼所提出的日心說挑戰(zhàn)了托勒密的地球中心說，動(dòng)搖了人類中心說的堅(jiān)固地位。

4、這場觀念革命是人類思想史上關(guān)于宇宙概念以及人與宇宙關(guān)系概念的一次重大轉(zhuǎn)型，是近代自然科學(xué)誕生的重要標(biāo)志。哥白尼1473年出生于波蘭的托倫。18歲考入克拉科夫大學(xué)（Cracow），對數(shù)學(xué)和天文學(xué)表現(xiàn)出濃厚的興趣，開始收集資料。1496年到波倫亞大學(xué)學(xué)習(xí)教會法，1501年在帕多瓦大學(xué)學(xué)習(xí)。在獲得博士法學(xué)博士學(xué)位后轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)。在意大利期間受到了文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的熏陶。1506年，回到家鄉(xiāng)后把行醫(yī)作為自己的日常職責(zé)之一。一、哥白尼革命文藝復(fù)興以后，科學(xué)觀點(diǎn)的第一次重大改變，是尼古4、哥白尼是如何思考的？哥白尼仔細(xì)研究過他所找得到的一切哲學(xué)家的著作，并發(fā)現(xiàn)：“據(jù)西塞羅說，希塞塔斯認(rèn)為大地是動(dòng)的普盧塔克說，有某

5、些別的人也持有同樣的見解。當(dāng)我從這里覺到這種可能的時(shí)候，我自己也開始思考大地的運(yùn)動(dòng)了。經(jīng)過長久的多次的觀察之后，我最后發(fā)現(xiàn)，如果除了地球的自轉(zhuǎn)之外把其他行星的運(yùn)動(dòng)也考慮在內(nèi)，并計(jì)算出其他行星的公轉(zhuǎn)和地球的公轉(zhuǎn)，我們就不但可以由此推出其他行星的現(xiàn)象，而且還可以把所有的行星、天體以及天本身的次序與大小都聯(lián)系起來，以致在任何一個(gè)部分里，改變一件東西，就必然要在其他部分及整個(gè)宇宙中造成混亂。因?yàn)檫@個(gè)緣故我愿意采納這個(gè)體系?！?E.A.Burtt, Metaphysical Foundations of Modern Science,p.374、哥白尼是如何思考的？哥白尼仔細(xì)研究過他所找得到的一切哲學(xué)在

6、所有行星的中心居住著太陽，在這個(gè)位置它可以一瞬間照亮整個(gè)宇宙。對于這個(gè)最壯麗的神殿，誰能將這盞明燈安放到另外或更好的地方？哥白尼天球運(yùn)行論（1543）恒星天層。土星，三十年一轉(zhuǎn)。木星，十二年一轉(zhuǎn)?；鹦牵暌晦D(zhuǎn)。地球帶著月球，一年一轉(zhuǎn)。金星，九月一轉(zhuǎn)。水星，八十天一轉(zhuǎn)。中心是太陽。哥白尼的宇宙理論在所有行星的中心居住著太陽，在這個(gè)位置它可以一瞬間照亮整個(gè)宇“首先，存在著包羅它自身及萬物的由恒星組成的天球，因?yàn)檫@個(gè)緣故，它是不動(dòng)的；事實(shí)上它是宇宙的間架，別的一切星星的位置與運(yùn)動(dòng)都是對它而言的。雖然有人以為它以某種方式運(yùn)動(dòng)，但我們認(rèn)為，它看起來好象在運(yùn)動(dòng)的另一原因就在于我們的地動(dòng)說。在運(yùn)動(dòng)著的天體

7、中，第一是土星，三十年繞日一周。其次是木星，十二年一周。再次是火星，兩年一周。第四是每年一周的軌道，我們說過其中包含地球，加上本輪式的月球軌道。第五是金星，九個(gè)月一周。水星占第六位，八十天一周。處在這些行星中間的是太陽。在這極美麗的廟堂中，誰能把這個(gè)火炬放在更好的地位，使它的光明同時(shí)照到整個(gè)體系呢？有人把太陽叫做宇宙的燈，有人叫做宇宙的心，更有人叫做宇宙的統(tǒng)治者，都沒有什么不適當(dāng)。因?yàn)?，太陽就坐在皇帝寶座上，管理著周圍的恒星家族。這樣，我們就發(fā)現(xiàn)在這樣有秩序的安排下，宇宙里有一種奇妙的對稱，軌道的大小與運(yùn)動(dòng)都有一定的諧和關(guān)系。這樣的情形是用別的方法達(dá)不到的?！碧祗w運(yùn)動(dòng)論Eng.trans.W.

8、C.D.andM.D.Whetham,Readings in the Literature of Science,Cambridge,1924,p.13“首先，存在著包羅它自身及萬物的由恒星組成的天球，因?yàn)檫@個(gè)緣可見，哥白尼心中最重要的問題是：行星應(yīng)該怎樣運(yùn)動(dòng)，才會產(chǎn)生最簡單而最諧和的天體幾何學(xué)。他接受了古人的見解，恒星固定在一個(gè)天球上面，但有某種證據(jù)表明外面的圓周是指向同無限空間搭間的天球里面的凹面。哥白尼認(rèn)識到他把行星運(yùn)動(dòng)的座標(biāo)參照系由地球移到恒星上去了。這就牽涉到物理上和數(shù)學(xué)上的一場革命，而且足以摧毀亞里士多德的物理學(xué)和天文學(xué)?？梢?，哥白尼心中最重要的問題是：行星應(yīng)該怎樣運(yùn)動(dòng)，才會產(chǎn)生最

9、來自科學(xué)與常識的反對1、如果地球圍繞自己的軸旋轉(zhuǎn)，向上拋出的物體下落時(shí)豈不要落在拋出點(diǎn)的西面嗎？2、松動(dòng)的物體不是會飛出地面，而地球本身不是會有分裂的危險(xiǎn)嗎？3、地球如果相對于恒星運(yùn)動(dòng)，那么應(yīng)該可以觀察到恒星的周年視差，但人們卻從未觀測到過。來自科學(xué)與常識的反對1、如果地球圍繞自己的軸旋轉(zhuǎn)，向上拋出的思考如果是你，在沒有運(yùn)動(dòng)矢量學(xué)概念和萬有引力的知識下，如何回答這三大問題？思考如果是你，在沒有運(yùn)動(dòng)矢量學(xué)概念和萬有引力的知識下，如何回怎么才能證明地球是運(yùn)動(dòng)的呢？恒星視差托勒密：恒星天球是地球的20 000倍哥白尼：400 000倍！怎么才能證明地球是運(yùn)動(dòng)的呢？恒星視差哥白尼：革新者？保守者？哥白

10、尼的目的并不是要推翻舊的希臘天文學(xué)體系，而是要恢復(fù)那個(gè)體系的本來面目：如何將勻速圓周運(yùn)動(dòng)和古代傳統(tǒng)更好的統(tǒng)一起來。哥白尼（1473-1543）哥白尼：革新者？保守者？哥白尼的目的并不是要推翻舊的希臘天文哥白尼是膽怯的革命者嗎？1514年，要釋（Commentariolus)1540年，摘要（Narratio prima）1543年，天球運(yùn)行論（De Revolutionibus Orbium Coelestium,Libri VI)注意：orbium不是天體，而是帶動(dòng)可見天體的看不見的球！這是古代希臘的宇宙觀念，仍然被哥白尼以及他同時(shí)代的人所接受。1543年5月24日，當(dāng)一本剛印好的天球運(yùn)行論

11、送到哥白尼的病榻上時(shí)，他已經(jīng)是奄奄一息了，他撫摸著這部凝結(jié)自己畢生心血的著作，幾個(gè)小時(shí)后就與世長辭了。哥白尼是膽怯的革命者嗎？1514年，要釋（Comment10、來自宗教的反對！“人們正在注意一個(gè)突然發(fā)跡的天文學(xué)家，他力圖證明是地球在旋轉(zhuǎn)，而不是日、月、星辰諸天在旋轉(zhuǎn)。這個(gè)蠢材竟想把整個(gè)天文學(xué)連底都翻過來，可是圣經(jīng)明白寫著，約書亞喝令停止不動(dòng)的是太陽，而不是地球。” 馬丁路德10、來自宗教的反對！“人們正在注意一個(gè)突然發(fā)跡的天文學(xué)家，意義哥白尼教人用新的眼光去觀察世界。地球從宇宙的中心降到行星之一的較低地位。這樣一個(gè)改變不一定意味著把人類從萬物之靈的高傲地位貶降下來，但卻肯定使人對于那個(gè)信念

12、的可靠性發(fā)生懷疑。因此，哥白尼的天文學(xué)不但把經(jīng)院學(xué)派納入自己體系內(nèi)的托勒密的學(xué)說摧毀了，而且還在更重要的方面影響了人們的思想與信仰。意義哥白尼教人用新的眼光去觀察世界。地球從宇宙的中心降到行星思考哥白尼的日心地動(dòng)說所引發(fā)的革命效應(yīng)和最終所取得的勝利，是否應(yīng)歸功于學(xué)說的科學(xué)性？是否正是因?yàn)槠鋵陀^規(guī)律的解釋，使得這種學(xué)說最終得以被廣泛接納。思考哥白尼的日心地動(dòng)說所引發(fā)的革命效應(yīng)和最終所取得的勝利，是課后問題1、古希臘天文學(xué)與眾不同的特點(diǎn)是什么？2、開普勒、伽利略和牛頓為什么在恒星周年視差未被觀測出來之前，就完全接受了哥白尼學(xué)說呢？課后問題1、古希臘天文學(xué)與眾不同的特點(diǎn)是什么？三、哥白尼革命發(fā)展及

13、不斷完善1 為真理犧牲生命的布魯諾2 天才觀察家第谷布拉赫3 天空立法者開普勒三、哥白尼革命發(fā)展及不斷完善1 為真理犧牲生命的布魯諾11、哥白尼學(xué)說的殉道者布魯諾布魯諾贊成哥白尼的見解，而其時(shí)比較謹(jǐn)慎的哲學(xué)家都敬而遠(yuǎn)之。布魯諾也相信宇宙是無限的，而星星則散布于無盡的空間中。布魯諾也是熱忱的泛神論者，公開攻擊一切正統(tǒng)的信仰。他受到了教會法庭的審判，不是為了他的科學(xué)，而是由于他的哲學(xué)，由于他熱中于宗教改革，他于1600年被教庭燒死。喬爾丹諾布魯諾（1548-1600）論無限的宇宙和多世界11、哥白尼學(xué)說的殉道者布魯諾布魯諾贊成哥白尼的見解，而其開普勒：天空的立法者約翰開普勒(John Kepler

14、,1571-1630)是第谷的助手。第谷去世后遺留給他的極其珍貴的資料，幫助他完成了天體物理學(xué)的研究。開普勒：天空的立法者約翰開普勒(John Kepler,1開普勒的正式職業(yè)主要是編輯當(dāng)時(shí)流行的占星歷書。雖然他以諷刺的口吻提到過這個(gè)利潤豐富的職業(yè)對于天文學(xué)家的價(jià)值，可是他卻是一位占星術(shù)的信徒。“占星術(shù)的女兒不掙兩份面包，天文學(xué)的媽媽就要挨餓?！闭夹切g(shù)師？天文學(xué)家？但開普勒確是一位杰出的、熱心的數(shù)學(xué)家。他之所以相信哥白尼體系，正是因?yàn)楦绨啄狍w系具有更大的數(shù)學(xué)的簡單性與諧和的緣故?！拔覐撵`魂的最深處證明它是真實(shí)的，我以難以相信的歡樂心情去欣賞它的美?！遍_普勒的正式職業(yè)主要是編輯當(dāng)時(shí)流行的占星歷書

15、。雖然他以諷刺的宇宙的奧秘（1596)天體的音樂6個(gè)行星的軌道是由相應(yīng)的5個(gè)正多面體的外接球確定的！畢達(dá)哥拉斯學(xué)派“數(shù)字神秘主義” 的再現(xiàn)開普勒的宇宙模型宇宙的奧秘（1596)天體的音樂開普勒的宇宙模型柏拉圖幾何體（Platonic Solids)柏拉圖幾何體（Platonic Solids)新天文學(xué)（1609）（1）行星運(yùn)行的軌道是橢圓，太陽位于這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；（2）每顆行星在相等的時(shí)間內(nèi)其軌道半徑所掃過的面積相等；（3）行星沿它的軌道運(yùn)行一周所花時(shí)間的平方與該行星到太陽的平均距離的立方成正比。（蘊(yùn)含在宇宙和諧論1619）行星運(yùn)行三定律/開普勒定律新天文學(xué)（1609）（1）行星運(yùn)行的軌

16、道是橢圓，太陽位于 第一定律（軌道定律）所有行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)公共焦點(diǎn)上。ABF1F2CDOAO=BO=R為半長軸CO=DO=r為半短軸太陽行星v 第一定律（軌道定律）所有行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是 第二定律（面積定律）對于每一顆行星而言，太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。ABCS1S2S31、相等時(shí)間t內(nèi)， S1=S2=S32、A、B、C各點(diǎn)的速度方向？ 第二定律（面積定律）對于每一顆行星而言，太陽和行星的面積定律： 對每一顆行星來說，太陽與行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。遠(yuǎn)處速度慢近處速度快面積定律：遠(yuǎn)處速度慢近處速度快 第三定律（周

17、期定律）所有行星軌道的半長軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。2aT或 第三定律（周期定律）所有行星軌道的半長軸的立方與公轉(zhuǎn)目錄目錄 沒有今日的基礎(chǔ)科學(xué), 就沒有明日的科技應(yīng)用, 可以想象, 我們現(xiàn)在的基礎(chǔ)科學(xué)將怎樣地影響21世紀(jì)的科技文明.李政道 物理學(xué)屬于基礎(chǔ)科學(xué)范疇,是一門素質(zhì)課,物理思想和物理方法是一個(gè)科學(xué)工作者靈感之所在,基礎(chǔ)之所在.力學(xué)學(xué)習(xí)物理學(xué)的開始. 沒有今日的基礎(chǔ)科學(xué), 就沒有明日的科技應(yīng)用, 經(jīng)典物理學(xué)與現(xiàn)代物理學(xué)經(jīng)典物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典熱力學(xué),經(jīng)典統(tǒng)計(jì)物理學(xué) 經(jīng)典電磁學(xué)現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ) 狹義相對論 量子力學(xué)廣義相對論 經(jīng)典物理學(xué)與現(xiàn)代物理學(xué)經(jīng)典物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典熱力學(xué),經(jīng)典

18、統(tǒng)牛頓開普勒伽利略 他們?yōu)榻?jīng)典力學(xué)的建立做出貢獻(xiàn) 17世紀(jì)后半期，伽利略、開普勒、牛頓對近代物理學(xué)的誕生作出奠基性的貢獻(xiàn)。1666年牛頓發(fā)現(xiàn)微積分。1687年牛頓發(fā)表自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，提出了牛頓三大定律。牛頓開普勒伽利略 他們?yōu)榻?jīng)典力學(xué)的建立做出貢獻(xiàn) 17世紀(jì)后半伽利略 Galieo Galilei（1564-1642）伽利略 Galieo Galilei （1564-1642）生活的年代是西方文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)推動(dòng)近代科學(xué)大踏步發(fā)展的年代。伽利略 Galieo Galilei（1564-1642）伽伽利略近代物理學(xué)之父1564.2.15生于意大利的比薩新時(shí)代的阿基米德1589年，比薩大學(xué)數(shù)學(xué)教授

19、1592年，帕多瓦大學(xué)1610年回到佛羅倫薩16241630寫作兩大世界體系的對話，1632年出版，1633年監(jiān)禁1638年出版兩門新科學(xué)的對話1642年1月9日去世，次年牛頓出生（新歷）伽利略伽利略近代物理學(xué)之父1564.2.15生于意大利的比薩伽伽利略首先發(fā)明溫度計(jì)。然后在1609年發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，他根據(jù)光的折射知識發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡比當(dāng)時(shí)荷蘭人發(fā)明的更勝一籌，能將物體的直徑放大三十倍。他把望遠(yuǎn)鏡指向天空，發(fā)現(xiàn)月球表面并不象當(dāng)時(shí)的和以往的哲學(xué)家所認(rèn)為的是完全平滑而無瑕疵的，而是蓋滿了斑點(diǎn)，說明有崎嶇的山脈和荒涼的山谷。從前所看不見的無數(shù)星星，現(xiàn)在閃爍在眼前了；自古以來不可解的銀河問題，現(xiàn)在也得到解

20、答了。伽利略的科學(xué)新發(fā)現(xiàn)伽利略首先發(fā)明溫度計(jì)。然后在1609年發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，他根據(jù)光望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明伽利略繪制的月面圖和星空圖望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明伽利略繪制的月面圖和星空圖伽利略的兩本著作關(guān)于力學(xué)和運(yùn)動(dòng)兩門新科學(xué)的對話關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話伽利略的兩本著作關(guān)于力學(xué)和運(yùn)動(dòng)兩門新科學(xué)的對話關(guān)于托勒伽利略審判1633年6月22日，在新圣瑪利亞修道院伽利略接受審判，被迫宣布放棄自己的信仰，并被判處終身監(jiān)禁伽利略審判1633年6月22日，在新圣瑪利亞修道院伽利略接受這是保存在佛羅倫薩博物館中伽利略的右手食指，它似乎仍然在提醒著我們不要忘記那場學(xué)術(shù)自由和思想專制的沖突！The apple fell on

21、 Newtons head, but it was Galileo who planted the tree.Eppur si Muove!(地球還在動(dòng)啊)這是保存在佛羅倫薩博物館中伽利略的右手食指，它似乎仍然在提醒關(guān)于運(yùn)動(dòng)與時(shí)空亞里士多德與經(jīng)院哲學(xué)家的主要興趣在于最后因，他們認(rèn)為地上的運(yùn)動(dòng)和天上的天體運(yùn)動(dòng)并不相同，而是形而上學(xué)的一個(gè)分支。于是他們借助于作用、動(dòng)因、目的、自然的位置等含糊觀念，從本質(zhì)的角度去分析運(yùn)動(dòng)。在伽利略看來，這些都是無用的，他所要研究的不是運(yùn)動(dòng)為什么發(fā)生而是怎樣發(fā)生。定性的方法使得空間與時(shí)間在亞氏思想中成為某些不重要的范疇。伽利略使得時(shí)間和空間在物理科學(xué)中具有了本質(zhì)而根本

22、的性質(zhì)，自此以后時(shí)間和空間就始終在物理科學(xué)中具有這種性質(zhì)。關(guān)于運(yùn)動(dòng)與時(shí)空亞里士多德與經(jīng)院哲學(xué)家的主要興趣在于最后因，他伽利略的主要的和最具獨(dú)創(chuàng)性的工作是為動(dòng)力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。其時(shí)，靜力學(xué)方面已經(jīng)有一些進(jìn)步。哥白尼和開普勒證明地球與其他行星的運(yùn)動(dòng)可以用數(shù)學(xué)方式表達(dá)。伽利略覺得地球的各部分在“局部運(yùn)動(dòng)”中也是按數(shù)學(xué)方式運(yùn)動(dòng)的。于是，他想要發(fā)現(xiàn)的不是物體為什么降落，而是怎樣降落，即依照怎樣的數(shù)學(xué)關(guān)系而降落；這是科學(xué)方法上的一個(gè)發(fā)展。伽利略對于力學(xué)的貢獻(xiàn)伽利略的主要的和最具獨(dú)創(chuàng)性的工作是為動(dòng)力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。其時(shí)，伽利略是怎樣得到落體運(yùn)動(dòng)定律的？伽利略是怎樣領(lǐng)悟到落體定律中的時(shí)間平方關(guān)系的呢？還要回到伽利

23、略對亞里士多德運(yùn)動(dòng)理論的批判。在兩門新科學(xué)中，伽利略借他的化身薩爾維阿蒂(Salviate)的談話，批駁物體下落速度與重量成正比的說法：“薩：如果我們?nèi)蓚€(gè)自然速率不同的物體，把兩者連在一起，快者將被慢者拖慢，慢者將被快者拖快。您同意我的看法嗎？辛：毫無疑問，您是對的。薩：但是假如這是真的，并且假如大石頭以8的速度運(yùn)動(dòng)，而小石 頭以4的速率運(yùn)動(dòng)，兩塊石頭在一起時(shí)，系統(tǒng)將以小于8的速率運(yùn)動(dòng)，但是兩塊石頭拴在一起變得比原先速率為8的石頭更大，所以更重的物體反而比更輕的物體運(yùn)動(dòng)慢，這個(gè)效果與您的設(shè)想相反?！百だ允窃鯓拥玫铰潴w運(yùn)動(dòng)定律的？伽利略是怎樣領(lǐng)悟到落體定律中伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)伽利略的高明之處就

24、在于他并不直接測量落體下落的距離和相應(yīng)的時(shí)間，因?yàn)槲矬w下落越來越快，很難測準(zhǔn)時(shí)間。他利用一塊斜面，讓小球沿斜面下滾，測小球滾下的時(shí)間和距離。這樣由于斜面上的物體所受作用力只是重力沿斜面的分力，就相當(dāng)于沖淡了引力，速度和加速度都按比例減小，時(shí)間也就延緩了。難測量的量變成了容易測量的量，測不準(zhǔn)的量變成了能測準(zhǔn)的量。多么巧妙的設(shè)計(jì)!伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)伽利略的高明之處就在于他并不直接測量落體下落在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中伽利略面臨的主要困難是測量小球走過不同距離所需要的時(shí)間。當(dāng)時(shí)鐘表還沒有發(fā)明，伽利略想出來的解決辦法是用“水鐘”,通過一個(gè)大容器里流出的水量來測量時(shí)間。“為了測量時(shí)間，我們把一只盛水的大容器置于高處，在

25、容器底部焊上一根口徑很細(xì)的管子，用小杯子收集每次下降時(shí)由細(xì)管流出的水，不管是全程還是全程的一部分，都可收集到。然后用極精密的天平稱水的重量；這些水重之差和比值就給出時(shí)間之差和比值。精確度如此之高，以至于重復(fù)許多遍，結(jié)果都沒有明顯的差別?！?-兩門新科學(xué)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中伽利略面臨的主要困難是測量小球走過不同距離所需要伽利略對斜面實(shí)驗(yàn)的描述伽利略在他的著作兩門新科學(xué)中對斜面實(shí)驗(yàn)給出了十分具體的描述，有興趣的同學(xué)可以查看原書。他的結(jié)論是，經(jīng)過整整100次的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)，對于各種斜度的平面來說，(銅球)經(jīng)過的空間距離恒與所用的時(shí)間平方成正比。伽利略關(guān)于斜面實(shí)驗(yàn)的描述實(shí)在太具體了，多少年來人們都深信，伽利

26、略的落體定律就是直接從斜面實(shí)驗(yàn)總結(jié)了大量數(shù)據(jù)得到的。伽利略對斜面實(shí)驗(yàn)的描述伽利略在他的著作兩門新科學(xué)中對斜面伽利略與著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)伽利略真的做過比薩斜塔實(shí)驗(yàn)嗎？當(dāng)時(shí)伽利略對于落體實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是否是正確的？伽利略與著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)伽利略真的做過比薩斜塔實(shí)驗(yàn)嗎？伽利略的科學(xué)方法哥白尼的天文學(xué)是根據(jù)數(shù)學(xué)簡單性這一“先驗(yàn)”原則建立起來的，伽利略卻用望遠(yuǎn)鏡去加以實(shí)際的檢驗(yàn)。最重要的是，伽利略把實(shí)驗(yàn)方法和歸納方法與數(shù)學(xué)的演繹方法結(jié)合起來，發(fā)現(xiàn)并建立了物理科學(xué)的真正方法。抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合 伽利略的科學(xué)方法哥白尼的天文學(xué)是根據(jù)數(shù)學(xué)簡單性這一“先驗(yàn)”原目錄目錄喬爾丹諾布魯諾（1548-16

27、00）哥白尼革命，經(jīng)過開普勒、伽利略、笛卡爾的推波助瀾，最后是牛頓使其達(dá)到了頂點(diǎn)。牛頓科學(xué)成就使他本身成為那個(gè)時(shí)代的思想中心，他的宇宙觀和自然哲學(xué)逐漸成為占有主導(dǎo)地位的社會和政治思想潮流。哈雷在牛頓原理第一版“前言”寫道： 在理性光芒的照耀下 愚昧無知的烏云 終將被科學(xué)驅(qū)散喬爾丹諾布魯諾哥白尼革命，經(jīng)過開普勒、伽利略、笛卡爾的推波科學(xué)史上最偉大的巨擘之一伊薩克牛頓（Isaac Newton）是英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家，其研究領(lǐng)域包括了物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)、神學(xué)、自然哲學(xué)和煉金術(shù)。牛頓的主要貢獻(xiàn)有發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和經(jīng)典力學(xué)，設(shè)計(jì)并實(shí)際制造了第一架反射式望遠(yuǎn)

28、鏡等等，被譽(yù)為人類歷史上最偉大，最有影響力的科學(xué)家。為了紀(jì)念牛頓在經(jīng)典力學(xué)方面的杰出成就，“牛頓”后來成為衡量力的大小的物理單位。科學(xué)史上最偉大的巨擘之一伊薩克牛頓（Isaac Newto自然界和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說：讓牛頓出生吧！于是，一切都成為光明。英國詩人波普曾經(jīng)這樣寫道： 自然界和自然規(guī)律英國詩人波普曾經(jīng)這樣寫道： 僅就光學(xué)方面的成就或許就可以使他在本書中占有一席之地，但是他在這方面的成就比起他在數(shù)學(xué)或力學(xué)方面的成就來，那就相形見絀了。 歷史上最有影響的100人 “從有世以來，到牛頓所處的時(shí)代，他在數(shù)學(xué)領(lǐng)域所做的工作占了整個(gè)的絕大部分?！?萊布尼茲 紐約大學(xué)歷史系教授曼紐：“近

29、代的科學(xué)是源自牛頓對上帝的默想。”牛頓之“?！?僅就光學(xué)方面的成就或許就可以使他在本書中占數(shù)學(xué)(大學(xué)畢業(yè)前)：提出二項(xiàng)式定理以及微積分的初步算法2、天文學(xué)：發(fā)明反射望遠(yuǎn)鏡，解釋潮汐現(xiàn)象、地球的圓扁形狀科學(xué)成就數(shù)學(xué)(大學(xué)畢業(yè)前)：2、天文學(xué)：科學(xué)成就物理學(xué)：光學(xué)：白光由七色組成，成為光譜學(xué)基礎(chǔ)；發(fā)表關(guān)于光和色的新理論，提出光的本質(zhì)是微粒。力學(xué)：（1）三大運(yùn)動(dòng)定律（2）提出萬有引力定律 對于科學(xué)家而言，牛頓家鄉(xiāng)的那棵蘋果樹，也許是世間最神圣的樹了。物理學(xué)： 對于科學(xué)家而言，牛頓家鄉(xiāng)的那棵蘋果樹， 開普勒：“月球被地球吸引著，相反，月球也吸引著地球上的海水。從太陽那里，有一只肉眼看不見的巨大的手，伸

30、向行星，拉著這些行星跟太陽一起旋轉(zhuǎn)”。 布里阿德 : (法國天文學(xué)家) 1645年提出“開普勒力的減少和對太陽距離平方成正比”。 牛頓：16651666年，關(guān)于“蘋果落地的故事”就已經(jīng)有了引力和距離的平方成反比的思想。 胡克：1674年，提出“一切天體都具有傾向其中心的吸引力”?！半x吸引中心越近，吸引力就越大”。萬有引力的發(fā)現(xiàn) 開普勒：“月球被地球吸引著，相反，月球也 即向心力與距離成反比。 但這種平方比力為什么會形成橢圓軌道，大家束手無策。 1680年1月6日，胡克寫信給牛頓說：“困難還在于太陽和行星都是體積很大的物體，在理論上能不能把它們當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)處理?！?679年附近，胡克、雷恩和哈雷按照

31、圓軌道由開普勒第三定律：1679年附近，胡克、雷恩和哈雷按照圓軌 可以看出，萬有引力定律的思想準(zhǔn)備已經(jīng)基本成熟，但從數(shù)學(xué)上還存在著不少困難，在物理上還缺乏明確的、嚴(yán)格的概念體系。牛頓的引力思想： 牛頓對引力問題有兩點(diǎn)成就： 第一是觀念上的，肯定了地球上的重力與天體間引力的同一性，打破了亞里士多德“月上”與“月下”兩個(gè)世界的劃分。盡管地面附近的落體運(yùn)動(dòng)與月亮的旋轉(zhuǎn)在形式上完全不同，牛頓卻獨(dú)具慧眼，看出它們之間起作用的都是同一性質(zhì)的引力。這里，關(guān)于蘋果園中的故事只有象征性的意義，說明牛頓經(jīng)常思索的一個(gè)問題是要探詢天上(月亮)的力和地上(蘋果)的力之間本質(zhì)是否相同。 可以看出，萬有引力定律的思想準(zhǔn)備

32、已經(jīng)基本成熟，但從 第二，牛頓用數(shù)學(xué)方法表示出萬有引力。牛頓并不象當(dāng)時(shí)人們那樣熱中于追究引力的哲學(xué)品質(zhì)與深?yuàn)W本性，它到底是物質(zhì)的還是非物質(zhì)的，他“留給讀者自己去考慮”，他追求的是力與距離、軌道具體計(jì)算公式，這曾遇到了變量、積分計(jì)算等困難。(主要的困難有三：如何用平方反比律證明行星運(yùn)動(dòng)是橢圓運(yùn)動(dòng)，這需要微分； 能否把地球月球質(zhì)量看作集中與球心，這需要積分；要有精確的地球半徑、地月距離等數(shù)據(jù)以進(jìn)行驗(yàn)算。)牛頓對萬有引力的態(tài)度是十分嚴(yán)肅認(rèn)真的，從理論上的成就是： 他不是孤立處理這個(gè)問題的，而是從建立總的力學(xué)體系出發(fā)去處理力、慣性、質(zhì)量、向心力等問題; 從方法上是暫時(shí)排除次要因素，研究天體中的兩體問題

33、，并且引入了新的數(shù)學(xué)方法處理變量問題； 他的獨(dú)到之處還在于在前人平方反比律的基礎(chǔ)之上，把向心力與物體(天體)的質(zhì)量聯(lián)系起來，并利用它的反作用定律，從而推廣為普適的萬有引力定律； 第二，牛頓用數(shù)學(xué)方法表示出萬有引力。牛頓并不象當(dāng)時(shí)第一定律（慣性定律或伽利略定律）： 物體在無外力作用時(shí)，或者保持它的靜止?fàn)顟B(tài)，或沿著筆直的線作勻速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。（靜者恒靜，動(dòng)者恒動(dòng)）第二定律（加速度定律）：運(yùn)動(dòng)的變化與外加推動(dòng)力成正比；并發(fā)生在該力的作用線方向上。F=ma第三定律（作用力與反作用力定律）：對每一個(gè)作用力，總存在一個(gè)相等的反作用力和它對抗；或者說，兩個(gè)物體彼此施加的相互作用力總是相等的，并各自指向其對方。

34、牛頓力學(xué)三大定律第一定律（慣性定律或伽利略定律）： 物體在無外力作用時(shí)，或者經(jīng)典力學(xué)奠基者（17世紀(jì)初）經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀(jì)晚期）從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到相對論、量子論（19世紀(jì)末20世紀(jì)初）伽利略（意）牛頓（英）愛因斯坦（德）普朗克（德）近代以來物理學(xué)的發(fā)展過程3、物理學(xué)：力學(xué)： （3）自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理構(gòu)成了完整的力學(xué)理論體系，牛頓力學(xué)成為經(jīng)典力學(xué)，標(biāo)志著近代科學(xué)體系的形成。自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理經(jīng)典力學(xué)奠基者經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀(jì)晚期）從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到牛頓所提出的絕對時(shí)空之命題“絕對空間，就其本性來說，與任何外在情況無關(guān)，始終保持著相似和不變”；“絕對的、純粹的數(shù)學(xué)的時(shí)間，就其本身和本性來說，均勻流逝而與任何外在情況無關(guān)”；總之，在牛頓的時(shí)空觀中，空間、時(shí)間和“外在情況”這三者都是相互獨(dú)立的，無關(guān)的，空間的延伸和時(shí)間的流逝都是絕對的。在這種意義上說，在牛頓體系中仍然含有亞里士多德式的絕對。牛頓所提出的絕對時(shí)空之命題“絕對空間，就其本性來說，與任何外經(jīng)典力學(xué)的劃時(shí)代意義1、為力學(xué)學(xué)科確定了基本概念和基本定律，2、從力學(xué)上證明了自然界的統(tǒng)一性3、