自然辯證法 近代初期機(jī)械的自然觀(二)(50).ppt

1、二、從哥白尼到牛頓近代科學(xué)標(biāo)志性成果及其意義,近代科學(xué)革命的主題 自然的祛魅 ：從自然哲學(xué)體系中剔除所有帶有神秘色彩的內(nèi)容 人們以幾何學(xué)的眼光看待自然界，確信宇宙是按照數(shù)學(xué)秩序原理建構(gòu)的。,1、近代天文學(xué)革命的興起和發(fā)展,（1）1543年哥白尼發(fā)表了天體運行論：近代自然科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)生革命的標(biāo)志。,哥白尼（NCopernicus，波蘭僧侶教徒，1473-1543），對一直占據(jù)統(tǒng)治地位、并且受到教會支持被奉為神明不可侵犯的地心說提出異議。但是提出者為避免迫害，遲遲到臨終前發(fā)表，并且申明是“工作假說”。,太陽中心說,內(nèi)容： 太陽是宇宙的中心，各行星繞太陽運轉(zhuǎn) 地球在運動，繞太陽公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)，由此而形成四

2、季和晝夜 月亮是地球的衛(wèi)星 行星按距太陽由近至遠(yuǎn)的排列為水星、金星、地球、火星、木星、土星，最外層是恒星天,日心說的意義,它否定了上帝把地球置于宇宙中心的宗教教條，標(biāo)志著近代自然科學(xué)開始從宗教神學(xué)的統(tǒng)治下解放出來。 它當(dāng)時的宇宙圖式挑戰(zhàn)，把人類從以自我為中心的沉湎狀態(tài)中擺脫出來,愛因斯坦評價說：“他對于西方擺脫教權(quán)統(tǒng)治和學(xué)術(shù)統(tǒng)治枷鎖的精神解放所做的貢獻(xiàn)幾乎比誰都要大哥白尼的這個偉大的成就，不僅鋪平了通向近代天文學(xué)的道路，而且也幫助人們在宇宙觀上引起了決定性的變革。一旦認(rèn)識到地球不是世界的中心，而只是較小的行星之一，以人類為中心的妄想也就站不住腳了”。 愛因斯坦文集第1卷，商務(wù)印書館，1977年

3、版，第601頁。,愛因斯坦評價哥白尼,（2）開普勒（JKepler，1571-1630）：“天空的立法者”,幼年體弱多病，一只手半殘，視力衰弱，妻死子病，母親曾經(jīng)被指控為施行巫術(shù)而遭到拘禁； 在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，他受到天文學(xué)教授麥斯特林的影響，成為哥白尼學(xué)說的擁護(hù)者，同時對神學(xué)的信仰發(fā)生了動搖。 他終生貧困交加，靠教書和占星術(shù)維持生活，最后死于索取薪金的旅途中。,在科學(xué)上的貢獻(xiàn),提出了行星運動的三大定律：軌道定律、面積定律和周期定律 。 發(fā)現(xiàn)了行星運行速度不均勻的特性，探求行星運動的原因 ，開始認(rèn)為是靈魂，后來認(rèn)為是力。,在自然觀上的貢獻(xiàn),受惠于文藝復(fù)興時期的新柏拉圖主義，并且吸納了“宇宙按和諧原

4、理建構(gòu)”的思想。 破除了天體必須以完美正圓運行的觀念，行星天的水晶天球觀念頓時化為烏有，被當(dāng)時的人們稱為“天空的立法者”。,建立了加速度的概念，研究了自由落體運動，拋體運動，發(fā)現(xiàn)了自由落體定律、慣性定律等，奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)； 創(chuàng)造并且示范了新的科學(xué)實驗傳統(tǒng)，數(shù)學(xué)與實驗相結(jié)合的科學(xué)方法， 發(fā)明了天文望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了月亮有環(huán)形山，發(fā)現(xiàn)木星的4個衛(wèi)星，由此證明天體與地球是一樣的，月上與月下相同。 傳播哥白尼的日心說。關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話（1632）、兩門新科學(xué)（1638）。,2、伽利略（1564-1642）：近代物理學(xué)之父。,播放伽利略生平和貢獻(xiàn)（3分24秒）,對伽利略的審判,16

5、33年，羅馬教會審判伽利略。他在宣判后仍然喃喃的說：可是地球仍然在轉(zhuǎn)動！ 247年后，即1980年羅馬教會宣布當(dāng)年（1633年）對伽利略的裁判是錯誤的，為伽利略平反。,科學(xué)方法=邏輯分析+科學(xué)實驗,正確的科學(xué)理論應(yīng)是任何人用相同的材料和方法都能夠、并且必然會得到相同的結(jié)果，這就為近代實驗科學(xué)的確立提供了理論基礎(chǔ)。 真正的哲理應(yīng)向自然界這本大書里尋找，而“自然之書”是用數(shù)學(xué)的“文字”寫成的，并且可以用固定的數(shù)學(xué)規(guī)律去測量。,亞里士多德曾經(jīng)斷言：物體從高空下落的速度與其重量成正比。,16世紀(jì)，意大利著名物理學(xué)家斯臺文他拿了兩個相差10倍的鉛球從30英尺的高度同時拋下，結(jié)果僅需1.4秒便同時落地。但

6、是，當(dāng)時難以測定精確的結(jié)果。,伽利略揭示了亞氏觀點中的邏輯矛盾,伽利略指出，A物比B物重，A物應(yīng)當(dāng)先落地，如果把兩物捆在一起，亞里士多德的觀點就會出現(xiàn)自相矛盾的情形。 一方面，因為A+B比A重，它應(yīng)先于A落地，另一方面A快B慢，B就會減慢A下落的速度，A+B比A后落地。 這樣，從同一前提出發(fā)就推出了截然對立的兩種結(jié)論。這一矛盾表明，亞里士多德的論斷不能自圓其說。,伽利略的斜面實驗,伽利略采用了一個很光滑的斜面，讓兩個不同重量的金屬球滾落，結(jié)果還是同時落地，這才徹底推翻了流行千年的亞里士多德的錯誤觀點。伽利略在此基礎(chǔ)上總結(jié)出了自由落體定律和慣性定律。,3、解剖學(xué)革命血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對宗教的沖擊

7、,生命科學(xué)中的兩種傳統(tǒng)： （1）博物學(xué)傳統(tǒng)。這是古已有之的傳統(tǒng)。它通過搜集生物界的多樣化以及通過分類來把握生命、建立生物科學(xué)的知識體系，亞里士多德、普林尼是這一傳統(tǒng)的杰出代表。 （2）實驗生理學(xué)傳統(tǒng)。這是近代以來，與物理科學(xué)相伴隨而成長出的另一種理解生命的新的范式。它把生物體看成一臺機(jī)器，認(rèn)為通過了解其生理結(jié)構(gòu)就可以解釋其生命功能。與哥白尼的天體運行論同年出版的維薩留斯的人體結(jié)構(gòu)宣告了這一新傳統(tǒng)的誕生。,（1）維薩留斯對解剖學(xué)的貢獻(xiàn),維薩留斯（1514-1564），比利時醫(yī)生， 1543年，出版了人體的構(gòu)造一書，奠定了近代醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)。 畢業(yè)于巴黎大學(xué)，后到意大利帕多瓦大學(xué)任教。移居西班牙，成為王

8、室御醫(yī)。 1563年舊勢力暗害他，要定他死罪。由于西班牙國王的周旋，改為去耶路撒冷朝拜，以贖“故意殺人罪”，在途中病故，年僅50歲。,不拘泥于蓋侖醫(yī)學(xué)，堅持親自主刀解剖，糾正了蓋侖醫(yī)學(xué)200多處錯誤，并按系統(tǒng)敘述了人體結(jié)構(gòu)。 他用醫(yī)學(xué)事實批駁了宗教宣揚的體內(nèi)存在“復(fù)活骨”、以及男人比女人少一根肋骨的胡說。,貢獻(xiàn)：,（2）塞爾維特發(fā)現(xiàn)血液小循環(huán),塞爾維特（1511-？），西班牙醫(yī)生，畢業(yè)于巴黎大學(xué)，是維薩留斯的同學(xué)。他通過對人體解剖生理學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)了血液小循環(huán)（心臟循環(huán)），于1553年出版了基督教的復(fù)興一書。 由于塞爾維特違背宗教不許解剖人體的禁令，堅持人體解剖，又批判了權(quán)威，褻瀆了圣經(jīng)。因異

9、端罪被革除了教籍，判處死刑。于1553年10月27日被火烤2小時后燒死。,（3）哈維確立血液循環(huán)理論,哈維（1578-1657），英國生理學(xué)家。16歲因?qū)W習(xí)成績優(yōu)異，免費進(jìn)入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)。 1597年留學(xué)意大利帕多瓦大學(xué)。24歲回國，先為一名開業(yè)醫(yī)生，后來先后成為英國國王詹姆斯一世和查理一世的御醫(yī)，與查理一世關(guān)系很好。 哈維的解剖實驗得到了國王的支持，并向他提供了方便條件。,他解剖活體動物，觀察其心臟搏動，推測血液在全身沿著一條閉合線路作循環(huán)運動。哈維解剖了一條活蛇，證實了他的這一血液循環(huán)思想。 1628年，哈維出版了動物的心血運動及解剖學(xué)研究，闡明了他的血液循環(huán)理論。 由于哈維發(fā)現(xiàn)了血液

10、循環(huán)，開創(chuàng)了活體解剖實驗法，從而奠定了生理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，使生理學(xué)成為一門科學(xué)。,貢獻(xiàn),4、其他成果：,磁與流體力學(xué)：英吉爾伯特（1544-1603）論磁（1600）開創(chuàng)磁學(xué)研究；意托里拆利、法帕斯卡等研究了真空問題，德蓋里克的馬德堡半球真空實驗（1654）演示了大氣壓力（16匹馬）。 荷惠更斯（1629-1695）：擺鐘研究與波動說。鐘的發(fā)明的社會和思想意義。 英胡克（1635-）彈性定律發(fā)現(xiàn)和顯微鏡實驗。 意、德阿格里科拉：近代礦物學(xué)之父；論金屬（1556）。 英波義耳（1627-1691）近代化學(xué)之父；懷疑的化學(xué)家（1661）,5、牛頓：近代早期科學(xué)革命的完成者,伊薩克牛頓，（1642-1

11、727），1642年12月25日生于英國林肯郡的一個農(nóng)戶家庭，是遺腹子。獨身一生。終年85歲。,播放牛頓的生平和貢獻(xiàn) （7分44秒）,生前喪父，三歲后母親改嫁，14歲務(wù)農(nóng)， 12歲被送進(jìn)文科中學(xué)讀書。 1656年，在舅父的幫助下進(jìn)入劍橋大學(xué)深造。1661年6月，18歲，進(jìn)入三一學(xué)院。 1665到1666年（18個月），在家鄉(xiāng)躲避瘟疫，24歲，發(fā)現(xiàn)了二項式定理，發(fā)明了流數(shù)法，產(chǎn)生了萬有引力的思想。 1667年，25歲，當(dāng)選為三一學(xué)院的研究員。 1669年，27歲，接替伊薩克巴羅就任數(shù)學(xué)盧卡斯教授，從事光學(xué)和力學(xué)研究。 1672年，發(fā)現(xiàn)了光的合成性。 1687年7月，43歲，出版自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理

12、，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。,生平,1689年，代表劍橋大學(xué)當(dāng)選為國會議員。 1690年以后，花費許多精力致力于圣經(jīng)的研究和注釋。 1695年，被任命為造幣廠督辦。1699年，被任命為造幣廠廠長。 1701年，辭去三一學(xué)院研究員和盧卡斯教授的職位。 1703年，當(dāng)選為皇家學(xué)會會長，并連年連選連任，直到去世。 1705年，安妮女王封牛頓為爵士。 1727年3月20日，牛頓去世，享年85歲。死后葬于威斯敏斯特教堂。,1687-1727（40年）：沒有大的科學(xué)成就,自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理(1687),把力學(xué)確立為完整、嚴(yán)密、系統(tǒng)的科學(xué)。 確定了質(zhì)量、動量、慣性、力等基本概念，以及絕對時間、絕對空間的概念，

13、這些概念構(gòu)成了經(jīng)典物理學(xué)的基石。提出了運動三定律，從數(shù)學(xué)上論證了萬有引力定律，構(gòu)成了力學(xué)宏偉大廈的基礎(chǔ)。 以萬有引力論證了彗星沿拋物線軌道運動，說明了地球上的潮汐是太陽和月亮引力作用的結(jié)果等。 此力學(xué)體系是近代天文學(xué)和力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，是機(jī)械、建筑等工程技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是機(jī)械唯物論自然觀統(tǒng)治自然科學(xué)的基礎(chǔ)。,牛頓所著的原理的第一頁,Nature and natures law lay hid in night, God said, let Newton be! And all was light.,英國著名詩人蒲柏贊美牛頓的詩歌,大自然和它的規(guī)律 隱藏在黑暗之中， 上帝說：讓牛頓去吧！ 一切便

14、燦爛光明。,牛頓墓志銘,墓志銘：“ 他以幾乎神一般的想象力，最先說明大海的潮汐和彗星的運動。”,“如果說我比別人看得更遠(yuǎn)一些，那是因為我站在巨人的肩膀上。” “我只是一個在沙灘上玩耍的男孩，一會兒找到一顆特別光滑的卵石，一會兒又發(fā)現(xiàn)一只異常美麗的貝殼，就這樣使自己娛樂和消遣；而與此同時，真理的汪洋大海，在我眼前未被認(rèn)識，未被發(fā)現(xiàn)。”,牛頓名言,二近代科學(xué)革命：科學(xué)方法和科學(xué)團(tuán)體的建立,（一）發(fā)生近代科學(xué)革命的必要條件：科學(xué)方法的變革,中世紀(jì)以前的方法：請教權(quán)威；從思辨到思辨。 近代科學(xué)方法：實驗第一，邏輯與數(shù)學(xué)的定量方法，追求精確。,笛卡爾像,第一個倡導(dǎo)“實驗方法”,倡導(dǎo)數(shù)學(xué)演繹方法,伽利略的

15、理想實驗方法： -數(shù)學(xué)+實驗； -“理想化”方法：直觀分解-數(shù)學(xué)演繹-實驗證明。 牛頓的“歸納-演繹方法”：通過實驗獲得經(jīng)驗，通過數(shù)學(xué)演繹獲得的結(jié)論再回到實驗中，被實驗檢驗。,（二）科學(xué)社團(tuán)與學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)的建立,意大利：1560年創(chuàng)立“自然秘密研究會”，很快被取締；羅馬1603年建立“山貓學(xué)院”，1630年解散；佛羅倫薩1657年創(chuàng)立齊曼托學(xué)院。英 國：1660年成立皇家學(xué)會；1665年出版皇家學(xué)會哲學(xué)學(xué)報。法 國：1666年成立巴黎科學(xué)院德 國：1700年建立柏林科學(xué)院，著名數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家萊布尼茲擔(dān)任第一任院長。,作用：聚集了一大批研究自然界和社會的學(xué)者、智者；形成合力及科學(xué)研究的交流與合作

16、系統(tǒng)；形成正式的科學(xué)機(jī)構(gòu)、組織。,三一學(xué)院,科學(xué)社團(tuán)的作用,三機(jī)械自然觀的確立與形而上學(xué)思維方式的形成*,由于鐘表、機(jī)械技術(shù)的發(fā)展及其在社會上的流行，使得人們傾向于用力學(xué)的或機(jī)械論的觀念看待一切，甚至把整個宇宙也看成是一只碩大的機(jī)械鐘。,1機(jī)械自然觀的確立,由于近代初期力學(xué)首先得到比較充分的發(fā)展，相應(yīng)地，形成了人們利用力學(xué)的觀點解釋事物和世界的觀點與方法，力學(xué)成為解釋的模版。于是，出現(xiàn)了以力學(xué)為模式解釋宇宙、世界的觀點、理論。,動物是機(jī)器（笛卡兒,1596-1650）,笛卡爾是第一個運用力學(xué)模式解釋世界的人： 對宇宙的力學(xué)解釋：粒子由于摩擦相互作用而形成渦旋運動，形成宇宙。 對生命的力學(xué)解釋模

17、式： 人體本質(zhì)上是一架機(jī)器，其機(jī)能均可以用力學(xué)加以解釋。,局限性,機(jī)械性,拉美特利,人是機(jī)器,人,鐘,關(guān)節(jié),齒輪,心臟,發(fā)條,神經(jīng),游絲,人是機(jī)器（1747,拉美特利）,伽利略：大自然是按照數(shù)學(xué)設(shè)計的；是一部嚴(yán)格遵循力學(xué)規(guī)律運動的機(jī)器。 牛 頓：人類可以運用理性理解上帝的創(chuàng)造物自然界，萬有引力是自然界的根本力量?？茖W(xué)是人為上帝服務(wù)的最好工具。,2、機(jī)械論自然觀的主要觀點與特點,主要觀點,(1)物質(zhì)觀 (2)時空觀 (3)運動觀 (4)因果觀 (5)相互作用觀 (6)人類統(tǒng)治自然,(1)物質(zhì)觀,一切物體都可以還原為最小的粒子原子，原子是構(gòu)成物質(zhì)世界的最小基石，它是不變的、不可分的，具有廣延、硬度

18、、不可入性和慣性等性質(zhì)。 一切物體都是由原子在粒子間力的作用下，按力學(xué)規(guī)律形成的，因而也具有原子的基本性質(zhì)。 例如一個物體的質(zhì)量就是它所包含的原子的質(zhì)量的總和，由于原子的質(zhì)量是不變的，所以物體的質(zhì)量不隨物體運動狀態(tài)的改變而改變。 這種原子論的物質(zhì)觀是經(jīng)典力學(xué)世界圖景的理論基礎(chǔ)。,(2)時空觀,牛頓：“絕對的、真正的和數(shù)學(xué)的時間自身在流逝著，而且由于其本性而在均勻地、與任何其他外界事物無關(guān)地流逝著，它又可以名之為延續(xù)性”。 牛頓：“絕對的空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關(guān)而永遠(yuǎn)是相同的和不動的?！?(3)運動觀,運動是物質(zhì)的固有屬性，物體具有勻速直線運動的固有性質(zhì)，并以慣性運動作為全部理論的出發(fā)點。,(4)因果觀,把經(jīng)典力學(xué)的因果關(guān)系推而廣之，用力學(xué)模型和規(guī)律描述所有運動形式和自然現(xiàn)象的因果關(guān)系 整個自然界被認(rèn)為是由原子組成的巨大機(jī)器，它一經(jīng)起動，就按照既定的力學(xué)規(guī)律確定無誤地運轉(zhuǎn)下去，其中的任何事件都由力學(xué)規(guī)律預(yù)先決定，從而排斥了偶然性的客觀性，排斥了其它形式的運動規(guī)律及因果關(guān)系。,(5)相互作用觀,物質(zhì)粒子之間或由它們構(gòu)成的物體