1、科学史纲要复习资料1中国古代科技的特点(l)中国古代科技重经验，西方近代科技重实验。 中国古代科学从内容上看主要是应用科学，经验的终结，缺乏理论探索还处于对自然界各种现象的描述阶段即感性认识阶段，缺乏理性认识。而西方近代科学把系统观察和实验同严密的逻辑体系结合，形成以实验事实为根据的系统的科学理论。(2)中国古代科技重综合，西方近代科技重分析。 中国古代科技直接从现象中进行整体理论综合。只知其然，不知其所以然。西方近代科技善于分析法，把分析的实践上升到科学方法论的高度加以阐明，从而给近代科学理论提供有效方法和明确方向。 (3)中国古代科技重实用，西方近代自然科学重理论。 中国古代科技实用性强，
2、一般能直接满足人们的实际需要，却很少能用逻辑方法对这些经验材料进行整理，作出理论概括和分析。西方近代自然科学重理论。 (4) 中国古代科技服务于农业，西方近代科技主要服务于工业 2.中国古代科技高度发达的原因 1、源泉：我国古代人民积累的丰富的知识经验，成为了古代科技发展的源泉。 2、政治：中央集权制度为科技稳定的发展提供了条件。 3、经济：中国古代社会生产力的发展，这为科技的进步提供了经济基础。 4、政策：政府出于巩固统治的需要对科技也给予一定的关注。 5、教育：中国古代教育的发展，为科技的发展奠定了人才基础。 6、对外交往：中国古代对外交往的发展也使中国古代科技能吸收其他国家地区人民的智慧
3、，得以进一步发展。 7、中国古代科学家探索精神是中国古代科技发展的重要因素。1、经济发展，为科技文化进步提供物质基础； 2、由经济决定的政治状况，为科技文化的发展提供了相应的社会环境； 3、统治阶级重视教育事业的发展，培养了从事科技文化事业的人才； 4、统治者实行开明的对外政策(包括外来宗教），有利于我国科技文化的正常发展； 5、国家的统一和民族融合，加强了各民族各地区的文化交流和发展； 6、前代科技文化成就奠定的基础。 总之，各族人民辛勤劳动，创造了大量物质财富和精神财富，是古代科技文化领先于世界的根本原因。 3.中国古代科技高度发达的表现 科技 1四大发明 造纸术发明于西汉，东汉蔡伦加以改
4、进。印刷术、指南针、火药三大发明，起始远在宋代以前，但其完成和发展却在宋代。它代表着宋代自然科学技术的突出成就。四大发明是我国古代科技成就的最高结晶，对我国的文化事业，乃至世界的进步和世界文化的发展作出了重大贡献，是我国成为四大文明古国的重要标志。 2数学 古代：春秋时期发明了九九乘法表。周髀算经所记西周初年的勾股定理，比西方早 500 年。西汉出现了数学专著九章算术。南朝祖冲之的圆周率比欧洲早 1100 多年，他的数学专著缀术成为唐朝及中世纪朝鲜、日本的教材。 3天文历法和地学 古代：夏朝开始有了历法。商朝时，有了世界上最早的日、月食记录。春秋时留下了公元前 613 年关于哈雷彗星的最早记录
5、。战国时期的甘石星经是世界上最早的天文学著作；而且能够测定一年中的季节。秦汉时有周髀算经，东汉张衡发明了地动仪、浑天仪。唐朝天文学家僧一行主持了世界上第一次对子午线长度的测量。北宋沈括创制了“十二气历”。元朝郭守敬的授时历成为当时世界上最先进的历法，他还主持了空前规模的天文测量工作。 4医药学 古代：战国时期有了医学分科；著名医生扁鹊提出四诊法；皇帝内经提出病理学说，为古代医学发展奠定了基础。东汉末年，张仲景写成伤寒杂病论奠定了中医治疗学的基础；华佗除创制五禽戏外，还发明了麻沸散，开创了世界医学史上全身麻醉之先河。唐朝有了分科较细的医学校；唐本草是世界上第一部由国家编定和颁布的药典；孙思邈著有
6、千金方。明朝李时珍的本草纲目，集历代草本药物之大成，是一部既有总结性，又富有创造性的伟大科学著作。 5农学 古代：北魏贾思勰著齐民要术是我国现存的一部最早、最完整的农书。明末徐光启的农政全书具有很高的科学价值。 6建筑学 古代：战国时期鲁国的公输般会建造房屋、桥梁、改进生产工具，有许多发明创造，被后世木匠尊奉为祖师爷。隋朝工匠李春设计建造的赵州桥，是现存世界上最古老的石拱桥。唐朝长安规模宏大，布局严整，建筑宏伟。秦长城西起临洮，东到辽东；明长城东起鸭绿江，西到嘉峪关，万里长城气势雄伟，是世界上最伟大的工程之一。明朝北京城布局严整，建筑华丽，是我国古代城市建筑的杰作。 7其它 古代：北宋沈括反映
7、技术革新成就的巨著梦溪笔谈，被誉为“中国科学史上的坐标”。明末清初宋应星的天工开物被誉为“中国十七世纪的工艺百科全书”。此外，杜诗、马钧、黄道婆等能工巧匠作了许多发明创造。5.哈维的血液循环理论哈维从三方面论证他的学说：（1）由于心脏的活动，血液被不断地从腔静脉输送到动脉，其量之大是不可能由被吸收的营养物来提供的，而且全部血液是以很快的速度通过心脏的。如果心室的容量为 56.8 克，心跳每分 72 次，则一小时由心脏压出的血液应为 245.376 千克。这么大的血量不可能马上由摄入体内的食物供给，肝脏在这么短的时间内也决不可能造出这么多的血液来。（2）血液在动脉脉搏的影响下连续不断地、均匀地流
8、经身体各部分，其量大大超过提供营养之需，也不是全身液体所能供给的。哈维用捆扎手臂的实验证明，血液是从动脉流到四肢以及身体其他各部分的。（3）静脉从身体各部分把血液不断地送回心脏。哈维阐明了静脉中瓣膜的真正意义在于防止血液从较大的静脉流至较小的静脉；防止血液由中心部位流向四周部位；只让血液由较小的静脉流向较大的静脉，由四肢、头部等处流向心脏。 虽然哈维发现了血液循环，但是在当时的条件下，他并不能清楚地了解血液是怎样由动脉流到静脉的。在他逝世后，显微镜才得到改进，意大利的解剖学家马尔比基（Marcello Malpighi，16281694）在 1661 年发现了蛙肺部的毛细血管，从而完善了哈维的
9、血液循环学说。在古罗马时期，医学被认为是一门实用的科学，因此相对受到了重视。在当时的罗马，盖伦是最著名的医生和解剖学家。他一生写了 131 部著作，其中论解剖过程、论身体各部器官功能两书阐述了他自己在人体解剖生理上的许多发现。盖伦的最重要成就是他建立了血液的运动理论和对三种灵魂学说的发展。大约在公元前 5 世纪后期古腊毕达哥拉斯学派的非罗劳斯认为人体具有三种灵魂，即(一) 生长灵魂，这是人、动物和植物所共有的，在人体它位于脐部； (二)动物灵魂，这是人和动物所共有的，它位于心脏、主管感觉和运动；(三) 理性灵性灵魂，这只有人才具备 ,位于脑部，主管智慧。亚里士多德则分别称这三种灵魂为生殖灵魂、
10、感觉灵魂及理性灵魂。植物只有生殖灵魂，动物有前二种灵魂，只有人才具备三种灵魂。盖伦则把这三种灵魂的说法与人体的解剖学、生理学知识创造性的结合起来，提出了所谓“自然灵气“ 、“生命灵气“、“动物灵气“的理论。他认为这三种灵气，在人体分别位于消化系统、呼吸系统和神经系统。它们都发源于一个被称之为“纽玛“的中心灵气。这种“纽玛“存在于空气中，人体通过呼吸，吸进 “纽玛“从而获得活动。盖伦认为肝是有机体生命的源泉。是血液活动的中心。已被消化的营养物质由肠道被送入肝脏，乳糜状的营养物在肝脏转变成深色的静脉血并带有自然灵气。带有自然灵气的血液从肝脏出发，沿着静脉系统分布到全身。它将营养物质送至身体各部分，
11、并随之被吸收。肝脏不停地制造血液，血也不地被送至身体各部分并大部分吸收，而不作循环的运动。盖伦认为心脏右边是静脉系统的主要分枝。从肝脏出来进入心脏右边(右心室) 的血液，有一部分自右心室进入肺，再从肺转入左心室。另有部分盖伦以为它可以通过所谓心脏间隔小孔而进入左心室。流经肺部而进入左心室的血液，排除了废气、废物并获得了生命灵气，而成为产颜色鲜红的动脉血。带有生命灵气的动脉血，通过动脉系统，分布到全身，使人能够有感觉和进行各种活动，有一部分动脉血经动脉而进大脑，在这里动脉血又获得了动物灵气，并通过神经系统而分布到全身。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，它犹如潮
12、汐一样一涨一落朝着一个方向运动，而不是作循环的运动。盖伦在描述性生物学方面作出了重要贡献，他对人体许多系统解剖结构的系统描述以及结合解剖构造对血液运动的系统论述，都在生物学史上产生了很大的影响。在哈维建立血注入循环理论之前，他的血液运动理论一直为西方学者所信奉。但是在盖伦的论述中也有许多错误，例如他所说的心间隔上有小孔，血液能通过小孔，往返于心脏左右两边。这纯是他的猜测，实际根本不存在。盖伦的许多解剖学和生理学都是建立在错误的结论基础之上的。人们后来发现，盖伦的某些错误之所以产生，是由于他所进行的解剖对象是动物，主要是狗而不是人。他的生理描述往往是脱离了实际，而屈从于宗教神学的需要。后来人们为
13、消除他在解剖学、生理学上的错误影响，曾进行了艰苦的斗争。6哥白尼【日心说发展及其意义】他认为天体运动必须满足以下七点：不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心；地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的中心；所有天体都绕太阳运转，宇宙的中心在太阳附近；地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的；在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的；在空中看到的太阳运动的一切现象，都不是它本身运动产生的，而是地球运动引起的，地球同时进行着几种运动；人们看到的行星向前和向后运动，是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了。此外，哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火
14、星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动。书中，哥白尼批判了托勒密的理论。确认地球不是宇宙的中心，而是行星之一，从而掀起了一场天文学上根本性的革命，是人类探求客观真理道路上的里程碑。哥白尼的伟大成就，不仅铺平了通向近代天文学的道路，而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代。从哥白尼时代起，脱离教会束缚的自然科学和哲学开始获得飞跃的发展。 【哥白尼的历史地位】哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观，这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。因此使天文学从宗教神学的束缚下解放出来，自然科学从此获得了新生，这在近代科学的发展上具有划时代的意义。哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天
15、文学，为后世留下了宝贵的遗产。由于时代的局限，哥白尼只是把宇宙的中心从地球移到了太阳，并没有放弃宇宙中心论和宇宙有限论。在德国的开普勒总结出行星运动三定律、英国的牛顿发现万有引力定律以后，哥白尼的太阳中心说才更加的稳固。从后来的研究结果证明，宇宙空间是无限的，它没有边界，没有形状，因而也就没有中心。虽然哥白尼的观点并不完全正确，但是他的理论人类的宇宙观带来了巨大的变革。培根创立实验归纳法 弗兰西斯培根（Francis Bacon,1561-1626）是英国著名的唯物主义哲学家和科学家。他在文艺复兴时期的巨人中被尊称为哲学史和科学史上划时代的人物。马克思称他是“英国唯物主义和整个现代实验科学的真
16、正始祖。”第一个提出“知识就是力量”。 培根极力批判经院哲学和神学权威。他还进一步揭露了人类认识产生谬误的根源，提出了著名的“四假相说”。他说这是在人心普遍发生的一种病理状态，而非在某情况下产生的迷惑与疑难。 第一种是“种族的假相” 这是由于人的天性而引起的认识错误； 第二种是“洞穴的假相” 是个人由于性格、爱好、教育、环境而产生的认识中片面性的错误； 第三种是“市场的假相” 由于人们交往时语言概念的不确定产生的思维混乱； 第四种是“剧场的假相” 是指由于盲目迷信权威和传统而造成的错误认识。 培根指出，经院哲学家就是利用四种假相来抹煞真理，制造谬误，从而给予了经院哲学沉重的打击。但是培根的“假
17、相说”渗透了培根哲学的经验主义倾象，未能对理智的本性与唯心主义的虚妄加以严格区别。 培根认为当时的学术传统是贫乏的，原因在于学术与经验失去接触。他主张科学理论与科学技术相辅相成。他主张打破“偶像”，铲除各种偏见和幻想，他提出“真理是时间的女儿而不是权威的女儿”，对经院哲学进行了有力的攻击。 培根的科学方法观以实验定性和归纳为主。他继承和发展了古代关于物质是万物本源的思想，认为世界是由物质构成的，物质具有运动的特性，运动是物质的属性。培根从唯物论立场出发，指出科学的任务在于认识自然界及其规律。培根的归纳法集中体现在他的新工具一书中。他尖锐地批判了亚里斯多德以及后来经院哲学中对演绎法的过分依赖，认
18、为三段论不能给人以新知识，新的科学工具就是实验和归纳。认为科学知识是经过证明了的知识，理论的基础、原始的概念和命题是依靠经验得出来的，从经验上升到理论是一个逐步上升的过程。因此他强调，运用归纳法必须记住两条规则： 放弃所有先入为主的概念而重新开始； 暂时不要企图上升到一般的结论。 培根虽然不是个科学家，也几乎没有进行过认真的科学实验，但他是近代哲学史上首先提出经验论原则的哲学家。他重视感觉经验和归纳逻辑在认识过程中的作用，开创了以经验为手段，研究感性自然的经验哲学的新时代，对近代科学的建立起了积极的推动作用，对人类哲学史、科学史都做出了重大的历史贡献。为此，罗素尊称培根为“给科学研究程序进行逻
19、辑组织化的先驱” 笛卡儿创立数学演绎法 笛卡儿（Descartes,Ren1596-1660）,法国数学家、科学家和哲学家。他是西方近代资产阶级哲学奠基人之一。他的哲学与数学思想对历史的影响是深远的。人们在他的墓碑上刻下了这样一句话：“笛卡儿，欧洲文艺复兴以来，第一个为人类争取并保证理性权利的人。” 小时候，他对所学的东西颇感失望。因为在他看来教科书中那些微妙的论证，其实不过是模棱两可甚至前后矛盾的理论，只能使他顿生怀疑而无从得到确凿的知识，惟一给他安慰的是数学。在结束学业时他暗下决心：不再死钻书本学问，而要向“世界这本大书”讨教，于是他决定避开战争，1628 年，他从巴黎移居荷兰，开始了长达
20、 20 年的潜心研究和写作生涯，先后发表了许多在数学和哲学上有重大影响的论著。在荷兰长达 20 年的时间里，他集中精力做了大量的研究工作，在 1634 年写了论世界，书中总结了他在哲学、数学和许多自然科学问题上的看法。1641 年出版了行而上学的沉思，1644 年又出版了哲学原理等。他的著作在生前就遭到教会指责，死后又被梵蒂冈教皇列为禁书，但这并没有阻止他的思想的传播。 哲学上，他推崇理性，是唯理论的代表。对于精神与物质的关系，持有精神与物质互不相关的二元论观点。笛卡尔的演绎法不是简单的重提古希腊的演绎法，而认为作为演绎法的出发点的命题与数学公理相类似，是直观的可靠的真理。他要求他的演绎法与经
21、院哲学的复杂繁琐的教条相区别，而要遵守以下几个原则： 只把那些十分清楚明白地呈现在我的心智之前、使我根本无法怀疑的东西放在我的判断中； 把难题尽可能分解为细小的部分，直到可以圆满解决为止； 按从最简单、最容易认识的对象开始，一点一点地上升到复杂的对象的认识 把一切情形尽量完全地列举出来，尽量普遍地加以审视，以保证没有遗漏。 笛卡儿不仅在哲学领域里开辟了一条新的道路，同时笛卡儿又是一勇于探索的科学家，在物理学、生理学等领域都有值得称道的创见，特别是在数学上他创立了解析几何，从而打开了近代数学的大门，在科学史上具有划时代的意义。 笛卡儿在科学领域的成就同样累累硕果。他进而又创立了解析几何学，为微积
22、分的创立奠定了基础，从而开拓了变量数学的广阔领域。恩格斯所说：“数学中的转折点是笛卡儿的变数。有了变数，运动进入了数学，有了变数，辨证法进入了数学，有了变数，微分和积分也就立刻成为必要了。笛卡儿的这些成就，为后来牛顿、莱布尼兹发现微积分，为一大批数学家的新发现开辟了道路。笛卡儿靠着天才的直觉和严密的数学推理，在物理学方面做出了有益的贡献。从 1619 年读了开普勒的光学著作后，笛卡儿就一直关注着透镜理论；并从理论和实践两方面参与了对光的本质、反射与折射率以及磨制透镜的研究。他把光的理论视为整个知识体系中最重要的部分。他从理论上推导了折射定律，与荷兰的斯涅耳共同分享发现光的折射定律的荣誉。在力学
23、方面，他提出了宇宙间运动量总和是常数的观点，创造了运动量守恒定律，为能量守恒定律奠定了基础。他还指出，一个物体若不受外力作用，将沿直线匀速运动。他发展了宇宙演化论，创立了漩涡说。他认为太阳的周围有巨大的漩涡，带动着行星不断运转。笛卡儿的这一太阳起源的旋涡说，比康德的星云说早一个世纪。他还提出了刺激反应说，为生理学做出了一定的贡献。 笛卡儿近代科学的始祖。笛卡儿是欧洲近代哲学的奠基人之一，黑格尔称他为“现代哲学之父”。他自成体系，熔唯物主义与唯心主义于一炉，在哲学史上产生了深远的影响。同时，他又是一位勇于探索的科学家，他所建立的解析几何在数学史上具有划时代的意义。笛卡儿堪称 17 世纪的欧洲哲学
24、界和科学界最有影响的巨匠之一，被誉为“近代科学的始祖”。伽俐略的数学与实验相结合 伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家，科学革命的先驱。历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识，扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传播 N.哥白尼的日心说，伽利略献出了毕生精力。由此，他晚年受到教会迫害，并被终身监禁。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此，他被称为“近代科学之父”。新的科学思想和科学研究方法 在伽利略的研究成果得到公认之前，物理学以至整个自然科学只不过是哲
25、学的一个分支，没有取得自己的独立地位。当时，哲学家们束缚在神学和亚里士多德教条的框框里，他们苦思巧辩，得不出符合实际的客观规律。伽利略敢于向传统的权威思想挑战，不是先臆测事物发生的原因，而是先观察自然现象，由此发现自然规律。他摒弃神学的宇宙观，认为世界是一个有秩序地服从简单规律的整体，要了解大自然，就必须进行系统的实验定量观测，找出它的精确的数量关系。 基于这样的新的科学思想，伽利略倡导了数学与实验相结合的研究方法；这种研究方法是他在科学上取得伟大成就的源泉，也是他对近代科学的最重要贡献。用数学方法研究物理问题，原非伽利略首倡，可以追溯到公元前 3 世纪的阿基米德,14 世纪的牛津学派和巴黎学
26、派以及 15、16 世纪的意大利学术界，在这方面都有一定成就，但他们并未将实验方法放在首位，因而在思想上未能有所突破。 伽利略的数学与实验相结合的研究方法，一般来说，分三个步骤： 先提取出从现象中获得的直观认识的主要部分，用最简单的数学形式表示出来，以建立量的概念； 再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系； 然后通过实验证实这种数量关系。 伽利略进行科学实验的目的主要是为了检验一个科学假设是否正确,而不是盲目地收集资料,归纳事实。 伽利略不但亲自设计和演示过许多实验，而且亲自研制出不少实验仪器。他的工艺知识丰富，制作技术精湛，他所创制的许多实验仪器在当时及对后世都很有影响，下面举出几
27、项： 浮力天平 这是利用浮力原理快速测定金银器皿首饰中金银含量比例的直读仪器。这种仪器当时已用于金银首饰器皿的交易中。 温度计 伽利略首创的温度计是一种开放式的液体温度计，玻璃管内盛有着色的水和酒精，液面与大气相通(见彩图伽利略的温度计)。这实际上是温度计与大气压力计的混合体，这是由于当时他对大气压力的变化还没有明确的认识。尽管如此，其学术价值仍很大，温度从此成为客观的物理量，不再是不确定的主观感觉。 望远镜 伽利略制成的望远镜，可以观察到物体的正像。经过改进后,其倍率由 3 逐步增大到 33；不但指向星空，还可应用于船舰要塞，取得空前丰硕的发现成果。这种望远镜结构简单，而其倍率和分辨本领受球
28、差和色差的限制较大。 伽利略在人类思想解放和文明发展的过程中作出了划时代的贡献。在当时的社会条件下，为争取不受权势和旧传统压制的学术自由，为近代科学的生长，他进行了坚持不懈的斗争，并向全世界发出了振聋发聩的声音。因此，他是科学革命的先驱，也可以说是“近代科学之父”。虽然他晚年终于被剥夺了人身自由，但他开创新科学的意志并未动摇。他的追求科学真理的精神和成果，永远为后代所景仰。 1799 年，梵蒂冈教皇 J.保罗二世代表罗马教廷为伽利略公开平反昭雪,认为教廷在 300 多年前迫害他是严重的错误。这表明教廷最终承认了伽利略的主张宗教不应该干预科学。 牛顿论科学方法 牛顿一生的重要贡献是集 16、17
29、 世纪科学先驱们成果的大成，建立起一个完整的力学理论体系，把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中。这是人类认识自然的历史中第一次理论的大综合。以牛顿命名的力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。这一成就，使以牛顿为代表的机械论的自然观，在整个自然科学领域中取得了长达两百年的统治地位。 亚里士多德的哲学讲求事物的和谐，求和谐思想是正确的，但亚里士多德认为天上的日、月、星辰的运行轨道是圆形，因为只有圆运动才是完美的、和谐的，而地上的运动，例如重物直线下落是凡俗的。古希腊哲学家的和谐思想不能在天与地之间连贯。到了 17 世纪，牛顿用引力理论和运动三
30、定律把天上行星和它们的卫星运动规律，同地上重力下坠的现象统一起来，实现了天上人间的统一，这是牛顿在自然哲学上的伟大贡献。 牛顿在科学上的成就须由他的哲学思想和科学方法来寻根求源。在物理学科中伽利略的实验工作是实验物理学的开端，牛顿深受其影响。随后牛顿使作为实验科学的物理学形成一个光辉体系，同时也使科学实验方法闯入了哲学思想的殿堂。 牛顿认为从现象中可以得出科学原理，或者说科学基本原理可以从现象中导得或推出。牛顿在原理和光学两书中明白表达他的做学问的方法，即要明白无误地区别猜测、假设和实验结果（及由此而归纳得出的结论），还有从某些假设条件下所得到数学推导。原理第一编十四章中处理细微粒子的运动和第
31、二编命题 23 中设想气体中有相互排斥质点的模型都是牛顿运用具有物理实质性的数学模型的例子，但是他对这些问题缺少实质性的实验证据，未能写出无可辩驳的论述。1713 年牛顿在出版原理第 2 版时在给他的学生科茨的信中提到运动定律是居于首位的定律或称之为公理，并说它们都是从现象中推断或称演绎而来的，并运用归纳法使之普适化。牛顿说：“这是一个命题在哲学中所能达到最高境界的例证。”诚然，必须看到归纳与演绎不能人为地对立起来。恩格斯指出“归纳和演绎正如分析和综合一样，是必然相互联系着的。不应当牺牲一个而把另一个捧到天上去”。牛顿在此早着先鞭。关于实验与假设之间的关系，牛顿在各种场合都有论述。他在给奥尔登
32、堡的信中说：“进行哲学研究的最好和最可靠的方法，看来第一是勤勤恳恳地探索事物的属性并用实验来证明这些属性。然后进而建立一些假说，用以解释这些事物的本性。”给科茨信中说：“任何不是从现象中推论出来的说法都应称之为假说，而这样一种假说无论是形而上学的还是物理学的，无论属于隐蔽性质的还是力学性质的，在实验哲学中都没有它们的地位。”牛顿这些论述奠定了自然哲学的基础，启开了实验科学的大门,300 年来为自然科学的繁荣立下了不朽功勋。牛顿研究事物规律的方法不同于那些只从简单的物理假设出发的人，而是通过逻辑的演绎法得到对事物现象的解释。 综合分析方法 牛顿指出，在自然科学里，应该像在数学里一样，在研究困难问
33、题时，总是应当先用分析的方法，然后才用综合的方法。 分析包括做实验和观察，用归纳法从中作出普遍结论，并不使这些结论遭到异议，除非这些异议来自实验或者其他的可靠的真理方面。用这样的分析方法，我们就可以从复合物论证到它们的成分，从运动到产生运动的力，一般说，从结果到原因，从特殊原因到普遍原因，一直海洋到最普遍原因为止。 综合假定原因已经找到，并且已把它们立为原理，再用这些原理去解释由它们发生的现象，并证明这些解释的正确性。 爱因斯坦指出：“牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础，从这基础出发他用数学的思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合。”“在牛顿之前还没有什么实际的
34、结果支持那种认为物理因果关系有完整链条的信念。”牛顿是完整的物理因果关系创始人；而因果关系正是经典物理学的基石。牛顿出身于笃信基督教的家庭。在剑桥求学时代,他就怀着宗教生活里亦如科学实验一样可以自由自在的幻想和工作。原理完成后，他便着手有关基督教圣经的研究，并开始写这方面的著作,手稿达 150 万字之多，绝大部分未发表。可见牛顿在宗教著述上浪费了大量时间的精力。关于牛顿在 16921693 年间答复本特莱大主教 4 封信论造物主（上帝）之存在，最为后人所诟病。所谓神臂就是第一推动出于第四封信中。从现代宇宙学来说，第一推动完全可能在物理框架中解决，而无需“神助”。12.世界科技中心在欧美的转移(
35、一) 地中海沿岸意大利( 1517 世纪) 世界近代科技的第一个中心表现: 近代自然科学勃然而兴: 波兰天文学家哥白尼创立“ 太阳中心说”, 天文学革命开始。意大利科学家伽利略自制望远镜观察天体, 证实“ 太阳中心说”的正确性, 他注重实验和实践, 被视为近代实验科学的奠基者, 他还研究物体的运动规律, 奠定了近代动力学的基础。同是意大利科学家的布鲁诺捍卫发展了哥白尼的理论, 并提出一世界科技中心的转移种新理论, 即“ 宇宙是无限的”, 提倡唯物主义的科学研究方法, 为科技发展做出了贡献。科技的大发展推动了意大利的经济发展, 使它成为当时的世界经济中心。原因: 意大利最早出现了资本主义萌芽;
36、以人文主义为核心的思潮文艺复兴 一场思想文化运动发源于意大利; 原有的文化基础。思考: 这一时期, 东西方科技发展有何区别? 为什么?古典科技的总结 vs 近代自然科学产生封建经济高峰、重农抑商、资本主义萌芽发展受阻碍 vs 资本主义兴起君主专制空前加强 vs 西欧反封建斗争开展 封建思想 vs 西欧思想解放、实验科学闭关锁国政策、“ 天朝上国”思想 vs 积极扩张、吸收(中国三大发明)(二) 英国( 1719 世纪)表现: 思想家培根提倡唯物主义的科学研究方法, 为科学发展做出了贡献。牛顿独立地建立了微积分学, 奠定了变量数学的基础, 他建立的牛顿力学体系把天上和地上的物体运动概括在一个理论
37、之中, 成为近代科学形成的标志, 这是在人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合。英国科学家在电磁学方面取得巨大成就:吉尔伯特发表论磁学, 法拉第用实验证明电磁感应现象, 麦克斯韦建立系统的电磁学理论并预言电磁波的存在, 从而为开辟人类生活的新时代 电的时代创造了条件。英国科学家波义耳把实验方法引入化学, 被称为近代化学的创始人。道尔顿建立了科学的原子论。哈维建立了血液循环学说, 奠定了近代生理学的基础。达尔文确立了进化论, 使生物学走向成熟。科学上的最新成就成为技术革命的先导, 特别是瓦特制成的改良型蒸汽机, 引起了第一次工业革命, 使英国的经济进入了极度繁荣时期, 英国很快成为世界
38、霸主。原因: 启蒙运动思想解放; 新航路开辟后, 处于大西洋航运的中心线上; 资产阶级革命的胜利, 确立了资本主义制度; 殖民扩张及其需求; 资本主义经济发展, 最早进行和完成了工业革命。(三) 法国( 1819 世纪)表现: 笛卡尔创立解析几何学, 实现了从常量数学到变量数学的转折; 拉瓦锡的氧化学说和质量守恒定律使化学发展步入正轨; 拉马克提出生物进化观点等。思考:(1) 法国成为科技中心的原因。新航路开辟、启蒙运动、法国大革命、工业革命。(2) 中西方科技发展水平差距的扩大及其对中国的影响。一是西方科技发展促进资本主义崛起, 加速了西方资本主义对中国入侵, 使中国逐步沦为半殖民地半封建社
39、会; 二是先进的中国人萌发了“ 向西方学习”的新思想, 不断地学习、引进西方先进科技。(四) 德国( 19 世纪末20 世纪初)表现: 西门子等制成实际可用发电机, 促发了以电气化为主要特征的第二次工业革命。内燃机的诞生及卡尔本茨制造出用内燃机作驱动的汽车。科学理论的研究也走到前列, 如伦琴发现“ X 射线”, 居里夫妇提炼出镭, 爱因斯坦提出相对论, 开创了物理学的新时代。思考:(1) 德国科技迅速发展的原因。国家统一的完成, 促进资本主义迅速发展; 普法战争的胜利; 政府重视科学研究并积极利用科技发明等。(2) 英、法为何逐步丧失科技中心的地位?经济发展缓慢; 政府或资本家没有积极采用新技
40、术; 殖民地、小农经济、高利贷资本。(五) 美国(20 世纪)表现: 在第二次工业革命高潮中, 大发明家爱迪生发明电灯, 贝尔发明电话; 在第三次科技革命中, 美国显然占据着主导地位: 原子弹爆炸, 电子计算机诞生, “ 阿波罗”登月, 航天飞机升空, 等等。在新科学技术革命的代表性领域里, 美国占有十分重要的地位。原因: 19 世纪末, 工业产量位居世界第一; 世界大战的积极推动; 政府重视科技教育; 政治相对稳定, 民主制度较完善; 采取移民政策吸引大批欧亚科学家, 积极引进外来技术等。三、有关科技中心转移的规律性认识(一) 条件:1.经济: 生产力水平的提高, 经济的发展是其物质基础(保
41、证有足够的科教资金投入) ;2.思想: 人们思想观念的解放, 积极探索自然;3.政治: 政治稳定、政府重视(科研环境) ;4.对外: 对外交流学习, 积极引进先进技术;5.拥有一支优秀人才(科学家) 队伍。(二) 影响:世界科技中心的转移, 往往导致世界经济中心的转移。经济中心和科技中心的形成是相互促进的。四、中国成为世界科技中心之一的可能性21 世纪的科技中心和经济政治形势一样, 可能呈现多中心或多极化的局面。那么, 中国成为世界科技中心之一的有利因素(或可能性) 有:(一) 改革开放以后, 我国经济持续发展, 取得了巨大成就, 极大地提高了生产力水平;(二) 不断地解放思想;(三) 社会稳
42、定, 政府重视( 提出科技是第一生产力、科教兴国战略等) ;(四) 不断加大对外开放, 积极引进世界先进科技;(五) 中国传统文化的底蕴, 庞大的科学家队伍;(六) 中华民族的勤劳智慧和创新精神。相对论相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论) 和广义相对论(一般相对论) 。相对论的基本假设是光速不变原理，相对性原理和等效原理。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观条件下的物体。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论极大的改
43、变了人类对宇宙和自然的“常识性” 观念，提出了“同时的相对性”，“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念。 狭义相对论，是只限于讨论惯性系情况的相对论。牛顿时空观认为空间是平直的、各向同性的和各点同性的的三维空间绝对空间，时间是独立于空间的单独一维（因而也是绝对的） ，即绝对时空观。狭义相对论认为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。在狭义相对论中，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。狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设，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。 广义相对论是爱因斯坦在 1
44、915 年发表的理论。爱因斯坦提出“ 等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实 ,在 10 12 的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别) 。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身故有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。 倒相对论：相对论的提出，同样受到很多的指责，有很多人认为它是错误的，并大大阻碍了社会的发展。然而这种观点并不被主流科学界所接受。
