近代科学与技术的形成与发展.ppt

15世纪下半叶,西欧封建社会内部逐渐形 成和发展了资本主义的生产方式,开始了人类 社会的一个新时代。近代科学技术即诞生于此 时。它经历了400年的发展,于19世纪末终结。 第四章 近代科学技术的兴起与发展 第一节 近代科学技术兴起的背景 “黑暗的”中世纪不黑暗 十字军东征 资本主义生产方式的出现和地理大发现 文艺复兴：两种传统走向融和达芬奇 宗教改革：新教伦理与资本主义 工场手工业对科学的需求 东方国家科学技术在欧洲的传播 十字军东征 n11世纪开始，欧洲发生了一个巨大的历史事件 ，这就是十字军东征。 n希腊文明、阿拉伯文明、中国文明、罗马文明 之间的交流和融合 -新的文明 n十字军从东方带回了阿拉伯人先进的科学、中 国人的四大发明、希腊人的自然哲学文献。- -引进科学技术 n将欧洲的旅行者和商人同一个发展中的世界融 合了起来。 地理大发现 起因： 寻找新的商道 马可波罗（12541323） 游记，1275到达中国 航海术、造船术的发展， 提 供了成熟的技术条件 葡萄牙船只 地理大发现 n马可波罗（12541323）游记，1275到达中国 n1487年，狄亚士到达非洲的最南端，葡萄牙国 王裘安二世取名“好望角” n1497年7月8日，葡萄牙人达伽马离开里斯本开 始探索由非洲到印度的航路，次年3月1日到达 非洲东岸莫桑比克，5月到印度，于1499年9月 返回葡萄牙 达伽马的航行路线达伽马的航行路线 n意大利人哥伦布1492年8月3日由西班牙巴罗士出发，一 直西航于11月12日到达巴哈马群岛的圣萨尔瓦多，他以 为自己到了印度群岛，但没有找到黄金 n意大利航海家亚美利哥认识到哥伦布发现的是一块新大 陆，法国地理学家误认为是他发现的 n麦哲伦1519年9月由西班牙起航，12月到达巴西，1520 年10月通过南美最南端进入太平洋，1521年3月到达关 岛，4月麦哲伦被杀，11月到达摩鹿古群岛，1522年9月 回到圣卢卡尔港，少了一天，也就产生了国际日期变更 线。 哥伦布第一次航行：哥伦布第一次航行： 在美洲各岛屿之间的航行路线在美洲各岛屿之间的航行路线 麦哲伦的环球航行麦哲伦的环球航行 地理大发现 三大事件： v1492年哥伦布发现美洲 v1498年达伽马绕过好望角抵达印 度 v1522年麦哲伦完成环球航行 麦哲伦 文艺复兴 n以意大利的商业中心 城市佛罗伦萨为中心的复兴古典 文化运动 n歌颂人性、反对神性，提倡人权、反对神权，提倡个性 自由、反对宗教禁锢，赞颂世俗生活、反对来世观念和 禁欲主义 n打破神学的束缚，把目光从神转移到自然界和人类自身 。 n早期文艺复兴主要表现在文学和美术领域。 n文学家： 但丁（12651321）神曲 彼特拉克（13041374）十四行体抒情诗 塞万提斯（15471616） 莎士比亚（15641616） n艺术家： 达芬奇（14521519） 米开朗基罗（14751564） n莎士比亚：人是一个什么样的杰作呀！人的理性多么高 贵！人的能力无穷无尽！人的洞察力多么宛若神明！ 上图：蒙娜丽莎 左图：彼得拉克 达芬奇 宗教改革 n神恩、天启、权威的概念主宰着人类 精神，罗马教廷的至高无上的地位。 n马丁路德（14831546）于1517年 贴出95条论纲，反对赎罪券，反对罗 马教会的权威 n因信称义，主张信仰高于一切。表达 了那个时代人们心中自由、平等的观 念 东方国家的科学技术在欧洲的传播 n中国、印度和阿拉伯等东方国家的科 学技术在中世纪陆续传入欧洲以后， 对欧洲的社会发展和科学技术进步产 生了巨大的推动作用。 第二节 近代科学兴起与革命 一、科学革命的突破 近代科学首先在天文学和医学生理学两大领域取得了突 破性胜利。1543年出版的哥白尼（N.Copernicus1473一 1543）的天体运行论和维萨里（AVesalius， 1514-1564）的人体的结构，成为近代科学革命的 开端。 n（一）“大宇宙理论的革命”“哥白尼革命” 天体运行论（1543）：哥白尼的日心说挑战托勒密 的地心说伟大的科学思想的巨大的精神价值 伽利略和布鲁诺的积极宣传 开普勒的行星三定律天空立法者 哥白尼革命 n中世纪的宇宙图景：宇宙帐篷说-层层相套的 天球，地球位于宇宙的中心 n哥白尼（14731543），波兰人 n托勒密体系面临的问题：轮子越来越多，体系 越来越繁；地球实际并不处在宇宙的中心，只 保持了静止 n哥白尼的出发点：对于哲学家们不能对造物主 为我们造成的美好而有秩序的宇宙机构提出正 确的理论而感到气愤 1912年哥白尼迁到波兰 的一个古代城堡弗 隆堡。在城堡的西北角 ，有一座箭楼。这座箭 楼，就是举世闻名的天 文学家哥白尼观察天文 的天文台、天文学史上 著名的“哥白尼塔”。 无论盛夏或严冬，他用 自制的、粗劣的仪器， 不分昼夜地观察天文， 完成了对天体的观测， 写成了不朽的巨著天 体运行论。 哥白尼塔 n托勒密体系的4个前提： 天球、地球、地心、地静 n哥白尼反对地心和地静说，主张地动和日心说 n内行星（均轮运行周期为1年）与外行星（本 轮运动周期为1年）得到自然的解释 n1543年5月24日，出版天球运行论 n其基本观点认为：太阳是宇宙的中心，行星都绕太阳运 转；地球是围绕太阳运转的一颗普通行星，本身在公转的同时有 自转；月球是地球的卫星，地球带着月球绕日运行；行星在太阳 系中的排列次序是土、木、火、地、月、金、水，它们的绕日周 期分别为30年、12年、2年、1年、几个月；处在这些行星中心的 是太阳。 下图：哥白尼 上图：哥白尼的日心模型上图：哥白尼的日心模型 哥白尼哥白尼 布鲁诺 n乔尔丹诺布鲁诺（1548-1600)，生于意大利那不勒斯 ，死于罗马鲜花广场(自学成才、怀疑精神)发展了哥白 尼的日心学说。 n1583写作论原因、本原和太一、论无限的宇宙和 多世界。 n1592年在意大利威尼斯被捕7年后被判火刑。 n“我愿做烈士而牺牲” 第谷布拉赫：天才的观测家 n第谷.布拉赫（15461601），丹麦人，天才的观测家 ，但反对哥白尼的日心学说 n1572年11月11日，新星（nova) n1577年，发现彗星，而且彗星不是正圆轨道，对天球概 念提出怀疑 n1580年，皇帝专为他在维文岛上造了一个天文台，工作 了近20年 n格里高里历得益于第谷的材料 n1597年，第谷去了德国布拉格，收开普勒为徒 第谷体系与哥白尼体系 n第谷体系：折衷，太 阳带动行星围绕地球 转动 n右为第谷书中的插图 ，图中彗星被看成一 个真实的天体 天文学革命 波兰天文学家哥白尼对托勒密的体系进行 了研究，经过数十年的观察和研究，终于建立 起以太阳为中心的宇宙体系“日心说”。日 心说认为，地球并非静止不动，也不处于宇宙 中心，地球是一颗普通的行星，它既有绕自转 轴的自转，又与其他行星一起围绕宇宙中心 太阳旋转。 哥白尼的日心说的意义 n它把千余年来一直占统治地位的日地关系颠倒了过来，描 述了一种和谐、简单、优美的太阳系结构，从而使得天文 学的进一步发展有了牢靠的基础，成为科学的天文学诞生 的标志，而由此引发的对于运动机制的探讨，推动了力学 研究的发展，从而也就成为近代科学诞生的标志。 n哥白尼的日心说动摇了神学宇宙观，成为自然科学从神学 中解放出来的宣言书。 n哥白尼的日心说的革命性作用不在于强调太阳是宇宙的中 心，而是在于指出了地球在宇宙中没有任何特殊地位。这 正是宇宙论原理的精神，也称为哥白尼精神。 （二）“小宇宙理论的革命” 血液循环理论挑战盖伦的“灵气说 ” n1543年，维萨留斯发表人体构造 n塞尔维特的“唯一血液”论 n哈维的血液循环理论，1628年 医学生理学革命 n1543年，维萨留斯（AVesalius，15141564）发表 了人体的构造一书，打破了统治西方医学界1000多 年的古罗马医生盖仑建立的传统医学观念，为近代医学 和生理学诞生做出了不朽的贡献。 n达芬奇（Leonado Da Vinci，14521519）为了确定 人体的正确比例和结构，亲自解剖尸体，画出了许多精 细的尸体解剖图。他曾研究过心脏的肌肉并画出心脏瓣 膜图，用水的循环来比喻血的运行，表述了血液循环的 概念。 n通过解剖，维萨里确定了男女肋骨数目相等，并不像 圣经所说的女人是用男人的一条肋骨创造的，因而男 人比女人少一条肋骨。他的结论动摇了天主教会的教条 ，宗教裁判所以盗尸和巫师罪判处他死刑，后允许他去 朝圣，维萨里困死途中。 （二）血液循环的发现 n远古时代就对血液充满了神奇的感觉，认为血是活力的源 泉，是生命的象征，是力量的表现，是生命的灵气， n塞尔维特，西班牙人。发现了人体中血液的小循环,塞尔 维特是在与伪科学斗争中献出生命的伟大科学家之一。 n论三位一体的错误、论糖浆、论基督教的“复 兴”等书，批判宗教神学，宣传科学思想 n被处以火刑，用火烤了两个小时才把他烧死 n英国生理学家哈维，运用观察和实验方法，进行了大量的 活体解剖实验。在解剖研究的基础上，1628年写成名著 心血运动论，书中准确地说明了血液在人体中的循环过 程。 n给生物学中的传统观念“盖伦的灵气说”以致命的打击， 成为生物学和生理学发展的里程碑。 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，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。 二、经典力学的奠基 （一）“天上运动理论的革命”天体运动学的诞生 “天空的立法者” 开普勒 行星运动三定律 （二）“地上运动理论的革命”近代物理学的诞生 n伽利略挑战亚里士多德的地上运动理论 近代科学之父伽利略 实验方法、数学方法和分析方法的结合使用 经典力学的奠基 n天体力学 n德国著名天文学家、数学家开普勒(Jkipler，1571- 1630)利用第谷布拉赫（Tycho Brahe,1546-1601） 长达20年观测行星运动的精确记录. n行星第一运动定律：所有行星分别在大小不同的椭圆 轨道上运行，太阳位于这些椭圆的一个焦点上。 n行星运动第二定律：在相等的时间间隔内，行星和太 阳的连线在任何地点沿轨道所扫过的面积相等。 n行星运动第三定律：太阳系中任何两颗行星公转周期 的平方与其轨道半径的立方成正比，即：T2=R3（T： 运行周期；R：轨道半径）。开普勒的行星运动三定 律，因此，开普勒获得“天空的立法者”的美誉。 关于开普勒 n开普勒（15711630），德国人，早年求学于图宾根大学 n狂热的毕达哥拉斯主义者，哥白尼学说的同情者，力求完善日心 学 n宇宙的神秘：土星（正六面体外接球）、木星（正六面体内 切球）、火星（内接正四面体的内切球）、地球（内接正12面体 的内切球）、金星（内接正20面体的内切球）、水星（内接正八 面体的内切球）“数的和谐”的规律 n1600年开普勒来到布拉格成为第谷的学生 n继承第谷的观测数据 n开普勒：保留恒星天球，有限的宇宙 n鲁道夫星表（1627）以答谢德王鲁道夫二世的一贯支持 n一辈子穷困，曾编占星历书以养家糊口。“作为女儿的占星术若 不为天文学母亲挣面包，母亲便要挨饿了。” n1630年死于索取薪水的路上 开普勒三定律 n第一定律：所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上运 行，太阳位于这些椭圆的一个焦点上。 n行星运动第二定律：在相等的时间间隔内，行星和太 阳的连线在任何地点沿轨道所扫过的面积相等。1609 年，开普勒把这两条定律写进新天文学一书中并 发表。 n他用了9年的时间发现了行星运动第三定律：太阳系中 任何两颗行星公转周期的平方与其轨道半径的立方成 正比，即：T2=R3（T：运行周期；R：轨道半径）。 开普勒的意义 n用椭圆代替正圆，阿波罗尼成就在先，怀特海有言：物 质未曾来到，精神先已出现 n爱因斯坦：“开普勒的惊人成就，是证实下面这条真理 的一个特别美妙的例子，这条真理是：知识不能单从经 验中得出，而只能从理智的发明同观察到的事实两者的 比较中得出。” 运动力学 n伽利略总结了自由落体定律：物体下落的 速度与时间成正比，它下落的距离与时间 的平方成正比。 关于伽利略 n1564.2.15生于意大利的比萨，米开朗其罗3 天前逝世，文艺复兴转折的象征 n新时代的阿基米德 n1589年，比萨大学数学教授 n1592年，帕多瓦大学 n1610年回到佛罗伦萨 n16241630写作两大世界体系的对话， 1632年出版，1633年监禁 n1638年出版两门新科学的对话 n1642年1月9日去世，次年牛顿出生（新历） 运动理论 n亚里士多德：速度与重量成正比 n逻辑推理 n比萨斜塔实验：木球与铁球? n摆的等时性与斜面实验：落体下落的时间的平 方与下落距离成正比 n加速度的概念 n合成速度与合成力的概念 n抛物体运动 伽利略的贡献和局限 n惯性运动定律 n抛物体和自由落体运动定律 n天际并非纯粹不变，支持哥白尼体系 n以地球的运动解释潮汐现象 n不了解开普勒的行星运动理论，没有采纳开普 勒的行星椭圆轨道 n因此，未彻底打破天地之别 n对教会的妥协（1633年6月教庭判他终生监禁） 伽利略的历史地位 n爱因斯坦：“伽利略的发现以及他所应用 的科学推理方法，是人类思想史上最伟大 的成就之一，标志着物理学的真正开端。 ” n1980年，罗马教会正式为伽利略平反 三、经典力学体系的形成 牛顿力学的创立科学史上的第一次大综合 n天地之间是统一的吗？ n1687年自然哲学的数学原理 n牛顿运动三定律 n万有引力定律 n牛顿力学成为科学的历程 n近代自然科学体系的形成 关于牛顿 n如果我比别人看得远些，那是因 为我站在巨人们的肩上 n我不知道世人怎么看，但在我自 己看来，我只不过是一个在海滨 玩耍的小孩，不时地为比别人找 到一块更光滑、更美丽的卵石和 贝壳而感到高兴，而在我面前的 真理的海洋，却完全是个谜。 经典力学体系的形成 n牛顿三大定律：牛顿（I.Newton，1642-1727）总结出地 面物体运动的三大定律。 n第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态， 直到其他任何物体所作用的力迫使它改变这种状态为止 。 n第二定律：物体受到外力时，物体所获得的加速度的大 小与合外力的大小成正比，而与物体的质量成反比，加 速度的方向与合外力的方向相同。 n第三定律：当物体A以力F作用于物体B上，物体B也必定 同时以F反作用在物体A上，F和F在一条直线上，大 小相等而方向相反。 万有引力定律 nF引G（m1m2R2） n公式中m1和m2为两个物体的质量，R为两个物体间的距离 ，G为万有引力常量。这个常量经后人测定为G6.67 10-11 m3（kgs2）。 n牛顿的工作，实现了近代科学史上的第一次重大综合。 n第三节 近代科学的主要成就 n天文学 n物理学 n数学 n化学 n生物学 n地学 一、天文学 n牛顿把力学规律应用到行星运动，发现了万有 引力，创建了天文学的一个新分支天体力 学。天体力学的诞生，加上天文望远镜的发明 和使用，使人们对天体的认识进入了一个新的 领域，使人类认识宇宙的一次飞跃。 (一)太阳系和星系的结构 n太阳系是由太阳、行星、小行星、彗星，流星及行星 际物质构成的天体系统。 n太阳是一颗恒星，它是太阳系的中心天体，它的质量 占太阳系总质量的99.86，直径为139万公里，表面 温度约6000，中心温度约1500万度。太阳系中的其 他天体，在太阳的引力作用下都绕太阳公转。 n太阳作为一个恒星并不“恒”，它既有自转，同时又 带着地球和其他行星以每秒250公里的速度绕银河系中 心旋转，旋转一周大约2.5亿年。在银河系象我们太阳 这样的恒星大约有1500亿个，太阳只是银河系上千亿 个恒星中的一个。 n太阳系的大行星共有八颗，离太阳最近 的一颗行星是水星，其次是金星，再次 是地球、火星，木星、土星、天王星、 海王星、冥王星。这些星都沿着同一方 向自西向东绕着太阳转动，轨道都是椭 圆的。 (二)天体演化理论 n太阳系的起源问题 n恒星的演化 n星系的演化 1太阳系的起源 n康德星云假说：1755年德国哲学家康德（IKant， 1724-1804）在宇宙发展史概论一书中，首先提 出太阳系起源于原始星云的假说。形成太阳系的原 始星云一开始弥漫于太空，并不停旋转，在引力作 用下，这些微粒不断聚集，其中心部分形成太阳， 边线部分受斥力作用逐渐形成绕中心旋转的较大团 块，最终演变成绕太阳旋转的行星。 n拉普拉斯星云假说：1796年，法国科学家拉普拉斯 在宇宙系统论一书中，也提出了一个类似的星 云假说。拉普拉斯认为太阳系起源于巨大的炽热的 球状星云，自身在缓慢地转动着，炽热星云由于不 断向外散发热量，逐渐冷却并收缩，球状体星云的 赤道部分将越来越凸出，逐渐变成扁平的盘状。 2恒星的演化 n恒星是从主要由氢组成的非常稀薄的气体形成 的。它们通过收缩，形成原恒星。 n继续收缩，温度提高，原恒星就发育成真正的 恒星，达到主星序。 n开始将氢转变成氦，体积膨胀，向空间抛射物 质，经过红巨星阶段 n进入演化的最后阶段，变成白矮星。 3星系的演化 n一般认为象银河系这样巨大的恒星系统， 也是由稀薄的弥漫星云经过凝聚，逐渐演 化形成的。对我们所观测到的宇宙，目前 有各种不同的假说，有的认为宇宙只是在 膨胀，有的认为收缩以后再膨胀，或者是 在振荡，但这些假说都必须承认这个宇宙 是演化着的宇宙。 二、物理学 n十六世纪以后，物理学采用了系统的实验 方法，在此基础上发现了许多前所未见的 事实，很快建立了一套完整的理论，在科 学史上人们把它称为经典理论物理学，它 以经典力学、热力学和统计物理学、经典 电动力学为基础，构成为一个完整、严密 的理论体系。 （一）热力学和统计物理学 n1、对“热质说”的批判 n2、热力学第一定律 n3、热力学第二定律 1、对“热质说”的批判 n对于热是什么的问题，当时存在两大观点： n一是以培根、胡克、笛卡尔为代表的热动说。认为热是物体内部 微小粒子的机械运动； n一是以布莱克（J. Black,17281799）、伽桑狄（ P.Gassendi,15921655）等为代表的热质说，认为热是一种可 流动的特殊物质（热流体）。到18世纪80年代，热质说统领了热 学研究的各个领域，当时几乎整个欧洲都相信热质说。 n十八世纪末，英国伯爵、物理学家伦福德（Rumford，1753 1814）用钻炮膛的实验发现发热的量大致与所作的功成正比，而 与钻下来的铁屑量无关； n戴维用两块冰在真空中互相摩擦，发现冰竟然融化了。以上实验 事实说明， n热可以由机械运动摩擦转化而来，热不是一种物质，而是物 质的一种运动形式。提出了热是物质分子的无规则运动的理论。 2、热力学第一定律 自然界的一切物质都具有能量，能量既不能创造也不能 消灭，而只能从一种形式转换 成另一种形式，从一个 物体传递到另一个物体，在能量转换和传递过程中能量 的总量不变。 n能量守恒定律（即热力学第一定律）的发现 n揭示了热、力学、电、化学等各种运动形式之间的统一 性，说明了自然界物质间能量转化的规律性。这是牛顿 建立力学体系以来物理学上的第二次理论大综合。 n能量守恒原理（即热力学第一定律）是由六、七种不同 职业的几十个科学家，先后在4个国家，从不同的侧面 独立地发现的，被公认为19世纪自然科学上的三大发现 之一。 3、热力学第二定律 n法国青年军事工程师沙第卡诺（Carnot， 17961832）。集中精力研究蒸汽机，并于 1824年发表了关于火的动力的考查一书。 n一部热机所能产生的机械功的大小，在原则上 决定于热源与冷源的温度差，而与热机的工作 物质无关。这就是以后的所谓“卡诺原理”， 实质上也就是热力学第二定律。 n热力学第一和第二定律的建立，从几个方面表 明了热运动及其转化的规律，奠定了经典热力 学的理论基础。 (二)经典电动力学 n1、电流的发现 n2、电磁感应定律的发现 1、电流的发现 n动电是意大利解剖学家伽伐尼于 1786年在解剖青蛙 时偶然发现的。 n伏打对类似现象进行了大量实验，于17991800年 制成世界第一个能产生稳恒电流的装置伏打电 池 1826年，德国物理学家欧姆总结出欧姆定律。 静电进入到动电 n发现电和-磁之间的联系，要归功于丹麦物理学家奥 斯特(20年) n在牛顿理论看来，电力和磁力是不能互相转化的， 而且两个物体之间的相互作用只能沿着连接它们的 直线方向。 n1822年，法国物理学家安培（AMAmPere，1775 1836）发现了电流产生磁力的基本定律，奠定了 电磁学的基础。 2、电磁感应定律的发现 n法拉第（Michael Faraday，17911867）为探索“ 磁生电”问题，进行了长达11年的实验研究，其间 经历了许多失败。终于在1831年发现了电磁感应现 象，他发现磁铁同导线相对运动时，导线中有电流 产生，这就是电磁效应。 n即磁铁同导线相对运动时，导线中有电流产生；也 可表述为当闭合电路的磁通量发生变化时，回路中 就产生感应电流，其电动势的大小与穿过闭合回路 的磁通量变化率成正比。 n为了解释电磁感应现象，法拉第提出“磁力线”和 “场”的概念，认为空间不是虚空的，而是布满磁 力线的“场”。-电力时代 研究电磁感应现象的实验示意图 发电机发电机 3、完整的电磁学理论的确立 n英国物理学家麦克斯韦利用19世纪20年代和30年代 数学家在理论方面的研究成果，把法拉第的思想用 数学语言表述出来，建立了经典电动力学的基本运 动方程麦克斯韦方程组。麦克斯韦预言了电磁 波的存在，推导出电磁波传播的速度就是光传播的 速度，预言光不过是波长在一定范围内的特殊的电 磁波。麦克斯韦的电磁理论把光学、电学和磁学就 融合成为一体，实现了经典物理学的第三次大综合 。 n德国青年物理学家赫兹(H.R.Herts，18571894)用 实验证实了电磁波的存在，这时经典电动力学才算 真正得以确立。 电力技术进入社会生产和生活领域 n1832年，法国的皮克西制出世界上第一台永磁式直 流发电机；1866年德国的西门子(Simens,1816 1892)制成自激式直流发电机；1870年，比利时的格 拉姆制成具有环形电枢的直流发电机。到19世纪70 年代后，电力已成为取代蒸汽动力而占统治地位的 新的能源。 n1844年，美国人莫尔斯(S.F.Morse,17811872)发 明了有线电报；1876年，美国人贝尔 (A.G.Bell,18471922)发明了电话；1879年美国大 发明家爱迪生(T.A.Edison,18471944)发明了白炽 灯；1895年，意大利马可尼(G.M.Marconi,1874 1937)与俄国人波波夫发明了无线电通信。 三、化学 (一)科学元素概念的提出 n英国化学家波义耳 n对科学最重要的贡献是把化学确立为一门科学。-1661 怀疑的化学家 n为元素概念提出了一个科学的定义，为化学研究指出了 正确的方向。 n对火在化学分解中的作用所作的澄清。 n对燃烧问题的研究。 n元素是一种基本物质，它能与其它元素结合形成化合物，但它本身 不能被分解为更简单的物质。当时把盐、水、空气等列为元素 n现代元素：原子核内具有相同电荷数的同一类原子称为元素。 （二）氧化理论的建立 n燃素说是化学中建立的第一个理论，其基本观点为 ：燃素就是火微粒子构成的火元素，是火的动力； 可燃物之所以能燃烧，是因为它本身含有燃素。 n对燃烧问题的研究以及对燃素说的否定是拉瓦锡革 命的核心。 n英国化学家普列斯特、瑞典化学家舍勒发现了氧。 n法国化学家拉瓦锡1777年燃烧理论。指出，燃 烧是有氧参加的发出光和热的化学反应，物质燃烧 时会吸收氧，因而重量会增加，所增加的重量等于 吸收氧的重量，一般物质燃烧后会变成酸，金属燃 烧后会变成金属氧化物 n1787年出版化学命名法 n1789年出版化学纲要 （三）原子、分子论学说的提出 n英国化学家、物理学家道尔顿科学原子论 n原子是组成物质或元素的最小粒子， n同一元素的原子，其形状、质量和各种性质相同，不同 元素的原子，质量和性质不同。 n不同元素的原子以简单数目的比例相结合-化合。 n意大利化学家阿佛加德罗，在1811年提出了分子学说。 n第一，无论是化合物还是单质，在被进行分割时，必有一个最小并 且保持该物质特性的单位，这个单位就是分子； n第二，单质的分子可以由多个原子组成； n第三，处于同样温度和压力下的气体，无论是单质还是化合物，相 同的体积中必有相同数目的分子。 n阿佛加德罗的思想是十分可贵的，但是他提出的观点没有能马上被 学术界所接受，而是被冷落了近50年。 n分子论被承认，应归功于意大利的另一位化学家康尼查罗（ S.Cannizzarol，18261910）的出色工作。 1860年在德国卡尔斯 鲁厄的首次国际学术讨论会结束时，康尼查罗散发了论证分子学说 的小册子准确地论述了当年阿佛加德罗提出的分子论，他还测定了 许多分子的分子量，公布了他所测得的分子量表。至此，分子假说 终于得到了肯定和公认。 （三）有机化学的兴起 n18世纪后期，德国著名化学家舍勒在有机化合物的分离 和提纯方面做了较为突出的工作。纯净的有机酸 n1824年，德国化学家维勒用实验方法合成尿素。尿素的 人工合成填补了无机物到有机物之间的鸿沟，开辟了有 机物人工合成的新天地。 n德国化学家凯库勒还把原子概念引入到有机化合物的研 究中，并发现和确立了碳的四价结构，且有自身相结合 的能力，提出了“碳链学说”。 n建立了有机立体化学结构理论。 （四）元素周期律的发现 n1829年，德国化学家德贝莱纳首先开始对元素的原子 量和化学性质之间的关系进行研究。他发现当时已知 的54种元素中，可列出几个元素组，每组包括3个元 素，同组内元素的性质相似。 n1869年，俄国化学家门捷列夫和德国化学家迈尔各自 独立地发现了元素周期律。他们对当时已知的各种元 素进行认真研究，根据化学活性的顺序，原子价的分 类，原子量的大小等，制成了一个化学元素周期表。 n为现代化学系统发展奠定了重要的理论基础。 四、生物学 （一）细胞学说的建立 n早在17世纪，显微镜刚刚问世的时候，物理学家胡克（R.Hooke） 就在显微镜下看到软木薄片是由许多蜂窝状的小结构组成的现象。 他将这些小结构命名为“细胞”，这是细胞一词的第一次出现。 n1831年，英国医生布朗（R.Brown）发现了植物细胞的细胞核。 1835年，捷克人普金野（Pukinje）又发现了母鸡卵细胞的细胞质 。 n德国植物学家施莱登和动物学家施旺于1838年和1839年先后创立了 细胞学说。：即一切植物和动物都是由细胞构成的，细胞是生命的 结构和功能的基本单位。 n细胞学说一经确立，马上显示出其生命力，大大促进了生物学的发 展。-细胞的全能性 -组织培养、克隆技术 n细胞学说的产生，要归功于德国自然哲学的兴起和消色差显微镜的 使用。 n n 细胞形态的多样性细胞形态的多样性 酵母菌植物纤维细胞 植物表皮细胞 动物精子 （二）生物分类学的形成 n人为分类。这种分类主要从人的认识角度把生物分成不 同的类型，把生物划分成不连续的一个阶梯序列。 n自然分类。这种分类根据物种的连续性和亲缘关系，把 它们的一切特征和器官加以比较，进行分类。 n生物分类学的代表人物是瑞典生物学家林耐1735年，林 耐出版了他的名著自然系统 林奈：生物分类学 n建立人为分类体系和双名制命名法（属种） n自然界的分类： n动物界，6纲：哺乳、鸟、两栖、鱼、昆虫、蠕虫 n植物界，24纲、116目、1千多属、1万多种（按性器 官来划分） n矿物界 n“人为体系只有在自然体系尚未发现以前才用得着 ；人为体系只告诉我们辨识植物，自然体系却能把 植物的本性告诉我们。” n自然系统（17351768）12版，121327 n1.分类的阶元（等级） n在自然分类系统中：界、门、纲、目、科、属、种七个 阶元，分类地位更精确表达，在种以前的六个基本分类等 级之间加入中间阶元 n某一分类等级下可加设亚（Sub-），上可加设总 (Super-)，即：亚门、亚纲、亚目、亚科；总纲、总目、 总科等 分类等级 n界Kingdom n 门Phylum n 亚门Subphylum n 总纲Superclass n 纲Class n 亚纲Subclass n总目Superorder n 目Order n 亚目Suborder n总科Superfamily(-oidea) n 科Family(idae) n 亚科Subfamily(inae) n属Genus n 亚属Subgenus n 种Species n亚种Subspecies 野猪所属的各级分类单位 n 动物界(Animalia) n脊索动物门(Chordata)， n 脊椎亚门(Vertebrata) n哺乳纲(Mammalia) n 真兽亚纲(Eutheria) n偶蹄目(Artiodactyla) n 不反刍亚目(Non-Ruminantia) n猪科(Suidae) n 猪属(Sus) n野猪种(Sus scrofa L.) 小家鼠所属的各级分类单位 n 动物界(Animal) n 脊索动物门(Chordata) n 脊椎动物亚门(Vertebrata) n 哺乳纲(Mammalia) n 啮齿目(Rodentia) n 鼠科(Muridae) n 小家鼠属(Mus) n 小家鼠(M.musculus) n犬（Canis familiaris Linne） ： n 动物界(Animal) n 脊索动物门(Chordata) n 哺乳纲(Mammalia) n 食肉目(Rodentia) n 犬科 n 犬属（Canis) n 家犬(amiliaris Hsapines) 人： n 动物界(Animal) n 脊索动物门(Chordata) n 哺乳纲(Mammalia) n 灵长目 n 科-人科 n 人属Homo n 智人Hsapines 梅：梅： 水稻水稻( (OryzaOryza sativa L.) sativa L.)： n n 界界- -植物界植物界 界界- - 植物界植物界 n n 门门- -被子植物门被子植物门 门门- -被子植物门被子植物门 n n 纲纲- -双子叶植物纲双子叶植物纲 纲纲- -单子叶植物门单子叶植物门 n n 目目- -蔷薇目蔷薇目 目目- -禾本目禾本目 n n 科科- -蔷薇科蔷薇科 科科- -禾本科禾本科( (GramineaeGramineae) ) n n 属属- -樱桃属樱桃属PrunusPrunus 属属- -稻属稻属OryzaOryza n n 种种- -梅树梅树mumemume 种种- -水稻水稻sativesative （三）达尔文的进化论 n1831年随海军勘探船作历时五年的环球旅行，观察和收 集了关于动植物和地质等方面的大量资料，经过综合与 分析，形成了生物进化论的概念。 n于1859年出版了名著物种起源。用极为丰富的材料 ，系统地说明了进化论。 五、生理学和遗传学 n解剖学主要侧重研究人体的结构，生理学则主要侧重研 究功能。 n17世纪后，生命科学面临一个根本的原则性选择问题： 生命现象能否用非生命现象中发现的自然规律来解释？ n19世纪后，化学的发展推动了生理化学的研究。 n体液 指体内水及其中的溶质， n占体重60-70%细胞内液40%-45% 组织间液10%-15% n 细胞外液20%-25%血浆 5% (一)生理学 贝尔纳 的贡献 n解决了动物肝脏的糖分生成作用和动物的合成能力。 n最重要的贡献是最先把机体分为内环境和外环境， （二）遗传学 n达尔文:环境的影响看作是导致变异和把变异保持下去 的原因。 n孟德尔奥地利人，被称为现代遗传学之父。 n孟德尔定律，该定律包括三个部分：显性定律；分 离定律；自由组合定律（独立分配定律）。 n一直到20世纪初，经过荷兰植物学家德佛里斯、德国植 物学家柯灵斯、奥地利植物学家丘敬马克分别予以证实 ，孟德尔遗传定律才被确定下来。1900 n1909年，约翰逊用“基因”一词代替“遗传因子”，并 提出了“基因型”和“表现型”两个术语。 六、地质学 （一）“水成论”与“火成论” n德国矿物学家维尔纳:地球表面最初是一片汪洋，所有 岩层都是在海水中经沉淀、结晶而形成，后来由于全球 水位突然下降，才使岩层露出水面，形成高山和陆地。 n苏格兰地质学家赫顿:地心是熔融的岩石，当能量达到 一定程度时，熔融的岩石就会冲破地壳喷发出来，固化 为新岩层。 （二）“灾变论”与“渐变论” n法国地质学家居维叶:由于发生过多次洪水灾变，才出 现了不同的地层。 n依据：因为地质考察发现，不同的地层中，有各种不同 的化石，并且地层越深，其动植物化石的构造越简单， 和现在的动植物形态差别也越大，有的种属已灭绝。 n英国著名地质学家赖尔 :自然作用，如风、雨、河流、 海浪、潮汐、冰川、火山和地震等自然力，不断地侵蚀 搬运以及沉积，就能改变地层表面的状况。 世界科学技术中心的转移 n翻开近代科学技术发展的历史，我们可以 看到一个带规律性的事实：在每一个历史 时期，都有一个国家的发明创造特别多， 科研成果硕果累累，科学技术人才荟萃， 因而使这个国家成为那个历史时期的世界 科学技术活动的中心。 n随着科学技术转移之后都有经济上的转移 ，大体上说明科学技术走在前面，这就是 历史的规律，是事物发展的必然。 近代以前：科学技术的中心？ 奴隶制社会 古希腊 封建制社会 古中国 第一个中心：意大利（1540-1610 ） n在近代科学技术发展史上，意大利为什么 首先成为世界科学的中心？ （1）欧洲的文艺复兴运动是先从意大利开 始的。 （2）意大利是近代大学的发祥地。 n走向衰败：天文学家布鲁诺被活活烧死， 意大利的科学技术开始走向衰落。 第二个中心：英国（1660-1730） n资产阶级取得统治地位后，十分重视科学技术 ，更大规模地进行技术引进活动，在不同大学 或不同部门工作的科学家们经常以某些大学为 中心进行学术交流。 （1）以英王命名成立皇家学会，推动学术交流活 动达到高峰 （2）坚持一条真理：没有借鉴和交流，就没有提 高；没有学习和继承，就没有发展。 n走向衰败：在牛顿死后，皇家学会 充斥了游 手好闲的纵绮子弟，优秀的科技人才严重缺乏 ，英国的科学便迅速衰落下去。 第三个中心：法国（1770-1830） （1）采取了一系列措施，通过留学办学， 改革和发展高等教育。 （2）加强大学的科学研究，实行政府拔款 ，创办了一批工程学院。 （3）重视人才，爱护人才，尊重人才 n走向衰落：随着拿破仑的失败，法国的学 校解体了，科学界“人员老化”，没有后 继之人，法国科学也开始从顶峰跌落下来 。 第四个中心：德国（1810-1920） （1）有大天文学家开普勒的理论基础有煤 矿发达的经济基础，为科学研究提供了科 技支撑 （2）积极吸取了法国办教育和英国办工业 的经验 （3）明确提出高等教育要实行“教学和研 究相结合”的原则 （4）发挥大学的三大功能：育人功能、科 研功能、服务功能。 第四节 近代技术的形成与发展 （一）近代第一次技术革命兴起的原因 （二）近代第一次技术革命的孕育阶段 （三）技术革命的发展过程 （四）蒸汽机时代技术的发展 （五）近代第一次技术革命的特点和意义 一、第一次技术革命一、第一次技术革命纺织技术与纺织技术与蒸汽机技术蒸汽机技术 （一）近代第一次技术革命兴起的原 因 1.资本主义生产发展的必然产物 2.资产阶级革命的必然产物 3.近代科学发展的必然产物 （二）近代第一次技术革命的孕育阶段 1.技术革命的直接诱因 2.纺织技术革命 17651765年詹姆斯年詹姆斯. . 哈格里夫斯发明哈格里夫斯发明 的纺纱机的纺纱机珍珍 妮机妮机 17791779年塞缪尔年塞缪尔. .康普康普 敦发明的走锭纺纱机敦发明的走锭纺纱机 骡机骡机 17681768年阿克莱特年阿克莱特 发明的水力纺纱发明的水力纺纱 机机 （三）第一次技术革命的发展过 程 1.早期蒸汽机的发展 巴本蒸汽机;塞维利蒸汽机;纽可门蒸汽机 2.瓦特对蒸汽机的重大改进 瓦特改进的蒸汽机瓦特改进的蒸汽机 瓦瓦 特特 制制 造造 的的 蒸蒸 汽汽 机机 早期蒸汽机早期蒸汽机 （四）蒸汽机时代技术的发展 1.迅速发展的机器制造业 2.钢铁工业的诞生与发展 3.蓬勃发展的运输工业 （五）近代第一次技术革命的特点和意义 1.特点 n第一，它形成了以纺织技术为先导、以蒸汽动 力技术为主导的技术体系。 n第二，它是以第一次科学革命中的牛顿力学为 基础的。 n第三，这次技术革命直接导致产业革命，前者 超前后者不多，二者几乎同步发生。 2.意义 u技术革命导致了工业革命，在欧美掀起了工业革命的浪 潮； v技术革命不仅造成了生产力的巨大进步，而且从根本上 摧毁了整个封建关系； w技术革命使生产过程变成了科学的应用，成为19世纪科 学走向全面繁荣的根本动力。 x技术革命导致的工业革命引起了社会阶级结构的大变动 ，使最革命、最先进的社会力量无产阶级登上了历 史舞台。 二、其他技术的形成 （一）制造机革命 n机器制造技术： n莫兹利1794发明移动刀架1797年发明车床 n1797年英国机械师享利莫兹利制造出了全金属的大型 车床，特别是发明了车床上的滑动刀架，改变了以往用 手工加工作业的方法，克服了手工操作很难按尺寸要求 加工的缺陷，使得一般工人也能迅速而精确地加工部件 。 （二）钢铁冶炼技术 n英国18世纪以前用木炭炼铁 煤（硫，脆 ） 焦炭 n1750年钟表匠享兹曼发明了用坩埚炼钢的方法炼出了 相当纯净的钢 n到18世纪末，英国已成为欧洲重要的钢铁出口国，率先 进入钢铁时代。 （三）交通运输技术 n1807年，美国工程师富尔顿发明了轮船。 n1814年英国煤矿工人斯蒂芬逊(G.Stephenson)制造出第 一台牵引用的蒸汽机车 （四）化工技术 n1736年，英国医生瓦尔特发明了新的硫酸制造法，用硫 磺和硝石在一个密闭的玻璃容器里燃烧，气体被水吸收 后就成为硫酸。 n1746年，英国医生罗巴克改进了瓦尔特的方法，发明了 铅室制造硫酸 n1791年，法国医生路布兰发明了以氯化纳为原料的制碱 方法。 n1840年被称为德国“化学之父”的著名化学家李比希 (J.Liebig,18031873)确立了恢复土壤肥力的化学原 理，并合成过磷酸肥料，从此开始了工业制造肥料的历 史。 二、近代技术的发展第二次技术革命 n19世纪中叶，西方人又迎来了第二次技术革命。这场革 命的标志是电力应用。人类社会从蒸汽时代进入电气时 代 （一）电力技术 n1866年，德国的发明家、商人沃纳西门子用电磁铁代 替永久磁铁，并靠电机自身发出的电流为自身电磁铁励 磁，制造出了第一台能提供强大电流的自激式发电机， 从而打开了近代强电技术大门。 n19世纪80年代后，法国物理学家、电气技师德普勒研制 出第一条高压输电线路，采用英、美、德、俄等国电气 工程技术人员发明的三相发电机、电动机、变压器，最 终建立了三相交流供电系统。 （二）电信技术 n1838年美国的莫尔斯发明电报机 , n1876年，美国人贝尔发明了电话，不久美国人爱迪生又 解决了长距离通话的问题，使电话很快得到普及。 n1895年马可尼进行了电磁波传递信号的实验 n1896年收发距离达14.5千米，1899年达50千米。 n1901年无线电信号从英国跨越大西洋，传递到加拿大， 打开了无线电在全球应用的大门。 （三）内燃机技术 n1876年德国工程师奥托（N.A.Otto,18321891）依据 罗沙斯提出的原理（四冲程循环原理 ），研制出第一 台四冲程往复活塞式内燃机。 n拖拉机、机车、轮船等的