一古希腊罗马的科学技术PPT课件.ppt

第三节 古希腊罗马的科学技术 一 古希腊文明二 古希腊的自然哲学三 古希腊的科学知识四 关于古希腊科学技术的几点结论五 古罗马科学技术 1 教学目的和要求 1 了解古希腊科学发端的社会背景及其与四大文明古国科学社会背景的差异 2 重点掌握雅典时期的自然哲学成就及其自然观意义 3 着重理解希腊化时期数理自然知识成就及其方法论意义 2 古希腊文明的发祥地 3 一 古希腊文明 古希腊的历史并不如四大文明古国悠久 但是 他们却在后来欧洲乃至世界的文明发展史上留下了光辉的足迹 以至于现在研究西方历史的人 言必称希腊 现代科学也正是在希腊科学的传统上发展起来的 4 希腊的地理位置 希腊的地理位置并不适于农业发展 境内多山 气候不好 主要农作物是种植橄榄 但它正好处于与古老东方文明一海之隔的爱琴海上 有着海上交通的便利 于是发展起了航海和经商 所以古代世界的各种知识都在希腊汇合起来 他们经过思考 在那里提出了许多后来才由科学加以处理的问题 并且提出了许多解决办法 5 录像 6 古希腊的城邦联合体 古希腊的历史大约开始于公元前 世纪 相当于我国的商朝时期 其早期历史全部由大概在公元前九世纪一个叫荷马的盲诗人用神话史诗的形式加以叙述 古希腊并不是一个统一的国家 而是一群大大小小的城邦所组成的联合体 就像我们中国春秋战国时期 虽然名义上都是天子之臣 实际上各行其是 7 古希腊的城邦联合体 所谓城邦 就是一个国家 以城市为中心 周围是乡镇 古希腊最大的城邦是雅典 其次就是斯巴达 这两个城邦就像我们中国古代的春秋五霸那样 对全希腊的外交军事发号施令 8 古希腊人的特点 古希腊人最大的特点 就是他们除了善于学习古代东方各民族已有的文化科学知识以外 还非常善于从理论上进行综合和创新 比如 拼音文字本来是腓尼基人的发明 但希腊人却把它完善化 创建了希腊字母 从而使后来欧洲文字都采用了拼音文字 9 为何希腊人爱好科学 亚里士多德在 形而上学 一书开篇就说 哲学和科学的诞生有三个条件 第一是 惊异 是人们对自然现象和社会现象所表现出来的困惑和惊奇 有了惊异也就感受到自己的无知 自知其无知者为摆脱无知就求知识 求知并非为了实用的目的 而纯粹是一种对智慧的热爱 通俗地说 第一个条件是要求人们有好奇心和求知欲 10 为何希腊人爱好科学 第二个条件是 闲暇 知识阶层不用为着生活而奔波劳碌 因为 整天从事繁重体力劳动没有闲暇的人 是无法从事求知这种复杂的脑力劳动的 第三个条件是 自由 它要求自由地思考 自由地发表意见 不受他种目的和利益的支配 总的来说 亚历士多德强调了哲学和科学之来源的非功利性 也说出了为何希腊成为科学和哲学的发源地的道理 因为它提供闲暇 提供自由 因为希腊人有着强烈的求知欲 对智慧无比地祟尚 11 古希腊人擅长于理论思维 与古代中国人相比 古希腊人更擅长于理论思维 他们总是试图将整个世界联系起来考虑 竭力从非常有限的事实面前找出最具有普遍性的东西 所以 古希腊的哲学非常发达 我们可以毫不夸张地说 古希腊 包括后来希腊化时期 代表着全世界奴隶社会科学技术的最高水平 12 亚历山大东征 古希腊后期的鼎盛时期与一个人的名字紧密相关 这就是发动了向东方远征 建立了横跨欧亚非三大洲的庞大帝国的亚历山大大帝 13 亚历山大东征 亚历山大是古代世界最伟大的帝王之一 从少年时代起 他就野心勃勃 妄图统治整个世界 把希腊文化传播到各地 公元前336年 亚历山大20岁时继承王位 成为马其顿国王 接着 于公元前334年 他率领马其顿士兵发动了征服东方的战争 他率大军扫荡了小亚细亚和埃及 然后回师两河流域 灭掉波斯 建立起地跨欧 亚 非的大帝国 14 15 亚历山大帝国的分裂 东征结束后 亚历山大回到巴比伦 在那里暴病而死 他建立的帝国随之分裂 他的部将为争夺对大帝国的控制权而长期彼此征战 到公元前3世纪初 形成三个王国 一是马其顿王国 它回复原状 成为一个疆域不大 希腊化的民族王国 二是托勒密王朝统治下的埃及王国 是三个王国中维持最久的一个 三是塞琉四王朝统治下的王国 它由帝国的亚洲诸行省组成 是三个王国中疆域最广的一个 16 希腊化时代 亚历山大大帝征服以后 古典希腊文化普及整个中东 形成一个新文明 史称 希腊化时代 虽然亚历山大的帝国是短暂的 但继其而起的诸王国却完整程度不等地生存了三个世纪 在这期间 中东也希腊化了 埃及和亚洲诸行省土地富饶 提供了种种前所未有的机会 成千上万的希腊商人 行政官员 教师 专门职业者和雇佣兵受这些机会的吸引 从各自的城邦移居那里 从而 为新的希腊化文明 一个实际上各方面都与其前身古典文明不同的混合创造物 奠定了基础 17 希腊化时代在科学方面取得的进步超过了17世纪以前任何别的时期 这部分地是由于亚历山大征服提供了经济良机 大大扩展的市场激发人们改进技术 增加产量 后起诸王国间以及它们与外部强国间连继不断的战争产生了对较复杂的武器的需要 希腊科学与中东科学 不仅包括美索不达米亚和埃及的科学 在一定程度上还包括印度科学 间的直接交流也同样起了促进的作用 18 希腊化国家统治者慷慨支持科学研究 埃及的情况尤其如此 埃及的亚历山大图书博物馆实际上是历史上最早由国家供养的研究院 它包括天文台 实验室 解剖室 植物园 动物园和一个藏书达50万至70万册的图书馆 托勒密王朝出重金让缪塞昂学院雇佣了一大批专门抄写的人员 据说 当时政府命令 所有到亚历山大港的船只都要把携带的书交出供检验 如发现有图书馆没有的书 则马上抄录 留下原件 将复制件奉还原主 只此一项 就可看出托勒密王朝何等重视文化积累 19 早期 人才流失 的现象 人文鼎盛 经济发达 使得亚历山大里亚成为当时世界上最大的学术中心 各地的学者都到这里来进修 学习 当时最为著名的科学家几乎都在亚历山大里亚呆过 当时 曾发生早期 人才流失 的现象 整个地中海世界的哲学家 数学家 医生 植物学家 动物学家 天文学家 语言学家 地理学家 艺术家和诗人 由于受适意且激励人的气氛 极好的设备 免费的膳宿和令人羡慕的薪水的吸引 纷纷来到埃及 20 缪塞昂学院持续了六百年之久 缪塞昂学院持续了六百年之久 但只有最初的二百年是科学史上重要时期 这一时期 科学英才辈出 学术事业繁荣 后来 随着托勒密家族越来越埃及化 他们对希腊学术的兴趣也越来越淡漠了 据说托勒密七世 公元前146 前117 甚至迫害希腊人 再以后 埃及被罗马所征服 成了罗马的一个省份 希腊的科学遗产就逐步丧失殆尽 21 二 古希腊的自然哲学 1 米利都学派2 毕达哥拉斯学派3 原子论思想4 亚里士多德学说 22 1 关于自然界本原的元素说 1 1米利都学派泰勒斯关于世界万物本原是 水 的主张米利都学派的创始人是泰勒斯 约公元前624 公元前547年 他是和梭伦并列的希腊七贤中的名人 他认为万物之源为水 水生万物 万物又复归于水 这个观点看似简单却涵盖了万物最初皆诞生于水中这一真理 排除了当时流行的神造世界的臆想断说 23 至于泰勒斯提出 万物皆水 断言的理由是什么 据亚里士多德说 他得到这个想法 也许是由于观察到万物都以湿的东西为养料 热本身就是从湿气里产生 靠湿气维持的 由此产生万物的东西即是本原 这是引起他的想法的一个事实 另一个事实是 万物的种子都有潮湿的本性 而水是潮湿本性的来源 亚里士多德 形而上学 1 泰勒斯的命题中没有神话因素 2 泰勒斯用这个假说解释了其它自然现象 如回答了大地靠什么支持这个古老问题 3 现代科学正是从泰勒斯和其同时代人的思想持续不断地传下来的 24 1 关于自然界本原的元素说 阿那克西曼德关于世界万物本原是 无定 的主张米利都学派的第二位哲学家是阿那克西曼德 约公元前610年 前546年 他是泰勒斯的朋友和学生 他从泰勒斯的前提出发 对本原问题作了另外的回答 阿那克西曼德觉得 如果水转变为土 土转为为水 如果水转变为气 气转变为水 等等 那就意味着任何事物都转变为任何事物 我们同样可以说土或气 或者别的东西是始基 这就成为逻辑上任意的事情了 据此 他主张始基是apeiron 意思是 无定 没有任何规定性的东西 它既没有具体的性质 也没有任何具体的形状 还没有固定的大小 他认为 世界万事万物就是由这个 无定 产生出来的 25 无定 本身包含有冷和热这两种对立物 永恒的运动把它们分离出来 热形成了一个火圈 火圈破裂后就产生出太阳 月亮和其他星辰 大地和环绕它的空气是冷产生的 地上的第一批生物是在潮湿中产生的 人是由鱼变来的 因为人在胚胎时很像鱼 阿那克西曼德认为 万物是 无定 产生的 万物消灭后又要回到 无定 中去 这是命运规定的 阿那克西曼德的思想比泰勒斯的思想前进了一大步 他用 无定 这种原始的混沌物质说明万物的产生比用水说明要合理得多 在他的哲学中最先有了对立和规律的思想 在他看来 冷和热这两种对立物是统一在 无定 之中的 他说的 命运 实际上就是必然性或自然规律 26 1 关于自然界本原的元素说 阿那克西美尼关于世界万物本原是 气 的主张米利都学派的第三位哲学家是阿那克西美尼 约公元前588年 前526年 他是阿那克西曼德的朋友和学生 阿那克西美尼认为 无定 是一种很难把握的东西 所以他提出本原应是有定的东西 就是气 气并不是神创造的 相反 神却是来自气 世界上一切事物都是由气的凝聚和疏散而形成的 当气疏散时 它就变成火 当它凝聚时 先是变成云 进而变成水 然后形成大地 石头 灵魂也不是别的东西 而是使我们成为一体并主宰我们的气 27 阿那克西美尼为米利都学派的哲学增加了非常可贵的思想 他用气的凝聚和疏散的运动比阿那克西曼德用冷和热两种对立的性质说明具体事物的产生有更深刻的哲学意义 在西方哲学史 他开创了用事物量的变化来说明事物在性质上的区别的历史 28 米利都学派在人类科学认识发展史上的作用和地位 可以简要地概括又以下几个方面 第一 米利都学派标志着西方自然哲学的产生 他们开始实现了从神话向哲学的转变 过去人们用神试用超自然的力量来解释自然 米利都的哲学家们最早用自然本身来说明自然 开始主要用抽象的理性思维的方式取代神话主要以形象思维方式的幻想 这样 自然哲学就产生了 第二 在他们看来 客观世界中形形色色的万物是相互联系的 又是在变化发展的整体 他们要探求万物的根源 寻求多中之一 提出了关于世界的统一性问题 第三 他们都肯定自然事物是不断运动变化的 29 1 2赫拉克利特的 论自然 赫拉克利特认为组成世界的基本元素是 火 赫拉克利特 Heraclitus 约公元前530年 前470年 是一位富传奇色彩的哲学家 他出生在伊奥尼亚地区的爱菲斯城邦的王族家庭里 他本来应该继承王位 但是他将王位让给了他的兄弟 自己跑到女神阿尔迪美斯庙附近隐居起来 赫拉克利特写过一部总称为 论自然 的书 他借用毕达哥拉斯 和谐 的概念 认为在对立与冲突的背后有某种程度的和谐 他的主要的思想有 30 1 永恒的活火 这个有秩序的宇宙对万物都是相同的 它既不是神也不是人所创造的 它过去 现在和将来永远是一团永恒的活火 按一定尺度燃烧 一定尺度熄灭 万物的本原是火 宇宙是永恒的活火 2 万物皆流 人不能两次走进同一条河流 客观事物是永恒地运动 3 逻各斯万物是永远变动的 而这种变动是按照一定的尺度和规律 逻各斯 进行的 事物都是相互转化的 冷变热 热变冷 湿变干 干变湿 31 赫拉克利特被称为辩证法的奠基人之一 他是在古代希腊哲学家中第一个用朴素的语言讲出了辩证法的要点的人 赫拉克利特在哲学思想上的发展 主要表现在辩证法方面 他的辩证法思想虽然还带着朴素的直观性 但在当时却是非常深刻的 他与早于他的毕达哥拉斯及其早期学派一起 从探究万物的本原深入到要探求现象背后的普遍规律 这为人类认识的发展 为希腊以至整个西方的哲学和科学的发展提供了广阔的领域和深远的前途 32 1 3恩培多克勒 四根说 自然界中土 气 火与水四种原素是永恒的 但是它们可以以不同的比例混合起来 这样 便产生了我们在世界上所发现的种种变化着的复杂物质 它们被 爱 结合起来 又被 恨 分离开来 爱与斗争对于恩培多克勒来说 乃是与土 气 火 水同属一级的原始原质 有些时期爱占着上风 有些时期则斗争来得更强大 每种合成的实体都是暂时的 只有元素以及爱和斗争才是永恒的 33 2 毕达哥拉斯学派的宇宙论 毕达哥拉斯 Pythagoras 572BC 497BC 古希腊数学家 哲学家 毕达哥拉斯曾旅居埃及 后来又到各地漫游 很可能还曾去过印度 他在游历生活中 受到当地文化的影响 了解到许多神秘的宗教仪式和数学知识 他返回家乡撒摩斯岛 后来迁往位于南意大利的希腊港口克罗内居住 在这里创办了一个研究哲学 数学和自然科学的团体 后来便发展成为一个有秘密仪式和严格戒律的宗教性学派组织 34 万物皆数 毕达哥拉斯学派认为数是万物的本原 事物的性质是由某种数量关系决定的 万物按照一定的数量比例而构成和谐的秩序 毕达哥拉斯学派认为 1 是数的第一原则 万物之母 也是智慧 2 是对立和否定的原则 是意见 3 是万物的形体和形式 4 是正义 是宇宙创造者的象征 5 是奇数和偶数 雄性与雌性和结合 也是婚姻 6 是神的生命 是灵魂 7 是机会 8 是和谐 也是爱情和友谊 9 是理性和强大 10 包容了一切数目 是完满和美好 35 万物皆数 毕达哥拉斯对数论作了许多研究 将自然数区分为奇数 偶数 素数 完全数 平方数 三角数和五角数等 在毕达哥拉斯派看来 数为宇宙提供了一个概念模型 数量和形状决定一切自然物体的形式 数不但有量的多寡 而且也具有几何形状 在这个意义上 他们把数理解为自然物体的形式和形象 是一切事物的总根源 因为有了数 才有几何学上的点 有了点才有线面和立体 有了立体才有火 气 水 土这四种元素 从而构成万物 所以数在物之先 自然界的一切现象和规律都是由数决定的 都必须服从 数的和谐 即服从数的关系 36 地动说 毕达哥拉斯从一切平面图形中最美的是圆形 一切立体图形中最美的是球形的观点出发 认为大地和其他星体是球形的 提出了太阳 月亮和行星作均匀圆运动的思想 他还认为十是最完美的数 所以天上运动的发光体必然有十个 地球沿着一个球面围绕着空间一个固定点处的 中央火 转动 另一侧有一个 对地星 与之平衡 这个 中央火 是宇宙的祭坛 是人永远也看不见的 这十个天体到中央火之间的距离 同音节之间的音程具有同样的比例关系 以保证星球的和谐 从而奏出天体的音乐 37 宇宙和谐 毕达哥拉斯通过对音乐的研究 提出了音乐的和声归因于简单的数比 然后他又把这种概念推广到天文学中 设想天体的运行秩序是一种和谐 诸行星的运动有着音乐般的韵律 即它们所在的天球 其大小 运动速度等必须符合简单的数比 各个星球保持着和谐的距离 沿着各自的轨道 以严格固定的速度运行 产生各种和谐的音调和旋律 即所谓 诸天音乐 或 天体音乐 由太阳 月亮 星辰的轨道和地球的距离之比 分别等于三种主要的和音 即八音度 五音度 四音度 38 毕达哥拉斯定理 毕达哥拉斯本人以发现勾股定理 西方称毕达哥拉斯定理 著称于世 不过最早的证明大概可归功于毕达哥拉斯 他是用演绎法证明了直角三角形斜边平方等于两直角边平方之和 即毕达哥拉斯定理 在外国称为 毕达哥拉斯定理 或者 百牛定理 传说 毕达哥拉斯发现了这个定理后 即斩了百头牛来祭缪斯女神 以酬谢神灵的启示 因此又称 百牛定理 39 毕达哥拉斯定理提出后 其学派中的一个成员希帕索斯考虑了一个问题 边长为1的正方形其对角线长度是多少呢 他发现这一长度既不能用整数 也不能用分数表示 而只能用一个新数来表示 希帕索斯的发现导致了数学史上第一个无理数的诞生 小小的出现 却在当时的数学界掀起了一场巨大风暴 它直接动摇了毕达哥拉斯学派的数学信仰 一切数均可表成整数或整数之比 使毕达哥拉斯学派为之大为恐慌 实际上 这一伟大发现不但是对毕达哥拉斯学派的致命打击 对于当时所有古希腊人的观念这都是一个极大的冲击 的发现 40 这一结论的悖论性表现在它与常识的冲突上 任何量 在任何精确度的范围内都可以表示成有理数 这不但在希腊当时是人们普遍接受的信仰 就是在今天 测量技术已经高度发展时 这个断言也毫无例外是正确的 可是为我们的经验所确信的 完全符合常识的论断居然被小小的的存在而推翻了 这应该是多么违反常识 多么荒谬的事 它简直把以前所知道的事情根本推翻了 面对这一荒谬人们竟然毫无办法 这就在当时直接这一悖论直接触犯了毕氏学派的根本信条 从而导致了西方数学史上一场大的风波 史称 第一次数学危机 第一次数学危机 41 毕达哥拉斯学派的科学思想影响 第一 最早提出宇宙和谐的观念 启迪后世学者追求体现宇宙和谐的规律 对后代许多天文学家有深远的影响 第二 最早提出了大地是球形的正确见解 第三 最早提出了地球围绕宇宙中心转动的见解 是关于地球运行的第一个猜测 第四 最早提出了地球自转的图像 42 毕达哥拉斯学派的科学思想影响 作为一种唯心主义的世界观 毕达哥拉斯和他的学派的科学探索无法找到正确的方向 甚至在某种程度上给后来的自然哲学以及科学的发展带来了很大的消极影响 但是 这些失误 并不能掩盖毕达哥拉斯在自然科学形成和发展过程中起到的积极作用 列宁告诉我们 毕达哥拉斯是 科学思维的萌芽同宗教神话之类幻想间的一种联系 43 3 德谟克利特的原子论 留基伯 约公元前500 前440年 是古希腊爱奥尼亚学派中的著名学者 他首先提出物质构成的原子学说 认为原子是最小的 不可分割的物质粒子 原子之间存在着虚空 无数原子从古以来就存在于虚空之中 既不能创生 也不能毁灭 它们在无限的虚空中运动着构成万物 德谟克利特 约公元前460 前370年 是留基伯的学生 他继承并发展了留基伯的原子学说 为现代原子科学的发展奠定了基石 44 德谟克利特探讨了物质结构的问题 提出了原子论的思想 他认为万物的本原是原子和虚空 原子是一种最后的不可分割的物质微粒 它的基本属性是 充实性 每个原子都是毫无空隙的 原子不能被从无中创生 也不能被消灭 任何变化都是它们引起的结合和分离 虚空的性质是空旷 原子得以在其间活动 它给原子提供了运动的条件 原子的数目是无穷的 它们之间没有性质的区别 只有形状 体积和序列的不同 运动是原子固有的属性 原子永远运动于无限的虚空之中 它们互相结合起来 就产生了各种不同的复合物 原子分离 物体便归于消灭 德谟克利特的原子论后来又被伊壁鸠鲁和克莱修所继承 原子论是欧洲最早最完备最接近于近代自然科学的物质结构的哲学猜测 45 4 亚里士多德学说 亚里士多德是公元前三八四年出生的古希腊著名的哲学家 渊博的学者 他是柏拉图的学生 又是亚历山大大帝的老师 他一生勤奋 著书数百卷 总结了泰勒斯以来古希腊哲学发展的结果 首次将哲学和其他科学区别开来 开创了逻辑 伦理学 政治学 物理学 植物学和动物学等学科的独立研究 他的学术思想对西方文化 科学的发展产生了巨大的影响 46 亚里士多德学说 亚里士多德是古希腊哲学的集大成者 是一位承上启下的人物 在他的哲学中 哲学和自然科学已开始分化 1 在世界本源问题上 提出了两种 实体 说 并用 四因说 加以论证 2 在宇宙结构问题上 主张地心说 建立了同心球宇宙模型 第一次把几何学和天文学结合起来 3 在物体运动问题上 认为物体只有在外力推动下才能运动 重物坠落的速度较轻物快 47 亚里士多德学说 天地有别 与地球上物体的上升和下落的自然运动不同 还有一种天体所特有的永恒的均匀的圆周运动 天体不是由地球上的四种元素火 水 土 气组成 而是由第五种元素 以太 构成 匀速圆周运动是第五元素的性质所固有的 由此导致两个推论 1 世界结构本质上是以地球为中心 沉重的地球由于它特别的性质 正好静止于世界的中心 2 把适用于地球上的科学概念和推理运用到天体上去 这在逻辑上是不可能的 特别是把地球也看作是个天体 这是荒谬的思想 48 亚里士多德学说 地球是宇宙的中心 亚里斯多德对地球处于宇宙中心的论证之一 因为我们时时刻刻正好看到半个天球 所以地球必然位于宇宙的中心 49 亚里斯多德的动力学 任何运动物体都是由与它相联的外界物体所推动 这是地球上无生命物体运动的基础 由此得出 1 一个脱离了所有外部影响的物体处于静止状态 2 对每种强迫运动 必须寻找与物体有关的动因 动力学基本规律 由外力推动的物体运动的速度与推力成正比 与反对运动的阻力成反比 亚里斯多德和其他希腊思想家的最大功绩就是把自然作为科学研究的对象 50 三 古希腊的科学知识 1 数学知识2 天文知识3 物理知识4 生物和医学知识 51 数学知识 古希腊的数学成就与毕达哥拉斯学派的几何学成就及其数理思想直接相关 欧几里德的 几何原本 全面总结了前人的几何学知识 用公理化方法 以23个定义 5条公设和5条公理为出发点 推演出467个数学命题 几何学从此成为一门科学和古代最成熟的学科 52 欧几里得的 几何原本 欧几里得的 几何原本 共含13篇 在第1篇中 欧几里得首先给出关于点 线 面 直线 平面 圆等23个基本概念的定义 然后在这个基础上给出几何学理论的5条公设和5条公理 53 其公设是 1 从任一点到任一点可作直线 2 把有限直线不断循直线延长是可能的 3 以任一点为中心和任一距离为半径作一圆是可能的 4 所有直角彼此相等 5 若一直线与两直线相交 且若同侧所交两内角之和小于两直角 则两直线无限延长后必相交于该侧的一点 54 其公理是 1 跟同一件东西相等的一些东西 它们彼此也是相等的 2 等量加等量 总量仍相等 3 等量减等量 余量仍相等 4 彼此重合的东西是相等的 5 整体大于部分 55 认定上述命题可以作为几何学的公设和公理 这是欧几里得的独创和对几何学的贡献 上述绝大部分命题 皆具有简明性 真理性 而且其真理性是不证自明的 第1 2 3条公设说的是可以构作线和圆的图形 这是对这些图形存在性的声明 公理4是用重叠法作证明的依据 56 第5条是公设吗 第5条公设 若一直线与两直线相交 且若同侧所交两内角之和小于两直角 则两直线无限延长后必相交于该侧的一点 之所以这样来表述 也足以显示出欧几里得的天才 他深知 两直线平行 要涉及到 将两直线无限延长而永远不相交 的操作 而对这种操作人在经验上是无能为力的 然而按他的第5条公设的表述则可以正面回避 无限 所碰到的这种困难 57 公理化的楷模 这样 欧几里得从10条公设与公理出发 将古希腊时代人们发现的465个几何和算术定理全部推演出来 从而把古希腊数学组织在一个严密的 逻辑线索清晰的公理化体系之中 被世人称为公理化的楷模 为后人不断地效仿 58 这样 欧几里得从10条公设与公理出发 将古希腊时代人们发现的465个几何和算术定理全部推演出来 从而把古希腊数学组织在一个严密的 逻辑线索清晰的公理化体系之中 被世人称为公理化的楷模 为后人不断地效仿 59 2 天文学 日心说 阿利斯塔克最早提出日心说 Aristarchus 前310 230年左右 OntheSizesandDistancesoftheSunandMoon太阳到地球的距离大于地球到月球距离的18倍 但小于20倍 太阳与月球的直径比大于18 小于20 太阳与地球的直径之比大于19 3 小于43 6 60 恒星的周年视差 阿利斯塔克根据得到的日 月 地大小和距离数据 提出地球绕着太阳转动的地动说 对于因此而应该产生的但没有被观测到的恒星周年视差 他假定地球轨道半径与地球到恒星的距离相比是微不足道的 这一学说富有革命性但缺乏经验事实的支持 61 地心说 欧多克斯 Eudoxus 约409 356BC 在柏拉图关于天体作匀速圆周运动的原则指导下提出了天体的同心球理论 他一共设置了27个同心球 恒星一个 五颗行星每颗四个 太阳和月亮各占三个 同心球理论 62 Apollonius 约262 190BC 的两个数学发明 阿波罗尼乌斯的两个数学发明偏心圆运动和本轮 均轮模型为天文学家解决行星视运动问题提供了基础 63 本轮和均轮 本轮和均轮的运动可以从数学上解释行星的各种运动状态 留 逆行等 64 喜帕恰斯 Hipparchus 约190 127BC 阿波罗尼乌斯的发明被喜帕恰斯用来描述天文现象 希腊天文学走上了一条康庄大道 喜帕恰斯在构建日月和行星运动几何模型时采用了巴比伦几个世纪以来保存的观测数据 65 岁差的发现 喜帕恰斯的另一项重要发现就是春分点的退行即岁差现象 66 喜帕恰斯的太阳运动模型 这个模型很好地解决了四季长度不等与匀速圆周运动之间的矛盾 67 物理知识 阿基米德把观察和数学推理 理论研究和实际应用相结合 发现了杠杆原理和浮力定律 给出了求解复尽杂物体重心的方法 他的研究方法已接近现代的研究方法 被誉为 力学之父 阿基米德 68 阿基米德的名言 给我一个支点 我将推动地球从阿基米德的著作中还能找到理论力学的萌芽 他从预设的一些公理出发 从数学上证明了杠杆原理 力与力臂成反比 69 阿基米德的著作 传记作家普鲁塔克这样评论阿基米德的著作 在整个几何学上不可能找到更困难更错综复杂的问题 也不可能找到更简单更清晰的解说 1 论平面图形的平衡I2 求抛物线的面积3 论平面图形的平衡II4 论球和圆柱I II5 论螺线6 论锥体和球体7 论浮体I II8 圆的度量9 数沙者10 方法11 引理集 70 球和圆柱 在 论球和圆柱 中 他证明了 1 命题13 任一正圆柱 不记上下底 的表面积等于一圆的面积 该圆半径是圆柱高与底直径的比例中项 2 命题33 任一球面积等于其大圆面积的四倍 3 命题34推论 以球的大圆为底以球直径为高的圆柱 其体积是球体积的3 2 其包括上下底在内的表面积是球面积的3 2 他对这条定理非常喜爱 以致遗言把它刻在墓碑上 71 4 生物和医学知识 希腊医学中许多知识是直接来自埃及和两河流域的 符咒和驱邪曾是流行的治疗方法 大约在公元前五世纪 出现了以行医为业的医生 并逐渐形成一些医学派别 希波克拉底被认为是古希腊的医学之父 有全集59篇 集古希腊医学之大成 该派的理论和医术走在了现代以前任何时代的见解前面 72 生物和医学知识 希波克拉底认为疾病是人体的自然过程 主张用观察和实验方法研究疾病并创立了 四体液说 赫罗菲拉斯是第一个公开进行人体解剖的医生 揭示了人脑是智慧之府 而不是亚里士多德所认为的是心 73 希波克拉底神殿内关于阿波罗的评论 中关于治疗下颌脱位的方法 74 希波克拉底神殿内关于阿波罗的评论 中关于治疗椎骨脱位的方法 75 四 关于古希腊科学技术的几点结论 1 古希腊自然哲学的基本特征及其历史地位2 古希腊人的方法3 古希腊科学与社会的关系 76 古希腊自然哲学的基本特征及其历史地位 古希腊科学是哲学的一个方面 所以它一开始就有重视理论思维 重视理性探索的特征 具有朴素辩证法的思想和物活论的色彩由于毕达哥拉斯主义和柏拉图主义的影响 古希腊科学中含有特别重的数学尤其几何学的成分 公理化和演绎推理的方法被运用到各门学科中去 在科学研究方法上 在希腊化时代的阿基米德那里 也已经达到了相当高的水平 逻辑推理的方法 严格定量的数学方法都已趋成熟 实验的方法也初露端倪 这些都为近代自然科学的形成做好了准备 近代自然科学就是从古希腊自然科学演进而生 77 古希腊人的方法 1 古希腊人自然哲学的方法特点是以大胆的思索 巧妙的猜测和聪明的直观来把握自然界 2 古希腊人科学研究的方法的特点是重视数学的和逻辑的论证 以天才的直观为主 以初步的观察实验为辅 78 古希腊科学与社会的关系 1 海岸文明基础上发展起来的工商业经济是天文学 历学和数学发达的根本动力 2 工商奴隶主民主政治体制为学术繁荣提供了制度保障 3 多元的文化开放系统促进了学术交流的频繁和科学研究的进步 79 3 古罗马帝国 公元前1世纪 后起之秀罗马征服了地中海沿岸旧帝国遗留下来的行省 征服了马其顿和埃及 从而结束了希腊化时代 开始了罗马时代 80 81 古罗马帝国的崛起 罗马本来是意大利半岛台伯河畔的一个小城邦 公元前5世纪到公元前3世纪 罗马军队在意大利半岛上南征北战 终于征服了意大利半岛 公元前2世纪末 罗马已经成为地中海上的霸主 之后 罗马不断扩张 到公元2世纪 成为地跨欧 亚 非三洲的大帝国 82 古罗马帝国的鼎盛时期 古罗马帝国的鼎盛时期是从公元前一世纪开始的两 三个世纪 它基本继承了古希腊的全部版图和文化科学 此时相当于我国的秦汉时期 也就是说 当时在世界的东西方 出现了两个强大而统一的庞大帝国 这就是古罗马帝国和中国的汉帝国 83 古罗马人在科学理论方面不如古希腊人 古罗马人在科学理论方面不如古希腊人 除了盖伦的医学体系可以算是罗马人统治时期取得的科学成就外 其他方面没有给人留下很深刻的印象 但他们在工程技术方面所取得的成就却是非常惊人的 84 五 古罗马科学技术 1 古罗马科学2 古罗马技术 盖伦医生 85 古罗马科学 古希腊科学在古罗马时期走向衰落 但在天文学和医学仍有重要进展 托勒密的 至大论 集古代天文学之大成 运用数学模型方法建立了地心说体系 盖伦医生提出了 灵气论 学说 托勒密地心说和盖伦医学统治西方科学长达1500年之久 86 托勒密Ptolemy约100 170AD 托勒密进一步精炼和发挥了喜帕恰斯的行星理论 并写入了它的集大成之作 至大论 约145AD 中 87 至大论 Almagest 88 至大论 Almagest 如果要数那些本书对世界历史产生了巨大影响 至大论 毫无疑问就是其中一本 直到十六世纪 天文学家的思想实际上还一直受这本书的支配 至大论 开篇就强调 不能把地球看作是运动着的星体 从数学上可以把星空的周日运动看作是地球绕自转轴的周日运动的反映 但这在物理上来说是荒谬的 89 至大论 的地静观点 如果地球从西向东旋转 应该可以看到地球上所有的东西向西移动 而不应与地球紧紧相随 这个反驳在以后的许多世纪里不断地被提出来反对地动说 站在亚里斯多德错误的 惯性定律 基础上 直到伽利略提出他的惯性定律之后 这条反对地动说的论据才被反驳回去 90 至大论 1 第一卷的最后几章论述了希腊测量学和三角学原理 2 在准备了必要的数学工具后 托勒密在第一卷和第二卷的其余部分论述了球面天文学的所有内容 3 第三卷论述太阳的运动 使用偏心圆运动的模型 用来解释四季长短不一 91 至大论 4 第四 第五卷讨论月球运动 5 第六卷描述日食和月食 6 第七 第八卷给出了包括有1022颗恒星的星表 给出了每颗星的黄经和黄纬及亮度 还讨论了喜帕恰斯发现的岁差 7 第九到第十三论述了五颗行星的运动 92 托勒密的独创 对点 EquantPoint 为解释火星 木星和土星的运动 托勒密引入了一个地球的 镜象 对点 设定C相对于E在圆周上做匀速运动 则相对圆心M做非匀速运动 牺牲了自古希腊以来一直坚持的信念 行星作完美的匀速圆周运动 93 行星依次充满宇宙空间内行星本轮中心位于日地联线上外行星初级本轮半径与日地联线平行 94 95 更高的精度 更多的本轮 96 托勒密地心体系简图 97 托勒密体系 98 地静说 需要说明的是 1 在托勒密体系中 地球不是天体运动的中心 但静止不动 因此称这个体系为 地静说 比 地心说 更为恰当 99 地静说 2 并非所有的希腊天文学体系都是 地静说 萨摩斯的阿利斯塔克提出过一个日心宇宙体系 3 数学天文学的唯一目的是对天体运动作运动学描述 此外还有物理天文学 其目的是研究说明人们所看到的天文现象实际上是怎样发生的 至大论 描述的应该被看做是一种数学体系 100 罗马医学 公元一世纪塞尔苏斯的百科全书中的医学部分被保存下来 他深信希波克拉底的病理学观点 并有所进步 详细叙述了对外伤 骨折的治疗 总结了炎症的四个主要症状 红 肿 热 痛 自然学家普林尼 23 79 也是医药百科学家 他记录了包括从蔬菜到动物 矿物制成的药品 提供了那个年代的公共卫生方面的资料 101 盖伦 Galen 129 199 盖伦生于小亚细亚爱琴海边一个建筑师家庭 早年跟随当地柏拉图学派的学者学习 十七岁时跟随一位精通解剖学的医生学习医学知识 是古罗马时期最著名最有影响的医学大师 被认为是仅次于希波克拉底的第二个医学权威 盖伦是最著名的医生和解剖学家 一生专心致力于医疗实践解剖研究 罗马人统治时期严禁人体解剖 盖伦通过解剖动物来了解人体 写作和各类学术活动 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 102 盖伦 Galen 129 199 盖伦生于小亚细亚爱琴海边一个建筑师家庭 早年跟随当地柏拉图学派的学者学习 十七岁时跟随一位精通解剖学的医生学习医学知识 是古罗马时期最著名最有影响的医学大师 被认为是仅次于希波克拉底的第二个医学权威 103 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 104 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 105 右图为1856年威尼斯出版的 盖伦选集 首页 106 2 古罗马技术 罗马人不是好的科学家 但确实是称职的行政官员 在建筑方面体现罗马人管理水平的是大量公共设施建筑的修建 他们的标志性建筑 大角斗场 内 外 建于公元70 82年 潘提翁神庙 120 124年 等 经历近两千年的风雨 如今仍让人们遥想罗马帝国的鼎盛时期 107 条条大道通罗马 版图广大的罗马帝国为了巩固自己的统治 很重视交通运输 通信事业的发展 罗马人以道都罗马为中心 建立了通往各行省的公路网 罗马城内主要街道都用石子铺就 而公路网上遇河架桥 逢山凿洞 表现了高超的工程技术水平 所谓 条条大道通罗马 正反映了罗马在政治上的中心地位 108 罗马人的引水道工程 罗马人的引水道工程尤其著名 为了给越来越多