近代自然科学的全面发展

1、2014年3月 3.1天地演化的研究天地演化的研究 3.3.1 道尔顿不是那种天资卓著的人，但他勤奋、刻苦，道尔顿不是那种天资卓著的人，但他勤奋、刻苦，百折不挠，终于以原子论学说为现代化学奠基。百折不挠，终于以原子论学说为现代化学奠基。 道尔顿晚年在总结他的成功经验时说：道尔顿晚年在总结他的成功经验时说：“如果说我比如果说我比别人获得较大成就的话，那主要是别人获得较大成就的话，那主要是不，那完全是不，那完全是靠持续的勤奋学习和钻研。有的人之所以能够远远超靠持续的勤奋学习和钻研。有的人之所以能够远远超越他人，其主要的原因与其说他是天才，还不如说是因越他人，其主要的原因与其说他是天才，还不如说是因

2、为他能专心致志地坚持学习，有那种不达目的誓不罢休为他能专心致志地坚持学习，有那种不达目的誓不罢休的顽强精神。的顽强精神。” 道尔顿从道尔顿从21岁起就开始进行气象观测，一直坚持了岁起就开始进行气象观测，一直坚持了57年，直到逝世的前一天还在笔记本中写上年，直到逝世的前一天还在笔记本中写上“今日微今日微雨雨”，观测总次数达，观测总次数达2万余次。他的原子论思想就是在研万余次。他的原子论思想就是在研究大气物理性质过程中逐渐形成的。究大气物理性质过程中逐渐形成的。1903年年9月月6日，是道尔顿日，是道尔顿37岁的生日，他别开生面地以岁的生日，他别开生面地以发表自己潜心研究的成果发表自己潜心研究的成

3、果原子论的方式庆祝生日，原子原子论的方式庆祝生日，原子论把近代化学推上新境界。论把近代化学推上新境界。 1808年，道尔顿出版年，道尔顿出版化学哲学的新体系化学哲学的新体系一书。该书一书。该书是化学史上的奠基之作，在科学史上也占有极其重要的地位。是化学史上的奠基之作，在科学史上也占有极其重要的地位。在该书中，道尔顿系统阐述了他的化学原子论。其主要的论在该书中，道尔顿系统阐述了他的化学原子论。其主要的论点是：点是： 1、元素是由非常微小不可再分的微粒、元素是由非常微小不可再分的微粒原子组成的，原子组成的，原子在化学变化中不能再分，并保持自身的独特性质；原子在化学变化中不能再分，并保持自身的独特性

4、质； 2、同一元素所有原子的质量、性质完全相同，不同元素、同一元素所有原子的质量、性质完全相同，不同元素的质量和性质也各不相同。原子的质量是每一种元素基本特的质量和性质也各不相同。原子的质量是每一种元素基本特征之一；征之一； 3、不同元素化合时，原子以简单整数比结合，形成化学、不同元素化合时，原子以简单整数比结合，形成化学过程的化合现象。化合物的原子称复杂原子，它的质量等于过程的化合现象。化合物的原子称复杂原子，它的质量等于其组合原子质量的和。其组合原子质量的和。 道尔顿的原子论，从微观原子的层次把各种化学现象道尔顿的原子论，从微观原子的层次把各种化学现象和化学定律统一起来了，从而也说明了物质

5、世界的统一性。和化学定律统一起来了，从而也说明了物质世界的统一性。从原子论出发，几乎可完满地解释当时一切的化学定律和基从原子论出发，几乎可完满地解释当时一切的化学定律和基本概念。本概念。 道尔顿还从原子论出发，推出定比定律。并着手原子量道尔顿还从原子论出发，推出定比定律。并着手原子量的测定工作。他用氢为基准，通过实验测定各元素的原子量，的测定工作。他用氢为基准，通过实验测定各元素的原子量，并发表了世界上第一张元素原子量表。并发表了世界上第一张元素原子量表。 此外，道尔顿还对色盲症进行过研究，于此外，道尔顿还对色盲症进行过研究，于1794年发表年发表了了关于各种颜色显现程度的反常事例关于各种颜色

6、显现程度的反常事例文，这篇文章中文，这篇文章中提到了人类色盲的情况，所以色盲症实际上是道尔顿首先发提到了人类色盲的情况，所以色盲症实际上是道尔顿首先发现并作了系统研究的。道尔顿还发现，他自己也有这种视力现并作了系统研究的。道尔顿还发现，他自己也有这种视力上的缺欠，只不过程度比较轻。在欧洲，至今还有人把色盲上的缺欠，只不过程度比较轻。在欧洲，至今还有人把色盲症叫道尔顿病。症叫道尔顿病。 二、分子论二、分子论阿佛伽德罗阿佛伽德罗 意大利人阿佛伽德罗仔细研究了道尔顿原子论和意大利人阿佛伽德罗仔细研究了道尔顿原子论和盖盖吕萨克对气体物质反应中量的关系现，提出了分吕萨克对气体物质反应中量的关系现，提出了

7、分子的存在。阿佛伽德罗提出了如下假说：子的存在。阿佛伽德罗提出了如下假说： (1)元素最小的质点是原子，而一般气体是由几个元素最小的质点是原子，而一般气体是由几个原子组合成的分子。原子组合成的分子。 (2)在相同温度、相同压力的条件下，同体积的任在相同温度、相同压力的条件下，同体积的任何气体应含有相同数量的分子。何气体应含有相同数量的分子。 有了上述假定，道尔顿的原子论和盖有了上述假定，道尔顿的原子论和盖吕萨克发吕萨克发现的定律便可统一起来。现的定律便可统一起来。 阿佛伽德罗的观点无疑是正确的，按理阿佛伽德罗给道尔阿佛伽德罗的观点无疑是正确的，按理阿佛伽德罗给道尔顿原子论帮了大忙，使之摆脱困境

8、，应该受到推祟。不料，阿顿原子论帮了大忙，使之摆脱困境，应该受到推祟。不料，阿佛伽德罗的分子学说竟遇到大多数化学家的反对，连道尔顿本佛伽德罗的分子学说竟遇到大多数化学家的反对，连道尔顿本人也持否定的态度，致使这个伟大学说沉睡了人也持否定的态度，致使这个伟大学说沉睡了50年之久。年之久。 为了结束化学的混乱局面，为了结束化学的混乱局面，1860年年9月在德国卡尔斯鲁厄召月在德国卡尔斯鲁厄召开了首次国际化学会议，意大利化学家康尼查罗散发了一本论开了首次国际化学会议，意大利化学家康尼查罗散发了一本论证分子学说的小册子证分子学说的小册子化学哲学课程大纲化学哲学课程大纲。他的发言论。他的发言论据充分，条

9、理清晰，方法严谨，对当时化学上的矛盾一一加以据充分，条理清晰，方法严谨，对当时化学上的矛盾一一加以分析，并提出了一种从测定分子量求原子量的方法。分析，并提出了一种从测定分子量求原子量的方法。 康尼查罗虽然对原子分子论没有什么新发现，但他对分子康尼查罗虽然对原子分子论没有什么新发现，但他对分子论的阐明却统一了化学家们的思想，使原子论的阐明却统一了化学家们的思想，使原子-分子论得到了化分子论得到了化学界的一致公认。由于康尼查罗的工作，阿佛伽德罗在化学上学界的一致公认。由于康尼查罗的工作，阿佛伽德罗在化学上确立了应有的地位。确立了应有的地位。 3.3.2 有机物的合成和有机结构理论有机物的合成和有机

10、结构理论 细胞是生命的基本单元，细胞学说的建立为揭开有细胞是生命的基本单元，细胞学说的建立为揭开有机体产生、成长及其构造的秘密奠定了继续前进的基础机体产生、成长及其构造的秘密奠定了继续前进的基础 1665年显微镜问世之初，英国物理学家胡克在用其年显微镜问世之初，英国物理学家胡克在用其观察软木片的结构时，发现了一种蜂窝状的结构，这种观察软木片的结构时，发现了一种蜂窝状的结构，这种微观结构中除了由大大小小的小格子组成，看一什么也微观结构中除了由大大小小的小格子组成，看一什么也没有。胡克将这些小盒子命名为没有。胡克将这些小盒子命名为cell（细胞，意为（细胞，意为“小小室室”）。）。 与胡克同时代的

11、许多学者也对动植物组织进行了观与胡克同时代的许多学者也对动植物组织进行了观察。但是并没有人认为细胞是植物的基本结构单位。察。但是并没有人认为细胞是植物的基本结构单位。19世纪初的德国哲学家谢林和生物学家奥肯是最早提出来世纪初的德国哲学家谢林和生物学家奥肯是最早提出来一切有机物都是由细胞组成的思想。一切有机物都是由细胞组成的思想。 路易斯路易斯巴斯德（巴斯德（1822-1895年），任年），任里尔大学里尔大学、巴黎师范大学教授和巴黎师范大学教授和巴斯德研究所巴斯德研究所所长。他研究了所长。他研究了微生物的类型、习性、营养、繁殖、作用等，奠定微生物的类型、习性、营养、繁殖、作用等，奠定了工业微生物

12、学和医学微生物学的基础，并开创了了工业微生物学和医学微生物学的基础，并开创了微生物生理学。循此前进，在战胜微生物生理学。循此前进，在战胜狂犬病、鸡霍乱、狂犬病、鸡霍乱、炭疽病、蚕病炭疽病、蚕病等方面都取得了成果，整个医学由此等方面都取得了成果，整个医学由此迈进了细菌学时代，其发明的巴氏消毒法直至现在迈进了细菌学时代，其发明的巴氏消毒法直至现在仍被应用。仍被应用。 巴斯德对科学做出了许多贡献，但是他却以倡巴斯德对科学做出了许多贡献，但是他却以倡导疾病细菌学说、发明预防接种方法而最为闻名。导疾病细菌学说、发明预防接种方法而最为闻名。 布丰认为，物种是可变的。生物变异的原因在于环布丰认为，物种是可变

13、的。生物变异的原因在于环境的变化；环境变了，生物会发生相应的变异，而且境的变化；环境变了，生物会发生相应的变异，而且这些变异会遗传给后代这些变异会遗传给后代(获得性遗传获得性遗传)。 引导他形成进引导他形成进化观点的主要是两类事实：化观点的主要是两类事实： 一是化石材料，古代生物和现代生物有明显区别；一是化石材料，古代生物和现代生物有明显区别； 二是退化的器官，例如，猪的侧趾虽已失去了功能，二是退化的器官，例如，猪的侧趾虽已失去了功能，但内部的骨骼仍是完整的。但内部的骨骼仍是完整的。 因此，他认为有些物种是退化出来的，类人猿就有因此，他认为有些物种是退化出来的，类人猿就有可能是人退化的，驴和斑

14、马可能是马退化的结果。可能是人退化的，驴和斑马可能是马退化的结果。 由于受到教会过大的压力，布丰的进化思想和论述由于受到教会过大的压力，布丰的进化思想和论述有许多矛盾之处。后来，达尔文评论说：布丰是第一有许多矛盾之处。后来，达尔文评论说：布丰是第一个以科学精神阐明物种起源问题的人，然而他的观点个以科学精神阐明物种起源问题的人，然而他的观点却动摇得厉害。却动摇得厉害。 主导技术的突破及相应的技术主导技术的突破及相应的技术规范的改变而导致整体技术体系的变革规范的改变而导致整体技术体系的变革 二、科学革命与技术革命的主要判据二、科学革命与技术革命的主要判据1科学革命的主要判据科学革命的主要判据 科学

15、革命是人们在科学活动中的重大变革或质的科学革命是人们在科学活动中的重大变革或质的飞跃，能够使人们的宇宙观、方法论发生极其深刻的飞跃，能够使人们的宇宙观、方法论发生极其深刻的变革。变革。 科学观念的变革是科学革命的开始，科学观念的变革是科学革命的开始，科学理论体科学理论体系的变革系的变革则是科学革命的形成标志。科学革命一旦发则是科学革命的形成标志。科学革命一旦发生，它将从根本上改变人们对整个世界图景的传统认生，它将从根本上改变人们对整个世界图景的传统认识，改变人们的思维方式方法，改变人们的自然观、识，改变人们的思维方式方法，改变人们的自然观、宇宙观、价值观、世界观、方法论。宇宙观、价值观、世界观

16、、方法论。 科学革命本质上是科学革命本质上是科学思维方式科学思维方式的革命，科学思的革命，科学思维方式的重大变革是科学革命的实质。类似于宗教信维方式的重大变革是科学革命的实质。类似于宗教信仰转变的行动。仰转变的行动。 技术革命标志着人类改造自然能力的重大变革，技术革命标志着人类改造自然能力的重大变革，表现为人类改造自然的技术的根本性突破，在物质表现为人类改造自然的技术的根本性突破，在物质形态上必然表现为形态上必然表现为技术手段和劳动工具技术手段和劳动工具的重大变革。的重大变革。 技术革命的技术革命的实质是实质是主导技术的突破及相应的技术规主导技术的突破及相应的技术规范的改变而导致整个技术体系的变革