物理学史第1章+第1节中国

1、物理学史与方法ECNU马学鸣1物理学史与方法论物理学史与方法论 马学鸣1361186915854342939(O)物理学史与方法ECNU马学鸣2教学计划及参考书教学计划及参考书 1 1、教学安排、教学安排内内 容容课时课时绪论绪论2第第1章章 古代物理学及其注重思辨的逻辑方法古代物理学及其注重思辨的逻辑方法8第第2章章 经典物理及其注重实验的综合方法经典物理及其注重实验的综合方法16第第3章章 近代物理及其近代物理及其现代系统的科学方法现代系统的科学方法 8后记后记2 课时数：课时数：3636，具体安排：，具体安排：物理学史与方法ECNU马学鸣32 2、参考书、参考书1)1)物理学方法论物理学

2、方法论, ,朱鈜雄朱鈜雄, ,清华大学清华大学出版社出版社,2008,2008年第一版年第一版 2)2)物理学史与物理学思想方法论物理学史与物理学思想方法论，吴宗汉周雨青编著，清华大学出版社，吴宗汉周雨青编著，清华大学出版社，20072007年第一版年第一版物理学史与方法ECNU马学鸣4一、物理学内涵与外延的沿革一、物理学内涵与外延的沿革 第第 0 章章 绪论绪论物理学物理学研究物质结构、物质相互作用和运动规研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。律的自然科学。物理学史与方法ECNU马学鸣5物理学学是一门以实验为基础的自然科学。物理学学是一门以实验为基础的自然科学。物理学的一个永恒主题

3、物理学的一个永恒主题寻找各种序、对称性和对称破缺和守恒律。寻找各种序、对称性和对称破缺和守恒律。物理学史与方法ECNU马学鸣6“物理学物理学”作为一门学术的名称起源于希作为一门学术的名称起源于希腊语中腊语中“自然学自然学”的意思，拉丁文的意思，拉丁文physicaphysica为希腊语的音译。为希腊语的音译。古时欧洲人称物理学为古时欧洲人称物理学为“自然哲学自然哲学”。从最广泛的意义上来说即是研究大自然现从最广泛的意义上来说即是研究大自然现象及规律的学问。象及规律的学问。 物理学史与方法ECNU马学鸣7汉语、日语中汉语、日语中“物理物理”一词起自于明末清一词起自于明末清初方以智的百科全书式著作

4、初方以智的百科全书式著作物理小识物理小识。日本学者川本辛民首次将希腊文和各种衍日本学者川本辛民首次将希腊文和各种衍生的西语译为日本汉字生的西语译为日本汉字“物理学物理学” ” 。19001900年上海江南制造局出版了年上海江南制造局出版了“物理学物理学”汉译本，沿用至今。汉译本，沿用至今。物理学史与方法ECNU马学鸣8北海若曰：北海若曰：“一虚一满，不位乎其形。年一虚一满，不位乎其形。年不可举，时不可止，消息虚盈，终则有始不可举，时不可止，消息虚盈，终则有始。是所以语大义之方，论万物之理也。是所以语大义之方，论万物之理也。”事物的变化时虚时满，形态也不固定。年岁不能提事物的变化时虚时满，形态也

5、不固定。年岁不能提取，时光无法停止，消亡、生长、满盈、亏虚，始取，时光无法停止，消亡、生长、满盈、亏虚，始终循环。知道这种现象，就可以谈论大道的方向和终循环。知道这种现象，就可以谈论大道的方向和万物变化的规律。万物变化的规律。“物理物理”接近亚里士多德接近亚里士多德“自然学自然学”的意思的意思。汉语汉语“物理物理”一词最早出现在一词最早出现在庄子庄子. .外篇外篇之之秋水秋水：物理学史与方法ECNU马学鸣9亚里士多德把学问分为理论的（思辨的）、亚里士多德把学问分为理论的（思辨的）、实践的和制造的。而理论的又分为行而上学实践的和制造的。而理论的又分为行而上学、数学和物理学。、数学和物理学。行而上

6、学（行而上学（metaphysicsmetaphysics）叫做第一哲学）叫做第一哲学 （研究不变的存在）（研究不变的存在）物理学物理学(physics)(physics)叫做第二哲学叫做第二哲学 （研究变化的存在）（研究变化的存在）物理学史与方法ECNU马学鸣10亚里士多德死后约亚里士多德死后约 300300年整理出版的年整理出版的“物理学物理学”，其内容主要讨论事物的，其内容主要讨论事物的产生与消灭、空间和时间以及事物变产生与消灭、空间和时间以及事物变化的原因等自然世界的根本原理。化的原因等自然世界的根本原理。物理学史与方法ECNU马学鸣11而当今物理学中的力学、光学、声学、而当今物理学中

7、的力学、光学、声学、天文学等被分类在数学里。天文学等被分类在数学里。力学：研究运动的几何学力学：研究运动的几何学光学：研究光线的几何学光学：研究光线的几何学声学：研究音程的数学比例声学：研究音程的数学比例天文学：研究天体位置的几何学天文学：研究天体位置的几何学物理学史与方法ECNU马学鸣12笛卡尔把全部学问看作一颗大树，形而上学是笛卡尔把全部学问看作一颗大树，形而上学是树根、物理学是树干、其他科学都是树枝。树根、物理学是树干、其他科学都是树枝。大约到大约到1818世纪中叶，由于科学的专门化，化世纪中叶，由于科学的专门化，化学从物理学中分化出来，成为独立的学科。学从物理学中分化出来，成为独立的学

8、科。以后越来越多的学科从物理学中分出。以后越来越多的学科从物理学中分出。物理学史与方法ECNU马学鸣13二、物理学发展的分期二、物理学发展的分期 1 1、古代物理学时期、古代物理学时期(17(17世纪以前世纪以前) )2 2、经典物理学时期、经典物理学时期(17(17世纪初世纪初1919世纪末世纪末) )3 3、近代物理学时期、近代物理学时期(20(20世纪初世纪初) )物理学史与方法ECNU马学鸣141 1、古代物理学时期、古代物理学时期在获得知识的方法上以感性和定性为主，在获得知识的方法上以感性和定性为主，因而对知识的理解是零散和浮浅的因而对知识的理解是零散和浮浅的。1717世纪以前世纪以

9、前( (即即16001600年以前年以前) )，是科学的萌，是科学的萌芽时期芽时期, ,是物理学的史前时期。是物理学的史前时期。物理学史与方法ECNU马学鸣152 2、经典物理学时期、经典物理学时期(17(17世纪初世纪初1919世纪末世纪末) )1)1)经典物理建立的前奏经典物理建立的前奏（1717世纪初世纪初1717世纪末）世纪末）2) 2) 经典物理的成熟经典物理的成熟 (17(17世纪末世纪末1919世纪末世纪末) )物理学史与方法ECNU马学鸣161 1）经典物理建立的前奏）经典物理建立的前奏1717世纪初到世纪初到1717世纪末的不到世纪末的不到100100年的时间年的时间里，物理

10、学逐步形成为一门精密的学科。里，物理学逐步形成为一门精密的学科。物理学史与方法ECNU马学鸣17代表人物：开普勒、代表人物：开普勒、伽里略伽里略思想特征：对亚里士多德运动观的突破思想特征：对亚里士多德运动观的突破摆脱了亚里士多德经院式哲摆脱了亚里士多德经院式哲学的束缚及宗教的专横。学的束缚及宗教的专横。方法特征：实验方法特征：实验+ +数学数学从消极观察和简单归纳，走从消极观察和简单归纳，走向积极地实验研究和更细致向积极地实验研究和更细致的定量分析。的定量分析。物理学史与方法ECNU马学鸣181717世纪末到世纪末到1919世纪末。世纪末。这是物理学的成熟时期。这是物理学的成熟时期。2 2）经

11、典物理成熟期）经典物理成熟期以牛顿建立力学体系为起点，相继发展出以牛顿建立力学体系为起点，相继发展出流体力学、刚体力学、天体力学、弹性力流体力学、刚体力学、天体力学、弹性力学，后又经表达形式的更新和创造，形成学，后又经表达形式的更新和创造，形成了严谨的分析力学。了严谨的分析力学。物理学史与方法ECNU马学鸣19代表人物：牛顿、麦克斯韦代表人物：牛顿、麦克斯韦牛顿完成了物理学的三个运动定律，牛顿完成了物理学的三个运动定律，奠定了经典物理学的基础。奠定了经典物理学的基础。麦克斯韦完成了对宏观电磁场的总结，麦克斯韦完成了对宏观电磁场的总结，建成了电磁理论的宏伟大厦建成了电磁理论的宏伟大厦。物理学史与

12、方法ECNU马学鸣20代表成果：代表成果：牛顿力学；牛顿力学；光波说战胜了光粒说，形成经典光学；光波说战胜了光粒说，形成经典光学；热动学取代了热质学，蒸汽机的发明促进热动学取代了热质学，蒸汽机的发明促进了热力学的产生；了热力学的产生；以分子的机械运动解释热现象的思想，得以分子的机械运动解释热现象的思想，得到经典统计理论；到经典统计理论；电流磁效应和电磁感应想象的发现，建立电流磁效应和电磁感应想象的发现，建立了磁、电之间的关系形成经典电磁学。了磁、电之间的关系形成经典电磁学。物理学史与方法ECNU马学鸣21物理学成长为一门完整的自然科学，它物理学成长为一门完整的自然科学，它既是精密的实验科学，又

13、是严谨的理论既是精密的实验科学，又是严谨的理论科学。科学。方法特征：辩证逻辑代替了形式逻辑方法特征：辩证逻辑代替了形式逻辑物理学史与方法ECNU马学鸣223 3、近代物理学时期（、近代物理学时期（2020世纪初世纪初）这一时期也是物理学的革新时期。这一时期也是物理学的革新时期。2020世纪的前世纪的前3030年，物理学经历了激烈的动年，物理学经历了激烈的动荡，经典的观念受到严重的冲击，物理学荡，经典的观念受到严重的冲击，物理学概念发生了深刻的变化，理论多次兴起根概念发生了深刻的变化，理论多次兴起根本性的革命。本性的革命。物理学史与方法ECNU马学鸣23代表人物：爱因斯坦、玻尔代表人物：爱因斯坦

14、、玻尔19051905年爱因斯坦连续发表了年爱因斯坦连续发表了光量子光量子、布朗运动布朗运动和和狭义相对论狭义相对论，在物理，在物理学三个不同领域中取得了历史性的成就，学三个不同领域中取得了历史性的成就，特别是狭义相对论的建立和光量子论的提特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出，推动了物理学理论的革命。出，推动了物理学理论的革命。 物理学史与方法ECNU马学鸣24玻尔从玻尔从19051905年开始了他长达年开始了他长达5757年的科学年的科学生涯。他的研究始于原子结构未知的年生涯。他的研究始于原子结构未知的年代，结束于原子科学已趋成熟，原子核代，结束于原子科学已趋成熟，原子核物理已经得到广泛应

15、用的时代。物理已经得到广泛应用的时代。玻尔对原子科学和量子理论的贡献使他玻尔对原子科学和量子理论的贡献使他无疑地成了无疑地成了2020世纪上半叶与爱因斯坦并世纪上半叶与爱因斯坦并驾齐驱的、最伟大的物理学家之一。驾齐驱的、最伟大的物理学家之一。 物理学史与方法ECNU马学鸣25爱因斯坦的相对论对传统时空观的革命，爱因斯坦的相对论对传统时空观的革命，将时空、物质和运动在物理上紧密联系起将时空、物质和运动在物理上紧密联系起来，将运动规律从低速发展到高速，从弱来，将运动规律从低速发展到高速，从弱相互作用发展到强相互作用。相互作用发展到强相互作用。标志性理论：相对论、量子理论标志性理论：相对论、量子理论

16、物理学史与方法ECNU马学鸣26起源于能量子和光量子的概念，经玻起源于能量子和光量子的概念，经玻尔量子化条件的引入而发展为量子理尔量子化条件的引入而发展为量子理论，由此长生了量子统计、量子力学论，由此长生了量子统计、量子力学和量子场论。和量子场论。电磁相互作用和弱相互作用统一在场电磁相互作用和弱相互作用统一在场论理论下。论理论下。物理学史与方法ECNU马学鸣27三、物理学世界图象的变迁三、物理学世界图象的变迁 1 1、力学图象、力学图象这是物理学世界的第一个图象。即牛顿这是物理学世界的第一个图象。即牛顿所建立的物理大厦。所建立的物理大厦。它作为一个研究纲领统治物理学长达两它作为一个研究纲领统治

17、物理学长达两个世纪之久。个世纪之久。把质量看作最基本的物理实在，在接触把质量看作最基本的物理实在，在接触力或超距力的作用下按力学定律运动。力或超距力的作用下按力学定律运动。物理学史与方法ECNU马学鸣282 2、能量图象、能量图象由于力学世界图象作为研究纲领在热现由于力学世界图象作为研究纲领在热现象和电磁现象领域遇到困难，其普遍性象和电磁现象领域遇到困难，其普遍性受到怀疑。受到怀疑。运动总是结合着热和电磁的变化，用力运动总是结合着热和电磁的变化，用力学规律描述自然现象并不比用热和电磁学规律描述自然现象并不比用热和电磁规律描述更基本。规律描述更基本。打破力学神话的代表人物就是马赫，他打破力学神话

18、的代表人物就是马赫，他对力学世界提出了严厉的批判。对力学世界提出了严厉的批判。物理学史与方法ECNU马学鸣29随着电磁理论的成熟、热力学的建立、随着电磁理论的成熟、热力学的建立、化学的快速发展，特别是各种能量之间化学的快速发展，特别是各种能量之间的转化和当量的确定。有人提出了能量的转化和当量的确定。有人提出了能量世界图象。世界图象。自然世界的一切变化只是由于空间和时自然世界的一切变化只是由于空间和时间中的能量变化，因此可用能量、压力间中的能量变化，因此可用能量、压力、温度等可直接观察的物理量来描述。、温度等可直接观察的物理量来描述。物理学史与方法ECNU马学鸣303 3、场论图象、场论图象电磁

19、力电磁力随着物理学的不断发展，逐步认识到支随着物理学的不断发展，逐步认识到支配着物质的运动和变化的四种基本相互配着物质的运动和变化的四种基本相互作用：作用： 引力引力弱相互作用弱相互作用强相互作用强相互作用物理学史与方法ECNU马学鸣31爱因斯坦在创立相对论的过程中开辟了用爱因斯坦在创立相对论的过程中开辟了用相互作用统一物理世界的范式。相互作用统一物理世界的范式。麦克斯韦方程完成了电和磁两种相互作用麦克斯韦方程完成了电和磁两种相互作用的统一。的统一。 在解决力学和电动力学不协调的矛盾中没在解决力学和电动力学不协调的矛盾中没有因循有因循“力学图象力学图象”和和“能量图象能量图象”的的“一元一元”

20、思想，在一个新的时空框架下进行思想，在一个新的时空框架下进行了引力、电磁力的统一尝试。了引力、电磁力的统一尝试。物理学史与方法ECNU马学鸣32通过格拉肖、温伯格和萨拉姆等人的努力，通过格拉肖、温伯格和萨拉姆等人的努力，完成了完成了弱相互作用和电磁相互作用的统一弱相互作用和电磁相互作用的统一。在在弱相互作用和电磁力统一的鼓舞下，人弱相互作用和电磁力统一的鼓舞下，人们又提出了大规范场理论，试图统一强、弱们又提出了大规范场理论，试图统一强、弱和电磁相互作用。和电磁相互作用。引力、引力、强、弱和电磁相互作用的统一？强、弱和电磁相互作用的统一？物理学史与方法ECNU马学鸣33相互作用统一的研究规范设想

21、了一幅简单相互作用统一的研究规范设想了一幅简单而又和谐的物理世界图象：而又和谐的物理世界图象：宇宙是一个由统一的物理场演化而来的，宇宙是一个由统一的物理场演化而来的，随着对称性的破缺相继出现引力、强力、随着对称性的破缺相继出现引力、强力、弱力和电磁力。弱力和电磁力。物理学史与方法ECNU马学鸣34四、课程目的四、课程目的读史使人读史使人明智明智，读诗使人灵秀，数学使人周，读诗使人灵秀，数学使人周密，科学使人深刻，伦理使人庄重，逻辑修密，科学使人深刻，伦理使人庄重，逻辑修辞学使人善辩。凡有所学，皆成性格。辞学使人善辩。凡有所学，皆成性格。 培根培根物理学史与方法ECNU马学鸣35吾人读历史而得古

22、人之知识，据以为基本，吾人读历史而得古人之知识，据以为基本，而益加研究，此人类而益加研究，此人类知识知识之所以进步也。之所以进步也。吾人读历史而知古人之行为，辨其是非，究吾人读历史而知古人之行为，辨其是非，究其成败，法是与成者，而戒其非与败者，此其成败，法是与成者，而戒其非与败者，此人类人类道德与事业道德与事业所以进步也所以进步也 蔡元培蔡元培 物理学史与方法ECNU马学鸣361 1、了解物理学史的历史地位、了解物理学史的历史地位物理学史在人类发展进程中具有重要地位。物理学史在人类发展进程中具有重要地位。物理学史与方法ECNU马学鸣37人类社会进步人类社会进步科学进步科学进步文化进步文化进步物

23、理学物理学物理学史物理学史物理学史与方法ECNU马学鸣38物理学史是文化物理学史是文化她她表达了物理学的思想渊源以及它的传表达了物理学的思想渊源以及它的传递、发展和继承。递、发展和继承。 物理学史是科学物理学史是科学她她记录和传递了物理学过去所走过的道记录和传递了物理学过去所走过的道路和所取得的成就。路和所取得的成就。 物理学史与方法ECNU马学鸣39物理学史的重要性不仅仅在于她记物理学史的重要性不仅仅在于她记录了物理学乃至科学发展的历史，录了物理学乃至科学发展的历史，而在于她既是科学也是文化！而在于她既是科学也是文化！物理学史与方法ECNU马学鸣402 2、培养科学思维，使知识立体化、培养科

24、学思维，使知识立体化“认识一位天才的研究方法，对于科学的认识一位天才的研究方法，对于科学的进步，并不比发现本身更少用处，科学的进步，并不比发现本身更少用处，科学的研究方法经常是极富兴趣的部分。研究方法经常是极富兴趣的部分。” 拉普拉斯拉普拉斯物理学史与方法ECNU马学鸣41“科学结论几乎总是以完成的形式出现在科学结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前。读者体会不到探索和发现的喜读者面前。读者体会不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难达到清楚地理解全部情况。难达到清楚地理解全部情况。” 爱因斯坦爱因斯坦物理学史与方法ECNU马学鸣42“对书本

25、的某些原理、定律、公式，我们对书本的某些原理、定律、公式，我们在学习的时候，不仅应该记住它的结论，在学习的时候，不仅应该记住它的结论，懂得它的道理，而且还应该设想一下，人懂得它的道理，而且还应该设想一下，人家是怎样想出来的，经过多少曲折，攻破家是怎样想出来的，经过多少曲折，攻破多少难关，才得出这个结论。多少难关，才得出这个结论。” 华罗庚华罗庚物理学史与方法ECNU马学鸣43物理学史告诉我们，历史上一些发明物理学史告诉我们，历史上一些发明创造并不是前人研究内容的简单重复创造并不是前人研究内容的简单重复，而往往是前人研究方法、思维特征，而往往是前人研究方法、思维特征的重现，甚至是螺旋上升的。的重

26、现，甚至是螺旋上升的。以史为鉴以史为鉴以史为器以史为器物理学史与方法ECNU马学鸣44“人只有献身于社会，才能找出那实际人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而有风险的生命的意义。上是短暂而有风险的生命的意义。” 爱因斯坦爱因斯坦我们通过学习物理学史可以了解灿烂的我们通过学习物理学史可以了解灿烂的中华文明，增强我们的责任感。中华文明，增强我们的责任感。3 3、提高辩证唯物主义素养、造就追求真、提高辩证唯物主义素养、造就追求真理、献身科学和爱国的思想境界理、献身科学和爱国的思想境界物理学史与方法ECNU马学鸣45五、学习方法五、学习方法 1 1、善于分析、善于分析我们在学习研究中，着重思考：我

27、们在学习研究中，着重思考：为什么一些科学家能够有所发现，而另一些为什么一些科学家能够有所发现，而另一些人却与成功失之交臂？人却与成功失之交臂？一些重要发现的社会背景是什么？一些重要发现的社会背景是什么？物理学史与方法ECNU马学鸣462 2、注意联系、注意联系1)1)物理学与生产和科学实验的联系物理学与生产和科学实验的联系整体上来说，物理学是一门实验科学。整体上来说，物理学是一门实验科学。2)2)必须注意物理学与数学的联系必须注意物理学与数学的联系数学是物理学家的思维工具，物理规律数学是物理学家的思维工具，物理规律只有通过数学的形式才能完美地表达。只有通过数学的形式才能完美地表达。物理学史与方

28、法ECNU马学鸣473)3)物理学与哲学的联系物理学与哲学的联系早期的物理学起源于哲学。早期的物理学起源于哲学。是在哲学的基础之上派生而演变、发展起是在哲学的基础之上派生而演变、发展起来不同于哲学的研究领域的学科体系。来不同于哲学的研究领域的学科体系。物理学与哲学互相促进发展。物理学与哲学互相促进发展。 物理学史与方法ECNU马学鸣48昨天所有的荣誉昨天所有的荣誉已变成遥远的回忆已变成遥远的回忆心若在心若在 梦就在梦就在天地间真理最可爱天地间真理最可爱 看成败物理都精彩看成败物理都精彩只不过是从头再来。只不过是从头再来。 物理学史与方法ECNU马学鸣49第第 1 章章 古代物理学及其注重思辨的

29、逻辑方法古代物理学及其注重思辨的逻辑方法物理学史与方法ECNU马学鸣50第一节第一节 中国古代物理学中国古代物理学一、物质的本原思想一、物质的本原思想 （一）阴阳说（一）阴阳说（二）五行说（二）五行说（三）原子论（三）原子论（四）元气论（四）元气论物理学史与方法ECNU马学鸣51第一节第一节 中国古代物理学中国古代物理学二、物理学知识积累二、物理学知识积累（一）力学（一）力学（二）热学（二）热学（三）光学（三）光学（四）电磁学（四）电磁学（五）声学（五）声学（六）关于中国古代物理学的思考（六）关于中国古代物理学的思考物理学史与方法ECNU马学鸣52第一节第一节 中国古代物理学中国古代物理学三、

30、关于中国古代物理学的思考三、关于中国古代物理学的思考1、中国近代史上的两次机会、中国近代史上的两次机会2、西方物理学的传入、西方物理学的传入3、中国古代物理学的特点、中国古代物理学的特点4、中国古代物理学在方法上的局限、中国古代物理学在方法上的局限 物理学史与方法ECNU马学鸣53在古代，无论是古希腊还是中国，都谈不在古代，无论是古希腊还是中国，都谈不上有上有“物理学物理学”。当时人们还不可能自觉。当时人们还不可能自觉地、系统地运用实验方法，也不可能通过地、系统地运用实验方法，也不可能通过严密的逻辑推理和数学形式进行科学的概严密的逻辑推理和数学形式进行科学的概括，使之成为完整的知识体系。但这一

31、阶括，使之成为完整的知识体系。但这一阶段仍是物理学形成和发展的先导和渊源。段仍是物理学形成和发展的先导和渊源。是物理学发展的孕育和萌芽时期。是物理学发展的孕育和萌芽时期。 物理学史与方法ECNU马学鸣54在中国，自夏在中国，自夏( (公元前公元前20702070前前1600)1600)、商、西周起，随着手工技术的发展，物理商、西周起，随着手工技术的发展，物理知识开始积累。知识开始积累。如夏朝的干支历法；如夏朝的干支历法；有了使用青铜器的记载。有了使用青铜器的记载。物理学史与方法ECNU马学鸣55春秋战国时期（前春秋战国时期（前770770年前年前221221）科学技）科学技术蓬勃发展，中国古代

32、物理学开始形成。术蓬勃发展，中国古代物理学开始形成。以以老子老子、庄子庄子特别是特别是墨子墨子等等为代表。为代表。物理学史与方法ECNU马学鸣56秦汉时期秦汉时期( (前前221221220)220)，形成一个发，形成一个发展高峰。展高峰。如：汉武帝时制定出中国第一部较完整如：汉武帝时制定出中国第一部较完整的历书的历书“太初历太初历” ” ；西汉有了关于太阳黑子的最早记录西汉有了关于太阳黑子的最早记录东汉张衡对月食的最早科学解释和发明东汉张衡对月食的最早科学解释和发明地动仪。地动仪。物理学史与方法ECNU马学鸣57宋元时期达到鼎盛。宋元时期达到鼎盛。在西方近代科学诞生之前，这一时期中在西方近代

33、科学诞生之前，这一时期中国的科学技术在各个领域都居世界领先国的科学技术在各个领域都居世界领先地位。地位。明末至清初以后，科学和科学技术的发明末至清初以后，科学和科学技术的发展逐渐落后于西方，这一时期，西方物展逐渐落后于西方，这一时期，西方物理知识开始向中国输入。理知识开始向中国输入。 物理学史与方法ECNU马学鸣58一、物质本原思想一、物质本原思想科学是从探索万物的科学是从探索万物的本原本原 和宇宙秩序开始的。和宇宙秩序开始的。所谓本原是指：所谓本原是指：一切存在物的最初都是由它一切存在物的最初都是由它生成生成或者或者构成构成的。的。由此，产生了生成论和构成论。由此，产生了生成论和构成论。物理

34、学史与方法ECNU马学鸣59生成论主张万物的变化是产生和消灭；生成论主张万物的变化是产生和消灭；构成论主张万物变化是不变的要素之间的结构成论主张万物变化是不变的要素之间的结合和分离。合和分离。无论是生成论还是构成论，他们都是哲学思无论是生成论还是构成论，他们都是哲学思辨的结果。因而古代物理学的主要特征就是辨的结果。因而古代物理学的主要特征就是哲学思辨的宇宙观。哲学思辨的宇宙观。物理学史与方法ECNU马学鸣60阴阳说是我国古代由巫术占卜发展阴阳说是我国古代由巫术占卜发展起来并在我国古代哲学乃至科学理起来并在我国古代哲学乃至科学理论（包括医学）中起了重要作用的论（包括医学）中起了重要作用的一种哲学

35、思想。一种哲学思想。（一）阴阳说（一）阴阳说物理学史与方法ECNU马学鸣61阴阳说后来的发展分两个分支：阴阳说后来的发展分两个分支：元气说元气说阴阳五行说阴阳五行说物理学史与方法ECNU马学鸣62阴阳的最初涵义是表示阳光的向背，向阴阳的最初涵义是表示阳光的向背，向日为阳，背日为阴。日为阳，背日为阴。后来，又给它赋予了一定的哲学意义：后来，又给它赋予了一定的哲学意义：把自然界和社会上一切对立的现象抽象把自然界和社会上一切对立的现象抽象为阴阳。为阴阳。1、阴阳说概述、阴阳说概述事物的对立两个方面都可用阴阳来表示。事物的对立两个方面都可用阴阳来表示。物理学史与方法ECNU马学鸣63在古代的认识里：在

36、古代的认识里：阳代表积极、进取、刚强、上升、温热阳代表积极、进取、刚强、上升、温热、明亮、雄性、太阳等事物的属性、明亮、雄性、太阳等事物的属性；阴代表消极、退让、柔弱、下降、寒冷、阴代表消极、退让、柔弱、下降、寒冷、晦暗、雌性、月亮等事物的属性晦暗、雌性、月亮等事物的属性。天地而言，天轻清为阳，地气重浊为阴；天地而言，天轻清为阳，地气重浊为阴；水火而言，水性寒而属阴，火性热而属阳。水火而言，水性寒而属阴，火性热而属阳。物理学史与方法ECNU马学鸣64阴和阳，既可以表示相互对立的事物，又阴和阳，既可以表示相互对立的事物，又可用来分析一个事物内部所存在着的相互可用来分析一个事物内部所存在着的相互对

37、立的两个方面。对立的两个方面。事物的阴阳属性，并不是绝对的，而是相事物的阴阳属性，并不是绝对的，而是相对的。在一定的条件下，阴和阳之间可以对的。在一定的条件下，阴和阳之间可以发生相互转化，即阴可以转化为阳，阳也发生相互转化，即阴可以转化为阳，阳也可以转化为阴。可以转化为阴。物理学史与方法ECNU马学鸣65阴阳学说的基本内容包括了：阴阳学说的基本内容包括了：阴阳对立阴阳对立阴阳互限阴阳互限阴阳消长阴阳消长阴阳转化阴阳转化这一思想在中医学理论体系中发挥到极致。这一思想在中医学理论体系中发挥到极致。物理学史与方法ECNU马学鸣66黄帝内经黄帝内经之之素问素问阴阳应象大论阴阳应象大论：“阴阳者，天地之

38、阴阳者，天地之道道也，也，万物之纲纪，变化之父母，万物之纲纪，变化之父母，生杀之本始生杀之本始”。物理学史与方法ECNU马学鸣67把阴阳说上升到哲学层面的理解就是：把阴阳说上升到哲学层面的理解就是：阴阳的对立统一运动，是自然界一切事物阴阳的对立统一运动，是自然界一切事物运动变化的固有规律。运动变化的固有规律。阴阳的对立和消长是宇宙的基本规律。阴阳的对立和消长是宇宙的基本规律。物理学史与方法ECNU马学鸣682、周易、周易中国古代中国古代，我们的祖先就对宇宙万物之，我们的祖先就对宇宙万物之变产生浓厚兴趣。变产生浓厚兴趣。一本一本周易周易就是最就是最好的例证。好的例证。传说传说1: 1: 伏羲画八

39、卦、周文王作伏羲画八卦、周文王作易经易经( (故称故称周易周易) )。传说传说2:2:九天玄女传易。九天玄女传易。物理学史与方法ECNU马学鸣69易的释义：易的释义：1)1)金乌，大日，生命金乌，大日，生命; ;2)2)变易、变化；变易、变化；3)3)简易，化简为易；简易，化简为易；4)4)日月为易。日月为易。经的释义：经的释义：1)1)通通“径径”字，路字，路径径; ;2)2)经典；经典；3)3)方法。方法。1）周易释义与起源）周易释义与起源物理学史与方法ECNU马学鸣702)周易周易三大原则三大原则简易：万事万物是非常简单，大道至简简易：万事万物是非常简单，大道至简变易：万事万物都是随时变

40、化的变易：万事万物都是随时变化的不易：万事万物的变化有一定规律可循不易：万事万物的变化有一定规律可循。充分说明易经具有丰富的哲学思想！充分说明易经具有丰富的哲学思想！物理学史与方法ECNU马学鸣713）周易周易的宇宙观的宇宙观在中国古代最早关于宇宙的描述可能就是在中国古代最早关于宇宙的描述可能就是所谓太极了。所谓太极了。“太极太极”一词最早见于一词最早见于易传易传 系辞上系辞上：“是故易有太极，是生两仪是故易有太极，是生两仪 ” ”。物理学史与方法ECNU马学鸣72太极逐步被理解成阐明宇宙从无极而太太极逐步被理解成阐明宇宙从无极而太极，以至万物化生的过程。是天地未开极，以至万物化生的过程。是天

41、地未开、混沌未分阴阳之前的状态。、混沌未分阴阳之前的状态。于是就有了描绘开天辟地的太极图。于是就有了描绘开天辟地的太极图。太极生两仪即为开天辟地。太极生两仪即为开天辟地。物理学史与方法ECNU马学鸣73圆圈：无极生太极圆圈：无极生太极( (宇宙宇宙) )黑白两块：太极生两仪。黑白两块：太极生两仪。中间的曲线表示了阴阳的中间的曲线表示了阴阳的相互运动和相互转化。相互运动和相互转化。小圆圈小圆圈: :阴阳子。表示阴中阴阳子。表示阴中有阳，阳中有阴。有阳，阳中有阴。物理学史与方法ECNU马学鸣74周易周易以阴阳的范畴为基础，说明天以阴阳的范畴为基础，说明天地变化及各种现象。地变化及各种现象。4）周易

42、周易与卦爻与卦爻“易有太极，是生两仪；两仪生四象，易有太极，是生两仪；两仪生四象，四象生八卦四象生八卦” （易经易经系辞上系辞上）物理学史与方法ECNU马学鸣75宇宙的的本原是宇宙的的本原是太极太极（物质的原始状态（物质的原始状态）太极生出天地（两仪）太极生出天地（两仪）天地生出四时（四象）天地生出四时（四象） 春、夏、秋、冬春、夏、秋、冬四时衍生出四时衍生出八卦八卦天、地、山、泽、水、火、风、雷天、地、山、泽、水、火、风、雷物理学史与方法ECNU马学鸣76八卦符号：八卦符号：“” ” 为阴，称作为阴，称作阴阴爻爻 “” 为阳，称作为阳，称作阳爻阳爻 物理学史与方法ECNU马学鸣77乾、坤、震

43、、撰、坎、离、艮、兑乾、坤、震、撰、坎、离、艮、兑阴阴( () )阳阳( ()组合生成四象：组合生成四象： 四象和阴阳相互作用生成八卦：四象和阴阳相互作用生成八卦： 物理学史与方法ECNU马学鸣78甘肃天水伏羲庙中石刻九宫八卦物理学史与方法ECNU马学鸣79“王维扬绕得一个圈子，张召重已识得此拳王维扬绕得一个圈子，张召重已识得此拳(游身八游身八卦掌卦掌 )厉害，不等他再转到自己身后，身子一转，厉害，不等他再转到自己身后，身子一转，向他奔来的方向迎了上去，劈面一掌。王维扬没向他奔来的方向迎了上去，劈面一掌。王维扬没让他掌风击到，早已回身。张召重见他脚下踏着让他掌风击到，早已回身。张召重见他脚下踏

44、着九宫八卦，九宫八卦，知他一定走坎宫奔离位，双掌挥动，知他一定走坎宫奔离位，双掌挥动，抢进乾位抢进乾位。两人这样转了七八个圈，点到即收，两人这样转了七八个圈，点到即收，手脚互相没有撞着。手脚互相没有撞着。” 摘自摘自书剑恩仇录书剑恩仇录第十八第十八回回 ，张召重张召重与镇远镖局镖头与镇远镖局镖头王维扬的王维扬的对招。对招。物理学史与方法ECNU马学鸣80将八卦中之任意两卦叠合即形成六十四将八卦中之任意两卦叠合即形成六十四卦（卦（称为别卦）。即所谓：称为别卦）。即所谓：两卦相重而卦象成（卦象：物之象）两卦相重而卦象成（卦象：物之象）每卦有六爻，共组成每卦有六爻，共组成384爻（爻（6 68 88

45、 8）。）。八卦的卦、爻、位之间，有复杂的关系，八卦的卦、爻、位之间，有复杂的关系，64卦的卦象变化和爻数就更加复杂，它反卦的卦象变化和爻数就更加复杂，它反映了事物之间错综复杂的相互关系。映了事物之间错综复杂的相互关系。物理学史与方法ECNU马学鸣81乾三连：健也、为首、为天、为君，为父，为玉乾三连：健也、为首、为天、为君，为父，为玉坤六断：顺也、为腹、为地，为釜，为母、为吝啬坤六断：顺也、为腹、为地，为釜，为母、为吝啬物理学史与方法ECNU马学鸣82周易周易研究流派纷呈。他们互相争鸣，互研究流派纷呈。他们互相争鸣，互相否定，也互相吸收，取长补短。相否定，也互相吸收，取长补短。总的来说可归为两

46、派六宗总的来说可归为两派六宗5）周易周易流派发展流派发展两派两派：象数象数派和义理派派和义理派。六宗六宗：占卜、禨祥、图书、老庄、儒理、史事占卜、禨祥、图书、老庄、儒理、史事。占卜、禨祥、图书三宗为象数派占卜、禨祥、图书三宗为象数派老庄、儒理、史事三宗为义理派。老庄、儒理、史事三宗为义理派。 物理学史与方法ECNU马学鸣83易象：易象：指易中的八卦、六十四卦及三百八十四爻指易中的八卦、六十四卦及三百八十四爻的形状，称为卦象，为爻象；的形状，称为卦象，为爻象；指八卦所象征的事物，如乾卦象征天，坤指八卦所象征的事物，如乾卦象征天，坤卦象征地，兑卦象征泽，震卦象征雷等；卦象征地，兑卦象征泽，震卦象征

47、雷等；象数象数派派物理学史与方法ECNU马学鸣84义理作为易学两大要素之一，是易学的经义理作为易学两大要素之一，是易学的经义名理、哲学思想，是易学的文字系统。义名理、哲学思想，是易学的文字系统。表达的是表示事物属性、功能、品德，是表达的是表示事物属性、功能、品德，是事物本质规律的道理。事物本质规律的道理。义理义理派派物理学史与方法ECNU马学鸣85易数：易数：爻爻的属性：表示一卦中各爻属性的数，的属性：表示一卦中各爻属性的数，一共有六、七、八、九四个数，阳爻为一共有六、七、八、九四个数，阳爻为九，阴爻为六；九，阴爻为六；爻爻的顺序：一卦由六爻组成，其排列数的顺序：一卦由六爻组成，其排列数序为由

48、下向上，依次分别称为初、二、序为由下向上，依次分别称为初、二、三、四、五、上，这种顺序标示了爻的三、四、五、上，这种顺序标示了爻的变化规律。变化规律。物理学史与方法ECNU马学鸣86初九：潜龙勿用初九：潜龙勿用九二：见龙在田九二：见龙在田九三：君子终日乾乾九三：君子终日乾乾九四：或跃在渊九四：或跃在渊九五：飞龙在天九五：飞龙在天上九亢龙有悔上九亢龙有悔象象曰：天行健，君子以自强不息。曰：天行健，君子以自强不息。乾卦第一：乾上乾下乾卦第一：乾上乾下物理学史与方法ECNU马学鸣87周易对中国文化影响极大，形成了两大宗教：周易对中国文化影响极大，形成了两大宗教：儒家：重乾卦，重阳刚。儒家：重乾卦，重

49、阳刚。所谓：所谓：“天行健，君子自强不息。天行健，君子自强不息。”强调修身以有用于社会。强调修身以有用于社会。所谓：正心、修身、齐家、治国、平天下所谓：正心、修身、齐家、治国、平天下6）周易与中国古代文化）周易与中国古代文化物理学史与方法ECNU马学鸣88在这一信条下：在这一信条下：以自我完善为基础，通过治理家庭，以自我完善为基础，通过治理家庭，直到平定天下，是几千年来无数知识直到平定天下，是几千年来无数知识者的最高理想。者的最高理想。然而实际上，成功者少，失望者多。然而实际上，成功者少，失望者多。物理学史与方法ECNU马学鸣89于是又出现了于是又出现了: :“穷则独善其身，达则兼济天下穷则独

50、善其身，达则兼济天下”的思想的思想。“正心、修身、齐家、治国、平天下正心、修身、齐家、治国、平天下”的的人生理想与人生理想与“穷则独善其身，达则兼济天穷则独善其身，达则兼济天下下”的积极而达观的态度相互结合补充，的积极而达观的态度相互结合补充，几千年中影响始终不衰。几千年中影响始终不衰。物理学史与方法ECNU马学鸣90水，最柔刚。至柔，却柔中带刚，是至刚；水，最柔刚。至柔，却柔中带刚，是至刚；道家：重坤卦，重阴柔。道家：重坤卦，重阴柔。水，最纯洁。虽然表面藏污纳垢，本质是晶水，最纯洁。虽然表面藏污纳垢，本质是晶莹剔透，是至洁；莹剔透，是至洁；水，最相容。天下万物同处，滋润万物而不水，最相容。天

51、下万物同处，滋润万物而不与万物相争；山有多高水有多高，但从不争与万物相争；山有多高水有多高，但从不争高而往低处流，无私、无争，是至容。高而往低处流，无私、无争，是至容。所谓：所谓：“上善若水。水善利万物而不争。上善若水。水善利万物而不争。”物理学史与方法ECNU马学鸣91“上善若水，水善利万物而不争上善若水，水善利万物而不争”把道把道家强调精神自由，以无为顺应自然，追家强调精神自由，以无为顺应自然，追求天人合一的境界阐明得淋漓至尽。求天人合一的境界阐明得淋漓至尽。孔子的孔子的“逝者如斯夫逝者如斯夫”，折射的是另一，折射的是另一种完全不同的人生境界。种完全不同的人生境界。物理学史与方法ECNU马

52、学鸣92儒、道两家都从儒、道两家都从易经易经发展而来，犹如长发展而来，犹如长江黄河之水皆发源于青藏高原，分别创造了江黄河之水皆发源于青藏高原，分别创造了不同的流域文明，儒、道两家都谱写了灿烂不同的流域文明，儒、道两家都谱写了灿烂的古代祖国文化。的古代祖国文化。物理学史与方法ECNU马学鸣937）周易与现代科学）周易与现代科学 周易周易是概念和符号结合的具有明确是概念和符号结合的具有明确逻辑结构的理论体系。逻辑结构的理论体系。以此为出发形成了我国古代传统科技的以此为出发形成了我国古代传统科技的思维定式：宇宙观、方法论和科学观。思维定式：宇宙观、方法论和科学观。物理学史与方法ECNU马学鸣94宇宙

53、观：阴阳为原理的生成、循环和宇宙观：阴阳为原理的生成、循环和感应的自然法则。感应的自然法则。方法论：以观察、类比和量化为三大方法论：以观察、类比和量化为三大原则组成的研究程式。原则组成的研究程式。科学观：以彻底的科学观：以彻底的“天人合一天人合一”观为观为基础，强调天、地、人的统一整体。基础，强调天、地、人的统一整体。物理学史与方法ECNU马学鸣95易学与中国古代科学是在中国传统文化易学与中国古代科学是在中国传统文化整体下水乳交融的两个模块。而与近代整体下水乳交融的两个模块。而与近代科学基本没有发生整体关联。科学基本没有发生整体关联。即便有相通之处，也属于解释学的范畴。即便有相通之处，也属于解

54、释学的范畴。中外历史上有人试图进行易学和近代科中外历史上有人试图进行易学和近代科学的沟通。学的沟通。如西方的莱布尼茨、我国明、清的方以如西方的莱布尼茨、我国明、清的方以智、江永等。智、江永等。物理学史与方法ECNU马学鸣96莱布尼兹莱布尼兹16791679年提出年提出“论二进位制论二进位制”。17011701年他将二进位制表寄给中国的法国传教年他将二进位制表寄给中国的法国传教士白晋，白晋遂回信并附寄伏羲士白晋，白晋遂回信并附寄伏羲6464卦图。卦图。17031703年年4 4月月1 1日，莱布尼兹收到到回信和图，日，莱布尼兹收到到回信和图，将论文送出发表，论文题目是：将论文送出发表，论文题目是

55、：二进位制计算的阐述二进位制计算的阐述关于只用关于只用0和和1，兼，兼论其用途和伏羲所用数字的意义。论其用途和伏羲所用数字的意义。物理学史与方法ECNU马学鸣97八卦与二进制：八卦与二进制：阴爻阴爻“”表示表示0 0 阳爻阳爻“”表示表示1 1坤卦坤卦“” 即为即为000000乾卦乾卦“”即为即为111111物理学史与方法ECNU马学鸣98周易周易的精致化的符号成为我国古代的精致化的符号成为我国古代科学向近代科学发展的灾难性障碍。科学向近代科学发展的灾难性障碍。“它诱使那些对自然界感兴趣的人停留它诱使那些对自然界感兴趣的人停留在根本不成为解释的解释上。在根本不成为解释的解释上。” 李约瑟李约瑟

56、物理学史与方法ECNU马学鸣998）周易与未来科学）周易与未来科学荒芜荒芜野蛮野蛮古代科学古代科学近代科学近代科学未来科学未来科学物理学史与方法ECNU马学鸣100当今人类面临三大挑战：自然环境恶化、当今人类面临三大挑战：自然环境恶化、未来的不可预测、科学与人文文化冲突。未来的不可预测、科学与人文文化冲突。科学与人文文化的日益冲突，使人类生活科学与人文文化的日益冲突，使人类生活在技术崇拜和技术恐惧中，越来越感受到在技术崇拜和技术恐惧中，越来越感受到现代技术的反传统性。现代技术的反传统性。“天人合一天人合一”的思想日益被全球关注。的思想日益被全球关注。物理学史与方法ECNU马学鸣101美国人类学

57、家美国人类学家Leslie Alvin White认为认为文明时代的文化结构由文明时代的文化结构由“技术、制度技术、制度和观念和观念”三个子系统组成。三个子系统组成。技术主导了农业文明（古代科学）技术主导了农业文明（古代科学）制度主导了工业文明（近代科学）制度主导了工业文明（近代科学）观念主导观念主导？（未来科学）？（未来科学）辉煌辉煌衰落衰落兴起？兴起？物理学史与方法ECNU马学鸣102易学中易学中“天人合一天人合一”的思想的思想”经剔除糟粕后能否成为未来科学经剔除糟粕后能否成为未来科学发展的哲学思想基础？发展的哲学思想基础？物理学史与方法ECNU马学鸣103（二）五行思想（二）五行思想五行

58、学说是我国古代人民创造的一种哲学五行学说是我国古代人民创造的一种哲学思想。思想。它以日常生活的五种物质：金、木、水、它以日常生活的五种物质：金、木、水、火、土元素，作为构成宇宙万物及各种自火、土元素，作为构成宇宙万物及各种自然现象变化的基础。然现象变化的基础。物理学史与方法ECNU马学鸣104木有生长、发育之性；木有生长、发育之性；火有炎热、向上之性；火有炎热、向上之性；土有和平、存实之性；土有和平、存实之性；金有肃杀、收敛之性；金有肃杀、收敛之性；水有寒凉、滋润之性。水有寒凉、滋润之性。这五类物质各有不同属性，五行说把这五类物质各有不同属性，五行说把自然界一切事物的性质纳人这五大类自然界一切

59、事物的性质纳人这五大类的范畴。的范畴。物理学史与方法ECNU马学鸣105土土代表地球代表地球木木代表生的功代表生的功能和根源。能和根源。金金代表坚固代表坚固和凝固和凝固火火 代表热能代表热能和上升和上升水水代表流动代表流动和循环和循环“行行”代表运动。代表运动。青青龙龙白白虎虎玄武玄武朱雀朱雀物理学史与方法ECNU马学鸣106五种元素在天上形成五星：五种元素在天上形成五星：金星、木星、水星、火星、土星金星、木星、水星、火星、土星在地上就是：在地上就是：金、木、水、火、土五种物质金、木、水、火、土五种物质在人就是：在人就是：仁、义、礼、智、信五种德性。仁、义、礼、智、信五种德性。物理学史与方法E

60、CNU马学鸣107关干关干“五行说五行说 ”，始于夏朝，流行于商朝，始于夏朝，流行于商朝，到了西周发展为，到了西周发展为 “五行元素说五行元素说”。西周末年，太史官史伯：西周末年，太史官史伯：“夫和实物，同则不继，以他平他谓之和夫和实物，同则不继，以他平他谓之和，故能丰长而物生之，若以同裨同，乃尽，故能丰长而物生之，若以同裨同，乃尽弃弃 矣。故先王以土与矣。故先王以土与金、木、水、火杂以金、木、水、火杂以成百物成百物”。（国语国语郑语郑语） 1、五行说起源、五行说起源物理学史与方法ECNU马学鸣108五行说发展到了春秋时代，又出现了五行说发展到了春秋时代，又出现了五行相生相克的学说，即五行相生