《自然辩证法》近代初期的科学技术和自然观课件

1、近代初期的科学技术和自然观本节主要内容：近代科学技术近代科学革命机械自然观和形而上学思维方式第1页，共84页。西方世界经过中世纪黑暗的长期演化，到15、16世纪时，资本主义生产方式,纺织业、金属冶炼和机械加工等,工场手工业。背景：地理发现、宗教改革、文艺复兴第2页，共84页。商品经济和开拓市场的需要导致人们把眼光投向更大的世界远航探险和地理大发现（麦哲伦1519-1522年环球航行、哥伦布1492年发现美洲新大陆）；天文知识和地理知识的需要导致数学和力学的发展，从而在文艺复兴（厌恶神性、张扬人性）和宗教改革运动背景下发生了一场以天文学为先导的科学革命。第3页，共84页。马可波罗（1254132

2、4年） 意大利威尼斯人，出身于商人贵族家庭。大约 从1275年至1292年17年间，马可波罗和他的父亲、叔父一直在中国居住。马可波罗除了在京城大都供职外，还奉皇帝之命巡视过陕西、四川、云南、河南、江浙等省或出使外国，他自称曾治理过扬州3年。 1295年（元成宗元贞元年），波罗父子三人由海路乘船回到意大利。第二年，马可波罗参加威尼斯舰队作战，兵败被俘，被拘留在狱中。他把自己在中国和亚洲其他国家的见闻，口授给同狱的一位名叫鲁思蒂谦的文章能手，由后者用法文记录下来，整理成著名的马可波罗行纪（或称东方闻见录）。1298年，马可波罗获释回家，后来成为巨商。第4页，共84页。第5页，共84页。“世界第一奇

3、书” 马可波罗是第一个广泛游历东方各国而又留下一部名著的欧洲人。他的马可波罗行纪被称为世界第一奇书，曾被译成多种文字，对后来欧洲了解中国和东方影响极大。 马可波罗的书在欧洲广泛流传，激起了欧洲人对中国文明与财富的倾慕，对以后新航路的开辟产生了巨大的影响。同时，西方地理学家还根据书中的描述，绘制了早期的“世界地图”。 第6页，共84页。第7页，共84页。哥伦布的航行 热那亚人哥伦布自幼喜欢航海。他相信地球是圆的，但是他固执地相信它并没有人们说的那样大，因此他才坚持认为向西航行也可以到达遍地是黄金和香料的东方。这一错误的估计使他作出那胆大包天的探险计划，他认为从欧洲的大西洋沿岸向西航行不久就能到达

4、亚洲。他的远航计划得到西班牙王室的资助。第8页，共84页。哥伦布的船，长度仅26米 郑和宝船船长约138米，宽约56米，排水量上万吨。 第9页，共84页。 1492年他率领船队从西班牙启程，横流茫茫无际的大西洋，到达古巴、海地。他始终以为自己到了印度，因此称当地居民为印第安人，意思是印度居民。 哥伦布的船队由三艘不大的船组成，航行的目的地主要是印度、中国等地。为此他随身带着西班牙国王致中国大汗的信。当时中国早已建立明朝，但是西欧人还以为中国的君主仍旧是马可波罗所说的元朝大汗。 第10页，共84页。 航行两个多月后的一个夜晚，哥伦布突然望见远处有亮光在闪动。原来他们已经到达巴哈马群岛中的一个小岛

5、。几小时后，见到陆地。他们登上这个岛屿，岛上居民热情接待，以为他们是天外来客。船队接着到达古巴、海地。哥伦布以后又三次西航，到过中、南美洲的一些沿海地带。他的成就轰动一时，但是他没有给西班牙带来大量黄金。他终于被冷落，默默死去。第11页，共84页。第12页，共84页。1498年达伽马到达印度 1497年葡萄牙贵族达伽马率领约170名船员分乘4艘船，从里斯本出发，在阿拉伯水手的领航下，于1498年5月20日到达印度西海岸。次年9月，达伽马率领满载香料、宝石的船队回到里斯本。这次航行所得纯利为航行费用的60倍。第13页，共84页。1522年麦哲伦环球航行 1519年，葡萄牙人麦哲伦奉西班牙王室之命

6、，率领船队作环球航行。他横渡大西洋，沿南美洲海岸南下，穿过今天的麦哲伦海峡，进入另一片海洋。当时那里水面比较平静，麦哲伦称它为太平洋。船队到达菲律宾群岛后，麦哲伦介入岛上的部落冲突，在交战中被杀。他的同伴逃了出来，继续航行，绕道好望角，1522年回到西班牙。麦哲伦的船队有五艘船和260多人，回到西班牙时，只剩下一只船和18个瘦弱的人了。但是他们带回的一船香料，据说以近万倍的价格卖出，人人都发了大财。西班牙南美菲律宾印度非洲好望角西班牙第14页，共84页。意义：证实了地球是一个球体。由于发现了沟通大西洋和太平洋的海峡，证明地球上水体是连在一起的，且十分肯定地确定了地球表面占优势的是大洋，而不是大

7、陆。此后，一批反映新时代内容的地理著作和地图积累了巨大的财富，为资本主义的最初的原始积累提供了物质基础。同时也为当时及以后的科学发展打下了物质基础15451560年，西班牙每年掠夺黄金5500公斤，白银246000公斤。第15页，共84页。第16页，共84页。“美洲的发现，绕过非洲的航行，给新兴资产阶级开辟了新的活动场所。东印度和中国的市场，美洲的殖民化，对殖民地的贸易、交换手段和一般商品的增加，使商业、航海业和工业空前高涨，因而使正在崩溃的封建社会内部的革命因素迅速发展”第17页，共84页。恩格斯指出：文艺复兴是一次人类从来没有经历过的最伟大的、进步的变革，是一个需要巨人而且产生了巨人在思维

8、能力、热情和性格方面，在多才多艺和常识渊博方面的巨人的时代。例如：列奥纳多.达.芬奇，14521519。 意大利著名人文主义者，画家、雕刻家、建筑师、哲学家。 著名的蒙娜丽莎。第18页，共84页。文艺复兴运动的直接后果造成了欧洲近代文学和艺术的繁荣导致了科学发展的转折，为近代科学的诞生做了重要的准备第19页，共84页。第20页，共84页。第21页，共84页。第22页，共84页。 以上我们看到了几幅中世纪的绘画作品。不知大家注意到这样几个细节没有： 第一，画面上所有的人物是否有面带微笑的？没有，因为当时教会认为人活在世上就是为了赎罪的，不应当有欢乐和微笑，所以也就没有一个画家敢于去表现人类的微笑

9、。 第二，画面上的人和神是不是很容易就可以区分开来了呢？只要看看神的头上总是罩着光环，就可以判断出谁是人谁是神了。 第三，我们是否感到画面上所有的人物比例失调呢？也就是说画得不像真人。这也不奇怪，因为当时教会是不准画裸体模特的，当然对人体比例的掌握就会不准确。 所以，简简单单的这几幅画就体现出一种“以神为本”的绘画指导思想。第23页，共84页。Mona Lisa，Leonardo da Vinci，1452-1519；蒙娜丽莎被称为“永恒的微笑”，在艺术史上占有重要的地位。整幅画形象逼真，色彩调和，在光线明暗的变化上，表情的刻画上，都表现了精湛的艺术造诣。更重要的是，在这幅画上，第一次展示了人

10、类永恒的微笑，表明人活在世上是可以而且应当找到幸福的。这充分体现了反对神权、提倡人权的人文主义思想本质 第24页，共84页。第25页，共84页。达芬奇最后的晚餐第26页，共84页。米开郎基罗（1475-1564）的“亚当的诞生”第27页，共84页。文艺复兴前期宗教题材The Deposition，Giotto，（1266-1336） 在这幅画中，乔托选择了圣母伏在耶稣的脸上，想在他紧闭的眼皮下寻找她孺子的最后一瞥的时间，虽然是一幅宗教题材的画，但是也表现了人情脉脉与人物内心世界。第28页，共84页。维纳斯的诞生，1480Sandro Botticelli，1444-1510 第29页，共84页

11、。文艺复兴形成了现代科学(甚至包括现代技术)赖以产生与发展的一整套先行观念 1、人的主体性2、自然的数学化3、人类认识自然、征服自然4、人类世俗生活的先决性第30页，共84页。1、人的主体性从科学技术的产生来看，一个先决条件就是在人类认识与改造自然活动中确立人的主体地位，充分运用人的理性，依靠人的力量来控制与改造自然，造福人生。很显然，文艺复兴时期古典人文主义的复兴较彻底地解决了这一基本问题，为新技术的产生创造了一种自由的文化气氛。人文主义文化强调人的价值，颂扬人性，使人摆脱了对神的力量的恐惧和依赖，并建立起了依靠自己的力量认识自然、控制自然的信心。 第31页，共84页。但丁说，“人的高贵，就

12、其许许多多成果而言超过了天使的高度。”第32页，共84页。2、自然的数学化自然的数学化渊源可以追溯到古希腊。古希腊哲学家毕达哥拉斯认为，世界上万物之所以有差别，是因为其数学结构的不同；自然的本质在于其数学结构。柏拉图基本上承继了毕达哥拉斯的思想，认为自然的真蒂不在于我们面前转瞬即逝的现象世界，而在于永久不变的理念世界。理念世界是按照数学的世界构成的，数学是我们通向理念世界的桥梁。 第33页，共84页。随着文艺复兴时期的到来，柏拉图主义在人文主义与宗教改革的旗帜下复兴了。在这种复兴的柏拉图主义中，上帝变成了数学家，于是，自然作为上帝的作品，理所当然地要以数学结构为基础。对自然中的数学结构的和谐的

13、赞美，就是对作为造物主的上帝本身的赞美。去寻求与发现自然中的数学结构规律就是认识上帝本身。第34页，共84页。随着自然的数学化，一种新的自然图景出现了。自然变成了一个不具“目的”的循数学规律而运动的物体。这种新出现的自然图景所导致的一个首要结果就是17世纪自然科学的革命。当时自然科学的研究无一不是在以自然数学化思想的指导下进行的。例如，伽利略视自然为一数学宇宙，而物理学就是应用几何学。牛顿认为，自然就是一个大钟表。第35页，共84页。伽利略：哲学被写在宇宙这部永远在我们眼前打开着的大书上，我们只有学会并熟悉它的书写语言和符号以后，才能读懂这本书。它是用数学语言写成的，字母是三角形、圆以及其它几

14、何图形，没有这些，人类连一个字也读不懂。第36页，共84页。3、人类征服自然 随着人的主体性的弘扬和自然的数学化，先前原始浑然一体的人与自然也开始分置于两个不同的世界之中。一个是主体世界，一切目的与意义均属于这个世界。另一个客体世界，遵循数学规则的机械的、客体的自然属于这个世界。在这种主-客体世界的两元对立中，人与自然的关系发生了急剧的变化，人与自然的原始同一消失了，代之而起的是一种人对无意识的客体世界的控制与利用的关系。第37页，共84页。4、人类世俗生活的的先决性对世俗生活的弘扬是文艺复兴时期人文主义运动的一个重要特色。很显然，这种现世的世俗生活态度，有助于现代技术的产生。因为只有人类现世

15、的世俗生活获得相对于中世纪的禁欲主义生活，人类的物质需求获得相对中世纪的拯救需要时，人类的才华有可能大规模地投入物质生产技术，而不是诸如欧州中世纪的那种拯救技艺。第38页，共84页。宗教改革1、16世纪，马丁路德（德）领导的宗教改革运动核心：“信仰可以获救”、“廉价教会”2、加尔文教：人实现上帝使命，提倡私有财产，发家致富光荣 路德教派德意志北部和东北部北欧、美国 加尔文派瑞士法国、英国和美国等地 英国国教英国（仍是封建教会） 意义： 1、动摇教会与神学 2、新教伦理与近代资本主义精神第39页，共84页。一从哥白尼到牛顿近代科学标志性成果及其意义第40页，共84页。1波兰哥白尼（NCopern

16、icus，波兰僧侣教徒，1473-1543），天体运行论（1543年），日心说。对一直占据统治地位、并且受到教会支持被奉为神明不可侵犯的地心说提出异议。但是提出者为避免迫害，迟迟到临终前发表，并且申明是“工作假说”。它否定了上帝把地球置于宇宙中心的宗教教条，标志着近代自然科学开始从宗教神学的统治下解放出来。第41页，共84页。内容：太阳是宇宙的中心，各行星绕太阳运转地球在运动，绕太阳公转自转，由此而形成四季和昼夜月亮是地球的卫星行星按距太阳由近至远的排列为水星、金星、地球、火星、木星、士星，最外层是恒星天第42页，共84页。他是15-16世纪向当时的宇宙图式挑战的巨人之一；从而赋予新奇思想以生

17、机，使其后来发展成为我们现在知道的科学；他的理论是酝酿那场精神革命的主要力量，它使得人类从以自我为中心的沉湎状态中摆脱出来。哥白尼第43页，共84页。2德开普勒（JKepler，1571-1630）：天空立法者。在第谷布拉赫的资料基础上发现了行星运动三定律.第44页，共84页。第一定律行星绕太阳的运行轨道是一以太阳为一个焦点的椭圆；第45页，共84页。第二定律行星到太阳的矢径在相等时间内划出相等的面积；第三定律行星公转的周期的平方与它同太阳的距离的立方成正比。第46页，共84页。破除了天体必须以完美正圆运行的观念，行星天的水晶天球观念顿时化为乌有；发现了运行速度不均匀的特性。第47页，共84页

18、。开普勒为科学而献身他的一生充满不幸：幼年体弱多病，一只手半残，视力衰弱，妻死子病，母亲曾经被指控为施行巫术而遭到拘禁；在大学学习期间，他受到天文学教授麦斯特林的影响，成为哥白尼学说的拥护者，同时对神学的信仰发生了动摇。他终生贫困交加，靠教书和占星术维持生活，最后死于索取薪金的旅途中。第48页，共84页。3意伽利略（Galileo Galilei，1564-1642）：近代物理学之父。创造并且示范了新的科学实验传统，数学与实验相结合的科学方法，研究了落体运动，抛体运动;发明了天文望远镜，发现了月亮有环形山，发现木星的4个卫星，由此证明天体与地球是一样的，月上与月下相同。 传播哥白尼的日心说。关

19、于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话（1632）、两门新科学（1638）。第49页，共84页。关于惯性第50页，共84页。伽利略他在宣判后仍然喃喃的说：可是地球仍然在转动！247年后，即1980年罗马教会宣布当年（1633年）对伽利略的裁判是错误的，为伽利略平反。第51页，共84页。4其他成果：(1)磁与流体力学：英吉尔伯特（1544-1603）论磁（1600）开创磁学研究；意托里拆利、法帕斯卡等研究了真空问题，德盖里克的马德堡半球真空实验（1654）演示了大气压力（16匹马）。(2)荷惠更斯（1629-1695）：摆钟研究与波动说。钟的发明的社会和思想意义。第52页，共84页。(3)英胡克（1

20、635-）弹性定律发现和显微镜实验。(4)意、德阿格里科拉：近代矿物学之父；论金属（1556）。(5)英波义耳（1627-1691）近代化学之父；怀疑的化学家（1661）(6)近代生命科学的肇始：比维萨留斯（1514-1564）论人体构造（1543），西班牙塞尔维特（1511-？）发现血液循环，被教会烧死；英哈维（1578-1657）心血运动论（1628）系统的发现心血运动与循环过程。第53页，共84页。牛顿第54页，共84页。5英牛顿（Isaac Newton，1642-1727），经典力学之父。有多项发现和发明：自然哲学的数学原理（1686-4-28）；论光学（1704）；1665年发明级

21、数近似法即二项式定理；1665年到1666年发明微积分（正反流数运算）；集大成的总结了前人科学工作，统一了天体力学与地面力学，提出一系列经典力学基本概念，建立了经典力学的完整系统体系：概念、原理和运动三定律与万有引力定律，实现了自然科学的第一次大综合。第55页，共84页。第56页，共84页。生平：（16421727）生前丧父，三岁后母亲改嫁，14岁务农，1661年考上剑桥大学三一学院，选为巴罗的助手，16651667（18个月）回乡躲避瘟疫： 引力、微积分、光分解；1669年10月27日牛顿被选为卢卡斯数学教授。1672年起他被接纳为皇家学会会员，1703年被选为皇家学会主席直到逝世。 169

22、6年牛顿任造币厂监督，1699年升任厂长，1705年因改革币制有功受封为爵士。 1727年3月31日，牛顿因患肾结石症医治无效，在伦敦郊区肯辛顿寓中逝世，葬于伦敦威斯敏斯特教堂。第57页，共84页。虽然牛顿在科学上享有大名,但圣经才是他的最大的激情。比於科学他致力了更多时间於圣经的研究, 并且说, 我根本上相信圣经是作为上帝的话语, 由那些被灵感的人写成。 我每天也学习圣经。他总共留下了50多万字的炼金术手稿和100多万字的神学手稿。牛顿预言2060年人类会遭遇一场浩劫性的灾难的计算稿。他在手稿中说对圣经先哲的话做出了分析，即：在世界末日来临前，犹太人将返回圣地。 我这么说不是断言结束的时间，

23、而是让那些不断预测末日时间的幻想人士停止胡乱地臆测。第58页，共84页。自然哲学的数学原理(1686) :以运动万有引力论证了彗星沿抛物线轨道运动，说明了地球上的潮汐是太阳和月亮引力作用的结果等，尤其是，他不但从数学上论证了万有引力定律，而且把力学确立为完整、严密、系统的科学.在此书中，他首先确定了质量、动量、惯性、力等基本概念，以及绝对时间、绝对空间的概念，这些概念构成了经典物理学的基石。在总结前人研究成果的基础上，提出了运动的三定律，再加上万有引力定律，构成了力学宏伟大厦的基础，此力学体系是近代天文学和力学发展的基础，是机械、建筑等工程技术发展的基础，也是机械唯物论自然观统治自然科学的基础

24、。第59页，共84页。第60页，共84页。牛顿和他的原理英国著名诗人蒲柏赞美牛顿的诗歌：大自然和它的规律隐藏在黑暗之中上帝说：让牛顿去吧一切便灿烂光明。Nature and natures law lay hid in night, God said, let Newton be!And all was light.第61页，共84页。牛顿墓志铭和名言墓志铭：“ 他以几乎神一般的想象力，最先说明大海的潮汐和彗星的运动。” 名言：“如果说我比别人看得更远一些，那是因为我站在巨人的肩膀上。” “我只是一个在沙滩上玩耍的男孩，一会儿找到一颗特别光滑的卵石，一会儿又发现一只异常美丽的贝壳，就这样使自己

25、娱乐和消遣；而与此同时，真理的汪洋大海，在我眼前未被认识，未被发现。”第62页，共84页。二近代科学革命：科学方法和科学团体的建立*第63页，共84页。（一）发生近代科学革命的必要条件：科学方法的变革中世纪以前的方法：请教权威；从思辨到思辨。近代科学方法：实验第一，逻辑与数学的定量方法，追求精确。第64页，共84页。1英佛兰西斯培根（Francis Bacon, 1561-1626）英国文学家、思想家，哲学家，散文家，政治家，被誉为“现代科学之父”，第一个倡导“实验方法”，鼓动科学实验方法：扭狮子尾巴。学术的进展（1605）、新工具（1620）。首次总结出科学实验的经验方法归纳法，对近代科学发

26、展起到指导作用。培根是除旧立新的思想革新者，他对经院哲学的科学观和传统逻辑思维方式的批判为自然科学的发展扫清了道路。2法笛卡儿（RDescartes，1596-1650）数学演绎方法。创立解析几何，提出运动守恒原理。方法谈（1637）第65页，共84页。3伽利略的理想实验方法：数学+实验；以及“理想化”方法：直观分解-数学演绎-实验证明。4牛顿的“归纳-演绎方法”：通过实验获得经验，通过数学演绎获得的结论必须回到实验中，被实验检验。非常重视观察与实验在科学研究中的作用，重视分析和归纳分类。第66页，共84页。（二）科学社团与学术研究机构的建立*意大利：1560年创立“自然秘密研究会”，很快被取

27、缔；罗马1603年建立“山猫学院”，1630年解散；佛罗伦萨1657年创立齐曼托学院；英 国：1660年成立皇家学会；1665年出版皇家学会哲学学报；法 国：1666年成立巴黎科学院；德 国：1700年建立柏林科学院，著名数学家和哲学家莱布尼兹担任第一任院长。第67页，共84页。作用：聚集一大批研究自然界和社会的学者、智者；形成合力和科学研究的交流与合作系统；形成正式的科学机构、组织。三一学院第68页，共84页。三机械自然观的确立与形而上学思维方式的形成*第69页，共84页。1机械自然观的确立：由于近代初期力学首先得到比较充分的发展，相应地，形成了人们利用力学的观点解释事物和世界的观点与方法，

28、力学成为解释的模版。于是，出现了以力学为模式解释宇宙、世界的观点、理论。第70页，共84页。机械的大量使用由于钟表、机械技术的发展及其在社会上的流行，使得人们倾向于用力学的或机械论的观念看待一切，甚至把整个宇宙也看成是一只硕大的机械钟。 第71页，共84页。动物是机器（笛卡儿,1596-1650）, 人是机器（1747,拉美特利）, 社会静力学（斯宾塞,1820-1903），。机械决定论。第72页，共84页。笛卡儿是建立系统的力学解释模式的第一人；粒子的按照摩擦相互作用的涡旋宇宙模型。对生命的力学解释模式。人体本质上是一架机器，其机能均可以用力学加以解释。第73页，共84页。伽利略：大自然是数学设计的；是一部运动严格遵循力学规律的机器。牛 顿：人类可以运用理性理解上帝的创造物自然界，万有引力是自然界的根本力量。科学是人为上帝服务的最好工具。第74页，共84页。2、机械论自然观的主要观点 (1)、物质观 (2)、时空观 (3)、运动观 (4)、因果观 (5)、相互作用观 (6)、人类统治自然第75页，共84页。(1)、物质观 认为一切物体都可以还原为最小的粒子原子，原于是构成物质世界的最小基石，它是不变的、不可分的，具有广延、硬 度、不可入性和惯性等性质，一切物体都是由原子在粒子间力的作用下，按力学规律形