自然科学发展简史市公开课金奖市赛课一等奖课件

第九章近代自然科学全方面发展P137

第一节“科学”世纪到来世界科学活动中心转移现象:转移次序是意大利→英国→法国→德国→美国；第二，这5个国家进入和退出科学活动中心时间不尽一致，但科学兴隆期平均值是80年左右。第1页科学中心起止时间兴隆期意大利1540---162080年英国1660---175090年法国1760---184080年德国1810---19201美国1920---现在平均80年第2页意大利兴衰情况

在哥伦布发觉新大陆之前，地中海一直是联络东西方纽带，而意大利地处地中海航线中心，到14世纪已经成为欧洲最大贸易中心。13、14世纪，复兴中已经出现对实现讽刺和批判。到15世纪，意大利各阶层，从商人、教皇到雇佣兵队长，都广泛搜求古希腊典籍。1492年以后发觉美洲大陆和开辟到印度新航线，深入加速了意大利经济衰落过程。16世纪，欧洲贸易中心从地中海沿岸转向大西洋沿岸。第3页1494年至1559年，法国，西班牙和神圣罗马帝国一直在意大利领土上进行战争。西班牙控制了意大利大部分领土后，征收重税，限制工商业发展。同时，伴随一些科学学说，尤其是哥白尼学说广泛传输，教会开始意识到这些学说革命意义和巨大影响，新旧各派教会便联合起来采取极端伎俩扼制新科学思想传输。16，布鲁诺被教会烧死。16，《天体运行论》成为禁书，1633年，伽利略被判终生监禁。因为经济衰落、政治分裂、外患不停以及教会镇压，使意大利科学逐步衰落，从而退出了科学中心。第4页英国兴衰

16世纪，欧洲贸易中心从地中海沿岸转向大西洋沿岸。葡萄牙、西班牙、荷兰、法国、英国处于新航线中心，相互开展海外拓殖角逐。英国1588年击败西班牙之后，取得海上霸权地位，经过奴隶贩卖和海外贸易大发其财。第5页

主要发生于16世纪第一期圈地运动高潮，也为英国资本主义生产准备了资本财富、自由劳动者和国内市场。从15至1763年，第一次国际分工已大规模完成，美洲生产原料，非洲提供人力，亚洲提供奢侈品，西欧从事手工业生产并指挥全球经济活动。英国在其中显然处于全球经济活动中心，而且率先完成了第一次产业革命。

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17世纪，英国反对封建势力文化努力主要是宗教领域中清教运动。清教认为善行是使人释罪或拯世伎俩，人职业能够不一样但职业选择应该以最有效地为上帝服务和最能为公众行善为标准，因为神佑理性，所以经过理性能够更充分地颂扬上帝。英国科学发展中经验论传统与新教功利主义价值观契合。新教伦理是与当初科学家精神气质相合价值体系。以此价值观为基础，组成17世纪英国文化特色。而“17世纪英国文化土壤对于科学成长与传输是尤其肥沃。第7页法国科学兴衰

取得政权之前法国资产阶级深入发财和取得社会声望欲望早已经成为促进科学发展原因，大革命只是在法国进入科学中心之后深入推进了科学高潮到来。理性精神在18世纪法国启蒙运动中得到空前高扬。能够说，从文艺复兴开始资产阶级反对宗教神学统治斗争，一直到启蒙运动中才取得了彻底胜利。第8页

启蒙运动中提出人权口号，是对封建王权、神权和特权否定，是资产阶级攫取财富理论依据。启蒙学者们在经济自由、政治平等、政体、国家机构、法制等方面提出主张，为以后法国大革命作了充分思想准备，而且成为以后资本主义社会行之有效立国标准，也为科学理性阐扬营造了思想文化气氛。同时，启蒙运动也发扬光大了法国科学中唯理论传统。第9页德国科学兴衰

德国是一个重视理论思维民族。18世纪末19世纪初，德国唯心主义辩证法得到发展，德国古典哲学产生。康德、谢林、黑格尔是古典哲学大师中出色代表。康德在一个生成改变世界中研究自然界，提出天体起源星云假说，被恩格斯誉为在僵化形而上学自然观上打开第一个缺口人。德国古典哲学即使建立在唯心论基础上，但其中辩证法客观上则为当初自然科学向综合理论过渡提供了哲学背景。第10页原因探讨1、文艺复兴与意大利科学兴盛2、资产阶级革命、清教运动与英国科学兴盛3、启蒙运动与法国科学兴盛4、社会改革、古典哲学与德国科学兴盛5、开拓精神、技术创新与美国科学兴盛第11页柏林大学精神P1381854年，都柏林天主教大学校长约翰·亨利·纽曼(JohnHenryNewman)：一所大学就是一个群英会集殿堂，天下各处各地学子到这里来，以寻求天下各种各样知识。1859年，美国密歇根大学课程表开场白：没有任何一个机构配得上称为大学，除非这个机构能够为想要学习任何一门科目标学生提供自由辽阔天地，令他乐此不疲。第12页

当代化刚才起步时，西方主导思想：大学应该是一个教化机构，目标是培养颇有学问青年绅士。爱因斯坦：学校目标一直应该是，青年人在离开学校时，是作为一个友好人，而不是作为一个教授。第13页

清华大学老校长梅贻琦：大学者，非谓有大楼之谓也，有大师之谓也。原香港汉字大学校长金耀基：学生在大学里，实际上是学四种东西，一是学怎样读书：learntolearn；二是学怎样做事：learntodo；三是学怎样与人相处：learntotogether；最终是学怎样做人：learntobe。第14页

18，洪堡创办了柏林大学，提出了”学术自由”和教学与研究统一办学标准，从而确立了当代大学基本功效结构。大学是“一切知识和科学、事实和原理、探索和发觉、试验和思索高级保护力量。柏林大学创建确立了教学与科研相结合办学标准。以发觉新知为目标科学研究成为大学主要职能。今后创新、开拓逐步成为大学精神中最主要特征。第15页

柏林大学成立，与汲取战败教训、强盛德意志民族国家背景亲密相关。柏林大学为今后大学开创了一个深远转变方向，那就是，将科学研究视为与大学传统教学并重职能。这一方向当然可激活教学传统而成为当代大学主要特征，但以研究为方向却成为大学服务于民族国家建设、尤其是转化为商业经济纽带。第16页

这一纽带对于大学含有双重意义：它既是大学回应社会以激发活力路径，又包含有使大学隶属于当代化技术进程，从而丧失大学本已当代性批判位置危险。第17页海德格尔（M.Heidegger）以后从后一角度反思了它更为深远危害：一个以研究所方式活动历史学或考古学研究，本质上比它自己还处于单纯博学中人文科学院系里学科，更靠近于对应地建立起来物理学研究。所以，科学当代企业活动特征决定性展开也造就了另一类人。学者消失了。他被不停从事研究活动研究者取而代之了。是研究活动，而不是培养广博学识，给他工作以新鲜空气。第18页第二节热力学研究和能量守恒与转换定律发觉

热力学第一定律和第二定律。第19页第三节天文、地学、生物学演化理论导入：演化论、进化论对中国影响严复翻译名著《天演论》对中国人影响至深且远：“物竟天择，适者生存”。胡适名字由来。23岁严复1877年作为首批海军留学生入英国皇家海军学院学习，在这个当初世界上最强盛帝国两年中，坚船利炮给他震撼要小于哲学、经济学和科学给他震撼。在中国惨败给日本人1894年，严复开始翻译《进化论与伦理学》。两年后，它以《天演论》名字传遍了中国大江南北。第20页故事由来1893年，赫胥黎应邀在英国牛津大学做了一个关于进化论讲演，在演讲内容基础上，演讲者增添了一个“导言”，第二年以《进化论与伦理学》书名出版。赫胥黎是达尔文吹鼓手和忠实捍卫者，他比任何其它人都更早意识到“自然选择原理”在达尔文理论中关键地位，但他并不赞同将人之外生物界与人类社会之间进行简单地类比，把达尔文学说用来作为勉励放任自流残酷竞争和发动侵略战争“理论依据”。所以赫胥黎对斯宾塞一类言论是不观赏，在《进化论与伦理学》中，他质疑按照“大自然进步法则”来设计人类社会政策合理性和可能性。第21页因为进化没有方向，那种认为自由竞争最终会带来人类福祉想法只能是空中楼阁。道德情感和社会责任感是组成人类社会基础，也是人之所认为人根本，不论人因神而来还是起源于毫无目标偶然性都是如此。是毫无怜悯地任由弱小者自生自灭还是尽力为他们提供保护和安全，进化论揭示生物学定律并不改变“正义”判断准则。《进化论与伦理学》不是一本标准进化论普及读物，它是一个达尔文信徒对社会达尔文主义不满和驳斥。第22页严复创造《天演论》用“物竞天择，适者生存”这几个字来统括生物界包含人类社会发展，对原著中强调人与其它生物之间界限、强调人类社会道德独特征进行了彻底颠覆。不但在在一个社会中，人与人之间必须“竞争生存”，在国际社会中，民族与民族之间也必须“竞争生存”，只有“最宜者”才能够免于淘汰。在“当前”竞争中，中国已然处于下风，要防止“无以自存，无以遗种”下场，唯一出路在于顺应时尚，遵从自然法则，求变求新，奋发图强，在竞争中击败入侵中国列强。第23页《天演论》是《进化论与伦理学》节译，其中却夹杂着大量斯宾塞东西，严复分析时世、警醒世人按语相比原文也颇为壮观。《天演论》也不是一本标准进化论普及读物，它是一个痛感时弊，希望国富民强先知对同胞当头棒喝。第24页翻译第一段赫胥黎独处一室之中，在英伦之南，背山而面野。槛外诸境，历历如在几下。乃悬想二千年前，当罗马列大将恺彻未到时，此间有何景物。计惟有天造草昧，人功未施，其借征人境者，不过几处荒坟，散见坡陀起伏间。而灌木丛林，蒙茸山麓，未经删治如今日者，则无疑也。怒生之草，交加之藤，势如争长相雄，各据一抔壤土。夏与畏日争，冬与严霜争，四时之内，飘风怒吹，或西发西洋，或东起北海，旁午交扇，无时而息。上有鸟兽之践啄，下有蚁蝝之啮伤。憔悴孤虚，旋生旋灭。菀枯顷刻，莫可究详。是离离者亦各尽天能，以自存种族而已。数亩之内，战事炽然，强者后亡，弱者先绝。年年岁岁，偏有留遗。未知始自何年，更不知止于何代。苟人事不施于其间，则莽莽榛榛，长此相互吞并，混逐蔓延而已，而诘之者谁耶?第25页能够有把握地想象，二千年前，当凯撒抵达不列颠南部之前，从我正在写作这间屋子窗口能够看到整个原野是一个所谓“自然状态”。可能除了若干突起坟墓已在几处破坏了连绵丘陵轮廓以外，此地未经人工修葺整改。薄薄植被笼罩着辽阔高地和峡谷斜坡，还没有受到人劳动影响。当地牧草和杂草，分散在一小块一小块土地上金雀花，为了占据贫乏表面土壤而相互竞争着；它们同夏季烈日斗争，同冬季严霜斗争，同一年四季从大西洋或北海不停吹来狂风斗争；它们尽其最大可能来填补为各种地上和地下动物所造成破坏。年复一年，在当地植物中不停生存竞争，在不平衡状态下，维持了它们自己通常种群数量。无可怀疑，凯撒到来之前几千年，在这个地域主要是类似自然状态占优势；除非因为人干预，也没有能够申明理由来否定它能够经过一样长未来继续生存下去。第26页一、康德、拉普拉斯星云说

（一）康德介绍

康德（ImmanuelKant，1724-1804），德国哲学家、天文学家、星云说创建者之一、德国古典唯心主义创始人。

1754年，康德发表了论文《论地球自转是否改变和地球是否要衰老》，对“宇宙不变论”大胆提出怀疑。

第27页（二）星云假说1755年，康德发表《自然通史和天体论》一书，首先提出太阳系起源星云说。康德在书中指出：太阳系是由一团星云演变来。这团星云由大小不等固体微粒组成，“天体在吸引力最强地方开始形成”，引力使微粒相互靠近，大微粒吸引小微粒形成较大团块，团块越来越大，引力最强中心部分吸引微粒最多，首先形成太阳。外面微粒运动在太阳吸引下向中心体下落是于其它微粒碰撞而改变方向，成为绕太阳圆周运动，这些绕太阳运转微粒逐步形成几个引力中心，最终凝聚成绕太阳运转行星。卫星形成过程与行星相同。第28页（三）拉普拉斯介绍

拉普拉斯（PierreSimondeLaplace，1749─1827年），法国数学家、天文学家。生前颇负盛名，被誉为法国牛顿。拉普拉斯是一个小农民儿子，家境贫寒，靠邻居资助上学，显露数学才华。“你用不着他人介绍，你自己就是很好推荐书”。第29页主要成就24岁时就已经详细应用牛顿引力定律深入研究整个太阳系，其中各个行星及其卫星运动不但受太阳制约，而且以难以捉摸各种方式彼此相互影响。牛顿曾经认为，要使这一复杂系统免于陷入混乱，需要有上帝不时干预。拉普拉斯决心要从别方面寻找这一确保，并终于能够证实，从数学上所了解这个理想太阳系是一个稳恒动力系统，它能永世保持不变。这不过是他在其不朽著作《天体力学》中所记载一系列结果之一。书中主要阐述天体运行数学理论，讨论地球形状、月离理论、三体问题以及行星摄动等等，而且引入著名拉普拉斯方程。第30页

拉普拉斯另一部脍炙人口天文学著作是《宇宙体系论》，它尽弃一切数学公式，深入浅出，通俗流畅，为时人所推崇。《宇宙体系论》提倡有名太阳系生成星云假说，这个假说1755年康德（ImmanuelKant1724－1804德国哲学家）已经述及，所以后世通常叫做“康德－拉普拉斯星云假说”。第31页二、地质演化理论提出（一）水成说与灾变说（二）火成说与渐变说第32页水成说、火成说争论

水成论者认为水对地表改变起决定原因。公元前，古罗马人已发觉尼罗河两岸周期性地被洪水淹没、尼罗河在三角洲不停增大、另外，陆地上存在海相介壳动物化石等事实。火成说把“地下热火”看成地质现象主要动力，地球关键是熔融液态。第33页水成论和火成论正式交锋始于18世纪中叶法国。1746年，盖塔尔送给巴黎科学院关于矿带和岩石分布统计。他发觉了地层连续性和空间分布规律性，并据之作出法国地质图。岩石只有形成在水中才含有连续性和分带性，对奥费涅火山玄武岩，他也认为是水溶液结晶作用形成。1765年，迪马雷送给巴黎科学院奥费涅地质图，提出玄武岩是附近火山里流出来，柱状节理是玄武岩曾处于熔融状态证实。第34页

魏尔纳是水成说集大成者。1775年起他任德国费顿堡矿山学校教授，以出众教学吸引了大量青年学生。他认为自原始海洋开始到诺亚洪水结束，水力量营造了一切地质系统，自原始海洋到现在，水面在不停地下降，原始岩石露出水面后开始发生风化、堆积而形成新地层。与魏尔纳观点大相径庭一个代表人物是赫顿。这位苏格兰天才主要调查区是加里东造山带经典露头区苏格兰高地，那里有花岗岩和矿脉。他认为地层固化和海洋上升为陆地是地热作用，火山活动是释放地下能量出口。他地质理论长久被说成火成论。水成论与火成论论战在19世纪初到达高潮。因为赫顿学说发展，一系列新地质事实证实了赫顿阐述观点，火成论者终于取得了胜利