科技文明世纪近代科学的诞生市公开课金奖市赛课一等奖课件

第六讲：16、17世纪

近代科学诞生（一）思想革命与近代科学革命（二）近代科学革命主要成就（三）机械论自然观产生、主旨与特点（四）对机械论自然观评价第1页（一）思想革命与近代科学革命

思想革命（1）从神学中解放出来：文艺复兴运动宗教改革地理大发觉（2）批判与怀疑科学精神：罗吉尔·培根

近代科学革命：知识生产方式变革哥白尼日心说第2页（1）从神学中解放出来：

文艺复兴运动：14、15世纪；renaissance（法语：re

naitre）复兴古希腊罗马文化，复兴是为了新生。形成了当代科学（甚至技术）赖以产生与发展一整套先行观念：

人主体性——科学技术产生一个先决条件。人文主义文化强调人价值，颂扬人性，使人摆脱了对神力量恐惧和依赖。但丁说，“人高贵，就其许许多多结果而言超出了天使高度。”

自然数学化——柏拉图承继了毕达哥拉斯思想，认为自然真蒂在于不变理念世界，理念世界是按照数学世界组成，数学是我们通向理念世界桥梁。“复兴柏拉图主义”中，上帝变成了数学家，自然理所当然地要以数学结构为基础。伴随自然数学化，一个新自然图景出现了：自然变成了一个不具“目标”循数学规律而运动物体，这种新出现自然图景所造成一个首要结果就是17世纪自然科学革命。1、思想革命第3页

人类世俗生活先决性——这种现世世俗生活态度，使人类才华有可能大规模地投入物质生产技术，有利于当代技术产生。而不是中世纪那种拯救技艺。

人类征服自然——伴随人主体性弘扬和自然数学化，先前原始浑然一体人与自然也开始分置于主体世界与客体世界这两个不一样世界之中。这种笛卡儿似主体-客体、精神-自然两元分裂，预示了一个人对自然新体验方式－人类征服自然。人与自然关系发生了急剧改变，原始同一消失了，代之而起是一个人对无意识客体世界控制与利用关系。

宗教改革：宗教信仰是个人事情，不需要依靠教会权威

。新教伦理与近代资本主义精神

地理大发觉：为近代科学革命提供了良好心理气氛和精神动力。第4页文艺复兴指导思想是人文主义，其关键是《人乃万物之本》，主张以个人作为衡量一切事物尺度。人文主义者重视人价值，提倡个性与人权，主张个性自由，反对天主教神权；主张享乐主义，反对禁欲主义；提倡科学文化，反对封建迷信。恩格斯：文艺复兴是一次人类从来没有经历过最伟大、进步变革，是一个需要巨人而且产生了巨人——在思维能力、热情和性格方面，在多才多艺和常识渊博方面巨人——时代。第5页文艺复兴运动直接影响推进了欧洲近代文学和艺术繁荣造成了科学发展转折，为近代科学诞生做了主要准备第6页宗教改革1、16世纪，马丁·路德（德）领导宗教改革运动关键：“信仰能够获救”、“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；3、把社会向近代社会世俗化推进了一大步；4、科学革命就是在宗教改革背景下展开，其中许多关键人物，如开普勒、伽利略、笛卡尔和牛顿，都层受到神学骚乱中所争论那些宗教问题深刻影响第7页马丁·路德出生于德国中部埃斯勒本，此处是宗教改革精神家园；他神学著作改变了欧洲历史进程。他目标是恢复原始福音，即未被中世纪神学歪曲原始福音。他认为在《圣经》经文中上帝世界和教会组织之间有一条鸿沟。他争论说，经文中根本找不到说明教皇权利和烦琐仪式正当证据。路德认为，对上帝真正信仰最好表现在日常生活活动中，而不是在朝圣或神圣仪式中。要侍奉上帝，宁愿经过侍奉邻居而不是侍奉教会。第8页西方世界经过中世纪黑暗长久演化，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,工场手工业都得到了长足发展，商品经济日趋发达。商品经济和开拓市场需要造成人们把眼光投向更辽阔世界——远航探险和地理大发觉（麦哲伦1519-1522年环球航行、哥伦布1492年发觉美洲新大陆）就是在这种背景下发生；天文知识和地理知识需要造成数学和力学发展，从而在文艺复兴（摒弃神性、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科学革命。地剪发觉第9页[葡]亨利王子（1394-1460）1419马德拉群岛1432亚速尔群岛1445佛得角亨利王子逝世—1453年君士坦丁堡陷落，造成欧洲与东方贸易通道被控制在土耳其人手中—寻求开辟新航道[葡]狄亚士（1450-1500）1487非洲最南端好望角（国王裘按二世命名）[葡]达·伽马（1460-1524）成功地绕过非洲，抵达印度（印度西南海岸卡里库特港），1493开拓了通往东方新航路哥伦布（1451-1506）勇敢地横跨大西洋，经过36天航行，登陆美洲（巴哈马群岛中一个小岛）[葡]麦哲伦（1408-1521）环球航行：1519-1922，率五只船，西班牙南美菲律宾印度非洲好望角西班牙麦哲伦在菲律宾被土著人所杀

证实了大地是球形学说第10页地理大发觉意义：证实了地球是一个球体。因为发觉了沟通大西洋和太平洋海峡，证实地球上水体是连在一起，且十分必定地确定了地球表面占优势是大洋，而不是大陆。今后，一批反应新时代内容地理著作和地图积累了巨大财富，为资本主义最初原始积累提供了物质基础。同时也为当初及以后科学发展打下了物质基础1545－1560年，西班牙每年掠夺黄金5500千克，白银246000千克。第11页

哥白尼日心说：哥白尼（N·Copernicus，1543）《天体运行论》：（1）太阳是宇宙中心，各行星绕太阳运转；（2）地球在运动，绕太阳公转自转，由此而形成四季和昼夜；（3）月亮是地球卫星；（4）行星按距太阳由近至远排列为水星、金星、地球、火星、木星、士星，最外层是恒星天。使人类从以自我为中心沉湎状态中摆脱出来，否定了上帝把地球置于宇宙中心宗教教条,标志着近代自然科学从宗教神学中解放。第12页（2）批判与怀疑科学精神：罗吉尔·培根（1220-1292）：近代试验科学精神先驱《大著作》《小著作》《第三著作》人们之所以常犯错误有四个原因：1、对权威过于崇敬；2、限于习惯3、限于偏见；4、对有限知识自负——反对按照书本和权威来裁定真理，主张靠“试验来弄懂自然科学、医药、炼金术和天上地下一切事物。”第13页（二）近代科学革命主要成就[德]开普勒（J.Kepler，1571-1630）[意]伽利略（GalileoGalileo,1564-1642）[英]哈维（WilliamHarvey,1578-1657）[英]波义尔（H.R.Boyle,1627-1691)

[英]牛顿（IsaacNewton,1642-1727）

“这是人类从来没有经历过最伟大、进步变革，是一个需要巨人——在思维能力、热情和性格方面，在多才多艺和学识渊博方面巨人时代。”——恩格斯第14页

[德]开普勒（J.Kepler，1571-1630）——天空立法者破除了天体必须以完美正圆运行观念，发觉了运行速度不均匀特征。行星运动椭园轨道含有科学革命意义。在第谷·布拉赫观察资料基础上发觉了行星运动三定律：第15页

第一定律——行星绕太阳运行轨道是一以太阳为一个焦点椭圆（1609《新天文学》）；第二定律——行星到太阳矢径在相等时间内划出相等面积（1609《新天文学》）；第三定律——行星公转周期平方与它同太阳距离立方成正比（1619）《宇宙友好》。第16页开普勒——为科学而献身他一生充满不幸：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影响，成为哥白尼学说拥护者，同时对神学信仰发生了动摇。他终生贫困交加，靠教书和占星术维持生活，最终死于索取薪金途中。第17页

[意]伽利略（Galilei

Galileo，1564-1642）近代物理学之父。创造而且示范了新科学试验传统，数学与试验相结合科学方法，研究了落体运动，抛体运动;创造了天文望远镜，发觉了月亮有环形山，发觉木星4个卫星，由此证实天体与地球是一样，月上与月下相同。《星星汇报》（1610）传输哥白尼日心说。《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》（1632）、《两门新科学》（1638）。提出“相对性原理”（萨尔维阿蒂大船）第18页伽利略他在宣判后依然喃喃说：可是地球依然在转动！347年后，即1980年罗马教会宣告当年（1633年）对伽利略裁判是错误，为伽利略平反。第19页

[英]哈维（WilliamHarvey,1578-1657）——近代生命科学创始人之一1628：《心血运动论》系统发觉了心血运动与循环过程。

提出血液循环理论：

——血液在人体内不停循环，血液循环中心——心脏是微型宇宙、是太阳；这与哥白尼日心说相互映照。第20页

[英]波义尔（H.R.Boyle,1627-1691)——近代化学之父

1661：《怀疑化学家》标志着近代化学从炼金术脱胎而出。贡献1：确立起化学概念，即化学被看成一门理论科学，它不只是制造珍贵金属或有用药品经验技艺，而是自然哲学一个分支，主要从事对物质现象理论解释。贡献2：去除旧元素概念，认为元素是“一些原初和单纯即丝毫没混合过物体，这些物体不是由任何其它物体组成，也不是相互组成，而是作为配料，一切所谓完全混和物体都直接由它们化合而成，最终也分解成它们”。贡献3：澄清火在化学分解中作用。火能够分离许多混合物，但不能分离一切混合物；分离出物质也不一定是元素。贡献4：对燃烧问题研究。意识到空气对于燃烧主要性，而且只有一部分空气才是燃烧所必须，靠近于发觉氧。第21页[英]牛顿（IsaacNewton，1642-1727）——经典力学之父有多项发觉和创造：《自然哲学数学原理》（1686-4-28）；《论光学》（1704）；1665年创造级数近似法即二项式定理；1665年到1666年创造微积分（正反流数运算）；集大成地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，实现了自然科学第一次大综合。第22页生平：（1642～1727）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，选为巴罗助手，1665～1667（18个月）回乡躲避瘟疫：引力、微积分、光分解；1687～1727（40年）没有大科学成就第23页《自然哲学数学原理》(1686):以运动万有引力论证了彗星沿抛物线轨道运动，说明了地球上潮汐是太阳和月亮引力作用结果等;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、绝对空间概念，这些概念组成了经典物理学基石;在总结前人研究结果基础上，提出了运动三定律，再加上万有引力定律，组成了力学宏伟大厦基础，此力学体系是近代天文学和力学发展基础，是机械、建筑等工程技术发展基础，也是机械唯物论自然观统治自然科学基础。第24页牛顿和他《原理》英国著名诗人蒲柏赞美牛顿诗歌：

大自然和它规律

隐藏在黑暗之中

上帝说：让牛顿去吧

一切便灿烂光明。Natureandnature’slawlayhidinnight,Godsaid,letNewtonbe!Andallwaslight.第25页牛顿墓志铭和名言墓志铭：“他以几乎神普通想象力，最先说明大海潮汐和彗星运动。”名言：“假如说我比他人看得更远一些，那是因为我站在巨人肩膀上。”“我只是一个在沙滩上玩耍男孩，一会儿找到一颗尤其光滑卵石，一会儿又发觉一只异常漂亮贝壳，就这么使自己娱乐和消遣；而与此同时，真理汪洋大海，在我眼前未被认识，未被发觉。”第26页“绝对空间，就其本性来说，与任何外在情况无关，一直保持着相同和不变”；“绝正确、纯粹数学时间，就其本身和本性来说，均匀流逝而与任何外在情况无关”；总之，在牛顿时空观中，空间、时间和“外在情况”这三者都是相互独立，无关，空间延伸和时间流逝都是绝正确。在这种意义上说，在牛顿体系中依然含有亚里士多德式绝对。第27页近代自然科学特点

整个科学总体上是关于存在科学近代早期力学首先得到比较充分发展，牛顿力学开创了一个理性时代，确立了用理性处理所面临问题自信。对应地，形成了人们利用力学观点解释事物和世界观点与方法，力学成为解释模版；于是，出现了以力学为模式解释宇宙、世界观点、理论。力学成为主导学科第28页近代科学方法——试验第一，逻辑与数学定量方法，追求准确，批判和怀疑精神。

分析方法成为主要方法

[英]弗兰西斯·培根（FrancisBacon,1561-1626）提出了自己“试验归纳方法论”。《新工具》（1620）。归纳：正确进行科学研究是从命题金字塔底部一步一步上升到顶部，即以自然为对象，以感官知觉为起点，让心灵顺着一条全然循序递进阶梯向前推进，归纳而逐步上升到公理第29页

[法]笛卡尔（R.Descartes，1596-1650）数学演绎方法和唯理论方法。《方法谈》（1637）。他是唯理论方法创建者，在《方法谈》中，笛卡尔给出指导人们理智四条标准：（1）防止“急躁与偏见”，只接收清楚和独特思想；（2）“把我正在考虑难题分成尽可能多和必要部分，方便把它最好地加以处理。”（3）从简单到复杂渐次前进；（4）进行无一遗漏完整分析。第（2）条被认为是统治了西方世界科学方法世界达350年之久最为主要标准。切克兰德在《系统论思想与实践》一书中将其称为“标示了西方知识传统之特征分析还原原理”。第30页伽利略数学+试验方法：直观分解-数学演绎-试验证实。

牛顿“归纳-演绎方法”：经过试验取得经验，经过数学演绎取得结论必须回到试验中，被试验检验。非常重视观察与试验在科学研究中作用，重视分析和归纳分类。牛顿：“在自然科学里，应该象在数学里一样，在研究困难问题时，总是应该先用分析方法，然后才用综合方法。这种分析方法包含做试验和观察，用归纳法去从中作出普遍结论，而且不使这些结论遭到异议，除非这些异议来自试验或者其它可靠真理方面。……用这么分析方法，我们就能够从复合物论证到它们特殊成份，从运动到产生运动力，普通地说，从结果到原因，从特殊原因到普遍原因，一直论证到最普遍原因为止。”——《牛顿自然哲学著作选》p212第31页

科学社团与学术研究机构建立意大利：1560年创建“自然秘密研究会”，很快被取缔；16罗马建立“山猫学院”，1630年解散；1657年佛罗伦萨创建齐曼托学院。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：17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32页（三）机械论自然观产生、主旨与特点

机械论自然观产生（1）新兴科学培育与牛顿贡献早期机械论自然观把科学作为直接载体，蕴含在科学研究过程中；力学辉煌成就引导人们用力学观点来解释客观世界。（2）机械大量使用因为钟表、机械技术发展及其在社会上流行，使得人们倾向于用力学或机械论观念对待一切，甚至把整个宇宙也看成是一只硕大机械钟。（3）新哲学体系提炼笛卡尔、弗兰西斯·培根第33页

机械论自然观主旨总来说：人与自然两分、自然数学设计、物理世界还原论说明、自然与机器类比（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34页（1）物质观原子论物质观：一切物体都能够还原为最小粒子—原子，原子是组成物质世界最小基石，是不变、不可分，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作用下，按力学规律形成，因而也含有原子基本性质。机械自然观以物质原因来解释各种自然现象，在反对宗教神学斗争中，把自然科学从宗教神学中解放出来，有主要主动作用。（2）时空观“绝正确、真正和数学时间本身在流逝着，而且因为其本性而在均匀地、与任何其它外界事物无关地流逝着，它又能够名之为‘延续性’”。“绝正确空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远是相同和不动。”第35页（3）运动观运动是物质固有属性，物体含有匀速直线运动固有性质，并以惯性运动作为全部理论出发点。（4）因果观认为能够把经典力学因果关系推而广之，用力学模型和规律描述全部运动形式和自然现象因果关系。整个自然界被认为是由原子组成巨大机器，它一经起动，就按照既定力学规律确定无误地运转下去，其中任何事件都由力学规律预先决定，从而排斥了偶然性客观性，排斥了其它形式运动规律及因果关系。第36页（5）相互作用观物质粒子之间或由它们组成物体之间存在着万有引力，引力相互作用在空间中以直接瞬时超距形式传递，并支配着各种天体运行。（6）人类统治自然自然是一架机器，它可被分析、预测和操纵。这就是近代以来科技文明所以能够取得巨大成功观念背景。然而，人类统治自然是有程度。第37页主旨概括——笛卡尔系统表述自然与人是完全不一样两类东西，人是自然界旁观者；自然界中只有物质和运动，一切感性事物都是由物质运动造成；全部运动本质是机械位移运动；宏观事物是由微观粒子组成；自然界一切物体包含人体都是某种机械；自然这部大机器是上帝制造，不过上帝只给予第一推进，它以后不再干预自然运动。

——机械论自然观提供了一幅关于自然界存在图景。在这幅图景里，自然界绝对不变，自然界一切从来如此，并将永远如此；万事万物只是在时间上彼此并列着，没有时间上历史发展。机械论自然观没有提供关于自然界演化图景。第38页

机械论自然观特点（1）唯物主义（2）形而上学（3）机械论（4）决定论（5）还原论第39页（1）唯物主义（略）“形而上学思维方式，即使在相当广泛、各依对象性质而大小不一样领域中是正当，甚至必要，可是它每一次都迟早要到达一个界限，一超出这个界限，它就要成为片面、狭隘、抽象，而且陷入不可处理矛盾，因为它看到一个一个事物，忘了它们相互联络；看到它们存在，忘了它们产生和消失；看到它们静止，忘了它们运动；因为它只见树木，不见森林。”——恩格斯（2）形而上学重视分析，把事物孤立起来分析方法，并绝对化后，逐步形成孤立、静止和片面思维方式。第40页（3）机械论让我们勇敢地作出结论：人是一架机器，在整个宇宙里只存在着一个实体，只是它形式有各种改变。人身体是一架钟表，不过是一架巨大、极其精细、极其巧妙钟表。——拉美特利“哲学全部重担在于由运动现象去研究自然力，再由这些力去推演其它现象……我希望其它自然现象也一样能由力学原理推导出来”。