第1章-近代自然科学的初步发展.ppt

1、第一章近代自然科学的初步发展，始于14世纪，之后波及整个欧洲的文艺复兴运动是思想文化解放运动。 文艺复兴不仅创造了近代古典文学和艺术，而且通过对经院哲学的蔑视和拒绝、对现实世界和世俗生活的关心、对古典文化资源的发掘，创造了对近代自然科学诞生非常有利的文化气氛。 文艺复兴之城佛罗伦萨、文艺复兴，是1416世纪在欧洲兴起的思想文化运动，带来科学和艺术革命的时期，拉开了现代欧洲历史的序幕，被视为中古时代和近代的边界。 马克思主义史学家认为是封建主义时代和资本主义时代的边界。 文艺复兴不仅创造了近代古典文学和艺术，也为近代自然科学的诞生创造了非常有利的文化气氛。 列奥纳多达芬奇的人体比例表现了文艺复兴

2、期艺术与科学相结合的特色，第一章近代自然科学的初步发展，宗教改革运动从14、15世纪开始在西欧和中欧兴起，打破教会的精神独裁，为自然科学从神学解放创造了必要的社会前提。 最后审判米开朗基罗，大卫米开朗基罗，第一章近代自然科学的初步发展，在意大利和地中海沿岸的几个城市，工匠们聚集在一起劳动的手工工厂也开始出现，其出现促进了生产技术的改善、分工和合作的发展，为进一步改善技术和机器的使用创造了条件。 文艺复兴时期制造乐器的工厂、工人正在进行印刷，第一章近代自然科学的初步发展，15世纪后半，新厂主、商人的经济实力进一步充实，他们寻求贸易的扩大和海外财富的探索，产生的远航探索和地理发现对欧洲的社会和科学

3、技术产生了很大的促进作用。 意大利航海家哥伦布雕像，哥伦布归航后会见国王，第一章近代自然科学的初步发展，中国、印度和阿拉伯等国家的科学技术传入欧洲后，对欧洲的社会发展和科技进步产生了很大的推动作用。 英国政治家，哲学家培根(F. Bacon，15611626 )从1620年开始，就没有帝国指出“三大发明”改变了世界事物的面貌和状态，没有宗派，大人物对人的工作没有影响，可以做出像这三项发明一样巨大而深刻的东西。 印刷术：唐代为日本、公元12世纪为埃及、14世纪为欧洲科学的兴起和文艺复兴运动提供了重要的物质条件。 第一章近代自然科学的初步发展，1.1科学革命的突破，1.1天文学革命天文学作为一门古

4、老的学科，研究广阔空间的天体位置、分布、运动、形态结构、物理状态、化学组成和演化规律。 古代人为了生产等，开始以观察星、日、月为目的进行记录。 古希腊天文学对后世的影响很大，柏拉图提倡地球的中心思想，从托勒密发展为地心说。 托勒密的地心说体系，根据托勒密的地心说，地球位于宇宙的中心，是静止的，为了解释太阳和其他行星绕着地球转，和宇宙观测的差异，托勒密构筑了轮流平均轮体系。 确保地球的中心系统与观察到的恒星的运动路径相匹配。 在中世纪西方、教会被编入严密巨大的神学体系，成为神创造说不可或缺的组成部分。 原本单纯的天文学理论成为了保护教会权威的重要理论支柱。 本轮均轮图，1.1科学革命的突破，尼古

5、拉斯哥白尼，波兰伟大的天文学家，太阳中心说的创始人，近代天文学的创始人。 随着时间的延长，“地心说”和实际的背离越来越大。 哥白尼经过几十年的观察和研究，终于建立了以太阳为中心的宁宙系统“日心说”。日心认为，地球是一个普通的行星，以自转轴为中心自转，和其他行星一起以宇宙中心的太阳为中心旋转。 这简单地协调了从以前看就很不协调的各种天象。 哥白尼的着作，1.1科学革命的突破，日心是天文学上的伟大革命，不仅引起了人类宇宙观的重大革新，还从根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论支柱。 “从那以后自然科学开始从神学中解放出来”，“科学的发展从那以后有了很大的进步”(恩格斯自然辩证法)。 哥白尼的天体运行

6、论(1543年出版)，受到时代的制约，在日心说中留有“完美的”圆轨道等论点。 此后，开普勒确立了行星运动的三定律，牛顿发现了万有引力定律，行星的光行差、视差相继被发现，日心说为其奠定了更坚实的科学基础。 1.1.2医学生理学革命以来，医学实践是人类活动极其重要的一面，研究疾病的发生、性质和治疗以及人体的结构和功能，一直是自然科学不可缺少的组成部分。 文艺复兴以来，艺术家、医学家从事人类解剖学和解剖生理学的研究。 比利时医生维萨利乌发表人体结构，证明男女肋骨数量相同。 他的结论动摇了天主教的教义，受到了迫害。 右图是维萨利乌斯在书中描绘的人体静脉系统，很佩服其精密性。 维萨利乌斯，1.1科学革命

7、突破，17世纪，英国科学家哈维找到了血液的流通途径，为人们充分理解人和动物的生理学开辟了新的道路。 哈维从实验开始，捆住人体的上臂血管，进行计算血流量的实验。 他发现动脉和静脉血流的方向相反。 哈维计算血流量，发现血液沿着闭合全身的路径进行循环运动。 血液循环理论的建立，具有重要的科学价值。 在捆扎上臂血管的实验、哈维、血液循环、血液循环理论的构建过程中，因为社会条件，充满了严峻的斗争。 教会为了神学的需要，将盖龙的医学理论绝对化凝固，用于论证宗教神学的结论。 除了维萨利乌斯被教会迫害之外，塞尔维图斯也以异端的神学见解被加尔文派新教逮捕，被处以死刑，到烧死还烧了2个小时。 血液循环理论的建立具

8、有重要的科学价值，在成为临床医学的理论基础的同时，也成为现代生理学的重要基础。 哈维以后，解剖学、人体生理学、医学等生物学学科逐渐确立。 1.2.1开普勒在空中“立法”的1600年，开普勒在布拉格担任第谷的助手。 1601年第谷去世后，他继承了第谷的事业，利用了第谷多年积累的观测资料，详细分析了研究，发现行星沿着椭圆轨道运行，提出了行星运动的三定律(开普勒定律)，为牛顿发现万有引力定律奠定了基础。 1.2古典力学的基础，开普勒(Johannes Kepler，1571-1630 )，德国天文学家。 开普勒是德国现代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。 他用数学的和谐性探索宇宙，对天文学作

9、出了巨大贡献。 开普勒是继哥白尼之后第一个拥护太阳中心说，在天文学上取得划时代成果的人物，被后世的科学史学家称为“天空立法者”。 开普勒出生于德国威尔的贫困家庭。 1587年，他上了提宾根大学，很快就成为哥白尼学说的忠实拥护者。 之后，由于学校受到天主教的统治，开普勒离开神学院去了布拉格，与优秀的天文学家提科一起专心观测天文。他利用提科布拉格留下的大量精确天文观测资料，改进哥白尼的学说，确立了行星运动的三定律，为天体力学的诞生提供了坚实的基础。 开普勒、开普勒主要着有宇宙神秘、光学、宇宙和谐论、哥白尼天文学概要、彗星论和罕见的1631年天象等。 其中，在宇宙和谐论中，开普勒发现了最简单的世界体

10、系，仅仅通过7个椭圆就能表现天体运动体系，在彗星论中，彗星的尾巴总是背负着太阳，这准确地预言了太阳拒绝了彗星的物质，距今半个世纪前存在放射压力1 .椭圆定律：开普勒行星运动的第一定律指出，行星的运动轨道不是传统认为的正圆。 椭圆形。太阳在椭圆的焦点之一。 开普勒第一定律，二等面积定律：如果在行星和太阳之间形成直线，该直线在行星运动时在同一时间内扫描相等的面积。 3调和规律：行星运动周期t的平方与行星和太阳的平均距离r的三次方成比例，开普勒的第二定律，1.2.2伽利略主要贡献于地面物体的研究：力学伽利略是第一位将实验引入力学的科学家，他通过实验和数学结合的方法确定了一些重要的力学规律。 伽利略意

11、大利物理学、天文学家、实验物理学的先驱者提出了著名的相对原理、惯性原理、抛物运动规律、摆振等时性等。 关于两个新科学的对话和数学证明对话集总结了他的科学思想和物理学和天文学的研究成果。 天文学家是第一个用望远镜观测天体取得许多成果的科学家。 哲学他一生坚持唯心论与教会的经院哲学作斗争，主张通过具体实验认识自然规律，认为经验是理论知识的源泉。 伽利略发现的4颗卫星，伽利略著名的“斜面实验”伽利略最主要的贡献之一是对地面物体的运输工作的研究。 他于1638年出版的两个关于自然科学的对话和数学证明书，总结了他对地面物体的研究。 在这本书中伽利略叙述了“斜面实验”。 亚里士多德认为两个物体在同一高度落

12、下，重的比轻的先着地。 伽利略通过反复研究和实验得出了物体落下的速度与重量无关的结论。 斜面试验、比萨斜塔、综合斜面实验的过程是设计光滑的斜面和平面(如图所示从a到b到c )来制造的，再用光滑的球从a落下斜面。 经过多次实验，伽利略得到了以下结论：1.在斜面AB上，球正在进行加速运动。 斜面倾斜一定时，无论小球的重量如何，加速度值都相同，在斜面上滚动的铜球的通过距离总是与所需时间的平方成正比。 伽利略发现的自由落下规律。 2 .球落在b点上沿BC平面滑动时，球在运动方向上不受力。 但是，以开始速度进行等速直线运动。 BC足够长时，小球总是保持原来的速度。 这就是惯性定律。 这个发现显示速度不是

13、由外力引起的，力是加速度的原因，而不是速度的原因。 3 .球落到平面端部的c点时，物体持续等速运动，另一方面，垂直方向落下，所以物体呈现抛物线运动状态，图中，球沿着半抛物线CD落到d点。 伽利略的研究成果，后来为牛顿的进一步综合奠定了基础。 1.3近代科学的第一个综合，1.3.1牛顿的综合基于哥白尼、开普勒对天体运动规律和伽利略对地面物体的动力学研究。牛顿开展了更全面的分析、综合和总结工作，终于建立了古典力学体系，实现了近代科学史上第一次综合。 英国著名诗人Pope写道，自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中。 上帝说，让牛顿走。 一切都会变成光。 牛顿在著名的自然哲学数学原理书中，定义“施加力是使

14、物体变化为静止状态和等速直线运动状态的作用”。 这几乎是力量的现代定义。 实际上，力代表物体之间的相互作用，它改变速度，即，获得加速度。 自然哲学的数学原理定义了力的概念后，牛顿基于对伽利略物体运动的研究，总结了地上物体运动的规律。 牛顿第一定律也称为惯性定律，它知道任何物体保持静止或等速的直线运动状态，任何其他物理力改变这种状态。 牛顿第二定律也被称为运动基本定律。 物体受到外力时，物理获得的加速度的大小与外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与外力的方向相同。 牛顿第三定律也称为作用和反作用力定律，力和反作用力大小相等，方向相反，分别作用于不同的物体。 1.3.2万重力规律牛顿确立了

15、力学的基本概念，在发现力学的基本规律后，试图解决一系列问题。 他着手解决太阳系的动力学问题，发现了万有引力定律。 万有引力规律也称为物质相互作用的普遍规律：任何两个物体都存在相互作用的引力，吸引引力的方向沿着两个物体连接的方向，力的大小与两个物体的质量积成正比，与两个物体间的距离的平方成反比。 1.4其他学科的初步发展，数学： 1618世纪是常数数学到变量数学的时期。 法国笛卡儿(1596-1650年)分析了几何学和代数的优缺点，并指出包括这两种科学的优点在内，寻求没有缺点的方法。 这个方法是他在17世纪前半叶创立的代数方法研究几何学问题的解析几何学。 直积分型，奈普尔的计算机，17世纪前半叶

16、英国人奈普尔发明了对数、对数的发明，有助于计算的改进和简化，拉普拉斯评价了这一发明：缩短计算时间使天文学家的寿命加倍。 牛顿和莱布尼茨在17世纪后半分别独立创立了微积分学。 他们的功绩主要是将各种问题的解法统一为微分法和积分法。 (右图为莱布尼茨)，化学：近代化学的前身是古代的炼金术和炼金术。 炼丹术和炼金术与神秘主义有关，炼丹术师和炼金术士以分散的神秘活动为特色，他们为了长生不老、变得有钱而不懈地追求，但今天看起来很不合理，却为我们积累了很多化学知识。 博伊尔于1661年出版了怀疑派化学家，书首次将化学确立为独立的科学，提出了化学元素的定义。 英国化学家普里斯特利发现了氧气。 左下图为两人的化学实验室，右下图为博尔实验室。 拉巴西，法国化学家，他进行的化学革命是18世纪科学发展史上最光辉的成果之一。 拉巴西是近代化学的创始人之一。 1774年10月，普里肖向拉巴介绍了自己的实验：氧化汞被加热时能够得到“脱燃素气体”。 这种煤气明亮