科學(xué)技術(shù)史第二章

1、科學(xué)技術(shù)史概論HISTORY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY,第二章 近代科學(xué)的興起與第一次技術(shù)革命,第一節(jié) 近代科學(xué)技術(shù)的歷史背景第二節(jié) 近代科學(xué)的獨立宣言：哥白尼的日 心說第三節(jié) 經(jīng)典力學(xué)體系的建立第四節(jié) 近代生物學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)的形成第五節(jié) 第一次技術(shù)革命,第一節(jié) 近代科學(xué)技術(shù)的歷史背景一、歐洲封建生產(chǎn)關(guān)系的瓦解與資本主義的興起 在世界范圍內(nèi)，封建

2、生產(chǎn)關(guān)系最先在西歐瓦解，從封建社會內(nèi)部產(chǎn)生資本主義生產(chǎn)關(guān)系的萌芽。資本主義生產(chǎn)最早是在意大利發(fā)展起來的。西歐其他國家的資本主義生產(chǎn)方式也在15——16世紀(jì)逐漸形成。到16世紀(jì)，資本主義的工場手工業(yè)已成為城市經(jīng)濟(jì)的主要形式。,一、歐洲封建生產(chǎn)關(guān)系的瓦解與資本主義的興起 1525年德國的采礦業(yè)有工人10多萬人； 英國以紡織業(yè)著稱于歐洲；1546年已有雇傭2000多名工人的紡織工廠。 冶煉、鑄造、紡織等技術(shù)的

3、發(fā)展使得流體力學(xué)、摩擦理論、機械傳動、炮彈運動、化學(xué)工藝等開始成為人們研究的熱點。,二、航海探險和地理大發(fā)現(xiàn) “黃金欲望”驅(qū)使當(dāng)時許多歐洲人探索繞過地中海通往印度、中國的海上航路。 1487年葡萄牙人迪亞士發(fā)現(xiàn)非洲； 1492年哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸美洲； 1497年達(dá).迦馬到達(dá)印度； 1519年麥哲倫完成環(huán)球旅行； 航海探險和地理大發(fā)現(xiàn)有著巨大的歷史意義（具有掠奪和開拓殖民地的性質(zhì)），又有重要的

4、科學(xué)價值（驗證了大地是球形的假說，重新發(fā)現(xiàn)了地磁傾角）。,三、文藝復(fù)興與宗教改革運動 “真理求之于淵源，除實踐之外，別無通達(dá)真理之路?！?“我是人,人的一切特性我無所不有。”（一）以人文主義為旗幟的思想解放運動 代表人物：　 詩人：但丁的《神曲》,作家：薄伽丘,畫家：波堤切利、達(dá)·芬奇、拉斐爾,波堤切利《維納斯的誕生》,達(dá)·芬奇的《蒙娜麗莎》,拉斐爾《西庭斯圣母》,文學(xué)家戲劇家：莎士比

5、亞,建筑師：伯魯涅列斯基,（二）批判經(jīng)驗哲學(xué)和宗教神學(xué) 代表人物：羅杰爾·培根（三）宗教改革 代表人物：馬丁·路德,馬丁·路德,羅杰爾·培根,第二節(jié) 近代科學(xué)的獨立宣言 —日心說的創(chuàng)立,一、哥白尼創(chuàng)立日心說 1.在歐洲中世紀(jì)，天文學(xué)的宇宙模型是托勒密的地心體系，它認(rèn)為地球靜止的居于宇宙中心，太陽

6、、月球、行星和恒星都繞地球轉(zhuǎn)動，故又稱 “地球中心說”或 “地心說”。,2、科學(xué)革命的突破： 天文學(xué)革命——哥白尼的太陽中心學(xué),哥白尼（1473—1543），文藝復(fù)興時期波蘭著名的天文學(xué)家，太陽中心說的創(chuàng)始人，近代天文學(xué)的奠基人。1543年5月24日，哥白尼彌留之際《天體運行論》出版。,哥白尼創(chuàng)立的日心說，即天文學(xué)名著《天體運行論》的發(fā)表，不但是天文學(xué)上的一次偉大革命，推動了天文學(xué)研究的飛速發(fā)展，而且引起了人類宇宙觀的重大革新，沉

7、重地打擊了封建神權(quán)的統(tǒng)治，“從此自然科學(xué)便開始從神學(xué)中解放出來”。,波蘭天文學(xué)家哥白尼通過天文觀察和數(shù)學(xué)計算創(chuàng)立了“日心說”，認(rèn)為太陽位于宇宙的中心，地球和其他星球都圍繞太陽運轉(zhuǎn)。,哥白尼的《日心說》示意圖,地球不是宇宙的中心，而是一顆普通的行星，太陽才是宇宙的中心，行星運動的一年周期是地球每年圍繞太陽公轉(zhuǎn)一周的反映。,1912年哥白尼遷到波蘭的一個古代城堡——弗隆堡。在城堡的西北角，有一座箭樓。這座箭樓，就是舉世聞名的天文學(xué)家哥白尼觀

8、察天文的天文臺、天文學(xué)史上著名的“哥白尼塔”。無論盛夏或嚴(yán)冬，他用自制的、粗劣的儀器，不分晝夜地觀察天文，完成了對天體的觀測，寫成了不朽的巨著《天體運行論》。,水星、金星、火星、木星、土星和地球一樣，都在圓形軌道上勻速繞太陽公轉(zhuǎn)； 月球是地球的衛(wèi)星，它在以地球為中心的圓軌道上，每月繞地球轉(zhuǎn)一圈，同時跟地球一起繞地球公轉(zhuǎn)； 地球每天自轉(zhuǎn)一周，天穹實際上并不轉(zhuǎn)動，因為地球的自轉(zhuǎn)，才出現(xiàn)日月星辰每天東升西落的現(xiàn)象

9、； 恒星和太陽間的距離其實十分的遙遠(yuǎn)，比日地間的距離大得多。,二、日心說的傳播和發(fā)展 喬爾丹洛.布魯洛是哥白尼學(xué)說的最早支持者之一。1584年布魯諾出版了《論無限性、宇宙和諸世界》。 1592年，羅馬教徒將他誘騙回國，并逮捕了他。經(jīng)過8年的殘酷折磨后，布魯諾被處以火刑。1600年2月17日凌晨，布魯洛被燒死在羅馬鮮花廣場。在火刑柱上，布魯洛高呼“火，不能征服我，未來的世界會了解我，會知道我的價值

10、?！?伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系和數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué)，被譽為“近代科學(xué)之父”。他第一個把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空進(jìn)行觀測，出版了《星空使者》一書。1632年，他出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼的學(xué)說推到了最終勝利的階段。,伽利略,“認(rèn)為太陽是世界的中心、是不動的，這是荒謬的，在哲學(xué)上是錯誤的，在形式上是異端邪說，因為它明確違反《圣經(jīng)》?！保?/p>

11、1633年，羅馬教會的審判詞,伽利略因宣傳“日心說”被教庭宣判終生監(jiān)禁,真理的勝利,“如果教廷作出了反對您的見解的決定，請以一位智者應(yīng)有的風(fēng)度忍受吧。您只要確信您所尋求的僅僅是真理，即足以問心無愧而坦然處之”。 1983年，羅馬教廷承認(rèn)1633年的審判是錯誤的。,,,布魯諾 捍衛(wèi)了日心說；伽利略對其進(jìn)行了發(fā)展，并采用了天文望遠(yuǎn)鏡,伽利略的手稿,伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡,1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪

12、制了第一幅月面圖。,1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。,伽利略所做的兩個鐵球同時落地實驗,約翰尼斯·開普勒（1571-1630），杰出的德國天文學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。 開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動的三大定律，分別是軌道定律、面積定律和周期定律。,這三大定律可分別描述為：所有行星分別是在大

13、小不同的橢圓軌道上運行；在同樣的時間里行星向徑在軌道平面上所掃過的面積相等；行星公轉(zhuǎn)周期的平方與它同太陽距離的立方成正比。這三大定律最終使他贏得了“天空立法者”的美名。同時他對光學(xué)、數(shù)學(xué)也做出了重要的貢獻(xiàn)，他是現(xiàn)代實驗光學(xué)的奠基人。 1609年德國開普勒《新天文學(xué)》、1619年《宇宙的和諧》：天文學(xué)的三大定律。,（1）開普勒為“天空立法”——行星運動三大定律第一定律：行星的運動軌道不是傳統(tǒng)認(rèn)為的正圓形，而是橢圓形，而太陽處于橢

14、圓焦點之一位置上；即軌道定律.,第二定律：行星繞日運動的距離和運動速度的不均勻變化是有規(guī)律的，行星和太陽連線掃過的面積與時間成正比；即面積定律.,,第三定律：行星公轉(zhuǎn)周期的平方等于軌道半長軸的立方;即周期定律。,第三節(jié) 經(jīng)典力學(xué)體系的建立,一、近代實驗方法的使用和實驗科學(xué)的興起 1. 伽利略的三個重要力學(xué)發(fā)現(xiàn) 單擺等時（一盞吊燈引起的單擺等時實驗） 自由落體（兩個鐵球同時落地）

15、 運動疊加（運用幾何學(xué)原理證明拋體在仰角45。時水平距離最遠(yuǎn)。）,2. 伽利略對地面物體的研究——“斜面實驗”A、在斜面AB上小球作加速運動。在斜面傾角一定時，不論小球重量如何，加速度值都是一樣，在斜面上滾動的小球所經(jīng)過的各種距離總是同所用時間的平方成比例。這就是伽利略發(fā)現(xiàn)的自由落體定律；B、在小球到B點并沿BC平面滑動時，在運動方向上小球并受力，但是它仍然按其始速度作勻速直線運動，如果BC足夠長，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)保持原速。這個

16、說法也就慣性定律；,C、如果小球運動至平面的一端C點落下，一方面物體要保持勻速運動繼續(xù)前進(jìn)，另一方面它又要在垂直方向下落，于是物體呈現(xiàn)出拋物體運動狀態(tài)。 伽利略的研究成果為后來牛頓的進(jìn)一步綜合奠定了基礎(chǔ)。,伽利略自制的望遠(yuǎn)鏡,二、牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建構(gòu) 牛頓三大運動定律；《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》1687年,牛頓（ 1642—1727），英國物理學(xué)家、天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家，出生于英國的林肯郡，1661年進(jìn)入劍橋大學(xué)

17、學(xué)習(xí)，1665年發(fā)現(xiàn)了二項式定理。牛頓的三大發(fā)現(xiàn)，即光的光譜分解，萬有引力定律和微積學(xué)，奠定了經(jīng)典物理學(xué)及某些學(xué)科的理論基礎(chǔ)，導(dǎo)致了世界史上的一次科學(xué)革命。牛頓還在代數(shù)和數(shù)論、計算方法、概率論等方面有創(chuàng)造性的成就和貢獻(xiàn)。,上帝說：“讓牛頓出世。” 牛頓小傳 牛頓， 1642年12月25日生于英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村,1727年3月20日在倫敦病逝。是英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。,牛 頓

18、,牛頓名言數(shù)學(xué)－發(fā)明微積分；天文學(xué)－萬有引力定律；力學(xué)－三大定律；光學(xué)－發(fā)現(xiàn)太陽光譜，發(fā)明反射望遠(yuǎn)鏡．,“如果我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因為我站在巨人的肩膀上?！?“我不知道世人怎樣看我，但我自認(rèn)為我不過像一個在海邊玩耍的孩童，不時為找到比常見的更光滑的石子或更美麗的貝殼而欣喜，而展現(xiàn)在我面前的是全然未被發(fā)現(xiàn)的浩瀚的真理大海?！?1687年，牛頓出版了力學(xué)經(jīng)典著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，建立起了完整的力學(xué)理論體系，實現(xiàn)了物理

19、學(xué)史上的第一次大飛躍。,,,,,公元1668年，牛頓制成了第一架反射望遠(yuǎn)鏡樣機，公元1671年，牛頓把經(jīng)過改進(jìn)的反射望遠(yuǎn)鏡獻(xiàn)給了皇家學(xué)會，從此名聲大震，后被選為皇家學(xué)會會員。反射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明，奠定了現(xiàn)代大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)。,著名物理學(xué)家牛頓發(fā)明了第一架反射望遠(yuǎn)鏡,（1）牛頓三大力學(xué)定律：第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到其他任何物體所作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止；第二定律：物體受到外力時，物體所獲得的加速度

20、的大小與合外力的大小成正比，而與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同即F=ma；第三定律：當(dāng)物體A以力F作用于物體B上，物體B也必定同時以F’作用于物體A上，F(xiàn)和F’在一條直線上，大小相等而方向相反即F=F’。,（2）萬有引力定律；F=ma=mRw2 =G（m1m2/R2）;G=6.67x10-11 m3/kg?s2,1、根據(jù)牛頓第一定律，天體穩(wěn)定運行，肯定是有一個向中心天體的力的作用的。這個中心天體應(yīng)該是太陽，且運動的

21、軌道是橢圓。2、根據(jù)牛頓第二定律F=ma=mRw2 ；其中R是行星中心到橢圓焦點的距離；W 是行星的角速度；3、根據(jù)開普勒第三定律T2=KR3， 則F=ma=mRw2 =4丌2MR/T2= G（m1m2/R2）,數(shù)學(xué)橋又稱牛頓橋，是位于劍橋大學(xué)內(nèi)的一座木橋。相傳，這座橋是牛頓運用數(shù)學(xué)和力學(xué)原理設(shè)計建造的，整座橋上沒有使用一根釘子，堪稱是個奇跡。后來，好奇的學(xué)生把它拆下來，想看個究竟。誰知拆下容易，恢復(fù)難！無論他們用什么方法，就是恢復(fù)

22、不了原樣，連校方也無能為力，最后，不得不用釘子固定，才重新將木橋架起來。,劍橋大學(xué)牛頓數(shù)學(xué)橋,對熱現(xiàn)象的實驗研究是從測量溫度開始的。 16－17世紀(jì)，溫標(biāo)和溫度計的發(fā)明及改進(jìn)為測量溫度的變化提供了便利手段，這是熱學(xué)走上定量科學(xué)的第一步。 1756年，英國布萊克提出潛熱和比熱的概念，并創(chuàng)立了測定熱量的理論和方法，使熱學(xué)的發(fā)展又向前邁出了一步。 熱質(zhì)說（熱素說）：把熱看做是一種沒有質(zhì)量、沒有體積、具

23、有廣泛滲透性的特殊的物質(zhì)，它可以在熱交換中，從一個物體流向另一個物體，但總熱量是守恒得。熱質(zhì)說成為18世紀(jì)占統(tǒng)治地位的一種觀點。,三、16——18世紀(jì)物理學(xué)的其他成就,對電磁現(xiàn)象的實驗研究,18世紀(jì)對電和磁的實驗研究尚局限于靜電和靜磁方面。這一時期電學(xué)的主要成就是關(guān)于靜電相互作用和電的運動特性的研究。 1729年，首次對導(dǎo)體和絕緣體進(jìn)行了區(qū)分。 1734年，在自然界中發(fā)現(xiàn)兩種不同的電：正電和負(fù)電。并證明電有同

24、性相斥異性相吸的特性。 1745－1746年，制造了能儲存電荷的裝置－萊頓瓶，為電學(xué)的實驗研究和理論發(fā)展創(chuàng)造了更好的條件。 1785年，法國庫侖提出著名的庫侖定律。標(biāo)志著電學(xué)成為一門獨立學(xué)科。 英國的富蘭克林，做了風(fēng)箏實驗，證明閃電是一種自然界的放電現(xiàn)象，與摩擦產(chǎn)生的電沒有區(qū)別。后來發(fā)明了避雷針。 1800年，發(fā)明了伏達(dá)電池。,,幾何光學(xué)的發(fā)展,17－18世紀(jì)，幾何光學(xué)得到了較大的

25、發(fā)展。 1621年，發(fā)現(xiàn)了光的折射定律。 1655年，發(fā)現(xiàn)了光線傳播中除了直進(jìn)、反射和折射以外的衍射現(xiàn)象。 17世紀(jì)下半葉以來，由于牛頓和惠更斯對光學(xué)的深入研究，使得光學(xué)真正走上科學(xué)的道路。 牛頓在光學(xué)上的主要貢獻(xiàn)是對顏色的研究。1704年出版的《光學(xué)》一書，闡明了對顏色本性的解釋。 光的微粒說（牛頓：彈性物質(zhì)微粒流）和光的波動說（惠更斯：具有沖量的振動），18世紀(jì)光

26、的微粒說占據(jù)統(tǒng)治地位。,第四節(jié) 近代生物學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)的成就,一、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)與植物分類體系的建立 1543年比利時人維薩里 《人體的構(gòu)造》 威廉·哈維《心血運動論》1628年 “哈維由于發(fā)現(xiàn)了血液循環(huán)而把生理學(xué)確立為科學(xué)” 卡爾·林耐《自然系統(tǒng)》1735年 植物分類：綱、目、屬、種 現(xiàn)代植物分類：門、綱、亞綱、目、科、屬、種,（一）“小宇宙理論的革命”

27、 ——血液循環(huán)理論挑戰(zhàn)蓋倫的“靈氣說”,生物學(xué)在這一時代的進(jìn)步，首先表現(xiàn)在突破了古羅馬蓋侖學(xué)說。蓋侖認(rèn)為“精氣”是生命的要素，身體只是靈魂的工具等。 最先向蓋侖體系提出挑戰(zhàn)的是比利時人維薩里，1543年，維薩里發(fā)表《人體構(gòu)造》這本解剖學(xué)專著，描繪了300多張解剖圖，糾正了蓋侖的200多處錯誤，提出了兩個重要論點：第一，男人和女人身上的肋骨一樣多，都是12對，共24根。第二，糾正了蓋侖關(guān)于左、右心室相通的說法。,15

28、43年，維薩留斯（A．Vesalius，1514～1564）發(fā)表了《人體的構(gòu)造》一書，打破了統(tǒng)治西方醫(yī)學(xué)界1000多年的古羅馬醫(yī)生蓋侖建立的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)觀念，為近代醫(yī)學(xué)和生理學(xué)誕生做出了不朽的貢獻(xiàn)。,最先向蓋侖體系提出挑戰(zhàn)的是比利時人維薩里，他在《人體構(gòu)造》這本解剖學(xué)專著里描繪了300多張解剖圖，糾正了蓋侖的200多處錯誤，提出了兩個重要論點：第一，男人和女人身上的肋骨一樣多，都是12對，共24根。第二，糾正了蓋侖關(guān)于左、右心室相通的說法。

29、,（一）“小宇宙理論的革命” ——血液循環(huán)理論挑戰(zhàn)蓋倫的“靈氣說”,西班牙醫(yī)生和宗教改革者塞爾維特（1511—1553）最早提出心肺之間血液小循環(huán)的學(xué)說，他在1533年出版的《基督教的復(fù)興》一書中主張人體中只有一種活力靈氣，而不是蓋侖所說的三種靈氣。,達(dá)·芬奇（Leonado Da Vinci，1452～1519）為了確定人體的正確比例和結(jié)構(gòu)，親自解剖尸體，畫出了許多精細(xì)的尸體解剖圖。他曾研究過心臟的肌肉并畫出

30、心臟瓣膜圖，用水的循環(huán)來比喻血的運行，表述了血液循環(huán)的概念。,（二）血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn),遠(yuǎn)古時代就對血液充滿了神奇的感覺，認(rèn)為血是活力的源泉，是生命的象征，是力量的表現(xiàn)，是生命的靈氣， 塞爾維特，西班牙人。發(fā)現(xiàn)了人體中血液的小循環(huán),塞爾維特是在與偽科學(xué)斗爭中獻(xiàn)出生命的偉大科學(xué)家之一。 《論三位一體的錯誤》、《論糖漿》、《論基督教的“復(fù)興”》等書，批判宗教神學(xué)，宣傳科學(xué)思想被處以火刑，用火烤了兩個小時才把他燒死 英國

31、生理學(xué)家哈維，運用觀察和實驗方法，進(jìn)行了大量的活體解剖實驗。在解剖研究的基礎(chǔ)上，1628年寫成名著《心血運動論》，書中準(zhǔn)確地說明了血液在人體中的循環(huán)過程。 給生物學(xué)中的傳統(tǒng)觀念“蓋倫的靈氣說”以致命的打擊，成為生物學(xué)和生理學(xué)發(fā)展的里程碑。,蓋倫則把這三種靈魂的說法與人體的解剖學(xué)、生理學(xué)知識創(chuàng)造性的結(jié)合起來，提出了所謂“自然靈氣”、“生命靈氣”、“動物靈氣”的理論。他認(rèn)為這三種靈氣，在人體分別位于消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)。它們

32、都發(fā)源于一個被稱之為“紐瑪”的中心靈氣。這種“紐瑪”存在于空氣中，人體通過呼吸，吸進(jìn)“紐瑪”從而獲得活動。 蓋倫認(rèn)為肝是有機體生命的源泉。是血液活動的中心。已被消化的營養(yǎng)物質(zhì)由腸道被送入肝臟，乳糜狀的營養(yǎng)物在肝臟轉(zhuǎn)變成深色的靜脈血并帶有自然靈氣。帶有自然靈氣的血液從肝臟出發(fā)，沿著靜脈系統(tǒng)分布到全身。它將營養(yǎng)物質(zhì)送至身體各部分，并隨之被吸收。肝臟不停地制造血液，血也不地被送至身體各部分并大部分吸收，而不作循環(huán)的運動。蓋倫認(rèn)為心臟右

33、邊是靜脈系統(tǒng)的主要分枝。從肝臟出來進(jìn)入心臟右邊（右心室）的血液，有一部分自右心室進(jìn)入肺，再從肺轉(zhuǎn)入左心室。另有部分蓋倫以為它可以通過所謂心臟間隔小孔而進(jìn)入左心室。,哈維(1578—1657年),哈維是英國生理學(xué)家、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)者。他出生于一個富商家庭，1597年畢業(yè)于劍橋大學(xué)，后留學(xué)于意大利帕多瓦大學(xué)，獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。,帕多瓦大學(xué)醫(yī)學(xué)院是當(dāng)時世界上最大的醫(yī)學(xué)院，素以政策開明、學(xué)術(shù)自由著稱，維薩里開創(chuàng)的親自動手做解剖學(xué)實驗的良好傳統(tǒng)，使

34、這所醫(yī)學(xué)院吸引了一大批熱情好學(xué)的青年。哈維留學(xué)期間，伽利略正在帕多瓦任教。這位近代實驗科學(xué)大師所倡導(dǎo)的實驗—數(shù)學(xué)方法和力學(xué)自然觀，影響了物理學(xué)之外的許多學(xué)科領(lǐng)域。哈維亦得益匪淺。他懂得了：“無論是教解剖學(xué)或是學(xué)解剖學(xué)，都應(yīng)以實驗為根據(jù)，而不應(yīng)當(dāng)以書本為根據(jù)?！?哈維在前人研究的基礎(chǔ)上繼續(xù)鉆研，解剖了80多種動物。根據(jù)長期的觀察和實驗，發(fā)現(xiàn)了動物體內(nèi)的血液循環(huán)系統(tǒng)，于1628年發(fā)表了《心血運動論》，為近代生理學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

35、 哈維的發(fā)現(xiàn)，推翻了當(dāng)時流行的古羅馬醫(yī)生蓋倫對血液流動的線路和流動方式的錯誤論述。哈維的杰出發(fā)現(xiàn)沉重打擊了基督教會和神學(xué)思想，同時也開辟了生理學(xué)研究的新紀(jì)元。標(biāo)志著科學(xué)生理學(xué)的誕生。,自然辯證法概論 張勝光制作,55,這一時期的生物學(xué)還處在幼稚階段。除英國醫(yī)生哈維血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)使生物學(xué)發(fā)展成為科學(xué)外，瑞典科學(xué)家林耐通過對物種進(jìn)行描述和初步整理建立了生物分類學(xué)。,林耐（1707－1778）,瑞典的博物學(xué)家林耐是人為分類法的集大成

36、者。1735年出版的《自然系統(tǒng)》一書中創(chuàng)造了一個完整的分類系統(tǒng)。資料的系統(tǒng)整理，生物學(xué)知識的進(jìn)一步積累和分析。,二、科學(xué)化學(xué)的確立與燃燒的氧化理論 意大利實用化學(xué)家畢林古齊（1480—1530）的《煙火術(shù)》一書，論述了用火制取各種物質(zhì)的生產(chǎn)技術(shù)。 德國醫(yī)生阿格里柯拉（1494—1555）在1546出版《論礦物的性質(zhì)》，在1556年其遺作《金屬學(xué)》出版，書中論述了采礦、冶煉和檢驗過程，證明化學(xué)已開始有工藝技術(shù)向

37、科學(xué)靠攏。 1666年，波義耳《懷疑的化學(xué)家》從理論上對化學(xué)作出了新貢獻(xiàn)。 波義耳在科學(xué)研究上的興趣是多方面的。他曾研究過氣體物理學(xué)、氣象學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、無機化學(xué)、分析化學(xué)、化學(xué)、工藝、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論以及哲學(xué)、神學(xué)。其中成就突出的主要是化學(xué)。,他在《懷疑的化學(xué)家》中進(jìn)一步強調(diào)指出：“化學(xué)到目前為止，還是認(rèn)為只在制造醫(yī)藥和工業(yè)品方面具有價值。但是，我們所學(xué)的化學(xué)，絕不是醫(yī)學(xué)或藥學(xué)的婢女，也不應(yīng)甘當(dāng)工藝和冶金的奴仆，化

38、學(xué)本身作為自然科學(xué)中的一個獨立部分，是探索宇宙奧秘的一個方面。化學(xué)，必須是為真理而追求真理的化學(xué)”,1703年，德國化學(xué)家施塔爾（1660—1734）正式提出了燃素說。認(rèn)為火是由無數(shù)細(xì)小而活波的微粒構(gòu)成的物質(zhì)實體，燃燒現(xiàn)象實際上是物體吸收釋放燃素的過程。 拉瓦錫（1743－1794），法國貴族，著名化學(xué)家、生物學(xué)家，被后世尊稱為“近代化學(xué)之父”。他使化學(xué)從定性轉(zhuǎn)為定量，給出了氧與氫的命名，并且預(yù)測了硅的存在。他幫助建立了公制。拉

39、瓦錫提出了“元素”的定義，按照這定義，于1789年發(fā)表第一個現(xiàn)代化學(xué)元素列表，列出33種元素，其中包括光與熱和一些當(dāng)時被認(rèn)為是元素的化合物。拉瓦錫的貢獻(xiàn)促使18世紀(jì)的化學(xué)更加物理及數(shù)學(xué)化。他提出規(guī)范的化學(xué)命名法，撰寫了第一部真正現(xiàn)代化學(xué)教科書《化學(xué)基本論述》。他倡導(dǎo)并改進(jìn)定量分析方法并用其驗證了質(zhì)量守恒定律。他創(chuàng)立氧化說以解釋燃燒等實驗現(xiàn)象，指出動物的呼吸實質(zhì)上是緩慢氧化。這些劃時代貢獻(xiàn)使得他成為歷史上最偉大的化學(xué)家。 177

40、7年，拉瓦錫《燃燒概論》詳盡的列舉了推翻燃素說的數(shù)據(jù)，論述了氧化學(xué)說。,三、數(shù)學(xué)的發(fā)展 代數(shù)與幾何在希臘晚期分道揚鑣之后，各自經(jīng)過了一個漫長的相對獨立發(fā)展階段。 古希臘時期的阿波羅尼奧斯（公元前262—前190）曾引用兩條正交直線作為一種坐標(biāo)。 天文學(xué)家依巴谷（公元前190—前125）應(yīng)用經(jīng)度和緯度標(biāo)出天體上和地面上點的位置。 韋達(dá)（1540—1603）在

41、代數(shù)中系統(tǒng)的使用了字母。,解析幾何學(xué)最初的發(fā)展是佩亞爾.費爾馬(1601—1665)于1629年編寫了《平面與立體軌跡引論》一書，在書中費馬指出：“兩個未知量決定的—個方程式，對應(yīng)著一條軌跡，可以描繪出一條直線或曲線?！辟M馬的發(fā)現(xiàn)比勒奈·笛卡兒發(fā)現(xiàn)解析幾何的基本原理還早七年。費馬在書中還對一般直線和圓的方程、以及關(guān)于雙曲線、橢圓、拋物線進(jìn)行了討論。,笛卡爾（1596—1650）對數(shù)學(xué)最重要的貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了解析幾何。在笛卡爾時代，

42、代數(shù)還是一個比較新的學(xué)科，幾何學(xué)的思維還在數(shù)學(xué)家的頭腦中占有統(tǒng)治地位。笛卡爾致力于代數(shù)和幾何聯(lián)系起來的研究，并成功地將當(dāng)時完全分開的代數(shù)和幾何學(xué)聯(lián)系到了一起。于1637年，在創(chuàng)立了坐標(biāo)系后，成功地創(chuàng)立了解析幾何學(xué)。他的這一成就為微積分的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)，而微積分又是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的重要基石。解析幾何直到現(xiàn)在仍是重要的數(shù)學(xué)方法之一。,“數(shù)學(xué)中的轉(zhuǎn)折點是笛卡兒的變數(shù)。有了變數(shù)，運動進(jìn)入了數(shù)學(xué)，有了變數(shù)，辯證法進(jìn)入了數(shù)學(xué)，有了變數(shù)，微積分也就立刻成為

43、必要的了，而它們也就立刻產(chǎn)生，并且是由牛頓和萊布尼茨大體上完成的?！?牛頓和萊布尼茨（1646—1716）在繼承前人成果的基礎(chǔ)上，各自獨立的將微積分學(xué)發(fā)展到成熟的理論階段。 牛頓的1763年《流數(shù)術(shù)》把微積分方法稱為流數(shù)術(shù)。 現(xiàn)今在微積分領(lǐng)域使用的符號仍是萊布尼茨所提出的。在高等數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)分析領(lǐng)域，萊布尼茨判別法是用來判別交錯級數(shù)的收斂性的。,,萊布尼茨與牛頓誰先發(fā)明微積分的爭論是數(shù)學(xué)界至今最大的公案。萊布尼茨于1684

44、年發(fā)表第一篇微分論文，定義了微分概念，采用了微分符號dx，dy。1686年他又發(fā)表了積分論文，討論了微分與積分，使用了積分符號∫。依據(jù)萊布尼茨的筆記本，1675年11月11日他便已完成一套完整的微分學(xué)。,偉大的時代（1500—1700年）1,哥倫布（1451年---1506年），意大利人，發(fā)現(xiàn)新大陸，1492年哥白尼（1473年---1543年），波蘭人，《天體運行論》，1543年麥哲倫（1480年---1521年），葡萄牙人，完成

45、環(huán)球航行，1519年布魯諾（1548年---1600年），意大利人，《論無限、宇宙和諸世界》，1584年伽利略（1564年---1642年），意大利人，《兩大世界體系的對話》，1632年開普勒（1571年---1631年），德國人，天體運行三大定律，1609年，1619年,偉大的時代（1500—1700年）2,維薩里（1514年---1564年），比利時人，《人體構(gòu)造》，1543年哈維（1578年---1657年），英國人，《心

46、血運動論》，1628年笛卡爾（1596---1650年），法國人，《方法論》，1637年波義爾（1627年---1691年），英國人，《懷疑的化學(xué)家》，1666年惠更斯（1629年—1695年）,荷蘭人,《論光》1690年胡克（1635年---1703年），英國人，彈性定律，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞,偉大的時代（1500—1700年）3,牛頓（1643年---1727年），英國人，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，1687年萊布尼茨（1646年---1

47、716年），德國人，微積分莎士比亞（1451年---1506年），英國人，戲劇大師塞萬提斯（1547年---1616年），西班牙《堂吉訶德》達(dá)芬奇（1452年---1519年），意大利人，藝術(shù)家、數(shù)學(xué)家、機械學(xué)家莫里哀（1622年---1673年），法國人，戲劇家笛福（1660---1731年），英國人，《魯賓遜漂流記》斯威夫特（1667年---1745年），英國《格列佛游記》1726年,偉大的時代（1500—1700年）4

48、,拉伯雷（1483年---1553年），法國人，《巨人傳》彌爾頓（1608年---1674年），英國人，《失樂園》拉斐爾（1483年---1520年），意大利，藝術(shù)家米開朗基羅（1475年---1520年），意大利，藝術(shù)家馬賽雅維利（1469年---1527年），比利時人，《君主論》，政治學(xué)之父托馬斯·莫爾（1478年---1535年），英國人，《烏托邦》馬丁·路德（1483年---1546年），德國人，

49、宗教改革家加爾文（1509年---1564年），法國人，《基督教原理》,偉大的時代（1500—1700年）5,鄭和 1433年第七次下西洋徐光啟（1562年---1633年），中國《農(nóng)政全書》1609年李時珍（1518年---1593年），中國《本草綱目》1596年徐霞客（1587年---1641年），中國《徐霞客游記》羅貫中（1330年---1400年），中國《三國演義》吳承恩（1500年---1582年），中國《西游

50、記》,第五節(jié) 第一次技術(shù)革命,一、蒸汽機的發(fā)明與技術(shù)革命的興起 瓦特發(fā)明、改進(jìn)蒸汽機 1782 單位時間一馬力耗煤： 薩弗里、紐可門、瓦特 80千克、25千克、4.3千克,1、紡織技術(shù)的發(fā)展——產(chǎn)業(yè)革命的源頭,棉紡織業(yè)包括兩個部門：紡紗和織布 1733年鐘表凱伊發(fā)明了飛梭，使織布效率提高了一倍，飛梭的普遍使用，長期出現(xiàn)了“紗荒”；,1765年，英國曾當(dāng)過織布工人

51、哈格里夫沃斯發(fā)明了“珍妮機”，并于1770年申請了專利；,哈格里夫斯的珍妮機紡紗,揭開了第一次工業(yè)革命的序幕,1765年詹姆斯.哈格里夫斯發(fā)明的紡紗機——珍妮機,1779年塞繆爾.康普敦發(fā)明的走錠紡紗機——騾機,1768年阿克萊特發(fā)明的水力紡紗機,新問題：動力問題,1769年理發(fā)師阿克賴特發(fā)明了水力紡紗機； 1785年水力織布機也問世。,2、蒸汽機的發(fā)明和改進(jìn)與蒸汽機技術(shù)革命：“礦工之友”——紐可門機——瓦特改良蒸汽機,薩弗里

52、制成的世界上第一臺實用的蒸汽提水機，在1698年取得標(biāo)名為“礦工之友”的英國專利。 他將一個蛋形容器先充滿蒸汽，然后關(guān)閉進(jìn)汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內(nèi)蒸汽冷凝而形成真空。打開進(jìn)水閥，礦井底的水受大氣壓力作用經(jīng)進(jìn)水管吸入容器中；關(guān)閉進(jìn)水閥，重開進(jìn)汽閥，靠蒸汽壓力將容器中的水經(jīng)排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時，關(guān)閉進(jìn)汽閥和排水閥，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復(fù)循環(huán)，用兩個蛋形容器交替工作，可連續(xù)排水。,紐科門及其助手

53、卡利在1705年發(fā)明了大氣式蒸汽機，用以驅(qū)動獨立的提水泵，被稱為紐科門大氣式蒸汽機。 這種蒸汽機先在英國，后來在歐洲大陸得到迅速推廣，它的改型產(chǎn)品直到19世紀(jì)初還在制造。紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低，這主要是由于蒸汽進(jìn)入汽缸時，在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價低廉的產(chǎn)煤區(qū)才得到推廣。,1705年，紐可門制造了第一臺成功運作的蒸汽機。紐可門機的缺陷：熱量浪費太大，效率不高；只有簡單的往復(fù)式線性運動。

54、,第一臺成功運作的蒸汽機,,,詹姆斯·瓦特（1736—1819）是英國著名的發(fā)明家，是工業(yè)革命時的重要人物。他改良了蒸汽機、發(fā)明了氣壓表、汽動錘。后人為了紀(jì)念他，將功率的單位稱為瓦特。,,瓦特在大學(xué)修理儀器期間，學(xué)校曾經(jīng)把一臺舊式的紐可門蒸汽機交給他修理。他通過大量實驗以及根據(jù)格拉斯哥大學(xué)教授布萊克提出的潛熱、比熱理論進(jìn)行分析，對舊式蒸汽機進(jìn)行深入究，找出了舊式機器效率低的主要原因：除了漏汽、散熱等造成熱量的浪費外，主要缺陷在

55、于每一沖程都要用冷水將汽缸冷卻一次，從而耗了大量熱量，使絕大部分蒸汽沒有被有效利用。,針對這一缺陷，瓦特提出了減少蒸汽消耗，提高熱機效率的兩項措施： 一、為了使汽缸始終保持蒸汽所必須具有的溫度，必須在汽缸外加上絕熱外套或通以蒸汽或用其他方法對汽缸加熱； 二、使作功后的蒸汽盡可能快地冷卻，液化成水并要使這一過程在汽缸外進(jìn)行，為此必須設(shè)置一個獨立于汽缸的冷凝器，在機械傳動方面也要改進(jìn)。,陳列在英國倫敦科學(xué)博物

56、館內(nèi)的瓦特制成的世界上第一臺蒸汽機，其許多主體部件都是用木頭制造的。,倫敦科學(xué)博物館內(nèi)的詹姆斯·瓦特的工作室展室。展室里不僅保存著當(dāng)年瓦特所使用的家具和工具設(shè)備，門窗和地板也都是原物。工具桌上陳列著瓦特的三座半身塑像。,坐落于英國蘇格蘭格拉斯哥市喬治廣場的詹姆斯·瓦特銅像（1832年修建） 。,矗立在伯明翰市中心、紀(jì)念詹姆斯·瓦特（右）等人的銅雕群像。,,3、鋼鐵冶煉技術(shù)的革新 18 世紀(jì)

57、是技術(shù)革新的世紀(jì)。對行將到來的基礎(chǔ)材料工業(yè)發(fā)展來說，最重要的發(fā)明是人們掌握了用硬煤煉焦并用于為煉鐵輸入能量。后來很快就發(fā)明了攪煉法，這種煉鋼法可使用硬煤而不使其接觸鐵。,4、交通運輸技術(shù)的發(fā)展——火車和輪船的發(fā)展,1814年，英國人史蒂芬孫發(fā)明了第一臺蒸汽機車，這臺機車在前進(jìn)時不斷從煙囪里冒出火來，因此被稱為“火車”。火車的發(fā)明，使陸上交通工具得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。,從1770年起，蘇格蘭、法國和美國的發(fā)明者就在船上試驗蒸汽機。第一艘成功

58、的商用汽船是由美國人羅伯特富爾頓建造的；他曾前往英國學(xué)習(xí)繪畫、但是，與詹姆斯·瓦特相識后，轉(zhuǎn)而研究工程學(xué)。1807年，他使自己的“克萊蒙脫號”汽船在哈得孫河下水。,這艘汽船在內(nèi)河試航成功，揭開了水上交通運輸工具的新篇章。航行時蒸汽機推動船兩側(cè)的明輪，所以這種船就被稱為輪船。,1807年“克萊蒙特”號蒸汽船,,這艘船配備著一臺驅(qū)動明輪的瓦特式蒸汽機，它溯哈得孫河面上，行駛150哩，抵達(dá)奧爾巴尼。其他發(fā)明者也以富爾頓為榜樣，其中著

59、名的有格拉斯哥的亨利·貝爾，他在克萊德河兩岸為蘇格蘭的造船業(yè)打下了基礎(chǔ)。早期的汽船僅用于江河和沿海的航行，但是， 1833年，“皇家威廉號”汽船從新斯科舍行駛到英國。 5年后?！疤炖切翘枴焙汀按笪鞣教枴逼謩e以16天半和13天半的時間朝相反方向越過大西洋，行駛時間為最快的帆船所需時間的一半左右。,1840年，22歲的焦耳首先測定了電流的熱效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)一定時間內(nèi)電流通過導(dǎo)線所產(chǎn)生的熱量，同導(dǎo)線的電阻和電流強

60、度平方乘積成正比。這就是著名的焦耳定律。,1843年，焦耳又做了一個實驗，他把盛有水的容器放進(jìn)磁場中，然后讓一個線圈在水中旋轉(zhuǎn)，測量運動線圈中感生電流產(chǎn)生的熱和維持運動所消耗的能量。實驗說明消耗的能和產(chǎn)生的熱能與電流的平方成正比。因此，產(chǎn)生的熱和用來產(chǎn)生的機械動力之間存在恒定的比例。焦耳把這一實驗結(jié)果寫在他的第二篇論文：《論電磁的熱量效應(yīng)和熱的機械值》。,二、工業(yè)革命及歷史意義 第一，引發(fā)了工業(yè)革命，為自然科學(xué)的發(fā)展和運用開辟了