科学简史结课论文

《科学简史结课论文》

内蒙古科技大学

学院：建筑与土木工程学院班级：交通工程一般

学号：0963116107

姓名：金彬

《科学简史结课论文》

在古典希腊人当中我们可以用杰出思想家来代表，像「亚里斯多德」、「阿基米德」等人。中国在同样的时代，也发展到相同的程度。他们有生物学、物理、化学、几何学的基本观念。亚里斯多德的物理学是古典希腊人的最高科学成就，也是对以後欧洲文化的最大影响。我们要很简短的讨论这个题目，也要特别注意前提或假设对结论的重要影响力。

亚里斯多德的物理学的第一个假设是「作用力造成运动速度」。这是建立在日常经验上。若你看到一个东西在移动，你就会寻找一个推动它的东西。当没什麽东西推它时，它就会停止运动。有少数的现象似乎是例外，譬如说，抛物体能飞在空中，却看不见有什麽东西在推它。但这也可以想办法来解释，只要说空气从抛物体的前面移开，再跑到後面去推它。第二个假设是「地球是宇宙的中心」，这就是「地球中心说」。这也建立在我们看到的所有东西上。天空看起来是一个以地球为中心的球面，而且所有的东西都绕著地球跑。物体很自然的不是往地球走，就是背著它走。

第三个假设是有关物质的成份。亚里斯多德的化学很简单，他说地上的东西是由土、气、火、水这四种元素组成的。用这个理论他们就能解释当时所观察到物质的属性和变化。

亚里斯多德说天体（太阳、月球、行星）是由另外第五种元素组成的，跟地上的物质不同的是它永远不变、完美。所以天上会变的东西，像流星、彗星、新星都在天空之下、在地球大气层空气中，而不是在恒星和行星中。以太的自然运动不是往地球的直线运动而是绕地球做等速圆周运动，自然形状也是光滑的球形，因为球或圆圈是最完美的形状。

亚里斯多德为他的理论体系提供了五种证据。第一、我们没有地球在动的感觉。当我们走、跑、骑马、坐车或船，我们有运动的感觉，但我们在地球上没什麽感觉。第二、有甚麽作用力能够推动地球？！若说地球在动，那要解释为什麽在动，就是说需要有一个推力。谁能想像有一个那麽大的力能推动地球？第三、没有风。当我们走或跑就会感到有风，假如地球在运动就应该有风，但没有。第四、没有看的出来的视差，天空没有呈现任何因为地球跑到另一个地方而导致的变化。比方说，如果地球每一年绕太阳走一圈而不是太阳绕地球走，那一定会在不同季节使星星有不同的外像，但并没有。第五、人类是宇宙的中心点，因为我们是宇宙中最高、最重要的部份。我们现在知道亚里斯多德的整个系统都是错的，所以他的根据也是错的，但我们不能笑他，因为假如我们也生活在他的时代，我们会有不同的结论吗？基於他所知道的和他观念上的假设都头头是道，任何与它不同的想法就是不合理。所以在他之後将近两千年，才有人能提出另外一种理论体系，来回答亚里斯多德的五种证据。

住在埃及亚里山大城的「托勒密」延伸了亚里斯多德的系统。他发明周转圆圈的观念，就是说用很多层周转圆来解释行星、月球、太阳的复杂运动。这些天体所呈现的运动不是等速圆周运动，反而会快会慢甚至於偶而会往後退，亮度也会有变化。Epicycles是圆圈上的圆圈，像有一种机器使这些天体在天空行走。托勒密自己大概不是真的认为天空中真有这样一套机器，而只是把天体的运动分析成这些圆圈以计算未来运动的工作。但後来的人认为这些圈子是真的，是由一种透明的材料组成的。

中古时代过了一千多年欧洲没什麽值得提到的天文或一般科学方面的进步。最接近科学研究的就是炼金术，但这是一种错误方向，是很迷信的科目，想要寻找把便宜的金属变成金子的魔术，或医治所有的病而永远长生不老的药，或找一种万能溶剂用来溶化所有材料（但据所知，没有人想过这溶剂可以放在什麽容器里！）炼金术倒还是有一个益处，就是累积了很多有关化学反应和特性的经验和资料。

最大的进步在阿拉伯世界，阿拉伯数字和代数学发展出来了，跟以前很不方便的罗马数字比起来真是很大的改进。他们也发明「零」字。这都提供对以後科学计算不可少的数学观念和方式。

在欧洲「多马亚奎纳」把亚里斯多德的哲学和天主教会的教义合并了，制造了一个新的思想体系。这都变成很多世纪以来天主教会的正式教义。天主教会坚持要所有的基督徒接受教会所有的教义，不但包括从圣经来的，也包括从传统和亚里斯多德来的。若有人表示不同意其中任何一条，那可能会遭到很严厉的处罚或虐待，甚至於被杀。

天文学的革命到了1500年托勒密的epicycle系统，为了要符合所观测到行星的位置而受到很大规模的调整，圆圈的数量增加到八十以上，据说有一个国王提议说，若在创造的时候他在场，就会建议天空的创造要简单一点。住在波兰的「哥白尼」研究天文以後就看的出，若epicycles系统改成以太阳为中心，那会使计算更简单更准确。这就是说太阳是中心而地球不是，地球是绕太阳走的。他计算了从运动中的地球来看别的行星所在的位置。这跟亚里斯多德的教导，也是天主教会的教导，有重大的出入。哥白尼只敢说这是效率较高的计算方式，连这也等到他知道快要死时才敢发表。但地球在走也是真的吗？他的一些间接的话好像暗示著他是这麽想，一个理论这样简单又准确，应该是离真理不远，但他没办法回答亚里斯多德的五种证据。之後几十年中，哥白尼的理论逐渐传到欧洲学术界，引起很多不同意见。

「泰革」因为在1572有一颗超新星出现，开始对天文学感兴趣。他用晚上不同时间的观测来证明那颗超新星比大气层甚至比月亮还远，所以是在行星和恒星当中的。他知道这是否定亚里斯多德和托勒密的理论，他想出一种以地球为中心的哥白尼式理论，想要把新旧两者的优点合并。他维持以地球为中心，因为这好像很合理，也是教会的正式立场，他像哥白尼一样说行星绕太阳走，但他说太阳和这整个系统都绕地球走。他从丹麦国王获得了允许和经费盖了一座天文台，准确观测行星运动达20年之久，特别注意火星。他的仪器比他之前的人的仪器准确，他的目的是要验证他的理论。在那几年当中他也看到一颗彗星，测出彗星在行星之间有非圆形的轨道，这又否定了亚里斯多德的话。

泰革去世以前雇用一位助手－「克卜勒」。他把泰革的数据留下来，花了很多年来分析这资料。他已经被说服说哥白尼的系统是真实的，也试过按这立场来分析泰革的资料。他逐渐塑造出他很出名的「行星的三个运动定律」：以太阳为中心的椭圆形轨道速度遵守等面积定律轨道半径和周期之间的关系这具有几种革命性的观念，当然一个是接受哥白尼的系统，说太阳是中心而地球是一个行星，像其他的行星一样绕太阳走。另外一个是轨道的形状，哥白尼还是用epicycles，但不管克卜勒在怎样调整他的epicycles，还是差一点点无法使它们符合泰革的数据。克卜勒对泰革的准确度有很大的信心，所以连很小的误差也不能接受。他终於放弃了圆圈，试用第二简单形状－椭圆，就很兴奋的发现，这样就成功了，计算跟观测完全符合。

克卜勒的系统那样简单又准确，所以哥白尼的系统被大部分的人接受了，但克卜勒的定