第四讲19世纪物理科学的发展PPT课件
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第四讲马赫主义
❖ 思维经济原则是马赫主义认识论的根本原则。 在阿芬那留斯那里，它被称为“费力最小的 原则”，即把客观物质世界、客观必然性、 因果性等都从经验中“清洗”掉了，剩下的 只是没有被它们“玷污”的所谓纯粹经验。
2020/6/19
❖ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ出：
❖ 在1868年发表的“液体的形态”的讲演和其后出版的 《功的守恒定律的历史和根源》(1872年)一书中首次 提出。
❖ 1882年“论物理研究的经济本性”和《力学及其发展 史的批判概论》(1883)，重申并再次强调了思维经济 原理及其数学推理、因果性、目的论、进化论和心理 现象的关系。
❖ 简单含义：花费尽可能少的思维，对事实作出尽可能 完善的陈述。
2020/6/19
❖ 受到格拉茨大学的经济学教授赫尔曼 (E．Hermann) 的影响
2020/6/19
思维经济原理的历史境遇
❖ 同盟： ❖ 阿芬那留斯《哲学——按照费力最小的原则对世界
的思维》(1876年) ❖ 基尔霍夫在《力学》(1874年)提到“全面而又极简
单的记述” ❖ 克利福德(Clifford) ❖ 彭加勒《科学与方法》(1908年)主要是从简单性的
角度理解思维经济原理的，并给它赋予了科学美的 内容。 ❖ 迪昂《物理学理论的目的和结构》(1906年)
2020/6/19
❖ 第三,由于不同要素之间的相互作用,心理世界 和物理世界之间就没有明显的区别,任何试图 把这两者截然分开的做法都是错误的。
❖ 所有的要素在原则上都是同质的。
2020/6/19
❖ 第四,“要素”并不是一个专门的哲学概念,它至多是 “感觉”的一个代名词。
❖ “并不是物体产生感觉，而是要素的复合体(感觉的复合体)
❖ 这是由人的思维形式的本性决定的。 ❖ 第三,科学家在科学研究中要坚持经济原则。
2020/6/19
❖ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ出：
❖ 在1868年发表的“液体的形态”的讲演和其后出版的 《功的守恒定律的历史和根源》(1872年)一书中首次 提出。
❖ 1882年“论物理研究的经济本性”和《力学及其发展 史的批判概论》(1883)，重申并再次强调了思维经济 原理及其数学推理、因果性、目的论、进化论和心理 现象的关系。
❖ 简单含义：花费尽可能少的思维，对事实作出尽可能 完善的陈述。
2020/6/19
❖ 受到格拉茨大学的经济学教授赫尔曼 (E．Hermann) 的影响
2020/6/19
思维经济原理的历史境遇
❖ 同盟： ❖ 阿芬那留斯《哲学——按照费力最小的原则对世界
的思维》(1876年) ❖ 基尔霍夫在《力学》(1874年)提到“全面而又极简
单的记述” ❖ 克利福德(Clifford) ❖ 彭加勒《科学与方法》(1908年)主要是从简单性的
角度理解思维经济原理的，并给它赋予了科学美的 内容。 ❖ 迪昂《物理学理论的目的和结构》(1906年)
2020/6/19
❖ 第三,由于不同要素之间的相互作用,心理世界 和物理世界之间就没有明显的区别,任何试图 把这两者截然分开的做法都是错误的。
❖ 所有的要素在原则上都是同质的。
2020/6/19
❖ 第四,“要素”并不是一个专门的哲学概念,它至多是 “感觉”的一个代名词。
❖ “并不是物体产生感觉，而是要素的复合体(感觉的复合体)
❖ 这是由人的思维形式的本性决定的。 ❖ 第三,科学家在科学研究中要坚持经济原则。
高二物理秋季(教师版)第4讲 电荷的相互作用 库仑定律
第四讲 电荷的相互作用 库仑定律一、正、负电荷，电荷守恒1．同性电荷互相推斥，异性电荷互相吸引。
2．中和：等量异种电荷相互抵消的现象。
3．物体带电：使物体中的正负电荷分开过程。
（不带电物体，正负电荷等量） 带正电：物体失去一些电子带正电。
带负电：物体得到一些电子带负电。
4. 电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。
二、库伦定律:同种电荷相互______，异种电荷相互______，作用力沿着两电荷的连线。
1. 当带电体的形状、大小、电荷分布对电荷间相互作用力的影响可以忽略时，带电体可以看成带有电荷的点，这样的带电体叫做_________。
（相当于质点，是一种理想化的物理模型）2. 库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比；力的方向在它们的连线上。
122Q Q F kr =（229/C m N 100.9⋅⨯=k ）3. 库仑定律详解：（1）库仑定律的适用条件：仅对______中的_______适用，当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，r 不能确定，不适用库仑定律。
如果点电荷不止两个，则某点电荷所受的总的作用力应是各点电荷对它作用力的矢量和。
（2）像距较远的均匀带电体也可近似看做点电荷。
（3）各个物理量都要采用国际单位制，各物理量的单位必须是：F ：N 、Q ：C 、r ：m 。
K ：静电力恒量，重要的物理常数K=9.0×109N `m 2/C 2，其大小是用实验方法确定的。
（4）关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向即可。
（5）不能单纯地从数学意义上去考虑，以为r→0时，由122Q Q F kr =便可得到F为无穷大了，事实上，当r→0时，带电体便不能看作点电荷，公式也不再适用了。
第四讲__物质生产的发展与艺术生产发展的不平衡关系
在文学艺术发展史上那些著名的繁荣 时期，都是同当时一定的政治形势密 切联系并主要受政治影响的。
文艺复兴时期——意大利美第奇时代 的佛罗伦萨绘画 英国伊丽莎白时代——莎土比亚的戏 剧 路易十四时期——法国古典主义戏剧 中国文学史上——“盛唐诗风”
文艺的发展与物质生产发展的不平衡 关系，应该是有条件地存在的。不能 说在任何物质生产水平很低的历史条 件下都有可能出现艺术繁荣的局面； 或者反过来说，不能认为在任何物质 生产高度发展的历史时代艺术不繁荣。
三
、
1．艺术生产同物质生产之间存在着
产
不平衡。
生
不
艺术是属于一定意识形态的上层建筑，
平 衡
它与经济基础存在着必然的联系，但
现
这种联系是间接的，而不是直接的。
象
经济基础对文学艺术的作用往往要通
的 根
过政治等上层建筑这些“中间环节”
本
表现出来。属于上层建筑范围的一些
原
社会关系比物质生产更直接决定文学
因
生第 产四 发讲 展 的物 不质 平生 衡产 关的 系发
展 与 艺 术
一、艺术的一定繁盛时期决不是同社 会的一般发展成比例的
二、对不平衡关系的理解要以辩证唯 物史观为基础
三、产生不平衡现象的根本原因
四、关于古希腊艺术永久魅力
社一 会、 的艺 一术 般的 发一 展定 成繁 比盛 例时 的期
决 不 是 同
魏晋南北朝 ——没有出现艺术繁荣的 局面 唐代中叶 —— “盛唐诗风”
四 、
马克思在《导言》中谈到文学艺术与
关
社会发展的关系时，曾论及古希腊艺
于
术对人们所产生的不朽魅力的问题：
古
希
腊 艺 术
物理学的发展史ppt课件
➢ 文艺复兴时期：科学才从神学禁锢中解放出來. ➢ 1543年：哥白尼（波兰人，1473年－1543年）对神学提出质
疑，发表天体运行，說明天体运行是以太阳为中心.
8
➢ 1609年－1618年：开普勒归纳出行星运动 三定律.
➢ 1632年：伽利略发表两学派的对话，推翻 地球中心说.
➢ 十九世纪末：古典物理学发展已很完整.
23
物理学的发展对人类生活的影响
材料、能源、信息和生命 ——当代科学技术的主要内容
原子弹、计算机 ——二十世纪最重要的发明
上述领域彻底改变了人类的生活方式
24
25
26
1、磁悬浮列车
27
电磁力悬浮法
28
2、隐形飞机
29
示意图
30
3、太阳能发电（光伏电池, Solar Cell）
将多晶硅、非晶硅或其它光伏材料做成太阳能电池， 供边缘地区和山区的家庭用。这是可行而比较经济的办法。
安徽金寨技师学院
王 玲 2018.7
1
什么是物理学？
自然界（对象）及其运动规律：
力、热、电、磁、光、声
2
悟理、 雾里 勿理、 物理
3
给你一个气压表，如何测出一座大楼的高度？
学生A：现量出气压表的长度，然后顺着楼 梯用气压表去量楼的高度。
学生B：将气压表用绳子拴住，从楼顶放下， 通过测量绳子的长度给出楼的高度。
……
34
1、纳米电子科学技术
当尺度小到可与平均自由程相比时，即纳米(10-9米) 尺寸，将出现量子效应，形成新的电子输运规律， 例如，共振隧穿效应、库仑阻塞效应等等。 这些 量子效应是可以加以利用的，可以做成单电子器件
35
36
疑，发表天体运行，說明天体运行是以太阳为中心.
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➢ 1609年－1618年：开普勒归纳出行星运动 三定律.
➢ 1632年：伽利略发表两学派的对话，推翻 地球中心说.
➢ 十九世纪末：古典物理学发展已很完整.
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物理学的发展对人类生活的影响
材料、能源、信息和生命 ——当代科学技术的主要内容
原子弹、计算机 ——二十世纪最重要的发明
上述领域彻底改变了人类的生活方式
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1、磁悬浮列车
27
电磁力悬浮法
28
2、隐形飞机
29
示意图
30
3、太阳能发电（光伏电池, Solar Cell）
将多晶硅、非晶硅或其它光伏材料做成太阳能电池， 供边缘地区和山区的家庭用。这是可行而比较经济的办法。
安徽金寨技师学院
王 玲 2018.7
1
什么是物理学？
自然界（对象）及其运动规律：
力、热、电、磁、光、声
2
悟理、 雾里 勿理、 物理
3
给你一个气压表，如何测出一座大楼的高度？
学生A：现量出气压表的长度，然后顺着楼 梯用气压表去量楼的高度。
学生B：将气压表用绳子拴住，从楼顶放下， 通过测量绳子的长度给出楼的高度。
……
34
1、纳米电子科学技术
当尺度小到可与平均自由程相比时，即纳米(10-9米) 尺寸，将出现量子效应，形成新的电子输运规律， 例如，共振隧穿效应、库仑阻塞效应等等。 这些 量子效应是可以加以利用的，可以做成单电子器件
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第四讲科学理论与科学发展
❖ 科学划界的标准也 应当是多元的。
15
1.7 多元论
❖ 邦格说：“我们判断一块金属是不是真金，除了看颜色和光 泽之外，还要考察许多其他属性。同样，判断一个知识领域 是不是科学也要考察它的许多特征。”
❖ 他把科学看作一个特定的知识领域，分为共同体、社会、哲 学、所谈论的事物、形式背景、特殊背景、问题、特殊知识 储备、目标、方法等10方面元素。
❖ 科学必须是言传知识，必须是可表述、可解释、可论证的，否则各种神 秘主义、伪科学就会混淆视听。
19
2.1 科学是一种知识
❖ （3）日常知识和专业知识
❖ 常识的两层含义：
其一，人们在日常生活中自发地、自然而然地形成的知识，主要是生活经验 和生产经验，或者是自己的亲身体验，或者是从别人那里听来的经验；
能用经验来证伪。 ❖ （5）宗教神话命题，也是超越经验的命题。 ❖ （6）伪科学命题，虽讨论了经验问题，但叙述模棱两可，
如占星术、相面术。
11
1.5 科学历史主义
❖ 库恩(T. S. Kuhn)，当代美 国著名科学史家和科学哲学 家。
❖ 不能只从科学理论与经验事 实的关系方面来思考科学划 界问题；
❖ 应当从历史的、社会的角度 来研究。
12
1.5 科学历史主义
❖ 历史的过程：
前科学→常规科学→反常→危机→科学革命→新的常规科学
❖ 常规科学与前科学的区别，在于形成了“范式”。
❖ “科学共同体”：在科学发展的某一个时期，许多科学家在一定的学科 领域形成了具有共同的基本理论、基本观点和基本方法的集团。
其二，一个时期被公众知道的知识。
❖ 专业知识是由特殊人群(专业人员)研究出来的知识。 ❖ 自然科学是关于自然界的专业知识。
15
1.7 多元论
❖ 邦格说：“我们判断一块金属是不是真金，除了看颜色和光 泽之外，还要考察许多其他属性。同样，判断一个知识领域 是不是科学也要考察它的许多特征。”
❖ 他把科学看作一个特定的知识领域，分为共同体、社会、哲 学、所谈论的事物、形式背景、特殊背景、问题、特殊知识 储备、目标、方法等10方面元素。
❖ 科学必须是言传知识，必须是可表述、可解释、可论证的，否则各种神 秘主义、伪科学就会混淆视听。
19
2.1 科学是一种知识
❖ （3）日常知识和专业知识
❖ 常识的两层含义：
其一，人们在日常生活中自发地、自然而然地形成的知识，主要是生活经验 和生产经验，或者是自己的亲身体验，或者是从别人那里听来的经验；
能用经验来证伪。 ❖ （5）宗教神话命题，也是超越经验的命题。 ❖ （6）伪科学命题，虽讨论了经验问题，但叙述模棱两可，
如占星术、相面术。
11
1.5 科学历史主义
❖ 库恩(T. S. Kuhn)，当代美 国著名科学史家和科学哲学 家。
❖ 不能只从科学理论与经验事 实的关系方面来思考科学划 界问题；
❖ 应当从历史的、社会的角度 来研究。
12
1.5 科学历史主义
❖ 历史的过程：
前科学→常规科学→反常→危机→科学革命→新的常规科学
❖ 常规科学与前科学的区别，在于形成了“范式”。
❖ “科学共同体”：在科学发展的某一个时期，许多科学家在一定的学科 领域形成了具有共同的基本理论、基本观点和基本方法的集团。
其二，一个时期被公众知道的知识。
❖ 专业知识是由特殊人群(专业人员)研究出来的知识。 ❖ 自然科学是关于自然界的专业知识。
自然辩证法 4第四讲 科学与技术的本质和结构
一、科学和技术的本质
科 学 造 假
一、科学和技术的本质
2005年8月3日在英国《自 然》杂志上报导,韩国首尔大 学教授黄禹锡教授带着世界第 一只克隆狗正式露面。
2005年12月23日韩克隆之父 被认定论文造假， 向国民道歉
---韩国国耻
一、科学和技术的本质
2、技术的本质
（1）技术的内涵：人类为满足自身的需要，在实践活动中 根据实践经验或科学原理所创造或发明的各种手段和方式方法 的总和。
积性。
3、科学与技术的区别与联系（1）区别：
项目
科学
技术
1、目的和任务
认识客观世界回答是什么，为 变革客观世界，解决做什么，
什么
怎么做
2、活动过程
从实践到认识，从物质到精神 从认识到实践，从精神到物质
3、形态
表现为概念、原理、学说、理 可操作的知识及知识的物化形
论的知识形态
态，
4、评价标准
一元性：真理性
④探索性和创造性——科学的生命在于创造，不断探索未知和创 造新的知识是科学的根本任务和一大特征。
⑤主体际性（交流性）、通用性和共享性——科学知识要接受不 同认识主体用实验进行重复检验、讨论、交流。科学本身 没有阶级性。
⑥生产力属性——科学从知识形态的生产力转化为直接生产力需 要技术的中间环节。
一、科学和技术的本质 （3）伪科学
①什么是伪科学
打着科学的旗号，把没有科学根据的非科学理论或 方法宣称为科学,甚至比科学还要科学.
日本物理学会2006年3月在爱媛大学、松山大学召开的第 六十一次物理学会年的主题为“伪科学”的研讨会：
“伪科学”不是指位于科学与潜科学之间的微妙活动，而是 指尽管其在科学上的错误（乃至无意义）已经明确无疑，却仍 然在表面上假装科学进行的活动。
第四讲19世纪物理科学的发展PPT课件
1672年，牛顿提出微粒说时，年仅30岁，牛顿争论时很小 心，承认两种理论各有优缺点。
8
光的波动说
惠更斯
光的波动学说最初是英国物理学家胡克于1665年提 出的，认为光是一种充满空间的微粒“以太”的振 动。
胡克
1678年，荷兰物理学家惠更斯对光的波动学说进行
了精密的数学论证。提出“光同声一样，是以球 形波面传播的”。并且指出光振动所达到的每 一点，都可视为次波的振动中心、次波的包络 面为传播波的波阵面(波前)。
卡诺（17535-11 823）
卡诺设想出一种每一过程都是可逆的热机(所谓热机是用热来产 生动力的发动机)，发现任何一种热机的效率都不可能超过这种 可逆热机(后人称为“卡诺机”)的效率，而这个极限的效率同 所使用的物质无关，只取决于锅炉和冷凝器的温度。
43
“太阳和行星”
44
蒸汽时代
“它武装了人类微弱的 手，赋予它无比的威力； 它健全了人类的头脑， 统辖最难以驾驭的东西。 它为机械动力在未来创 造奇迹、造福后代打下 了坚实的基础。”
45
轮船
1801年，蒸汽首先为船只提供动力
46
Catch me who can!
1804年，特立维的克开发出高压蒸汽机，并设计出用蒸汽推进的火车头， 载着70名乘客和10吨的车厢，在轨道上滚动了9.5英里。
这是牛顿以后光学最重要的成就，可是却招来一 个维护牛顿权威的贵族的恶毒攻击，以致无人再 敢问津了。
托马斯·杨
肥皂薄膜的干涉图像
11
直到1815年，法国土木工程师菲涅耳又独立地发 现了干涉定律，并用来解释光的衍射现象。
菲涅耳于1818年以杨氏干涉原理补充了惠更斯原 理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲 涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和衍射现 象，也能解释光的直线传播。
8
光的波动说
惠更斯
光的波动学说最初是英国物理学家胡克于1665年提 出的，认为光是一种充满空间的微粒“以太”的振 动。
胡克
1678年，荷兰物理学家惠更斯对光的波动学说进行
了精密的数学论证。提出“光同声一样，是以球 形波面传播的”。并且指出光振动所达到的每 一点，都可视为次波的振动中心、次波的包络 面为传播波的波阵面(波前)。
卡诺（17535-11 823）
卡诺设想出一种每一过程都是可逆的热机(所谓热机是用热来产 生动力的发动机)，发现任何一种热机的效率都不可能超过这种 可逆热机(后人称为“卡诺机”)的效率，而这个极限的效率同 所使用的物质无关，只取决于锅炉和冷凝器的温度。
43
“太阳和行星”
44
蒸汽时代
“它武装了人类微弱的 手，赋予它无比的威力； 它健全了人类的头脑， 统辖最难以驾驭的东西。 它为机械动力在未来创 造奇迹、造福后代打下 了坚实的基础。”
45
轮船
1801年，蒸汽首先为船只提供动力
46
Catch me who can!
1804年，特立维的克开发出高压蒸汽机，并设计出用蒸汽推进的火车头， 载着70名乘客和10吨的车厢，在轨道上滚动了9.5英里。
这是牛顿以后光学最重要的成就，可是却招来一 个维护牛顿权威的贵族的恶毒攻击，以致无人再 敢问津了。
托马斯·杨
肥皂薄膜的干涉图像
11
直到1815年，法国土木工程师菲涅耳又独立地发 现了干涉定律，并用来解释光的衍射现象。
菲涅耳于1818年以杨氏干涉原理补充了惠更斯原 理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲 涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和衍射现 象，也能解释光的直线传播。
自然科学-近代后期科学技术概论
电磁场理论的奠基者----法拉第
麦克斯韦
1、人们对电磁现象的早期认识
摩擦生电：吉尔伯特于1600年出版
了《磁石》一书，对磁铁作了研究。
但他认为电与磁是两种孤立的现象。
1650年，荷兰人发明了最早的蓄电
容器，即莱顿电瓶；
美国的富兰克林证实了天电与地电
是同一的；
意大利的伽伐尼发现了生物电。
意大利生物学家伽伐尼
1840年，22岁的英国物理学 家焦耳测定了电流的热效应， 发现一定时间内电流通过导线 所产生的热量，同导线的电阻 和电流强度平方乘积成正比。 这就是著名的焦耳定律。
1843年，焦耳又做了一个实验，他把盛有水的容器 放进磁场中，然后让一个线圈在水中旋转，测量运 动线圈中感生电流产生的热和维持运动所消耗的能 量。实验表明消耗的能和产生的热能与电流的平方 成正比。因此，产生的热和用来产生的机械动力之 间存在恒定的比例。焦耳把这一结果写在《论电磁 的热量效应和热的机械值》。
凯尔文完整系统的表述热力学第一定律(能量守恒定律)
当一个系统的工作物质从某一给定的状态无论以何 种方式过渡到另一给定状态时，该系统对外做功与传递 热量的总和是守恒的。即△U=A+Q。 其中： △U~表示系统内能的变化；
A~表示系统对外做的功； Q~表示这个过程中系统传递外界的热量。 定律内容的理解：能量既不会凭空产生，也不会凭空消 失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物 体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体，小到原子核 内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从 日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要 的作用。人类对各种能量，如煤、石油等燃料以及水能、 风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。能量 守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。
自然辩证法之 第四讲·科学技术方法论
西方科技哲学思想与现代科学方法主要内容⏹西方科技哲学思想逻辑实证主义波普的证伪主义拉卡托斯的科学研究纲领库恩的历史主义⏹现代科学方法数学方法系统科学方法【本章要点】在了解目前西方关于科学发展的主要哲学流派的基础上，简要介绍数学方法和系统方法两个现代科学方法。
两者不仅适用于科学研究，而且适用于技术研究，具有通用性和综合性。
本讲探讨数学方法的基本特征、科研功能和数学模型方法，考察系统科学方法的产生，以及几种重要的系统科学方法：系统分析方法、信息方法、反馈控制方法、黑箱方法、功能模拟方法。
一、西方科学哲学思想1.逻辑实证主义当代西方科学哲学主要学派和主要代表人物的思想，表明科学哲学的一个显著发展趋势：从逻辑主义到历史主义的转变，由科学结构的逻辑模型到科学发展的历史模型的转变。
逻辑实证主义是科技哲学的一个派别，又是现代分析哲学中影响最大的一个流派。
它发源于中欧，后来逐渐扩展到英美，成为一种国际性的思潮，维也纳学派是逻辑实征主义的主体。
他们以科学为旗帜，以新逻辑为武器，以传统思辨哲学为对手，以罗素和维特根斯坦为先导，旨在力图把经验传统尤其是实证传统和逻辑传统结合起来，把哲学的任务归纳为对科学语言进行逻辑分析。
逻辑实证主义的先驱罗素最先提出逻辑是科学的本质．意思是把哲学同逻辑等同，把科学哲学逻辑化。
他认为，科学的任务在于描述、整理经验现象，把经验材料化繁为简、系统化。
科学家的任务在于对科学的陈述进行逻辑分析，目的是检查它们在化繁为简的逻辑系统化过程中是否完全符合逻辑规则，有无因违反逻辑规则而混乱，以确保科学体系的逻辑严密性及内容正确性。
维特根斯坦是罗素的学生，他前期主张逻辑原子主义，后期主张日常语言分析。
在《逻辑哲学论》一书中的基本观点和老师一致，认为全部哲学就是语言的批判。
德国哲学家鲁道夫·卡尔纳普读过罗素的一本著作，受到罗素的巨大影响。
他说：“对逻辑的研究成为哲学研究的中心课题：逻辑为哲学提供了研究的方法，正像数学为物理学提供了研究的方法一样。
第四讲 科学技术体系结构
五、自然型和认识型科学结构
科学结构作为对自然界客观对象内在联系的反映， 其结构形式必然要与该客观对象的结构形式及 其发展演变过程相联系，反映这种关系的即自 然型科学结构。 而且科学结构作为不同历史时期人类对自然界认 识能力及认识程度的反映，它必然与历史上人 类对该学科对象的认识发展次序相关联。反映 这种关系的即认识型科学结构。
相一致。
它也体现了历史与逻辑相统一的认识论原则， 只不过这里的逻辑展开不是与自然史，而 是与认识史相统一。
认识型科学结构例证
例如物理学就是这样。
由力学的静力学到动力学，再到分子物理
学和热力学，波动物理与声学，而后进 入电磁学、光学和相对论，最后是原子 物理学与量子力学等。 物理学这样展开的逻辑次序恰好与物理学
（自然）科学
物 理 学 化
学
生 理 学
由简单到复杂排列的分类系统是：数学、无 机体物理学、天文学、物理学、化学、有机 体物理学、生理学。
(4)孔德
孔德由简单到复杂具体把物理学分为关于重
力的学说、热力学、声学、光学、电学；
化学被分成无机化学和有机化学；生理学
被分为关于生物体的结构、组成及分类的 学说，植物生理学和动物生理学。 数学撇开物质的具体内容，最简单，排列在 最前面；社会现象最复杂，因而社会学排
2)物理学、化学阶段
然后进入物理性阶段，出现了具有质 的规定的物体，产生了整个无机 自然界 因而有了研究热、电、光、磁的物理
学
和研究化学过程的化学。
3)地质学等
最后是有机性阶段，产生了有机生命，
与之相应的有地质学、植物学和动物学。 在动物有机体的最高阶段产生了人，绝
对精神由主观精神 ( 个人意识 ) 发展到
树状结构是用树的空间结构来说明科学技术体系的
物理学的起源和发展
近代的科学
1、理性传统
“上下四方曰宇，古往今来曰宙”,宇宙就是时间、空间和物质的总称， 物质就是万事万物，当然包括人自己。人类自从有了原始思维，就会 对原始的宇宙有所认识。这种认识便是原始的知识。 老子说：“万物生于有，有生于无”，这是中国古代贤哲对宇宙的认 识，是思辨的、直觉的。
泰勒斯说：万物的本原乃是水。因为他看到了万事万物如水一样的变 化和流动。这是古希腊贤者对宇宙的认识，以是思辨的和直觉的。
“无，明天地之始；有，名万物之母” “有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不 殆，可以为天下母” 推动了科技发展——炼丹 重视技术：技近于道、庖丁解牛 带有神密主义色彩 “道可道，非常道，名可名，非常名”，法术 忽视人对于自然的主观能动性 “道常为而无不为” ，“顺应自然” 现代意义：尊重自然规律，创建心灵家园
2、技术传统
约一千万年前，一批树上上生活的猿猴下到地面，形成了直立行走的 类人猿，并且学会了使用树枝和石头，并在200万年前，进化成旧石器 时代的原始人。大河文明的中国、海洋文明的埃及、巴比伦、印度出 现。 元谋人在170万年前就已经能使用和利用火
古代的埃及人能利用神奇的技术建造了金字塔和神庙
阿基米德（前287-212）说：给我一个撬杠，我可以撬动地球。这是人 类通过对自然规律的准确把握，向宇宙提出的大胆挑战。是技术主义、 工具主义的启蒙。 1948年计算机诞生，1952年苏联建立起了第一座原子能发电站，1957 年，苏联发射第一颗人造卫星，1969年美国阿波罗号登月，1971年苏 联发射第一个空间站，1981年美国第一次发射航天飞机，1973年克隆 技术成为可能…
神学 善、第一推动、永恒、纯实现、第三种实体 实体包括具体事物、实物的形式、纯形式
04 第四讲 科学划界问题——科学、非科学与伪科学之分
5月27日，美国公民自 由联合会(ACLU)提出 上诉； 原告方认为，“590法 案”违犯了联邦宪法 第一修正案中国家与 宗教相分离的有关条 款。
被告方则认为，“590法案”并没有支 持或偏袒任何一个宗教派别。 “创世科学”与“进化科学”是关于 起源问题的两个不同的科学模型。
“创世科学”的科学模型
②用鼻认字
1980年初，发现辽宁本溪人张宝胜能用鼻认 字，6月，该市科协组织对张的测试，肯定了 他的功能。后又发现他能作人体透视。
③特异功能、气功热
从1982年下半年开始，特异功能的宣传开始 改头换面，与气功联系在一起。认为‚气功‛ 可以开发‚特异功能‛，于是掀起了气功热。
某著名科学家发表文章，认为‚中医、气功 和人体特异功能的统一，可能引起医学的革 命，而医学的革命可能引起整个科学的革 命。……那是翻天覆地的事，是科学要整个 改变面貌，整个世界也会大大地向前发展。”
美国“创世论”与“进化论”的世纪之争 （20世纪） ‚美国的反进化论运动不只是 科学与宗教相冲突的表现，也 不能简单的将其归结为愚昧无 知者的反科学运动！ 不同的科学观念或科学划界标 准在特定社会、政治和文化背 景下的直接碰撞！‛
这场争论始终贯穿着 “科学是什么或科学 不是什么？”这一主 题； 这场争论导致了人类 历史上第一次运用国 家法律禁止或捍卫一 个具体的科学理论。
“进化科学”的科学模型
“进化科学”是指进化的科学证据以及从这些科学 证据中得出的推论。 (1)宇宙从无序的物质中通过自然过程产生，生命从 非生命中通过自然过程产生； (2)变异和自然选择足以使较早时期的低级生命种类 发展出现有的所有生命类别；
自然科学史十二讲
除了世界自然科学发展史的介绍，该书还专设了两个专题，介绍了诺贝尔奖和新中国科学事业的 发展。这两个专题的设置，使得全书的结构更为完整，也为我们提供了更为全面的视角。
《自然科学史十二讲》是一本全面、系统地介绍世界自然科学发展史的教材。通过阅读该书，我 深刻地认识到了自然科学的重要性和发展历程。这本书不仅适合高等院校和高等职业院校作为教 材使用，也适合广大读者阅读和学习。
附录部分提供了推荐书目和相关，为读者的进一步阅读和学习提供了便利。这些推荐书目和涉及 到自然科学各个领域，对于想要深入了解自然科学史的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富。
目录分析
《自然科学史十二讲》是普通高等教育规划教材中的一本，主要介绍了世界自然科学的发展史。 这本书共分为十二讲，每讲都涵盖了不同的主题，从四大文明古国的科学，古希腊科学，中世纪 的科学技术，近代科学的兴起，第一次工业革命，18世纪的科学，电磁的世界，新物理学革命， 现代科学的进展，到高科技革命及新科技革命等都有涉猎。
本书共分为十二个章节，每个章节讲述了一个重要的自然科学领域或时期。第一章讲述了古代自 然哲学，介绍了自然科学的起源和早期发展。第二章到第四章分别讲述了古代数学、天文学和地 学的发展历程。第五章到第七章分别讲述了物理学、化学和生物学的发展历程。第八章到第十章 则分别讲述了遗传学、进化生物学和地球生态学的兴起和发展。最后两章则讲述了自然科学在当 前社会的重要性和应用。
第九讲，现代科学的进展。这一部分主要介绍20世纪的科学发展状况，涵盖了生物学、化学、物 理学和地球科学等多个领域。
第十讲，高科技革命及新科技革命。这部分主要讲述了自20世纪后期开始的高科技革命，包括计 算机技术、生物技术、纳米技术和空间技术等方面的飞速发展。
第十一讲，诺贝尔奖。这一部分专门介绍了诺贝尔奖的历史和自然科学领域的获奖情况，展示了 这些奖项对科学发展的推动作用。
《自然科学史十二讲》是一本全面、系统地介绍世界自然科学发展史的教材。通过阅读该书，我 深刻地认识到了自然科学的重要性和发展历程。这本书不仅适合高等院校和高等职业院校作为教 材使用，也适合广大读者阅读和学习。
附录部分提供了推荐书目和相关，为读者的进一步阅读和学习提供了便利。这些推荐书目和涉及 到自然科学各个领域，对于想要深入了解自然科学史的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富。
目录分析
《自然科学史十二讲》是普通高等教育规划教材中的一本，主要介绍了世界自然科学的发展史。 这本书共分为十二讲，每讲都涵盖了不同的主题，从四大文明古国的科学，古希腊科学，中世纪 的科学技术，近代科学的兴起，第一次工业革命，18世纪的科学，电磁的世界，新物理学革命， 现代科学的进展，到高科技革命及新科技革命等都有涉猎。
本书共分为十二个章节，每个章节讲述了一个重要的自然科学领域或时期。第一章讲述了古代自 然哲学，介绍了自然科学的起源和早期发展。第二章到第四章分别讲述了古代数学、天文学和地 学的发展历程。第五章到第七章分别讲述了物理学、化学和生物学的发展历程。第八章到第十章 则分别讲述了遗传学、进化生物学和地球生态学的兴起和发展。最后两章则讲述了自然科学在当 前社会的重要性和应用。
第九讲，现代科学的进展。这一部分主要介绍20世纪的科学发展状况，涵盖了生物学、化学、物 理学和地球科学等多个领域。
第十讲，高科技革命及新科技革命。这部分主要讲述了自20世纪后期开始的高科技革命，包括计 算机技术、生物技术、纳米技术和空间技术等方面的飞速发展。
第十一讲，诺贝尔奖。这一部分专门介绍了诺贝尔奖的历史和自然科学领域的获奖情况，展示了 这些奖项对科学发展的推动作用。
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1672年，牛顿提出微粒说时，年仅30岁，牛顿争论时很小 心，承认两种理论各有优缺点。
8
光的波动说
惠更斯
光的波动学说最初是英国物理学家胡克于1665年提 出的，认为光是一种充满空间的微粒“以太”的振 动。
胡克
1678年，荷兰物理学家惠更斯对光的波动学说进行
了精密的数学论证。提出“光同声一样，是以球 形波面传播的”。并且指出光振动所达到的每 一点，都可视为次波的振动中心、次波的包络 面为传播波的波阵面(波前)。
第四讲 19世纪物理科学的发展
19世纪物理学成就最引人注目的是在光学、热力学和 电磁学三个领域中，尤其是后两者，对整个科学技术 和人类现代文明都产生了极其深远的影响。
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
4
自《墨经)开始，公元11世纪阿拉伯人伊本 ·海赛木发明透镜；
公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时 独立地发明显微镜；
一直到17世纪上半叶，才由斯涅耳和笛卡 儿将光的反射和折射的观察结果，归结为 今天大家所惯用的反射定律和折射定律。
5
光的微粒说
1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分 解成简单的组成部分，这些成分形成一个颜色按 牛 顿 一定顺序排列的光分布——光谱。它使人们第一 次接触到光的客观的和定量的特征，各单色光在 空间上的分离是由光的本性决定的。
23
立式的珍妮机
24
什么是“骡机”？
1769年，阿克赖特（1732-1792）“水力纺纱机” 1785年，塞缪尔·康普顿：走锭纺纱机，可纺400根锭子。
15
1、工业革命
工业革命即产业革命。它发生在英国，表现在以机器代 替人力，以大规模工厂生产代替个体工场手工生产，在 生产力和生产关系方面均发生巨大的变革。它使人类历 史进入一个全新的时期。一座座工厂在从前绿色的原野 上耸立起来，高大的烟囱冒出浓黑的烟雾，机器的轰隆 声惊醒了沉寂的山坳，人类生活方式在工业革命中发生 着巨大的变化。
2
一、光学的发展史
光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到 2000多年前。
人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见 周围的物体00多年(先秦的代)，中国的《墨经》中记录了 世界上最早的光学知识。
它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直 线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜 、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。
为了说服当时持反对意见的数学家，他以多年艰 苦的努力从事严密的数学论证，终于使多数物理 学家于1825年以后都心悦诚服地接受了波动说。
光的衍射现象
12
1850年，法国实验物理学家傅科测定出光的水中 的传播速度比在空气中小，这同牛顿按照微粒说 所推导出的预测相反，而符合波动说的结论。
傅科的这个实验，当时被称为两种光理论的判决 性实验，它宣告了波动说的完全胜利。
6
牛顿还发现了把曲率半径很大的凸透 镜放在光学平玻璃板上，当用白光照 射时，则见透镜与玻璃平板接触处出 现一组彩色的同心环状条纹；当用某 一单色光照射时，则出现一组明暗相 间的同心环条纹，后人把这种现象称 牛顿环。借助这种现象可以用第一暗 环的空气隙的厚度来定量地表征相应 的单色光。
7
牛顿在发现这些重要现象的同时，根据光的直线传播性， 认为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内 遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折射和 反射现象作了解释。
这是牛顿以后光学最重要的成就，可是却招来一 个维护牛顿权威的贵族的恶毒攻击，以致无人再 敢问津了。
托马斯·杨
肥皂薄膜的干涉图像
11
直到1815年，法国土木工程师菲涅耳又独立地发 现了干涉定律，并用来解释光的衍射现象。
菲涅耳于1818年以杨氏干涉原理补充了惠更斯原 理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲 涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和衍射现 象，也能解释光的直线传播。
此后半个世纪，物理学家不再相信牛顿的微粒说 了。
13
但到了1900年，随着普朗克能量子的提出，爱因 斯坦于1905年又提出了光量子假说，认为光具有 粒子性。
爱因斯坦的粒子不同于牛顿的粒子，它是既具有 能量又具有动量的粒子，这就使得的光不仅具有 波动性，而且具有粒子性，是波动性和粒子性的 辩证统一。
16
田园
静谧的田园
17
农耕生产
18
风力和畜力是当时的主要动力
19
工厂
工业化的开始
20
纺织业的发展
毛纺是英国的传统工业。如苏格兰的花格呢。英国社会 十分喜爱棉布，一直从印度进口。1700年禁令：停止进 口棉布，以挽救民族工业，刺激英国本土纺织业的发展。
纺织：textile ； 纺纱：spinning 织布：weaving, knitting 传统的纺纱：一手摇轮，一手续棉
21
纺纱
东汉画像石
英国家庭作坊
22
“珍妮机”—“意外”的发明
1733年，约翰·凯伊发明了飞梭，改进了织布技术。导致 “纱荒”。
1751年，皇家学会悬赏征求“发明一架出色的能同时纺6 根面纱或麻线而只需要一人照管的机器。”
1765年，英国詹姆斯·哈格里夫发明了立式多滚轮纺纱机： “意外”。从8根锭子到80根。
光具有波粒二象性。光的本质的发展史是一个否 定之否定的过程。
(关于光量子的概念在量子论的发展史上将作深入 介绍)
普朗克 爱因斯坦
14
二、热力学的建立和能量守恒原理的 发现
热力学的建立和能量守恒原理的发现是科学家长期研究的结果， 是与社会的经济发展，科技进步息息相关的。
例如，工业革命，蒸气机的发明，等。
9
在整个18世纪中，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗 略地提了出来，但都不很完整。
在18世纪，由于举世公认牛顿是科学界的最高权威，他所 反对的光的波动论受尽冷落。
10
但到了19世纪，波动光学初步形成，其中英国物 理学家托马斯·杨挑战了牛顿的微粒说。他在 1800年1月向英国皇家学会提交了一篇为惠更斯波 动说辩护的论文，一年后，他又发现光的干涉定 律，用来解释薄膜的颜色。
8
光的波动说
惠更斯
光的波动学说最初是英国物理学家胡克于1665年提 出的，认为光是一种充满空间的微粒“以太”的振 动。
胡克
1678年，荷兰物理学家惠更斯对光的波动学说进行
了精密的数学论证。提出“光同声一样，是以球 形波面传播的”。并且指出光振动所达到的每 一点，都可视为次波的振动中心、次波的包络 面为传播波的波阵面(波前)。
第四讲 19世纪物理科学的发展
19世纪物理学成就最引人注目的是在光学、热力学和 电磁学三个领域中，尤其是后两者，对整个科学技术 和人类现代文明都产生了极其深远的影响。
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
4
自《墨经)开始，公元11世纪阿拉伯人伊本 ·海赛木发明透镜；
公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时 独立地发明显微镜；
一直到17世纪上半叶，才由斯涅耳和笛卡 儿将光的反射和折射的观察结果，归结为 今天大家所惯用的反射定律和折射定律。
5
光的微粒说
1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分 解成简单的组成部分，这些成分形成一个颜色按 牛 顿 一定顺序排列的光分布——光谱。它使人们第一 次接触到光的客观的和定量的特征，各单色光在 空间上的分离是由光的本性决定的。
23
立式的珍妮机
24
什么是“骡机”？
1769年，阿克赖特（1732-1792）“水力纺纱机” 1785年，塞缪尔·康普顿：走锭纺纱机，可纺400根锭子。
15
1、工业革命
工业革命即产业革命。它发生在英国，表现在以机器代 替人力，以大规模工厂生产代替个体工场手工生产，在 生产力和生产关系方面均发生巨大的变革。它使人类历 史进入一个全新的时期。一座座工厂在从前绿色的原野 上耸立起来，高大的烟囱冒出浓黑的烟雾，机器的轰隆 声惊醒了沉寂的山坳，人类生活方式在工业革命中发生 着巨大的变化。
2
一、光学的发展史
光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到 2000多年前。
人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见 周围的物体00多年(先秦的代)，中国的《墨经》中记录了 世界上最早的光学知识。
它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直 线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜 、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。
为了说服当时持反对意见的数学家，他以多年艰 苦的努力从事严密的数学论证，终于使多数物理 学家于1825年以后都心悦诚服地接受了波动说。
光的衍射现象
12
1850年，法国实验物理学家傅科测定出光的水中 的传播速度比在空气中小，这同牛顿按照微粒说 所推导出的预测相反，而符合波动说的结论。
傅科的这个实验，当时被称为两种光理论的判决 性实验，它宣告了波动说的完全胜利。
6
牛顿还发现了把曲率半径很大的凸透 镜放在光学平玻璃板上，当用白光照 射时，则见透镜与玻璃平板接触处出 现一组彩色的同心环状条纹；当用某 一单色光照射时，则出现一组明暗相 间的同心环条纹，后人把这种现象称 牛顿环。借助这种现象可以用第一暗 环的空气隙的厚度来定量地表征相应 的单色光。
7
牛顿在发现这些重要现象的同时，根据光的直线传播性， 认为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内 遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折射和 反射现象作了解释。
这是牛顿以后光学最重要的成就，可是却招来一 个维护牛顿权威的贵族的恶毒攻击，以致无人再 敢问津了。
托马斯·杨
肥皂薄膜的干涉图像
11
直到1815年，法国土木工程师菲涅耳又独立地发 现了干涉定律，并用来解释光的衍射现象。
菲涅耳于1818年以杨氏干涉原理补充了惠更斯原 理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲 涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和衍射现 象，也能解释光的直线传播。
此后半个世纪，物理学家不再相信牛顿的微粒说 了。
13
但到了1900年，随着普朗克能量子的提出，爱因 斯坦于1905年又提出了光量子假说，认为光具有 粒子性。
爱因斯坦的粒子不同于牛顿的粒子，它是既具有 能量又具有动量的粒子，这就使得的光不仅具有 波动性，而且具有粒子性，是波动性和粒子性的 辩证统一。
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田园
静谧的田园
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农耕生产
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风力和畜力是当时的主要动力
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工厂
工业化的开始
20
纺织业的发展
毛纺是英国的传统工业。如苏格兰的花格呢。英国社会 十分喜爱棉布，一直从印度进口。1700年禁令：停止进 口棉布，以挽救民族工业，刺激英国本土纺织业的发展。
纺织：textile ； 纺纱：spinning 织布：weaving, knitting 传统的纺纱：一手摇轮，一手续棉
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纺纱
东汉画像石
英国家庭作坊
22
“珍妮机”—“意外”的发明
1733年，约翰·凯伊发明了飞梭，改进了织布技术。导致 “纱荒”。
1751年，皇家学会悬赏征求“发明一架出色的能同时纺6 根面纱或麻线而只需要一人照管的机器。”
1765年，英国詹姆斯·哈格里夫发明了立式多滚轮纺纱机： “意外”。从8根锭子到80根。
光具有波粒二象性。光的本质的发展史是一个否 定之否定的过程。
(关于光量子的概念在量子论的发展史上将作深入 介绍)
普朗克 爱因斯坦
14
二、热力学的建立和能量守恒原理的 发现
热力学的建立和能量守恒原理的发现是科学家长期研究的结果， 是与社会的经济发展，科技进步息息相关的。
例如，工业革命，蒸气机的发明，等。
9
在整个18世纪中，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗 略地提了出来，但都不很完整。
在18世纪，由于举世公认牛顿是科学界的最高权威，他所 反对的光的波动论受尽冷落。
10
但到了19世纪，波动光学初步形成，其中英国物 理学家托马斯·杨挑战了牛顿的微粒说。他在 1800年1月向英国皇家学会提交了一篇为惠更斯波 动说辩护的论文，一年后，他又发现光的干涉定 律，用来解释薄膜的颜色。