《科学技术史》文档---第五讲

第五讲近代科学的诞生

第一次科学革命（1543~1755）概述

一、第一次科学革命大事记

1543年，哥白尼《天体运行论》出版，提出了日心说；维萨留斯出版了《人体的构造》。

1583和1590年，伽俐略先后发现摆的等时性和落体定律，晚年在监禁中完成两大“对话”。

1599年，开普勒于1609年到1619年间，发表行星运动三定律。

1628年，哈维出版《心血循环运动论》，阐述了血液循环原理，标志着人体血液循环理论的建立。

1666年和1676年，牛顿和莱布尼茨先后各自独立创立微积分。

1687年，牛顿的主要代表作《自然哲学的数学原理》出版，完成了自然科学理论上的第一次大综合。

1738年，伯努利（1700-1782）出版《流体力学》，给出了流体力学中著名的伯努利方程。

1744年，莫泊图（1698-1759年）的《自然规律的一致性》、欧拉（1707-1782）的《求极大极小的方法》，均提出最小作用原理。

1743年，达朗贝尔（1717-1783）发表《力学原理》。

1748年，欧拉发表《无限解析概论》，从数学上完善了经典力学，发展为分析力学，为力学的广泛应用创造了理论前提。

二、第一次科学革命的特点

1、近代科学作为一种革命力量，在血与火的洗礼中走上历史舞台，争得了崇高的社会地位。科学成为新兴资产阶级反封建的革命力量，科学精神成为支撑资本主义社会的强大力量。

2、近代科学作为一种实验科学，在实验和理性认识的基础上实现科学理论体系的第一次变革。

A、开始形成了新的科学传统

B、产生了近代自然科学的方法论

C、将尽可能排斥目的论解释方法

3、近代科学作为一种社会建制，率先在欧洲国家确立起来，开创了科学社会化的发展道路。

第一节哥白尼革命

一、哥白尼革命

1、哥白尼生平

哥白尼（Nicolas Copernicus 1473—1543），生于波兰托伦市一个富裕家庭。10岁丧父，由兼任主教的叔父抚养。18岁时就读于波兰旧都的克拉克大学学医学，其间对天文学产生了兴趣。1496年哥白尼来到意大利，在博洛尼亚大学和帕多瓦大学攻读法律、医学和神学，博洛尼亚大学的天文学家徳·诺瓦拉（de Novara，1454—1540）对哥白尼影响极大，在他那里学到了天文观测技术以及希腊的天文学理论。后来获得宗教法博士学位。1505年哥白尼返回波兰，在弗隆堡大教堂任职当一名教士，他的巨著是在业余时间完成的。

在意大利期间，哥白尼就熟悉了古希腊哲学家的学说，确信地球和其他行星都围绕太阳运转这个日心说是正确的。哥白尼经过长年的观察和计算终于完成了他的伟大著作《天球运行论》。

哥白尼把它的日心说写成匿名的小册子，即《要释》，于1514年以后在专业天文学家中间流传，哥白尼将他的书献给教皇保罗三世，一位较年轻的德国天文学家也是哥白尼门徒的雷蒂库斯（Rheticus）看到了哥白尼的手稿，并做了一个摘要于1540年先行出版。哥白尼是在他的观点事实上公开以后，才同意公开出版的。《天体运行论》于1543年5月问世，哥白尼就在看到他的书的当天去世。

2、哥白尼提出日心说的主要原因：

其一，托勒密体系越来越复杂。该体系用均轮—本轮说解释行星运动。在以后的许多世纪里，观测资料越来越多，只用托勒密的“本轮”不足以解释天体的运行，这就需要增添数量越来越多的“本轮”。到了哥白尼时代，轮子数已达80多个。大大背离了毕达哥拉斯派的柏拉图主义所追求的数学上的简单性和完美性。

其二，航海事业的发展，对于精确天文历表的需要越来越迫切。而一直依据地心说制定的儒略历，随着时间的推移，误差越来越大。到1582年罗马教皇格里高利十三世宣布改革历法时，日期已经比实际上多了10天（儒略历以365 . 25天为一年，比实际回归年要长0 . 0078天，新历与旧历区别有二：一是去掉了10天，将公元1582年10月5日直接变成15日；二是逢百之年只有被400整除才算闰年）。哥白尼曾经说过，“敢于想到地球运动”就是因为“地球中心说”不能解释或正确测算回归年的固定长度。

哥白尼的老师诺瓦拉就批评托勒密体系太繁琐，不符合数学和谐的原理。哥白尼致力于从数学的美学角度重建新的宇宙体系。按照他们的看法，智慧绝伦的上帝创造的宇宙结构和天体间的秩序，一定具有赏心悦目的简单性和和谐的系统性，因此也一定用简单、协调、优美的几何图形表示出来。可是，托勒密的宇宙结构太复杂，不能正确地说明简单而有秩序的天体结构，埋没了上帝的智慧；当时的哲学家们也“不能对造物主为我们的美好而有秩序的宇宙机构提出正确的理论”，为此他“感到气愤”，决心对天文学进行根本的改革。

哥白尼批评托勒密体系：“他们家像这样一种艺术家：要画一张人像，从不同的模特身上临摹了手、脚、头和其他部位，然后不成比例地凑合在一起，尽管每个部位都画得极好，结果却很不协调，画出来的不是一个人，而是一个怪物。”

3、哥白尼的新柏拉图主义思想

哥白尼在思想上倾向于毕达哥拉斯派，认为天体应该有简单完美的运动，也应该有简单完美的数学描述。在哥白尼看来，托勒密体系在这一点上还不能算“合格”。所以他想到如果宇宙的中心是太阳而不是地球，那么对天体运行的理解和描述就可能会简单得多。

哥白尼抛弃了托勒密体系中的均衡点概念，因为那其实是在空间任意设置的数学点，是假象天文学家站在那里可以观测天体的匀速圆周运动，依靠均衡点得到的轨道运动的均匀性是一种假设，实际上就意味着行星运动的速度并不一致。哥白尼认为，存在着更好的方法，可以使匀速圆周运动和古代的传统更好地统一起来。

哥白尼从罗马诗人维吉尔的名句“我们离港向前航行，陆地和城市后退了”中悟出了运动相对性的道理，他明确认为，假定地球在运动，地球上的人就会感到地球外物体向相反方向运动。再把太阳看作是上帝存在和超越其他宇宙天体的象征，因为太阳的“稳定比运动更高贵、更神圣”。

太阳位于中央，在这个辉煌无比的殿堂里，它放射的光芒能够同时普照万物，难道还能够把它放在什么另外更好的位置上吗？太阳被称为宇宙之灯、宇宙之心、宇宙的主宰……俨然高踞于王位之上，君临着围绕着它的群星。

4、哥白尼日心说的主要内容