科学技术史第二章

《至大论》
1)第一卷的最后几章论述了希腊测量学和三角 学原理。 2)在准备了必要的数学工具后，托勒密在第一 卷和第二卷的其余部分论述了球面天文学 的所有内容。 3)第三卷论述太阳的运动。使用偏心圆运动的 模型，用来解释四季长短不一。
《至大论》
4)第四、第五卷讨论月球运动。 5)第六卷描述日食和月食。 6)第七、第八卷给出了包括有1022颗恒星的星 表，给出了每颗星的黄经和黄纬及亮度。 还讨论了喜帕恰斯发现的岁差。 7)第九到第十三论述了五颗行星的运动。
托勒密的独创： 对点（Equant Point）
为解释火星、木星 和土星的运动，托 勒密引入了一个地 球的“镜象”对点， 设定C相对于E在圆 周上做匀速运动， 则相对圆心M做非 匀速运动。 牺牲了自古希腊以 来一直坚持的信念： 行星作完美的匀速 圆周运动。
行星依次充满宇宙空间 内行星本轮中 心位于日地联线上 外行星初级本轮半 径与日地联线平行
5.亚里士多德主义
亚里士多德是古希腊哲学的集大成者，是一位承上启下
的人物，在他的哲学中，哲学和自然科学已开始分化。
1)在世界本源问题上，提出了两种“实体”说，并用
“四因说”加以论证；
2)在宇宙结构问题上，主张地心说，建立了同心球宇
宙模型，第一次把几何学和天文学结合起来；
源自文库
3)在物体运动问题上，认为物体只有在外力推动下才
2. 古希腊人的方法
1)古希腊人自然哲学的方法特点是以大 胆的思索、巧妙的猜测和聪明的直观 来把握自然界； 2)古希腊人科学研究的方法的特点是重 视数学的和逻辑的论证；以天才的直 观为主，以初步的观察实验为辅。
3. 古希腊科学与社会的关系
1) 海岸文明基础上发展起来的工商业经济 是天文学、历学和数学发达的根本动力。 2)工商奴隶主民主政治体制为学术繁荣提 供了制度保障； 3)多元的文化开放系统促进了学术交流的 频繁和科学研究的进步。
更高的精度、更多的本轮
托 勒 密 体 系
地静说
需要说明的是： （1）在托勒密体 系中，地球不是 天体运动的中心， 但静止不动。因 此称这个体系为 “地静说”比 “地心说”更为 恰当。
地静说
（ 2 ）并非所有的希腊天文学体系都是“地 静说”。萨摩斯的阿利斯塔克提出过一个 日心宇宙体系。 （ 3 ）数学天文学的唯一目的是对天体运动 作运动学描述。此外还有物理天文学，其 目的是研究说明人们所看到的天文现象实 际上是怎样发生的。《至大论》描述的应 该被看做是一种数学体系。
1500
托勒密 Ptolemy 约100-170AD
托勒密进一 步精炼和发 挥了喜帕恰 斯的行星理 论，并写入 了它的集大 成之作《至 大论》(约 145AD)中。
《至大论》 Almagest
如果要数那些本书对世界历史产生了 巨大影响，《至大论》毫无疑问就是 其中一本。直到十六世纪，天文学家 的思想实际上还一直受这本书的支配。
4.生物和医学知识
希腊医学中许多知识是直接来自埃及和 两河流域的。符咒和驱邪曾是流行的治 疗方法。 大约在公元前五世纪，出现了以行医为 业的医生，并逐渐形成一些医学派别。 希波克拉底被认为是古希腊的医学之父， 有全集59篇，集古希腊医学之大成。该 派的理论和医术走在了现代以前任何时 代的见解前面。
1. 米利都学派
阿拉克西米尼认为万物的本原是空气； 阿拉克西曼德则认为万物来源于“未规定的物质”。 赫拉克利特认为组成世界的基本元素是“火” 恩培多克勒提出了关于水、火、土、气的“四根说”
赫拉克利特
恩培多克勒
2. 毕达哥拉斯学派
万物皆数，宇宙 万物的结构及其 运行服从数的和 谐，意义深远 以萨摩斯岛的毕达哥拉斯 （Pythagoras，约前 570—497/6）命名的这个 学派最典型的特征就是对 数最感兴趣，把数作为一 个形而上学原则。 毕达哥拉斯
三、古罗马科学技术
1. 古罗马科学 2. 古罗马技术
1. 古罗马科学
学托提地用古托学期古 统勒出心数代勒和走希 年治密了说学天密医向腊 托勒密地心体系简图 之西地“体模文的学衰科 久方心灵系型学《仍落学 。科说气。方之至有，在 学和论盖法大大重但古 长盖”伦建成论要在罗 达伦学医立，》进天马 医说生了运集展文时 。 。
《至大论》的地静观点
《至大论》开篇就强调：不能把地球看作 是运动着的星体。 从数学上可以把星空的周日运动看作是地 球绕自转轴的周日运动的反映，但这在物 理上来说是荒谬的。 如果地球从西向东旋转，应该可以看到地 球上所有的东西向西移动，而不应与地球 紧紧相随。这个反驳在以后的许多世纪里 不断地被提出来反对地动说。 站在亚里斯多德错误的“惯性定律”基础 上。 直到伽利略提出他的惯性定律之后，这条 反对地动说的论据才被反驳回去。
阿波罗尼乌斯的发明 被喜帕恰斯用来描述 天文现象。希腊天文 学走上了一条康庄大 道。喜帕恰斯在构建 日月和行星运动几何 模型时采用了巴比伦 几个世纪以来保存的 观测数据。
岁差的发现
喜帕恰斯的另一项重要 发现就是春分点的退行 即岁差现象。
喜帕恰斯的太阳 运动模型
这个模型 很好地解 决了四季 长度不等 与匀速圆 周运动之 间的矛盾。
第二讲：古希腊的科学技术
一、古希腊的自然哲学 二、古希腊数学的兴衰
教学目的和要求
1.了解古希腊科学发端的社会背景及其与四 大文明古国科学社会背景的差异； 2.重点掌握雅典时期的自然哲学成就及其自 然观意义； 3.着重了解古希腊数学的兴衰
希腊文明的发祥地
一．古希腊的自然哲学
1.米利都学派 2.毕达哥拉斯学派 3.原子论思想 4.爱利亚派 5.亚里士多德主义
恒星的周年视差
阿利斯塔克根据得到的日、 月、地大小和距离数据， 提出地球绕着太阳转动的 地动说。对于因此而应该 产生的但没有被观测到的 恒星周年视差，他假定地 球轨道半径与地球到恒星 的距离相比是微不足道的。
这一学说富有革命性但缺乏经 验事实的支持。
地心说
欧多克斯（Eudoxus，约409-356BC）在柏拉图 关于天体作匀速圆周运动的原则指导下提出了 天体的同心球理论。他一共设置了27个同心球： 恒星一个，五颗行星每颗四个，太阳和月亮各 占三个。
1.米利都学派
泰勒斯关于世界万物本原是 “水”的主张
泰勒斯
泰勒斯（Thales，约前624—546）断言所有的事物都 起源于水，因此他被尊为希腊科学和哲学的鼻祖。 1）泰勒斯的命题中没有神话因素; 2）泰勒斯用这个假说解释了其它自然现象。如回答 了大地靠什么支持这个古老问题。 3）现代科学正是从泰勒斯和其同时代人的思想持续 不断地传下来的。
阿基米德
阿基米德的名言
给我一个支点，我 将推动地球 从阿基米德的著作 中还能找到理论力 学的萌芽：他从预 设的一些公理出发， 从数学上证明了杠 杆 原 理 —— 力 与 力 臂成反比。
亚里斯多德的动力学
任何运动物体都是由与它相联的外界物体所推 动。这是地球上无生命物体运动的基础。由此 得出： （1）一个脱离了所有外部影响的物体处于静止 状态； （2）对每种强迫运动，必须寻找与物体有关的 动因。 动力学基本规律：由外力推动的物体运动的速 度与推力成正比，与反对运动的阻力成反比。 亚里斯多德和其他希腊思想家的最大功绩就是 把自然作为科学研究的对象。
2.天文学
日心说：阿利斯塔克最早提出日心说
Aristarchus（前310-230年左右） On the Sizes and Distances of the Sun and Moon 太阳到地球的距离大于地球到月球距离的18 倍，但小于20倍； 太阳与月球的直径比大于18，小于20 太阳与地球的直径之比大于19:3，小于43:6
四． 关于古希腊科学技术的几点结论 1. 古希腊自然哲学的基本特征及其历史 地位 2. 古希腊人的方法 3. 古希腊科学与社会的关系
1.
古希腊自然哲学的基本特征及 其历史地位
古希腊科学是哲学的一个方面，所以它一开始就有重视 理论思维、重视理性探索的特征，具有朴素辩证法的思 想和物活论的色彩 由于毕达哥拉斯主义和柏拉图主义的影响，古希腊科学 中含有特别重的数学尤其几何学的成分。 公理化和演绎推理的方法被运用到各门学科中去。 在科学研究方法上，在希腊化时代的阿基米德那里，也 已经达到了相当高的水平。逻辑推理的方法、严格定量 的数学方法都已趋成熟，实验的方法也初露端倪。 这些都为近代自然科学的形成做好了准备。近代自然科 学就是从古希腊自然科学演进而生。
同心球理论
阿波罗尼乌斯的两 个数学发明偏心圆 运动和本轮、均轮 模型为天文学家解 决行星视运动问题 提供了基础。
Apollonius （约262190BC）的两个数学 发明
本轮和均轮
本轮和均轮的 运动可以从数 学上解释行星 的各种运动状 态：留、逆行 等。
喜帕恰斯 （Hipparchus， 约190-127BC）
1. 数学知识
古希腊的数学成就与毕达哥拉 斯学派的几何学成就及其数理 思想直接相关。欧几里德的 《几何原本》全面总结了前人 的几何学知识，从公理出发运 用演绎方法证明了包括467个 命题的几何学全部定理。几何 学从此成为一门科学和古代最 成熟的学科。
亚里士多德主义：
地球在宇宙中心的论证
亚里斯多德对地球处于 宇宙中心的论证之一： 因为我们时时刻刻正好 看到半个天球，所以地 球必然位于宇宙的中心。
3. 原子论思想
伊壁鸠鲁与他的哲学
原子论是古希腊自然哲学的最大的成就之一。这 个派别的创始人是留基伯，主要阐述者是德谟 克利特和伊壁鸠鲁，该派别认为世界万物都是 由原子组成的，原子是肉眼所不能看见的物质微 粒，永恒运动是原子的本性，自然界变化的实质 是原子的聚散及其运动，整个世界由原子和虚空 所构成。古代原子论是欧洲最早最完备最接近于 近代自然科学的物质结构的哲学猜测。
欧几里德
约公元前300年， 欧几里德提出了对 数学作系统阐述的 权威性形式，此后 许多世纪，这种形 式被公认为是数学 方法的典范。 他的集大成之作 《几何原本》至今 还是几何学的权威 著作。
阿基米德把观察和数学推理、理论研究 和实际应用相结合，发现了杠杆原理和 浮力定律，给出了求解复尽杂物体重心 的方法。他的研究方法已接近现代的研 究方法，被誉为“力学之父”。
能运动，重物坠落的速度较轻物快。
二．古希腊数学的兴衰
古希腊数学的兴起
– – – 古典希腊时期 亚历山大前期 亚历山大后期
古希腊数学的衰落
公元325年罗马帝国的君士坦丁大帝开 始利用宗教作为统治的工具，把一切学术 都置于基督教神学的控制之下。公元529年 ，东罗马帝国皇帝查士.丁尼下令关闭雅典 的柏拉图学园以及其他学校，严禁传授数 学。许多希腊学者逃到叙利亚和波撕等地 。数学研究受到沉重的打击。641年，亚历 山大被阿拉伯人占领，图书馆再次被毁， 希腊数学至此告一段落。
罗马医学
公元一世纪塞尔苏斯的百科全书中的医学部 分被保存下来，他深信希波克拉底的病理学观点， 并有所进步。详细叙述了对外伤、骨折的治疗， 总结了炎症的四个主要症状：红、肿、热、痛。 自然学家普林尼（23-79）也是医药百科学家， 他记录了包括从蔬菜到动物、矿物制成的药品， 提供了那个年代的公共卫生方面的资料。
阿基米德的著作
传记作家普鲁塔克这样评论阿基米德的 著作：在整个几何学上不可能找到更困 难更错综复杂的问题，也不可能找到更 简单更清晰的解说。 1)论平面图形的平衡I 2)求抛物线的面积 3)论平面图形的平衡II 4)论球和圆柱 I， II
阿基米德的著作
5)论螺线 6)论锥体和球体 7)论浮体 I，II 8)圆的度量 9)数沙者 10)方法 11)引理集
球和圆柱
在《论球和圆柱》中，他证明了： 1. （命题 13 ）任一正圆柱（不记上下底） 的表面积等于一圆的面积，该圆半径是 圆柱高与底直径的比例中项。 2. （命题 33 ）任一球面积等于其大圆面积 的四倍。 3. （命题 34 推论）以球的大圆为底以球直 径为高的圆柱，其体积是球体积的 3/2 。 其包括上下底在内的表面积是球面积的 3/2 。他对这条定理非常喜爱，以致遗言 把它刻在墓碑上。
4. 生物和医学知识
希波克拉底认为疾病 是人体的自然过程， 主张用观察和实验方 法研究疾病并创立了 “四体液说”。
赫罗菲拉斯是第一个公开进 行人体解剖的医生，揭示了 人脑是智慧之府，而不是亚 里士多德所认为的是心。
《希波克拉底 神殿内关于 阿波罗的评 论》中关于 治疗下颌脱 位的方法
《希波克拉 底神殿内关 于阿波罗的 评论》中关 于治疗椎骨 脱位的方法