科学技术史第三讲

三、开普勒的行星运动定律
1．第谷· 布拉赫(Tycho Brahe，1546-1601)的观测
丹麦贵族出身的天 文学家
托勒密的忠实信徒；
1580年丹麦建成近代第一个真正的天文台。 在此工作了21年，完成了750颗星的观测记录； 创造了一套天象观测方法，成为近代天文学 的奠基者； 提出弟谷体系。
比利时解剖学家。在 哥白尼出版《天体运 行论》的同一年 （1543年），出版了 七卷本的巨著《人体 的构造》。推崇观察， 对盖仑学说中的许多 说法（自然、活力、 灵魂灵气）提出挑战， 发现：男女肋骨一样 多；左右心室不相通。
2、塞尔维特（Miguel Serveto, 1511-1553）
西班牙神学家和医生，提出 与统治了学术界长达1500年 之久的盖仑学说不同的理论 --肺循环假说，并推断血液 不能在心室间流动，而是经 肺从右心到左心，这是通向 后来的血液循环理论的重要 的一步。
牛顿及经典力学的局限：
绝对时空观 机械论：机械力学解释一切 存在全能的上帝
六、人体解剖学与生理学中的革命
在文艺复兴的背景下，通过对观察方法和观察 技巧的强调，人体解剖学形成了科学的一个分 支。血液循环的发现，更是使生理学领域中产 生了革命。
1、维萨里（Andreas Vesalius, 1514-1564）
（2）伽利略(G. Galileo ，1564-1642)
——近代科学之父
1615年、1633年两次被罗马教皇 宗教裁判所传讯。 1633年被判终生监禁。 1642年在囚禁中病死。
1979年，世界范围内成立的专门 调查该案件的委员会，并于1983 年公布了审查结果，主编《伽利 略· 伽利莱》一书的主教写道： “给伽利略定罪的法官犯了错 误。”
五、牛顿的综合(Issac Newton,1643-1727)
三大定律：地面物体运动的基本定理
（1）牛顿第一定律又称惯性定律： 任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，知道其它任何 物理所作用的力迫使它改变这种状态为止。 （2）牛顿第二定律又称运动基本定律：物体在受到外力时， 物理所获得的加速度的大小和外力成正比，而与物体的质量 成反比，加速的的方向与外力方向相同。
2、天文学研究 1609年，自行制造放大30倍的望远镜（可与当今 的计算机媲美），观察到了月亮上的山脉、木星 有卫星、 太阳黑子;支持日心说。
3、开创了实验和数学结合的科学研究方法，他认 为，只有被数学证明了东西才是科学的。
对现象的观察 实验验证 提出假设 形成理论 进行数学和逻辑的推理

如果要弄清事实，那么就审视你所看到的 事实。不要浪费时间去编造一些空洞的听 起来不错的故事。真正有生命力的猜想来 源于观测证据，并且能被证据反复地检验 加以确定其真伪。 ——伽利略《星际使者》
哥白尼那本不朽的著作是自然科学借以宣告独立的宣言。 ——恩格斯 哥白尼对西方摆脱教权统治和学术统治枷锁的精神解放所 做的贡献，几乎比谁都大。 ——爱因斯坦（1953）
哥白尼的缺陷： （1）理论是在总结托勒密“地心说”和古希腊“日心说” 基础上，通过观察和计算核对所得，在地球运动动力学科 学理论的不足。 （2）深受天体运动必然是圆周匀速运动观点的影响。 不能回答如下问题： (1)地球为什么不会飞散？ (2)地球上的物体会何没有被抛在后面？ (3)恒星视差？

（一）科学方法与科学思想的发展
1.培根(Francis Bacon, 1561-1626)与归纳法
英国唯物主义和整个现代实 验科学的真正始祖 －－马克思
《新工具》与归纳法： · 反对亚里士多德以及经院哲学对演绎法的过分依赖， 反对空谈公理、死扣教条，认为三段论不能给人以 新知识； · 强调实验和归纳。只有精心安排的实验，才能揭开 自然界的奥秘； · 局限：忽视演绎和数学方法。

2. 开普勒(Johann Kepler，1571-1630)
开普勒（Johannes Kepler, 1571-1630），德国天文学家。 在第谷· 布拉赫的资料基础上 发现了行星运动三定律。 “天空的立法者”
第一定律——行星绕太阳的运行轨道是一 以太阳为一个焦点的椭圆；
第二定律——行星到太阳的矢径在相等时间内划出相 等的面积；
第三定律——行星公转的周期的平方与它同太阳 的距离的立方成正比。
T
2
=
AR
3
• 这是自然科学史上，第一次用数学语言定量地 描述一条物理定律。 • 为牛顿的万有引力定律打下基础。
四、伽利略对经典力学的重大贡献
1.经典力学的基础性研究工作
单摆运动 自由落体运动
A B C D
惯性定律
抛物运动理论
其他观点：发展资本主义、海外扩张和殖民、支持 商人和新贵族。 罗吉尔· 培根，13世纪
2.笛卡尔(RenéDescartes，1596-1650)
法国哲学家、 数学家和物理 学家
解析几何；
推崇理性，唯理论代表，我思故我 在，理性高于感性知觉；
精神和物质互不相干，二元论；
要求演绎要有简单、清晰、明了的 特点；
主要观点：
地球不是静止不动的；
地球不是宇宙的中心，太阳才是； 地球既有自转又有公转； 太阳照亮整个宇宙，并驾驭着周围的行星； 天体的视运动包含着地球运动的因素。
意义：
（1）它宣告了神学宇宙观的破产，将自然科学从神学的奴 役下解放出来。 （2）既然传统的天文观不是亘古不变的绝对真理，那就没 有什么信条不可怀疑。
3.布鲁诺和伽利略对哥白尼学说的传播
（1）布鲁诺(Giordano Bruno，1548-1600)
代表作《论无限性、宇宙和世界》，发展了哥学说， 认为：Fra Baidu bibliotek
宇宙是统一的、物质的、无限的，太阳系之外还有无限 多个世界。太阳并不静止，也在运动之中； 太阳不是宇宙的中心，无限的宇宙根本没有中心。 因为抨击教会的黑暗和经院哲学的虚伪而被打成异教徒。 1600年2月17日，在罗马鲜花广场接受火刑。
课后思考问题
近代科学精神与科学方法的特点及其 现实意义。
3、哈维（William
Harvey, 1578-1657）
英国著名的生理学家。 血液循环理论的提出者，并 用实验证明。1628年，出版 《心血运动论》一书。
七、近代科学方法与实验工具
科学发展仅有成就是不够的，任何科学革 命必须而且必定伴随科学方法与实验工具 的变革。 中世纪以前的方法：请教权威；从思辨到 思辨。 近代科学方法：实验第一，逻辑与数学的 定量方法，追求精确。

九、自然观和科学思想

恩格斯：“不管自然科学家采取什么样的 态度，他们还是得受哲学的支配。”
玻恩：“真正的科学是富于哲学理性的， 尤其是物理学，它不仅是走向技术的第一 步，而且还是通向人类思想的最深层的途 径。”

所有的物质都是由同一质料的微粒组成，区别只表 现在微粒的形状和运动。 古典力学的质量是物质固有的属性，在任何情况下 都是一个固定的、不变的物理量。 宇宙的空间像是一个空架子，它是绝对静止的－－ 绝对空间；时间永远以等速流逝，与物体运动无关－ －绝对时间。 世界图景的机械化：机械运动规律是宇宙间一切事 物所固有的、唯一的运动规律，这些规律由上帝创造。 宇宙像是一部庞大的机器。 分析、分解的研究方法是研究自然的主要方法。
本讲基本内容
一、历史背景回顾 二、天文学的革命 三、开普勒的行星运动定律 四、伽利略的贡献 五、牛顿的综合 六、医学生理学中的革命 七、近代科学方法与实验工具 八、科学社团开始兴起 九、自然观与科学思想
一、近代科学产生的社会历史背景回顾
1.十字军东征（1096～1291） 2.文艺复兴（14-16世纪） 3.地理大发现（1450-1521） 4.宗教改革运动（14-16世纪）
F = ma
（3）牛顿第三定律又称作用和反作用定律：作用力与反作用 力大小相等，方向相反，分别作用于不同的物体上。
2.万有引力定律
F = G （ m
1
m
2
/ R
2）
《自然哲学的数学原理》，近代科学的第一次大综合。
“牛顿由于发现了万有引力定律而建立了科学 的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学 的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而 创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创 立了科学的力学。” ——恩格斯
二、天文学的革命
2.哥白尼(Nicolas Copernicus，1473-1543)
波兰天文学家和数学家；
在意大利波伦亚等三所大学 留学多年，广泛涉猎天文学和 数学，对日心说产生兴趣； 1505年回国担任牧师，利用 业余时间研究天文学，利用将 近10年时间、于1525年完成 《天体运行论》； 1543年，临终前正式发表。

八、科学社团开始兴起
意大利：1560年创立“自然秘密研究会”， 很快被取缔；罗马1603年建立“山猫学 院”，1630年解散；佛罗伦萨1657年创立 齐曼托学院。 英 国：1662年成立皇家学会；1665年出 版《皇家学会哲学学报》。 法 国：1666年成立巴黎科学院。 德 国：1700年建立柏林科学院，著名数 学家和哲学家莱布尼兹担任第一任院长。
机械唯物论，《动物是机器》。
3.伽利略，近代科学方法论的奠基人：
观察实验—— 推理计算——假设—— 模型— —检验； 强调数学，重视观察实验和数学的结合。
4.牛顿：归纳-演绎法；模型和数学相结合 归纳法：从实验出发，由特殊到一般 演绎法：以理论为主，有一般到特殊
（二）科学仪器发明
望远镜 显微镜 温度计 气压机 抽气机 摆钟