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科学史纲要深圳大学社科学院姜琬绪论第一节学习科学史的意义 • 拓展我们的眼界 • 开阔我们的心胸 • 更好地理解现代人类生活第二节科学史的方法没有科学哲学的科学史是盲目的，而没有科学史的科学哲学是空洞的。 ——拉卡托斯第三节理解科学发展的脉络人类求知的两种取向和科学的两大传统：求知的两种取向： 1. 满足生存需要：功利性的取向，应对实际问题。 2. 理解生存经验：非功利性的取向，为求知而求知，理解自身的存在。科学的两大传统 1. 科学的精神传统或曰理性传统 2. 科学的技术传统或曰工匠传统第一章科学的前史科学的萌芽第一节巫术、神话和原始宗教有史记载的各民族的先民都曾经历过神话自然观的认识自然的阶段。神话自然观自然观：是对自然界存在的形态、运动形式、发展规律的总的看法。神话自然观是对自然的神话式的认识，核心是万物有灵和神灵崇拜。很多民族历史上都经过这样的时期。神话自然观的特点： 1. 人与自然一体化。人在自然之中而非自然外，自然是有灵性的人格性存在。 2．　自然不是作为客体，而是作为另一主体而存在的。有着知、情、意等精神特征，有时温和，有时暴虐；有时给人以恩惠，有时给人以惩罚。３．自然的行为是人格性的创造活动，无规律可言。人与自然的对话和交通，必须用祭祀、仪式等来进行。第二节东方的古老文明英文中的文明（Civilization）一词源于拉丁文“Civis”，意思是城市的居民，其本质含义为人民和睦的生活于城市和社会集团中的能力。引申后意为一种先进的社会和文化发展状态，以及到达这一状态的过程，其涉及的领域广泛，包括民族意识、技术水准、礼仪规范、宗教思想、风俗习惯以及科学知识的发展等等。人类文明就是人凭借自己的力量在自然界中刻下自己的印记。在古老文明中包含着科学的萌芽。东方古老的四大文明一、尼罗河文明二、两河流域文明三、古印度文明四、中国古代文明一、尼罗河文明尼罗河流域的古埃及是世界是历史最悠久的文明古国之一 “埃及是尼罗河的赠礼” 文字天文历法数学医学金字塔二、两河流域(美索不达米亚) 世界上另一个最古老的文明发源于幼发拉底河和底格里斯河流域。美索不达米亚，意为两河之间的地方楔形文字（泥板书）汉谟拉比法典天文学（占星术、历法）数学冶铁术城市建筑三、古印度文明印度河和恒河所形成的冲积平原，土壤肥沃，气候湿润，是世界最古老文明的发源地之一。神秘的国度、宗教的温床历法宇宙论数学医学四、中国古代文明重视现实世界、遵从生活经验农学中医药学天文历法数学冶金和丝织技术第二章古希腊辉煌的科学思想古希腊是科学的发源地，古希腊文化是科学思想的主要源泉之一。第一节古希腊的理性（哲理）自然观哲理自然观的形成长期的观察和思考使人们不再认为反复无常的事件决定于不负责任的天神的偶然意志了，他们开始认为在神圣的和普遍的法则之下，天律是不变的。哲理自然观的特点： 1. 脱离了人格化的自然，自然是客体，是人探索的客观对象。 2. 自然具有规律，宇宙是有序的。规律是可知的。 3. 宇宙具有本原，可用统一的原理进行说明。第二节爱奥尼亚学派的自然哲学一、自然哲学家　　泰勒斯　阿拉克西曼德阿拉克西美尼阿拉克萨哥拉赫拉克利特二、理性主义学派毕达哥拉斯巴门尼德芝诺三、体系化哲学柏拉图亚里士多德德谟克利特泰勒斯：水是万物的本原其意义在于： 1. 现象只是表面的，存在着更为本质的东西；科学要探索纷繁现象之后的本原。 2．要求从自然本身对问题作出合理解答，而不求助于神话和神秘主义。 3．包含着世界是统一的思想，可以用一个统一的原理来解释世界。第三节毕达哥拉斯学派 • 数学自然观 • 毕达哥拉斯第四节原子论思想 • 留基伯 • 德谟克里特原子论的阐释原则一切宏观物质的质的差异都可归结为微观物质的量的差异第五节柏拉图及其理念论 • 柏拉图生平 • 理念论第六节亚里士多德: 百科全书式的学者 • 亚里士多德生平 • 吾爱吾师吾犹爱真理 • 目的论思想 • 四因说第三章古希腊时期自然科学各学科的先驱们数学天文学物理学医学第一节希腊数学的先驱们欧几里得与《几何原本》代数学的创始人刁番都欧几里得与《几何原本》在科学史上，没有哪一本书像《几何原本》那样把卓越的学术水平与广泛的普及性完美地结合。它集古希腊数学大成，构造了世界数学史上第一个宏伟的演绎系统，对后世数学的发展起到了不可估量的作用。刁番都刁番都是代数学的创始人第二节希腊天文学的先驱们天文学家阿里斯塔克：日心说的先驱埃拉托色尼测定地球大小希帕克斯创立球面三角天文学集大成者托勒密阿里斯塔克阿里斯塔克约在公元前年出生于爱奥尼来地区的萨莫斯岛。要不是阿基米德曾提到过他，我们今天就根本为知这个人。他主张，并非如我们肉眼所见的那样是日月星辰绕地球转动，而是地球与星辰一起绕太阳转动。他进而指出，恒星的周日转动其实是地球绕轴自转的结果。他的思想是天才的，但与人们的生活经验相去太远，所以不为当时的人们所相信。埃拉托色尼埃拉托色尼大约于公元前276年生于北非城市塞里尼，青年时代在柏拉图学园学习过。他的科学工作包括数学、天文学、地理学和科学史。埃拉托色尼最著名的成就是测定地球的大小，其方法完全是几何学的。埃拉托色尼算出的地球周长是25万希腊里，约合4万公里，与今天的数据只相差100多公里。这在古代世界是了不起的成就，这是希腊理性科学的伟大胜利。希帕克斯希帕克斯是希腊化时期伟大的天文学家，他的卓越贡献是创立了球面三角这门数学工具，使希腊天文学由定性的几何模型变成定量的数学描述，使天文观测有效地进入宇宙模型之中。希帕克斯把平面三角术推广到球面上去，通过创立球面三角术，使人们能够计算行星的球面运动。他抛弃了之前的天体同心球模型，创立了本轮—均轮体系，引入了偏心运动概念，以此描述行星的运动。托勒密托勒密大约生于公元100年，他系统地总结了希腊天文学的优秀成果，写出了流传千古的《天文学大全》。这部13卷的著作被阿拉伯人推崇为 “伟大之至” ，结果书名就成了《至大论》。托勒密体系基本上是对前人工作的一种综合，而且主要依据希帕克斯的著作，但他有自己的观测和发现。托勒密的体系由于具有极强的扩展能力，能够较好地容纳望远镜发明之前不断获得的新的天文观测结果，所以一起被作为最好的宇宙模型并统治西方天文学界一千多年。托勒密体系在近代被宗教神学神化和利用，从而成为科学进步的障碍，但我们却不能让托勒密来负责，它在天文学史上起到过巨大的历史作用，在整个科学史上也具有崇高地位。第三节希腊医学的先驱们医学之父希波克拉底医学集大成者盖伦医学之父希波克拉底希波克拉底大约在公元前460年出生在柯斯的一个医生世家，从小受到了良好的教育，由于他在从医方面的杰出贡献，雅典特别授予这位外邦人以雅典荣誉公民的称号。希波克拉底誓言希波克拉底的最大贡献是将医学从原始巫术中拯救出来，以理性的态度对待生病、治病。他不仅以医术高超著称，而且以医德高尚而为人敬重和称道。他首倡的希波克拉底誓言成为从医者的自律规范。今天联合国教科文组织制定的医生和护士的宣誓誓言，也是由他启发而出的。希腊医学的集大成者盖伦盖伦于公元130年生于小亚细亚的帕尔加蒙，是一位建筑师的儿子，曾被任命为竞技场的外科医生。盖伦的重要贡献盖伦的主要贡献是系统地总结了希腊医学的成就，创立了自成体系的医学理论。第四节古代科学巨匠阿基米德我发现了！“尤里卡”——我发现了！文明之死“请不要碰坏了我的圆” 阿基米德的价值第四章古罗马的科学罗马性格与希腊气质 • 希腊——高雅、轻利、超越、理性 • 罗马——粗俗、功利、务实、野蛮希腊人追求的是精神的愉悦；罗马人追求的是肉体的狂欢。罗马的豪华和奢侈古罗马的科学特征： 1．缺乏独创性，但忠实地接受希腊科学，公充地评价前人的贡献，客观而不失真地将希腊科学传给后世。２．罗马人不仅对近东国家和希腊人的科学知识进行收集和整理，而且对之进行系统化的工作。　　３．重视技术和实用，重视理论与实际的统一，注意事物的特殊性。第一节罗马的百科全书一、塞尔苏斯与医学百科全书二、普林尼与《自然史》第二节古希腊与古罗马的技术成就一、希腊建筑二、罗马的技术成就希腊人鄙视功利和现实利益的追求，认为技术是登不得大雅之堂的。因此技术上的成就十分有限。希腊人在建筑工程、水路和陆路运输工程、军事工程以及机械制造方面还是取得了一些成就。第5章近代科学的序幕第一章近代科学的序幕——哥白尼革命近代科学是在一场科学革命中诞生的。这场革命首先是一场观念革命，是在原有的古典数理科学中基本概念框架的变革，在对自然的探索有了全新的思维方式，对自然的提问和回答方式上有了完全不同于以往的形式。整个近代科学进入历史舞台，是由哥白尼革命拉开了序幕。第一节中世纪的宇宙结构 n 犹太人原始的宇宙模型 n 托勒密的宇宙模型犹太民族原始的宇宙帐篷说基督教兴盛之初直至黑暗年代终结，原来希腊的精致的宇宙理论被当作异端予以抛弃，代之以犹太人原始粗陋的宇宙图景：宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（逢）底；圣城耶路撒冷位于盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上——这就是所谓宇宙帐篷说。前哥白尼时代的天文学背景中世纪的宇宙模型是以托勒密的天文学和亚里士多德的宇宙论为基础的，被基督教理论所用。托勒密的宇宙模型托勒密系统总结了希腊天文学的优秀成果，确立了地心体系的基本构造，他的理论认为，地球是球形的，处于宇宙的中心，诸天体围绕地球旋转。他发展了古希腊希帕克斯有关行星运行的理论，用本轮、均轮的组合圆周运动来描述行星的运行轨迹。使得他的理论更为精致，并能被天文观测所证实。亚里士多德的物理学亚里士多德的物理学是那个时代的基本的知识背景。在亚里士多德的物理学中，有一条著名的定律：当物体不受力的时候，保持静止；当物体受到力的作用时，就运动。而这与人们的日常生活经验是接近的。第二节哥白尼革命尼古拉．哥白尼尼古拉．哥白尼（1473、2、19—1543、5、24）生于波兰维斯瓦纳河畔的托伦，一个水陆交通极为便利的城市。哥白尼10岁丧父，由舅父抚养长大。整个古代世界的天文学基本上是行星天文学。它们在做周日旋转的恒星天幕上运动，在众星之间穿行，所以希腊人称行星为“漫游者”，希腊天文学将自己的任务规定为对行星运动作出合理的解释。托勒密的本轮-均轮的宇宙体系就是希腊人为“拯救行星运动”所作出的最大成就。本轮加均轮的组合圆周运动，可以解释行星的逆行、亮度变化等现象，而所谓偏心点的引入，又进一步解释了行星运动速度的不均匀性。但是，随着观测材料的不断增多，为解释现象所需要的轮子数也不断增多。到了哥白尼的时代，轮子数已增加到八十多个，使得这个体系变得极为复杂。哥白尼倡导了日心地动说，认为太阳位于宇宙的中心，地球以及其它行星绕日旋转。哥白尼学说的形成 n 1509年，哥白尼写出了关于日心体系的概要，并将之抄赠朋友们传阅； 1540年在波兰的格但斯克出版了哥白尼的朋友和学生雷提卡斯所写的《哥白尼〈天体运行论〉提纲》； 1543年《天体运行论出版》。哥白尼新宇宙学的要点首先，哥白尼提出了地球自转和公转的概念。全部星空的周日旋转实际上是地球自转造成的；而太阳的周年视运动，实际上是由地球绕太阳的每年公转一周造成的，地球还有第三种运动，即所谓倾角运动，地球自转的轴与公转的黄道面保持固定的交角，从而形成地球上四季的差别。其次，哥白尼用太阳取代地球位于宇宙的中心，所有的行星包括地球均以太阳为中心转动。这一变动使各大行星的运动获得了统一性。哥白尼构造的宇宙图景哥白尼最终构造的宇宙图景是：最外层是恒星天，它是静止不动的，构成了行星运动的参考背景；最远的行星是土星，其运动周期是30年；以后依次是木星，周期12年；火星，周期2年；地球，周期1年；金星，9个月；最后是火星，88天绕地球一周。月亮是地球的卫星，它既随地球绕太阳运动，每月又绕地球旋转一周。哥白尼学说受到的责难 n 如果地球以如此大的速度运动，那必定会分崩离析。 n 如果说地球在高速运动，那地球上的物体为何没有被抛在后面？ n 地球如果相对于恒星运动，那么应该可以观察到恒星的周年视差，但人们却从未观测到过。第三节哥白尼学说的斗争　1．乔尔丹．诺布鲁诺：为真理而献身的斗士。　　２．第谷．布拉赫：天才的观测家　　３．约翰．开普勒：天空的立法者乔尔丹诺．布鲁诺布鲁诺1548年1月出生于意大利那不勒斯附近的诺拉镇一个贫苦的家庭，17岁进那不勒斯的圣多米尼克修道院。他全凭顽强的自学，成为当时一名知识渊博的学者。受当时文艺复兴思想的影响，布鲁诺对基督教中世纪的一切传统均持怀疑态度。他极力倡导思想自由，宣扬无神论。当他接触到哥白尼的学说，立即燃烧起了火一般的热情。哥白尼学说中的革命精神强烈地感染了布鲁诺，宣扬日心学说以至进一步宣扬宇宙无限的思想，成了他终身的事业。布鲁诺的激进思想使天主教会暴跳如雷、恼羞成怒。都会派人到处捕捉他，但总是扑空。我愿做烈士而牺牲 1592年5月23日，布鲁诺终于在意大利的威尼斯因被人出卖而被捕。次年2月，他被押解到罗马，囚禁在宗教裁判所的监狱里。在长达七年的审讯中，布鲁诺始终没有屈服。教会最后判处他火刑。 1600年2月17日，布鲁诺因坚持真理而献出了自己的生命。第谷．布拉赫：天才的观测家第谷．布拉赫（1546-1601）出身于丹麦一个贵族家庭，13岁进入哥本哈根大学学习法律和哲学。14岁那年，因参加了一次日食观察，对天文学产生了浓厚的兴趣，便改学数学和天文学。在专为他建造的皇家天文台里，第谷工作了近二十年。他利用当时最先进的观测技术，广泛、系统、细致、精确地观测并记录天象，达到了那个时代的最高水平。 1572年11月11日，天空出现了一颗从未出现过的新星，现在它成了全天空最亮的星。第谷．布拉赫发现它是一颗恒星，并判断它距我们很遥远。他将自己的观察结果写成了一本书。在书中，他首次发明并使用了“新星”（Nova）一词。约翰．开普勒：天空的立法者约翰开普勒1571-1630）生于德国南部瓦尔城。对自然的数学和谐性有狂热的信仰。开普勒3岁时得过天花，致使手眼留下轻度残疾。为了找到一个合适的工作，开普勒年轻时进图宾根大学学习神学，指望将来当一个牧师。求学期间，开普勒显示出了出众的数学才华。他从天文学教授米切尔麦斯特林那里得知哥白尼学说并立即成为其拥护者。 “ 如果女儿占星术不挣来两份面包，那么天文学母亲就准会被饿死。” 开普勒毕生都是一个狂热的毕达哥拉斯主义者。对数的崇拜、对自然界数的和谐的神秘感受、对数学手段的信仰，始终支配着他对天空奥秘的探索活动。在第谷的观测材料的基础上，开普勒继续寻找他的宇宙秩序。首先他利用第谷的观测数据，巧妙地算出了包括地球在内的六大行星的运行轨道。开普勒的杰出贡献 1618年，开普勒出版《哥白尼天文学概论》，将他已经发现的火星运动两大规律推广到了太阳系的所有行星，而且同时公布了他所发现的第三定律。开普勒行星运动三大定律 n 行星绕太阳作轨道运行，椭圆轨道以太阳为其中一个焦点。 n 由太阳到行星的矢径在相等的时间里扫过相同的面积。 n 行星公转周期的平方与其同太阳距离的立方成正比。天空的立法者开普勒的行星运动三大规律，将所有的行星运动与太阳联系在一起，从此，太阳系的概念被牢牢地确立。托勒密和哥白尼所运用的一大堆本轮和均轮并彻底地清除，行星按照开普勒定律有条不紊地遨游太空。开普勒成了“天空的立法者”。爱因斯坦的评价开普勒的惊人成就，是证明下面这条真理的一个特别美妙的例子，这条真理是：知识不能单从经验得出，而只能从理智的发明同观测到的事实两者的比较得出。第六章新物理学的诞生哥白尼革命直接导致对新物理学的寻求。正是在将天空动力学与地上物理学相结合之后，超越亚里士多德的新物理学才在伽利略和牛顿手中诞生。第一节伽利略：近代物理学之父伽利略是近代物理学之父，他创造并示范了新的的科学实验传统；确立了追究事物精确的数量关系为目标的研究纲领；这直接导致了实验手段和数学手段相结合的近代科学基本方法。伽利略．伽利莱1564年2月15日生于意大利的比萨，文艺复兴时期著名的艺术家米开朗其罗是在他出世后三天逝世的，这被认为象征着文艺复兴由艺术转入了科学。作为长子的伽利略被送进比萨大学学习医学。 1583年，伽利略听了几次关于欧几里得几何学的演讲，很快对数学着了迷。由于他执意不再学习医学，所以未取得学位就于1585年离开了比萨大学。伽利略倾心于研究欧几里得的几何学和阿基米德的物理学，很快声名远扬，朋友们都称他为“新时代的阿基米德”。1589年，伽利略获得了比萨大学数学教授的职位，三年后又转到帕多瓦大学，在这里度过了18年比较稳定的生活。伽利略的早期研究工作主要在动力学方面，对于摆的研究是他最早的成果，他发现了摆的等时性，这是实践中非常有用的性质。伽利略的自由落体定律是其最重要的发现，是近代物理学的基础。伽利略在天文学方面的研究最为著名，他的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》是近代科学史上最伟大的著作之一，也是近代科学诞生的标志之一。而围绕这部著作和随后在他身上发生的事情，也被作为科学与宗教神学势力斗争的典型例子。伽里略将他的新发现写成了《星际的报告》一书，在书中他报告了他用望远镜观察到的新天象：月亮并不像亚里士多德所说的那样完美无缺；木星有四颗卫星，它们绕木星而不是绕地球旋转；银河是由大量恒星组成的。伽里略在给开普勒的信中说—— “如果你听到该大学的那位第一流的哲学家反对我的论据，你一定会捧腹大笑，他在比萨大公面前卖弄他那语无伦次的证据，好像它们是魔术般的咒语，能把这些天体从天空中驱逐和拐走！” 爱因斯坦说 n 伽里略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。第二节斯台文的静力学研究西蒙．斯台文1548年生于比利时的布鲁日早在伽里略之前，斯台文就在静力学中做出了重要的贡献。第三节吉尔伯特的磁学研究威廉．吉尔伯特1544年5月24日生于英国埃塞克斯郡的科尔切斯特《论磁》1600年出版，这使他在物理学史上留下了不朽的位置。第四节真空问题真空问题：托里拆利、帕斯卡、盖里克与玻义耳托里拆利1608年生于意大利的法恩扎帕斯卡1623年生于法国奥弗涅的克莱蒙费朗盖里克（1602-1686）生于德国马德堡罗伯特．玻义耳1627年1月25日生于英国伍德福特的利斯莫尔城堡玻义耳发明的真空泵第五节惠更斯：摆的研究克里斯蒂安．惠更斯，1629年出生于荷兰海牙的一个政府要员之家，年轻时进莱顿大学，受到良好的教育，他在数学上有出众的天才。惠更斯对摆的研究是他在物理学方面最出色的工作，他继承了伽利略关于摆的研究，利用摆的等时性，造出了人类历史上第一架摆钟。惠更斯在《论碰撞引起的物体运动》一文中提出了所谓“活力守恒原理”，它是能量守恒原理的思想先驱。在《论离心力》一文中，他提出了著名的离心力公式。他在光学中也颇有建树，提出了光是振动的传播的理论，是著名的光的波动说的创始人。第六节牛顿的伟大综合牛顿是近代科学的奠基人，是人类史上最杰出的科学家，是科学史上的巨人和最伟大的天才。伊萨克．牛顿出生于英国林肯郡的一个乡村。他是一个遗腹子，而且还因为早产差一点夭折。3岁时，母亲改嫁，将他留给了外祖父母。在旁人眼里，小牛顿是一个性情孤僻、封闭的孩子，人们总看见他在一心摆弄自己的小器械。上小学时，他并不显出有什么过人之处，学习成绩也十分平常。直到上中学后，他的实验才能得到了发挥，并且在学习方面也终于成了一名佼佼者。 1665-1666年的两年，是牛顿创造发明最为旺盛的时期。1665年初，发明了级数近似法和二项式定理，同年11月，发明了正流数运算法即微分运算；次年1月，研究颜色理论，5月着手研究反流数运算即积分运算；这一年他继续思考动力学和引力问题，成功地从开普勒第三定律推出，行星维持轨道运行所需的力与它们到旋转中心的距离成平方反比关系。 1686年，牛顿完成了科学史上最伟大的一部著作《自然哲学的数学原理》。这是标志近代科学诞生的里程碑式的著作，于1687年7月以拉丁文初版问世。牛顿墓志铭大自然和它的规律隐藏在黑暗中上帝说：让牛顿去吧于是一切便灿然明朗第七章近代生命科学的发端生物学是一个有着庞大分支的学科群。在古代，它的植物学和动物学部分从属于博物学，它的生理学部分从属于医学。在近代，受到新兴的机械论思想影响之下的近代生理学，代表了生命科学新的发展方向。第一节维萨留斯的《人体结构》对人体的透彻了解是正确治病的前提，了解身体结构的科学是解剖学。由于宗教上的原因，人体解剖工作长期受到阻挠。盖仑学说成为学术上的权威中世纪晚期，古代学术文献被大量发掘出来，盖仑的人体生理构造的学说得到了教会的认可，并成为学术界的权威。然而，盖仑的人体学说主要基于对动物的解剖来推断人体，存在着许多错误。要纠正盖仑的错误，只能通过新的人体解剖实践才能完成。安德烈．维萨留斯 1514年出生于比利时布鲁塞尔的一个医生世家，它的曾祖父、祖父都曾是宫廷御医。1533年维萨留斯进入巴黎大学医学院学习。 1543年，也就是哥白尼出版《天体运行论》的这一年，维萨留斯出版了他的伟大著作《人体结构》。《人体结构》系统阐述了他的解剖学实践和研究成果。该书具有很多插图，对解剖学著作来说尤其珍贵。书中插图画得极为精致和准确。维萨留斯在该书序言里说： “我在这里并不是无故挑剔盖仑的缺点，相反地我肯定盖仑是一位大解剖学家，他解剖过很多动物，但限于条件，就是没有解剖过人体，以致造成许多错误。在一门简单的解剖课程中，我能指出他的两百种错误。但我还是尊重他。” 第二节血液循环的发现在人体生理学中，血液的运动规律具有重要的地位，是联系身体各部分的渠道，所以，对它的正确认识有助于进一步了解人体的其他机能。在盖仑的生理学中，血液运动理论集中体现了他的关于人体结构和机能的学说。在他看来，人体的主要器官有三个，即肝脏、心脏和大脑。肝脏将人体所吸收的食物转化为血液并携带着“天然灵气”。肝脏所产生的血通过静脉系统流向身体各个部分，再通过同样的静脉系统回流到肝脏。血液的这种运动就像湖水的涨落。迈克尔．塞尔维特1511年出生于西班牙纳瓦拉，发现了血液的肺循环。加尔文不仅下令将塞尔维特活活烧死，而且在烧死他之前还残酷地烤了两个小时。 n 法布里修斯（1537—1619）意大利人，在《论静脉瓣膜》宣布发现了永远向心脏方向打开的静脉瓣膜。威廉．哈维威廉．哈维（1578、4、1—1657、6、3）生于英国肯特郡福克斯，1616年公布了他所发现的血液循环理论。1628年出版的《心血运动论》宣告了生命科学新纪元的到来。 “ 无论是教解剖学或是学解剖学，都应以实验为根据，而不应当以书本为依据。” 1602年，哈维获得帕多瓦大学的医学博士学位；1607年，他被选为皇家医学院院士。《心血运动论》哈维关于血液循环运动的讲演没有在伦敦医学界引起反响，但他并不气馁，而是继续进行他的解剖学研究，并于1628年出版了《心血运动论》这部生理学史上划时代的巨著。哈维的《心血运动论》，系统地总结了自己通过实验所发现的血液循环运动规律，这部巨著确立了他在科学史上的不朽的地位，宣告了生命科学新纪元的到来。《心血运动论》的出版招致了保守学者和教会的攻击，但哈维不理睬那些无知的嘲讽和恶毒的谩骂，继续进行他的生物学研究。 1654年，皇家医学院选举他为院长，但他谢绝了这一荣誉。1657年6月3日，哈维在伦敦去世。他立下遗嘱将其全部财产捐赠给皇家医学院。第三节显微镜下的新世界伽利略在自己动手造出望远镜之后，曾尝试设计用来放大近距物象的显微镜，据载，他用自己制造的显微镜对小动物的感觉器官进行过观察，并且发现了昆虫的复眼。但真正用显微镜发现了有机体内新世界的是马尔切诺．马尔比基、列文虎克、胡克和斯麦旺丹。马尔切诺．马尔比基（1628—1694）意大利人列文虎克（1632—1723）生于荷兰代尔夫特，《大自然的奥秘》记录了他一生的诸多发现。斯麦旺丹（1637—1682）生于荷兰的阿姆斯特丹。采集了三千种昆虫标本，奠定了近代昆虫学的基础。第八章化学的发展炼金术的实用化导致了医学化学和矿物学的发展，而实用化学知识的增长最终促成了化学作为一门理论科学的诞生。 18世纪基础理论方面最重大的突破发生在化学领域。拉瓦锡完成了这场被科学史家称为“延迟了的”化学革命。革命的起因是对燃烧和气体问题的研究。第一节由炼金术到医学化学和矿物学帕拉塞尔苏斯：医学化学的创始者帕拉塞尔苏斯基本上还是炼金术的信奉者，而他的炼金术概念其实包括所有的化学过程。他主张炼金术的主要目的在于制取那些能满足人们需要的物质，特别是能用于医疗事业的东西。阿格里科拉：近代矿物学之父阿格里科拉的《论金属》一书出版于1556年，书中总结了当时采矿工人的实践知识，记述了当时已知的采矿和冶金方法，并配有精美的插图。阿格里科拉也因此赢得了近代矿物学之父的美称。赫尔蒙特：化学定量实验的开创者约翰．B．F．赫尔蒙特1577年出生于比利时布鲁塞尔的一个古老的贵族家庭。他是从炼金术向化学过渡的最重要的人物。赫尔蒙特在理论上有重大突破，并且开创了在化学中定量实验的传统。第二节波义耳: 近代化学的诞生罗伯特．波义耳（1627、1、25—1691）生于爱尔兰伍特福德利斯莫尔城堡，是一位贵族的后代，也是一位神童。《怀疑的化学家》波义尔最重要的著作：《怀疑的化学家》于1661年出版，此书标志着近代化学从炼金术脱胎而出，并从一种实用技术转向理论科学而诞生。波义尔在近代化学中的重要贡献从波义尔开始，化学被看成是一门理论科学，它不仅是制造贵重金属或有用药物的经验技艺，而是自然哲学的一个分支，主要从事对物质现象的理论解释。确立这样的化学概念是波义耳的第一个重要贡献。波义尔在化学中所作的第二个重要贡献是清除了旧的化学元素概念，并确立了新的化学元素概念。他的第三个贡献在于澄清了火在化学分解中的作用。第四个贡献在于对燃烧问题进行了研究第三节燃素说：斯塔尔自近代以来，燃烧问题一直是化学研究中的一个核心问题。火和燃烧现象是自然界中极为常见的一种现象。许多化学过程都与之相关。燃素说人们注意到，木柴燃尽后的灰烬总比原先的木柴轻许多，人们推测燃烧过程中有某种东西离开了燃烧物。由于燃烧过后的灰烬不再容易燃烧，人们推测所逃离的东西是某种易燃的东西，后来就被称为燃素。人们相信燃烧过程其实就是燃烧物中的燃素释放光和热并逃逸的过程。斯塔尔斯塔尔（1660-1734）受原子论的影响，并在原子论的基础上建立了他的元素概念，他把其老师贝歇尔所称的油状土叫做“燃素”。斯塔尔主张，易燃物之所以易燃是因为其中含有较多的燃素，灰烬不能燃烧是因为其中已不含有燃素。在燃烧过程中，被燃烧物体中的燃素被空气吸收。空气在此只起到单纯的助燃作用，主要用途是带走燃素。第三节气体研究与氧的发现 • 赫尔蒙特 • 黑尔斯 • 布莱克 • 普利斯特列 • 舍勒第四节拉瓦锡的化学革命气体化学已经取得了长足的发展，实验室里揭示化学现象也越来越多，但是一套科学的化学概念体系尚未出现，氧气虽然已经被发现，但人们仍然相信燃素说。化学正等待着一场系统深刻的概念革命。安东洛朗拉瓦锡1743年8月26日生于巴黎一个富裕的家庭。化学革命对燃烧问题的研究以及对燃素说的否定是拉瓦锡化学革命的核心问题。 1783年，拉瓦锡向科学院提交了一篇论文，指出燃素说的诸多困难，表明氧化理论可以十分恰当地解释燃烧现象，燃素理论完全是一种不必要的学说。这一年，在拉瓦锡的家里举行了一个特别的仪式工，以宣告燃素说的终结。拉瓦锡夫人身着长袍，扮作女祭司的样子，焚烧了斯塔尔和其他燃素论者的著作。化学纲要《化学纲要》一书的出版是化学史上划时代的事件。它对化学的贡献相当于《自然哲学的数学原理》一书对物理学的贡献。有人因此称拉瓦锡为化学中的牛顿，也有人称他是近代化学之父。拉格朗日说：砍下他的头只不过一瞬间，而法国再长出像他这样的脑袋恐怕100年也不够。法国人完全懂得他的价值。拉瓦锡死后不到两年，巴黎就为他立了半身像。第九章热力学与能量定律的建立第一节量热学与热质说：布莱克苏格兰化学家布莱克（1728-1799）他最先提出将热和温度分别称为“热的分量”和“热的强度” 他最著名的发现是“潜热” 热质说：一种关于热现象的本质学说物体温度的变化可以看成是吸收或放出热质造成的，热传导是热质的流动，物体受热膨胀是因为热质粒子相互排斥，潜热是物质粒子与热质粒子产生化学反映的结果。由于热质是一种物质，它还遵守物质守恒定律，而这与已经知道的热量守恒现象是一致的。第二节热与唯动说：伦福德伯爵、戴维汤姆逊（伦福德伯爵）（1753-1814）生于美国的马萨诸塞北沃本恩。戴维（1778-1829）任教于皇家学院。他们的实验指出了热质说的困难，并没有证实热质是不存在的；此外他们也没有提出一套新的建设性的学说来取代热质说，去解释那些用热质说可以很好地解释的热现象。因此，热质说还延续了相当长的一段时间。只有等到能量守恒定律的出现，才使得热之唯动说真正取代了热质说。第三节热力学的建立：卡诺法国工程师卡诺（1796-1832）第一次从理论上说明热机运行过程，建立热力学原理。 1824年，卡诺出版了生前发表的唯一一本著作《关于火的动力的思考》，提出了他的理想热机理论，奠定了热力学的理论基础。第四节热力学第一定律（能量守恒定律）最早提出能量守恒定律的德国医生迈尔（1814-1878）与迈尔几乎同时提出能量守恒定律的是英国物理学家焦尔（1818-1889）德国物理学家赫尔姆荷兹（1821-1894）在1847年发表了《论力的守恒》，系统、严密地阐述了能量守恒原理。首先，他用数学化形式表述了在孤立系统中机械能的守恒；接着，他把能量的概念推广到热学、电磁学、天文学和生理学领域，提出能量的各种形式相互转化和守恒的思想。能量守恒定律揭示了自然科学各个领域之间惊人的普遍联系，是自然科学内在统一性的第一个伟大的证据。由于它主要借助于热功当量的测定而确立，所以也常被称为热力学第一定律。第五节热力学第二定律（能量耗散定律）热力学第二定律是物理学史上的历史性突破：它突出了物理世界的演化性、方向性、不可逆性，给出了与牛顿机械宇宙图景完全不同的世界深化图景。开尔文勋爵、克劳修斯开尔文勋爵（1824-1907）、克劳修斯（1822-1888）他们分别提出了热力学第二定律系统有序化参量——“熵” 系统热含量与其绝对温度之比，在系统孤立（不与外界发生能量交换）之时总会增大，在理想状态下保持不变，在任何情况下都不会减少。克劳修斯将之命名为“熵”。第十章电磁学的发展第十一章进化论的创立第十二章相对论：新的时空观第一节光行差的发现光行差的发现：布拉雷德光行差的发现意味着光是以有限速度传播的。第二节以太漂移实验以太漂移实验：迈克尔逊—莫雷实验相对论的前奏 · 菲兹杰拉德的收缩假说 · 洛仑兹变换 · 彭伽勒的发现第三节爱因斯坦与相对论著名物理学家爱因斯坦1879年3月14日出生在德国南部小城乌尔姆，他具有犹太血统。 1905年是科学史上值得记取的一年，这一年中，爱因斯坦在德国《物理学年鉴》上发表了五篇论文，其中的三篇第篇均具有划时代的成就。《关于动体的电动力学》提出了举世闻名的“相对论”。相对论引起了物理学中时空观念的革命，它打破了牛顿的绝对时空观，而提出了时空不能离开物质存在的思想，认为我们的世界是整体的四维空—时流形。狭义相对论的建立 · 相对论的两条公设： 1. 物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是在两个互相匀速运动着的坐标系中的哪一个并无关系（相对性原理）。 2. 任何光线在静止的坐标系中都是以确定的速度C运动着，不管这些光线是由静止的还是运动着的物体发射出来的（光速不变原理）。相对论中提出了很多颠覆我们的常识性思维的奇妙思想，如运动中的尺缩钟慢效应、对同时性观念的否定、双生子佯缪等，引发了科学和哲学上的深思。广义相对论的建立 · 广义相对论的两条基本公设 1. 引力场同参照系的相当的加速度在物理上完全等价。 2. 相对性原理对互相作加速运动的参照系也同样成立。广义相对论的实验证据广义相对论预言，光线在通过大质量物体附近的强引力场中时，将发生弯曲。后来被著名的“爱丁顿日食观察实验”所证实。皇家学会会长汤姆逊致词说： “爱因斯坦的相对论是人类历史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆” 爱因斯坦的最后十年，将全部精力投入到统一场论的研究中，他总是孤身一人在物理学的前沿拚杀。虽然他没有最后成功，但他的开创性工作在科学上具有重大的意义。第十三章量子力学的建立

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