科学技术史复习笔记

科学技术史复习笔记内容摘要：

整个星云成为一个巨大漩涡。 在漩涡里，速度较小的抵抗不了中心引力，便落到太阳表面上。 一部分物质速度足够大，则继续做圆周运动，形成了扁平的云状物，其中较大的团块以后就逐渐聚成行星。 同时，行星也在斥力的作用下开始了自己的自转，形成较小的圆盘。 于是，上述过程就在小一号规模上重演，形成卫星系统。 此外，康德对于行星轨道的共面性、共向性、行星质量分布、彗星和土星光环的形成都提出了自己的看法。 康德关于太阳系起源和演化的假设，不仅能较好地说明当时人们还无法解释的天文现象 ，而且直到今天仍然是天体演化理论的基本出发点。 康德是近代宇宙理论的奠基者。 此后天体起源和演化问题便成为天文学研究的一个重要课题，产生了众多假说，但是假说虽然繁多，康德 － 拉普拉斯星云假说的学术地位至今仍没动摇。 星云假说否定了宗教神学的‚神创宇宙论‛ 和形而上学的‚宇宙不变论‛，为人们对宇宙的研究提供了重要思路。 恩格斯曾在《反杜林论》中对此给予高度评价，认为是它在‚僵化的自然观上打开第一个缺口‛，‚在康德的发现中包含着一切继续进步的起点‛，‚康德的星云假说是自哥白尼以来天文学取得的最大进步‛。 16， 伽利略的 成就 单摆周期性质的发现 物理学概念和原理的创新 —— 惯性原理和力与加速度的新概念 自由落体定律 运动叠加原理 惯性参照系概念：爱因斯坦称为伽利略相对性原理，是狭义相对论的先导。 物理实验仪器的研制：浮力天平 、 温度计 、望远镜 天文学贡献，《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》论证了地球额公转和自转。 光速有限及其测量 彻底推翻亚里士多德的物质观 17， 达 芬奇的科学贡献 天文学 ：早于哥白尼否定 ‚ 地心说 ‛ ，提出 ‚ 太阳中心说 ‛ 物理学：重新发现了液体压力的概念，提出了连通器原理；发现了惯性原理 ；发展了杠杆原理。 生物学 ：发现了血液的功能；发现了心脏的四腔和心脏瓣膜。 军事和机械：发明了飞行机械、直升飞机、降落 伞、机关枪、手榴弹、坦克车、潜水艇、起重机、车床、服装剪机、自动剪切机、大理石切割机、提水机、以及用作船舶推进的桨轮。 18， 列举牛顿的科学贡献 《 运用无穷多项方程的计算法 》《 流数术和无穷极数 》《 求曲边形面积 》 牛顿指出， ‚ 流数术 ‛ 基本上包括三类问题。 （ l） ‚ 已知流量之间的关系，求它们的流数的关系 ‛ ，这相当于微分学。 （ 2）已知表示流数之间的关系的方程，求相应的流量间 的关系。 这相当于积分学。 （ 3） ‚ 流数术 ‛ 应用范围包括计算曲线的极大值、极小值、求曲线的切线和曲率，求曲线长度及计算曲边形面积等。 莱布尼茨创立微积分 从几何方面独立发现了微积分，使微积分更加简洁和准确。 莱布尼茨创造的微积分符号，促进了微积分学的发展，莱布尼茨是数学史上最杰出的符号创造者之一。 牛顿创立分析与综合相结合的科学方法 牛顿的方法论原理集中表述在 《 原理 》 第三篇 ‚ 哲学中的推理法则 ‛ 中的四条法则中。 概括起来，可以称之为：简单性原理（法则 1）因果性原理（法则 2）普遍性原理（法则 3）否证法原理（法则 4，无反例证明者即成立）牛顿的方法论体系被爱因斯坦赞为 ‚ 理论物理学领域中每一工作者的纲领 ‛。 牛顿对天文学的贡献： 1， 1672 年，牛顿制造第一架反射天文望远镜 牛顿对经典力学的综合 —— 发现运动三定律 惯性定律：外力是改变物体运动的原因，而不是维持物体运动的原因。 加速度定律：运动的变化与所施的力成正比，并沿力的作用方向发生。 作用力和反作用力定律：对于每一个作用力，总存在一个与之相等的反作用力和它对抗。 或者说，两个物体彼此施加的相互作用力总是大小相等，方向相反，成对出现，同时存在，分别作用在两个物体上 万有引力定律的发现 牛顿将开普勒行星运动三定律和伽利略的惯性运动推广到宇宙中一切具有质量的物体运动上，结合自己的观察、计算，提出了万有引力定律。 1687年，牛顿出版 《 自然哲学的数学原理 》 ，第一次把地面力学与天体力学统一起来，建立起经典力学体系。 完成了近代自然科学史上的第一次大综合。 19， 经典力学建立的意义 经典力学作为近代力学革命的最终成果，它的建立在近代科学发展史上具有划时代的意义。 第一，为力学学科确定了基本概念和基本定律，使力学形成系统化和理论化的知识体系而达到成熟和完善，并 带动了其他学科的发展。 第二，把天上和地上的运动统一起来，实现了人类对自然界认识的第一次大综合。 自古以来，天上和地上被看作各自遵从不同的力学运动规律的两个世界，经典力学打破了二者之间的界限，把万有引力定律和牛顿运动三定律视为宇宙间一切机械运动的普遍规律，从力学上证明了自然界的统一性，从而把人类对整个自然界的认识推进到一个新阶段。 第三，把人们对机械运动的认识从运动学的水平提高到动力学的水平。 经典力学不仅描述了物体运动的图景，而且揭示了运动的原因，使人们既了解物体怎样运动，又能够说明为什么这样运动，这标志着人 类对自然界的认识更深化了一步。 第四，把对物体运动状态的描述从变化的结果提高到对变化过程的认识。 伽利略和开普勒的研究只是使人们知道天体和自由落体的匀速或匀加速运动的规律，根据这些规律人们可以从物体在某一时刻的初始状态推算出在若干单位时间之后的最终状态，而牛顿运动定律不仅能描述匀速或匀加速运动中物体运动状态的变化结果，而且能描述物体从一种运动状态变化到另一种运动状态的过程，即每一瞬间的运动状态，包括位置和速度。 这样一来，一切力学事件再不是孤立的偶然的事件，而是一连串力学事件中的一个个环节，这些事件连结起来就会 形成一个统一的因果系列，整个自然界也就像一架机器那样有秩序地按照力学规律运动着。 在 １８ 世纪就出现了一种思潮，力图把力学的规律和它对自然现象的说明方法推广到一切研究活动中去，推广到一切科学部门中去，由此产生了机械的自然观。 这种自然观的特点是用‚力‛ 来解释一切自然现象，用力学的尺度去衡量一切自然事物；把自然界的一切运动归结为机械运动，抹煞各种运动形式之间的差别；以力学的模式将自然界的一切因果关系固定化、简单化，否认必然性与或然性之间的区别，甚至以决定论的因果观否定随机性的因果关系。 这种自然观对 １８ — １９ 世纪 自然科学的发展产生了深刻而广泛的影响。 20， 近代自然科学革命的启示 发生于 １６ 世纪至 １７ 世纪末的近代自然科学革命，是科学发展史上的一次重大历史转折。 这场革命使自然科学获得了新生，也给我们提供了以下几点重要的启示： 第一，科学工作者应当具有坚定的科学信念。 作为一个科学工作者，应当具有坚定的科学信念，不为那些非科学的现象或思潮所迷惑，敢于坚持真理，与伪科学以及反科学的行为作斗争，自觉培养勇于探索、实事求是的科学精神和科学态度。 这样，在今后的科学研究中，才不会迷失前进的方向。 第二，科学技术的生命力在于与社会实 践相结合。 近代自然科学之所以发生于天文学、生理学和力学领域，主要是因为这三个领域与人类的生产和生活有着极为密切的关系。 因此，我们在科学研究中，应把社会实践的需要作为优先考虑的课题，致力于解决人们的生产、生活以及社会发展中急需解决的问题，这样才能更好地体现科学研究的社会价值，取得更好的社会效益。 第三，敢于打破传统观念，善于吸收前人成果是做出科学发现的重要条件。 无论是天文学革命、生理学革命还是力学革命，都是从打破传统观念开始的。 因此，我们在科学研究中，既不能墨守成规，也不能当‚独行侠‛，要大胆怀疑，敢于提出问 题，研究新的问题，同时也要善于向前人学习，向别人学习，吸收他们的思想和方法，借鉴他们的经验和教训，在继承的基础上创新，这样就有可能取得重大的发现或发明成果。 21， 近代化学 波义耳的化学贡献： 《 怀疑的化学家 》 （ 1661） ① 明确地把化学单独划分为一门科学， 从而第一次把化学和炼金术区别开来。 ② 重新明确了 元素 概念 ③ 把科学实验提到化学研究的最重要的地位。 他认为实验是科学理论的基础，实验决定一切，化学是实验的科学，因此化学必须用实验方法来确立自己的定律 ④ 分析化学的奠基人之一 ，把 ‚ 分析 ‛ 一词首次引入化学。 评价：他的工作却是化学发展中的一个转折点，为人们研究物质的组成指明了方向，为化学成为真正的科学奠定了基础。 人们普遍认为，化学作为一门科学是从波义耳提出化学元素概念开始的。 恩格斯则更明确地指出：‚波义耳把化学确立为科学。 ‛ 波义尔微粒说：火是由‚火微粒构成的物质元素‛，金属在煅烧时，与穿过容器壁的火微粒相结合，形成比金属煅烧更重的煅灰。 施塔尔燃素说： １７０３ 年，德国化学家施塔尔提出了燃素说， 其基本观点为：燃素就是火微粒子构成的火元素，是火的动力；可燃物之所以能燃烧，是因为它本身含有燃素。 物体失去燃素，就变 成灰烬，灰烬获得燃素又会复活，一切与燃烧有关的化学变化，都可归结为物体吸收燃素和释放燃素的过程。 这种学说可以解释一些燃烧现象，所以几十年里一直在欧洲占统治地位。 与真实的氧化还原过程相比较，恰恰是对燃烧现象做了颠倒的解释，把化合过程描述成了分解过程，把映象当做了原形，假象当做了本质。 随着实验化学的发展日益暴露了燃素说和新的化学事实之间的矛盾。 一是人们经过多方探索始终找不到燃素； 二是对许多燃烧现象，燃素说不能自圆其说，如金属煅烧后的重量不是减少而是增加了。 燃素说的权威被动摇了 1774 年，英国化学家 普列斯 特里 利用聚光镜照射氧化汞，制出了氧气。 1773 年， 瑞典化学家舍勒也发现了氧 气。 普列斯特和舍勒虽然发现了氧，但因受燃素说的影响，没有能做出 氧能助燃 的结论，这个事实说明，一种错误的但是有权威的理论，往往会阻碍科学的进步。 拉瓦锡与化学革命 （ 1）燃烧原理及氧的发现 —— 《燃烧概论》（ 1777 年）： 阐明了燃烧作用的氧化学说，要点为： ① 燃烧时放出光和热； ② 只有在氧存在时，物质才会燃烧； ③ 空气是由两种成分组成的，物质在空气中燃烧时，吸收了空气中的氧 ,因此重量增加 ,物质所增加的重量恰恰就是它所 吸收氧的重量； ④一般的可燃物质（非金属）燃烧后通常变为酸，氧是酸的本原，一切酸中都含有氧。 （ 2）创立化学物质分类的新体系 1785 年，与戴莫维、贝托雷、佛克罗伊合作编写了《化学命名法》，奠定了现代化学术语命名的基础。 （ 3）质量守恒定律的发现和第一张化学元素表 1789 年，出版《化学纲要》，阐述了质量守恒的思想 ，列出了一张包括 33 种元素的分类表。 拉瓦锡的科学思想和科学方法 重视实验而且作了定量要求拉瓦锡研究科学的名言是 ‚ 不靠猜想，而要根据事实 ‛。 他认为实践是认识的基础。 善于应用科学史的 分析方法 应用以量求质的研究方法 意义：法国化学家拉瓦锡进行的化学革命被公推为 18 世纪科学发展史上最辉煌的成就之一。 他推翻了统治化学理论达百年之久的燃素说，建立了以氧为中心的燃烧理论，创立了化学物种分类新体系，阐明了质量守恒定律。 他所提出的新观念、新理论、新思想 ,为近代化学的发展奠定了重要的基础，被后人称为近代化学之父恩格斯曾指出：拉瓦锡使过去燃素说形式上倒立的化学正立过来。 22， 魏斯曼在生物遗传学上的贡献 １８６５ 年，德国著名的生物学家魏斯曼发表了《作为遗传理论基础的物质连续性》一文，提出了两点全 新思想，一是种质连续性理论，二是关于染色体减数分裂及其合理性的预言。 魏斯曼认为，先天的种质在遗传中起关键作用，种质就代表着现代的生殖细胞。 魏斯曼的种质说已经走到了现代遗传学的门槛，第一次明确提出将遗传和进化作为一个问题的两个方面来考虑。 魏斯曼种质连续性理论为细胞行为的许多方面提供了理论框架，从而为解释孟德尔定律提供了重要的理论基础。 与此同时，魏斯曼的理论也成为人们研究细胞学中受精现象、细胞分裂以及生殖问题的动力。 魏斯曼的理论与孟德尔的实验相结合，加快了细胞染色体结构和功能方面与遗传关系的研究。 23， 达尔文 进化论的意义 第一， 它彻底粉碎了神创论和形而上学物种不变论，第一次把生物学建立在科学的基础上。 关于这一点恩格斯和列宁都给予了高度评价。 恩格斯在 １８５９ 年 １２ 月 １２ 日致马克思的信中写道：‚我现在正在读达尔文的著作，写得简直好极了。 目的论过去有一个方面还没有被驳倒，而现在被驳倒了。 此外，至今还从来没有过这样大规模的证明自然界的历史发展的尝试，而且还做得这样成功。 ‛ 列宁在谈到达尔文的贡献时，也称赞他‚推翻了那种把动植物种看作彼此毫无联系的、偶然的、‘神造的’、不变的东西的观点，第一次把生物学放在完全科学的基础上，确定 了物种的变异性和承续性‛。 第二， 它为唯物主义自然观的创立奠定了自然科学史的基础。 它从生物学角度揭示了事物发展从低级到高级，由简单到复杂的过程，这种观点与唯物辩证法的联系与发展的观点相吻合。 达尔文的进化论大大丰富和完善了生物科学理论，为现代细胞遗传学、生态学、分子遗传学、分子生物学、古生物学等一系列新兴科学的建立奠定了坚实的理论基础。 达尔文成功的因素很多，其中一点是，他具有敏锐的洞察力和持之以恒的精神，他往往在那些司空见惯，别人不注意的稍纵即逝的地方做出惊人的发现。 比如，他发现家养的狗、兔、猪的耳朵是下垂的，并 认为这是家养环境没有野外那种惊吓造成的。 他认为对于科学，坚持者必可成功。 这些对于从事科学研究的人都是值得。