科學技術史第二章

1、科學技術史概論HISTORY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY,第二章 近代科學的興起與第一次技術革命,第一節(jié) 近代科學技術的歷史背景第二節(jié) 近代科學的獨立宣言：哥白尼的日 心說第三節(jié) 經典力學體系的建立第四節(jié) 近代生物學、化學和數學的形成第五節(jié) 第一次技術革命,第一節(jié) 近代科學技術的歷史背景一、歐洲封建生產關系的瓦解與資本主義的興起 在世界范圍內，封建

2、生產關系最先在西歐瓦解，從封建社會內部產生資本主義生產關系的萌芽。資本主義生產最早是在意大利發(fā)展起來的。西歐其他國家的資本主義生產方式也在15——16世紀逐漸形成。到16世紀，資本主義的工場手工業(yè)已成為城市經濟的主要形式。,一、歐洲封建生產關系的瓦解與資本主義的興起 1525年德國的采礦業(yè)有工人10多萬人； 英國以紡織業(yè)著稱于歐洲；1546年已有雇傭2000多名工人的紡織工廠。 冶煉、鑄造、紡織等技術的

3、發(fā)展使得流體力學、摩擦理論、機械傳動、炮彈運動、化學工藝等開始成為人們研究的熱點。,二、航海探險和地理大發(fā)現 “黃金欲望”驅使當時許多歐洲人探索繞過地中海通往印度、中國的海上航路。 1487年葡萄牙人迪亞士發(fā)現非洲； 1492年哥倫布發(fā)現新大陸美洲； 1497年達.迦馬到達印度； 1519年麥哲倫完成環(huán)球旅行； 航海探險和地理大發(fā)現有著巨大的歷史意義（具有掠奪和開拓殖民地的性質），又有重要的

4、科學價值（驗證了大地是球形的假說，重新發(fā)現了地磁傾角）。,三、文藝復興與宗教改革運動 “真理求之于淵源，除實踐之外，別無通達真理之路。” “我是人,人的一切特性我無所不有?！保ㄒ唬┮匀宋闹髁x為旗幟的思想解放運動 代表人物：　 詩人：但丁的《神曲》,作家：薄伽丘,畫家：波堤切利、達·芬奇、拉斐爾,波堤切利《維納斯的誕生》,達·芬奇的《蒙娜麗莎》,拉斐爾《西庭斯圣母》,文學家戲劇家：莎士比

5、亞,建筑師：伯魯涅列斯基,（二）批判經驗哲學和宗教神學 代表人物：羅杰爾·培根（三）宗教改革 代表人物：馬丁·路德,馬丁·路德,羅杰爾·培根,第二節(jié) 近代科學的獨立宣言 —日心說的創(chuàng)立,一、哥白尼創(chuàng)立日心說 1.在歐洲中世紀，天文學的宇宙模型是托勒密的地心體系，它認為地球靜止的居于宇宙中心，太陽

6、、月球、行星和恒星都繞地球轉動，故又稱 “地球中心說”或 “地心說”。,2、科學革命的突破： 天文學革命——哥白尼的太陽中心學,哥白尼（1473—1543），文藝復興時期波蘭著名的天文學家，太陽中心說的創(chuàng)始人，近代天文學的奠基人。1543年5月24日，哥白尼彌留之際《天體運行論》出版。,哥白尼創(chuàng)立的日心說，即天文學名著《天體運行論》的發(fā)表，不但是天文學上的一次偉大革命，推動了天文學研究的飛速發(fā)展，而且引起了人類宇宙觀的重大革新，沉

7、重地打擊了封建神權的統治，“從此自然科學便開始從神學中解放出來”。,波蘭天文學家哥白尼通過天文觀察和數學計算創(chuàng)立了“日心說”，認為太陽位于宇宙的中心，地球和其他星球都圍繞太陽運轉。,哥白尼的《日心說》示意圖,地球不是宇宙的中心，而是一顆普通的行星，太陽才是宇宙的中心，行星運動的一年周期是地球每年圍繞太陽公轉一周的反映。,1912年哥白尼遷到波蘭的一個古代城堡——弗隆堡。在城堡的西北角，有一座箭樓。這座箭樓，就是舉世聞名的天文學家哥白尼觀

8、察天文的天文臺、天文學史上著名的“哥白尼塔”。無論盛夏或嚴冬，他用自制的、粗劣的儀器，不分晝夜地觀察天文，完成了對天體的觀測，寫成了不朽的巨著《天體運行論》。,水星、金星、火星、木星、土星和地球一樣，都在圓形軌道上勻速繞太陽公轉； 月球是地球的衛(wèi)星，它在以地球為中心的圓軌道上，每月繞地球轉一圈，同時跟地球一起繞地球公轉； 地球每天自轉一周，天穹實際上并不轉動，因為地球的自轉，才出現日月星辰每天東升西落的現象

9、； 恒星和太陽間的距離其實十分的遙遠，比日地間的距離大得多。,二、日心說的傳播和發(fā)展 喬爾丹洛.布魯洛是哥白尼學說的最早支持者之一。1584年布魯諾出版了《論無限性、宇宙和諸世界》。 1592年，羅馬教徒將他誘騙回國，并逮捕了他。經過8年的殘酷折磨后，布魯諾被處以火刑。1600年2月17日凌晨，布魯洛被燒死在羅馬鮮花廣場。在火刑柱上，布魯洛高呼“火，不能征服我，未來的世界會了解我，會知道我的價值

10、?！?伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學家和天文學家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系和數學表述形式的近代科學，被譽為“近代科學之父”。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀測，出版了《星空使者》一書。1632年，他出版了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。,伽利略,“認為太陽是世界的中心、是不動的，這是荒謬的，在哲學上是錯誤的，在形式上是異端邪說，因為它明確違反《圣經》?！保?/p>

11、1633年，羅馬教會的審判詞,伽利略因宣傳“日心說”被教庭宣判終生監(jiān)禁,真理的勝利,“如果教廷作出了反對您的見解的決定，請以一位智者應有的風度忍受吧。您只要確信您所尋求的僅僅是真理，即足以問心無愧而坦然處之”。 1983年，羅馬教廷承認1633年的審判是錯誤的。,,,布魯諾 捍衛(wèi)了日心說；伽利略對其進行了發(fā)展，并采用了天文望遠鏡,伽利略的手稿,伽利略的折射式望遠鏡,1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪

12、制了第一幅月面圖。,1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結論。,伽利略所做的兩個鐵球同時落地實驗,約翰尼斯·開普勒（1571-1630），杰出的德國天文學家、物理學家、數學家。 開普勒發(fā)現了行星運動的三大定律，分別是軌道定律、面積定律和周期定律。,這三大定律可分別描述為：所有行星分別是在大

13、小不同的橢圓軌道上運行；在同樣的時間里行星向徑在軌道平面上所掃過的面積相等；行星公轉周期的平方與它同太陽距離的立方成正比。這三大定律最終使他贏得了“天空立法者”的美名。同時他對光學、數學也做出了重要的貢獻，他是現代實驗光學的奠基人。 1609年德國開普勒《新天文學》、1619年《宇宙的和諧》：天文學的三大定律。,（1）開普勒為“天空立法”——行星運動三大定律第一定律：行星的運動軌道不是傳統認為的正圓形，而是橢圓形，而太陽處于橢

14、圓焦點之一位置上；即軌道定律.,第二定律：行星繞日運動的距離和運動速度的不均勻變化是有規(guī)律的，行星和太陽連線掃過的面積與時間成正比；即面積定律.,,第三定律：行星公轉周期的平方等于軌道半長軸的立方;即周期定律。,第三節(jié) 經典力學體系的建立,一、近代實驗方法的使用和實驗科學的興起 1. 伽利略的三個重要力學發(fā)現 單擺等時（一盞吊燈引起的單擺等時實驗） 自由落體（兩個鐵球同時落地）

15、 運動疊加（運用幾何學原理證明拋體在仰角45。時水平距離最遠。）,2. 伽利略對地面物體的研究——“斜面實驗”A、在斜面AB上小球作加速運動。在斜面傾角一定時，不論小球重量如何，加速度值都是一樣，在斜面上滾動的小球所經過的各種距離總是同所用時間的平方成比例。這就是伽利略發(fā)現的自由落體定律；B、在小球到B點并沿BC平面滑動時，在運動方向上小球并受力，但是它仍然按其始速度作勻速直線運動，如果BC足夠長，小球將永遠保持原速。這個

16、說法也就慣性定律；,C、如果小球運動至平面的一端C點落下，一方面物體要保持勻速運動繼續(xù)前進，另一方面它又要在垂直方向下落，于是物體呈現出拋物體運動狀態(tài)。 伽利略的研究成果為后來牛頓的進一步綜合奠定了基礎。,伽利略自制的望遠鏡,二、牛頓經典力學體系的建構 牛頓三大運動定律；《自然哲學的數學原理》1687年,牛頓（ 1642—1727），英國物理學家、天文學家和數學家，出生于英國的林肯郡，1661年進入劍橋大學

17、學習，1665年發(fā)現了二項式定理。牛頓的三大發(fā)現，即光的光譜分解，萬有引力定律和微積學，奠定了經典物理學及某些學科的理論基礎，導致了世界史上的一次科學革命。牛頓還在代數和數論、計算方法、概率論等方面有創(chuàng)造性的成就和貢獻。,上帝說：“讓牛頓出世?！?牛頓小傳 牛頓， 1642年12月25日生于英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村,1727年3月20日在倫敦病逝。是英國偉大的數學家、物理學家、天文學家和自然哲學家。,牛 頓

18、,牛頓名言數學－發(fā)明微積分；天文學－萬有引力定律；力學－三大定律；光學－發(fā)現太陽光譜，發(fā)明反射望遠鏡．,“如果我比別人看得遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上?！?“我不知道世人怎樣看我，但我自認為我不過像一個在海邊玩耍的孩童，不時為找到比常見的更光滑的石子或更美麗的貝殼而欣喜，而展現在我面前的是全然未被發(fā)現的浩瀚的真理大海?！?1687年，牛頓出版了力學經典著作《自然哲學的數學原理》，建立起了完整的力學理論體系，實現了物理

19、學史上的第一次大飛躍。,,,,,公元1668年，牛頓制成了第一架反射望遠鏡樣機，公元1671年，牛頓把經過改進的反射望遠鏡獻給了皇家學會，從此名聲大震，后被選為皇家學會會員。反射望遠鏡的發(fā)明，奠定了現代大型光學天文望遠鏡的基礎。,著名物理學家牛頓發(fā)明了第一架反射望遠鏡,（1）牛頓三大力學定律：第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到其他任何物體所作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止；第二定律：物體受到外力時，物體所獲得的加速度

20、的大小與合外力的大小成正比，而與物體的質量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同即F=ma；第三定律：當物體A以力F作用于物體B上，物體B也必定同時以F’作用于物體A上，F和F’在一條直線上，大小相等而方向相反即F=F’。,（2）萬有引力定律；F=ma=mRw2 =G（m1m2/R2）;G=6.67x10-11 m3/kg?s2,1、根據牛頓第一定律，天體穩(wěn)定運行，肯定是有一個向中心天體的力的作用的。這個中心天體應該是太陽，且運動的

21、軌道是橢圓。2、根據牛頓第二定律F=ma=mRw2 ；其中R是行星中心到橢圓焦點的距離；W 是行星的角速度；3、根據開普勒第三定律T2=KR3， 則F=ma=mRw2 =4丌2MR/T2= G（m1m2/R2）,數學橋又稱牛頓橋，是位于劍橋大學內的一座木橋。相傳，這座橋是牛頓運用數學和力學原理設計建造的，整座橋上沒有使用一根釘子，堪稱是個奇跡。后來，好奇的學生把它拆下來，想看個究竟。誰知拆下容易，恢復難！無論他們用什么方法，就是恢復

22、不了原樣，連校方也無能為力，最后，不得不用釘子固定，才重新將木橋架起來。,劍橋大學牛頓數學橋,對熱現象的實驗研究是從測量溫度開始的。 16－17世紀，溫標和溫度計的發(fā)明及改進為測量溫度的變化提供了便利手段，這是熱學走上定量科學的第一步。 1756年，英國布萊克提出潛熱和比熱的概念，并創(chuàng)立了測定熱量的理論和方法，使熱學的發(fā)展又向前邁出了一步。 熱質說（熱素說）：把熱看做是一種沒有質量、沒有體積、具

23、有廣泛滲透性的特殊的物質，它可以在熱交換中，從一個物體流向另一個物體，但總熱量是守恒得。熱質說成為18世紀占統治地位的一種觀點。,三、16——18世紀物理學的其他成就,對電磁現象的實驗研究,18世紀對電和磁的實驗研究尚局限于靜電和靜磁方面。這一時期電學的主要成就是關于靜電相互作用和電的運動特性的研究。 1729年，首次對導體和絕緣體進行了區(qū)分。 1734年，在自然界中發(fā)現兩種不同的電：正電和負電。并證明電有同

24、性相斥異性相吸的特性。 1745－1746年，制造了能儲存電荷的裝置－萊頓瓶，為電學的實驗研究和理論發(fā)展創(chuàng)造了更好的條件。 1785年，法國庫侖提出著名的庫侖定律。標志著電學成為一門獨立學科。 英國的富蘭克林，做了風箏實驗，證明閃電是一種自然界的放電現象，與摩擦產生的電沒有區(qū)別。后來發(fā)明了避雷針。 1800年，發(fā)明了伏達電池。,,幾何光學的發(fā)展,17－18世紀，幾何光學得到了較大的

25、發(fā)展。 1621年，發(fā)現了光的折射定律。 1655年，發(fā)現了光線傳播中除了直進、反射和折射以外的衍射現象。 17世紀下半葉以來，由于牛頓和惠更斯對光學的深入研究，使得光學真正走上科學的道路。 牛頓在光學上的主要貢獻是對顏色的研究。1704年出版的《光學》一書，闡明了對顏色本性的解釋。 光的微粒說（牛頓：彈性物質微粒流）和光的波動說（惠更斯：具有沖量的振動），18世紀光

26、的微粒說占據統治地位。,第四節(jié) 近代生物學、化學和數學的成就,一、血液循環(huán)的發(fā)現與植物分類體系的建立 1543年比利時人維薩里 《人體的構造》 威廉·哈維《心血運動論》1628年 “哈維由于發(fā)現了血液循環(huán)而把生理學確立為科學” 卡爾·林耐《自然系統》1735年 植物分類：綱、目、屬、種 現代植物分類：門、綱、亞綱、目、科、屬、種,（一）“小宇宙理論的革命”

27、 ——血液循環(huán)理論挑戰(zhàn)蓋倫的“靈氣說”,生物學在這一時代的進步，首先表現在突破了古羅馬蓋侖學說。蓋侖認為“精氣”是生命的要素，身體只是靈魂的工具等。 最先向蓋侖體系提出挑戰(zhàn)的是比利時人維薩里，1543年，維薩里發(fā)表《人體構造》這本解剖學專著，描繪了300多張解剖圖，糾正了蓋侖的200多處錯誤，提出了兩個重要論點：第一，男人和女人身上的肋骨一樣多，都是12對，共24根。第二，糾正了蓋侖關于左、右心室相通的說法。,15

28、43年，維薩留斯（A．Vesalius，1514～1564）發(fā)表了《人體的構造》一書，打破了統治西方醫(yī)學界1000多年的古羅馬醫(yī)生蓋侖建立的傳統醫(yī)學觀念，為近代醫(yī)學和生理學誕生做出了不朽的貢獻。,最先向蓋侖體系提出挑戰(zhàn)的是比利時人維薩里，他在《人體構造》這本解剖學專著里描繪了300多張解剖圖，糾正了蓋侖的200多處錯誤，提出了兩個重要論點：第一，男人和女人身上的肋骨一樣多，都是12對，共24根。第二，糾正了蓋侖關于左、右心室相通的說法。

29、,（一）“小宇宙理論的革命” ——血液循環(huán)理論挑戰(zhàn)蓋倫的“靈氣說”,西班牙醫(yī)生和宗教改革者塞爾維特（1511—1553）最早提出心肺之間血液小循環(huán)的學說，他在1533年出版的《基督教的復興》一書中主張人體中只有一種活力靈氣，而不是蓋侖所說的三種靈氣。,達·芬奇（Leonado Da Vinci，1452～1519）為了確定人體的正確比例和結構，親自解剖尸體，畫出了許多精細的尸體解剖圖。他曾研究過心臟的肌肉并畫出

30、心臟瓣膜圖，用水的循環(huán)來比喻血的運行，表述了血液循環(huán)的概念。,（二）血液循環(huán)的發(fā)現,遠古時代就對血液充滿了神奇的感覺，認為血是活力的源泉，是生命的象征，是力量的表現，是生命的靈氣， 塞爾維特，西班牙人。發(fā)現了人體中血液的小循環(huán),塞爾維特是在與偽科學斗爭中獻出生命的偉大科學家之一。 《論三位一體的錯誤》、《論糖漿》、《論基督教的“復興”》等書，批判宗教神學，宣傳科學思想被處以火刑，用火烤了兩個小時才把他燒死 英國

31、生理學家哈維，運用觀察和實驗方法，進行了大量的活體解剖實驗。在解剖研究的基礎上，1628年寫成名著《心血運動論》，書中準確地說明了血液在人體中的循環(huán)過程。 給生物學中的傳統觀念“蓋倫的靈氣說”以致命的打擊，成為生物學和生理學發(fā)展的里程碑。,蓋倫則把這三種靈魂的說法與人體的解剖學、生理學知識創(chuàng)造性的結合起來，提出了所謂“自然靈氣”、“生命靈氣”、“動物靈氣”的理論。他認為這三種靈氣，在人體分別位于消化系統、呼吸系統和神經系統。它們

32、都發(fā)源于一個被稱之為“紐瑪”的中心靈氣。這種“紐瑪”存在于空氣中，人體通過呼吸，吸進“紐瑪”從而獲得活動。 蓋倫認為肝是有機體生命的源泉。是血液活動的中心。已被消化的營養(yǎng)物質由腸道被送入肝臟，乳糜狀的營養(yǎng)物在肝臟轉變成深色的靜脈血并帶有自然靈氣。帶有自然靈氣的血液從肝臟出發(fā)，沿著靜脈系統分布到全身。它將營養(yǎng)物質送至身體各部分，并隨之被吸收。肝臟不停地制造血液，血也不地被送至身體各部分并大部分吸收，而不作循環(huán)的運動。蓋倫認為心臟右

33、邊是靜脈系統的主要分枝。從肝臟出來進入心臟右邊（右心室）的血液，有一部分自右心室進入肺，再從肺轉入左心室。另有部分蓋倫以為它可以通過所謂心臟間隔小孔而進入左心室。,哈維(1578—1657年),哈維是英國生理學家、血液循環(huán)的發(fā)現者。他出生于一個富商家庭，1597年畢業(yè)于劍橋大學，后留學于意大利帕多瓦大學，獲醫(yī)學博士學位。,帕多瓦大學醫(yī)學院是當時世界上最大的醫(yī)學院，素以政策開明、學術自由著稱，維薩里開創(chuàng)的親自動手做解剖學實驗的良好傳統，使

34、這所醫(yī)學院吸引了一大批熱情好學的青年。哈維留學期間，伽利略正在帕多瓦任教。這位近代實驗科學大師所倡導的實驗—數學方法和力學自然觀，影響了物理學之外的許多學科領域。哈維亦得益匪淺。他懂得了：“無論是教解剖學或是學解剖學，都應以實驗為根據，而不應當以書本為根據?！?哈維在前人研究的基礎上繼續(xù)鉆研，解剖了80多種動物。根據長期的觀察和實驗，發(fā)現了動物體內的血液循環(huán)系統，于1628年發(fā)表了《心血運動論》，為近代生理學的創(chuàng)立和發(fā)展作出了貢獻。

35、 哈維的發(fā)現，推翻了當時流行的古羅馬醫(yī)生蓋倫對血液流動的線路和流動方式的錯誤論述。哈維的杰出發(fā)現沉重打擊了基督教會和神學思想，同時也開辟了生理學研究的新紀元。標志著科學生理學的誕生。,自然辯證法概論 張勝光制作,55,這一時期的生物學還處在幼稚階段。除英國醫(yī)生哈維血液循環(huán)的發(fā)現使生物學發(fā)展成為科學外，瑞典科學家林耐通過對物種進行描述和初步整理建立了生物分類學。,林耐（1707－1778）,瑞典的博物學家林耐是人為分類法的集大成

36、者。1735年出版的《自然系統》一書中創(chuàng)造了一個完整的分類系統。資料的系統整理，生物學知識的進一步積累和分析。,二、科學化學的確立與燃燒的氧化理論 意大利實用化學家畢林古齊（1480—1530）的《煙火術》一書，論述了用火制取各種物質的生產技術。 德國醫(yī)生阿格里柯拉（1494—1555）在1546出版《論礦物的性質》，在1556年其遺作《金屬學》出版，書中論述了采礦、冶煉和檢驗過程，證明化學已開始有工藝技術向

37、科學靠攏。 1666年，波義耳《懷疑的化學家》從理論上對化學作出了新貢獻。 波義耳在科學研究上的興趣是多方面的。他曾研究過氣體物理學、氣象學、熱學、光學、電磁學、無機化學、分析化學、化學、工藝、物質結構理論以及哲學、神學。其中成就突出的主要是化學。,他在《懷疑的化學家》中進一步強調指出：“化學到目前為止，還是認為只在制造醫(yī)藥和工業(yè)品方面具有價值。但是，我們所學的化學，絕不是醫(yī)學或藥學的婢女，也不應甘當工藝和冶金的奴仆，化

38、學本身作為自然科學中的一個獨立部分，是探索宇宙奧秘的一個方面。化學，必須是為真理而追求真理的化學”,1703年，德國化學家施塔爾（1660—1734）正式提出了燃素說。認為火是由無數細小而活波的微粒構成的物質實體，燃燒現象實際上是物體吸收釋放燃素的過程。 拉瓦錫（1743－1794），法國貴族，著名化學家、生物學家，被后世尊稱為“近代化學之父”。他使化學從定性轉為定量，給出了氧與氫的命名，并且預測了硅的存在。他幫助建立了公制。拉

39、瓦錫提出了“元素”的定義，按照這定義，于1789年發(fā)表第一個現代化學元素列表，列出33種元素，其中包括光與熱和一些當時被認為是元素的化合物。拉瓦錫的貢獻促使18世紀的化學更加物理及數學化。他提出規(guī)范的化學命名法，撰寫了第一部真正現代化學教科書《化學基本論述》。他倡導并改進定量分析方法并用其驗證了質量守恒定律。他創(chuàng)立氧化說以解釋燃燒等實驗現象，指出動物的呼吸實質上是緩慢氧化。這些劃時代貢獻使得他成為歷史上最偉大的化學家。 177

40、7年，拉瓦錫《燃燒概論》詳盡的列舉了推翻燃素說的數據，論述了氧化學說。,三、數學的發(fā)展 代數與幾何在希臘晚期分道揚鑣之后，各自經過了一個漫長的相對獨立發(fā)展階段。 古希臘時期的阿波羅尼奧斯（公元前262—前190）曾引用兩條正交直線作為一種坐標。 天文學家依巴谷（公元前190—前125）應用經度和緯度標出天體上和地面上點的位置。 韋達（1540—1603）在

41、代數中系統的使用了字母。,解析幾何學最初的發(fā)展是佩亞爾.費爾馬(1601—1665)于1629年編寫了《平面與立體軌跡引論》一書，在書中費馬指出：“兩個未知量決定的—個方程式，對應著一條軌跡，可以描繪出一條直線或曲線。”費馬的發(fā)現比勒奈·笛卡兒發(fā)現解析幾何的基本原理還早七年。費馬在書中還對一般直線和圓的方程、以及關于雙曲線、橢圓、拋物線進行了討論。,笛卡爾（1596—1650）對數學最重要的貢獻是創(chuàng)立了解析幾何。在笛卡爾時代，

42、代數還是一個比較新的學科，幾何學的思維還在數學家的頭腦中占有統治地位。笛卡爾致力于代數和幾何聯系起來的研究，并成功地將當時完全分開的代數和幾何學聯系到了一起。于1637年，在創(chuàng)立了坐標系后，成功地創(chuàng)立了解析幾何學。他的這一成就為微積分的創(chuàng)立奠定了基礎，而微積分又是現代數學的重要基石。解析幾何直到現在仍是重要的數學方法之一。,“數學中的轉折點是笛卡兒的變數。有了變數，運動進入了數學，有了變數，辯證法進入了數學，有了變數，微積分也就立刻成為

43、必要的了，而它們也就立刻產生，并且是由牛頓和萊布尼茨大體上完成的?！?牛頓和萊布尼茨（1646—1716）在繼承前人成果的基礎上，各自獨立的將微積分學發(fā)展到成熟的理論階段。 牛頓的1763年《流數術》把微積分方法稱為流數術。 現今在微積分領域使用的符號仍是萊布尼茨所提出的。在高等數學和數學分析領域，萊布尼茨判別法是用來判別交錯級數的收斂性的。,,萊布尼茨與牛頓誰先發(fā)明微積分的爭論是數學界至今最大的公案。萊布尼茨于1684

44、年發(fā)表第一篇微分論文，定義了微分概念，采用了微分符號dx，dy。1686年他又發(fā)表了積分論文，討論了微分與積分，使用了積分符號∫。依據萊布尼茨的筆記本，1675年11月11日他便已完成一套完整的微分學。,偉大的時代（1500—1700年）1,哥倫布（1451年---1506年），意大利人，發(fā)現新大陸，1492年哥白尼（1473年---1543年），波蘭人，《天體運行論》，1543年麥哲倫（1480年---1521年），葡萄牙人，完成

45、環(huán)球航行，1519年布魯諾（1548年---1600年），意大利人，《論無限、宇宙和諸世界》，1584年伽利略（1564年---1642年），意大利人，《兩大世界體系的對話》，1632年開普勒（1571年---1631年），德國人，天體運行三大定律，1609年，1619年,偉大的時代（1500—1700年）2,維薩里（1514年---1564年），比利時人，《人體構造》，1543年哈維（1578年---1657年），英國人，《心

46、血運動論》，1628年笛卡爾（1596---1650年），法國人，《方法論》，1637年波義爾（1627年---1691年），英國人，《懷疑的化學家》，1666年惠更斯（1629年—1695年）,荷蘭人,《論光》1690年胡克（1635年---1703年），英國人，彈性定律，發(fā)現細胞,偉大的時代（1500—1700年）3,牛頓（1643年---1727年），英國人，《自然哲學的數學原理》，1687年萊布尼茨（1646年---1

47、716年），德國人，微積分莎士比亞（1451年---1506年），英國人，戲劇大師塞萬提斯（1547年---1616年），西班牙《堂吉訶德》達芬奇（1452年---1519年），意大利人，藝術家、數學家、機械學家莫里哀（1622年---1673年），法國人，戲劇家笛福（1660---1731年），英國人，《魯賓遜漂流記》斯威夫特（1667年---1745年），英國《格列佛游記》1726年,偉大的時代（1500—1700年）4

48、,拉伯雷（1483年---1553年），法國人，《巨人傳》彌爾頓（1608年---1674年），英國人，《失樂園》拉斐爾（1483年---1520年），意大利，藝術家米開朗基羅（1475年---1520年），意大利，藝術家馬賽雅維利（1469年---1527年），比利時人，《君主論》，政治學之父托馬斯·莫爾（1478年---1535年），英國人，《烏托邦》馬丁·路德（1483年---1546年），德國人，

49、宗教改革家加爾文（1509年---1564年），法國人，《基督教原理》,偉大的時代（1500—1700年）5,鄭和 1433年第七次下西洋徐光啟（1562年---1633年），中國《農政全書》1609年李時珍（1518年---1593年），中國《本草綱目》1596年徐霞客（1587年---1641年），中國《徐霞客游記》羅貫中（1330年---1400年），中國《三國演義》吳承恩（1500年---1582年），中國《西游

50、記》,第五節(jié) 第一次技術革命,一、蒸汽機的發(fā)明與技術革命的興起 瓦特發(fā)明、改進蒸汽機 1782 單位時間一馬力耗煤： 薩弗里、紐可門、瓦特 80千克、25千克、4.3千克,1、紡織技術的發(fā)展——產業(yè)革命的源頭,棉紡織業(yè)包括兩個部門：紡紗和織布 1733年鐘表凱伊發(fā)明了飛梭，使織布效率提高了一倍，飛梭的普遍使用，長期出現了“紗荒”；,1765年，英國曾當過織布工人

51、哈格里夫沃斯發(fā)明了“珍妮機”，并于1770年申請了專利；,哈格里夫斯的珍妮機紡紗,揭開了第一次工業(yè)革命的序幕,1765年詹姆斯.哈格里夫斯發(fā)明的紡紗機——珍妮機,1779年塞繆爾.康普敦發(fā)明的走錠紡紗機——騾機,1768年阿克萊特發(fā)明的水力紡紗機,新問題：動力問題,1769年理發(fā)師阿克賴特發(fā)明了水力紡紗機； 1785年水力織布機也問世。,2、蒸汽機的發(fā)明和改進與蒸汽機技術革命：“礦工之友”——紐可門機——瓦特改良蒸汽機,薩弗里

52、制成的世界上第一臺實用的蒸汽提水機，在1698年取得標名為“礦工之友”的英國專利。 他將一個蛋形容器先充滿蒸汽，然后關閉進汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內蒸汽冷凝而形成真空。打開進水閥，礦井底的水受大氣壓力作用經進水管吸入容器中；關閉進水閥，重開進汽閥，靠蒸汽壓力將容器中的水經排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時，關閉進汽閥和排水閥，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復循環(huán)，用兩個蛋形容器交替工作，可連續(xù)排水。,紐科門及其助手

53、卡利在1705年發(fā)明了大氣式蒸汽機，用以驅動獨立的提水泵，被稱為紐科門大氣式蒸汽機。 這種蒸汽機先在英國，后來在歐洲大陸得到迅速推廣，它的改型產品直到19世紀初還在制造。紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低，這主要是由于蒸汽進入汽缸時，在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價低廉的產煤區(qū)才得到推廣。,1705年，紐可門制造了第一臺成功運作的蒸汽機。紐可門機的缺陷：熱量浪費太大，效率不高；只有簡單的往復式線性運動。

54、,第一臺成功運作的蒸汽機,,,詹姆斯·瓦特（1736—1819）是英國著名的發(fā)明家，是工業(yè)革命時的重要人物。他改良了蒸汽機、發(fā)明了氣壓表、汽動錘。后人為了紀念他，將功率的單位稱為瓦特。,,瓦特在大學修理儀器期間，學校曾經把一臺舊式的紐可門蒸汽機交給他修理。他通過大量實驗以及根據格拉斯哥大學教授布萊克提出的潛熱、比熱理論進行分析，對舊式蒸汽機進行深入究，找出了舊式機器效率低的主要原因：除了漏汽、散熱等造成熱量的浪費外，主要缺陷在

55、于每一沖程都要用冷水將汽缸冷卻一次，從而耗了大量熱量，使絕大部分蒸汽沒有被有效利用。,針對這一缺陷，瓦特提出了減少蒸汽消耗，提高熱機效率的兩項措施： 一、為了使汽缸始終保持蒸汽所必須具有的溫度，必須在汽缸外加上絕熱外套或通以蒸汽或用其他方法對汽缸加熱； 二、使作功后的蒸汽盡可能快地冷卻，液化成水并要使這一過程在汽缸外進行，為此必須設置一個獨立于汽缸的冷凝器，在機械傳動方面也要改進。,陳列在英國倫敦科學博物

56、館內的瓦特制成的世界上第一臺蒸汽機，其許多主體部件都是用木頭制造的。,倫敦科學博物館內的詹姆斯·瓦特的工作室展室。展室里不僅保存著當年瓦特所使用的家具和工具設備，門窗和地板也都是原物。工具桌上陳列著瓦特的三座半身塑像。,坐落于英國蘇格蘭格拉斯哥市喬治廣場的詹姆斯·瓦特銅像（1832年修建） 。,矗立在伯明翰市中心、紀念詹姆斯·瓦特（右）等人的銅雕群像。,,3、鋼鐵冶煉技術的革新 18 世紀

57、是技術革新的世紀。對行將到來的基礎材料工業(yè)發(fā)展來說，最重要的發(fā)明是人們掌握了用硬煤煉焦并用于為煉鐵輸入能量。后來很快就發(fā)明了攪煉法，這種煉鋼法可使用硬煤而不使其接觸鐵。,4、交通運輸技術的發(fā)展——火車和輪船的發(fā)展,1814年，英國人史蒂芬孫發(fā)明了第一臺蒸汽機車，這臺機車在前進時不斷從煙囪里冒出火來，因此被稱為“火車”?；疖嚨陌l(fā)明，使陸上交通工具得到突飛猛進的發(fā)展。,從1770年起，蘇格蘭、法國和美國的發(fā)明者就在船上試驗蒸汽機。第一艘成功

58、的商用汽船是由美國人羅伯特富爾頓建造的；他曾前往英國學習繪畫、但是，與詹姆斯·瓦特相識后，轉而研究工程學。1807年，他使自己的“克萊蒙脫號”汽船在哈得孫河下水。,這艘汽船在內河試航成功，揭開了水上交通運輸工具的新篇章。航行時蒸汽機推動船兩側的明輪，所以這種船就被稱為輪船。,1807年“克萊蒙特”號蒸汽船,,這艘船配備著一臺驅動明輪的瓦特式蒸汽機，它溯哈得孫河面上，行駛150哩，抵達奧爾巴尼。其他發(fā)明者也以富爾頓為榜樣，其中著

59、名的有格拉斯哥的亨利·貝爾，他在克萊德河兩岸為蘇格蘭的造船業(yè)打下了基礎。早期的汽船僅用于江河和沿海的航行，但是， 1833年，“皇家威廉號”汽船從新斯科舍行駛到英國。 5年后。“天狼星號”和“大西方號”汽船分別以16天半和13天半的時間朝相反方向越過大西洋，行駛時間為最快的帆船所需時間的一半左右。,1840年，22歲的焦耳首先測定了電流的熱效應，發(fā)現一定時間內電流通過導線所產生的熱量，同導線的電阻和電流強

60、度平方乘積成正比。這就是著名的焦耳定律。,1843年，焦耳又做了一個實驗，他把盛有水的容器放進磁場中，然后讓一個線圈在水中旋轉，測量運動線圈中感生電流產生的熱和維持運動所消耗的能量。實驗說明消耗的能和產生的熱能與電流的平方成正比。因此，產生的熱和用來產生的機械動力之間存在恒定的比例。焦耳把這一實驗結果寫在他的第二篇論文：《論電磁的熱量效應和熱的機械值》。,二、工業(yè)革命及歷史意義 第一，引發(fā)了工業(yè)革命，為自然科學的發(fā)展和運用開辟了