第三講-17-18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)

1、第三講 17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),第一次科學(xué)革命帶動(dòng)了17—18世紀(jì)數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展，從本講開(kāi)始，我們按分門(mén)別類來(lái)講，分成數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)等；介紹的重要人物有：笛卡爾和費(fèi)爾馬、耐普爾、牛頓和萊布尼茨、富蘭克林、伽伐尼與伏打、玻意耳、拉瓦錫、林奈、布豐、居維葉、拉馬克、康德；近代自然科學(xué)方法論、形而

2、上學(xué)機(jī)械唯物主義自然觀。,www.themegallery.com,Company Logo,科技發(fā)展史·第三講,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),一、數(shù)學(xué)的發(fā)展,幾何學(xué)宗師：歐幾里德 《幾何原本》最偉大的數(shù)學(xué)家：阿基米德 《論螺線》《論球和圓柱》解析幾何的創(chuàng)始人：笛卡爾《幾何學(xué)》業(yè)余數(shù)學(xué)家之王：費(fèi)爾馬《平面與立體軌跡引論》卓越的哲學(xué)和數(shù)學(xué)家：萊布

3、尼茨《一種求極大極小值與切線的新方法》征服黑暗的人：歐拉《無(wú)窮分析引論》數(shù)學(xué)分析的開(kāi)創(chuàng)者：拉格朗日《解析函數(shù)論》數(shù)學(xué)王子：高斯《算術(shù)研究》《關(guān)于曲面的一般研究》,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),一、數(shù)學(xué)的發(fā)展 這個(gè)時(shí)期的數(shù)學(xué)是從常量數(shù)學(xué)到變量數(shù)學(xué)的轉(zhuǎn)折時(shí)期。這個(gè)時(shí)期的數(shù)學(xué)領(lǐng)域有三項(xiàng)重大發(fā)明：第一，笛卡爾和費(fèi)爾馬創(chuàng)立的解析幾何學(xué)；第二，耐普爾發(fā)明了對(duì)數(shù)；

4、第三，牛頓和萊布尼茨創(chuàng)立了微積分學(xué)。,牛頓 萊布尼茨,笛卡兒 費(fèi)爾馬 耐普爾,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1．解析幾何學(xué)的創(chuàng)立法國(guó)大數(shù)學(xué)家費(fèi)爾馬（1601—1665）和笛卡爾(1596—1650)用代數(shù)方法研究幾何問(wèn)題，創(chuàng)立了解析幾何學(xué)或稱作坐標(biāo)幾何學(xué)。其中心思想是把代數(shù)方程同曲線、曲面等幾何概念聯(lián)系起來(lái)。在17世紀(jì)，數(shù)學(xué)中需要處理的許多問(wèn)題都與變

5、量有關(guān)，例如求任一曲線的切線，求曲線下的面積，求極大值和極小值等。這些問(wèn)題單用幾何方法困難既多又繁瑣，而用代數(shù)方法則可化繁為簡(jiǎn)。費(fèi)爾馬是最早采用這一方法的數(shù)學(xué)家。 由于寫(xiě)作早，成書(shū)比笛卡兒晚，人們往 往忽視費(fèi)爾馬在解析幾何學(xué)上的貢獻(xiàn)。,費(fèi)爾馬,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),笛卡爾認(rèn)為數(shù)學(xué)可以有效地應(yīng)用到科學(xué)中去。但古希臘人的幾何學(xué)過(guò)于抽象，而且過(guò)多地依賴于圖形

6、；當(dāng)時(shí)通行的代數(shù)學(xué)又完全受法則和公式的控制，,以至于成為一種充滿混雜和晦暗，故意用來(lái)阻礙思想的藝術(shù)。 笛卡爾主張采取代數(shù)和幾何中的一切最好的東西，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，以形成一個(gè)新的數(shù)學(xué)分支學(xué)科。笛卡兒開(kāi)始用代數(shù)方法來(lái)解決幾何作圖問(wèn)題，后來(lái)又產(chǎn)生了用方程表示曲線的思想。 笛卡兒把代數(shù)學(xué)和幾何學(xué)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，解決了空間形式和數(shù)量關(guān)系間的問(wèn)題。,www.themegallery.com,Company Logo,17

7、—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),拉格朗日在評(píng)論解析幾何的優(yōu)點(diǎn)時(shí)曾指出：只要代數(shù)和幾何分道揚(yáng)鑣，它們的進(jìn)展就緩慢，它們的應(yīng)用就狹窄。但是，當(dāng)這兩門(mén)科學(xué)結(jié)合成伴侶時(shí)，它們就相互吸取新鮮的活力。從此以后，就以快速的步伐走向完善。 笛卡爾創(chuàng)立的解析幾何學(xué)，既促進(jìn)了代數(shù)同幾何兩個(gè)學(xué)科的發(fā)展，又極大地推動(dòng)了數(shù)學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的大發(fā)展。 笛卡兒的變量和解析幾何方法是數(shù)學(xué)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，為以后微積分學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

8、,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),文藝復(fù)興使歐洲學(xué)者繼承了古希臘的幾何學(xué)，也接受了東方傳入的代數(shù)學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得用數(shù)學(xué)方法描述運(yùn)動(dòng)成為人們關(guān)心的中心問(wèn)題。笛卡爾分析了幾何學(xué)與代數(shù)學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)，表示要去“尋求另外一種包含這兩門(mén)科學(xué)的好處，而沒(méi)有它們的缺點(diǎn)的方法 ”（《幾何學(xué)》） 。 正如恩格斯所說(shuō): “數(shù)學(xué)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是笛

9、 卡爾的變數(shù)。有了變數(shù)，運(yùn)動(dòng)進(jìn)入了數(shù) 學(xué)，有了變數(shù)，辯證法進(jìn)入了數(shù)學(xué)，有 了變數(shù)，微分和積分也就立刻成為必要了。”,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),2．對(duì)數(shù)的發(fā)明,為了改進(jìn)和簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)計(jì)算，英國(guó)人耐普爾(1552-1632)發(fā)明了對(duì)數(shù)，并在1614年出版《奇妙的對(duì)數(shù)定律說(shuō)明書(shū)》中總結(jié)并發(fā)表了他的這項(xiàng)發(fā)

10、明。,英國(guó)人布里格斯（1561—1630 ）把對(duì)數(shù)發(fā)展為以10為底的常用對(duì)數(shù)，并作出了常用對(duì)數(shù)表。 拉普拉斯在評(píng)價(jià)對(duì)數(shù)方法的意義時(shí)說(shuō)，它 “用縮短計(jì)算的時(shí)間來(lái)使天文學(xué)家的壽命加 倍?！?Pierre Simon Laplace, ( 1749-1827),www.themegallery.com,Company Lo

11、go,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),3．微積分的創(chuàng)立 17世紀(jì)數(shù)學(xué)面臨四個(gè)急需解決的難題: 第一，已知物體運(yùn)動(dòng)的距離是時(shí)間的函數(shù)，如何求出物體在任意時(shí)刻的速度和加速度，反之，已知加速度，如何求速度和距離； 第二，如何求曲線的切線； 第三，如何求函數(shù)的最大值與最小值問(wèn)題，如求炮彈獲得最大射程的發(fā)射角等； 第四，如何求曲線圍成的面積和曲面圍成的體積，如何求物體的重心等。,w

12、ww.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),上述這些問(wèn)題都要求數(shù)學(xué)能提供一種方便而可靠的運(yùn)算方法。而歐幾里德幾何學(xué)和16世紀(jì)的代數(shù)學(xué)都還不能滿足這種需求。這就促使科學(xué)家去尋找新的數(shù)學(xué)方法。 在牛頓和萊布尼茨之前，已先后有許多科學(xué)家從不同的方面探索和研究這些問(wèn)題。 ﹡開(kāi)普勒在關(guān)于求最大值和最小值問(wèn)題上曾做過(guò)具有開(kāi)創(chuàng)性的研究。 ﹡伽利略用不可分量和數(shù)

13、學(xué)無(wú)限小概念討論自由落體運(yùn)動(dòng)。 ﹡卡瓦列里和華利斯的貢獻(xiàn)在于求曲線下的面積。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),牛頓（1642—1727）創(chuàng)立了微積分學(xué) :牛頓把自己發(fā)明的微積分方法稱為流數(shù)法。寫(xiě)在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里。,萊布尼茨(1646—1716）德國(guó)著名哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家，獨(dú)立地創(chuàng)立了微積分，享年70歲。,科學(xué)史家認(rèn)為，牛頓是微積分的第一個(gè)發(fā)明者，萊布尼茨

14、是第二個(gè)發(fā)明者。,牛頓比萊布尼茨早10年發(fā)明微積分。他們二人的主要貢獻(xiàn)是提供了一種比歐幾里德幾何學(xué)更為有效的數(shù)學(xué)工具。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),進(jìn)入18世紀(jì)以后，許多科學(xué)家對(duì)微積分作了進(jìn)一步的研究，從而產(chǎn)生了許多新的數(shù)學(xué)分支學(xué)科。 最著名的人物有歐拉、拉格朗日和拉普拉斯等。但牛頓所留下的微積分的基礎(chǔ)問(wèn)題仍然沒(méi)有得到很好的解決。,,歐拉(Leonhard Eu

15、ler, 1707-1783) 生于瑞士。,拉格朗日 拉普拉斯（1736—1813 ） （1749—1827 ）,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),直到19世紀(jì)，法國(guó)數(shù)學(xué)家柯西(Cauchy，1789-1857)用極限理論把微分、積分、無(wú)窮級(jí)數(shù)的概念嚴(yán)密化，使微積分學(xué)才有了今天這樣的特色?？挛鞅缓笫雷鸱Q為近代意義嚴(yán)格微

16、積分的奠基者。,柯西1789年8月2l日出生于巴黎，在幼年時(shí)，他父親常帶他到參議院內(nèi)的辦公室指導(dǎo)他學(xué)習(xí)，因此他有機(jī)會(huì)遇到參議員拉普拉斯和拉格朗日兩位大數(shù)學(xué)家。他們對(duì)他的才能十分賞識(shí)；拉格朗日認(rèn)為他將來(lái)必定會(huì)成為大數(shù)學(xué)家，但建議他的父親在他學(xué)好文科前不要學(xué)數(shù)學(xué)。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),二、物理學(xué)的發(fā)展,熱學(xué)瓦特（1736-1819）,靜電學(xué)庫(kù)侖（1736-181

17、9）,電學(xué) 富蘭克林（1706-1790）,電池伏打（1745-1827）,電磁學(xué)奧斯特（1777-1851）,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),二、物理學(xué)的發(fā)展古希臘給后世留下了歐幾里德幾何學(xué)和托勒密太陽(yáng)系，阿拉伯人流傳下10進(jìn)位制、代數(shù)學(xué)、現(xiàn)代的數(shù)字和煉金術(shù)。中世紀(jì)給后人留下的東西不多。從哥白尼開(kāi)始，當(dāng)時(shí)的自然科學(xué)的主要工作就是掌握手邊現(xiàn)有的材料。在大多數(shù)部門(mén)還

18、必須完全從頭做起。17世紀(jì)，實(shí)驗(yàn)科學(xué)如雨后春筍般地發(fā)展，在自然科學(xué)的園地里，人們從實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)合上對(duì)自然進(jìn)行探索，工匠傳統(tǒng)和學(xué)者理性結(jié)合，產(chǎn)生了新的研究方法，造成了近代科學(xué)的最初成果。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1.力學(xué),惠更斯(C. Huygens，1629—1695)荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、他是介于伽利略與牛頓之間一位重要的物理學(xué)先驅(qū),他建立向心力定律，

19、提出動(dòng)量守恒原理，并改進(jìn)了計(jì)時(shí)器。代表作為《擺動(dòng)的時(shí)鐘》。,惠更斯處于富裕寬松的家庭和社會(huì)條件中，沒(méi)受過(guò)宗教迫害的干擾，能比較自由地發(fā)揮自己的才能。他善于把科學(xué)實(shí)踐與理論研究結(jié)合起來(lái)，透徹地解決某些重要問(wèn)題，形成了理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的工作方法與明確的物理學(xué)思想。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),惠更斯把伽利略關(guān)于斜面運(yùn)動(dòng)的研究成果運(yùn)用于曲線運(yùn)動(dòng)，認(rèn)為曲線運(yùn)動(dòng)可看作無(wú)窮多的斜面的

20、運(yùn)動(dòng)，從而得出：在重力作用下，物體繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其共同之心不能上升到高于它由之落下的角度。,推廣了伽利略所得出的一系列有相同水平高度的斜面下落時(shí)斜面傾斜度越大下落越快的結(jié)論。通過(guò)實(shí)驗(yàn)首次測(cè)出重力加速度值為：g = 9.8 m/s2 聲音不能在真空中傳播，光可在真空中傳播，光是一種波，是以球面波形式傳播。 惠更斯—菲涅爾原理如右。,www.themegallery.com,Company Logo,17—

21、18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),2．熱學(xué) 伽利略1593年制成第一個(gè)空氣式溫度計(jì)。研究熱現(xiàn)象從測(cè)溫開(kāi)始。,18世紀(jì)布萊克提出熱質(zhì)說(shuō)，認(rèn)為熱是一種特殊的物質(zhì)，是一種流體，它可以滲透到物體中去，并在熱交換中從一個(gè)物體流向另一個(gè)物體，但熱質(zhì)的總量守恒。,化學(xué)家布萊克（Joseph Black ） 1728年4月16日生于法國(guó)。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),由于熱質(zhì)說(shuō)

22、能解釋許多已知的熱現(xiàn)象，因而一度成為18世紀(jì)占統(tǒng)治地位的熱學(xué)學(xué)說(shuō)。 1760年布萊克還區(qū)分了熱和溫度，提出了“潛熱”“比熱”等概念，打下了量熱學(xué)的基礎(chǔ)。這些觀點(diǎn)對(duì)瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)有很大幫助。,瓦特(James Watt,1736-1819) 蘇格蘭發(fā)明家,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),3．電學(xué),威廉·吉爾伯特（W.Gilber

23、t,1540-1603）英國(guó)醫(yī)生、物理學(xué)家。1540年5月24日誕生于英格蘭科爾切斯特的艾塞克斯的一個(gè)中產(chǎn)階級(jí)家庭。盡管以磁學(xué)研究的先驅(qū)而聞名于世，但他終生的職業(yè)是醫(yī)生。,1601年被招為伊麗莎白女王的宮廷醫(yī)生。吉爾伯特起初研究過(guò)化學(xué)，后來(lái)花了20年左右的時(shí)間，進(jìn)行了關(guān)于電和磁的實(shí)驗(yàn)。1603年12月10日在英國(guó)倫敦去世，終年63歲。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),吉爾

24、伯特終生獨(dú)身，將閑暇全都用于搞物理實(shí)驗(yàn)。1600年出版的《論磁》一書(shū)，是他在物理學(xué)史上留下了不朽的位置。,吉爾伯特在該書(shū)中系統(tǒng)地總結(jié)了他對(duì)電和磁的研究成果，伽利略稱該書(shū)“偉大到令人嫉妒”。正因?yàn)檫@部著作，吉爾伯特被人們稱作“磁的哲學(xué)之父”，他毫不掩飾對(duì)經(jīng)院哲學(xué)家的方法的蔑視，以致對(duì)他們的批評(píng)失之公允。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),吉爾伯特對(duì)電作過(guò)詳細(xì)研究。他用琥珀、

25、金剛石、藍(lán)寶石、硫黃、明礬等作了一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)摩擦，它們都可以具有吸引輕小物體的性質(zhì)。他認(rèn)識(shí)到這是一種物質(zhì)普遍具有的現(xiàn)象，因此根據(jù)希臘文琥珀（ηλεκτορν）引入“電的”(electric)一詞，并把像琥珀這樣經(jīng)過(guò)摩擦后能吸引輕小物體的物體稱做“帶電體”。,吉爾伯特還發(fā)明了第一只驗(yàn)電器。 吉爾伯特是電學(xué)和磁學(xué)的創(chuàng)始人，人們?yōu)榱?紀(jì)念他，就以他的

26、名字作為磁通量的單位 （國(guó)際單位制改為韋伯 Wb）。,吉爾伯特（1544～1603）,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1650年，德國(guó)物理學(xué)家格里克（Otto von Guericke ， 1602 -1685），在對(duì)靜電研究的 基

27、礎(chǔ)上。制造了世界上第一架起電機(jī)。實(shí) 證了著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。法國(guó)人丟費(fèi)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)自然界中有正、負(fù)兩種不同的電，并用實(shí)驗(yàn)證明了電有：同性相斥、異性相吸的性質(zhì)。,1745—1746年荷蘭萊頓大學(xué)的克萊斯和馬森布洛克發(fā)明了一種能儲(chǔ)存電荷的裝置——萊頓瓶。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),萊頓瓶,萊頓大學(xué)教授馬森布洛克在收集電,www.th

28、emegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),18世紀(jì)70年代，英國(guó)卡文迪什（ H. Cavendish， 1731—1810）用實(shí)驗(yàn)證明： 靜電荷之間的作用力和它們間 距離的平方成反比。,他還確定了萬(wàn)有

29、引力常數(shù)G，計(jì)算了地球的質(zhì)量。后人稱他為“第一個(gè)稱量地球的人”。,1785年 庫(kù)侖(1736-1819)用自制的扭秤實(shí)測(cè)了電荷間作用力的大小，發(fā)現(xiàn)了庫(kù)侖定律，這是電學(xué)史上第一個(gè)定量規(guī)律。這一成果標(biāo)志著電學(xué)研究從定性進(jìn)入定量階段，開(kāi)始走上了科學(xué)的行列。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1752年10月富蘭克林在費(fèi)城做了著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，證明天空閃電和地電相同。他還發(fā)明了避雷針

30、。,富蘭克林 （1706-1790）,風(fēng)箏雷電實(shí)驗(yàn),www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),意大利解剖學(xué)教授伽伐尼在1780年通過(guò)蛙腿實(shí)驗(yàn)偶然發(fā)現(xiàn)了電流，伽伐尼認(rèn)為存在著“動(dòng)物電”。顯然他的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，但他的發(fā)現(xiàn)激發(fā)人們對(duì)電流的進(jìn)一步研究。,伽伐尼 (1737～1789 ),www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1

31、775—1800年間意大利巴維亞大學(xué)自然哲學(xué)教授、校長(zhǎng)伏打親自作了蛙腿實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)伽伐尼的解釋不對(duì)。他指出，伽伐尼電在本質(zhì)上是兩種不同金屬和濕的動(dòng)物體連在一起引起的，不是動(dòng)物電而是金屬電。伏打進(jìn)一步研究發(fā)明了世界上第一個(gè)產(chǎn)生電流的裝置——伏打電池。,伏打在重做蛙腿實(shí)驗(yàn),伏打（1745-1827）,,1800年建立伏打電堆模型,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),4

32、．電磁學(xué) 用實(shí)驗(yàn)方法探索磁的性質(zhì)并從理論上加以 概括的早期科學(xué)家是吉爾伯特。 吉爾伯特（1540-1603）根據(jù)自己所知道的 磁力現(xiàn)象，建立了一個(gè)初步的但相當(dāng)重要 的理論體系： ﹡地球是一塊巨大的磁石，只是表面上為一層水、巖石和沙土遮蓋著。 ﹡地球這塊大磁石的兩極與地理上的兩極接近，但不完全重合

33、，地磁的北極所吸引的是磁石的真正南極。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),奧斯特（1777-1851）,電磁理論產(chǎn)生的突破口，是丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)。 自從吉爾伯特提出電和磁彼此獨(dú)立無(wú)關(guān)的論斷以后，科學(xué)家們受這種思想的影響，只是孤立地研究電和磁。而奧斯特由于受德國(guó)古典哲學(xué)的統(tǒng)一性的影響和啟發(fā)，一直堅(jiān)信電和磁之間有某種關(guān)系，電,,一定可以轉(zhuǎn)化

34、為磁。并于1807年開(kāi)始研究探索。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1819-1820年。奧斯特在給學(xué)生講課時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)電流附近的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。隨后又做了60多次試驗(yàn)，確證了電流磁效應(yīng)的存在。,奧斯特研究電流的磁效應(yīng),www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),三、化學(xué)的發(fā)展,玻意耳（1627—1691

35、）使化學(xué)成為一門(mén)獨(dú)立的科學(xué),拉瓦錫（1743—1794）使化學(xué)發(fā)生了革命,1993年兩書(shū)由武漢出版社,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),三、化學(xué)的發(fā)展1．從煉丹術(shù)、煉金術(shù)到化學(xué)：第一次化學(xué)革命,玻意耳（1627—1691）,《懷疑的化學(xué)家》（1661），批判三元素說(shuō)、四元素說(shuō)，建立科學(xué)的元素學(xué)說(shuō)。波義爾從理論體系、研究對(duì)象和研究方法上，完成了化學(xué)史上的第一次革命。,

36、武漢出版社1993,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),2．從燃素說(shuō)到氧化說(shuō)：第二次化學(xué)革命,拉瓦錫（1743—1794）,其代表作《化學(xué)基礎(chǔ)論》(1778—1780)提出的氧化說(shuō)，把被燃素論者顛倒的影像重新恢復(fù)過(guò)來(lái)。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),海爾蒙特柳樹(shù)實(shí)驗(yàn)——水變成土,海爾蒙特(1579—1644)

37、,很長(zhǎng)一段時(shí)間人們相信水可以變成土的觀念。海爾蒙特曾做過(guò)有名的柳樹(shù)實(shí)驗(yàn)。,5磅柳樹(shù)桿200磅烘干的土,樹(shù)重169磅３盎司200磅土差２盎司164磅樹(shù)桿來(lái)自水,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1786年，拉瓦錫用蒸餾過(guò)8次的純凈水在封口玻璃容器內(nèi)稱重加熱，讓水整整煮沸了100天，從實(shí)驗(yàn)上更精確的證明了:水并不能變成土。,www.themegallery.com,Co

38、mpany Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),對(duì)燃素說(shuō)的研究以及對(duì)燃素的否定是拉瓦錫化學(xué)革命的核心問(wèn)題。 拉瓦錫重復(fù)了前人關(guān)于燃素問(wèn)題的一些實(shí)驗(yàn)，甚至不惜用金剛石做試驗(yàn)，以證明沒(méi)有空氣金剛石不會(huì)燃燒起來(lái)。 在實(shí)驗(yàn)中，他發(fā)現(xiàn)燃燒磷和硫之后得到的物質(zhì)比原來(lái)磷和硫質(zhì)量之和要重。他斷定：“一定是空氣中某種東西加入了反應(yīng)，才是的反應(yīng)物質(zhì)量變重”。,www.themegallery.com,Compan

39、y Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1744年，拉瓦錫設(shè)計(jì)了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證這種看法。在一個(gè)密閉容器中加熱錫和鉛，從前的實(shí)驗(yàn)都表明，帶有金屬灰的金屬比原來(lái)重，但這次卻發(fā)現(xiàn)整個(gè)容器加熱后并不比從前重。這個(gè)實(shí)驗(yàn)充分證明：金屬燃燒的結(jié)果是與部分空氣相化合。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),就在拉瓦錫在科學(xué)研究上取得一個(gè)又一個(gè)的重要進(jìn)展時(shí)，1789年法國(guó)大革命爆發(fā)

40、，拉瓦錫由于曾經(jīng)擔(dān)任過(guò)包稅官而被捕入獄，并于1794年5月8日處以絞刑。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),四、生物學(xué)的發(fā)展,生物命名法 林 耐（1705-1778）,自然史布 豐(1707-1788),進(jìn)化論拉馬克(1744-1829),細(xì)胞發(fā)現(xiàn)者,漸成說(shuō)提出人哈 維（1578-1657）,www.themegallery.com,Company Logo

41、,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),四、生物學(xué)的發(fā)展近代生物學(xué)革命性變化發(fā)生在生理學(xué)領(lǐng)域，而博物學(xué)仍延續(xù)古代搜集材料的做法。 到了18世紀(jì)，博物學(xué)家所積累的物種數(shù)目大增，客觀上面臨著由積累材料向整理材料，由經(jīng)驗(yàn)向理論概括的過(guò)渡。 這樣，生物分類學(xué)提出來(lái)了，物種起源也被提出來(lái)了，生物進(jìn)化思想開(kāi)始了由萌芽狀態(tài)不斷走向成熟。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1．

42、林耐——生物分類學(xué)鼻祖 早在古希臘時(shí)期，亞里士多德就 提出了“屬”和“種”的概念作為生 物分類的依據(jù)。,1623年，瑞士植物學(xué)家鮑興（Bauhin， 1560—1634）描述了6000多種植物，,到了1700年，植物學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了12000個(gè)新種。動(dòng)物學(xué)也面臨著同樣的材料“爆炸”問(wèn)題，對(duì)生物物種進(jìn)行科學(xué)分類就變得極為迫切。,林耐

43、的《自然系統(tǒng)》書(shū)影,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),17世紀(jì)，生物學(xué)家逐漸形成了兩套分類方法： 一是所謂人為分類法，以分類者的方便和 考慮，選取植物和動(dòng)物的少數(shù)甚至某一個(gè) 器官的形態(tài)特征作為分類標(biāo)準(zhǔn)，將生物物 種人為地劃分為界限分明的、不連續(xù)的幾 類，意

44、大利的馬爾比基（1628—1694)是該類的代表。 二是所謂自然分類法，它以生物的多個(gè) 甚至全部器官的形態(tài)特征作為分類標(biāo)準(zhǔn)， 將物種自然地劃分為連續(xù)的、彼此有親 緣關(guān)系的多種類別，英國(guó)的約翰·雷伊 （1627—1705）是代表人物。,www.themegallery.com,Compan

45、y Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),林耐生于瑞典一個(gè)園藝家庭。大學(xué)畢業(yè)后周游歐洲列國(guó)，1739年任斯德哥爾摩科學(xué)院第一任主席，1741年回母校烏普薩拉大學(xué)任教直到逝世。 林耐在生物學(xué)中的主要貢獻(xiàn)是建立了人為分類體系和雙名制命名法?！爸R(shí)的第一步，就是要了解事物本身。這,林 耐（1705—1778）,就意味著對(duì)客觀事物要具有確切的理解；通過(guò)有條理的分類和確切的命名，我們可以區(qū)分并認(rèn)識(shí)客觀。物體；……分類和命名

46、是科學(xué)的基礎(chǔ)。”,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1735年出版的《自然系統(tǒng)》作為代表作，第一版僅12頁(yè)，到1768年，第12版時(shí)已成為1327頁(yè)的巨著。,林耐把自然界分為三界：動(dòng)物界、植物界和礦物界。對(duì)植物界，林耐依據(jù)雄蕊和雌蕊的類型、大小、數(shù)量及相互排列等特征，將植物分為24綱、116目、1000多個(gè)屬和10000多個(gè)種。綱、目、屬、種的分類概念為林耐首創(chuàng)。,www.

47、themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),發(fā)表于1745年的《歐蘭及高特蘭旅行記》中，林耐提出了他的雙名制命名法，以后又在1753年的《植物種志》一書(shū)中全面推廣。 所謂雙名制是指每個(gè)物種均用兩個(gè)拉,丁字去命名。屬名在前，種名在后，學(xué)名由屬名和種名組成。這種命名方式簡(jiǎn)明而又精確，很快得到生物學(xué)界的公認(rèn)，結(jié)束了從前在生物命名問(wèn)題上的混亂局面。 家貓F(tuán)elisdo

48、mestica. Felis為貓屬（共26種），domestica是種名，拉丁語(yǔ)為“家養(yǎng)的”意思。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),林耐的工作雖然主要在植物學(xué)領(lǐng)域，但也將人為分類法運(yùn)用到了動(dòng)物界。 1746年出版的《瑞典動(dòng)物志》一書(shū)中，他將動(dòng)物分為6大綱：哺乳綱、鳥(niǎo)綱、兩棲綱、魚(yú)綱、昆蟲(chóng)綱及蠕蟲(chóng)綱。,www.themegallery.com,Compa

49、ny Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),引人注目的是，他發(fā)現(xiàn)了人與類人猿在身體構(gòu)造上的相似性，從而將人與猿類歸入同一個(gè)屬。這大概是近代以來(lái)首先確定人類在動(dòng)物界的位置。 再后來(lái)，林耐也意識(shí)到自己的人為體系的局限性，他說(shuō)：“人為體系只有在自然體系尚未發(fā)現(xiàn)以前才用得著；人為體系只告訴我們辨識(shí)植物，自然體系卻能把植物的本性告訴我們” 。但他又告訴我們，自然體系過(guò)于復(fù)雜和隨意，很難成功的建立。 林耐本人雖然

50、抗拒進(jìn)化思想，但他的生物類工作客觀上推動(dòng)了進(jìn)化思想的成長(zhǎng)。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1778年1月10日林耐去世，葬禮極為隆重。他的書(shū)籍和收藏的標(biāo)本被富有的英國(guó)博物學(xué)家史密斯買去了，等瑞典人意識(shí)到他們丟失了多么貴重的東西是已經(jīng)晚了。據(jù)說(shuō)瑞典海軍曾接到命令截回裝載林耐遺物的英國(guó)船只，無(wú)奈英國(guó)船太快，未能追上。,林 耐（1705-1778）,www.th

51、emegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),2．布封——進(jìn)化思想的肇始,18世紀(jì)中葉，生物學(xué)進(jìn)入了大發(fā)展的前夜，彼此對(duì)立的觀點(diǎn)分別成熟起來(lái)，物種不變和物種可變的兩派觀點(diǎn)之對(duì)立亦開(kāi)始形成。林耐可看成是神創(chuàng)論、物種不變的代表，而與林耐同時(shí)代的法國(guó)生物學(xué)家布豐則在生物學(xué)中引進(jìn)了變化和發(fā)展的思想。,布 豐(1707～1788),布豐只小林耐幾個(gè)月。1739年布豐被任命為皇家植物園園長(zhǎng)，從此幾十年如一日，

52、以植物園為園地潛心研究自然史。每天工作在12小時(shí)以上，在這里歷時(shí)50年寫(xiě)出宏篇巨著《自然史》。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),《自然史》全書(shū)共44卷，布豐生前完成了前36卷，后8卷由他的助手整理出版。這是自普林尼以來(lái)，人類又一次全面描述自然的各個(gè)方面的百科全書(shū)式的著作。,《自然史》一書(shū)的重要意義不只是它在科學(xué)普及方面的重大影響，更重要的是它所表達(dá)的自然界的進(jìn)化思想

53、。 布豐不同意林耐的人為分類體系。在他看來(lái)，自然界的萬(wàn)事萬(wàn)物基本上是連續(xù)分布的，并不存在明顯的間斷性，所謂綱、目、屬、種純粹是人為引進(jìn)的，在自然界并不存在這類東西。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),為了提高分類的真實(shí)性，人們就必須不斷增加分類的等級(jí)，這就使少數(shù)幾個(gè)分類范疇顯得簡(jiǎn)單而武斷。 布豐首次給出了自然界巖畫(huà)的圖景。在《自然史》（17

54、78）以及《地球理論》,（1749）和《自然的世代》（1778）兩本代表作中，他大膽地猜測(cè)地球經(jīng)歷了7個(gè)發(fā)展階段，布豐的地質(zhì)分期理論在今天看來(lái)雖然十分幼稚，但這種思想是極為了不起的創(chuàng)建。因?yàn)楫?dāng)時(shí)人們依據(jù)《圣經(jīng)》普遍相信，地球和人類都是在大約6000年前被上帝創(chuàng)造出來(lái)的。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),他還猜測(cè)到了生物變異與環(huán)境的相互關(guān)系，提出了物種可能擁有共同祖先的看法

55、。但他關(guān)于進(jìn)化的思想基本上處于思辨和猜測(cè)階段，沒(méi)有從物種譜系中具體加以論證。由于他最先提出了這一革命性思想，因而受到的宗教壓力也最大，思想也足以不穩(wěn)定和全面。 布豐去世的這一年（1788）是林耐逝世10周年，法國(guó)大革命的前一年，革命的非常時(shí)期，布豐的陵墓被破壞，兒子上了斷頭臺(tái)。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),3．拉馬克——進(jìn)化論的偉大先驅(qū)

56、 18世紀(jì)最后一位偉大的生物學(xué)家拉馬克1744年生于法國(guó)一個(gè)破落貴族家庭。參加完普法戰(zhàn)爭(zhēng)后到巴黎高等醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)，開(kāi)始接觸植物學(xué)。這期間常去,拉馬克(1744～1829),特里亞農(nóng)皇家植物園和巴黎皇家植物園聽(tīng)講，結(jié)識(shí)了盧梭特里亞農(nóng)植物園園長(zhǎng)朱西厄（1699—1777），朱西厄?qū)R克十分欣賞，指導(dǎo)他研究植物學(xué)，給拉馬以很深的影響。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),

57、1778年拉馬克出版了三卷本的《法蘭西植物志》為自己在植物學(xué)界贏得了地位。在巴黎植物園園長(zhǎng)布豐提議下，1779年當(dāng)選為院士。 1788年布豐去世，其繼任者為拉馬克謀到皇家植物園植物標(biāo)本管理員的職務(wù)。 1801年，拉馬克出版了《無(wú)脊椎動(dòng)物的分類系統(tǒng)》第一次提出生物進(jìn)化思想。在書(shū)中，他首創(chuàng)“脊椎動(dòng)物”和“無(wú)脊椎動(dòng)物”概念，并引進(jìn)了“生物學(xué)”一詞（biologie）。,www.themegaller

58、y.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),在進(jìn)化機(jī)制方面，拉馬克認(rèn)為生物進(jìn)化的動(dòng)力有兩種： 一是生物內(nèi)部固有的向上發(fā)展的傾向； 二是外部環(huán)境對(duì)生物體的影響。 1809年，拉馬克巨著《動(dòng)物學(xué)哲學(xué)》出版，系統(tǒng)闡發(fā)了其進(jìn)化理論。,拉馬克的“用進(jìn)廢退學(xué)說(shuō)”,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),4．哈維：細(xì)胞發(fā)育漸成說(shuō)提出人

59、 列文胡克顯微鏡下的大發(fā)現(xiàn) 早在1665年，英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家R.胡克（1635—1703）用自制的顯微鏡（世界上第一家顯微鏡由伽利略制成）觀察軟木時(shí)，發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞，荷蘭生物學(xué)家列文虎克(1632—1723)將其命名為cell，細(xì)胞一詞一直沿用至今，它是表現(xiàn)生命現(xiàn)象的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),4．哈維：細(xì)胞

60、發(fā)育“漸成說(shuō)”提出人 近代胚胎學(xué)始于哈維所著并于1651年出版的《動(dòng)物的發(fā)生》一書(shū)，他研究了鹿的胚胎生長(zhǎng)以及孵蛋中的小雞發(fā)育，認(rèn)為動(dòng)物胚胎是從不定形和同質(zhì)的物質(zhì)，逐漸發(fā)展成為一個(gè)由分化和異質(zhì)的各部分形成的有機(jī)體。據(jù)此哈維提出了胚胎發(fā)育“漸成說(shuō)”。,[英] 哈 維（1578～1657）,但當(dāng)時(shí)大多數(shù)生物學(xué)家都贊成“預(yù)成說(shuō)”。他們認(rèn)為有機(jī)體在其種子內(nèi)已經(jīng)分化，并完全形成了。后來(lái)胚胎的發(fā)育不過(guò)是預(yù)成的微型動(dòng)物的擴(kuò)大，

61、沒(méi)有任何分化和新增部分。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),哈維在意大利學(xué)醫(yī)時(shí)，常常去聽(tīng)伽利略講授的力學(xué)和天文，伽利略注重實(shí)驗(yàn)的做法，對(duì)哈維影響極大，這為他日后研究醫(yī)學(xué)，發(fā)現(xiàn)人的血液循環(huán)奠定了基礎(chǔ)。名言 “無(wú)論是教解剖學(xué)或?qū)W解剖學(xué)的，都應(yīng)當(dāng)以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，而不應(yīng)當(dāng)以書(shū)籍為依據(jù)；都應(yīng)當(dāng)以自然為老師，而不應(yīng)當(dāng)以哲學(xué)為老師?！?[英] 哈 維（1578～16

62、57）,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),18世紀(jì)德國(guó)科學(xué)家沃爾夫用小雞的實(shí)驗(yàn)材料說(shuō)明：小雞的腸子不是在卵內(nèi)預(yù)先形成的，而是在胚胎發(fā)育的過(guò)程中逐漸形成的，開(kāi)始時(shí)，由一片組織沿著長(zhǎng)度折起來(lái)逐漸形成一條溝，隨之又卷成一根管子，最后發(fā)育成小雞腸子。 沃爾夫以有力的實(shí)驗(yàn)事實(shí)說(shuō)明了“漸成說(shuō)”理論的正確性。沃爾夫被后人譽(yù)為“近代胚胎學(xué)的創(chuàng)始人”。,,,

63、沃爾夫（1733—1794）,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),五、近代天文學(xué)誕生與發(fā)展,威廉·赫歇爾（1738-1822） 天王星發(fā)現(xiàn)者,哈 雷 (1656-1742)哈雷彗星發(fā)現(xiàn)者,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),五、近代天文學(xué)誕生與發(fā)展15世紀(jì)以來(lái)，環(huán)球航行和地理大發(fā)現(xiàn)，大大推進(jìn)了

64、天文觀測(cè)和天文研究的進(jìn)展。1543年，哥白尼的日心地動(dòng)說(shuō)真實(shí)地揭示了太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)，把被地心說(shuō)顛倒了1000多年的日地關(guān)系顛倒了過(guò)來(lái)。從此天文學(xué)從神學(xué)中解放出來(lái)，成為盡到天文學(xué)誕生的標(biāo)志。之后許多科學(xué)家在哥白尼“日心地動(dòng)說(shuō)”的基礎(chǔ)上，開(kāi)始研究天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，形成了一系列天文學(xué)分支學(xué)科，主要有天體力學(xué)、天體物理學(xué)和天體測(cè)量學(xué)。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1. 天體測(cè)量學(xué)

65、 天體測(cè)量學(xué)的主要內(nèi)容是研究和測(cè)定天體的位置和運(yùn)動(dòng)，建立基本的參考坐標(biāo)系和確定地球表面坐標(biāo)。 在古代，對(duì)天體測(cè)量一般憑眼睛。1609年伽利略自制的第一架望遠(yuǎn)鏡使天文觀測(cè)手段發(fā)生了巨大的變革。,威廉·赫歇爾（1738-1822）,在伽利略對(duì)金星、銀河系觀測(cè)的基礎(chǔ)上，后來(lái)英國(guó)著名天文學(xué)家威廉·赫歇爾用自制的大型望遠(yuǎn)鏡對(duì)全天空的恒星進(jìn)行觀測(cè)，并繪制了人類第一張銀河系結(jié)構(gòu)圖。,www

66、.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),1781年，威廉·赫歇爾與妹妹洛琳·赫歇爾用自制的反射式望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)在金牛座的群星中有一顆前所不知的星星。后經(jīng)英國(guó)天文學(xué)家麥斯克雷的觀察，確認(rèn)它是太陽(yáng)系的一顆新成員——天王星。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),18世紀(jì)以后，觀測(cè)手段和方法不斷改進(jìn)。1800年威

67、廉·赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射，1801年德國(guó)物理學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了紫外輻射，這些重大發(fā)現(xiàn),克服了人眼可見(jiàn)光的局限，把人類對(duì)天體的研究領(lǐng)域極大地?cái)U(kuò)展開(kāi)來(lái)。 天王星發(fā)現(xiàn)后，天文學(xué)家對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行觀察和編制星表。并運(yùn)用萬(wàn)有引力定律，從它的運(yùn)行情況推算出這顆行星的位置。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18世紀(jì)的科學(xué)技術(shù),2. 天體力學(xué) 天體力學(xué)研究天體之間的相互作用

68、和力學(xué)運(yùn)動(dòng)。自17世紀(jì)牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律之后，逐漸形成了研究天體的力學(xué)運(yùn)動(dòng)的天文學(xué)分支—天體力學(xué)。,哈 雷(1656~1742),天體力學(xué)的早期著名成果，是英國(guó)天文學(xué)家哈雷對(duì)一顆大彗星的重要觀測(cè)。哈雷長(zhǎng)期從事于彗星軌道的計(jì)算，他在1705年發(fā)布的《彗星天文學(xué)》里，寫(xiě)下了他計(jì)算過(guò)的24顆彗星的拋物線軌道。并預(yù)言了這顆彗星的回歸周期為75或76年。,www.themegallery.com,Company Logo,17—18