近代以来科学技术的发展史课件.ppt

1、科学的新时代 尼古拉哥白尼1473年出生于波兰。40 岁时，哥白尼提出了日心说，并经过长年的 观察和计算完成他的伟大著作天球运行论。 1533年，60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演，但直到他临近古稀之年才终于决定将它出版。1543年5月24日去世的那一天才收到出版商寄来的一部他写的书。哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观，这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天文学，为后世留下了宝贵的遗产。哥白尼遗骨于2010年5月22日在波兰弗龙堡大教堂重新下葬。 天球运行论的第一卷是全书的精髓，先后论述了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天

2、体的运动是均匀永恒之圆运动或复合运动”。哥白尼说，“天体的这种旋转运动对于球来说是固有的性质，它反映了球形的特点。球这种形状的特点是简单、没有起点、也没有终点，旋转时不能将各部分相区别。而且球体形状也正是旋转作用本身造成的。” 两大科学体系的对话乔尔丹诺布鲁诺（GiordanoBruno，1548-1600），意大利思想家、自然科学家、哲学家和文学家。他勇敢的捍卫和发展了哥白尼的太阳中心说，并把它传遍欧洲，被世人誉为是反教会、反经院哲学的无畏战士，是捍卫真理的殉道者。由于批判经院哲学和神学，反对地心说，宣传日心说和宇宙观、宗教哲学，1592年被捕入狱，最后被宗教裁判所判为“异端”烧死在罗马鲜花

3、广场。主要著作有论无限宇宙和世界、诺亚方舟。 约翰尼斯开普勒(Johanns Ke-pler,15711630),杰出的德国天文学家，他发现了行星运动的三大定律，分别是轨道定律、面积定律和周期定律，这三大定律可分别描述为：所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行；在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等；行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。这三大定律最终使他赢得了“天空立法者”的美名。为哥白尼的日心说提供了最可靠的证据，同时他对光学、数学也做出了重要的贡献，他是现代实验光学的奠基人。 近代力学的奠基者意大利物理学家、天文学家、哲学家，近代实验科学的先驱者。其成就包括改进望远

4、镜和其所带来的天文观测，以及支持哥白尼的日心说。当时，人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。今天，史蒂芬霍金说，“自然科学的诞生要归功于伽利略，他这方面的功劳大概无人能及。” 近代科学的集大成者艾萨克牛顿（Isaac Newton）是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家，其研究领域包括了物理学、数学、天文学、神学、自然哲学和炼金术。牛顿的主要贡献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力学，设计并实际制造了第一架反射式望远镜等等，被誉为人类历史上最伟大，最有影响力的科学家。为了纪念牛顿在经典力学方面的杰出成就，“牛顿”后来成为衡量力的大小的物理单位。 他出生于英

5、格兰林肯郡的小镇乌尔斯普，他的家庭是一个自耕农家庭。在他未出世前，父亲就去世了。牛顿生而孱弱，过了3年，他的母亲再嫁给一位牧师，把孩子留在他祖母身边抚养。8年之后，牧师病故，牛顿的母亲带着后夫所生的一子二女又回到乌尔斯普。牛顿自幼沉默寡言，性格倔强，惟一喜欢的是摆弄机械小技巧。少年时代的牛顿并不聪明，反而十分沉默孤独，惟一的优点就是动手能力比较强。传说他用小老鼠为动力做了一架磨坊的模型；还有一次他在风筝上挂着小灯，放上天去，村里人在晚上看见时，以为是彗星出现了。他喜欢绘画、雕刻，尤喜欢刻日晷，家里墙角、窗台上到处安放着他刻划的日晷。12岁时，牛顿进入格兰瑟中学，他酷爱读书，喜欢沉思，对自然现象

6、有好奇心，例如颜色、日影四季的移动，尤好几何学、哥白尼的日心说等等。在中学期间，他曾经寄住在一个药剂师家里，受到了化学实验的熏陶。牛顿的母亲原来希望他成为一个农民，能赡养家庭，但牛顿朝着学问方向越走越深。1661年牛顿以减费生身份进入剑桥大学三一学院，他认真地攻读了欧几里得的几何原本、开卜勒的光学、笛卡尔的几何学等。他的才华在大学期间开始显露。1664年获得奖学金，1665年以学士学位毕业。不久伦敦发生了严重的瘟疫，剑桥离伦敦不远，学校为此停课。牛顿于当年6月回到故乡乌尔斯普。在故乡的两年，牛顿在自然科学领域内思潮奔腾，才华迸发，思考前人从未思考过的问题，踏进前人没有涉及的领域，创建了前所未有

7、的惊人业绩。1665年初他创立级数近似法以及把任何幂的二项式化为一个级数的规则。同年11月，创立微积分。牛顿还开始想到研究重力问题，并想把重力理论推广到月球的运行轨道上去。他以旺盛的精力从事科学创造，并关心自然哲学问题。 1667年牛顿重返剑桥大学，10月被选为三一学院的仲院侣，次年 3月选为正院侣。他的老师巴罗十分赏识牛顿的才华，以致在1669年他尚未满27岁时，巴罗就把自己的教授席位让给了他，牛顿成为接替巴罗担任卢卡斯讲座的教授。巴罗当时还不到40岁，远未到退休年龄。早在1666年，牛顿就有了万有引力的想法，此后20年他不断观测研究月球绕地球运动，于1685-1686年用拉丁文完成了自然哲

8、学的数学原理，由朋友哈雷出资于1687年出版。这为他赢得了极大的学术声誉。牛顿于1727年3月31日在伦敦郊区肯辛顿寓中逝世，以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂 。划时代的巨著-自然哲学的数学原理是第一次科学革命的集大成之作，它在物理学、数学、天文学和哲学等领域产生了巨大影响。在写作方式上，牛顿遵循古希腊的公理化模式，从定义、定律（即公理）出发，导出命题；对具体的问题（如月球的运动），他把从理论导出的结果和观察结果相比较。全书共分五部分，首先“定义”，这一部分给出了物质的量、 时间、空间、向心力等的定义。第二部分是“公理或运动的定律”，包括著名的运动三定律。接下来的内容分为三卷。前两卷的标题一样，

9、都是“论物体的运动”。第一卷研究在无阻力的自由空间中物体的运动，许多命题涉及已知力解定受力物体的运动状态（轨道、速度、运动时间等），以及由物体的运动状态确定所受的力。第二卷研究在阻力给定的情况下物体的运动、流体力学以及波动理论。压卷之作的第三卷是标题是“论宇宙的系统”。由第一卷的结果及天文观测牛顿导出了万有引力定律，并由此研究地球的形状，解释海洋的潮汐，探究月球的运动，确定彗星的轨道。本卷中的“研究哲学的规则”及“总释”对哲学和神学影响很大。 构筑力学大厦构筑力学大厦牛顿是经典力学理论的集大成者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的万有引力定律和牛顿运动第三定律。在牛顿

10、以前，天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运行？天文学家无法圆满解释这个问题。万有引力的发现说明，天上星体运动和地面上物体运动都受到同样的规律力学规律的支配。在哈雷的敦促下，1686年底，牛顿写成划时代的伟大著作自然哲学的数学原理一书。皇家学会经费不足，出不了这本书，后来靠了哈雷的资助，这部科学史上最伟大的著作之一才能够在1687年出版。牛顿在这部书中，从力学的基本概念(质量、动量、惯性、力)和基本定律(运动三定律)出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了 万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，

11、实现了物理学史上第一次大的综合。从此物理学进入了所谓的牛顿力学时代。艾萨克艾萨克牛顿牛顿 - - 哲学和科学方哲学和科学方法法牛顿在科学方法论上的贡献正如他在物理学特别是力学中的贡献一样，不只是创立了某一种或两种新方法，而是形成了一套研究事物的方法论体系，提出了几条方法论原理。在牛顿原理一书中集中体现了以下几种科学方法：实验理论应用的方法。牛顿在原理序言中说：“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方去论证其他的现象。”科学史家i.b.cohen正确地指出，牛顿“主要是将实际世界与其简化数学表示反复加以比较”。牛顿是从事实验和归纳实际材料的巨匠，也是将其理论应用于

12、天体、流体、引力等实际问题的能手。分析综合方法。分析是从整体到部分（如微分、原子观点），综合是从部分到整体（如积分，也包括天与地的综合、三条运动定律的建立等）。牛顿在原理中说过：“在自然科学里，应该像在数学里一样，在研究困难的事物时，总是应当先用分析的方法，然后才用综合的方法。一般地说，从结果到原因，从特殊原因到普遍原因，一直论证到最普遍的原因为止，这就是分析的方法；而综合的方法则假定原因已找到，并且已经把它们定为原理，再用这些原理去解释由它们发生的现象，并证明这些解释的正确性”。 归纳演绎方法。上述分析一综合法与归纳一演绎法是相互结合的。牛顿从观察和实验出发。“用归纳法去从中作出普通的结论”

13、，即得到概念和规律，然后用 演绎法推演出种种结论，再通过实验加以检验、解释和预测，这些预言的大部分都在后来得到证实。当时牛顿表述的定律他称为公理，即表明由归纳法得出的普遍结 论，又可用演绎法去推演出其他结论。 物理数学方法。牛顿将物理学范围中的概念和定律都“尽量用数学演出”。爱因斯坦说：“牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础，从这个基 础出发他用数学的思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合”，“只有微分定律的形式才能完全满足近代物理学家对因果性的要求，微分定律 的明晰概念是牛顿最伟大的理智成就之一”。牛顿把他的书称为自然哲学的数学原理正好说明这一点。迈克尔法拉第（

14、Michael Faraday，公元1791公元1867）英国物理学家化学家，也是著名的自学成才的科学家。生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。仅上过小学。1831年，他作出了关于力场的关键性突破，永远改变了人类文明。1815年5月回到皇家研究所在戴维指导下进行化学研究。1824年1月当选皇家学会会员，1825年2月任皇家研究所实验室主任，1833-1862任皇家研究所化学教授。1846年荣获伦福德奖章和皇家勋章。 电磁学的发展电磁学的集大成者詹姆斯克拉克麦克斯韦，英国物理学家、数学家。科学史上，称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，是实现第一次大综合，麦克斯韦把电、光统一起来，是实现第二次大综合

15、，因此应与牛顿齐名。1873年出版的论电和磁，也被尊为继牛顿自然哲学的数学原理之后的一部最重要的物理学经典。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。 海因里希鲁道夫赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857年2月22日1894年1月1日），德国物理学家，于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献，故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。伽利尔摩马可尼，意大利无线电工程师，企业家，实用无线电报通信的创始人。1897年，在伦敦成立“马可尼无线电报公司”。1909年他与布劳恩一起得诺贝尔物理学奖，被称作“无线电之父”牛顿之后物理学最伟大的发现亨利亨利庞加莱

16、庞加莱亨德里克亨德里克安东安东洛伦兹洛伦兹震惊世界的发现 -相对论的诞生爱因斯坦及其理论相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由阿尔伯特爱因斯坦(Albert Einstein)创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念1.当一个杰出但上了年纪的科学家断言某件事是可能的，那他几乎可定时正确的。当他断言某件事时不可能的，那他非常有可能错了。2.要发现“可能”的极限，唯有稍稍突破界限进入“不可能”的

17、领域中去。3.任何足够高深的科技看起来都与魔法无异。近代物理的两大支柱之间的论战科学家的良好品质玛丽居里（1867-1934）是举世闻名的女科学家，两度获得诺贝尔奖， 与其丈夫共同发现了放射性元素镭。除获诺贝尔奖外，她的各种荣誉称号有：会员56个，会长2个，院士19个，院长1个，博士20个，教授1个，荣誉市民3个；另外获得奖金10项，奖章16枚。爱因斯坦曾说：“在所有著名人物中，居里夫人是唯一不为荣誉所宠坏的人。”关于相对论的一些思考 -相对性原理与客观事实轮椅上的巨人-史蒂芬霍金斯蒂芬威廉霍金，英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家，是当今享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最伟大的科学家，还被称为“宇宙之王”。70年代他与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理，为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。他还证明了黑洞的面积定理，即随着时间的增加黑洞的面积不减。2012年1月8日霍金预言，地球将在千年内面临核战之类的大灾难，人类只有在火星或太阳系其他星球殖民，才能避免灭绝。