物理学的起源和发展课件.ppt

1、主要内容第一讲：物理学之起源 第二讲：物理学科学思想方法第三讲：物理学与西方绘画第四讲：物理学与音乐第一讲：物理学的起源第一讲：物理学的起源功功利利主主义义好奇心和求知欲好奇心和求知欲改造生产、生活工具的意识改造生产、生活工具的意识认识、解释认识、解释科学的起源科学的起源哲学（自然）哲学（自然）身体的解放身体的解放工具技术工具技术(实验实验)理理性性传传统统工工匠匠传传统统理理性性主主义义 近代的科学近代的科学经历漫长的由相互独立到相互促进再到相互交融的几千年的历史过程经历漫长的由相互独立到相互促进再到相互交融的几千年的历史过程一、科学的起源一、科学的起源1、理性传统、理性传统“上下四方曰宇，

2、古往今来曰宙上下四方曰宇，古往今来曰宙”,宇宙就是时间、空间和物质的总称，宇宙就是时间、空间和物质的总称，物质就是万事万物，当然包括人自己。人类自从有了原始思维，就会物质就是万事万物，当然包括人自己。人类自从有了原始思维，就会对原始的宇宙有所认识。这种认识便是原始的知识。对原始的宇宙有所认识。这种认识便是原始的知识。老子说：老子说：“万物生于有，有生于无万物生于有，有生于无”，这是中国古代贤哲对宇宙的认，这是中国古代贤哲对宇宙的认识，是思辨的、直觉的。识，是思辨的、直觉的。泰勒斯说：万物的本原乃是水。因为他看到了万事万物如水一样的变泰勒斯说：万物的本原乃是水。因为他看到了万事万物如水一样的变化

3、和流动。这是古希腊贤者对宇宙的认识，以是思辨的和直觉的。化和流动。这是古希腊贤者对宇宙的认识，以是思辨的和直觉的。伽莫夫说：伽莫夫说：“宇宙产生于宇宙产生于100-200以前的一次大爆炸以前的一次大爆炸”，“物质、时物质、时空就是在这大爆炸和随之而来的剧烈膨胀中产生。随着膨胀速度的减空就是在这大爆炸和随之而来的剧烈膨胀中产生。随着膨胀速度的减慢，最先从虚无中诞生的夸克、轻子和光子的温度逐渐下降，慢慢形慢，最先从虚无中诞生的夸克、轻子和光子的温度逐渐下降，慢慢形成原子、分子，并且凝聚成星体、星系、尘埃和气体。物质在万有引成原子、分子，并且凝聚成星体、星系、尘埃和气体。物质在万有引力的作用下凝聚塌

4、缩，使大量引力势能转化为热能，大大提升了新星力的作用下凝聚塌缩，使大量引力势能转化为热能，大大提升了新星体的温度，并点燃了星体的热核反应，恒星包括太阳随之诞生体的温度，并点燃了星体的热核反应，恒星包括太阳随之诞生”。这。这是近代科学家对宇宙的认识，虽然也含有思辨的成分，但是有理论和是近代科学家对宇宙的认识，虽然也含有思辨的成分，但是有理论和实验的支持。实验的支持。2、技术传统、技术传统约一千万年前，一批树上上生活的猿猴下到地面，形成了直立行走的约一千万年前，一批树上上生活的猿猴下到地面，形成了直立行走的类人猿，并且学会了使用树枝和石头，并在类人猿，并且学会了使用树枝和石头，并在200万年前，进

5、化成旧石器万年前，进化成旧石器时代的原始人。大河文明的中国、海洋文明的埃及、巴比伦、印度出时代的原始人。大河文明的中国、海洋文明的埃及、巴比伦、印度出现。现。元谋人在元谋人在170万年前就已经能使用和利用火万年前就已经能使用和利用火阿基米德（前阿基米德（前287-212）说：给我一个撬杠，我可以撬动地球。这是人）说：给我一个撬杠，我可以撬动地球。这是人类通过对自然规律的准确把握，向宇宙提出的大胆挑战。是技术主义、类通过对自然规律的准确把握，向宇宙提出的大胆挑战。是技术主义、工具主义的启蒙。工具主义的启蒙。古代的埃及人能利用神奇的技术建造了金字塔和神庙古代的埃及人能利用神奇的技术建造了金字塔和神

6、庙1948年计算机诞生，年计算机诞生，1952年苏联建立起了第一座原子能发电站，年苏联建立起了第一座原子能发电站，1957年，苏联发射第一颗人造卫星，年，苏联发射第一颗人造卫星，1969年美国阿波罗号登月，年美国阿波罗号登月，1971年苏年苏联发射第一个空间站，联发射第一个空间站，1981年美国第一次发射航天飞机，年美国第一次发射航天飞机，1973年克隆年克隆技术成为可能技术成为可能3、理性的起源之东西文化比较、理性的起源之东西文化比较莱布尼兹1670亚里士多德芝洛伊壁鸠鲁585440毕达哥拉斯德谟柯利特泰勒斯，阿拉克西曼德，阿拉克西美尼赫拉柯利特恩培多柯勒早期希腊自然哲学宇宙的生成和本原苏格

7、拉底普罗泰格拉420欧几里德370柏拉图370350古典希腊自然哲学 拓展到人和社会卢柯莱修西塞罗晚期希腊自然哲学 拓展到人和社会 考工记中古哲学宗教哲学阿基米德 刘安 王充 管子 吕不韦 荀子 庄子 老子 孔子 惠施 公孙龙 邹衍 孟子 墨子春秋战国时期 周文王 张衡韩非子秦汉五代查士丁 王符盖仑 张仲景托勒密基督奥古斯丁托马斯-阿奎那奥卡姆，培根加尔文，路德布鲁诺哥白尼1080达芬奇弗朗西斯培根近代以来笛卡尔伽利略，开普勒牛顿 孔颖达 沈括唐宋元明 郭守敬 朱载堉 徐光启 宋应星 朱熹15401230赵又钦二、古代自然哲学（前二、古代自然哲学（前700-公元公元400）之特点）之特点l1、

8、经验主义、经验主义感官、体验感官、体验l2、神秘主义、神秘主义原始的宗教、巫术结合原始的宗教、巫术结合l3、理性主义、理性主义结论：能在一定程度上认识和解释自然世界。但结论：能在一定程度上认识和解释自然世界。但对科学既能产生过促进作用，又在一定程度上对科学既能产生过促进作用，又在一定程度上阻碍了科学的发展阻碍了科学的发展1、道家科学思想、道家科学思想道德经道德经庄子庄子l承认自然界背后隐藏着客观规律承认自然界背后隐藏着客观规律道道“夫道与大不经，与小不遗；故万物备，广乎其无夫道与大不经，与小不遗；故万物备，广乎其无不容也！渊乎其不可测也！不容也！渊乎其不可测也！”l依靠感官经验认识并解释了现象

9、依靠感官经验认识并解释了现象“道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴而抱阳，充气以为和而抱阳，充气以为和”“人法地，地法天，天法道，道法自然人法地，地法天，天法道，道法自然”“无，明天地之始；有，名万物之母无，明天地之始；有，名万物之母”“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天下母殆，可以为天下母”l推动了科技发展推动了科技发展炼丹炼丹l重视技术：技近于道、庖丁解牛重视技术：技近于道、庖丁解牛 l带有神密主义色彩带有神密主义色彩“道可道，非常道，名可名，非常名道可道，非常道，

10、名可名，非常名”，法术，法术l忽视人对于自然的主观能动性忽视人对于自然的主观能动性“道常为而无不为道常为而无不为”，“顺应自然顺应自然”现代意义：尊重自然规律，创建心灵家园现代意义：尊重自然规律，创建心灵家园“天下有大美而不言四时有名法而不议，万物有成理而不说。天下有大美而不言四时有名法而不议，万物有成理而不说。生人者，原天地之美而达万物之理。生人者，原天地之美而达万物之理。”儒家对科学影响儒家对科学影响l儒家对科学技术的作用一分为二：儒家对科学技术的作用一分为二：1、不相信任何形式的迷信，甚至反对宗教中的超自然部分。、不相信任何形式的迷信，甚至反对宗教中的超自然部分。有助于科学发展有助于科学

11、发展季路问事神，子曰：季路问事神，子曰：“未能事人，焉能事鬼未能事人，焉能事鬼”樊迟文知，子曰：樊迟文知，子曰：“务民之意，敬鬼神而远之，可谓知也务民之意，敬鬼神而远之，可谓知也”2、儒家集中重视人与社会，而忽略其他方面。、儒家集中重视人与社会，而忽略其他方面。子所雅言诗书执礼，皆雅言也子所雅言诗书执礼，皆雅言也子以四教：文、行、忠、信子以四教：文、行、忠、信子不语，怪、力、乱、神子不语，怪、力、乱、神3、轻视技术、轻视技术奇技淫巧奇技淫巧4、到了荀子，只重视实用主义，而不承认探讨基本学理的、到了荀子，只重视实用主义，而不承认探讨基本学理的重要，甚至认为庄子重要，甚至认为庄子“庄子蔽于天而不知

12、人庄子蔽于天而不知人”2、亚里士多德（前、亚里士多德（前384-322）l方法论：方法论：1、为正确严谨地得到知识而制定了获得知识的、为正确严谨地得到知识而制定了获得知识的规则和工具规则和工具-逻辑学逻辑学2、收集、分类、解剖等生物学方法带入哲学、收集、分类、解剖等生物学方法带入哲学l主要著作：主要著作：1000多卷，存世多卷，存世47卷。涉及逻辑学、自然学、生卷。涉及逻辑学、自然学、生物学、天文学、心理学、哲学、物学、天文学、心理学、哲学、伦理学、政治学、语言学和文伦理学、政治学、语言学和文学等，主要有学等，主要有工具论工具论、物理学物理学、论灵魂论灵魂、形而上学形而上学、政治学政治学、诗学

13、诗学。l知识观：知识观：1、知识是有等级的。感觉、记忆、经验、技术、知识是有等级的。感觉、记忆、经验、技术、智慧（哲学是最崇高的）智慧（哲学是最崇高的）2、知识分为理论知识、实践知识和创制知识、知识分为理论知识、实践知识和创制知识（本原）。理论知识又分为物理学、数学、第（本原）。理论知识又分为物理学、数学、第一哲学一哲学l本体论本体论1、事物的本源：质料、形式、事物的本源：质料、形式2、四因：目的因、质料因、形式因、动力因、四因：目的因、质料因、形式因、动力因3、潜能与实现：潜能就是具有实现其本质目的、潜能与实现：潜能就是具有实现其本质目的的潜在力量。是现实已经实现了自己本质的事的潜在力量。是

14、现实已经实现了自己本质的事物。物。l运动论运动论运动就是能运动物潜能的实现。有四种运动：运动就是能运动物潜能的实现。有四种运动：1、实体性的变化、实体性的变化 2、性质上的变化、性质上的变化3、数量上的变化、数量上的变化 4、位置上的变化（自然运动和受迫、位置上的变化（自然运动和受迫运动）运动）运动的条件：时间、地点运动的条件：时间、地点l宇宙论宇宙论1、四元素说、四元素说 火、气、水、土，前两种在上面（火比气重），后两种在火、气、水、土，前两种在上面（火比气重），后两种在下面（土比水重），个别事物乙元素的多少找自己的自然下面（土比水重），个别事物乙元素的多少找自己的自然位置。个别物体的自然位

15、置是目的因，重量是动力因、通位置。个别物体的自然位置是目的因，重量是动力因、通向自然位置之路实形式因、组成的物质是质料因。向自然位置之路实形式因、组成的物质是质料因。2、天文学、天文学l宇宙分月下世界（会腐朽）和月上世界（以太，永恒的）；宇宙分月下世界（会腐朽）和月上世界（以太，永恒的）；l月上世界分为九重天，依次是月亮天、水星天、金星天、月上世界分为九重天，依次是月亮天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动天（存太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动天（存在自己不动的第一推动）；在自己不动的第一推动）；l月亮是离地球最近的天体；月亮是离地球最近的天体；l月上世界

16、的运动轨迹是均匀圆周；月上世界的运动轨迹是均匀圆周；l月下世界的组成物体为水、火、气、土，是直线运动月下世界的组成物体为水、火、气、土，是直线运动l天体镶嵌在晶莹剔透的天球上，地球为中心天体镶嵌在晶莹剔透的天球上，地球为中心l灵魂论灵魂论1、灵魂就是潜在地具有生命的自然物体的形式，是潜在地存在、灵魂就是潜在地具有生命的自然物体的形式，是潜在地存在于有生命的食物内，因此否定万物有灵；于有生命的食物内，因此否定万物有灵；2、任何一个有生命的事物是由作为形式的灵魂和作为质料的躯、任何一个有生命的事物是由作为形式的灵魂和作为质料的躯壳构成，是不能分开的；壳构成，是不能分开的；3、灵魂分为：植物灵魂或营

17、养灵魂，作用是摄取食物和生殖；、灵魂分为：植物灵魂或营养灵魂，作用是摄取食物和生殖；动物灵魂或感觉灵魂，作用是感觉、欲望和移动；动物灵魂或感觉灵魂，作用是感觉、欲望和移动；人类灵魂或理智灵魂，具有前两种灵魂的作用外还能推理和思维人类灵魂或理智灵魂，具有前两种灵魂的作用外还能推理和思维l神学神学善、第一推动、永恒、纯实现、第三种实体善、第一推动、永恒、纯实现、第三种实体实体包括具体事物、实物的形式、纯形式实体包括具体事物、实物的形式、纯形式三、中世纪的科学三、中世纪的科学（公元（公元500-1500）l形成许多分支科学，并且都独具一格形成许多分支科学，并且都独具一格l为满足封建社会的各方面需求而

18、形成的为满足封建社会的各方面需求而形成的l以观察总结的经验描述行为总体特点以观察总结的经验描述行为总体特点l有较强的技术史的特点有较强的技术史的特点l从整体上把握自然，理论上受传统理论尤从整体上把握自然，理论上受传统理论尤其是八卦、阴阳、五行学说的影响其是八卦、阴阳、五行学说的影响李约瑟：李约瑟：“中国的科学达到了达芬奇的水平，中国的科学达到了达芬奇的水平，而没有达到伽利略的水平而没有达到伽利略的水平”1、中国的科学的特点、中国的科学的特点数学：以数学：以九章算术九章算术（秦汉）为代表，解决社（秦汉）为代表，解决社会生产实际问题为主要内容，以筹算为主要计算会生产实际问题为主要内容，以筹算为主要

19、计算工具，以十进制运算系统运算，形成了包括算术、工具，以十进制运算系统运算，形成了包括算术、代数和几何；经汉唐千余年的发展，形成了数学代数和几何；经汉唐千余年的发展，形成了数学九章九章（秦九韶），到了宋元，算筹运算达到顶（秦九韶），到了宋元，算筹运算达到顶峰，在高次方程、方程组、高阶等差数列求和、峰，在高次方程、方程组、高阶等差数列求和、内插等都取得了很高成就，明中叶，珠算代替的内插等都取得了很高成就，明中叶，珠算代替的算筹。算筹。l天文学：历法、天文仪器、宇宙理论上形成独特天文学：历法、天文仪器、宇宙理论上形成独特的特色。群星划分上采用二十八星宿的分法，采的特色。群星划分上采用二十八星宿的分

20、法，采用赤道坐标系统和把一周天分为用赤道坐标系统和把一周天分为365-1/4度的方法。度的方法。宇宙理论上形成了盖天说、宣夜说，浑天说，历宇宙理论上形成了盖天说、宣夜说，浑天说，历法上阴阳合历的形式。（张衡、郭守敬）法上阴阳合历的形式。（张衡、郭守敬）l地理学：地理学：山海经山海经禹贡禹贡，水经注水经注，徐霞客游记徐霞客游记。将我国分为。将我国分为“冀、青、徐、冀、青、徐、扬、荆、豫、梁、雍九州扬、荆、豫、梁、雍九州”，山川、水文、气，山川、水文、气候、物产、风俗作了详细的记录。候、物产、风俗作了详细的记录。l农学：农学：吕氏春秋吕氏春秋上农上农、齐民要术齐民要术、农书农书、农政要书农政要书，

21、作物栽园艺蚕桑的理论。，作物栽园艺蚕桑的理论。中医学：形成了以脏腑、经络、气血、津液为内容中医学：形成了以脏腑、经络、气血、津液为内容的生理病理学，以的生理病理学，以“望、闻、问、切望、闻、问、切”的诊断方法，的诊断方法，以以“八纲（阴阳、表里、虚实、寒热）八纲（阴阳、表里、虚实、寒热）”归纳治疗，归纳治疗，以以“四气（寒热温凉）四气（寒热温凉）”“”“五味（酸辛苦甘咸）五味（酸辛苦甘咸）”来概括药性的的药物学，以来概括药性的的药物学，以“君臣佐使君臣佐使”“”“七情和七情和合合”的配伍方剂学，以经络、腧穴为主的针灸学，的配伍方剂学，以经络、腧穴为主的针灸学，此外还有推拿、气功、引导书等治疗方

22、法，并以阴此外还有推拿、气功、引导书等治疗方法，并以阴阳五行来说明人体生理现象的医学理论。阳五行来说明人体生理现象的医学理论。技术：技术：考工记考工记、天工开物天工开物，冶炼、，冶炼、制盐、制糖、酿酒、织制盐、制糖、酿酒、织布、采矿、纺织、兵器、布、采矿、纺织、兵器、颜料、车船、锻造、瓷颜料、车船、锻造、瓷器等器等l物理学：物理学：墨经墨经考工记考工记淮南子淮南子论衡论衡梦溪笔谈梦溪笔谈，涉及力与运动、，涉及力与运动、时空、简单机械、光学理论与镜子、色时空、简单机械、光学理论与镜子、色散、温度、静电和雷电、磁学、律学、散、温度、静电和雷电、磁学、律学、声学研究。（春秋、宋元、民国三次物声学研究

23、。（春秋、宋元、民国三次物理学高峰）理学高峰）2、中世纪西方科学的特点、中世纪西方科学的特点l神学为一切学问的中心，并且通过教会，粗暴神学为一切学问的中心，并且通过教会，粗暴地干涉科学地干涉科学l理性与信仰统一，从理性得到的知识通过上帝理性与信仰统一，从理性得到的知识通过上帝的启示照样能得到，而且不可能错误（阿奎那）的启示照样能得到，而且不可能错误（阿奎那）l一切都是神和上帝，自从有了上帝，一切都退一切都是神和上帝，自从有了上帝，一切都退到边缘，信仰了上帝就是获得了最真的知识到边缘，信仰了上帝就是获得了最真的知识l科学成了上帝谦卑的婢女科学成了上帝谦卑的婢女3、主要理论、主要理论l托勒密的地心

24、说理论托勒密的地心说理论l盖仑的血液循环（自然灵气、活力盖仑的血液循环（自然灵气、活力灵气、灵魂灵气）灵气、灵魂灵气）l亚里士多德的物理学（四元素说、亚里士多德的物理学（四元素说、四因说）四因说）l炼金术的化学（物质的贵贱序列）炼金术的化学（物质的贵贱序列）所有的科学都是以所有的科学都是以圣经圣经为基础，以亚里士多德的理为基础，以亚里士多德的理论为理论依据论为理论依据四、近代自然科学四、近代自然科学文艺复兴到牛顿文艺复兴到牛顿l基督教世界解体，北欧各国纷纷脱离罗马教会统治，基督教世界解体，北欧各国纷纷脱离罗马教会统治，建立起了王权专制，虽然后来经过改革，但是奠定了建立起了王权专制，虽然后来经过

25、改革，但是奠定了天主教、东正教、新教的格局天主教、东正教、新教的格局l后经院哲学（培根，奥卡姆）的影响带来了古典哲学后经院哲学（培根，奥卡姆）的影响带来了古典哲学的兴起的兴起l欧洲资本主义生产方式兴起，开拓市场欧洲资本主义生产方式兴起，开拓市场l远洋航行与地理大发现（达伽马，哥伦布，麦哲伦）远洋航行与地理大发现（达伽马，哥伦布，麦哲伦）l对古典文化的复兴，效仿，最终冲破一切束缚对古典文化的复兴，效仿，最终冲破一切束缚l人文主义兴起人文主义兴起“我是人，一切人的特性我都有我是人，一切人的特性我都有”，强调人的思想、人的价值强调人的思想、人的价值1、文艺复兴的背景、文艺复兴的背景2、文艺复兴的结果

26、、文艺复兴的结果l思想得到解放，理性没有了束缚。思想得到解放，理性没有了束缚。l古希腊理性传统回归，对中世纪宗教神学的质疑古希腊理性传统回归，对中世纪宗教神学的质疑知知识就是力量（罗吉尔识就是力量（罗吉尔-培根）培根）l人文主义兴起人文主义兴起“我是人，一切人的特性我都有我是人，一切人的特性我都有”，强调人的思想、人的价值，自然、人、社会取代强调人的思想、人的价值，自然、人、社会取代“神神”成为中心成为中心l古希腊科学思想重新被发现和进一步发扬古希腊科学思想重新被发现和进一步发扬l科学方法之争（感官的真实性、归纳的有效性、演绎科学方法之争（感官的真实性、归纳的有效性、演绎的实用性的实用性)l自

27、然科学从自然哲学中分离出来，并且与技术结合形自然科学从自然哲学中分离出来，并且与技术结合形成了各种科学门类成了各种科学门类哥白尼哥白尼天体运行论天体运行论赫拉柯利特赫拉柯利特阿里斯塔克阿里斯塔克菲菲洛劳斯洛劳斯3、学科体系、学科体系l哈维（英国哈维（英国1587-1657）心血运动论心血运动论 盖仑盖仑-塞尔维特塞尔维特-维萨留斯维萨留斯-哈维哈维l达尔文（英国达尔文（英国1744-1829）物种起源物种起源 布丰（布丰（1707-1708）-拉马克拉马克（1744-1829）此外还有同时）此外还有同时代的代的地质学原理地质学原理人口人口论论l莱伊尔莱伊尔(1797-1785)地质学原理地质学

28、原理伍德沃德（伍德沃德（1695）的水成论）的水成论 莫罗的火成论莫罗的火成论居维叶的灾变论居维叶的灾变论l拉瓦锡拉瓦锡化学纲要化学纲要贝齐里乌斯、普劳特、德波贝齐里乌斯、普劳特、德波莱、纽南兹、门捷列夫莱、纽南兹、门捷列夫孟德尔（孟德尔（1822-1884）德弗里斯、克伦兹、）德弗里斯、克伦兹、彻马克、弗莱明、摩尔根、约翰逊、莱文、彻马克、弗莱明、摩尔根、约翰逊、莱文、沃森和克里特沃森和克里特力学力学l牛顿：牛顿：自然哲学之数学原理自然哲学之数学原理l真正的物理的特点真正的物理的特点1、科学家团体、科学家团体物理学家群体物理学家群体2、确定的研究对象、确定的研究对象时间、空间、物质、作用时间、空间、物质、作用3、特定的方法、特定的方法实验、数学、其他方法实验、数学、其他方法4、仪器、用具、产品、仪器、用具、产品5、科学规范和精神、科学规范和精神