第15课 近代科学技术革命

近代科学技术革命

导课：我们每天看见太阳日出日落，月亮月升月落，那么是不是说明，太阳和月亮都是绕着地球转的呢？

开场白：在我们现代人看来极其简单的问题，向前推五六百年，大家能想象那时候对于太阳月亮地球谁绕着谁转的知识人们是如何思考，如何争论的么？让我们一起来学习今天这一课：近代科学技术革命。

正课内容：

天文学的叛逆：人类第一关于宇宙中心问题的探讨的集大成者是托勒密，他是出生在埃及的古希腊人。他在《天文学大成》中总结了“地球中心说”认为地球是宇宙的中心。到了中世纪基督教会鼎盛时期，托勒密的地心说被基督教会蒙上了一层宗教神秘面纱，说上帝创造了宇宙，创造了人，人是万物的主宰，那么人生活的地球便是宇宙的中心，把地心说确定为宗教真理，不容挑战。

经过了文艺复兴，古希腊的科学探究传统重新随着艺术的复兴而被人们重拾起来。来自波兰的哥白尼便是第一个吃螃蟹的人。他经过三十年的观测和推算，提出了太阳中心说，他写了鸿篇巨著《天体运行论》详细的介绍和论证了太阳是宇宙的中心。太阳是宇宙的中心么？现代我们知道不是，虽然不是，但起码是太阳系的中心。哥白尼推翻了地心说，这不仅仅是天文学上的进步，而是公开的像天主教会宣战。因为，待他去世之后《天体运行论》发表之时，哥白尼从根本上动摇了中世纪宗教神学的理论基础。（有人说哥白尼害怕宗教迫害，也有人说哥白尼自己也不敢肯定自己的理论是正确的）

继哥白尼之后，意大利物理学和天文学家伽利略在１６０９年用凹面镜和凸面镜的组合，发明制作了世界上第一个天文望远镜。第二年他便发现了木星有四颗卫星，从而为日心说提出了证明。（如果地球是宇宙的中心，那么木星的卫星也应该围绕地球运转。其次，在根据木星卫星的食，与地球上月食相似，可以判断木星在围绕太阳运转，而不是地球）由于他为哥白尼“日心地动说“辩护，晚年早到了终身监禁。他利用他的望远镜还发现了许多天文现象。伽利略还推翻了亚里士多德关于重力加速度的观点，１５９０年，他在佛罗伦萨比萨斜塔上实验了两个铁球同时落地的实验，证明了质量和重力加速度无关。

伽利略对力学的的研究，为牛顿的力学集大成奠定了基础。（力不是维持运动的原因，是改变运动的原因）

留下两个趣味思考题：第一个、为什么从古至今，天文学一直是人们关注的对象呢？二个、如果是用铁球和鸡毛一起从比萨斜塔上扔下来，谁先落地？这是不是与伽利略不符合，反而和亚里士多德一样了呢？

“最后的炼金术士——牛顿”：１６４２年伽利略去世，１６４３年圣诞节，牛顿出生在英格兰一个农民的家里。（牛顿难道是上帝给我们送来的圣人？毛泽东是１２月２６日出生的，文革来一次大狂欢）１６６１年他进入剑桥大学读书，把大多的精力用来学习课外知识，牛顿说“（真理是）静默和无间断的冥思所衍生之物。”牛顿认真研究了伽利略的研究成果，学习了培根的实验总和总结归纳的方法，“站在巨人的肩膀上”他开创了牛顿经典力学体系。牛顿经过大量的实验和数学演算，也许砸他脑袋的苹果真的起作用了，他发现了万有引力定律。（介绍万有引力定律，提问：人脑袋上的物体所受到的地球吸引力比脚下物体所受的吸引力有没有差别。结论：相差一滴水的重力

牛顿的力学三定律构建了低速物体运动的力学基础。１６８７年，他把所有的研究成果结集发表《自然哲学的数学原理》（牛顿的书名显示，在当时古希腊的自然哲学影响之大，以至于牛顿认为他的物理学是一种哲学，是用来解释世界和自然存在和运动的学问，只不过是用数学予以了阐释）他的力学和运动定律建立了完整的力学理论体系，这是物理学史上

的第一次飞跃。介绍牛顿经典力学体系。

牛顿用数学来解释自然的运动和存在原理，建立了完整的数学体系，并且和莱布尼茨同时发明了微积分（牛顿和莱布尼茨之争），从而使人类进入了科学的时代。他的力学体系是经典物理学和天文学的基础，是现代工程力学的基础。牛顿的成就引起了第一次工业革命，他用数学表达自然科学的方法，奠定了法国启蒙思想和唯物主义哲学的科学基础。

现代科学的两个特点：实验和数学表达

牛顿经典力学三大定理：

1、 惯性定律：一切物体在不受外力的情况下，总保持静止或匀速直线运动状态；

2、 加速度定律：物体运动的加速度与物体所受合外力成正比，与物体质量成反比，加速度

方向与合外力方向相同；

3、 作用力与反作用力定律：两个物体间的作用力与反作用力在同一条直线上，大小相等，

方向相反。 万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质量的乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比。

但是作为历史学习者来说，还原真相是必要的。牛顿的手稿大量的遗留下来，当我们翻检这些手稿的时候，我们惊奇的发现，牛顿把他后半生的精力大部分投入到了对神学的研究，点石成金的炼金术的研究。牛顿的现代自然科学奠基人的身份和他神秘的炼金术士的身份如此不融洽，以至于很多人讳言牛顿这段“不光彩”的经历。无论是什么人都有多个侧面，都有自己的精神桎梏，自己无法逃离的精神世界，即便是天才。

炮轰《圣经》：《圣经·创世纪》讲述了神造人的故事，这个理论被延续了上千年，无人敢于挑战。１８３１年，英国达尔文岁英国海军探测船“贝格尔号”出海考察，历时五年。他搜集了很多资料，回国以后经过研究１８５９年他发表了《物种起源》中提出了“自然选择“为基础的，严密的生物进化理论，向《圣经》、基督教和僵化的生物学界开战。“自然选择”的基本规则就是“物竞天择，适者生存”，那个生存下来的物种身上有利的变异就会遗传，成为新的物种，这是一个极为漫长的过程。１８７１年《人类的起源发表》，把进化理论扩展到了人这个一直被认为是上帝创造的物种身上。１８６３年，赫胥黎发表《人在自然界中的地位》，从解剖学角度论证了进化论。

水与火的力量：英国工业革命开始后，织业和运输业急需不受自然条件限制的人造动力。英国机械师瓦特，改良了煤矿使用的笨拙、高耗能的纽可门蒸汽机，从此蒸汽机走入了工业的各个领域，解决了工业革命的动力问题，为工业和交通运输的发展铺平了道路、人类进入了蒸汽的时代。

人间普罗米修斯：１９世纪后期，蒸汽机已经不能满足工业的飞速发展，发电机应运而生，人类进入了电力时代。美国的爱迪生利用电的发明，发明了电灯，并且创建了爱迪生电灯公司，１８９２年这个公司与汤姆森·休斯顿电气公司合并，美国通用电气公司诞生。爱迪生用商业的手段推动了电力应用的普及。

电气技术的影响：１、提供了便捷廉价的动力；２、促进了工业生产，掀起第二次工业革命；３、科学技术转化为生产力，推动社会变革和文明进步；４、推进了资本主义的扩展和全球优势的确立；５、改变了人类生活方式、通讯和交通。

我们学习完了近代科学技术、谁能从这些历史史实中总结一下发生的原因和意义？ 原因：

１、社会生产力发展和社会发展的要求，生产经验的积累，技术能力的提高

２、文艺复兴和启蒙运动的发展，人文主义和理性主义得到提倡，人们的思想得到了解放，

敢于向神学权威挑战，重视和发挥人的能力和精神，这就是我们在上节课所引用的康德的那句话：“启蒙运动就是人有勇气运用自己的理性” ３、科学家们自身的努力和天赋 ４、中世纪大学的建立和发展

５、欧洲政治上的自由民主氛围趋向宽松，甚至用制度的建设鼓励和促进科学的探索和技术

的创新。 影响：

１、极大地推动了社会生产力的发展，催生、推进了两次工业革命

２、交通运输、通讯和媒体技术的进步，改变了人类的生活方式、甚至战争方式 ３、促进了资本主义世界市场的形成和全球化的不可逆转的趋势 人物 托勒密（埃及出生的古希腊人） 哥白尼（波兰人） 成就 《天文学大成》：地心说 《天体运行论》：日心说 影响 第一个对天体运动做集大成总结，被宗教利用 推翻地心说，向天主教开战，也有自己的局限性：圆形轨道（开普勒弥补） 发现了木星的四颗卫星，从而证明了日心说；推翻了亚里士多德的关于物体下落速度和质量有关的观点；对物体运动规律进行了探索 物理学集大成者，建立了系统的力学系统，为天文学和工程力学奠定了基础 伽利略（意大利） 天文望远镜、重力加速度、物体运动和力的关系 牛顿（英国） 《自然哲学的数学原理》：万有引力定律，经典力学三大定律，微积分 达尔文（英国） 赫胥黎 《物种起源》《人类的起源》：推翻了上帝造人的宗教神话，自然选择，人猿同祖 提出了自然选择的物种起源人在自然界中的地位 于变化原则；提出了人猿同祖。 改良蒸汽机 汽船 火车 发明电灯等 给工业革命提供了持续的不受自然因素影响的动力，推动了工业革命，进入了蒸汽时代 进入电气时代，改变了生活方式，生产力的发展和第二次工业革命 瓦特（英国） 富尔顿 史蒂芬孙 爱迪生（美国）

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