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1、历史上的科学技术与自然观 阅读材料,思考问题 “自然如不能被目证,就不能被征服 ” 最初,人们尝试用魔 咒来使大地丰产, 来使家禽牲畜不受摧 残, 来使幼小者降生时平 平安安。 接着,他们又祈求反 复无常的天神, 不要降下大火与洪水 的灾难; 他们的烟火缭绕的祭 品, 在鲜血染红的祭坛上 焚燃。 后来又有大胆的哲人和圣贤 , 制定了一套固定不变的方案 , 想用思维或神圣的书卷, 来证明大自然应该如此这般 。 但是大自然在微笑史芬 克斯(Sphinx)式的笑脸。 注视着好景不长的哲人和圣 贤,她耐心地等了一会 他们的方案就烟消云散。 接着就来了一批热心人 ,地位比较卑贱, 他们并没有什么完整 的
2、方案, 满足于扮演跑龙套的 角色, 只是观察、幻想和检 验。 从此,在混沌一团中, 字谜画的碎片就渐次 展现; 人们摸透了大自然的 脾气, 服从大自然,又能控 制大自然。 变化不已的图案在远方闪光 ; 但它的景象不断变幻, 却没有揭示出碎片的底细, 更没有揭示出字谜画的意义 。 大自然在微笑 仍然没有供出她内心的秘密 ; 她不可思议地保护着 猜不透的史芬克斯式之谜。 丹皮尔 1929年9月于希尔费尔德 问题 材料中主题是什么? 其中隐含了几种自然的观念? n第三节:近代科学技术的发展与自然观的演进 一、中世纪的科学与自然观 n约从公元5世纪起,到公元15世纪, 约1000年间,欧洲进入中世纪,
3、这 期间阿拉伯人和中华民族对世界科学 文化发展做出了不朽的贡献:阿拉伯 当时是东西方交流的桥梁,保留了许 多古希腊科学;中国这时成为东方科 学文化的最杰出代表。 n“僧侣主义扼杀了亚力士多德学说中 活生生的东西,使其僵死的东西万古 不朽” n“全部圣经中都有神的灵感,因此每 一处都不可能有不正确的地方” n“在基督之后,我们不需要任何求知 欲,不需要做任何研究了” 中世纪的科学 n1、神学意识形态/论证上帝的存在和全能/ 怀疑和批评精神的丧失 n2、对上帝崇拜/宗教教义崇拜/古代经典作 家的文本崇拜/研究态度丧失 n3、基督教关注来生/对自然的关心和认识缺乏 n4、“似科学”理论被权威化 n4
4、、论证方法/面向自然界的实验方法/高度 精致的哲学思辩/逻辑方法 问题 n1、中世纪的科学无疑受到了阻碍, 但它在哪些方面得到了延续? n2、如何看待科学与宗教的关系? 科学与宗教的当代论争 n正方:科学进步以后,宗教迟早总要被淘 汰的/如果一个人研究科学,他就绝对不 可能信仰宗教 n反方:二十世纪,高深的科学理论与概念 ,反而更接近宗教的边缘了/丁格尔教授 (H. Dingle :“在宇宙学上,我们又象中世 纪的哲学家一般面临一个几乎完全无所知 的世界”/凡大科学家都相信有神,只有小 科学家才以为没有神 n到底怎样看待科学与宗教的关系? 英国一家法庭作出判决,医生为一 对暹罗式连体婴儿实施手
5、分离手术 、以保证其中一名婴儿存活下来的 行为是合法的。 然而,女婴的父母是来自马耳他的 虔诚的天主教徒,他们坚决拒绝人 为地分开这对婴儿,“她们是否能够 活下去、能够活多久,是由上帝而 不是医生决定的。” 在得知判决结果后,这对父母有可 能会向英国上院及欧洲人权法庭再 次提起诉讼。 二、近代科学革命与形而上学自然观的 形成 (一)、近代科学产生的社会历史环境: 1、十字军东征: 10961291年,东征8次,法、意、德、英等国国 王参与了东征; 促成十字军东征的三股力量:城市经济和商人,贵族 和骑士,教会 旗号是宗教,实质是侵略 东征后果:东西方贸易增加10倍以上;引入先进科 学知识;消耗封
6、建和教会势力,刺激资本主义发展 2、文艺复兴: 1)“十字军东征”欧洲人发现古希腊 2)提倡“以人为中心”,反对“以神为中心” 3)学术空气活跃,破除“信条”,恢复人类理 性的权威,培植自由研究精神 恩格斯说:这是人类从来没有经历过的最伟 大的、进步的变革,是一个产生巨人的时代. 在此时期,自然科学中的新发现,新进展,证明了宗教神话 、上帝创世等学说的不合理性,宗教神学的唯心论和烦琐哲 学,不能给我们提供科学的知识,只有依靠经验,依靠科学 实验,才能认识真理。 达芬奇(Leonardo Da Vinci,1452-1519)意大利著名 人文主义者,画家、雕刻家、 音乐家、工程师、建筑师、物 理
7、学家、生物学家、哲学家 在每一个领域里,都取得 了很高的成就。 3、地理大发现: 哥伦布(C. Columbus, 1451-1506)发现新大陆 麦哲伦(Ferdinand Magellan,1480-1521)环球航行 马克思和恩格斯的高度评价: “给新兴资产阶级开辟了新的活动场所。使正 在崩溃的封建社会内部的革命因素迅速发展” 劳厄(18791960)在物理学史中说:“ 我们必须把十五世纪末的伟大的航海发现, 首先是哥伦布的发现,作为新的研究精神的 起点。” 4、宗教改革运动: 1)16世纪,马丁路德(德)领导的宗教改革运动 核心:“信仰可以获救”、“廉价教会” 2)加尔文教:人实现上帝
8、使命,提倡私有财产,发 家致富光荣 3)宗教改革与科学革命的关系: 同路关系:资本主义反对封建主义,反传统神学 势不两立:和旧教一样迫害科学家,塞尔维特 韦伯:清教伦理与资本主义的兴起 (二)、哥白尼革命-日心说 1.托勒密(Ptolemy,活跃于2世纪)的地心说 n托勒密(90- 168):希腊 天文学家, 以本轮和均 轮的复杂系 统,详细阐 释了“地心说 ” 2.哥白尼(Nicolas Copernicus,1473-1543) 托勒密: (1)宇宙是球形而且像球那样转动;(2)大地是 球形;(3)地球位于宇宙中心;(4)地球静止。 哥白尼保留了1,2,放弃了3,4。 (1)提出了地球自转
9、和公转的概念。星空的周 日旋转是地球自转造成的;地球由西向东绕 轴自转引起昼夜变化;太阳的周年视运动, 是地球公转造成的。 (2)太阳位于宇宙的中心。 哥白尼与托勒蜜的宇宙体系 意义: (1)反对宗教神学,反对神云亦云,为自 然科学发展开辟了道路; (2)对宇宙观、自然观的进步有重要意义 天体运行论是自然科学宣布其独立 的革命行为,是近代科学革命的先声。 3.布鲁诺(Giordano Bruno,1548-1600) 哲学著作:论原因、本原和太一、论 无限的宇宙的多世界 宇宙是统一的、物质的、无限的,太阳系之 外还有无限多个世界。太阳并不静止,也在 运动之中;太阳不是宇宙的中心,无限的宇 宙根
10、本没有中心。 1600年2月17日,在罗马鲜花广场接受火刑。 (三)、开普勒的行星运动定律 1第谷布拉赫(Tycho Brahe,1546-1601) 丹麦天文学家,丹麦天文学家, 对对15721572年出现在年出现在 天空中的新星的天空中的新星的 观测使他一举成观测使他一举成 名,被丹麦国王名,被丹麦国王 聘为皇家天文学聘为皇家天文学 家。家。 他的长达他的长达2020年的年的 观测记录,成为观测记录,成为 后继者们的宝贵后继者们的宝贵 财富。财富。 1572年11月11日,发现新星,发明Nova一词。 1577年观测到了巨大的慧星,比月球更远。 1580年丹麦建成近代第一个真正的天文台。在
11、此工 作了20年,作了大量观测。 按照古人的说法和圣经的启示,我认为只能把 地球安置在世界中心。但我不赞成托勒密那种主张 。我想,只有太阳、月亮以及包含全部恒星的第八 重天才以地球为中心而运行,五颗行星则绕太阳运 行。太阳处在它们的轨道中心,它们象陪伴君王那 样绕太阳作周年运动。 2. 开普勒(Johann Kepler,1571-1630) 开普勒(Johannes Kepler, 1571-1630),德国天文学家 。在第谷布拉赫的资料基 础上发现了行星运动三定律 ,破除了天体必须以完美正 圆运行的观念,行星天的水 晶天球观念顿时化为乌有; 发现了运行速度不均匀的特 性。 第一定律行星绕太
12、阳的运行轨道是一 以太阳为一个焦点的椭圆; l第二定律行星到太阳的矢径在相等时间内 划出相等的面积; l第三定律行星公转的周期的平方与它同太 阳的距离的立方成正比。 (五)、伽利略的新科学 (Galileo Galilei,1564-1642) 伽利略对天体的观测 对月球的观测 对木星的观测 对太阳的观测 动力学研究 单摆运动 自由落体运动 惯性定律 抛物运动理论 1634-1637写两门新科学 天文学研究 1609年制造放大20倍的望远镜,观察到了月亮上的 山脉、木星有卫星、 太阳黑子。支持日心说。 1630 关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话 科学方法: 数学+实验 哲学被写在宇宙这部永
13、远在我们眼前打开着的大书 上,我指的是宇宙。我们只有学会并熟悉它的书写 语言和符号以后,才能读懂这本书。它是用数学语 言写成的,字母是三角形、圆以及其它几何图形, 没有这些,人类连一个字也读不懂。 近代科学之父 (六)、新方法:培根与笛卡尔 培根(Francis Bacon, 1561-1626) 新工具知识就是力量。 反对演绎法和枚举归纳法。不应像蜘蛛,从 自己肚里抽丝;也不应像蚂蚁,只是收集; 而应像蜜蜂,既采集又整理。 四幻象: 种族幻象(人性固有的); 洞穴幻象(个别研究者的私人成见); 市场幻象(语言对思想的影响); 剧场幻象(公认的思想体系) 笛卡尔(Ren Descartes,1
14、596-1650) 1637年出版关于科学中正确运用理性和追 求真理的方法论的谈话。进而,关于这一方 法的论文,屈光学、气象学、几何学(简称 方法谈),1641年出版第一哲学沉思录 ,1644年出版哲学原理 。 主要贡献: (1)解析几何 (2)我思故我在 (3)心身二元论 (4)涡流学说 (七)、牛顿的综合 (Issac Newton,1643-1727) Nature and natures law lay hid in night; God said,let Newton be! And all was light。 自然与自然规律隐蔽在黑暗之 中; 上帝说,让牛顿去吧! 一切遂真光明。
15、 恩格斯: “牛顿由于发现了万有引力定律而建立了科学 的天文学,由于进行了光的分解而创立了科 学的光学,由于创立了二项式定理和无限理 论而创立了科学的数学,由于认识了力的本 性而创立了科学的力学。” 完成了天文学、光学、数学、力学的综合。 1686年完成自然哲学的数学原理 导论部分,定义:物质的量、运动的量、固有的力 、外加的力、向心力;注释:绝对时间、绝对空间 、绝对运动、绝对静止。 “运动的基本定理或定律”:三大运动定律,以及力 的合成分解法则,运动叠加性原理,动量守恒定理 ,伽利略相对性原理。 第1篇用力学基本定律研究引力问题,共14章 第2篇讨论物体在介质中的运动 第3篇“论宇宙的体系
16、”,共5章,是牛顿力学在天文 学中的具体应用。 自然哲学的数学原理第三篇“哲学中的推理法则” (1)除那些真实而已足够说明其现象者外,不必去寻求自然界 事物的其他原因; (2)对于自然界中同一类结果,必须尽可能归之于同一种原因; (3)物体的属性,凡既不能增强也不能减弱者,又为我们实验 所能及的范围内的一切物体所具有者,就应视为所有物体的普 遍属性; (4)在实验哲学中,我们必须把那些从各种现象中运用一般归 纳而导出的命题看做是完全正确的,或者是非常接近正确的; 虽然可能想象出任何与之相反的假说,但是没有出现其他现象 足以使之更为正确或者出现例外之前,仍然应当给予如此的对 待。 如果我比别人看
17、得远些,那是因为我站在巨 人们的肩膀上。 我不知道世人怎样看我,但我自认为我不过 是像一个在海边玩耍的孩童,不时为找到比 常见的更光滑的石子或更美丽的贝壳而欣喜 ,而展现在我面前的是全然未被发现的浩瀚 的真理海洋。 牛顿的力学思想和机械论: 外加力外因论 只改变速度和位置,不改变质量只有量变,没有 质变 力学定律对物体无论质量与速度大小都适用机械 论:机械力学解释一切 力学的精确预言单一决定论, 牛顿的神学观:存在全能的上帝 论据:太阳系的巧妙安排;行星的横向推动力;动 物的巧妙构造;上帝精通力学和几何学,具有光学 知识,声学技巧。绝对时空。 (八)、形而上学自然观 1,所有的物质都是由同一质
18、料的微粒组成,区别只 表现在微粒的形状和运动上; 2,古典力学的质量是物质固有的属性,在任何情况 下都是一个固定的、不变的物理量; 3,宇宙的空间像是一个空架子,它是绝对静止的 绝对空间;时间永远以等速流逝,与物体运动无 关绝对时间; 4,机械运动规律是宇宙间一切事物所固有的、唯一 的运动规律,这些规律由上帝创造。宇宙像是一部 庞大的机器; 5,分析、分解的研究方法是研究自然的主要方法。 恩格斯: 形而上学的思维方式,虽然在相当广泛的、 各依对象的性质而大小不同的领域中是正当 的,甚至必要的,可是它每一次都迟早要达 到一个界限,一超过这个界限,它就要成为 片面的、狭隘的、抽象的,并且陷入不可解
19、 决的矛盾,因为它看到一个一个的事物,忘 了它们的相互联系;看到它们的存在,忘了 它们的产生和消失;看到它们的静止,忘了 它们的运动;因为它只见树木,不见森林。 机械自然观的基本观点 n自然界是按照数学规律设计的,人可 以理解它; n物理世界可以运用还原论加以说明; 一切可以还原为物质的机械运动加以 说明; n自然界可以运用机器类比加以解释。 机械自然观与古代自然观的对 比 机械自然观 古代亚里士多德 自然观 第一 世界由性质相同的粒子组成 ;决定自然界事物千差万别的 是微粒的量和排列组合。 世界充满了神秘的 形式与质; 第二 物质运动本质上是位置的改 变;是机械位移与碰撞决定了 物质的演化、生长和发展。 物质变化受到神秘 力量的驱使 第三 科学的任务是对运动做出数 学的描述 科学的任务是做出 目的论解释 参考文献 n林德宏,科学思想史,江苏科学技术 出版社 nHerbert Butterfield:近代科学的起源 ,张丽萍等译,北京:华夏出版社,1988 J.D. Bernal:历史上的科学,伍况甫 等译,北京:科学出版社,1959 E.A. Burtt:近代物理学的形而上学基 础 Alexander Koyre:伽利略研究 思考题 n怎样看待科学与宗教的关系? n怎样看待形而上学自然观形成的历史 合理性与局限性?
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