古希腊及希腊化时期的科学

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,古希腊及希腊化时期的科学,参考书目,科学的历程吴国盛 湖南科学技术出版社 1997年版,科学史及其与哲学和宗教的关系 丹皮尔 商务印书馆 1997年版,1,古希腊的地理位置,古希腊并不是今天我们从地图上看到的巴尔干半岛南端的希腊半岛这块地方。早在公元前一千多年，希腊就在向海外移民，在东方和西方建立了许多殖民地城邦：向东越过爱琴海在今天属于土耳其的西部沿海建立了爱奥尼亚的希腊殖民城邦，向西越过爱奥尼亚海，在现在的意大利南部即亚平宁半岛及西西里岛建立了“大希腊”的殖民地。 总的说来，古希腊人生活在包括希腊半岛本土，爱琴海东岸的爱奥尼亚地区，南部的克里特岛以及南意大利地区在内的地方,2,希腊古典时代的科学,古典时代：自泰勒斯始到马其顿王亚历山大征服全希腊止的二百多年,古典时代按时期和区域可分为三个阶段,爱奥尼亚阶段,(泰勒斯阿那克萨哥拉),南意大利阶段,(毕达哥拉斯恩培多克勒),雅典时期,(结束于马其顿王的统治约为公元前337年),3,泰勒斯,（约生活在公元前580年左右）,他,是第一个哲学家，科学家。,他从巴比伦人那里学习天文学理论，从埃及人那里学习几何学知识，为了航海需要，米利都人重视天象观测,据说他写过关于春分秋分，夏至冬至的书,观测到太阳在夏至和冬至之间的运行速度是不均匀的,发现了小熊星座，方便了导航,第一个把埃及测地术引进希腊，并将之发展为比较一般地几何学，提出来以下定理：圆周被直径等分；等腰三角形两底角相等；两直线相交对顶角相等；角边角全等判定（ASA）；内接半圆的三角形是直角三角形,“水是万物的始基”或“万物源于水”,关于泰勒斯的两个小故事,4,阿那克西曼德,（公元前610公元前545）,天空的可见穹庐是一个完整球体的一半，地球是这个球体的中心，被水，空气和火包围着浮游于天体中,太阳和星星是从原来炽热的外衣中分出来得碎片，镶嵌在圆形的天上，随着圆形的天绕地球转动,世界是由于物质中的对立面分裂而产生的,最早的动物产生于海泥，人生于鱼腹,物质是不灭的，但万物包括实体都会毁灭以归于混沌,5,阿那克西米尼,（卒于公元前526年左右）,世界的本原是空气，空气稀薄以成火；空气凝缩以成水，土,大地和行星都浮游于空气中，月亮由于反射太阳光而发亮,6,阿那克萨哥拉,（约公元前500年出生）,物质是一群不同的集合物，每一个不同的实体都具有不同的质或偶有性，不管怎样分割，部分所包含的实体都是和全体相似的,运动最初由智慧发动，智慧引起世界的变动，并使它有秩序,天体是与地球一样的球体，太阳是燃烧的石头，月亮中有山有谷,通过对动物的解剖，对大脑的解剖，发现鱼用鳃呼吸,7,毕达哥拉斯及其学派,毕达哥拉斯（约公元前570年出生）毕达哥拉斯学派（公元前6世纪公元3世纪）,毕达哥拉斯在埃及学习数学和宗教，回来后移居南意大利的克罗顿，在那里讲学收徒，受当地人尊重，形成了一个兼政治宗教科学一体的庞大组织,几何学 按照逻辑顺序建立了某种体系，同欧几里得几何学前两册相仿，第一次以演绎方式证明毕达哥拉斯定理,最早把数的抽象观念提高到突出的位置，这在实用数学和哲学上是个大进步,提出数是万物的本原,天体演化学说 承认地球是个球体，它绕空间中固定一点转动，这个固定一点上有个中央火；整个宇宙是一个球体，它由一系列半径越来越小的同心球组成，每个球都是一个行星的运行轨道 ；10是最完美的数字，因而天球也应该是10个 自造了对地,8,芝诺,（活跃于公元前480年左右）,属于爱丽亚学派，引起科学史家主义的是他的四个悖论,二分法,阿基里斯追不上乌龟,飞矢不动,运动场,9,原子论思想,留基伯 （公元前5世纪）,德谟克利特（生于公元前460年）,世界是统一的，自然现象可以得到统一的解释，但是统一不是在宏观层次上进行的，而是可以归结为微观的东西原子,组成事物的原子在大小形状数量上的不同引起来事物的多样性。但在当时，原子论思想主要是一种哲学思辨，而不是科学理论,10,医学方面,阿尔克莽（公元前500年左右）,苏格拉底以前的主要胚胎学家，首先进行了解剖，发现了视神经，认识到大脑是感觉和理智活动的中央器官,阿那克萨哥拉,用动物进行实验，用解剖方法研究他们的构造,恩培多克勒（公元前450年）,认为血液流向心脏，并由心脏流出，健康有赖于人体中四元素的平衡,以他名义流传下来的著作集希伯克拉底文集共有70篇文章,11,希伯克拉底医学之父,（生于公元前460年左右）,以他名义流传下来的著作集成希伯克拉底文集共有70篇文章,研究方法上 不去追究“最后因”，而多问“怎么样”，具有现代精神,实验方法出现，注重从临床实践出发,理论上 体液理论 人身上有四种体液，血液黄胆汁，黑胆汁，粘液。这四种液体的流动维系着人的生命，它们之间相互调和，人健康。如果平衡被破坏，人就会生病,医德 医德高尚 首创希伯克拉底誓词，要求医生要处处为患者着想，保持这一行为和职业的神圣性,12,智者学派,从自然哲学向人文哲学的转折点,数学上的三大难题 （用圆规和直尺作图）,化圆为方,二倍立方 求一立方体之边，使其体积等于已知边长的立方体的二倍,三等分任意角,13,默冬,（公元前432年左右）,公元前432年，他在奥林匹克竞技会上宣布了自己的发现：19个太阳年与235个朔望月的日数相等，这个周期在我国称为章，所以默冬周期在我国译为默冬章。这个周期可以帮助确定阴阳历中的置润规则。235个朔望月总日数是6940日，19年中必有12个平年，7个闰年。,14,柏拉图,（公元前427前347）,柏拉图本人的哲学受毕达哥拉斯学派的影响很大，在他身上怀疑论与神秘主义结合在一起,柏拉图相信我们日常所见所闻的种种常识和感觉都不是真实的实在，它们千变万化，转瞬即逝。只有理念才是真正实在的，这种理念具有超越的存在，它先于一切感性经验。日常世界只是理念世界不完善的摹本。哲学的目的就是把握理念,诸多自然事物中，数学的对象更具有理念的色彩虽然它也不是理念本身，但通过对数的对象的研究更易进入理念的世界（直线，圆）数学是通向理念世界的准备工具,理想国中谈到要重视对立体几何的研究，他已知正多边体最多有五种，发现了圆锥曲线,15,柏拉图的生物学和物理学带有拟人观和伦理的色彩：他认为宇宙是创造而来的，是一个有形体有灵魂有理性的活着的有机体,柏拉图反对实验,16,欧多克斯,（公元前409公元前356）,数学上 建立了比例论， 引入了变量的概念，区分了数与量，方便了几何学研究,天文学 柏拉图与毕达哥拉斯一样认为天天运动应是匀速圆周运动，而实际观测结果却不同，因此出现了“拯救现象”方法欧多克斯提供的方案是同心球叠加,这种方法是基于毕达哥拉斯学派的宇宙图景做出的，存在很多不足之处，但正是欧多克斯开创了数理天文学的基本模式,17,亚里士多德,百科全书式人物（公元前384前321年）,论著：形而上学物理学论生灭天象学论宇宙动物志论动物的历史论灵魂等,不同意柏拉图的理念说，认为事物的本质寓于事物本身之中，是内在的，不是超越的，为了把握真理必须重视感性经验,天文学上继承了欧多克斯的路子，即通过天球的组合来解释天体的表观运动，但不同的是他要给出天体运动以物理解释。他认为天体和地上的物体是本质上不同的两种物质，天体由纯洁的以太构成，是不朽的，它的运动是完美的匀速圆周运动,18,物理学 他认为地上的物体涉及的是物理学的内容，地上的物体由水火土气四种元素组成，其运动是直线运动。地上物体都有其天然处所，所有物体都有回归到天然处所的趋势，这一趋势即所谓天然运动。重性越多，下落速度越快。除了天然运动，还有受迫运动，受迫运动是推动者加给被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会立即停止。自然界中有等级之分，重的东西不如轻的东西高贵，天尊地卑，推动者比被推动者高贵，灵魂比身体高贵,四因说 事物变化的原因有四种：质料因，形式因，动力因，目的因。（一个铜像铜是质料因，原型是形式因，雕刻家是动力因，美学价值是其目的因）目的因又称终极因，是最重要的，自然界地事物都可以用目的论来解释（重物下落是因为它要回到天然位置上，植物向上是为了更接近太阳）,19,生物学 他亲自观察，实验，解剖总结生物界现象和 规律(长毛的四足动物胎生；有鳞的四足动物卵生；凡属无鳃而具有一个喷水孔的鱼全属胎生),遗传学 对遗传学现象做了细致观察得出：一个白人女子嫁给一个黑人男子，他们的子女肤色全是白的，但到孙子代，肤色则有白有黑。,20,古希腊的建筑,21,帕提农神庙,22,伊瑞克提翁神庙,23,雅典卫城,24,希腊化时期的科学,伯罗奔尼撒战争时期，希腊北部的马其顿王国发展壮大，国王腓力二世（公元前356年继位）注意学习希腊文化，同时富国强兵，确立了马其顿对希腊各城邦的统治地位（公元前337年）。他在宫廷政变中遇刺身亡，亚历山大继位（公元前336年）。亚历山大经过10余年征战，建立了的跨欧亚非三洲的帝国，他以希腊文化为统治文化，注重学术事业发展，希腊文化由于亚历山大东征而传播了希腊文化，从此这些地区的文化也称为希腊化文化,25,缪赛昂学院,亚历山大大帝公元前323年病逝，帝国一分为三，一部分是安提柯统治下的马其顿，一部分是塞硫古统治下的叙利亚，还有一部分是托勒密统治下的埃及,托勒密王朝最大的贡献是建立了当是世界上最大的学院缪赛昂学院，它是综合性的教育研究机构，以传播发展学术为目的。缪赛昂原意是祭祀智慧女神缪斯的神庙，柏拉图和亚里士多德的学园中都有缪赛昂，因此亚历山大把他的学术机构命名为缪赛昂（这个词后来演变为英语中的博物馆）,缪赛昂中有收藏文物的博物馆，而且有动物园，植物园，天文台和实验室，象现代意义上的科学院。他的图书馆藏书70万卷之多，是当时世界上最大的图书馆,缪赛昂学院持续了600年之久,26,欧几里得,（公元前300年左右）,欧几里得集希腊古典数学之大成，构造了世界数学史上第一个演绎系统，他与阿波罗尼，阿基米德并称为希腊三大数学家,几何原本共13篇，包括直边形，圆，用几何法解代数问题等等,他的贡献主要是把希腊古典时期已经证明的定理汇集成一个完美的系统,27,阿里斯塔克,（公元前310前230）,并非日月星辰绕地球转，而是地球，日月星辰绕太阳转（继承了毕达哥拉斯学派的中心火理论），恒星的周日转动，其实是地球绕轴自转的结果，是日心说的先驱,测量了太阳地球月亮的距离以及相对大小，这个工作记载在论日月的大小和距离一书中,28,阿基米德,（公元前287年前212年）,数学 从以阿基米德为代表的亚历山大里亚的数学家开始，算术和代数开始成为一门独立的数学学科；他发现定理：任一球的面积是外切圆柱表面积的三分之二；任一球的体积也是外切圆柱的三分之二,进一步发展了欧多克斯发明的解决曲面面积的穷揭法，所谓穷揭就是用内接和外切的直边形不断逼近曲边形,创造了一套记大数的方法，记载在恒河沙数中,物理学 发现杠杆原理：用数学公理的方式提出了杠杆原理；浮力定律：,工程机械：发明螺旋提水器 据说制造了以水利为动力的天象仪,29,埃拉托色尼,（公元前276前196）,科学的确定了地球的概念，并定量的确定了地球的大小；测定了黄赤交角；编写了一本希腊科学编年史；绘制了当时最完整的地图,希帕克斯,（公元前190前125）,创立了球面几何，为定量描述天体的运动提供了数学工具；第一次全面运用三角函数，并推出了有关定理，制定了一张比较完整的三角函数表，以有利于人们在实际中的应用,30,希腊化时期的技术,在希腊古典时代，技术不可登大雅之堂，哲学家大多不屑于与物理的事务打交道，因为那是奴隶下人们的工作，因此希腊科学局限于理论构想，在希腊化时期，亚历山大里亚才出现了不少高超的技术成就,克特西布斯,（活跃于公元前285到前222年间）,早期工程师 发明压力泵可以压缩空气，利用压缩空气作为动力，他制造了一种弹弓和风琴，改进了埃及的水钟,希罗（约为公元1世纪的人）,亚历山大的工程传统在他那里达到高峰测星术几何学机械术中记载了许多机械发明包括杠杆，滑轮；气体论中表明空气也是一种物质，水不能进入充满空气的容器，认识到空气是可以压缩的，他还制造了一台蒸气机,31,托勒密,（约生于公元100年）,希腊天文学集大成者,天文学大成十三卷 又称至大论系统总结了希腊天文学的成果，他的体系较好容纳了望远镜发现之前的天文观测所以一直被作为最好的天文学体系统治西方1000多年，他的理论有很高的历史地位。,他写了地理学入门，书中记载了罗马军团征服世界各地的情况，他以此为基础画出了更新的世界地图,32,盖伦,（公元130200）,希腊医学的集大成者,系统总结了希腊医学自希伯克拉底以来的的成就，创立了自成体系的医学理论，他的理论基于自己大量的解剖实践和临床经验,他的医学以肝脏，心脏，大脑为主要器官，他认识到肝脏的主要功能是造血，并注以天然的灵气，这些血液大部分通过静脉在人体全身做潮汐运动，但有一小部分到了心脏，在心脏中血液被注以生命的灵气，生命灵气通过动脉运往全身，给全身以活力，大脑则将心脏生成的生命灵气转变为动物灵气支配肌肉的活动，也是人有表象，记忆和思维的能力；他认识到动脉的功能是输送血液而非灵气,病理学主要继承了传统的四体液说,33,丢番都,（生活在大约3世纪中叶）,数论六卷本 书中收集了189个代数问题,第一卷中给出了代数的有关定义和符号说明，特别有意义的是首先给出了三次以上高次幂的表示方法，这在希腊数学史上是划时代的，因为三次以上的高次幂没有几何意义,除第一卷外，数论中大多是不定方程的问题对此他并未给出普遍的解法，但他是第一次大量研究此类方程的人，因而后人为纪念他，把整系数的不定方程称为“丢番都方程”,他的研究风格不同于希腊几何学的研究，他更注重个别的问题，而后者注重演绎结构和推理法则,34,雅典学院,35,小结,科学作为一种体系产生于近代欧洲，但在此之前，科学是依附于两个传统之上的：工匠传统和哲学家传统。科学一开始就有两个来源：好奇心以及获得一个整体世界观的要求，这种内在要求构成了科学史上的哲学家传统；为满足人类物质文化需要，人类必须提高自己创造、使用改进工具的技能，这一方面构成了科学史上的工匠传统。,古希腊留给世人的可以说主要是一种精神文明例如民主制，每四年一度的奥林匹克竞技会，热爱真理、对知识的渴求，一大批诗人、科学家。,36,古希腊之所以能创造令人瞩目的奇迹，其中一个很重要的原因就是继承了两河流域、尼罗河流域的文明，同时它本身也是爱琴文明的后继,亚里士多德指出，科学和哲学诞生有三个条件：惊异、闲暇、自由。这三个条件在古希腊得到了满足。希腊人对自然的好奇心、希腊的奴隶制以及希腊民主制都为古希腊奇迹的诞生创造了条件,希腊人独特的思维方式也是希腊奇迹的一个重要因素。这种独特的思维方式就是一种理性的自然观，这是科学精神最基本的因素，它包括三个方面即其一是把自然作为一个独立于人的东西加以整体的看待，其二是认为自然界是有规律的，并认为这种规律是可被人们把握的，最后一点也是非常重要的一点就是他们创造了一套数学语言试图把握自然规律,37,