科学思想史(9)

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,科学思想史,韩连庆,北京航空航天大学人文社会科学学院,Email,：,H,第七讲,近代科学革命（,3,）,伽利略：自然的数学化,目录,一、生平,二、宣传和捍卫哥白尼学说,三、伽利略的物理学,四、伽利略的贡献,五、伽利略之后的科学,一、生平,1564.2.15,生于意大利的比萨。,米开朗其罗,3,天前逝世，文艺复兴转折的象征由艺术转入科学的一种征兆。,早年被称为“新时代的阿基米德”,1589,年，比萨大学数学教授（,25,岁）,1592,年，帕多瓦大学,1610,年回到佛罗伦萨,1624,1630,写作,两大世界体系的对话,，,1632,年出版，,1633,年监禁,1638,年出版,两门新科学的对话,1642,年,1,月,9,日去世，次年牛顿出生（新历）,创造并示范了新的科学实验传统,以追究事物之量的数学关系为目的的研究纲领,将实验与数学相结合的科学方法。,二、宣传和捍卫哥白尼学说,伽利略与望远镜,1608,年，荷兰发明望远镜。,1609,年伽利略自制了放大,8,倍的望远镜，后来放大到,20,倍。,发现了月亮上的环型山。,1610,年发现木星的四颗卫星，轰动一时。,1612,年发现太阳黑子。,1610,年出版,星际使者,。,捍卫哥白尼学说,宣传哥白尼日心说，与教会发生冲突。,伽利略：信仰和理性不该对立，科学要代替神学。,1632,年出版,关于两大体系的对话,：不偏不倚对待两个体系。,对话体，广泛用于对普通民众进行教育的书籍。,用意大利文写成，而不是拉丁文。,“对话”进行了,4,天。,第,1,天介绍新的发现对亚里士多德观点的驳斥,第,2,天介绍地球周日自转。,第,3,天介绍日心说和地球绕太阳周年运动。,第,4,天提出对潮汐的解释。地球运动引起潮汐，是对哥白尼体系的最有力支持。,伽利略被宗教裁判所传讯。,对这场审判的不同解释：,科学和宗教之间的较量,掩盖宗教内部的冲突,教会的判词,大家一致认为，根据,圣经,经文和神父、神学博士的一般解释，“太阳是宇宙的中心”这个命题在哲学上是愚蠢和荒谬的，它在许多地方与,圣经,所表达的意见相抵触，因此在形式上是异端；大家一致认为，“地球既非宇宙中心也非不动，而是作周日和周年运动”这个命题在哲学上也是愚蠢和荒谬的，考虑到神学的真实性，它至少在信仰上是错误的。,罪名：最可疑的异教徒。,1633,年被囚禁。,“可是它还在动。”,三、伽利略的物理学,伽利略的运动理论,1638,年出版,关于两种新科学的谈话,更像是一本数学著作。,两个重要发现：,受荷梁（受力悬臂）的数学分析,自由落体定律,对话为,4,天，代表了伽利略不同时期的看法。,“如果我能够重新开始研究的话，我会按照柏拉图的意见从数学开始。”,谈话发生的背景：威尼斯兵工厂。,企业就意味着科学和技术,新科学根植于大学之外。,第,1,、,2,天，讨论材料强度的问题，与工程技术有关，体现了科学和技术之间的联系。,物体怎么才能聚集成形,第,1,天。,为什么不能建造百万顿重的木船，大理石立柱怎么结合为一体，等等。,第,2,天。荷载悬臂。悬臂在外部荷载和自身重量下所产生的内应力效应。,仅应用静力学理论,结论：悬臂的强度正比于横截面高度的平方。,第,3,、,4,天讨论地球表面附近的运动。,真空中所有物体下落速度相同。,自由落体下落的距离用时间的平方来度量。,运动定律是对运动的描述，而不是说明运动的原因。,其运动学规则在,3,世纪前由奥雷姆而后由牛津大学的默顿学派和计算学派提出过。,前者：猜测可能有的抽象运动,伽利略“相信所有规则适用于真实的世界。,实验问题：伽利略,实验科学之父,重视实验，发明各种科学仪器，例如测温仪、比重秤、改进望远镜等。,传说：教堂的吊灯,比萨斜塔实验：木球与铁球,伽利略没有用实验去直接验证结论,只是用实验证实和说明他导出的结论所依据的原理。,实验不是用来证实假说，而是用来演示分析推理先前已经得出的结论。,斜面实验：,实验的不确定因素太多：用滴水计时。,说是进行了,100,次实验，没有任何显著差别。,实验到底在科学活动起什么作用？,第,4,天讨论抛物体和抛物运动。,抛物体：垂直自由落体和水平惯性运动。,不需要推动者，因为完全不需要任何东西去解释谁引起的自然惯性运动。,科学革命的本质。,近代科学（笛卡儿和牛顿）的惯性：线性或直线惯性,伽利略的惯性：水平的或圆弧惯性。,惯性运动的物体不是直线运动，而是沿着地球的圆弧移动。,挥之不去的对圆的偏爱。,抛物线运动,大炮仰角和射程的关系。,从棉花球和铅球运动特性的不同，形成了力和动量的想法。,想测得力的大小。,四、伽利略的贡献,伽利略与科学研究的新模式,星际使者,题献给美第奇,木星的,4,颗卫星命名为美第奇星。,受宫廷资助,科学家在,17,世纪得到社会的公认。,文艺复兴时期科学研究会的建立。,山猫研究会。,伽利略的贡献,惯性运动定律,抛物体和自由落体运动定律,天际并非纯粹不变，支持哥白尼体系,以地球的运动解释潮汐现象,伽利略的局限,不了解开普勒的行星运动理论，没有采纳开普勒的行星椭圆轨道。,一直没有将他创造的新力学运用到天体运动中。,相信天体做完美的正圆运动，惯性运动只是在局部地狱才是肯能的，天体并不做惯性运动。,未彻底打破天地之别,对教会的妥协（,1633,年,6,月教庭判他终生监禁）,自然数学化运动的宣言,在伽利略眼中，自然是一个比在开普勒眼中的自然还要简单有序的系统。,“自然并不需要许多东西来照应，它只是靠少数东西运行。”,“哲学被写在宇宙这部永远在我们眼前打开着的大书上，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。”（,试金石,）,揭开世界之谜的钥匙不是经院派的逻辑，而是数学证明。,对世界的数学结构的自信，把他从实验的那种必然的密切依赖中解放出来。,抛物线,45,度射程最大。,伽利略的科学方法,直观或解析、论证和实验,尽可能完整地孤立和考察某一典型现象，直观那些最简单、绝对的要素，将此现象翻译成数学形式和量的组合。,此后就不再需要感觉事实。通过纯数学得到的数学论证必然是真的。,为了得到更精确的结果和让人们信服，要通过实验来确证结果。,伽利略的历史地位,爱因斯坦：“伽利略的发现以及他所应用 的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。”,“上帝和自然联手创造了伽利略的智慧。”,库恩评价伽利略天文学的评价,伽利略主要是在胜利已经明显在望时做了一些扫尾的工作。伽利略的工作最大的重要性在于他普及了天文学，而且他所普及的是哥白尼的天文学。,五、伽利略之后的科学,意大利的科学研究受到压抑,没有形成伽利略学派,法国笛卡儿：解析几何。机械论世界观。漩涡假说。,荷兰惠更斯、胡克,显微镜：看到的东西是观察者的意象和观察对象的图像混合,光有仪器还不够，还需要新的研究传统。,英国：吉尔伯特、哈维、培根、波义耳、牛顿,科学应用于社会,笛卡儿：实用哲学,培根：知识就是力量。要把自然锁住。,牛顿：我想这个命题或许在造船时有用处。,