从伽利略到牛顿选编.ppt

从伽利略到牛顿; 科学的真科学的真理不应该在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里面的，这本书就是宇宙，就是自然界本身，人们必须去读它。 伽利略 转引自杨栩编，《外国名人名言录》，新华出版社，1983年，第146页;经过从远古到中世纪漫长岁月的积累，力学的发展来到一个大飞跃的时期－17世纪。力学是关于物体平衡和运动的科学，谈到运动的精确化，就得和时间的量度密切相联系。在历史上，力学的精确化首先是从对天体运动观测和描述的精确化开始的。这是因为天上的行星运动相对缓慢，是以日、月、年为单位来计算的，在时间量度上没有什么困难。还因为天体的受力相对简单，没有像地上的事物如车的运动，受有各种复杂的力不易分析清楚。我们说开普勒关???行星运动的三定律是经典力学的序曲，是因为这些定律给出了天上行星的运动学规律。一旦将运动学和力联系起来，力学学科便走向成熟了。 ;前言 伽利略的生平与科学贡献 惠更斯和其他学者的贡献 牛顿及其在力学发展中的贡献;这一时期出现了一批杰出的力学家，而其中最为卓越的是伽利略、惠更斯和牛顿。伽利略可以说是近代科学的鼻祖，他的贡献是多方面的。在力学上，他最早给出惯性原理表述、给出了落体和抛体的运动规律。惠更斯是摆钟的发明人，他给出了圆周运动的规律。而牛顿则是一位善于总结前人经验的大师，是他归纳和发展了前人的研究成果构筑起经典力学的大厦。 ;在伽利略之前一千多年，欧洲关于物体运动规律的认识始终是由亚里斯多德学说统治着。 亚里斯多德在《论天》（On the heven）中说：“一定的重量在一定的时间内运动一定的距离，一较重的重量在较短的时间内走过同样的距离，即时间同重量呈反比，比如，如果一物的重量为另一物重量的二倍，则它走过一给定的距离只需一半的时间。”[1]这就是亚里斯多德著名的落体下落速度与重量成比例的错误结论。 [1] 苗力田主编，《亚里斯多德全集》II，中国人民大学出版社，1911年，第281页 ;亚里斯多德Aristotle,384B.C.－322B.C. ;亚里斯多德对运动作了有益的探求。但是他的有些错误结论，统治了西方达2000年之久。英国哲学家罗素（Russell,B.,1872-1970）在评价他时说：“他生当希腊思想创造时期的末叶；而他死之后一直过了两千年，世界才又产生出来任何可以认为是大致能和他相匹敌的哲学家。直迄这个时期的末尾，他的权威性差不多始终是和基督教会的权威性一样地不容置疑，而且它在科学方面也如在哲学方面一样，始终是对于进步的一个严重障碍。自17世纪初以来，几乎每一种认真的知识进步，都必须是从攻击某种亚里斯多德的学说开始的。” ;§1 伽利略的生平与科学贡献;1581年，当伽利略17岁时，来到比萨大学学医。在学校里，他以数学和物理见长，而且因为善于辩论而闻名全校。1585年，伽利略离校回家，专门研究古希腊人的科学著作。根据阿基米德的浮力原理，他发明了测定合金成分的流体静力学天平，这项工作引起了意大利学术界的注意，有人称他为“当代的阿基米德”。 ;伽利略在佛罗伦萨教了几年书后，于1587年首次访问了罗马。在那里接触了一些数学家与天文学家。 1589年，伽利略写了一篇论固体重心的论文，获得了人们的称道，因而他获得比萨大学数学教授职位，这时他刚满25岁。1592年他又受聘到帕多瓦大学数学教授，这时的薪水是比萨大学的三倍。;伽利略像;伽利略的一生，大致可以分为三个时期：在比萨大学任教三年（1589－1591），在帕多瓦（Padua）大学任教18年（1592－1610），之后他回到佛罗伦萨任托斯康大公爵的首席哲学家和数学家（1610－1642）。;伽利略是哥白尼学说的忠诚的拥护者，但是在大学教学的二十多年中他一直没有讲授哥白尼学说。1613年他推荐卡斯特利接替他原任比萨大学数学教授职位，卡斯特利一上任，校方就警告他不得讲授哥白尼学说。卡斯特利说：伽利略嘱咐过我，伽利略教书20年中也没有讲过哥白尼学说。然而伽利略的一系列科学上的新发现都是与日心说不谋而合的。 ;1610年他写了《星际使者》一书、1613年他写了《关于太阳黑子的书信》一书都支持了哥白尼学说。在1616年初，伽利略从地球运动的观点写了一本详细论述潮汐理论的书，把它献给红衣主教奥西尼。1616年2月24日，在宗教法庭红衣教主的每周例会上裁决，要红衣主教贝拉明通知伽利略，不可再坚持被批评的观点。;伽利略观测到的科学事实推动了哥白尼学说的传播，因而引起了宗教势力的恐惧。1616年3月5日，天主教宣布哥白尼的《天体运行论》为禁书。;但是，伽利略坚持哥白尼学说的立场并没有为黑暗势力的恫吓而动摇。反而公开站在哥白尼学说的立场，系统地维护和宣传哥白尼学说