第1讲之一 近代自然科学的初步发展.ppt

拉瓦锡，法国化学家，他进行的化学革命被公推为18世纪科学发展史上最辉煌的成就之一。 拉瓦锡是近代化学奠基人之一。1774年10月,普里斯特列向拉瓦锡介绍了自己的实验:氧化汞加热时,可得到“脱燃素气”, 这种气体使蜡烛燃烧得更明亮,还能帮助呼吸。拉瓦锡重复了普里斯特利的实验,得到了相同的结果。拉瓦锡并不相信燃素说,所以他认为这种气体是一种元素,1777年正式把这种气体命名为oxygen（中译名氧）。 燃素学说 拉瓦锡用实验证明了化学反应中的质量守恒定律。拉瓦锡的氧化学说彻底地推翻了燃素说，使化学开始蓬勃地发展起来。 拉瓦锡的实验室 光学：17世纪以来由于天文学研究的需要,光学得到了较快发展。在近代科学史上,第一个对光现象进行系统研究的是开普勒,他首先提出了光度学定理,还研究了光的折射现象和透镜成像问题。17世纪初,荷兰数学家斯涅尔(1580——1628)发现光的反射和折射定律。 开普勒 斯涅耳 反射定律 ： 反射角＝入射角 θi=θt 折射定律：光从疏介质入射密介质，折 射角小于入射角。 n1x sinθ1= n2 x sinθ2 色散：波速随波长而改变的性质称为 色散。 费马 法国数学家物理学家，解析几何学创始人之一。得到确定光在介质中传播所走的路径和光程极值原理。 在岸边看到落水的人，如何用最短的时间去救他，选择1绕远必然被放弃了，选择2是最短路线，但我们却选择3，因为在陆地上速度更快，这就是费马原理：“光所选择的路径是最节省时间的路径”。 牛顿进行了日光分光实验,发现白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫七色光组成,这种分解出来的单色光再通过第二个棱镜时没有增加任何新的成分,而将第一次分解的光也可以再用另一个棱镜合成白光。牛顿通过一系列的研究,根据光的直线传播原理认为光是一种微粒流，微粒从光源飞出，在均勾物质内以力学定律作匀速运动，他以此解释了光的反射和折射，但在解释他自己发现的牛顿环时却遇到重重困难。光的本性问题是研究的焦点。 分光试验 牛顿环 惠更斯创立了光的波动说，他认为光是一种波，他的传播与声音相似。光的波动说对于光的反射、折射、衍射现象解释得较为合理，但对光的直进和双折射现象等则难以理解。 波动说与微粒说的争论几乎贯穿近代物理光学研究的始终。波粒之争从十七世纪初笛卡儿提出两点假说开始、至二十世纪初以波粒二象性告终，共经历了三百多年的时间。 光的波动 生物学：这一时期的主要成就有林耐的分 类学和以及细胞的发现、渐成说的提出。 胡克用自制的显微镜观察软木时，首先发 现了细胞。 林耐在1735年出版的名著《自 然系统》中，系统的阐述了他的植物分类 原则，和见 解。他把植物分为纲、目、属、种，并以双命名法来命名植物。 右图上为胡克的显微镜，下为他用显 微镜看到的软木细胞和 跳蚤。 电磁学： 电磁研究在18世纪有一些进展，人们对电磁现象进行了一系列观察，并初步制造了一些电磁学试验仪器。美国科学家富兰克林正式把电分为“正电”和“负电”，并提出电荷守恒的观点；1752年他通过著名的风筝试验，认识到天空的闪电和实验室的莱顿瓶放电的性质相同；他还发明了避雷针。1785年法国物理学家库仑以对静电的定量试验研究为基础，提出了静电力的平方反比定律既库仑定律。1775年至1800年间意大利试验电学家伏打发明了世界上第一个产生恒定电流的装置——伏打电池。 库仑 富兰克林 §1.5 近代科学方法 1.5.1 培根创立实验归纳法 放弃所有先入为主的概念而重新开始。 暂时不要企图上升到一般的结论或接近他们 弗兰西斯．培根是近代哲学史上首先提出经验论原则的哲学家。他重视感觉经验和归纳逻辑在认识过程中的作用，开创了以经验为手段，研究感性自然的经验哲学的新时代，对人类哲学史、科学史都做出了重大的历史贡献。为此，罗素尊称培根为“给科学研究程序进行逻辑组织化的先驱”。 培根 1.5.2 笛卡儿创立数学演绎法 只把无需怀疑的东西放入我的判断 难题细分，直至完全解决 从最简单、容易的开始，渐渐上升到复杂对象 把一切情况列举，尽量无遗漏 笛卡儿强调演绎方法,强调数学方法是最主要的普遍科学方法,对