第二章：近代自然科学的诞生和发展
第一节近代科学革命
1．1天文学革命
一．哥白尼的日心地动说
哥白尼(Nicolaus Copernicus，1473—1543)是波兰数学家兼天文学家，于1543午发表了《天体运行论》一书，全面地阐述了他的日心地动说。其要点是：太阳是宇宙的中心，所有行星在以太阳为公共圆心的圆形轨道上绕日旋转；地球是一颗普通的行星，它有自转并与其他行星一样绕太阳公转。根据这两个基本观点，哥白尼指出，太阳的东升西落不是太阳绕地球旋转，而是地球自转的表现；天球上恒星位置每年所发生的周期性变化也不是恒星运动所致，而是地球绕太阳公转的结果。以现代的观点来看，哥白尼的学说并非完美无缺，但是它从根本上纠正了自古流传并为基督教会所支持的地心和地静说的错误，当哥白尼的学说为世人所接受之后，它就不可避免地动摇了教会的权威，从而解放了人们的思想。
当代著名的科学史与科学哲学家库恩（T.S.Kuhn,1922-1996）称哥白尼日心体系的诞生为“西方人知识发展的划时代的转折点”，因为它不仅是天文学基本概念的变革，而且是人对自然的理解的根本变革，甚至是西方人价值观念变更的一部分。但也有些人断言，哥白尼革命只不过是提出了地球每日绕自身轴旋转一周，
每年绕太阳公转一周，甚至有些科学史家根本否认存在一场“哥白尼革命”。我们认为，尽管哥白尼体系有很多旧理论的痕迹和不完善之处，甚至在得到观测证实的精确程度上一度比托勒密理论还逊色些，但是它用日心、地动说代替统治天文学界多年的地心、地静说，是在重大理论问题上用正确认识取代了谬误的认识。哥白尼理论的意义至少有两方面：
其一，它引起了整个宇宙观、世界观的巨大变革。长期以来，教会利用地心说来说明上帝创造世界，说明上帝创造一切都是为了地球上的人类，所以有意把地球摆在字宙的中心。而现在，在宗教教义中被说成是宇宙中心的地球已沦为一个普通行星，于是，上帝这个不可动摇的偶像也就随之而倒台了。日心说动摇了宗教的自然观支柱，也就是动摇了宗教世界观的基础。从社会文化心理层面讲，日心说对地心说的背叛也是对近千年形成的精神生活方式和浓厚宗教情结的挑战。
其二，哥白尼日心理论引起了人类认识史上的变革。因为哥白尼的著作宣布不服从权威和教条，不把宗教所尊奉的托勒密学说视为神圣的；同时，宣布了自然科学就是要按自然界的本来面目来认识自然，也就是说，凡是不符合自然界本来面目的东西，都要加以批判和修正。正因为如此，恩格斯称哥白尼的《天体运行论》是自然科学从宗教下面解放出来的“独立宣言”。正是在它的带动和影响下，整个自然科学各个领域都纷纷与宗教教义相决裂，并大踏步地前进着。可以说，
这部著作是近代自然科学思想革命的起点。
在一定意义上可以说，哥白尼日心理论在哲学世界观方面的价值大于其在科学上的价值，对于思想解放的意义大于其方法论的意义。也正是因为如此，这本书一发表就被列为禁书，教会对它极端仇视和恐惧，直到200多年后的1758年才被开禁。
二．布鲁诺和伽利略捍卫和发展日心说
哥白尼学说经过近两个世纪才被牢固地树立起来。尽管哥白尼学说一开始就遭到天主教、路德教和加尔文教的反对，甚至弗兰西斯·培根也不接受这一理论，但这一学说还是被广泛地传播到整个欧洲。其中，布鲁诺和伽利略在哥白尼之后对日心说的捍卫和发展作出很大的贡献。
虽然作为天文学史可以不涉及，但作为近代宇宙观史，决不能忘记为哥白尼理论的传播而献出生命的意大利哲学家布鲁诺(GiordanoBruno，1548—1600)的名字。布鲁诺年轻时就读过《天体运行论》，并成为哥白尼学说的传播者。但他比他的先师更进一步，即抛弃了恒星固定在以太阳为中心的最高天球的信念。他在1584年出版的《论无限、宇宙和世界》中阐述了他的字宙无限、世界无限的观念，并做了哲学上的论证。
他指出，宇宙是无边际的，因而没有中心；太阳是太阳系的中心而不是宇宙的中心，宇宙中存在着无数个太阳系一样的天体，恒星就是散布在无限空间中的
一个个太阳。他关于类似太阳系这样的世界有无数多个的思想，先于牛顿关于天上、地上都遵守同一运动规律的发现。
意大利科学家伽利略(GalileoGalilei，1564～1642)对近代天文学革命的贡献就在于他借助望远镜和力学(主要是动力学)思想证实和捍卫了哥白尼日心体系。
伽利略根据他对光的折射的知识制作了可将物体直径放大30倍的望远镜，于1610年在《星际使者》中公布了由此得到的若干重大发现。
其一，他发现木星有四个较小的“行星”(后来被开普勒称为“卫星”)围绕它旋转，这就好像一个缩小了的太阳系模型，这四个卫星各有其可量度的周期。这就用科学事实推翻了地球之外只有7个天体(恒星除外)的传统观念，并且向世人表明，地球不可能是宇宙中所有天体绕之旋转的中心。
其二，他还发现月球表面并不是乎坦、均匀的圆球形，而是凹凸不平和粗糙的，有的山脉高达4英里。这个发现加上他后来观测到的太阳黑子(记叙于1613年发表的《关于太阳黑子的书信》一书中)存在的事实(其面积大于地球亚非两洲面积之和)，打破了中柏拉图、亚里士多德以来关于天上事物是完美无瑕的神话，驳斥了“月上世界”与“月下世界”属于截然不同的两个世界和“天贵地贱”的神秘主义的观点。
其三，银河在以往用肉眼看上去好像是延绵不绝的一片光区，而从望远镜中
他分辨出这不过是数以万计单独恒星(其中包括用肉眼连细微的光线都看不见的成千上万个恒星)分布较为集中的结果。这个发现使人们不禁要怀疑：如果上帝为人类利益而创造了宇宙，那为什么把如此之多不可见的东西放在天上?
尽管伽利略在理论上没有给哥白尼的宇宙体系增加什么内容，但上述发现以其为日心体系提供的强有力的证据而沉重地打击了经院哲学和传统教条。当时惟一公开支持伽利略的科学家只有开普勒，他在《同星际使者的对话》一书中指出，这些新发现同他本人的理论是一致的。但教会却把日心说视为洪水猛兽。1616年教会把哥白尼著作列为禁书，并警告伽利略，让他放弃地动说。伽利略经过长期准备和精心构思，在16年之后的1632年发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，在这部著作中最重大的贡献在于他成功地分析了反对日心说的两个主要理由即没有恒星视差和地上物体垂直坠落的问题，从而使哥白尼日心体系得到进一步论证。
1．2医学革命
近代初期，在医学领域中，希波克拉底的“四体液”之类空想仍占重要地位，因此治疗人的疾病，通常还是试图重新调整人体中体液的比例，而不大注意对疾病的专门化研究。然而到了16、17世纪，在用经验主义代替思辨的科学变革的影响下，比较明智的医生开始密切注意各种疾病的差异及其不同要求，在文献中出现了对不同疾病的仔细观察和详尽描述的记载。
在近代科学诞生之前，在医学生理学中居统治地位的是罗马名医盖伦的生理学说。他的生命元气等学说尽管距真理很远，却由于基督教的思想统治使他的学说在整个中世纪欧洲，人的眼中比他的自由探讨精神更为重要，从而堵塞了生理学探索的道路。第一个敢于起来批判盖伦学说的是比利时医生、近代解剖学奠基人安法勒斯·维萨里(A．Vesalius，1514—1564)。他于1543年发表了《人体的构造》一书，他以多年从事人体解剖之所见，揭露了古代权威盖伦等人的某些结论缺乏根据。接着就是西班牙医生塞尔维特(Michael Servetus，1511～1553)于1553年发现了人体血液的小循环，他指出静脉血是通过肺部为空气“净化”之后变为动脉血的。其后，英国医生哈维（William Harvey,1578～1657）在1628年发表的著作中系统地阐述了他所发现的人体血液运动的大循环。他指出：血液在人体中是沿着心脏→动脉→静脉→心脏这样的路线循环流动的；在动脉和静脉之间必定还有人们看不见的细微通道相连；流回心脏的静脉血经过小循环(即在肺部经过空气的作用)变为动脉血，接着由心脏流出；心脏是血液循环的出发点，又是血液循环的归宿，心脏的脉动是血液循环的动力。动脉血和静脉血是分别流经心脏的左、右两部分房、室，这两部分并不直接沟通。哈维的学说彻底推翻了盖伦的观点，同时给了教会的神学说教以沉重打击。哈维的学说有大量事实为据，虽然还有不完善之处，但终究为科学的生理学奠定了基础。
1．3科学方法革命
一．伽利略开创实验方法
伽利略发明了光学望远镜，用大量天文观测事实论证哥白尼日心地动说。1609年，伽利略用自制的望远镜观察天空，发现了一系列前所未知的现象，如月球表面凹凸不平，犹如地球表面的山岳和湖海，太阳表面有黑子；木星至少有四颗卫星等等。这些发现证明了天界并非有如亚里士多德所说的那样圣洁无瑕，宇宙中也并非只有一个中心。
伽利略开创了实验力学，标志着科学实验方法的诞生。伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律。通过实验，伽利略发现了自由落体定律：物体从静止开始的自由下落是一种匀加速运动，物体下落的速度与其经历的时间成正比，下落的距离与其经历的时间的平方成正比。根据这个定律，在忽略空气阻力的情况下，从同一高度自由下落的轻重不同的物体应该同时到达地面，因为物体下落的速度与它们的质量无关。伽利略还从逻辑上论证了重物先到达地面的不合理性。从而彻底地批判了亚里士多德的错误观点。
在研究落体运动的基础上，进一步的实验使伽利略想到：沿斜面滚落的小球，如果再沿一无限光滑的平面继续滚动的话，这时既没有使小球加速的因素，也没有使小球减速的因素．它必将在这个平面上保持原有的速度匀速前进，永不停止，这就是惯性运动。惯性运动指出运动的物体具有维持原有运动状态的特性，这就
是说，亚里士多德认为必须有外力才能维持物体运动的观点也是站不住脚的。
伽利略通过观察匀速前进的船舱内舱顶水滴下落和舱内苍蝇飞行的状况，发现它们都没有因船只的航行受到干扰，它们的运动状况与静止的船舱毫无二致。据此他提出了运动的相对性原理：在匀速运动系统内的力学现象与静止系统内的力学现象并无区别。这个原理告诉我们，不能根据地面上的力学运动来判断地球是处在静止状态还是在作惯性运动(假若我们把地球近似地看作一个惯性系统的话)。
二．经验论与唯理论
英国弗兰西斯·培根的《新工具论》倡导归纳法，成为近代科学的主要方法。弗·培根在他的经验主义认识论的基础上，首创了科学中的排除——归纳法。弗·培根在《新工具论》中多处批评了自亚里士多德以来，仅仅根据少数观察、用简单枚举法匆忙地从感觉和特殊中抽象出最普遍公理的传统作法；认为这种抽象由于“没有采取对自然作排除和分解或分离的方法”，其所得出的概括必定“是不确定的和含混的”。为此，应当用科学归纳法取而代之。他提出的排除——归纳法的基本思路是：
1．通过实验观察获得有关某类现象的一切事实知识，其中包括对该类现象的肯定事例、否定事例和该类现象所具物理性质的程度不同的表现；
2．然后将全部事例编制成肯定事例表、否定事例表和程度表(即比较表)；
3．借助逐步归纳和排除法，从事例中抽象出最低层次的公理(假说)；
4．应用同样方法从低层次的公理(假说)中构造出较高层次的公理(假说)，直至最终达到普遍性程度最高的公理(即“形式”)。
其中最重要的方法是逐步归纳法和排除法。而归纳法与排除法乃是同一过程的两个相反相成的方面。弗·培根把事实之间以及低层次公理之间的相关，区分为偶然相关和必然相关(即本质相关)；不论是由系统的实验观察材料概括出普遍性有限的真理，还是从普遍性程度低的真理上升到内涵更丰富、概括性更强的真理，都要通过比较鉴别，以发现并排除偶然的非本质的相关，从而抽取出必然的本质的相关，作为进一步归纳概括的合适题材。只有如此才能牢固地建立起科学理论的“金字塔”。有人认为弗·培根“否定抽象概念”，其实，培根仅仅反对借简单枚举法，根据少数观察贸然作出不恰当的“抽象”，他并不反对、而且竭力主张以系统观察为基础、以排除和舍弃偶然相关(即非本质相关)为关键程序的科学抽象。科学抽象原则是弗·培根科学归纳法的灵魂。
近代科学尽管在很大程度上得益于实验观察和归纳方法，但要建立逻辑上完备而自恰的科学理论体系，单靠经验方法是无能为力的。笛卡尔最早看到了这个问题，在科学方法论上提出了以“普遍怀疑”为前奏、以直观——演绎法为核心、以事实验证为补充的科学发现与科学说明的逻辑模式。
在笛卡尔看来，要使科学取代统治人们思想达几个世纪的经院哲学，就必须
把科学知识大厦及其每一组成部分都建立在“理性”的基础之上，为此就要“尽可能地把所有事物都来怀疑一次”。这一语道破了新哲学与传统哲学的本质区别。笛卡尔认为，感觉有可能会欺骗我们，理性也往往会判断错误，故而一切凭感官得到的知识、一切先人之见与偏见、一切传统教条和信念，都应毫无例外地通通放到理性的法庭上加以审判。在笛卡尔那里，怀疑本身不是目的，而是手段；怀疑不是消极的、虚无主义的，而是积极的、富于建设性的。因此他的怀疑论是一种方法论的怀疑论，是构筑科学知识大厦的否定性准备。它不仅是每一个别的科学认识发生的前奏，更是科学作为系统整体而发生的初始环节。这种怀疑论是新兴资产阶级社会理想和价值观念在认识论领域的反映，是近代史上推动人类理性解放的一面旗帜。
笛卡尔认为，科学的最高成就是一种命题金字塔，其建构顺序是由上而下即由一般到个别。那么处于金字塔顶端的作为科学理论体系大前提的最一般原理(即公理)从何而来?笛卡尔的“天赋观念”论是对这个问题的唯心主义的、但又是当时相对成功的一种解决。笛卡尔认为，来自外界的关于事物的感觉观念是不可靠的，而由人的心灵自由虚构和臆想的观念是个别的和偶然的，只有来自理性本身的“天赋观念”才是一切普遍性、必然性知识的惟一可靠的来源。这种观念作为真理性认识的标准在于其无可怀疑的确定性和自明性；由于它既不依赖于感觉经验，也不依人的自由意志为转移而具有客观实在性，因此，以这种观念作为最普
遍原理，可以成功地解释一切自然现象。
在笛卡尔科学方法论中，最核心的乃是作为其知识哲学中心内容的直观——演绎法。所谓直观“既不是指感觉的易变表象，也不是虚假组合的想像所产生的错误判断”，而是靠人的认识普遍性、必然性知识的天赋能力而获得对于基本的、清楚明白的、不证自明的真理的直接了解。所谓“演绎”，是指运用数学中的推理方法从直观得到的第一原理出发所进行的全部带必然性的推理。它相对于“直观”来说，是认识自然的“补充方法”。笛卡尔认为，传统的三段论只能说明已知的真理，而对于那些要发现真理的人来说则毫无价值。作为演绎推理大前提的第一原理是运用理性直观的力量而发现的，第一原理的创造性保证了由它所推演出的知识的新颖性。因此直观——演绎法不单是说明的逻辑，而主要是一种发现的逻辑。这是它同亚里士多德三段论的本质区别。
笛卡尔接受了亚里士多德关于科学是演绎陈述系统的思想，并试图用他的直观——演绎法构造一个庞大而包罗万象的人类知识金字塔。但是，并未成功。因为仅仅根据一般定律的考虑，人们不可能确定物理过程的进程。于是，他为了克服直观——演绎法的局限和困难，不得不给实验观察和归纳方法以一席之地，运用这些方法对定律和推论进行事后的验证或经验批准。但这些仅仅是科学研究中的辅助性的补充手段。
第二节经典力学体系的建立
2.1 近代力学知识的积累
一．伽利略的力学贡献
近代力学产生之前，亚里士多德关于运动学的自然哲学理论占据统治地位达1900年之久。而亚里士多德的运动学大多属于哲学猜测与常识的混合物．特别是由于中世纪后期托马斯·阿奎那等人把他的著作奉为经典，而使他的错误的运动学理论成为严重束缚力学发展的桎梏。伽利略是在力学上第—个向亚里士多德提出挑战的科学革命家。
首先，伽利略驳斥了亚里士多德的落体理论。亚里士多德认为物体运动的快慢与运动物体自身的重量有关，并把这个思想用于落体运动。他指出，体积相等而重量不同的两个物体认同—高度自由落下时其速度比等于这些物体的重量比；比如，两物体重量比为1：10，则其下落速度比也是1：10。伽利略运用思想实验和归谬法反驳了这些错误理论。他指出，若两个重量、大小不同的物体捆在一起，其下落速度有两种相反的可能：(1)由于两物体总重量均大于其中任何一物重量，故捆在一起时下落速度比两物体中较重的物体单独下落时速度要快；(2)由于两物体一轻一重，捆在—起时较轻者牵制较重者的下落速度，因此联合体下落速度大于较轻者而小于较重者。通过分析相同比重物体在同一介质(如空气)中下落的种种情况和介质密度对物体下落的影响，以及经过“冲淡重力”斜面实验，伽利略
最终得出三个结论：第一比重相同而重量不同的物体在空气中以同样的速度运动(下落)；第二．在完全没有阻力的介质(即真空)中所有物体以同样速度作自由落体运动；第三，物体均以匀加速运动自由下落，而下落距离与时间的平方成比例地增加。据传伽利略作过比萨斜塔实验，但没有原始记录作证据。但在1586年以前，斯台文(SimonStevin，1548—1620)确实做过反驳亚里士多德观点的落体实验：从30英尺的高处，同时让两只铅球自由下落，其中一只是另-一只重量的10倍，而到达地面上发出的清晰响声好像是一个声音。
伽利略在《关于两种新科学的对话》(The dialogues concerning twonew sciences)中不仅反驳了亚里士多德的运动观念，而且讨论了匀速运动、加速运动、单摆和抛射体运动的规律。关于匀速运动，他给出了以下定义：“我们称运动是匀速的，是指在任何相等的时间间隔内通过相等的距离。”关于匀加速运动，则是指“运动质点在相等的时间间隔里获得相等的速率增量”。在这两个概念的基础上，再引入“合成速度”的概念，就可以容易地解释抛物体的运动。伽利略将抛物体运动分解为水平方向的匀速运动和垂直方向的匀加速运动，从而证明了意大利数学家塔尔塔利亚(Niccolo Tartaglia，1499～1557)早期的发现：抛物体仰角为45。时可有最大射程。他第一个成功地证明了炮弹的运动轨迹是一条抛物线。
伽利略在单摆实验和小球在相对的两斜面上滚下与滚上运动的实验中发现类似机械能守恒定律的思想，由此得出惯性的概念，从而否定了亚里士多德“力是
运动原因”的错误，建立了“力是改变运动的原因”的思想。这些思想连同他对匀速和匀加速运动的定义—起，为牛顿的运动第一和第二定律的最终表述奠定了基础。
伽利略通过对单摆的研究发现：单摆的摆动周期与振幅无关。传说这是1582—1583年他在比萨大学学习时，在比萨教堂观察吊灯时发现的。但据考证，比萨教堂的吊灯是1587年制造的，此时伽利略早已离开了比萨。但在1602年信件中他的确提到了单摆实验，而在《关于两种新科学的对话》中他详细地描述了这些实验及其结果，证明单摆周期不依赖于摆的重量和材料，而和摆的长度的平方根成比例。不过，单摆周期严格的表达式是惠更斯首先提出的，其中T表示单摆周期，L表示单摆的摆长，g表示重力加速度，据说伽利略于1638年也得到了这一结果。
由于伽利略想要发现的不是物体为什么运动(降落)，而是怎样运动(降落)，并通过实验揭示厂其中的数学关系，这就使得从他开始，时间与空间在物理科学中具有了根本性的意义。不过，由于他认为惯性定律只有在水平面上才成立，因此他的力学停留在重力影响占绝对优势的地面力学上，而未能扩展到天体力学，只有笛卡儿和牛顿才把惯性定律作为普通的力学基本原理来把握。
二．开普勒三定律的发现
1609～1619间，德国天文学家开普勒(Johannes Kepler，1571～1630)利用他的老师、丹麦天文学家第谷·布拉赫(Tycho Brahe，1546～1601)遗赠的大量准确的观测数据研究行星运动的规律，先后发现了行星运动的三条定律，科学史上习称为开普勒三定律。
开普勒第一定律亦称行星轨道定律。这一定律指出，行星运行的轨道不是正圆形而是椭圆形，它们围绕各自椭圆轨道的一个焦点运行(椭圆有两个焦点)，而这些焦点又都重合在一起，那就是太阳之所在。
开普勒第二定律又称行星运动面积定律，它指出在相等时间内行星与太阳联线所扫过的面积相等。
开普勒第三定律即行星运动周期定律，它指出任何两颗行星公转周期的平方与它们轨道长半径的立方成正比。
开普勒的工作以准确的观测数据为依据，他的结论无可争议。在西方流行了两千年的行星必定沿圆形轨道匀速运行的传统观念终于被打破了。开普勒因此被誉为“天空的立法者”。行星三定律的发现是天文学上又一重大突破。同时，它更进一步把天体运动的物理机制问题摆在人们面前：行星的运动轨道为什么是椭圆形?维持这些运动的力是什么?如此等等。开普勒的同辈人中曾有人猜测，太阳和行星可能是由于磁力作用而联系在一起的。在他们的启发下，开普勒提出了天体磁性引力假说。他考虑，既然地球是一块大磁石，太阳以及其他行星很可能也是
大磁石，是太阳和行星之间的磁力作用使它们联系起来并且使行星围绕太阳沿椭圆形轨道运行。开普勒的假说虽然并不正确，但他揭开了天体力学研究的序幕。
三．惠更斯、胡克等人的贡献
同一个科学问题往往会由来自不同侧面的研究而得到解决，这种现象在科学史上很是常见。天体力学的问题得到了有关地面上的物体运动的研究成果的启发，这就是惠更斯和胡克等人的工作。惠更斯(ChristianHuygens，1629～1695)是荷兰科学家，他对物体围绕一个中心旋转的问题进行了研究，于1673年确认：一个围绕中心作匀速圆周运动的物体之所以不会沿切线方向飞去，是因为有一个向心力作用于该物体。这个向心力的大小与该物体的运动速率的平方成正比而与圆周的半径成反比，即向心力（这里m是物体的质量，v是物体的旋转速率，r 是圆周的半径）。这就使人们认识到，必定是太阳给了行星一个引力，这个引力作用于行星，使行星围绕太阳旋转。英国科学家胡克（Robert Hooke,1635～1703）就是这样想的。1674年他在一次演讲中说到，在太阳吸引行星的同时，行星也同样吸引着太阳，从而提出了物体之间有相互的吸引力的想法，他说这种引力与磁性无关。1680年他更提出了这种引力的大小与距离的平方成反比的猜测。但是，引力与距离平方成反比的猜测是否能与行星依椭圆形轨道绕太阳旋转的事实相一致？这个问题一时难住了许多人。
2.2 牛顿力学体系的建立
一．近代最伟大的科学家——牛顿
伊萨克·牛顿(Isaac Newton，1642一1727)诞生在一个农民家庭，幼年身体很弱。他12岁进入文科中学读书时就显示出制造机械工具及其模型的天才。中学毕业后，在舅父推荐下他进入剑桥大学三一学院深造。在念文学士学位过程中，他完全依靠自修而攻读了数学与光学的名著以及天文学和力学等方面的最新成果，并于1665～1666年在家乡躲避伦敦一带的瘟疫期间发明了二项式定理的流数法，实现了对光的分解，并向万有引力定律的建立迈出了头几步。鉴于他的数学天才，他的老师巴罗于39岁就毅然辞去“数学卢卡斯讲座”教授的职位而让牛顿接替。不久他制造了反射式望远镜。这促使天文学家瓦尔德于1671年提议选牛顿为皇家学会会员，并当即被通过人选。但牛顿的光微粒说却受到主张波动说的胡克的批评，由此引发了科学史上著名的波动说与微粒说之争。在此期间，他还发展了流数法，同时花费巨大精力研究引力问题，并于1684年将证明引力平方反比定律的手稿交给哈雷。在哈雷和皇家学会的推动下，他从此进入了对理论力学进行紧张研究的时期，并以1687年7月他的《自然哲学的数学原理》一书的出版而达到高潮。此后，牛顿还做过一些化学实验，可惜他的化学手稿于1692年的一次大火中与他的光学手稿一起被全部焚毁。加之他的《自然哲学的数学原理》不提上帝和蕴涵“反神创论”倾向受到宗教界和部分科学家的抨击和反对，以及胡克1692年向皇家学会提出万有引力定律发现权问题，导致性格孤僻而内向的牛顿因
过度苦恼而神经哀弱以致失常。以后的牛顿除了从事货币改革、研究炼金术和注释圣经外，从1703年当选皇家学会主席至去世，还做过一个时期的议员。但近40年当中，他几乎没有什么突出的科学成就。牛顿以85岁高龄在主持一次皇家学会会议时突然发病，两周之后去世。他是英国历史上第一个获得国葬待遇的科家家。1731年牛顿的亲友在安葬牛顿的威斯敏斯特教堂建立了一座纪念碑，碑上刻着一首诗：“这里躺着牛顿爵土，他以超人的智力首先证明了行星的运动和图形、彗星的轨道和海洋的潮汐。他孜孜不倦地研究光线的各种折射率及其所产生颜色的种种性质。对于自然、考古和圣经是—位前所未有的勤奋、敏锐而忠实的诠释者。他的哲学中确认了上帝的尊严，他的行为中展现了真正的纯朴。让人类欢呼曾经生存过这样伟大的一位人类之光吧！”
二．牛顿经典力学体系的创立
牛顿经典力学体系，是以绝对化的四个基本概念空间、时间、质量、力为基础，以著名的三大定律为核心，以万有引力定律为最高的综合，用微积分来描述物体运动的因果律的一个结构严谨、逻辑严密、以实验和观察对结果进行验证的科学体系。《自然哲学的数学原理》就是这个体系的集中表现。
牛顿发现万有引力定律的过程前后历经20年之久。此间他受到当时一些著名物理学家(如哈雷和胡克)的帮助或启发；并借助了一些重要的天文观测结果，如皮卡特1679年关于纬度对应的地球表面长度的测定值，从而在伽利略地面力学和
开普勒天体力学成就的基础上发现了万有引力定律。
牛顿有一句名言：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”的确如此。作为万有引力定律概念基础之一的“离心力”、“向心力”思想早在1632年伽利略的《对话》中就提出来了。不仅如此，1666年牛顿还从伽利略的抛射体运动中得到启发，去思考“月亮为什么不下落”的问题。而作为万有引力定律概念基础之二的“引力平方反比”思想也早在1645年就为布里阿德所提出。牛顿的
探索是在上述思考基础上，以1665～1666年离心力定律()的提出而宣告开始的。(这一定律在1673年也为惠更斯独立地得出。)紧接着，他从这一定律和开普勒第一与第三定律中推出了圆形轨道上天体的引力平方反比关系。1669年他又把圆轨道上的引力平方反比关系近似地用于行星的椭圆轨道的研究中，但是这种研究尚存重大的障碍和困难：其—，缺乏关于地球半径的足够精确的数据。其二，天体是实体，怎样来计算所有物体的任何部分所产生的吸引力的联合作用?其三，牛顿当时还不能肯定是否应该由地心开始计算月地距离，因为这牵涉到地球对月球的引力是否行同地球的全部质量都集中于地心。在经受一系列困难的折磨之后，牛顿于1684年利用皮卡特关于地球半径的测定值，成功地验证了在平方反比于距离的力作用下，行星必定在椭圆形轨道上运动。然后，在发现运动第二定律的基础上，把它用于万有引力问题，从而得出万有引力与相互作用物体的质
量乘积的正比关系。最后于1685年春至1686年夏得出了关于重力或万有引力与质量乘积成正比、而与距离的平方成反比的完整表述，并发表在《自然哲学的数学原理》的第三编中。
运动三定律所描述的是物体(包括天体和地上的物体)力学运动的规律，它和万有引力定律一样是经典力学的基本定律。这些定律的确立虽然经过几代科学家的努力，但最终是由牛顿完成的。牛顿是经典力学的集大成者，所以经典力学又称牛顿力学。
运动第一定律运动第一定律又称惯性定律。伽利略虽然提出了惯性运动的思想，但是他相信宇宙是一个球形的封闭的空间，因此不能设想一个无限大的平面。他所考虑的惯性运动是沿着地面的运动（其实是围绕地球的圆周运动），他对于向心力也还没有认识。牛顿突破了伽利略的局限，终于发现了惯性定律。
惯性定律指出：如果没有外力的作用，任何物体将保持其精致状态或匀速直线运动状态。这就是说，力是改变物体运动状态的原因，或者说，力是使物体的运动状态发生变化，即产生加速度的原因。当我们发现一个物体从静止变为运动，或者在运动中有加速、加速（可看作是负的加速），或者是运动方向发生变化时，就可以断定必有外力作用于这个物体。在自然界中，物体不受任何外力作用的情况实际上是不存在的，但只要它所受到的外力相互平衡，便可看作是外力为零，此时该物体或者是保持静止不动，或者是保持原油的运动状态。所以，如果我们
《自然科学发展简史》第二次辅导 第一章阿拉伯科学文化的兴起与欧洲中世纪的科学技术1、阿拉伯人在科学上独立地做出了哪些贡献？ 答：数学方面：创造了阿拉伯数码，发展了代数学； 天文方面：发现了太阳偏心率的变动，修正了很多天文常量； 医学方面：最高成就是完成了《医典》巨著，还有对眼病的研究； 化学方面：兴起了炼金术，推动了实验化学的进展。 2、如何认识阿拉伯科学文化的历史作用？ 答：阿拉伯科学文化在自然科学发展史中的历史作用，不仅在于它使古希腊科学文献得以保存下来，为欧洲的科学和文艺的复兴起了承上启下的作用，也不仅在于它在东西方科学文化的交流中起了中介作用，阿拉伯的学者们还独立地发展并丰富了科学。 3、欧洲的中世纪被称为“黑暗的中世纪”，应怎样理解？ 答：从5世纪到15世纪，史称欧洲的中世纪。这一时期，基督教会神学成为封建统治的支柱。教会垄断了整个文化领域。神学在知识领域有最高的特权，科学成了神学的附庸，神学变成了科学的皇后。神学从根本上否定研究自然和学习科学的必要性。这是欧洲中世纪科学得不到发展的重要原因。这一时期，故称为“黑暗的中世纪”。 第二章近代自然科学的产生 1、近代自然科学产生的社会基础和条件是什么？ 答：随着资本主义生产方式的产生，在欧洲出现了航海探险运动、文艺复兴运动和宗教改革运动。这些由资产阶级发动的经济活动和文化运动，对近代自然科学的产生有着极为重要的影响。 2、为什么说科学实验是近代自然科学得以相对独立发展的实践基础？ 答：科学实验是一种以认识自然为首要目的的实践活动，它作为认识自然的研究方法，在很多方面优于一般的观察和生产实践活动。伴随着自然科学同宗教神学、经院哲学的激烈斗争，一批哲学家、科学家极力提倡科学实验，并把科学实验作为科学战胜对手，壮大自己力量的有力武器。由于科学实验日益成为独立的社会实践，不仅使近代自然知识有了特有的实践基础。也促进了科学形态的变化,出现了实验科学。近代自然科学是建立在科学实验基础上的实验科学。所以说科学实验是近代自然科学得以相对独立发展的实践基础。 3、从近代自然科学产生时科学家们反对宗教神学斗争中受到何种启示？ 答：在科学反对宗教的斗争中，科学家们曾用血和肉坚持了科学的真理，这种精神一直为后人所景仰。 4、如何分析近代自然科学与哲学的关系？ 答：科学实验活动的兴起，近代科学方法的建立，有赖于哲学的引导。在科学从中古时代向近代转变的关头，哲学家积极倡导近代科学方法，并对推动科学的发展有重要作用。 第三章经典力学体系的建立 1、有哪些知识为牛顿力学的建立提供了基础？ 答：一、伽利略通过对落体的研究，已经发现了惯性运动和在重力作用下的匀加速运动，奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想。 二、伽利略关于抛物体运动定律的发现，对牛顿万有引力的学说也有深刻的启示作用。
《科学发展简史》复习1（辽宁广播电视大学2008—2009学年度第二学期“开放专科”期末考试） 一、填空（每空1分，共20分） 1. 能否是人与猿之间本质的区别。 2.由于的发现，使太阳系成为一个严格按照规律运行的力学体系，故被称为“天空立法者”。 3.西亚文化对于世界文化的发展有重大的影响。其中最重大的成就之一就是文字的发明 4．古希腊自然哲学值得注意的知识包括：第一，关于问题；第二， 关于问题；第三，关于天体系统的模型问题。 5. 19世纪初，法国生物学家发表了《动物哲学》一书，提出了“”的观点。 6. 被西方人称为“医学之父”。 7. 的建立是科学形态上的重要改革，标志着近代理论自然科学的诞生。 8．第一艘实用的轮船是由美国发明家发明的，首航成功标志着取 代帆船的新时代的开始。 9.著名医学家的《医典》是阿拉伯医学的最高成果。 10.1864年，法国人在西门子兄弟的帮助下，创造了平炉炼钢法。 11. 、和的三大发现是19世纪末物理学的重要成就。 12.1969年，美国的“”把人送上了月球，实现了载人登月计划。 13. 1487年，葡萄牙人率领船队到达非洲最南端，葡萄牙国王把这里命名为。 11. 、和的三大发现是19世纪末物理学的重要成就。 12.1969年，美国的“”把人送上了月球，实现了载人登月计划。 13. 1487年，葡萄牙人率领船队到达非洲最南端，葡萄牙国王把这里命名为。 1．文艺复兴运动发源于。 A、法国 B、英国 C、意大利 D、希腊 2．我国采用十进位的计数方法是在（） A．西汉 B.南北朝C．商代 D.夏代 3．近代电磁理论的创始人是（） A.伏特 B.麦克斯韦 C.奥斯特 D.法拉第 4. 实验遗传学的创始人是（） A．魏斯曼 B.孟德尔C．施莱登 D.施旺 5．现代遗传学的创始人是奥地利修道士。 A．魏斯曼 B.孟德尔 C．施莱登 D.施旺
《自然科学发展简史》 第四章、第五章学习辅导 第四章中国古代的科学技术 1、中国古代的实用科学与古希腊的自然哲学有哪些不同？ 答：古希腊自然哲学是通过直觉和哲学的思辩，对自然现象作出了种种对后来科学发展有重要影响的猜测和解释。它既是古代的哲学，又是自然科学的一种形态。（P25）古希腊自然哲学的显著特点是它从整体上对自然现象作直观的考察，提出了许多对后来的科学发展有重要意义的猜测，成为欧洲近代自然科学产生的重要思想渊源。（P26） 中国古代的实用科学特别注重于生产实践和直接经验，注重于工艺过程、工艺方法和实践操作的效益。但是实用科学分析不足，关心效益而对原因甚少追究，知识水平常处于知其然而不知其所以然的阶段。 2、中国古代科学技术发展分为几个时期？各有何特点？ 答：一、春秋战国时期。这个时期不同的思想学说纷起，大量的思想家、哲学家各持主张，到处游说，互相争辩，造成了“百家争鸣”的局面。 二、秦汉到南北朝时期。这一时期形成了我国古代实用科学技术的模式和道路，对中国后来的科学发展有重要影响。 三、唐宋时期。是中国科技发展史上的高峰。如果说唐代是许多科学技术成就的开荒时期，宋代则是结果的时期。 四、明清时期。在科学知识和技术创造方面均有所发展，相比之下在技术创造方面更为突出。但就科学形态和科学研究的方法看却和以前没有本质的不同。 3、中国古代实用科学的发展是由哪些原因促成的？ 答：一、秦朝采取了一系列统一全国的措施，对科学技术的发展、传播和交流产生了深远影响。二、在汉代，由于开辟了海上和陆上的丝绸之路，增进了同各国的经济文化往来。 三、在三国、两晋和南北朝时代，各对峙政权为了巩固自己的统治，大都采取了发展生产的措施，促进了生产技术和实用科学的发展。 第五章阿拉伯科学文化的兴起与欧洲中世纪的科学技术 1、阿拉伯人在科学上独立地做出了哪些贡献？ 答：数学方面：创造了阿拉伯数码，发展了代数学；
第一章自然科学知识与科学技术的起源 一填空题 1.在大约30多亿年前,地球上出现了最早的生物,即原核细胞的菌藻类. 2.直到19世纪初,法国生物家拉马克发表了<动物哲理>一书,提出了”人类起源于某种古猿”的观点. 3,英国生物学家达尔文于1859年出版的<物种起源>一书,提出了生物进化的观点. 4，原上猿,埃及猿,森林猿,是人类的共同祖先. 5，恩格斯认为,人与动物的根本区别在于劳动,并认为人类的进化过程中,经过了三个依次递进的阶段,即攀树的猿群,正在形成中的人和完全形成的人. 6，我国的人类学者一般将完全形成的人分为早期猿人,晚期猿人,早期智人,晚期智人四个阶段. 7，人类学家将现代人种分为三类,即欧罗巴种(白种),蒙古利亚种(黄种),尼格罗种(黑种). 8，人类最早使用的工具是石器.考古学家根据石器的制造技术的发展和演进情况,将石器时代分为旧石器,中石器,新石器三个时代. 9，火的利用和人工取火是原始时代的又一个伟大的技术创造. 10，制技术的出现,是原始手工业诞生的标志. 11，在旧石器时代晚期,产生了原始最初的形态之一的图腾崇拜. 12，考古学一般将金属器时代分为金石并用时代,青铜时代,铁器时代三个阶段. 二、简答题 1、原始社会主要的技术发明有哪些？有何意义？ 原始社会主要的技术发明有：⑴石器的发明和应用；⑵火的利用和人工取火；⑶弓箭的发明和应用； ⑷器制造技术；⑸原始农业和畜牧业的产生等。除此以外，大约在新石器以前，还出现了最初的纺织工艺、最初的建筑工艺、最初的运输技术、原始的医疗技术。 原始技术发明的意义：原始技术发明是原始人类在漫长的岁月里取得的具有划时代意义的技术创造，在一定程度上满足了衣、食、住、行的原始需要。人类开始了能动地改造自然，在改造客观世界的过程中也改造了人类本身，发展了人类的聪明才智，人类开始逐步认识自然物的属性。 2、原始产生的原因及其实质？ 原始产生的原因：是人类对自然界和现实社会的一种歪曲的、错误的、虚幻的反映。而原始则是原始人类在同大自然斗争处于弱者地位和自然知识不足在意识形态上的表现。只有在人类的智力有所进步并有了初步的抽象思维能力以后，才会有原始观念的出现。 原始实质：原始是原始人对无法解释的自然现象的一种解释。它既是自然知识不足的表现，又是自然知识的一种补充，甚至是自然知识的一种特殊形态。原始人对自然事物属性的某些认识，也是通过当时的自然观来表达的。 第二章古代的科学技术
自然科学史学习心得 刘磊亮 自然科学不仅是改造世界的潜在力量,也是人类精神世界不断丰富和发展的宝贵资源。自然科学发展的历史是人类文明史的主线,是自然科学教育的基石,它蕴涵着巨大的教育价值,是有待开发的教育资源。自然科学发展史是研究自然科学发展过程及其规律的科学。它依据历史事实，通过对科学发展历史过程的分析来总结科学发展的历史经验并揭示其规律。在漫长的自然科学发展史上，近代曾出现了三次严重的危机，并由此也带来了三次重大的突破，从而推动自然科学向前进一步发展。 近代自然科学是以天文学领域的革命为开端的。天文学是一门最古老的科学。在西方，通过毕达哥拉斯、柏拉图、喜帕恰斯、托勒密等人的研究，已经提出了几种不同的理论体系，成为一门最具理论色彩，又是提出理论模型最多的一门学科。同时，天文学与人们的生产和生活密切相关，人们种田靠天、畜牧靠天、航海靠天、观测时间也靠天，这就必然会有力推动天文学的发展。然而，天文学在当时又是一门十分敏感的学科。在天文学领域，两种宇宙观，新旧思想的斗争十分激烈。特别是到了中世纪后期，天主教会还别有用心地为托勒密的地心说披上了一层神密的面纱。硬说地球处于宇宙中心，证明了上帝的智慧，上帝把人派到地上来统治万物，就一定让人类的住所??地球处于宇宙中心。这种荒唐说法被当作权威加以崇信之后，托勒密的学说就成为不可怀疑的结果而严重阻碍着天文科学的进步。然而，地心说基础上产生的儒略历在325年被确定为基督教的历法后，它的微小误差经过长时间的积累已经到了不可忽视的地步，同观测资料大相径庭。葡萄牙一位亲王的船长曾说:“尽管我们对有名的托勒密十分敬仰，但我们发现，事事都和他说的相反。”托勒密体系的错误日益暴露，人们急需建立新的理论体系。当时，文艺复兴
学习自然科学史的心得体会 在大一刚开学的这个学期我选修课，我选择了自然课科学史这门课程，其实在我刚看到这门课程时我就贴别喜欢它，我就没有考虑就选择了它，无论它有多少学分，我都愿意去学它，我觉得这远远不能用分数来衡量的。事实也证明我的选择也是正确的，在这门课程中我也学会了许多关于古代近代的科学成果及科学的无限努力，学会了他们对科学事业的无限的追求的精神，他们像一部记录片，又是一本科学杂志内容丰富，涵盖广泛，在学习任务不算繁重的情况下，这门课程带我穿越一个又一个时代，认识了一个又一个伟人，学习这门课程的确是一种精神享受。自然科学史不仅是改造世界的潜在力量也是人类精神世界不断丰富和发展的宝贵资源。自然科学发展的历史是人类文明史的发展主线，是自然科学上的教育基石，它蕴含着巨大的教育价值是有待开发的教育资源自然发展史是研究自然科学发展过程及规律的科学，它根据历史的事实通过科学发展历史过程及其规律的科学过程来总结分析，科学发展的历史经验并揭示其规律，在漫长的自然科学发展史上，近代从出现了三次严重的危机，并由此带来了三次重大突破，从而推动了自然课科学向前进一步发展。 自然科学是研究无机自然世界和包括人得生物属性在内的有机自然地各门科学的总称。认识的对象时整个自然界，即自然界物质的各类另行状态属性及运动形式。认识的在于揭示自然界发生的过程的实质，进而把握这些现象和过程的实质，进而把握这些现象和过程的规律性，以便解读它们，并预见新的现象和过程为在社会实践中合理而有目的地利用自然的规律开辟各种可能的途径。自然科学的根本目的在于寻找自然现象的来因。 首先讲了关于我国古代的自然科学知识。在古代科学知识中着重讲了物理和医学的知识，在物理学中，我了解到了我国古代的力学磁学和光学的发展。在当时的艰苦条件下古代的科学家们无论在多艰苦的条件下任然创造了那么显著的成就真让我佩服，对于那时医学更可谓先进那时的先进医学发展到一直沿用于现在。 接着我学到了关于世界各种各国的自然科学在近代自然科学史主要是以文学领域的革命为开端的，天文学是一门最古老的科学在西方，通过毕达哥拉斯柏拉图托勒密等人的研究，一提出几种不同的理论体系，成为一门最具理论色彩的理论模型最多的一门科学。 同时天文学于人们的生产与生活密切相关，人们种地因靠天，畜牧靠天，航海靠天，观测时间也要靠天，这就必然会推动天文学的发展。天文学在当时是一门十分敏感的学科，在天文学的领域中两种宇宙观新旧思想斗争十分激烈。特别是到了中世纪后期天主教会的阻挠，但是当时大科学家并没有因此而停止对科学的追求，并且促进了科学的进一步发展，在文艺复兴时期蓬勃发展
《自然科学发展简史》复习题及参考答案 第一章自然科学知识与科学技术的起源 1、原始社会主要的技术发明有哪些?有何意义? 答:原始社会主要的技术发明有:一、石器使用;二、使用天然火;三、弓箭;四、陶器制造技术;五、原始农业和畜牧业的产生等。 意义:原始技术发明的意义不仅在于人类开始了能动地改造自然,同时,他们在改造客观世界的过程中也改造了人类本身,发展了人类的聪明才智,人类开始逐步认识自然物的属性。 2、原始宗教产生的原因及其实质? 答:原始宗教产生的原因:只有在人类的智力有所进步并有了初步的抽象思维 能力以后,才会有原始宗教观念的出现。 实质:它毕竟是原始人对无法解释的自然现象的一种解释。它既是自然知识不足的表现,又是自然知识的一种补充,甚至是自然知识的一种特殊形态。原始人对自然事物属性的某些认识,也是通过当时的宗教自然来表达的。 第二章古代东方的科学技术 1、古代埃及人在自然科学方面取得哪些对后世有影响的成就? 答:古代埃及人对后世有影响的科学成就有:一、发明了文字;二、纸草的使用; 三、太阳历的确定;四、几何成就很大;五、医学成就(木乃伊);六、建筑艺术(金字塔)。 2、古代西亚在数学和天文学方面取得了哪些成就?
答:在天文学方面,有天象观测和历法编制,以月亮盈亏规律编制太阳历,给行星命名,能预测日蚀、月蚀。以7天为一周等。在数学方面,用十进制计数法及时间的六十进制计数法。能计算出∏的近似值。能解含有10个未知数的多元方程组,会用等差数列和等比数列来表示月亮的亮度。 第三章古希腊罗马的科学技术 1、古希腊在自然哲学方面取得了哪些对后来科学的发展有重要影响的成果? 答:重要成果有:一、关于自然界万物的本质问题——元素论;二、关于物质结构问题——原子论;三、关于天体系统的模型问题——宇宙论。 2、古希腊的理论自然知识有哪些成果?它与自然哲学有何不同? 答:一是把提供自然哲学与经验的结合,其代表人物是亚里士多德; 二是把自然科学与工程技术结合起来,把数学研究与力学研究结合起来,杰出代表是阿基米德; 三是科学形态的重要变化,即合理化体系的建立。这一工作是由欧几里得完成的; 四是医学也取得了重要成果,强调用观察和实验的方法来研究疾病,对许多疾病作了较为准确的描述,指出了适当的治病方法。希波克拉底是代表人物,称为“医学之父”。 不同之处:理论自然知识是科学与经验结合的成果,而自然哲学是对自然现象的猜测和解释,是一种科学思想。 3、古希腊与古罗马在科学技术上的发展上各有何特点?
课题12.西方近代科学的兴起和发展 1．15－20世纪自然科学发展的四个阶段 2．近代思想解放与近代科学技术产生、发展的关系 (1)近代思想解放促进了近代科学技术的产生与发展 ①文艺复兴中的思想解放，推动了天文学革命和牛顿力学的建立，近代科学兴起和发展。 ②宗教改革、启蒙运动对人们思想的解放，为达尔文的提供了思想条件。 (2)近代科学技术的发展，又为资产阶级反封建斗争提供了直接的物质条件，推动了新的思想解放。 ①近代天文学革命，打破了中世纪神学世界观地心说，给神学以极大冲击。 ②牛顿用数学的研究方法描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想提供了科学理论依据，对启蒙运动的开展起了重要的推动作用。 ③进化论的观点开始挑战基督教神学所宣扬的神创论．这极大地冲击了基督教的神学思想，促进了人类的思想解放。 3．中国古代科技与西方近代科技区别 (1)中国古代科技重经验，西方近代科技重实验。 (2)中国古代科技重综合，西方近代科技重分析。 (3)中国传统科技重实用，西方近代科技重理论。 (4)中国古代科技主要服务于农业，西方近代科技主要服务于工业。 4．16-18世纪中国和欧洲科技的结局及其原因
生物进化论补充材料 斯宾塞与社会达尔文主义 赫伯特·斯宾塞是英国的哲学家、社会学家。在达尔文的《物种起源》发表之前，斯宾塞已形成普遍进化的思想。另外，他也从马尔萨斯那里接受了生存斗争的观念。1851年，斯宾塞发表《社会静力学》，引起知识界的注意。此后，他完成了10卷本的《综合哲学》的创作。达尔文《物种起源》问世后，斯宾塞马上将达尔文的学说运用到社会历史领域，创立了社会达尔文主义。这种社会哲学认为，人类社会也像自然界一样，存在着生存竞争。在竞争中，强者生存了下来，而弱者则被淘汰。只有这样，人类社会才能进步。 社会达尔文主义有其学术价值，不能完全否定。但是这种观点将自然界的生存竞争规律搬到社会学的研究中来，公开主张国家之间、民族之间以及人与人之间的“弱肉强食，优胜劣汰”，公然将以强凌弱的强权主义宣称为“社会伦理”。正是以社会达尔文主义作为“理论依据”，早期资本主义才得以“理直气壮”地在各国内部对广大民众施行压榨和掠夺，并进而在全球范围内对其他国家和民族发动殖民战争，进行殖民统治，以实现其原始的资本积累。因为，按照社会达尔文主义弱肉强食的“伦理”“强者”可以欺凌和压榨“弱者”；“优秀民族”可以掠夺、统治乃至任意宰割“劣等民族”。显然，殖民主义最重要的“理论武器”，正是社会达尔文主义。 社会达尔文主义泛滥，会造成下面的恶果：①为了“强兵”而竞相扩充军备。②为了“强兵”就必须“富国”，而“富国”最有效的手段便是工业化，于是几乎全球所有
近代自然科学的兴起 一、教学目标 1．知识与技能 （1）知道近代自然科学兴起的背景。 （2）了解哥白尼、布鲁诺、刻卜勒、伽里略和牛顿等科学家在近代科学兴起过程中的作用和地位。 （3）知道近代早期科学中心的转移。 （4）认识科学技术的进步，推动了社会经济的发展。 2．能力与方法 教师可运用问题探讨法，引导学生去思考：日心说最早是古代希腊人提出的，是古代希腊人的一种猜想，在当时没有产生什么影响。为什么16世纪时期，哥白尼通过天文观察再度提出日心说，却引发了一场观念革命和科学革命呢？教师可以帮助同学从近代科学兴起的背景和哥白尼提出日心说的意义两个方面考虑。从而培养同学们“论从史出”的史学观。 3．情感、态度与价值观 通过本课学习，使同学们认识到科学探索需要有怀疑和批判的勇气和献身科学的精神。人类科学史上的每一次进步，都要付出巨大的代价，都要同谬误作艰苦的斗争。正是有无数科学家的顽强探索和不懈追求，才有今天辉煌灿烂的文明成果。 二、教材分析
本课的重点是介绍哥白尼、伽里略和牛顿的主要科学成就，通过介绍，使同学们了解近代科学兴起的基本情况。教师要突出他们在科学史的地位，如哥白尼提出日心说揭开了近代科学革命的序幕；伽里略是近代物理学之父；牛顿创立了经典力学理论。科学的发现和发明常常改变着人们的观念，是本课的难点。教师可以从史实或现实生活中事例出发，引导学生进行对比，而不是直接灌输。 本课以哥白尼、伽里略和牛顿三位科学家作为子目，来统领近代科学的兴起过程。 本课导语 本课导语讲述的是布鲁诺因宣传哥白尼的日心说而被宗教法庭 活活烧死的故事，其用意是引起同学们学习科学史的浓厚兴趣，同时也试图诱发同学们去积极思考，布鲁诺宣传日心说为什么会被宗教法庭处死？由此而导入课文。 哥白尼 本子目共三段大字。第一段大字简单介绍了近代科学革命的背景、兴起的时间和有关科学领域，以及哥白尼揭开了科学革命的序幕。第二段大字介绍了哥白尼发表《天体运行论》，以及日心说提出的伟大意义。第三段大字介绍了哥白尼学术的发展。 伽里略 本子目共两段大字。第一段大字介绍了伽里略发明望远镜，通过观察来证实哥白尼的学术。第二段大字介绍伽里略开创了实验和数学相结合的科学研究方法，成为近代物理学之父。
自然科学哲学思考题 1.科学的涵与本质特征，哲学与科学的关系（简答） 涵：科学就是发现、探索研究事物运动的客观规律所形成的知识体系，在它的历史发展中表现为知识、方法、生产力和社会建制地等种种形象。 特征：①客观性②普遍性③可重复性 关系：无论是从把握世界这一认识目标而言，还是从理性思维的现实运作而言，科学与哲学都相互关联。 ①科学和哲学具有相同的研究对象、研究之道、体系特点； ②哲学为科学研究提供自然图景、思维方式、价值导向、路径指引； ③科学为哲学提供思维素材、思辨法的应用、普遍规律的检验。 2.如何理解古希腊自然哲学中的“主客二分”传统？哲学给予近代自然科学发展哪些支持？（材料） 一、主客二分有两种含义： 1.在本体论意义上，是指思维与存在、精神和物质的区分； 2.在认识论意义上，则是主观和客观的区分。 主客二分意味着视人类自身为具有意识和思维、能够从事主观认知活动的主体，视周围的世界为认知活动所指向与所作用的客观对象。这就强调了人作为主体运用各种手段去认识、把握、并施加作用于外部世界的独特能力，把人与世界的关系定位为一种认知与被认知、作用与被作用的关系。 二、哲学给予近代自然科学发展的支持 近代哲学以启蒙主义为基本精神、以理性主义为基本特征、以主体性为基本原则，不但概括和总结了自然科学的成果，而且也在认识论和方法论上给予了自然科学以支持。在人文主义思潮影响下形成的实验传统，成为方法论上的革命，为近代科学脱离自然哲学这一母体而独立，提供了工具性支撑。 3.近代自然科学区别于古代自然科学的特征，从传统文化来看约瑟难题如何解答（材、论） 一、近代科学区别于古代自然科学的特征 1.观察和实验是所有科学知识的最终基础。 2.数学是理解自然的唯一语言。 二、从传统文化方面对约瑟难题的解答 1.中国哲学以人生问题为中心，对真理问题关注不充分 中国古人在研究自然时，自觉或不自觉地保持着以人为中心的习惯，而不是以追求关于自然的知识为中心，这跟现代科学的要求存在着一段不短的距离。 2.工具主义科学观对深入探索自然产生不利影响 中国古人对科学的看法，大体持一种工具主义的观点。中国古人对科学知识的应用十分
1）自然科学：是形成体系的关于自然界的知识，它是由一系列概念、假说、原理、定律所构成的知识体系，它的诞生是16～17世纪间的事。 2）复合工具：人类经过长期摸索，发明了用绑扎、粘合等方法，使以不同材料制成的几个部件组成一件工具，这就是“复合工具”，例如使石斧装上木柄，它的效能就好得多。弓和箭是旧石器时期最有代表性的复合工具，它的出现大约在一万多年之前。 3）自然哲学：是古希腊人的聪明才智在理性思维方面的表现。自然哲学就是研究自然界各种问题的学问。古希腊的自然哲学丰富多彩，与后世自然科学的形成和发展有着很深的渊源关系。 4）毕达戈拉派的自然哲学：古希腊以毕达戈拉为代表的派别认为，作为万物本原的应当不是任何一种具体的物而又为万物所具有、可以准确认识的东西。他们说这种东西就是“数”。数不仅是万物的本原，而且决定着万物的性质和状态，万物的运动变化也都服从数。数其实只是物的属性，毕达戈拉派把物和数的关系弄颠倒了。 5）四根说：是古希腊的恩培多克勒的哲学观点。他认为世界万物都是由水、火、土、气这四种基本物质所构成，有如画家用几种颜色就能描绘出绚丽多彩的图画那样。四根说也就是早期的元素说。 6）种子说：是古希腊的阿那克萨戈拉的哲学观点。他认为构成万物的是无限小的，种类又是无限多的“种子”。一些物由同类种子构成，另一些物则由多种类种子所构成，种子的结合与分离就是万物的变化。实物有生有灭，而种子则是永恒的。阿那克萨戈拉的说法比前人更进了一步。 7）原子论的自然哲学：原子论是古希腊自然哲学中的最大成就之一。创始人是留基波，主要阐述者是德谟克利特、伊壁鸠鲁。这个派别认为世界万物都是由原子组成，原子是肉眼看不见的物质微粒，其自身是密实的，不可分割的。它在种类上和数量上都是无限的，永恒的运动是原子的本性，自然界中的一切变化的实质就是原子的聚散和原子的运动。整个世界由原子和虚空构成。古希腊原子论是现代原子学说的前身。 8）穷竭法：是古希腊的数学家阿基米德在计算圆面积和螺线所围面积时运用的方法，实际上是微积分方法的先声。中国三国时魏人刘徽也曾用穷竭法算得圆周率。 9）本轮——均轮模型：是古希腊的伊巴谷所建立的天体模型。他也认为地球是宇宙的中心。他设想恒星都在远离地球的天球之上，日月和行星则沿着各自的圆形轨道（本轮）匀速运行，而它们的本轮的圆心又在围绕地球的不同的圆形轨道（均轮）上匀速运行。 10）四体液说：是古希腊最著名的医生希波克拉底创立的医学观点。他认为人体和生命的基本元素是血液、粘液、黄胆汁和黑胆汁这四种体液，四种体液调和即为健康状态，不调和便是生病。这显然是元素说思想在医学领域中的反映。 11）三灵气说：是古罗马时期著名医学家盖伦创立的医学学说。他认为人的静脉血带着从食物营养中来的“自然灵气”，与空气接触后变成带有“生命灵气”的动脉血，再流经大
科学发展简史练兵题（三） 一.单选题 1. ( )人莫尔斯是个画家，原来对科学技术是个外行。可是，他1835年研制成功了他的第一台发报机。经过几年的努力，他又发明了用点、划代表字母和数字的一套符号--- 莫尔斯电码 英国 美国 法国 意大利 2. 1800年，意大利的伏特发明了电池，实现了( )能向电能的转化 生物 热 电 化学 3. 欧洲的资本主义政权首先在（）建立。 意大利和西班牙 法国和希腊 意大利和法国 荷兰和英国 4. （）要构思技术、设计技术，指导整个技术系统的实施。 工程师 工人 老板
经理 5. 集科学家、发明家与商人特点于一身的维尔纳西门子，在1866年，他研制成功了第一台（）。他的这一伟大的成就在科学史上，可以和瓦特的蒸汽机具有相同重要的地位。 电动机 电视机 电影机 自激式发电机 6. 在早期文艺复兴的代表人物中，最杰出的是意大利的( )。他既是一位人文主义思想家、哲学家、艺术家，又是出色的工程师和科学家。 哥白尼 莎士比亚 达芬奇 但丁 7. 1859年，达尔文出版了惊世骇俗的（）。 《地质学研究》 《动物哲学》 《物种起源》 《生物体构造研究》 8. （）发明的蒸汽机是大工业的开始，是蒸汽动力机普遍应用的开始 詹姆斯 瓦特 达芬奇 纽可门
9. 原子---分子论确立以后，化学上又一个重大的突破是俄国化学家门捷列夫（）的发现。 元素周期表 气体的分压定律 元素的化合能力 元素的化合价 10. ( )发明的蒸汽机是大工业的开始，是蒸汽动力机普遍应用的开始。 瓦特 莫兹利 达芬奇 詹姆斯 11. 1819年，英国的一位煤矿工人( )，经过多年的劳动和研究，终于制出了实用的蒸汽机车 富尔敦 史蒂芬逊 莫尼埃 瓦特 12. 瑞典的化学家和工程师，通过极其艰苦的实验，发明了一种“安全炸药”而闻名世界，并以他的名字命名了许多科学奖项。他就是（）。 诺贝尔 斯普丁 莫尼埃 李比希 13. ( )得到西班牙国王的支持，于1519年9月从西班牙出发渡过大西洋，绕过南
高考历史复习《近代自然科学成就》随堂精炼卷及答案解析 高考历史复习 《近代自然科学成就》随堂精炼卷 1．有人说“牛顿革命的影响远远超出了自然科学的范畴，事实上极大地改变了整个欧洲思 想界的精神气候”。这主要说明牛顿革命() A．激发了法国人极富玄想的探索精神B．促进了文艺复兴运动的开展 C．确立了理性化或科学化的思维传统D．推动了宗教改革运动的兴起 2．(2018·衡阳统考)由于牛顿证明了地上的力学也能应用于天上的星球，从而昭示了一种简 单而统一的自然规律的存在……于是传统的宗教信仰被动摇了，唯物主义思潮开始盛行(马克垚主编《世界文明史》)。这反映了牛顿力学() A．开创了近代自然科学体系B．推动了理性认识的发展 C．是马克思主义的理论来源D．摧毁了传统的宗教信仰 3．(2018·皖南八校联考)1984年法国拍摄的电影《爱因斯坦》中有这样一个镜头：1919年11月某一天在德国柏林，爱因斯坦举着一张黑乎乎的照相底片，对普朗克说：(大意)多么真实的光线弯曲啊，多么漂亮的验证啊！此电影镜头() A．艺术地再现了相对论的提出B．反映了光电效应的实验成果 C．完全不符合相对论科学特性D．阐明了现代科学的密切关系 4．达尔文逝世后，英国的报纸呼吁把这位“自牛顿以来最伟大的英国人”与牛顿等人埋在 一起供后人凭吊。因为“与这位震撼世界的思想家的成果所产生的巨大影响相比，日常政 治的喧嚣大部分不过是尘土一般的贫乏”。这主要是基于达尔文的理论() A．致命地直刺封建神创理论B．极大地激发社会竞争意识 C．促进了人口的大幅度增长D．标志着近代自然科学诞生 5．(2018·南昌模拟)托马斯·弗里德曼认为：“在全球化第三阶段，个人成为了主角，肤色 或东西方的文化差异不再是合作或竞争的障碍。……世界各地包括中国和印度的人们可以 轻松实现自己的社会分工，世界变平了，从小缩成了微小。”导致这一变化的主要原因是 () A．世界市场形成B．交通工具革新C．信息技术应用D．美苏冷战结束 6．当代物理学家沃纳·汉森伯格指出：“在历史的进程中，地球上的人类第一次只面对自己； 他们发现不再有任何其他的伙伴和敌人。”他这样认识是因为() A．冷战结束世界趋于和平B．全球化推动世界联成一体 C．人类战胜自然取得胜利D．科技进步带来的负面影响 课后练(建议用时：30分钟) 一、选择题 1.(2018·邯郸质检)18世纪的哲学已经按照当时自然科学的榜样和模式树立了自己的理想。 1
世界近代史近代自然科学(17-20世纪初) 人教版 知识网络 一．近代数学 解析几何学——法国学者________创立，实现了形和数的结合，实际上把_______引进了数学。微积分学——英国科学家___________和德意志数学家__________分别独立建立。 意义——是数学由初等数学（常量计算）向___________(变量计算)的本质飞跃。 二．物理学 1．牛顿力学体系： 内容——科学巨著___________________________________，提出了物体机械运动的_____________和__________定律; 意义——把天上和地上的物体运动概括在一个理论之中，是___________形成的标志。是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合。 2．电磁学： 17世纪英国人发现了天然磁石的性质； 19世纪：丹麦教授奥斯特发现了电流的______________________。 英国科学家法拉第用试验证明了_____________________现象。 英国科学家麦克斯韦建立了系统的__________________理论。 德国人赫兹证明了麦克斯韦理论的正确性。 意义：开辟了人类生活的新时代_______________，推动了第二次工业革命的开展。 3．物理学的新时代 ___________和__________是现代物理学的两大支柱是，促成20世纪科学技术飞跃发展的理论基础。 微观物理学——德国物理学家_________发现“X射线”，居里夫妇发现并提炼________获得1903年诺贝尔物理学奖。相对论力学体系——背景：___________和__________的发现动摇了“经典力学”。德国科学家______________提出物理学的相对论。 内容：揭示了时空的可变性。 意义：是利用______________的理论基础，是物理学思想的重大革命。 三．化学的进步 17、18世纪——英国科学家波义耳将_______________引入化学，成为近代化学的创始人。出现“燃素说”。18世纪法国科学家_____________指出燃烧是燃烧的物质与空气中的氧进行化合的过程，是提出______________________________定律的第一人。 19世纪是近代化学发展的重要时期,英国科学家道尔顿建立了科学的_____________。意大利科学家阿伏加德罗提出的_________________概念，俄国化学家门捷列夫发现___________，是_________________的系统化和大综合。 四．生物学的进步 17~18世纪：英国科学家哈维建立了______________学说，奠定了近代生理学的基础。瑞典生物学家___________制定了植物分类法。 19世纪：细胞学说的创立——1838年德意志植物学家_____________，1839年动物学家____________。 生物进化论——19世纪早期法国博物学家____________提出生物进化论的观点。19世纪中期，英国生物学家达尔文确立了_________________，提出了________________________原理。 微生物学——19世纪60年代法国科学家______________奠定了微生物学的基础。 19世纪自然科学的三大发现__________________________；_________________； __________________________________________。
欧洲文艺复兴革命对近代自然科学发展史有何重要影响 文艺复兴是一场资产阶级在思想文化领域领导的反封建文化运动。因为生产力的发展，资本主义萌芽的出现，13世纪末在意大利各城市兴起，以后扩展到西欧各国，于16世纪在欧洲盛行的一场思想文化运动，带来一段科学与艺术革命时期，揭开了近代欧洲历史的序幕，被认为是中古时代和近代的分界。它的本质是正在形成中的资产阶级在复兴希腊罗马古典文化的名义下发起的弘扬资产阶级思想和文化的运动。文艺复兴的核心思想是人文主义。人文主义起源于14世纪下半叶的意大利，其后遍及西欧整个地区。人文主义者以“人性”反对“神性”，用“人权”反对“神权”。他们提出“我是人，人的一切特性我是无所不有”的口号。他们非常不满教会对精神世界的控制，他们要求以人为中心，而不是以神为中心，他们歌颂人的智慧和力量，赞美人性的完美与崇高，反对宗教的专横统治和封建等级制度，主张个性解放和平等自由，提倡发扬人的个性，要求现世幸福和人间欢乐，提倡科学文化知识。所以，人文主义的理念，其重点是“人”，是“人”的本能的发挥，是“人”追求真、善、美的动力。 文艺复兴运动作为一场弘扬新兴资产阶级文化的思想解放运动，在传播过程中为早期的资本主义萌芽发展奠定了深厚基础，也同时为早期的资产阶级积累了原始财富。有力地促进了社会历史的发展与进步。这一事实充裕讲明科学日趋成为临盆力中最主要的因素，成为推动社会发展的最下意思上的革命性气力。同时，它也表白人类认识自然、革新自然能力的奔腾性进步。恩格斯指出，从15世纪下半叶起，即从文艺再起起头，是资产阶级革命的伟大时期。在这场历史上最伟大的革射中，实正意义上的自然科学得以降生和疾速发展起来。尾先，资产阶级否决启建制度的奋斗使自然科学从神学桎梏中解放了出来。恩格斯指出，在封建中
自然科学发展简史第二次测试 （5—8章） 一、单选题(将一个正确答案的代号填入题后括号内) 1．欧洲的资本主义政权首先在（）建立。 A.意大利和西班牙 B.法国和希腊 C. 意大利和法国 D.荷兰和英国 2. 近代实验科学的奠基人和主要代表是（） A.罗杰尔.培根 B.达.芬奇 C.伽利略 D.弗朗西斯. 培根 3. 牛顿力学第一定律和第二定律的基本思想的奠基者是（） A.开普勒 B.伽利略 C.哥白尼 D.哈雷 4. 第一个系统地提出生物进化论的人是（） A.达尔文 B.拉马克 C.华莱士 D.赫胥黎 5. 现代遗传学的创始人是（） A.魏斯曼 B.施莱登 C.施旺 D.孟德尔 二、.连线题（将下列书和其作者连线）： 《动物哲学》达尔文 《物种起源》拉马克 《植物的发生》. 拉普拉斯 《形而上学》亚里士多德 《宇宙体系说》施莱登 三、.问答题 1．简述文艺复兴对近代自然科学产生的影响. 文艺复兴正蓬勃开展,它不仅大大解放了人们的思想,同时也推动了近代自然科学的产生。波兰天文学家哥白尼 1543年出版了《天体运行论》 ,在其中提出了与托勒密的地心说体系不同的日心说体系。意大利思想家布鲁诺在《论无限性、宇宙和诸世界》《论原因、本原和统一》等书中宣称, 宇宙在空间与时间上都是无限的, 太阳只是太阳系而非宇宙的中心。伽利略 1609年发明了天文望远镜, 1610年出版了《星界信使》 , 1632年出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。德国天文学家开普勒通过对其师丹麦天文学家第谷的观测数据的研究,在 1609年的《新天文学》和 1619年的《世界的谐和》提出了行星运动的三大定律,判定行星绕太阳运转是沿着椭圆形轨道进行的,而且这样的运动是不等速的。 近代自然科学是以天文学领域的革命为开端的。 四．论述题 1、阿拉伯人在科学上独立地做出了哪些贡献？ 阿拉伯人在学习他人的基础之上，在数学、天文学、医学等学科领域中还独立地发展并丰富了科学。 （1）数学。阿拉伯人在数学上的重要贡献,首先是创造了阿拉伯数码。阿拉伯人还继承和发展了印度数学家处理未知数的方法，发展了代数学。 （2）天文学。阿拉伯人发现了太阳偏心率的变动，修订了很多天往常量(如岁差值)。杰出的百科学者阿尔·毕鲁尼认为托勒密证明地球不动并处于宇宙中心的论据，也可以证明地球绕日的运动。重新提出太阳中心说的观点。 （3）医学。著名的医学家伊本·森纳完成了一部百万字的百科全书式的《医典》，是阿拉伯医学的最高成果。伊本·阿尔一纳菲认为血液是从右心室流到肺再到左心室的，揭示了血液的小循环过程。阿拉伯人弄清了眼球的光学过程，不仅为现代光学奠定了基础，而且这一发现又引导人们用晶体和玻璃透镜去放大物体和看书，由此才使意大利人在1350年把透镜装到框上发明了眼镜。 其它方面。兴起了炼金术，推动了实验化学的进展。 2、如何认识阿拉伯科学文化的历史作用？ 阿拉伯科学文化在自然科学发展史中的历史作用，不仅在于它使古希腊科学文献得以保存下来，为欧洲的科学和文艺的复兴起了承上启下的作用，也不仅在于它在东西方科学文化的交流中起了中介作用，阿拉伯的学者们还独立地发展并丰富了科学。 3、欧洲的中世纪被称为“黑暗的中世纪”，应怎样理解？ 从5世纪到15世纪，史称欧洲的中世纪。这一时期，基督教会神学成为封建统治的支柱。教会垄断了整个文化领域。神学在知识领域有最高的特权，科学成了神学的附庸，神学变成了科学的皇后。神学从根本上否定研究自然和学习科学的必要性。这是欧洲中世纪科学得不到发展的重要原因。这一时期，故称为“黑暗的中世纪”。 4、近代自然科学产生的社会基础和条件是什么？ 14--15世纪，欧洲资本主义生产方式的诞生；随着指南针、印刷术与火药陆续传人欧洲，同时造船业、冶金业等有了很大的发展，技术的社会应用促进了生产力的发展，导致资本主义生产方式的发展。廉价书籍的印刷出版，又使资产阶级思想革命运动有了文化武器。资本主义生产方式的形成和发展，又促进了技术的社会应用，在欧洲出现了航海探险运动、文艺复兴运动和宗教改革运动。这些由资产阶级发动的经济活动和文化运动，形成了近代自然科学产生的社会基础。 5、为什么说科学实验是近代自然科学得以相对独立发展的实践基础？ 科学实验是一种以认识自然为首要目的的实践活动，它作为认识自然的研究方法，在很多方面优于一般的观察和生产实践活动。伴随着自然科学同宗教神学、经院哲学的激烈斗争，一批哲学家、科学家极力提倡科学实验，并把科学实验作为科学战胜对手，壮大自己力量的有力武器。由于科学实验日益成为独立的社会实践，不仅使近代自然知识有了特有的实践基础。也促进了科学形态的变化,出现了实验科学。近代自然科学是建立在科学实验基础上的实验科学。所以说科学实验是近代自然科学得以相对独立发展的实践基础。 6、从近代自然科学产生时科学家们反对宗教神学斗争中受到何种启示？ 在科学反对宗教的斗争中，科学家们曾用血和肉坚持了科学的真理，这种精神一直为后人所景仰。
自然科学发展史是研究自然科学发展过程及其规律的科学。它依据历史事实，通过对科学发展历史过程的分析来总结科学发展的历史经验并揭示其规律。在漫长的自然科学发展史上，近代曾出现了三次严重的危机，并由此也带来了三次重大的突破，从而推动自然科学向前进一步发展。 近代自然科学是以天文学领域的革命为开端的。天文学是一门最古老的科学。在西方，通过毕达哥拉斯、柏拉图、喜帕恰斯、托勒密等人的研究，已经提出了几种不同的理论体系，成为一门最具理论色彩，又是提出理论模型最多的一门学科。同时，天文学与人们的生产和生活密切相关，人们种田靠天、畜牧靠天、航海靠天、观测时间也靠天，这就必然会有力推动天文学的发展。不过，天文学在当时又是一门十分敏感的学科。在天文学领域，两种宇宙观，新旧思想的斗争十分激烈。特别是到了中世纪后期，天主教会还别有用心地为托勒密的地心说披上了一层神密的面纱。硬说地球处于宇宙中心，证明了上帝的智慧，上帝把人派到地上来统治万物，就一定让人类的住所地球处于宇宙中心。这种荒唐说法被当作权威加以崇信之后，托勒密的学说就成为不可怀疑的结果而严重防碍着天文科学的进步。不过，地心说基础上产生的儒略历在325年被确定为基督教的历法后，它的微小误差经过长时间的积累已经到了不可忽视的地步，同观测资料大相径庭。葡萄牙一位亲王的船长曾说：“即使我们对有名的托勒密十分敬仰，但我们发现，事事都和他说的相反。”托勒密体系的错误日益暴露，人们急需建立新的理论体系。当时，文艺复兴正蓬勃展开，它不但大大解放了人们的思想，同时也推动了近代自然科学的产生。波兰天文学家哥白尼适合时代要求，他从1506年开始，在弗洛恩堡一所教堂的阁楼上对天象仔细观察了30年，从而创立了一种天文学的新理论--日心说。1543年，哥白尼公开发表《天体运行论》，这是近代自然科学诞生的主要标志。日心说的提出恢复了地球普通行星的本来面貌，猛烈地震撼了科学界和思想界，动摇了封建神学的理论基础，是天文学发展史上一个重要的里程碑。 这个时期，自然科学的发展成就辉煌，取得了一系列重大成果。但从宏观上看，科学发展是落在生产技术的后面。例如，钟表在实践中已广泛应用，但人们并不懂得由哪些因素决定着钟表运动的周期；在战争发射了无数的子弹和炮弹，却搞不清怎样才能把弹道计算出来，命中率如何提升。从微观上看，古典力学的发展比较完善。在天体力学中，开普勒发现了行星运动的三大定律（椭圆定律、面积定律、周期定律）；1632年，伽利略发现了自由落体定律；1687年，牛顿发表《自然哲学的数学原理》，系统论述了牛顿力学三定律（惯性定律、作用力反作用力定律、加速度定律）和万有引力定律。这些定律构成一个统一的体系，把天上的和地上的物体运动概括在一个理论之中。这是人类理解史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合。但这个时期其他学科还很落后，主要是在收集材料，积累经验，实行分门别类的初步整理。例如，18世纪，瑞典生物学家林耐就曾致力于对植物的分类，他写了《自然系统》一书，使杂乱无章的关于植物方面的知识形成了完整的系统。在化学领域，英国科学家波义耳把严密的实验方法引入化学，他被称为近代化学的创始人。德国科学家斯塔尔提提出燃素说来解释化学反应，燃素说作为化学的理论成果统治了化学界近100年。 科学的发展不是凭空实行，而是必须以已有的科学成果为发展的起点。当时已有的天文学数学知识为力学的发展创造了前提，而力学发展较完善的状况又促成了哲学史上机械自然观的形成。因为，从人的理解规律来看，人类对客观事物的理解总是从理解简单事物进而深化理解复杂事物的，理解机械运动是科学理解的第一任务。在科学理解第一阶段，暂时把事物看成彼此无关的固定不变的东西实行研究是能够理解的，一旦科学家们把一切高级复杂运动都简单类比为机械运动，并且把力学中的外力照搬过来，就变成了否认事物内部矛盾的机械外