第四章

近代科學技術的興起—

16-17世紀的科學技術

16、17世紀的文藝復興和科學革命

近代科學的誕生社會背景：東西方的交流，促進了歐洲的發展。歐洲手工業的高度發達，資本主義生產方式的形成。對外擴張、航海冒險活動推動了資本主義的迅速發展。宗教神權受到挑戰，解放人性呼聲日益高漲。文藝復興、宗教改革與地理大發現意大利的文藝復興德國的宗教改革航海探險與地理大發現四大發明的傳入與科技進步

復興古典文化，鼓吹資本主義人文主義。批判神權，提倡人性和個性解放。為資本主義的道德觀念、文化藝術經濟制度的建立打下了基礎。但丁、達.芬奇、莎士比亞、哥倫布、麥哲倫、達迦馬

文藝復興以復興古典文化為口號，發掘、光大古希臘文化，樹立理性主義和人文主義大旗，反對神權和封建特權，提倡個性自由。它不只是一場復興古典文化的運動，更是一場新時代的啟蒙運動，導致了歐洲歷史轉折、思想解放、學術發達、巨人輩出，開創了人類歷史長河中的一個光輝時代。

文藝復興運動的發源地在今天意大利國家的北部。從地理上來說，這里擁有威尼斯和熱那亞兩大歐洲著名的商業港口。另一個契機是，1453年土耳其人攻入東羅馬帝國首都君士坦丁堡，一批希臘學者帶著大批典籍逃到這里。文藝復興達?芬奇—時代造就的巨人

文藝復興不僅在精神和物質兩個方面為近代科學的誕生奠定了基礎，更重要的是為時代造就了一批開拓未來的巨人，達?芬奇即是杰出的代表。

1452年，達?芬奇生于佛羅倫薩附近的芬奇，是一位名律師與農家女的私生子。他對各種知識無不研究，對于各種藝術無不擅長。他是畫家、雕塑家、工程師、建筑師、物理學家、哲學家，而且在每一學科他都登峰造極。在世界歷史上可能沒有人有過這樣的紀錄。（[英]W.C.丹皮爾）贊頌了生命的可愛和新時代人性的覺醒。蒙娜麗莎的右手，被譽為美術史上最美的一只手。他一生留下5000頁以上的手稿，生前沒有公之于世。所有文字都是自右向左排列，寫成反體。人們只有在鏡中去讀才能看清楚。（這些筆記用所謂的暗碼寫成—他根本沒想公諸于世，所以有人說：假如達?芬奇“把他的研究成果都發表出來的話，科學一下子跳到100年以后的局面。”）意大利館展出根據達·芬奇1495年畫作等比例復制的滑翔機。

它象征了倫巴第地區不斷走向繁榮的深刻寓意。達芬奇畫中飛機現身意大利館外形酷似大蝙蝠（2010.10.27）列奧納多·達·芬奇在世人心中，這個如雷貫耳的名字不僅僅是一個思想深邃、學識淵博又多才多藝的畫家，他更是勇于探索、創新的科學實踐者。2015年可以去米蘭參觀世博會，了解意大利城市、感受意式生活。”

英國偉大劇作家、詩人，歐洲文藝復興時期人文主義文學的集大成者，代表作有四大悲劇《哈姆雷特》，《奧賽羅》，《李爾王》，《麥克白》。四大喜劇《第十二夜》《仲夏夜之夢》《威尼斯商人》《無事生非》（人教版教材稱《皆大歡喜》）。歷史劇《亨利四世》《亨利五世》《理查二世》等。莎士比亞（1564～1616）“人是一件多么了不起的杰作！人的理性多么高貴！人的能力無窮無盡！人的洞察力多么宛若神明！”（是對人文主義思想的一個精彩的概括）

─莎士比亞“英國戲劇之父”，馬克思稱他為“人類最偉大的天才之一”。被稱為“人類文學奧林匹斯山上的宙斯”。雖然他只用英文寫作，但卻是世界著名作家。他的大部分作品譯成多種文字，其劇作也在許多國家上演。莎士比亞故居畫中地點：羅馬圣彼得教堂梵蒂岡教皇宮拉斐爾的《雅典學院》（1510～1511），以古希臘哲學家柏拉圖所建雅典學院為題，以古代七種自由藝術—即語法、修辭、邏輯、數學、幾何、音樂、天文為基礎，以表彰人類對智慧和真理的追求。表現了文藝復興時代的人們對希臘理性精神的崇拜。米開朗基羅·博那羅蒂

意大利文藝復興時期偉大的繪畫家、雕塑家、建筑師和詩人，文藝復興時期雕塑藝術最高峰的代表。與拉斐爾和達芬奇并稱為文藝復興后三杰。最后的審判

創造亞當

哀悼基督

19世紀末20世紀初法國著名批判現實主義作家羅曼·羅蘭創作的傳記作品《名人傳》，包括《貝多芬傳》、《米開朗琪羅傳》、《托爾斯泰傳》。馬丁·路德（1483～1546)，16世紀歐洲宗教改革倡導者，新教路德宗創始人。

路德張貼《九十五條論綱》的服從，則是完全不重要的，因為教會仍是人為制造的，并不能真正代表天國的意志。，至于對教會鐘表的出現鐘表使人類的生活進入了一個高節奏、人工化的時代。

1500年以來，“新思想”的傳播，如和煦的春風，逐漸吹散了籠罩在歐洲上空的“中世紀”陰霾。這場基本思維方式的巨變發生在天上：1543年哥白尼《天球運行論》的出版開啟了一場影響深遠的科學革命；這場巨變發生在地上：1492年哥倫布發現新大陸，開闊了歐洲人的視野和胸襟，商業貿易與航海探險一起向歐洲人展示了無限廣闊的前景。這場巨變發生在人間：1543年維薩留斯《人體結構》為血液循環的發現奠定了重要的基礎。哥倫布（1451-1506）1492年發現美洲大陸。麥哲倫（1480-1521）麥哲倫船隊歷時三年首次完成了環球航行。地理大發現：哥倫布、達?伽馬、麥哲倫加爾各答——印度最大城市，主要港口。哥倫布“發現新大陸”意大利人，西班牙著名航海家，地理大發現的先驅者。

1492年到1502年間4次橫渡大西洋，發現美洲大陸，因此成為名垂青史的航海家。哥倫布(145l-1506)

1492年8月3日，哥倫布率領87名水手，分乘“圣瑪利亞”號、“品脫”號、“尼雅”號三艘海船（載重量分別為100、60和40噸），帶著三份國書（一份是西班牙國王寫給中國“大汗”的，其余兩份空白）。

從西班牙南端帕洛斯港出發，向西航行。經過53天的航行，終于橫跨大西洋，抵達歐洲人從未到達的地方—巴哈馬群島中的一個小島，哥倫布命名為圣薩爾瓦多（今巴哈馬群島中的華特林島）。哥倫布以為到了印度，但沒有找到黃金。他將這里的居民稱為印第安人，次年3月回到西班牙。就在哥倫布探航期間，意大利另一個航海家亞美利哥考察了南美洲東北部沿海，斷定這個地區不是印度，而是一塊新大陸。后來，人們用他的名字給新大陸命名為亞美利加洲（America）。哥倫布乘坐的“圣瑪利亞”號1520年3月31日在今阿根廷南部的圣胡利安港過冬。8月24日繼續南下通過“麥哲倫海峽”，駛入了太平洋。1520年11月底到次年3月初，船隊在太平洋連續航行3個多月。1521年3月16日，麥哲倫船隊到達菲律賓群島中的三描島，25日來到馬索華島。4月27日，麥哲倫在與土著居民的沖突中喪生。船隊在德爾·卡諾的指揮下繼續橫越，繞過好望角，于1522年9月8日回到西班牙的塞維利西港，完成了人類歷史上第一次環球航行。1519年9月20日從西班牙圣羅卡港出航，越過大西洋后沿南美洲東海岸南行。麥哲倫船隊環球航行行程世界在歐洲人的眼中突然變小了哥白尼的天體學說哥白尼的“天體運行論”布魯諾的宇宙無限論第谷：天才的觀測家開普勒：天空立法者

哥白尼（1473-1543）波蘭人著有“天體運行論”

18歲進克拉科夫大學

1497～1500年在波洛尼亞大學讀書

1501年在帕多瓦大學讀書

1503年，獲費拉拉大學博士學位

1506年，從意大利返回波蘭

1543年臨終前發表了《天體運行論》

出生在一個殷實的商人家庭，父親擔任過市政官吏。10歲時父親去世，由舅父盧卡斯·瓦采爾羅得領養。

哥白尼的《天體運行論》

哥白尼《天體運行論》手稿批判了地球靜止不動的觀點。提出了太陽為宇宙的中心。確定了各行星的排列次序。指明月亮是地球的衛星。提出了地球自轉和公轉概念。認為天體運動方式是圓運動。羅馬教廷于公元1616年把《天體運行論》列為禁書“太陽在萬物的中心統馭著；在這座最美的神廟里，另外還有什么更好的地點能安置這個發光體，使它能一下子照亮整個宇宙呢？……事實上，太陽是坐在寶座上率領著它周圍的星體家族……地球由于太陽而受孕，并通過太陽每年懷胎、結果。我們就是在這種布局里發現世界有一種美妙的和諧，和運行軌道與軌道大小之間的一種經常的和諧關系，而這是無法用別的方式發現的。”哥白尼的日心宇宙體系圖

太陽位居于宇宙的中心靜止不動，而包括地球在內的行星都繞太陽轉動的日心體系。離太陽最近的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球繞地球轉動。恒星則在離太陽很遠的一個天球上靜止不動。哥白尼把統率整個宇宙的支配力量賦予太陽，而各個天體則都有其自然的運動。哥白尼誕生500周年

波蘭1970年6月26日(波洛尼亞、帕多瓦、費拉拉的風景）意大利

日心說的發表是近代科學革命的首要標志,它推翻了1000多年來占統治地位的、在中世紀被基督教神學教條化了的托勒密地心說宇宙觀,描繪了一幅關于太陽系的科學圖景,

為近代天文學奠定了基礎。尤其重要的是,這一學說宣告了神學宇宙觀的破產,開始了自然科學從神學中解放出來的運動。

“對于西方擺脫教權統治和學術統治枷鎖的精神解放所作的貢獻幾乎比誰都要大”，“要令人信服地詳細說明太陽中心概念的優越性，必須具有罕見的思考的獨立性和直覺，也要通曉天文事實，而這些事實在那個時代是不易得到的。

哥白尼的偉大成就，不僅鋪平了通向近代天文學的道路；也幫助人們在宇宙觀上引起了決定性的變革。一旦認識到地球不是世界中心，而只是較小的行星之一，以人類為中心的妄想也就站不住腳了。”

愛因斯坦第一條，觀測不到恒星的周年視差（地球如確實繞日公轉，則從橢圓軌道之此端運行至彼端，在此兩端觀測遠處恒星，方位應有所改變），這就無法證實地球是在繞日公轉。這確實是事實。第二條，如果認為地球自轉，則垂直上拋物體的落地點應該偏西，而事實上并不如此。哥白尼不能解釋的兩個問題：哥白尼在《天體運行論》中只能強調恒星非常遙遠，因而周年視差非常微小，無法觀測到。布魯諾

哥白尼的宇宙是有限的，而布魯諾的宇宙是無限的；哥白尼以太陽取代地球居于宇宙中心，布魯諾又將太陽逐出宇宙的中心，徹底搗碎了千百年來人類思想難以突破的天球硬殼。布魯諾的宇宙沒有任何中心，當然也就沒有了上帝的地位。

1889年，人們在布魯諾殉難的鮮花廣場上豎起了他的銅像，永遠紀念這位為科學獻身的勇士。

1559-1562年，在哥本哈根大學學習古典文學和法律。

1573年，出版了《新星》一書。第谷·布拉赫對于火星運動的精確觀測，其精度達到1-2’，導致開普勒后來發現行星運動定律，他的天文觀測資料與技術被廣泛傳播。他不贊同日心說，在哥白尼模型的基礎上提出了一種修正方案，折中了哥白尼與托勒密的理論，建立了一種新的地心說模型。1609年，發表《新天文學》開普勒

提出了星體橢圓軌道的理論。提出了行星運動三定律。對星星位置進行計算。同時也是一個杰出的數學家。擅長抽象思維和理論分析。很好利用了第谷的觀測結果。開普勒（一）每一行星沿一個橢圓軌道環繞太陽，而太陽則處在橢圓的一個焦點中；（二）從太陽到行星所聯接的直線在相等時間內掃過同等的面積；（三）行星繞日一圈時間的平方和行星各自離日的平均距離的立方成正比。開普勒認為行星的運動是受太陽的驅使。太陽上可能有一個運動精靈，發出直的力線（象車輪的輻條），隨著太陽繞其軸自轉，正是這些力線推動著行星在各自軌道上繞太陽運動。他認為整個宇宙就是三位一體的現象和模式。圣父是中心，圣子是環繞中心的星球，而圣靈則是宇宙間的那許多復雜關系。

開普勒行星三定律

開普勒發展了哥白尼的學說，他終于拋棄了哥白尼沒有拋棄的均勻圓周運動的古希臘觀念，比較徹底地解決了行星運動的幾何形狀或真實結構問題，完成了認識過程的實體階段的認識，并總結出行星運動的各種經驗公式。這樣就為用力學觀點闡明天體運動開辟道路。。

哈雷。17歲進牛津大學。19歲時發表文章指出開普勒的某些錯誤。曾任格林威治天文臺第2任臺長。

21歲毅然放棄獲得學位的良機，決心測定南天星辰的位置，1年之內便作成第1個南天星表，包括381顆恒星的方位，發表于他回國的1678年，22歲便享有盛名，人們稱他為“南天的第谷”。哈雷1656-1742英國天文學家哈雷慧星軌道的推算

長期以來，人們一直認為彗星是神秘、不吉利的災星，根本不能用科學來說明。牛頓好友哈雷用牛頓力學算出1682年出現的彗星的軌道，指出它的回歸周期是75—76年，由此預言它將在1758年再次出現。53年以后的1758年（當時哈雷已去世），這顆彗星果然如期出現。哈雷慧星的發現驗證了萬有引力定律的科學性。物理革命（新物理學的誕生）背景：

哥白尼天體學說遇到的難題開普勒星體運動學說需要動力學解釋標志：

天體力學和地球上物體力學統一

實驗與數學的完美結合重大發現和重要定律的出現

被稱為近代物理學之父，開創了科學實驗以及將實驗與數學方法相結合的科學方法。伽利略月亮不是那樣完美無缺全書筆調詼諧，在意大利文學史上列為文學名著。《對話》出版后6個月，羅馬教廷便勒令停止出售，1633年6月22日在圣瑪麗亞修女院的大廳上由10名主教聯席宣判，主要罪名是違背“1616年禁令”和圣經教義。伽利略被迫跪在冰冷的石板地上，在教廷已寫好的“悔過書”上簽字。主審官宣布：判處伽利略終身監禁；《對話》必須焚絕，并且禁止出版或重印他的其他著作。

《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系對話》一書1632年出版。此書表面上保持中立，但實際上卻為哥白尼體系辯護，并多處對教皇和主教隱含嘲諷，遠遠超出了僅以數學假設進行討論的范圍。牛頓（1642-1727）英國物理和數學家

三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流？太陽為什么升起落下？這些今天看來簡單之極的問題，在當時卻是根本無法認識和把握的。直到牛頓出現，人類才終于結束了這種狀態。

—《大國崛起》解說詞1661年(19歲)進入劍橋大學，成為三一學院的減費生;1665年,獲得文學學士學位;1665-1666回到鄉下;在劍橋求學期間大量接觸自然科學著作,師從巴羅教授,將其引導到數學前沿;1669年(27歲)成為數學教授(直至1701年).1672年,成為皇家學會會員;1703年,成為皇家學會會長;1706年受英國女王封爵;1727年3月20日逝世,享年84歲.(晚年,興趣轉向神學,寫了近200萬言的著作.)IsaacNewton.(1642~1727)人生歷程一、牛頓出生，他來到了怎樣的世間？1651年8月，英國（克倫威爾統治）頒布《航海條例》，規定英國及其殖民地的進出口貨物必須由英國的船只運輸。不久，英荷發生沖突，荷蘭戰敗，英國邁出海上稱霸的第一步。1651年英國早期啟蒙思想家霍布斯完成《利維坦》一書，對君權神授和教會大加討伐。1651年，英國生物學家哈維發表《論動物的生殖》，記述了自高等哺乳動物至低等昆蟲的生長發育變化，記載了它們的胚胎發育過程。童年牛頓1651年8月，英國（克倫威爾統治）頒布《航海條例》，規定英國及其殖民地的進出口貨物必須由英國的船只運輸。不久，英荷發生沖突，荷蘭戰敗，英國邁出海上稱霸的第一步。政治經濟——資產階級革命、資本主義工商業發展,需要世界市場1651年英國啟蒙思想家霍布斯完成《利維坦》一書，對君權神授和教會大加討伐。1651年，英國生物學家哈維發表《論動物的生殖》，記述了自高等哺乳動物至低等昆蟲的生長發育變化，記載了它們的胚胎發育過程。思想文化——思想解放、民主平等等理性觀念啟蒙自然科學——正在興起政治經濟上：英國資產階級革命也正蓬勃展開，資產階級為了更好地發展經濟，贏得更廣闊的市場，渴求科學知識。思想上：14世紀以來，文藝復興、宗教改革、早期啟蒙運動等造成的思想解放和觀念啟蒙，給英國以及歐洲帶來了精神文化的空前繁榮；科學上：自然科學獲得新的生命并蓬勃成長，但對于自然和自然規律的認識仍然不完整。一、牛頓出生時的社會背景古希臘哲學家亞里士多德（BC384-BC322）“地球是球形的，是宇宙的中心。”“太陽是宇宙的中心。”波蘭天文學家哥白尼（1473—1543）

意大利天文學家布魯諾（1548—1600）為捍衛真理被教會燒死。

“宇宙是無限的，沒有中心。”“天空立法者”開普勒沒能說明行星按其規律在軌道上運行的原因。德國天文學家開普勒（1571～1630年）

每個行星都在一個橢圓形的軌道上繞太陽運轉，而太陽位于這個橢圓軌道的一個焦點上……“我們被放在這有如戲院的世界上，每個事件的起源和緣由卻完全隱瞞不讓我們知道，我們既沒有足夠的智慧預見未來，也沒有能力防止那些使我們不斷受傷害的不幸事件發生。我們被懸掛在永恒的疑懼之中……”——英國哲學家休謨被動心態自然哲學的數學原理（1686年完成，1687年出版，共分三篇）

牛頓力學是整個近代物理學和天文學的基礎，也是現代一切機械、土木建筑、交通運輸等工程技術的理論基礎。牛頓

在伽利略、開普勒、笛卡兒等人的研究基礎上，牛頓把物體運動歸結為三條基本運動定律和萬有引力定律，由此建立起一個完整的力學理論體系。這樣，他就把過去一向認為是截然無關的地球上所謂“世俗”的運動和日月星辰那些屬于神圣的“天堂”運動統一在同一理論框架之中。這可以說是人類認識自然的歷史中第一次理論的大綜合。牛頓力學是伽利略、開普勒研究成果的綜合牛頓力學三大定律第一定律（慣性定律或伽利略定律）：物體在無外力作用時，或者保持它的靜止狀態，或沿著筆直的線作勻速運動的狀態。（靜者恒靜，動者恒動）

第二定律（加速度定律）：運動的變化與外加推動力成正比；并發生在該力的作用線方向上。F=ma

第三定律（作用力與反作用力定律）：對每一個作用力，總存在一個相等的反作用力和它對抗；或者說，兩個物體彼此施加的相互作用力總是相等的，并各自指向其對方。

海王星和冥王星的發現

1687年，牛頓《自然哲學數學原理》出版。1846年依據牛頓力學，發現了海王星，牛頓力學得到了輝煌的驗證。根據萬有引力定律，人們準確地算出地球的平均密度和扁平率，正確地解釋了潮汐的成因。根據這一定律，人們還發現了海王星、冥王星。牛頓科學成就對人類文明發展的影響——牛頓的發現表明，自然界中一切在引力作用下產生的運動均可從物質自身的原因得到說明，因此無需借助于超自然因素的作用；一切力學事件不再是孤立的、偶然的事件，而是一系列運動變化中的一個環節，人們只要通過運用力學三定律，便可以從物體在某一給定時刻的運動狀態推知其在此之前或之后某一時刻的運動狀態。——《世界文明史簡編》使人類認識擺脫了神學的束縛。完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。

牛頓力學體系的建立，使人類對自然界的認識方式上出現了什么變化？牛頓……確立了充分尊重經驗事實的理性化或科學化的思維傳統。……牛頓革命還告訴人們，科學研究最好的方法有綜合與分析兩種。……正是牛頓，以他的巨大成功為動力，推動了這種科學思維方式在知識界的迅速普及。……一系列學科領域的飛躍發展，匯同牛頓革命一起，構成了人類歷史上第一個科學革命時代。

——馬克垚《世界文明史》牛頓力學體現的科學思維和研究方法帶動了各門科學的發展，引起了巨大的科學革命。牛頓科學成就對人類文明發展的影響——牛頓力學在什么方面，為近代科學的整體發展提供了啟示？牛頓的思想在英國和全歐洲出版的許多大眾讀物中傳播。迄1784年，關于牛頓的書的就有40本，法文的17本，德文的3本，拉丁文的11本，葡萄牙文和意大利文的各1本。啟蒙運動的史學家們相當嚴格地認識到牛頓作為某種象征的重要性。

——《科學與啟蒙運動》

牛頓科學成就對人類文明發展的影響——啟蒙思想家們在牛頓革命啟發、激勵下所進行的種種思考，在歷史上曾起過非常積極的作用，有力地推動了現代文明的發展和人類社會的進步。

——馬克垚《世界文明史》在瓦特研制蒸汽機之前的一個世紀里，正是歐洲歷史上一個科學鼎盛的時期。從17世紀中期開始，近代科學在一批巨人的推動下產生。在這批科學巨人當中排在最中心位置的是一位婦孺皆知的人，他就是艾薩克·牛頓。許多歷史學家認為，如果從近代科學的角度看，正是牛頓開啟了工業革命的大門。——《大國崛起?工業先聲》

牛頓的科學成就為英國工業革命提供科學理論。

“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭的舞臺上一幕才能理解他”。

——愛因斯坦

（1942年，紀念牛頓誕生300周年）

英國著名詩人亞歷山大·波普曾經寫詩贊美牛頓：

自然和自然界的規律，隱藏在黑暗里。上帝說：“讓牛頓出生吧!”

于是，一切成為光明。

“我不知道世人怎么看，但在我自己看來，我只不過是一個在海濱玩耍的小孩，不時地為比別人找到一塊更光滑、更美麗的卵石和貝殼而感到高興，而在我面前的真理的海洋，卻完全是個謎”。

──牛頓“巨人肩上的思索”

牛頓曾謙遜地說：“如果我比別人看得遠些，那是因為我站在巨人們的肩上。”牛頓之墓同其他很多杰出的英國人一樣，他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。

墓碑上鐫刻著：讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類榮耀曾經在世界上存在。

胡克

1662年任皇家學會“實驗總監”1663年成為皇家學會會員最早提出了“細胞”一詞是最著名的顯微鏡學家是一位極為出色的實驗大師

惠更斯（1629-1695）荷蘭物理學家和天文學家

1656年發現獵戶座星云，和土星的光環和衛星；

1656年制造第一架擺鐘，1658年出版《鐘表論》；

1690年出版《論光》，主張光的波動說，但誤認為光跟聲音一樣是縱波；離心力公式：離心力與速度的平方成正比，與運動半徑成反比；1663年被英國皇家學會聘為第一個外國會員。終生未婚。萊布尼茲

(1646-1716)被譽為“17世紀的亞里士多德”

17、18世紀之交德國最重要的數學家、物理學家和哲學家，一個舉世罕見的科學天才。他博覽群書，涉獵百科，對豐富人類的科學知識寶庫做出了不可磨滅的貢獻。萊布尼茲17歲在耶拿大學學習了短時期的數學，并獲得哲學碩士學位。20歲發表了第１篇關于數理邏輯的數學論文《論組合的藝術》。

在阿爾特道夫大學獲得博士學位后便投身外交界。第１篇微分學的文章1684年在《學藝》上發表，第１篇積分學的文章1686年在同一雜志發表。真空的研究原理：因為玻璃管裝“滿”水銀，所以里面沒有空氣—水銀柱上方真空狀態，沒有氣體壓強。根據帕斯卡原理，大氣壓強可以通過水槽中的水銀傳遞到玻璃管中。所以，玻璃管中的水銀柱受到一個向上的大氣壓強，而水銀柱本身會對下表面產生一個液體壓強。水銀柱不再下降時，說明這兩個壓強產生的壓力相等，根據P=ρgh就可以計算出大氣壓強了。

1643年，托里拆利做了著名的“托利拆里實驗”。他在一個長4英尺，一端封閉的玻璃管內注滿水銀，用手堵住開口的一端將管子倒立放入水銀盤中，松手后水銀向下流，但當流到水銀柱高度為30英寸時，水銀不再下流了。密度很大的水銀柱的高度不超過30英寸。760mmHg真空的研究托里拆利1608-1647意大利人帕斯卡對液體的平衡進行了實驗，得出了“帕斯卡定律”。發現大氣壓力隨高度和地點不同的變化。16歲出版關于圓錐曲線的書《圓錐截線論》。奠定了近代概率論基礎。

從小體弱多病，曾受反耶酥會的天主教影響，后改教。1654年后停止科學研究，沉迷宗教著述之中。帕斯卡在19歲時發明的加減法機帕斯卡（1623-1662）法國數學家、物理學家1971年面世的PASCAL語言，其名字就是是為了紀念帕斯卡。數學的進展

對數解析幾何微積分的創立最重要的數學方法基本上被確立了。

恩格斯微積分的創立

微積分好比一棵大樹的樹干，堪稱人類智慧最偉大的成就之一。

17世紀，隨著社會進步和生產力的發展（航海、天文、礦山建設等），數學進入“變量數學”時代，數十位科學家為微積分的創立做了開創性研究，但使微積分成為數學的一個重要分枝還是牛頓和萊布尼茨。四類問題

1、速率問題：

2、切線問題：

3、最大和最小值問題；

4、曲線長度和曲線包圍的面積問題。微積分的創立萊布尼茨使微積分更加簡潔和準確

牛頓和萊布尼茨之前有數十位數學家為微積分的誕生作了開創性貢獻。但他們的工作是零碎、不連貫、缺乏統一性的。

德國數學家萊布尼茨獨立發現微積分，創立的途徑與方法與牛頓不同，是經過研究曲線的切線和曲線包圍的面積，運用分析學方法引進微積分概念、得出運算法則的。微積分的創立

牛頓結合運動學，造詣高一等，但萊布尼茨的表達形式采用數學符號（簡潔、準確，現今仍在使用，牛頓符號現在不用了）又遠優于牛頓一籌，強有力地促進了高等數學的發展。萊布尼茨創造的微積分符號，正像印度―阿拉伯數字促進算術與代數發展一樣，促進了微積分學的發展。萊布尼茨是數學史上最杰出的符號創造者之一。他認為好的符號能大大節省思維勞動，運用符號的技巧是數學成功的關鍵之一。微積分的創立

不幸的是歷史上發生了微積分創立優先權的爭論。歐洲大陸的數學家，尤其是瑞士數學家雅科布·貝努利、約翰·貝努利兄弟支持萊布尼茨，而英國數學家捍衛牛頓，兩派爭吵激烈，甚至尖銳到互相敵對、嘲笑。牛頓死后，經過調查核實，他們各自獨立創立了微積分。這件事的結果致使英國人在數學上落后了100多年（照舊使用幾何工具），而大陸數學家繼續使用萊布尼茨的分析方法，并使微積分更加完善，在這100年中英國甚至連大陸通用的微積分都不認識。雖然如此，科學家對待科學謹慎和刻苦的精神還是值得我們學習的。

1734年，英國基督教大主教貝克萊寫了本《分析學家》的小冊子，揭示了無窮小包含的邏輯矛盾。即“貝克萊悖論”（無窮小如果是零就不能作除數，如果不是零，就不能舍棄”）（引發第二次數學危機）。

因為無窮小在牛頓的理論中一會兒是零，一會兒又不是零。因此，貝克萊嘲笑無窮小量是“已死量的幽靈”。貝克萊的攻擊雖出自維護神學的目的，但卻真正抓住了牛頓理論中的缺陷，是切中要害的。就實際應用而言，它必須既是零，又不是零。而從形式邏輯角度而言，這無疑是一個矛盾。笛卡兒（1596-1650）法國哲學家、物理學家和數學家生于法國貴族家庭，父親是地方議會議員，地方法院法官，就讀歐洲最有名的貴族小學，20歲在普依托大學學習法律與醫學。過著豪華的生活。母親病故后一直由保姆照看。從小多病，學校允許他在床上早讀，養成終生沉思的習慣和孤僻的性格。對各種知識特別是數學深感興趣。

1637年出版《方法談》，提出了直角坐標系概念。死后還出版有《論光》。笛卡兒—歐洲近代哲學奠基人之一，黑格爾稱他為“現代哲學之父”。他自成體系，熔唯物主義與唯心主義于一爐，在哲學史上產生深遠影響。同時，他又是一位勇于探索的科學家，建立的解析幾何在數學史上具有劃時代意義。笛卡爾堪稱17世紀歐洲哲學界和科學界最有影響的巨匠之一，被譽為“近代科學的始祖”。我思故我在（Cogito,ergosum）

1649年冬，瑞典女王執意邀請笛卡爾為宮廷哲學家，他盛情難卻（瑞典女王專門派一艘軍艦接他），只好來到斯德哥爾摩。這里氣候寒冷，而偏偏這位剛愎自用的19歲女王認為凌晨5點鐘學習哲學最合適，笛卡爾不得不改變他一生睡懶覺的習慣，冒著嚴寒去王宮圖書館授課。果然不久就染上肺炎，終于不治，于1650年2月11日在斯德哥爾摩病逝，終年54歲。1799年法國大革命后，笛卡爾的骨灰被送到法國歷史博物館。

笛卡爾的婚姻：與惠更斯、萊布尼茨一樣，終身未婚，沒有享受到家庭生活所帶來的快樂。笛卡兒韋達

(1540-1603)法國數學家

法國16世紀最有影響的數學家之一。第一個引進系統的代數符號，并對方程論做了改進。

早年學習法律，當過律師，后從事政治活動，當過議會的議員。在西班牙的戰爭中曾為政府破譯敵軍的密碼。韋達1591年左右，在《美妙的代數》中第1次用字母表示數字系數，推進了代數問題的一般討論。指出了根與系數的關系（人們把一元二次方程根與系數關系的結論稱為“韋達定理”）。給出三次方程不可約情形的三角解法。著有《分析方法入門》、《論方程的識別與訂正》等多部著作。在歐洲被尊稱為“代數學之父”。16、17世紀數學發展的特點

產生了幾個影響很大的新領域，如解析幾何、微積分、概率論等。

代數化的趨勢，希臘數學的主體是幾何學，代數問題也要用幾何方法去論證。

16、17世紀的代數學比幾何學占有更重要的位置，進一步向符號代數轉化。

16、17世紀數學發展的特點

出現了大量新概念，如無理數、虛數、瞬時變化率、導數、積分等，都不是經驗事實的直接反映，而是由數學理論進一步抽象所產生。

數學和其他自然科學的聯系更加緊密，實驗科學（從伽利略開始）的興起，促進數學的發展，而數學的成果又滲透到其他科學部門中去。

數學知識廣泛交流傳播，希臘時代只有少數人研究數學，到17世紀，研究人員大增，數學知識得到普遍的推廣和應用。

從17世紀開始，化學逐漸成為一門理論科學，是自然哲學的一個分支，這標志著近代化學的誕生。

英國科學家波義耳為把化學從煉金術中解放出來,確立為一門科學,作出了重要貢獻。恩格斯說：“是波義耳把化學確立為科學”。近代化學的誕生

愛爾蘭貴族后代，幼年時就聰慧過人，有超人的記憶力和非凡的語言才能。

家庭富有，先是周游列國，1644年回到英國，接受一大筆遺產。雇胡克為實驗助手，胡克替他制造了抽氣機。

波義耳是倫敦皇家學會創始人之一，因研究氣體性質而聞名，是近代化學元素理論的先驅。主張“實驗決定一切”。波義耳(1627-1691)英國化學家自然哲學家

1660年波義耳出版第1部著作《涉及空氣彈性及其效果的新物理—力學實驗》，用實驗論證了：空氣是有重量和彈性（當時波義耳稱之為彈力）的物質。空氣對于燃燒、呼吸和傳聲是必不可少的。壓強對水的沸點的影響，真空中虹吸失效。指出當周圍空氣稀薄時熱水就能沸騰。論證了細管中液體的上升（毛細現象）和大氣壓力無關，這與當時的觀點截然相反。★區別混合（機械混合）與化合（完全混合），正確評價“火”作為化學解析工具的作用，火不是像煉金術所說的萬能的。★燃燒研究。在真空中做燃燒實驗（帶有硫磺的紙卷）；發現空氣而且只是一部分空氣對于燃燒是必要的（氧）（一個未完全抽空的容器里油燈熄滅）。★他也意識到，動物的生命靠空氣維持。可惜他沒有意識到這兩種情況本質上是一回事。但胡克意識到了。波義耳

1661年發表《懷疑的化學家》，標志著近代化學從煉金術中脫胎出來。波義耳認為無論是亞里士多德的“四元素”(土、氣、水、火)理論和帕拉塞爾蘇斯（瑞士醫學家）的醫學化學家們的“鹽、硫、汞三要素”學說，都不能看做是化學元素，只有那些由復合物分解后，得到的最終產物才能被看成為元素。煉金術—中世紀一種化學哲學的思想和始祖，其目標是通過化學方法將一些基本金屬轉變為黃金，制造萬靈藥及長生不老藥。現代科學表明這種方法是行不通的。但是直到19世紀之前，煉金術尚未被科學證據所否定。包括牛頓在內的一些著名科學家都曾進行過煉金術嘗試。現代化學的出現才使人們對煉金術的可能性產生了懷疑。波義耳還給元素下了一個新定義，提出元素是某種不由任何其他物體構成的或是相互構成的原始的和簡單的物質，元素不會只有4個或3個。這個定義沒有區分元素和單質，還不是現代意義下的元素概念,但在當時對否定煉金術的元素學說起了決定性作用。

1661年6月18日波義耳公布實驗結果：“空氣是可壓縮的”，而且這種可壓縮性與加在氣體上的壓強成簡單的反比關系。這就是人們所熟知的波義耳定律。該定律因在14年后又為法國科學家馬略特獨立發現，故用他們兩個人的名字命名,稱為波義耳-馬略特定律。

1680年，波義耳從尿中提取了磷。但在此之前大約5～10年間，布蘭德（德國化學家）先于波義耳作出此項發現。究竟誰先發現了磷，發生了激烈爭論。

波義耳堅決主張一切實驗成果應該清楚而迅速地予以報道，以便讓其他人重做、證實和受益。這一主張以后就成為一條公認的科學原則。波義耳運用實驗主義哲學研究物質以及使其所能發生的變化，從這個意義上講，波義耳堪稱“化學之父”。拉瓦錫

(1743-1794)

法國著名化學家

生于巴黎，與他人合作制定出化學物種命名原則，創立了化學物種分類新體系。根據化學實驗的經驗，用清晰的語言闡明了質量守恒定律和它在化學中的運用。特別是他所提出的新觀念、新理論、新思想，為近代化學的發展奠定了重要基礎，因而后人稱他為“近代化學之父”。拉瓦錫用大量實驗澄清當時一些化學家所持有的錯誤或模糊觀點拉瓦錫經反復實驗和分析，大膽提出假設：金屬鍛燒，并不是放出燃素，而是與空氣結合形成新的化合物，而且一定能從這種鍛燒后的金屬灰燼中再將那部分空氣析出。拉瓦錫沿著這個正確思路反復實驗，都沒找到理想的物質。當然，這主要是實驗條件的限制。拉瓦錫對氧氣的研究是300年前化學家們對燃燒的解釋，他們認為火是由無數細小而活潑的微粒構成的物質實體。這種火的微粒既能同其他元素結合而形成化合物，也能以游離方式存在。大量游離的火微粒聚集在一起就形成明顯的火焰，它彌散于大氣之中便給人以熱的感覺，由這種火微粒構成的火的元素就是“燃素”。

燃素學說

1774年普利斯特訪問巴黎，向拉瓦錫介紹了氧化汞加熱實驗，拉瓦錫豁然開朗，沿著普利斯特的思路，反復進行了一系列較為精確的定量實驗，終于找到了他要尋找的純凈空氣，當時他把這種純凈空氣命名為“氧氣”。

氧氣的發現推翻了長期統治化學領域的“燃素說”，是化學領域里的一場深刻革命。

1789年拉瓦錫出版《初等化學概論》Traité

élémentairedechemie這是第一本現代化學教科書，書中敘述了質量守恒定律。列出了當時已知的所有元素表。這個表的大部分是正確的，但拉瓦錫把熱和光也列為元素。1771年與瑪麗·安娜結婚

1768年拉瓦錫在“包稅局”投資了50萬法郎，每年可獲10萬法郎收益。

1789年法國大革命爆發，由于拉瓦錫曾擔任過包稅官，被誣陷與法國的敵人有來往，犯有叛國罪而入獄，于1794年5月8日處以絞刑。著名的法籍意大利數學家拉格朗日痛心地說：“他們可以一瞬間把他的頭割下，而他那樣的頭腦100年也許長不出一個來。”1768年拉瓦錫僅23歲就被選進法蘭西科學院

塞爾維特發現血液的小循環2維薩留斯為血液循環的發現開辟道路31哈維建立血液循環學說33近代生命科學的開始★1533年進入巴黎大學。★

蓋倫的解剖學當時支配著巴黎大學課堂，教授們不屑于親自動手解剖（屠夫或理發師演示），維薩留斯親自解剖尸體。因與教授們就蓋侖學說的對錯發生爭執。巴黎大學不授學位。★

意大利帕多瓦大學授予其醫學博士學位，并聘為教授（1537）★

1543年發表《人體結構論》。不以蓋倫學說為依據，而以他在解剖過程中所看見的為根據。他對骨、脈、腹、腦各器官的研究尤為出色。維薩留斯

1515-1564比利時世代名醫之后

“我在這里并不是無故挑剔蓋侖（古羅馬醫師、自然科學家和哲學家，繼希波克拉底之后的古代醫學理論家）缺點，相反地，我肯定蓋侖是一位大解剖學家。他解剖過很多動物，但限于條件，就是沒有解剖過人體，以致造成很多錯誤。在一門簡單的解剖課程中，我能指出他的200種錯誤。但我還是尊重他。”

1543《論人體構造》七卷，骨骼系統、肌肉系統、血液系統、神經系統、消化系統、內臟系統、腦感覺器官。插圖豐富，而且精美，著名畫家提香的一位高足繪制，令人亦嘆為觀止。

維薩留斯的著作引起人們的非難，他不得不在1544年離開帕多瓦大學，前往西班牙擔任查理五世的宮廷御醫。一次，他為西班牙一位貴族做驗尸解剖，當剖開胸膛時，監視官說心臟還在跳動，誣陷維薩留斯用活人做解剖。宗教裁判所趁機提起公訴，判維薩留斯死罪。由國王菲里普出面干預，才免于死罪，改判耶路撒冷朝圣贖罪。但在歸航途中，航船遇險，全體乘客被困贊特島，年僅50歲的維薩留斯病死在那里。維薩留斯的同學。1553年秘密出版的《基督教的復興》中塞爾維特提出了小循環的機理：

血液并不是通過心臟中的隔膜由右心室直接流入左心室，而是由肺動脈進入肺靜脈，與這里的空氣相混合后流入左心室。塞爾維特

(1511—1553)西班牙塞爾維特在日內瓦被加爾文（新教領袖）抓住并被活活燒死，而且在燒死他之前還殘酷地烤了兩個小時。

塞爾維特對血液循環的研究才剛剛開始，完成肺循環的研究之后，就要著手體循環的研究，卻遭到教會的殘酷迫害。不但獻出了生命，而且科學也因此蒙難。由于教會的迫害，血液循環的發現至少推遲了75年之久。直到1628年才由英國的內科醫生威廉．哈維完成。哈維血液循環理論哈維1578～1657英國生理學家近代科學革命另一重要標志是哈維的血液循環理論。英國富農之子。19歲畢業于劍橋大學。1602年獲帕多瓦大學醫學博士，在意大利學醫時常去聽伽利略講授力學和天文，深受影響。伽利略注重實驗的做法為他日后研究醫學，發現人的血液循環奠定了基礎。

哈維通過科學實驗和理論研究,提出血液循環理論,其要點是：(1)血液循環的原動力是心臟的收縮和舒張，而非任何靈氣;(2)血液在全身沿一閉合路線循環運動。路線是從右心室輸出的靜脈血經肺部變為動脈血，然后通過左心房進入左心室;從左心室搏出的動脈血沿動脈到達全身,然后再沿靜脈回到心臟;(3)哈維預言,在動脈和靜脈的末端必定存在一種微小通道將二者聯結起來。大循環（體循環）

小循環（肺循環）右心室

哈維逝世后的第4年，伽利略發明的望遠鏡，被意大利馬爾比基教授改制為顯微鏡用于醫學上，觀察到毛細血管的存在，真正證實了哈維理論的正確性。

哈維的血液循環理論給了生理學中傳統觀念：蓋侖的三靈氣說（自然靈氣、活力靈氣、靈魂靈氣）以致命打擊。從此，生理學發展成為科學。哈維因此被譽為“生理學之父”。1628年《心血運動論》伽利略發現昆蟲的復眼荷蘭人列文虎克（1632-1723）使用單顯微鏡（放大倍率很高的透鏡）發現大量新生物：單細胞有機體（原生動物），證實了血液循環，最早發現紅血球、細菌，著有《大自然的奧秘》一書。胡克1665年著有《顯微圖》一書，發現了軟木的多孔結構，首創細胞（cell）一詞。顯微鏡下的新世界光的本質：波動說與微粒說的交鋒1655年，意大利波侖亞大學數學教授格里馬第在觀測放在光束中的小棍子的影子時，首先發現了光的衍射現象。據此他推想光可能是與水波類似的一種流體。1663年，英國科學家波義耳提出物體的顏色不是物體本身的性質，而是光照射在物體上產生的效果。他第一次記載了肥皂泡和玻璃球中的彩色條紋。這一發現與格里馬第的說法有不謀而合之處，為后來的研究奠定了基礎。光的本質：波動說與微粒說的交鋒英國物理學家胡克重復了格里馬第的試驗，通過對肥皂泡膜顏色的觀察提出“光是以太的一種縱向波”的假說。根據這一假說，胡克也認為光的顏色是由其頻率決定的。1672年，牛頓在論文《關于光和色的新理論》中談到光的色散實驗：讓太陽光通過一個小孔后照在暗室里的棱鏡上，在對面的墻壁上會得到一個彩色光譜。他認為，光的復合和分解就像不同顏色的微粒混合在一起又被分開一樣。在這篇論文里他用微粒說闡述了光的顏色理論。1672年2月6日，由胡克（主席）和波義耳等組成的英國皇家學會評議委員會對牛頓提交的論文《關于光和色的新理論》持否定態度。1675年12月9日，牛頓在《說明在我的幾篇論文中所談到的光的性質的一個假說》一文中，再次反駁胡克的波動說，重申微粒說。惠更斯認為，光是一種機械波；光波是靠物質載體（以太）傳播的縱向波。波動說與微粒說的交鋒1678年，惠更斯向巴黎科學院提交光學論著《光論》。書中系統闡述光的波動理論。同年發表演說反對微粒說。1690年《光論》出版發行。牛頓一方面提出兩點反駁理由：第一，光如果是一種波，它應該同聲波一樣可以繞過障礙物、不會產生影子；第二，冰洲石的雙折射現象說明光在不同的邊上有不同的性質，波動說無法解釋其原因。另一方面，牛頓把他的物質微粒觀推廣到整個自然界，并與他的質點力學體系融為一體，為微粒說找到了堅強的后盾。科學方法論弗蘭西斯·培根1561－1626生于英國貴族家庭，父親是伊麗莎白女王政府的一名高級官員。23歲當選英國下議院議員。但女王拒絕給他高官厚祿。原因之一是他在議會強烈反對女王支持的稅收計劃。由于培根奢侈，經常負債，他負擔不起這種稅務。培根一生道德上頗多污點，但文筆出色。女王去世后，培根成為她的繼承人的顧問，受到欣賞。

1584年進入議院；

1603年成為爵士；

1607年任副檢察長；

1618年成為大法官；

1621年被控受賄，結束了政治生涯。1605年發表《學術的進展》，高度贊揚科技發明。知識就是力量！弗蘭西斯·培根

1620年出版《新工具》，培根最重要的著作，闡述他的科學方法論。該書目的是讓人們接