第三讲 科技进步与人类自然观的历史演进(下)

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1、科技进步与人类自然观 的历史演进（上）第二讲第三讲科技进步与人类自然观的历史演进 （下）1、近代后期自然科学的主要成就2、近代后期自然科学的主要特征及自然观二、近代后期的自然 科学与自然观近代后期自然科学的主要成 就康德 -拉普拉斯星云假说 康德星云假说 -1755年德国哲学家康德（）在 宇宙发展史概论一书中，首先提出太阳系 起源于原始星云的假说。他根据当时已观察到 的行星运动轨道的共面性、近圆性、公转同向 性及自转特性，和所发现的“云雾状的天体“的 现象，运用牛顿的引力理论和古代原子论的思 想，从自然界的相互联系、相互转化的辩证发 展分析中，认为“云雾状的天体“即是星云，这 些星云是由不同种

2、类、不同密度、大小不一的 微粒组成。形成太阳系的原始星云一开始弥漫 于太空，并不停旋转，在引力作用下，这些微 粒不断聚集，其中心部分形成太阳，边线部分 受斥力作用逐渐形成绕中心旋转的较大团块， 最终演变成绕太阳旋转的行星。 拉普拉斯星云假说 -1796年，法国科学家拉普 拉斯()在宇宙系统论一书中，也提出了一个 类似的星云假说。 星云假说，尽管在科学上还存在有诸多问题， 但是其演化的科学思想对于19世纪的科学产生 了巨大的影响。 IoKant，17241804P.S.Laplace,17401827热力学两大定律的发现法国青年军事工程师沙第卡（SadiCarnot，17961832）于1824

3、年发表了关 于火的动力的考查一书。他在书中指出：热机作功的必要条件是它必须工作在“热 源“和“冷源“之间；一部热机所能产生的机械功的大小，在原则上决定于热源与冷源 的温度差，而与热机的工作物质无关。这就是以后的所谓“卡诺原理“，实质上也就 是热力学第二定律。 能量守恒原理(热力学第一定律)是由六、七种不同职业的几十个科学家，先后在4个 国家，从不同的侧面独立地发现的。其中，特别值得介绍的是德国医生迈尔（JR Mayer，18141878），他于1840年从荷兰到爪哇的船上发现船员的静脉血比在 欧洲时红些。他把这归因于人体在热带维持体温所需要的新陈代谢的速率比在欧洲 低，消耗动脉血中的氧也就少。

4、由此，他进一步认识到：体力和体热都必定来源于 食物中所含的化学能，如果动物体能的输入同支出是平衡的，那么，所有这些形式 的能在量上就必定守恒。1842年迈尔又发表了“论无机界的力”一文，他在考虑人体 输入的“力”和输出的“力”应该平衡的基础上，提出了更普遍的“力”的转化和守恒的概 念。迈尔讲的“力”实际上是能量。除迈尔以外，焦耳（JooPoJoule，18181889） 和亥姆霍兹（HoLoFoVon Helmholtz，18211894）也做了大量的工作，为能量 守恒定律的确定作出了贡献。热力学第一和第二定律的建立，从几个方面表明了热运动及其转化的规律，奠定了 经典热力学的理论基础。电动力学

5、的建立电流的发现-动 电是意大利解剖学家 伽伐尼于 1780年在 解剖青蛙时偶然发现 的。意大利物理学家 伏打对类似现象进行 了大量实验，制成世 界第一个能产生稳恒 电流的装置伏打 电池。丹麦物理学家奥 斯特1820年发现电和 磁之间的联系 。AV.olta，17451827伏打电池ALGalvani，17371798HCOersted，17771851电动力学的建立1822年，法国物理学家安 培发现了电流产生磁力的基本 定律，奠定了电磁学的基础。 电磁感应定律的发现 实验物理学家法拉第在1831 年发现了电磁感应现象，他发 现磁铁同导线相对运动时，导 线中有电流产生，这就是电磁 效应。法拉第

6、发现的电磁感应 定律，是发电机的理论基础， 为人类开辟了新的能源，电力 时代的大门从此被打开了。 AMAmPere，17751836Michael Faraday，17911867经典电动力学的确立 英国物理学家麦克斯韦利用19世纪20 年代和30年代数学家在理论方面的研 究成果，把法拉第的思想用数学语言 表述出来，建立了经典电动力学的基 本运动方程麦克斯韦方程组。麦 克斯韦预言了电磁波的存在，预言电 磁波传播的速度就是光传播的速度， 并进而认为光不过是波长在一定范围 内的特殊的电磁波。这样，光学、电 学和磁学就融合成为一体，实现了经 典物理学的第三次大综合。 德国青年物理学家赫兹用实验证实了

7、 电磁波的存在，反对的意见才逐渐消 声匿迹。这时经典电动力学才算真正 得以确立。J.C.Maxwell，18311879H.R.Herts，18571894氧化理论的建立 1773年，瑞典化学家 舍 (C.W.Scheele,1742 1786)通过两种方法 发现了氧 。 1774年，英国化学家 普利斯特里利用聚光 镜照射氧化汞，制出 了氧气。J.Priestley (17331804)氧化理论的建立法国化学家拉瓦锡对燃烧的 过程，进行了严格的定量 研究。他于1777年向巴黎 科学院提交了一篇名为 燃烧理论的报告。他指 出，燃烧是有氧参加的发 出光和热的化学反应，物 质燃烧时会吸收氧，因而 重

8、量会增加，所增加的重 量等于吸收氧的重量，一 般物质燃烧后会变成酸， 金属燃烧后会变成金属氧 化物。 拉瓦锡建立的科学燃烧理 论，否定了统治人们思想 达100多年的燃素说，给 化学树立了一个里程碑。A.L.Lavoisier,17431794原子分子论学说的提出英国化学家、物理学家道尔顿（J.Dalton，17661844）继承和发 展了古代原子论和牛顿的机械原子论，把模糊的原子假说作了一番 改造，在新的历史条件下建立了科学的原子论，使其成为近代化学 的一种确定性的基础理论。这一理论使人们能够解释各种类型的物 质及其化学反应。实际上，它的意义超出了化学领域，使得人们对 物质结构的一个重要层次-

9、原子的认识，建立在科学的基础之上。 意大利化学家阿佛加德罗（A.Avogadro，17761856），在1811 年提出了分子学说。 意大利化学家康尼查罗（S.Cannizzarol，18261910） 1860年 在德国卡尔斯鲁厄的首次国际学术讨论会结束时，康尼查罗散发了 论证分子学说的小册子，准确地论述了当年阿佛加德罗提出的分子 论，他还测定了许多分子的分子量，公布了他所测得的分子量表。 至此，分子假说终于得到了肯定和公认。 原子分子论是近代化学发展史上首次重大的辩证综合，它揭示 了物质结构存在的原子、分子这样的层次，近代物质结构理论由此 取得了重大突破。因此，随着原子分子论的形成，整个近

10、代化 学发展的基础也就奠定了。有机化学的兴起 18世纪后期，德国著名化学家舍勒在有机化合物的分离 和提纯方面做了较为突出的工作。他亲自提取了大量纯 净的有机酸，这些工作丰富了人们对有机物的认识。 1824年，德国化学家维勒(F.Wohler,18001882)用自 己的实验打破了这一传统的观念。他在研究“氰酸银作 用于氨水”时，发现除生成草酸外，还有一种白色结晶 物，经过检验，证实它就是尿素。后来，他又分别利用 不同的无机物通过不同的途径进行试验，结果都合成了 尿素。尿素的人工合成填补了无机物到有机物之间的鸿 沟，打击了神秘的生命力论，开辟了有机物人工合成的 新天地。 德国化学家凯库勒（F.A

11、.Kekule，18291896）提出 ：不同元素的原子相化合时，总是倾向于遵循亲合力单 位数是等价的原则。凯库勒还把原子概念引入到有机化 合物的研究中，并发现和确立了碳的四价结构，且有自 身相结合的能力，提出了“碳链学说“。 元素周期律的发现1829年，德国化学家德贝莱纳（JWDoberener，17801849）首先 开始对元素的原子量和化学性质之间的关系进行研究。他发现当时已知的 54种元素中，可列出几个元素组，每组包括3个元素，同组内元素的性质 相似。 1862年，法国矿物学家尚古多（Chancourois，18201886）提出了关于 元素性质就是数的变化的论点，创造了一个“螺旋图”

12、。 1865年，英国工业化学家纽兰兹（JARNewlands，18371898） 把当时已知的元素按原子量大小的顺序排列时发现：从某一指定的元素起 ，第八元素是第一元素的某种重复，就像音乐中的八度音，他称之为“八音 律”。 1869年，俄国化学家门捷列夫（.，18341907）和德国 化学家迈尔(L.Meyer,18301895)各自独立地发现了元素周期律。他们对 当时已知的各种元素进行认真研究，根据化学活性的顺序，原子价的分类 ，原子量的大小等，制成了一个化学元素周期表。门捷列夫的元素周期表 初步实现了使元素系统化，把当时已发现的63个元素全部列到表里，而且 还给未知的元素留下了4个空位，指

13、出了它们的原子量，并预言了这些元 素必定存在。后来，这些预言都被证实。 周期律的发现表明，自然界的元素不是孤立的偶然堆积，而是有机联系的 统一体。同时也表明元素性质的发展变化的过程是由量变到质变的过程， 是由低级到高级、由简单到复杂的过程。周期律的发现，拉开了无机化学 系统化的序幕，为现代化学系统发展奠定了重要的理论基础。细胞学说的建立 德国植物学家施莱登施莱登（M.J.Schleiden，1804 1881）和动物学家施旺（T.Schwann，18101882） 于1838年和1839年先后创立了细胞学说。细胞是生命 的基本单元，细胞学说的建立为揭开有机体产生、成长 及其构造的秘密奠定了继续

14、前进的基础。 德国医学家微耳和（R.Virhow，18211902）将细胞 学说的理论成果引入到病理学中，1858年细胞病理学 一书出版，他以人体病变主要是局部的细胞病变这一 思想开创了细胞病理学这一新学科。 细胞学说，从有机体具有基础结构统一性方面对包括动 植物在内的生命给予了统一的解释。这一学说标志着细 胞学这门学科的兴起，也促进了生物学各学科较快的发 展。细胞是生命的基本单元，细胞学说的建立为揭开有 机体产生、成长及其构造的秘密奠定了基础。达尔文的进化论 英国著名博物学家、生物学家、进化论的完成 者达尔文（Charles Darwin，18091882）于1859年出版了名著物种起源。用

15、极为丰富 的材料，系统地说明了进化论。后来他又发表 了动物和植物在家养下的变异、人类起 源及性的选择等，进一步充实了进化论的内 容。达尔文的进化论给唯心主义在物种起源方面的 神创论和目的论以沉重的打击，也给了关于物 种不变的形而上学自然观以沉重打击。生理学 贝尔纳（C. Bernard， 1813 1878）发现了肝脏的产 糖功能和血管运动神经，还发现了刺伤脑的第四脑室底 部能使动物发生暂时性的糖尿病。他通过一系列的研究 说明，机体功能的产生是受中枢神经控制的。 贝尔纳最重要的贡献是最先把机体分为内环境和外环境 ，并指出，尽管外环境变化，但内环境还是能够保持恒 定，内环境的恒定是生命得以存在的

16、条件。他提出的“ 内环境恒定”的概念是生理学上一个十分重要的概念。 他所撰写的实验医学研究导论成了生理学发展史上 的一个里程碑。 遗传学孟德尔（G. Mendel，18221868），他是奥地利人，被称为现代 遗传学之父。1865年他发表了植物杂交实验的论文，从而提 出了相当于现代科学所说的“基因”的“遗传单位”的概念。他通过豌 豆的实验，发现了遗传定律，这就是著名的孟德尔定律 。 孟德尔的发现，在遗传学上有着划时代的意义，但当时并未引起注 意，因而被埋没了很长时间，一直到20世纪初，经过荷兰植物学家 德佛里斯（H .Devies， 1848 1935）、德国植物学家柯灵斯（ Karl Erich Correns，18641933）、奥地利植物学家丘敬马克（ E. T. Von Seyseneqq