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1、第 1 页 共 5 页牛顿力学对当代人们思想的影响及发展我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。 牛顿 牛顿是经典力学理论的集大成者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。 在牛顿以前，天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运行？天文学家无法圆满解释这个问题。万有引力的发现说明，天上星体运动和地面上物体运动都受到同样的规律力学规律的支配。 一个苹果的偶
2、然落地，却是人类思想史的一个转折点，它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢？牛顿思索着。终于，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。 1686年底，牛顿写成划时代的伟大著作自然哲学的数学原理一书。 牛顿在这部书中，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。 牛顿力学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。1.揭示了人的价值:征服自然人类早期的主要劳动形式是体力劳动。如何发挥体力的效率，对生产有重要意义。这是力
3、学成为自然科学第一个基础学科、主导学科、带头学科的经济根源。从阿基米德到牛顿的力学研究正是在这样的背景下进行的。阿基米德曾根据杠杆原理发出这样的豪言：“给我一个支点，我便能把地球举起来!”这是人类对自己体力的颂歌，表达了人类对自然界要有所作为的愿望。但这样的支点是没有的。我们用拟人化方法来解读牛顿力学定律。把F理解为人力，m理解为自然界，a理解为自然界的变化，那就可以得出这样的启示：自然界本身不会改变状态，但人力可以迫使它改变，而且变得越来越快。人类应该而且能够克服自然界的“惯性”，牛顿力学为这种信念提供了科学依据。英国的产业革命则是征服自然观的实践基础。英国科学史家贝尔纳指出，英国从1540
4、年到1640年，出现了以尼绒、造船、火药、造纸、食盐、水力机械等为生产对象的第一次工业革命，这时已开始出现了机械自然观。在16世纪发生了工业革命，印刷机和风车、杠杆、水泵和滑轮、钟表与独轮车，以及矿工和工程师大量使用的机械，构成了每日生活的特征，每一个人都懂得机械的本质。创造和使用这类东西的经验开始成为欧洲人一般意识中的一部分。机械的大规模有效地应用，导致机械自然观的出现。人们在使用机械的过程中发现了自己对自然界的能动性。所以机械自然观还有一个常被人忽略的基本观点：自然界靠人来改变。这又可以引申出如下观点：上帝创造自然，人类统治自然。人们在劳动中逐渐认识到，物体的某些变化（如燃烧）也可以产生一
5、种使别的物体改变状态的作用。这种作用也同人力的作用相似。恩格斯说我们由此可以想象：“力是潜在某一物体即所谓力的承担者（火药、煤炭）之中。”马克思说人的体力是“沉睡着的潜力”，恩格斯说物体内部也有“潜在”的力，这也是比喻。从人体潜在着力，推想自然物内部也可能潜在着力。这样人们就认识到两种力：人们体力与潜在于物体内的力，即人体的力与物体的力。物体之力大大强于人体之力，物体的力是靠人体的力来开发的，而且可以取代人体之力。于是近代蒸汽机就在牛顿的祖国大规模地出现了。总之，从认识人体之力到认识自然之力，再到认识物体之力；从发挥人体之力，到开发物体之力，再用物体之力来取代人体之力，这种认识与实践过程的主体
6、始终是人。人们在这个过程中终于掌握了自然界的强大物质力量，并自认为征服了自然界。总之，力能克服惯性，人的体力能改变物体的状态，人类能征服自然，这是牛顿力学所蕴含的价值观在三个层次上的展现。这表明力学机械论与征服自然论是统一的。2.在物理科学上的贡献牛顿在科学上的主要贡献是：在力学上提出三大运动定律和万有引力定律；在光学上作出了白光是由七色光组成的判决实验，发现并解释“牛顿环”的干涉现象，创制了反射望远镜并提出光的微粒说；在数学上发现了微积分运算方法和无限级数理论，等等。他的最重要的科学著作是：年初版的自然哲学的数学原理（简称原理），年初版的光学。尤其是原理一书，几百年来颇受推崇。在牛顿所处的时
7、代，哥白尼提出了日心说，开普勒从第谷的观测资料中总结了经验的行星运动三定律，伽利略又给出了力、加速度等概念并发现了惯性定律和自由落体定律。但是，这些物理概念和物理规律还是孤立的、逻辑上各自独立的东西。正是在这个时候，牛顿对行星及地面上的物体运动作了整体的考察，他用数学方法，使物理学成为能够表述因果性的一个完整体系。这就是我们今天所说的经典力学体系。按照牛顿所说的这个体系的原理，人们利用描写物体运动的坐标及速度的初始值，就可以确定地知道该物体的未来和过去。牛顿建立了经典物理学的具有因果关系的完整体系并得到广泛的实际应用。他所建立的力学体系不仅能说明已有的理论已经说明的现象，如充分地解释伽利略发现
8、的惯性定律和自由落体定律，而且能说明并解释已有的理论不能说明的现象，如完满地说明开普勒的行星运动三定律。更重要的是，牛顿的力学理论能预见到新的物理现象和物理事实，并能以天文观测或实验证实它们的正确性。在万有引力理论的基础上，人们后来发现并证实海王星和冥王星的存在，这是牛顿力学理论的有力佐证。牛顿力学既可以用予说明地面上的物质运动，又可以用予解释太阳系中的行星运动，充分证明了新理论具有的自然规律的普遍性法则。原理是自然科学的奠基性巨著。该著作把地面上物体的运动和太阳系内行星的运动统一在相同的物理定律之中，从而完成了人类文明史上第一次自然科学的大综合。它不仅标志了十六、十七世纪科学革命的顶点，也是
9、人类文明、进步的划时代标志。它不仅总结和发展了牛顿之前物理学的几乎全部重要成果，而且也是后来所有科学著作和科学方法的楷模。牛顿的经典力学体系和他的方法论使物理学在十八、十九世纪期间得以迅速发展，并成为那时理论物理学的纲领或规范。所有物质运动都要追溯或探究其是否符合牛顿的运动定律，从而把牛顿的质点运动定律推广到刚体及连续体的物质运动上。迄至今日，人们关于自然过程的物理认识都可以看作是牛顿思想的一种系统的发展。3.对社会科学的影响经典力学不但对自然科学产生了很大影响，在社会科学方面，特别是对哲学和人类思想发展，也产生了重大影响。 在经典力学的直接影响下，英国的霍布斯和洛克建立和发展了机械唯物主义哲
10、学，并由于其强大的影响力，使得唯物论从宗教神学那里争得了发言权，并在随后形成了人类历史上唯物主义和唯心主义斗争最为激烈的一段时期。经过康德和黑格尔对辩证法和机械唯物主义的研究和发展，以及马克思和恩格斯对哲学已有研究成果的吸收，结合当时科学发展成果，最终建立了唯物主义辩证法。唯物主义辩证法的建立，在很大程度上得益于牛顿经典力学体系的建立。 近现代科学和哲学是发轫于经典力学的，正是从牛顿建立经典力学开始，人类在思想观念上才开始真正走向科学化和现代化，而它对人类思想领域的影响也是极其广泛而深刻的。 4.对人类社会的影响牛顿的经典力学决不只是影响了自然科学界、工业和技术界，更重要的是它唤醒了人们对科学
11、真理的认知，从而推动了社会变革和人们的思想革命。（一）对自然观念的影响 牛顿经典力学的成就之大使得它得以广泛传播，深深地改变了人们的自然观。人们往往用力学的尺度去衡量一切，用力学的原理去解释一切自然现象，将一切运动都归结为机械运动，一切运动的原因都归结为力，自然界是一架按照力学规律运动着的机器。这种机械唯物主义自然观在当时是有进步作用的。由于它把自然界中起作用的原因都归结为自然界本身规律的作用，有利于促使科学家去探索自然界的规律。它能刺激人们运用分析和解剖的方式，从观察和实验中取得更多的经验材料，这对科学的发展来说也是必要的。但这种思维方式在一定程度上忽视了理论思维的作用，忽视了事物之间的联系
12、和发展，因而又有着严重的缺陷。 （二）对自然科学的影响 牛顿经典力学的内容和研究方法对自然科学，特别是物理学起了重大的推动作用，但也存在着消极影响。 牛顿建立的经典力学体系以及他的力学研究纲领所获得的成功，在当时使科学家们以为牛顿经典力学就是整个物理学，甚至是全部自然科学的可靠的最终的基础。在相当长的历史时期内，牛顿经典力学名著自然哲学的数学原理一书成为了科学家们共同遵循的规范，它支配了当时整个自然科学发展的进程。他研究问题的科学方法和原理也普遍得到赞赏和采用。牛顿研究经典力学的科学方法论和认识论，如运用分析和综合相结合的方法与公理化方法及科学的简单性原则、寻求因果关系中相似性统一性原则、以实验为基础发现物体的普遍性原则和正确对待归纳结论的原则，对后世科学的发展也影响深远。 5.牛顿力学存在的阴影事物总是辩证统一、一分为二的。虽然科学家在运用牛顿经典力学方法及成果时使自然科学得到了长足发展，但当时人们在接受和运用牛顿的科学成果之时，没有搞清它的适用范围，也作出了不适当的夸大。因此，牛顿经典力学的内容及其研究方法在推动自然科学发展的同时，也产生了很大的消极影响。对经典力学，我们要辩证地看待其得与失。 薄慧学号：212010081203007 数学与计算机学院
