《自然科學概論教程》全套教學課件

自然科學概論教程全套可編輯PPT課件緒論

第一章

古代自然科學的萌芽第二章

古巴比倫、古埃及、古印度的科學概況第三章

古代中國的科學概況0102035目錄第一篇

古代自然科學第四章

古希臘、古羅馬、古阿拉伯的科學概況04第一章

近代物理學的發展

第二章

近代數學的發展第三章

近代生物學的發展第四章

近代化學的發展010203045第五章

近代地質學的發展05目錄第二篇

近代自然科學第一章20世紀物理學革命與發展

第二章

現代生物學的創立與發展第三章

現代化學理論的發展第四章

現代數學、地質學、系統科學簡介010203045第五章

計算機科學05第六章

現代技術簡介06目錄第三篇

現代自然科學的發展緒論在人類解釋自然的過程中，感性思維通過理性探索上升為理性思維，人類對自然規律進行總結和概括，由此產生了一系列的科學知識，這是科學的起源之一：理性的探索。與此同時，原始社會也產生了一些最初的技術，如制造石器、制造陶器、紡織、建筑，等等，隨著這些技術的產生和發展，人類也就積累了越來越多的經驗形態的自然知識，這是科學的另一起源：技術的發展。總之，人類隨著理性探索和生產技術的發展，逐步產生和積累了大量的自然科學知識。對于當代的大學生而言，了解自然科學的發展脈絡與演化過程，掌握自然科學的發展規律，理解自然科學所蘊含的科學思想、科學精神及其社會功能，關注自然科學的最新成果，接受科學家鍥而不舍的探究精神和人文精神的熏陶是非常有必要的。

?一、自然科學的研究對象和特征

一般而言，人類對自然的認識部分稱為科學(科學知識)；人類對自然的利用和改造部分稱為技術(技術知識)，自然科學一般也被人們稱為科學技術。(一)自然科學的研究對象一般而言，自然科學的研究對象是整個自然界。自然科學的各個門類，就是分別研究自然界中各種具體的物質運動形式及其發展規律的。(二)自然科學的特征1.自然科學知識的客觀真理性；2.自然科學知識的無階級性；3.自然科學的發展具有歷史繼承性4.自然科學知識的抽象性；5.自然科學理論的解釋性和預見性二、自然科學的發展時期

自然科學的發展大致分為三個主要時期：現代自然科學時期從20世紀初到現在是現代自然科學時期從遠古到16世紀中葉是古代自然科學時期古代自然科學時期近代自然科學時期從16世紀中葉到19世紀是近代自然科學時期三、科學、技術、社會的關系

科學和技術之間有著密切的聯系，同時由于科學技術的不斷發展使其對社會的作用和影響日益增強，社會反過來也對科學技術的發展有著一定的影響。(二)科技與社會的關系科技與社會之間是互相影響、互相促進、互相制約、共同發展的。1.科技對社會的作用2.社會對科技的作用(一)科學與技術的關系第一，兩者相互依賴，相互轉化。第二，兩者相互促進，互為動力。第三，兩者相互交織，相互滲透。思考題1.自然科學具有什么特征？2.簡述科學、技術、社會的關系。感謝觀看

自然科學概論教程緒論

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近代物理學的發展

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近代自然科學第一章20世紀物理學革命與發展

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現代化學理論的發展第四章

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現代技術簡介06目錄第三篇

現代自然科學的發展

從遠古時期到16世紀中葉是古代自然科學時期，這是自然科學的萌芽時期。但在這一階段，

無論是古希臘還是古代中國都談不上有自然科學，這主要因為當時人們還不可能自覺地、系統地運用實驗方法，也不可能通過嚴密的邏輯推理和數學形式進行科學概括，使之成為完整的知識體系。

若以歷史和發展的眼光來看，盡管在古代人類積累的科學知識尚停留在對自然現象的觀察、

描述和零星實驗的階段，但它仍是自然科學形成和發展的先導，古代逐漸形成的對自然界的認識成為近代自然科學和現代自然科學發展的本源。

就世界范圍而論，古代自然科學知識的積累和發展主要集中在古希臘、

古代中國等國家和地區。

?第一篇古代自然科學

01古代自然科學的萌芽第一篇

古代自然科學

在人類數千年的文明史中科學和技術占有非常重要的位置。但在遠古時期，幾乎沒有什么像樣的技術，也沒有形成獨立的自然科學學科。正如恩格斯所說：“隨著手的發展、隨著勞動而開始的人對自然的統治。在每一個新的進展中擴大了人的眼界。他們在自然對象中不斷地發現新的、以往所不知道的屬性。”從這個意義上說，科學技術萌芽于最初的勞動中，由于勞動，才逐漸形成了最初的技術和自然科學的萌芽。

?一、古代技術發端的三大標志最能反映原始人類認識自然和改造自然狀況的技術創造活動主要有：工具的發明和改進、火的利用與人工取火、原始農業與畜牧業的產生與發展、制陶技術與原始手工業的出現等。與之對應地出現了古代的各種技術，其中有三項可以作為古代技術發端的標志。第一個古代技術發端的標志是打制石器，它標志著人類掌握了第一種最基本的材料加工技術。第二個古代技術發端的標志是人工取火，標志著人類在征服自然的道路上邁出了極為重要而又相當成功的一步。第三個古代技術發端的標志是創造文字。二、原始宗教對科學的影響原始宗教的崇拜對象五花八門，但大體上可以分成兩大類：一類是對與人類生存休戚相關的自然物、自然力的直接崇拜，或對人格化的神的崇拜；另一類是對臆想出來的、離開肉體的精靈或靈魂的崇拜。原始宗教觀念在一定程度上也反映了自然界事物的某些屬性，是人類科學思維的萌芽，也是理論科學的萌芽。從某種意義上說，理論科學原始宗教是從原始的宗教、神話中萌發出來的。三、古代科學知識的萌芽在古代萌芽的科學知識中，最早出現的科學是天文學知識。可以說，幾乎所有古老文明都有令人驚嘆的天文知識。在遠古時期，天象觀測與宗教上的某種需要密切相關。原始人類對物體數量多少的認識，萌生了數學知識的幼芽。思考題1.簡述古代技術的發端及其歷史意義。2.簡述古代科學與原始宗教的關系。感謝觀看

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現代自然科學的發展02古巴比倫、古埃及、

古印度的科學概況第一篇

古代自然科學

原始人從狩獵和采集經濟過渡到農業經濟是人類文明的一個重大進步，各個古老民族分別獨自發展著自己的科學文化與技術，又都經歷了大致相同的認識發展過程。這些古老民族大都居住在水源充沛、土壤肥沃的地區，如位于尼羅河流域的古埃及，由于河水定期泛濫，需要反復測量土地，就誕生了最初的幾何學；生活在幼發拉底與底格里斯流域的古巴比倫人，已經知道了后來被稱為畢達哥拉斯定理或勾股定理的內容；古印度人則生活在印度河與恒河流域，他們在數學與天文學方面也有不少成就；生活在黃河和長江流域的中國人則創造了算學、天文學、四大發明等燦爛文化。這些地區是世界古代文明發祥地，進而也孕育了古代科技文明。本章主要介紹古巴比倫、古埃及、古印度等文明古國的科學概況。

?兩河流域指底格里斯和幼發拉底兩河流域平原，通常稱作美索不達米亞(希臘語，意為“河間地區”)平原，這是古代人類文明的重要發源地之一，創造了舉世聞名的兩河流域文明。約從公元前3500年蘇美爾王國的文明起，約到公元前538年為止。其中古巴比倫文明因其成就斐然而成為兩河流域文明的典范。生活在兩河流域的人們在生產勞動和生活中逐漸形成了對自然的認識，主要體現在天象觀察、時間劃分、計算、防病治病和對動植物的認識等方面。第一節古巴比倫的科學概況一、天文學知識天文學是最古老的學科，它主要研究廣闊空間中天體的位置、分布、運動、形態、結構和演化規律。古代人為了生產、生活以及占星的需要，開始有目的地對星體(日、月等)的運動及其相對位置進行觀測記錄，以探尋其變化規律。古代兩河流域的天文歷法知識直接影響了歐洲的天文學。古巴比倫人早已知道了黃道，并將黃道帶劃分為同月份相應的12個星座，形成了所謂黃道十二宮。他們將對天象的觀察和對周圍自然事物的觀察相聯系，因此，他們經常將天象、星座和各種常見獸類、事物相聯系，并用這些獸類和事物的名稱來命名星座，用一個符號來表示星座(圖1-2-1)，這套符號一直沿用至今。二、數學知識數學的產生源于生產、交換和天文計算的需要。從考古發掘的泥板書中知道，大約在公元前1800年，古巴比倫人就發明了60進制的計數系統，有了位制的概念，但沒有零的記號，因此計數系統不完善。關于數學運算，古巴比倫人會做加減乘除四則運算，其中除法是通過將除數化為倒數來完成的。在代數方面，古巴比倫人不但能解一元一次方程、多元一次方程，也能解一些一元二次方程，甚至一些較為特殊的三次方程。三、醫學與生物學知識從所留存下來的醫學文獻看，隨著醫療技術的發展，它和巫術迷信的關系越來越遠，科學成分越來越多。和古埃及相比，古巴比倫的醫學成就相對較少，留存下來的關于醫學的泥板書有800余塊，從這些泥板書中可以看到，那時的醫生們用藥物、按摩等許多方法治病，所用的植物藥物已有一百五十多種，一些動物的油脂也被制成藥膏用于治療。生物學知識也逐步積累。古巴比倫人采用的祭牲占卜術使他們獲得了關于人和動物身體功能的一些知識。在兩河流域的泥板書上，我們可以看到約100多種動物和約250種植物的名稱，也許當時的人們還不具備關于植物性別的真正知識，但在實踐中他們已經知道當椰棗樹開花時進行人工授粉可以增加椰棗的產量。尼羅河流域的古埃及是世界上歷史最悠久的文明古國之一，舉世聞名的金字塔向世人展現了它曾經的輝煌，昭示了古埃及人的才智和能力。尼羅河優越的農業生產條件為人們提供了極大的便利，古埃及人在生產實踐中逐漸形成了對自然的認識，積累了越來越多的自然科學知識，并在歷法制定、幾何計算、解剖和醫學方面富有特色。第二節古埃及的科學概況一、天文學知識在古埃及的農業生產中，人們認識到確定季節是非常重要的，因為無論是播種還是豐收，都得掌握尼羅河泛濫的準確日期，而尼羅河的泛濫又和星體運動有關，于是，天文學就誕生了。尼羅河每年的泛濫是有規律的，古埃及人曾以洪水到來的日子為一歲之首。古埃及人精確的歷法與他們的天文觀測密切相關，從出土的棺材蓋上所畫的星圖可以知道，他們不僅認識北極星，還認識天鵝、牧夫、仙后、獵戶、天蝎、白羊和昴星。他們已經會把行星和恒星區別開來，他們對恒星進行了認真的觀測，并繪制成了星圖，其中對黃道附近恒星的劃分和命名，一直沿用到現在。二、數學知識古埃及人的數學知識相當豐富。從現今遺留下來的“莫斯科紙草書”“萊因德紙草書”和“蘭德紙草書”等文獻中可以了解到，古埃及人的數學知識主要包括算術、代數和幾何三個方面。古埃及人的幾何學只限于純粹的實用方面，還沒有上升到公式水平，缺乏抽象性，與后來抽象水平較高的希臘幾何學無法同日而語，但古埃及人的幾何學知識后來成了古希臘人的數學入門課程。三、醫學知識同古巴比倫人相比，古埃及人在天文學和數學上的成就不算突出，但他們在醫學方面有著顯著的成就。在制作木乃伊的過程中，古埃及人獲得了一些解剖學的知識，促進了外科的發展，對防腐藥物等也有所研究。從古埃及的文獻看，傳世的比較完整的醫學紙草書有六七部，比較著名的主要有兩個。其一，是完成于約公元前1600年的

《埃德溫·史密斯紙草文稿》，是最早的外科文獻。其二，是完成于第十八王朝(約前1550—前1291)的

《埃伯斯紙草書》。古印度大致包括今天的印度、巴基斯坦、孟加拉國、尼泊爾、斯里蘭卡等國，古時曾稱為“身毒”“天竺”，唐玄奘取經歸來以后始稱為印度。古印度文化發展的過程是一個多民族融合的過程，有達羅毗荼人、雅利安人、希臘人、波斯人、突厥人和阿拉伯人等在這里生活過，他們共同創造了有特色的古印度文明。古印度的天文學、數學知識富有特色，計數法等知識通過阿拉伯人傳入了歐洲，為近代科學奠定了基礎。醫學中的許多內容來自經驗總結，至今仍在民間發揮作用。第三節古印度的科學概況一、天文歷法知識古印度人很早就開始了天文歷法的研究。早在吠陀時代，古印度人就把一年定為12個月，360日，此外還有置閏方法。為了觀察日月的運動，他們把黃道附近的恒星劃分為27宿。公元1世紀后，古印度陸續出現了一些天文歷法的著作，其中最著名的一部為

《太陽悉檀多》，它在公元前6世紀已具雛形，此后幾百年中歷經幾代學者的修改，成為古印度天文學著作的范本。二、數學知識古印度在世界數學史上有重要地位。自哈拉巴文化時期起，古印度人就采用十進位制，但是早期還沒有位值法。大約到了7世紀以后，古印度才有了位值法計數，不過開始時還沒有“0”的符號，只用空一格來表示。隨著數字符號的簡化及“0”符號的出現，慢慢形成了印度數碼。現存古印度最早的數學著作是

《準繩經》，這是一部講述祭壇修筑的書，大約成書于公元前5至前4世紀，其中涉及一些幾何學方面的知識。三、醫學知識大約出現在公元前1世紀的

《阿育吠陀》(直譯為“長壽的知識”)，是古印度最早的一部醫學著作。這部著作中記述了有關健康與疾病的三體液學說。三體液指氣、膽及痰，又稱三大。后來，又加入了7種成分，即血、肉、骨、精、脂、骨髓和乳糜(消化的食物)，古印度人認為這7種成分均來源于食物。還有人加入了排泄物：尿、糞、汗、黏液、發爪和皮屑。這樣就形成了一個較為完整的理論體系：一切疾病皆來源于體液、身體成分和排泄物的紊亂。

9世紀時古阿拉伯人曾請古印度醫生來主持醫院工作和擔任教學，中國西藏地區也有受到古印度醫學影響的痕跡。思考題1.簡述古巴比倫的科學成就。2.簡述古埃及人在自然科學方面取得了哪些對后世有影響的成就。3.簡述古印度人對世界科學史的貢獻及影響。感謝觀看

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近代自然科學第一章20世紀物理學革命與發展

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現代自然科學的發展03古代中國的科學概況第一篇

古代自然科學

中國是世界四大文明古國之一，中華文明一直延續至今沒有中斷，最顯著的特性即為連續性，這是世界歷史上的奇跡，絕無僅有。中國有史料記載的歷史已有三千多年，對整個人類文明有著重要貢獻。古代中國科學的發展可分為五個時期。(1)遠古到西周為自然科學的萌芽時期(?—前771)(3)秦漢到五代為自然科學的發展時期(前221—960)(2)春秋戰國時期為自然科學的形成時期(前770—前221)(4)宋元時期為自然科學的高峰時期(960—1368)(5)明清時期為自然科學的相對衰落時期(1368—1911）中國古代有盤古開天地、女媧補天等神話傳說。中國古人以其獨特的東方思維方式，構造了一套龐大的自然觀體系，其中融會了中國古代哲學與自然科學的思想。萬物本源與物質結構是自然科學研究的一個根本問題，對此，古代中國人提出了諸多的概念與種種學說。例如，道、太極、無極、元氣、陰陽、五行等概念與最有代表性的陰陽說、五行說、元氣說等。第一節

古代中國的自然觀一、陰陽說、八卦、太極和道陰陽說是殷周時期發展起來的一種樸素的辯證思想。它是中國古代哲學、自然科學乃至文學、藝術中重要的哲學思想，是中國思想和文化的核心。《周易》起源于殷周之際，它是我國集哲學、自然科學、社會科學、藝術等領域于一身的最重要的經典著作之一。它由

《易經》《易傳》組成。《易經》由64卦的卦辭和384爻的爻辭組成。除了“太極”之外，老子和莊子提出的“道”也指宇宙萬物的本源。老子認為天地萬物由“道”生成，提出了“道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負陰而抱陽，沖氣以為和”的生成模式。“天下萬物生于有，有生于無。”老子的這些哲學猜測與現代宇宙學關于宇宙存在起始點、有生于無的研究結果極為相似。老子的“道”還含有規律、秩序、道路的意思。二、五行說五行說在歷史上比“太極”和“道”等提出的還早。春秋戰國時期，五行說與陰陽說結合形成陰陽五行說，五行的概念開始外延，形成了五行相生相克、生克制化的理論(圖1-3-2)，建立了以五行為基準的龐大的對應體系。宋代以后，科學家們把五行作為由太極到萬物的中間環節，五行被納入宇宙生成體系之中。三、原子說中國古代對于原子論有著精彩的思辨。《墨經》中把不能再分割的物質微粒稱作“端”，亦即原子之意。戰國時期，惠施把至小而不能分割的物質微粒稱為“小一”。總之，“端”“小一”“無內”等詞，都含有與原子相似的意思。戰國時期的公孫龍，就能用思辨的方法提到了物質無限可分的思想：“一尺之槌，日取其半，萬世不竭。”四、元氣說在中國古代，解釋世界萬物的主流思想中占主導地位、影響最深、價值最大的學說是元氣說。元氣說的內容在漢代逐漸成熟，在唐宋時期得到相當大的發展，明末清初達到高峰。元氣說的內容十分豐富，其主要思想包括：氣是充滿整個宇宙客觀存在的物質，是萬物本原；氣有聚集和離散狀態，太虛即氣，氣無生無滅；氣分陰陽，永遠處于運動變化之中，等等。五、宇宙觀中國是天文觀測記錄持續最長的國家，也是保存天文記錄資料最豐富的國家。關于宇宙結構方面，提出了“蓋天說”“渾天說”和“宣夜說”。

“蓋天說”起源最早。來源于古老的天圓地方說，它認為天地是穹形，其間相距八萬里，北極是天穹的中央。“渾天說”的代表人物是東漢張衡，《渾天儀注》中以“渾天如雞子，地如卵中黃”做比喻。“宣夜說”是我國古代相當先進的宇宙結構說，但現存資料最少。關于宇宙演化的理論，除了“太極”“道”的思想外，還有宇宙進化論，這也是中國古代宇宙觀的特點。中國古代沒有建立在科學實驗和數學方法基礎上的物理學，沒有形成獨立的物理學學科。但是，人們在實踐中也積累了大量物理學方面的知識。第二節古代中國的物理學知識一、中國古代的力學知識中國古代對力的認識僅僅停留在主觀方面，但古人在生產、生活實踐中卻廣泛地運用了力學原理。中國古代既有精密的“度量衡”，又有精致小巧的器皿，更有大型復雜的機械。尤其在建筑營造方面，有千年不倒的橋梁、古塔，有集科學和藝術于一體的宏偉建筑群。可見，雖沒有力學理論的指導，但是力學知識的應用卻達到了很高的水平。(一)物理計量中國古代把長度、容積和質量的測定工具概括為“度量衡”。在古代人們對基本物理量的測量很早就有研究，并制造了一些基本的測量工具與儀器。1.時間的計量中國古代常用的時間計量法有：干支紀法、十二時辰計時法、百刻時制等。2.度量衡對于度量衡的古代基準，歷史上有兩種說法。其一，認為采用人體或某些自然物為基準，它起源于人類的物物交換行為。其二，是樂律累黍說，即以聲之音、定律之長，來定度量衡，它的關鍵在于用一種特定的黍米作為中介物，認為通過這種黍米的排列，可以得到長度標準；通過其在黃鐘律管中的累積，可以得到容量標準；通過判定其一定數目的質量，可以得到質量標準。(二)對各種力的認識什么是力?《墨經》中說:“力，形之所以奮也。”意思即力是改變物體運動狀態的原因。運動是指物體空間區域或位置的變動，靜止是指物體在空間同一位置停有一段時間。春秋時期的孔子已對“內力”的作用特點有了初步的認識。西方明確提出此問題的人是牛頓，雖物理內涵一致，但兩者在時間上相差一千多年。《墨經》中對不等臂天平進行了研究，見解十分精辟。墨家精心設計的力的平衡實驗，涉及四個術語：標(力臂)、本(重力臂)、權(秤砣)、重(重物)。二、中國古代的熱學知識古人對熱的認識始于太陽和火。太陽是取之不盡、用之不竭的熱能源，至今仍是人們研究的重要課題。古人掌握的取火方法主要有三種：利用摩擦、打擊等手段發熱取火。溫度是物體冷熱程度的數值表示。冷熱的概念自古已有，古人以人的感覺把溫度分為冰、寒、涼、溫、熱、燙等幾個等級，而且掌握了冰點與人或動物的體溫兩個較恒定的溫度標準，由此可以對溫度進行經驗性的測量。三、中國古代的電磁學知識(一)對電現象的認識我國古代對電的認識，是從雷電及摩擦起電現象開始的。早在3000多年前的殷商時期，甲骨文中就有了“雷”及“電”的形聲字。西周初期，在青銅器上就已經出現加雨字偏旁的“電”字。近代電學正是在人們對雷電及摩擦起電的大量記載和認識的基礎上發展起來的，我國古代學者對電的研究，大大地豐富了人們對電的認識。(二)對磁現象的認識我國是認識磁現象最早的國家之一，《管子》中就有“上有慈石者，其下有銅金”的記載，這是關于磁的最早記載。在我國，人們很早就發現了磁石的指向性，并制出了指向儀器司南。其他與磁有關的自然現象還有極光。太陽黑子，也是一種磁現象。在歐洲人還一直認為太陽是完美無缺的天體時，我國古人早已發現了太陽黑子。遺憾的是，古人對于磁的認識盡管極為豐富，但對磁現象的本質的解釋，往往是含糊的，缺乏深入細致的研究。甚至被稱作“中國科學史上的坐標”的沈括，也認為磁現象“莫可原其理”“未深考耳”，致使在我國歷史上，一直未能產生可與英國吉爾伯特

《論磁》比美的著作。四、中國古代的光學知識古人對光的認識和對熱的認識一樣，是從太陽和火那里獲得的。古人提出了光行極限說，認為光的傳播有一定的范圍，由于中國古人沒有超距作用的觀念，因而他們先驗地認為光的傳播有一定的速度，需要一定的時間。《墨經》中有關光學的文字記載有八條，論小孔成像一條，論投影四條，論鏡像三條。這一部分光學內容被稱為“墨經光學”。這些比古希臘歐幾里得的光學記載早百余年。五、中國古代的聲學知識在中國古代科學史上，聲學知識是物理學中最為發達，內容最完備的內容。其研究內容主要包括以下幾方面。(二)共鳴現象的研究(三)古樂器制造技術(四)具有回聲效應的奇妙建筑(一)有關聲音的產生和傳播的研究中國古代數學有據可查的資料始于商代，比古代埃及和兩河流域要晚。從殷商甲骨文中反映的數學水平可看出，那時中國數學處于萌芽階段。真正意義上的中國古代數學體系約形成于西漢至南北朝的三四百年期間。在漢代以后，中國數學逐漸走到世界前列，取得了許多令世人矚目的輝煌成就。早在殷商時期我國就已使用十進位制。春秋戰國時代是我國數學迅速發展的時代，在這個時代乘法運算和分數運算都出現了。最早的數學著作，可能也是在戰國末年出現的。我國古代數學的最大特點是它是建立在籌算基礎之上的，算籌是古代的計算工具，不需要紙和筆就可以進行計算。第三節

古代中國的數學知識一、古代數學著作《九章算術》是中國第一部重要的數學專著，標志著以籌算為基礎的中國古代數學體系的正式形成，它是對自春秋以來各個歷史時期數學發展的總結，大約成書于西漢時期。《周髀算經》編纂于西漢末年，它不僅是我國現存最早的一部天文學著作，同時也是我國古代的一部重要數學著作，其中，包括很多數學成就。唐代太史令李淳風等人選取了當時流傳的10部數學名著，即

《周髀算經》《九章算術》《海島算經》

《五曹算經》

《孫子算經》

《夏侯陽算經》

《張丘建算經》《五經算術》《緝古算經》

《綴術》，對其進行了編纂注釋，作為算學教科書和科考用書。后來人們就把這10部著作統稱為“算經十書”。二、宋元數學四大家秦九韶、李冶、楊輝、朱世杰被稱為宋元數學四大家。秦九韶是南宋時期杰出的數學家，他是高次方程解法的集大成者。宋元時期的李冶，于1248年著

《測圓海鏡》，1259年著

《益古演段》。南宋杰出的數學家楊輝，一生留下了大量的著述，他非常重視數學教育的普及和發展，在

《算法通變本末》中，他為初學者制訂的“習算綱目”是中國數學教育史上的重要文獻。1303年，元代朱世杰著

《四元玉鑒》，他把“天元術”推廣為“四元術”(四元高次聯立方程)，他最大的貢獻是提出了四元消元法，其方法是選擇一元為未知數，其他元組成的多項式作為這未知數的系數，列成若干個一元高次方程式，然后應用互乘相消法逐步消去這一未知數。中國傳統醫藥學是中國古代科學的一個重要組成部分。它不僅有系統的理論基礎和具體的診治方法，而且還有為數眾多的藥物、藥方，可以取得良好的療效，這些形成了具有鮮明中國特色的醫藥學體系。因此，中國傳統醫藥學是至今未被近現代科學融匯，并且仍在應用和發展的學科。中國古代醫藥學著作與其他各門學科的著作相比是最多的。據不完全統計，現存醫藥學著作將近8000種，其中許多在今天仍有實際價值。春秋戰國時期出現、西漢時期編定的

《黃帝內經》是我國現存較早的重要醫學文獻。戰國時期的名醫扁鵲明確提出“望色、聞聲、問病、切脈”診斷疾病的“四診法”，奠定了中醫臨床診斷的基礎。第四節

古代中國的醫藥學知識張仲景是東漢末年著名醫學家，被后人尊稱為醫圣，東漢南陽郡(今河南南陽)人。他廣泛收集醫方，寫出了傳世巨著

《傷寒雜病論》。華佗，東漢末年著名醫學家，漢末沛國譙(今屬安徽亳州)人。華佗一生行醫各地，聲譽頗著，在醫學上有多方面的成就。南宋的提刑官宋慈，根據前人的司法檢驗常識，以及自己畢生的法檢經驗，于1247年寫成

《洗冤集錄》一書。李時珍是我國明代著名醫藥學家。他參考歷代相關的數百種醫藥書籍，結合自身的行醫經驗，歷時27年，編寫成

《本草綱目》一書。中國古代農學發展的特點是：歷代農學家和官府編纂農書，推廣和普及農業生產技術；從選種、整地、播種、中耕除草、灌溉施肥、防治病蟲害到收獲，逐步建立了一套完善的精耕細作技術體系。傳說中，中國農業的始祖是神農氏。神農以前，人們仍然是以采集和漁獵為生，但到了神農時，隨著人口的增加、野生動植物資源的減少，依靠采集和漁獵已不能滿足人們對于食物的需求。《呂氏春秋》是戰國末年呂不韋召集門客編撰的，其中

《上農》

《任地》

《辨土》《審時》四篇是現存最早的農業政策和生產技術文獻，對土地的利用、土壤耕作技術、作物栽培等有較詳細的論述。第五節

古代中國的農學知識趙過是漢代一位偉大的農學家，他是主管農業的官員。他改進了先前的畎畝法，使之變為逐年輪換的代田法，并有組織、有步驟地由近及遠加以推廣，最終使遠到邊城的地方都搞起了代田法。西漢末年農學家氾勝之在總結農業生產經驗的基礎上，寫成了農書十八篇，這就是

《氾勝之書》。唐朝的陸羽著有世界上第一部茶葉專著

《茶經》。從此之后，天下人就更加懂得飲茶的方法了。《四時纂要》的作者是韓鄂，作者生平不詳，一般認為他是唐末五代時期的人。其中有關農業的內容占全書的一半以上，是本書的主體。另外，一些農業技術的記載也較之前有顯著的發展。書中還首次記載了茶樹、棉花、食用菌和薯蕷等作物的栽培技術和人工養蜂。這是繼

《齊民要術》之后，又一本重要的農書。《陳旉農書》的作者是北宋末年農學家陳旉，全書分上、中、下三卷。《農桑輯要》是元代專管農桑、水利的中央機構“大司農”主持編寫的。具體的編寫人包括孟祺、張文謙、暢師文、苗好謙等人，這些人都是當時農業方面的專家。王禎所著的

《農書》成書于1300年前后。這是第一本兼論南北農業技術的農書，書中對南北兩地農業所采用的技術和工具等進行了對比，以期起到取長補短、相互交流、共同促進的作用。《農桑衣食撮要》的作者是元代的魯明善。

《農桑衣食撮要》又稱為

《農桑撮要》，它是繼唐末

《四時纂要》后保存至今比較完備的一部月令體農書。明代的徐光啟，著有

《農政全書》《甘薯疏》《農遺雜疏》和

《農書草稿》(又名

《北耕錄》)、《泰西水法》(與熊三拔共譯)等書。中國古代農具也是相當先進的。在牛耕推廣之后，鐵犁迅速完善起來，西漢的鐵犁就有了犁壁。唐代時期的耕犁的結構和性能與現代畜耕耕犁無多大差別。中國古代各種灌溉機具甚多，東漢時期發明的龍骨水車就是古代一種先進的灌溉機械，一直使用了近兩千年，大約在宋元時期，中國古代農具已基本定型，其中許多一直使用到現在。在畜養業方面，中國早期飼養的家畜是狗、豬、雞和水牛，后種類有所增加，即所謂的“六畜”中國是世界上最大的作物和畜禽起源中心之一，大多數地區的原始農業是從采集漁獵經濟中直接發展出來的，種植業處于核心地位，家畜飼養業作為副業存在，隨著種植業的發展而發展，同時又以采集狩獵為生活資料的補充來源，形成農牧采獵并存的結構。思考題1.簡述中國古代有哪些科技成就。2.中國古代數學有何特點?中國古代數學領域的代表人物有哪些，請簡述其主要成就。3.中國古代醫學的突出特點是什么?請簡單列舉并闡述醫學代表人物及其重要著作。4.簡述中國古代科學的特點。5.簡述中國古代的物理學方面的成就。6.請列舉中國古代在光學方面有重大貢獻的兩位科學家及其兩本著作，并簡述其貢獻。感謝觀看

自然科學概論教程緒論

第一章

古代自然科學的萌芽第二章

古巴比倫、古埃及、古印度的科學概況第三章

古代中國的科學概況0203045目錄第一篇

古代自然科學第四章

古希臘、古羅馬、古阿拉伯的科學概況04第一章

近代物理學的發展

第二章

近代數學的發展第三章

近代生物學的發展第四章

近代化學的發展010203045第五章

近代地質學的發展05目錄第二篇

近代自然科學第一章20世紀物理學革命與發展

第二章

現代生物學的創立與發展第三章

現代化學理論的發展第四章

現代數學、地質學、系統科學簡介010203045第五章

計算機科學05第六章

現代技術簡介06目錄第三篇

現代自然科學的發展04古希臘、古羅馬、古阿拉伯的科學概況第一篇

古代自然科學

古希臘的歷史并不如四大文明古國悠久，但是他們卻創造了光彩奪目的科學文化成就，在歐洲乃至世界的文明發展史上留下了光輝的足跡，以至于現在研究西方歷史的人“言必稱希臘”。近代科學也正是在古希臘科學的基礎上發展起來的。正如英國著名的科學史專家丹皮爾所言，古代世界的各條知識支流都在古希臘匯合起來，并且在那里由歐洲首先擺脫蒙昧狀態的種族所產生的驚人的天才加以過濾和澄清，然后導入更加有成果的新的路徑中。隨著希臘羅馬文明的毀滅，柏拉圖學園被封閉、亞歷山大里圖書館被燒，歐洲社會逐漸進入了黑暗的中世紀，歐洲科學部分進入了黑暗年代。在相當于歐洲中世紀的時代(特別是9—11世紀)，阿拉伯文明一度取得了很高成就，在世界文化史上占有極其重要的地位。古希臘包括以愛琴海為中心的周圍地區，其中有今天的希臘本土和愛琴海東岸(今土耳其西海岸)的愛奧尼亞地區，以及意大利南部(包括西西里島)的一些地區。早在公元前2000年前后，希臘克里特島就出現了奴隸城邦國家。公元前8世紀到公元前4世紀是古希臘的城邦奴隸制時期，在幾萬平方千米的土地上遍布二百多個城邦。自公元前5世紀起，雅典在各城邦中取得盟主地位，建立了奴隸主民主政治，這是古希臘社會經濟和文化的大繁榮時期，史稱“雅典時期”。此時出現了大批專門從事學術研究的學者，其中很多人都曾游學埃及和兩河流域，學習了當地先進的科學文化知識。從公元前4世紀末開始，進入了“亞歷山大時代”或“希臘化時代”。公元前4世紀末，北方的馬其頓人戰敗希臘后又與希臘人一起發起東侵，建立了地跨歐、亞、非三大洲的大帝國。此時，文化中心由雅典轉移到地屬埃及的亞歷山大城，希臘文化再度繁榮，科學又有了新的發展。第一節古希臘的科學概況一、古希臘的自然哲學從公元前7世紀到公元前3世紀的500年，東西方幾乎同時誕生了一批偉大的思想家、哲學家、科學家。他們的思想和杰出貢獻至今還影響著我們的生活。自然哲學在古希臘時代空前繁榮，特別在希臘化時代，還出現了以定理、定律形式表述出來的自然知識，被稱為理論自然知識。對于萬物本源的探索，古希臘主要有樸素元素論。其中米利都學派主張世界萬物都是由一種原始的物質變化而來。古希臘的元素論，到了亞里士多德才算有定論。古代原子論的發展經歷了三個階段第三階段羅馬時期主要由古羅馬詩人盧克萊修在其著作

《物性論》中，以詩的形式把原子論推向了最高峰第二階段希臘化時期一百年后，雅典的伊壁鳩魯(約前341—前270)進一步發展了原子論思想，將之運用到人生哲學之中，提出了著名的享樂主義哲學第一階段希臘古典時期米利都學派的留基伯(約前500—前440)和他的學生德謨克利特(約前460—前370)首創原子論思想，對世界做了一種唯物論的、機械論的解釋二、古希臘的天文學知識古希臘天文學是近代天文學的直接淵源。古希臘在天文學上成績巨大，與其他文明古國相比，它的理論性最強，體系也最為完整、科學，方法上也達到了古代的高峰。古希臘天文學大致上分成四個主要的時期，前后形成四個學派，愛奧尼亞學派、柏拉圖學派、亞歷山大學派、托勒密地心說學派。

在希臘化時期出現了四位著名的天文學家，他們的研究成果影響深遠。阿里斯塔克(約前310—約前230)，他在兩千多年前就提出太陽中心說，認為太陽和恒星是不動的，地球和行星以太陽為中心，沿圓周軌道運動。他被譽為“希臘化時代的哥白尼”。埃拉托色尼(約前275—約前194)，他是歷史上第一個用正確的數學方法準確測出地球周長和直徑的人。托

勒

密(約90—168)，他集古希臘天文學之大成，系統總結了希臘天文學的成果，寫成13卷巨著

《天文學大成》，提出了一個完整的“地心體系”理論。希帕克斯(約前190—約前125)，他在羅得斯島從事天文觀測，為天體測量學奠定了基礎，被稱為“西方天文學之父”。三、古希臘的數學知識古希臘數學的特點是抽象化，強調理性，其數學成就和特點對近代世界數學的發展起到了重大奠基作用。古希臘的數學成就主要體現在對一些幾何學命題的研究與幾何學的應用研究上。這一時期，在數學方面做出杰出貢獻的代表人物有泰勒斯、畢達哥拉斯、歐幾里得、阿波羅尼烏斯、阿基米德、丟番圖等。泰勒斯在數學方面的劃時代貢獻是引入了命題證明的思想，它標志著人們對客觀事物的認識從經驗上升到理論，這在數學史上是一次不尋常的飛躍。勾股定理早已為巴比倫人和中國人所知，但是最早的證明應該歸功于畢達哥拉斯。亞歷山大城的歐幾里得(約前330—前275)是古希臘最負盛名的數學家，他的

《幾何原本》集希臘數學之大成，構造了世界數學史上第一個宏偉的演繹系統，形成了一個完整的幾何學體系，是用公理方法建立演繹數學體系的最早典范。阿基米德不僅在數理科學上是第一流的天才，而且在工程技術上也頗多建樹。阿基米德研究數學的目的是得到在實際中有用的結果，它既繼承和發揚了古希臘研究抽象數學的科學方法，又使數學的研究與實際應用聯系起來，這在科學發展史上具有深遠的影響。阿波羅尼烏斯(約前262—約前190)，著有

《圓錐曲線論》，風格和歐幾里得、阿基米德一脈相承，被認為是古希臘最杰出的數學著作之一。丟番圖是古希臘后期的重要學者和數學家。丟番圖是代數學的創始人之一，對算術理論有深入研究，他完全脫離了幾何形式，在希臘數學中獨樹一幟。他最重要的著作是

《數論》，還有一部

《多角數》，已遺失。他認為代數方法比幾何的演繹陳述更適宜于解決問題，在解題的過程中顯示出了高超的巧思和獨創性，在希臘數學中獨樹一幟，被后人稱為代數學的創始人。四、古希臘的醫學、生物學和地理學知識古希臘最著名的醫生是希波克拉底(約前460—前377)。在他之前醫學的主要成就有很多。例如，阿爾克莽發現了視覺神經，并認識到大腦是感覺和理智活動的中央器官。希波克拉底也被西方尊為“醫學之父”。他首創了著名的希波克拉底誓詞，誓詞中要求醫生要處處為病人著想，要保持自己行為和這一職業的神圣性。古希臘的自然哲學家們很早就注意探討生命現象，并提出過一些進化思想的見解。在達爾文之前，第一個把生物學置于廣泛觀察基礎之上的是亞里士多德，他是希臘世界百科全書式的思想家和科學家，他重視經驗觀察，成為古代知識的集大成者，又是第一個系統掌握生物學知識的人。古希臘航海事業發達，人們活動地域廣闊，很早就獲得不少地理知識。阿那克西曼德、德謨克利特等人都曾繪制過地圖，赫卡泰所著的

《旅行記》和歐多克索的

《地球的描述》也記載了不少地理、地質、生物和民情風俗等方面的知識。在地理學方面成就最大的是埃拉托色尼，他是古希臘后期亞歷山大城圖書館館長，他著有

《對地球大小的修正》和

《地理論述》，其中記載了許多地方的地形、氣候和礦產，也記載了地球周長。他第一個創用了西文“地理學”這個詞匯，并用它作為

《地理學概論》的書名，被西方地理學家推崇為“地理學之父”。五、古希臘的物理學知識古希臘的物理學成就，主要體現在對一些力學現象、光學現象的觀察和描述上，由于缺乏科學實驗的驗證，所以得到的一些結論是片面的，甚至是錯誤的。據說，泰勒斯當時已經知道摩擦過的琥珀能吸引輕小物體，某種天然礦物(磁石)具有引鐵的能力。他認為磁石吸鐵，磁石有靈魂。這一時期在物理學方面做出杰出貢獻的代表人物有亞里士多德、阿基米德、托勒密等人。亞里士多德研究最簡單的機械運動現象。他認為地上的物體由土、水、氣和火四種元素組成，其運動是直線運動。阿基米德在力學方面的工作主要有兩項，一是關于平衡問題的研究，二是關于浮力問題的研究，分別記載于他的著作

《論平板的平衡》和

《論浮力》中。古希臘的光學知識源于對各種光現象的觀察和思辨。歐幾里得、托勒密等人把幾何學知識和實驗手段應用到光現象的研究中，打開了幾何光學的大門。對于光的傳播、反射、折射等現象，古希臘人都有探索。歐幾里得撰寫的

《反射光學》是世界上最早的光學著作，為幾何光學的建立奠定了基礎。亞里士多德的

《工具論》的六篇邏輯著作為形式邏輯奠定了基礎。他從形式結構上研究了概念、判斷、推理及其相互聯系規律，闡述了三段論推理方法，對這門科學的發展產生了深遠的影響，他也被恩格斯譽為“古代世界的黑格爾”。古羅馬人在大約公元前10世紀移居到意大利半島，公元前7世紀后半期才建立起奴隸制城邦國家，經過一系列戰爭，于公元前3世紀統一了意大利半島，公元前1世紀又占領了希臘人活動的地域。從此，羅馬取代希臘，成為一個橫跨歐亞非三大洲的大帝國。自3世紀開始，羅馬帝國走向衰落，公元395年分裂為東西兩部分，公元476年西羅馬帝國滅亡。羅馬人吞并希臘人活動的廣大地域，卻沒能繼承和發揚古希臘的科學文化，統治階級只是以實用的觀點吸收了其中的某些成果，而對其理論和方法卻極少關注。因此，古羅馬時期在科技上注重實用工程，崇尚實用的精神。古羅馬的建筑技術非常發達，但理性思辨的成果卻比較少。古羅馬的這些文化特色同古希臘文化相互補充，形成了希臘—羅馬文化結構。第二節古羅馬的科學概況一、古羅馬的天文學成就羅馬帝國以前的歷法相當混亂，不精確。伏爾泰曾經說過：“羅馬人經常打勝仗，但卻不知道是在哪一天打的。”公元前46年，羅馬帝國的統治者儒略·愷撒(前102或前100—前44)結合它們各自的優點，制定了儒略歷，結束了以往歷法的混亂局面。儒略歷是陽歷，它比較精確地符合地球上節氣的變化，對農業生產很有利，它的誕生可以說是羅馬時代科學史上比較重要的事件，這種歷法就是我們現行公歷的基礎。二、古羅馬的醫學成就在理論科學方面的工作，羅馬人基本上是復述希臘人的知識成就，塞爾蘇斯(約前10年—?)在這方面做了比較突出的工作。他用拉丁文撰寫了好多部向羅馬人介紹希臘的科學知識的書，但由于只有醫學的著作流傳下來，因此他以羅馬醫學百科全書的編寫者而聞名。塞爾蘇斯之后，古羅馬出現了一位醫學的集大成者———蓋侖(約129—200)，他出生于小亞細亞帕爾加蒙。他的主要貢獻在于系統總結了希臘醫學的成就，創立了自成體系的解剖學、生理學、病理學理論。三、盧克萊修的

《物性論》與普林尼的

《自然史》古羅馬時期的著名詩人盧克萊修(約前99—前55)是古羅馬的原子論者，在他撰寫的哲學長詩

《物性論》中，系統地闡明和發展了古希臘后期伊壁鳩魯的原子論學說，將古代原子論推向頂峰。盧克萊修提出世界是由原子組成的，是無限的，處于不斷的發展變化之中。古羅馬時期另一位重要的科學人物是普林尼(公元23—79)，他是一位博物學家，生于意大利北部的新科莫(今意大利科莫)。他最重要的著作是37卷的

《自然史》，這部著作是對歷代自然知識百科全書式的總結，內容涉及天文、地理、動物、植物、醫學等眾多科目。四、維特魯維的建筑學貢獻馬可·維特魯威出生于羅馬的一個富有家庭，受過良好的文化和工程技術方面的教育，熟悉希臘語。是古羅馬時期杰出的科學家。總結建筑經驗后寫成了關于建筑和工程的著名論著

《論建筑》他最早提出了建筑的三原則“實用、堅固、美觀”，并且首次談到了把人體的自然比例應用到建筑的丈量上，并總結出了人體結構的比例規律。五、古羅馬人的技術成就在實用技術和公益事業方面，古羅馬人有非常杰出的創造和偉大的業績，這特別反映在農學、建筑工程和公共醫療方面。古羅馬以農立國，社會對農業生產普遍關注，無論是土地制度、農作物種類、農業生產技術都有專門的討論，許多行政長官都寫過農學著作。著名的有公元前180年羅馬監察官卡圖發表了

《論農業》一書。赫倫是公元前古羅馬一位杰出的技術發明家。他效仿阿基米德把科學知識應用于技術之中。赫倫發明了一個能圍繞水平軸旋轉的空心球，球上安裝著一根根沿切線方向伸出的彎管。通過中空的軸桿把蒸汽輸入球內，蒸汽沿著那些彎管順切線方向沖擊，蒸汽的反作用力迫使球旋轉。這是歷史上把熱能轉變為機械能的第一個裝置，是近代工業革命時期蒸汽輪機的雛形(圖1-4-2)。古羅馬時代的手工業尤其發達，冶銅、冶鐵、制陶、制革、木工等行業在古羅馬城邦時期就已有了相對的基礎。自3世紀起，古羅馬帝國由于統治腐敗、道德墮落，加上內戰不停、疾病流行等，不可避免地走向了衰落，科學和文化發展也由此受到嚴重阻滯，直到文藝復興時期科學才揭開了新的篇章。公元476年西羅馬帝國滅亡，這不僅標志著西羅馬奴隸制的終結，也標志著歐洲中世紀的開始。歐洲從此進入長達千年的封建社會，史稱中世紀。歐洲科學技術開始衰落，進入了黑暗年代。直到12世紀之后，歐洲科學又開始發展，并在此基礎上形成近代科學。公元632年，伊斯蘭教創始人穆罕默德統一了阿拉伯半島。此后他的繼承者們以半島為中心，建立起一個西起比利牛斯山脈，東至中國邊境的強大的阿拉伯帝國(632—1258)。從8世紀中葉起，阿拉伯人開始把希臘文的古典書籍翻譯成阿拉伯文，從那里接觸并吸收了希臘、羅馬時期的哲學思想和科學文化,對希臘文化的傳播起到了承上啟下的作用。他們將希臘哲學的原本成批成套地從兩河流域經由敘利亞傳到西班牙乃至整個歐洲。與此同時，他們從東方吸收了中國古代的科學技術，成為東西方文化交流的紐帶。在古代東西方科學文化的影響之下，形成了阿拉伯時期的科學文化。第三節

古阿拉伯的科學概況一、古阿拉伯的天文學成就古阿拉伯人的天文學知識一開始是從古印度和古希臘人那里引進的。從9世紀起，他們在巴格達、大馬士革、開羅等地建立了一系列天文臺，并研制了大量精密的天文儀器，諸如象限儀、渾儀、日晷、星盤、地球儀等。著名天文學家法干尼曾在巴格達天文臺工作，他著有

《天文學基礎》一書，對托勒密學說做了簡明扼要的介紹。二、古阿拉伯對數學的貢獻古阿拉伯人在數學史上繼往開來的作用是被公認的。他們將前人的數學知識繼承下來，并傳給后代歐洲人。歐洲人主要是通過古阿拉伯數學家的譯著才了解到了古希臘和古印度、中國數學的成就的，可見古阿拉伯人對于數學的貢獻之巨大。第一位把代數作為一門獨立學科來闡述的數學家，就是古阿拉伯數學家阿爾·花拉子密(約780—850)，他用阿拉伯語編寫了第一本介紹印度數字和計數法的著作。三角學在阿拉伯數學中占有重要地位，它的產生與發展和天文學有密切關系。古阿拉伯人在印度人和希臘人工作的基礎上發展了三角學。在幾何學方面，古阿拉伯人將圖形和代數方程式聯系起來，成為解析幾何的先驅，笛卡兒的解析幾何也是在阿拉伯人的基礎上實現的。在近似計算方面，古15世紀的阿爾卡西在他的

《圓周論》中，敘述了圓周率π的計算方法，并得到了精確到小數點后16位的圓周率，從而打破祖沖之保持了一千年的紀錄。此外，阿爾卡西在小數方面做過重要工作，亦是我們所知道的以“帕斯卡三角形”形式處理二項式定理的第一位阿拉伯學者。三、古阿拉伯的物理學知識在物理學方面，古阿拉伯人在大量吸收古希臘的科學成就的基礎上也有所創新。阿基米德、亞里士多德、托勒密等人的著作被翻譯成阿拉伯文。10世紀以后，古阿拉伯人在物理學上做了許多工作，尤其是在光學和靜力學方面成果顯著。在光學方面，古阿拉伯人對球面相差、透鏡的放大率、月暈、月虹等都有細致的研究，還研究了人眼的構造，提出了現代視覺理論。當時最杰出的物理學家是阿勒·哈增(約965—1038)。他曾在埃及任大臣，著有

《光學全書》。在力學方面，阿爾·哈茲尼做出了重要的貢獻。他在公元1137年發表的

《智慧秤的故事》一文中，詳細地描繪了他發明的帶有5個秤盤的桿秤。四、古阿拉伯對醫學的貢獻古阿拉伯人不僅保存了大量古希臘、羅馬的醫學文獻，而且9世紀最出色的古阿拉伯的翻譯家們將古代著名醫學家的著述譯為阿拉伯語，譯出了關于營養學、脈搏、藥物、發熱、結石病、胃病、癲癇、眼科、外科等醫學著作100余卷。這樣，古阿拉伯人通過與希臘、波斯、拜占庭、中亞各民族和中國唐代的科學文化交流，創造了興盛的阿拉伯醫學。阿爾·拉茲是伊斯蘭當時最有名的醫生。他曾收集古希臘、印度和中國的醫藥知識，編寫成一部25卷的著作

《醫學集成》。后來，出生于波斯布哈拉城的阿拉伯名醫伊本·森納編寫成一部更著名的醫學百科全書

《醫典》。這部醫典可以說是伊斯蘭知識的總匯，對歐洲近代醫學的初期發展曾產生過重大影響，直到17世紀仍被歐洲各個大學用作醫學教科書。13世紀，一個叫作本·阿爾·納菲的醫學家從大馬士革來到開羅主持那西里醫院。納菲對蓋侖的學說進行了積極的批判，他認為心臟的隔膜很硬，不可能像蓋侖說的那樣血液通過肺從右心室流到左心室里。這是生理學的一項重大發現，比后來塞爾維特的發現要早三百多年。但他的學說并未在當時產生什么影響，直到20世紀他的著作才被人們重新了解。五、古阿拉伯對化學的貢獻在化學上，古阿拉伯人改良了許多實驗器具，運用蒸餾、升華、過濾、溶解、結晶等方法，實驗各種堿和酸的差別與化合力，制造出酒精、蘇打、硝酸、硫酸、鹽酸、硝酸銀、氧化汞，并運用它們發展了藥品和玻璃的制造工藝以及印染技術。現代西方大量的化學名稱，化學術語都來自阿拉伯語。中世紀的化學，是以煉丹術和煉金術這兩種原始的形式存在的。中世紀時期，煉丹術在中國頗為盛行，而煉金術主要在阿拉伯和歐洲地區流行。古阿拉伯人在煉金術方面名聲很大。古阿拉伯煉金術的早期代表人物是賈比爾·伊本·哈揚(721—815)，他也是一位學識淵博的醫生。他的著作有

《物性大典》

《七十書》

《爐火術》

《東方水銀》等。賈比爾的基本思想是“四要素說”，即世界上的各種金屬是由冷、熱、干、濕這四種要素兩兩相配形成，并使金屬具有相應的內質。古阿拉伯煉金術晚期的代表人物是阿爾·拉茲(約850—925)，他也是一名著名的醫學家。他繼承了賈比爾的煉金術傳統，注重化學實驗，少談神秘之術。他的著作

《秘典》(又譯作

《秘中之秘》)在中世紀享有盛譽，是非常重要的化學文獻。古阿拉伯煉金術的進步之處在于，它不只囿于追求黃金，而且具有相當濃重的學術氣息，因而出現了不少重大的化學發現。思考題1.古希臘與古羅馬在科學技術發展上各有何特點?2.古希臘的理論自然知識有哪些成果？它與自然哲學有何不同?3.古希臘在自然哲學方面取得了哪些對后來科學的發展有重要影響的成果?4.簡述希臘化時代三位科學家和三部巨著。5.簡述古希臘的科學及影響。6.為什么說希臘思維方式開創了科學精神之先河?7.簡述古代原子論的發展階段及主要思想。8.簡述古阿拉伯時期的科學成就。感謝觀看

自然科學概論教程緒論

第一章

古代自然科學的萌芽第二章

古巴比倫、古埃及、古印度的科學概況第三章

古代中國的科學概況0203045目錄第一篇

古代自然科學第四章

古希臘、古羅馬、古阿拉伯的科學概況04第一章

近代物理學的發展

第二章

近代數學的發展第三章

近代生物學的發展第四章

近代化學的發展010203045第五章

近代地質學的發展05目錄第二篇

近代自然科學第一章20世紀物理學革命與發展

第二章

現代生物學的創立與發展第三章

現代化學理論的發展第四章

現代數學、地質學、系統科學簡介010203045第五章

計算機科學05第六章

現代技術簡介06目錄第三篇

現代自然科學的發展0１近代物理學的發展第二篇

近代自然科學

近代自然科學是指從16—19世紀這一時期的自然科學，又稱為近代實驗自然科學。從15世紀開始，出現了全新的自然觀念：人是世界的中心，人高于自然。人類借助科學發現和發明，掌握自然規律，就能夠合理利用自然，讓自然界為人類造福。近代自然科學在古代自然科學的基礎上產生，但又不同于古代自然科學。從古代自然科學發展到近代自然科學，這是人類對自然界認識的一次大飛躍，標志著人類認識和改造自然的能力的提高。

15世紀以后，資本主義政權陸續在歐洲各國建立，資產階級革命為近代自然科學的誕生提供了社會條件。第二篇近代自然科學

物理學發展的歷史根據自身特點和研究方法從時間上大體可以分為三個時期。

一是經驗物理學時期(17世紀以前)，在這一時期內我國和古希臘形成了兩個東西交相輝映的文化中心。除希臘的靜力學外，中國在以上幾方面在當時都處于領先地位。在這個時期，物理學尚處在萌芽階段。二是經典物理學時期(17世紀初—19世紀末)，這時資本主義的生產促進了技術與科學的發展，形成了比較完整的經典物理學體系。系統的觀察實驗和嚴密的數學推導相結合的方法，被引進物理學中，導致了17世紀天文學和力學領域的“科學革命”。本三是現代物理學時期(20世紀初至今)，19世紀末物理學上一系列重大發現，使經典物理學理論體系本身遇到了不可克服的危機，從而引起了現代物理學革命。第一章

近代物理學的發展

一、地心說

在古代，人們肉眼可以看到滿天繁星，天空就像一個大水晶球一樣慢慢轉動。地球是這個水晶球的中心。千百年來，人們看斗轉星移，看日出日落。每個人都會說，“天亮了，太陽升起來了”。在古希臘人看來，完美的運動只有一種，那就是勻速圓周運動以及勻速圓周運動的組合。托勒密提出了這樣一種宇宙體系。所有的日月星辰，還是圍繞著一個中心運動，地球偏離這個中心一點點。于地球相反方向，在中心的另一邊也有一個偏離一點的一個點，叫作地球的對點。地球、中心、均衡點，這三個點都是靜止不動的(圖2-1-1)。第一節

從哥白尼到開普勒的天文學革命二、哥白尼與日心說哥白尼是文藝復興時期波蘭著名的天文學家，是太陽中心說的創始人。他的太陽中心說的創立，從根本上糾正了地球中心說，對社會革命起了巨大的推動作用。1515年，哥白尼開始寫作

《天體運行論》一書，共有6卷。在書中，哥白尼大膽地提出：“太陽是宇宙的中心，所有行星都圍繞太陽運轉；地球不是宇宙的中心，而是繞太陽運轉的一顆普通行星。”哥白尼創立的“太陽中心說”從根本上改變了舊的宇宙觀，揭穿了宗教神學偽造的謊言，在科學發展史上具有劃時代的意義，從此自然科學便開始從宗教神學中解放出來。三、星學之王———第谷丹麥天文學家第谷·布拉赫是中世紀后期天文學的代表人物。當時哥白尼提出的“日心說”被教會視為異端邪說，但這反而激發了大眾對天文學的興趣。為了解決哥白尼假說所引發的爭議，第谷堅持不懈地觀察、記錄和歸納天體的運動狀態。作為一個才華橫溢的天文學家，第谷創造性地運用了望遠鏡被發明之前的那個時代所擁有的最先進的儀器和技術，使得靠肉眼觀測行星運動所導致的視差精確到了一弧分。四、開普勒三大行星定律早期的開普勒深受柏拉圖和畢達哥拉斯神秘主義宇宙結構論的影響，以數學的和諧性去探索宇宙。1609年，開普勒出版了

《新天文學》一書，提出了著名的開普勒第一和第二定律。開普勒第三定律則是在1619年出版的

《宇宙和諧論》中提出的。開普勒第一定律所有行星繞太陽運轉的軌道是橢圓的，其大小不一，太陽位于這些橢圓的一個焦點上。開普勒第三定律行星公轉周期的平方與行星和太陽的平均距離的立方成正比。開普勒第二定律向量半徑(行星與太陽的連線)在相等的時間里掃過的面積相等。一、伽利略———物理學的開端

伽利略是意大利著名的數學家、天文學家、物理學家、哲學家，他是首先在科學實驗的基礎上融會貫通了數學、天文學、物理學三門科學的科學巨人，在人類思想解放和文明發展的過程中做出了劃時代的貢獻。伽利略的主要傳世之作是兩本書，一本是1632年出版的《關于兩個世界體系的對話》，簡稱《對話》，主旨是宣揚哥白尼的太陽中心說；另一本是1638年出版的《關于力學和局部運動兩門新科學的談話和數學證明》，簡稱《兩門新科學》，書中主要陳述了他在力學方面的研究成果。第二節

從伽利略到牛頓的力學革命伽利略在科學上的貢獻主要有以下幾方面：第五第六第三第二第一第七用實驗研究了勻速運動。他通過使小球沿斜面滾下的實驗測量驗證了他推出的公式:從靜止開始的勻加速運動的路程和時間的平方成正比。論證了所有物體都以同一加速度下落。這個結論直接否定了亞里士多德的重物比輕物下落得快的說法。論證了慣性運動，指出維持運動并不需要外力。這就否定了亞里士多德“運動必須推動”的教條。提出運動合成的概念，明確指出平拋運動是相互獨立的水平方向的勻速運動和豎直方向的勻加速運動的合成，并用數學證明合成運動的軌跡是拋物線。提出了相對性原理的思想。他生動地敘述了大船內的一些力學現象，并且指出船以任何速度勻速前進時這些現象都一樣地進行，從而無法根據它們來判斷船是否在動。論證和宣揚了哥白尼學說，令人信服地說明了地球的公轉、自轉以及行星的繞日運動，他還用自制的望遠鏡仔細地觀測了木星的4個衛星的運動，在人們面前展示出了一個太陽系的模型，有力地支持了哥白尼學說。第四論證了所有物體都以同一加速度下落。這個結論直接否定了亞里士多德的重物比輕物下落得快的說法。二、牛頓———經典力學體系的建立(一)經典力學體系的建立牛頓對行星及地面上的物體運動做了整體的考察，他把歸納演繹、分析綜合等數學方法與物理學發現完美地結合在了一起，使物理學成為能夠表述因果性的一個完整體系。這就是今天所說的經典力學體系。同時，值得一提的是，牛頓的力學為18世紀的工業革命及其之后的機器化大生產準備了科學理論。馬克思曾經認為，在18世紀臻于完善的力學是“大工業的真正科學的基礎”。毫無疑問，當時這個“科學的基礎”最主要而且也是最重要的部分是牛頓的力學。(二)牛頓的生平牛頓對行星及地面上的物體運動做了整體的考察，他把歸納演繹、分析綜合等數學方法與物理學發現完美地結合在了一起，使物理學成為能夠表述因果性的一個完整體系。這就是今天所說的經典力學體系。同時，值得一提的是，牛頓的力學為18世紀的工業革命及其之后的機器化大生產準備了科學理論。馬克思曾經認為，在18世紀臻于完善的力學是“大工業的真正科學的基礎”。毫無疑問，當時這個“科學的基礎”最主要而且也是最重要的部分是牛頓的力學。

牛頓一生的成就眾多,在數學上創設微積分，提出了廣義二項式定理，在物理學上的成就主要有以下幾個方面。

天文成就（1）力學成就光學成就熱學成就（2）（3）（4）(三)牛頓力學體系的科學方法對近代科學的影響

牛頓提出了許多偉大的理論，而且他在科學方法論上的貢獻也是十分杰出的。牛頓力學體系對近代科學的影響不僅僅局限于其先進的理論帶給了人們認識世界的全新高度，牛頓力學的科學方法作為一代科學巨人留給我們的寶貴財富，對后世數百年的科學研究都有著無可比擬的重要意義。概括來說，牛頓的方法論可總結如下。1.分析—綜合法

2.歸納—演繹法3.實驗的方法

熱學是研究物質熱運動的有關性質和規律的物理學分支，它起源于人類對冷熱現象的探索。18世紀中葉以后，系統的計溫學和量熱學的建立，使