科学技术史

《科学技术史》 第一部分 古 代 科 学 第二部分 东方和中世纪欧洲的科学 第三部分 十六,十七世纪的科学革命 第四部分 十八世纪的科学:民族科学传统的兴起 第五部分 十九世纪的科学:工业和学术变革的促进者 第六部分 二十世纪的科学:新领域和新动力 第 一 章 导 言 科学主要有两个历史根源.首先是技术传统,它将实际经验与技能一代代传下来,使之不断发展.其次是精神传统,它把人类的理想和思想传下来并发扬光大. 科学的传统中由于包含有实践的和理论的两个部分,它取得的成果也就具有技术和哲学两方面的意义 第 一 部 分古 代 科 学 第 二 章巴比伦和埃及文明时期的科学 新石器时代的人则作出了最重要的革新,即定居的农业生产方式,时间也许最近也要在公元前6000年 在公元前3000年的一个世纪左右的时间里,在的底格里斯河和幼发拉底河流域以及尼罗河流域就出现了最早的一些城市文明. 苏美尔人的最早记录是在公元前3000年左右,记的只是寺庙中仓库里物品进出的帐目.后来的计数制和图画文字都变得固定化了,关于数学,天文,医学,神话,历史和宗教的文献也就开始出现了. 在公元前2700年左右,埃及人用天狼星的升起来调整他们的历法,这颗星在尼罗河泛滥期刚好在黎明之前升起来. 公元前700年起,这种观测就被系统地记录下来.这就使他们对天文上的主要周期性现象(如行星的周期等)能计算出正确的平均值,对天文现象能作出准确的预测. 青铜时代的文明从尼罗河流域与底格里斯河和幼发拉底河流域向外传播,一直包括从希腊大陆到伊朗北部的整个小亚细亚和中东的许多地方. 第 三 章 苏格拉底以前的古希腊自然哲学 四大元素由这种原始物质形成之后,就以土,水,气,火的次序分为四层. 天以地球为中心把它一层层包围起来,"就象树皮一样",地球则稳坐在中心,"因为它和万物都是同等距离". 高级动物则是由低级动物发展而来:"生物是从太阳所蒸发的湿的元素产生的.人开头就和另一种动物,即鱼一样." 原子论者的宇宙论完全是机械的;万物都是预先决定的——"过去,现在和未来的一切事物都必然是预先注定的". 早期的希腊医学主要有三种趋向.第一种,可能是最早的,是供奉医神伊司古拉比司的神庙医学.第二种是意大利南部毕达哥拉斯派的哲学医学.第三种是希波克拉底的比较实际的爱奥尼亚学派. 第 四 章 雅典的自然哲学 毕达哥拉斯派认为天体是神圣的和高贵的,他的运动是完全均匀的和圆周式的;柏拉图也发展了这种见解. 柏拉图的宇宙观基本上是一种数学的宇宙观.他设想宇宙开头有两种直角三角形,一种是正方形的一半,另一种是等边三角形的一半.从这些三角形就合理地产生出四种正立体,这就组成四种元素的微粒.火微粒是四面体,气微粒是八面体,水微粒是是二十四面体,土微粒是立方体.第五种正立体是由正五面体形成的十二面体,这是组成天上物质的第五种元素,叫做精英.整个宇宙是一个圆球,因为圆球是对称和完善的,球面上的任何一点都是一样. 亚里士多德设想天体和地球有迥然不同的材料组成.一切处在月层下面的东西都是由四种地上元素土,水,气,火组成的.天体是由第五种而且更纯洁的元素"精英"组成的.天体是不朽和永恒的,它们的运动也是如此,因此是均速和圆周式的. 第 五 章 亚历山大里亚时期的古希腊科学 在亚历山大里亚,古代名声最大的数学家雅典人欧几里得(约公元前330-260)把几何学系统化了. 亚历山大里亚的第一个著名天文学家,萨摩斯人阿利斯塔克(约公元前310-230),则提出了可能是亚历山大里亚时期最有独创性的科学假说. 亚历山大里亚学派到了公元前二世纪就衰退了,这时医学也就到别处去安家落户,主要是小亚细亚大陆. 亚里士多德曾经把地上生物分为三个类型:植物型,靠生殖灵魂表现出生长活动;动物型,靠感觉灵魂自己走动;人型,靠理性的灵魂表现出智力. 第 六 章 罗马和古代科学的衰退 罗马人和希腊人一样,是直接由野蛮状态进入铁器时代文明的. 天文学就开始披上神学的外衣了. 早期的希腊人对化学不大感觉兴趣,可能是因为这门学科和手工艺有关,而希腊哲学家多数把从事手工艺看作是有失身份的事. 罗马元老院的议员们禁止经商,而商人则服从社会上的贵贱准则,总想拥有农田当个奴隶主. 第 二 部 分东方和中世纪欧洲的科学 第 七 章 中国的科学和技术 古代中国人也没有发展一种科学 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,他们的哲学和技术直到近代仍然是脱节的. 在公元前1500年左右,安阳的考古发掘,表明当时中国人还处在青铜时代. 汉族人现在通用的表意文字,当时是以象形文字书写出来的.当时还有一种六十进位的计数系统. 在战国,秦,汉时期,人们提出了许多科学和哲学上的问题并进行了讨论.战国百家争鸣,百家中重要的有法家,名家和墨家,特别是道家和儒家. 对军事技术的研究,也促使他们去探讨物理学,特别是光学,力学和防御工程的问题. 道家的创始人据称是老子,认为人们应该反朴归真,抛弃文明社会而回复到太古的单纯而平等的社会生活. 在天文学方面,中国在上古时代就进行天象观察.十七世纪天主教耶稣会教士初到北京的时候,就认为中国天文学是在当时的四千年前就开始有了的. 宋代和汉代一样,在数学,天文,历法和测量方面,都是人才辈出. 宋朝最出名的新儒家是朱熹(公元1131-1200).他认为在太初,宇宙只是在运动中的一团混沌的物质.这种运动是旋涡式的运动,而由于这种运动,重浊物质和清刚物质就分离开来,重浊者趋向宇宙大旋流的中心而成为地,清刚者则居于上而成为天. 天有九重或九层,最外面的一层运转得非常快,而且如此"刚硬",所以就成为宇宙的外围,虽则在它的外面还存在有无限的空间.所有行星都为其外面的天重或天层的旋转运动所带动而在天上运行,不过它们也各自有其本身的运动.如太阳在天上只日行一度,而月亮则日行十三度有奇.这是因为日为君,月为臣,所以月行较快. 第 八 章 印 度 的 科 学 公元前3000年左右出现在印度河流域的文明,人们知道的还是不多的.人们只知道那时居住在印度河流域的民族,已有了一种象形文字和十进位计数法. 古印度人的数学比他们的天文学较为杰出.这种数学继承了巴比伦的代数传统,而不是希腊的几何传统. 古印度的炼金术和中国的一样,虽则也把炼金术包括在内,但看来首先是企图制成长生药. 第 九 章 穆斯林国家的科学和技术 在伊斯兰教兴起以前,许多阿拉伯人就已经接触到西方文化,所以古希腊科学后来就为穆斯林所吸收. 伊斯兰教国家从中国得来而传给西方的技术之一是造纸术. 科学在西方哈里发王国的兴盛时期,恰好是在基督教徒侵入穆斯林西班牙之前不久.但在基督教徒所占领了的一些城市里,穆斯林科学仍旧很发达,因此当时西班牙就成了古代东方科学传入西方的一个主要通道. 第 十 章 中古欧洲的工艺和手工业传统 从罗马陷落(公元455年)时起,到教皇西尔威斯特二世(公元999-1003)西方第一次学术复兴,这一段时间称之为欧洲的"黑暗时代",传统上都认为是欧洲文明史上比较贫乏的时期.这在自然哲学的领域内确是如此,但是在几个世纪里都出现了若干根本性的工艺革新,为多数人的生活方式提供了一个优于古代希腊,罗马时期的物质基础. 九世纪和十世纪时,北欧用马耕田的方法已经使用得相当有效了. 十一世纪和十三世纪间,多余粮食和手工业产品的贸易发展特别显著,尤其是在欧洲北部,通过波罗的海和北海进行的商业交易在数量上和地中海可以抗衡. 火药于十三世纪首次在欧洲出现,第一次提到火药的是罗吉尔·培根在公元1249年写的一封信,那是在蒙古人侵入欧洲之后几年内. 中世纪末期的印刷术和火器,与青铜时代末期发明字母和铸铁所产生的影响很相近. 第 十 一 章 中世纪的学术传统 中世纪的学术复兴是随着十一世纪到十三世纪间的其他许多重大发展而出现的.这些重大发展包括工艺和商业的扩大,营造教堂和建立大学. 列奥纳多于公元1202年写的《计算书》,说明了穆斯林教数学的不同来源,偶尔也有关于我们自己的数学来源. 学者和工匠以不同方式促进近代科学的产生.近代早期的科学革命,有两个主要因素:第一是一种新研究方法的兴起,即科学的方法;第二是一种理智上的变化,即产生一种对世界的新看法. 第 三 部 分十六,十七世纪的科学革命 第 十 二 章 哥白尼的世界体系 十五世纪观测天文学的复兴和航海技术有关系,也和旧儒略历的改革有关系,这个旧历法已经跟不上太阳年了. 新世界体系把太阳放在宇宙的中心,并规定地球有三种运动,一种是在地轴上的周日自转运动,一种是环绕太阳的周年运动,还有一种是用以解释二分岁差的地轴的回转运动. 在哥白尼的体系里,地球和别的行星一样环绕太阳. 哥白尼认为真正的假说或者定理必须能够做到下面两件事情:第一,它们必须能够"解释现象",就是说明天体所观测到的运动.第二,它们必须不能违背毕达哥拉斯关于天体运动是圆周的和均匀的论断. 公元1609年发表的关于行星运动的两条定律是:(一)每一行星沿一个椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点中;(二)从太阳到行星所联接的直线在相等时间内扫过同等的面积.九年后,他又发现了第三条定律,即行星绕日一圈时间的平方和行星各自离日的平均距离的立方成正比. 第 十 三 章 吉尔伯特,培根和实验方法 吉尔伯特根据他所知道的磁力现象,建立了一个相当重要的理论体系.根据他的磁石球实验,他设想整个地球是一块巨大的磁石,只是浮面上为一层水,岩石和泥土遮盖着. 培根的科学方法观是以实验定性和归纳为主.他对科学方法上使用的数学和演绎法采取不信任态度 第 十 四 章 伽利略与力学 古代力学的推翻和近代力学的建立是由帕多瓦大学和比萨大学的伽利略·伽利莱(公元1564-1642)那样的人担当起来的. 伽利略并不存在着惯性运动是直线的均速运动的观念.可能会证明太阳的引力把行星的天然直线运动弯曲为一个椭圆,因为他已经证明过地球引力把抛物体的惯性运动轨道弯成一条抛物线. 第 十 五 章 笛卡儿: 数学方法和机械论哲学 笛卡儿在数学技巧方面赢得了显著的进展,特别是发明了坐标几何学. 笛卡儿认为 "给我运动和广延,我就能构造出世界."按照自然规律,原始混沌的物质必然会发展成为我们现在所处的这样的世界.不管宇宙最初的形式如何,它必然会形成现在的式样,而且任何为物质和运动所组成的其他可能世界,也必然会形成我们现在这样的世界. 第 十 六 章 科学革命和新教徒的改革 公元1873年法国的一个植物学家阿尔方斯·德·堪多在他的《科学与科学家的历史》中指出,从巴黎科学院于公元1666年建立以来的两个世纪内,有九十二个外国人当选为该科学院的成员,就他们的宗教信仰而言,其中七十一个是新教,十六个是天主教,其余五个是不定的或者是犹太教.德·堪多把这些数字与法国之外的相应的宗教人口——一亿零七百万天主教徒和六千八百万新教徒——联系起来,说明在法国之外科学上很杰出而足以选入巴黎科学院的新教徒要比天主教徒大六倍以上. 新教徒的革新者,尤其是加尔文教派和早期近代科学家,特别反对中世纪世界观的中心思想即等级观念;这个观念的一个根深蒂固的看法是,宇宙间布满一连串等级不同的人和物,从处在世界边缘的上帝直到地上最不完善的实体,都是这样组成的,并假定自然界的等级具备物质的和精神的两个部分. 第 十 七 章 万 有 引 力 论 公元1679年,其他的科学家都已经找到向心力定律和引力的平方反比定律了.荷兰的惠更斯作了摆的运动实验和一般圆周运动的实验,根据这些实验,他在公元1673年推算出向心力定律. 第 十 八 章 十七世纪的光学 刻卜勒则奠定了近代实验光学的基础.刻卜勒看到光从已知光源以球面辐射出来,直觉地提出了光度随距离减弱的平方反比律.托勒密的折射定律大致上假定光的入射角和折射角之间有一种直接比例;刻卜勒研究了光线在两种透明介质的界面的弯曲现象,指出托勒密的这条定律只适用于小于30°的角度.刻卜勒觉得介质的折射力和介质的密度成正比. 公元1637年第一次被笛卡儿公诸于世,因为笛卡儿设想光由微粒形成并且走的是快速直线运动,现在他企图用这种微粒说来解释斯涅尔的定律和其他光学现象. 第 十 九 章 医学和血液循环的学说 医学职业对近代科学发展可能有重要意义的另一特点,是在医学业务上工匠与学者之间有十分密切的接触,但在其他科目中这两者几乎是完全隔绝的 . 血液循环学说以及人体心脏至上的学说因此成为十六世纪的一种新思潮的特殊应用. 第 二 十 章 从炼金术到医学化学 帕拉塞尔苏斯给炼金术下的定义是:把天然的原料转变成对人类有益的成品的科学.它是一个包括所有化学工艺和生物化学工艺的定义. 在医学上,帕拉塞尔苏斯摒弃了人体健康由四种组织体液所决定的观点,提出人体本质上是一个化学系统的学说. 第 二 十 一章 近代初期的一些科学应用 从十五世纪开始,葡萄牙人就已经到达西非海岸,所遵循的仍旧是中古世纪的沿海岸航线. 在十七世纪的第二个二十五年中,英国的科学运动发展得更加互相配合和更有组织性了. 第 二 十 二 章 十七世纪的科学社团 在十七世纪和十八世纪早期,法国外省也成立了几个文学的和科学的组织,到了公元1760年时外省成立了约三十七个重要团体.以科学研究为主的社团多在法国南部:蒙彼利埃的学会于公元1706年成立,波尔多的学会于公元1716年成立,图卢兹的学会于公元1746年成立,它们都和巴黎科学院有密切联系. 第四部分 十八世纪的科学:民族科学传统的兴起 第 二 十 三 章 十八世纪的科学应用 瓦特的蒸汽机一问世就被采用了.那些炼铁厂的老板也同样采用,因为他们需要一种强有力的原动机来开动 鼓风机,为高炉提供风力. 十八世纪的新纺织机和炼铁上的革新,在工艺上都是重要的发明,但是蒸汽机的发展,由于和科学内容和科学方法的关系太密切了,恐怕是十九世纪以前最重要的一项科学应用. 第二十四章 十八世纪的科学背景 十八世纪,那些曾经靠地理大发现得到好处的投机事业全都不行了.英国发生了一连串的危机,最后导致了公元1720年震动一时的南海公司的倒闭.在法国,西印度群岛的约翰·罗公司差不多在同时垮台,而荷兰在稍早一点时期也出现了一连串类似的商业崩溃.农业和工业则表现为另一种而且比较稳定的企业形式,在英国约在十八世纪中期这些方面的活动反而加快了.那些大都信奉国教的乡绅地主采用了引起农业革命的谷物轮种制和改进的牲畜饲养法,而在城市里地位相当卑贱的人们,其中以不信国教者的势力最大,则发动了工业革命. 第二十五章 天文学和十八世纪的牛顿哲学 牛顿的朋友爱德蒙·哈雷,曾经把引力学说用在特殊问题的研究上,例如用来研究那个就以他的姓氏命名的彗星问题,但是在往后的几代里,天文学方面就很少有什么重要的理论家. 公元1734年贝克莱在一部叫做《分析家:或者向一个不信正教的数学家的进言》攻击了牛顿发明的微分学,而这个数学家就是哈雷. 科学院为纪念牛顿在公元1734年第一次悬赏征文,而最后一次悬赏征求研究笛卡儿的论文则在公元1740年.由于丰特列尔的提倡,这种趋向后来在十八世纪的法国变得很是突出. 第二十六章 燃素说与化学革命 燃素说以一种更加复杂的形式对金属的锻烧成碴现象提出一个类似的解释. 卡文迪许是十八世纪后叶英国化学家中理论上最保守的一个,而且由于不能使自己适应在他的实验帮助下建立起来的新化学,他在公元1785年前后就放弃了化学研究. 第二十七章 十八世纪机械物质世界的进步观 第一种思想的流派起源于笛卡儿.他抽象地认为,一方面有物质和运动的机械世界,另一方面有包括人类灵魂在内的精神世界,这两都大体上是相互独立的,在人身上只是通过松果腺,两者才有所联系. 植物是"为了永远要夺取地上的阳光和空气,并吸收土里的养料和水分"才发生变化的.这一具有经济学上放任主义气味的概念,后来为查理·达尔文所发展了,在维多利亚女王时代中叶的英国大为流行,并取得成果. 第二十八章 进化和生物的巨大链条 拉马克就是以这样的方式表达并研究了在十八世纪晚期占首要地位的许多问题,并把进步的概念以及关于人与其环境的关系等难题带进了生物学领域.人们把他描绘为十八世纪最后的法国哲学家,法国的思辨家之一,因为他关心的问题就是他们讨论的问题,并以同样思辩的方式思考这些问题.与拿破仑时代的新倾向相配合,拉马克的研究比起那些哲学家来,经验主义要略为多一点,他的关于无脊椎动物的实际分类法在动物学系统里占有永久位置.他的进化学说从他立说时候起也有其支持者,不过拉马克主义在科学界永远属于少数人的意见. 第二十九章 德国的自然哲学 十八世纪后期德国自然科学家们发展了他们特殊的自然哲学,因为他们发现当时科学思想的主流是他们的口味不十分投合的机械论和唯物主义.德国诗人兼自然哲学家歌德(公元1749-1832)说过,当公元1770年霍尔巴赫发表了他的《自然体系》时,在德国就没有引起多大的反应.人们感到这部著作的理论部分与其说是错误的,倒不如说是不得要领,它既不符合德国人的经验,也不符合他们的理想.德国自然哲学家们都有高度的思辨的头脑.把逻辑结构赋予谢林和奥肯的理论的黑格尔,非常藐视英国人用来形容科学实验器具的"哲学工具"这一名称. 第三十章 胚胎学:个体有机物的发育 一个有机体靠它自身特殊的生命力而理想地预先形成,这种观念就意味着有机体胚胎的生长中应当可以在经验上观察到一个真正的肉体发育过程,亦即形体上的分化.这样一种涵义,即胚胎的渐成说,于公元1759年由一个德国人卡斯巴尔·弗里德里希·沃尔弗(公元1738-1794)提了出来 . 第三十一章 活的有机体的结构和机能 自然分类法要求对所研究的生物的全部特征进行考察.但是,人们感到自然分类法由于把动植物放在它们天然科属的地位上,比采用多少有点牵强和专断范畴的人为分类法,在阐明有机体的相互关系上要清楚些. 公元1830年达到顶点.在那一年,圣提雷尔在巴黎科学院提出他两个学生写的一篇论文,文章力图证明墨鱼是脊椎动物与无脊椎动物之间在形态和进化方面缺少的一环,理由是假如墨鱼被当作当中弯曲而头尾相接的话,它便表现出脊椎动物的轮廓来. 第三十章 细胞学说 十八世纪转折期的德国自然哲学而兴趣的活力论思潮,导致这种分类的发展和随之而来的改变,有机体的细胞开始被认为是介于未组织化的生物物质层与未分化组织层之间一个居间的层次. 第五部分 十九世纪的科学:工业和学术变革的促进者 第三十三章 地质学的发展 公元1780年出版一份大型的法国地质图.格塔尔没有看出地面上并列的岩石夹层,在地下是垂线层迭的,这或许是由于当时法国的开矿业还不十分发达,所以难以考察地壳的垂线切面. 勒曼和富克泽尔把岩石的垂直系列看成是历史的递续现象,每一层都是在下一层的上面逐渐形成的.他们根据年代的远近,把岩石主要分为三类.首先是不含有化石的原始岩层,它们构成山峦的核心;其次是第二层的沉积物,含有简单的海生物化石;最后是第三层的岩石,含有陆上动物和植物化石. 第三十四章 十九世纪时期的物种进化学说 达尔文其实是第一个认为生物进化系列是由系谱树递传下来,并把这种想法彻底加以发挥的人;有关的动物种类从共同的亲体分支出去,有些种类已经灭亡,而别的种类则在地球上的不同地区留下活的后代.他从化石动物在地质上的连续性,草似出他的系谱递传树,并证明个体动物的胚胎发育往往大体上遵照化石遗骸所提揭示的种族进化发展的路线.动物和植物的地理分布事实支持了这样的进化系谱树. 第三十五章 十九世纪法国和英国的科学团体 十九世纪早期创立了一些科学团体,使科学家的才能得以培养并发挥出来.法国革命家向法国科学家提出的第一个实际问题,是在法国全国范围内统一度量衡的问题. 皇家学会在十九世纪三十至四十年代中也有了一定的改进.十九世纪二十年代中戴维被任命为会长并增加了科学家院士名额时为止.不过,接替戴维的是律师柯尔彻斯特(Colchester)勋爵,后来又为乔治三世的王子塞萨克斯(Sussex)公爵继任.直到公元1847年,皇家学会院士才以科学家为主.公元1874年起规定贵族不享受参加皇家学会的特权,公元1902年规定枢密院顾问不得享受入会的特权,最后到公元1945年皇家学会才开始接受女院士. 第三十六章 化学和物质的原子论 拉瓦锡强调化学进行定量研究的重要性,并与之相关联地引入了物质不灭原理;这一原理声称在化学的过程中,物质既不丧失,也不多出来,化合物的重量和原料的重量相等. 周期表上元素的有秩序排列提醒了某些化学家,各种不同元素可能存在着某种共同的东西;它们可能来自同一根源,或者由同一基本物质的单位组成. 第三十七章 光的波动说 光的波动说在英国的复兴.刺激了法国的牛顿学派,并推动了法国对光学问题的研究.拉普拉斯在对托马斯·杨答辩时,于公元1808年用光的微粒说对双折射现象作了分析. 到了十九世纪中叶,光的波动说已经取得很稳固的地位了;看来这个学说的最基本证据是由两个法国业余科学家,斐索(公元1819-1896)和傅科(公元1819-1868)所提供的;他们在公元1849到公元1862这几年间测定了光在各种不同介质中的速度. 第 三 十 八 章 电学和磁学的发展 德国的自然哲学家则是从另一个角度对电与磁发生兴趣,即对极化现象感到兴趣,因为这个例子好象完全证明了他们所假定的两个对立极之间的辩证张力或者使杂乱变为有序的力.因为在他们的哲学中,推动自然界发展的力量只有一种,那就是世界精神,他们认为光,电,磁,化学力都是相互联系的,都是同一事物的不同侧面. 公元1831年他发现电磁感应现象,证明一个电流可以产生另一个电流,这个现象把机械运动,磁同电流的产生普遍地联系在一起. 第三十九章 热力学:能量转换的科学 热力学第二定律和它的分子解释,给予时间的流逝以物理意义和方向,而这是牛顿力学体系一直没有的.原则上牛顿宇宙的力学是可逆的.这样的变化是不可逆的:机械能在转化为热并且当热消散之后,世界上就永远不再受它的影响了. 第四十章 科学与工程学 钢和工具机两者使十九世纪下半叶的工程学发展具有新的特点,即出现了大规模生产的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 机器,它们是用精密加工的钢制部件构造的,并能以高速度运转.同时热力学又为蒸汽机的改良和其他热机的发展提供了理论基础.与此同时,发电机正在发展;蒸汽涡轮机的重要用途之一就是带动发电机,因为两者的转轴速度很容易调整为同一个值. 德国发展发电机主要是为电镀工业提供动力,美国则是为了供给电气照明. 爱迪生在公元1883年注意到有些电灯泡在使用后逐渐变黑了. 第四十章 化学与微生物学的应用 化学科学过去主要应用于发展化学工业,而微生物则用于改进农业和医学的一些较老的实践.在所有这些领域中的进步,开头大部分是依靠经验,而且后来仍然如此,特别是在农业和医学上,依靠经验的程度远比机械工程及电力工程要大得多. 微生物学的奠基人是路易·巴斯德,他先是斯特拉斯堡大学的化学教授而后来是巴黎大学教授. 在细菌致病学说出现很久以前,预防接种普遍原理的一个特殊事例已是众所周知了. 在农业上,微生物的发现有助于澄清自然界中氮的循环问题. 农业化学的应用促进了人造肥料工业的成长. 德国人仅仅在精细化学工业方面是卓越的,在这方面有机化学的发展和应用从一开始就是少不了的. 第六部分 二十世纪的科学:新领域和新动力 第四十二章 近代生物学的几个方面 从十九世纪七十年代起,在实验生物学领域里,技术有了若干进展,可以更精细地观察细胞无性生殖和性细胞结合中发生的变化. 理论生物学家已创立一种关于遗传的学说. 基因和染色体支配有机体的发育过程而不是支配成体性状的概念,为遗传学与胚胎学结合提供了一个大有可为的前景. 第四十三章 相对论 爱因斯坦在公元1905年出版的《狭义相对论》中,只研究均速相对运动的体系,但是在公元1915年他的《广义相对论》中进而研究了加速运动.他的出发点的牛顿力学中一个早为人们熟知的事实,即为研究物体在引力下降落,我们给物体的质量规定的值,和用来考察物体在机械力作用下的加速度的值是完全一样的.广义相对论只涉及到上述的三种事例:水星轨道的进动,引力场里的光的弯曲和引力场中光的红移. 第四十四章 量子论与原子结构 汤姆生在公元1904年设想化学元素的原子是由一个正电球的聚集在一起的许多电子所组成. 在发展他的原子模型时,薛定锷研究了三维空间中电子在核周围的分布,得以推算出决定原子结构的四个量子数中的三个数量.这样发展起来的量子力学取得很大成果 . 本世纪因发现基本粒子而开辟的最动人视听的局面,可能是核反应的研究.重元素的放射性被看作是卢瑟福和索迪在公元1902年发现的自发原子变化的一个事例,而人工的原子蜕变的第一个事例则在公元1919年被卢瑟福用α粒子轰击氮并产生快速运动质子时发现了. 第四十五章 天体物理学和宇宙结构学说 公元1930年哈勃提出一个定律,即星云所发出光线的红移和星云退离太阳系的距离成正比.根据多普勒原理,哈勃的定律表明每个星云都以其和我们银河系距离成正比的速度向后退离,最远星云的退行达到光速七分之一的巨大速度. 今天我们看见的较近星云的光约在1,000,000年前发出,而遥远星云的光则约摸在五亿年前发出,因此为要获得一幅宇宙在同时间内的图画,我们走得愈远,就愈来愈需要改正时间上的落后.但是所用的改正要看采用的时标而定,因此采用不同的时标就能够构成不同的宇宙模型. 第四十六章 意大利与德国的科学和民族运动 德国和意大利科学的成长,在近代表现了一种不无类似的发展进程.德国人和意大利人曾经是近代科学的先驱,在十七世纪的头几十年中靠了刻卜勒和伽利略的研究成果各自达到他们的第一次最高成就. 意大利在拿破仑征服时期也曾兴起过民族感,意大利的民族运动并不针对法国,因为在拿破仑和他弟弟统治下,意大利已经统一并进行了改革. 在无线电定位方面,德国人还没有超过用普通无线电电子管的水平,即产生波长为一米的无线电波. 德国经验得出的结论是,这是一个由与科学相对抗的价值观念所建立和维持的社会,在现代世界必将成为历史作用愈来愈少的社会. 第四十七章 美国和苏联的科学概况 一个对美国科学传统的形成具有相当影响的人是托马斯·爱迪生. 公元1876年建立于门洛帕克的爱迪生的"发明工厂",是美国许多巨大的工业研究实验室的原型;在第二次世界大战以前,美国用于科学研究工作的经费大部分都花在这些工业实验室里. 十九世纪的美国相反,旧俄并不缺乏劳动力,而当时知道的自然资源则是由政府奖励的垄断企业严密控制的正如英法在早期年代一样,这样的情况激起了一种批判的和反抗的精神;十九世纪俄国的知识分子,就象一个世纪以前的法国哲学家那样,运用科学的理论去质问他们所生活的社会借以存在的信仰.他们特别运用了达尔文主义,强调了达尔文理论的一个方面——即一个物种的有机体之间的协作关系——这好象是支持他们的社会理论的 . 第四十八章 科学和历史 在整个历史过程中,人们对一些科学理论赞同或反对,除了根据科学方法的标准来考虑外,往往根据这些理论是否符合当时当地一般人所接受的信念来决定的.尤其是当两种比较势均力敌的力量相互对立的时候,判断和行动总是按照这样的标准来进行.譬如在宗教改革运动和天主教反宗教改革运动的时期,人们对哥白尼和托勒密的不同学说的判断,就往往以科学方法之外的标准作为依据.在二十世纪中叶,也出现了不无相似的情况:遗传学上两种对立理论的争论(虽然这两种理论都和宗教不沾边),引起了和十六,十七世纪的天文学说的争论近似的激烈情绪.十五到十六世纪的科学革命对于宗教改革运动的力量或者反宗教改革运动的力量,影响都很小;科学已成为一种举足轻重的决定性因素了. 特论: 世界科技发展史 本文的目的是帮助学生了解科技发展史，熟悉科学家研究科学的心路历程，学习科学家的思维方式，培养科学现象的洞察力，以及增强分析问题和解决问题的能力。像牛顿那样站在科学“巨人”的肩膀上，开拓创新；像爱因斯坦那样追求真理，超凡脱俗；像居里夫人那样坚定执著，无私奉献；像霍金那样挑战自我，挑战生命，挑战宇宙。在西方历史上重要的科学家及其主要贡献叙述如下。 1. 公元前的科技发展 公元前的科学研究，对后世影响深远的应属亚里士多德（Aristotle）、欧几里得（Euclid）及阿基米德（Archimedes）。亚里士多德发表《动物自然史》、《动物结构学》、《动物发生学》及《论灵魂》等书，记载了500多种动物。现代科学可说是建立于阿基米德的研究之上。阿基米德是历史上的一位工程师与伟大的数学家，也是对力学有着明显、直接贡献的古代希腊人。今日科学是建立在阿基米德对科学的钟爱以及对基础理论的认知，这些基础理论可以直接用数学或是一种物理现象描述。历史上的一些知名科学家，如牛顿、伽利略等人都是强烈受到阿基米德及欧几里得等人的影响。 1.1 欧几里得和数学基础 几世纪以来欧几里得（公元前330－公元前275）的几何已是教导学童进入物理世界的第一个且是最基本的数学工具，但其中几个公理的简单特性可能被误导。早期牛顿曾略读欧几里得的陈述，根据他的一个学生提到：“怀疑为何有人为自娱而写出其演证”，但牛顿很快发现自己的错误，再回去仔细阅读《几何学原理》，终于得出他的流数理论，或称为微积分。 欧几里得的生平事迹几乎不为人所知，仅知生活于古希腊末期，比亚里士多德年青一代，和阿基米德同一时期。他于柏拉图学院上过课，此学院创立于一世纪前，是当时最重要的数学学校。在亚历山大大帝死后，普驼列迈一世于埃及掌权时，欧几里得于亚历山大城成立他自己的学校。传说普驼列迈曾问欧几里得是否有简单的方法不读《几何学原理》而能了解几何，欧几里得回答说：“没有通几何学的皇家道路。”《几何学原理》由13本书组成，前六本以精美的方式介绍平面几何定理；第一本包括重要的毕达哥拉斯定理，它可说是以几何解释自然的基本原理。接下来的三本是关于数字理论及欧几里得有关全数及质数的讨论，第十本是有关欧都斯讨论过的无理数，最后三本则讨论固体几何。 在西方文化的发展中，欧几里得的几何在物理世界的重要性，可说是非常特别、难以估计的。欧几里得几何只有在非常大的量及距离下，才会感到误差，它是一种普通感觉世界的数学，而其限制也是近两个世纪以来才明显。爱因斯坦就是把欧几里得概念作为开始，探讨众所周知的相对论的。 1.2 阿基米德与科学的兴起 阿基米德（公元前287－公元前212）生长于西西里岛的西那库斯城市，这是个位于爱奥尼亚海滨的城市，他在这里度过大半辈子。直到今日仍可在那里见到城墙、防御工事、沟渠等古代都市遗迹。阿基米德的父亲菲狄亚斯是一位天文学家，阿基米德是当时国王亥厄洛二世的朋友，他们之间很可能有亲属关系。阿基米德曾经游历埃及，并求学于当时希腊的文化及学术中心——亚历山大城。 阿基米德的成就包含他的数学研究论文及特殊发明。部分有关阿基米德在力学方面的书籍已遗失了，但是有关几何的数学推理过程却全都记载留存下来。《平面的平衡》一书中详细记载阿基米德对于杠杆原理的证明，以及对物体重心的研究。在《球体与圆柱》一书中，阿基米德发现球体表面积及球体体积的计算方式。同时阿基米德对于数学的研究也已接近到微积分理论，这些研究工作后来成为17世纪时牛顿及莱布尼兹等人研究工作的基础。在《数砂器》一书中，阿基米德几乎完成对数理论的研究，同时他也用科学记数法记录天文数字，在此书中阿基米德估算约用1063个沙子可以填满宇宙！ 阿基米德之《浮体》一书记载他最著名的有关浮力的阿基米德定律，此定律叙述当一物体浸入水中时，此物体所受之浮力等于物体排开水的重量。石头比水重，所以当石头浸入水中后，虽然受到浮力，但仍然下沉，但大艘船浸在水面下的船身排开水的重量等于整艘大船的重量，所以船会浮在水上。阿基米德叙述了浮力的原理，同时也是后来流体静力学的基础。 另外一个是有关阿基米德定律，但是典故无法考证的逸事，就是亥厄洛国王花圈（一般数据均误载为王冠）的故事，一个并非完全纯金的花圈，其中成分含有部分的银。亥厄洛国王希望在不破坏这花圈的情况下查证花圈的成分，因为这是亵渎神圣的行为。阿基米德完成了这项检验工作。在阿基米德死后200多年，罗马建筑师马克斯记载如下：当阿基米德坐在公共澡堂浴盆内洗澡时，注意到浴盆内水位上升的幅度等于他身体浸在水下的体积，因此他找到了解答。阿基米德马上从浴盆中跳出，裸身冲回家中并高兴的得大喊大叫。据说从此以后，阿基米德的妻子不许他在公共澡堂洗澡。阿基米德因此发现了一种可以轻易算出任何不规则形状物体体积的方法。他将国王的花圈浸在水中并计算水面上升幅度，再将一块等重的纯金浸在水中，同样计算水面上升幅度，发现二者上升幅度不一样，因此清楚判定花圈的成分不是纯金。 阿基米德有一些实用的发明，最有名的就是阿基米德螺旋，一种长而长得像螺旋的管子，可以将地下或河流中的水汲取到岸上。另外，他发明一种球体，构造像太阳系的星球，是一种天体运转的模型，运用水力来驱动，构造十分精密。还有一项发明是利用折亮度以量测太阳直径的装置。蒲鲁塔克描述阿基米德为专注于数学而忽略健康的人：“阿基米德常在火灰上描绘几何图形，或者用油在自己身上画图，完全是一种全神贯注的状态，他爱科学，即从科学上得到的愉悦如同信奉宗教之一般。” 阿基米德于公元前212年被罗马士兵所杀。根据历史记载，阿基米德当时正在协助防御城池，他发明一种弹道装置可以将石头抛向远方并击毁敌船，又发明一种装置可将敌军小船从水面上举起。另有一个叙述阿基米德发明一种大镜子可将阳光聚焦以烧毁敌船则是属于误传，但是罗马军队确实被阿基米德的发明所击退，最后只好采取长期围城的战术。虽然罗马大将马赛罗斯希望不要杀死阿基米德，但是阿基米德仍然被其攻入城的士兵杀害了，马赛罗斯因此几乎生气的发狂。 在阿基米德著名的数学几何证明中，其中一项是有关圆锥、球体及圆柱之间的关系，他证明了如果上述三项均具有相同的半径，且其高度等于直径的情况下，圆锥、球体及圆柱的体积比为1:2:3；另外，球体的表面积等于圆柱表面积的三分之二。这个结果使阿基米德非常着迷，所以在阿基米德的墓碑上就刻画这个结果。约一个世纪之后，西西里的管理者西赛罗在一堆杂草矮树丛中找到了阿基米德的墓地，西赛罗写到“我注意到一个圆柱立在矮树丛中，在他的上面有球体及圆锥的图形。” 阿基米德并非第一个发现杠杆原理的人，但他却是第一个将杠杆及滑轮组合在一起的人。阿基米德说过一句著名的话：“给我一个支点，我可以将地球举起。” 2. 公元后至黑暗时代的科技发展 中世纪（公元476－公元1453年），随着罗马帝国的衰落，西欧进入黑暗时代。这个名称算是颇为贴切，因为大部分的罗马文明在这段期间受到破坏，并且被所谓蛮族文化所取代，造成随后的10个世纪变成昏昏沉沉的时期。这个时期的欧洲没有一个强有力的统治政权，封建割据带来频繁的战争，造成科技和生产力发展停滞，人民生活在毫无希望的痛苦中。这个名称的使用，也是因为从这个时代开始，只有少数的历史文献流传下来，让人们仅能借由微光一窥当时发生的种种事件。西罗马帝国崩溃后，北方蛮族入主欧洲大陆，文化发展为之中断，少数的学术思想仅在教会中流传，一般人民生活在庄园制度下，形同农奴，终日但求温饱。整个社会呈现封闭保守的状态，科学和艺术停滞不前。有人统计，黑暗时代欧洲只出版了1 000本书。在这么长时间内，西方文明的进展非常少，只有在医学方面有比较突出的研究成果，这是因为医学是属于实用的科学，统治者一般不会去干预。这时候最为著名的医学发展，有二世纪的罗马医学家盖仑（Galen）在解剖、生理、胚胎、病理、医疗、药物等领域均有新发现，著述也很多；十世纪的阿拉伯阿维森纳（Avicenna）发表《医典》一书，对以后六个世纪影响很深。 3. 文艺复兴时代的科技发展 文艺复兴是十四至十六世纪在欧洲兴起的思想文化运动，同时带来科学与艺术的革命，揭开了现代欧洲历史的序幕，被认为是中古时代和近代的分界。现在普遍认为文艺复兴发端于十四世纪的意大利，文艺复兴一词就源于意大利语Rinascimento，意为再生或复兴，以后扩展到西欧各国，十六世纪达到鼎盛。当时，以地球为宇宙中心的观念，是源自于二世纪杰出的希腊天文学家托勒密（Ptolemy）的数学系统。托勒密的系统深具说服力，且持续了数百年之久，他的系统被用来解释自由落体以及星和云的移动。在神学上，托勒密系统则是用来阐述人类在宇宙中地位的中心理论。 然而到了十六世纪，人类探索世界的发现之旅为多元的世界带来更多的证据，而罗马教会的权威日渐微弱，使得托勒密系统出现裂隙，1543年哥白尼的身故后之作《天体的革命》，终于使托勒密系统崩溃。哥白尼写道：“地球带着月球循着周年的大轨道在群星之间绕着太阳旋转。”虽然这不完整的事实维持了将近100年，但是哥白尼的革命已然开始，再加上伽利略及克卜勒等人的努力，带动现代天文学的发展；牛顿的运动理论亦是根基于他们的基础之上。这些伟大科学家的生平简介见下文。 3.1 哥白尼与太阳为中心的宇宙 尼古拉斯·哥白尼（Nicolaus Copernicus）1473年出生在波兰王国托兰的一个富有家庭，父亲尼可拉是商人，母亲芭芭拉来自于富裕的家庭。哥白尼10岁时，父亲就过世了，从此哥白尼便交由舅舅抚养。 他的舅舅是一个有学识的牧师，在1479年成为尔姆兰的主教。哥白尼接受了严谨的教育，1491年就读于克雷坷大学，此校是当时自然哲学的学术重镇。1496年哥白尼转学到波隆纳大学继续学习希腊文、数学、哲学和天文学。在那个时期，哥白尼曾经受到天文学教授多门尼可罗维拉的影响，罗维拉教授是早期托勒密系统的批评者，1497年哥白尼曾和他一起目击月食。 很少人知道哥白尼思想的起源和发展过程，而他也不急着发表。他早在1514年就开始传布他宇宙观的摘要手稿，他伟大的研究则在1530年完成。哥白尼强烈且持续地反驳托勒密有关地球不动的理论，他以自然为本，偏见的谐调为由，批判托勒密认为地球是宇宙中心的学说。例如哥白尼指出星星并非总是与地球等距，若以圆形轨道来解释这个现象，不但不合理，还会引起更多繁琐且混乱的问题。哥白尼的著作《天体的革命》流入欧洲有学之士的手中，早期读者对此书的数学部分不甚满意，但却更加深了他们对托勒密天文学说的不完整的不满。教会并未反对此书，因为当时适值宗教改革，教会有更重要的事要处理。直到1616年，因为伽利略的成功，哥白尼的《天体的革命》遭禁。 哥白尼的生平鲜为人知。他的朋友雷堤可斯虽保留有哥白尼大部分的信件，但其中的传记部分却已遗失。据说哥白尼在死前的病床上才收到《天体的革命》一书。由于罹患中风，无法亲自订正，不过至少在死前能握着自己的著作。哥白尼在1543年5月24日逝世。 3.2 伽利略与新的科学观 伽利略·伽利略（Galileo Galilei，名字与姓氏重复是塔斯卡尼地区的风俗习惯）1564年2月15日出生于意大利的比萨。他的父亲文森兹欧·伽利略是一位音乐家也是贸易商，母亲是葛拉安曼·纳提，家境并不富裕。在他还是孩童时，举家迁移至佛罗伦萨，并进入耶稣修道学院就读。当他15岁成为见习修士时，父亲则强迫他退学。1581年进入比萨大学，原本 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 攻读药学，但伽利略并不喜欢该门学科，而获得了喜好争论的名声。很快的他便转移兴趣至数学，并在1585年未获得学位前离开了大学，回到佛罗伦萨教书。1592年他父亲死后，搬往博德继续教书以及研发军用罗盘等其他事物。 1609年伽利略发明望远镜，将他带入生涯中更新更重要的阶段。他重新制作自己的望远镜，使其可看见比肉眼所见还要近1000倍的物体，并用来观察月球。依照旧的宇宙科学，天体的外形应该是完美无瑕的，但是伽利略却发现这颗地球的卫星有许多麻点。他看见了山峰及河谷，还有他所谓的海，也发现银河似乎是由许多星星所组成的。这与原来托勒密天文学的夜空迥然不同。 这些发现于1610年的《星夜先知》发表后造成了轰动。历史学家罗芬兹将这本小册子喻为“大概是至今通俗科学中最经典的，也是宣扬哥白尼系统中最精湛的杰作。”各地的学者纷纷购买与阅读，五年后甚至有传教士将其翻译成中文版。伽利略的发现中最有趣也最引人注目的就是四个似乎在绕着木星旋转的物体，并一夜又一夜地变换他们的位置。对他而言这些就是卫星以及一个类似哥白尼结构的缩影。 《星夜先知》的成功，将伽利略推向更进一步的发现，同样的也将他卷入与天主教教廷的冲突中。他成为名人后，受到教宗的接见，并获得鼓励与支持。之后又获得曾经受教于他数学与哲学的学生塔斯卡尼公爵寇莫斯二世的资助。1612年伽利略的漂浮物体论创立了流体静力学，并于次年发表一系列讨论他观察太阳黑子的文章，公开地承认哥白尼的学说，并且为惯性原理做初步的 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 化。此时的伽利略已激怒了教廷人士。 1616年当他访问罗马时，教廷发布反对他的正式教令，警告伽利略不可以教授哥白尼太阳中心说的观念。伽利略并没有被判定为异端邪说，并为这个处境做出特有的乐观 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 。评论家将此事记载为众多纷争的源头。 1623年伽利略发表了一篇讨论彗星性质的《分析者》，并将其献给早期曾经支持他的新教宗厄班八世。伽利略希望教宗能解除1616年的禁令，但他的资助者寇莫斯二世却又在此时过世了，使得伽利略处境更加的困难了。1632年伽利略发表《两大世界观的对话》。由这项科学杰作不难看出，伽利略强烈的想要与其父亲的著作《古典与新潮音乐的对话》看齐，这种心理因素也让他忽略思考他真正的工作重心。1633年三月《两大世界观的对话》发表后获得了相当大的成功。但六个月后却被教廷裁判长介入干预，《两大世界观的对话》被取缔，稍后伽利略再被传唤到罗马并被监禁。他曾对教宗以及审问他的裁判长提出许多讨论的理由作为申辩，但最后还是宣判他不服从1616年的教令。1637年完成了他最后的科学发现“月球的摇晃”。虽然《两大世界观的对话》被查禁，但却很快地就传遍了整个欧洲的新教徒。伽利略晚年因白内障而失明，于1642年1月9日去世。 伽利略死后三个半世纪，1992年教宗约翰保罗二世愿意承认教廷在“哥白尼法规”的错误，这代表伽利略曾遭受过天主教教廷不合理的对待，但似乎只是为了公共关系。为此《纽约时报》给予了一个讽刺的标题：“350年后梵蒂冈才表明伽利略是正确的：他们终于行动了”。1989年10月以伽利略命名的太空探测器由美国亚特兰大号航天飞机运载送入385年前伽利略发现有四颗卫星的木星。 3.3 克卜勒与行星运动定律 乔汉尼斯·克卜勒（Johannes Kepler）1571年12月27日生于德国威尔。他的父亲是一个行为异常的军人，克卜勒从小体弱多病，成年时又有忧郁症的倾向。他于土宾恩上大学，成为梅斯特林的学生，是哥白尼的崇拜者。 克卜勒于1597年公开出版了他《神秘的宇宙结构》的理论，支持哥白尼的宇宙太阳中心论。为了躲避路德教派反教改势力的迫害，克卜勒于1600年从葛瑞兹逃到了布拉格。对克卜勒而言，在那里是一个短暂但重要的时期，他担任了伟大的天文学家第谷·布拉赫的助手。在布拉赫死后的次年，克卜勒继承了他庞大的观测资料，包括不少有关火星的资料。克卜勒利用这些数据，以及传承布拉赫注重精确的态度，在接下来的八年有了些重要的发现。 克卜勒和传统天文学思想的差异，是以力学的观念提出可以解释行星运动的法则。这是天文学史中自哥白尼以来所没有的概念，而且相当精准地预测行星的运行。克卜勒认知火星的轨道都无法套入托勒密或哥白尼的架构，他最后舍弃这两种长期被获得支持的构想：古老的概念认为行星轨道是圆形。同时，他放弃行星以等速运动的假设。他的数据告诉他所有的行星在靠近太阳的地方运行的速度较快，反之速度较慢。经过不断的实验和错误，克卜勒发现行星运动的法则：连接太阳到行星的向量半径，在相等时间内扫过相等的面积。这就是人们所熟知的克卜勒第二定律。 在哥白尼架构下的第二定律被发现后，接着行星运行轨道的真实形状尚待确立。在相当多的研究后，克卜勒领悟到椭圆形的用处，一个古代时就已知道的形状。它符合精密弧形的预测，遂成为克卜勒第一定律：行星轨道为椭圆形，而太阳正位于其中之一的焦点上。克卜勒将第一、第二定律写在他1609年出版的《天文学新星》内。和伽利略一样，他没有发现有关宇宙重力的定律，但他已经很接近了。他先猜测行星间的作用力与质量成正比，但他认为那是磁力的作用。然而《天文学新星》最重要的是开启了对天文学的目标和方法基础性的再教育。克卜勒定律的发现和被了解使得天文几何学已附属于新兴的天文物理学的一部分，可由定律所运算、发现与理解。 1619年，当《世界的和音》出版时，克卜勒认为这是他的杰作。这本书充满了图解和音乐的例子，每个行星有它自己发声的范围。这本书包括了一项基本的科学发现：克卜勒第三定律，说明行星运动，行星绕行太阳的周期的平方和行星与太阳的平均距离的立方成正比，以后便能以行星周期计算行星与太阳的距离。除了天文学方面的理论，他发表有关两项光学的重要的论文。《天文缩影》是1619到1621年间出版的，但很快被教会列入禁书的黑名单。1627年他出版以布拉赫的数据为基础的已知星球的表格，名为《罗多菲表》。该表之后被使用了一个世纪。 所有的证据显示，克卜勒的晚年生活在反教改的欧洲并不容易。他的妻子与儿子相继于1611年去世。1612年，他的赞助人鲁道国王夫因遭叛变被迫下台，所以克卜勒失去了他主任天文学家的职位。不久，克卜勒到了林兹，1625年又到乌尔蒙，只为逃避宗教迫害。1627年他回到布拉格，被沙根公爵赏识并聘为占星家。这样的工作有可能使他遭到怀疑，所以他最后离开了去寻找其他的工作。克卜勒于1630年11月15日死于巴伐利亚。 3.4 牛顿与运动定律 艾萨克·牛顿（Isaac Newton）是西方科学历史中最有影响力的人物。在其一生中一直被认为是位具有高智慧的英雄，300多年来在科学界一直是美誉永垂，未曾逊色。牛顿并不是科学革命的开创者，然而他的贡献是提供具体可行的模式，并注入基本的知识给现代人了解物理科学。凭牛顿所发现的三个运动定律和地心引力定律，对地球上以及宇宙的天体所发生的所有物理现象，都可以得到有规则的预测，并通过科技的运用，得以合理的修改与延伸。直到20世纪科学家开始研究最小单位的原子性能，而提出量子力学时，牛顿定律的广泛性才受质疑。 1642年12月25日牛顿出生于英国林肯乡的一个小房子，父亲在他出生时就已去世，三岁时他的母亲将他交给祖母照顾，而自己离家再嫁给一位牧师史密斯。 孩提时的牛顿充满好奇心，并展现数学与机械能力。1661年进入剑桥的三一学院。这所大学的课程偏重于亚里士多德派的哲学，因此两年后牛顿就对尼可马克式的伦理失去兴趣。他就以自己的喜好，阅读培根、笛卡儿及早期科学家的一些著作，因此孕育了他对数学及天文现象的热忱。有一次在他的笔记簿上记着：“Amicus plato amicus aristoteles magis amicu veritus”，意思是他虽然喜欢柏拉图和亚里士多德这些人，但是他最好的朋友却是真理。 1664年他被选为三一学院的学者，使他在获得学士学位后一年就可以自由从事自己喜欢的研究工作。但是当年的大瘟疫阻止了他的机会，该大学于1665年关闭，他不得不回家和他再度成为寡妇的母亲同住了两年。后来他回忆说：“那是我发挥我的发明潜力，启蒙我的数学与哲学造诣最重要的时期。”他就在当年根据笛卡特的几何学发明一套基础微积分，是数学中用以计算运动变化率的工具。在亚里士多德派物理衰退以来100多年中，牛顿的流量理论是第一次成为解决流量问题不可或缺的方法。也在那一段时间中，牛顿孕育了万有地心引力的构想的一部分重要架构。他虽然小心翼翼地整理他的写作，但也不停地修改他的资料，因此多年来都未发表其发现。 1667年牛顿回到三一学院被选为剑桥大学的院士。1669年，他的天才被肯定，而任职数学教授。他制造首座反射望远镜，轰动当时社会，并于1672年被推选入皇家社团。但是当他向皇家社团提出“光线与颜色的新理论”时，却被闻名的虎克攻击，牛顿受此伤害后独自隐居继续他的研究工作。1684年，伟大的天文及数学家哈雷拜访牛顿，讨论行星运动的问题。例如虎克曾提倡行星运动能以平方倒数定律解释，但未说明理由。而牛顿其实在早几年前就以的微积分学算出行星是沿