近代自然科学的崛起与经典力学的成熟

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1、第二章近代自然科学的崛起与经典力学的成熟第一节自然科学崛起的历史背景与序幕第二节万有引力定律的发现第三节运动三定律的建立与经典力学的成熟第四节经典力学的意义及其影响第一节自然科学崛起的历史背景与序幕一、社会历史的前提1、资本主义生产关系的出现2、远洋航海和探险热潮1942，哥伦布到达了美洲大陆1497，年达.伽马开辟了通往印度的新航路1519-1522，麦哲伦环球航海3、文艺复兴运动文艺复兴，指大致于1350年至1550年形成于意大利，随后在16世纪前半期传播到整个欧洲的在思想，文学和艺术领域的变革。其本意是指对古希腊文明的复兴。但实际上它却产

2、生了许多不同于古希腊的新的思想。文艺复兴为近代科学的发展奠定了基础。体现在世界观方面，便是新柏拉图主义和机械论宇宙观的产生与流行。二、先驱者们的业绩1、哥白尼的日心地动说波兰天文学家哥白尼于1543年发表了《天体运行论》，全面阐述了他的日心地动说。要点是：宇宙是有限的，太阳居于宇宙的中心，地球和其他行星以同心圆的方式匀速绕其运转。2、血液循环的发现比利时医生维萨里在解剖实验中发现心脏的中隔很厚，没有可见的孔道，维萨里以大无畏的精神违反当时教会的禁令，向盖仑的理论提出挑战，在1543年出版了《人体的结构》一书。但是他本人的结局是十分悲惨的，教会迫

3、使他去耶路撒冷朝圣赎罪，结果他不明不白地死于旅途中。西班牙医生塞尔维特于1553年发现了人体血液的小循环，维萨里在巴黎大学读书时结交的好友西班牙人赛尔维特继续进行科学实验，包括当时被人禁止的人体解剖。他发现，血液从右心室经肺动脉进入肺，再由肺静脉返回左心室，这一发现被称为肺循环。赛尔维特在发现血液循环的道路上迈出了第一步。1553年，他秘密出版了《基督教的复兴》一书，用6页的篇幅阐述了自己的发现，这触犯了当时被教会奉为权威的盖仑学说。1553年10月27日，年仅42岁的赛尔维特被宗教法庭判处火刑，活活烧死，而且在被烧死前还被残酷地烤了两个小时。

4、英国医生哈维在1628年系统的阐述了人体血液运动的大循环。1628年哈维发表了《动物心脏及血液运动的解剖学研究》，在这部只有72页的小书中系统地总结了他所发现的血液循环运动的规律及其实验依据。其理论简述如下：血液从左心室流出，经过主动脉流经全身各处，然后由腔静脉流入右心室，经肺循环再回到左心室。人体内的血液是循环不息地流动着的，这是心脏搏动所产生的作用。哈维从三方面论证他的学说：（1）由于心脏的活动，血液被不断地从腔静脉输送到动脉，其量之大是不可能由被吸收的营养物来提供的，而且全部血液是以很快的速度通过心脏的。如果心室的容量为56.8克，心跳每

5、分72次，则一小时由心脏压出的血液应为245.376千克。这么大的血量不可能马上由摄入体内的食物供给，肝脏在这么短的时间内也决不可能造出这么多的血液来。（2）血液在动脉脉搏的影响下连续不断地、均匀地流经身体各部分，其量大大超过提供营养之需，也不是全身液体所能供给的。哈维用捆扎手臂的实验证明，血液是从动脉流到四肢以及身体其他各部分的。（3）静脉从身体各部分把血液不断地送回心脏。哈维阐明了静脉中瓣膜的真正意义在于防止血液从较大的静脉流至较小的静脉；防止血液由中心部位流向四周部位；只让血液由较小的静脉流向较大的静脉，由四肢、头部等处流向心脏虽然哈维发

6、现了血液循环，但是在当时的条件下，他并不能清楚地了解血液是怎样由动脉流到静脉的。在他逝世后，显微镜才得到改进，意大利的解剖学家马尔比基（MarcelloMalpighi，1628～1694）在1661年发现了蛙肺部的毛细血管，从而完善了哈维的血液循环学说。3、伽利略的贡献①力学伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律。在1589～1591年间，伽利略对落体运动作了细致的观察。从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”，即在忽略空气阻力条件下，重量不

7、同的球在下落时同时落地，下落的速度与重量无关。伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是加速度概念的提出，在力学史上是一个里程碑。有了加速度的概念，力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上，而在伽利略之前，只有静力学部分有定量的描述。伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定律）和外力作用下物体的运动规律，这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础。在经典力学的创立上，伽利略可说是牛顿的先驱。伽利略还提出过合力定律，抛射体运动规律，并确立了伽利略相对性原理。----伽利略在

8、力学方面的贡献是多方面的。这在他晚年写出的力学著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中有详细的描述。在这本不朽著作中，除动力学外，还有不少关于材料力学