物理学史--西方古代物理学

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1、第二章西方古代物理学一.古希腊的自然观二.古希腊的物理知识三.中世纪的物理知识公元前8世纪在欧洲诞生了光芒四射的古希腊文明。随着罗马帝国的灭亡，宗教的残酷统治，公元5-10世纪欧洲进入黑暗的中世纪，科学、文化受到极大摧残。从11世纪起，随着“十字军东征”，文艺复兴运动开始，欧洲的科学文化开始复苏，近代科学逐步孕育。一.古希腊的自然观欧洲文明源自古希腊，从公元前8世纪到公元4世纪，史称“古希腊时期”。这个时期，古希腊学派林立、智者云集，包括科学在内的希腊文化达到了奴隶社会的颠峰。（一）世界万物本原朴素元素论米利都学派创始人泰勒斯（约前624-前547）认为万物本原是水，万物生于水又复归于

2、水。其学生阿那克西曼德（约前610-前546）提出一种“无限者”（或“无定”、“不固定者”）作为万物本原。后者的学生阿那克西米尼（约前585-前525）则以实实在在的“气”作为万物本原。之后的赫拉克利特（约前540-前475）又把富于变化的“火”作为万物本原。也有学者认为万物的本原是多种元素。恩培多克勒（约前490-前430）提出了“四根说”，即土、水、气、火四种元素。这四种本原以“爱”和“恨”相吸或排斥而结合成万物，万物的变化就是这四种元素的分离与重新组合。古希腊的元素论到了亚里士多德（约前384-前332）才算有了定论。他认为地上万物由轻重不同的土、水、气、火四种元素组成，天体由神

3、圣纯洁的以太组成。他提出元素由冷、热、干、湿四种基质结合而成。四种元素不同的结合构成世界万物。亚里士多德对空气、水、土、火四种元素的定义2古代原子论原子论的创始人是米利都学派的留基伯（约前500-前440）和他的学生德谟克利特（约前460-前370），一百年后，伊壁鸠鲁（约前342-前270）发展了原子论的思想。3毕达哥拉斯学派“数的和谐”公元前6世纪至公元前5世纪，毕达哥拉斯（约前584-前497）创建了古希腊哲学中很独特的一个学派，这是一个研究数学与宗教的秘密结社，公元前5世纪分裂为科学派和宗教派。毕达哥拉斯学派反对物质元素是万物本原的观点，认为数是独立于物之外的实质，数是万物本原

4、，“万物皆数”，“数支配着世界”，“万物的本原是一”。他们认为1是同一，是普遍的由1可以产生2，产生出各种数；2是意见，是1的对立物；3是实在与圆满，所有的一切都由3决定；4是主义；10是灵魂与理性，10=1+2+3+4，包括了数的全部本性。由数可以产生几何上的点、线、面、体，有了体才可以火、气、水、土元素，从而产生万物,数在物之先，数是事物的终极原因。（二）对宇宙的认识1米利都学派的泰勒斯认为地象一个圆盘或圆桶浮在水上。2毕达哥拉斯学派企图用“数的和谐”来建立关于宇宙的理论。他们认为球体是最完美的几何形体，所以他们断言，宇宙是球形的，当中是中心火团，各种物体都围绕中心火团做均匀圆周运

5、动；恒星紧系在天的最高圆顶，这个圆顶三万六千年绕中心火团转一周，下面是同心运动的球体（水、金、火、木、土星、太阳、月亮和地球）。3柏拉图学派柏拉图（前427-前347）认为永恒神圣的天体必须沿着完美的圆形轨道作均匀有序的运动，或者是沿着复合的圆周运动。他的学生欧多克索和亚里士多德提出了同心球层模型：太阳、月亮和行星都在以地球为中心的同心球壳中运动。4地心说古希腊后期的阿波罗尼（约公元前247-205）为了克服同心球层模型的困难，提出了“本轮-均轮”结构模型：行星沿着本轮做圆周运动，本轮的中心有在一地球为中心的均匀轮上做圆周运动。5太阳中心说阿里斯塔克（约前310-前230）提出了与众不

6、同的见解，认为地球不是宇宙的中心，太阳才是宇宙的中心地球和行星都围绕太阳作圆周运动，恒星在远处，是不动的。二.古希腊的物理知识古希腊物理知识比较集中在力学和光学两个方面。（一）力学知识代表人物：亚里士多德和阿基米德亚里士多德（公元前384～前322年）研究了在重力作用下物体的运动，论证了运动、时间和空间的关系，区分了物质方面的运动、量方面的运动和空间方面的运动。关于时间，亚里士多德把时间看作是描述运动的数。他认为时间不同于运动，但时间也不能脱离运动。关于物体的运动，亚里士多德认为变化就是运动。这里的变化包括物体的性质变化、物体的位置移动、事物的产生和消灭、数量的增减……其中位置移动就相

7、当于机械运动。他指出，要谈运动就必须指明“什么”在运动，“在哪里”运动和“何时”运动，显然这里已指明了物体运动和时间、空间的不可分割性。亚里士多德（公元前384～前322年）是古希腊最伟大的科学家之一。他17岁时就跟大哲学家柏拉图学习。亚里士多德爱独立思考。因此，他有许多观点跟他的老师截然相反。亚里士多德当过教师，对植物、动物、天文、气候、数学和物理等方面都进行过研究，著书1000多种，可以说他是古希腊各种知识集大成者。他的这些著作被当作古代世