关于现代自然科学革命的思考

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1、关于现代自然科学革命的思考一、现代自然科学革命的产生及背景科学革命这一概念是曲英国剑桥大学教授H•巴特菲尔德在《近代科学的起源》一书屮第一次在-•般性意义上加以使用的。他把“科学革命”看作是比文艺复兴和宗教改革更为重要的决定近代特征的划时代事件。从此以后，无论是科学家述是哲学家，都很重视从理论上来研究科学革命及其在历史上的作用。对于口然科学，人们可以理解为关于口然的系统知识，也可以理解为探索口然的方法，还可以理解为人类社会活动的一个特定领域。就科学作为系统知识來说，任何一门学科的概念、结构、范式的变化都可以视为该学科的一

2、场革命；就科学作为人类活动来说，任何研究活动组织方式的变革也都可以看作是科学革命。因此，由于角度的不同，人们对自然科学史上所发生的科学革命冇二次说、三次说、四次说和多次说等不同认识，以主张三次说的较为普遍。实际上，科学革命的实质，是指包括科学事实、科学理论、科学观念三个基本要索组成的科学知识结构体系的根木变革，其屮作为体系硬核的科学观念居于最高层次，它代表着一个时代科学思想的精华，为科学理论活动和实践活动提供基本准则和框架。因此，只冇相对稳定的科学观念发生根本变革，并在科学共同体屮得到确认，才能构成科学革命。著名科学史和

3、科学学家J・D•贝尔纳认为：“许多科学观念的改变就总合成为一场科学革命从科学发展史来看，科学革命的发生往往从个别学科首先突破，产生新的、能更全面更正确地说明口然界规律性的、反传统的科学观念。它一旦成立，便迅速向英他科学知识体系全而渗透，使旧的知识体系被逐步改造而向新的知识体系过渡，最后在科学共同体中得到确认。因此，貝有崭新科学观念的理论的提出并被科学共同体所容纳是科学革命发生的标志。19世纪末，物理学领域连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性现象和电子的发现。这三大发现，使人类的认识第一次深入到了原子内部，彻底打破

4、了原子不可分、元素不可变的传统物理学观念。以太漂移实验的零结果和黑体辐射研究中的“紫外灾难”，使经典物理学陷入不可克服的才盾，成为推动这一时期科学发展的重要机制。肇始于19世纪末20世纪初的现代科学革命，是以相对论和量子力学的诞牛为主要标志。这次革命初期主要在物理学领域发生，到20世纪中叶在各个领域得到迅速发展。二、现代自然科学的主要学科及科学观念科学革命使世界科学推上了一个前所未冇的巅峰。它使科学知识内容大大扩充，而绝大多数都是今日研习科学者必须认识到的知识，例如地动说和牛顿运动定律等等。到了十九世纪，科学研究已变得相

5、当具系统，并分成不同派别，一直延至二十世纪。现代自然科学的主要学科有物理学，化学，地质学，天文学,生物学、医学和遗传学，生态学。(1)物理学在物理史上，科学革命乃占希腊时代科学哲学和占典物理的分水岭。波兰人哥片尼首先以F1心说否定了过去人们一直深信不疑的天动说。其后德国人开普勒也发展出其行星运行的模型，提出行星乃按其轨迹而围绕着太阳运行。同吋意大利人伽利略除不断强调其地动说外，还发展出多项基本的力学理论。到了1687年，英国人牛顿出版了《自然哲学的数学原理》，详细地说明了两个既复杂又成功的物理理论：牛顿三大运动定律和万有

6、引力定律，皆建立了占典力学的根基。二I•世纪初的物理学也出现了革命性变化，代表者为爱因斯坦。他于1905年发表了四篇划时代的论文，随后导出了E二me?的公式。这被统称作相对论，主耍是对牛顿力学的概念作出了修正。这对物理学也影响深远，因为爱因斯坦的理论，根本性地修订了过往科学界深信的知识，时到今大仍然备受讨论。(2)化学现代化学的历史在科学革命年代，早已由炼金术转化到现代化学领域。1661年爱尔兰人波义耳发现了气体定律。其后法国人拉瓦锡更有前瞻性理论——对过去人们深信不疑的燃素说作出全而否定；倡导质量守恒定律，指出物质作转

7、化时其质量不变。同时他还推论，动物的呼吸实质上是缓慢氧化。踏入十九世纪，又有英国人道尔顿确立了“物质是曲粒子组成”的理论。1869年俄罗斯人门得列夫编制了元素周期表，把物质屮数I•个元素列举出来。这两人的研究对日后也影响深远，前者为日后的粒子理论奠下基础；后者则成为了化学的基本知识。(1)地质学远在十一世纪，中国的科学家沈括已率先提出了地形结构的原理。他从原油的产地观察，认为原油产地过去乃海洋一片，后因地形转化，使部分物质转化为原油。而在西欧，学界一直相信泰奥弗拉斯托斯对岩石的解说，i直到科学革命为止。1700年，两位法

8、国人古德达和德斯马拉特在法国中部行山，并把他们观察纪录成一地图。前者记录了首个火山的观察。1788年詹姆士•赫顿出版其著作《地球的理论》，其理论被称作均变学说。1811年两位法国动物学家古菲尔和博格尼特出版了一著作，从他们在巴黎发现的大象化石，阐述了他们对地球结构的看法。这个观点后来成为地层学的重要理论基础。而英国人