1、 第一章1、 科學史學科的確立與薩頓的貢獻 主要在哈佛大學講授科學史。一生共完成科學史專著15部、論文及札記300余篇。為了廣泛閱讀科學史料，他掌握了14種語言-包括漢語和阿拉伯語。 1912年薩頓創辦科學史雜志ISIS，次年正式出版，并持續至今，是國際上最權威的科學史雜志。2、 科學史的功能1、科學史可以帶來對于科學本身及與其相關因素的更全面、更深刻的認識。2、科學史可以作為其他相關人文學科（如科學哲學、科學社會學等）的基礎。3、科學史的教育功能，特別是在一般普及性教育方面的功能，包括對人類自身的認識和對自然科學與人文學術兩種文化之分裂的彌合。4、科學史可以作為科技發展的決策基礎。3、 科學

2、史研究中的內史和外史 內史：主要研究某一學科本身發展的過程，包括重要的時間、成就、儀器、方法、著作、人物等等，以及與此相關的年代問題。 外史：側重于研究該學科發展過程中與外部環境之間的相互影響和作用，以及該學科在歷史上的社會功能和文化性質；而這外部環境可以包括政治、經濟、軍事、風俗、地理、文化等許多方面。4、 科學與正確之關系 5、 李約瑟難題如果我的中國朋友們在智力上和我完全一樣，那為什么像伽利略、托里拆利、斯蒂文、牛頓這樣的偉大人物都是歐洲人，而不是中國人或印度人呢？為什么近代科學和科學革命只產生在歐洲呢？ 為什么直到中世紀中國還比歐洲先進，后來卻會讓歐洲人著了先鞭呢？怎么會產生這樣的轉變

3、呢？”第二講 古希臘的科學與哲學一、希臘科學的背景吸取了巴比倫文明和埃及文明的精華。城邦制造成的統一的但又具有多樣性的文化。2、 對萬物本原的探究 泰勒斯Thales（前624 前546）古希臘思想家、科學家、哲學家。泰勒斯認為，萬物的本原是“水”，他用水的無定形和流動性來描繪自然界的變化，這種超越經驗的抽象思維和綜合思考開創了人類以科學分析和哲學概括認識世界的新紀元。所以，泰勒斯被譽為“科學和哲學之祖”。 阿那克西米尼（前570 約前500）：空氣是萬物本原，空氣的稀薄會變成火，而其凝聚則會變成水，進一步壓縮又會變成土。 齊諾弗尼斯（約前570 約前480）： 土是萬物本原。 赫拉克利特（約

4、前540 約前475）： 火萬物本原。 恩培多克勒（約前492 約前432）： 四元素說3、 亞里士多德和他的工作古希臘最后一位自然哲學家，也是第一位科學家。世界古代史上最偉大的哲學家、科學家和教育家之一，是一位百科全書式的學者。自然哲學： 物理學、論天、氣象學、論生滅、論靈魂邏輯學：工具論（包括范疇、解釋、前分析、后分析、論辨、智者的辯駁等）系統的經驗考察： 動物學4、 古希臘人在自然科學方面的主要成就歐幾里得 古希臘幾何學成就的集大成者，完成了不朽的幾何學著作、公理化體系的典范-幾何原本。阿基米德 古希臘哲學家、數學家、物理學家，被稱為“力學之父”。托勒密 蓋倫 第三講 古代中國的自然觀1

5、、 中國傳統科學的思維模式1、陰陽說 陰陽觀念最早記載于殷周之際的周易。西周末，產生了用陰陽二氣解釋自然現象的說法。2、五行說 “夫和實生物，同則不繼。以它平它謂之和，故能豐長而物歸之。若以同裨同，盡乃棄矣。故先王以土與金、木、水、火雜以成百物。” -國語 鄭語3、 八卦說 與陰陽、五行說發展的同時，還有一種八卦說，它以陽爻和陰爻兩種基本符號，組成八種基本圖形，代表自然界中最常見的八種事物。八卦互相搭配又得六十四卦，用來象征各種自然現象和人事現象。在易經里有詳細的論述。4、元氣說 早在春秋時期，我國就流行一種“精氣說”，認為世界上萬事萬物都是由精氣生成。 戰國中期，宋钘、尹文學派提出：“凡物之

6、精，比則為生。下生五谷，上為列星；流于天地之間，謂之鬼神；藏于胸中，謂之圣人；是故名氣。”這是元氣說的早期論述。 東漢初年，王充明確指出：“天地，合氣之自然也。”“天地合氣，萬物自生。二、天人關系1、天人感應 夏：對超自然因素的崇拜，從“萬物有靈”到“上帝”的產生 商： 商王是“受命于天”的人間的最高統治者，代替“上帝”管理人間。王與“上帝”聯系的方式是占卜。上帝決定人事，而人的行為不能影響到上帝。 周：周取代商，導致天人感應學說的誕生。2、 天人相分天行有常，不為堯存，不為桀亡。” -荀況3、天人交相勝天之能，人固不能也；人之能，天亦有所不能也。故余曰：天與人交相勝耳。 -劉禹錫第四講 科學

7、在歐洲的復興1、 對中世紀的簡要回顧托馬斯阿奎那創造性地吸收了亞里士多德學說，讓亞里士多德理論變成支持基督教教義的一種完備的智力體系，甚至成為教條。這些思想主要包含在他的兩大著作神學大全和反異教大全中。但是，亞里士多德的某些觀點明顯不符合基督教教義，例如：世界是永恒的-這否定了上帝的創世；自然的過程是規則的，不可改變的-這排除了奇跡；靈魂并不比肉體活得更久-這否定了靈魂不朽，而這正是基督教的根本信仰，等等。如何詮釋亞里士多德的思想，在基督教學者中引發了激烈的爭論。1277年，巴黎的主教在教皇的支持下公開譴責了亞里士多德學說中的219條“可惡的錯誤”，并發布了禁單，宣布：凡持有禁單中所列見解的人

8、，哪怕是其中一項，都將受到開除教籍的處罰。這就是著名的“1277大譴責”（The Condemnation of 1277）。2、 文藝復興 文藝復興是公元14世紀到16世紀在歐洲發生的思想文化運動，發源于意大利，后擴展至歐洲各國。文藝復興的本質是正在形成的資產階級在復興希臘羅馬古典文化的名義下發起的弘揚資產階級思想和文化的運動三、文藝復興對科學的影響1、生活觀的改變 知識就是力量。 ； 人無所不能2、 人文主義與科學復興 經院學強調論辯學的學習，正確使用邏輯推理。精英教育：以培養律師、醫生和神學家為目的，強調清晰的思辨與辯論能力。 人文學=語法+修辭+詩學+道德哲學強調實用、前職業和科學的訓

9、練。公民教育：清晰而雄辯的說、寫能力具有美德和審慎的行為方式。 人文主義學者重新翻譯古希臘時期重要的自然哲學和科學著作，為當時轟轟烈烈的科學復興運動增添了新的燃料。如：柏拉圖的全部著作 盧克萊修的物性論 托勒密的至大論阿基米德的力學和數學著作3、 藝術與科學 從象征主義到現實主義 達芬奇的機械學研究，達芬奇的解剖學研究第五講 近代科學革命之天文學革命一、托勒密的天文學體系古希臘天文學家。他把前人的全部“地心”思想系統化，并巧妙地運用幾何模型方法，建立了一個完整的地心體系，使古代天文學發展到高峰。他撰寫的13卷巨著至大論被看作是古代天文學的百科全書，直到哥白尼革命之前，一直是西方天文理論的最權威

10、著作。1、古希臘人形成的天文學信念：天體運動是勻速圓周運動或勻速圓周運動的組合。 本輪和均輪2、 哥白尼和他的天體運行論 波蘭天文學家，在其偉大著作天體運行論中，提出了“日心說”理論，沉重打擊了教會的宇宙觀。 布魯諾 意大利哲學家，因捍衛和宣傳哥白尼的日心說，反對地心說，批判經院哲學和神學，被宗教裁判所判為異端，燒死在羅馬的鮮花廣場。3、 伽利略的天文發現他創制了望遠鏡，用來觀測天體，獲得許多重要成果，如發現木星的四顆衛星、月球表面凹凸不平、土星光環、太陽黑子、金星和水星的盈虧現象、銀河有無數顆恒星組成等，這些都直接或間接證明了哥白尼日心說的正確性，打擊了宗教所支持的舊宇宙觀，開辟了天文學的新

11、時代。伽利略發表了關于兩大世界體系的對話。在書中，他讓分別代表托勒密觀點和哥白尼觀點的兩個人在一個聰明的門外漢面前辯論，而哥白尼派獲得了輝煌的勝利。4、 第谷的精密天文學丹麥天文學家，杰出的天文觀測家，近代天文學的奠基人之一。5、 開普勒的行星運動定律第一定律： 行星沿橢圓軌道繞太陽運動，太陽位于橢圓的一個焦點上第二定律： 從太陽到行星的矢徑在相等時間里掃過相等的面積。第三定律： 各行星公轉周期的平方與軌道半長徑的立方成正比。第六講 近代科學革命之物理學革命一、經典力學的建立1、牛頓早期的學習和科學研究活動三棱鏡實驗 彗星觀測 顏色理論 重力研究 二項式定理 微分與積分計算2、 萬有引力定律（

12、F = Gm1m2/r2)的發現 開普勒發現行星運動三定律，解決了天體運動學方面的問題。 伽利略用實驗和數學相結合的科學方法（實驗數學方法），研究了地球上物體運動的規律，推翻了亞里士多德的舊力學見解，發現了自由落體定律、慣性原理和拋射體運動軌跡的理論，奠定了動力學的基礎。 惠更斯得出物體做圓周運動時的向心加速度公式（a=v2/r）。 胡克是最接近發現萬有引力的科學家。 哈雷、雷恩等人都對引力問題研究做出了貢獻。3、 物體運動三定律的發現 第一定律：在不受外力時，每個物體都保持其靜止狀態或勻速直線運動狀態。（由伽利略的實驗結果推演而來，笛卡爾曾明確提出，牛頓進一步完善。） 第二定律： 物體的加速

13、度與外力成正比，加速度的方向與外力的方向相同。（從伽利略的實驗結果推演而來。） 第三定律： 對于每一個作用，總有一個大小相等、方向相反的反作用。（沃利斯、雷恩、惠更斯等發現，并用實驗做過證明，牛頓作了進一步概括。）4、 自然哲學的數學原理2、 同時期物理學其他領域的成就第七講 近代科學革命之化學革命一、西方古代的煉金術二、波義耳的貢獻 1、提出了新的化學概念“鑒于從事化學的人普遍認為化學幾乎只是為了制備藥物或者改善金屬，我倒很愿意把從事這門技藝的人不是看作醫士或煉金士，而是看作一個哲學家。” 2、破除了傳統的元素概念 3、引入了科學的實驗方法 4、懷疑派化學家3、 燃素說的興起 1、對燃燒現象

14、進行大量研究的歷史背景 認識上的誤解 工業生產的發展 2、波義耳的“火微粒”說 3、燃素說的奠基人：貝歇爾和斯塔爾四、近代化學之父拉瓦錫1、使精密測量方法成為化學的傳統2、建立氧化反應理論，推翻燃素說3、促成化學反應中質量守恒定律的建立4、統一化學術語命名方法5、撰寫初等化學概論，構建近代化學體系 第八講 第一次技術革命1、 第一次技術革命的起點紡織機的改革 1、飛梭的發明 2、紡紗機的改革 珍妮紡紗機 水力紡紗機 騾機 3、織布機的改革 4、整個紡織業實現機械化2、 第一次技術革命的標志蒸汽機的發明與使用 1、蒸汽機從科學理論上起源于對真空和大氣壓力的認識 2、蒸汽機發明的奠基工作 1690

15、年，法國物理學家巴本發明了第一臺活塞式蒸汽機，雖然不實用，卻實踐了蒸汽機的基本工作原理。 1698年，法國工程師薩弗里發明了第一臺實際用于礦井抽水的蒸汽機。 1705年，英國工程師紐科門發明了新型蒸汽機。 1765 1790年，英國工程師瓦特改良了蒸汽機三、從技術革命到工業革命1、鋼鐵工業的發展1788年，英國鐵產量為69 300噸，到1791年就上升到125 079噸，三年時間將近翻了一番。2、各種工作母機相繼發明，使機器制造業發展成為一個強大的工業部門。3、交通運輸業的發展，開創了所謂“輪船時代”和“鐵路時代”。 第九講 能量守恒定律1、 歷史上關于熱的本質的不同認識 1、熱動說認為，熱是

16、一種物質運動形式。 2、熱質說認為，熱是一種物質。 拉瓦錫是熱質說的代表人物。二、能量守恒定律的發現能量守恒定律的發現，是在十幾年時間內，先后在四個國家，由六七種不同職業的十幾個科學家，從各自不同的側面，獨立地發現的。 倫福德 熱功當量的數值 卡諾 對熱和功相互轉化的研究 在自然界中，動力在量上是不可變的，準確地說，他是不生不滅的。”這是歷史上關于能量守恒定律最早的表述 邁爾 1840年，認識到氣溫和血液氧化之間的關系。 1842年，測定熱功當量。 焦耳（James Joule，英國物理學家，1818 -1889） 測定熱功當量 赫姆霍茲 赫姆霍茲在力學、電磁學、光學、熱學、化學等大量已知實驗

17、事實基礎上，用物理學語言論證了能量守恒的普遍性。第十講 從進化論到遺傳學1、 林奈的物種不變論二、達爾文之前的進化論布豐 最早和最系統地提出物種可變的思想，構建了一幅宇宙與生物共同演進的圖景拉馬克 用進廢退規律 獲得性遺傳規律三、達爾文及其自然選擇的進化論1、生物是進化來的，既不是上帝創造的，也不是一成不變的。2、變異是生物普遍存在的現象，變異的基本原因是生活條件的改變。3、通過人工培育可以產生新種。4、相似的生物起源于一個共同的祖先，一切生物的最終起源是單一的。5、在自然界中，生物物種是通過自然選擇產生的；自然選擇是通過生存斗爭實現的；生存斗爭的結果是適者生存，優勝劣汰。這是生物進化的基本規

18、律。（達爾文所指的生存斗爭包括種內斗爭、種間斗爭和與自然環境的斗爭，在這些斗爭中進行自然選擇，通過自然選擇出現了物種的進化。因此，自然選擇是達爾文進化論的核心。）6、 生物不僅有變異，而且有遺傳。有利的變異在世代的傳遞中逐漸積累，最終可以產生出新種。達爾文進化論的意義1、徹底推翻了神創論和形而上學的物種不變論，把生物學建立在科學的基礎上。2、為辯證唯物主義自然觀的創立奠定了自然史的基礎。第十一講 第二次技術革命一、電磁學理論的建立1、電磁學理論建立的前奏奧斯特的發現 1919年，偶然發現電流使附近磁針發生偏轉現象。經過實驗，確證電流磁效應的存在。“電學中的牛頓”安培2、電磁學理論建立的三部曲法

19、拉第奠定基礎 發現電磁感應定律，提供了產生強大電力的可能性。 提出“力線”和電磁場概念，直接促進了電磁理論的建立。 發現電解定律，奠定了電化學的基礎。麥克斯韋建立理論 1873年，麥克斯韋把全部電磁現象歸結為一組數學方程。這些方程可以推論出，自然界存在著電磁波，其傳播速度同光速一樣。赫茲的驗證 赫茲通過實驗，發現了電磁波的存在，觀察到電磁波的反射、折射現象，并且具有衍射、偏振等光波所具有的各種特性。證明了電磁理論的正確。第十二講 十九世紀的物理學革命一、19世紀末20世紀初的物理學革命1. 倫琴（德國物理學家）X射線的發現 1895.11.5，陰極射線管曾出現某種放射線 1895.12.28，

20、論文一種新的射線初步報告發表 1901年，諾貝爾獎成立，倫琴成為第一位獲得者2. 天然放射性的發現 貝克勒爾（法國物理學家） 瑪麗·居里，皮埃爾·居里 元素放射性的發現向科學家提出了新問題： 天然射線的本質是什么？ 元素放出射線后變成了什么？ 盧瑟福（英國物理學家） 1898年，發現放射線物質放出的兩種射線射線和射線 1900年，法國化學家維拉爾發現射線 1902年，盧瑟福和索迪發現元素蛻變（嬗變）現象 1908年，盧瑟福獲得諾貝爾化學獎3. 電子的發現 湯姆孫（J.J.Thomson），英國物理學家 1897年發現電子 1906年，其因為對電子的研究獲得諾貝爾物理學獎4.

21、 相對論的建立 愛因斯坦（德國-瑞士-美國物理學家） 普朗克（德國物理學家）量子論，1918年諾貝爾物理學獎 1923-1928，法國德布羅意，德國海森伯，奧地利薛定諤等人創立了物質波理論，建立了量子力學體系，成功揭示了微觀物質世界的基本規律，成為物理科學的第五次大綜合。2、 物理學思想變革1. 改變了原子不可分的觀念2. 改變了元素不可變的觀念3. 改變了質量不可變的觀念4. 改變了能量連續存在的觀念5. 改變了時間、空間與物質運動狀態無關的觀念第十三講 第二次工業革命1、 電力的應用1. 電動機和發電機的發明 西門子（德國），自激振蕩發電機2. 電燈的發明 斯旺（英國），白熾電燈的發明者，攝影技術的先驅 愛迪生（美國發明家）3. 電話的發明 貝爾（蘇格蘭-美國），格雷（英國）4. 無線電的發明 波波夫（俄國），馬可尼（意大利）二、第二次工業革命的特點：不是直接來源于生產經驗，而是來源于科學實驗不是主要依靠工匠的技藝，而是依靠對點現象的理論研究不是行動在先，而是在電磁學理論創建之后才開始第一次理論的大綜合 經典力學體系把過去一向認為是截然無關的地球上的物體運動規律和天體運動規律概括在一個嚴密的統一理論中，這是物理科學，也可以說是人類認識自然的歷史中第一次理論的大綜合。科學第二次大綜合 能量守恒定律揭示了熱、機械、電、化學等各種運動形式之間的統一性，實現了