zx2物理學史-西方古代物理學

1、第一節(jié)第一節(jié) 古希臘物質(zhì)本原思想古希臘物質(zhì)本原思想第二節(jié)第二節(jié) 古希臘時期對宇宙的認識古希臘時期對宇宙的認識第三節(jié)第三節(jié) 古希臘的物理學知識古希臘的物理學知識第四節(jié)第四節(jié) 中世紀的物理學知識中世紀的物理學知識第五節(jié)第五節(jié). . 亞里士多德的物理學亞里士多德的物理學 第二章第二章西方古代物理學西方古代物理學 1. 1.古希臘時期：前古希臘時期：前8 8世紀世紀-4-4世紀世紀 2. 2.中世紀：中世紀：5 51515世紀世紀分期分期1.古希臘的三個時期古希臘的三個時期（公元前（公元前8世紀世紀-4世紀）世紀）城邦時期城邦時期（前前8 8世紀世紀前前4 4世紀世紀）：在地中海東岸有：在地中海東岸有

2、1010余個余個不同城邦，這時的不同城邦，這時的雅典雅典為眾城邦的盟主，也是科學文化發(fā)展為眾城邦的盟主，也是科學文化發(fā)展的中心。出現(xiàn)了大批著名的哲學家和科學家：泰勒斯、畢達的中心。出現(xiàn)了大批著名的哲學家和科學家：泰勒斯、畢達哥拉斯、德謨克利特、蘇格拉底、柏拉圖和亞里士多德等。哥拉斯、德謨克利特、蘇格拉底、柏拉圖和亞里士多德等。羅馬時期羅馬時期（前前2 2世紀世紀4 4世紀世紀）：）：希臘被羅馬人征服希臘被羅馬人征服, ,開始了開始了羅馬時期。初期由于政治動蕩，科學開始衰退，當社會穩(wěn)定后，羅馬時期。初期由于政治動蕩，科學開始衰退，當社會穩(wěn)定后，從公元從公元2 2世紀到世紀到4 4世紀，亞歷山大里

3、亞的科學再度中興。這時科世紀，亞歷山大里亞的科學再度中興。這時科學家已經(jīng)轉(zhuǎn)為重視使用的氛圍中，研究活動多與實際生活的需學家已經(jīng)轉(zhuǎn)為重視使用的氛圍中，研究活動多與實際生活的需求相關?；蛘弑憩F(xiàn)為對以往科學的注釋上。求相關。或者表現(xiàn)為對以往科學的注釋上。亞歷山大時期亞歷山大時期（前（前4 4世紀世紀前前2 2世紀）：以亞歷山大為首的世紀）：以亞歷山大為首的馬其頓人征服了全希臘，建立了地跨歐亞非大陸的亞歷山大帝馬其頓人征服了全希臘，建立了地跨歐亞非大陸的亞歷山大帝國，在埃及建立了國，在埃及建立了“亞歷山大城亞歷山大城” ，在城內(nèi)還建立了博物館和，在城內(nèi)還建立了博物館和圖書館（謬斯學院），聚集了大批優(yōu)秀

4、的科學家?？茖W文化的圖書館（謬斯學院），聚集了大批優(yōu)秀的科學家?？茖W文化的中心也自然的轉(zhuǎn)為中心也自然的轉(zhuǎn)為埃及的亞歷山大城埃及的亞歷山大城； 阿拉伯文化時代阿拉伯文化時代（8 81111世紀）：地處東西方貿(mào)易交世紀）：地處東西方貿(mào)易交流紐帶的阿拉伯，成為溝通東西方文化的橋梁，同時完好流紐帶的阿拉伯，成為溝通東西方文化的橋梁，同時完好的保存了許多古希臘的學術典籍，對后來歐洲文藝復興乃的保存了許多古希臘的學術典籍，對后來歐洲文藝復興乃至近代科學產(chǎn)生重大影響。至近代科學產(chǎn)生重大影響。2.2.中世紀可以細分為三個時期中世紀可以細分為三個時期（5世紀世紀-15世紀）世紀）黑暗時代（黑暗時代（5 58 8

5、世紀）：內(nèi)部奴隸起義，外部日爾曼世紀）：內(nèi)部奴隸起義，外部日爾曼部落入侵，西歐逐漸過度到封建領主土地所有制。同時基部落入侵，西歐逐漸過度到封建領主土地所有制。同時基督教成為羅馬國教。消滅一切異教文化，對整個社會實行督教成為羅馬國教。消滅一切異教文化，對整個社會實行嚴酷的思想統(tǒng)治和愚昧政策，違背宗教的見解受到懲罰。嚴酷的思想統(tǒng)治和愚昧政策，違背宗教的見解受到懲罰。圣經(jīng)的語句具有法律效力。古希臘學術終結(jié)。圣經(jīng)的語句具有法律效力。古希臘學術終結(jié)。 經(jīng)院哲學時代經(jīng)院哲學時代（11111515世紀）：經(jīng)院哲學是以理論形式世紀）：經(jīng)院哲學是以理論形式裝扮起來的為封建統(tǒng)治階級服務的官方哲學。經(jīng)院哲學所進裝扮

6、起來的為封建統(tǒng)治階級服務的官方哲學。經(jīng)院哲學所進行的一切論證均以圣經(jīng)詞句作為出發(fā)點和終極真理，根本無行的一切論證均以圣經(jīng)詞句作為出發(fā)點和終極真理，根本無視經(jīng)驗和實踐，敵視對自然界進行科學研究。代表人物視經(jīng)驗和實踐，敵視對自然界進行科學研究。代表人物托馬托馬斯斯 阿奎那阿奎那（1226122612741274）將亞里士多德的學說神話，使其成）將亞里士多德的學說神話，使其成為不可侵犯的權威。反叛代表為不可侵犯的權威。反叛代表培根培根。第一節(jié)第一節(jié) 古希臘物質(zhì)本原思想古希臘物質(zhì)本原思想 一一 元素論元素論 二二 數(shù)的和諧思想數(shù)的和諧思想 三三 原子論原子論一一 元素論元素論1.1.城邦時期城邦時期（

7、公元前（公元前8 8世紀世紀前前4 4世紀）世紀） 米利都學派創(chuàng)始人米利都學派創(chuàng)始人泰勒斯泰勒斯(公元公元前前624-前前547)認為萬物本原認為萬物本原是是水水； 其學生其學生阿那克西曼德阿那克西曼德(公元公元前前610-前前547)，認為世界的本原，認為世界的本原應是無任何固定性質(zhì)的應是無任何固定性質(zhì)的“無限者無限者”，即沒有固定的界限、形，即沒有固定的界限、形式和性質(zhì)的東西，由它生出土、水、氣、火等。式和性質(zhì)的東西，由它生出土、水、氣、火等。 阿那克西曼德的學生阿那克西曼德的學生阿那克西米尼阿那克西米尼(公元公元前前585-前前528)，則，則將萬物的本原看作是將萬物的本原看作是“空氣空

8、氣”； 赫拉克利特（赫拉克利特（公元公元前前540-前前475，一城邦邦主），一城邦邦主）認為是認為是“火火”； 恩培多克勒恩培多克勒(公元公元前前493-前前433）：西西里島的一位王子，：西西里島的一位王子，提出提出“四根說四根說”，即物質(zhì)由，即物質(zhì)由土、水、氣、火土、水、氣、火四種元素構成。四種元素構成。2.2.亞歷山大時期亞歷山大時期 亞里士多德亞里士多德在總結(jié)前人研究的基礎上，提出：地上萬物由在總結(jié)前人研究的基礎上，提出：地上萬物由土、水、氣、火土、水、氣、火四種元素組成，月層以上的天體由四種元素組成，月層以上的天體由以太以太組成，組成，而而元素又由元素又由冷、熱、干、濕冷、熱、干、

9、濕這四種這四種更基本更基本的基質(zhì)構成的基質(zhì)構成。二二 數(shù)的和諧思想數(shù)的和諧思想 創(chuàng)始人：畢達哥拉斯創(chuàng)始人：畢達哥拉斯（約前（約前584-584-前前497497）。認為世界是）。認為世界是一個超感性世界，是一個一個超感性世界，是一個“數(shù)數(shù)”的世界。的世界。數(shù)是萬物本原，數(shù)是萬物本原，有了一個一個的數(shù)，才有了幾何上的點，有了點才有線、有了一個一個的數(shù)，才有了幾何上的點，有了點才有線、面和立體，有了立體才有土、水、氣、火四種元素等面和立體，有了立體才有土、水、氣、火四種元素等。 由于注重數(shù)的比例關系，由于注重數(shù)的比例關系，發(fā)現(xiàn)了數(shù)學上的畢達哥拉斯發(fā)現(xiàn)了數(shù)學上的畢達哥拉斯定理（勾股定理）與音樂上的五

10、度相生律定理（勾股定理）與音樂上的五度相生律。認為世界上的。認為世界上的一切現(xiàn)象和規(guī)律都服從一切現(xiàn)象和規(guī)律都服從“數(shù)的和諧數(shù)的和諧”，這種，這種“數(shù)的和諧數(shù)的和諧”表現(xiàn)為數(shù)學上的簡單性、對稱性與和諧性。表現(xiàn)為數(shù)學上的簡單性、對稱性與和諧性。 畢達哥拉斯學派對數(shù)的尊崇形成了對數(shù)的神秘主義，畢達哥拉斯學派對數(shù)的尊崇形成了對數(shù)的神秘主義，但他們對但他們對“數(shù)的和諧數(shù)的和諧”的追求，卻形成了理性的數(shù)學傳統(tǒng)。的追求，卻形成了理性的數(shù)學傳統(tǒng)。對后來自然科學的孕育、形成和發(fā)展產(chǎn)生了巨大作用。對后來自然科學的孕育、形成和發(fā)展產(chǎn)生了巨大作用?！皵?shù)的和諧數(shù)的和諧”成為后來以至今天科學研究的一個重要指導成為后來以至

11、今天科學研究的一個重要指導原則。由原則。由“數(shù)的和諧數(shù)的和諧”發(fā)展為發(fā)展為“宇宙的和諧宇宙的和諧”的觀念成為的觀念成為歷代科學家的指導思想與科學方法。歷代科學家的指導思想與科學方法。三三 原子論原子論 創(chuàng)始人：創(chuàng)始人：米利都學派的米利都學派的留基伯留基伯(公元前公元前500-前前440)和其學生和其學生德謨克利特德謨克利特( (公元前公元前460-460-前前370)370)。接受了畢達哥拉斯的超感性世。接受了畢達哥拉斯的超感性世界的認識，但不接受界的認識，但不接受“數(shù)數(shù)”的本原觀點。他將微觀的幾何點的本原觀點。他將微觀的幾何點同同“存在存在”結(jié)合起來，認為結(jié)合起來，認為“存在存在”是不可分的

12、、不變的、是不可分的、不變的、球形的。并將球形的。并將“存在存在”取名為取名為“原子原子”。 100 100年后雅典的年后雅典的伊壁鳩魯伊壁鳩魯（公元前公元前341-341-前前270270）發(fā)展了這一發(fā)展了這一學說：原子本身不僅有形式上的差別，還有大小和重量的不學說：原子本身不僅有形式上的差別，還有大小和重量的不同。只要不遇到任何阻抗，原子在虛空中以同樣的速度運動同。只要不遇到任何阻抗，原子在虛空中以同樣的速度運動著。但是，由于原子內(nèi)部的原因，原子在運動中會發(fā)生偏斜，著。但是，由于原子內(nèi)部的原因，原子在運動中會發(fā)生偏斜，由于這種偏斜使原子產(chǎn)生渦旋運動。由于這種偏斜使原子產(chǎn)生渦旋運動。 羅馬科

13、學家羅馬科學家盧克萊修盧克萊修（ 約公元前約公元前95-95-前前5555）也繼承和傳播也繼承和傳播了原子論。并用塵埃在陽光中的飛舞比喻原子的運動。了原子論。并用塵埃在陽光中的飛舞比喻原子的運動。 到到1717世紀，法國科學家伽桑狄世紀，法國科學家伽桑狄（1592-1655)1592-1655)重新發(fā)現(xiàn)和重新發(fā)現(xiàn)和傳播了原子論。傳播了原子論。他們的研究與傳播對道爾頓建立科學的原他們的研究與傳播對道爾頓建立科學的原子論作了必要的準備和中介。子論作了必要的準備和中介。第二節(jié)第二節(jié) 古希臘時期對宇宙的認識古希臘時期對宇宙的認識1.1.畢達哥拉斯學派畢達哥拉斯學派 認為天體的形狀是認為天體的形狀是球形

14、球形，天上應該有，天上應該有1010個天體，當中是個天體，當中是中心火團，中心火團，1010個天體圍繞中心火團做同心圓周運動，恒星緊個天體圍繞中心火團做同心圓周運動，恒星緊系在天的最高圓頂。系在天的最高圓頂。1010個天體到中心火團之間的距離同音階個天體到中心火團之間的距離同音階之間的音程具有同樣的比例關系，以保證之間的音程具有同樣的比例關系，以保證“星球的和諧星球的和諧”，奏出奏出“天體的音樂天體的音樂”。天體必須作均勻的圓周運動的假設，一直控制天體必須作均勻的圓周運動的假設，一直控制著天文學的發(fā)展，直到開普勒為止。著天文學的發(fā)展，直到開普勒為止。2.2.柏拉圖學派柏拉圖學派 繼承和發(fā)展了畢

15、達哥拉斯學派對科學美的追求。繼承和發(fā)展了畢達哥拉斯學派對科學美的追求。他認為，他認為，天體必須沿著完美的圓形軌道作均勻有序的運動，或者沿著天體必須沿著完美的圓形軌道作均勻有序的運動，或者沿著復合的圓周運動。其學生復合的圓周運動。其學生歐多克斯歐多克斯(Eudoxus,前前409-前前355)和和亞里亞里士多德士多德提出了同心球?qū)幽Ｐ停簹W多克斯假設了提出了同心球?qū)幽Ｐ停簹W多克斯假設了26個同心球個同心球，亞里士多德發(fā)展到亞里士多德發(fā)展到56個個，地球為運動中心。，地球為運動中心。3.3.地心說的發(fā)展與完善地心說的發(fā)展與完善 同心球?qū)幽Ｐ鸵筇祗w永遠和地球保持同一距離，但同心球?qū)幽Ｐ鸵筇祗w永遠和

16、地球保持同一距離，但行星亮度的變化和日食有時是全食、有時是環(huán)食的現(xiàn)象，說行星亮度的變化和日食有時是全食、有時是環(huán)食的現(xiàn)象，說明行星、太陽、月亮離地球的距離是不斷變化的。明行星、太陽、月亮離地球的距離是不斷變化的。 為了克服這一困難，為了克服這一困難，阿波羅尼阿波羅尼（Apollonius,約前約前247前前205）提出了提出了“本輪本輪均輪均輪”結(jié)構模型：行星沿著本輪做圓周運動，結(jié)構模型：行星沿著本輪做圓周運動，本輪的中心又在以地球為中心的均輪上做圓周運動。本輪的中心又在以地球為中心的均輪上做圓周運動。之后的之后的希帕克斯希帕克斯(Hipparchus,前前161-前前126)又發(fā)展了又發(fā)展了

17、偏偏心輪和本輪心輪和本輪均均輪體系輪體系。例：例： 從地球上看，金星總是在太陽從地球上看，金星總是在太陽方向的方向的2 2( (=48=48) )角度范圍內(nèi)，從角度范圍內(nèi)，從不遠離太陽，并且有時亮有時暗一些。不遠離太陽，并且有時亮有時暗一些。赫拉克利特根據(jù)這一事實，設想它們赫拉克利特根據(jù)這一事實，設想它們沿軌道繞日運轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生亮度的變化。沿軌道繞日運轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生亮度的變化。 地心說體系最終由希臘晚期亞歷山大城的數(shù)學家、天文地心說體系最終由希臘晚期亞歷山大城的數(shù)學家、天文學家學家托勒密托勒密（Ptolemaeus,Ptolemaeus,約約9090168168）發(fā)展和完善：他用）發(fā)展和完善：他用8

18、080個輪來解釋天體的運動，與實測數(shù)據(jù)符合的較好。后來被宗個輪來解釋天體的運動，與實測數(shù)據(jù)符合的較好。后來被宗教利用來宣傳教義，流行了教利用來宣傳教義，流行了14001400多年。多年。 問題：隨著觀察數(shù)據(jù)的增多和觀察水平的逐漸提高，解問題：隨著觀察數(shù)據(jù)的增多和觀察水平的逐漸提高，解釋天體運動的圓還在增加，顯然這和釋天體運動的圓還在增加，顯然這和“簡單美簡單美”相矛盾。相矛盾。5.太陽中心說太陽中心說 阿里斯塔克阿里斯塔克（Aristarchus,約公元前約公元前310前前230）：）：他在所寫的他在所寫的太陽和月亮的大小與距離太陽和月亮的大小與距離(On the Sizes and Dist

19、ances of the Sun and Moon)一書中提出：太陽是宇宙的中心，地球和一書中提出：太陽是宇宙的中心，地球和行星都圍繞太陽運轉(zhuǎn)，地球每年繞太陽轉(zhuǎn)一周，又每天自轉(zhuǎn)行星都圍繞太陽運轉(zhuǎn)，地球每年繞太陽轉(zhuǎn)一周，又每天自轉(zhuǎn)一周。因為恒星距離我們太遠，其視差太小，我們看不出來，一周。因為恒星距離我們太遠，其視差太小，我們看不出來，所以看起來恒星在遠處不動。由于這一思想遠遠超過了當時所以看起來恒星在遠處不動。由于這一思想遠遠超過了當時的天文學和力學的知識水平，所以不為當時的人們所接受，的天文學和力學的知識水平，所以不為當時的人們所接受，并長期受到教會的壓制。并長期受到教會的壓制。第三節(jié)第三節(jié)

20、 古希臘的物理學知識古希臘的物理學知識 古希臘的物理知識主要集中在古希臘的物理知識主要集中在力學力學和和光學光學兩個方面。力兩個方面。力學主要有亞里士多德的動力學思想和阿基米德的靜力學。學主要有亞里士多德的動力學思想和阿基米德的靜力學。一一 力學知識力學知識1.1.亞里士多德的力學研究亞里士多德的力學研究 關于空間：關于空間：他認為空間即意味著不動。并提出了空間位他認為空間即意味著不動。并提出了空間位置的相對性，如置的相對性，如“同一位置可以是右也可以是左，可以是上同一位置可以是右也可以是左，可以是上, ,也可以是下。也可以是下。” 但他認為宇宙有限和天球以外是空虛的。但他認為宇宙有限和天球以

21、外是空虛的。 關于時間：關于時間：他認為時間就是描述運動的數(shù)。他說他認為時間就是描述運動的數(shù)。他說“時間是時間是使運動成為可以記數(shù)的東西使運動成為可以記數(shù)的東西”“”“我們不僅用時間計量運動，也我們不僅用時間計量運動，也用運動計量時間，因為他們是相互確定的用運動計量時間，因為他們是相互確定的”。他認為時間不同。他認為時間不同于運動，運動有快有慢，而時間的流失則是均勻的。于運動，運動有快有慢，而時間的流失則是均勻的。 關于運動：關于運動：他認為運動就是變化，并將自然界的運動分為他認為運動就是變化，并將自然界的運動分為自然運動和強迫運動。自然運動和強迫運動。 強迫運動強迫運動指借助外力進行的運動，

22、撤去外力，運動停止。指借助外力進行的運動，撤去外力，運動停止。物體的運動速度與施加的外力成正比，與在介質(zhì)中受到的阻力物體的運動速度與施加的外力成正比，與在介質(zhì)中受到的阻力成反比。成反比。 對拋體運動的解釋對拋體運動的解釋: :自然界害怕虛空自然界害怕虛空, ,填補空虛推動物體填補空虛推動物體. . 對自由落體速度越來越快的解釋對自由落體速度越來越快的解釋：物體越接近其天然位置：物體越接近其天然位置, ,其奔向傾向就越強；上方空氣柱的重量越來越重等。其奔向傾向就越強；上方空氣柱的重量越來越重等。 自然運動自然運動是是指由于物體在指由于物體在“內(nèi)在目的內(nèi)在目的”的支配下尋找的支配下尋找其其“天然位

23、置天然位置”的運動，與物質(zhì)所含元素有關，如重物的垂的運動，與物質(zhì)所含元素有關，如重物的垂直下落和輕物豎直上升。含土元素的重物的天然位置在地心，直下落和輕物豎直上升。含土元素的重物的天然位置在地心，由火元素構成的輕物的天然位置在天空等。由火元素構成的輕物的天然位置在天空等。物體越重，下落物體越重，下落就越快；物體越輕，上升就越快。就越快；物體越輕，上升就越快。 意義：意義：亞里士多德能夠擺脫神的意志，并能形成一套自亞里士多德能夠擺脫神的意志，并能形成一套自圓其說的體系，在當時是有非常重要意義的。在科學史上，圓其說的體系，在當時是有非常重要意義的。在科學史上，他是一個重要的開拓者，盡管其許多觀點是

24、錯誤的，但其歷他是一個重要的開拓者，盡管其許多觀點是錯誤的，但其歷史作用不可否定。史作用不可否定。2. 2. 阿基米德阿基米德（前（前287287前前212212） 古希臘最著名的物理學家，數(shù)學和力學大師。后人稱古希臘最著名的物理學家，數(shù)學和力學大師。后人稱其為其為“物理學之父物理學之父”。著有。著有論平面的平衡論平面的平衡論浮體論浮體，其數(shù)學研究在歐幾里德之后達到那個時代的頂點。其數(shù)學研究在歐幾里德之后達到那個時代的頂點。 1 1）杠桿原理）杠桿原理：用了：用了7 7條假設，論證表述了條假設，論證表述了1515個命題個命題. . 2 2）浮力定理）浮力定理（阿基米德定理）；（阿基米德定理）；

25、 3 3）證明了正圓柱體）證明了正圓柱體 內(nèi)切球的體積與該圓柱體積之比內(nèi)切球的體積與該圓柱體積之比 為為2 2:3:3；他采用了兩種方法：他采用了兩種方法： 實際制作了兩個材料相同的模型，稱其重量；實際制作了兩個材料相同的模型，稱其重量； 從數(shù)學上推導論證。從數(shù)學上推導論證。 4 4）提出了重心的概念和物體重心的求法；）提出了重心的概念和物體重心的求法； 5 5）計算了）計算了的數(shù)值在的數(shù)值在3 3又又10/7110/71和和3 3又又1/71/7之間；之間； 6 6）發(fā)明了滑輪組；）發(fā)明了滑輪組； 7 7）發(fā)明了阿基米德螺旋提水器等。）發(fā)明了阿基米德螺旋提水器等。啟啟 明明 之之 光光: :

26、 二二. . 古古 希希 臘臘 時時 期期 的的 物物 理理 進進 展展故事故事1)1)銅鏡燒船銅鏡燒船: :在保衛(wèi)在保衛(wèi)敘拉古敘拉古免受羅馬海軍攻擊的戰(zhàn)斗中，阿基免受羅馬海軍攻擊的戰(zhàn)斗中，阿基米德利用杠桿技術制造了遠、近距離的投石機攻擊敵艦，米德利用杠桿技術制造了遠、近距離的投石機攻擊敵艦，并用滑輪組把敵艦的船頭拉倒。據(jù)說阿基米德讓婦女用銅并用滑輪組把敵艦的船頭拉倒。據(jù)說阿基米德讓婦女用銅鏡組成一面聚光鏡燒戰(zhàn)船上的帆，浸了油的繩與桅桿和帆鏡組成一面聚光鏡燒戰(zhàn)船上的帆，浸了油的繩與桅桿和帆都燒起來了。都燒起來了。17471747年，法國科學家布韋為了驗證這一情況，用年，法國科學家布韋為了驗證這

27、一情況，用360360面面鏡子，拼成一個大凹鏡，燒灼了鏡子，拼成一個大凹鏡，燒灼了7070米外的木堆。米外的木堆。2)2)豪言：豪言：傳阿基米德在敘拉古的王宮曾以這樣的豪言評價杠傳阿基米德在敘拉古的王宮曾以這樣的豪言評價杠桿的作用桿的作用: :“給我一個支點，我可以撬動地球給我一個支點，我可以撬動地球”。3)3)鑒定王冠：鑒定王冠：傳阿基米德在洗澡時發(fā)現(xiàn)了鑒定王冠的純金成傳阿基米德在洗澡時發(fā)現(xiàn)了鑒定王冠的純金成分的方法，并在國王和大臣面前進行了表演。分的方法，并在國王和大臣面前進行了表演。意義：意義：阿基米德的力學研究方法具有阿基米德的力學研究方法具有“一般一般”的意義。阿基的意義。阿基米德在

28、提出了著名的浮力定律和杠桿原理的過程中所采用的米德在提出了著名的浮力定律和杠桿原理的過程中所采用的公理化方法公理化方法-將實驗和數(shù)學推理結(jié)合起來將實驗和數(shù)學推理結(jié)合起來，成為近代甚至現(xiàn)，成為近代甚至現(xiàn)代物理學研究的重要方法之一。代物理學研究的重要方法之一。歐幾里德歐幾里德（約前（約前330330前前275275）建立的優(yōu)美的幾何演繹體系，）建立的優(yōu)美的幾何演繹體系，是古代數(shù)學乃至整個數(shù)學史上的最偉大成果之一。他將幾是古代數(shù)學乃至整個數(shù)學史上的最偉大成果之一。他將幾何學引入到光學研究，將光學看作是幾何學的一個分支，何學引入到光學研究，將光學看作是幾何學的一個分支，著有著有反射光學反射光學(Cat

29、optrica)(Catoptrica)，確認光的直進性，并建，確認光的直進性，并建立了光的反射定律。確定了凹面鏡的聚焦點在球心或在球立了光的反射定律。確定了凹面鏡的聚焦點在球心或在球心與球面之間。但他卻認為視覺的產(chǎn)生是從人眼睛發(fā)射出心與球面之間。但他卻認為視覺的產(chǎn)生是從人眼睛發(fā)射出的光線被物反射回來的結(jié)果。的光線被物反射回來的結(jié)果。二二 光學知識光學知識希隆希?。℉eron,Heron,前前150150前前100100）：）：用光程最短原理論證了光的反用光程最短原理論證了光的反射定律。射定律。 光反射時通過的路程光反射時通過的路程SMSSMS比任何其他的路程比任何其他的路程SMSMS S都短

30、。都短。這個原則后來為這個原則后來為費馬費馬(Fermat)(Fermat)所發(fā)展。所發(fā)展。1.阿里斯塔克測量阿里斯塔克測量-日地距離和月地距離之日地距離和月地距離之比：比： 當月亮恰為半月時，日月地構成直角當月亮恰為半月時，日月地構成直角三角形：三角形：日日-地間的直線為斜邊，日地間的直線為斜邊，日-月和月和月月-地間的直線均為直角邊，他測得月地間的直線均為直角邊，他測得月-地地邊和日邊和日-地邊之間的夾角，進而得出日地邊之間的夾角，進而得出日-地地間的距離為月間的距離為月-地間的距離的地間的距離的20倍（實際倍（實際為為400倍）。倍）。應用：應用： 阿里斯塔克阿里斯塔克：測量日地距離和月

31、地距離之比；：測量日地距離和月地距離之比； 埃拉多塞埃拉多塞（約前（約前270270前前196196）測量地球周長等。）測量地球周長等。日日月月地地 由于當時觀測條件的限制，在阿里由于當時觀測條件的限制，在阿里斯塔克的計算中，數(shù)據(jù)誤差很大，但其研斯塔克的計算中，數(shù)據(jù)誤差很大，但其研究方法是正確的，驚人的。究方法是正確的，驚人的。2.2.埃拉多塞埃拉多塞( (公元前公元前270-270-公元前公元前196)196)：用三尺長的竹竿測地球周長：用三尺長的竹竿測地球周長埃及的尼羅河旁有兩個城市埃及的尼羅河旁有兩個城市賽恩賽恩和和亞歷山大亞歷山大。在塞恩。在塞恩有一口很深的井，夏至那天，陽光會照到井底

32、，而陽光同時有一口很深的井，夏至那天，陽光會照到井底，而陽光同時在亞歷山大對竹竿將有一個投影，我們可測出在亞歷山大對竹竿將有一個投影，我們可測出角，根據(jù)幾角，根據(jù)幾何關系可知，何關系可知，AOS=，OS=0A為地球半徑，則：為地球半徑，則：啟啟 明明 之之 光光: : 二二. . 古古 希希 臘臘 時時 期期 的的 物物 理理 進進 展展RLASR2 計算得：計算得：L39000千米千米 現(xiàn)在測量數(shù)據(jù)約為現(xiàn)在測量數(shù)據(jù)約為40000千米千米AS井井第四節(jié)第四節(jié) 中世紀的物理學知識中世紀的物理學知識一一 阿拉伯人的物理成就阿拉伯人的物理成就 1.1.阿勒阿勒哈增哈增（9651038）著有著有光學全

33、書光學全書：研究了眼睛：研究了眼睛的結(jié)構，如的結(jié)構，如“網(wǎng)膜網(wǎng)膜”、“角膜角膜”、“玻璃狀體玻璃狀體”、“前房前房液液”等術語均出自于他。認為視覺是光線從物體發(fā)出進入等術語均出自于他。認為視覺是光線從物體發(fā)出進入人眼所致；認為光的入射線、反射線和法線都在一個平面人眼所致；認為光的入射線、反射線和法線都在一個平面內(nèi)；研究了球面鏡、拋物鏡成像問題；正確解釋了太陽、內(nèi)；研究了球面鏡、拋物鏡成像問題；正確解釋了太陽、月亮在地平線附近看起來較大的原因月亮在地平線附近看起來較大的原因。 2. 2.阿勒阿勒哈茲尼哈茲尼（1212世紀人）世紀人）著有著有智慧秤的故事智慧秤的故事，可以，可以測量空氣中和水中物體

34、的重量測量空氣中和水中物體的重量, ,從而編出比重表；發(fā)現(xiàn)了水從而編出比重表；發(fā)現(xiàn)了水的比重隨溫度的不同而不同；發(fā)現(xiàn)空氣有重量，因而阿基的比重隨溫度的不同而不同；發(fā)現(xiàn)空氣有重量，因而阿基米德定律在空氣中也適用；指出大氣的密度與高度有關；米德定律在空氣中也適用；指出大氣的密度與高度有關；提出物質(zhì)的量與重量不同，兩者成正比關系；最早提出速提出物質(zhì)的量與重量不同，兩者成正比關系；最早提出速度的概念：用路程與時間之比表示速度。度的概念：用路程與時間之比表示速度。二二 歐洲人的研究工作歐洲人的研究工作 阿拉伯在阿拉伯在8-98-9世紀開始大量翻譯希臘的經(jīng)典著作。從世紀開始大量翻譯希臘的經(jīng)典著作。從101

35、0世紀中葉開始，歐洲一些學者，世紀中葉開始，歐洲一些學者，將阿拉伯文的書翻譯成拉丁將阿拉伯文的書翻譯成拉丁文文。到。到1212世紀，翻譯活動形成了更高的浪潮。這種翻譯活動世紀，翻譯活動形成了更高的浪潮。這種翻譯活動為后來的文藝復興和科學革命準備了學術上的重要條件。為后來的文藝復興和科學革命準備了學術上的重要條件。 另一重要事件是另一重要事件是大學的建立大學的建立。12-1312-13世紀，在歐洲建立世紀，在歐洲建立了牛津大學了牛津大學(1168)(1168)、劍橋大學、劍橋大學(1209)(1209)、巴黎大學、巴黎大學(1253)(1253)和波和波倫亞大學；后來人們仿照這三所大學又建立了一

36、些大學，同倫亞大學；后來人們仿照這三所大學又建立了一些大學，同時在大學內(nèi)又相繼成立了一大批專門的學院，這些學院對中時在大學內(nèi)又相繼成立了一大批專門的學院，這些學院對中世紀晚期學術發(fā)展發(fā)揮了重要作用。世紀晚期學術發(fā)展發(fā)揮了重要作用。羅吉爾羅吉爾培根培根（約（約1214-12941214-1294） 英國人，是英國人，是1313世紀杰出的科學家。大膽同迷信、反動世紀杰出的科學家。大膽同迷信、反動教會作斗爭，是近代自然科學的先驅(qū)。他提倡：教會作斗爭，是近代自然科學的先驅(qū)。他提倡：倡導實驗方法研究自然倡導實驗方法研究自然 他是當時唯一旗幟鮮明地主張科學實驗的人。通過實驗他是當時唯一旗幟鮮明地主張科學實

37、驗的人。通過實驗培根發(fā)現(xiàn)了火藥的成分；發(fā)明了暗室；用光線在雨滴中的折培根發(fā)現(xiàn)了火藥的成分；發(fā)明了暗室；用光線在雨滴中的折射解釋了虹的成因；提出用平凸透鏡制成望遠鏡的設想；研射解釋了虹的成因；提出用平凸透鏡制成望遠鏡的設想；研究過蒸汽的作用，并預言可以造出不用人力漿的航船，不用究過蒸汽的作用，并預言可以造出不用人力漿的航船，不用馬拉的自動行駛的車，以及能在天上飛行的裝置等。馬拉的自動行駛的車，以及能在天上飛行的裝置等。重視對數(shù)學的研究重視對數(shù)學的研究 實驗方法和數(shù)學方法相結(jié)合是近代物理學產(chǎn)生的重要支實驗方法和數(shù)學方法相結(jié)合是近代物理學產(chǎn)生的重要支柱。這種方法在西方始于阿基米德，經(jīng)培根提到原則的高度，柱。這種方法在西方始于阿基米德，經(jīng)培根提到原則的高度，預示著近代科學即將誕生。預示著近代科學即將誕生。 培根的思想遠遠超過了他的時代，并寫了很多著作。由培根的思想遠遠超過了他的時代，并寫了很多著作。由于培根的科學思想為當時的教會所不容，在教會的嚴格監(jiān)視于培根的科學思想為當時的教會所不容，在教會的嚴格監(jiān)視下，培根在巴黎寺院里生活了下，培根在巴黎寺院里生活了1010年，后來又被關進監(jiān)獄年，后來又被關進監(jiān)獄1414年年之久，出獄后兩年便與世長辭。他的主要著作之久，出獄后兩年便與世長辭。他的主要著作大著作大著作、小著作小著作、第三著作第三著作等也沒有流傳，只有其中一小