第三章古希臘、羅

第三章古希臘、羅馬時代

的科學技術

古希臘和羅馬時代是奴隸社會科學技術發(fā)展的高峰。古希臘從公元前8——6世紀相繼建立起一系列奴隸制城邦，隨后奴隸制在古希臘有了長足的發(fā)展。古希臘和古羅馬的科學技術各有特色：古希臘人偏重于科學與理論，古羅馬人偏重技術與實際使用。古希臘人在吸收埃及、巴比倫的科學技術基礎上創(chuàng)造了古代文明，成為古代歐洲的文化中心和近代科學技術的主要發(fā)源地。公元前510年羅馬建立起奴隸制國家，以后逐漸強大，成為公元前300念一之后約在地中海沿岸的強國，公元前100年又稱為橫跨歐、亞、非三大洲的強大帝國。一、古希臘、羅馬時代的科學成就按照歷史走向和科學發(fā)展特征，可以把這一時代劃分為四個時期：愛奧的尼亞時期、雅典時期、亞歷山大時期和羅馬時期。前兩個時期在希臘本土展開，是自然科學與哲學融為一體的時期，這一時期的自然科學家又是哲學家。亞歷山大時期自然科學開始和哲學分離，形成了獨立的學科。1.愛奧尼亞時期—自然科學與哲學融為一體愛奧尼亞時期一般指公元前6—3世紀，愛奧尼亞位于小亞細亞西岸中部是古希臘自然哲學的發(fā)源地。而古希臘既沒有不可抗拒的王朝統(tǒng)治，也沒有宗教神權的淫威，是一個開放的社會，那里的人們反對天命，追求真理，促成了自然哲學在這一地區(qū)首先興起，有代表性的有三大學派：米利都學派、畢格拉斯學派、德謨克利特學派。

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米利都學派主要代表人物是泰勒斯、阿納克西德曼、阿納克西德米亞和赫拉克利特。這個學派的共同特點是堅持用自然本身去說明自然，從自然現(xiàn)象的總體聯(lián)系與發(fā)展中去認識自然，他們把世界的本源歸結為某些具體的物質形態(tài)。1、赫拉克利特：“火”是萬物的本原

赫拉克立派認為火是萬物之源，一切都是由火變化而來，最后又復歸于火；2、泰勒斯:

“水”是萬物的始基.水是萬物的本源，水沉淀變成泥，泥干成土，水稀薄化為氣，氣加熱成火，萬物都是由水變化來的，最后又歸結水。

日蝕，早在遠古時期是一種可怕的自然現(xiàn)象，剛才還是陽光普照的世界，忽然間被籠罩在無邊的黑暗之中，仿佛世界的末日來臨了一般，人們怎么能不感到極端恐怖和驚慌呢？公元前7世紀，有一個古希臘人第一次解釋了日蝕的成因，并計算了日蝕將出現(xiàn)的時間。米利都學派的泰勒斯就是這第一人。

泰勒斯大約生于公元前640年。當他向人們預言下一次日蝕出現(xiàn)的時間時，沒有一個人相信他。他被人嘲弄，受人攻擊，人們甚至準備在他預言出現(xiàn)日蝕的那一天發(fā)起總攻。公元前585年5月28日那一天，天果然昏暗了，太陽發(fā)生了偏食。反對泰勒斯的人嚇得目瞪口呆，啞口無言。經過泰勒斯的解說，人類第一次從對日蝕迷信和巫術愚昧中得到了解放，日蝕不再是神秘而不可理喻的了。不但是古希臘等古代西方國家的人們對日蝕（食）和月蝕（食）充滿了恐懼和不解，就是古代的中國人也是如此。

鏈接影視資料：《寶蓮燈》中望日節(jié)片斷。

泰勒斯出生于希臘奴隸主貴族家庭。他是個商人、政治家、工程師、數(shù)學家，還是個天文學家。泰勒斯計算過太陽的直徑。泰勒斯還計算出一年的時間是365天，這種精確程度不能不令人佩服。泰勒斯年輕時去過埃及，在那里他學習了幾何學知識。他提出了不少幾何學定理，如三角形中有兩條邊相等，則其所對的角也相等；如果兩個三角形的兩角夾一邊對應相等，則兩個三角形全等；相似三角形對應邊成比例；等腰三角形兩底角相等；半圓內接三角形為直角三角形；兩直線相交頂角相等；直徑平分圓等。

在泰勒斯以前，埃及人懂得幾何學至少有幾百年之久，但卻從來沒有提出一個定理那樣抽象化和普遍化。古代埃及金字塔，人們一直想知道它們的高度，但誰也沒有想出怎樣去測量它。尼羅河神廟的祭司們?yōu)榇撕軅X筋，他們去問聰慧大師泰勒斯。泰勒斯告訴他們：

“當你自己的影子同你身體一樣高時，你就去測量金字塔的影長，這便是金字塔的高度?！?/p>

這里的邏輯推理根據(jù)的就是一種“代換法”。

泰勒斯是有史記載以來的第一位科學家。

以泰勒斯為首的愛奧尼亞學派后來成了古希臘學術天空中一顆璀燦的明星。

泰勒斯追求事物的普遍性和問題的抽象化，他是人類歷史上第一個以理性思維頭腦和務實科學精神面向自然界的人。泰勒斯對科學研究達到了入迷的程度。因此，泰勒斯被人們喻為“科學的始祖”。４、阿納克希米尼：萬物的始基是“空氣”。氣再稀薄一點就變成火，濃縮時變成水，后變成土。５、阿納克西曼德：萬物之源是“浩瀚之無限者”他認為“地是在空中，沒有什麼東西可以支撐他”，“月亮并不是本身發(fā)光，而是反射太陽光；太陽和大地一樣，團絕對純粹的火”。●畢得格拉斯學派的主要代表人物是畢得格拉斯和菲洛勞斯。畢得格拉斯認為數(shù)學的本源就是世界的本源。萬物的本源是一，一產生二，產生各種數(shù)目，以至無窮；從數(shù)產生點、線、面、體，產生水、火、土、氣各種元素，它們相互轉換創(chuàng)造出各種生命的、精神的、球形的世界。所以數(shù)不僅是萬物的本源，而且是萬物存在的性質和狀態(tài)的描述。

證明了勾股定理，為此還舉行過一次盛大的“百牛宴”以示慶賀；又提出區(qū)分奇數(shù)、偶數(shù)和質數(shù)的方法；他的學生還發(fā)現(xiàn)了√2這個無理數(shù)；畢得格拉斯試圖建立宇宙觀，從數(shù)學的觀點思考宇宙問題，認為圓球體是最完美的幾何體，宇宙必定是圓球體，宇宙以地球為中心；天體是和諧的，是以勻速做圓周運動。畢得格拉斯學派對文藝復興時代后的天文學家哥白尼和開普勒影響很大。

●德謨克里克學派

原子論派認為世界萬物都是由原子組成的。

原子德謨克里克是古希臘杰出的唯物主義自然哲學家，他知識淵博，有古代達芬奇之稱。著名的原子論理論可以概括為（1）萬物的本源是原子與虛空，原子和虛空都是存在的，虛空不是虛無，原子在虛空中運動；（2）原子具有下列特性：它是組成萬物最小的、不可分割的、不可改變的物質顆粒；原子的數(shù)目是無限的，它既不能創(chuàng)生，也不能滅亡，原子之間在質上是相同的，只有大小、形狀、次序和位置的不同。（3）原子具有一種必然的運動，即原子在虛空中運動由于必然向四面八方相互碰撞，形成了漩渦運動，造成院子的結合和分離，它們結合便形成萬物，它們分離便萬物消失；（4）無限的宇宙中包含著無限的原子和虛空，原子時絕對充滿的，虛空是絕對的空，其中不包含任何物質。

古代原子論是近代牛頓、道爾頓原子論的理論淵源，對現(xiàn)代物質結構理論也具有深遠影響。2.雅典時期的自然科學—自然哲學向經驗自然科學的轉變

雅典時期時間跨度大約是公元前480—公元前330年。亞里士多德（公元前427—前347年）是古希臘是偉大的思想家、百科全書式學者，古代科學思想的主要代表。

他拜師于帕拉圖，在其學園學習20年，直到老師故去。

亞里士多德是一位在科學上繼往開來、承前啟后的人物，他的著作體現(xiàn)了自然哲學與知識經驗的早期結合。

亞里士多德研究興趣十分廣泛，知識淵博，著述頗豐，研究過天文學、物理學、力學、化學、氣象學、心理學、邏輯學、歷史學、美學和倫理學。

主要著作有：《物理學》、《論產生與消滅》、《天論》、《氣象學》、《動物的歷史》、《動物的結構》等。

在天文學上，亞里士多德的主要觀點是：地球是球形的，地球是宇宙中心。關于地球的球形結構，主要用生活經驗、運動學理論和氣象學加以證明，他認為埃及和塞浦路斯島附近能看到天體，在較北的地方就看不到；航海中我們總是先看到遠方的船的桅桿，后看到船身，甚至可以看到水面是彎曲的。亞里士多德認為：如果微粒同樣地從各個方面趨向于一個中心，那麼微粒所構成的球應該具有十分均勻的形狀。如果從各個方面增加的是相同的量的威力，冊從地球的中心到它的表面的距離自然應該是各處相等，這就是說，這個球應該是球形的。

他認為，地球上各處的氣候不同，是由于太陽照射到地球上各個不同區(qū)域的角度不同造成，而角度不同是因為氣球是球形的。

此外，他還認為，地球上的物質時有水、氣、火、土四種元素構成的，其他天體則是有第五種元素“以太”構成的。

在生物學上，它主要研究動物學，被譽為“動物學之父”。他對540種動物進行了科學的分類；對五十多種動物進行了活體解剖觀察；研究小雞的胚胎發(fā)育過程；還提出鱘魚是胎生的觀點。在運動學上，亞里士多德提出了物體上升、下降的原因在于自然運動和非自然運動的觀點。他認為，所謂自然運動，使物體趨向于自然位置的運動，任何物體都有各自的自然為止，在這個位置上它是靜止的，當離開這個位置時，由于有回到自身位置的本性，所以它有回到原位。所謂非自然運動，是由外力引起的，是受迫運動。

亞里士多德還研究了自由落體運動，他認為自由落體在于物體自身有重量，而所以有重量，是因為是有水和土組成的，重量不同下落速度亦不同，既重物體比輕物體先落地。（這一觀點對嗎？為什麼？）

3．亞歷山大時期的自然科學—古希臘自然科學的繁榮

雅典被馬其頓國王亞歷山大帶領的軍隊打敗之后，希臘文化中心開始有雅典轉向亞歷山大城。在公元前3世紀到公元2世紀中葉，其間產生了著名的歐幾里的幾何學、阿波羅尼的《圓錐曲線論》、阿基米德力學、喜帕卡斯的托勒密的天文學以及蓋侖醫(yī)學。

（1）歐幾里的幾何學和阿波羅尼的《圓錐曲線論》

歐幾里德(公元前330~275,數(shù)學家）就學于帕拉圖學園,集泰勒斯、畢格拉斯等人的幾何學成果，加以系統(tǒng)化，運用邏輯推理和數(shù)學計算方法，演繹出許多定理，寫成了著名的《幾何原本》,該書13張，共467個命題，涉及直邊形和圓的基本性質；比例論和相似形；數(shù)論；不可度量的分類；立體幾何和窮竭法五大部分。《幾何原本》給出了點、線、面等概念，都是人們在長期的實踐中接觸到的各種具體事物的高度抽象.

《幾何原本》于明代傳入我國，明朝宰相徐光啟（1562—1633）和意大利傳教士利瑪竇（1552—1610）合譯了前6卷，清朝的李善蘭和維利亞里合譯了后7卷。今天我們使用的點、線、面、平行線、鈍角、三角形、切線、四邊形等概念都是徐光啟譯出的。

阿波羅尼(公元前247~205,數(shù)學家),出生于小亞細亞的阿波羅尼，后移居亞歷山大城。他對圓錐曲線進行了系統(tǒng)研究，并取得了重大理論成果。他第一個根據(jù)圓錐的不同截面，分別研究了拋物線、橢圓、雙曲線。在《圓錐曲線論》中，他對這三種曲線的一般性質及共軛徑、漸進線、焦點等作了詳細地描述；他還根據(jù)拋物線、橢圓和雙曲線的不同性質，用“齊曲線”、“虧曲線”、“超曲線”對三種曲線分別進行了命名，而且他第一個發(fā)現(xiàn)了雙曲線有兩支.

阿波羅尼是亞歷山大使其三大數(shù)學家（歐幾里得、阿基米德、阿波羅尼）之一。

阿基米德(公元前287~212物理學家、數(shù)學家)，出生在西西里島的敘拉古國，是科學史上最早把觀察、試驗同數(shù)學方法融為一體的科學家，這種方法真正地體現(xiàn)了“真正的時代精神”。他是歷史階段上最早觀察、實驗同數(shù)學方法融為一體的科學家.他用實驗方法發(fā)現(xiàn)了浮力原理(著名的阿基米德定律)和杠桿原理。阿基米德科學研究趣事

1．鑒定王冠含金量，發(fā)現(xiàn)浮力定律；

2．系統(tǒng)分析和整理杠桿原理；

３．發(fā)明“螺旋提水器（水泵）”、“滑車”；

４．發(fā)明投石炮，大型透鏡火燒羅馬人戰(zhàn)船，起重機雕漆、掀翻羅馬戰(zhàn)船。

●阿基米德之死，科學史之悲劇，暴力與無知之丑行

公元前212年，羅馬人攻入敘拉古國，當時羅馬主將馬爾凱斯深知阿基米德的才華，下令不許殺害他。但是士兵沒有接到此項命令。傳說，當士兵闖入他家時，他正在沙土上畫圖形，一個士兵讓他離開，她傲慢地說：“別把我的圖弄壞了”士兵覺得其人格受到了侮辱，拔出短劍砍了他的頭。羅馬統(tǒng)帥出于對阿基米德才華和人品的警鐘，為他修了一個壯觀的墳墓，墓碑上銘刻著球內切于圓柱體的圖形。球的體積和表面積，都是其外切圓柱體體積和表面積的三分之二。（3）喜帕卡斯和托勒密的天文學

喜帕卡斯天文學的貢獻：

第一，拋棄了同心球的概念，提出了“偏心圓”的概念；第二，他首先發(fā)現(xiàn)了歲差（春分點向西移現(xiàn)象），歲差值為每年36″，既100年差1°。第三，他測得一回歸年為365．2467日（現(xiàn)在值為365．2422日），一個朔望月為29．5306；月球半徑和地球半徑之比為1：3（現(xiàn)今值為27：100）；岳、地距離和地球半徑之比值為67．74（今為60．4）。喜帕卡斯事故希臘成就最大的天文學家，他的研究方法很接近現(xiàn)在的研究方法。ClaudiusPtolemyabout90-about168托勒密地心說是古代天文學發(fā)展的高峰，他寫下了長達13卷的巨著《天文集》，被譽為古代天文學的百科全書。主要內容有：第一，采用了阿波羅尼的本輪、均輪理論既喜帕卡斯的偏心圓概念，對行星的復雜運動進行了解釋。構建了一個共有八十個左右的行星、恒星軌道模型。第二，通過計算和觀察得出了當時所知道的水、金、火、土、木屋大行星運行軌道的參數(shù)，并且按照前人的運動越快的天體距離地球越近的見解，排列了日、月、行星距地球的順序，構建了一個完整的地心學說。第三，托勒密設想宇宙有九重天，以地球這個晶瑩球體為中心，最低的一層天是月亮天；其次是水星天和金星天；太陽居第四重天上，它是宇宙的主宰，世界的靈魂；第五重天到第七重天依次為火星天、木星天和土星天；第八重天是恒星天，全部的恒星象寶石一樣鑲嵌在這重天上，恒星天之外是最高天，既“原動天”，它是神靈居住的天堂。地球則居住在宇宙的中心，巋然不動。

第四，在方法論方面，它是天文學史上第一個成功地運用模型方法的天文學家。

由于托勒密地心桌能對當時觀測所及的天體運動，特別是行星運動做出了十分精確的說明，能準確地預測行星的方位，因而在長達一千多年左右的時間里被人們在航海、生產和生活實踐中所采用，并成為天文歷法的依據(jù)。直到文藝復興之前，他的學說被看作是天文學的權威，神圣不可侵犯。（4）蓋侖醫(yī)學

早在雅典階段，希波克拉底（公元前460—377）就被譽為“醫(yī)學之父”，具有豐富的臨床經驗，提出了“體液說”醫(yī)學理論，他認為人體內有紅色的血液、白色的粘液、黃色的膽汁和黑色的膽汁四種體液，四種體液失調人就要生病。他還根據(jù)四種體液比例不同匠人