西方科学史_西方科学史范文

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第一章 学习科学史的意义

在当代，学习理科的同学也许会提出这样的问题：学习科学史有什么意义？在我们学习科学知识的同时为什么要了解科学史？这确实是必须首先解决的问题。

今天，不大可能有人问科学有什么用了。科学的用处随处可见。事实上，我们日常生活的每一处细节几乎都由科学来规定和支撑。蔬菜瓜果的栽培方式是科学的，食品的烹制方式是科学的，面料纺织和服装加工都运用的是现代科学的工艺。我们的教室里，塞满了电灯、电脑、投影仪、音响、饮水机等等现代科学的产品。你们家的楼房，是带电梯的混凝土钢架高层建筑„„我们享受着科技文明的成果，谁也不会怀疑科学的用处。相反，当代中国人已经充分意识到科技对于发展生产力、发展经济的决定性意义。

约400年前，科学的用处远未像今天这样变得明显，但英国哲学家弗朗西斯·培根提出了“知识就是力量”的口号。这是一句脍炙人口的名言。从巨大的吊车、起重机，到牵引长龙似的列车的蒸汽机、内燃机和电动机，再到一瞬间毁灭一个城市的原子武器和载人登上月球的航天器，近代自然科学已经一步步向世人显示了这句名言的真理性。不过，培根还有另外一段关于知识的名言值得引用：

“阅读使人充实；会谈使人敏捷；写作与笔记使人精确„„读史使人明智；诗歌使人巧慧；数学使人精细；博物使人深沉；伦理使人庄重；逻辑与修辞使人善辩。”

这位在近代科学的创建时期为新时代高声呐喊的英国哲人，这位未来科学时代的预言家，同样说了一句对我们这门课而言很重要的话：“读史使人明智。”在科学已经无孔不入的渗透在人类生活各个层面的今天，我们不再对我们身边的科学表现出惊奇，我们已经对科学无动于衷，而恰恰在此时，我们需要回顾科学的历史，只有看清了历史，才能对科学的未来有展望和把握。

1.科学史有助于增加理科学习的趣味性

尽管到20世纪科学史才受到人们广泛关注，称为一门学科，但科学史的研究却一直为 人重视，确实，学习科学史可以增加自然科学学习的趣味性。

我们在儿时谁没有听过几个科学家的传奇故事？阿基米德在浴盆里顿悟到如何测量不规则物体的体积之后，赤身裸体跑到街道上大喊“尤里卡，尤里卡”（我发现了）；伽利略为了证明自由落体定律，把一个木球和一个同样大小的铁球从比萨铁塔上扔下，结果是同时着地的，成功反驳了亚里斯多德派哲学家认为重者先落的理论；牛顿在一个炎热的午间躺在一棵苹果树下思考行星运动的规律，结果一个熟透了的苹果掉下来打中了他，使他茅塞顿开，发现了万有引力定律；瓦特在他外祖母家度假，有一天他偶然发现烧水壶的壶盖被正在沸腾的开水所掀动，结果他发明了蒸汽机„„

这类科学传奇故事确实诱发了儿童对神奇的科学世界的向往。但我们也应该看到，能够诱发儿童热爱科学、向往科学事业的传奇故事，对于正规的理科课程学习并不见得有多大帮助。倒是相反，某些以讹传讹的传奇故事对于深入理解科学理论还是有害的。再说，传奇故事往往过于强调科学发现的偶然性、机遇性，使人们容易忽略科学发现的真实历史条件和科学工作的极端艰苦性。

除了传奇之外，科学史所能告诉人们的科学思想的逻辑行程和历史行程，对学习科学理论肯定是有益的。当我们开始学习物理时，我们为那些与常识极为格格不入的观念而烦恼，这时候，如果我们了解一下这些物理学观念逐步建立的历史，接受这些观念就变得容易多了。科学家们并不是一开始就这样“古怪”地思考问题，他们建立“古怪的”科学概念的过程极好理解且引人入胜。

以“运动”为例。物体为什么会运动呢？（问题抛给学生）

希腊大哲学家亚里士多德说，运动有两种，一种是天然运动，另一种是受迫运动。轻的东西有“轻性”，如气、火，它们天然地向上走；重的东西有“重性”，如水、土，天然地向下跑。这些都是天然运动，是由它们的本性决定的。世间万物都向往它们各自的天然位置，在“各归其所”的的倾向支配下，它们自动的、出自本性的向上或向下运动。如果轻的东西向下运动，重的东西向上运动，那就不是出自本性的天然运动，而是受迫运动。物体到达了自己的天然位置之后，不再有运动的倾向了，如果它这时候还有运动，那也是受迫运动。受迫运动依赖于外力，外力一旦消失，受迫运动也就停止了。

亚里斯多德关于运动的这些观念很符合常识。比如，从其天然运动理论可以得出重的东西下落得快，而轻的东西下落得慢的结论，而这是得到经验证实的。玻璃弹子当然比羽毛下落得快。又比如，由其受迫运动理论可以得出，一个静止的物体如果没有外力的推动就不会运动，推力越大运动越快，如果外力撤销，物体就会重新回到静止状态。这个说法也有经验依据，比如教室里一张桌子就是的。亚里斯多德运动理论，受到常识的支持，但近代物理学首先就要挑战这个理论。“运动”观念上的变革首先是伽利略做出的。

伽利略从一个逻辑推理开始批评亚里斯多德的理论。（有同学知道吗）

他设想一个重物（如铁球）与一个轻物（如纸团）同时下落。按亚里斯多德的理论，当然是铁球落得快，纸团落得慢。现在，伽利略设想把重物与轻物绑在一起下落会发生什么情况。一方面，绑在一起的两个物体构成了一个新的更重的物体，因此，它的速度应该比原来的铁球还快，因为它比铁球更重；但另一方面，两个不同下落速度的物体绑在一起，快的物体必然被慢的物体拖住而不在那么快，同时，慢的物体也被快的物体所带动比从前更快一些，这样，绑在一起的两个物体最终会达到一个平衡速度，这个速度比原来的铁球速度小，但比原来纸团速度大。从同一个理论前提出发，可以推出两个相互不一致的结论，伽利略据此推测理论前提有问题，也就是说，亚里斯多德关于落体速度与其重量有关的说法值得怀疑。从逻辑上讲，解决这个矛盾的唯一途径是：下落速度与重量无关，所有物体的下落速度都相同。

当然，科学的进步并不完全是逻辑推理取得的。伽利略这位真正的近代科学之父，近代实验科学精神的创造者，并未满足于逻辑推理，而是继续做了斜面实验。他发现，落体的速度越来越快，是一种匀加速运动，而且加速度与重量无关。他还发现，斜面越陡，加速度越大，斜面越平，则加速度越小。在极限情况下，斜面垂直，则相当于自由下落，所有物体的加速度都是一样的。当斜面完全水平时，加速度为零，这时一个运动物体就应该是沿直线永远运动下去。斜面实验表明，物体运动的保持。这是一个重大的观念更新。

伽利略没有办法直接对落体运动进行精确观测，因为自由落体加速度太大，当时准确的计时装置还未出现，只要想一想，伽利略发现摆的等时性时是用自己的脉搏计时的，就可以知道当时科学仪器何等缺乏。斜面可以使物体下落得加速度减小，因而可以对其进行比较准确的观测。在此基础上，伽利略最终用“思想实验”由斜面的情形推到自由落体和水平运动的情形。在伽利略的手稿中谈到了从塔上做的实验，但许多人猜想是在著名的比萨斜塔上。这种猜想不无道理，因为记载这些实验的手稿就是在比萨城写下的。值得注意的是，伽利略的实验报告并没有说两个不同重量的物体完全同时落地，而是重物先于轻物“几乎同时落地”，其差别没有它们之间的重量差那么大。我们知道这是因为空气阻力造成的。

追究科学史的用处，使我们有必要在“知道”和“理解”之间作出区别。为了掌握一门科学知识，我们大多不是从阅读这门学科的历史开始，相反，我们从记住一大堆陌生的符号、公式、定律开始，相反，我们从记住一大堆陌生的符号、公式、定律开始，然后在教师和课本的示范下，反复做各种情形下的练习题，直至能把这些陌生的公式，定律灵活运用到处理各种情况，我们才算掌握了这些知识。但我们真的理解这些知识吗？那可不一定，理解这些规律的含义又是另外一码事。（举例子）

2.科学史有助于理解科学的批判性和统一性

也许是文化传统的关系