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古希腊物理

④意义:亚里士多德能够摆脱神的意志,并能形成一套自 圆其说的体系,在当时是有非常重要意义的。在科学史上, 他是一个重要的开拓者,尽管其许多观点是错误的,但其历 史作用不可否定。
2. 阿基米德(前287—前212)
古希腊最著名的物 理学家,数学和力学大师。后人称 其为“物理学之父”。著有《论平面的平衡》《论浮体》, 其数学 研究在欧几里德之后达到那个时代的顶点。 1)杠杆原理:用了7条假设,论证表述了15个命题. 2)浮力定理(阿基米德定理); 3)证明了正圆柱内切球体的体积与该圆柱体积之比 为2:3;他采用了两种方法: ①实际制作了两个材料相同的模型,称其重量; ②从数学上推导论证。 4)提出了重心的概念和物体重心的求法; 5)计算了π的数值在3又10/71和3又1/7之间; 6)发明了滑轮组; 7)发明了阿基米德螺旋提水器等。
希隆(前150—前100):用光程最短原理论证了光的反射
定律。
古希腊的物理知识主要集中在力学和光学两 个方面。力学主要有亚里士多德的动力学思想和阿 基米德的静力学。
一 力学知识
1.亚里士多德的力学研究
①关于空间:他认为空间即意味着不动。并提出了空间位 置的相对性,如“同一位置可以是右也可以是左,可以是上, 也可以是下。” 但他认为宇宙有限和天球以外是空虚的。 ②关于时间:他认为时间就是描述运动的数。他说“时间是 使运动成为可以记数的东西”“我们不仅用时间计量运动,也 用运动计量时间,因为他们是相互确定的”。他认为时间不同 于运动,运动有快有慢,而时间的流失则是均匀的。
三 原子论
创始人:米利都学派的留基伯和其学生德谟克利特。 接受了毕达哥拉斯的超感性世界的认识,但不接受“数”的 本原观点。他将微观的几何点同“存在”结合起来,认为 “存在”是不可分的、不变的、球形的。并将“存在”取名 为“原子”。其原子论大致要点有七条:略。 原子论在希腊并未受到应有的重视,但雅典的伊壁鸠 鲁(Epicurus,前341-前270)还是发展了这一学说:原子 本身不仅有形状上的差别,还有大小和重量的不同,原子在 虚空中以同样的速度运动着,只要不遇到任何阻抗。但是, 由于原子内部的原因,原子在运动中会发生偏斜,由于这种 偏斜使原子产生涡旋运动。 罗马科学家卢克莱修(Lucretius,约前95-前55)也继 承和传播了原子论。
腊学术终结。基督教成为罗马国教,违背宗教的见解受到 惩罚。
②阿拉伯文化时代(8—11世纪):地处东西方贸易交
流纽带的阿拉伯,成为沟通东西方文化的桥梁,同时完好 的保存了许多古希腊的学术典籍,对后来欧洲文艺复兴乃 至近代科学产生重大影响。
③经院哲学时代(11—12世纪):这一时期的哲学内容
是论证和辩护宗教信仰的合理性,主张理性服从信仰,将哲 学变成了神学的婢女。代表人物托马斯•阿奎那(1226—1274) 将亚里士多德的学说神话,使其成为不可侵犯的权威。反叛 代表培根。
金成分的方法,并在国王和大臣面前进行了表演:他先把 一块与王冠重量相等的纯金放进一个盛水的容器中,称出 溢出水的重量,接着再对王冠重复上述过程,发现溢出的 水比前者多,从而说明王冠里掺进了比金轻(密度小)的 金属。 另一种说法是:用等重的金块、银块和王冠,分别称出它 们在水中的重量,算出它们在水中减少的量,即可断定王 冠是否掺了假。
3.柏拉图学派
非常崇尚数,继承和发展了毕达哥拉斯学派对科学 美的追求。他认为,天体必须沿着完美的圆形轨道作均 匀有序的运动,或者沿着复合的圆周运动。他提出:有 没有任何一种假说能把行星运动在外表上的无序转化为 有序、美和简单呢?其学生欧多克索和亚里士多德提出 了同心球层模型:欧多克索假设了26个同心球,亚里士 多德发展到56个,太阳、月亮和地球为一个同心球,且 太阳和月亮以地球为中心运动。
5.太阳中心说
阿里斯塔克(约前310—前230)提出了与众不同的见 解:太阳是宇宙的中心,地球和行星都围绕太阳运转,地球 每年绕太阳转一周,又每天自转一周。因为恒星距离我们太 远,其视差太小,我们看不出来,所以看起来恒星在远处不 动。可惜他的看法不为当时人们的理解,其思想也就被淹没 了。
第三节 古希腊的物理学知识
①城邦时期(前8世纪—前4世纪):在地中海东岸有10余个
不同城邦,这时的雅典为众城邦的盟主,也是科学文化发展 的中心。出现了大批著名的哲学家和科学家:泰勒斯、毕达 哥拉斯、德谟克利特、苏格拉底、柏拉图和亚里士多德等。
②亚历山大时期(前4世纪—前2世纪):以亚历山大为首的
马其顿人征服了全希腊,建立了地跨欧亚非大陆的亚历山大帝 国,在埃及建立了“亚历山大城” ,在城内还建立了博物馆和 图书馆,聚集了大批优秀的科学家。科学文化的中心也自然的 转为埃及的亚历山大城;



光:
二. 古 希 腊 时 期 的 物 理 进 展
传: 1)铜镜烧船: 地中海,罗
马 要 灭亡叙 拉 古 。阿基 米 德 让妇女 用 铜镜组成 一 面 聚光镜 烧 战船上的 帆 , 浸了油 的 绳与桅杆 和帆都烧起来了。 1747年,法国科学家 布韦为了验证这一情况 , 用360面镜子,拼成一个 大凹 镜 , 烧 灼 了 70 米外 的木堆。
2.毕达哥拉斯学派
毕达哥拉斯学派用“数的和谐”来建立关于宇宙的理 论。认为天体的形状是球形,天上应该有10个天体,当中是 中心火团,10个天体围绕中心火团做同心圆周运动,恒星紧 系在天的最高圆顶。10个天体到中心火团之间的距离同音阶 之间的音程具有同样的比例关系,以保证“星球的和谐”, 奏出“天体的音乐”。天体必须作均匀的圆周运动的假设, 一直控制着天文学的发展,直到开普勒为止。
到17世纪,法国科学家伽桑狄(Piette Gassendi, 1592 - 1655)重新发现和传播了原子论。他们的研究与传 播对道尔顿建立科学的原子论作了必要的准备和中介。
第二节 古希腊时期对宇宙的认识
1.米利都学派
泰勒斯认为地象一个圆盘或圆筒浮在水面上,其学生阿 那克西曼德认为宇宙是一大圆球,地处于球中央,形状也 是圆盘或圆筒形,地静止不动。
恩培多克勒:西西里岛的一位王子,因不愿接受王位而到 处游学,专门研究科学与哲学。恩培多克勒认为,不能用 单一物质做万物的本原,并提出“四根说”,即土、水、 气、火四种元素,它们依次为固体、液体、气体,火则代 表颜色和温度。 ②亚历山大时期:进入公元前4世纪,希腊战争不断,直到亚 历山大统一帝国。这时古希腊学派林立的科学与哲学学派 也最终走向统一。这一任务有亚里士多德完成。亚里士多 德在总结前人研究的基础上,提出:地上万物由轻重不同 的土、水、气、火四种元素组成,月层以上的天体由以太 组成,而元素又由冷、热、干、湿这四种更基本的基质构 成。湿和冷组合成水,湿和热组合成气,干与冷组合成土, 干与热组合成火。
意义:阿基米德的力学研究方法具有“一般”的意义。
阿基米德不仅提出了著名的浮力定律和杠杆原理,他在得 出这两个原理的过程中所采用的公理化方法(将实验和数 学推理结合起来)也成为近代甚至现代物理学研究的重要 方法之一。
杠杆实验图
二 光学知识
欧几里德(约前330—前275)建立的优美的几何演绎体系,
是古代数学乃至整个数学史上的最伟大成果之一。他将 几何学引入到光学研究,将光学看作是几何学的一个分 支,著有《反射光学》,确认光的直进性,并建立了光 的反射定律。确定了凹面镜的聚焦点在球心或在球心与 球面之间。但他却认为视觉的产生是从人眼睛发射出的 光线被物反射回来的结果。
第一节 古希腊物质本原思想
一 元素论 二 数的和谐思想
三 原子论
一 元素论
①城邦时期:米利都学派创始人泰勒斯认为万物本原是水, 大陆漂浮在水面上;万物源于水,复归于水,任何东西都会 产生和消灭,惟独水是常存的。 其学生阿那克西曼德,认为世界的本原不可能是水,他 认为万物的本原必须在宇宙的斗争中保持中立,应是无任何 规定性的“无限者”; 阿那克西曼德的学生阿那克西米尼,则将万物的本原看 作是“气”,认为大陆并无固体支撑,象一片树叶漂浮在空 气中,就象天上的星球一样。 赫拉克利特(一城邦邦主)认为是“火”,他指出: “世界对于一切存在的物都是一样的,它的过去、现在、未 来永远是一团永恒的火,在一定的分寸上燃烧,在一定的分 寸上熄灭。”世界没有开端,没有终结,处于永恒的运动变 化中。同一事物中对立的两个方面的斗争产生了万物。



光:
二. 古 希 腊 时 期 的 物 理 进 展
第二章
西方古代物理学
一 古希腊时期:前8世纪--4世纪 二 中世纪:5—15世纪
第一节 古希腊物质本原思想 第二节 古希腊时期对宇宙的认识
第三பைடு நூலகம் 古希腊的物理学知识
第四节 中世纪的物理学知识
第五节. 亚里士多德的物理学
古希腊的三个时期(公元前8世纪---4世纪)
二 数的和谐思想
创始人:毕达哥拉斯(约前584-前497)。认为世界是 一个超感性世界,是一个“数”的世界。数是万物本原, 有了一个一个的数,才有了几何上的点,有了点才有线、 面和立体,有了立体才有土、水、气、火四种元素等。 将数赋予一定的意义:1代表同一,是普遍的,由1产 生2,产生出各种数;2代表意见,是1的对立物;3是实在 和圆满,所有一切都有3决定;4是正义;10是灵魂与理性; 10=1+2+3+4,包含了数的全部本性。10是最完美的数字, 认为天上应该有10个天体(当时已知道9个),10个天体之 间应存在一定的“和谐”关系等等。 认为圆形和球形是最完美的图形,所以天体的形状是球 形的;
4.地心说
古希腊后期的阿波罗尼(约前247—前205)为了克服同 心球层模型的困难,提出了“本轮—均轮”结构模型:行星 沿着本轮做圆周运动,本轮的中心又沿着在以地球为中心的 均轮上做圆周运动。之后的希帕克斯又发展了偏心轮和本 轮—均轮体系。直到托勒密(约90—168)进一步发展了地 心说宇宙结构:他用80个轮来解释天体的运动,与实测数据 符合的较好。后来被宗教利用来宣传教义,流行了1400多年。
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