第3课 自然科学的革命

近代自然科学的奠基者牛顿和达尔文相对论的创立者爱因斯坦课堂小结第六学习主题第3课自然科学的革命第六学习主题第1课自然科学的革命导入15世纪时的意大利佛罗伦萨14世纪开始的资产阶级文化运动（文艺复兴）是一场思想解放运动，冲破了封建神学的精神束缚，开始兴起了理性的科学之风。生产发展对科学技术的迫切要求和人们对大自然奥秘的执着探索，迎来了近代自然科学灿烂的春天。文艺复兴不仅是思想文化领域的变革，而且成为近代自然科学发展的基础。近代自然科学发展的原因①欧洲文艺复兴运动冲破封建统治和基督教神学的束缚，人们开始用科学实验和科学方法来认识世界；②资本主义生产的发展迫切需要科学和技术（17世纪始）。第六学习主题第1课自然科学的革命尼古拉·哥白尼NicolausCopernicus1473.2.19～1543.5.26现代天文学创始人日心说创立者伽利略·伽利雷GalileoGalilei1564.2.15～1642.1.8“近代科学之父”乔尔丹诺·布鲁诺GalileoGalilei1548～1600.2.17科学的殉道士1514年5月，波兰哥白尼经过40年天文观测，写成《天体运行论》，创立“日心说”，开启了近代自然科学之门。1533年，哥白尼在罗马做了一系列讲演，未遭到教皇反对。1543年5月24日该书出版。伽利略用自制的世界上第一个天文望远镜，证实并支持哥白尼的“日心说”，后入狱“放弃了”日心说。布鲁诺也在1592年5月23日被捕，终因坚持于1600年2月17日在罗马百花广场上烧死。第六学习主题第1课自然科学的革命艾萨克·牛顿IsaacNewton1642.12.25～1727.3.31英格兰物理、数学、天文学家查尔斯·罗伯特·达尔文CharlesRobertDarwin1809.2.12～1882.4.19英国博物学家进化论奠基人阿尔伯特·爱因斯坦AlbertEinstein1879.3.14～1955.4.18德裔美国现代物理学奠基人近代自然科学家前期后期第六学习主题第1课自然科学的革命近代自然科学的奠基者牛顿和达尔文第六学习主题第1课自然科学的革命牛顿艾萨克·牛顿IsaacNewton1642.12.25～1727.3.31英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家牛顿故居牛顿出生于英格兰林肯郡沃尔索浦一自耕农家庭。他是一个早产儿，出生时仅三磅（1磅＝0.4536千克）。1661年进入剑桥大学三一学院学习，1665年6月因伦敦暴发鼠疫离校返乡居住两年。三大成就（微积分、万有引力、光学分析）的思想均是在这时孕育成形的。牛顿还在代数和数论、计算方法、逼近论、概率论等方面有创造性的成就和贡献。近代自然科学的奠基者第六学习主题第1课自然科学的革命著名物理学家牛顿发明的第一架反射望远镜1668年，牛顿制成了第一架反射望远镜样机。1671年，牛顿把经过改进的反射望远镜献给皇家学会，牛顿名声大震，并被选为皇家学会会员。反射望远镜，效果远优于伽利略设计的折射望远镜。反射望远镜的发明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。第六学习主题第1课自然科学的革命距离地球数百万光年的星系根据牛顿的原理研制的高级望远镜，使天文学家能比以前更远地观察到宇宙深处。第六学习主题第1课自然科学的革命牛顿曾痴迷于三棱镜的特性。他在剑桥大学三一学院的研究室内进行了一次又一次的实验。他拉上窗帘，使房间变暗，以便更容易观察三棱镜的效果。作为一个大学生，他对于光的特性的了解已经超过了前人。牛顿在做光学实验牛顿用过的仪器第六学习主题第1课自然科学的革命1687年牛顿出版力学经典著作《自然哲学的数学原理》《自然哲学的数学原理》研究成果：把天体万物的运动，都用运动三定律（誉为是经典物理学的基础）和万有引力定律予以说明，建立了经典力学的基本体系。影响：为近代自然科学的发展奠定了基础。牛顿的《自然哲学的数学原理》，实现了物理学史上的第一次大飞跃。1.惯性定律2.加速度的比例定律3.作用反作用定律近代自然科学的集大成者《自然哲学的数学原理》是科学发展过程中的一个重要里程碑，它不但奠定了天体力学的基础，而且使牛顿力学体系取得统治地位达两百年之久。第六学习主题第1课自然科学的革命“神舟五号”飞船发射国产“歼十”飞机起飞喷气式飞机和运载火箭的飞行都是遵循牛顿的第三定律：一种力把燃气从飞行器引擎的末尾推出去，同时一种相等的反作用力推动飞行器前进。第六学习主题第1课自然科学的革命m1m2FFdF=Gm1m2/d2牛顿万有引力定律图解物体间引力的大小取决于物体的质量和它们之间的距离。这可以用上述方程式表示，其中G代表引力系数，m1和m2代表两个物体的质量，d代表它们之间的距离。即万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G值约为6.67×10-11，单位N·m2/kg2。为英国科学家卡文迪许通过扭秤实验测得。第六学习主题第1课自然科学的革命万有引力作用下的太阳系模式图第六学习主题第1课自然科学的革命剑桥大学王后学院牛顿数学桥数学桥又称牛顿桥，是位于王后学院内的一座木桥。相传，这座桥是牛顿运用数学和力学原理设计建造的，整座桥上没有使用一根钉子，堪称是个奇迹。后来，好奇的学生把它拆下来，想看个究竟。谁知拆下容易，恢复难！无论他们用什么方法，就是恢复不了原样，连校方也无能为力，最后，不得不用钉子固定，才重新将木桥架起来。第六学习主题第1课自然科学的革命牛顿被葬于伦敦威斯敏斯特大教堂由于他的伟大功绩，牛顿生时受到国民的尊敬，死时像国王一样受到人们的瞻仰。——伏尔泰我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。——牛顿我只不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为比别人找到更光滑更美丽的卵石和贝壳而高兴，而在我面前的真理的海洋，却完全是个谜。——牛顿聪明人之所以不会成功，是由于他们缺乏坚韧的毅力。——牛顿第六学习主题第1课自然科学的革命达尔文19世纪英国杰出的生物学家、物种起源和发展学说的创始者、生物进化论的奠基人。找到生物发展的规律，证明所有的物种都有共同的祖先。他在科学上完成了一个伟大的革命，结束了生物学领域中唯心主义、形而上学的统治时期，对近代生物科学产生了巨大而深远的影响。查尔斯·罗伯特·达尔文CharlesRobertDarwin1809.2.12～1882.4.19英国博物学家进化论的奠基人《物种起源》封面近代生物科学的奠基者第六学习主题第1课自然科学的革命达尔文当年乘坐的“小猎犬号”（贝格尔号）考察船1825年，达尔文进入爱丁堡大学学习医学。大学毕业后，1831年12月27日，自费随英国皇家考察船“小猎犬号”（贝格尔号）进行科学考察。在太平洋的加拉巴哥斯群岛，达尔文发现26种陆栖鸟类中有25种是岛上特有的，有一个是新种；15种海栖鱼类全部是新种；185种显花植物中，新种多达100种。经过长达5年（1836年10月2日）的科学考察，达尔文坚信任何物种都是由另一个物种进化演变而来的。为其日后提出进化论奠定了坚实的基础。第六学习主题第1课自然科学的革命第六学习主题第1课自然科学的革命达尔文所著《物种起源》（全名为《依据自然选择或在生存斗争中适者生存的物种起源》）于1859年11月24日问世。是生物学发展史上的一次革命，具有划时代的意义。该著作批判了创造论的错误，阐明了进化论的思想。物种起源示意图《物种起源》封面明确提出生物是不断进化而来的观点，指出“自然选择，适者生存”是生物进化的基本规律。彻底推翻了各种唯心的神造论和物种不变论。第六学习主题第1课自然科学的革命当时讽刺达尔文的漫画艾萨克·牛顿查尔斯·罗伯特·达尔文牛顿把上帝从无生命现象的研究领域驱逐出去进化论把上帝从有生命现象的研究领域驱逐出去第六学习主题第1课自然科学的革命相对论的创立者爱因斯坦第六学习主题第1课自然科学的革命阿尔伯特·爱因斯坦AlbertEinstein1879.3.14～1955.4.18德裔美国现代物理学奠基人爱因斯坦和妹妹Maja青年时期的爱因斯坦思考中的晚年爱因斯坦出生于德国乌尔姆市班霍夫街135号。父赫尔曼·爱因斯坦，母波林·科克，均为犹太人。1900年毕业于苏黎世工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。后被迫移居美国，1940年入美国国籍。现代物理学的开创者和奠基人。第六学习主题第1课自然科学的革命1905年发表狭义相对论的爱因斯坦狭义相对论（SpecialRelativity）是主要由爱因斯坦创立的时空理论，是对牛顿时空观的改造。提示了时间与空间的统一性和相对性，建立了新的时空观。这一理论揭示了物体的质量和能量在一定条件下可以互相转换的规律，论证了物质的运动和时间、空间的密切关系。光线受太阳影响行走示意图1911年，广义相对论距离完成尚远，爱因斯坦即已预测，光虽然在大多数情况下走直线，但当它经过重物附近时，会因受重物造成的空间变化的影响而走曲线。甚至计算出某一颗星从太阳后面发出光时，它经太阳附近到地球时行走路线的曲率为何。第六学习主题第1课自然科学的革命1919年拍摄的日全食照片埃丁顿是第一个用英语宣讲相对论的科学家。1919年5月29日，率领观测队到西非普林西比岛观测日全食。拍摄到日全食时太阳附近的星星位置，根据广义相对论理论，太阳的重力会使光线发生弯曲，太阳后面的星星视觉位置会变化。埃丁顿的观测证实了爱因斯坦的预测。亚瑟·斯坦利·埃丁顿ArthurStanleyEddington1882.12.28～1944.11.22英国天文学家、物理学家、数学家第六学习主题第1课自然科学的革命爱因斯坦相对论著作书影广义相对论（GeneralRelativity‎）是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。因此，狭义相对论和万有引力定律，都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。狭义相对论是在没有重力时的情况；而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。这是一篇非常重要的文章、一篇划时代的文献，将会引起非常激烈的辩论。在历史上，只有围绕着哥白尼的学说才有过。这是物理学上一场伟大的革命！——马克斯·普朗克第六学习主题第1课自然科学的革命长崎上空的蘑菇云爱因斯坦向电视观众介绍核武器危害相对论的提出，为原子能技术的开发提供了理论依据，同时，也是时空观念的伟大革命，对现代自然科学的发展产生了极为深远的影响。第六学习主题第1课自然科学的革命拉小提琴的爱因斯坦（左）爱因斯坦是一位优秀的小提琴手。他从小就学习小提琴，古典音乐一直是他生活中的一大伴侣。曾在位于纽约第七大道881号卡内基大厅（CarnegieHall）举办数次音乐会，目的是为一个人道组织募款，这是他赞助的无数人道组织中的一个。图为爱因斯坦与人合奏室内乐。第六学习主题第1课自然科学的革命1921年获诺贝尔物理学奖（左：瑞典皇家科学院颁发的获奖证书右：诺贝尔奖纪念章）阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔（1833.10.21～1896.12.10）：瑞典化学家、工程师和实业家，诺贝尔奖金创立者。诺贝尔奖颁发给在物理学、化学、生理学或医学、文学、和平、经济学六个领域中成就最突出的人。第六学习主题第1课自然科学的革命爱因斯坦纪念邮票诞辰一百周年纪念章近代自然科学的终结者和现代自然科学的开创者第六学习主题第1课自然科学的革命TheGoalofHumanExistence“Ladiesandgentlemen,ourageisproudoftheprogressithasmadeinman'sintellectualdevelopment.Thesearchandstrivingfortruthandknowledgeisoneofthehighestofman'squalities-thoughoften,theprideismostloudlyvoicedbythosewhostrivetheleast.Andcertainlyweshouldtakecarenottomakethei