古希腊罗马的科学技术

第三节：古希腊罗马的科学技术一、古希腊的自然哲学二、古希腊的科学知识三、古罗马科学技术四、关于古希腊科学技术的几点结论通知•教材科新进了一批”研究与开发的社会运行”课本.请没购买的研究生继续去购买该教材.教学目的和要求1.了解古希腊科学发端的社会背景及其与四大文明古国科学社会背景的差异；2.重点掌握雅典时期的自然哲学成就及其自然观意义；3.着重理解希腊化时期数理自然知识成就及其方法论意义。希腊文明的发祥地一．古希腊的自然哲学1.米利都学派2.毕达哥拉斯学派3.原子论思想4.亚里士多德主义1.米利都学派泰勒斯关于世界万物本原是“水”的主张泰勒斯泰勒斯（Thales，约前624—546）断言所有的事物都起源于水，因此他被尊为希腊科学和哲学的鼻祖。1）泰勒斯的命题中没有神话因素;2）泰勒斯用这个假说解释了其它自然现象。如回答了大地靠什么支持这个古老问题。3）现代科学正是从泰勒斯和其同时代人的思想持续不断地传下来的。1.米利都学派阿拉克西米尼认为万物的本原是空气；阿拉克西曼德则认为万物来源于“未规定的物质”。赫拉克利特认为组成世界的基本元素是“火”恩培多克勒提出了关于水、火、土、气的“四根说”赫拉克利特恩培多克勒2.毕达哥拉斯学派以萨摩斯岛的毕达哥拉斯（Pythagoras，约前570—497/6）命名的这个学派最典型的特征就是对数最感兴趣，把数作为一个形而上学原则。毕达哥拉斯万物皆数，宇宙万物的结构及其运行服从数的和谐，意义深远2.毕达哥拉斯学派传说毕达哥拉斯发现了2:1、3:2、4:3这几个数字比率跟最和谐的音程八度音、五度音和四度音一致。在天文学上，设想数字之比存在于世界中心到各天体的距离之间，由于这些比率也指音乐的音程，所以认为音程也存在于天体中。由此又引出了关于天体和谐的更广泛的思辩学说其意义在于：1)是关于地球运行的第一个猜测2)启迪后世学者追求体现宇宙和谐的规律3.原子论思想原子论是古希腊自然哲学的最大的成就之一。这个派别的创始人是留基伯，主要阐述者是德谟克利特和伊壁鸠鲁，该派别认为世界万物都是由原子组成的，原子是肉眼所不能看见的物质微粒，永恒运动是原子的本性，自然界变化的实质是原子的聚散及其运动，整个世界由原子和虚空所构成。古代原子论是欧洲最早最完备最接近于近代自然科学的物质结构的哲学猜测。伊壁鸠鲁与他的哲学4.亚里士多德主义亚里士多德是古希腊哲学的集大成者，是一位承上启下的人物，在他的哲学中，哲学和自然科学已开始分化。1)在世界本源问题上，用“四因说”加以论证(质料、目的、形式、动力）；2)在宇宙结构问题上，主张地心说，建立了同心球宇宙模型，第一次把几何学和天文学结合起来；3)在物体运动问题上，认为物体只有在外力推动下才能运动，重物坠落的速度较轻物快。亚里士多德主义：地球在宇宙中心的论证亚里斯多德对地球处于宇宙中心的论证之一：因为我们时时刻刻正好看到半个天球，所以地球必然位于宇宙的中心。亚里斯多德的动力学任何运动物体都是由与它相联的外界物体所推动。这是地球上无生命物体运动的基础。由此得出：（1）一个脱离了所有外部影响的物体处于静止状态；（2）对每种强迫运动，必须寻找与物体有关的动因。动力学基本规律：由外力推动的物体运动的速度与推力成正比，与反对运动的阻力成反比。亚里斯多德和其他希腊思想家的最大功绩就是把自然作为科学研究的对象。二．古希腊的科学知识1.数学知识2.天文知识3.物理知识4.生物和医学知识1.数学知识古希腊的数学成就与毕达哥拉斯学派的几何学成就及其数理思想直接相关。欧几里德的《几何原本》全面总结了前人的几何学知识，从公理出发运用演绎方法证明了包括467个命题的几何学全部定理。几何学从此成为一门科学和古代最成熟的学科。欧几里德约公元前300年，欧几里德提出了对数学作系统阐述的权威性形式，此后许多世纪，这种形式被公认为是数学方法的典范。他的集大成之作《几何原本》至今还是几何学的权威著作。2.天文学日心说：阿利斯塔克最早提出日心说Aristarchus（前310-230年左右）OntheSizesandDistancesoftheSunandMoon太阳到地球的距离大于地球到月球距离的18倍，但小于20倍；太阳与月球的直径比大于18，小于20太阳与地球的直径之比大于19:3，小于43:63.物理知识阿基米德把观察和数学推理、理论研究和实际应用相结合，发现了杠杆原理和浮力定律，给出了求解复尽杂物体重心的方法。他的研究方法已接近现代的研究方法，被誉为“力学之父”。阿基米德阿基米德的名言给我一个支点，我将推动地球从阿基米德的著作中还能找到理论力学的萌芽：他从预设的一些公理出发，从数学上证明了杠杆原理——力与力臂成反比。阿基米德的著作传记作家普鲁塔克这样评论阿基米德的著作：在整个几何学上不可能找到更困难更错综复杂的问题，也不可能找到更简单更清晰的解说。1)论平面图形的平衡I2)求抛物线的面积3)论平面图形的平衡II4)论球和圆柱I，II阿基米德的著作5)论螺线6)论锥体和球体7)论浮体I，II8)圆的度量9)数沙者10)方法11)引理集球和圆柱在《论球和圆柱》中，他证明了：1.（命题13）任一正圆柱（不记上下底）的表面积等于一圆的面积，该圆半径是圆柱高与底直径的比例中项。2.（命题33）任一球面积等于其大圆面积的四倍。3.（命题34推论）以球的大圆为底以球直径为高的圆柱，其体积是球体积的3/2。其包括上下底在内的表面积是球面积的3/2。他对这条定理非常喜爱，以致遗言把它刻在墓碑上。4.生物和医学知识希腊医学中许多知识是直接来自埃及和两河流域的。符咒和驱邪曾是流行的治疗方法。大约在公元前五世纪，出现了以行医为业的医生，并逐渐形成一些医学派别。希波克拉底被认为是古希腊的医学之父，有全集59篇，集古希腊医学之大成。该派的理论和医术走在了现代以前任何时代的见解前面。4.生物和医学知识希波克拉底认为疾病是人体的自然过程，主张用观察和实验方法研究疾病并创立了“四体液说”。赫罗菲拉斯是第一个公开进行人体解剖的医生，揭示了人脑是智慧之府，而不是亚里士多德所认为的是心。《希波克拉底神殿内关于阿波罗的评论》中关于治疗下颌脱位的方法《希波克拉底神殿内关于阿波罗的评论》中关于治疗椎骨脱位的方法四．关于古希腊科学技术的几点结论1.古希腊自然哲学的基本特征及其历史地位2.古希腊人的方法3.古希腊科学与社会的关系1.古希腊自然哲学的基本特征及其历史地位古希腊科学是哲学的一个方面，所以它一开始就有重视理论思维、重视理性探索的特征，具有朴素辩证法的思想和物活论的色彩由于毕达哥拉斯主义和柏拉图主义的影响，古希腊科学中含有特别重的数学尤其几何学的成分。公理化和演绎推理的方法被运用到各门学科中去。在科学研究方法上，在希腊化时代的阿基米德那里，也已经达到了相当高的水平。逻辑推理的方法、严格定量的数学方法都已趋成熟，实验的方法也初露端倪。这些都为近代自然科学的形成做好了准备。近代自然科学就是从古希腊自然科学演进而生。2.古希腊人的方法1)古希腊人自然哲学的方法特点是以大胆的思索、巧妙的猜测和聪明的直观来把握自然界；2)古希腊人科学研究的方法的特点是重视数学的和逻辑的论证；以天才的直观为主，以初步的观察实验为辅。3.古希腊科学与社会的关系1)海岸文明基础上发展起来的工商业经济是天文学、历学和数学发达的根本动力。2)工商奴隶主民主政治体制为学术繁荣提供了制度保障；3)多元的文化开放系统促进了学术交流的频繁和科学研究的进步。三、古罗马科学技术1.古罗马科学2.古罗马技术1.古罗马科学古希腊科学在古罗马时期走向衰落，但在天文学和医学仍有重要进展。托勒密的《至大论》集古代天文学之大成，运用数学模型方法建立了地心说体系。盖伦医生提出了“灵气论”学说。托勒密地心说和盖伦医学统治西方科学长达1500年之久。托勒密地心体系简图托勒密Ptolemy约100-170AD托勒密进一步精炼和发挥了喜帕恰斯的行星理论，并写入了它的集大成之作《至大论》(约145AD)中。《至大论》Almagest如果要数那些本书对世界历史产生了巨大影响，《至大论》毫无疑问就是其中一本。直到十六世纪，天文学家的思想实际上还一直受这本书的支配。《至大论》的地静观点《至大论》开篇就强调：不能把地球看作是运动着的星体。从数学上可以把星空的周日运动看作是地球绕自转轴的周日运动的反映，但这在物理上来说是荒谬的。如果地球从西向东旋转，应该可以看到地球上所有的东西向西移动，而不应与地球紧紧相随。这个反驳在以后的许多世纪里不断地被提出来反对地动说。站在亚里斯多德错误的“惯性定律”基础上。直到伽利略提出他的惯性定律之后，这条反对地动说的论据才被反驳回去。罗马医学公元一世纪塞尔苏斯的百科全书中的医学部分被保存下来，他深信希波克拉底的病理学观点，并有所进步。详细叙述了对外伤、骨折的治疗，总结了炎症的四个主要症状：红、肿、热、痛。自然学家普林尼（23-79）也是医药百科学家，他记录了包括从蔬菜到动物、矿物制成的药品，提供了那个年代的公共卫生方面的资料。以弗所的索拉纽斯（98-138）是第一位产科学家，被称为产科学之父，所著《妇科疾病》成为以后1500年的教科书。右图为奥斯地亚一墓地的一个雕塑。盖伦(Galen，129-199)盖伦生于小亚细亚爱琴海边一个建筑师家庭，早年跟随当地柏拉图学派的学者学习，十七岁时跟随一位精通解剖学的医生学习医学知识，是古罗马时期最著名最有影响的医学大师，被认为是仅次于希波克拉底的第二个医学权威。盖伦是最著名的医生和解剖学家。一生专心致力于医疗实践解剖研究（罗马人统治时期严禁人体解剖，盖伦通过解剖动物来了解人体）、写作和各类学术活动。一生写了131部著作，其中《论解剖过程》、《论身体各部器官功能》两书阐述了他自己在人体解剖生理上的许多发现。右图为1856年威尼斯出版的《盖伦选集》首页。2.古罗马技术罗马人不是好的科学家，但确实是称职的行政官员。在建筑方面体现罗马人管理水平的是大量公共设施建筑的修建。他们的标志性建筑：大角斗场(内、外)（建于公元70—82年）；潘提翁神庙（120—124年）等，经历近两千年的风雨，如今仍让人们遥想罗马帝国的鼎盛时期。2.古罗马技术古罗马在社会公共建筑方面的成就把世界古代奴隶制建筑推到最高峰；古罗马大兴道路工程，故谚语云：条条道路通罗马。建筑学理论建筑学理论也达到了一个很高的水平。维特鲁维奥是罗马著名建筑师，著有《建筑学》10卷，涉及建筑的一般理论、设计原理、建筑师的教育以及建筑施工和施工设备等多方面的问题，是现存最早的建筑学著作。罗马学术的衰落罗马人建立起了一个政治上、军事上空前强盛的帝国，经济繁荣、技术先进。但是罗马人太讲究实际，他们重技术而轻科学、重政治而轻艺术、重国家而轻个性。这种罗马性格不合适培育在希腊本土萌发的科学幼芽。罗马学术的衰落古希腊的自由民可以有思索的闲暇。罗马的奴隶主虽然也有闲暇，但是他们把闲暇用在消耗从新征服土地上掠夺来的巨额财富，观看角斗表演。他们驱使着一群比他们自己的知识程度还要高的奴隶。自然科学家被当作奴隶驱使。当然，罗马人中间也并不是没有可与希腊天才比肩的科学家和技术家。我们可以看到有自然哲学家卢克莱修、博物学家普林尼、建筑学家维特鲁维奥、农业学家瓦罗和医学家盖伦等。但与古希腊群星璀璨、百家争鸣的局面相比，毕竟大大逊色。罗马学术的衰落思考题1.雅典时期自然哲学的重要成就及其自然观意义？2.希腊化时期数理科学的重要成果及其对后世科学研究的方法论意义？3.为什么说古希腊人创造了人类奴隶社会科学发展的高峰？本节主要参考书1.丹皮尔著《科学史》科学史第五章（商务印书馆）2.吴国盛著《科学的历程》第四章（北京大学出版社）3.王玉仓《科学技术史》第十四章（中国人民大学出版社）4.李建珊《科技文化的起源与发展》第二章（南开大学出版社）