古希腊物理学简介剖析.ppt

     古希腊和中世纪阿拉伯物理学成就概述古希腊和中世纪阿拉伯物理学成就概述            第一讲第一讲 古西腊物理学成就概述古西腊物理学成就概述            1.1.古典希腊古典希腊( (伊奥尼亚伊奥尼亚) )时期（时期（B.C.624B.C.624——B.C.3B.C.3世纪）世纪） 米利都学派：泰勒斯米利都学派：泰勒斯 毕达哥拉斯学派：毕达哥拉斯毕达哥拉斯学派：毕达哥拉斯 雅典的自然哲学：苏格拉底、柏拉图、亚里士多德雅典的自然哲学：苏格拉底、柏拉图、亚里士多德 2. 2.后希腊时期（亚历山大时期后希腊时期（亚历山大时期 B.C.336B.C.336——B.C.30B.C.30）） 阿基米德、欧几里德阿基米德、欧几里德 3. 3.罗马时期（公元前罗马时期（公元前3030—公元公元476476））  第二讲第二讲 中世纪阿拉伯科技成就中世纪阿拉伯科技成就     中西科技比较图中西科技比较图 古希腊自然哲学的显著特点：古希腊自然哲学的显著特点： 它从整体上对自然现象作直观的考察，提出了它从整体上对自然现象作直观的考察，提出了许多对后来的科学发展有重要意义的猜测，成为欧洲许多对后来的科学发展有重要意义的猜测，成为欧洲近代自然科学产生的重要思想渊源。

近代自然科学产生的重要思想渊源            值得注意的知识包括以下几个方面：值得注意的知识包括以下几个方面： 第一第一，关于自然界万物的本源问题关于自然界万物的本源问题 第二第二，关于物质结构问题关于物质结构问题 第三第三，关于天体系统的模型问题，关于天体系统的模型问题在在希希腊腊哲哲学学的的多多种种多多样样的的形形式式中中，，差差不不多多可可以以找找到到以以后后各各种种世世界界观观的的胚胚胎胎、、胚胚芽 ——恩格斯恩格斯第一讲第一讲 古西腊物理学成就概述古西腊物理学成就概述一、古典希腊时期一、古典希腊时期（（B.C.624B.C.624——B.C.3B.C.3世纪）世纪） 1. 1.米利都学派米利都学派 米利都城米利都城A .A .泰勒斯泰勒斯( (B.C.610B.C.610——B.C.547) B.C.547) 预言了公元前预言了公元前584584年年5 5月月2828日希日希腊日全食腊日全食; ;最先把埃及的测地最先把埃及的测地术引入希腊术引入希腊; ;开创了几何研究开创了几何研究的先河的先河; ;认为世界的本源是水。

认为世界的本源是水 B.B. 元素说元素说恩培多克勒恩培多克勒( (B.C.490—B.C.430) B.C.490—B.C.430) 土、水、气、火土、水、气、火泰勒斯像第一讲第一讲 古西腊物理学成就概述古西腊物理学成就概述 C. C. 原子论原子论 原子原子 虚空虚空 留基伯留基伯（（B.C.500B.—C.400B.C.500B.—C.400））：：宇宙万物由原子宇宙万物由原子组成，原子是不可分割的物质最小微粒，原子在无限组成，原子是不可分割的物质最小微粒，原子在无限的的 虚空中永远运动虚空中永远运动 德漠克利特德漠克利特（（B.C.460—B.C.370B.C.460—B.C.370））：：万物由原子万物由原子组成，原子不可再分，不能创生，不能消灭，不同的组成，原子不可再分，不能创生，不能消灭，不同的物体是由于其组成的原子的数量、形状、位置以及排物体是由于其组成的原子的数量、形状、位置以及排列次序不同形成的，原子在虚空中列次序不同形成的，原子在虚空中彼此吸引和排斥、彼此吸引和排斥、分离和组合，构成了自然界的各种对象和万物的运动分离和组合，构成了自然界的各种对象和万物的运动。

伊壁鸠鲁：伊壁鸠鲁：原子不但大小和形状不同，而且在重量原子不但大小和形状不同，而且在重量是各不一样是各不一样   2. 2. 毕达哥拉斯学派毕达哥拉斯学派 毕毕达达哥哥拉拉斯斯( (B.C.572B.C.572——B.C.497), B.C.497), 生生于于萨萨摩摩斯斯岛岛，，组组织织一一个个政政治治、、宗宗教教、、学学术术三位一体的学派三位一体的学派 数本说数本说 万物皆数万物皆数 其其宇宇宙宙学学说说对对哥哥白白尼尼有有影影响响首首先先认认识识到到大大地地是是球球形，提出形，提出“地球地球” 概念宇宇宙宙的的中中心心是是中中心心火火，，1010个个天天体体——对对地地、、地地球球、、月月球球、、日日、、水水星星、、金金星星、、火火星星、、木木星星、、土土星星、、恒恒星星天天都都绕绕中中心火转动心火转动    3.3.雅典的自然哲学雅典的自然哲学 A.A.苏苏 格格 拉拉 底底 ( (B.C.470B.C.470—B.C.399)B.C.399)——柏柏 拉拉 图图（（B.C.427B.C.427—B.C.347B.C.347））学派学派柏柏拉拉图图创创办办“阿阿卡卡德德米米”（（AcademyAcademy））学学院院，，讲讲授授哲哲学学、、几何学、天文学、音乐、和算术等。

几何学、天文学、音乐、和算术等 B.B.逍遥学派逍遥学派 亚里士多德（亚里士多德（B.C.384B.C.384—B.C.322B.C.322））亚里士多德亚里士多德 亚里士多德四元素及其专化示意图亚里士多德四元素及其专化示意图                                                                                                         亚亚里里士士多多德德是是古古希希腊腊最最博博学学的的人人，，创创办办吕吕克克昂昂学学院院——吕吕园园学学派派他他的的著著作作涉涉及及机机械械学学（（力力学学））、、物物理理学学、、数数学学、、逻逻辑辑学学、、气气象象学学、、植植物物学学、、动动物物学学、、心心理理学学、、伦伦理理学学、、经经济学文学等许多领域，几乎是古代世界的百科全书济学文学等许多领域，几乎是古代世界的百科全书 亚亚里里士士多多德德是是柏柏拉拉图图的的学学生生, , 柏柏拉拉图图强强调调理理论论、、思思想想，，亚亚里里士士多多德德强强调调经经验验、、观观察察、、实实验验，，他他说说““吾吾爱爱吾吾师师，，尤尤爱真理爱真理””。

亚亚里里士士多多德德明明确确提提出出““地地心心说说””认认为为：：地地球球是是宇宇宙宙的的中中心心，，依依次次为为月月球球天天、、水水星星天天、、金金星星天天、、太太阳阳天天、、火火星星天天、、木木星星天天、、土土星星天天、、恒恒星星天天恒恒星星天天外外是是原原动动天天，，上上帝帝住住在在这这里里每每个个天天壳壳层层由由水水晶晶构构成成，，由由““天天使使””推推动动天天壳壳层层绕绕中中地地球球转转动动他他认认为为月月球球天天以以下下的的万万物物由由土土、、水水、、气气、、火火四四元元素素组组成成，，月月球球天天以以上上由由““以以太太””组组成成亚亚里里士士多多德德还提出还提出””物理学物理学””概念，并出版《物理学》一书概念，并出版《物理学》一书某些大科学家某些大科学家““比起亚里士多德不过是小学比起亚里士多德不过是小学生生” ——达尔文达尔文 亚里士多德的物理学主要观点亚里士多德的物理学主要观点     天然位置：天然位置：每个物体都有它的天然位置每个物体都有它的天然位置。

    自然运动：自然运动：物体回归自己的天然位置的运动物体回归自己的天然位置的运动     强迫运动：强迫运动：物体离开自己天然位置的运动物体离开自己天然位置的运动     力与运动的关系：力与运动的关系：物体的自然运动不需要外力；物体物体的自然运动不需要外力；物体的强迫的强迫  运动必须在外力作用下才能产生运动必须在外力作用下才能产生     落体的运动：落体的运动：重物下落轻物上升是自然运动，不需要重物下落轻物上升是自然运动，不需要外力重物的天然位置在下方，当重物下落时，它奔向外力重物的天然位置在下方，当重物下落时，它奔向自己的天然位置，离地面越近，奔向自己天然位置的趋自己的天然位置，离地面越近，奔向自己天然位置的趋势越强烈，因此越落越快势越强烈，因此越落越快﹃﹃僧僧侣侣主主义义扼扼杀杀了了亚亚里里士士多多德德学学说说中中活活的的东东西西，，而而使使僵僵死死的的东东西西永永世世长长存存﹄﹄ ——列列宁宁二、后希腊时期（亚历山大时期后希腊时期（亚历山大时期 B.C.336B.C.336——B.C.30B.C.30））公公元元前前334334年年, , 亚亚历历山山大大开开始始东东征征, , 建建立立了了一一个个庞庞大大的的帝帝国国, ,在在埃埃及及北北部部沿沿海海建建立立亚亚历历山山大大城城。

公公元元前前323323年年，，亚亚历历山山大大病病逝逝，，其其部部将将托托勒勒密密在在埃埃及及建建立立王王国国，，定定都都亚亚历历山山大大城城托托勒勒密密一一世世（（公公元元前前323323—公公元元前前285285））在在此此建建立立学学术术中中心心—亚亚历历山山大大图图书书馆馆和和研研究究机机构构—“科科学学院院”（（museum,museum,亦亦译译‘缪缪司司’））图图书书馆馆藏藏书书7070万万卷卷，，几几乎乎包包括括所所有有古古希希腊腊的的著著作作和和部部分分东东方方典典籍籍在科学院中第一次出现了由国家供薪的研究人员在科学院中第一次出现了由国家供薪的研究人员亚亚历历山山大大时时期期，，希希腊腊科科学学有有从从思思辩辩倾倾向向转转向向经经验验考考察察的的趋趋向1. 欧几里德（公元前欧几里德（公元前330—公元前公元前260）） 《几何原理》《几何原理》2. 阿阿波波罗罗尼尼（（公公元元前前262—公公元元前前190））  圆圆锥锥曲曲线线 本本论论—均论体系（早期均论体系（早期‘地心说地心说’））欧几里得及其《几何原本》欧几里得及其《几何原本》 欧几里得在公元前欧几里得在公元前300300年左右，系统整理了以往的年左右，系统整理了以往的几何学成果，运用公理化方法，从几何学成果，运用公理化方法，从1010公设、公理出发，公设、公理出发，按严格的逻辑证明推出按严格的逻辑证明推出467467个命题，形成了一个完整的个命题，形成了一个完整的几何学体系，写出了《几何原本》几何学体系，写出了《几何原本》 ，共，共1313卷。

卷 公理化方法与公理体系公理化方法与公理体系 公理化方法：选取少数不加定义的原始概念作为公理化方法：选取少数不加定义的原始概念作为“定义定义”；选取一些不证自明的基本命题作为公理或公设；；选取一些不证自明的基本命题作为公理或公设；并以此作为依据，运用逻辑规则和方法推演出一系列的并以此作为依据，运用逻辑规则和方法推演出一系列的定理，构成一个完整的逻辑体系这种方法称之为公理定理，构成一个完整的逻辑体系这种方法称之为公理化方法 公理体系：公理体系：用以建立理论体系的定义和公理的集用以建立理论体系的定义和公理的集合称之为公理体系合称之为公理体系 公理体系必须满足三个基本要求：公理体系必须满足三个基本要求：和谐性、独和谐性、独立性和完备性立性和完备性 和谐性：和谐性：构成公理体系的若干条公理不管推论构成公理体系的若干条公理不管推论到多远，绝不会得到相矛盾的命题到多远，绝不会得到相矛盾的命题 独立性：独立性：每个公理都有独立存在的必要任何每个公理都有独立存在的必要任何一条公理都不能由其余的公理用逻辑推理的方法加一条公理都不能由其余的公理用逻辑推理的方法加以证明。

以证明 完备性：完备性：如果公理体系是完备的，就不能够把如果公理体系是完备的，就不能够把新的公理加到这个体系上去，使之成为一个更细致新的公理加到这个体系上去，使之成为一个更细致的公理体系的公理体系 阿波罗尼阿波罗尼 本轮本轮—均轮说均轮说本轮本轮—均轮运动均轮运动本轮本轮—均轮运动所均轮运动所产生的逆行现象产生的逆行现象 C.阿利斯塔克阿利斯塔克（（ 公公 元元 前前 310—公公 元元 前前230））日心说日心说    D.阿基米德阿基米德（（ 公公 元元 前前 287—公公 元元 前前212））使使代代数数和和算算术术成成为为独独立立于于几何的一门学科几何的一门学科 杠杆原理杠杆原理 浮力定律浮力定律“力学之父力学之父” 阿基米德像阿基米德：阿基米德：“只要给我一个只要给我一个支点，我就能把地球挪动支点，我就能把地球挪动       阿基米德杠杆原理的推证：阿基米德杠杆原理的推证：                                               1.  公理公理    ⅰ)在无重量的杠杆的两端离支点相等的距离上挂相等在无重量的杠杆的两端离支点相等的距离上挂相等的重量，它们平衡。

的重量，它们平衡     ⅱ)在无重量的杠杆的两端离支点不相等的距离上挂上在无重量的杠杆的两端离支点不相等的距离上挂上相等的重量，距离远点的一端将下倾相等的重量，距离远点的一端将下倾     ⅲ）在无重量的杠杆的两端离支点相等的距离上挂上）在无重量的杠杆的两端离支点相等的距离上挂上不相等的重量，重的一端将下倾不相等的重量，重的一端将下倾    ⅳ）一个重物的作用可以用几个均匀分布的重物的作）一个重物的作用可以用几个均匀分布的重物的作用来代替，只要重心的位置保持不变相反，几个均匀用来代替，只要重心的位置保持不变相反，几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重来代替分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重来代替       ⅴ）相似图形的重心以相似的方式分布相似图形的重心以相似的方式分布1.推证：推证：            若若 A/B=m/n, m=5  n=3，， 取取一轻杆，并将杆分一轻杆，并将杆分2m＋＋2n-1=15份，将份，将A分成分成2m=10份，将份，将B分成分成2n=6份，份， 均匀悬挂在杆均匀悬挂在杆上根据原理（上根据原理（4）它们相当于）它们相当于A挂在挂在a处，处，B挂在挂在b处。

处       根据原理根据原理(1)在中点在中点0处平衡    oa=3,    ob=5 ∴∴两重物平衡时，所处的距离两重物平衡时，所处的距离与重量成反比与重量成反比阿基米德浮力定律的论证：阿基米德浮力定律的论证： 基本假设：在粒子均匀、连续分布基本假设：在粒子均匀、连续分布的情况下，受挤压作用较小的粒子将被的情况下，受挤压作用较小的粒子将被受挤压作用较大的粒子挤出来受挤压作用较大的粒子挤出来 静止液体的表面是球形的，球心与静止液体的表面是球形的，球心与地心相合地心相合       与液体有相同的比重的物体将完全浸入液与液体有相同的比重的物体将完全浸入液体中，不会高于液面体中，不会高于液面 比重比水小的物体将浮出水面，物体浸入水比重比水小的物体将浮出水面，物体浸入水中的部分重量上的不足，将由露出部分的重量中的部分重量上的不足，将由露出部分的重量加以补偿，从而使浮体平衡加以补偿，从而使浮体平衡       则：比重比液体轻的物体浸入液体则：比重比液体轻的物体浸入液体中，受到一个向上的力，这个力等于中，受到一个向上的力，这个力等于与该物体同体积的液体超过该物体本与该物体同体积的液体超过该物体本身重量的部分。

身重量的部分 比重比液体重的物体浸入液体中比重比液体重的物体浸入液体中时将沉入底部它在液体中所失去的时将沉入底部它在液体中所失去的重量等于与它同体积的液体的重量重量等于与它同体积的液体的重量 浸入液体中的物体所失去的重量，浸入液体中的物体所失去的重量，就等于它排开的液体的重量就等于它排开的液体的重量尤里卡尤里卡          三、罗马时期三、罗马时期（公元前（公元前3030—公元公元476476））托勒密（公元托勒密（公元85—165 85—165 年）年）《天文大全》《天文大全》偏心轮偏心轮    本轮本轮—均轮均轮   等距轮等距轮    偏心轮：偏心轮：地球处于偏离圆心的位置地球处于偏离圆心的位置    偏心等距轮偏心等距轮:  地球处于偏离圆心的地球处于偏离圆心的E处处,本轮绕本轮绕C‘点匀角速运动点匀角速运动 C’O=OE星体本轮中心围绕星体本轮中心围绕偏心等距点偏心等距点c c‘作匀作匀角速运动角速运动推算天体的视位推算天体的视位置误差不大于置误差不大于2 2° 公公元元前前4747年年，，罗罗马马大大军军烧烧毁毁了了亚亚历历山山大大图图书书馆馆，，7070万万卷卷图书图书5050万卷手稿化为灰烬；万卷手稿化为灰烬； 公公元元392392年年，，天天主主教教徒徒毁毁灭灭西西腊腊文文化化，，焚焚毁毁了了幸幸存存在在塞塞拉拉庇神庙里的庇神庙里的3030万种希腊书籍和手稿；万种希腊书籍和手稿； 415415年年，，亚亚历历山山大大学学派派最最后后一一位位代代表表—女女科科学学家家希希帕帕提提亚亚被害；被害； 公公元元529529年年，，柏柏拉拉图图学学院院被被查查封封，，许许多多学学者者带带着着希希腊腊著著作作流亡拜占庭和波斯；流亡拜占庭和波斯； 公公元元640640年年，，征征服服了了阿阿拉拉伯伯的的伊伊斯斯兰兰教教徒徒以以取取缔缔异异角角为为名名，，对对希希腊腊文文化化进进行行了了最最后后一一次次扫扫荡荡，，迫迫使使大大部部分分学学者者逃逃到到君君士士坦坦丁丁堡堡（（原原希希腊腊旧旧城城拜拜占占庭庭，，现现土土尔尔其其首首都都伊伊斯斯坦坦布布尔尔）），，保存了一部分希腊文化。

保存了一部分希腊文化    第二讲第二讲 中世纪阿拉伯科技成就中世纪阿拉伯科技成就阿阿拉拉伯伯民民族族兴兴起起于于6 6、、7 7世世纪纪，，形形成成一一个个地地跨跨亚亚、、非非、、欧欧三三洲洲的的厐厐大大帝帝国国，，我我国国历历史史上上称称为为“大大食食”以以两两河河流域为主的阿拉伯地区形成一个新的科学文化中心流域为主的阿拉伯地区形成一个新的科学文化中心阿拉伯科学文化来源是多方面的：阿拉伯科学文化来源是多方面的：1)1)印度，如阿拉伯数字和十进位制；印度，如阿拉伯数字和十进位制；2)2)中国，如印刷术、火药、造纸、指南针和炼丹术；中国，如印刷术、火药、造纸、指南针和炼丹术；3)3)柏拉图学院柏拉图学院—波斯波斯—希腊文化；希腊文化；4)4)从东罗马收集的手稿从东罗马收集的手稿5)“5)“智慧馆智慧馆” 保存了亚历山大图书馆和科学院的科学和文化保存了亚历山大图书馆和科学院的科学和文化 830830年年，，国国王王马马蒙蒙创创办办“智智慧慧馆馆”，，和和亚亚历历山山大大科科学学院极为相似，内有图书馆、翻译馆、天文台院极为相似，内有图书馆、翻译馆、天文台 另另一一位位国国王王拉拉希希德德则则奖奖励励引引进进先先进进文文化化，，据据说说用用等等重重的的黄黄金金作作为为译译成成阿阿拉拉伯伯文文的的稿稿酬酬。

许许多多古古希希腊腊、、印印度度的的学学术术煮煮作作都都译译成成阿阿拉拉伯伯文文，，使使其其得得以以保保存存直直到到1515世世纪，这一地区的学者尚用阿拉伯语著书立说纪，这一地区的学者尚用阿拉伯语著书立说 所所谓谓“阿阿拉拉伯伯科科学学”，，即即用用阿阿拉拉伯伯文文写写成成的的科科学学著著作作      伊本伊本. .海赛木海赛木( (伊本西那伊本西那965965——1039)1039) 阿拉伯光学成就阿拉伯光学成就—伊本伊本. .海赛木：海赛木：1)1)证明光的直进性；证明光的直进性；2)2)对反射定律和折射定律作了深度研究；对反射定律和折射定律作了深度研究；3)3)出版《光学》一书出版《光学》一书 古印度、巴比仑和阿拉伯的贡献古印度、巴比仑和阿拉伯的贡献 古印度、巴比伦和古印度、巴比伦和阿拉伯在天文学、阿拉伯在天文学、数学方面的贡献也数学方面的贡献也很惊人据载，古很惊人据载，古印度发现了十进制印度发现了十进制记数法，经阿拉伯记数法，经阿拉伯传到欧洲，逐步演传到欧洲，逐步演变为当今阿拉伯记变为当今阿拉伯记数 阿拉伯阿拉伯小数点之后小数点之后17位。

位 古古印印度度天天文文台台T:13994367257 / 0352-6090038E-mail: lihai9@谢 谢！。