自然辩证法概论讲义2-3(科技史与自然观历史演变-19世纪科学).ppt

科技史与自然观 -19世纪的科学 主讲人：陈红兵 东北大学文法学院 19世纪近代自然科学的全面发展 n十九世纪是科学的世纪 1、各门科学都从经验科学变为理论科学并 取得了重大的突破 2、科学研究的方式从个人研究转变为集体 研究，建制化的科学得以产生 3、科学开始走到了技术的前列，科学逐渐 成为经济生活中起主要作用的手段 十九世纪的自然科学 n世界科学活动中心的迁移 18世纪——英国 道尔顿、戴维、法拉第、赖尔、哈密顿、焦耳、麦克斯韦、达尔文 18世纪末和19世纪上半叶——法国 拉格朗日、拉普拉斯、柯西、库伦、达兰贝尔、拉瓦锡、盖·吕萨克 卢布兰、居维叶、布丰、拉马克 19世纪30年代前后——德国 高斯、欧姆、楞次、李比希、迈尔、赫尔姆霍兹、克劳修斯、凯库 勒、基尔霍夫、赫兹 1809年柏林大学成立，实行常规试验课、课堂讨论 日本、美国、英国以德国大学为样本进行改革 热力学的研究和能量守恒与转化 定律的发现 n热力学研究——卡诺原理、布朗运动、麦克 斯韦的分子运动论 n伏特（伏特电池）、尼尔克逊（电解水）、 奥斯特（电流磁效应）、法拉第和亨利（电 磁感应）等人的研究 n迈尔和焦耳的不同研究范式——观察思辨方 法和实验方法 n19世纪70年代恩格斯明确提出“能量守恒与 转化定律” n蒸汽机效率 第一个对蒸汽机效率进行精密的物理和 数学分析的是法国工程师卡诺。

卡诺原理：任何一种热机的效率都不可 能超过这种可逆热机的效率，而这个 极限效率同所有的物质无关，只取决 于两个热源之间的温差 卡诺原理为改善蒸汽机效率提供了最基 本的理论原则，并且接近于能量守恒 定律和热力学第二定律 n能量守恒与转化定律 能量守恒与转化定律的发现，揭示了热 、力学、电、化学等各种运动形式之 间的统一性，是物理学达到空前的综 合和统一，这是牛顿力学体系建立以 来物理学的最大成就 最早发现能量守恒与转化定律的是德国 医生迈尔他认为如果动物体中能的 输入同输出是平衡的，那么所有这些 形式的能在量上必定守恒但他的发 现没有引起人们的重视 能量守恒与转化定律是英国物理学家焦耳发 现的1840年他首先发现焦耳定律，揭示 了电和热两种运动形式之间的转化规律， 接着用了近10年的时间，系统测量了可以 转化为一定数量热的各种形式的能量 19世纪70年代，恩格斯把这条定律改称为“ 能量守恒与转化定律” 能量守恒与转化定律实际上就是热力学第一 定律，即外界传递给一个物质系统的热量 等于对给系统所做的功和系统内能增量的 总和 德国克劳胥斯和凯尔文分别发现了热力学第 二定律，揭示了热运动的自然过程是不可 逆转的。

n热力学第一定律——永动机不可能实现 外界传递给一个物质系统的热量等于对 该系统做作的功和系统内能增量的总合 n热力学第二定律——自然热运动不可逆 特定的封闭系统中，熵值趋向增大，当 熵值达到最大时，热机不再做功，整个 系统能量守恒，且处于热平衡状态 克劳胥斯由热力学第二定律推出“热寂说 ” 天学、地学、生物学的演化理论 n康德、拉普拉斯的星云说 n《自然通史和天体运行论》 n康德提出关于太阳系起源的星云假说， 第一个把自然界看作是发展变化的演化 过程微粒、混乱运动后成漩涡运动 ） n 拉普拉斯《宇宙体系论》 n拉普拉斯与康德一样，认为太阳系所 有的天体都起源于同一团原始星云 （炙热的气体、呈球状缓慢运动） n 星云假说说明了宇宙现在的状态是 经过长期发展过程形成的，从而否定 了牛顿的“上帝第一推动”的存在 n地质演化理论 工业革命以来的地质勘探、矿山采掘、运河开 凿等人类行为揭示了地壳的层叠结构，以及不 同地层中的不同生物化石，人们开始寻求对地 层成因的解答 水成说——伍德沃德、维尔纳 火成说——莫罗、赫顿 灾变说——居维叶 渐变说——赖尔、休斯 《地质学原理》标志了近代地质学的系统化 《地球的面貌》总结了近代地质学 n火成说：地球内部是熔融的岩浆，它通过火山 迸发出来固化为岩石。

莫罗、赫顿） n水成说：岩层是由灾难性的洪水造成的伍 德沃德、维尔纳） n地质渐变论：1830年英国地质学家赖尔出版《 地质学原理》，提出地质渐变论，认为一个地 区的火山岩往往是多期形成的，每一期内往往 又是多次喷发和溢流的火山物质造成岩石，而 散布在沉积岩地层中的无数同类化石，意味着 同一物种曾经继续了许多世代，与其同时生成 的地层不会是短期形成的 n生物学研究的三条线索 ①生物的物种多样性和适应性——生物进化论 拉马克《动物哲学》“用进废退” “获得性遗传” 达尔文《物种起源》 “变异性”“遗传性”“繁殖过 剩”——“生存竞争”“自然选择”“优胜劣汰” ②物种稳定性和物种亲代性状在后代的表现— —遗传学的新进展 孟德尔的遗传定律、魏斯曼的“新达尔文主义” ③生物个体发育的过程——细胞学说 微而和（细胞病理学）、巴斯德（免疫学） n生物进化论 1859年达尔文《物种起源》，其要点为： （1）物种连续变化，新种产生，旧种灭亡 ； （2）进化过程是连续的，不存在不连续的 变异和突变； （3）相似生物都是相互联系的，都由共同 祖先进化而来； （4）自然选择 n遗传学说与细胞学说的建立 奥地利孟德尔对子代与亲代的关系进 行了系统的实验研究，提出现代遗传 学。

孟德尔三定律：显性定律、分离定律 和独立分配定律 1892年德国魏斯曼，提出种质连续和 种质选择的学说，即新达尔文主义 德国施莱登、施旺提出细胞学说，细 胞是一切动植物的基本生命单位 物质结构的化学理论 n原子－分子学说 道尔顿，原子论：化学元素是由微小不可 分的原子组成，原子在所有化学变化中 均保持自己的特性，同一元素的原子量 相同，原子量是各种元素的特征性质， 不同元素的原子以简单数目的比例相结 合，就发生化合 n阿佛伽德罗，分子论：分子是具有 一定特性的物质组成的最小单位， 而原子只是参加化学反应的最小质 点；单质的分子是由相同元素的原 子组成；化合物的分子由不同元素 的原子组成 n阿佛加德罗：分子概念 康尼查罗在首届国际化学会议（ 1860年）上，重新提出必须对分子 与原子做出区分的观点，才获得重 视和赞同 n元素周期律的发现 1869年 俄国 门捷列夫 化学元素周期表 元素的性质和它们的化合物的性质与元素的原子 量有周期性的依赖关系，元素的性质是元素原 子量的周期函数 门捷列夫依据元素周期律的基本观点修正某些元 素的原子量获得成功，进而排出了元素周期表 ，预言了未知元素并获得了后来实验的证明。

n有机化学结构理论的建立 1852年 弗兰克兰 元素的“化合能力” 1858年 凯库勒 原子价 奠定了有机结构理论的 基础，人们开始相信只要知道物体的化学结构 ，就可以按它的成分把它构造出来 维勒以无机物合成有机物质（尿素） 19世纪五十年代，有机合成从实验室研究发展 为工业生产，彻底打破了有机物与无机物之间 的界限 电磁理论的建立 1786年伽伐尼发现电流，使对电的认识从静到动 1800年伏特发明电池——物理学上的创举 1820年奥斯特发现电流的磁效应 1822年安培发现电流产生磁力的基本定律 1831年法拉第提出电磁感应定律，开启电力时代 1833年楞次提出感生电流方向定律 1873年麦克斯韦发表《电磁学通论》，标志着完 整的电磁理论的确立 自然辩证法的创立 n辩证唯物主义自然观，是马克思与恩格 斯创立的主要是恩格斯创立的，集中 体现在《自然辩证法》和《反杜林论》 中 n概括和总结了时代自然科学的成果，批 判地吸收了德国古典哲学的合理成分， 建立起辩证唯物主义的自然观 n恩格斯自然辩证法的中心思想： n1）物质和运动之不可分离（运动是物质 的存在形态）； n2）运动在性质上存在不同的形态，不同 的科学研究各种运动形态（力学——物 理学——化学——生物学）； n3）从一种运动形式辨证地过渡到另一种 运动形式以及相应地从 一种科学辩正地 过渡到另一种科学。

近代辩证法思维方式的特征 近代科学思维方式 n形而上学 n机械论 n唯心主义 辩证法思维方式的特 征 n全面 n运动 n联系 。