伽利略與牛頓的科學(xué)方法課件

伽利略與牛頓的科學(xué)方法11旅游管理(2)班26目錄伽利略的生平簡(jiǎn)介伽利略的科學(xué)方法觀察和實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)方法數(shù)學(xué)定量方法物理觀察法理想實(shí)驗(yàn)方法數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法牛頓的生平簡(jiǎn)介牛頓的科學(xué)方法實(shí)驗(yàn)——理論——應(yīng)用的方法。分析——綜合方法。歸納——演繹方法。物理——數(shù)學(xué)方法。伽利略的生平簡(jiǎn)介伽利略（1564～1642）1564年2月15日生于意大利西北部的比薩城，父親芬琴齊奧·伽利萊精通音樂(lè)理論和聲學(xué)，著有《音樂(lè)對(duì)話》一書(shū)。1574年全家遷往意大利東部的大城市佛羅倫薩。伽利略自幼受父親的影響，對(duì)音樂(lè)、詩(shī)歌、繪畫(huà)以及機(jī)械興趣極濃；也像他父親一樣，不迷信權(quán)威。17歲時(shí)遵從父命進(jìn)比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)，可是對(duì)醫(yī)學(xué)他感到枯燥無(wú)味，而在課外聽(tīng)家族世交、著名學(xué)者O·里奇講歐幾里得幾何學(xué)和伽利略靜力學(xué)，感到濃厚興趣。后來(lái)成為偉大的物理學(xué)家、天文學(xué)家、科學(xué)革命的先驅(qū)，是人類(lèi)改變世界的大科學(xué)家之一，1642年1月8日病逝，終年78歲。觀察和實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)方法伽利略對(duì)自然的研究，重視利用觀察和實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)方法。比如，哥白尼在天文學(xué)方面做出了重大的貢獻(xiàn),很大程度上是依據(jù)奧卡姆剃刀原理說(shuō)服人們的,從而建立起的日心說(shuō),但是伽利略卻用望遠(yuǎn)鏡的觀察結(jié)果，加以經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)，伽利略利用自制的天文望遠(yuǎn)鏡得到了一批支持哥白尼體系的有力觀察證據(jù)。數(shù)學(xué)定量方法數(shù)學(xué)方法實(shí)質(zhì)上是一個(gè)有效的抽象概括過(guò)程。比如：為了要把落體加速度問(wèn)題變成可以研究的問(wèn)題,伽利略首先將距離和時(shí)間概念進(jìn)行量化,然后提煉數(shù)學(xué)模型。邏輯的嚴(yán)格性和結(jié)論的確定性是數(shù)學(xué)方法的基本特點(diǎn),運(yùn)用數(shù)學(xué)方法得出的步步合乎邏輯的結(jié)論也應(yīng)該具有必然性和可靠性。理想實(shí)驗(yàn)方法

理想實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用理想模型在思維中塑造理想過(guò)程并進(jìn)行嚴(yán)密邏輯推理的一種思維方法。伽利略的科學(xué)方法具有明顯虛擬化的理想特征,把在實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)的或者難以進(jìn)行測(cè)量的條件予以理想化的虛擬,使復(fù)雜的事實(shí)純化和強(qiáng)化,使物理現(xiàn)象的觀測(cè)和處理大為方便,從而獲得前所未有的科學(xué)事實(shí)。例如,他把斜面和水平面理想化為無(wú)摩擦的光滑面,從而得出了慣性原理,從理想的真空中的自由落體和理想擺，推演出落體和擺的近似運(yùn)動(dòng)。數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法一般來(lái)說(shuō)，分三個(gè)步驟：①先提取出從現(xiàn)象中獲得的直觀認(rèn)識(shí)的主要部分，用最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)形式表示出來(lái)，以建立量的概念；②再由此式用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出另一易于實(shí)驗(yàn)證實(shí)的數(shù)量關(guān)系；③然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)這種數(shù)量關(guān)系。他對(duì)落體勻加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究便是最好的說(shuō)明。對(duì)伽利略的評(píng)價(jià)愛(ài)因斯坦在評(píng)價(jià)伽利略的成就時(shí)說(shuō)：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。”（1）伽利略的科學(xué)著作《兩種新科學(xué)的對(duì)話》奠定了他作為近代力學(xué)創(chuàng)始人的地位。（2）伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究，創(chuàng)立了一套對(duì)近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的科學(xué)方法，其核心是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，有力地推進(jìn)了人類(lèi)科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展。（3）伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了突出研究對(duì)象的主要方面，忽略次要因素，更深刻地把握事物的本質(zhì)的重要科學(xué)思想。牛頓的生平簡(jiǎn)介牛頓SirIsaacNewton（1643—1727）是偉大的英國(guó)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家。他出生于林肯郡伍爾索普的一個(gè)自耕農(nóng)家庭，恰與伽利略的去世是同年。牛頓出生之前，父親已去世。牛頓是遺腹子，又是早產(chǎn)兒，先天不足，出生時(shí)體重只有3磅，差點(diǎn)夭折他兩歲時(shí)母親改嫁，靠外祖母撫養(yǎng)。牛頓小學(xué)時(shí)期，體弱多病，性格靦腆，生性孱弱，有些遲鈍。自幼沉默寡言,性格倔強(qiáng),而這種習(xí)性可能來(lái)自他的家庭處境。他學(xué)習(xí)成績(jī)不佳但意志堅(jiān)強(qiáng)，有不服輸?shù)膭蓬^。他告誡自己說(shuō)：“無(wú)論做什么事情，只要肯努力，是沒(méi)有不成功的?！苯?jīng)過(guò)刻苦努力，牛頓果真超過(guò)了小霸王，一躍而為全班第一。

實(shí)驗(yàn)——理論——應(yīng)用的方法牛頓在《原理》序言中說(shuō)：“哲學(xué)的全部任務(wù)看來(lái)就在于從各種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象來(lái)研究各種自然之力，而后用這些方法論證其他的現(xiàn)象?！笨茖W(xué)史家I.B.Cohen正確地指出，牛頓“主要是將實(shí)際世界與其簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)表示反復(fù)加以比較”。牛頓是從事實(shí)驗(yàn)和歸納實(shí)際材料的巨匠，也是將其理論應(yīng)用于天體、流體、引力等實(shí)際問(wèn)題的能手。分析——綜合方法分析是從整體到部分（如微分、原子觀點(diǎn)），綜合是從部分到整體（如積分，也包括天與地的綜合、三條運(yùn)動(dòng)定律的建立等）。牛頓在《原理》中說(shuō)過(guò)：“在自然科學(xué)里，應(yīng)該像在數(shù)學(xué)里一樣，在研究困難的事物時(shí)，總是應(yīng)當(dāng)先用分析的方法，然后才用綜合的方法……。一般地說(shuō)，從結(jié)果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因?yàn)橹梗@就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已找到，并且已經(jīng)把它們定為原理，再用這些原理去解釋由它們發(fā)生的現(xiàn)象，并證明這些解釋的正確性”。歸納——演繹方法牛頓從觀察和實(shí)驗(yàn)出發(fā)?！坝脷w納法去從中作出普通的結(jié)論”，即得到概念和規(guī)律，然后用演繹法推演出種種結(jié)論，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)、解釋和預(yù)測(cè)，這些預(yù)言的大部分都在后來(lái)得到證實(shí)。當(dāng)時(shí)牛頓表述的定律他稱(chēng)為公理，即表明由歸納法得出的普遍結(jié)論，又可用演繹法去推演出其他結(jié)論。對(duì)牛頓科學(xué)方法的評(píng)價(jià)1942年愛(ài)因斯坦為紀(jì)念牛頓誕生300周年而寫(xiě)的文章，對(duì)牛頓的一生作如下的評(píng)價(jià)“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭(zhēng)的舞臺(tái)上一幕才能理解他”。此贊語(yǔ)最恰當(dāng)不過(guò)的了。牛頓不僅僅是最杰出的科學(xué)家，而且他還是科學(xué)理論發(fā)展中最有影響的人物，因此