3 自然科學(xué)的革命.ppt

1、近代自然科學(xué)的奠基者牛頓和達爾文 相對論的創(chuàng)立者愛因斯坦 課堂小結(jié),第六學(xué)習(xí)主題第3課 自然科學(xué)的革命,導(dǎo)入,15世紀(jì)時的意大利佛羅倫薩,14世紀(jì)開始的資產(chǎn)階級文化運動（文藝復(fù)興）是一場思想解放運動，沖破了封建神學(xué)的精神束縛，開始興起了理性的科學(xué)之風(fēng)。生產(chǎn)發(fā)展對科學(xué)技術(shù)的迫切要求和人們對大自然奧秘的執(zhí)著探索，迎來了近代自然科學(xué)燦爛的春天。文藝復(fù)興不僅是思想文化領(lǐng)域的變革，而且成為近代自然科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。,尼古拉哥白尼 Nicolaus Copernicus 1473.2.191543.5.26 現(xiàn)代天文學(xué)創(chuàng)始人 日心說創(chuàng)立者,伽利略伽利雷 Galileo Galilei 1564.2.1516

2、42.1.8 “近代科學(xué)之父”,喬爾丹諾布魯諾 Galileo Galilei 15481600.2.17 科學(xué)的殉道士,1514年5月，波蘭哥白尼經(jīng)過40年天文觀測，寫成天體運行論，創(chuàng)立“日心說”，開啟了近代自然科學(xué)之門。1533年，哥白尼在羅馬做了一系列講演，未遭到教皇反對。1543年5月24日該書出版。伽利略用自制的世界上第一個天文望遠鏡，證實并支持哥白尼的“日心說”，后入獄“放棄了”日心說。布魯諾也在1592年5月23日被捕，終因堅持于1600年2月17日在羅馬百花廣場上燒死。,艾薩克牛頓 Isaac Newton 1642.12.251727.3.31 英格蘭物理、數(shù)學(xué)、天文學(xué)家,查

3、爾斯羅伯特達爾文 Charles Robert Darwin 1809.2.121882.4.19 英國博物學(xué)家 進化論奠基人,阿爾伯特愛因斯坦 Albert Einstein 1879.3.141955.4.18 德裔美國 現(xiàn)代物理學(xué)奠基人,近 代 自 然 科 學(xué) 家,前 期,后期,近代自然科學(xué)的奠基者牛頓和達爾文,牛頓,艾薩克牛頓 Isaac Newton 1642.12.251727.3.31 英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家,牛頓故居,牛頓出生于英格蘭林肯郡沃爾索浦一自耕農(nóng)家庭。他是一個早產(chǎn)兒，出生時僅三磅（1磅0.4536千克）。1661年進入劍橋大學(xué)三一學(xué)院學(xué)習(xí)，1665

4、年6月因倫敦暴發(fā)鼠疫離校返鄉(xiāng)居住兩年。三大成就（微積分、萬有引力、光學(xué)分析）的思想均是在這時孕育成形的。牛頓還在代數(shù)和數(shù)論、計算方法、逼近論、概率論等方面有創(chuàng)造性的成就和貢獻。,近代自然科學(xué)的奠基者,著名物理學(xué)家牛頓發(fā)明的第一架反射望遠鏡,1668年，牛頓制成了第一架反射望遠鏡樣機。1671年，牛頓把經(jīng)過改進的反射望遠鏡獻給皇家學(xué)會，牛頓名聲大震，并被選為皇家學(xué)會會員。反射望遠鏡，效果遠優(yōu)于伽利略設(shè)計的折射望遠鏡。反射望遠鏡的發(fā)明奠定了現(xiàn)代大型光學(xué)天文望遠鏡的基礎(chǔ)。,距離地球數(shù)百萬光年的星系,根據(jù)牛頓的原理研制的高級望遠鏡，使天文學(xué)家能比以前更遠地觀察到宇宙深處。,牛頓曾癡迷于三棱鏡的特性。他

5、在劍橋大學(xué)三一學(xué)院的研究室內(nèi)進行了一次又一次的實驗。他拉上窗簾，使房間變暗，以便更容易觀察三棱鏡的效果。作為一個大學(xué)生，他對于光的特性的了解已經(jīng)超過了前人。,牛頓在做光學(xué)實驗,牛頓用過的儀器,1687年牛頓出版力學(xué)經(jīng)典著作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理,自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理研究成果：把天體萬物的運動，都用運動三定律（譽為是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)）和萬有引力定律予以說明，建立了經(jīng)典力學(xué)的基本體系。影響：為近代自然科學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，實現(xiàn)了物理學(xué)史上的第一次大飛躍。,1.慣性定律 2.加速度的比例定律 3.作用反作用定律,近代自然科學(xué)的集大成者,自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理是科學(xué)發(fā)展過程中的一個重要

6、里程碑，它不但奠定了天體力學(xué)的基礎(chǔ)，而且使牛頓力學(xué)體系取得統(tǒng)治地位達兩百年之久。,“神舟五號”飛船發(fā)射,國產(chǎn)“殲十”飛機起飛,噴氣式飛機和運載火箭的飛行都是遵循牛頓的第三定律：一種力把燃氣從飛行器引擎的末尾推出去，同時一種相等的反作用力推動飛行器前進。,m1,m2,F,F,d,F=Gm1m2/d2,牛頓萬有引力定律圖解,物體間引力的大小取決于物體的質(zhì)量和它們之間的距離。這可以用上述方程式表示，其中G代表引力系數(shù)，m1和m2代表兩個物體的質(zhì)量，d代表它們之間的距離。即萬有引力等于引力常量乘以兩物體質(zhì)量的乘積除以它們距離的平方。其中G值約為6.6710-11，單位Nm2/kg2。為英國科學(xué)家卡文迪

7、許通過扭秤實驗測得。,劍橋大學(xué)王后學(xué)院牛頓數(shù)學(xué)橋,數(shù)學(xué)橋又稱牛頓橋，是位于王后學(xué)院內(nèi)的一座木橋。相傳，這座橋是牛頓運用數(shù)學(xué)和力學(xué)原理設(shè)計建造的，整座橋上沒有使用一根釘子，堪稱是個奇跡。后來，好奇的學(xué)生把它拆下來，想看個究竟。誰知拆下容易，恢復(fù)難！無論他們用什么方法，就是恢復(fù)不了原樣，連校方也無能為力，最后，不得不用釘子固定，才重新將木橋架起來。,牛頓被葬于倫敦威斯敏斯特大教堂,由于他的偉大功績，牛頓生時受到國民的尊敬，死時像國王一樣受到人們的瞻仰。 伏爾泰 我之所以能比別人看得遠些，是因為我站在巨人們的肩上。 牛頓 我只不過是一個在海濱玩耍的小孩，不時地為比別人找到更光滑更美麗的卵石和貝殼而高

8、興，而在我面前的真理的海洋，卻完全是個謎。 牛頓 聰明人之所以不會成功，是由于他們?nèi)狈皂g的毅力。 牛頓,達爾文,19世紀(jì)英國杰出的生物學(xué)家、物種起源和發(fā)展學(xué)說的創(chuàng)始者、生物進化論的奠基人。找到生物發(fā)展的規(guī)律，證明所有的物種都有共同的祖先。他在科學(xué)上完成了一個偉大的革命，結(jié)束了生物學(xué)領(lǐng)域中唯心主義、形而上學(xué)的統(tǒng)治時期，對近代生物科學(xué)產(chǎn)生了巨大而深遠的影響。,查爾斯羅伯特達爾文 Charles Robert Darwin 1809.2.121882.4.19 英國博物學(xué)家 進化論的奠基人,物種起源封面,近代生物科學(xué)的奠基者,達爾文當(dāng)年乘坐的“小獵犬號”（貝格爾號）考察船,1825年，達爾文進入愛

9、丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)。大學(xué)畢業(yè)后，1831年12月27日，自費隨英國皇家考察船“小獵犬號”（貝格爾號）進行科學(xué)考察。在太平洋的加拉巴哥斯群島，達爾文發(fā)現(xiàn)26種陸棲鳥類中有25種是島上特有的，有一個是新種；15種海棲魚類全部是新種；185種顯花植物中，新種多達100種。經(jīng)過長達5年（1836年10月2日）的科學(xué)考察，達爾文堅信任何物種都是由另一個物種進化演變而來的。為其日后提出進化論奠定了堅實的基礎(chǔ)。,達爾文所著物種起源（全名為依據(jù)自然選擇或在生存斗爭中適者生存的物種起源）于1859年11月24日問世。是生物學(xué)發(fā)展史上的一次革命，具有劃時代的意義。該著作批判了創(chuàng)造論的錯誤，闡明了進化論的思想。,物種

10、起源示意圖,物種起源封面,當(dāng)時諷刺達爾文的漫畫,艾薩克牛頓,查爾斯羅伯特達爾文,牛頓把上帝從無生命現(xiàn)象 的研究領(lǐng)域驅(qū)逐出去,進化論把上帝從有生命 現(xiàn)象的研究領(lǐng)域驅(qū)逐出去,相對論的創(chuàng)立者愛因斯坦,阿爾伯特愛因斯坦 Albert Einstein 1879.3.141955.4.18 德裔美國 現(xiàn)代物理學(xué)奠基人,愛因斯坦和妹妹Maja,青年時期的愛因斯坦,1905年發(fā)表狹義相對論的愛因斯坦,狹義相對論（Special Relativity）是主要由愛因斯坦創(chuàng)立的時空理論，是對牛頓時空觀的改造。提示了時間與空間的統(tǒng)一性和相對性，建立了新的時空觀。這一理論揭示了物體的質(zhì)量和能量在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換

11、的規(guī)律，論證了物質(zhì)的運動和時間、空間的密切關(guān)系。,光線受太陽影響行走示意圖,1911年，廣義相對論距離完成尚遠，愛因斯坦即已預(yù)測，光雖然在大多數(shù)情況下走直線，但當(dāng)它經(jīng)過重物附近時，會因受重物造成的空間變化的影響而走曲線。甚至計算出某一顆星從太陽后面發(fā)出光時，它經(jīng)太陽附近到地球時行走路線的曲率為何。,1919年拍攝的日全食照片,埃丁頓是第一個用英語宣講相對論的科學(xué)家。1919年5月29日，率領(lǐng)觀測隊到西非普林西比島觀測日全食。拍攝到日全食時太陽附近的星星位置，根據(jù)廣義相對論理論，太陽的重力會使光線發(fā)生彎曲，太陽后面的星星視覺位置會變化。埃丁頓的觀測證實了愛因斯坦的預(yù)測。,亞瑟斯坦利埃丁頓 Art

12、hur Stanley Eddington 1882.12.281944.11.22 英國天文學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家,愛因斯坦相對論著作書影,廣義相對論（General Relativity）是愛因斯坦于1915年以幾何語言建立而成的引力理論，統(tǒng)合了狹義相對論和牛頓的萬有引力定律，將引力改描述成因時空中的物質(zhì)與能量而彎曲的時空，以取代傳統(tǒng)對于引力是一種力的看法。因此，狹義相對論和萬有引力定律，都只是廣義相對論在特殊情況之下的特例。狹義相對論是在沒有重力時的情況；而萬有引力定律則是在距離近、引力小和速度慢時的情況。,這是一篇非常重要的文章、一篇劃時代的文獻，將會引起非常激烈的辯論。在歷史上，只有

13、圍繞著哥白尼的學(xué)說才有過。 這是物理學(xué)上一場偉大的革命！ 馬克斯普朗克,長崎上空的蘑菇云,愛因斯坦向電視觀眾介紹核武器危害,拉小提琴的愛因斯坦（左）,愛因斯坦是一位優(yōu)秀的小提琴手。他從小就學(xué)習(xí)小提琴，古典音樂一直是他生活中的一大伴侶。曾在位于紐約第七大道881號卡內(nèi)基大廳（Carnegie Hall）舉辦數(shù)次音樂會，目的是為一個人道組織募款，這是他贊助的無數(shù)人道組織中的一個。圖為愛因斯坦與人合奏室內(nèi)樂。,1921年獲諾貝爾物理學(xué)獎 （左：瑞典皇家科學(xué)院頒發(fā)的獲獎證書右：諾貝爾獎紀(jì)念章）,阿爾弗雷德伯納德諾貝爾（1833.10.211896.12.10）：瑞典化學(xué)家、工程師和實業(yè)家，諾貝爾獎金創(chuàng)

14、立者。諾貝爾獎頒發(fā)給在物理學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)、文學(xué)、和平、經(jīng)濟學(xué)六個領(lǐng)域中成就最突出的人。,愛因斯坦 紀(jì)念郵票,誕辰一百周年紀(jì)念章,近代自然科學(xué)的終結(jié)者 和現(xiàn)代自然科學(xué)的開創(chuàng)者,The Goal of Human Existence “Ladies and gentlemen, our age is proud of the progress it has made in mans intellectual development. The search and striving for truth and knowledge is one of the highest of mans q

15、ualities - though often, the pride is most loudly voiced by those who strive the least. And certainly we should take care not to make the intellect our god; it has, of course, powerful muscles, but no personality. It cannot lead, it can only serve; and it is not fastidious in its choice of a leader.

16、 This characteristic is reflected in the qualities of its priests, the intellectuals. The intellect has a sharp eye for methods and tools, but is blind to ends and values. So it is no wonder that this fatal blindness is handed on from old to young and today involves a whole generation.”,愛因斯坦1943年11月4日演講,課堂小結(jié),近代自然科學(xué) 的奠基者牛頓 和達爾文,相對論的創(chuàng)立者 愛因斯坦,1.牛頓、達爾文是科學(xué)家的佼佼者 2.自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理建立經(jīng)典力學(xué)體系 3.達爾文是近代生物科學(xué)的奠基者 4.物種起源出版的劃時代意義,1.愛因斯坦提出狹義相對論 2.愛因斯坦提出廣義相對論 3.相對論理論提出的重要意義,學(xué)習(xí)與探究,學(xué)習(xí)活動,故事會：近代著名科學(xué)家的故事,學(xué)習(xí)測評,1.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者是（）。 A.達爾文 B.牛頓 C.愛因斯坦 D.哥白尼 .近代自然科學(xué)的