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1、现代科技导论第二章现代科技导论第二章第1页，本讲稿共52页 在创立微积分前，在 17 世纪数学面临四个急需解决的问题：1 1）质点运动学两类基本问题）质点运动学两类基本问题求导求导积分积分(1)(1)由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的速度和加速度；速度和加速度；(2)(2)已知质点的加速度以及初始速度和初始位已知质点的加速度以及初始速度和初始位置，可求质点速度及其运动方程。置，可求质点速度及其运动方程。第2页，本讲稿共52页2 2、物理学、物理学2）怎样求曲线的斜率3 3）怎样求函数的最大值和最小值）怎样求函数的最大值和最小值4 4）如何求曲线所围
2、成的面积、曲面所围成的体积）如何求曲线所围成的面积、曲面所围成的体积 除力学外热学、电学、磁学、光学也得除力学外热学、电学、磁学、光学也得到相应的发展。到相应的发展。热质说热质说库仑定理库仑定理高斯定理高斯定理电流电流磁体间相互作用磁体间相互作用光的折射、干涉、衍射等光的折射、干涉、衍射等第3页，本讲稿共52页3 3、化学、化学 化学在化学在 17 17 世纪后半叶到世纪后半叶到 18 18 世纪末取得重要世纪末取得重要成果是：成果是：1 1）、提出了化学元素的科学概念，批判了）、提出了化学元素的科学概念，批判了练金术；练金术；2 2）、建立了科学的氧化燃烧理论，批判了燃素说。）、建立了科学的
3、氧化燃烧理论，批判了燃素说。4 4、生物学、生物学 如维萨里和哈维创立的血液循环学；细胞的发如维萨里和哈维创立的血液循环学；细胞的发现；对生命的早期研究和探索等。现；对生命的早期研究和探索等。第4页，本讲稿共52页一、天体演化与地球演化英国天文学家赫歇耳（英国天文学家赫歇耳（1738-18221738-1822年）年）1 1、银河系、天王星和海王星等的发现、银河系、天王星和海王星等的发现德国哲学家康德（德国哲学家康德（1724-18041724-1804年）年）赫歇耳赫歇耳17811781年发现天王星；年发现天王星；17831783年发现年发现银河系。太阳在银河系中离银河系中心不远银河系。太阳
4、在银河系中离银河系中心不远处的位置上。处的位置上。太阳、恒星都在运动。太阳、恒星都在运动。1846 1846年德国天文台台长加勒（年德国天文台台长加勒（1812-19011812-1901年）年）发现海王星。发现海王星。第5页，本讲稿共52页2、太阳系的起源和演化 德国哲学家康德德国哲学家康德17551755年首次提出了太阳系起年首次提出了太阳系起源于原始星云的假说。源于原始星云的假说。宇宙在有限天体的生灭中形成永恒而无限运宇宙在有限天体的生灭中形成永恒而无限运动的辩证思想对辩证自然观的建立起到重要作用。动的辩证思想对辩证自然观的建立起到重要作用。1796 1796年法国的数学家拉普拉斯在宇宙
5、体年法国的数学家拉普拉斯在宇宙体系论中提出一种星云假说。系论中提出一种星云假说。第6页，本讲稿共52页 拉普拉斯的星云假说在细节上更多地考虑了太阳系的动力学特征，更加合理自然地说明了太阳系中天体运动为什么都按同一个方向旋转，为什么行星轨道都大致在同一个平面上等。“康德康德-拉普拉斯星云假说拉普拉斯星云假说”比较好的解比较好的解释了天体运动的一些规律。释了天体运动的一些规律。“康德康德-拉普拉斯星云假说拉普拉斯星云假说”重要意义在于重要意义在于提出了宇宙中天体不是一成不变的，而是由演化提出了宇宙中天体不是一成不变的，而是由演化而来。这一重要思想对辩证的自然观的建立起到而来。这一重要思想对辩证的自
6、然观的建立起到重要作用。重要作用。第7页，本讲稿共52页 近代地质学是在近代地质学是在1919世纪开始形成的一门独世纪开始形成的一门独立的科学。立的科学。3、地球演化 是研究固体地球的外层是研究固体地球的外层岩石圈的物质成份岩石圈的物质成份及其形成分布和变化的规律，岩石圈的结构、构造及其形成分布和变化的规律，岩石圈的结构、构造和地表形态的变化特征及发展规律，岩石圈的形成和地表形态的变化特征及发展规律，岩石圈的形成历史、发展规律以及其中古生物的演化特征，矿产历史、发展规律以及其中古生物的演化特征，矿产资源的调查及勘探理论与方法等综合性科学体系。资源的调查及勘探理论与方法等综合性科学体系。第8页，
7、本讲稿共52页 1830-1833 1830-1833年英国地质学家赖尔（年英国地质学家赖尔（1797-18751797-1875年）在地质学原理年）在地质学原理参照现在起作用的各种原参照现在起作用的各种原因来解释地球表面过去发生变化的尝试著作中阐因来解释地球表面过去发生变化的尝试著作中阐明地球的演化过程。明地球的演化过程。地球演化（缓慢变化）取代了上帝创造世纪地球演化（缓慢变化）取代了上帝创造世纪的谬论，把变化、发展的思想即唯物主义辩证思的谬论，把变化、发展的思想即唯物主义辩证思想引入地质学，为建立辩证的自然观起到重要作想引入地质学，为建立辩证的自然观起到重要作用。用。第9页，本讲稿共52页
8、1 1、细胞学说、细胞学说二、生命世界中多种联系的发现 19 19世纪初提出细胞学说并迅速发展。其世纪初提出细胞学说并迅速发展。其主要内容是：主要内容是：动植物发育的过程是细胞形成的过程。动植物发育的过程是细胞形成的过程。有机体都是细胞组成的。病变细胞也是由正有机体都是细胞组成的。病变细胞也是由正常细胞变化而来。常细胞变化而来。细胞学的重要意义在于证明了整个生命世界细胞学的重要意义在于证明了整个生命世界里的内在联系和有机的统一。里的内在联系和有机的统一。第10页，本讲稿共52页2、生物进化论 英国生物学家达尔文（英国生物学家达尔文（1809-18821809-1882年）提出了年）提出了以自然
9、选择为基础的生物进化论的学说。指出人以自然选择为基础的生物进化论的学说。指出人是由类人猿进化而来。是由类人猿进化而来。第11页，本讲稿共52页热学是研究物质和热运动规律的一门学科。热学是研究物质和热运动规律的一门学科。三、物理世界中多种联系的发现1 1、热学、热学 研究热现象的规律有宏观的热力学和微观的研究热现象的规律有宏观的热力学和微观的统计力学两种方法。统计力学两种方法。1 1）统计物理学研究方法）统计物理学研究方法 （微观理论）（微观理论）从物质的的微观结构出发。动用统计的方从物质的的微观结构出发。动用统计的方法法研究大量数目的热运动的粒子系统，解释与揭研究大量数目的热运动的粒子系统，解
10、释与揭示物质宏观热现象及热运动规律的本质，并确立示物质宏观热现象及热运动规律的本质，并确立宏观量与微观量之间的关系。宏观量与微观量之间的关系。第12页，本讲稿共52页2）.热力学研究方法 （宏观理论）从能量观点出发，以大量实验观测为基础，研从能量观点出发，以大量实验观测为基础，研究物质热现象的宏观基本规律及其应用。究物质热现象的宏观基本规律及其应用。2 2、能量守恒与转化定律、能量守恒与转化定律 1798 1798年美国物理学家伦福特（年美国物理学家伦福特（1753-18141753-1814）做实验得到热来源于钻头的运动的结论。做实验得到热来源于钻头的运动的结论。1799 1799年英国化学
11、家戴维做两块冰的摩擦实验得年英国化学家戴维做两块冰的摩擦实验得到冰吸收热是由机械运动转化来的结论。到冰吸收热是由机械运动转化来的结论。1800 1800年英国科学家尼科尔逊和医生卡莱尔通年英国科学家尼科尔逊和医生卡莱尔通过电解水的实验证明电可以引起化学反应，表过电解水的实验证明电可以引起化学反应，表明电能可以转化为化学能。明电能可以转化为化学能。第13页，本讲稿共52页 1820年丹麦物理学家奥斯特实验证明电能可以转化为磁能。1831 1831年英国物理学家法拉第实验证明磁能可以年英国物理学家法拉第实验证明磁能可以转化为电能。转化为电能。1821 1821年德国人塞贝克温差电偶实验证明热年德国
12、人塞贝克温差电偶实验证明热能可以转化为电能。能可以转化为电能。1840 1840年德国医生迈尔（年德国医生迈尔（1814-18781814-1878）血液颜色不）血液颜色不同现象，认为化学能可以转化为热能，并第一个发同现象，认为化学能可以转化为热能，并第一个发表了能量守恒与转化定律。表了能量守恒与转化定律。第14页，本讲稿共52页作机械功改变系统作机械功改变系统 状态的焦耳实验状态的焦耳实验AV作电功改变系统作电功改变系统 状态的实验状态的实验 从1840年起到1878年，英国物理学家焦耳通过实验确定了电热转化的焦耳定律。热功当量值为：热功当量值为：焦耳每卡第15页，本讲稿共52页 亥姆霍兹亥
13、姆霍兹 （18211894），德国物理学家和生），德国物理学家和生物学家物学家.于于1874年发表了论年发表了论力（现称能量）守恒的演力（现称能量）守恒的演讲，首先系统地以数学方式讲，首先系统地以数学方式阐述了自然界各种运动形式阐述了自然界各种运动形式之间都遵守能量守恒这条规之间都遵守能量守恒这条规律律.所以说亥姆霍兹是能量守所以说亥姆霍兹是能量守恒定律的创立者之一恒定律的创立者之一.第16页，本讲稿共52页能量守恒与转化定律：能量守恒与转化定律能量守恒与转化定律是是生产斗争和科生产斗争和科学实验的经验总结；是自然界的普遍规律。学实验的经验总结；是自然界的普遍规律。自然界一切物质都具有能量，能
14、量有各种自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转换为另一种形不同的形式，可以从一种形式转换为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转换和式，从一个物体传递给另一个物体，在转换和传递中，各种形式的能量总和不变。传递中，各种形式的能量总和不变。第17页，本讲稿共52页 系统从外界吸收的热量 ,一部分使系统的 内能增加 ,一部分使系统对外界做功 .热力学第一定律：“热一热一”实质上是包括了热现象在内的能量转换实质上是包括了热现象在内的能量转换和守恒定律和守恒定律.“热一热一”是是自然界的普遍规律自然界的普遍规律.“热一热一”另一种表述另一种表述:第一类永动机是不能实现第一
15、类永动机是不能实现的的.第18页，本讲稿共52页3、热力学第二定律的发现 热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述1 1）18511851年英国物理学家开尔文（年英国物理学家开尔文（1824-19071824-1907）指出：）指出：不可能制造出这样一种循环动作的热机，它只使单不可能制造出这样一种循环动作的热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其它物体，或一热源冷却来做功，而不放出热量给其它物体，或者说不使外界发生任何变化。者说不使外界发生任何变化。开尔文说法另一种表述：第二类永动机是不开尔文说法另一种表述：第二类永动机是不可能制成的。可能制成的。永动机的设想图永动机的设想图第
16、19页，本讲稿共52页2）1850年德国物理学家克劳修斯（1822-1888）指出：不可能把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界的变化。热力学第一定律和热力学第二定律是大量实热力学第一定律和热力学第二定律是大量实验和经验的总结验和经验的总结,是热力学中两个基本规律。是热力学中两个基本规律。“热一热一”指出过程要满足能量守恒指出过程要满足能量守恒,“热二热二”指出过指出过程的方向程的方向.两种说法的共同点：热机在工作过程中不可两种说法的共同点：热机在工作过程中不可能把从高温物体吸收的热量全部转化为有用的功。能把从高温物体吸收的热量全部转化为有用的功。它总要把一部分热量传给低温热源。它总要把
17、一部分热量传给低温热源。第20页，本讲稿共52页 热功转换完全功功不完全热热无序无序有序有序自发非均匀、非平衡非均匀、非平衡均匀、平衡均匀、平衡自发非自发传热自发传热高温物体高温物体低温物体低温物体 热传导 热力学第二定律的热力学第二定律的实质实质是反映是反映自然界一切与热自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.第21页，本讲稿共52页 系统的能量相同时，温度高的系统熵小，温系统的能量相同时，温度高的系统熵小，温度低的系统熵大。度低的系统熵大。1865年克劳修斯引入态函数：熵熵表示某一热力学状态可能出现的程度。熵表示某一热力学状态可能出现的程度。若物
18、体的温度为若物体的温度为，物体的热量为，物体的热量为，=/表示熵。表示熵。热量总是从高温物体自动传递给低温物体。热量总是从高温物体自动传递给低温物体。所以对一个独立的系统，热力学的过程总是要沿所以对一个独立的系统，热力学的过程总是要沿着熵增加的方向进行。着熵增加的方向进行。熵的概念说明了热力学过程的不可逆性。熵的概念说明了热力学过程的不可逆性。第22页，本讲稿共52页熵增加原理:孤立系统中的可逆过程，其熵不变；孤立系统中的不可逆过程，其熵要增加.熵增加原理成立的熵增加原理成立的条件条件:孤立系统或绝热过程孤立系统或绝热过程.热力学第二定律亦可表述为热力学第二定律亦可表述为：一切自发过程一切自发
19、过程总是向着熵增加的方向进行总是向着熵增加的方向进行.熵增加原理的应用熵增加原理的应用：孤立系统中的孤立系统中的不不可逆过程总是可逆过程总是朝着熵增加的方向进行朝着熵增加的方向进行,直到熵为最大值为止直到熵为最大值为止.给出自发过程进行方向的判椐给出自发过程进行方向的判椐.第23页，本讲稿共52页熵与能量的区别：能量是表明运动转化能力的大小。熵是表能量是表明运动转化能力的大小。熵是表明运动不能转化的量度，即能量中可利用的能明运动不能转化的量度，即能量中可利用的能量有多少。量有多少。系统的熵越大，系统越接近平衡态，系统系统的熵越大，系统越接近平衡态，系统中可利用的能量就少。中可利用的能量就少。热
20、力学第二定律亦称为热力学第二定律亦称为“熵增加原理熵增加原理”。“宇宙热寂说宇宙热寂说”恩格斯根据能量守恒与转化定律对恩格斯根据能量守恒与转化定律对“宇宙热寂宇宙热寂说说”进行了批判。进行了批判。第24页，本讲稿共52页4、气体分子运动论的建立 从从18571857年到年到18681868年，克劳修斯、麦克斯韦和年，克劳修斯、麦克斯韦和玻尔兹曼等把统计方法和几率的概念引进到热学，玻尔兹曼等把统计方法和几率的概念引进到热学，创立了气体分子运动论。创立了气体分子运动论。气体分子模型气体分子模型 分子运动论表明，分子的热运动是大量分分子运动论表明，分子的热运动是大量分子的无规则运动的表现，服从统计规
21、律。子的无规则运动的表现，服从统计规律。统计规律是与自然界中的因果律完全不同的规统计规律是与自然界中的因果律完全不同的规律。律。第25页，本讲稿共52页 1868 1868年奥地利物理学家玻尔兹曼提出了年奥地利物理学家玻尔兹曼提出了气体分子的能量均分定理。气体分子的能量均分定理。1859英国物理学家麦克斯韦用概率统计方法得到气体分子速率分布律。玻尔兹曼对熵作了统计几率的解释。提出一玻尔兹曼对熵作了统计几率的解释。提出一孤立系统的熵孤立系统的熵S S增加时，系统的热力学概率增加时，系统的热力学概率W W也也相应地增加。它们之间的关系为相应地增加。它们之间的关系为 熵的统计意义：熵的统计意义：熵是
22、孤立系统的无序度的量度，熵是孤立系统的无序度的量度，可用热力学概率可用热力学概率W W来定量描述：来定量描述：第26页，本讲稿共52页生命科学：生命科学：熵的高低反映生命力的强弱熵的高低反映生命力的强弱.孤立系统内所发生的过程，总是由热力学概率孤立系统内所发生的过程，总是由热力学概率小的状态向概率大的状态过渡小的状态向概率大的状态过渡,或由无序度小的状或由无序度小的状态态(非平衡态非平衡态)向无序度大向无序度大(平衡态平衡态)的状态过渡。的状态过渡。热力学第二定律的统计意义信息论：信息论：负熵是信息量多寡的量度负熵是信息量多寡的量度.环境学：环境学：负熵流与环境负熵流与环境.无序度是指系统混乱
23、程度的高低。无序度是指系统混乱程度的高低。第27页，本讲稿共52页玻尔兹曼墓碑 为了纪念玻尔兹曼给予熵以统计解释的卓越贡献，他的墓碑上寓意隽永地刻着.这表示人们对玻尔兹曼的深深怀念和尊敬.第28页，本讲稿共52页 用统计方法和几率的概念去解释热现象就产用统计方法和几率的概念去解释热现象就产生了统计力学。生了统计力学。麦克斯韦和玻尔兹曼把几率的概念和统计规律引入到热力学的研究中加深了对热现象的微观本质的认识。第29页，本讲稿共52页5、经典电磁学的创立1919世纪前电学、磁学的简介世纪前电学、磁学的简介 电磁学是物理学的一个分支，是研究电磁运电磁学是物理学的一个分支，是研究电磁运动规律和应用的一
24、门学科。动规律和应用的一门学科。电磁学的研究对象包括静电现象、磁现电磁学的研究对象包括静电现象、磁现象、电流、电磁感应、电磁辐射、电磁场等，象、电流、电磁感应、电磁辐射、电磁场等，是现代科技发展的重要理论基础。是现代科技发展的重要理论基础。我国东汉时期已有我国东汉时期已有“司南勺司南勺”，1010世纪制造世纪制造指南针，指南针，1111世纪指南针用于航海。世纪指南针用于航海。古代有摩擦生电，磁石吸引铁。古代有摩擦生电，磁石吸引铁。第30页，本讲稿共52页12世纪末指南针传入欧洲。1650 1650年德国物理学家格里凯发明一台能年德国物理学家格里凯发明一台能产生大量电荷的摩擦起电机。产生大量电荷
25、的摩擦起电机。1745 1745年荷兰莱顿大学的马森布罗克发明可年荷兰莱顿大学的马森布罗克发明可以收集电荷的莱顿瓶。以收集电荷的莱顿瓶。美国物理学家富兰克林把电分为美国物理学家富兰克林把电分为“正电正电”和和“负电负电”。风筝实验表明天上的电与地上的。风筝实验表明天上的电与地上的电相同。发明了避雷针。电相同。发明了避雷针。1785 1785年法国物理学家库仑由实验得到库仑年法国物理学家库仑由实验得到库仑定律。德国物理学高斯在此基础上推导出高斯定律。德国物理学高斯在此基础上推导出高斯定理。定理。第31页，本讲稿共52页 1800年意大利物理学家伏打发明了电池。由此静电研究深入到动电的研究。182
26、6 1826年德国物理学家欧姆发现欧姆定律，年德国物理学家欧姆发现欧姆定律，推动了电学的发展。推动了电学的发展。1840 1840年英国物理学家焦耳发现了电流的热效年英国物理学家焦耳发现了电流的热效应定律，即焦耳应定律，即焦耳-楞次定律。楞次定律。上述研究尽管取得巨大成就，但是对电和上述研究尽管取得巨大成就，但是对电和磁的研究依然是独立的，电与磁之间没有联系。磁的研究依然是独立的，电与磁之间没有联系。第32页，本讲稿共52页1）、奥斯托发现电流的磁效应I 1820 1820年丹麦物理学家奥斯托（年丹麦物理学家奥斯托（1787-18511787-1851）发）发现电流的磁效应。磁场对电流有作用力
27、。现电流的磁效应。磁场对电流有作用力。SNI第33页，本讲稿共52页 1820年法国物理学家毕奥（年法国物理学家毕奥（1774-1862）和）和萨伐尔（萨伐尔（1791-1841）发现了）发现了毕奥毕奥萨伐尔定律。萨伐尔定律。计算电流产生的磁场。计算电流产生的磁场。法国物理学家安培（1775-1836）在1822-1826年间对电流磁效应的研究，发现载流导线间的有相互作用。安培定律反映了磁场对电流元的作用力的大安培定律反映了磁场对电流元的作用力的大小和方向。小和方向。第34页，本讲稿共52页 1831 1831年英国物理学家法拉第经过年英国物理学家法拉第经过1010年的努力，年的努力，发现电磁
28、感应定律。发现电磁感应定律。2）、法拉第发现电磁感应 法拉第（Michael Faraday,1791-1867），伟大的英国物理学家和化学家.他创造性地提出场的思想，磁场这一名称是法拉第最早引入的.他是电磁理论的创始人之一，于1831年发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中的旋转.第35页，本讲稿共52页 闭合的导线回路中所闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因任何引发电磁感应的原因（反抗相对运动、磁场变（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）化或线圈变形等）
29、.NS电磁感应定律：电磁感应定律是交流发电机的理论基础。电磁感应定律是交流发电机的理论基础。1833 1833年德国物理学家楞次（年德国物理学家楞次（1804-18651804-1865）发现楞次定律。发现楞次定律。第36页，本讲稿共52页NSNS用楞次定律判断感应电流方向第37页，本讲稿共52页 法拉第于法拉第于18371837年提出年提出“场场”的概念，认为运动电荷与磁的概念，认为运动电荷与磁体之间是通过磁场产生的相互体之间是通过磁场产生的相互作用。磁场是物质。并把电场作用。磁场是物质。并把电场和磁场用电场线和磁场线表示。和磁场用电场线和磁场线表示。ISNI 认为电场与磁场能够相认为电场与
30、磁场能够相互影响，这些思想对电磁理互影响，这些思想对电磁理论的发展、统一的电磁理论论的发展、统一的电磁理论起到重要的指导作用。起到重要的指导作用。第38页，本讲稿共52页 麦克斯韦（1831-1897）英国物理学家，经典电磁理论的奠基人，气体动理论创始人之一。他提出了有旋场和位移电流的概念，建立了经典电磁理论,并预言了以光速传播的电磁波的存在.在气体动理论方面,他还提出了气体分子按速率分布的统计规律。3）、麦克斯韦创立经典电磁学理论第39页，本讲稿共52页1）有旋电场麦克斯韦假设麦克斯韦假设2）位移电流方方程程的的微微分分形形式式麦麦克克斯斯韦韦电电磁磁场场第40页，本讲稿共52页方方程程的的
31、积积分分形形式式麦麦克克斯斯韦韦电电磁磁场场 麦克斯韦的电磁场理论的建立是麦克斯韦的电磁场理论的建立是19世纪物理世纪物理学学发展史上又一个重要里程碑。发展史上又一个重要里程碑。第41页，本讲稿共52页 麦克斯韦的电磁场理论预言了电磁波的存在，麦克斯韦的电磁场理论预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即光速）。并计算出电磁波的速度（即光速）。(真空中真空中)爱因斯坦称麦克斯韦的电磁场理论爱因斯坦称麦克斯韦的电磁场理论“是是自牛顿以来物理学所经历的最深刻和最有成自牛顿以来物理学所经历的最深刻和最有成果的一次真正观念上的变革。果的一次真正观念上的变革。”麦克斯韦是经典电磁理论上的牛顿。麦克斯韦
32、是经典电磁理论上的牛顿。第42页，本讲稿共52页 1888 年德国物理学家赫兹用实验证实了他的预言。证实了光是电磁波。麦克斯韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景。麦克斯韦电磁理论不仅把电学和磁学统一起来，麦克斯韦电磁理论不仅把电学和磁学统一起来，而且统一了电磁学和光学。完成了经典物理学第三而且统一了电磁学和光学。完成了经典物理学第三次大综合。次大综合。麦克斯韦电磁理论是电力、无线电、电子麦克斯韦电磁理论是电力、无线电、电子工业的理论基础，是产生第二次工业革命的理工业的理论基础，是产生第二次工业革命的理论基础。论基础。第43页，本讲稿共52页 1895年
33、俄国波波夫（1859-1906）和意大利的马可尼分别实现了无线电信号的传递。人类从此而进入无线电通讯的新纪元。马可尼1909年获得诺贝尔物理学奖。虽然麦克斯韦电磁理论使得无线电技术和虽然麦克斯韦电磁理论使得无线电技术和现代电子通讯技术迅速发展起来。但是在理论现代电子通讯技术迅速发展起来。但是在理论上遇到一些问题。上遇到一些问题。如电磁波与机械波不同，可在真空中传播。如电磁波与机械波不同，可在真空中传播。实验证实光速在真空中保持不变，违反了经典实验证实光速在真空中保持不变，违反了经典物理学中的相对性原理。由此导致了物理学的物理学中的相对性原理。由此导致了物理学的革命革命。第44页，本讲稿共52页
34、6、化学 英国物理学家和化学家道尔顿（英国物理学家和化学家道尔顿（1766-1766-18441844）在）在1919世纪初总结出一系列的化学定律，如世纪初总结出一系列的化学定律，如化合物的倍比定律；定比定律、当量定律、质量化合物的倍比定律；定比定律、当量定律、质量守恒定律等。提出了科学的原子、分子学说。守恒定律等。提出了科学的原子、分子学说。19 19世纪世纪2020年代，德国化学家维勒人工合成年代，德国化学家维勒人工合成有机物，表明了有机物和无机物之间有相互联有机物，表明了有机物和无机物之间有相互联系。开创了人工合成有机物的新纪元。系。开创了人工合成有机物的新纪元。第45页，本讲稿共52页
35、 1869年俄国科学家门捷列夫（1834-1907）发现了元素的性质与原子量之间存在周期性的变化规律，发表了化学元素周期表。预见了尚未发现的一些元素，如锗、镓等元素。后来都被实验所证实。元素周期表揭示了自然界事物发展由量变元素周期表揭示了自然界事物发展由量变到质变的过程，为辩证唯物主义自然观的创立到质变的过程，为辩证唯物主义自然观的创立提供了有力的证据。元素周期表的建立是化学提供了有力的证据。元素周期表的建立是化学发展史上一个重要里程碑。发展史上一个重要里程碑。物理和化学的重大成就都证明了物理物理和化学的重大成就都证明了物理世界的内在联系和统一性。世界的内在联系和统一性。第46页，本讲稿共52
36、页四、辩证自然观的形成四、辩证自然观的形成1 1、机械唯物主义自然观、方法论的危机、机械唯物主义自然观、方法论的危机 能量守恒与转化定律、细胞学说和生物进能量守恒与转化定律、细胞学说和生物进化论的三大发现，深刻揭示了自然界的一切现化论的三大发现，深刻揭示了自然界的一切现象的辩证关系。象的辩证关系。19 19世纪自然科学取得了一系列重大成就揭示世纪自然科学取得了一系列重大成就揭示了自然界各领域内各现象之间的辩证关系，而且了自然界各领域内各现象之间的辩证关系，而且也反映了各领域之间的联系。尤其是通过自然科也反映了各领域之间的联系。尤其是通过自然科学中各门学科的发展，更加揭示了各学科之间的学中各门学
37、科的发展，更加揭示了各学科之间的紧密关系。紧密关系。第47页，本讲稿共52页 由此导致了由此导致了17-1817-18世纪在科学界占统治地位世纪在科学界占统治地位的机械唯物主义自然观和方法论也就陷入了严的机械唯物主义自然观和方法论也就陷入了严重危机。重危机。2 2、科学方法论由经验方法向理论方法的过渡、科学方法论由经验方法向理论方法的过渡 19 19世纪前对自然科学的研究，基本上是运用观世纪前对自然科学的研究，基本上是运用观察、实验、经过数据的记录、分类整理、归纳、演察、实验、经过数据的记录、分类整理、归纳、演绎和总结等经验方法得到各学科的知识。绎和总结等经验方法得到各学科的知识。英国哲学家培
38、根认为在那个时代，从科学实验和生产实践中获得的经验事实是新科学的基础，科学原理是从经验事实中归纳出来的。第48页，本讲稿共52页 19世纪对自然科学的研究从经验上升为理论思维，比较、假说等思维方法得到较大的发展。如把比较方法运用到生物、地质等领域，先后如把比较方法运用到生物、地质等领域，先后产生了比较生物学、比较解剖学、比较地质学等。产生了比较生物学、比较解剖学、比较地质学等。假说成为建立和发展科学理论的重要方法。如假说成为建立和发展科学理论的重要方法。如安培分子电流假说、道尔顿的原子分子假说、麦克安培分子电流假说、道尔顿的原子分子假说、麦克斯韦位移电流假说等。斯韦位移电流假说等。假说被实验证
39、明是正确的，假说就上升为假说被实验证明是正确的，假说就上升为理论。理论。恩格斯说，只要自然科学在思维着，它的恩格斯说，只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。发展形式就是假说。第49页，本讲稿共52页3、马克思和恩格斯奠定辩证自然观的基础 马克思和恩格斯辩证自然观的基本思想为：马克思和恩格斯辩证自然观的基本思想为：1 1）、普遍联系）、普遍联系2 2）、多样性统一）、多样性统一自然界是各种物体相互联系的一个总体。自然界是各种物体相互联系的一个总体。自然界的物质和运动是不可分离的，没有不自然界的物质和运动是不可分离的，没有不运动的物质，也没有物质的不运动。运动的物质，也没有物质的不运动。物质
40、和运动不仅有量的差别和变化，还物质和运动不仅有量的差别和变化，还有质的差别和变化。有质的差别和变化。第50页，本讲稿共52页3 3）、发展演化和永恒循环）、发展演化和永恒循环 物质高级运动形式中包含了低级运动的物质高级运动形式中包含了低级运动的形式。复杂运动中包含了简单运动。介高级形式。复杂运动中包含了简单运动。介高级运动形式绝不是低级运动形式的叠加。运动形式绝不是低级运动形式的叠加。P39P39有一段恩格斯关于发展演化和永恒循有一段恩格斯关于发展演化和永恒循环的论述：（略）环的论述：（略）辩证唯物主义自然观和自然辩证法是最符辩证唯物主义自然观和自然辩证法是最符合自然界运动变化发展的规律，并在指导人们合自然界运动变化发展的规律，并在指导人们在进行科学研究中发挥越来越大的作用。在进行科学研究中发挥越来越大的作用。第51页，本讲稿共52页问题1、19世纪自然科学有哪三个重大发现。2、简述能量守恒定律的内容。3、热力学第二定律有多种表述形式，其中克劳修斯表述为 。4、丹麦物理学家奥斯托1820年发现了 效应。5、法拉第发现的电磁感应定律内容为：。6、辩证唯物主义自然观的基本思想是什么？第52页，本讲稿共52页