《第四讲 19世纪的科学ppt [兼容模式].pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四讲 19世纪的科学ppt [兼容模式].pdf（159页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、公司公司徽标徽标第四讲第四讲 19世纪的科学与技术（世纪的科学与技术（1）第四讲第四讲 19世纪的科学与技术（世纪的科学与技术（1）科技发展史（选修）内容提要内容提要二、天文学二、天文学三三、地学地学一、数学一、数学三三、地学地学四、化学四、化学五、物理学五、物理学19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术 第一次技术革命促进了自然科学的发展。第一次技术革命促进了自然科学的发展。19世纪世纪自然科学的发展同生产技术的进步日益显示出密自然科学的发展同生产技术的进步日益显示出密切的关系。切的关系。一方面生产技术的进步为科学研究提供了许多重一方面生产技术的进步为科学研究提供了许多重要的研究课题要的研究
2、课题，提供了必要的研究经费和大量的提供了必要的研究经费和大量的要的研究课题要的研究课题，提供了必要的研究经费和大量的提供了必要的研究经费和大量的仪器、材料、设备等实验手段。仪器、材料、设备等实验手段。另一方面科学成果已日益成为技术进步的前提和另一方面科学成果已日益成为技术进步的前提和基础。基础。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术数学史的分期数学史的分期 第一个时期：数学形成时期。算术与几何还没有分第一个时期：数学形成时期。算术与几何还没有分开，彼此紧密地开，彼此紧密地交织着交织着。第第二二个时期个时期称称为为初初等数学，等数学，即常即常量数学的时期。量数学的时期。从从公公元元前前5世纪大
3、世纪大约到约到17世纪世纪，持续持续了了两千年两千年，逐渐逐渐公公元元前前5世纪大世纪大约到约到17世纪世纪，持续持续了了两千年两千年，逐渐逐渐形成了形成了初初等数学的等数学的主主要分要分支支：算术、几何、：算术、几何、代代数、数、三角三角。第第三三个时期个时期是变是变量数学的时期。量数学的时期。以以1637年笛卡儿年笛卡儿的的著作著作几何学几何学出出现作现作为标为标志志。第第四四个时期为个时期为现代现代数学时期。数学时期。起于起于19世纪，标世纪，标志志为：为：19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术 数学的研究数学的研究对象对象发生了发生了质质的的变化变化：从从数与形数与形向任向任何何事物
4、事物发展。发展。如向如向量、量、矩阵矩阵、变换变换、运动运动等。等。数学与数学与现现实世实世界界的关系的关系也也发生了发生了质质的的变化变化：从欧氏从欧氏几何学的公几何学的公理体理体系系向向多多种体种体系系转换转换：欧氏欧氏几何学、几何学、双曲双曲几何学几何学；椭圆；椭圆几何学、几何学、拓扑拓扑学等。学等。数学的数学的抽象程度抽象程度进进入更高入更高的的阶阶段段我们不知道其中我们不知道其中 数学的数学的抽象程度抽象程度进进入更高入更高的的阶阶段段：我们不知道其中我们不知道其中我们说我们说的的是什么是什么，也不知道我们说也不知道我们说的的是否正确是否正确（20 世纪世纪罗素语）罗素语）。在在19
5、世纪世纪初初，数学，数学包含包含的的三三大大领领域域：代代数、分数、分析析和和几何几何（概率论（概率论与数与数理理统计虽统计虽已有已有相当相当程度程度的发展，的发展，但远但远不不能能和和这这三三个个领领域域分分庭抗礼庭抗礼）都都发生了发生了质质的的变变化化。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术一、数学 1801年年德国德国C.F.高高斯斯的的算术研究算术研究出出版版，标，标志着志着近近代代数数论论的的起起点点。1810年年法国法国J.D.热尔岗创办热尔岗创办纯粹纯粹热尔岗创办热尔岗创办纯粹纯粹与与应用应用数学数学年年刊刊,这这是是最早最早的的专门专门数数学期学期刊刊。J.C.F.Gauss
6、 1801年年杂杂志志扉页扉页（17771855）19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术高高斯斯与与算术研究算术研究 高高斯斯20岁完岁完成成算术研究算术研究，开，开创创了数了数论论研究的研究的新新纪纪元元，是是数学史数学史上上的经的经典名典名著著，至今仍至今仍有重要有重要的的现现实实意义意义。该该作作品用拉丁文品用拉丁文于于1801年年写写成，成，异异常常难读难读，1863年年狄利克雷撰写狄利克雷撰写数数论讲义论讲义一一书书，常常难读难读，1863年年狄利克雷撰写狄利克雷撰写数数论讲义论讲义一一书书，对对之之作作了了明晰明晰的的阐述阐述，使使高高斯斯的的思想得思想得到到广泛传广泛传播播。数
7、学王子高斯语：数学是科学的女皇，数学是科学的女皇，算术是数学的女皇。算术是数学的女皇。德国马克上的高斯像德国马克上的高斯像19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术 法国法国的多产的数学的多产的数学家柯西家柯西在在数学分数学分析析和和置置换换群群理理论论方面方面做做了开了开拓拓性性的的工工作作,18211823年年间间出出版版的的分分析教析教程程和和无无穷小穷小计计算算讲义讲义是是数学史数学史上上划划时时代代的的著作著作。主主要要贡献贡献：单复单复变变函函数数论论；分分析析基基主主要要贡献贡献：单复单复变变函函数数论论；分分析析基基础础 建立建立了了极限极限论论；常；常微微分方分方程程。临去临去
8、世前世前（68岁岁）说）说的的最最后后一一句话句话是是：“人总“人总是是要要死死的，的，但但是是，他他们们的的功绩永存”功绩永存”。A.L.Cauchy1789-185719世纪的科学与技术19世纪的科学与技术 1829年年俄俄国国.罗罗巴巴切切夫夫斯斯基发基发表表最早最早的的非非欧欧几何几何论论著著论论几何基础几何基础。1851年年 德国德国B.黎曼黎曼著著单复单复变变函函数的一数的一般般理理论论基础基础，给给出出单单值解值解析析函函数的数的黎曼定黎曼定.（17921856）值解值解析析函函数的数的黎曼定黎曼定义义，创创立黎曼立黎曼面的面的概概念念，是是复复变变函函数数论论的的一一篇篇经经典
9、性论文典性论文。Bernhard Riemann1826-186619世纪的科学与技术19世纪的科学与技术 1854年年，英英国国G.布布尔尔出出版版思思维规律维规律的研究的研究，建建立逻辑立逻辑代代数数（即即布布尔尔代代数数）。1855年年，英英国国A.凯莱引凯莱引进进矩阵矩阵的基的基本本概概念念与与运运算。算。1865年年，伦敦伦敦数学数学会会成成立立，是是历历史史上上第一个成第一个成立立的的数学数学会会。数学数学会会。世世界三界三大数学大数学猜猜想想 费费尔尔马马大大定定理理（1637-1995）四四色猜色猜想（想（1852-1976）哥哥德德巴赫猜巴赫猜想（想（1742-）19世纪的科
10、学与技术19世纪的科学与技术 集合集合论论的开的开拓拓者者康托康托尔尔康托康托尔尔是是19世纪世纪末末20世纪世纪初初德国德国伟伟大的数学大的数学家家，集合集合论论的的创创立者立者。是是数学史数学史上最上最富富有有想想象象力力，最最有有争议争议的的人人物物之之一一19世纪世纪末他所末他所从事从事的关的关于于Georg Cantor1845-1918 人人物物之之一一。19世纪世纪末他所末他所从事从事的关的关于于连连续续性性和和无无穷穷的研究的研究从从根本根本上上背离背离了了数学数学中中关关于于无无穷穷的的使用使用和和解释解释的的传统传统，从从而引而引起起了了激烈激烈的的争争论论乃乃至至严厉严厉
11、的的谴谴责责。然。然而而数学的发展数学的发展最最终证终证明明康托康托是正确是正确的。的。其代其代表表作作为为超穷超穷数数理理论论基础基础（1895，1897）19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术捷捷克克的的哲哲学学家家和数学和数学家家波波尔尔查诺查诺(Bernard Bolzano,1781-1848)将将严严格格的的论论证引证引入到入到 数学分数学分析析中中,1850年无无穷穷的的悖悖论论出出版版。1897年年，第一第一届届国国际际数学数学家家大大会会在在瑞士瑞士1897年年，第一第一届届国国际际数学数学家家大大会会在在瑞士瑞士苏苏黎黎世世举行举行。1900年年，德国德国D.希希尔尔伯特
12、伯特（1862-1943）在）在巴黎巴黎第第二二届届国国际际数学数学家家大大会会上上作作题为题为数学数学问问题题的的报报告告。提出了。提出了23个个著著名名的数学的数学问问题。题。希希尔尔伯特伯特的的代代表表作作为为几何基础几何基础（1899）。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术二、天文学二、天文学1.天文观测的新发现2.太阳系的起源与演化贝塞贝塞尔尔（17841846）亚亚当斯当斯（1819-1892）康康德德（17241804）拉拉普普拉斯拉斯（17491827）19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术二、天文学二、天文学1.天文观测的新发现 19世纪的世纪的天天文文学有学有很很大进
13、步。大进步。继牛顿万继牛顿万有有引力定引力定律律之之后后，许多，许多天天文新文新发发现现进一步进一步证证实了实了这这一一定律定律的的普遍普遍意义意义。的的普遍普遍意义意义。随随着着天天文文观测观测手段的进步，手段的进步，人人类类的的视野视野已已从从太阳太阳系系扩扩展展到到银河银河系和系和河外星河外星系，系，从从天天体体力力学学扩扩展展到到天天体物理体物理学学领领域域，人人们在们在研究研究天天体现体现状状的基础的基础上上，还提出了有关还提出了有关天天体起体起源源和和演演化化问问题的题的颇颇有有价价值值的的科学科学假假说说。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术著著名名天天文文学学赫赫歇耳歇耳1
14、781 发发现现了了天王天王星星之之后后，从从1783年年开开始始，他他用用自自制制的的天天文文仪器仪器观测观测了了天空天空中中恒星恒星的密的密度度分分布布，发发现现了了银河银河系系。从从17世纪世纪中中叶叶到到18世纪世纪，有一有一些天些天文文从从17世纪世纪中中叶叶到到18世纪世纪，有一有一些天些天文文学学家家常常碰见碰见一一些星些星，肉眼看肉眼看去去只只有一有一颗颗，而而用用望望远远镜观看却镜观看却是两是两颗颗（即双即双星星）。赫赫歇耳歇耳（17381822）赫赫歇耳歇耳是是一一位位系系统统观测观测双双星星的的人人，他他发发现现多数多数双双星星不是不是表表面面上上的的“光光学学双双星星”
15、，而而是是真真正正的的“物理双物理双星星”，它它们们之间之间的的相相互互引力引力使使它它们们有有物理物理的的联联系，系，也也就就是说是说，它它们是们是一一颗星绕颗星绕另一另一颗星颗星在运动在运动。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术太阳太阳系系位位于于银河银河系系边缘边缘，它它包包括太阳括太阳、八八大大行行星及星及其其卫星卫星、小小行星行星、彗星彗星、流星流星体以体以及行星际及行星际物物质质。这这八八大大行星依行星依次次是是：最近最近的的水星水星、金星金星、地、地球球、火星火星、木星木星、土星土星、天王星天王星、海王星海王星。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术依据依据赫赫歇耳歇耳对双
16、对双星星的研究，的研究，1844年年德国德国天天文文学学家家贝塞贝塞尔尔（17841846）曾曾预言预言在在天狼星天狼星和和南南河河三三星星附附近近各各自自都都有有一一颗肉眼看颗肉眼看不不见见的的暗伴暗伴星星存存在在。1862年年美美国国科学科学家家克拉克克拉克（18321862年年美美国国科学科学家家克拉克克拉克（18321897）果然发果然发现现了了天狼星天狼星确确有一有一颗颗暗伴暗伴星星。赫赫歇耳歇耳发发现现天王星天王星（1781）之之后后，贝塞贝塞尔尔（17841846）天天文文学学家家根根据天据天体体力力学学给给它它编编制制了了运运行行表表。一开。一开始始，天王星天王星的实的实际际运
17、动运动与与运运行很行很符符合合，但但到到了了1830年年，误误差差就就更更大了。大了。想用想用力力学学规律规律预测它预测它的的位位置置总总是不是不成成功功。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术贝塞贝塞尔尔设设想想可可能能有一有一颗颗人人类类还没有发还没有发现现的的行星行星在在干扰干扰着着它它的的运动运动。他他预言预言根根据万据万有有引力定律引力定律，人人们们可可以从以从天王星天王星的的行行为为中中推推算出算出这这颗颗未未知知行星行星的的位位置置。这这一一工工作作由由英英国国剑桥剑桥大学大学年年仅仅22岁岁的学生的学生亚亚当斯当斯首先首先得得出了出了计计算算结结果果亚亚当斯当斯（1819-1
18、892）岁岁的学生的学生亚亚当斯当斯首先首先得得出了出了计计算算结结果果，亚亚当斯当斯随随后后将将这这个材料个材料送送交交英英国国皇皇家家天天文文学学家家爱勒爱勒（18011892）。但但是是，这这位位长长者者对对青青年年学生学生亚亚当当斯斯的的计计算算结结果果将将信信将将疑疑，未未能能及及时时组组织织人人员来寻找员来寻找这这颗颗新新星星。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术不不久久法国法国青青年年天天文文学学家家勒勒维烈维烈于于1846年年78月月间间公公布布了了这这颗颗未未知知行星行星可可能能出出现现的的位位置置。德国德国柏林柏林天天文文台台长加勒台台长加勒（18121910）收收到到
19、勒勒维烈维烈的的来信来信后立后立勒勒维烈维烈(18111877)即即进进行观行观察察，结结果果在在距距离离计计算算值值55外外发发现现了了这这颗颗未未知知的的行星行星，这这就就是是海王星海王星。当德国当德国人人公公布布这这一一轰轰动动性性的的消息消息时，时，英英国国人人还还在在做做观测观测的的准准备备工工作作。可可见见，保守保守思想使思想使英英国国人人坐失坐失了了这这次重大发次重大发现现的的良机良机。海王星海王星的发的发现是现是近近代代天天文文学史学史上上证证实实万万有有引力定律引力定律正确正确性性的的最最著著名名的的事事例例之之一。一。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术这这一次的发一次
20、的发现现比比上上一次一次天王星天王星的发的发现更现更具具有有戏剧戏剧性性、更更加加激激动动人人心心。它它不是不是观测天观测天文文学学家家偶偶然发然发现现的，的，而而是是数学数学家家“笔尖笔尖上上的发的发现现”，因因而引而引起起了了更更大的大的轰轰动动。命。命名名问问题题被被提出提出来来。勒勒烈维烈维提提议议沿袭神沿袭神化化神神被被提出提出来来。勒勒烈维烈维提提议议沿袭神沿袭神化化神神名名命命名名的的作作法法，用用海海洋洋之之神耐神耐普顿普顿命命名名。这这一一主主张张马马上得上得到到广泛广泛的的海王星海王星的的结构组结构组成成认认同，同，中中文文译译为为海王星海王星。太阳太阳系系各各行星位行星位
21、置置19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术2.太阳系的起源与演化太阳系的起源与演化世世界界上上第一个提出第一个提出具具有科学有科学价价值值的的天天体起体起源源学学说说的的人人是是德国德国哲哲学学家家康康德德（17241804），他他于于1755年年出出版版了了著著名名的的宇宙宇宙发展史发展史概论概论一一书书。书书中中批判批判了了宇宙宇宙不变不变的的思想思想，提出了，提出了太阳太阳系系起起源源于于原原始星始星云云的的假假说说。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术康德的太阳系起源于原始星云假说：康德的太阳系起源于原始星云假说：形成形成太阳太阳系的系的原原始星始星云云是是由由大大大大小小小小的
22、的粒子组粒子组成的，成的，这这些些粒子粒子不不均匀均匀的的散散布布在在空空间间中中。粒子粒子间相间相互互吸吸引引，较较小小的的粒子粒子向向较较大大粒子粒子间相间相互互吸吸引引，较较小小的的粒子粒子向向较较大大的的粒子聚粒子聚集集，在在引力引力最最强强的地方的地方逐渐逐渐凝聚凝聚成成中中心心天天体体。康康德德（17241804）康康德德星星云云假假说说粒子粒子之间之间除除了了相相互互吸吸引引之之外外，还，还有一有一种种相相互互排斥排斥作作用用。在中在中心心天天体体周周围围形成了大形成了大致致在在同同一一平平面面上上转动转动的大大的大大小小小小的的粒子粒子团团。19世纪的科学与技术19世纪的科学与
23、技术康德的太阳系起源于原始星云假说：康德的太阳系起源于原始星云假说：这这些些粒子粒子团团后后来来就就成为成为围围绕绕中中心心天天体体旋旋转转的的行星行星。这这些行星些行星按照按照它它们们距距离离太阳太阳远近远近的的不不同同而而有有不不同的同的轨轨道道，离离中中心心天天体体越越远远，轨轨道道的的椭椭率率越越大。大。这这就就是是康康德德提出的关提出的关于于太阳太阳系系起起源源的的力力学学模型模型。康康德德的关的关于于太阳太阳系系各各个个天天体体都都是是由宇宙由宇宙空空间间弥弥漫漫物质物质遵循遵循力力学学规律规律形成的形成的这这一基一基本本思想思想，是是一个一个有科学有科学根根据据的设的设想想。只只
24、是是由由于于当当时时康康德德还还只只是是一一位位不不太太出出名名的大学的大学讲讲师师，且且由由于于他他是是匿匿名名发发表表宇宙宇宙发展史发展史概论概论一一书书，所所以在以在当当时没有时没有引引起起人人们们的的广广泛泛注注意意。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术与与康康德德的的星星云云假假说说相相类类似似，法国法国数学数学家家拉拉普普拉斯拉斯1796年在不知道年在不知道康康德德的的星星云云假假说说的的情况下情况下，完完全独全独立立地提地提出了出了他他的的星星云云假假说说，并且并且还还从从数学数学上上作作了了严严格格的的论论证证。拉拉普普拉斯拉斯的学的学说说比比康康德德的学的学说更说更拉拉普
25、普拉斯拉斯（17491827）拉拉普普拉斯拉斯的学的学说说比比康康德德的学的学说更说更合合理理、更更自然地自然地说说明明了：了：（1）太阳太阳系系中中天天体体的的运动运动为为什么什么都都按按同一个方同一个方向向旋旋转；转；（2）为为什么什么行星行星的的轨轨道道都都大大致致在在同一个同一个名名面面上上等等。等等。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术拉拉普普拉斯拉斯和和康康德都德都认认为为:太阳太阳系系是是由由同一同一块块星星云云形成形成的，的，并并都用都用星星云云内部内部的的吸吸引引和和排斥排斥之间之间的的矛盾矛盾来来说说明明太阳太阳系的形成。系的形成。所所以以后人后人把把它它们们提出的提出
26、的两种两种星星云云假假所所以以后人后人把把它它们们提出的提出的两种两种星星云云假假说说合合在在一一起起统统称称为为“康“康德德拉拉普普拉拉斯斯星星云云说说”，它它比较比较完完整整地地揭揭示了示了天天体运动体运动的一的一些些规律规律。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术康康德德拉拉普普拉斯拉斯星星云云说说的重要的重要意义意义主主要要不在于不在于它它能能否否解释解释太阳太阳系的系的全部全部力力学学特特征征，而而在于在于它它提出提出宇宙宇宙中中的的天天体不是体不是一成一成不变不变的，的，而而是是由由演演化化而而来来的。的。这这一重要一重要思思想想在在18世纪世纪僵硬僵硬的自然的自然观观上上打打开
27、了第一个开了第一个缺口缺口。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术三三、地学地学1岩石的成因水成论与火成论之争2地壳运动变化学说灾变说与渐变说维维尔尔纳纳（1750-1817）赫赫顿顿（1726-1797）居居维维叶叶（1769-1832）赖赖尔尔（1797-1875）19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术三、地学三、地学近近代代地地质质学学从从19世纪开世纪开始始成为一成为一门门独独立立的科学。的科学。1833年年出出版版的的赖赖尔尔的的地地质质学学原原理理一一书书，标，标志着志着近近代代地地质质学的学的诞诞生。此前，生。此前，人人们们经经过过了了长长时时间间的的探索探索。1岩石的成因水
28、成论与火成论之争1岩石的成因水成论与火成论之争（1）关关于于“水水成成论论”关关于于地地球球岩石岩石的成的成因因，历历史史上上曾曾有有过过两种不两种不同的学同的学说说。英英国国科学科学家家伍伍德德沃沃德德（16651728）认认为地为地球球上上的的岩石岩石是是由由水水的的作作用用形成的，形成的，这这个个观观点点被被称称为为“水水成成论论”。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术伍伍德德沃沃德德成成长长于于斯斯图图亚特王亚特王朝朝复复辟辟时时期，期，由由于于受受英英国当国当时时复复辟辟的的天天主主教教的的影影响响，因因此此具具有有较较为为浓浓响响，因因此此具具有有较较为为浓浓厚厚的的神神学学信
29、信仰仰。1695 年年，他他在在地地球球自然自然历历史史试探试探一一文文中中，利用利用圣圣经经关关于于诺诺诺亚诺亚洪洪水水亚亚洪洪水水的的传传说说解释解释了了岩石岩石的成的成因因。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术 伍伍德德沃沃德德曾曾进进行行了一系了一系列列地地质质考考察察，考考察察了一了一些些在在水水成成作作用用下下生成的地生成的地层层及及其化其化石石，形成，形成较较系系统统的的水水成成论论见见解解。伍伍德德沃沃德德认认为地为地球曾球曾经有经有过过一个一个历历史史时期时期被被巨巨大的大的洪洪水水淹淹没了，没了，当当时大时大部部分生分生物物死死亡并且洪亡并且洪水水还还冲走冲走了地了地表
30、表的的沙石沙石和和土土壤壤，使使悬浮悬浮在在洪洪水水中中的的各各种物质种物质混混杂杂起起来来，当这当这些些物质物质按照按照重量的大重量的大小小分分层沉淀层沉淀。最最重的重的物质物质沉淀沉淀在在最最下下面面；上上面面是是白垩白垩土土和和较较轻轻的的海海生生动物动物的的遗骸遗骸；最上最上面面是是沙沙、泥泥土土和和高高等等动动植植物物的的遗骸遗骸，经，经过过多多年年的的沉积沉积，这这些些动物动物的的遗骸遗骸就就变变成了成了化化石石。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术伍伍德德沃沃德德把把化化石石看看作是作是有有机机体体的的遗遗骸骸，这无这无疑疑是正确是正确的，的，但但是是把岩石把岩石和和化化石石
31、的成的成因因全部归全部归于于洪洪水水的的作作用用，根根据据是是不不充充分的。分的。但但由由于于伍伍德德沃沃德德搜搜集集的的资资料料丰丰富富，论述论述较较系系统统，因因此此影响影响颇颇深深。从从地地质质学学伍伍德德沃沃德德（16651728）史的史的评评价价来来说说，伍伍德德沃沃德德可可算算是是水水成成论论的开的开山鼻祖山鼻祖。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术(2)关于“火成论”17 世纪世纪末末期，期，正正当当伍伍德德沃沃德德等的等的洪积洪积说说盛盛传之传之际际，意意大大利利威尼威尼斯斯修修道道院院院院长长、天天主主教教神神甫甫莫莫罗罗（16871764）考考察察了了埃埃特特纳纳火火山
32、山，从从火火山山爆爆发形发形成成熔熔岩岩流流这这一自然一自然现象现象得得到到启启发，经发，经过过一段时一段时间间的的总总结结与与酝酿酝酿，于于18 世纪世纪初初提出了与提出了与水水成成论（论（洪积洪积说）说）完完全全对对立立的的火火成成论论。1740 年年，莫莫罗罗在在论论在在山山里里发发现现的的海海洋洋生生物物一一文文中中指指出，出，高高山山上上存存在着在着贝贝壳壳化化石石的的现象不现象不能用能用诺诺亚亚洪洪水水来来说说明明，只只能用能用火火山山的的作作用用加加以以解释解释。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术莫罗的“火成说”：原原始始的地的地球球有一个有一个光光滑滑的、的、石石质质的的
33、表表面，面，被被不不深深的的淡淡水水所所覆盖覆盖；由由于于地地下下火火的的作作用用，破坏破坏了地了地球球的的表表面，面，使使陆陆地和地和山山脉隆脉隆起起而而升升出出水水面，同时面，同时包含在包含在地地球球内部内部的的物质在物质在石石质质的地的地表表上上形成了一形成了一层层新新的地的地层层；质质的地的地表表上上形成了一形成了一层层新新的地的地层层；地地下下火火的的爆爆发一发一再再重重复复就就形成了形成了更更多的地多的地层层；由由于于每每次次爆爆发的发的喷喷出出物不物不能能立立即即盖满盖满全全球球，所所以在不以在不同的同的爆爆发发之之后后埋藏埋藏在在地地层层中中的的物质物质就就有有差差别别；化化石
34、石是是埋藏埋藏在在新新形成的地形成的地层层中中的的动动植植物物遗骸遗骸，它它由由陆陆地的地的隆隆起起而而出出现在高现在高山山上上；喷喷发出发出来来的的盐盐进进入入淡淡水就水就形成了形成了苦涩苦涩的的海水海水。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术莫莫罗罗并并不否不否认认诺亚诺亚洪洪水水，但但是是他他认认为为暂暂时的时的洪洪水水不不足足以以形成形成覆盖覆盖欧欧洲洲大大部部分地分地区区的的海海相相构构造造。在在莫莫罗罗之之后后，有，有人人在在地地质质调调查查中中发发现现，火火山山附附近近的的玄武玄武岩岩柱柱确确实实是是由由火火山山熔熔岩岩固固化化而而成的。成的。不不过过莫莫罗罗把把包包括括沉积岩
35、沉积岩在在内内的的所所有有岩石岩石的成的成因因都都视视为地为地莫莫罗罗把把包包括括沉积岩沉积岩在在内内的的所所有有岩石岩石的成的成因因都都视视为地为地下下火火的的作作用用，显然，显然也是也是站站不不住脚住脚的。的。莫莫罗罗所所提出的提出的造造山山作作用用与与火火山山作作用用有关的有关的思思想想，有，有力力地地驳驳斥斥了了水水成成论（论（洪积洪积论论），并并为为火火成成论论的的诞诞生与发展生与发展奠奠定定了了理理论论基础。基础。这这就就是是早早期的期的水水成成论论和和火火成成论之论之争争。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术（3）水成论与火成论之争刚刚进进入入19 世纪时，世纪时，水水成成论
36、论极极为为盛盛行行，在在自然科自然科学学领领域域内内占占有有统统治治地地位位，德国德国地地质质学学家家维维尔尔纳纳成为成为公公认认的的领领袖袖。维维尔尔纳纳（）是是德国德国的的矿矿物物学学维维尔尔纳纳（17501817）是是德国德国的的矿矿物物学学家家，1775 年任年任弗弗莱莱堡矿业堡矿业学学院院教教授授。他他的的讲讲课课简简明明生生动动而而又别又别开生面。开生面。他他第第一次一次把过把过去去那那些只些只由由哲哲学学家家考考虑虑的课题的课题作作为为教教学学内内容容，第一次开了一，第一次开了一门门地地球球构构造造学课学课程程，他他的课的课深受深受各各界界欢迎欢迎。19世纪的科学与技术19世纪的
37、科学与技术维维尔尔纳纳的的理理论论盛盛行行一时，一时，影响影响颇颇深深，成为成为当当时地时地质质学学界界的的权威权威，是是继继1695 年年伍伍德德沃沃德之德之后后把把“水水成成论论”推推到到登峰造登峰造极极地地步步的第的第二二个个人人。维维尔尔纳纳对对地地质质学的学的主主要要贡献贡献是对是对岩石岩石维维尔尔纳纳对对地地质质学的学的主主要要贡献贡献是对是对岩石岩石和和矿矿物物的分的分类类和地和地壳壳形成的形成的观观点点。维维尔尔纳纳十十分分注注意意实地的地实地的地质质调调查查，认认为：为：必必须须考考察察在在岩层岩层中中或或从从矿井里采掘矿井里采掘出出来来的的矿矿石石才才能能谈谈得上得上研究地
38、研究地质现象质现象。他他把把地地质质学学叫叫做做“记录记录地地质质学学”，这这足足以以反映反映出出他他的的治治学学态态度度。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术维维尔尔纳把纳把当当时已时已知知的的岩石岩石划划分为分为5 个个构构造造层层，认认为为这这5 个地个地层层在在地地下下的的排排列列顺顺序序正正好反映好反映了了它它们们形成的形成的顺序顺序。这这个个顺序顺序是是：原原始始岩层岩层 包包括括花花岗岗岩岩、片麻片麻岩岩、石石英英斑斑岩岩和和正正长长石石等等。这这一地一地层层不含化不含化石石。英英斑斑岩岩和和正正长长石石等等。这这一地一地层层不含化不含化石石。过过渡渡性性岩层岩层 包包括括云
39、云母板母板岩岩、结结晶晶片片岩岩、杂杂砂砂岩岩和和石石膏膏等。等。这这一地一地层层含含有有少少量量化化石石。沉积岩层沉积岩层 包包括括砂砂岩岩、煤煤、石石灰灰石石、玄武玄武岩岩等，等，这这一地一地层层含含有大量有大量化化石石。次生次生岩层岩层 包包括括沙沙、粘粘土土、卵卵石石、皂皂石石等。等。最新最新堆堆积层积层 包包括火括火山岩山岩、焦焦石石、碧玉碧玉和和矿矿渣渣等。等。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术对岩层的成因，维尔纳坚持水成论：原原始始的地的地球球是是由由固固体体的的核核和和包包围围着着它它的的洋洋水水组组成的成的；洋洋水水的的深深度度至至少少有有现在现在的的山山脉那脉那么么高
40、高，它它的成分与的成分与现在现在的的海海洋洋不不同同，含含有大有大高高，它它的成分与的成分与现在现在的的海海洋洋不不同同，含含有大有大量量岩石岩石物质物质。这这些些物质物质经经过过化化学学结结晶晶从从洋洋水水中中沉沉析析出出来来形成形成原原始始岩层岩层；由由于于洋洋水水不不适适于于生生物物生生存存，所所以以这这层岩石层岩石完完全全不含化不含化石石。过过渡渡性性岩层岩层的一的一部部分分是是由由化化学学作作用用形成的，形成的，另一另一部部分分则则是是由机由机械械作作用用形成的形成的；19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术沉积岩沉积岩起起源源于于海水海水的的震荡震荡与与平平静静的的交交替替。在在海
41、海退退、海海进进之之际际露露出出水水面的面的岩石岩石被被风风化化、堆堆积积形成了形成了沉积岩沉积岩和次生和次生岩岩，并并且把且把大量生大量生物物的的遗骸遗骸埋埋在在岩层岩层中中形成大量形成大量化化石石。维维尔尔纳纳认认为，为，火火山岩山岩及火及火山山产产物物（火火山山灰灰、火火山山渣渣等等）是）是堆堆积积在在地地表表的的最新最新岩层岩层。但但是不是不承承认认这这些些岩岩石石是是由由地地下下熔熔岩岩的的喷喷发形成的，发形成的，而而认认为为这这是是地地下下的的煤煤层层燃烧燃烧的的结结果。果。对于对于别别人人已已证证明明是是火火山岩山岩的的玄武玄武岩岩，他他也也认认为为是是水水的的沉积沉积作作用用形
42、成的。形成的。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术这这样样维维尔尔纳纳就就把把火火的的作作用完用完全全排斥排斥在在岩石岩石的成的成因因之之外外，把把地地球球上上的的全部岩石全部岩石都都归归因因于从于从原原始海始海洋洋存存在到在到诺亚诺亚洪洪水水期的期的水水的的作作用用。并且并且认认为为所所有的地有的地质现象质现象都都是在是在这这个时期形成个时期形成并并固固定定下下来来的。的。维维尔尔纳纳的学的学说说，具具有有原原始始地地层层学的学的意义意义，维维尔尔纳纳的学的学说说，具具有有原原始始地地层层学的学的意义意义，并并对对沉积沉积成成因因的的岩石岩石划划分分做做出重要出重要而而正确正确的的结结论
43、论。维尔纳观点存在的问题：维尔纳观点存在的问题：他他认认为成为成层层的的岩石岩石都都是在是在世世界界洪洪水水期期堆堆积积成的，成的，而后而后便便是是一切地一切地质作质作用用停止停止的的稳稳定定期，期，这这就就导导致致了了后后来来水水成成论论的的理理论论错错误误。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术他他认认为地为地球球从从形成形成后后就就未未曾曾有有过过变化变化，否否定定内部内部在在地地球球发展发展中中的的作作用用。他他把把火火山山活活动说动说成成是是地地下下硫黄硫黄和和煤煤层层燃烧燃烧的的结结果，果，甚甚至至认认为标为标准准的大的大山山岩岩，如如玄武玄武岩岩等等亦亦是是水水成的成的，完完全
44、全否否认认火火岩岩，如如玄武玄武岩岩等等亦亦是是水水成的成的，完完全全否否认认火火山山的的作作用用，这这就就有有失失偏偏颇颇。后后来来维维尔尔纳纳的的两两个学生个学生布赫布赫（17711853）和和洪洪堡堡德（德（17691859）考考察察了了法国法国和和意意大大利利的的火火山山地地区区的地的地质质情况情况，结结果果他他们们认认识识到到地地下下火火在在地地壳壳运动中运动中有有着不着不可可忽略忽略的的意义意义。由由此，此，他他们们抛弃抛弃了了水水成成论论而而转向转向火火成成论论学学说说。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术著著名名的地的地质质学学家家赫赫顿顿（17261797）被认被认为为是
45、是火火成成论论的的代代表表与与集集大成大成者者。他他在在考考察察地地质现象质现象时时总总是是力力图图找找出关出关于于地地球球的的统统一一原原理理。1785 年年，赫赫顿顿在在英英国国爱爱丁丁堡堡皇皇家家学学院院发发表表了了著著名名演演讲讲，题，题目目是是地地球球的的理理论论 对于对于地地球球的的构构造造、分、分解解和和复复原原中中观观察察到到的的规律规律的研究的研究，1795 年以年以地地球球的的理理论论为为书名书名出出版版。在在这这次次演演讲讲中中赫赫顿顿提出了提出了考考察察地地质现象质现象的一个的一个普普遍遍原原则则：19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术即即地地球球的的历历史必史必须须
46、以现在在以现在在地地球球上仍上仍然然起作起作用用的、的、可可以以观观察察到到的的那那些些因因素素来来解解释释，而而不不应该应该借助借助于任于任何何超超自然的自然的力力量。量。赫赫顿顿指指出，出，“在在科学科学中中，一切自然，一切自然现象现象必必定表定表现现出出它它是在是在构构成成上上不不受受超超自然自然力力量量必必定表定表现现出出它它是在是在构构成成上上不不受受超超自然自然力力量量影响影响的自的自我我控控制制系系统统”。他他的的这这一一见见解解是是赫赫顿顿（1726-1797）直接针直接针对对地地质质学学中中用用诺亚诺亚洪洪水水说说明明地地壳壳形成的形成的错错误误观观点点的。的。他他的的这这一
47、一见见解解为地为地质质学的研究学的研究指指明明了方了方向向，赫赫顿顿也也因因此此被被誉誉为为“近近代代地地质质学学之之父父”。在在地地壳壳形成的形成的问问题题上上，赫赫顿顿强强调调地地下下热热在在岩石岩石固固化中化中的的作作用用和和火火山山活活动对动对地地壳隆壳隆起起的的影响影响。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术 赫顿的火成论要点:原原始始的地的地球球是是由由一个一个固固体体的的核核和和包包围围着着它它的的洋洋水水组组成的。成的。固固体体外外壳壳包包容容着着温温度度很很高高的的熔熔融融状状态态的的岩岩浆浆，当当地地下下能能量量聚聚集集到到一一定定程度程度态态的的岩岩浆浆，当当地地下下能
48、能量量聚聚集集到到一一定定程度程度时，时，熔熔岩岩流就流就冲冲破破地地壳壳通通过过火火山口山口而而喷喷流流赫赫顿顿（1726-1797）出出来来，形成，形成玄武玄武岩岩的的结结晶晶构构造造，因因此此火火山口山口是是地地球球内内部部的的安安全全活活门门。在在火火山山爆爆发的发的过过程中程中，海海底底地地壳隆壳隆起起，形成，形成陆陆地和地和山山脉脉，山山脉脉上上的的岩石岩石被被风风化化成成碎屑碎屑，碎屑碎屑又又被被冲冲入入大大海海，经，经过沉积过沉积作作用用和地和地下下热热的的作作用用固固化化成成岩石岩石，一一层层层层地地覆盖覆盖在在海海底底。19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术 赫顿学说的要
49、点:这这些些成分成分不不同同但但彼此彼此平平行行的的岩层岩层，经经过过地地壳壳的的再隆再隆起变起变成成倾斜倾斜状状态态，所所以我以我们在们在地面地面上上常常常常看看到包到包围围着着火火山岩山岩核核心心的的倾斜倾斜的的沉积沉积地地层层。从从这这一一观观点点出发出发赫赫顿顿把把所所有的有的沉积沉积从从这这一一观观点点出发出发，赫赫顿顿把把所所有的有的沉积沉积地地层层都都看看作是作是由由以以前前陆陆地的地的碎屑碎屑形成的，形成的，赫赫顿顿（1726-1797）认认为为从现在从现在的地的地质质构构造造可可以以看见看见“旧旧世世界界的的废墟废墟”。但但是从是从旧旧大大陆陆到到新新沉积层沉积层的形成的形成
50、需需要要漫漫长长的时的时间间。赫赫顿顿认认为地为地球球的的历历史史不不能能由由人人类类的的知知识识和和观测观测的的限限度度来来衡衡量。量。由由于于人人类类到到那那时为时为止止还没有还没有足足够够大的大的尺尺度度来来19世纪的科学与技术19世纪的科学与技术测测定定地地球球持续持续存存在在的时的时间间，所所以在现以在现存存的的地地质现象中质现象中“看看不到不到开开始始的的痕迹痕迹和和结结束束的的前前景景”。赫赫顿顿的的这这些些思想思想表表明明，他他既承既承认认地地球球有有漫漫长长的的历历史，史，又又承承认认在在地地壳壳演演化中化中的的火火和和水水的的共共同同作作用用他他是是地地质质学学中中进进化化