伽利略与牛顿的科学方法.ppt

伽利略与牛顿的科学方法,11旅游管理(2)班邵少琴,目录,伽利略的生平简介伽利略的科学方法观察和实验的经验方法数学定量方法物理观察法理想实验方法数学与实验相结合的研究方法牛顿的生平简介牛顿的科学方法实验理论应用的方法。分析综合方法。归纳演绎方法。物理数学方法。,伽利略的生平简介,伽利略（15641642）1564年2月15日生于意大利西北部的比萨城，父亲芬琴齐奥伽利莱精通音乐理论和声学，著有音乐对话一书。1574年全家迁往意大利东部的大城市佛罗伦萨。伽利略自幼受父亲的影响，对音乐、诗歌、绘画以及机械兴趣极浓；也像他父亲一样，不迷信权威。17岁时遵从父命进比萨大学学医，可是对医学他感到枯燥无味，而在课外听家族世交、著名学者O里奇讲欧几里得几何学和伽利略静力学，感到浓厚兴趣。后来成为伟大的物理学家、天文学家、科学革命的先驱，是人类改变世界的大科学家之一，1642年1月8日病逝，终年78岁。,伽利略的科学方法,观察和实验的经验方法数学定量方法物理观察法理想实验方法数学与实验相结合的研究方法,观察和实验的经验方法,伽利略对自然的研究，重视利用观察和实验的经验方法。比如，哥白尼在天文学方面做出了重大的贡献,很大程度上是依据奥卡姆剃刀原理说服人们的,从而建立起的日心说,但是伽利略却用望远镜的观察结果，加以经验的检验，伽利略利用自制的天文望远镜得到了一批支持哥白尼体系的有力观察证据。,数学定量方法,数学方法实质上是一个有效的抽象概括过程。比如：为了要把落体加速度问题变成可以研究的问题,伽利略首先将距离和时间概念进行量化,然后提炼数学模型。逻辑的严格性和结论的确定性是数学方法的基本特点,运用数学方法得出的步步合乎逻辑的结论也应该具有必然性和可靠性。,理想实验方法,理想实验是运用理想模型在思维中塑造理想过程并进行严密逻辑推理的一种思维方法。伽利略的科学方法具有明显虚拟化的理想特征,把在实际中难以实现的或者难以进行测量的条件予以理想化的虚拟,使复杂的事实纯化和强化,使物理现象的观测和处理大为方便,从而获得前所未有的科学事实。例如,他把斜面和水平面理想化为无摩擦的光滑面,从而得出了惯性原理,从理想的真空中的自由落体和理想摆，推演出落体和摆的近似运动。,物理观察法,伽利略从1605年开始就把观察作为科学研究的坚实基础。在他看来，观测和测量完全可以作为划定科学事实范围的最高准则。他从来不会忽视在观测中所发生的任何细小变化。他对力学和天文学的贡献，可以说几乎全部来源于实验和观察的结果。伽利略使用观察方法在科学研究中的重大作用，也被后来许多学科的科学家所公认。如前苏联著名的生理学家巴甫洛夫对他的学生说他成功的秘诀就是：“观察、观察、再观察”，“应该先学会观察，不会观察，你就永远当不了科学家”。英国的细菌学家弗莱明在他发明青霉素于1945年获得诺贝尔医学奖时，深有感触地说“我的唯一功劳是没有忽视观察”。,数学与实验相结合的研究方法,一般来说，分三个步骤：先提取出从现象中获得的直观认识的主要部分，用最简单的数学形式表示出来，以建立量的概念；再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系；然后通过实验来证实这种数量关系。他对落体匀加速运动规律的研究便是最好的说明。,对伽利略的评价,爱因斯坦在评价伽利略的成就时说：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”（1）伽利略的科学著作两种新科学的对话奠定了他作为近代力学创始人的地位。（2）伽利略对运动的研究，创立了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，其核心是把实验和逻辑推理有机地结合起来，有力地推进了人类科学认识的发展。（3）伽利略的理想斜面实验体现了突出研究对象的主要方面，忽略次要因素，更深刻地把握事物的本质的重要科学思想。,牛顿的生平简介,牛顿Sir Isaac Newton（16431727）是伟大的英国物理学家和数学家。他出生于林肯郡伍尔索普的一个自耕农家庭，恰与伽利略的去世是同年。牛顿出生之前，父亲已去世。牛顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体重只有3磅，差点夭折他两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。牛顿小学时期，体弱多病，性格腼腆，生性孱弱，有些迟钝。自幼沉默寡言,性格倔强,而这种习性可能来自他的家庭处境。他学习成绩不佳但意志坚强，有不服输的劲头。他告诫自己说：“无论做什么事情，只要肯努力，是没有不成功的。”经过刻苦努力，牛顿果真超过了小霸王，一跃而为全班第一。,牛顿的科学方法,实验理论应用的方法。分析综合方法。归纳演绎方法。物理数学方法。,实验理论应用的方法,牛顿在原理序言中说：“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象。”科学史家 I.B.Cohen正确地指出，牛顿“主要是将实际世界与其简化数学表示反复加以比较”。牛顿是从事实验和归纳实际材料的巨匠，也是将其理论应用于天体、流体、引力等实际问题的能手。,分析综合方法,分析是从整体到部分（如微分、原子观点），综合是从部分到整体（如积分，也包括天与地的综合、三条运动定律的建立等）。牛顿在原理中说过：“在自然科学里，应该像在数学里一样，在研究困难的事物时，总是应当先用分析的方法，然后才用综合的方法。一般地说，从结果到原因，从特殊原因到普遍原因，一直论证到最普遍的原因为止，这就是分析的方法；而综合的方法则假定原因已找到，并且已经把它们定为原理，再用这些原理去解释由它们发生的现象，并证明这些解释的正确性”。,归纳演绎方法,牛顿从观察和实验出发。“用归纳法去从中作出普通的结论”，即得到概念和规律，然后用演绎法推演出种种结论，再通过实验加以检验、解释和预测，这些预言的大部分都在后来得到证实。当时牛顿表述的定律他称为公理，即表明由归纳法得出的普遍结论，又可用演绎法去推演出其他结论。,物理数学方法,牛顿将物理学范围中的概念和定律都“尽量用数学演出”。爱因斯坦说：“牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础，从这个基础出发他用数学的思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合”，“只有微分定律的形式才能完全满足近代物理学家对因果性的要求，微分定律的明晰概念是牛顿最伟大的理智成就之一”。牛顿把他的书称为自然哲学的数学原理正好说明这一点。,对牛顿科学方法的评价,1942年爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年而写的文章，对牛顿的一生作如下的评价“只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他”。此赞语最恰当不过的了。牛顿不仅仅是最杰出的科学家，而且他还是科学理论发展中最有影响的人物，因此在任何一张最有影响的人物排行榜中，他都应该排在最高或接近最高的位置。在2005年，皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查中，牛顿被认为比阿尔伯特爱因斯坦更具影响力。,谢谢！,