小学数学发展史演讲稿120字左右
数学源于社会生活摘要:科学与人文是整个人类文化不可分割的重要组成部分,二者之间有着深刻的关联。
本文将从数学变革与社会生活的关系以及数学与社会的发展两个方面对数学科学与社会生活展开讨论。
同时,为了我国的现代化和民族的复兴,我们必须深刻认识数学科学的权威性,以及数学科学对社会发展的作用。
关键词:数学科学数学变革社会发展社会生活一、数学变革与社会生活的关系历史上有着三次著名的数学危机,危机的产生并不在于数学本身,由于自然科学和社会的发展,人们用已有的数学工具无法解决所面临的自然界的现实问题,自然而然人们要去寻求一种解决问题新的途径和方法,去建立新的理论体系。
那么就要导致与传统观念的冲突,无法用传统的、已有的理论解释、解决问题,那么就产生了数学危机。
数学危机的出现,自然要促使人们进行思维,进行数学革命,突破危机,突破传统观念的束缚,创立新的数学理论体系,改进和推动科学技术的发展和社会的进步。
1古代数学的产生及其革命与社会的发展数学中最古老的原始概念就是数(自然数)与形(简单的几何图形)的概念。
它们的形成和发展标志着数学思想方法的开端。
数和形是反映现实世界中量的关系,是空间形式的“原子”和“细胞”。
由此,逐渐地发展成完善的数学体系。
更确切地说:数学是来源于现实世界,但数学不是现成地存在于现实世界中,自然界中没有数和形的概念,数和形是人作为认识主体对现实世界的反映,是人的思维产物,这种产物产生于人类的社会实践中。
人类社会存在以来.人的第一任务就是谋求物质资料去赖以生存下去,并延续后代。
人类最基本活动就是实践活动,必须与自然界进行交往,这样在交往中逐渐认识自然界的种种性质,对自然界量的关系和空间形成的认识活动产生了数与形。
有了数与形的概念,人们就掌握了测量与计算,这样人们在社会活动和实践活动中就掌握了一种认识自然、改造自然的工具。
埃及人在建筑规模宏大的金宇塔时、在建造复杂的灌溉系统时、在尼罗河泛滥后重新创立土地界线时,都需要测量和计算。
有了数和几何的概念,掌握了这种改造认识自然界的工具,推动了古代农牧业发展,同时也促进了贸易和手工业的发展,商业、农业、牧业的发展又促进了计算和测量的发展,从而促进了数学革命。
公元前5世纪,当时,由于社会发展条件及人们对自然认识的局限.毕达哥拉斯学派相信“宇宙间的一切现象都能归结为整数和整数化”。
人们在社会实践活动中发现“等腰直角三角形的斜边不能用整数或分数来说明,无法去公度”。
这样就产生了历史上的一次数学革命,实际上是人类发展史上对数的进一步认识上的一个飞跃。
但由于毕达哥拉斯学派被自己的哲学偏见所禁锢,不敢承认“根号2”是一个数,这一史实被人们称为数学史上的第一次数学发展史课程论文- 2 - 数学危机。
危机的产生和发展,必然要进行数学革命,数学革命不仅消除了危机,而且完善了数学体系。
这次数学革命,彻底导致达哥拉斯学派的瓦解。
伴随着这次数学革命,实数结构得到了进一步完善,人们对数和形有了进一步的认识,而且人们将新结果直接用到社会实践中去认识自然,改造自然,从而推动社会向前发展。
2近代数学革命与社会发展科学史上一个重要的创造,一次重要的数学革命,那就是微积分的创立。
微积分理论对科学和生产的实践童义,怎样估计都不会过高。
思格斯指出:在一切理论成就中,未必再有什么象17世纪下半叶微积分的发明那样被看作人类精神的最高胜利了。
微积分的出现决不是偶然的,首先是由当时社会生产的水平和需要决定的,正如恩格斯所说:如果说,在中世纪的黑夜之后,科学以愈想不到的力量一下子重新兴起、并且以神奇的速度发展起来,那么,我们要再次把奇迹归功于生产实践。
第一次数学危机消除以来,数与几何学的基本成形。
人们对自然界的认识逐步深人。
16世纪欧洲采用风力,水力作为动力进行纺织冶金等机械生产,产生了机械力学,流体力学;战争中武器的出现,产生了运动学和动力学。
总之,生产和技术的发展,突出地刺激着机械力学、流体力学、天体力学、动力学、运动学的发展。
16、17世纪在欧洲,由于资本主义的兴起,生产迅速地发展,积极地推动了科学技术的发展;而且也为力学、天文学、化学、物理学、生物学等提出了许多新的课题,引起了自然科学革命,首先是天文学冲破了宗教的枷锁,提出了太阳是宇宙中心学说,其次,是力学经过几代科学家的努力,完成了经典力学理论体系。
由于这些方面的发展,也促进了数学发展变革,经过近百年的变革,孕育了微积分产生的社会背景。
微积分从萌芽时期开始,经过两百多年的馒长岁月,随着人类文化的进步和社会生产的发展,通过无数学者的辛勤工作,逐步奠定了它的思想基础。
到17世纪下半叶,由牛顿和莱布尼兹总结并发展了前人的结果,创立了微积分。
进行了一次大的数学革命。
微积分的创立,人们把它用到自然科学的各个领域,获得了惊人的成就,产生了微分方程、无穷级数、微分几何、变分法、复变函数等数学上新的分支。
这些新的分支的出现,及其各分支理论的建立,作为一种强有力的认识自然和改造自然的工具用到人类社会的实践中,推动了杜会生产力的进步,使人类对自然界有了更进一步的认识,其明显效果表现在物理学、天文学、力学、化学、生物学等方面的长足进步和发展。
但由于受历史文化水平的局限,早期微积分的不严格,尽管它是一种认识自然界,改造自然界无法替代的工具,但也引发了一系列争论。
即数学史上的第二次数学危机。
3现代数学革命与社会发展19世纪中叶,由于第二次数学危机的结束,数学这棵繁茂的大树似乎已形态貌美了。
人们在自庆自慰的时候,数学终于达到了逻辑严谨的水平。
1902年,罗素悖论出现,数学界、科技界及自然科学界一片哗然,给兴奋不已的人们当头来了一盆凉水,产生了现代数学危机,即数学史上的第三次危机。
人们在惊异之余。
也获得了重大的进步,特别对数学、逻辑、语言,乃至哲学理论有更加冷静,本质的认识。
本世纪初,第三次数学危机的出现,人们进行不懈的努力,进行彻底的数学革命;策奠罗等人建立了集论体系,彻底消除康托悖论,罗素悖论,结束了第三次数学危机。
伴随着此次数学革命的结束,自然科学的各个分支的发展以及社会进步的需求,传统的计算滞后于社会的需求,促使人们变革—计算革命。
结合完善的逻辑体系,产生了计算机。
计算机这一数学革命的产物在现代科技、自然科学、杜会科学中的作用是有目共睹的,在杜会发展和人类进步中所扮演的角色是任何事物无法替代的。
数学发展史课程论文- 3 - 计算机给予数学的深刻影响,对社会进步起推动作用的事例不胜枚举。
在航空航天的发展史上,计算机产生导制的自控,彻底突破了数学传统的束缚。
18世纪末期数学家拉普拉斯写了《天体力学》一书,在牛顿力学的基础上说明天体现象,想据此表明“按照给定的初始值去解给定的微分方程式,可以阐明包罗万象的一切问题”这一哲学原理。
按照拉普拉斯的想法,向月球发射火箭就必须解非常复杂的微分方程组。
原理上如此,但实际向月球发射火箭根本没有这样做。
岂止月球,最近火债已飞向火星及天王星,也并非使用复杂的微分方程组,全部是根据自动控制和运行。
随着全球经济一体化的出现,经济理论的预测,宏观经济的控制,是给当今飞速发展的杜会在经济方面提出的挑战,传统数学观念无法面对经济界无情的现实,促使人们进行数学革命—随之产生了经济学与数学、金融数学。
1994、1995年诺贝尔经济学奖获得者,有效地成功地将数学理论应用到经济理论中去,发展成为一套完整的经济理论。
初现锋芒的金融数学为全球金融资本运作等方面提出了有效的指导,金融数学在未来的杜会发展中起到越来越大的作用。
4数学革命与自然科学、社会科学数学在物理学、力学、天文学中的地位是非常重要的,可以讲是这些学科的奠基石,没有数学几千年来的革命、发展,绝没有今天物理学、力学、天文学的盛况。
由于微积分的创立,产生了微分方程,同时数学在生物学中等于零的时代也宜告结束。
著名的伏泰勒方程不仅解释了一直困感生物界的难题,而且也给生物界、农业、牧业、渔业、生态一个积极的指导。
马尔沙斯人口理论方程的出现,直至现代人口方程的完善,为我们现代社会发展,人口政策提供了有力的指导工具。
计算机的兴起,使我们看到,计算机无处不有,几乎渗进到社会的任何方面,为社会发展,人类进步带来了不可比拟的功效。
计算机的发展,积极地推动了现代科学技术及工业、农业、商业、文化、军事,经济等方面的发展。
计算机在当今社会的作用,是任何事物无法替代的。
回顾历史,计算机的产生是数学在计算方面的一次革命的产物。
大量的计算是人工无法实现的,因而产生了手摇计算机,但其运算速度还远远不能清足人们的需求,继而出现了计算机,计算机的不断改进,给社会及科学技术的向前发展带来了光明的前景。
现代科技的发展,可以促进社会发展。
数学革命推动科学技术向前发展,所以数学革命直接推动社会向前发展。
社会要发展,国家要发展,那么就必须有英明的决策,这些决策不是某个人能一眼看到的,而是要经过科学论证和数学的论证才能得到的。
所以,在现代科学管理中,管理者决策者懂科学懂数学,决不是一种时尚,而且必备的素质。
二、数学科学与社会发展从历史上看,远在巴比伦、埃及时代,由于人类生活和劳动生产的需要积累了一系列算术和几何的知识。
经过希腊时代,将这些比较零散的知识上升为理论的系统。
西方文艺复兴时期,在数学方面,创立了解析几何,发明了微积分,使数学由常量数学发展到变量数学的新阶段。
从17世纪到19世纪时期,人们以极大的热情将数学应用到很多领域,取得了重大的成就,积累了大量新的数学知识和方法。
为了使成果可靠并且取得进一步发展的基础,人们在19世纪又建立起微积分的理论基础和严格体系。
这一系列数学理论进展催生了20世纪前期纯粹数学的大发展。
数学理论得到空前发展,其中数学的形式主义和结构主义产生了广泛的影响,直至影响到基础数学教育的教学内容和方法。
从20世纪后半期开始,纯粹数学还在迅速地发展,并进入更加广泛深入应用于科学、技术、经济、管理等众多领域的时代, 你的采纳是我前进的动力,记得好评和采纳,答题不易,互相帮助,手机提问的朋友在客户端右上角评价点(满意)即可.如果你认可我的回答,请及时点击(采纳为满意回答)按钮
霍金的理论是什么
霍金的理论: 霍金悖论主张黑洞不可能透露出东西,所有那些被它吞噬的东西将永远置身于我们的宇宙之外。
这一论断被一些人称为“霍金悖论”(为了解决“悖论”从而引发了平行宇宙的概念,或者说有多个宇宙共存的说法),因为它与量子理论相抵触。
理论简介: 1975年,霍金创立了闻名世界的理论体系,让黑洞的概念家喻户晓。
量子理论在原子的水平上对宇宙加以描述,推断出信息是从来不会丢失的。
如今,霍金已修改了黑洞理论,认为黑洞是可以“重新开放”的,所吞噬的信息可以以另一种形式释放出来,就像我们生活中的燃烧一样,只是信息的转化而已。
霍金经过29年的思考,斯蒂芬·霍金表示、他以前对黑洞的看法是错误的。
2004年7月14日,这位剑桥大学的著名物理学家正式发表了一篇论文,认为黑洞这种由星体残骸演化成的漩涡会保留被吞噬物体的痕迹、而且终将释放出少量被撕碎的物质。
霍金激进的新理论颠覆了他30年来为了科学地解释黑洞悖论而进行的努力:被吸入黑洞的物体怎样才能真正消失,不留一点痕迹呢长期以来他一直是这样认为的,而亚原子理论认为物质的形式可以相互转换,但不可能完全消失。
此前、霍金坚持认为、黑洞会摧毁其中所包含的一切微小信息,然后只是正常向外辐射能量。
在第17届国际广义相对论和万有引力大会上,霍金提出了令人难以置信的新的计算结果,认为黑洞能够将吞噬的物质慢慢释放出来,而且吸收和释放的方式都只有一种。
62岁的霍金说他不再相信20世纪80年代的理论、当时的理论认为黑洞可能可以通往另一个宇宙空间,这正好可以用来解释被黑洞吞噬的物质和能量去了哪里。
霍金站在粒子物理学家一边、长期以来,粒子物理学家们坚持认为任何被黑洞吞噬的物质都不会凭空消失,最后必然以一种特殊的方式释放出来。
霍金面对来自50个国家的大约800名物理学家和其他科学家发表了演讲,他说:(黑洞里)没有我曾设想过的子宇宙分支,物质信息仍然牢牢地保存在这个宇宙里。
我很遗憾这让科幻迷们失望了,但如果物质信息被保存了,就不可能利用黑洞去别的宇宙空间旅行。
如果跳进一个黑洞,物质能量将以一种被撕裂的形式返回到宇宙中、其中包含以前的信息,但是已经处于无法辨认的状态。
霍金的新理论在物理学权威中激起了怀疑和困惑的浪潮。
霍金在发表演讲时,其中的两位领军人物英国哥伦比亚大学的威廉·翁鲁和芝加哥大学的罗伯特·沃尔德不断耸肩摇头表示怀疑。
黑洞专家沃尔德说:霍金完全改变了他自己以前的观点、霍金以前认为进入黑洞的一切都会被冲走。
他相信从黑洞释放出的任何物质都能追溯到来源。
他已经偏离了仍然坚信的理论。
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八岁的高斯了数学定理 德国著名大科学家(1777~1855)出一个贫穷的家庭。
高斯在还不会讲话就自计算,在三岁时有一天晚上他看着父亲在算工钱时,还纠正父亲计算的错误。
长大后他成为当代最杰出的天文学家、数学家。
他在物理的电磁学方面有一些贡献,现在电磁学的一个单位就是用他的名字命名。
数学家们则称呼他为“数学王子”。
他八岁时进入乡村小学读书。
教数学的老师是一个从城里来的人,觉得在一个穷乡僻壤教几个小猢狲读书,真是大材小用。
而他又有些偏见:穷人的孩子天生都是笨蛋,教这些蠢笨的孩子念书不必认真,如果有机会还应该处罚他们,使自己在这枯燥的生活里添一些乐趣。
这一天正是数学教师情绪低落的一天。
同学们看到老师那抑郁的脸孔,心里畏缩起来,知道老师又会在今天捉这些学生处罚了。
“你们今天替我算从1加2加3一直到100的和。
谁算不出来就罚他不能回家吃午饭。
”老师讲了这句话后就一言不发的拿起一本小说坐在椅子上看去了。
教室里的小朋友们拿起石板开始计算:“1加2等于3,3加3等于6,6加4等于10……”一些小朋友加到一个数后就擦掉石板上的结果,再加下去,数越来越大,很不好算。
有些孩子的小脸孔涨红了,有些手心、额上渗出了汗来。
还不到半个小时,小高斯拿起了他的石板走上前去。
“老师,答案是不是这样
” 老师头也不抬,挥着那肥厚的手,说:“去,回去再算
错了。
”他想不可能这么快就会有答案了。
可是高斯却站着不动,把石板伸向老师面前:“老师
我想这个答案是对的。
” 数学老师本来想怒吼起来,可是一看石板上整整齐齐写了这样的数:5050,他惊奇起来,因为他自己曾经算过,得到的数也是5050,这个8岁的小鬼怎么这样快就得到了这个数值呢
高斯解释他发现的一个方法,这个方法就是古时希腊人和中国人用来计算级数1+2+3+…+n的方法。
高斯的发现使老师觉得羞愧,觉得自己以前目空一切和轻视穷人家的孩子的观点是不对的。
他以后也认真教起书来,并且还常从城里买些数学书自己进修并借给高斯看。
在他的鼓励下,高斯以后便在数学上作了一些重要的研究了。
小欧拉智改羊圈 欧拉是数学史上著名的数学家,他在数论、几何学、天文数学、微积分等好几个数学的分支领域中都取得了出色的成就。
不过,这个大数学家在孩提时代却一点也不讨老师的喜欢,他是一个被学校除了名的小学生。
事情是因为星星而引起的。
当时,小欧拉在一个教会学校里读书。
有一次,他向老师提问,天上有多少颗星星。
老师是个神学的信徒,他不知道天上究竟有多少颗星,圣经上也没有回答过。
其实,天上的星星数不清,是无限的。
我们的肉眼可见的星星也有几千颗。
这个老师不懂装懂,回答欧拉说:天有有多少颗星星,这无关紧要,只要知道天上的星星是上帝镶嵌上去的就够了。
欧拉感到很奇怪:天那么大,那么高,地上没有扶梯,上帝是怎么把星星一颗一颗镶嵌到一在幕上的呢
上帝亲自把它们一颗一颗地放在天幕,他为什么忘记了星星的数目呢
上帝会不会太粗心了呢
他向老师提出了心中的疑问,老师又一次被问住了,涨红了脸,不知如何回答才好。
老师的心中顿时升起一股怒气,这不仅是因为一个才上学的孩子向老师问出了这样的问题,使老师下不了台,更主要的是,老师把上帝看得高于一切。
小欧拉居然责怪上帝为什么没有记住星星的数目,言外之意是对万能的上帝提出了怀疑。
在老师的心目中,这可是个严重的问题。
在欧拉的年代,对上帝是绝对不能怀疑的,人们只能做思想的奴隶,绝对不允许自由思考。
小欧拉没有与教会、与上帝保持一致,老师就让他离开学校回家。
但是,在小欧拉心中,上帝神圣的光环消失了。
他想,上帝是个窝囊废,他怎么连天上的星星也记不住
他又想,上帝是个独裁者,连提出问题都成了罪。
他又想,上帝也许是个别人编造出来的家伙,根本就不存在。
回家后无事,他就帮助爸爸放羊,成了一个牧童。
他一面放羊,一面读书。
他读的书中,有不少数学书。
爸爸的羊群渐渐增多了,达到了100只。
原来的羊圈有点小了,爸爸决定建造一个新的羊圈。
他用尺量出了一块长方形的土地,长40米,宽15米,他一算,面积正好是600平方米,平均每一头羊占地6平方米。
正打算动工的时候,他发现他的材料只够围100米的篱笆,不够用。
若要围成长40米,宽15米的羊圈,其周长将是110米(15+15+40+40=110)父亲感到很为难,若要按原计划建造,就要再添10米长的材料;要是缩小面积,每头羊的面积就会小于6平方米。
小欧拉却向父亲说,不用缩小羊圈,也不用担心每头羊的领地会小于原来的计划。
他有办法。
父亲不相信小欧拉会有办法,听了没有理他。
小欧拉急了,大声说,只有稍稍移动一下羊圈的桩子就行了。
父亲听了直摇头,心想:世界上哪有这样便宜的事情
但是,小欧拉却坚持说,他一定能两全齐美。
父亲终于同意让儿子试试看。
小欧拉见父亲同意了,站起身来,跑到准备动工的羊圈旁。
他以一个木桩为中心,将原来的40米边长截短,缩短到25米。
父亲着急了,说:那怎么成呢
那怎么成呢
这个羊圈太小了,太小了。
小欧拉也不回答,跑到另一条边上,将原来15米的边长延长,又增加了10米,变成了25米。
经这样一改,原来计划中的羊圈变成了一个25米边长的正方形。
然后,小欧拉很自信地对爸爸说:现在,篱笆也够了,面积也够了。
父亲照着小欧拉设计的羊圈扎上了篱笆,100米长的篱笆真的够了,不多不少,全部用光。
面积也足够了,而且还稍稍大了一些。
父亲心里感到非常高兴。
孩子比自己聪明,真会动脑筋,将来一定大有出息。
父亲感到,让这么聪明的孩子放羊实在是及可惜了。
后来,他想办法让小欧拉认识了一个大数学家伯努利。
通过这位数学家的推荐,1720年,小欧拉成了巴塞尔大学的大学生。
这一年,小欧拉13岁,是这所大学最年轻的大学生。
报效祖国宏愿------ 华罗庚的故事 同学们都知道,华罗庚是一位靠自学成才的世界一流的数学家。
他仅有初中文凭,因一篇论文在《科学》杂志上发表,得到数学家熊庆来的赏识,从此华罗庚北上清华园,开始了他的数学生涯。
1936年,经熊庆来教授推荐,华罗庚前往英国,留学剑桥。
20世纪声名显赫的数学家哈代,早就听说华罗庚很有才气,他说:“你可以在两年之内获得博士学位。
”可是华罗庚却说:“我不想获得博士学位,我只要求做一个访问者。
”“我来剑桥是求学问的,不是为了学位。
”两年中,他集中精力研究堆垒素数论,并就华林问题、他利问题、奇数哥德巴赫问题发表18篇论文,得出了著名的“华氏定理”,向全世界显示了中国数学家出众的智慧与能力。
1946年,华罗庚应邀去美国讲学,并被伊利诺大学高薪聘为终身教授,他的家属也随同到美国定居,有洋房和汽车,生活十分优裕。
当时,不少人认为华罗庚是不会回来了。
新中国的诞生,牵动着热爱祖国的华罗庚的心。
1950年,他毅然放弃在美国的优裕生活,回到了祖国,而且还给留美的中国学生写了一封公开信,动员大家回国参加社会主义建设。
他在信中坦露出了一颗爱中华的赤子之心:“朋友们
梁园虽好,非久居之乡。
归去来兮……为了国家民族,我们应当回去……”虽然数学没有国界,但数学家却有自己的祖国。
华罗庚从海外归来,受到党和人民的热烈欢迎,他回到清华园,被委任为数学系主任,不久又被任命为中国科学院数学研究所所长。
从此,开始了他数学研究真正的黄金时期。
他不但连续做出了令世界瞩目的突出成绩,同时满腔热情地关心、培养了一大批数学人才。
为摘取数学王冠上的明珠,为应用数学研究、试验和推广,他倾注了大量心血。
据不完全统计,数十年间,华罗庚共发表了152篇重要的数学论文,出版了9部数学著作、11本数学科普著作。
他还被选为科学院的国外院士和第三世界科学家的院士。
从初中毕业到人民数学家,华罗庚走过了一条曲折而辉煌的人生道路,为祖国争得了极大的荣誉。
阿基米德(约公元前287~212年) ——希腊物理学家、数学家。
阿基米德的父亲是一位天文学家和数学家,他从小受到良好的教育,特别喜爱数学。
有一次,国王请他去测定金匠刚刚为其做好的王冠是纯金的还是掺有银子的混合物,并且告诫他不得毁坏王冠。
起初,阿基米德茫然不知所措。
直到有一天,当自己泡大一满盆洗 澡水里时,溢出水量的体积等于他身体浸入水中的那部分体积。
那么,如果把王冠浸入水中 ,根据水面上升的情况算出王冠的体积与等重量金子的体积相等,就说明王冠是纯金的;假如掺有银子的话,王冠的体积就会大一些。
他兴奋地从浴盆中跃出,全身赤条条地奔向皇宫,大喊着:我找到了
找到了
他为此而发明了 浮力原理。
除此之外,他还发现了著名的杠杆原理。
伴随着这一发明,还产生了一句众所周知的名言:只要给我一个支点,我就能撬动地球。
在阿基米德的老年岁月里,他的祖国与罗马发生战争,当他住的城市遭劫掠时,阿基米德还专心地研究他在沙地上画的几何图形,凶残的罗马士兵刺倒了这位75岁的老人,伟大的科学家扑倒在鲜血染红了的几何图形上…… 阿基米德死后,人们整理出版了《阿基米德遗著全集》,以永远缅怀这位科学巨匠的伟大业绩。
牛顿(1642~1727) 牛顿英国物理学家、数学家。
曾任英国皇家学会会长。
牛顿是举世公认的、有史以来最伟大的科学家之一。
他的幼年充满了辛酸,在他出生前3个月父亲便去世了,之后母亲改嫁,他是由外祖母抚养成人的。
23毕业于著名的剑桥大学后留校工作。
后因逃避伦敦流行的鼠疫来到母亲的农场里。
在这里,他被一个常人熟视无睹的现象吸引住了。
有一次,他看到一个熟透了的苹果落在地上,便开始思索为什么苹果会垂直落在地上,而不是飞到天上去呢
一定是有一种力在拉它,那么这种将苹果往下拉的力会不会控制月球
他就是通过这个看起来十分简单的现象,发现了著名的万有引力定律。
这个定律的巨大作用,很快就显示了出来。
它解释了当时所知道的天体的一切运动。
同时,牛顿又完成了一项重要的光学实验,从而证明了白光是由以赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列的合成光。
1687年,牛顿出版了有史以来最伟大的科学著作《自然哲学的数学原理》。
在这里,他钻研了伽利略的理论,并归纳出著名的运动三大定律。
除此之外,他发现的二项式定理,在数学界也有一席之地。
1704年,出版《光学》一书,总结了他对光学研究的成果。
牛顿61岁那年被选为英国皇家学会会长,此后年年连任直至逝世。
作为举世公认的、最卓越的科学巨匠,他仍谦逊地说:“如果说我比别人看得远些,那是因为我站在了巨人的肩上。
”1727年3月20日,84岁的牛顿逝世了。
作为有功于国家的伟人,他被葬在了英国国家公墓,受到世人的瞻仰。
欧拉(1707~1783) 欧拉瑞士数学家,英国皇家学会会员。
欧拉从小着迷数学,是一位不折不扣的数学天才。
他13岁便成为著名的巴塞尔大学的学生,16岁获硕士学位,23岁就晋升为教授。
1727年,他应邀去俄国圣彼得堡科学院工作。
过度的劳累,致使他双目失明。
但是,这并没有影响他的工作 。
欧拉具有惊人的记忆力。
氢说,1771年圣彼德堡的一场大火,把他的大量藏书和手稿化为灰烬。
他就凭着惊人的记忆,口授发表了论文400多篇、论著多部。
欧拉这们18世纪数学巨星,在微积分、微分方程、几何、数论、变分学等 领域都作出了巨大贡献,从而确定了他作为变分法的奠基人、复变函数先驱者的地位。
同时,他还是一位出色的科普作家,他发表的科普读物,在长达90年内不断重印。
欧拉是古往今来最多产的数学家,据说他留下的宝贵的文化遗产够当时的圣彼得堡所有的印刷机同时忙上几年。
欧拉作为历史上对数学贡献最大的四位数学家之一(另外三位是阿基米德、牛顿、高斯),被誉为数学界的莎士比亚。
高斯(1777~1855) 高斯是德国数学家、物理学家和天文学家,英国皇家学会会员。
高斯是一个农民的儿子,幼年时,他在数学方面就显示出了非凡的才华。
3岁能纠正父亲计算中的错误;10岁便独立发现了算术级数的求和公式;11岁发现了二项式定理。
少年高斯的聪颖早慧,得到了很有名望的布瑞克公爵的垂青与资助,使他得以不断深造。
19岁的高斯在进大学不久,就发明了只用圆规和直尺作出正17边形的方法,解决了两千年来悬而未决的几何难题。
1801年,他发表的<<算术研究>>,阐述了数论和高等代数的某些问题。
他对超几何级数、复变函数、统计数学、椭圆函数论都有重大贡献。
作为一个物理学家,他与威廉.韦伯合作研究电磁学,并发明了电极。
为了进行实验,高斯还发明了双线磁力计,这是他对电磁学问题研究的一个很有实际意义的成果。
高斯30岁时担任了德国著名高等学府天文台台长,并一直在天文台工作到逝世。
他平生还喜欢文学和语言学,懂得十几门外语。
他一生共发表323篇(种)著作,提出了404项科学创见,完成了4项重要发明。
高斯去世后,人们在他出生的城市竖起了他的雕像。
为了纪念他发现做出17边形的方法,雕像的底座修成17边形。
世人公认他是一位和牛顿、阿基米德、欧拉齐名的数学家。
祖冲之(429~500) 中国南北朝时代南朝数学家、天文学家、物理学家。
范阳遒(今河北涞水)人 祖冲之(429-500)的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官。
祖冲之长在这样的家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的青年。
他特别爱好研究数学,也喜欢研究天文历法,经常观测太阳和星球运行的情况,并且做了详细记录。
宋孝武帝听到他的名气,派他到一个专门研究学术的官署“华林学省”工作。
他对做官并没有兴趣,但是在那里,可以更加专心研究数学、天文了。
我国历代都有研究天文的官,并且根据研究天文的结果来制定历法。
到了宋朝的时候,历法已经有很大进步,但是祖冲之认为还不够精确。
他根据他长期观察的结果,创制出一部新的历法,叫做“大明历”(“大明”是宋孝武帝的年号)。
这种历法测定的每一回归年(也就是两年冬至点之间的时间)的天数,跟现代科学测定的相差只有五十秒;测定月亮环行一周的天数,跟现代科学测定的相差不到一秒,可见它的精确程度了。
公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,孝武帝召集大臣商议。
那时候,有一个皇帝宠幸的大臣戴法兴出来反对,认为祖冲之擅自改变古历,是离经叛道的行为。
祖冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴。
戴法兴依仗皇帝宠幸他,蛮横地说:“历法是古人制定的,后代的人不应该改动。
”祖冲之一点也不害怕。
他严肃地说:“你如果有事实根据,就只管拿出来辩论。
不要拿空话吓唬人嘛。
”宋孝武帝想帮助戴法兴,找了一些懂得历法的人跟祖冲之辩论,也一个个被祖冲之驳倒了。
但是宋孝武帝还是不肯颁布新历。
直到祖冲之死了十年之后,他创制的大明历才得到推行。
尽管当时社会十分动乱不安,但是祖冲之还是孜孜不倦地研究科学。
他更大的成就是在数学方面。
他曾经对古代数学著作《九章算术》作了注释,又编写一本《缀术》。
他的最杰出贡献是求得相当精确的圆周率。
经过长期的艰苦研究,他计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间,成为世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科学家。
祖冲之在科学发明上是个多面手,他造过一种指南车,随便车子怎样转弯,车上的铜人总是指着南方;他又造过“千里船”,在新亭江(在今南京市西南)上试航过,一天可以航行一百多里。
他还利用水力转动石磨,舂米碾谷子,叫做“水碓磨”。
祖冲之晚年的时候,掌握宋朝禁卫军的萧道成灭了宋朝。
华罗庚(1910~1985) 中国数学家、数学教育家,中国科学院院士,江苏金坛人。
华罗庚的父亲是经营杂货店的小业主,由于经营惨淡,家境每况愈下,致使上中学不久的华罗庚辍学,当了杂货店的记账员。
在繁琐、单调的劳作中,他并没有放弃最大的嗜好---数学研究。
正在他发奋自学时,灾难从天而降---他染上了可怕的伤寒症,被医生判了“死刑”。
然而,他竟然奇迹般地活了过来,但左腿却落下了终生残疾。
他常挂在嘴边的是这样一句话:“所谓天才,就是靠坚持不断的努力。
”这位没有大学文凭的数学家,凭着坚持不懈的努力,刻苦自学,于1930年,以《苏家驹之代数五次方程式不能成立的理由》的论文,而使中国数学界刮目相看。
后被熊庆来教授推荐到清华大学数学系任助教 。
在这里,他得益于熊庆来、杨武之的指导,学术上得以长足进步,并逐渐树立起他在世界数学界的地位。
1948年应美国一所大学骋请任教。
新中国成立后,他毅然放弃优越的工作和生活条件,携妻儿回国,担任清华大学数学系教授,后任中国科学院数学研究所所长。
他十分重视和倡导把数学理论应用到生产实践中,并亲自组织和推广“优选法”、“统筹法”,使之在社会主义现代化建设中显示出了巨大的威力。
他一生勤奋耕耘,共发表200余篇学术论文、10部专著。
作为数学教育家,他培养出陈景润、王元、陆启铿等一批优秀的数学家,并形成了中国数学学派,有的人已成为世界级的数学家。
1985年6月12日,华罗庚在日本讲学时,因突发心肌梗塞而去世,终年75岁。
一生以“最大希望就是工作到生命的最后一刻”自勉的华罗庚,将永远活在人民的心中。
陈景润(1933~1966) 中国数学家、中国科学院院士。
福建闽候人。
陈景润出生在一个小职员的家庭,上有哥姐、下有弟妹,排行第三。
因为家里孩子多,父亲收入微薄,家庭生活非常拮据。
因此,陈景润一出生便似乎成为父母的累赘,一个自认为是不爱欢迎的人。
上学后,由于瘦小体弱,常受人欺负。
这种特殊的生活境况,把他塑造成了一个极为内向、不善言谈的人,加上对数学的痴恋,更使他养成了独来独往、独自闭门思考的习惯,因此竟被别人认为是一个 “怪人”。
陈景润毕生后选择研究数学这条异常艰辛的人生道路,与沈元教授有关。
在他那里,陈景润第一次知道了哥德巴赫猜想,也就是从那里,陈景润第一刻起,他就立志去摘取那颗数学皇冠上的明珠。
1953年,他毕业于厦门大学,留校在图书馆工作,但始终没有忘记哥德巴赫猜想,他把数学论文寄给华罗庚教授,华罗庚阅后非常赏识他的才华,把他调到中国科学院数学研究所当实习研究员,从此便有幸在华罗庚的指导下,向哥德巴赫猜想进军。
1966年5月,一颗耀眼的新星闪烁于全球数学界的上空------陈景润宣布证明了哥德巴赫猜想中的1+2;1972年2月,他完成了对1+2证明的修改。
令人难以置信的是,外国数学家在证明1+3时用了大型高速计算机,而陈景润却完全靠纸、笔和头颅。
如果这令人费解的话,那么他单为简化1+2这一证明就用去的6麻袋稿纸,则足以说明问题了。
1973年,他发表的著名的陈氏定理,被誉为筛法的光辉顶点。
对于陈景润的成就,一位著名的外国数学家曾敬佩和感慨地誉:他移动了群山
诺伊曼 诺伊曼(1903~1957),美籍匈牙利数学家,美国科学院院士。
诺伊曼出生在一个犹太银行家的家庭,是位罕见的神童。
他8岁掌握微积分,12岁读懂《函数论》。
在他成长的道路上,曾有这样一段有趣的故事:1913年夏天,银行家马克斯先生登出一则启示,愿以10倍于一般教师的聘金,为11岁的长子诺伊曼聘请一位家庭教师。
尽管这诱人的启示,曾使许多人怦然心动,但终没有人敢去教导这样倾城皆知的神童……他在21岁获得物理-数学博士之后,开始了多学科的研究,先是数学、力学、物理学,又转到经济学、气象学,而后转向原子弹工程,最后,又致力于电子计算机的研究。
这一切,使他成为不折不扣的科学全才。
他的主要成就是数学研究。
他在高等数学的许多分支中都作出了重要贡献,其最卓越的工作 是开辟了数学的一个新分支------对策论。
1944年出版了他的杰出著作 《对策论与经济行为》。
第二次世界大战期间,为第一颗原子弹的研制作出重要贡献。
战后 ,运用他的数学才能指导制造大型电子计算机,被人们誉为电子计算机之父。
关于博弈论的演讲
谈谈对博弈论的认识金融0901陈华英博弈论(gametheory)又叫对策论,是作为分析和解决冲突和合作的工具,参与人,策略集和效用构成一个基本的博弈.参与人在博弈过程中是否能够达成一个具有约束力的协议,将博弈分为合作与非合作博弈(non-cooperativegame), 后者参与人在选择自己的行动时,优先考虑如何维护自己的利益,前者强调的是集体主义,团体理性(collectiverationality)。
博弈论强调时间和信息的重要性,是影响博弈均衡的主要因素。
参与者之间的信息传递决定了其行动空间和最优战略的选择;博弈过程中始终存在一个先后问题,参与人的行动次序对博奕最后的均衡有直接的影响。
博弈根据参与人行动的次序和参与人对其它人的特征、战略空间和支付的知识、信息是否了解两个角度进行划分。
四种博弈:完全信息静态博弈和动态博弈,不完全信息静态和动态博弈。
严格讲博弈论并不是经济学的分支,只是一种方法,许多人于是将它看作数学的一个分支。
它为解决不同实体的冲突和合作提供了一个宝贵的方法。
博弈论,又称对策论根据,是使用严谨的数学模型研究冲突对抗条件下最优决策问题的理论。
它的研究对象是人与人之间行为的相互影响和相互作用,人与人之间利益和冲突、竞争与合作。
博弈论对人类最大的贡献是其哲学思维方式推动人类思维模式的向前发展。
初识博弈论是在电影《美丽心灵》中,影片中有这样一个情节:在美国普林斯顿大学的酒吧
亚里士多德的故事
伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家,科学革命的先驱。
历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识,扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。
为了证实和传播N.哥白尼的日心说,伽利略献出了毕生精力。
由此,他晚年受到教会迫害,并被终身监禁。
他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。
因此,他被称为“近代科学之父”。
他的工作,为I.牛顿的理论体系的建立奠定了基础。
伽利略凡事不但喜欢多想一想,还要去试一试。
他在比萨母校任数学教授时,并不像其他人那样照宣亚里士多德的教条,而是大力提倡观察和实验。
这在当时看来,简直是不知天高地厚。
1590年,25岁的伽利略对亚里士多德的一个经典理论:如果把两件东西从空中扔下,必定是重的先落地,轻的后落地提出了怀疑。
伽利略认为不管是轻的还是重的,他们从高空落下时,都同时落地。
当时亚里士多德的思想被奉为金科玉律,自然没有人相信伽利略的话,于是伽利略决心搞一次实验,让人们亲眼看看。
这天,年轻的伽利略宣布要在比萨斜塔上进行一次试验,一些教授大为不满,便一起到校长面前告状。
校长听了也很生气,但转念一想,这样也好,让他当众出出丑,也好杀杀他的傲气。
当伽利略左手拿一个铁球,右手拿要重十倍的另一个铁球爬上斜塔七层的阳台时,塔下已是人头攒动,比萨大学的校长、教授、学生,还有许许多多看热闹的市民。
就在这时,还是没有一个人相信伽利略会是对的。
伽利略将身子从阳台上探出,当他两手同时撒开时,只见两只球从空中落下,齐头并进,眨眼之间,咣当一声,同时落地。
塔下的人,一下子都懵了。
先是寂静了片刻,接着便嗡嗡地嚷作一团。
这时,伽利略从塔上走下来。
校长和几个老教授立即将他围住说:你一定是施了什么魔术,让两个球同时落地,亚里士多德是绝对不会错的。
伽利略说:不信,我还可以上去重做一遍,这回你们可要注重看着。
校长说:不必做了,亚里士多德是*道理服人的。
重东西当然比轻东西落得快。
这是公认的道理。
就算你的实验是真的,但它不符合道理,也是不能承认的。
伽利略说:好吧,既然你们不相信事实,一定要讲道理,我也可以来讲一讲。
就算重物下落比轻物快吧,我现在把两个球绑在一起,从空中扔下,按照亚里士多德的道理,你们说说看,它落下时比重球快呢还是比重球慢
校长不屑一答地说道:当然比重球要快
因为它是重球加轻球,自然更重了。
这时一个老教授忙将校长的衣袖扯了一下,挤上前来说:当然比重球要慢。
它是重球加轻球,轻球接拉它,所以下落速度应是两球的平均值,介乎重球和轻球之间。
伽利略不慌不忙地说道:可是世上只有一个亚里士多德啊,按照他的理论,怎么会得出两个不同的结果呢
校长和教授们面面相觑,半天说不出话来。
一会儿才突然醒悟到,他们本是一起来对付伽利略的,怎么能在伽利略面前互相对立起来呢
校长的脸一下红到脖根,气急败坏地喊道:你这是强辩,放肆
这时围观的学生轰地一声大笑起来。
伽利略还是不动火,慢条斯理地说:看来还是亚里士多德错了
物体从空中自由落下时不管轻重,都是同时落地。
听了伽利略的这几句话,校长和那些教授再想不出一句反驳的话来,于是亚里士多德的理论就这样轻易地被这个初生牛犊推翻了。
生平和学术生涯 早年活动 伽利略1564年2月15日生于比萨,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,而在课外听世交、著名学者O.里奇讲欧几里得几何学和阿基米德静力学,感到浓厚兴趣。
1583年,伽利略在比萨教堂里注意到一盏悬灯的摆动,随后用线悬铜球作模拟(单摆)实验,确证了微小摆动的等时性以及摆长对周期的影响,由此创制出脉搏计用来测量短时间间隔。
1585年因家贫退学,担任家庭教师,但仍奋力自学。
1586年,他发明了浮力天平,并写出论文《小天平》。
1587年他带着关于固体重心计算法的论文到罗马大学学求见著名数学家和历法家C.克拉维乌斯教授,大受称赞和鼓励。
克拉维乌斯回赠他罗马大学教授P.瓦拉的逻辑学讲义与自然哲学讲义,这对于他以后的工作大有帮助。
1588年他在佛罗伦萨研究院做了关于A.但丁《神曲》中炼狱图形构想的学术演讲,其文学与数学才华大受人们赞扬。
次年发表了关于几种固体重心计算法的论文,其中包括若干静力学新定理。
由于有这些成就,当年比萨大学便聘请他任教,讲授几何学与天文学。
第二年他发现了摆线。
当时比萨大学教材均为亚里士多德学派的学者所撰,书中充斥着神学与形而上学的教条。
伽利略经常发表辛辣的反对意见,由此受到校内该学派的歧视和排挤。
1591年其父病逝,家庭负担加重,他便决定离开比萨。
帕多瓦时期 1592年伽利略转到帕多瓦大学任教。
帕多瓦属于威尼斯公国,远离罗马,不受教廷直接控制,学术思想比较自由。
在此良好气氛中,他经常参加校内外各种学术文化活动,与具有各种思想观点的同事论辩。
此时他一面吸取前辈如N.F.塔尔塔利亚、G.B.贝内代蒂、F.科门迪诺等人的数学与力学研究成果,一面经常考察工厂、作坊、矿井和各项军用民用工程,广泛结交各行业的技术员工,帮他们解决技术难题,从中吸取生产技术知识和各种新经验,并得到启发。
在此时期,他深入而系统地研究了落体运动、抛射体运动、静力学、水力学以及一些土木建筑和军事建筑等;发现了惯性原理,研制了温度计和望远镜。
1597年,他收到J.开普勒赠阅的《神秘的宇宙》一书,开始相信日心说,承认地球有公转和自转两种运动。
但这时他对柏拉图的圆运动最自然最完善的思想印象太深,以致对开普勒的行星椭圆轨道理论不感兴趣。
1604年天空出现超新星,亮光持续18个月之久。
他便趁机在威尼斯作几次科普演讲,宣传哥白尼学说。
由于讲得精采动听,听众逐次增多,最后达千余人。
1609年7月,盛传一荷兰眼镜工人发明了供人玩赏的望远镜。
他未见到实物,思考竟日后,用风琴管和凸凹透镜各一片制成一具望远镜,倍率为3,后又提高到9。
他邀请威尼斯参议员到塔楼顶层用望远镜观看远景,观者无不惊喜万分。
参议院随后决定他为帕多瓦大学的终身教授。
1610年初,他又将望远镜放大率提高到33,用来观察日月星辰,新发现甚多,如月球表面高低不平,月球与其他行星所发的光都是太阳的反射光,水星有4颗卫星,银河原是无数发光体的总汇,土星有多变的椭圆外形等等,开辟了天文学的新天地。
是年3月,出版了他的《星空信使》一书,震撼全欧。
随后又发现金星盈亏与大小变化,这对日心说是一强有力的支持。
伽利略日后回顾在帕多瓦的18年时,认为这是他一生中工作最开展、精神最舒畅的时期。
事实上,这也是他一生中学术成就最多的时期。
托斯卡纳时期 20年来伽利略在物理学和天文学研究上的丰硕成果,激起了他学术上的更大企求。
为了取得充裕时间致力于科学研究,1610年春,他辞去大学教职,接受托斯卡纳公国大公聘请,担任宫廷首席数学家和哲学家的闲职与比萨大学首席数学教授的荣誉职位。
为了使科学免受教会干预,伽利略曾多次去罗马活动。
1611年他第二次去罗马,目的在于赢得宗教、政治与学术界认可他在天文学上的发现。
他在罗马受到包括教皇保罗五世和若干高级主教在内的上层人物的热情接待,并被林赛研究院接纳为院士。
当时耶稣会的神父们承认他的观测事实,只是不同意他的解释。
这年5月,在罗马大学的大会上,几个高职位的神父公开宣布了伽利略的天文学成就。
同年,他观察到太阳黑子及其运动,对比黑子的运动规律和圆运动的投影原理,论证了太阳黑子是在太阳表面上;他还发现了太阳有自转。
1613年他发表了3篇讨论太阳黑子问题的通信稿。
另外,1612年他又出版了《水中浮体对话集》一书。
1615年,一诡诈的教士集团和教会中许多与伽利略敌对的人联合攻击伽利略为哥白尼学说辩护的论点,控告他违反基督教义。
他闻讯后,于是年冬第三次去罗马,力图挽回自己的声誉,企求教廷不因自己保持哥白尼观点而受到惩处,也不公开压制他宣传哥白尼学说,教廷默认了前一要求,但拒绝了后者。
教皇保罗五世在1616年下达了著名的“1616年禁令”,禁止他以口头的或文字的形式保持、传授或捍卫日心说。
1624年,他第四次去罗马,希望故友新任教皇乌尔邦八世能够同情并理解他的意愿,以维护新兴科学的生机。
他先后谒见6次,力图说明日心说可以与基督教教义相协调,说“圣经是教人如何进天国,而不是教人知道天体是如何运转的”;并且试图以此说服一些大主教,但毫无效果。
乌尔邦八世坚持“1616年禁令”不变;只允许他写一部同时介绍日心说和地心说的书,但对两种学说的态度不得有所偏倚,而且都要写成数学假设性的。
在这辛勤奔波的一年里,他研制成了一台显微镜,“可将苍蝇放大成母鸡一般。
” 此后6年间,他撰写了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》一书,1630年他第5次到罗马,取得了此书的“出版许可证”。
此书终于在1632年出版了。
此书在表面上保持中立,但实际上却为哥白尼体系辩护,并多处对教皇和主教隐含嘲讽,远远超出了仅以数学假设进行讨论的范围。
全书笔调诙谐,在意大利文学史上列为文学名著。
教廷的迫害和晚年生活 《对话》出版后6个月,罗马教廷便勒令停止出售,认为作者公然违背“1616年禁令”,问题严重,亟待审查。
原来有人在教皇乌尔邦八世面前挑拨说伽利略在《对话》中,借头脑简单、思想守旧的辛普利邱之口以教皇惯用辞句,发表了一些可笑的错误言论,使他大为震怒。
曾支持他当上教皇的集团激烈地主张要严惩伽利略,而神圣罗马帝国和西班牙王国认为如纵容伽利略会对各国国内的异端思想产生重大影响,提出联合警告。
在这些内外压力和挑拨下,教皇便不顾旧交,于这年秋发出了伽利略到罗马宗教裁判所受审的指令。
年近七旬而又体弱多病的伽利略被迫在寒冬季节抱病前往罗马,在严刑威胁下被审讯了三次,根本不容申辩。
几经折磨,终于在 1633年6月22日在圣玛丽亚修女院的大厅上由10名枢机主教联席宣判,主要罪名是违背“1616年禁令”和圣经教义。
伽利略被迫跪在冰冷的石板地上,在教廷已写好的“悔过书”上签字。
主审官宣布:判处伽利略终身监禁;《对话》必须焚绝,并且禁止出版或重印他的其他著作。
此判决书立即通报整个天主教世界,凡是设有大学的城市均须聚众宣读,借此以一儆百。
伽利略既是勤奋的科学家,又是虔诚的天主教徒,深信科学家的任务是探索自然规律,而教会的职能是管理人们的灵魂,不应互相侵犯。
所以他受审之前不想逃脱,受审之时也不公开反抗,而是始终服从教廷的处置。
他认为教廷在神学范围之外行使权力极不明智,但只能私下有所不满。
显然,G.布鲁诺的被处火刑和T.康帕内拉的被长期打入死牢,这两位意大利杰出的哲学家的遭遇,给他精神上投下了可怕的阴影。
宗教裁判所的判决随后又改为在家软禁,指定由他的学生和故友A.皮柯罗米尼大主教在锡耶纳的私宅中看管他,规定禁止会客,每天书写材料均需上缴等。
在皮柯罗米尼的精心护理和鼓励下,伽利略重行振作起来,接受皮柯罗米尼的建议继续研究无争议的物理学问题。
于是他仍用《对话》中的三个对话人物,以对话体裁,和较朴素的文笔,将他最成熟的科学思想和科研成果撰写成《关于两门新科学的对话与数学证明对话集》。
两门新科学是指材料力学(见弹性力学)和动力学。
这部书稿1636年就已完成,由于教会禁止出版他的任何著作,他只好托一位威尼斯友人秘密携出国境,1638年在荷兰莱顿出版。
伽利略在皮柯罗米尼家中刚过了5个月,便有人写匿名信向教廷控告皮柯罗米尼厚待伽利略。
教廷乃勒令伽利略于当年12月迁往佛罗伦萨附近的阿切特里他自已的故居,由他的大女儿维姬尼亚照料,禁例依旧。
她对父亲照料妥贴,但4个月后竟先于父亲病故。
伽利略多次要求外出治病,均未获准。
1637年双目失明。
次年才获准住在其子家中。
在这期间探望他的除托斯卡纳大公外,还有英国著名诗人、政论家J.弥尔顿和法国科学家、哲学家P.伽桑迪。
他的学生和老友B.卡斯泰里还和他讨论过利用木卫星计算地面经度的问题。
这时教廷对他的限制和监视已明显放松了。
1639年夏,伽利略获准接受聪慧好学的18岁青年V.维维亚尼为他的最后一名学生,并可在他身边照料,这位青年使他非常满意。
1641年10月卡斯泰里又介绍自己的学生和过去的秘书E.托里拆利前往陪伴。
他们和这位双目失明的老科学家共同讨论如何应用摆的等时性设计机械钟,还讨论过碰撞理论、月球的天平动、大气压下矿井水柱高度等问题,因此,直到临终前他仍在从事科学研究。
伽利略于1642年1月8日病逝,葬仪草率简陋,直到下一世纪,遗骨才迁到家乡的大教堂。
学 术 成 就 新的科学思想和科学研究方法 在伽利略的研究成果得到公认之前,物理学以至整个自然科学只不过是哲学的一个分支,没有取得自己的独立地位。
当时,哲学家们束缚在神学和亚里士多德教条的框框里,他们苦思巧辩,得不出符合实际的客观规律。
伽利略敢于向传统的权威思想挑战,不是先臆测事物发生的原因,而是先观察自然现象,由此发现自然规律。
他摒弃神学的宇宙观,认为世界是一个有秩序地服从简单规律的整体,要了解大自然,就必须进行系统的实验定量观测,找出它的精确的数量关系。
基于这样的新的科学思想,伽利略倡导了数学与实验相结合的研究方法;这种研究方法是他在科学上取得伟大成就的源泉,也是他对近代科学的最重要贡献。
用数学方法研究物理问题,原非伽利略首倡,可以追溯到公元前3世纪的阿基米德,14世纪的牛津学派和巴黎学派以及15、16世纪的意大利学术界,在这方面都有一定成就,但他们并未将实验方法放在首位,因而在思想上未能有所突破。
伽利略重视实验的思想可见于1615年他写给克利斯廷娜公爵夫人的一封信上的话:“我要请求这些聪明细心的神父们认真考虑一下臆测性的原理和由实验证实了的原理二者之间的区别。
要知道,做实验工作的教授们的主张并不是只凭主观愿望来决定的。
” 伽利略的数学与实验相结合的研究方法,一般来说,分三个步骤:①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;②再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系;③然后通过实验证实这种数量关系。
由此可见,伽利略进行科学实验的目的主要是为了检验一个科学假设是否正确,而不是盲目地收集资料,归纳事实。
物理学概念和原理的创新 惯性原理和力与加速度的新概念 推动重物时需要的力大,而推动轻物时需要的力小,是人们的直觉经验。
亚里士多德据此得出普遍性的结论:一切物体均有保持静止或所谓寻找其“天然去处”的本性,认为“任何运动着的事物都必然有推动者”,并用比例定律把动力与速度联系起来。
伽利略则得出新的概念,他观察到一个沿着光滑斜面向上滑动的物体,因斜面的斜角不同而受到不同程度的减速,斜角越小,减速越小。
如在无阻力的水平面上滑动,则应保持原速度永远滑动。
因而得出这样的结论:“一个运动的物体,假如有了某种速度以后,只要没有增加或减小速度的外部原因,便会始终保持这种速度——这个条件只有在水平的平面上才有可能,因为在斜面的情况下,朝下的斜面提供了加速的起因,而朝上的斜面提供了减速的起因;由此可知,只有在水平面上运动才是不变的”(《两门新科学的对话》,第三天,问题9,假设23注)。
这样,伽利略便第一次提出了惯性概念,并第一次把外力和“引起加速或减速的外部原因”即运动的改变联系起来。
与前述的匀加速运动实验结合在一起,伽利略提出了惯性和加速度这个全新的概念,以及在重力作用下物体作匀加速运动的全新的运动规律,为牛顿力学理论体系的建立奠定了基础。
这种新的惯性概念,推翻了1000多年以来亚里士多德学派认为物体运动*精灵或外界迂回空气推动的说法,也澄清了中世纪含糊的“冲力”说。
这是人类长期以来研究机械运动的理论成果,并且得到了当时地动说支持者们的拥护。
伽利略虽然没有明确地写出惯性原理,可是表明了这是属于物体的本性的客观规律,在研究其他物理问题时,他熟练地运用了它。
然而他未能摆脱柏拉图关于行星作圆运动的观点,相信“圆惯性”的存在,因此未能将惯性运动概念推广到一切物体运动上。
完整的惯性原理是在伽利略逝世后两年由R.笛卡儿表述的。
伽利略把物体速度的大小和方向的改变或加速度的产生归诸力的作用,这是对力的性质的客观认识,也是牛顿第二定律的雏形。
惯性原理的发现破除了力是运动原因的旧概念,而认为力是改变运动状态的原因。
牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中高度评价伽利略对第一、第二两运动定律所作的开创性工作(见牛顿运动定律)。
运动独立性原理和运动的合成、分解定律 在弹道的研究中,伽利略发现水平与垂直两方向的运动各具有独立性,互不干涉,但通过平行四边形法则又可合成实际的运动径迹。
他从垂直于地面的匀加速运动和水平方向的匀速运动,完整地解释了弹道的抛物线性质,这是运动的合成研究的重大收获,并具有实用意义。
惯性参照系概念 伽利略用物理学原理为哥白尼地动学说进行辩解时,应用运动独立性原理通俗地说明了石子从桅杆顶上掉落到桅杆脚下而不向船尾偏移的道路。
他又进一步以作匀速直线运动的船舱中物体运动规律不变的著名论述,第一次提出惯性参照系的概念。
这一原理被A.爱因斯坦称为伽利略相对性原理,是狭义相对论的先导。
单摆周期性质的发现 伽利略由观察到教堂悬灯的摆动对摆进行实验研究,发现单摆的周期与摆长的平方根成正比,而与振幅大小和摆锤重量无关。
这个规律的发现为此后的振动理论和机械计时器件的设计方案建立了基础。
光速有限及其测量 前人对于光速是否有限从来没有明确的认识。
伽利略观察了闪电现象,认为光速是有限的,并设计了测量光速的掩灯方案。
但限于当时的实验条件,用这种测量方法实际测到的主要只是实验者的反应和人手的动作时间,而不是光的行进时间。
然而,如果有了明暗变化有规律的光源或高速机械控制的器件代替人手动作,是可以测量到真正的光速的,后来木卫星食法、转动齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法都借鉴于掩灯方案。
几种基本物理实验仪器的研制 伽利略不但亲自设计和演示过许多实验,而且亲自研制出不少实验仪器。
他的工艺知识丰富,制作技术精湛,他所创制的许多实验仪器在当时及对后世都很有影响,下面举出几项: 浮力天平 这是利用浮力原理快速测定金银器皿首饰中金银含量比例的直读仪器。
这种仪器当时已用于金银首饰器皿的交易中。
温度计 伽利略首创的温度计是一种开放式的液体温度计,玻璃管内盛有着色的水和酒精,液面与大气相通(见彩图伽利略的温度计)。
这实际上是温度计与大气压力计的混合体,这是由于当时他对大气压力的变化还没有明确的认识。
尽管如此,其学术价值仍很大,温度从此成为客观的物理量,不再是不确定的主观感觉。
望远镜 伽利略制成的望远镜,可以观察到物体的正像。
经过改进后,其倍率由3逐步增大到33;不但指向星空,还可应用于船舰要塞,取得空前丰硕的发现成果。
这种望远镜结构简单,而其倍率和分辨本领受球差和色差的限制较大。
彻底推翻亚里士多德的物质观 欧洲中世纪占绝对统治地位的自然观,是经过神学改装了的亚里士多德的自然观,它成为封建神权统治者统制民众思想的工具。
亚里士多德认为,地球和地上万物都由气、火、水、土四种元素所组成,都是丑陋、不洁、不完美的,有变化和有生灭的。
火和气组成向上流动的轻物,水和土组成向下掉落的重物。
而天体则是由“以太”所组成的纯洁、完美、永恒的物体。
又因为“上帝厌恶真空”,所以真空不可能存在。
然而伽利略从望远镜发现月亮表面有山峰和洼地,高低不平,并不是完美无缺,金星也有盈亏变化;太阳表面还有活动不已的黑子;肉眼就能直接看到超新星的爆发及其渐渐暗淡和消失。
这些都打破了亚里士多德天尊地卑,天体和地上物质的性质悬殊的思想。
伽利略通过流体静力学对浮体的研究,得知所有物体都是重物,没有绝对的轻物。
天体和地球以及地上万物在物质结构上是统一的。
真空也可能存在和产生,而且只有在真空中才能研究物体运动的真正性质。
这就彻底推翻了亚里士多德凭借主观臆测的物质观,从而也根本动摇了封建神权的思想统治。
科学革命的先驱 伽利略在人类思想解放和文明发展的过程中作出了划时代的贡献。
在当时的社会条件下,为争取不受权势和旧传统压制的学术自由,为近代科学的生长,他进行了坚持不懈的斗争,并向全世界发出了振聋发聩的声音。
因此,他是科学革命的先驱,也可以说是“近代科学之父”。
虽然他晚年终于被剥夺了人身自由,但他开创新科学的意志并未动摇。
他的追求科学真理的精神和成果,永远为后代所景仰。
1979年,梵蒂冈教皇J.保罗二世代表罗马教廷为伽利略公开平反昭雪,认为教廷在300多年前迫害他是严重的错误。
这表明教廷最终承认了伽利略的主张——宗教不应该干预科学。