學科及功能
化學——研究物質的組成、結構和性質以及物質在原子和分子水平上的變化規律及變化過程中的能量關係。
物理學——研究物質不同層次的結構,相互作用和運動的基本規律。
天文學——研究天體以及它們的運動。
空氣力學——研究流動的空氣對固體的作用力和特征。
電子學——研究電子在真空、氣體和半導體中的運動情況。
工程學——研究怎樣把科學原理應用到工業上去。
機械學——研究機械設備的發明、安裝、控製以及效率計算。
冶金學——研究金屬冶煉。
人類學——研究人類的起源、文化、發展和分布。
考古學——研究古物,尤其是史前人的遺物和遺跡。
經濟學——研究怎樣最好地利用自然經濟。
地理學——研究世界的地理特點以及人類和它們的關係。
語言學——研究語言以及它們之間的相互關係。
政治學——研究國家和政府的機製。
社會學——研究團體和個人的關係。
數理邏輯學——用數學方法研究關於推理證明等問題(可用於電子計算機)。
數學——研究怎樣運用幾何、代數和算術等學科的知識。
統計學——研究可供分析的數字信息。
農藝學——研究農作物栽培,育種,耕種和土壤的情況。
解剖學——研究動物體的結構和形態。
細菌學——研究細胞的結構、作用和生命。
生態學——研究生物與其生活環境的關係。
醫學——研究疾病的起因,預防和治療。
營養學——研究怎樣提供充足而又富有營養的食物來滿足人體的需求。
藥理學——研究藥物的製作,使用和效果。
心理學——研究心理現象及其發生發展規律。
惡 科學之首創者
地心說:亞裏士多德
太陽中心說:哥白尼
未來說:弗勒希特海姆
現代天體學:開普勒
控製論:維納
生物進化論:達爾文
遺傳學:孟德爾
政治經濟學:配第
世界語:柴門霍夫
原子能物理學:居裏夫婦
相對論:愛因斯坦
板塊構造說:魏格納
人口論:馬爾薩斯
剩餘價值學說:馬克思
地質力說:李四光
地理環境決定論:孟德斯鳩
基因學說:摩爾根
經典力學和現代光學:牛頓
惡 世界科技名人
開普勒:德國天文學家,提出了行星運行的三大定律,著有《宇宙的神秘》、《光學》等。
牛頓:英國科學家,他提出了牛頓力學三大定律和萬有引力定律,寫有近代科學奠基性巨著《自然哲學的數學原理》。
法拉第:英國物理學家,他發現在導線周圍磁場作用下,導線會不停旋轉,從而發明了世界上第一台電動機,為後人留下了電磁感應定律。
達蓋爾:法國發明家,創造出最早的實用攝影方法,從而實現了照相機的誕生。
哥白尼:波蘭天文學家,創立了日心說,著有《天體運行論》。
哥倫布:意大利航海家,發現了美洲。
麥哲倫:葡萄牙航海家,第一次完成環球航行,證明了地球是球形的。
伽利略:意大利科學家,在力學領域提出了自由落體理論。
道爾頓:英國科學家,於19世紀初創立了原子論。
拉瓦錫:法國科學家,第一個提出了化學反應中的物質不滅定律。
達爾文:英國生物學家,開創了進化學說,著有《物種起源》。
馬可尼:意大利發明家,發明了無線電通信。
貝爾:美國發明家,發明了電話。
居裏夫婦:發現了放射性元素釙和鐳。
弗萊明:英國細菌學家,發現了青黴素。
普朗克:德國物理學家,提出了“量子假說論”。
波爾:丹麥科學家,被稱為原子結構之父。
科壇十烈
一、科學家帕利西因說化石是動物的遺體而不是“造物主的遊戲”,被“宗教裁判所”判處死刑。
二、比利時生理學家維薩裏,由於出版了解剖學著作《人體的構造》,被迫去聖地——耶路撒冷進行懺悔,歸途中遇難。
三、埃及亞曆山大城的女天文學者伊巴蒂研究天體而被視為妖術,慘遭殺害。
四、塞爾維特在《基督教的複興》一書中提出血液循環的見解,被烤兩個多小時後死去。
五、堅持哥白尼“日心說”的布魯諾,在羅馬鮮花廣場被燒死。
六、公元前5世紀,希臘學者希帕蒂亞對“萬物都是數”的錯誤命題提出異議,被當做“叛徒”拋入大海裏淹死。
七、18世紀為證明雷電是放電現象,俄國人利赫曼用絕緣的鐵杆向天取電,被雷電擊死。
八、德國裏利塔爾,操縱自製滑翔機,一生進行了2000多次試驗飛行,不幸在滑翔中失事殞命。
九、被譽為日本“國寶”的野口英世,不顧年老體弱,親身到非洲考察“黃熱病”,不幸感染此病身亡。
十、希臘女數學家海帕西婭,堅持傳播科學知識,被暴徒施以肉刑,投放火中。
科學之父
科學之父:古希臘泰勒斯
醫學之父:古希臘希波克拉底
植物學之父:古希臘提阿弗勒斯脫
物理學之父:古希臘阿基米德
礦物學之父:德國礦物學家阿格裏科拉
代數之父:法國數學家韋達
量學之父:丹麥第穀·布拉赫
生物化學之父:比利時範·赫爾蒙特
恒星天文學之父:美國天文學家海耳
近代化學之父:法國化學家拉瓦錫
現代化學之父:英國化學家道爾頓
天體物理學之父:德國天文學家夫琅和費
照相機之父:法國達蓋爾
近代醫學之父:法國巴斯德
科學幻想之父:法國凡爾納
電波之父:英國麥克斯韋
細菌學之父:德國科赫
俄國航空之父:俄國數學家茹可夫斯基
宇航之父:前蘇聯天體物理學家、航天學家齊奧爾科夫斯基
原子核科學之父:英國物理學家盧瑟福
無線電之父:英國馬可尼
聲學之父:德國物理學家克拉尼
磁學之父:美國物理學家範弗萊克
加速器之父:美國勞倫斯
計算機之父:美國數學家馮·諾依曼
原子彈之父:美國物理學家奧本海默
噴氣式發動機之父:英國惠特爾
德國火箭之父:布勞恩
雜交水稻之父:中國袁隆平
惡 科技史上的重大發明
紙:中國蔡倫發明。
印刷術:中國畢昇發明。
望遠鏡:意大利伽利略發明。
幹電池:意大利伏特發明。
蒸汽機:英國瓦特發明。
發電機:英國法拉第發明。
電子自動打火:美國亨利發明。
火車:英國斯蒂芬孫發明。
聽診器:法國拉埃內克發明。
電報:美國莫爾斯發明。
縫紉機:美國赫威發明。
人造染料:英國潘琴發明。
無煙火藥:瑞典諾貝爾發明。
電話:英國貝爾發明。
白熾燈:美國愛迪生發明。
摩托車:法國戴姆勒發明。
拉鏈:美國賈德森發明。
錄音機:丹麥保森發明。
電梯:美國奧切斯發明。
飛機:美國萊特兄弟發明。
電爐:美國休斯發明。
味精:日本池田菊苗發明。
晶體管:美國巴丁發明。
空調:美國W.卡裏爾發明。
電視:英國貝爾德發明。
光電複印法:美國卡爾森發明。
彩色複印機:日本東芝公司發明。
十進製和六十進製
十進製和六十進製最早是由兩河流域的蘇美爾文明創造的。
早在古巴比倫時代的蘇美爾人就采用了十進製和六十進製雙重記數法。在尚存的公元前3000年的一大批符號中,發現有2000多個單獨的符號。它們當中的一組反映了較發達的計數製:10個單位數,由小筒垂直地壓進黏土中形成一個圓形的符號來表示;60個單位數,由一個大圓筒垂直地壓進黏土中形成一個楔形符號來表示。3600或6060單位數,由更大的圓筒垂直壓進黏土製成的圓形符號來表示。這些符號組合起來既表示中間數目,又表示較大數目。這種單位製使用10和60兩個數作為基礎,具有一定的精密性。雖然六十進製的完善應歸功於後來的希臘人的智慧,但卻是兩河流域的文明最早創造了十進製和六十進製。
惡 黃金分割率
如果一條線段上某一點將這條線段分割成兩小段,較短的一段與較長的一段的比值等於較長的一段與整條線段的比值,那麼我們稱這一點為“黃金分割點”;稱這個比值(0.618)為黃金分割率。自從古希臘數學家歐多克索斯首次發現了“黃金比”後,它便成了一條公認的美學規律。最先將它冠以“黃金”美稱的,是意大利著名科學家、藝術家和工程師達·芬奇。黃金比在數學、美學、藝術中顯示出了巨大的作用,隨處可以見到它的影子。建築師們常常把它作為門窗的比例;報幕員在報幕時站在舞台的黃金分割點上,留給觀眾的形象更加美好;在自然界以及眾多藝術品中都會存在它的影子。
著名數學難題
一、幾何尺規作圖問題
“幾何尺規作圖問題”就是指作圖隻能用直尺和圓規,而這裏的直尺是指沒有刻度隻能畫直線的尺。“幾何尺規作圖問題”包括以下四個問題:
1.化圓為方——求作一正方形使其麵積等於一已知圓;
2.三等分任意角;
3.倍立方——求作一立方體使其體積是一已知立方體的二倍;
4.作正十七邊形。
以上四個問題一直困擾數學家兩千多年都不得其解,而實際上前三大問題都已證明不可能用直尺圓規經有限步驟能解決的。第四個問題是高斯用代數的方法解決的,他視此為生平得意之作,臨死前還交代要把正十七邊形刻在他的墓碑上,但後來他的墓碑上並沒有刻上十七邊形,而是十七角星,因為負責刻碑的雕刻家認為,正十七邊形和圓太像了,大家一定分辨不出來。
二、蜂窩猜想
4世紀古希臘數學家佩波斯提出,蜂窩的優美形狀,是自然界最有效勞動的代表。他猜想,人們所見到的截麵呈六邊形的蜂窩,是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建造成的。他的這一猜想稱為蜂窩猜想,但這一猜想一直沒有人能證明。1943年,匈牙利數學家陶斯巧妙地證明,在所有首尾相連的正多邊形中,正六邊形的周長是最小的。但如果多邊形的邊是曲線時,會發生什麼情況呢?陶斯不能證明這一點。而黑爾在考慮了周邊是曲線時,無論是曲線向外,還是向內,都證明了由許多正六邊形組成的圖形周長最小。他已將19頁的證明過程放在因特網上,許多專家都已看到了這一證明,認為黑爾的證明是正確的。
三、孿生素數猜想
1849年,波林那克提出孿生素數猜想,即猜測存在無窮多對孿生素數。孿生素數即相差為2的一對素數。例如3和5,5和7,11和13,……10016957和10016959等等都是孿生素數。中國數學家陳景潤在這方麵得到最好的結果:存在無窮多個素數p,使p+2是不超過兩個素數之積。孿生素數猜想至今仍未解決,但一般人都認為是正確的。
四、費馬最後定理
在360多年前的某一天,費馬突然心血來潮在書頁的空白處,寫下了一個看起來很簡單的定理,這個定理的內容是有關一個方程式xn+yn=zn的正整數解的問題,當n=2時就是我們所熟知的畢氏定理(中國古代又稱勾股弦定理)。費馬聲稱當n>2時,就找不到滿足xn+yn=zn的整數解,例如:方程式x3+y3=z3就無法找到整數解。“始作俑者”的費馬也因此留下了千古的難題,三百多年來無數的數學家嚐試要去解決這個難題卻都徒勞無功。這個號稱世紀難題的費馬最後定理也就成了數學界的心頭大患,極欲解之而後快。不過這個數學懸案最終還是得以解決。英國數學家威利斯利用數學發展的結果,證明了費馬最後定理。
五、四色猜想
1852年,畢業於倫敦大學的弗南西斯·格思裏來到一家科研單位搞地圖著色工作時,發現了一種有趣的現象:每幅地圖隻用四種顏色著色,便可使有共同邊界的國家著上不同的顏色。1872年,英國當時最著名的數學家凱利正式向倫敦數學學會提出了這個問題,於是四色猜想成了世界數學界關注的問題。世界上許多一流的數學家都紛紛參加了四色猜想的大會戰。1976年,美國數學家在美國伊利諾伊大學的兩台不同的電子計算機上,用了1200個小時,作了100億次判斷,終於完成了四色定理的證明。四色猜想的計算機證明,轟動了世界。
六、哥德巴赫猜想
公元1742年,哥德巴赫寫信給當時的大數學家歐拉,提出了以下的猜想:
1.任何一個≥6的偶數,都可以表示成兩個奇質數之和。
2.任何一個≥9的奇數,都可以表示成三個奇質數之和。
從此,這道著名的數學難題引起了世界成千上萬數學家的注意。200多年過去了,沒有人證明它。哥德巴赫猜想由此成為數學皇冠上一顆可望而不可即的“明珠”。
七、龐加來猜想
如果我們伸縮圍繞一個蘋果表麵的橡皮帶,那麼我們可以既不扯斷它,也不讓它離開表麵,使它慢慢移動收縮為一個點。另一方麵,如果我們想象同樣的橡皮帶以適當的方向伸縮在一個輪胎麵上,那麼不扯斷橡皮帶或者輪胎麵,是沒有辦法把它收縮到一點的。我們說,蘋果表麵是“單連通的”,而輪胎麵不是。大約在一百年以前,龐加萊已經知道,二維球麵本質上可由單連通性來刻畫,他提出三維球麵(四維空間中與原點有單位距離的點的全體)的對應問題。這個問題立即變得無比困難,從那時起,數學家們就在為此奮鬥。
惡 菲爾茲獎
菲爾茲獎是以已故加拿大數學家菲爾茲的姓氏命名的獎項,它是國際數學界的最高獎。1932年第9屆國際數學家大會決定,利用菲爾茲去世前捐贈的部分財產加上1924年第7屆大會的結餘資金作為基金,設立一項“不署國名、團體名和個人名”的獎項,獲獎者經由國際數學家聯合會執委會選定的8人評委會評選,並從1936年起在國際數學家大會上頒獎。獲獎者可獲得一枚純金製成的獎章和1500美元的獎金。獎章正麵是希臘數學家阿基米德的頭像,反麵用拉丁文鐫刻“超越人類極限,做宇宙主人”的格言。菲爾茲獎隻頒給純粹數學方麵年輕的(40歲以下)、已做出一定成就的數學家。第一屆菲爾茲獎在1936年頒發。1966年以前,每屆得獎者2人。自1966年後,每屆可增至4人。
沃爾夫數學獎
沃爾夫數學獎是由沃爾夫基金會設立的一年一度的數學大獎。與菲爾茲獎同被世人譽為“數學中的諾貝爾獎”。由於菲爾茲獎隻授予40歲以下的年輕數學家,所以年紀較大的數學家沒有獲獎的可能。1976年,沃爾夫及其家族捐獻1000萬美元成立了沃爾夫基金會,其宗旨是為了促進全世界科學藝術的發展。沃爾夫基金會設有:數學、物理、化學、醫學、農業5個獎(1981年又增設藝術獎)。1978年開始頒發,獎金為10萬美元,可以由幾人分得。由於沃爾夫數學獎具有終生成就獎的性質,所有獲得該獎項的數學家都是享譽數壇,聞名遐邇的當代數學大師。
諾貝爾獎
諾貝爾獎是20世紀世界上最權威的獎勵,其中自然科學獎通常被看成是國際科學界的最高獎項。這項獎勵基金是由瑞典發明家諾貝爾設立的。
諾貝爾一生研究炸藥,研製多種炸藥,使他成為舉世聞名的“炸藥大王”。諾貝爾一生取得專利達255種之多,積累了巨額財富。他在遺囑中規定,將這筆遺產的大部分存入銀行作為基金,提取利息作為獎金,獎給在物理、化學、生理學、醫學、經濟學、文學與和平等方麵有貢獻的人,以促進科學事業的發展,促進世界和平。獲獎人不受國籍、種族、性別的限製。獎金可以授予1人,也可由2~3人分享,但同一領域獲獎者不得超過3人。這就是著名的諾貝爾獎金。
諾貝爾獎從1901年開始頒發,每年頒發一次,頒獎日定在諾貝爾逝世那一天——12月10日。物理、化學獎由瑞典皇家科學院評定;生理學和醫學獎由卡洛琳醫學院評定;文學獎由瑞典文學院評定。這些獎均由瑞典國王親自頒發,而和平獎則由挪威議會五人評委會評定。
世界性的科技獎項
諾貝爾獎:為瑞典化學家諾貝爾所創立。分設物理學、化學、醫學及生理學、文學、和平事業及經濟學六種獎。
巴爾賽獎金:為意大利報界人士巴爾賽所創立,獎勵在和平、藝術、科學三個方麵有傑出貝獻的人。
克霄夫特獎金:為瑞典實業家克霄夫特所創立。每年以10萬美元分別獎給在天文、生物、數學、地質學四個方麵有傑出貢獻的人。
沃爾夫獎金:為德國物理學家沃爾夫所創立。每年以10萬美元獎勵在農業、物理、醫學、化學、數學五個方麵有傑出貢獻的人。
維特勒森獎金:由美國的哥倫比亞大學頒發,獎勵在地質學方麵有傑出貢獻的人。
霍維茨獎金:每年由美國的哥倫比亞大學頒發,金額為2.5萬美元,獎勵在醫學方麵有貢獻的人。
基泰獎金:每年由紐約一個專門基金學會頒發,獎金為1萬美元,獎勵在精神病學研究方麵有貢獻的人。
卡林加獎金:獎勵在教育、文化、科學三方麵有傑出貢獻的人。
格蒂獎金:每年以5萬美元獎勵傑出的野生動物保護者。
威爾奇獎金:獎金額為15萬美元,用來獎勵在化學方麵有傑出貢獻的人。
三次科技革命
第一次科技革命:開始於18世紀60年代,發端於英國。以蒸汽機的發明和廣泛普及為主要標誌,實現了工業生產從手工工具到機械化的轉變。第一次科技革命,使人類進入了“蒸汽時代”。
第二次科技革命:開始於19世紀70年代。以電力應用為主要標誌,以電機、電力傳輸、無線電通信、電話、電燈、電子管和內燃機等一係列的發明為代表,實現了電能、機械能、化學能和其他形式能量的相互轉化,為工業生產提供了更為強大、便利和廣泛的能源。人類由“蒸汽時代”進入“電子時代”。
第三次科技革命:開始於20世紀40年代,發展速度迅猛。以原子能、電子計算機、生物工程、空間技術和海洋技術等高科技的應用為標誌,其內容之豐富,範圍之廣,影響之深遠,都是第一、第二次技術革命所不能比擬的。
20世紀十大科學事件
1900年:普朗克提出量子理論。
1905年:愛因斯坦提出狹義相對論。
1910年:托馬斯·摩爾根證實基因是遺傳單元,並沿著染色體的細胞組織順序排列。
1913年:玻爾應用量子理論解釋電子的行為,製作了原子基本模型。
1942年:費米完成第一個受控核反應堆。
1946年:第一台電子數字計算機問世。
1953年:英國科學家成功製作出脫氧核糖核酸模型。
1969年:人類第一次在月球上行走;美國五角大樓創建因特網。
1978年:酶被用於基因重組,遺傳工程誕生。
1997年:英國研究人員首次成功克隆綿羊——“多利”。
20世紀影響人類文明最重要的十項發明
1.原子彈
1945年7月16日,世界上第一顆原子彈在美國新墨西哥州試爆成功。同年8月6日和9日,美國把另外兩顆原子彈分別投放到日本的廣島和長崎。蘇聯緊接著也在1949年成功試爆原子彈;英國在1952年;法國在1960年;中國在1964年都先後試爆原子彈。
2.航天飛機
1959年蘇聯的無人太空船首次成功登陸月球,並且拍回了大量的照片。而美國60年代末“阿波羅”登月的壯舉,卻是人類踏上地球以外星球的第一步,自此以後,美國在太空探險方麵逐漸將蘇聯拋在後頭。航天飛機出現後,人類前往外太空的成功概率大為提高,21世紀人類將開展外太空旅行。
3.電視
1923年顯像管的誕生,使電視的出現有了可能。電視技術廣泛應用是在40年代,1954年則開創了彩色電視的紀元,60年代以後幾乎大多數國家都建立了電視台。
4.人造衛星
第一顆人造衛星是由前蘇聯於1957年10月4日試射成功,緊接著美國的“探險者1”號在1958年1月31日試射成功,從此以後這些隨著地球自轉運行的人造衛星愈來愈多地旋轉在大氣層外,運用於軍事、通信、繪圖、偵察、氣象等各個方麵。
5.阿司匹林
早在15世紀,希臘醫生用柳樹皮研磨出來的粉末成為草藥版的阿司匹林的始祖。本世紀末,這種減輕身體疼痛的配方得到了前所未有的重視。德國拜耳藥廠創立的“阿司匹林”商標,成為這個藥方的專有代名詞,在20世紀愈來愈忙碌的現代社會中,阿司匹林這顆白色圓形藥片扮演著不可或缺的角色。
6.民航客機
早期的民航客機,多由軍用運輸機改裝而成。1949年第一架商用客機飛行於歐洲上空,開啟了民航時代的新紀元。時至今日,交通運輸市場對於飛機旅行的需求越來越大,民航客機已成為國際旅行不可或缺的交通工具。
7.個人電腦
電腦掀起的第三次科技革命,徹底改變了人們工作與思考的形態,20世紀70年代末電腦廠商開始開發較小型的個人電腦,到了80年代初市場上有了大眾化的電腦消費產品。個人電腦加快了社會數字化腳步,幾乎社會的每一個層麵都被電腦完全“感染”,沒有人能夠拒絕電腦進入生活之中。
8.移動電話
曾經是英雄電影中大哥專屬配備的“大哥大”,已成為普通人在戶外活動時的一種私人通信聯絡工具。全球經濟的發展,讓移動通信成為近年來最熱門的產業之一。而手機隨時隨地聯絡的便利性,也改變了人與人之間傳統的溝通方式。
9.克隆羊
1997年初英國科學家讓一隻沒有父親的小羊成功誕生,這項創舉說明了人類即將有可能用自然途徑以外的方法製造生命。克隆羊在生物科技上無疑是史無前例的一大步,但它所牽涉到人類道德觀念的層麵,卻是科學所無法理清的難題。
10.因特網
最原始的電腦網絡原本隻是在學院研究室中連接不同的電腦主機,當這項技術隻需經由簡單的數據機和電話線的連接,就可為人所用時,網絡瞬間成為世紀末影響力最大的發明。網絡製造出的新的資訊傳播模式很快地影響到愈來愈多的層麵。電子郵件、網上購物、網上交友等方式為網絡重新定義塑型。
畢達哥拉斯
畢達哥拉斯,古希臘傑出數學家。他對數的變化有著極大的興趣,認為宇宙是由“數”構成的,並創立了“畢達哥拉斯學派”。
畢達哥拉斯在數學上有很多創造,尤其是對整數的變化規律感興趣。例如,把(除其本身以外)全部因數之和等於本身的數稱為完全數(如6、28、496等),而將本身大於其因數之和的數稱為盈數,將小於其因數之和的數稱為虧數。他還發現了“直角三角形的兩直角邊平方和等於斜邊平方”,西方人稱之為畢達哥拉斯定理,我國稱為勾股定理。當今數學上又有“畢達哥拉斯三元數組”的概念,指的是可作為直角三角形三條邊的三數組的集合。
在幾何學方麵,畢達哥拉斯學派證明了“三角形內角之和等於兩個直角”的論斷;研究了黃金分割;發現了正五角形和相似多邊形的做法;還證明了正多麵體隻有5種——正四麵體、正六麵體、正八麵體、正十二麵體和正二十麵體。
數學之神
阿基米德是古希臘著名的數學家和物理學家。他出生於西西裏島的敘拉古。在數學方麵,他測定了圓周率和圓的麵積。在物理學方麵,他發現了“杠杆定律”。阿基米德曾經說過:給我一個支點,我可以將地球撬起來。他在洗澡的時候發現了“阿基米德定律”:物體在液體中減輕的質量等於它所排出的液體的質量。據說,阿基米德利用拋物鏡麵的聚光作用,將陽光聚集到入侵敘拉古的羅馬戰船上,使戰船燃燒起來。當羅馬軍隊占領敘拉古城時,阿基米德還在思考著他的幾何圖形。當士兵用劍指著他時,他要求把原理證明完再走。可是,他卻被無知的士兵刺死。後世尊他為“數學之神”。
歐幾裏得
古希臘數學家歐幾裏得(前330~前275)創立了幾何學。他在公元前300年編寫的《幾何原本》,2000多年來一直被看做學習幾何的標準課本。歐幾裏得被尊為幾何之父。
歐幾裏得生於雅典,接受了希臘古典數學及各種科學文化,30歲就成了有名的學者。應當時埃及國王的邀請,他客居亞曆山大城,一邊教學,一邊從事研究。歐幾裏得綜合前人的成果,采用前所未有的獨特編寫方式,先提出定義、公理,然後由簡到繁地證明了一係列定理,討論了平麵圖形和立體圖形,還討論了整數、分數、比例等,終於完成了《幾何原本》這部巨著。
《幾何原本》問世後,它的手抄本流傳了1800多年。印刷發行以後重版了大約1000版次,還被譯為世界各主要語種。
牛頓
英國科學家牛頓(1642~1727)被稱為“力學之父”。他是世界曆史上對人類文明作出劃時代貢獻的少數科學家之一。
牛頓出生在英國林肯郡農村,父親在他出生前兩個月就去世了,母親在他兩歲多時改嫁,牛頓由外祖母和舅舅撫養成人。牛頓酷愛讀書,經常動手製作小機械,常常為奇妙的自然現象向老師發問。18歲時,他以減費生的身份進入著名的劍橋大學,23歲獲學士學位。
1665年夏季,為了躲避倫敦發生的瘟疫,牛頓回到家鄉。在鄉下居住的18個月,是牛頓一生中創造性思維最為活躍的時期,在數學、光學、天文學、力學等領域都有劃時代的發現。以後幾十年,他把青年時代的創見加以整理,完成了舉世聞名的巨著《自然哲學的數學原理》,成為近代科學史上的裏程碑。
在牛頓之前,人們普遍認為天上物體的運動規律和地上物體的運動規律是不同的,一個作圓運動,一個作直線運動。但是牛頓證明,不論天上還是地上的物體,都要遵循慣性定律、質點運動定律和作用與反作用定律,即所謂的“牛頓三大定律”運動。他還明確指出,推動行星繞日運動的是天體之間存在的萬有引力。他運用牛頓三大定律和萬有引力定律,不僅證明出了行星圍繞太陽的運動,衛星圍繞行星的運動,還說明了地麵上物體的降落運動和拋射運動,以及海洋潮汐發生的原理,並能確定彗星的軌道和運轉周期。牛頓還最早提出了發射人造衛星的設想。這些空前的成就標誌著牛頓已經成功地建立了近代力學和天文學。
牛頓在數學上的最大功績是和萊布尼茨同時發明了微積分,並且把微積分和力學結合起來,用微分方程的形式來表示運動物體受力和所產生的加速度之間的原因-結果關係,使長期以來非常神秘的運動過程一下子變得清楚明白,計算結果和實際情況分毫不差。
牛頓對於光的本性的發現也震動了世界。他利用一個玻璃三棱鏡證明了白色光線實際上是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫7種不同顏色的光線混合而成的,而且因為不同顏色的光線具有不同的折射率,所以形成雨後美麗的彩虹。牛頓還提出了光是高速前進的粒子流的學說,引起了科學界激烈的討論。
牛頓多方麵的貢獻對300多年來自然科學的發展起了重要的作用,他寫下了世界曆史極其輝煌的一頁。但他卻謙遜地說,我取得成就是因為我站在“巨人肩膀上”的結果。
帕斯卡
法國科學家帕斯卡(1623~1662)最早發現氣壓與海拔高度的關係。
帕斯卡從小智力過人,他12歲愛上了數學,16歲參加巴黎數學家和物理學家小組(法國科學院前身),17歲提出了數學定理,20歲設計製造了曆史上第一架機械計算機器。他雖然沒有活到40周歲,但對科學作出了重要貢獻。
帕斯卡22歲時,致力於真空與流體靜力學問題的研究,並獲得了巨大的成就。他用水和酒精多次重複了著名的托裏拆利真空實驗,令人信服地證明:真空確實存在;空氣確有質量;大氣壓力是普遍存在的。這些都成為當時轟動巴黎的重大事件。帕斯卡還在不同地區、不同的高度,多次做液體壓強的實驗,證明大氣壓強隨著高度升高而減小。這一發現在地質學研究乃至今天的航空技術中都得到廣泛應用。帕斯卡還通過上述實驗,發明了注射器,改進了托裏拆利的水銀氣壓計。
1653年,帕斯卡首次提出了著名的帕斯卡定律,為此他寫成了《液體平衡的論述》的著名論文,詳細討論了液體壓強的傳遞問題。應用這個定律製造的各式各樣的液壓機械,為人類創造了無數奇跡。帕斯卡還指出,由於液體的質量,盛有液體的容器的器壁所受到的壓強,僅僅跟液體的深度有關。為了紀念他,人們把壓強的單位定做“帕斯卡”,簡稱“帕”。
第一個稱量地球的人
英國人卡文迪許(1731—1810)是有史以來最偉大的實驗科學家之一。他在力學、熱學、電學、化學等領域都有劃時代的貢獻。卡文迪許用自己設計的扭秤做實驗——後人稱為著名的卡文迪許實驗,證實了萬有引力定律,推算了地球的平均密度是水密度的5.481倍(標準數值為5.517),並確定了萬有引力常數,計算出了地球的質量。後人稱他是“第一個稱量地球的人”。