三年级上科学课件-科学是……_苏教版 49页

科学是····· 一门科学的历史， 就是这门科学本身。 歌德 Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832) 科学史 牛顿 24岁 万有引力 1666年 高斯 24岁 近代数论 1801年 伽罗瓦 18岁 群论 1829年 爱因斯坦 26岁 狭义相对论 1905年 海森伯 26岁 测不准原理 1927年 哥德尔 24岁 不完全性定理 1930年 纳什 22岁 纳什均衡 1950年 沃森 25岁 DNA双螺旋 1953年 科学是什么？ The Meaning of Science 第 1 讲 • 科学的应用 • 科学的方法 • 科学的内容 • 科学的目的 科学 知识：science, n. , 14世纪 knowledge , n. 知道： scio 拉丁：scientia 科学：science, [复]，n. 17世纪 • 科学 (明治初年) • Science： 学、理学、科学 • Natural science： 自然科学 • Scientist： 科学家、理学家 《哲学词汇》明治45年（1912年） 分科之学 休厄尔 William Whewell (1794-1866) 由于我们不能对物理学的研 究者（a cultivator of physics）使 用physician一词，因此，我便称 其为physicist。同样，我们非常 需要一个一般性的名词来表述科 学的研究者（ a c u l t i v a t o r o f science），于是，我便想将其称 为scientist。 • 科学的应用：技术 • 科学的最明显的特征是它的应用。 • 在西欧的语言中很难找到与“科学 技术”相对应的词。 • “科学”与“技术”的混淆。 费恩曼 Richard P. Feynman (1918-1988) • 科学的目的 科学的另一个方面是科学的内 容，即已经发现的理论和定律。这 是科学家从事科学研究后的收获， 也使他们所得到的最高奖赏。做这 类工作不是为了应用，而是为了导 致令人振奋的发现。这一令人激动 的部分也正是科学家从事科学研究 工作的真正原因。 法拉第 Michael Faraday (1791-1867) • 法拉第的电解定律 法拉第发现了电解定律，这 一定律今天在工业上被广泛用于 金属电镀和阳极染色工艺以及许 多其他方面。 《蜡烛的故事》编者的序言 法拉第发现了什么 • 决定着原子如何结合在一起的根本原 因，乃是因为一个原子的正电性与另一个 原子的负电性相互吸引，并以确定的比例 结合在一起。 • 在原子中电是以基本单位的整数倍的 形式表现出来的。 如此重要的科学发现 却被按照上述方式来理解， 仅仅说明这些原理可以被用 于电镀，这是不可原谅的错 误。 偶尔，小孩子反倒会意 识到那些意义，此时，一个 科学家的苗子出现了。如果 当他们上大学时我们才教他 们这些，那就太晚了。我们 必须从娃娃教起。 哥德尔 Kurt Godel (1906-1978) 说 什 么 爱 因 斯 坦 的 发 现 首 先 是 使 人 能 造 原 子 弹 ， 那 叫 无 知 缪 说 。 当 然 ， 他 对 此 间 接 有 所 贡 献 但 的 工 作 本 质 上 属 于 一 个 全 然 不 同 的 方 向 。 这个“全然不同的方向” 就是“自然哲学”的基本理论， 这构成了哥德尔与爱因斯坦生 活的中心目的。 王浩 • 基本问题 The Fundamental Problem 基本问题就是贯穿一门学问发展 始终的核心问题，人们通过不断地重 新提出这些问题，从而不断地深化他 们对整个理论的领悟。对基本问题的 不断探索，逐渐丰富对这门学科的认 识，增长人类的知识。 • 科学史的基本问题: 科学是什么？ • 科学是对自然、对宇宙、对 生命的探索。 • 发现支配自然与生命现象的 基本定律。 • 基本理论的数学化 康德 Immanuel Kant (1724-1804) 在任何特定的 理论中，只有其中 包含数学的部分才 是真正的科学。 科学的历史 • 数学科学：古典 • 物理科学：近代 • 生命科学：现代 巴罗 Isaac Barrow (1630-1677) • 巴罗：什么是量？ • 数学科学的基本问题 • 数与量的统一与分离 • 布尔巴基（Bourbaki): 研究对象 • 序次结构 • 代数结构 • 拓扑结构 • 基本问题: 什么是数？ • 自然数、有理数、实数、复数 • 理想、群、环、域、格、流形… • 核心: 素数 • 数：运算关系的元素 毕达哥拉斯 Pythagoras (ca 560–ca 480 BC) 万物皆数 欧几里得 Euclid (ca. 325-ca. 270BC) 大于1的所有自然数，都可以 表示成有限个素数的乘积，并且 这个表现形式是唯一的。 32322224 3 • 算术基本定理: 《几何原本》 The Fundamental Theorem of Arithmetic 欧拉 Leonhard Euler (1707-1783) • 1737年 • 欧拉恒等式 其中p表示所有的素数。    p sp1 1 ...1... 3 1 2 11  sss n 黎曼 Bernhard Riemann (1826-1866) • 1859年 • 黎曼zita 函数 ...1... 3 1 2 11)(  sss n s 0 1/2 1 平凡零点: -2, -4, -6, …. 无零点 复平面 Im Rs 无穷多零点 ...1... 3 1 2 11)(  sss n s • 黎曼猜想Riemann hypothesis （1859年） • zita函数的所有非平凡零点，都位于复平 面上的直线Res=1/2上。 高斯 Karl F. Gauss (1777-1855) • 素数分布 1 ln/ )(lim   xx x x  1)2(  2)3(  3)6(  )( x • 素数定理 瓦莱·普桑（比利时） Custave de la Vallée-Poussin 1866-1962 阿达玛 （法国） Jacques-Salomon Hadamard 1865 - 1963 • 1896年证明素数定理 • 当Re(s)=1时， 0)( s 希尔伯特 David Hilbert (1862-1943) 我为什么要杀掉 一只会下金蛋的鹅 呢？ 哈代 G. H. Hardy (1877-1947) 我从来不做任 何有用的事。 • 物理科学的基本问题 • 物质是什么？ 牛顿 Isaac Newton (1642-1727) 苹 果 为 什 么 会 掉 下 来 呢 ？ • 生命科学的基本问题 • 生命是什么？ 沃森 James D.Watson (1928-) 克里克 Francis Crick （1916-） D N A 双 螺 旋 结 构 • 线性科学 我们的数学工具，从简 单的算术、微积分到代数拓 扑学，大多数都依赖于线形 假设。所谓“线形”，整体 等于部分之和。 笛卡尔 Rene Descartes (1596-1650) 如 果 一 个 问 题 过 于 复 杂 以 至 于 下 子 难 以 解 决 ， 那 么 就 将 原 问 题 分 成 一 些 足 够 小 的 ， 然 后 再 分 别 解 决 。 笛卡尔方法隐含了一个假定： 当所有分割的问题都被解决之后， 系统还可以恢复原状或重新组合起 来。换言之，分割的各个问题的解 答之总和，就给出了一个最后的答 案。这是一个核心的假定。 • 机械论、还原论 拉普拉斯 Pierre Laplace (1749-1827) 只要给定宇宙 在某个时刻的结构， 由给定的一组定律即 能精确地决定它的演 化。 庞加莱 Henri Poincare (1854-1912) 但事实并不总是这样； 初始条件中的细小差别可能 会导致最终结果的极大差别。 前者微小的误差会酿成后者 的巨大错误。准确预言不再 可能，所发生的一切都成了 偶然的事件。 • 非线性科学 对于生命系统：整体总 是大于部分之和。 • 整体论 科学史 • 总论 • 古代科学 • 科学革命 1. 科学是什么 2. 希腊科学 3. 中国科学 4. 哥白尼革命 5. 开普勒与伽利略 6. 牛顿革命 • 物理科学 12. 法拉第与麦克斯韦 13. 物质是什么 14. 相对论的世界 15. 量子力学 16. 原子核物理 17. 黑洞与大爆炸 7. 微积分的创立 8. 新数学的诞生 9. 数学危机 10. 真理与定理 11. 数学猜想 • 数学科学 • 生命科学 18. 达尔文与进化论 19. 孟德尔与遗传学 20. DNA的故事 21. 基因与分子生物学 22. 非线性科学 23. 科学的数学化 The End