【管理教学类】新世纪接班人素质培养自然科学素质培养（一）.pdf

新世纪接班人素质培养
()自然科学素质培养
第一章物理科学的启航

却说这是夏天的一个傍晚,大片浓密的黑云,象铅色的幕布一样,笼罩
着天空,隆隆的雷声此起彼伏,闷热的空气受到即将到来的大雷雨愈来愈强
烈的震动。
幽暗降临到大地,浓云密雨劈头盖脸地砸下来,狂风暴雨震撼着人们的
灵魂。那倾斜的雨线,扯天扯地的垂落,向大地射出无数的箭头。
几分钟,天地已分不开,空中的河往下落,地上的河横流,成了一个灰
暗昏黄,有时又白亮亮的一个水世界。
慢慢地,雨点由稠密变得稀疏,往东看,在一瞬间,一个弧形的半明的
彩虹架在暗云中间,雨脚在那方一道道地下垂着,象是彩虹边倒挂的匹练。
那彩虹颜色鲜艳,紫色特别显著,只是长虹一端残缺不全。站在教学门
前的牧士和信徒们,望着雨过复晴的晚空,喃喃祈祷着,手在心口上不住地
画着“十”字。
你知道这是怎么回事吗?
原来这些信徒们看到彩虹出现,认为是上天给他们带来好运,但又看到
彩虹残缺不全,以为是上天有意要惩罚有罪的人们。于是他们便祷告着。
其实,这是最常见的一种物理现象。古希腊著名学者阿那克西曼德说:
“风是空气的一种流动,因为空气的最轻和最湿部分为太阳所发动或膨
胀起来。当太阳的光线投射在极浓厚的云上时,便产生了五光十色的七彩
虹。”
这说明阿那克西曼德已经知道彩虹产生的原因,它只是一种普通的现
象,而不是上天创造用来奖赏或惩罚人类的。
在本回里,我们将系统地介绍古代物理科学的发展及其重大成就。
就整个物理世界来说,古希腊人有过许多精彩的议论,他们对具体的物
理现象也作过不少认真的研究,取得了一些成果。
米利都派的学者们已经注意到了一些物理现象,发表过一些看法。如泰
勒斯说到磁石吸铁,他从他的哲学出发,认为那是因为这块磁石有灵魂。但
是琥珀摩擦能够产生静电的这一功劳应该归功于他。
毕达哥拉斯派是着眼于从数的角度来研究物理科学现象。他们对于琴弦
的长度与音律的关系的研究,取得了很好的成绩。
他们考查了同张力下不同长度的琴弦的音调,发现两弦长度之比为∶
时,两弦能产生谐音,亦即相差八度,若长度之比为∶时,两音相差五度,
等等。
总之是要使音调和谐,弦长必须是简单整数比。这个发现似乎支持了他
们的哲学的合理性,使他们对宇宙间数的和谐,更加深信不疑。
自然科学家恩培多克勒(公元前~公元前?)似乎很善于观察也
富于想象力,他是不认为自然界会有虚空存在的。
他有次在做试验中发现,上端密闭的管子插入水银中,水银不能进入管
子的情形,他说这是因为管子中的空气的重力,堵住了想进入的水银。
他说:“听觉是外面的声音造成的,当语言所推动的空气在耳朵内鸣响
时,便产生了听觉。”“空气振动时,便打击坚硬的部分,产生出一个声音
来。”
他还认为,光是发光体的一种极为精细的流出物,它通过细微的孔道进
入我们的眼睛,我们便能看见,光的传播是需要时间的,在一定的时间内才
能到达我们的眼睛。
对于磁性,他也用类似的想法来解释。他说,铁块被磁石吸住,是由于
铁块中的某种流出物大量流向磁石中的细微的孔道造成两者相吸的。
而古希腊的“第一个百科全书式的学者”德谟克利特对物理现象的解释
则带有更多的猜测性。
如关于光,他说那是“从一切物体上都经常发射出一种波流”,“在眼
睛和对象之间的空气由于眼睛和对象的作用而被压紧了。就在眼睛上面印下
了印子”,这就是视觉。
他还说:“颜色并不是本身存在的,物体的颜色是由(原子)方向的变
化。”
关于磁现象,他认为“磁石和铁是相类似的原子构成的,但磁石的原子
则更精细。磁石比铁较松并且有更多的空隙。”
因为运动是永远趋向相类似的东西的,铁的原子向外扩散而流向磁石,
铁也就被拖向磁石了。
恩培多克勒和德谟克利特对磁现象的解释虽仍远离科学,不过比起泰勒
斯的解释,已是前进一大步了。
下面,我们来介绍那个时期,最有影响的人物亚里斯多德是怎样解释物
理科学的。
亚里斯多德是古希腊第一个最认真的研究物理现象的人。他的《物理学》
也是世界上最早的物里学专著,尽管那时物理学的含义与现代的说法不尽相
同。
亚里斯多德着力研究的是力学方面的问题。我们已经知道他认为月亮以
下的世界的物体,都有重者向下轻者向上的自然运动,要改变它们的自然状
态,就得有外力。
但外力一消失,物体就立即恢复它们的自然状态,或者静止不动于其自
然位置,或者垂直上升,下落以恢复其自然位置。
亚里斯多德反对虚空观念,认为物体在空间的运动,也就是在某种介质
中运动。物体的运动与作用于其上的力成正比,而与它所受到的