人类最伟大的十个科学发现

人类最伟大的十个科学发现之一:勾股定理 http://tech.163.com2006-02-1709:50:19来源:科技园网友评论80条论坛 勾股定理是初等几何中的一个基本定理。所谓勾股定理,就是指在直角三角形中,两条直角边的平方和等于斜 边的平方。这个定理有十分悠久的历史,几乎所有文明古国(希腊、中国、埃及、巴比伦、印度等)对此定理 都有所研究。勾股定理在西方被 称为毕达哥拉斯定理,相传是古 希腊数学家兼哲学家毕达哥拉斯 ( Pythagoras,公元前5722~公 元前497?)(右图)于公元前5 50年首先发现的。但毕达哥拉斯 对勾股定理的证明方法已经失 传。著名的希腊数学家欧几里得 ( Euclid,公元前330~公元前27 5)在巨著《几何原本》(第1卷,命题47)中给出一个很好的证明。(左图 为欧几里得和他的证明图) 中国古代对这一数学定理的发现和应用,远比毕达哥拉斯早得 多。中国最早的一部数学著作——《周髀算经》的开头,记载着 段周公向商高请教数学知识的对话:周公问:“我听说您对数学非常 精通,我想请教一下:天没有梯子可以上去,地也没法用尺子去 段一段丈量,那么怎样才能得到关于天地得到数据呢?″商高回答 说:"数的产生来源于对方和圆这些形体的认识。其中有一条原理 当直角三角形‘矩”得到的一条直角边‘勾”等于3,另一条直角 股”等于4的时候,那么它的斜边’弦就必定是5。这个原理是 大禹在治水的时候就总结出来 的呵。”如果说大禹治水因年 代久远而无法确切考证的话 那么周公与商高的对话则可以 确定在公元前1100年左右的西周时期,比毕达哥拉斯要早了五百多年。其中 所说的勾3股4弦5,正是勾股定理的一个应用特例。所以现在数学界把它称 为勾股定理是非常恰当的。 在稍后一点的《九章算 术》一书中(约在公元50至1 00年间)(右图),勾股定 理得到了更加规范的一般性表 达。书中的《勾股章》说:“把勾和股分别自乘,然后把它们的积加 起来,再进行开方,便可以得到弦。” 《九章算术》系统地总结 了战国、秦、汉以来的数学成就,共收集了246个数学的应用问题和 各个问题的解法,列为九章,可能是所有中国数学著作中影响最大的 部 術 中国古代的数学家们不仅很早就发现并应用勾股定理,而且很早 就尝试对勾股定理作理论的证明。最早对勾股定理进行证明的,是三 国时期吴国的数学家赵爽。赵爽创制了一幅“勾股圆方图”,用形数结合得到方法,给出了勾股定理的详细证 明(右图)。在这幅“勾股圆方图”中,以弦为边长得到正方形ABDE是由4个 相等的直角三角形再加上中间的那个小正方形组成的。每个直角三角形的面积为 ab/2:中间的小正方形边长为b-a,则面积为(b-a)2。于是便可得如下的式 勾 弦[c 4×(ab/2)+(b-a) 化简后便可得:a2+b2=c2 亦即:c=(a2+b2)a1/2) 赵爽的这个证明可谓别具匠心,极富创新意识。他用几何图形的截、割、 拼、补来证明代数式之间的恒等关系,既具严密性,又具直观性,为中国古代以 形证数、形数统一、代数和几何紧密结合、互不可分的独特风格树立了一个典

人类最伟大的十个科学发现之一：勾股定理 http://tech.163.com 2006-02-17 09:50:19 来源: 科技园 网友评论80 条 论坛 勾股定理是初等几何中的一个基本定理。所谓勾股定理，就是指在直角三角形中，两条直角边的平方和等于斜 边的平方。这个定理有十分悠久的历史，几乎所有文明古国（希腊、 中国、埃及、巴比伦、印度等） 对此定理 都有所研究。勾股定理在西方被 称为毕达哥拉斯定理，相传是古 希腊数学家兼哲学家毕达哥拉斯 （Pythagoras，公元前572?～公 元前497?） （右图） 于公元前5 50年首先发现的。但毕达哥拉斯 对勾股定理的证明方法已经失 传。著名的希腊数学家欧几里得 （Euclid，公元前330～公元前27 5）在巨著《几何原本》（第Ⅰ卷，命题47）中给出一个很好的证明。 （左图 为欧几里得和他的证明图） 中国古代对这一数学定理的发现和应用，远比毕达哥拉斯早得 多。中国最早的一部数学著作——《周髀算经》的开头，记载着一 段周公向商高请教数学知识的对话：周公问："我听说您对数学非常 精通，我想请教一下：天没有梯子可以上去，地也没法用尺子去一 段一段丈量， 那么怎样才能得到关于天地得到数据呢？" 商高回答 说："数的产生来源于对方和圆这些形体的认识。其中有一条原理： 当直角三角形‘矩'得到的一条直 角边‘勾'等于3，另一条直角 边’股'等于4的时候， 那么它的斜边'弦'就必定是5。这个原理是 大禹在治水的时候就总结出来 的呵。" 如果说大禹治水因年 代久远而无法确切考证的话， 那么周公与商高的对话则可以 确定在公元前1100年左右的西周时期， 比毕达哥拉斯要早了五百多年。其中 所说的勾3股4弦5，正是勾股定理的一个应用特例。 所以现在数学界把它称 为勾股定理是非常恰当的。 在稍后一点的《九章算 术》一书中（ 约在 公元50至1 00年间） （右图） ，勾股定 理得到了更加规范的一般性表 达。书中的《勾股章》说；“把勾和股分别自乘，然后把它们的积加 起来，再进行开方，便可以得到弦。” 。 《九章算术》系统地总结 了战国、秦、汉以来的数学成就，共收集了246个数学的应用问题和 各个问题的解法，列为九章，可能是所有中国数学著作中影响最大的 一部。 中国古代的数学家们不仅很早就发现并应用勾股定理，而且很早 就尝试对勾股定理作理论的证明。最早对勾股定理进行证明的，是三 国时期吴国的数学家赵爽。赵爽创制了一幅“勾股圆方图” ，用形数结合得到方法，给出了勾股定理的详细证 明 （右图） 。在这幅“勾股圆方图”中，以弦为边长得到正方形ABDE是由4个 相等的直角三角形再加上中间的那个小正方形组成的。每个直角三角形的面积为 ab/2；中间的小正方形边长为b-a，则面积为（b-a） 2 。于是便可得如下的式 子： 4×（ab/2）+（b-a） 2 =c 2 化简后便可得： a 2 +b 2 =c 2 亦即：c=（a 2 +b 2 ） (1/2) 赵爽的这个证明可谓别具匠心，极富创新意识。他用几何图形的截、割、 拼、补来证明代数式之间的恒等关系，既具严密性，又具直观性，为中国古代以 形证数、形数统一、代数和几何紧密结合、互不可分的独特风格树立了一个典 范

以后的数学家大多继承了这一风格并且有发展 只是具体图形的分合移补略有不同而已。例如稍后 点的刘徽在证明勾股定理时也是用以形证数的方法,刘《 徽(右图)用了“出入相补法”即剪貼证明法,他把围 勾股為边的正方形上的某些区域剪下來{(出),移到以橋禽 弦為边的/零 正方形的 空白区域 内(入) 結果刚好 填滿,完_ 法就解決了問題。(左图为刘徽的勾股证明图) 中国古代数学家们对于勾股定理的发现和证明,在世界数学史上具有独特的贡献和地位。尤其是其中体现出 来的“形数统一”的思想方法,更具有科学创新的重大意义

以后的数学家大多继承了这一风格并且有发展， 只是具体图形的分合移补略有不同而已。 例如稍后一 点的刘徽在证明勾股定理时也是用以形证数的方法，刘 徽 （右图） 用了“出入相补法”即剪貼证明法，他把 勾股為边的正方形上的某些区域剪下來(出)， 移到以 弦為边的 正方形的 空白区域 內(入)， 結果刚好 填滿，完 全用图解 法就解決了問題。 （左图为刘徽的勾股证明图） 中国古代数学家们对于勾股定理的发现和证明，在世界数学史上具有独特的贡献和地位。尤其是其中体现出 来的“形数统一”的思想方法，更具有科学创新的重大意义

人类最伟大的十个科学发现之二:微生物的存在 http://tech.163.com2006-02-1709:53:42来源:科技园网友评论5条论坛 17世纪末,荷兰的透镜制造商列文·虎克从自己的牙齿刮下一些污物,并通过显微镜观看这些东西。他认为 这里有“小微生物”在动。事实上,人肉眼是看不见这种“小微生物”的。约两个世纪后,对这种“不可见”微生 物的了解,使法国科学家巴斯德提出了疾病的微生物理论,这一理论又使医生攻克了多种疾病:伤寒、小儿麻痹症 及白喉等。之后,人类对从传染病、心脏病到癌症等死亡主要原因的认识发生了变化 世界上第一台显微镜是荷兰眼镜商詹森( HansObjective Janssen Com Janssen)(左图)在1604年发明的。(右图) (circa Early 1665年,英国的 物理学家罗伯特·胡克 ( Robert Hooke, 1635 1703)(左图)用自 己设计并制造的显微镜 (右下图)观察栎树软 木塞切片时发现其中有 许多小室,状如蜂窝 称为“ cella”,这是 人类第一次发现细胞, 不过,胡克发现的只是死的细胞壁。胡克的发 现对细胞学的建立和发展具有开创性的意义 其后,生物学家就用“cell”一词来描述生物体的基本结构。 1674年,荷兰布商列文·虎克( Antonie van Leeuwenhoek,1632~1723)(左图)为了 检査布的质量,亲自磨制透镜,装配了高倍显微镜(300倍左右)(右下图),并观察到了 血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子,这是人类第一次观察到完整 的活细胞。列文·虎克把他的观察结果写信报告给了英国皇家学会,得到英国皇家学会的 充分肯定,并很快成为世界知名人士。列文·虎克的一生致力于在微观世界中探索,发表 论文402篇,其中《列文·虎克发现的自然界的秘密》是人类关于微生物研究的最早专 著 法国微生物学家、化学家巴斯德(Lou Pasteur,1822-1895)(左图)是近代 微生物学的奠基人。像牛顿开辟经典力学 样,巴斯德开辟了微生物领域 巴斯德是19世纪最有成就的科学家之一,他一生进行了多项探索性的研究,证明了三 个重要的科学问题: (1)每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展,他发现用加热的方法可以杀灭那些 让啤酒变苦的恼人的微生物。很快,“巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上 2)每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展:由于发现并根除了一种侵害蚕 卵的细菌,巴斯德拯救了法国的丝绸工业 (3)传染疾病的微菌,在特殊的培养之下可以减轻毒力,变成防病的药苗。他

人类最伟大的十个科学发现之二：微生物的存在 http://tech.163.com 2006-02-17 09:53:42 来源: 科技园 网友评论5 条 论坛 17世纪末，荷兰的透镜制造商列文·虎克从自己的牙齿刮下一些污物，并通过显微镜观看这些东西。他认为 这里有“小微生物”在动。事实上，人肉眼是看不见这种“小微生物”的。约两个世纪后，对这种“不可见”微生 物的了解，使法国科学家巴斯德提出了疾病的微生物理论，这一理论又使医生攻克了多种疾病：伤寒、小儿麻痹症 及白喉等。之后，人类对从传染病、心脏病到癌症等死亡主要原因的认识发生了变化。                                     世界上第一台显微镜是荷兰眼镜商詹森（Hans Janssen）（左图）在1604年发明的。（右图）                                                                                                  1665年，英国的 物理学家罗伯特·胡克 （Robert Hooke, 1635 ～1703）（左图）用自 己设计并制造的显微镜 （右下图）观察栎树软 木塞切片时发现其中有 许多小室，状如蜂窝， 称为“cella”，这是 人类第一次发现细胞， 不过，胡克发现的只是死的细胞壁。胡克的发 现对细胞学的建立和发展具有开创性的意义， 其后，生物学家就用“cell”一词来描述生物体的基本结构。                                                    1674年，荷兰布商列文·虎克(Antonie van Leeuwenhoek,1632～1723)（左图）为了 检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜（300倍左右）（右下图），并观察到了 血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整 的活细胞。列文·虎克把他的观察结果写信报告给了英国皇家学会，得到英国皇家学会的 充分肯定，并很快成为世界知名人士。列文·虎克的一生致力于在微观世界中探索，发表 论文402篇，其中《列文·虎克发现的自然界的秘密》是人类关于微生物研究的最早专 著。                                                                  法国微生物学家、化学家巴斯德（Lou is Pasteur，1822-1895）（左图）是近代 微生物学的奠基人。像牛顿开辟经典力学一 样，巴斯德开辟了微生物领域。 巴斯德是19世纪最有成就的科学家之一，他一生进行了多项探索性的研究，证明了三 个重要的科学问题： （1）每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展，他发现用加热的方法可以杀灭那些 让啤酒变苦的恼人的微生物。很快，“巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上。 （2）每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展：由于发现并根除了一种侵害蚕 卵的细菌，巴斯德拯救了法国的丝绸工业。 （3）传染疾病的微菌，在特殊的培养之下可以减轻毒力，变成防病的药苗。他

意识到许多疾病均由微生物引起,于是建立起了细菌理论 1889年巴斯德发明了狂犬病疫苗,可使人抵御可怕的狂犬病。其他科学家应用巴斯德的基本思想先后发展出 抵御许多种严重疾病的疫苗,如预防斑疹伤寒和脊髓灰质炎等疾病的疫苗。虽然在他之前英国医生琴纳发明了牛痘 接种法,但有意识地培养、制造成功免疫疫苗,并广泛应用于预防多种疾病,巴斯德堪称第一人 意志、工作、成功,是人生的三大要素。意志将为你打开事业的大门:工作是入室的路径:这条路径的尽 头,有个成功来庆贺你努力的结果……只要有坚强的意志,努力的工作,必定有成功的那一天”,这是巴斯德关于 理名言

意识到许多疾病均由微生物引起，于是建立起了细菌理论。 1889年巴斯德发明了狂犬病疫苗，可使人抵御可怕的狂犬病。其他科学家应用巴斯德的基本思想先后发展出 抵御许多种严重疾病的疫苗，如预防斑疹伤寒和脊髓灰质炎等疾病的疫苗。虽然在他之前英国医生琴纳发明了牛痘 接种法，但有意识地培养、制造成功免疫疫苗，并广泛应用于预防多种疾病，巴斯德堪称第一人。 “意志、工作、成功，是人生的三大要素。意志将为你打开事业的大门；工作是入室的路径；这条路径的尽 头，有个成功来庆贺你努力的结果……只要有坚强的意志，努力的工作，必定有成功的那一天”，这是巴斯德关于 成功的一段至理名言

人类最伟大的十个科学发现之三:三大运动定律 http://tech.163.com2006-02-1709:54:39来源:科技园网友评论5条论坛 在牛顿以前,天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运 行?天文学家无法圆满解释这个问题 卡顿( Isaac Newton,1643~1727)(左图)是物理学家、天文学家和数学家,经典 力学理论的集大成者。他系统地总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作,提出了著名 的万有引力定律和牛顿运动三定律。万有引力的发现说明,天上星体运动和地面上物体运 动都受到同样的规律—力学规律的支配 在牛顿发现万有引力定律以前,已经有许多科学家严肃认真的考虑过这个问题。比如 德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家约翰.开普勒( Johanns Kepler,15 71-1630)(右图)认识到,要维持行星沿椭圆轨道运动必定有一种力在起作用,他认为这 种力类似磁力,就像磁石吸铁一样 1659年,荷兰物理学家、天文学家、数学家克里斯蒂安·惠 更斯( Christian Huygens1629-1695)(左图)从研究摆的运动 中发现,保持物体沿圆周轨道运动需要一种向心力。英国实验物 理学家罗伯特.胡克( Robert hooke,1635~1703)(右下图) 等人认为是引力,并且试图推到引力和距 离的关系 1664年,胡克发现彗星靠近太阳时 轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果:16 73年,惠更斯推导出向心力定律;1679 年,胡克和英国天文学家、数学家哈雷 (Edmond Halley, 1656-1742)(t 图)从向心力定律和开普勒第三定律,推 导出维持行星运动的万有引力和距离的平 方成反比。 1666年前后,牛顿在老家居住时考虑过万有引力的问题。最有名的一个说法是:在假期里,牛顿常常在花园 里小坐片刻。有一次,象以往屡次发生的那样,一个苹果从树上掉了下来,引起他的沉思:究竟是什么原因使一切 物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢?牛顿思索着。终于,他发现了对人类具有划时代意义的万有引力 1674年,胡克发表了《试证地球的运动》( Attempt to prove the Motio n of the earth)。胡克在这篇著作中,阐述了自己的行星运动理论:一切天体 都具有倾向其中心的吸引力或重力:天体在未受其他使其倾斜的作用力前保持 直线运动不变:离吸引中心越近,吸引力越大:行星的运动是惯性、外在引力 和自身引力共同作用的结果 胡克研究重力学的历史长达20年,但因他不擅长数学,计算不出行星的运 行轨道。1679年,胡克曾经写信问牛顿,能不能根据向心力定律和引力同距离 的平方成反比的定律,来证明行星沿椭圆轨道运动。牛顿没有回答这个问题。 1685年,哈雷登门拜访牛顿时,牛顿已经发现了万有引力定律:两个物体之间有引力,引力和距离的平方成 反比,和两个物体质量的乘积成正比,他解决了胡克等人没有能够解决的数学论证问题 当时已经有了地球半径、日地距离等精确的数据可以供计算使用。牛顿向哈雷证明地球的引力是使月亮围绕 地球运动的向心力,也证明了在太阳引力作用下,行星运动符合开普勒运动三定律 1684年1月,哈雷、胡克、克里斯托弗·雷恩( Christopher Wren)(右图)等人在

人类最伟大的十个科学发现之三：三大运动定律 http://tech.163.com 2006-02-17 09:54:39 来源: 科技园 网友评论5 条 论坛 在牛顿以前，天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运 行？天文学家无法圆满解释这个问题。 牛顿（Isaac Newton，1643～1727）（左图）是物理学家、天文学家和数学家，经典 力学理论的集大成者。他系统地总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，提出了著名 的万有引力定律和牛顿运动三定律。万有引力的发现说明，天上星体运动和地面上物体运 动都受到同样的规律——力学规律的支配。                   在牛顿发现万有引力定律以前，已经有许多科学家严肃认真的考虑过这个问题。比如 德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家约翰．开普勒（Johanns Kepler,15 71-1630）（右图）认识到，要维持行星沿椭圆轨道运动必定有一种力在起作用，他认为这 种力类似磁力，就像磁石吸铁一样。                   1659年，荷兰物理学家、天文学家、数学家克里斯蒂安·惠 更斯（Christian Huygens 1629-1695）（左图）从研究摆的运动 中发现，保持物体沿圆周轨道运动需要一种向心力。英国实验物 理学家罗伯特．胡克（Robert Hooke，1635～1703）（右下图） 等人认为是引力，并且试图推到引力和距 离的关系。                    1664年，胡克发现彗星靠近太阳时 轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果；16 73年，惠更斯推导出向心力定律；1679 年，胡克和英国天文学家、数学家哈雷 （Edmond Halley，1656－1742）（左 图）从向心力定律和开普勒第三定律，推 导出维持行星运动的万有引力和距离的平 方成反比。                 1666年前后，牛顿在老家居住时考虑过万有引力的问题。最有名的一个说法是：在假期里，牛顿常常在花园 里小坐片刻。有一次，象以往屡次发生的那样，一个苹果从树上掉了下来，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切 物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢？牛顿思索着。终于，他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。                   1674年，胡克发表了《试证地球的运动》(Attempt to Prove the Motio n of the Earth)。胡克在这篇著作中，阐述了自己的行星运动理论:一切天体 都具有倾向其中心的吸引力或重力；天体在未受其他使其倾斜的作用力前保持 直线运动不变；离吸引中心越近，吸引力越大；行星的运动是惯性、外在引力 和自身引力共同作用的结果。 胡克研究重力学的历史长达20年，但因他不擅长数学，计算不出行星的运 行轨道。1679年，胡克曾经写信问牛顿，能不能根据向心力定律和引力同距离 的平方成反比的定律，来证明行星沿椭圆轨道运动。牛顿没有回答这个问题。                1685年，哈雷登门拜访牛顿时，牛顿已经发现了万有引力定律：两个物体之间有引力，引力和距离的平方成 反比，和两个物体质量的乘积成正比，他解决了胡克等人没有能够解决的数学论证问题。 当时已经有了地球半径、日地距离等精确的数据可以供计算使用。牛顿向哈雷证明地球的引力是使月亮围绕 地球运动的向心力，也证明了在太阳引力作用下，行星运动符合开普勒运动三定律。                    1684年1月，哈雷、胡克、克里斯托弗·雷恩 (Christopher Wren)（右图） 等人在