导论现代科学技术总论.ppt

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1、,现代自然科学技术总论,一、科学与技术,什么是“科学”科学一词，源于拉丁文的scio，后来又演变为scientin，最后成了今天的写法，英文为science，其本意是知识。日本著名科学启蒙大师福泽瑜吉把“science”译为“科学”。1893年，康有为引进并使用“科学”二字。严复在翻译天演论等科学著作时，也用“科学”二字。此后，“科学”二字便在中国广泛运用。,科 学,科学是反映客观事物和规律的知识和知识体系。,科学是探索客观事物及其规律的活动。,科学是一种社会建制。,科学是一种知识形态的生产力。,首先，科学是反映客观事物和规律的知识和知识体系。狭义的理解把“科学知识”看作是关于自然现象及其规律

2、的知识，广义的理解则包括更广泛对象的知识。如英国科学史家丹皮尔指出：“拉丁语scientia(scire，学或知）就其广泛意义来说，是学问或知识的意思。但英语词science却是natural science（自然科学）的简称，虽然最接近的德语对应词wis-senschaft仍然包括一切有系统的学问，不但包括我们所谓的science科学，而且包括历史、语言学及哲学。”,其次，科学是探索客观事物及其规律的活动。科学社会学家巴伯在科学与社会秩序一书中指出：“科学首先是一种特殊的思想和行为，在不同的历史时期的社会中，人们实现这种思想和行为的方式和程度也不同”。可以把科学看作是一种逻辑的认知活动，也可

3、以把科学活动限定于获得“科学知识”的活动，这种活动通常也被称为“科学研究”。,再次，科学是一种社会建制。当代物理学家和科学社会学家约翰齐曼认为，只有把科学作为一种社会建制才能理解科学。科学作为一种社会建制的实质，是使科学成为以“生产科学知识”为使命，并因此具有特定功能的社会秩序和社会结构，科学建制化的过程就是逐步形成一种维系“科学知识生产”的相对稳定的社会模式和制度安排的过程。,最后，科学是一种知识形态的生产力。在机器、自然力和科学的应用中，马克思明确指出了在资本主义生产方式下科学成为生产过程的因素：“自然因素的应用在一定程度上自然因素被列入资本的组成部分是同科学作为生产过程的独立因素的发展相

4、一致的。生产过程成了科学的应用，而科学反过来成了生产过程的因素即所谓职能。每一项发现都成了新的发明或生产方法的新的改进的基础。科学获得的使命是：成为生产财富的手段，成为致富的手段。”马克思、恩格斯把科学视为潜在的社会生产力，知识形态的生产力。,什么是“技术”,技术（technology）的原意是木匠。木匠能按照人们的需求与意图把木料加工、组合，制成物品。亚里士多德称“技术”是制造的智慧。,三次产业技术革命,18世纪 英 约翰.凯伊 飞梭瓦特蒸汽机 第一次产业革命内燃机技术的发展 第二次产业革命19世纪70年代 电动机和发电机问世20世纪中叶以来，原子能，电子计算机，空间技术 第三次产业革命,技

5、术：是指人类利用，改造和保护自然的过程中通过创新所积累的经验，知识，技巧以及为某一目的共同协作组成的工具和规则体系。,技术的特性,技术既具有自然属性又具有社会属性。,技术具有工具性与价值负载性。,技术的功能具有两面性。,首先，技术既具有自然属性又具有社会属性。技术的自然属性是指人们在创造、运用技术来变革和控制自然的过程中，必须遵从自然规律。技术根本的内在要素是科学的知识，违反自然规律的技术是不可能实现的。技术的社会属性是指技术发展的方向、速度和水平要受到各种社会因素和社会规律的影响和制约。技术一方面具有一种超越于社会和道德约束、自主发展的倾向，技术发展是推动社会变迁、改变人们的生活方式和精神生

6、活状态的革命性力量；另一方面，技术也受制于文化、制度、科学、生产力水平和意识形态等社会因素的制约，技术的发展方向和路径在很大程度上取决于人们的价值观和自觉选择。,其次，技术具有工具性与价值负载性。一方面，技术作为一种工具体系，充当着人类达到干预自然的目的的手段。从这个意义上，技术的水平也就代表了人对于自然干预的能力。另一方面，技术作为实现价值的手段，本身还负载着人们特定的价值。它不只是解决问题的手段，而且也是广泛的社会价值观和那些涉及使用它的人们的利益和偏好的体现者。对于具体的技术，我们不能脱离技术应用的具体场所、技术应用的现实后果和潜在后果、技术使用者以及技术应用所涉及的人们的切身利益和价值

7、取向来进行判断和分析。,最后，技术的功能具有两面性。一方面，它是第一生产力，它的应用使人们更有效率地进行物质和精神生产，使生产力水平和人们的生活水平得以提高，改变人们的生活方式、社会关系和文化传统。另一方面，我们也应该看到，我们生活在一个技术所构建的世界之中，它在给我们带来无穷好处的同时也给我们带来种种烦恼和风险。它造成了环境问题、人的异化问题、它选择中的道德问题、贫富分化加剧问题、风险社会问题等，都促使人们重新审视它的本质、特征以及技术与人的关系，从而对它发展的方向做出理性选择和适当限制。,二、古代科学技术,（一）西方科学技术的起源与希腊科学精神,西方科学起源于古希腊。希腊人最早形成了对自然

8、界的系统的理性看法，而且创造了一套数学语言和逻辑规则来把握自然界的规律。公元前600多年，希腊第一个自然哲学家泰勒斯提出“万物源于水”的哲学命题，从而奠定了西方哲学追求万物共同本源的形而上学精神。阿那克西美则提出万物由气构成的主张，开辟了把握世界的实体构成主义的传统。后来，留基伯、德漠克利特等提出世界上的万事万物都是由原子构成、世界的共同基础是原子的原子论思想，形成了比较成熟的实体构成主义的模型。,公元前6世纪末，毕达格拉斯学派提出数是万物构成的基本形式的思想，开辟了形式主义的传统。在他们看来，重要的是找出世界的构成方式，找出世界的数学表达。这一思想经过柏拉图的进一步发展，成为西方科学重要的思

9、想传统。西方科学可以说正是继承了这种追求本源的理性探求精神，沿着实体构成主义和形式主义这两大思维路线前进的。而希腊可以说是近代和现代科学精神和科学思想的发源地，是近代科学的先驱。,在希腊古典时期和希腊化时期，希腊世界出现了多位对后世有深远影响的科学家。有西方医学之父之称的希波克拉底（Hippocrates，公元前460-375)，将医学从原始巫术中拯救了出来。他所提出的人身上由血液、黄胆汁、黑胆汁和黏液四种体液组成的体液理论，成为西医学的理论基础；他首创的希波克拉底誓词至今仍是医生职业的职业道德宣言。希腊世界百科全书式的思想家和科学家亚里士多德（Aristotle，公元前384-322)重视经

10、验观察，他发展了物理学、逻辑学、生物学以及政治、哲学理论。他提出的以太概念、物体越重下落速度越快的思想以及目的论的思维方式支配了西方一千多年。他通过观察、实验总结而成的生物学著作动物志对各种各样的动物进行了详尽描述，很有科学价值。,希波克拉底誓词,医神阿波罗，埃斯克雷彼斯及天地诸神为证，鄙人敬谨宣誓，愿以自身能判断力所及，遵守此约。凡授我艺者敬之如父母，作为终身同世伴侣，彼有急需我接济之。视彼儿女，犹我弟兄，如欲受业，当免费并无条件传授之。凡我所知无论口授书传俱传之吾子，吾师之子及发誓遵守此约之生徒，此外不传与他人。我愿尽余之能力与判断力所及，遵守为病家谋利益之信条，并检束一切堕落及害人行为，

11、我不得将危害药品给与他人，并不作此项之指导，虽然人请求亦必不与之。尤不为妇人施堕胎手术。我愿以此纯洁与神圣之精神终身执行我职务。凡患结石者，我不施手术，此则有待于专家为之。无论至于何处，遇男或女，贵人及奴婢，我之唯一目的，为病家谋幸福，并检点吾身，不做各种害人及恶劣行为，尤不做诱奸之事。凡我所见所闻，无论有无业务关系，我认为应守秘密者，我愿保守秘密。倘使我严守上述誓言时，请求神只让我生命与医术能得无上光荣，我苟违誓，天地鬼神共殛之。,希波克拉底誓词-誓词的核心,简短而洗炼的的誓言，向世人公示了四条戒律：对知识传授者心存感激；为服务对象谋利益，做自己有能力做的事；绝不利用职业便利做缺德乃至违法的

12、事情；严格保守秘密，即尊重个人隐私、谨护商业秘密。,希腊化时期，欧几里得、阿基米德、托勒密的成就代表了古希腊科学技术发展的最高成就。欧几里得（Euclid，约公元前330年一275年）所著几何原本集希腊古典数学之大成，构造了世界数学史上第一个宏伟的公理演绎系统，是古代世界在几何学上的丰碑，对后世数学的发展起了不可估量的推动作用。科学巨匠阿基米德（Archimedes，公元前287-212)发现了杠杆原理和浮力原理，达到了古代力学的高峰。希腊天文学的集大成者托勒密（Ptolemy,90-168）系统总结了希腊天文学的优秀成果，写成天文学大成（后被阿拉伯人改为至大论），其中构造的以地球为中心的完整

13、、复杂的宇宙体系托勒密地心体系统治了西方天文学一千多年，直到被哥白尼的日心说所代替。,在公元后的几个世纪，罗马人统治了西方世界。他们具有偏重实际的民族性格，他们专注于政治、军事问题而对自然科学缺乏兴趣和热情。他们在军事工程、城市建设、政治、管理、法律等方面有着杰出的成就，但在科学方面却贡献甚少。在罗马帝国的后期，希腊灿烂的古典文化的光辉逐渐消失，整个欧洲进人基督教会统治的黑暗中世纪。从公元6世纪到11世纪，希腊丰富的科学遗产被世人遗忘，欧洲的科学在整体上处于停滞甚至倒退的状态。而在这个时期，中国和阿拉伯的科学技术却进入了快速发展的辉煌时期。,公元6世纪至11世纪，阿拉伯人建立起一个经济文化繁荣

14、发达的庞大帝国。大约在公元8世纪和9世纪，阿拉伯人大量翻译了包括欧几里得的几何原本、托勒密的至大论在内的希腊科学著作。这使得阿拉伯人不仅很快掌握了当时最先进的科学知识，而且继承和保存了希腊的学术遗产并把它传递给近代的欧洲。他们还长期起到促进东西文化交汇的中介作用，在客观上，他们充当了中西文化交流、融会的走廊，特别是把东方先进的科学技术传到欧洲，从而为欧洲的文艺复兴运动和近代科学的兴起提供了文化、知识和精神方面的食粮。,11世纪之后，欧洲开始从漫漫长夜中苏醒，通过十字军东征，欧洲人从阿拉伯人那里带回了中国的四大发明和希腊的学术，通过翻译希腊古典文献，欧洲学术得以复苏。而发源于意大利的文艺复兴运动

15、使得理性和科学打破了神学的奴役，重新焕发出生机。加上这一时期航海罗盘、钟表、枪炮、印刷术的使用以及环球远航所导致的地理大发现，近代科学革命所需要的社会文化和技术条件基本成熟，近代科学革命的契机已经来临。,近代科学革命的序幕是以哥白尼革命开始的。哥白尼的天体运行论提出了日心说，从而使天文学逐渐抛弃了地心学说和繁琐的天球概念体系，引领人类将目光从有限封闭的世界投向无限广袤的宇宙。这场宇宙论革命，既带来了世界图景的改变，也导致了欧洲心灵和观念的重建。在宇宙研究方面，布鲁诺提出了宇宙无限的思想；开普勒确立了太阳系的概念，并提出了开普勒运动三定律，被誉为“天空立法者”。,在物理学方面，被誉为“近代物理学

16、之父”的伽利略创造并示范了新的科学实验的传统以及将实验与数学相结合的科学方法。近代物理学经过伽利略、开普勒、斯台文、吉尔伯特、托里拆利、帕斯卡、盖里克、胡克、惠更斯、笛卡儿等人的研究，到牛顿那里完成了第一次大综合，从而建立起近代物理学的完整体系。从波意耳开始，近代化学也开始从炼金术中脱胎而出，成为一门理论科学，并经过拉瓦锡等人的工作，发展为一门重要科学。在生命科学方面，实验生理学的传统开始形成。维萨留斯的人体结构完成了人体解剖学的革命，哈维发现了血液循环，列文虎克、胡克等科学家用显微镜发现了微观世界的细菌、细胞等，微生物学开始形成。数学、天文学等学科也都有新的发展。,但更为重要的是，近代科学实

17、现了科学知识生产方式的重大变革。科学研究从依附于哲学家的理论思辨和技师、工匠的实践活动的状态中摆脱出来，以实验方法为基础的科学研究不但把古希腊哲学的理性传统和古代工匠的实践传统结合起来，而且使科学知识生产开始逐渐成为独立的社会劳动，从而使科学走上了稳定、快速发展的新轨道。在这个过程中，新兴的资本主义对科学的发展起到了重要的推动作用，培根等思想家关于科学社会功能的重要思想和对科学实验哲学的大力提倡以及对科学研究方法的深入研究，也为近代科学革命扫清了道路。,科学中心的转移,（二）中国古代辉煌的科技成就 20世纪中叶以前，绝大多数西方学者对中国古代文明几乎一无所知，他们把科学技术当成是西方的专利品。

18、在马克斯韦伯宗教社会学论文集的“导论”中写道：“只有在西方才出现普遍意义和确定意义的文化形式”。许多中国学人在欧洲国家强大的军事和政治优势面前，也认为中国只有发达的人文学术传统而缺乏科学技术传统，科学技术都源于欧洲。于是他们就称自然科学为“西洋科学”。到了20世纪50年代初，爱因斯坦在他的一封著名的信中，也对近代科学技术在西方的兴起发表了自己的观点。他写道：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，,那就是：希腊哲学家发明形式逻辑体系（在欧几里得几何学中）以及（在文艺复兴时期）发现通过系统的实验有可能找出因果关系。在我看来，中国的贤哲没有走上这两步，那是用不着惊奇的。要是这些发现果然都作出了，

19、那倒是令人惊奇的事。”中国的古代文明中到底有没有科学技术，有没有科学技术传统，不仅为中国人自己所关注，也为全世界人们所关注。英国科学家、科学史家李约瑟就是一位关注中国文明传统、深入研究了中国古代科学技术并取得了显著成就的佼佼者。他及其合作者在半个多世纪的不懈追求中，注意到科技发展与其所处社会环境构成了一个有机的整体，论证了历史上东亚文明尤其是中国古代文明曾远远领先于西方，在近代科学技术兴起之前，中国的科学技术不但自成体系，而且对其他国家产生巨大影响。中国科学技术史巨著的问世，使中国古代科学技术昔日风采重新展现在世人面前。,李约瑟指出，在科学技术上，“中国的这些发明和发现往往远超过同时代的欧洲，

20、特别是15世纪之前更是如此”。我们结合他和我国其他科技史工作者的研究成果，就我国古代科技的数学、天文、地学、农学、医学诸方面的成果举例如下：数学 1.早在公元前14世纪商朝就使用十进位制。2.公元前2世纪，中国已有负数概念。这个概念的形成可推溯到西周，它最后成书为西汉的九章算术，是我国数学体系形成的标志。该书系统提出了负数概念，并有了正负数加减法的运算规则。书中有整整一章的内容讲到二元一次方程的解法，这比欧洲早1 500多年。,3.关于圆周率的计算，公元前3世纪刘徽算出其值为3.14159，已比希腊人先进。到公元5世纪初，祖冲之父子算出值在3.141592 6到3.141592 7之间，这个准

21、确记录曾保持千年之久。4.早期希腊和印度的数学对高次方程的解法似乎很少甚至没有贡献。求解高次方程的根的近似法一直被称为中国对数学的最有代表性的贡献。公元7世纪，王孝通第一个实际解出了三次方程，比欧洲早600年。5.易经是二进制的前身，而二进制的“开与关”的设计是现代计算机运行的基础。,天文 中国人在阿拉伯人之前，是世界上最坚毅、最精确的天文观测者。约公元前5世纪至公元10世纪，几乎只有中国的记事可供利用。日食、太阳黑子、彗星，特别是哈雷彗星重复出现、超新星爆炸等欧洲人不知道并且也不能承认的现象，中国人已观测了许多世纪，这也成为现代天文学的依据。李约瑟总结中国天文学的成就主要有以下几点：1.中国

22、人完成了一种有天极的赤道坐标系，它虽然和希腊的坐标系一样合乎逻辑，但却显然有所不同。2.中国人提出了一种早期的无限宇宙概念，认为恒星是浮在空虚无物的空间中的实体。,3中国人发展了数值计算天文学和星表，比其他任何可与之媲美的著作的古代文明早两个世纪。4中国人把赤道坐标（本质上即近代赤道坐标）用于星表，并坚持使用2000年之久。5中国人制成的天文学仪器一件比一件先进，13世纪发明的一种赤道装置（类似“改造的”黄赤道转换仪或“拆开的”浑仪）为制作的高峰。6中国人发明了望远镜的前身带窥管的转仪钟和一系列巧妙的天文仪器辅助机件。7中国人连续正确地记录月食、新星、彗星、太阳黑子等天文现象，持续的时间比任何

23、其他文明古国都长。,地学 1魏晋时期裴秀（223-271)创立“制图六体”，这标志着中国传统制图学的规范化，它在中国地图史上具有划时代的意义；同时，裴秀依其制图理论，制成全国地图地形方仗图。2.山海经由山经、海经、大荒经三部分组成，其作者及成书年代都未考定。其中山经成书最早，科学价值最大，是我国现存最早的地理著作。三国时，水经成书，作者不详。到北魏，鹏道元撰写水经注一书。山经与水经注内容都偏重自然地理，与农业生产关系密切，反映了我国地理学的特征。,3隋朝隋炀帝开凿大运河，全长2 500多公里，贯通海、黄、淮、长江、钱塘江五大水系，纵横东西南北。唐宋两代进一步完善，北宋达到高峰，使水运在我国历史

24、上起到重大作用。4.水经式出于唐代，是我国第一部国家级水法。5唐玄奘写下大唐西游记，是最早一部全面、系统记述印度次大陆的著作，共12卷，10万余字，记述了138个国家。6唐代贾耽（729-805）绘制海内华夷图是魏晋以来最大的一幅地图。他还撰写40卷古今郡县道四夷述。这部书图文并茂，用不同颜色的字体来区分古今地名，开创以朱墨两色标注地名的先河。,7唐朝窦叔蒙撰写的海涛志是最早的潮汐学专著，提出海陆变迁思想和“潮汐作涛，必符于月”的潮汐成因理论，代表了中国自然地理方面认识的飞跃。8明朝一大批地学家出外实地考察，留下大量有关著作。其中最有名的是徐霞客所著徐霞客游记。该书不仅对石灰石、流水地形、水文

25、、地质、植物等现象有详细记录，而且对中国西南地区亚热带喀斯特地貌进行观察、研究。农学 1春秋战国时期，中国就开始使用铁农具和牛耕。先秦时代，中国就已出现分行栽培，而欧洲直到18世纪30年代才出现分行栽培。我国在春秋战国时期就已大量使用粪肥。,吕氏春秋中上农是中国保存下来的最早的农业政策论文，任地、辨土、审时三篇总结了我国土壤耕作和作物栽培经验，奠定了我国农业精耕细作的理论基础。2.西汉农学家氾胜之著氾胜之农书，原有18篇，现存3 500多字。该书总结了一系列具体的耕作栽培技术措施，最有名的是区种法、搜种法和稻田水温调节技术，在我国农学史上有重要地位。3.魏晋南北朝时期，北魏高阳太守贾思勰著齐民

26、要术。全书共10卷，92篇，11万余字，引述文献160多种。书中包括农作物的栽培育种、果树林木的育苗嫁接、家畜饲养和农产品加工，涉及农林牧副渔等各个方面，是世界现存最早最完整的农学著作。它的最大贡献在于对北方抗旱保墒耕作栽培技术进行了全面的总结，标志着以耕、耙、耱为核心的北方旱地精耕细作技术体系的形成。,4唐代陆羽（733-804)著茶经三卷。是最早的茶学著作。茶经总结了有关茶事活动的历史，对茶树、茶叶、茶具、水等各方面作了论述，还探讨了饮茶功效，并且记载了“煎茶法”，至今闽越一带的功夫茶和日本的茶道之中还有所保留。5宋朝秦观著蚕书，是中国保存下来最早的蚕桑业专著。书中总结了中国的蚕桑技术成就

27、，其中最有价值的是对缫丝方法及缫车研制的介绍。6北宋陈旉于1149年写成陈旉农书。全书1万余字，分上、中、下三卷。上卷总论了土壤耕作和作物栽培，是全书的主体；中卷牛说，论其饲养管理；下卷蚕桑，论述种桑养蚕的有关技术。该书突出土地利用，重视肥料，并且是我国第一部关于南方稻区农业技术的农书，在我国农学史上有重要地位。,7元代王祯所著农书由三部分组成，第一部分“农桑通诀”，共6卷19篇，是农业通论；第二部分“百谷谱”，共4卷11篇，是作物栽培个论；第三部分“农器图谱”，共12卷，有306幅图，分作20门，是全书的重点。农书是第一部兼论南北农业技术的农书，其中“农器图谱”成为后世的楷模。8明代晚期徐光

28、启约于1525-1528年间写成农政全书。全书共60卷，50余万字，是一部集中国传统农业之大成的总结性著作。书中包括农本、田制、农事、水利、农业工具、作物和果树栽培、蚕桑、畜牧养殖、食品加工和备荒措施等。另外，该书还首次介绍了由传教士带来的西方水利技术，是我国水利技术史上的重要文献。,医学1墓葬于公元前168年的马王堆汉墓出土了至今最早的医学类著作，但均无标题。流传至今的今本黄帝内经则是最早的医学经典，共收162篇古代医学论文。该书主要论述人体解剖、生理、病理、病因、诊断方面的知识，同时也有针灸、经络、卫生保健方面的内容，是医学发展到两汉之交的集大成之作。它表明了两千年前中国古代医学的博大精深

29、。2.神农本草经是中国最早的药物学专著，其成书年代不确切，史学家多认为出自东汉。该书是我国本草学的经典。3.伤寒杂病论是中国医圣张仲景（2世纪中一3世纪初）所著。此书是理、法、方、药俱全的经典著作。4神医华佗（2世纪中一3世纪初）已经开始使用“麻沸散”施行全身麻醉来进行外科手术。5.610年，巢方编纂诸病源候论，不涉及治疗，专对疾病性状进行分类描述，比西方同类著作早1 000年。,6药王孙思邈(581-628）著千金方，是千金要方与千金翼方的合称。前者包括中医基础理论和临床各科的诊断、治疗方剂、针灸、食疗、预防等。后者是对千金要方的补充，以本草、伤寒、中风、杂病、疮痛等方面的成就而著称。7.1

30、247年，宋慈洗冤集录是所有文明中最早的一部法医学专著。8明代李时珍于1578年完成巨著本草纲目。该书共52卷，约190万字，收有药物1 892种，方剂110 960个，附药物形态图1 160幅。它是中国传统医药学总结性著作。除此以外，它在植物学、动物学、矿物学、冶金学、地质学、物候学等方面的内容也具有重要的学术价值，对中国和世界都产生了重要影响。,9.16世纪中叶，中国人首先应用人痘接种来预防天花。10据李约瑟和鲁桂珍考证，从北宋初期起，中国人就可以从尿中提取激素。,中国科技发展的新篇章 近代科学技术革命在西方兴起后，中国经历了一个较长的科学技术落后的时期，直至中华人民共和国成立时中国的科学

31、技术总体上还是极其落后和贫乏的。1949年新中国成立时，全国的科技人员不超过5万人，其中自然科学研究人员不超过500人；旧中国的专门研究机构仅有30多个，得不到政府起码的资助，经费、设备等科研条件都很差，其中许多研究机构早已名存实亡。中华人民共和国的诞生，标志着一个旧的历史时代的结束和一个新的历史发展时期的开始，中国科学技术的发展从此也揭开了崭新的篇章。,爱因斯坦的一封信,“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是：希腊哲学家发明形式逻辑体系（在欧几米得的几何学中）以及（在文艺复兴时期）发现通过系统的实验可能找出的因果关系。在我看来，中国的贤哲没有走上这两步，那是用不着惊奇的。要是这些发

32、现果然都做出了，那倒是令人惊奇的事。”爱因斯坦文集第一卷，许良英等编译，北京：商务印书馆，1994.574,李约瑟和他的中国科学技术史,：“中国的这些发明和发现远远超过同时代的欧洲，尤其是15世纪之前更是如此。”,三、现代科技革命的深入发展,1543年在科学史上是极为重要的一年，哥白尼的天体运行论出版，“太阳中心说”的诞生，标志着天文学从宗教神学的束缚下解放出来，自然科学从此获得新生，这是在近代科学的发展史上具有划时代的意义的大事。1687年，牛顿自然哲学的数学原理出版，标志着近代科学技术发展加快了步伐。,19世纪牛顿力学大厦的危机,物理学晴朗天空的两朵“乌云”1887年，美国物理学家迈克尔孙

33、和莫雷为了寻找地球相对于静止的以太运动的“以太风”，进行了著名了以太漂移实验，但实验数据却同经典物理学理论的语言完全相反。物理学界大为震惊。,19世纪牛顿力学大厦的危机,1900年4月27日英国物理学家凯尔文和汤姆孙在英国皇家学会的演讲中称这两个问题为物理学晴朗天空的两朵“乌云”,相对论,量子力学,以太漂移和黑体辐射现象,（一）粒子世界的新发现 现代物理学的两大理论基石，是量子力学和相对论。它们引起了物理学的重大变革。1930年-1932年间，发明了能够获得高速粒子的回旋加速器、静电加速器和高压倍加器，为核物理研究提供了强有力的工具。,美国的费米和德国的哈恩发现了人工核裂变反应，铀裂变时又放出

34、中子，形成链式反应，发出大量能量，由此开始了原子能的利用。“宇宙射线”是天然的“实验室”第一，正电子的发现第二，正负电子对与光子的相互转化第三，介子的发现，日本的汤川秀树费米的中微子,基本粒子,第一代基本粒子：光子、轻子、重子、正负电子等，到1947年，约有14种。第二代基本粒子：反中子、反质子等，到1960年，约有30种。第三代基本粒子：是一批寿命极短的共振态的粒子。1964年，美国物理学家盖尔曼提出“夸克”的新概念。,（二）凝聚态物理固体物理学,凝聚态物理的新进展首先是与超高压、高真空、超高温、超低温、强磁场等特殊条件的获得有关。超导现象；钕铁硼强磁铁；半导体材料和晶体管的发明；,（三）宇

35、宙探测器和宇宙飞船对科学研究的贡献,1959年前苏联发射第一颗月球探测器；太阳的热核反应和核聚变；美国天文学家哈勃和哈勃望远镜；宇宙大爆炸学说 1931年1932年，人们第一次接收到宇宙射电的信号，并在1936年研制成功射电望远镜，打开了观测宇宙的又一个窗口。,（四）量子力学建立以后，人们开始用量子力学的原理来研究分子的微观结构，由此而产生了一门新的学科量子化学。20世纪30年代，人们把量子力学的原理推广到多原子分子的研究上来。建立了两种化学键理论，它们是价键理论和分子轨道理论。量子化学的推广和应用，“分子设计”出新材料、新药物。晶体化学的诞生。有机合成化学和高分子化学的建立，是现代化学发展的

36、又一重要内容。有机物的提取，维生素A.B.C.D.E.K.的合成。,（五）分子生物学,从19世纪发现细胞并把它作为生命的基本单位以后，人们便开始研究细胞内部的结构和功能。1868年瑞士科学家米希尔首先从细胞核中发现了一种物质叫核酸。它又可以分为去氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA。1909年，美国生物学家摩尔根在孟德尔遗传学说的基础上，提出了基因说，把基因看作是位于染色体上的球状颗粒。,1926年，美国科学家指出：生物催化剂酶是蛋白质；生物分泌的激素也是蛋白质；核酸DNA，RNA也是蛋白质。蛋白质是生命系统中最重要的物质1945年，美国生化学家用实验的方法证明了基因与酶的关系。,关于DNA是携带

37、遗传信息载体的发现。DNA双螺旋结构的发现被称为是20世纪生物学最伟大的发现，是分子生物学诞生的标志。在生物化学、生物物理、细菌学、病毒学等的相互渗透中，诞生了一门新的学科分子生物学诺贝尔奖得主中生物学家多；1965年，我国的科学家人工合成含有51个氨基酸的胰岛素。,三、现代科学的技术化,（一）原子能技术：美国科学家费米用中子轰击铀，实现了核裂变以后。在第二次世界大战期间，爱因斯坦建议美国试制原子弹。“曼哈顿工程”。1954年，苏联和美国建造了试验性核电站，揭开了核电应用的序幕。到60年代，核发电逐步进入使用阶段。核电站是现代“知识工业”的一个典型，它需要大量高深的科学知识。,（二）空间技术,

38、在第二次世界大战期间，在德国的贝尼明恩迪建立了火箭研究所，1942年试验发射了重达13吨的V-2火箭，最大时速5500公里。1957年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星。1960年，美国第一次回收从卫星上弹射出来的回收仓。1969年，“阿波罗登月计划”20世纪70年代，通信卫星、气象卫星、资源卫星为代表的空间技术开始转为民用。,（三）激光技术,1960年，美国加利福尼亚的休斯研究所的梅曼，使用人造红宝石创造出第一个红宝石激光器。受激辐射输出的光将使入射光得到补充和加强，即实现了光放大。所谓激光，就是受激辐射光放大的简称。后来人们把它叫做莱塞。激光的应用：激光制导，激光加工，激光传输等方面。,（三

39、）生物工程,四个方面：A 遗传工程；B 细胞工程也叫细胞融合技术；C 发酵工程也叫发酵技术；D 生物转化工程也叫酶工程。克隆技术：“多利”羊；“艾米”牛生物制药技术：干扰素等,（五）电子技术和计算机技术的发展 1945年，美国的莫尔研究小组制造出了世界上第一台电子计算机，被命名为“电子数值积分和计算机”，又称为 ENIAC。1948年，美国数学家维纳发表了控制论一书，并称控制论是关于在动物和机器中控制和通讯的科学。美国德克萨斯仪器公司的年轻电子工程师基尔比，首先发明了能够包容晶体管和电阻、电容等元件的集成电路。第二次世界大战后，电子计算机的出现，为机械工业注入了新的活力。自动化机床中的数控机床

40、出现在 1952年。,在电子计算机的发展过程中，经过了五代第一代，电子管计算机；第二代，晶体管计算机；第三代，集成电路计算机；第四代，大规模集成电路计算机；目前正在进入第五代，用超大规模集成电路装备的具有人工智能的巨型计算机和微型机。,（六）新材料技术 工业发达国家的机械业都很重视材料的质量，同时认真研究成型方法。以节约原材料。20世纪初，人工制造的高分子材料已经开始生产。由于有机化学、固体物理、合成化学、高分子化学等学科的发展，使高分子材料随工农业生产和日常生活的需要而迅猛发展。,（七）农业技术 现代化生产在农业上也有了大发展，现在许多国家的种植业的产值已经同畜牧业产值相等，有的国家后者还超

41、过了前者。农业是最古老的产业。在法国、丹麦等农业发达国家，只有受过中学教育和农业基础学校教育，并在农场经过实践，再通过考试取得“绿色教育证书”的人，才能经营农场。,美国大约用了30年的时间基本上实现了农业生产的机械化。而日本从1950年开始，用了大约10年的时间全面实现了农业机械化。近几十年来，土壤学、农业化学、遗传生理学、气象学、作物栽培学、等农业科学成果。控制论、信息论和系统科学揭示了自然界、社会和人类思维这三个领域中许多现象的一致性。,四、高技术,60年代 建筑领域高格调技术最早原型70年代 最新科技产品成果、高技术产业1981年 美国出版物 专业刊物高技术月刊1985年 美国商务部出版

42、美国高技术贸易与竞争力,高技术指基本原理建立在最新科学成就基础上的技术；从经济角度，凡是技术所占的比重超过一定的标准或比例时候就可以称之为高技术产品、企业或产业。,高技术产生的原因,自然科学的推进。近代自然科学（热力学发展、电磁波的发现）、20世纪的量子论和相对论等物理学革命的深远影响社会需要。人口剧增、能源、资源有限。20世纪战争与军备的需要。电子计算机、原子弹、卫星技术、载人航天。,高技术的领域,电子信息技术：微电子、计算机、硬软件、网络安全、智能化生物技术：基因工程、细胞工程、酶工程新材料:超导材料、高温、人工合成、新能源技术：核能、太阳能、海洋能、地热能.海洋技术：深海挖掘、海水淡化、

43、海洋资源开发空间技术：大型运载火箭、卫星、宇宙飞船、,当代高技术的历程,1942年12月2日 世界第一座核反应堆运行，标志着当代高技术的产生1945年7月 第一颗原子弹爆炸成功；1945年8月6日、9日 广岛、长崎原子弹投掷（小男孩、胖子）,1946年 ENIAC（通用电子数字计算机）成功投入运行1947年 半导体晶体管在贝尔实验室发明1958年 第一块集成电路制成1957年 苏联人造地球卫星发射成功1969年 美国阿波罗登月计划成功标志人类进入到空间技术时代1971年 第一台微处理器问世1973年 分子遗传基因间接重组,高技术产业,美国商务部对高技术产业的定义：研究与开发的费用在总附加值所占比重为10%以上，或者科技人员在总职工中所占比重为10%以上的企业。,高技术产业的特点：技术密集度高；技术创新速度快；具有高附加值的；节约资源；能对相应的产业产生较大波及效果；高投资；高风险；高竞争；高战略。高技术意义：对一个国家或地区的经济、政治和军事等各个方面的进步产生深远影响。,