历史上的技术与科学.ppt

第五讲 历史上的技术与科学 以史载道，历史地理解技术与科学,教学内容： 古希腊罗马的科学和技术 中国古代的技术与科学 近代科学革命和近代技术革命 李约瑟问题 近代形而上学的思维方式 现代科学革命和技术革命 现代科学的思维方式,远古的技术和科学,原始社会中，技术的萌芽 石器工具的创造和使用 弓箭 、人工取火、制陶、冶金 原始宗教万物有灵论 70%的技术原型 劳动创造了人本身（恩格斯）,古希腊古罗马的科学和技术,古希腊罗马的科学 自然哲学的猜测科学的特定历史形态 自然哲学的内容： 万物的本原问题 物质结构问题 天体系统的模型问题,几位“科学家”,泰勒斯古希腊第一位科学家 毕达哥拉斯开定量研究之先河 巴门尼德的世界静止的世界 赫拉克利特的世界生成着的世界 托勒密地球中心说的集大成者 盖伦提出灵气说,亚里士多德方法论；古代科学集大成者,阿基米德物理学之父；杰出的工程师,欧几里德几何原本与公理法,自然哲学的特点,直观性 辨证性 思辨性,古罗马的技术,建筑技术 水利技术 交通技术 条条大路通罗马 农业技术,中国古代的技术与科学,古代中国的技术 四大发明 农业技术精耕细作 水利技术都江堰 “都江堰：一个凝固的制度”(盛 洪 天则经济研究所),医疗技术望闻问切、针炙技术 建筑技术园林；桥；木塔 制造加工技术冶金；茶；丝；陶器；船,古代中国的科学,古代中国有科学吗？ “有”派“李约瑟问题” “无”派“李约瑟问题”是“伪问题”,古代中国的科学,古代中国思维的基本范畴 道与器 理与气 天与人 阴阳 古代中国有科学？ “有”派“李约瑟问题” “无”派“李约瑟问题”是“伪问题”,古代中国科学的四大体系,农学 “四大农书”；贾思勰齐民要术；徐光启农政全书 医学 黄帝内经；神农本草经；本草纲目,天文学 天学：“天人感应”北极星-皇帝 盖天说浑天说 张衡的“浑天说”；祖冲之大明历；僧一行测量子午线 算学 九章算数,其他科学成就,化学：炼丹术与火药的史诗 沈括的梦溪笔谈“中国科学史上的坐标” 宋应星的天工开物“中国的狄德罗”的手工业和农业的百科全书,中国科学的性质实用科学,功利性 经验性 实用科学,古代技术与科学的特征,古代技术的特征 “经验技术”形态 强调技能与悟性 古代科学的特征 “经验科学”形态 未曾独立，混杂于哲学、巫术等之中,两大传统的形成与分立,学者传统科学活动的社会氛围 工匠传统技术活动的社会规范,第六讲 近代科学的产生,一 近代科学产生的社会背景 “黑暗的”中世纪不太黑暗 资本主义生产方式的出现和地理大发现 文艺复兴：两种传统走向融和思想巨人达芬奇,宗教改革：新教伦理与资本主义 工场手工业对科学的需求,二 、 近代科学革命,“大宇宙理论的革命”“哥白尼革命” 天体运行论（1543）：哥白尼的日心说挑战托勒密的地心说伟大的科学思想的巨大的精神价值 伽利略和布鲁诺的积极宣传 开普勒的行星三定律天空立法者,地上运动理论的革命” 近代物理学的诞生,伽利略挑战亚里士多德的地上运动理论 近代科学之父伽利略,实验方法、数学方法和分析方法的结合使用,“小宇宙理论的革命” 血液循环理论挑战盖伦的“灵气说”,1543年，维萨里发表人体构造 塞尔维特的“唯一血液”论,哈维的血液循环理论，1628年,牛顿力学的创立 科学的第一次大综合,天地之间是统一的吗？ 1687年自然哲学的数学原理 牛顿运动三定律 万有引力定律,自然和自然的法则在黑夜中隐藏； 上帝说，让牛顿去吧！ 于是一切都已照亮。 亚历山大蒲伯,近代自然科学体系的形成,牛顿力学成为“科学”的历程 哈雷慧星的预言：1758年12月25日 地球形状的证实：两极扁平、赤道突出；法国巴黎科学院1735、1736年考察实测 行星摄动现象的证实：1799拉普拉斯证明 海王星的预言：1845年发现海王星,听， 曰：,我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。 如果说我看得比别人远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。,科学与社会的互动,社会对科学的反应科学的社会建制 英国皇家学会 法国科学院 德国柏林科学院 科学教育情况 科学对社会的作用 科学与宗教,第七讲 解读李约瑟问题,两大传统的形成与分立 学者传统科学活动的社会氛围 工匠传统技术活动的社会规范,中国科学的性质实用科学,功利性 经验性 实用科学,古代技术与科学的特征,古代技术的特征 “经验技术”形态 强调技能与悟性 古代科学的特征 “经验科学”形态 未曾独立，混杂于哲学、巫术等之中,近代科学的性质,“理论科学”形态 实验科学：以实验为基础 分析科学：以分析为核心 定量科学：以数学为手段 获得独立发展，逐渐建制化,近代的科学思维方式,思维方式革命性的转变 猜测实验 定性定量 思辨分析,解读李约瑟问题,再见“李约瑟难题” “为什么当代科学、伽利略时代的新哲学或称实验哲学只产生于欧洲文化，而非中国文化或是印度文化中呢？” “为什么在公元前1世纪到15世纪期间，在应用人类的自然知识于人类的实际需要方面，中国文明远比西方更有成效得多？” 另一个难题：古代中国有没有科学？ 三个难题的性质：哲学问题+历史问题,在李约瑟之前（1）,任鸿隽：说中国无科学之原因,魏特夫：中国为什么没有产生自然科学？ 竺可桢：为什么中国古代没有产生自然科学 徐模：中国与现代科学,在李约瑟之前（2）,17、18世纪欧洲人对中国科学停滞原因的分析 魁奈认为，中国重实用的传统使中国人缺乏抽象思考和逻辑思辨的能力。 休谟认为，大一统的帝国模式以及缺乏众多的贸易伙伴和对外的贸易交流，是中国技术发展缓慢的重要原因。 狄德罗则将原因归之为他所谓的东方精神，也就是东方人追求一种安宁、怠惰，对成俗不敢超越，对事物缺乏热烈的追求，而这些品质，恰恰是科学探索所必需的。,伏尔泰提出了著名的“中国之谜”,伏尔泰的评论中国是“举世最优美、最古老、最广大、人口最多而治理最好的国家”。我们不必被中国人的成就迷住心窍，以至竟承认其帝国的体制真乃世界有史以来最好的（伏尔泰，1764年）。 伏尔泰十分惊人地感叹到，早在几百年前，中国的发明，包括四大发明和天文学的研究已超过欧洲。但是他提出了一个中国之谜：既然在如此遥远的古代，中国人便已如此先进，为什么他们又一直停留在这个阶段；中国既然不间断地致力于各种技艺和科学已有如此遥远的历史，为什么进步却微乎其微？ 伏尔泰认为，中国科学之所以发展缓慢，是因为中国人的祖先崇拜和他们语言的性质。,亚当斯密对中国作了十分有意义的分析和评论,他说，“中国一向是世界上最富的国家，就是说，土地最肥沃，耕作最精细，人民最多最勤勉的国家。然而，许久以来，这似乎就停滞于静止状态。今日旅行家关于中国耕作、勤劳及人口稠密状态的报告，与500年前视察该国的马可波罗的记述比较，似乎没有什么区别。” 亚当斯密分析了中国社会长期停滞的三大原因：首先是停滞于农业和农业的停滞；其次是对工业和商业的轻视；第三是中国的法律制度已到了极限。,国人的解读,陈立：我国科学不发达原因之心理分析 唐君毅：中国科学与宗教不发达之古代历史的原因 金观涛：文化背景和科学技术的结构 林毅夫：“李约瑟之谜：工业革命为什么没有发源于中国”,国外学者的观点,科恩H F：为什么科学革命绕过了中国？ 席文：为什么科学革命没有在中国发生是否没有发生？ 山田庆儿：中国科学的思想风土,李约瑟本人的理解,1 中国哲学本源于有机唯物主义哲学 2 中国文化以经验主义为主导 3 中国中央集权的封建官僚社会结构 4 中国的“士”阶层的价值取向 5 中国重视发明家和革新家 6 中国的科技发展按部就班,国学大师梁漱溟的观点,文化早熟之中国长于理性而短于理智,中科院自然科学史所的理解,“近代中国科学技术落后的根本原因是受中国封建社会晚期旧生产方式的束缚而未能突破；而近代科学之所以能在欧洲产生，根本原因就在于新兴的资本主义社会制度首先在欧洲产生。” 小农经济、封建专制、鄙薄科技、妄自尊大、闭关锁国 “也可以从中国古代科学技术体系内部去寻找原因” 独立性、保守性、排他性,其他一些观点,1 中国古代“天人合一”思想占主导地位 2 中国儒家文化重伦理（人人）轻物理（人自然） 4 科举制度重文轻理中国是文官制度占主导地位 5 中国人模糊思维 6 中国“实用理性”占主导地位 3 古代科学与近代科学有本质区别,关于“科学与社会”主题的进一步思考,1 “内因外因” 的思考模式 内因的思考科学目的、科学精神、科学方法、科学共同体 外因的思考经济、社会、文化、教育的影响 2“ 社会存在社会意识”的思考模式 社会存在决定社会意识 科学属于社会意识，有一定的、甚至有时是很强的相对独立性，但归根到底由社会存在决定,第八讲 近代技术与科学的发展,一、 近代第一次技术革命和产业革命 工具机革命：织布与纺纱之间的矛盾运动 织技术与纺技术的相互促进：凯伊1733飞梭惠特1733滚筒纺纱机哈格里沃斯1765珍妮机阿克莱特1768水力纺纱机克伦普顿1779Mule卡特赖特1785水力织布机 动力机革命：瓦特蒸汽机的产生,纽可门的发明1712 瓦特的改进和创新1784 对瓦特机的 改进和完善,制造机革命：莫兹利 1794发明移动刀架1797年发明车床,二、19世纪：科学的世纪,星云假说：康德拉普拉斯 地质演化说：赖尔,细胞学说、生物进化论和遗传学说 达尔文物种起源（1859）,热力学第一、二定律：焦耳；克劳修斯,从热力学第二定律到“宇宙热寂说”克劳修斯,从分子原子论到元素周期律：道尔顿；门捷列夫,电磁感应理论：法拉第；麦克斯韦 麦克斯韦电磁学通论（1873）,爱因斯坦：“在法拉第麦克斯韦这一对同伽利略牛顿这一对之间有非常值得注意的内在相似性每一对中的第一位都直觉地抓住了事物的联系，而第二位则严格地用公式把这些联系表达出来，并且定量地应用了它们。”,三 、 自然辩证法的创立,19世纪科学发展的特点 演化的观点、联系的观点进入科学 经典科学建立，完成第二次科学大综合 马克思恩格斯建立自然辩证法,四、第二次技术革命,电力革命 通信照明动力 莫尔斯发明电报；贝尔发明电话；西门子发明发电机；爱迪生发明实用的灯泡,仰视爱迪生：爱迪生的文化程度极低，对人类的贡献却这么巨大，这里的“秘诀”是什么呢？他除了有一颗好奇的心，一种亲自试验的本能，就是他具有超乎常人的艰苦工作的无穷精力和果敢精神。当有人称爱迪生是个“天才”时，他却解释说：“天才就是百分之二的灵感加上百分之九十八的汗水。”,内燃机的发明和应用 奥托与煤气机； 戴姆勒与汽油机； 狄塞尔与柴油机 由马车时代到汽车文明 “汽车之父”卡尔本茨 亨利福特： I Have a Dream 要为绝大多数人提供最大的好处。“我要生产大量的汽车，为的是足供每个家庭使用，人人都有能驾驶和修理价格呢？要低得凡是中等收入的人都能买一辆。”,近代技术发展的特点,19世纪下半叶到20世纪初，科学走到技术的前面，出现“科学的技术”新技术形态； 更加重视器物和科学知识的应用，技能技巧（art、techne）等处于次要地位 科学与技术相联系，两个词联用才开始有了社会基础，逐渐成为社会时尚,科学和技术与社会,科学对社会的影响 技术对社会的影响,第九讲 现代的自然科学,一、 20世纪初的物理学革命序幕 晴朗的物理学天空远处的两朵“小乌云” “以太风”实验 黑体辐射实验 三大发现 X射线（伦琴）1895 放射性（贝克勒尔；居里夫妇）1896 电子（汤姆生）1897,二、科学史上的第三次大综合 相对论和量子力学的创立,爱因斯坦与相对论 对“以太风”实验的理论解释 相对论的成功与现代科学方法 宇观世界及其规律的发现,普朗克的量子论对“黑体辐射”实验的解释 爱因斯坦的光子论 玻尔德布罗意海森堡薛定谔,量子力学的创立和发展,三、现代科学的全面发展 大科学时代,微观世界探索：21世纪的一堆“乌云” “反物质”；夸克幽禁 宇观世界探索 宇宙大爆炸学说 当代最伟大的理论物理学家：霍金,宏观世界探索：大陆漂移假说板块学说 魏格纳：德国气象学家、地球物理学家，1880年11月1日生于柏林，1930年11月在格陵兰考察冰原时遇难。,20世纪生命科学最伟大的成就：1953年，美国的沃森和英国的克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型,Nature：DNA双螺旋的图片就像是一幅“科学的蒙娜丽莎肖像”,混沌科学的创立和发展 经典科学的第三次反动,老三论的产生 系统论、信息论和控制论 新三论的产生 协同学、突变论、耗散结构理论（普利高津）,现代科学的性质,理论科学的高级形态 “大科学”综合性、辨证性 成为最重要的社会建制或社会事业中的一员,四、现代科学中的哲学问题,现代科学的思维方式 大统一思维方式；辨证思维方式 科学前沿的哲学挑战 “夸克幽禁”；宇宙大爆炸；生命中的偶然性与必然性；决定论与非决定论 现代科学的伦理问题 核能研究；克隆人研究；人类基因组研究,五 、 新技术革命的兴起,新技术革命的特点 “科学技术革命”科学对技术的影响越来越大 “科学的技术”或“科学技术”的快速演化成为20世纪技术发展的主要成果 来自经验的技术发展仍然是技术演化的重要途径,新技术革命的主要内容,电子技术和计算机技术 自动控制技术 能源新技术 激光技术 新材料技术 航天技术 海洋技术 环保技术,信息时代的奠基人计算机科学-技术史上的重要人物,帕斯卡（Pascal，Blaise），法国数学家、物理学家、近代概率论的奠基者。 1642年，刚满19岁的帕斯卡设计制造了世界上第一架机械式计算装置使用齿轮进行加减运算的计算机，原只是想帮助他父亲计算税收，减轻计算中的负担。 在加法机研制成功之后，帕斯卡认为：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械模拟人的思维活动。 思想录 ：“人只不过是一根芦苇， 是自然界中最脆弱的东西，但是，人是一根能够思想的芦苇。” 1971年面世的PASCAL语言，也是为了纪念这位先驱，使帕斯卡的英名长留在电脑时代里。,莱布尼兹：17、18世纪之交德国最重要的数学家、物理学家和哲学家，一个举世罕见的科学天才。 1671年，他发明了乘法计算机，受中国易经八卦的影响最早提出二进制运算法则。,查尔斯巴贝奇，英国数学家,信息时代的奠基人： 1822年、1833年陆续设计了能进行数学表计算的差分机和历史上第一个具有计数器、储存器、输入输出器等基本部件的通用计算机解析机 巴贝奇的解析机是现代电子计算机的雏形,艾伦图灵， 英国数学家,二战曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma，帮助盟军取得了二战的胜利。 对于人工智能的发展有诸多贡献， Can Machine Think?论文提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法，即图灵试验。提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。至今，每年都有试验的比赛。 图灵奖世界计算机科学领域与诺贝尔奖齐名的最高奖项 ，美国计算机学会于年创立 。2000年姚期智教授获奖。,控制论之父维纳,诺伯特维纳年18岁时就获得了哈佛大学数学和哲学两个博士学位 1940年，维纳开始考虑计算机如何能像大脑一样工作。他发现了二者的相似性。维纳认为计算机是一个进行信息处理和信息转换的系统，只要这个系统能得到数据，机器本身就应该能做几乎任何事情。 维纳在1940年写给布什的一封信中，对现代计算机的设计曾提出了几条原则：（1）不是模拟式，而是数字式；（2）由电子元件构成，尽量减少机械部件；（3）采用二进制，而不是十进制；（4）内部存放计算表；（5）在计算机内部存贮数据。这些原则是十分正确的。,数学奇才、计算机之父冯 诺依曼，匈牙利出生的美国数学家,1945年提出改进ENIAC的全新设计，把10进位制改为2进位制，用“0”和“1”的不同组合表示所有的数 1946年，又提出了一个更加完善的设计报告。以上两份既有理论又有具体设计的文件的综合设计思想，便是著名的“冯诺依曼机“，其中心就是有存储程序原则-指令和数据一起存储这个概念被誉为“计算机发展史上的一个里程碑”它标志着电子计算机时代的真正开始，指导着以后的计算机设计。,晶体管之父：威廉肖克利 集成电路之父：罗伯特诺伊斯,威廉肖克利(William Shockley)：在贝尔实验室期间与人共同发明晶体管，被媒体和科学界称为“20世纪最重要的发 明”。和另两位同事荣获1956年度诺贝尔物理学奖。 “硅谷” 开拓者：1955年，他在硅谷建立了肖克利实验室股份有限公司，聘用了八位优秀人才。这是从未有过的伟大天才的集合，所有的人都在30岁以下，正处于才能喷涌的顶峰。 “天才与废物”：这位20世纪最具才华的人物，也是最让人难以捉摸的人物。对管理技巧一窍不通，甚至跟人打交道的能力都没有，却偏偏十分自以为是。 他的千里马们很快密谋策反。他大发雷霆，把他们称作叛徒，时称“叛逆八人帮”，成了硅谷最著名的典故之一。他的“叛逆八人帮”成了硅谷最重要的火种。他们创办了具有传奇色彩的仙童公司。1959年，罗伯特诺伊斯发明集成电路，改变了整个世界。,IT业第一定律：Intel公司联合创始人戈登摩尔（Gordon Moore）,摩尔于年在肖克利半导体实验室（开始其职业生涯。 年，摩尔与诺伊斯共同创建了英特尔公司。 IT业第一定律-摩尔定律：1965年第35期电子杂志上，摩尔预言，晶体管的密度每过18个月就会翻一番。摩尔定律一直是电子和计算机领域的指导方针。 在灾难发生之前，我们必须要学会忘记“摩尔定律”，把注意力集中到其他工作上，至少不要再如此关注“摩尔定律”。,比尔盖茨,盖茨被誉为电脑奇才、20世纪最伟大的计算机软件行业巨人。 在1970年代早期，盖茨写了一封著名的致爱好者的公开信，震惊了计算机界。盖茨宣称计算机软件将会是一个巨大的商业市场，计算机爱好者们不应该在不获得原作者同意的情况下随意复制电脑程序。当时的计算机界受到黑客文化影响，认为创意与知识应该被共享。 36岁成为世界最年轻的亿万富翁。1996-2003年福布斯评选盖茨居世界亿万富翁首位。2004年获英国女王册封为爵士。,Linux :Linus Torvalds,以开放源代码为标榜的Linux自诞生之日起就被看好成为windows最有潜力的竞争者。 Linus Torvalds began the development of Linux, an operating system kernel, and today acts as the project coordinator. he felt the need for a capable UNIX operating system that he could run on his home PC. Tor