科学技术发展史模板市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

科学技术发展史赵丹赵丹山西大学科学技术哲学研究中心山西大学科学技术哲学研究中心.9.25.9.25第1页主要内容古希腊古希腊阿拉伯传承阿拉伯传承中世纪中世纪近代科学革命近代科学革命科学中心五次转移科学中心五次转移当代科学与技术当代科学与技术第2页古希腊第3页古代希腊分散城邦，直到亚历山大大帝（前356-前323）在公元前4世纪统一前600-前300，希腊时代（Hellenic era）亚历山大之后，希腊化（Hellenistic）时代第4页古希腊科学特点创造了科学理论，即“自然哲学”或关于“自然界哲学”，对宇宙思索和对抽象知识非功利追求运行机制，从私人或私人社团到官方支持而融入制度功利模式知识出现在早期每一个文明中，而希腊自然哲学却只在古希腊出现过一次，那是因为其独特地历史环境造成有意识地对自然界进行理论探索第5页根源该怎样解释这种自然哲学仅仅在古希腊唯一地出现？其它古文明古希腊古希腊生态环境和经济状态生态环境和经济状态水利农业水利农业土地贫瘠，航海和经土地贫瘠，航海和经商商政治格局政治格局强大官僚机器，国家利益至上割据小城邦，财富有限政治生活政治生活神、教无孔不入神、教无孔不入理性地进行法律和正义政治争论第6页雅典学派（拉斐尔）第7页柏拉图柏拉图（Plato，前428-前347）：雅典柏拉图学园“不懂几何者莫入”几何：对一切事物进行形而上学抽象化和完美化模型5种基本元素（土、气、火、水、以太）分别取5种多面体蒂迈欧篇（Timaeus）给出了复杂天体模型，对天文学和科学史产生了深刻而持久影响，促使了希腊天文学家去处理存在难题第8页柏拉图范型（Form）世界天国代表着永恒不变、超越物质完美纯粹范型世界，是范型一个表达。世俗世界不过是范型世界不完美反应只有圆周运动才是完美 天体是范型世界完美性忠实摹写天体作匀速运动天体围绕着不动地球作圆周运动实际上，行星有留和逆行。柏拉图责整天文学家用圆“拯救这些现象”从而从柏拉图到16世纪哥白尼，近解释这些行星留和逆行成为天文学家要处理中心课题第9页拯救现象为何非要坚持行星作匀速圆周运动不可？这么话行星留和逆根本不成为难题。柏拉图开创天文学研究范式：为问题处理设定了先在理念，他为理论家和天文学家预先要求了要得到怎样结果才算是适当或能够接收答案。行星模型必须用匀速圆周运动来产生出表观非均衡运动。第10页拯救现象欧多克斯给出由27个嵌套（同心）天球组成模型：恒星一个，五颗行星每颗四个，太阳和月亮各占三个。修正后第三条：各个透明水晶球不是在绕一个轴旋转，而是同时绕两个或2个以上轴旋转，这么就会出现逆行现象，8字形路径，即马蹄印问题：四季不等长、金星亮度改变 金星、水星、太阳为何离得近亚里士多德：又添加了起抵消作用天球，天球总数增加至55-56个托勒密（Claudius Ptolemy，约90年168年）第11页拯救现象天文学公元前4世纪，赫拉克利德斯：天体不动，地球绕轴在转动前3世纪，阿利斯塔克（Aristarchus，前310-前230）：日心说，地球有自转和公转阿波罗尼奥斯：本轮、偏心圆第12页托勒密天文学数学句法（Mathematical Syntaxis），天文学大成（Almagest）以地心说和天体作圆周运动为前提，应用本轮和偏心圆、均衡点（假想在该点测量话会看到匀速圆周运动）概念长达1500里一直是希腊化传统下天文学家圣经第13页亚里士多德Aristotle（前384-前322年）：科学史上分水岭，包括逻辑学、物理学、宇宙学、心理学、博物学、解剖学、形而上学、伦理学和美学希腊启蒙巅峰，也代表了其后高水平学问科学源头亚里士多德创建科学传统在晚古时期、中世纪伊斯兰世界和近代早期欧洲都占据统治地位亚历山大大帝老师；建立了吕克昂学园第14页培植纯科学土壤闲暇：当一切实用东西都已经齐备时，人们就发觉了那些既不包括生活中必需品也与享乐品无关科学，事实最早发生在人们有了闲暇时间地域好奇心：人们最初是被好奇心引向研究自然哲学今天依然如此思想自由：为求得知识本身，不考虑功利应用而从事科学活动，是一个个人权利第15页亚里士多德影响所在其成就所显示那种优雅和力量主要来自于他世界观统一性和普适性提供了对自然界和人类在其中地位一个全方面、一以贯之而且十分理性观察方法，这种观察方法在视野和解释广度上至今尚无任何方法能与之匹敌感觉和观察是有效，是通往知识唯一路径；强调事物可感觉本质常识科学第16页亚里士多德常识科学物质理论土气火水是由更为基本属性热、冷、湿、干配对组成这些属性由“第一物质”即原初材料（prima materia）反应出来普通土和其它一切合成物都是这些纯元素混合，而纯元素是看不到孤立态我们体验到世界就是物质真实，因为世界中物体就是由基本物质和范型结合而成不可分割混合体这种关于元素定性理论为炼丹术提供了理论基础第17页亚里士多德常识科学运动理论运动与元素特征相关：土和水是重，要向宇宙中心即地球动动 气和火是轻，要背离中心运动每一个元素都有其自然位置：土位于中心，外面是分层水、气、火同心球层地上地上万物杂乱无比万物杂乱无比向上或向下，取决于其重还是轻属性天区天区celestial celestial regionregion）以太（第五元素）；完美、以太（第五元素）；完美、稳定稳定圆周运动圆周运动强制运动或非自然运动：需要外来推进者，施力者与受力者须保持接触第18页亚里士多德常识科学运动理论地球整个处于宇宙中心保持不动，这是地球自然位置给出了力、速度、阻力间关系下落：重物下落快，轻物下落慢介质：只有在一下密度介质中才会有运动，真空中没有运动，实际上就没有真空，空间必须被完全填满第19页亚里士多德常识科学生物学关于改变学说：起源于生物体生成和发育，改变是一个转化和形成过程，即事物中“隐性得以现实化”，从而防止了巴门尼德无中生有悖论一个形式消失意味着另一个形式出现，所以宇宙必定是永恒，在时间循环中它永远重复着本身生物分类：无血无脊椎动物和有血脊椎动物三种灵魂类型：营养、感觉和理性，分别对应于植物、动物和人类感知影响：盖伦（Galen）沿着亚里士多德框架；狄奥弗拉斯图（Theophrastus，前371-286）植物学第20页希腊化时期希腊科学黄金时代，揭开了研究活动被组织起来并得到社会支持一个新模型纯科学和自然科学活动制度化：亚历山大城博物馆和图书馆，国家支持、资助科学理论抽象学问这种传统成为了继承希腊传统全部社会中科学模式一部分希腊化埃及托勒密王朝第一位国王托勒密索特尔开创了王室支持科学和学问传统第21页亚历山大城博物馆和图书馆前280年，第二任国王托勒密菲拉德费建立了亚历山大城博物馆，该博物馆存在了 7，一直维持到5世纪该博物馆是一所研究机构：其实是寺院，供奉着9位文化女神缪斯博物馆人员享受俸禄，国家提供经费从事他们自己研究，建有工作室、讲演厅、解剖室、花园、动物园和天文台等；厨房供给伙食；自由地进行研究与讲授图书馆：馆藏抄本超出500 000卷埃及以后罗马皇帝表达了这种不寻常由国家支持传统亚历山大城在希腊化和希腊-罗马时期一直是最有影响科学中心第22页公元前3世纪亚历山大城科学研究十分繁荣欧几里得几何学以后数学研究源头阿波罗尼奥斯（Apollonius，前220-前190为盛年）：圆锥曲线阿基米德（前287-前2）埃拉托色尼（Eratosthenes，前225为盛年）:图书馆长，计算地球周长，地理学和绘图学其它：天文学、光学、和声学、声学及力学第23页阿拉伯第24页西方历史年表西方历史年表阿拉伯历史阿拉伯历史中国历史年表中国历史年表376376西哥特人过多瑙河，民族大迁西哥特人过多瑙河，民族大迁徙开始徙开始4 4世纪（西晋世纪（西晋五胡乱华十九国五胡乱华十九国东晋）东晋）476476西罗马帝国灭亡西罗马帝国灭亡5 5世纪（东晋五胡乱华十九国世纪（东晋五胡乱华十九国南北朝）南北朝）5-85-8世纪诸蛮族王国建立世纪诸蛮族王国建立6 6世纪（南北朝世纪（南北朝隋）隋）5-85-8世纪诸蛮族王国建立世纪诸蛮族王国建立阿拉伯帝国阿拉伯帝国兴起兴起7 7世纪（隋世纪（隋唐唐南周）南周）5-85-8世纪诸蛮族王国建立世纪诸蛮族王国建立阿拉伯帝国阿拉伯帝国时期时期8 8世纪（南周世纪（南周唐）唐）843凡尔登条约签署形成以后德国、法国和意大利阿拉伯帝国阿拉伯帝国时期时期9 9世纪（唐）世纪（唐）欧洲经济开始复苏欧洲经济开始复苏阿拉伯帝国阿拉伯帝国时期时期1010世纪（唐世纪（唐五代十一国五代十一国宋辽宋辽）1O96-10991O96-1099第一次十字军东征第一次十字军东征阿拉伯帝国阿拉伯帝国时期时期1111世纪（宋辽西夏）世纪（宋辽西夏）12世纪大学兴起阿拉伯帝国阿拉伯帝国时期时期1212世纪（宋辽世纪（宋辽金西夏）金西夏）大翻译运动大翻译运动 阿拉伯帝国阿拉伯帝国时期时期1313世纪（宋金西夏世纪（宋金西夏蒙古）蒙古）1414世纪中叶文艺复兴开始世纪中叶文艺复兴开始奥斯曼土耳奥斯曼土耳其帝国其帝国1414世纪（元世纪（元明）明）第25页伊斯兰教穆罕默德（Prophet Muhammad），622年从麦加迁至麦地那，即希吉拉迁徙，标志着穆斯林时代开端伊斯兰服从真主穆斯林皈依真主人第26页阿拉伯帝国 阿拉伯帝国崛起是与穆罕穆德创建伊斯兰教分不开。到公元632年穆罕默德逝世时，阿拉伯半岛已经基本统一。在以后几个哈里发统治时，阿拉伯发动了大规模对外战争，领土扩张到亚、非、欧广大地域。8世纪初，阿拉伯人把疆界推到中国唐朝边境，还进占南亚印度河流域。经过一百年扩张，阿拉伯成为地跨亚、非、欧封建军事帝国。第27页 第28页阿拉伯人求知欲阿拉伯帝国兴起之时，正是中国唐朝时期。唐朝称阿拉伯为大食。穆罕默德用古兰经勉励他门徒：“为了追求知识，虽远在中国，也应该去。”反应了阿拉伯人对中国文明向往。求知对穆斯林男女都是天命。求知须从摇篮到坟墓求知对穆斯林男女都是天命。求知须从摇篮到坟墓 第29页阿拉伯科学技术成就在800-13间，伊斯兰文明几乎在一切科学领域都居于领先地位在先知之后4个世纪中，伊斯兰科学家数量与泰勒斯之后4个世纪中希腊科学家数量相当百年翻译运动第30页从事科学机构智慧宫、马德拉萨（法律学院）、图书馆、天文台阿拉伯人能过保留和同化他们所碰到较高文明来建立起自己统治帝国。形成了混合型社会，并发展出了兼具东西方传统特有伊斯兰文明第31页举例之数学 大数学家花拉子米（al-Khwarizmi,780850）提出了“代数”概念，给出二次方程“还原、对消”代数解法，其代数学被译为拉丁文，作为欧洲数学教科书一直用到16世纪。花拉子米本人被称为代数学之父把三角学作为独立数学分支来研究，取得主要成就编成了三角函数值表首先使用了相当于现在“余切”概念编制了正弦表，并使用正割、余割概念对球面三角研究作出了贡献第32页举例之医学拉齐兹（860922）天花和麻疹判别在世界上久负盛名百科全书式万国医典集当初希腊、印度、中东全部医学知识之大成阿维森纳（9801037）医典长达百万字，内容包括解剖学、生理学、病理学、治疗学、制药学、卫生学、饮食学等多方面知识，记载药品760各种，堪称医学指南。从问世到16世纪在欧洲重版达15次之多，可见流传之广泛、影响之深远。第33页举例之光学 因为沙漠和热带气候原因，眼病在阿拉伯盛行，所以光学现象引发阿拉伯学者极大重视。阿尔哈曾（9651038）研究了球面和抛物面反射镜、透镜，在光学中表述了光反射定理，描述了眼睛结构及其作用，修正了欧几里得、托勒密关于眼睛发出光线错误观点，正确认识了光线来自观察物反射。第34页在世界科学技术史上传与承阿拉伯帝国经济繁盛，国际贸易发达，中国丝绸、印度香料、非洲象牙、黄金都经阿拉伯商人运销各地，形成了四通八达陆海商道。古代阿拉伯人在科学技术史上主要贡献是保留了古希腊文化，沟通了东西方科学技术交流。中国古代许多技术创造，就是经过阿拉伯人传到西方去。第35页作出特殊贡献有利原因阿拉伯人继承和创造知识显示了特殊历史地位。他们建立围绕地中海庞大帝国，使得他们与欧洲有多条接触和交流路径。东边叙利亚过去是连接希腊和阿拉伯纽带，这时又成为拉丁世界从阿拉伯人那里获取希腊知识主要窗口之一。意大利南部和西西里是阿拉伯文化向欧洲传输另一个主要窗口。第36页欧洲一些地方形成了阿拉伯学术研究中心。一度被纳入阿拉伯帝国版图西班牙更是阿拉伯与欧洲交流最主要、最活跃地域。文化交流和传输中心：托莱多。该地在1085年被基督徒从阿拉伯人手里夺回，但依然是东方科学立足之地。这里居住着许多翻译家，他们在许多领域里孜孜不倦地工作着。第37页中世纪后期以来，有不少著作从阿拉伯语和希腊语翻译成拉丁语：亚里斯多德、托勒密、欧几里德和阿维森纳、阿维罗伊以及其它阿拉伯天文学家与数学家著作，还有一大堆星占学和炼金术书籍，被介绍给欧洲人。第38页传与承有些人把阿拉伯人建立科学文化说成是无意中造了一个“冷藏库”，在黑暗中世纪保持和维护了古代科学巨大躯体。在阿拉伯科学许多方面，并非仅仅处于旁支地位，而是在从希腊到阿拉伯、再到近代欧洲这三大阶段中占据着第二段高级位置。阿拉伯人对世界科学技术发展独特贡献在于：在时间上沟通了欧洲古代与近代；在空间上沟通了东方与西方。第39页阿拉伯帝国学者们保留并传输了古代文化。在西罗马帝国灭亡前后长久动荡中，许多希腊、罗马古典作品毁坏流失，一部分经过东罗马流传到阿拉伯帝国。阿拉伯学者们认真研究它们，成立了专门翻译机关“智慧馆智慧馆”，还把许多古代作品比如希腊亚里斯多德、柏拉图、欧几里得、阿基米德、托勒密著作译成阿拉伯文。西欧在封建社会早期文化十分落后，西欧人以后是经过阿拉伯文译本才又重新认识这些学术成就，从而为近代科学在西欧产生做出主要贡献。阿拉伯在科技传输方面贡献第40页阿拉伯语阿拉伯语被公认为学术研究经典语言，凡用阿拉伯语写成著作都被认为是权威。一些学术界精英人物都从事阿拉伯学术介绍、翻译和研究工作。从现在还通用科学术语中我们能够看到阿拉伯科学一些遗址：化学名词：碱（alkali）、酒精（alcohol）、糖（sugar）；天文名词天鹅座（albireo）、天鹰座（altair）、金牛座（aldebaran）第41页黑暗时期中世纪欧洲文艺复兴西方文化转变伊斯兰重大成就数学、科学、文学、理性思維第42页中世纪第43页中世纪The Middle Ages，约公元500-15辉煌古典希腊中世纪生气勃勃文艺复兴黑暗世纪（Dark Ages）？第44页公元10以前欧洲文化、智识水平、经济、技术和人口各方面都十分落后，同伊斯兰世界、拜占庭、印度、中国、美索不达米亚等那些文明中心繁荣科学和技术比较起来，简直是穷乡僻壤10时，拉丁语系基督教世界总人口2200中国人口6000万、印度7900万、伊斯兰地域4000万中世纪早期15世纪16、17世纪新石器时代经济 海外扩张帝国 近代科学革命 第45页开封，40万君士坦丁堡，30万巴格达，100万科尔多瓦，45万罗马，3.5万巴黎，2万伦敦，1.5万第46页中世纪时期技术革命与智识环境变革农业革命重犁、风车、水车智识环境改变大学、对亚里士多德批判性考查第47页农业革命重犁（罗马）马替换牛作为挽畜三田轮作制驾驭马项圈（中国）马蹄铁第48页农业革命影响经济集体全部制，形成了中世纪村庄和庄园社会制度人口增加文化繁荣，兴建教堂、创办大学坎特伯雷大教堂（英国），坎特伯雷大教堂（英国），1175博洛尼亚大学，博洛尼亚大学，1088巴黎大学，巴黎大学，1160第49页1194第50页智识环境变革大学大学：名义上与宗教无关学生（如博洛尼亚大学）或教师大学：名义上与宗教无关学生（如博洛尼亚大学）或教师（如巴黎大学）群体，不需要国家或个人资助（如巴黎大学）群体，不需要国家或个人资助保持独立自洽机构，享受法律特权保持独立自洽机构，享受法律特权培养了大批牧师、律师、医生、行政官员等人才培养了大批牧师、律师、医生、行政官员等人才文学院逻辑、算术、几何、天文、音乐大学神学院第51页智识环境变革十一十一十二世纪：翻译阿拉伯文件热潮。希腊原始文件经十二世纪：翻译阿拉伯文件热潮。希腊原始文件经过叙利亚文，到阿拉伯文，再被译成拉丁文。亚里士多德过叙利亚文，到阿拉伯文，再被译成拉丁文。亚里士多德和柏拉图哲学著作、欧几里德和托勒密科学著作，开始为和柏拉图哲学著作、欧几里德和托勒密科学著作，开始为欧洲人所熟悉欧洲人所熟悉 托莱多托莱多翻译中心翻译中心杰拉尔德杰拉尔德:（11141187），主持翻译托勒密至大论），主持翻译托勒密至大论以及亚里士多德、希波克拉底、盖伦著作以及亚里士多德、希波克拉底、盖伦著作第52页十二世纪消化和吸收对亚里士多德批判性考查将基督教传统世界观和亚里士多德和希腊传统相协调一致将基督教传统世界观和亚里士多德和希腊传统相协调一致托马斯托马斯阿奎那阿奎那让亚里士多德理论变成支持基督教教义一让亚里士多德理论变成支持基督教教义一个完备智识体系，从而形成一个关于上帝、人、世界理性思维个完备智识体系，从而形成一个关于上帝、人、世界理性思维解释。主要包含在他两大著作神学大全和箴俗哲学大全解释。主要包含在他两大著作神学大全和箴俗哲学大全中中亚里士多德逻辑和分析成为了唯一概念工具，最终目标是捍卫亚里士多德逻辑和分析成为了唯一概念工具，最终目标是捍卫神学世界观神学世界观1277年，法国主教判决年，法国主教判决其最终结果是使得中世纪思想家们其最终结果是使得中世纪思想家们不再过分拘泥于亚里士多德教条，解放了思想不再过分拘泥于亚里士多德教条，解放了思想第53页十四世纪开拓新研究方向12751275年，阿尔方斯天文表年，阿尔方斯天文表乔叟（乔叟（ChaucerChaucer）：论星盘）：论星盘斐波那契算盘书，引入阿拉伯数字斐波那契算盘书，引入阿拉伯数字大阿尔伯特论植物大阿尔伯特论植物罗吉尔罗吉尔培根（培根（1214121412941294）：近代自然科学前驱：近代自然科学前驱 认识真理道路只有权威、判断和试验认识真理道路只有权威、判断和试验 试验是科学之王试验是科学之王第54页马镫（中国，5世纪）第55页欧洲封建主义和庄园制度骑士服务于封建领主中世纪早期，形成了符合欧洲生态环境区域性封建关系十字军东征第56页新型能源使用水车、风车锯木机、磨面机、锻打机第57页军事革命中世纪后期中国于唐朝创造火药，宋时首用于军事（武经总要）宋代突火枪元至顺三年（1332）铜火铳第58页大炮1310-1320欧洲人制造了大炮蒙斯梅格（Mons Meg）大炮（1449），重7700千克 0.6米米3米米第59页火药革命15世纪火药和火器已经开始在欧洲战场上发挥决定性作用15世纪末，火药革命消弱了封建骑士和封建领主军事作用，取而代之是开支巨大用火药装备起来陆军和海军，只有中央政府才可能负担如此高昂军费对应地，政治、社会和经济格局都发了生不一样于以往改变第60页欧洲集权国家形成新型武器和新型防御工事需要大量财政投入、军人新型武器和新型防御工事需要大量财政投入、军人攻击和防御相互竞争，结果战争费用越来越大，只有比较攻击和防御相互竞争，结果战争费用越来越大，只有比较大政治实体，尤其是拥有巨大税源和其它商业财源集权民大政治实体，尤其是拥有巨大税源和其它商业财源集权民族国家，才有可能担负军事上浩大费用族国家，才有可能担负军事上浩大费用权力从而从地方封建势力向集权王国和民族国家转移，如权力从而从地方封建势力向集权王国和民族国家转移，如1515世纪形成法兰西王国世纪形成法兰西王国集权产生影响，不论对社会、政治还是经济，同水利文明集权产生影响，不论对社会、政治还是经济，同水利文明中由浇灌农业所造成变革，基本上相同中由浇灌农业所造成变革，基本上相同第61页欧洲有限集权欧洲有限集权生态环境和地理环境影响，欧洲经典军事政治制度基础是依靠生态环境和地理环境影响，欧洲经典军事政治制度基础是依靠雨水农业，一直带有较强地方性，是由不一样种族、语言和地雨水农业，一直带有较强地方性，是由不一样种族、语言和地理原因结合起来确定不一样民族国家理原因结合起来确定不一样民族国家军事革命主要结果是，在欧洲形成了相对比较集权而彼此一直军事革命主要结果是，在欧洲形成了相对比较集权而彼此一直进行竞争一批国家进行竞争一批国家西班牙、葡萄牙、法国、英国、瑞典、西班牙、葡萄牙、法国、英国、瑞典、俄罗斯等俄罗斯等这些国家间冲突争斗日后为欧洲在技术上发挥其全球性历史作这些国家间冲突争斗日后为欧洲在技术上发挥其全球性历史作用作好了铺垫用作好了铺垫第62页第63页大航海时代和欧洲征服全球开始大航海时代和欧洲征服全球开始1443年，葡萄牙人，沿非洲次撒哈拉海岸线航行1488年，葡萄牙人，航行至好望角1497-1498，达伽马，绕过好望角航行至印度洋1492年，哥伦布，西印度群岛1518-1519，科尔特斯，征服墨西哥至18时，欧洲列强已经统辖了全球35%土地、人口和资源Volta航海技术航海技术第64页