科学技术史.doc

第二讲：托勒密的天文学成就总结了希腊古天文学的成就，写成天文学大成十三卷，确定了一年的持续时间，编制了星表，说明旋进、折射引起的修正，给出日月食的计算方法等利用希腊天文学家们特别是喜帕恰斯的大量观测与研究成果，把各种用偏心圆或小轮体系解释天体运动的地心学说给以系统化的论证，后世遂把这种地心体系冠以他的名字，称为托勒密地心体系。提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。其实，地心说是亚里士多德的首创，他认为宇宙的运动是由上帝推动的。他说，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。地球之外有9个等距天层，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，此外空无一物。各个天层自己不会动，上帝推动了恒星天层，恒星天层才带动了所有的天层运动。人居住的地球，静静地屹立在宇宙的中心。托勒密全面继承了亚里士多德的地心说，并利用前人积累和他自己长期观测得到的数据，写成了8卷本的伟大论。在书中，他把亚里士多德的9层天扩大为11层，把原动力天改为晶莹天，又往外添加了最高天和净火天。托勒密设想，各行星都绕着一个较小的圆周上运动，而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动。他把绕地球的那个圆叫“均轮”，每个小圆叫“本轮”。同时假设地球并不恰好在均轮的中心，而偏开一定的距离，均轮是一些偏心圆；日月行星除作上述轨道运行外，还与众恒星一起，每天绕地球转动一周。托勒密这个不反映宇宙实际结构的数学图景，却较为完满的解释了当时观测到的行星运动情况，并取得了航海上的实用价值，从而被人们广为信奉。第三讲：张载的元气学说张载认为，宇宙的本原是气。他说：“太虚无形，气之本体。”气有聚散而无生天，气聚则有形而见形成万物，气散则无形可见化为太虚。他认为宇宙是一个无始无终的过程，在这个过程中充满浮与沉、升与降、动与静等矛盾的对立运动。他还把事物的矛盾变化概括为“两与一”的关系，说：“两不立则一不可见，一不可见则两之用息。”认为两与一互相联系、互相依存，“有两则有一”，“若一则有两一是丰富和发展了他以前的朴素唯物论和朴素辩证法传统,建立了比较完备、比较深刻的气一元论体系,二是以气一元论为武器,批判了道家的客观唯心主义和佛教的主观唯心主义,将唯物主义批判唯心主义的斗争从“自在”的阶段提高到“自为,的阶段;三是力图用唯物主义气一元论的观点规定“道、 “理、 “心等范畴,对宋以后唯物论的发展起了决定性的作用。总之,张载开辟了中国古代元气论朴素唯物论的一个新阶段第四讲：中国近代科技落后原因（一）社会转型迟滞，影响近代科技发展。中国古代科技思想比较重视总结实践经验，而轻视理论概括和抽象，因此古代科技具有很强的实用性，而忽视抽象科学的研究。古代科技中的天文学、农学、医学成就比较突出，就反映了这一特点。近代科技以实验事实为依据，并具有严密的逻辑体系，这与中国古代科技思想迥然不同。在由传统社会向近代社会的转型过程中，中国由于对外实行闭关锁国政策，对内实行重农抑商政策压制新的生产关系的发展，导致中国社会发展远远落后于西方。社会整体转型的迟滞同时导致科技思想转型也没有跟上世界科技思想的发展潮流。这是近代以来我国科技落后的重要原因。 （二）政府对科技的重视程度不够。古代中国儒家文化占据统治地位，儒家讲求入世，主张“学而优则仕”，大量知识分子醉心于科举考试对科技发展不重视。统治者大力提倡儒学，对科技的发展重视不够。直到19世纪60年代清政府中的守旧派依旧将西方的先进科技称为“奇技淫巧”，即使主张学习西方的洋务派，也只是对西方的部分实用技术感兴趣，对西方的科技缺乏全面的认识。政府对科技的漠视使中国古代的科技人员社会地位低下，历史上能够青史留名的科技人才寥寥无几。与中国形成鲜明对比的西方，早在1624年英国的议会就通过“专利法”鼓励和保护私人发明，极大的推动了近代英国的科技发展。 （三）落后的教育体制制约科技的发展。宋代程朱理学提出“存天理，灭人欲”理论，在很大程度上压制人的个性发展，不利于科技进步。从明代开始程朱理学成为官方哲学，学校讲授四书五经，以培养科举人才为主要目的，自然科学一片空白。相比之下自从1810年西方第一所现代意义上的大学柏林大学开办以来，很快成为全世界的大学样板。中国具有近代色彩的学校出现在鸦片战争后的洋务运动时期，第一所现代意义的大学建立于维新变法时期。单从学校建设来看我们就比西方落后将近100年，教育体制的落后也是近代以来中国科技落后的重要原因。 （四）社会动荡影响科技发展。鸦片战争后中国社会动荡不安，清朝晚期虽然有大批的有志青年出国留学，学习西方先进的科学技术试图挽救民族危亡，但是由于政局不稳、吏治腐败，从而报国无门。尤其是清朝结束后中国长期陷入战乱之中，中国的科技发展缺乏一个稳定的社会环境，这也在一定程度上影响中国科技的发展。经济方面, 落后腐朽的生产关系严重阻碍科技的发展 长期以来, 中国封建社会占据统治地位的经济形态是自然 经济, 这种以小农经济为基础经济形态只满足于一时的风调雨 顺, 自给自足, 安于现状, 绝少有改变传统的开拓精神的创造精 神, 对于科学技术的进步没有迫切需要。如当时徐光启农政全 书、宋应星的天工开物、徐霞客的徐霞客游记等等都是具 有世界先进水平的著作, 在短短的67 年中( 1578- 1644 年) 出现 了这么多的优秀科学专著, 其频率之高学科范围之广度, 在中国 历史上是空前的, 但就由于中国的小农经济方式, 束缚了人们的 开拓创新的思维。一味的以经验为主, 以传统为主, 不要进行任 何的开拓尝试, 这些优秀先进的科学著作凉其一边没有任何的 作用。因此使科学技术的发展失去了最根本的原动力, 只能在日 益没落的腐朽的封建制度的轨道上蹒传统文化背景的影响 经受了几千年儒家文化思想熏陶的中国人, 从言语、行动、 学术观点方面都小心翼翼谦虚谨慎, 不肯轻易跨越雷池一步。中 国传统的儒家文化提倡“中庸之道”, 不善于追根结底的研究, 尊 师敬长, 对前辈学者的学术推崇倍至, 后辈学者就算是对前辈学 者的观点有异议, 也大多数采取一种宽容的态度, 不愿意指出其 不妥之处。然而, 在西方却不一样, 西方科学的发展往往都有一 个较好的文化氛围, 如文艺复兴产生了近代自然科学, 宗教改 革、启蒙运动增加了理性和科学的意识, 也就大大增强了这种推 动科学技术发展的良好氛围, 几次科技革命则更是科技史上的 辉煌。 与西方的开放文化环境对比起来, 儒家文化氛围笼罩着一 切, 支配着一切, 理学的唯心主义, 使人们放弃科学的头脑, 经学 的独断像紧箍咒一样, 造成了人们非科学的心态, 形成了阻碍科 学发展的巨大历史惰性第五讲：达芬奇的科技成就天文达芬奇对传统的“地球中心说”持否定的观点。他认为地球不是太阳系的中心，更不是宇宙的中心，而只是一颗绕太阳运转的行星，太阳本身是不运动的。达芬奇还认为月亮自身并不发光，它只是反射太阳的光辉。他的这些观点的提出早于哥白尼的“日心说”，甚至在当时，达芬奇就可能在幻想利用太阳能了。物理达芬奇重新发现了液体压力的概念，提出了连通器原理。他指出：在连通器内，同一液体的液面高度是相同的，不同液体的液面高度不同，液体的高度与密度成反比。15世纪，他最早开始了物体之间的摩擦学理论的研究。他发现了惯性原理，后来为伽利略的实验所证明。他认为一个抛射体最初是沿倾斜的直线上升，在引力和冲力的混合作用下作曲线位移，最后冲力耗尽，在引力的作用下作垂直下落运动。还预示了物质的原子原理，形象生动的描述了原子能的威力：“那东西将从地底下爆起，使人在无声的气息中突然死去，城堡也遭到彻底毁坏，看起来在空中似乎有强大的破坏力。”机械对机械世界痴迷不已。水下呼吸装置、拉动装置、发条传动装置、滚珠装置、反向螺旋、差动螺旋、风速计和陀螺仪达芬奇将他无数的奇思妙想呈现在世人面前。故事的开头不得不说起达芬奇初到佛罗伦萨学画的经历。事实上，这段经历开启了艺术家达芬奇的大门，也开启了科学家达芬奇的大门。佛罗伦萨圣母玛丽亚大教堂是文艺复兴建筑的开端。达芬奇在安装穹顶灯塔上的巨型铜球时，亲眼目睹了三速提升机等机械装置的效率，深感其中的神奇。1460年达芬奇随父亲来到佛罗伦萨，开始了他的学徒生涯，同时开始学画。学画的达芬奇参与安装佛罗伦萨圣母玛丽亚大教堂穹顶灯塔上的巨型铜球，由此接触并感受到了各式各样机械系统的神奇。由此，布鲁内莱斯基的机械系统设计理念对达芬奇产生了很大影响。当时一批锡耶纳工程师对达芬奇的科学世界也产生了重要影响。工程师们设计了一种外形像船的河道淤泥挖掘机，用来清除浅水口的沙砾和淤泥，还有一种能够提高装载量又加快行驶速度的桨叶船。这些锡耶纳工程师的发明，让达芬奇对机械的魔力产生了巨大的兴趣。密码筒看过达芬奇密码的人大概都知道达芬奇密码筒。而事实上在当时的社会，人们也越来越重视文件的保密工作。达芬奇设计的这种密码筒造型古典，内涵着文艺复兴特质，设计优雅，符合达芬奇的睿智风格。按照故事情节，密码筒里藏匿着关于郇山隐修会乃至整个基督教最大秘密的莎草纸。达芬奇设计的密码筒内有一个装着醋液的容器，如果强行砸烂密码筒，醋液就会流出溶解莎草纸。要打开密码筒，必须解开一个5位数的密码，密码筒上有5个转盘，每个转盘上都有26个字母，可能作为密码的排列组合多达11881376种。机器人研究设计出初级机器人。最为奇妙的是，达芬奇还设计了一套方法以做心脏修复手术。此外，乐器、闹钟、自行车、照相机、温度计、烤肉机、纺织机、起重机、挖掘机达芬奇曾有过无数的发明设计，而这些发明设计在当时如果发表足足可以让我们的世界科学文明进程提前100年。医学达芬奇在生理解剖学上也取得了巨大的成就，被认为是近代生理解剖学的始祖。他掌握了人体解剖知识，从解剖学入手，研究了人体各部分的构造。他最先采用蜡来表现人脑的内部结构，也是设想用玻璃和陶瓷制作心脏和眼睛的第一人。第六讲：维萨留斯的事迹（比利时解剖学家）维萨留斯的人体构造一书奠定了近代解剖学的基础，被后人称为“解剖学之父”。在当时神学一统天下，由于他进行了被教会所禁止的人体解剖，指出了盖仑学说的错误，触犯了教会的权威，因而遭到了教会的指责和迫害。维萨留斯最终被流放而死于路上。维萨留斯虽然献出了自己的生命，但他所开创的新的不迷信权威，用观察、解剖研究人体的思想方法对后来生物学的发展起了巨大的作用。萨里生于哈布斯堡尼德兰统治下布鲁塞尔的一个医生家庭。他的曾祖父，生于韦塞尔的简范韦塞尔，在帕尔维大学取得医学学位，1428年在新成立的天主教鲁汶大学教授医学。他的祖父，埃弗拉德范韦塞尔是神圣罗马帝国皇帝马克西米连一世的皇室御医；他的父亲，安德里斯范韦塞尔继续担任马克西米连的药剂师，后来又担任他的继任者查理五世的贴身侍从。安德里斯鼓励自己的儿子延续家族的传统，并把他送入布鲁塞尔的共同生活兄弟会学习当时社会通用的希腊语和拉丁语。在1528年，维萨里进入魯汶大學修讀美術，但當他的父親在1532年被任命为贴身侍从后，他在1533年决定进入巴黎大学就读医学。在那里，他在雅克迪布瓦（1478-1555)）和让费内尔的指导下學習蓋倫的医学理論。由那時開始，他開始了在他对解剖學的兴趣，并经常在巴黎的圣婴公墓研究骨骼。维萨里在1536年法蘭西與神聖羅馬帝國关系紧张時被迫離開巴黎返回魯汶。在魯汶，他在约翰尼斯温特冯安德纳赫的教导下完成學習，並在下一年畢業。他的論題是 Paraphrasis in nonum librum Rhazae medici arabis clariss ad regem Almansorum de affectum singularum corporis partium curatione, 是一篇关于累塞斯（Rhazes，865925，阿拉伯医生，鉴别天花与麻疹）第九本论著的評論文章。因为与他的教授发生争执，毕业后，他只留在鲁汶很短的时间。在1536年，他短暫地移居威尼斯後，便入讀帕多瓦大學，並在1537年取得博士學位。毕业后，他留在了帕多瓦教授外科和解剖学。同时，他还被邀请到博洛尼亚大学和比萨大学做演讲。演讲的对象都学习过盖伦的理论一般都是通过讲授者聘请外科医生对动物的解剖来进行说明。没有人试图去验证一下盖伦的理论：它们被认为是无懈可击的。但维萨里做的与众不同。他使用解剖工具亲自演示操作，而学生则围在桌子周围观察学习。面对面的亲身体验式教学被认为是唯一可靠的教学方式，也是对中世纪实践的一个重大突破。他用六幅带有说明的解剖图详尽记录了自己的解剖工作。当他发现这些图已经被大量复制时，他在1538年把图集合成册出版，名为解剖图谱六幅。接着在1539年，他又对盖伦的解剖学指南论解剖程序做了改进。当消息传到巴黎时，他以前的一位教授对这次更改做了抨击。1538年，他又发表了一本关于刺络放血的小册子。这是一种治疗疾病的通用疗法，但是对从哪里放血尚有争论。 按盖伦的古希腊疗法，应该在患处的附近放血。但按穆斯林和中世纪的疗法，应该在远离患处的地方放血。维萨里的小册子支持盖伦的观点，并且还用解剖图谱的方法来作为自己的论据。1539年一位帕多瓦的法官对维萨里的工作发生兴趣，并许可他解剖被处决的罪犯尸体。很快，他就得到了一大批详细、正确无误的解剖详图。很多图都是由专门聘请的画家绘制的，比以前的作品精致的多。1541年，维萨里在博洛尼亚发现盖伦所有的研究结果都不是源于人体而是动物的解剖：因为古代罗马人体解剖是被禁止的，所以盖伦选用了巴巴利猕猴来代替，还坚称两者在解剖学上是相近的。于是，维萨里对盖伦的文章做了校正，并开始撰写自己的著作。在维萨里发现之前，医学界从没有注意到这一点，并且盖伦的著作一直是研究人类解剖学的基础。尽管如此，仍有人坚持采信盖伦的论点，并且嫉恨维萨里取得了这样瞩目的成果。维萨里继续引发争论，这一次不光是盖伦，还有蒙迪诺（1258 - 1326，著有解剖学），甚至是亚里士多德：这三人关于心脏的功能和结构的论断都是错误的。举例来说，维萨里发现心脏有四个腔，肝有两叶，血管是起源于心脏而不是肝。其他关于维萨里发现的错误还有：下颚只有一根骨头，而不是两根（盖伦由动物的解剖得出的结论）；血液并不流过心房中隔。1543年，维萨里主持了一场公开的解剖，对象是一位来自瑞士巴塞尔的臭名昭著的罪犯。在其他外科医生的协助下，维萨里收集了所有的骨骼，并组合成骨骼系统捐献给巴塞尔大学。这个标本是维萨里唯一留存至今的标本，也是世界上最古老的解剖学标本。现在还在巴塞尔大学的解剖学博物馆中展出。1第七讲：牛顿与炼金术牛顿却将更多的时间花在炼金术上，他在炼金术方面写了100多万字的实验记录。 牛顿为什么要研究炼金术呢？ 虽然牛顿的实验记录没有人去整理和公开，我们对牛顿在炼金术方面究竟做了什么实验，取得了什么进展不了解，但牛顿搞炼金术研究却与他受到的批评有关。牛顿认为光是一种粒子，但遭到胡克的批评。牛顿却无法对胡克的批评作出合理回应。 牛顿受到的另外一个批评是万有引力为什么会产生的问题。牛顿发现了万有引力，却无法解释为什么两个相隔很远的天体有万有引力。 于是，牛顿求助于炼金术研究，炼金术是化学的前身，牛顿希望通过炼金术研究解释光和万有引力。牛顿是一名炼金术的狂热爱好者，一直相信点石成金的可能。1936年，一批未公开的牛顿手稿被送上了拍卖台，最终以高价拍得手稿的，竟然是时任剑桥教授的经济学家凯恩斯。这部分手稿是牛顿自20岁至45岁期间在剑桥时留下的“普茨茅斯手稿”，其中很大一部分，是一些关于神秘世界的记载。牛顿试着推想宇宙的隐秘真理，比如所罗门圣殿的规模、大卫书、启示录与炼金术特别是嬗变、哲人石和长生药。1650年前后的牛顿，沉溺于剑桥图书馆内的早期英格兰炼金术士藏书中，不能自拔。据说，每年的“春季6周和秋季6周”，他完全沉浸在炼金术的研究之中，“实验室的炉火几乎未曾熄灭过”。牛顿投入了近30年的时间，从事长生不老药和贵金属提炼的研究和实验，而他留下的有关炼金术的手稿竟超过100万字。不过，用凯恩斯的话说，“这些手稿完全是魔法性的，没有任何科学价值。他是那些魔法师中的最后一位。第八讲;道尔顿的原子论元素（单质）的最终粒子称为简单原子，它们极其微小，是看不见的，是既不能创造，也不能毁灭和不可再分割的。它们在一切化学反应中保持其本性不变。同一种元素的原子，其形状、质量和各种性质都是相同的；不同元素的原子在形状、质量和各种性质上则各不相同。每一种元素以其原子的质量为最基本的特征。不同元素的原子以简单整数比相结合，形成化学中的化合现象。化合物原子称为复杂原子。复杂原子的质量为所含各种元素原子质量的总和。同一化合物的复杂原子，其组成、形状、质量和性质必然相同。物质世界的最小单位是原子，原子是单一的，独立的，不可被分割的，在化学变化中保持着稳定的状态，同类原子的属性也是一致的。道尔顿原子理论，是人类第一次依据科学实验的证据，成系统的阐述了微观物质世界，是人类对认识物质世界的一次深刻的，具有飞跃性的成就。关于物质是由许多微小的、单个的粒子组成的论说，早在远古时代哲学家们就已经提出了。公元前5世纪，我国著名哲学家墨翟就指出：物质到了没有一半的时候，就不能斫开它了。物质如果没有可分的条件，那就不能分了。一切物质都是由最小的单位“端”组成的。同时，希腊哲学家德谟克利特认为：宇宙万物皆由大量的极微小的、硬的、不可穿透的、不可分割的粒子所组成。他称这些粒子为原子。18世纪末，随着工业革命的发展，对物质化学成分和化学反应过程的研究只有深入到物质结构领域，才能进一步获得成效。英国科学家道尔顿（Dalten 17661844）把古代模糊的原子假说发展为科学的原子理论，为近代化学的发展奠定了重要的基础。恩格斯曾誉称他为“近代化学之父”。道尔顿一生勤奋好学，认真进行科学实验，自制简单的气压计、温度计等仪器，分析从乡村、城市、高山、深谷等地收集到的空气样品。虽然他不是一位分析化学家，但是他却从自己的实验结果中得出所有来自不同地方的空气组成都是一致的结论。他向自己提出这样的问题：水和油混合后，油比较轻，浮在上层，水较重，沉在下面。而为什么空气中不同轻重的气体能够均匀混合呢？他认为这是由于空气不停地流动，从一个地方流向另一个地方的缘故。由此，他想到了古代自然哲学中物质组成的原子说。经过他不断的实验探索，1803年提出原子论：元素的最终组成称为简单原子，它们是不可见的，是既不能创造，也不能毁灭和不可再分割的。同一元素的原子，其形状、质量及各种性质都是相同，不同种元素的原子在形状、质量及各种性质上则各不相同。每一种元素以其原子的质量为其最基本的特征。不同元素原子以简单数目的比例相结合，就形成化学中的化合现象。化合物的原子称为复杂原子。复杂原子的质量为所含各种元素原子质量之总和。同一化合物的复杂原子，其形状、质量和性质也必然相同。尽管道尔顿的原子论的观点有多处不妥之处，但正是它使化学带入了一个新的时代。第九讲：科学技术是一把双刃剑工业革命前的世界，生产力的发展是缓慢的，而相对的科技也是原始的，它就像一个初生的婴儿，对世界还没有自己的想法，它所表现出的都还太隐秘。而工业革命之后，这种情况就明显了，各种机械的发明与使用，各种能源如煤，电的发现与利用，让这个世界发生了5000年未有之变，而科技的祸福也表现的更加显著。科技，让人类获得了一种强力的动力，解决了生产效率低下的问题，促进了经济的飞速发展；同时，现在的飞机、火车、汽车、轮船使人们缩短了彼此之间的距离，使人们的出行方便快捷。电冰箱，洗衣机，空调等家用电器的发 明，极大的减轻了家庭主妇的负担，让人们的生活变得更加舒适电话、手机、电脑的产生是人们即使身处异地也可以自由联系。 互联网的发明使世界成为一个 地球村。现在科学技术就像是一道亮丽的风景线，点缀着我们生活的各个方面。现在科学技术就像是一道亮丽的风景线，点缀着我们生活的各个方面。但同时，它所破坏的也是巨大的。伦敦，这个在18,19世纪辉煌了许久的都市，曾有着“雾都”的称呼，乍看之下，是一个很浪漫的名字，可实际上它所代表的是伦敦人无尽的无奈，那时的伦敦是背有毒颗粒所包围的地方，20世纪的英国花费了巨资才将其改变。这只是蒸汽带来的环境污染的九牛一毛、沧海一粟罢了，酸雨，温室效应，可饮用淡水的减少，物种的灭绝，科技在不知不觉间向人类刺上了狠狠一刀。对21世纪每个人而言，手机，网络是必不可少的，可它所带来的却是对精神世界的破坏。因为互联网技术的发展，人们之间的联系越来越密切，许多国家的价值观，思想，文化传统就会强 加到其他国家人民的身上，造成某些国家的核心价值观面临缺失的危险。另外还有很多国家的非物质文化遗产被忽视，人类宝贵的资源没能继承下来。现代互联网技术的发展，使许多的人沉迷于网络世界不能自拔，难以在现实世界中立足，造成了许多的社会悲剧。再说现在说的火热的3D打印，克隆技术，转基因食品。毋庸置疑，它们对人类的生活产生了巨大的便利，甚至克隆和3D打印在对医学也有巨大的推动作用极大的提高了人类的生活水平。但同时，转基因食品带来的巨大疑问：改变了食物本身的基因，现在好处极大，但20乃至30年后，到底对人类有无影响？当有一天3D打印，克隆出了一个人，这又是对人类文化，伦理怎样的一种侵犯？身。人类是否在用这项技术为自身打造一口棺材？这些问题的答案，全取决于人类本身。