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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,武汉锦禾管理培训中心,*,科学技术发展史,赵丹,山西大学科学技术哲学研究中心,2015.9.25,主要内容,古希腊,阿拉伯的传承,中世纪,近代科学革命,科学中心的五次转移,现代科学与技术,古希腊,古代希腊,分散的城邦，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,古希腊科学的特点,发明了科学理论，即“自然哲学”或关于“自然界的哲学”，对宇宙的思索和对抽象知识的非功利追求,运行机制，从私人或私人社团到官方支持而融入制度,功利模式的知识出现在早期的每一种文明中，而希腊自然哲学却只在古希腊出现过一次，那是由于其独特地历史环境造成的,有意识,地对自然界进行,理论探索,根源,该如何解释这种自然哲学仅仅在古希腊唯一地出现？,其他古文明,古希腊,生态环境和经济状态,水利农业,土地贫瘠，航海和经商,政治格局,强大的官僚机器，国家利益至上,割据的小城邦，财富有限,政治生活,神、教无孔不入,理性地进行法律和正义的政治争论,雅典学派（拉斐尔）,柏拉图,柏拉图（,Plato,，前,428-,前,347,）：雅典的柏拉图学园“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的模型,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,）给出了复杂的天体模型，对天文学和科学史产生了深刻而持久的影响，促使了希腊天文学家去解决存在的难题,柏拉图的范型（,Form,）世界,天国代表着永恒不变、超越物质的完美的纯粹范型世界，是范型的一种体现。世俗世界不过是范型世界的不完美的反映,只有圆周运动才是完美的,天体是范型世界完美性的忠实摹写,天体作匀速运动,天体围绕着不动的地球作圆周运动,事实上，行星有留和逆行。柏拉图责成天文学家用圆“拯救这些现象”,从而从柏拉图到,16,世纪的哥白尼，近,2000,年解释这些行星的留和逆行成为天文学家要解决的中心课题,拯救现象,为什么非要坚持行星作匀速圆周运动不可？这样的话行星的留和逆根本不成为难题。,柏拉图开创的天文学研究范式：为问题的解决设定了先在的理念，他为理论家和天文学家预先规定了要得到怎样的结果才算是合适的或可以接受的答案。行星模型必须用匀速圆周运动来产生出表观的非均衡运动。,拯救现象,欧多克斯给出由,27,个嵌套（同心）的天球组成的模型：恒星一个，五颗行星每颗四个，太阳和月亮各占三个。修正后的第三条：各个透明的水晶球不是在绕一个轴旋转，而是同时绕两个或,2,个以上的轴旋转，这样就会出现逆行现象，,8,字形路径，即马蹄印,问题：四季不等长、金星的亮度变化,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的天球，,天球总数增加至,55-56,个,托勒密（,Claudius Ptolemy,，约,90,年,168,年）,拯救现象的天文学,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,托勒密的天文学,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（假想在该点测量的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的圣经,亚里士多德,Aristotle,（前,384-,前,322,年）：科学史上的分水岭，涉及逻辑学、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,希腊启蒙的巅峰，也代表了其后,2000,年的高水平学问的科学源头,亚里士多德创立的科学传统在晚古时期、中世纪伊斯兰世界和近代早期的欧洲都占据统治地位,亚历山大大帝的老师；建立了吕克昂学园,培植纯科学的土壤,闲暇：当一切实用的东西都已经齐备时，人们就发现了那些既不涉及生活中的必需品也与享乐品无关的科学，事实最早发生在人们有了闲暇时间的地区,好奇心：人们最初是被好奇心引向研究自然哲学的,今天仍然如此思想自由：为求得知识本身，不考虑功利应用而从事科学活动，是一种个人权利,亚里士多德的影响所在,其成就所显示的那种优雅和力量主要来自于他世界观的统一性和普适性,提供了对自然界和人类在其中地位的一种全面的、一以贯之的而且十分理性的观察方法，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,感觉和观察是有效的，是通往知识的唯一途径；强调事物的可感觉本质,常识科学,亚里士多德的常识科学,物质理论,土气火水是由更为基本的属性,热、冷、湿、干,配对组成的,这些属性由“第一物质”即原初材料（,prima materia,）反映出来,普通的土和其他一切合成物都是这些纯元素的混合，而纯元素是看不到孤立态的,我们体验到的世界就是物质的真实，因为世界中的物体就是由基本物质和范型结合而成的不可分割的混合体,这种关于元素的定性理论为炼丹术提供了理论基础,亚里士多德的常识科学,运动理论,运动与元素的特性相关：土和水是重的，要向宇宙中心即地球动动,气和火是轻的，要背离中心运动,每一种元素都有其自然位置：土位于中心，外面是分层的水、气、火的同心球层,地上,万物杂乱无比,向上或向下，取决于其重还是轻的属性,天区,celestial region,）,以太（第五元素）；完美、稳定,圆周运动,强制运动或非自然运动：需要外来推动者，施力者与受力者须保持接触,亚里士多德的常识科学,运动理论,地球整个处于宇宙中心保持不动，这是地球的自然位置,给出了力、速度、阻力间的关系,下落：重物下落快，轻物下落慢,介质：只有在一下密度的介质中才会有运动，真空中没有运动，事实上就没有真空，空间必须被完全填满,亚里士多德的常识科学,生物学,关于变化的学说：来源于生物体的生成和发育，变化是一个转化和形成的过程，即事物中的“隐性得以现实化”，从而避免了巴门尼德的无中生有悖论,一种形式的消失意味着另一种形式的出现，因此宇宙必定是永恒的，在时间循环中它永远重复着自身,生物分类：无血的无脊椎动物和有血的脊椎动物,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,）沿着亚里士多德的框架；狄奥弗拉斯图（,Theophrastus,，前,371-286,）的植物学,希腊化时期,希腊科学的黄金时代，揭开了研究活动被组织起来并得到社会支持的一种新模型,纯科学和自然科学活动的制度化：亚历山大城的博物馆和图书馆，国家支持、资助科学理论的抽象学问,这种传统成为了继承希腊传统的所有社会中科学模式的一部分,希腊化埃及的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的传统,亚历山大城的博物馆和图书馆,前,280,年，第二任国王托勒密,菲拉德费建立了亚历山大城的博物馆，该博物馆存在了,700,年，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,博物馆的人员享受俸禄，国家提供经费从事他们自己的研究，建有工作室、讲演厅、解剖室、花园、动物园和天文台等；厨房供应伙食；自由地进行研究与讲授,图书馆：馆藏抄本超过,500 000,卷,埃及后来的罗马皇帝体现了这种不寻常的由国家支持的传统,亚历山大城在希腊化和希腊,-,罗马时期一直是最有影响的科学中心,公元前,3,世纪的亚历山大城,科学研究十分繁荣,欧几里得的几何学,后来数学研究的源头,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,212,年）,埃拉托色尼（,Eratosthenes,，前,225,为盛年）,:,图书馆长，计算地球的周长，地理学和绘图学,其他：天文学、光学、和声学、声学及力学,阿拉伯,西方历史年表,阿拉伯历史,中国历史年表,376,西哥特人过多瑙河，民族大迁徙开始,4,世纪（西晋,五胡乱华十九国东晋）,476,西罗马帝国灭亡,5,世纪（东晋五胡乱华十九国南北朝）,5-8,世纪诸蛮族王国建立,6,世纪（南北朝,隋）,5-8,世纪诸蛮族王国建立,阿拉伯帝国兴起,7,世纪（隋,唐,南周）,5-8,世纪诸蛮族王国建立,阿拉伯帝国时期,8,世纪（南周,唐）,843,凡尔登条约,签订形成后来的德国、法国和意大利,阿拉伯帝国时期,9,世纪（唐）,欧洲经济开始复苏,阿拉伯帝国时期,10,世纪（唐,五代十一国,宋辽）,1O96-1099,第一次十字军东征,阿拉伯帝国时期,11,世纪（宋辽西夏）,12,世纪大学的兴起,阿拉伯帝国时期,12,世纪（宋辽,金西夏）,大翻译运动,阿拉伯帝国时期,13,世纪（宋金西夏,蒙古）,14,世纪中叶文艺复兴开始,奥斯曼土耳其帝国,14,世纪（元,明）,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，标志着穆斯林时代的开端,伊斯兰,服从真主,穆斯林,皈依真主的人,阿拉伯帝国,阿拉伯帝国的崛起是与,穆罕穆德创立伊斯兰教,分不开的。到公元,632,年穆罕默德逝世时，阿拉伯半岛已经基本统一。,在以后的几个哈里发统治时，阿拉伯发动了大规模的,对外战争,，领土扩张到亚、非、欧广大地区。,8,世纪初，阿拉伯人把疆界推到中国唐朝的边境，还进占南亚的印度河流域。经过一百年的扩张，,阿拉伯成为地跨亚、非、欧的封建军事帝国。,阿拉伯人的求知欲,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,鼓励他的门徒：“,为了追求知识，虽远在中国，也应该去,。”反映了阿拉伯人对中国文明的向往。,求知对穆斯林男女都是天命。求知须从摇篮到坟墓,阿拉伯的科学技术成就,在,800-1300,年间，伊斯兰文明几乎在一切科学领域都居于领先地位,在先知之后的,4,个世纪中，伊斯兰科学家的数量与泰勒斯之后,4,个世纪中希腊科学家的数量相当百年翻译运动,从事科学的机构,智慧宫、马德拉萨（法律学院）、图书馆、天文台,阿拉伯人能过保存和同化他们所遇到的较高文明来建立起自己统治的帝国。形成了混合型的社会，并发展出了兼具东西方传统的特有的伊斯兰文明,举例之数学,大数学家花拉子米（,al-Khwarizmi,780,850,）提出了“代数”的概念，给出二次方程“还原、对消”的代数解法，其,代数学,被译为拉丁文，作为欧洲的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,作为独立的数学分支来研究，取得重要成就,编成了三角函数值表,首先使用了相当于现在“余切”的概念,编制了正弦表，并使用正割、余割的概念,对球面三角的研究作出了贡献,举例之医学,拉齐兹（,860,922,）,天花和麻疹的鉴别,在世界上久负盛名,百科全书式的,万国医典,集当时希腊、印度、中东的全部医学知识之大成,阿维森纳（,980,1037,）,医典,长达百万字，内容涉及解剖学、生理学、病理学、治疗学、制药学、卫生学、饮食学等多方面的知识，记载药物,760,多种，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。,举例之光学,由于沙漠和热带气候的原因，,眼病,在阿拉伯盛行，因此,光学现象,引起阿拉伯学者的极大重视。,阿尔,哈曾（,965,1038,）研究了球面和抛物面的反射镜、透镜，在,光学,中表述了光的反射定理，描述了眼睛的构造及其作用，修正了欧几里得、托勒密关于眼睛发出光线的错误观点，正确认识了,光线来自观察物的反射,。,在世界科学技术史上的传与承,阿拉伯帝国经济繁盛，国际贸易发达，中国的丝绸、印度的香料、非洲的象牙、黄金都经阿拉伯商人运销各地，形成了四通八达的陆海商道。,古代阿拉伯人在科学技术史上的主要贡献是,保存了古希腊文化,，,沟通了东西方的科学技术交流,。中国古代的许多技术发明，就是通过阿拉伯人传到西方去的。,作出特殊贡献的有利因素,阿拉伯人继承和创造的知识显示了特殊的历史地位。他们建立的环绕地中海的庞大帝国，使得他们与欧洲有多条接触和交流的途径。,东边的叙利亚过去是连接希腊和阿拉伯的纽带，这时又成为拉丁世界从阿拉伯人那里获取希腊知识的主要窗口之一。,意大利南部和西西里是阿拉伯文化向欧洲传播的另一个重要窗口。,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的西班牙更是阿拉伯与欧洲交流的最重要、最活跃的地区。,文化交流和传播中心：托莱多。该地在,1085,年被基督徒从阿拉伯人手里夺回，但依然是东方科学的立足之地。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。,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、阿维罗伊以及其他阿拉伯天文学家与数学家的著作，还有一大堆星占学和炼金术书籍，被介绍给欧洲人。,传与承,有人把阿拉伯人建立的科学文化说成是无意中造了一个“冷藏库”，在黑暗的中世纪保持和维护了古代科学的巨大躯体。,在阿拉伯科学的许多方面，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的高级位置。,阿拉伯人对世界科学技术发展的独特贡献在于：,在时间上沟通了欧洲的古代与近代；在空间上沟通了东方与西方。,阿拉伯帝国的学者们保存并传播了古代文化。,在西罗马帝国灭亡前后的长期动乱中，许多希腊、罗马古典作品毁坏流失，一部分通过东罗马流传到阿拉伯帝国。阿拉伯的学者们认真研究它们，成立了专门的翻译机关,“,智慧馆,”，还把许多古代作品例如希腊亚里斯多德、柏拉图、欧几里得、阿基米德、托勒密的著作译成阿拉伯文。,西欧,在封建社会初期文化十分落后，西欧人后来是通过阿拉伯文译本才又重新认识这些学术成就的，从而,为近代科学在西欧的产生做出重要贡献,。,阿拉伯在科技传播方面的贡献,阿拉伯语,阿拉伯语被公认为学术研究的经典语言，凡用阿拉伯语写成的著作都被认为是权威的。一些学术界的精英人物都从事阿拉伯学术的介绍、翻译和研究工作。,从现在还通用的科学术语中我们可以看到阿拉伯科学的一些遗迹：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,）,黑暗,时,期的中世,纪欧,洲,文,艺复兴,西方文化的,转变,伊斯,兰,的重大成就,数学、科学,、,文,学,、理性思維,中世纪,中世纪,The Middle Ages,，约公元,500-1500,年,辉煌的古典希腊,中世纪,生气勃勃的文艺复兴,黑暗世纪,（,Dark Ages,）,？,公元,1000,年以前的欧洲,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的科学和技术比较起来，简直是穷乡僻壤,1000,年时，拉丁语系基督教世界总人口,2200,中国人口,6000,万、印度,7900,万、伊斯兰地区,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,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,中世纪时期的技术革命与智识环境变革,农业革命,重犁、风车、水车,智识环境变化,大学、对亚里士多德的批判性考察,农业革命,重犁（罗马）,马替代牛作为挽畜,三田轮作制,驾驭马的项圈（中国）,马蹄铁,农业革命的影响,经济,集体所有制，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），,1175,博洛尼亚大学，,1088,巴黎大学，,1160,1194,智识环境的变革,大学,大学：名义上与宗教无关的学生（如博洛尼亚大学）或教师（如巴黎大学）群体，不需要国家或个人的资助,保持独立的自洽机构，享有法律特权,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,智识环境的变革,十一,十二世纪：翻译阿拉伯文献的热潮。希腊原始文献经过叙利亚文，到阿拉伯文，再被译成拉丁文。亚里士多德和柏拉图的哲学著作、欧几里德和托勒密的科学著作，开始为欧洲人所熟悉,托莱多,翻译中心,杰拉尔德,:,（,1114,1187,），主持翻译托勒密的,至大论,以及亚里士多德、希波克拉底、盖伦的著作,十二世纪的消化和吸收,对亚里士多德的批判性考察,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,阿奎那,让亚里士多德的理论变成支持基督教教义的一种完备的智识体系，从而形成一种关于上帝、人、世界的理性思维解释。主要包含在他的两大著作,神学大全,和,箴俗哲学大全,中,亚里士多德的逻辑和分析成为了唯一的概念工具，最终目的是捍卫神学世界观,1277,年，法国主教的判决,其最终的结果是使得中世纪的思想家们不再过分拘泥于亚里士多德的教条，解放了思想,十四世纪开拓新的研究方向,1275,年，阿尔方斯天文表,乔叟（,Chaucer,）：,论星盘,斐波那契,算盘书,，引入阿拉伯数字,大阿尔伯特,论植物,罗吉尔,培根（,1214,1294,）：近代自然科学的前驱,认识真理的道路只有权威、判断和实验,实验是科学之王,马镫（中国，,5,世纪）,欧洲的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的区域性封建关系,十字军东征,新型能源的使用,水车、风车,锯木机、磨面机、锻打机,军事革命,中世纪后期,中国于唐朝发明火药，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,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,3,米,火药革命,15,世纪火药和火器已经开始在欧洲的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的军事作用，取而代之的是开支巨大的用火药装备起来的陆军和海军，只有中央政府才可能承担如此高昂的军费,相应地，政治、社会和经济格局都发了生不同于以往的变化,欧洲集权国家的形成,新型武器和新型防御工事需要大量的财政投入、军人,攻击和防御相互竞争，结果战争费用越来越大，只有比较大的政治实体，特别是拥有巨大税源和其他商业财源的集权民族国家，才有可能担负军事上的浩大费用,权力从而从地方封建势力向集权的王国和民族国家转移，如,15,世纪形成的法兰西王国,集权产生的影响，无论对社会、政治还是经济，同水利文明中由灌溉农业所导致的变革，基本上相同,欧洲的有限集权,生态环境和地理环境的影响，欧洲典型的军事政治制度基础是依靠雨水的农业，始终带有较强的地方性，是由不同种族、语言和地理因素结合起来确定的不同民族国家,军事革命的主要结果是，在欧洲形成了相对比较集权而彼此始终进行竞争的一批国家,西班牙、葡萄牙、法国、英国、瑞典、俄罗斯等,这些国家间的冲突争斗日后为欧洲在技术上发挥其全球性的历史作用作好了铺垫,大航海时代和欧洲征服全球的开始,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,1800,年时，欧洲列强已经统辖了全球,35%,的土地、人口和资源,Volta,航海技术,