复习笔记：科学技术史

绪论

科技史经历了从各学科史到综合史，从内史到外史的发展历程。

科学技术史学科的确立及发展

欧德谟：《算术史》、《几何学史》、《天文学史》，最早的科学史著作。
惠威尔：《归纳科学史》，世界第一部综合性的科学史著作。
丹内曼：《自然科学的发展及融合》，第一部影响比较大的科学史教科书。
乔治·萨顿：科学史之父

学习和了解科学技术史的意义

可以让我们更好地理解人类文明发展史；
有助于理解科学的批判性和统一性；
有助于理解科学的社会角色和人文意义；
有助于理解科学的教育功能。

科学史和技术史：两种传统

理解和解释世界（发现）：哲学家传统
物质生活需要（发明）：工匠传统

科学和技术

什么是科学？
科学是在社会实践基础上探索客观世界的活动，它是以正确地反映客观现实及其规律为目的，并通过概念、判断和推理等思维形式表现出来的知识系统，是形成理论体系的自然知识、社会知识和思维知识的总称。
什么是技术？
技术是为某一目的共同协作组成的各种工具和规律体系。
科学和技术的区别和联系
科学回答“是什么”“为什么”的问题，技术回答“做什么”“怎样做”的问题。
科学和技术，在现代技术的发展过程中相互融合：科学技术一体化。

古老文明的源头

自然界的演化历史

宇宙的起源与演化：
宇宙在大约200亿年前的一次大爆炸中产生。
太阳系是在50亿年前形成的。
通常认为地球的年龄是45亿年。
地球演化与生命起源：
氧化大气的形成至少有25亿年历史。
生命单体分化：植物界的源头和动物界的源头。
人类的起源与进化：
腊玛古猿→南方古猿→直立人→早期直立人→晚期直立人→早期智人→晚期智人

技术的起源与早期萌芽

原始技术的萌芽
直立行走时期：天然石块和木棒
旧石器时代：打制石器、火的使用
新石器时代：磨制石器、金属器具的使用
产业的发展：农业和畜牧业划分、手工业和商业的产生和发展
社会组织的变革：以血缘为纽带的氏族公社制度的发展、国家的产生
科学知识的起源
起源的背景条件：语言的诞生、图画的诞生
最早的知识：天文学、数学、力学
原始自然观
原始自然观与经常是和原始宗教一同发生，并相互交织在一起的。
原始宗教
原始宗教是科学诞生前人类面对未知的一种方式。

东方古老的四大文明

埃及
巴比伦
印度
中国

古希腊的科学和哲学

古希腊文明的发展阶段

爱琴文明：公元前3000年-前1100年
米诺斯文明（或称克里特文明）：公元前3000年-前1450年
迈锡尼文明：公元前1400年-前1100年
雅典时期：公元前8-前4世纪
产生了科学和哲学融为一体的自然哲学。
希腊化时期：公元前4-前2世纪中叶
科学从哲学中分化出来，产生了自然科学早期理论。

古希腊科学精神背后的社会情境

人文地缘因素对于古希腊科学思想起源的重要性
民主城邦制是自由探求精神的制度保证
闲暇与自由催生的爱智主义

古希腊人最先从哲学的角度明确地思考了两个问题：万物的本原是什么？事物运动变化的原因是什么？

古希腊自然哲学主要流派

米利都学派：泰勒斯、阿那克西曼德、阿那克西米尼、赫拉克利特、恩培多克勒
毕达哥拉斯学派：数学理性的萌芽
原子论思想：留基伯、德谟克利特、伊壁鸠鲁
亚里斯多德主义：逻辑理性的形成

古希腊的科学技术

数学：古希腊三大数学难题、欧几里德的《几何原本》
天文学：托勒密的《至大论》
物理学：阿基米德的杠杆原理和浮力定律、重视实验和推理

古希腊的科学家与哲学家

哲学家：柏拉图
天文学家：默冬、阿里斯塔克
代数家：刁番都
医学家：希波克拉底、盖伦

古希腊科学技术的鲜明特点

独特的理性自然观
用数学规律解释客观自然
科学与技术分开

古希腊科学思想和科学方法

科学思想：自然哲学发达，人们更加注重理论思维，注重对自然界的理论性的探索。
科学方法：逻辑方法、观察方法、数学方法已经初步形成，实验方法、解剖方法也已发轫。
科学思想与科学方法的结合：科学是一种有指导的思想。

中国古代的科学技术

中国古代的自然观

传统天命观：宇宙间有一个至高无上的神，它统治着天上和人间的一切。
天人感应：天与人相通，天根据民意来治理人事。
天人合一：天和人是相通的，因此人要顺应天意，谨守名分，不要做有违天意的事情。
天人相分：人在掌握了自然规律以后，可以运用自身的力量，对自然做出补益，兴利除弊，造福人类。

中国古代的时空观

时间无限观
时间有限观
绝对空间观

古代中国的科学技术

天文学：
盖天说：天圆地方，天在上，地在下，天地等大。
浑天说：天是个圆球，天包着地，天大而地小。
数学：
先进的计数方式：十进位值记数法。
先进的计算工具：筹算和珠算。
独特的算数体系：分数四则运算、正负数运算、几何图形的面积体积计算等。
对中国古代算术体系的认识与评价：构造精致的算法。
中医：
扁鹊：总结出切脉、望色、闻声、问病四个方法。
《黄帝内经》：把哲学的阴阳五行学说与医学的脏腑经络学说结合起来，以有机的整体自然观指导防病治病。
华佗：使用麻沸散作为麻醉剂做腹腔外科手术，首创五禽戏。
张仲景：《伤寒杂病论》，提出辨证施治。

中国科学的一般特征

实用功利：所有的知识或服务于大一统王朝的需要，或服务于人民日常生活的需要。
宜物：具体问题具体分析；灵活、机智；见机行事，与时俱进。
有机自然观：整体思维、辩证思维。
士大夫阶层与技工阶层相隔绝：精英知识与实用知识从未结合，文人墨客喜吟诗作赋，好琴棋书画，对工匠技艺不屑一顾。

古代中国的文明特征

漫长的封建社会：中国的封建社会延续了2000多年。
灿烂的中华文明：器物精巧，制度领先，文化发达。

李约瑟难题：如果我的中国朋友们在智力上和我完全一样，那为什么像伽利略、托里拆利、斯蒂文、牛顿这样的伟大人物都是欧洲人，而不是中国人或印度人呢？为什么近代科学和科学革命只产生在欧洲？……为什么直到中世纪中国还比欧洲先进，后来却会让欧洲人着了先鞭呢？

近代中国科学技术落后的原因

从科学方法的角度进行研究：
近代科学的两个基础或前提：形式逻辑体系和通过科学实验发现因果关系。
中国古代科学技术的特点：偏重实用理性，重经验积累，推崇整体观照。
从社会发展上找原因：
中国封建专制制度对科学的束缚：封建制度与科学精神在本性上是根本对立的。
封建社会的教育政策和科举制度对科技发展的影响：中国封建社会的教育体制不仅束缚了知识分子的思想，而且还严重影响了科学技术的发展。
从经济发展找原因：
中国的经济基础是小农经济，对内自给自足，对外与世隔绝。
中国工商业所处的环境是一个封闭式的汪洋大海式的个体农业经济。
从哲学角度看：
中国主流哲学主张人与自然浑然一体，中国传统哲学没有涵盖关于实践和认识的主体和客体的观念。
在西方哲学中，人和自然是分离的，主体将客体置于认识和改造的位置。

罗马时代和阿拉伯的文明

罗马帝国的科学

古罗马帝国的建立与自然哲学的衰落
罗马人重技术轻科学，重政治轻艺术，重实际轻思想，重国家轻个人。
代表希腊人自由探索精神的哲学和科学渐趋衰落。
希腊科学的余辉
维特鲁维：《论建筑》
自然哲学家卢克莱修：《物性论》（古代原子论唯一流传下来的文献）
博物学家普林尼：《自然史》（对古代自然科学知识百科全书式的总结）
古罗马的技术成就
农学：古罗马是一个以农业为主要生计的国家。
建筑交通运输业：万神庙和圆形竞技场、凯旋门、纪功柱、公共浴场等。
公共医疗：罗马政府在每个行省都设有医疗中心。

阿拉伯的科学

历史背景
伊斯兰文明的兴起。
翻译运动，学馆、图书馆的建立。
阿拉伯的科学成就
数学：花拉子模与阿拉伯数学。
天文学：修订托勒密的参数，兴起反托勒密思潮。
医学：拉齐兹、阿维森纳。
阿拉伯科学的世界意义
阿拉伯科学的衰落：保守宗教势力的阻扰日益增强，内部宗派斗争和城邦战争。
历史不应忘记：伊斯兰文明保存和发展了希腊科学和哲学。

科学在欧洲的复兴

中世纪：希腊罗马古典文化期与古典文化复兴时期之间的时代，即公元5世纪到15世纪。

6至11世纪：西方基督教文明是最落后的，西方世界一直处在君士坦丁堡和麦加的阴影之下。
11至13世纪：欧洲人重新发现和认识了古希腊文化，使亚里斯多德的自然哲学为中世纪打开了一个思想的新世界，使得欧洲的科学文化从此有了新的转机，成为文艺复兴的直接思想源泉。

中世纪欧洲的社会环境

基督教的产生
思想垄断：教会成立了宗教裁判所，以此作为压制科学思想、迫害科学家的工具。
排斥理性：基督教推崇盲目信仰，扼杀一切求知的欲望。
现实影响：科学成果寥寥无几，从事科学活动的人被视为异端分子。
深远影响：科学探索的不再是自然界的奥秘，已经偏离了它的发展轨道。
知识的复兴
兴办大学：大学是欧洲重新获得和了解古代希腊罗马的哲学和科学知识的重要媒介。
阿拉伯技术的翻译和东方科技的传播：十字军东征，四大发明。
经院哲学的兴衰：基督教的信仰不能用理性去证明，但可以用理性去检查和领悟。
西方人在思想上的进步：实验是科学之王，奥卡姆剃刀原则。

近代科学在欧洲诞生的社会背景

地理大发现
航海活动直接推动了天文、大地测量、力学和数学的发展；
地磁学、地理学、植物学、生物学、人种学等只有在全球范围内才能有巨大的发现；
美洲先民选育出来的植物品种，在全世界引发了一场静悄悄的农业革命。
文艺复兴
人文主义为近代科学奠定了思想基础；
人文主义为近代科学的诞生培育了人才；
人文主义促进了科学方法论的诞生。
宗教改革
个体作为独立的人的思想觉醒；
宗教封建神权统治的崩溃；
欧洲自然科学得到发展。

天文学的发展

古希腊天文学：托勒密的天文学说
地心说是世界上第一个行星体系模型，是世界上最早的假说-演绎体系。
自始至终使用数学工具去研究和证明，开创了构建精确性理论的先河。
哥白尼和《天体运行论》
日心地动说的创立这场观念革命是人类思想史上关于宇宙概念以及人与宇宙关系概念的一次重大转型，是近代自然科学诞生的重要标志。
第谷：精密天文学
研制建造高精度的天文仪器，获得精确而系统的观测资料。
开普勒：行星运动定律
利用第谷的观测数据妙巧地算出了包括地球在内的六大行星的运行轨道，提出开普勒三大定律。
哥白尼体系的获胜
日心说在证明地球是围绕太阳转的同时，也有错误。
引起了人类对宇宙认识的巨大变革和思想变革。
动摇了教会的精神权威。

新物理学革命

近代以来物理学的发展过程

17世纪初：经典力学奠基者（伽利略）
17世纪晚期：经典力学建立者（牛顿）
19世纪末～20世纪初：从经典力学发展到相对论、量子论（爱因斯坦、普朗克）

科学方法论的确立

培根的经验归纳法
笛卡儿的数学演绎法
伽利略的数学和实验相结合的方法
牛顿提出科学研究的四条法则

技术革命与理性启蒙

产业革命推动科学进步

产业革命：从纺织机器的改革到蒸汽机的广泛应用这一历史过程
时间：18世纪60年代-19世纪40年代
主要国家：英国、德国、美国、俄国
原因：18-19世纪人类科学的重大发现和重大发明。
内容：以机器代替手工劳动，大工厂代替古老的手工作坊，是资本主义发展的必然产物。
结果：形成了大工业和大农业，使社会生产面貌发生巨大变化，产品大量增加、质量提高，成本降低，造成了历史上所没有过的巨大财富。

启蒙运动的特点是破除迷信和神秘主义，张扬科学和理性的巨大力量，把人们从恐惧、愚昧和各种各样的思想禁锢与精神枷锁中解放出来。

法国启蒙运动

思想家：伏尔泰、卢梭、休谟、孟德斯鸠
数学家：狄德罗、达朗贝尔、孔多塞
博物学家：布丰

启蒙运动诞生的思想环境

17世纪科学革命为启蒙运动的诞生营造了基本的思想环境。自然观念的转变，不但对科学，还对人类思想的其他领域提出了大量问题。
机械哲学从物质和运动的角度解释一切自然现象，并用数学来表达事物之间的关系。
理性主义赋予人类理性以极大的力量，通过仔细考察各种传统观念和信仰，摒弃那些错误的教条。
经验主义要求从经验和实践中观察客观事物，使用这种方法人们才能秉承理性来推行秩序，并最终揭示出事物的基本结构。

世纪之交的物理学革命

物理学面临革命的前夜

X射线的发现：伦琴
天然放射性的发现：贝克勒尔（铀）、居里夫妇（镭）
电子的发现：汤姆逊、卢瑟福、玻尔

物理学晴朗天空中的两朵乌云

以太漂移实验→相对论的建立
黑体辐射与紫外灾难→量子力学的建立

物理学革命带动自然科学全面发展

近代化学的诞生与发展

第一次化学革命：从炼丹术、炼金术到化学
波义耳提出了科学的元素概念，把化学确立为科学。
第二次化学革命：从燃素说到氧化说
拉瓦锡提出了燃烧氧化理论，建立了科学的化学燃烧理论，促进了化学的迅速发展。
第三次化学革命：道尔顿的原子论
原子-分子论建立。
第四次化学革命：有机化学的诞生
维勒首先从无机物人工合成了有机物——尿素。
第五次化学革命：门捷列夫元素周期表
门捷列夫在总结前人的基础上发现了元素周期律。

分子生物学的诞生与发展

遗传学：孟德尔定律
微生物学：巴斯德
分子生物学诞生的标志：DNA双螺旋结构的建立
生物医学模式中有代表性的三大成就：抗生素、生殖技术、基因工程

第三次技术革命与信息时代

第三次信息技术革命

电子元器件的发展
广播电视的发展
电子计算机和网络的发展

现代科学技术的发展趋势

科学技术研究规模日益扩大；
科学技术呈加速发展趋势；
科学技术的高度分化与高度综合；
科学技术与生产一体化。