科学技术史绪论
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《中国科学技术史》序言李约瑟现在,已经有越来越多的人认识到,科学史是人类文明史中一个头等重要的组成部分。
在这一认识的发展过程中,西欧人很自然地会从现代的科学技术来回溯过去,认为科学思想的发展起源于古代地中海各民族的经验和成就。
我们可以从现有的大量文献中看到希腊和罗马的思想家、数学家、工程师和自然界的观察者们所奠定的基础。
一些早期的著作,例如威廉·休厄尔1837年所著的《归纳法科学发展史》,全都不自觉地透露出,作者们甚至连其他民族在人类认识自然环境的历程中同样有所贡献这一事实也不知道。
以后,人们才比较清楚地认识到,现在的比较成熟的科学思想,曾经受惠于古代埃及人的开拓工作,受惠于肥沃的新月地带各民族,如苏美尔人、巴比伦人、、赫梯人等等的辛勤劳动,并对这些史实进行研究。
由于环境的关系,欧洲人从麦伽塞因斯时代到麦考来时代都一直和印度的文化有着密切的接触。
部分是由于这个原因,人们才能对印度人的成就作出比较公正的评价(这种评价还是很不够的),不过,在这里存在着许多年代学方面的困难问题,使人们仍然看不到一幅清晰的图景。
至于远东的文明、特别是其中最古老而又最重要的中国文明对科学、科学思想和技术的贡献,直到今天还仍然为云翳所遮蔽,而没有被人们所认识。
“远东”这个名词本身,就说明了欧洲人有一种根深蒂固的偏见,甚至连那些怀有良好意愿的欧洲人,也很难排除这种偏见。
我自己在前面也自然而然地使用了“远东”这个名词,但是以后在这部书中,我将不再使用它。
本书的主题就是要论述亚洲、特别是中国在科学上的贡献。
在不同的历史时期,即在古代和中古代,中国人对于科学、科学思想和技术的发展,究竟作出了什么贡献?虽然自从耶稣会传教士在17世纪初叶来到北京以后,中国的科学就已经逐步融化在现代科学的大熔炉之中,但是,人们仍然可以问:中国人在这以后的各个时期里有些什么贡献?中国的科学为什么会长期大致停留在经验阶段,并且只有原始型的或中古型的理论?如果事情确实是这样,那末,中国人又怎么能够在许多重要方面有一些科学技术发明,走在那些创造出著名的“希腊奇迹”的传奇式人物的前面,和拥有古代西方世界全部文化财富的阿拉伯人并驾齐驱,并在公元3世纪到13世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平?中国在理论和几何学方法体系方面所存在的弱点,又为什么并没有妨碍各种科学发现和技术发明的涌现?中国的这些发明和发现往往远远超过同时代的欧洲,特别是在15世纪之前更是如此(关于这一点可以毫不费力地加以证明)。
绪论什么是科学技术史?一、科学技术史的价值意义1、今天的借鉴2、明天的展望3、素质与创造二、科学技术史的基础理论1、科技史的内史、外史及其关系2、科技史研究的辉格法与反辉格法3、什么是“李约瑟难题”?你的思考第一章科学的起源一、科学的起源1、生产的发展:恩格斯的论说2、精神的需要:迷信、巫术、宗教与科学二、巴比伦、埃及:西方科学的源头1、地理环境与科学特型1)从占星术看巴比伦:科学的非理性2)从来世信仰看埃及:科学的理性论三、巴比伦、埃及的科学思想遗产第二章古希腊科学第一节从自然哲学到原子论一、泰勒斯与自然哲学1、“科学之父”泰勒斯:从前科学到科学2、自然哲学:物质构成的“始基”说3、赫拉克利特:“火”、流动与辩证法二、原子论:古希腊科学思想的高峰1、从留基伯到德谟克利特2、“只有原子和真空”:原子论的科学思想意义3、原子论-机械论与西方科学思维传统第二节从毕达哥拉斯到柏拉图:唯理主义的传统一、毕达哥拉斯:科学史上的“先知”1、简单性原则:科学信念与方法论传统2、简单性原则或数学和谐性方法在科学史上的价值1)对哥白尼的启示2)开普勒与简单性3)爱因斯坦成功的奥秘:思想实验与唯理主义4)大爆炸宇宙论与简单性原则二、如何看待巴门尼德和芝诺的思想?三、柏拉图的科学思想四、何以说毕达哥拉斯-柏拉图主义构成近代科学的一大思想源流?第三节从亚里士多德到托勒密:古希腊的天文学一、亚里士多德:古代世界最博学的人1、柏拉图:理念论与天体的匀速圆周运动2、亚里士多德、欧多克斯:同心球的地心模型1)亚里士多德:科学的理论体系构想(科学规范)2)亚里士多德:天上与地下分裂的地心体系二、托勒密1、从希腊时代到希腊化时代2、托勒密的地心说3、亚里士多德-托勒密的思想及其影响第三节欧几里得和阿基米德:古希腊的数学和物理学一、欧几里德:数学公理化的伟大实践1、欧几里德与《几何原本》2、公理化:近代科学的两大来源之一二、阿基米德:古代的伽利略1、阿基米德:力学公理化的尝试2、阿基米德:数学与实验的结合三、公理化:科学思想的伟大遗产第三章中国古代的科学思想一、中西科学思想比较1、从“李约瑟难题”引发的中西科学比较2、中国科学思维方式:取类比象,有机整体二、中国古代科学特征1、无神论2、元气论3、同异论4、变易论三、中国科学思想对世界的贡献第四章中国古代的技术思想一、理气、道器之争与中国古代技术思想1、科学与技术的隔离:一条中断的逻辑链2、中国古代技术:经验与实用的传统二、机发论:从机械升华的伟大哲学思考1、机发论:见微知著与信息思想2、机发论:以小制大与控制思想三、机发论:从技术延伸的人生智慧四、“四大发明”对世界史的贡献五、丝绸之路在东西方科学文明史上的地位第五章中世纪的科学一、中世纪:信仰的时代1、“黑暗”的中世纪:到底“黑”在哪里?2、上帝信仰:知识包括科学,神学的婢女二、中世纪的科学1、经院哲学:逻辑的纯化,近代的先导2、阿拉伯:古今、东西的纵横桥梁3、罗吉尔•培根:弗朗西斯•培根的前驱第六章近代科学革命第一节从哥白尼到牛顿:天文学革命一、哥白尼:何以是近代科学革命的开端1、哥白尼与《天体运行论》2、鼓励怀疑、破除迷信的思想革命二、开普勒:天空的立法者三、伽利略:实验科学之父四、牛顿:伟大的综合五、近代科学革命的思想遗产1、机械自然观2、近代心智第二节从维萨留斯到哈维:生理学革命一、维萨留斯:《人体的构造》与小宇宙的革命二、塞尔维特:小循环的发现,科学的殉道者三、哈维:《心血运动论》与生理学革命的完成第三节近代科学的成熟:18、19世纪的科学进展一、康德-拉普拉斯的“星云假说”二、维勒的尿素合成三、赖尔的《地质学原理》四、19世纪的“三大科学发现”1、细胞学说2、能量守恒与转化定律3、生物进化论4、三大发现的思想意义第四节 19世纪的世界图景及其缺陷一、19世纪的世界图景1、19世纪:科学的世纪,联系的世纪2、世界图景:和谐,简单,清晰,优美,进化3、科学、技术与社会生产力二、经典科学局限的端倪1、“以太漂移”实验的困惑2、黑体辐射的“紫外灾难”3、可分、可入的“原子”第七章现代科学革命第一节爱因斯坦与相对论一、从“以太漂移”到相对论1、1905:科学史上的奇迹年2、相对论的思想背景二、狭义相对论:匀速直线或惯性参照系1、时空一体2、质能转化三、广义相对论:非匀速直线或加速参照系1、无“力”的世界:新惯性定律2、空间弯曲与“黑洞”四、相对论:改变人类宇宙观的理论第二节量子力学历程一、从黑体辐射到量子力学1、普朗克的“能量子”2、爱因斯坦的“光量子”3、玻尔的原子模型二、光:粒子还是波?1、光电效应:波动说的困境2、从测不准关系到互补原理3、量子力学的“哥本哈根之雾”三、量子力学:决定论的终结?第三节现代宇宙论一、从夜黑仰谬到现代宇宙论二、现代宇宙论概说1、光谱红移与宇宙膨胀2、大爆炸宇宙论3、稳恒态宇宙论4、疲劳光宇宙论三、现代宇宙论与哲学第八章现代科学技术概论一、信息论、系统论、控制论及其思想意义二、电子计算机、互联网与人工智能三、DNA双螺旋结构、遗传密码与生物学革命四、新材料与航空航天五、核能与新的能源第九章科学的前沿问题及其哲学思考一、科学趋向:远离直观,符号抽象二、人工智能:最终会取代人吗?1、人机界面与人工智能2、从实物本体到计算主义3、自组织:人有存在的必要吗?三、我们的科学:是唯一的形式吗?四、人类理性:何以能认知世界五、世界是科学能够穷尽的吗?六、如何看待科学技术的“双刃剑”效应第十章科学精神与人文关怀一、华裔科学家成功背后的中国文化二、华裔科学家论科学与艺术的关系三、科学与人文:过去、今天与来龙四、科学与人文的融合何以是必然?。
一、世界科学技术发展的基本历程1、原始科学技术萌芽时期2、古代四大文明古国时期科学还没有完全从哲学中脱离、科学与技术相互分离、古希腊创立了古代科学的理论体系3、近代科学革命和技术革命时期脱离宗教神学、脱离哲学、技术开始与科学联姻(18世纪)《二十世纪太平洋歌》(梁启超、1900):地球上古文明祖国有四:中国、印度、埃及、小亚细亚是也。
《世界文明史》(美国威廉·麦克高希)称,“古巴比伦、古埃及、古希腊、古印度、古中国是世界上的五大文明发源地”。
4、现代科学技术革命时期第二次科学革命,使科学冲破牛顿力学的束缚,科学观念又一次发生重大变革。
发展特点:(1)发展的不平衡(2)整体性(3)国际性(4)竞争性与互补性1、什么是科学科学(science)一词来源于拉丁文“scientia”。
科学是知识体系和由知识体系所转化的生产实践活动的统一。
自然科学是以自然界作为研究对象,在实践基础上形成的关于自然界发展规律的知识体系。
自然科学的特点:(1)具有“一般生产力”即“知识形态上的生产力”的性质。
2、具有客观性、规律性,而不具有阶级性、民族性。
2、什么是技术(1)定义技术(technology)一词来源于希腊语“techne”(艺术、技巧)和“logos”(言词、说话),意为“完美的记忆和演讲”。
亚里士多德:技术是制作的智慧。
弗兰西斯•培根:提出把技术作为操作性学问来研究。
(17世纪)狄德罗【法】:技术是为某一目的共同协作组成的各种工具和规则(工艺、方法、制度)的体系。
(18世纪)(2)技术的特点物化性:无论是何种技术,都主要是以物质形态表现出来的。
多元性:技术存在的形式是多种多样的。
目的性:技术应用所要达到的最终结果。
3、科学与技术的关系科学与技术是辨证统一的整体,是人们认识自然和改造自然同一过程的两个方面。
(1)区别:任务方面:科学侧重回答“是什么”和“为什么”;技术着重回答“做什么”和“怎么做”。
科学技术史复习提纲绪论科学技术史的研究对象、内容、发展历程、意义(P1-4)科学和技术的含义及发展过程;科学技术的相对独立性和继承性;内史和外史的区别第一章科学技术的起源(P5)第一节古代技术的发端(P5)三个标志:打制石器、人工取火、创造文字(除此之外,其他的技术P7中部)(老师补充的十二项技术发明)古代技术发端的意义:(P7)第二节古代科学的萌芽(P8)科学知识的起源:以萌芽状态存在于生产技术之中;天文学、数学发展较早(P8)原始科学和宗教:原始崇拜的四种形式;科学与宗教的关系(P9-10)第二章古代河流文明的科学技术(P11)第一节古代巴比伦历史变迁;数学、天文学;技术第二节古代埃及历史变迁;数学、天文学(最早的太阳历)、医学;技术;第三节古代印度历史变迁;天文学、数学(最古老的数学著作《准绳经》)、医学;技术第四节古代中国(P18)历史变迁;天文学、数学(《九章算术》);医药学、地学(《梦溪笔谈》);(P18-24)技术:农业(P24);纺织;瓷器制造;四大发明(马克思:预告资产阶级社会到来的三大发明P27);建筑;水利工程;冶金(青铜冶炼);造船(P24-28)第三章古希腊罗马的科学技术(P29)第一节古希腊(注意原子论P30;亚里士多德的形式逻辑P32、P39)社会历史背景与地理条件:(P29上方笔记)科学:自然哲学(发达的原因、起源于、P30恩格斯评价);天文学;物理学和数学(亚里士多德、阿基米德、泰勒斯、毕达哥拉斯、欧几里得、阿波罗尼)(P32);生物学和医学;技术(冶金、造船、建筑)(P34-35)第二节古罗马(P35)科学:自然哲学;天文学(托勒密《天文学大成》);医学(盖伦P36);技术第三节古代中西科技发展特点(P38)西方:善于吸收先进的科学文化;运用理性探讨自然界的本质和规律;科学方法的初步确立及应用;形式逻辑成就科学典范中国:创造举世瞩目的科技成就;形成独特的使用科学体系;大一统的技术结构中西科技比较(见附表1)第四章近代科学的兴起与第一次技术革命(14世纪-18世纪,科学发现集中在16-18世纪)(P43)第一节近代科学技术产生的历史背景(P43)欧洲封建生产关系的瓦解、资本主义成长(P44预告资产阶级到来的三大发明)航海探险、地理大发现(历史意义、科学价值)(P44)文艺复兴、宗教改革(P45)第二节近代科学的独立宣言:哥白尼的日心说(P46)日心说的创立:托勒密地心说、宗教神学;哥白尼《天体运行论》传播发展:布鲁诺《论无限性、宇宙和诸世界》;伽利略天文望远镜观测;布拉赫编制星表、天象观测方法;开普勒行星运动三定律第三节经典力学体系的建立(P50)观察实验方法的确立、实验科学的兴起:伽利略科学仪器和力学发现(P50-51)牛顿经典力学体系的建构:惠更斯向心力定律;牛顿成就、《原理》(经典物理学中的经典);发现万有引力的工作途径(P52笔记)16~18世纪其他成就:热学(伽利略、布莱克)、电磁学(吉尔伯特、克莱斯、格里凯、卡文迪许、库伦、高斯、富兰克林、伽伐尼、伏打)、光学(开普勒、斯涅耳、牛顿、巴塞林、光的微粒说和波动说)(P53)第四节近代生物学、化学、数学的形成(P54-55)血液循环和植物分类体系:(维萨里、塞尔维特、布里斯、威廉哈维血液循环和《心血运动论》、胡克发现细胞、沃尔弗渐成论、林耐双名法)科学化学、燃烧氧化理论:波义尔《怀疑的化学家》、意义(P56);施塔尔燃素说拉瓦锡(近代化学奠基人)质量守恒定律、氧气发现(P56-57)数学发展:笛卡尔解析几何、牛顿莱布尼茨微积分、数学分析的形成(P59)第五节第一次技术革命(P59)工业革命三个阶段:纺织机的发明;蒸汽机的发明(瓦特改良蒸汽机,热效率、机械传动);用机器制造机器意义:(P61-62)第五章近代科学的发展与第二次技术革命(18世纪-19世纪)(P64)恩格斯:19世纪自然科学三大发现:能量守和定律、元素周期律、达尔文进化论第一节19世纪天文学、地质学(P64)天文观测技术进步:望远镜改进、天体照相术、光谱学技术天体演化理论:康德星云假说和《宇宙发展史概论》(P65);拉普拉斯星云说地质学:魏纳水成论、赫顿火成论、居维叶灾变论、赖尔渐变论(P66-68)第二节19世纪物理学、数学能量守恒定律和热力学研究:热质说(伽桑狄布莱克)与运动说(汤姆森、伦福德、戴维);能量守恒定律(迈尔医生P70、赫姆霍兹、焦耳);热力学二定律;统计力学的出现(P73中)经典电磁学理论建立:奥斯特、富兰克林、罗兰、安培、毕奥、萨法尔、法拉第、楞次、麦克斯韦《电学和磁学论》(P73-75)波动光学的建立:电磁波和光波是同一种波(P76)近代代数发展和非欧几何诞生:高次方程求解(拉格朗日、阿贝尔、伽罗华)、抽象代数学、数理逻辑;黎曼几何与欧式几何、罗氏几何的关系(P78)第三节19世纪生物学、化学(P78)细胞学说的创立和发展:施莱登、施旺;胡克、布朗等其他科学家(P78-79)进化论:拉马克学说依据和科学思想、观点和存在的问题、意义(P80);达尔文自然选择内容、提出依据、意义、《物种起源》(P80-81);孟德尔遗传定律原子论(道尔顿、盖吕萨克、阿伏伽德罗)有机化学(维勒合成尿素)门捷列夫元素周期律第四节第二次技术革命电机的发明和电能的开发:直流、交流电机;电能相对于蒸汽动力的优势(P85)远程通讯技术的飞跃:电报、电话、无线电内燃机的发明和改进第二次技术革命与第一次技术革命相比呈现的两个特点(P87)第六章近代科学技术的特点与启示(P88)近代自然科学继承了古希腊哲学思辨、理性的传统,同时将实现投向实践,在发展科学事实、建立科学理论的过程中,形成了以观察实验的感性方法与假说推理的理性方法相结合的方法论传统(P88)第一节近代科学发展的特点实验科学方法论的确立:古代-15世纪以前-中世纪末;科学实验与生产时间的不同特点;培根的归纳逻辑,笛卡尔的演绎法,伽利略科学实验与数学方法相结合、理想实验法(P90),牛顿的分析方法(P52 、P91)机械自然观的兴衰(产生、内容、评价、历史必然性、面临问题、衰落);辩证唯物主义自然观的产生(P92)科学共同体的形成(培根的格雷山姆学院、吉森实验室、卡文迪许实验室的建立)第二节世界科技中心的转移及其启示(P94)转移:意大利(14—16世纪)→英国(16世纪后期—18世纪后期)→法国(18世纪后期—19世纪前期)→德国(19世纪50年代—20世纪初期)→美国启示:(P101)第三节近代科技没有在中国产生的原因探析(P101)中国古代科技与研究方法的局限性封建制度对中国科技发展的束缚亚细亚生产方式的制约第七章物理学革命与现代科学的产生(P108)第一节科学革命的序幕(P108)“以太漂移”的零结果:(亚里士多德、笛卡尔、惠更斯、麦克斯韦、布拉德雷、菲索、迈克尔逊、莫雷、菲兹杰热、洛伦兹)紫外灾难:黑体辐射成为研究热点(卢默尔、普林斯海姆、斯特藩、波尔兹曼、维恩、瑞利、金斯)世纪之交(19世纪末20世纪初)物理学的三大实验发现:X射线(伦琴对阴极射线本质的研究,启示:实验家的计较和理论家的头脑同样重要)、放射线(贝克勒尔、居里夫妇)、电子(汤姆逊)第二节相对论的创立(P113)爱因斯坦的科学生涯:1902年6月—1909年10月第一次高峰;1915—1917第二次高峰狭义相对论的建立:狭义相对论理论框架(两个前提、得出的结论)(P116)广义相对论的建立:两个基本前提、时空和引力理论、爱因斯坦方程(P117)第三节量子理论(P118)量子论的诞生(P118):普朗克(黑体辐射能量频率分布的研究)、爱因斯坦(“光量子”假说和光电效应、光的波粒二象性、能量不连续应用于固体原子振动)量子力学的建立(P121):波尔—海森伯途径,矩阵力学(海森伯、玻恩、约丹、狄拉克);爱因斯坦—德布罗意—薛定谔途径,波动力学(薛定谔波动方程、狄拉克方程、量子场论);路径积分(费曼图、路径积分理论)世纪之争(P123):哥本哈根学派(玻恩的波函数统计诠释、海森伯的测不准关系、波尔的互补性原理);爱因斯坦的EPR佯谬、薛定谔猫佯谬近代部分小结(P63笔记)附表1 古希腊和古中国文明的比较古希腊1.形式多样、开放,善于继承和吸收先进的科学文化,形成了多学科的特点。
绪论科学技术史就是研究科学技术的产生、发展及其规律的科学。
它以科学技术发展的史实为基础,按照历史进程系统阐述古代、近代和现代中外科学技术发展的主要成就、发展特点和发展规律,并触及科学技术发展的相关问题,展望其发展趋势。
一、科学与技术的含义及其相互关系科学与技术既有区别,又有密不可分的联系。
从二者的密切关系,人们常常称之为“科学技术”,简称为“科技”。
(一)科学与技术的含义(1)科学的含义:“科学”(science)一词源于拉丁文scientia(知识、学问)。
在西方,科学最早包含在哲学之中,称为自然哲学,直到近代才分离出来。
(2)科学的性质:自然科学的性质首先在于它的客观性和规律性。
(3)技术的含义:“技术”(technology)一词源于希腊语techne(艺术、技巧)和logos(言辞、说话)的结合,意味着完美的技艺和演讲。
(4)技术的功能:技术具有改造自然的功能、生产功能和变革功能。
(二)科学与技术的关系科学与技术是辩证统一的整体,是人们认识自然和改造自然同一过程的两个方面,而同一过程中的科学和技术又从属不同的研究领域。
科学注重于人们对自然界的认识,它主要是以知识形态表现出来的;技术注重于人们对自然界的改造,它主要是以物质形态表现出来的。
(1)科学与技术的区别:科学与技术的区别主要表现在任务、性质和目的三个方面。
(2)科学与技术的联系由于科学与技术在功能和作用上各具特点,加上社会历史条件的限制,在19世纪以前的漫长岁月里,无论作为知识,还是作为社会活动,科学与技术之间都存在着很大差异,基本上是独立自主地发展,各自独立发挥社会作用。
科学与技术是相互分离的,它们平行地向前发展。
随着现代科学和技术的深入发展,科学和技术越来越趋向一体化,主要表现为科学的技术化和技术的科学化。
二、科学技术史研究的对象和内容科学技术史是关于科学技术产生、发展及其规律的科学。
科学技术的产生与发展和人类自身的发展一样,有着历史的积累和继承关系,当今的科学技术只是历史上科学技术发展到一定阶段的一种存在形态。