了解科学进程提高科技意识.ppt

了解科学进程 提高科技意识 关于科学技术的发展、科学家的 精神、科学成功的原因 解建国 2009.10.30 一、关于科学技术的发展 二、关于科学的精神和科学 家的精神 三、对推进科学发展的重要 原因的分析 一一 、关于科学技关于科学技 术的发展术的发展 1.人类所经历的时代及社会 l时代：旧石器时代新石器时代 青铜器时代铁器时代信息 技术时代 l社会：原始社会奴隶社会资 本主义社会社会主义社会共 产主义社会 l时代在发展，社会在前进 l各种历史的包含关系 人类社会发展史人类文明史科学 技术发展史数学发展史等 2.科学技术形成的过程及全球趋势 l科学萌芽（大自然造就影响）科学意识 科学行为科学理论及文化科学技术 l四大文明古国：中国、印度、古埃及、古巴 比伦 （古希腊的文明） l五条流域：黄河、尼罗河、底格里斯河、幼 发拉底河、印度河 l文明不等于科学技术，它是低于科学技术的 ，科学技术是高级的文明，其内容随着时代 发展不断深奥 l古希腊文明：虽形成晚，持续时间短，但很 多领域成果超过前四古国 l 科学技术在全球驻留的主要过程：四 大文明古国古希腊欧洲（意大利、 英国、法国、瑞士、德国、俄国等） 美国、苏联全球 l 很像马克思形容的共产主义象幽灵一 样 l曾经和现在的世界科学技术中心 （1）意大利（1540年1610年），伽利略等，依 托帕多瓦大学 （2）英国（1660年1730年），牛顿等，依托剑 桥大学三一学院 （3）法国（1770年1900年），“3L”等 ，依托 巴黎理工科大学 （4）德国（1810年1930年），高斯等，依托格 廷根大学 （5）美国（1920年 现在 ），爱因斯坦等，依 托普林斯顿大学 3.科学技术的内涵及表征 l基础科学：数学、物理学、化学、天文 学、生物学、地理学 l它们都有各自形成的时代背景及先驱人 物 l随着时代的发展，它们各自形成了许多 分支 l数学是基础，是一切科学的工具 l高新技术 在基础科学之上发展和形成：纳米技术、 DNA技术、克隆技术、超导技术、航天技术、 宇宙探测及开发利用 文明的兴起产生了科学技术基础科学的形 成高新技术不断发展 l科学技术的奖项及范围 l诺贝尔奖：物理学、化学及生物学、医学、文 学、和平、 经济学(1968年增设 ) l菲尔兹奖：数学上的最高奖（从1936年起，四 年一届，奖励40岁以下的数学家） l图灵奖：计算机界最负盛名的奖项，有“计算机 界诺贝尔奖”之称 （ 1966年设立，每年只奖励 一名计算机科学家，目前图灵奖由Inter公司赞 助，奖金为100,000美元；截止至2005年，获 此殊荣的华人仅有一位，他是2000年图灵奖得 主姚期智） l世界大学的排名 l美国哈佛美国斯坦福英国剑桥 美国加州 大学伯克利分校 美国麻省理工学院 美国 加州理工学院 美国普林斯顿大学 英国牛津大学 l剑桥大学诺贝尔获得者占相当大的比例（81位 ） 4.对世界科学技术发展的概括 l第一个重要时期：古希腊七贤到阿基米德时 期（公元前600年前300年） l代表人物：古希腊七贤，毕达哥拉斯 ，欧几 里德，阿波罗尼斯，阿基米德 l代表成果：开创数学证明的先河，测量埃及 金字塔的高度，发现勾股定理及无理数，开 展天文学和医学研究 l 特别地，几何原本是一部永传不朽的 著作，包括36个定义、5个公理、5个公式、 476个命题 l古希腊七贤：泰勒斯，梭伦，奇伦，毕 阿斯，庇塔库斯，佩里安德森，克莱俄 布卢 l泰勒斯：科学的先父 l 三大贡献：（1）测量埃及金字塔的 高度；（2）数学的结论要用演绎、推 理、逻辑思维的方法来证明；（3）爱 奥尼亚学派的领袖人物 l毕达哥拉斯 l 使数学成为一门真正的系统学科，成为体 系 l 阿基米德 l 人类历史上第一位最伟大的科学家 l第二个重要时期：欧洲文艺复兴和资本 主义革命时期（1419世纪） l代表人物：梅森、费尔玛、开普勒、纳 百尔、笛卡儿、帕斯卡、伽利略、惠更 斯、牛顿、波义耳、欧拉、高斯、康托 尔、黎曼、孟得尔、罗巴切夫斯基、门 捷列夫、巴斯德、詹纳、芬利、瓦特、 福特等 l代表成果：对数、平面坐标系、微积分 、经典力学三定律及万有引力定律、行 星绕太阳运行三大定律、物质不灭定律 、能量守恒定律、蒸汽机、汽车等 l 重要著作： 天体运行论 、关于 两大世界体系的对话 、自然哲学的 数学原理等 l第三个重要时期：人类进入20世纪以后 l代表人物：爱因斯坦、希尔伯特、维 纳、沃沃斯基、霍金、纳什 l代表成果的标志：诺贝尔奖及菲尔兹 奖等 l代表成果：宇宙探测，放射性，人类 基因解译（DNA），物质结构研究， 相对论、原子核物理等 5.中国科学技术在历史上的地位 l研究成果及领域：农学、医学、天文学 、算学； l引以为豪的是四大发明 l代表人物（中国古代十大科学家） l 张衡（通天知地，东汉，漏水转浑天 仪、候风地动仪） l 张仲景（医学鼻祖，东汉，伤寒 论、金匮要略） l 祖冲之（数学泰斗，南北朝，世界 数学史上第一个将圆周率计算到小数 点后七位，编制大明历） l郦道元（笔著华夏，北魏，水经注） l 孙思邈（长寿药王，隋朝，千金要方 ） l 沈括（科学巨匠，北宋，梦溪笔谈 ） l 郭守敬（天文巨子，南宋，授时历 ） l 李时珍（华夏中医，明朝，本草纲目 ） l 徐光启（中西合璧，明朝，译几何原 本） l 宋应星（启蒙先驱，明朝，天工开物 ） 6.世界历史上最伟大的五位科学家 阿基米德 牛顿 欧拉 高斯 爱因斯坦 l阿基米德(公元前287年 前212年) l成就:浮力定律、杠杆原理、 滑轮原理、面积和体积的计 算、圆周率、无穷小量、数沙粒等 l一些伟人对他的评价 l 牛顿：我是站在巨人的肩膀上 l莱布尼兹：“如果你了解了阿基米德的 贡献，那么你就对从他开始到目前为止 的科学家就不那么钦佩了！” l牛顿(1642年1727年) l成就:力学三定律、万有引 力定律、微积分、光学基础 (但在化学上几乎一无所获) 、 是英国皇家学会第三任会长 l评价：震古烁今；世界本来是混沌迷离的， 上帝说：生出牛顿，一切将变得光明 l莱布尼兹：数学发展到目前，牛顿做了一半 的工作 l欧拉(1707年1783年) l成就: 拓扑学、微分几 何、数论 、弹道学、航 海学、应力学等；撰写了 中学至大学的数、理、 化第一版统一教材；并以每年800页速度高 质量地撰写论文 l评价：欧洲科学界的老师 ；数学分析的化身 ；最高产的科学家 ；科学家每每遇到难题 就找他 l高斯（1777年1855年） l成就：数学的各个领域的领军人 物、使德国成为世界科学技术中 心的代表、用三个数值确定行星运行轨道、 最小二乘法、非欧几何学等 l赞誉：“如果把18世纪的科学家比为一座座崇 山峻岭的话，那么高斯就是最引人瞩目的那 一座巅峰；如果把19世纪的科学家比为一条 条长江大河的话，那么高斯就是它们发源的 源头。” l爱因斯坦（1879年1955年） l成就：狭义相对论、广义相对 论、统一场论；光的二象性；在 力学、光学、热学、电学研究领域齐头并进 ，都有重大建树 l评价：二十世纪的牛顿 l特别：爱好世界和平、不畏权贵、甚至连诺 贝尔奖的价值都可能不知道 7.科学技术发展史上的美誉 l科学史上的天才 、“天之骄子”、巾帼英 雄 l 天才：帕斯卡、惠更斯、汉密尔顿等 l天之骄子：阿贝尔、伽罗华 l巾帼英雄：索菲亚吉尔曼、苏菲柯瓦列夫 斯卡娅、居里夫人、诺德 l伟大的发明家：瓦特、福特、爱迪生、尼古 拉特斯拉 l天之骄子 l阿贝尔（挪威，1802年1829年）：椭圆函 数、阿贝尔积分、一元五次方程求解、为群 论的创立奠定基础 l伽罗华（法国，1811年1832年：创立了 群论，其中有伽罗华群、半群、子群等概念 ，由此开创了近世代数，当时数学界没有认 可，致使数学的发展停滞了100多年 l巾帼英雄 l索菲亚吉尔曼（法国，1776年1881年）， 受教于拉格朗日，在弹性曲面理论、费尔马 大定理的证明方面有卓越建树，保护过高斯 l苏菲柯瓦列夫斯卡娅（俄国，1840年1891 年）世界上第一位女教授、女院士，贡献有 偏微分方程、椭圆函数、阿贝尔积分、土星 光环、刚体绕定点转移 l居里夫人（法国籍波兰科学家 ，1867年 1934年），研究放射性现象，提炼出镭和钋 两种放射性物质，一生两度获诺贝尔奖 l诺德（1882年1935年）研究理想群论，抽 象代数，相对论，基本粒子等，为我国带出 过数学博士曾炯 l伟大的发明家 瓦特：发明蒸汽机，开创了第一次资本主 义工业革命 福特：发明设计制造了汽车，给美国人民 的生活带来了便利，美国人民非常感谢他 爱迪生：号称“发明大王”，有1000多项发 明专利权 尼古拉特斯拉：爱迪生 的徒弟，为爱迪 生设计了多项发明。另外，他自己还有 1000多项发明专利，特别是交流电的发明 ，实现了第二次工业革命（另有：收音机 、传真机、雷达、显像管、星球防御系统 等） 8.历史上重视科学技术的国王和皇帝 l瑞典女王克里斯蒂娜 l俄国沙皇路德林一世及其妻叶卡琳娜二世 l中国的康熙皇帝 l法国的拿破仑皇帝 l康熙皇帝（1661年1722年） l捍卫疆土、维护民族团结 l对科学有极大的兴趣，并参与其中 l授意利玛窦、徐光启翻译几何原本；受教 于法国传教士白晋、张成，并且学以致用 l在南巡过程中，对苏北淮留套水利工程的建造 进行了指导 l拿破仑（Napoleon,1769年1821年) l在数学上也颇有建树，著名的拿破仑三角形，曾 经令法国大数学家拉普拉斯敬佩不已 l科学的举措、罗塞达碑、提携科学家 l名言： l“不想当将军的士兵不是好士兵 。” l “中国是一头睡狮，一旦醒来将震憾 世界。” l众人对拿破仑的评价 l黑格尔称赞他是骑在马背上的“世界灵魂” l雨果评价拿破仑：“人类命运中这个人物的重 量过分，搅乱了平衡。他个人计算着他比整个 宇宙都要重要。人类的过剩精力都集中在他一 个人的大脑中，一个人的头脑要决定全世界命 运。但是，人类文明要延续的话，这将是一个 致命的弱点。” 9.科学的事件 参考人类科学技术发现、发明词典 二、关于科学的精 神和科学家的精神 1.关于科学的精神 l笛卡尔的傲慢和自负 l我国人民辛勤的总结并未升华：重视实际、 讲究应用、观照整体，而不探索其中内在规 律，受思维定势的限制 l毛泽东主席的名句：“革命不是请客吃饭， 不是绘花绣花。” l科学的精神 l执着的探索精神：依靠已有知识和预见，既有 方向和信心又锲而不舍 l创新改革的精神：这是科学的生命和灵魂 l虚心接受科学遗产的精神：科学成就在本质 上就是积累的结果，是继承性最强的文化形 态之一 l理性精神：从经验认识上升到理性认识，是 抽象的过程 l求实精神：实事求是，反对主观臆断 l求真精神：维护真理，反对独断、虚伪和谬 误 l实证精神：用实践来检验真理 l精确精密的分析精神：不仅仅停留在定性描 述上 l开放精神：科学无国界，是全人类共有的成 果 l功利精神：要达到造福人类 2.关于科学家的精神 l舍生忘死的精神 l法国的莫瓦桑制造氟 l俄国的利赫曼教授研究雷电不幸以身殉职 l古巴的“蚊子医生”芬利为了证明蚊子是病菌传播 的媒介 l居里夫人提炼镭的过程 l连亲带友的精神 l法国的帕斯卡测量大气压与高度的关系 l美国富兰克林为了证实天电与地电的一致性 l怀疑的精神 l英国的波义耳对四元素论和三元素论的否定过程 l德国的黎曼对高斯、柯西、狄利克雷连续一定可微 的否定过程，举出了连续不一定可微的著名反例， 最终澄清连续与可微的关系，而且可积不一定连续 l专注、追求完美的精神 l汉密尔顿发现四元素，扩充数域的过程（1843年 10月16日） l法国的安培研究电磁关系的行为举动 l法国笛卡尔建立平面坐标系的过程（1619年11月 17日） l坐标系的形成：平面坐标系（不互相垂直） 平面直角坐标系（1693年，莱布尼兹） 空间直角坐标系（1716年，约翰伯努利） l永不停息的精神 l欧拉奋斗不息的一生，是人类历史上最伟大 的科学家之一 l法国巴斯德拯救法国养蚕业、酿酒业、形成 微生物学的过程 l抗争的精神 l德国的康托尔创立集合论的壮举 l苏菲柯瓦列夫斯卡亚出国求学的壮举 l坚信成功的精神 l门捷列夫制定化学元素周期表的艰辛与自信 l俄国罗巴切夫斯基开创非欧几何的艰辛 l前赴后继的精神 l德国的普吕克尔首先发现了阴极射线，接着德 国伦琴发现了x射线，然后德国的贝克勒耳又发 现了放射性，接着英国汤姆逊又发现了电子， 使人们对物质结构的认识又前进了一步 l牛顿发现了七色光，德国的基尔霍夫等又创立 了光谱学（发射、分析、激光、拉曼），从太 阳光中发现了太阳上存在铯、铷等元素 l不畏权贵的精神 l爱因斯坦对他50岁生日贺信的回复 l伽罗华对老师的无理，对院士的督促 l爱国的精神 l希尔伯特、爱因斯坦对德国参与第一次世界 大战的反对态度 l印度的拉曼对剑桥大学卡文迪许实验室邀请 的拒绝 三. 对推进科学 发展的重要原因 的分析 1.推进科学发展的原因是多方面的 l科学技术发展的成就,使人类社会从愚昧、落 后到今天的高度文明。从旧石器时代到新石器 时代，从青铜器时代到铁器时代，从机械技术 到信息技术时代 l对科学技术发展的了解，要知道更深层的原因 l锲而不舍、孜孜不倦的钻研精神在每个科学家 的身上都能体现 l我们只知道公众认可的事实，而不知道后台的 原因 2.进行科学技术研究的好奇心是 推进科学发展的一个重要原因 l16-19世纪欧洲科学家的研究及其成果充分证 明好奇心应是第一位的 l好奇心的代表：阿基米德、伽利略、哥白尼、 布鲁诺、布朗特等 l四川国立大学校长任鸿隽先生的总结：“要了解 科学，首先要明白科学的两个起源：一是实际 需要，二是人类的好奇心。由于前者是外在的 压力，后者是内在的冲动，所以就科学发现而 言，好奇心比实际需要更重要。” l文艺复兴之前，基督教会统治的欧洲更黑暗（ 基督教会在公元前300年时兴起，它有自己的 宗旨） l好奇心驱使科学家成功的事例 l阿基米德由验证王冠真假而发现了浮力定 律 l德国商人布朗特发现元素磷的过程 l富兰克林不知天高地厚，验证了“天电”和“ 地电”的一致性 l孟德尔在豌豆地里做了八年实验，发现植 物遗传学二定律 l 开普勒用9年时间得到行星运动的第三定 律 l欧拉从“七座桥问题”受到启发，开创了拓 扑学 l费尔玛大定理的证明浪潮 3.科学技术社会化是推进科学 发展的一个重要原因 l科学技术社会化的两个特征 l在全世界范围内进行科学技术的研究、信息 交流、技术使用已达到广泛和通畅 l各国政府重视、组织实施管理，成立科学院 和科研机构 l政府提倡和领导人重视是一个重要原因 l18世纪后半叶起，欧洲各国教室里悬挂科学 家画像，着意对青少年进行启迪 l家庭教育的引导：惠更斯父亲对儿子的希望 ，汉密尔顿父亲对儿子成才的安排 l俄国沙皇喀德林一世和妻子叶卡琳娜二世邀 请丹尼尔伯努利和欧拉到彼得堡科学院工作 l法国拿破仑皇帝是重视科学、重视人才的典 范 l成立科学研究机构，进行学术交流是科学 成功的一个重要原因 l从民间组织变为国家组织，政府提倡和财政资助 l莱布尼兹劝说很多国王和皇帝建立科学院，普鲁 士国王于1700年建立柏林科学院，莱布尼兹任第 一任院长 l英国皇家