关于人类科技发展史的简要回顾与思考

1、第 25卷 第 6期 运城学院学报Vol . 25 No . 62007年 12月 Journal of Yuncheng UniversityDec . 2007关于 人 类 科 技发 展 史 的 简要 回 顾 与 思考刘凤芝 , 解建国( 运城学院 外语系 ; 运城学院 计算机系 , 山西 运城 044000 摘 要 :党中央制定的科教兴国战略 , 为我国坚持改革开放 、 确立市场经济体制 、 构建和谐社会 、 坚持科学发 展观奠定了坚实的基础 。 针对我国科技界科学意识教育与推广科学技术不相适应的问题 , 我们在总结科学技术 发展史及伟大的科学家所做贡献的基础上 , 把科学家与科学事件相

2、互贯穿 , 简要勾勒和阐述科学技术发展的历 史过程 , 以对我国的科学普及和科技意识教育 , 起到积极的促进作用 。关键词 :科学技术 ; 科学文化 ; 概括 ; 实验 ; 理论 ; 表征中图分类号 :G322. 9 文献标识码 :A 文章编号 :1008-8008(2007 06-01000-04 科学技术是第一生产力 , 人类社会发展的历史 充分证明了这一点 。人类社会从原始 、 荒蛮 、 落后到现代的高度文明 , 作用 。 我们有理由说 , 。科 学技术的发展成果 , 是全人类在几千年文明史的演 进中共同努力形成的 。 我们绝不能忘记那些杰出和 伟大的科学家 , 他们用超人的毅力 , 长

3、期的科学研 究 , 为人类做出了巨大贡献 。 一 、 对世界科学技术发展史的简要总结 人类四大文明古国即古埃及 、 古巴比伦 、 印度和 中国对世界古代科学技术的发展做出了巨大的贡 献 。 特别是古埃及 , 为了控制尼罗河的泛滥 , 在长期 进行测量的基础上 , 形成了独创的几何学知识 。公 元前 800年开始 , 人类文明逐渐转移到古希腊到公 元前 300年左右 , 被古希腊伟大的科学家欧几里得 整理为 几何原本 。 几何原本 的横空出世 , 几乎 影响了后世所有的科学家 , 包括牛顿 、 欧拉 、 帕斯卡 等 , 他们都从学习 几何原本 起步 , 书写了辉煌的 科学人生 。 特别有趣的是

4、, 瑞典女王克里斯蒂娜 , 曾 邀请法国的大数学家笛卡儿到斯德哥尔摩 , 给她讲 授 几何原本 ; 中国清朝的康熙皇帝 , 也深知学习 科学知识的重要性及 几何原本 的伟大所在 , 在位 期间 , 特意聘请了两个中文名字叫白晋 、 张诚的法国, 。康 , , 并亲自进行测量 。1. 世界科学技术发展的重要时期及代表性成 果第一个重要时期 , 当属古希腊的“ 七贤 ”(泰勒 斯 、 梭伦等 到阿基米德时期 。他们开创了数学证 明的先河 , 系统地提出了科学的研究方法 , 即根据归 纳总结出来的基本常识 , 用逻辑方法推导 、 演绎 , 从 而构建科学的体系 。并测量了埃及金字塔的高度 ,发现了勾

5、股定理及实数 , 开展了天文学和医学的研 究 。 特别是到古希腊的亚历山大里亚时期 , 由于出现了欧几里得 、 阿基米德和阿波罗尼斯三位大数学 家 , 使古希腊的科学 , 特别是数学达到了全盛和顶峰 时期 , 对后世科学技术的发展产生了巨大的影响 。 这个时期 , 阿基米德的成就出类拔萃 , 最具代表性 。 第二个重要时期 , 是欧洲文艺复兴和欧洲资本 主义革命时期 。 这个时期 , 从哥白尼提出的日心说 开始 , 欧洲科学技术的发展似星火燎原 , 在人类科学 技术发展的历史上写下了最具色彩的一笔 。 这是一 个非常重要的时期 , 它对以后科学技术的发展 , 特别 是印证科学技术是第一生产力起

6、到了至关重要的作 用 。 这个时期涌现出了许多彪炳史册的科学家 , 在 他们的努力下 , 创立和形成了多门基础科学 。在数 学上最具代表性的有三大成果 :纳白尔和布里格斯001 收稿日期 :2007-05-16作者简介 :刘凤芝 (1957- , 女 , 山西侯马人 , 运城学院外语系副教授 。 研究的对数 、 费尔玛和笛卡儿建立的平面坐标系 、 牛 顿和莱布尼兹创立的微积分 。 在物理学上最具代表 性的有牛顿的力学三定律 、 万有引力定律及开普勒 的行星绕太阳运行的三大定律 。在化学和生物学 上 , 波义耳 、 拉瓦锡通过对亚里士多德的四元素论和 帕拉塞尔苏斯的三元素论的否定及多次实验 ,

7、提出 了元素概念 , 发现了物质不灭定律等 , 使化学彻底摆 脱了炼丹术和炼金术的束缚 , 成为一门真正的科学 。 同时 , 还出现了像巴斯德 、 爱德华 詹纳 、 芬利 、 瓦 特 、 福特等 , 他们把理论用于实践 , 或者直接从实际 中发现真理并应用 。可以说 , 这个时期是基础科学 大面积丰收的时期 , 也是理论系统的建立与解决实 际问题的应用成果层出不穷的时期 。 基础科学逐步 完善 , 达到系统化 、 理论化 。代表人物主要有牛顿 、 欧拉 、 高斯 、 波义耳 、 拉瓦锡 、 孟德尔及门捷列夫等 人 。第三个重要时期 , 是人类进入二十世纪以后 。 这是一个信息时代和高新技术不断

8、涌现的时期 。 在 基础科学充分应用的前提下 ,观结构 , 产生了克隆技术 、 纳 米技术 、; 特别是计算 机技术的应用 。 同时 , 还 产生了很多边缘性和交叉性的学科 , 比如自动控制 论和模糊数学等 , 它们互相贯通和渗透 , 形成立体网 络的态势 。 计算机技术的应用 、 相对论的创立和人 类遗传基因的破译 , 是这个时期的三个重大成果 , 而 最大的成果当属计算机技术 。 这个时期的特点是基 础科学得到了广泛的应用 , 高新技术的开发取得了 大量的成果 。 特别是计算机技术的开发与应用 , 使 科学技术达到了一个高峰 。 代表人物主要有爱因斯 坦 、 维纳 、 拉曼 、 卢瑟福及冯

9、 诺伊曼等人 。2. 中国古代科学技术的主要成果中国古代的科学技术发展史 , 是人类科技史上 的重要组成部分 。黑格尔曾指出 :“ 当黄河长江已 哺育出精美辉煌的古文化时 , 泰晤士河 、 莱茵河和密 西西 比 河 上 的 居 民 , 还 在 黑 暗 的 原 始 森 林 里 徘 徊 。 ” 1(P1 这就是说 , 中国是人类文明和科学技术发 展的先行者 。 中国人民以高度的智慧和创造力 , 创 造了光辉灿烂的中国古代科学文化 。 不仅涌现出了 许多杰出的科学家和发明家 , 而且使中国古代科学 技术呈现出自己独有的特性 。中国古代科学技术的发展可以分为三个时期 :秦朝以前为奠基时期 ; 秦 、

10、汉至宋 、 元为发展时期 。 这一时期不仅形成了具有独特风格的实用科学 , 而 且许多科学技术成就处于世界领先地位 ; 明 、 清以后 是衰落时期 。 这一时期的科学技术发展缓慢 , 以至 于近代大大落后于西方 。 中国古代的科学体系以农 学 、 医学 、 天文学 、 地理学和算学为主 。代表人物有 东汉的张衡 、 蔡伦 , 南北朝的贾思勰 、 祖冲之 , 宋朝的 沈括 、 贾宪 、 毕昇 , 明朝的徐霞客 、 李时珍等 。 代表著 作有 梦溪笔谈 齐民要术 九章算术 本草纲 目 等 , 而最显著的成果是我们引以为豪的四大发 明 。3. 中国古代科学技术的几个特点及不足(1 追求实用性 。这种

11、实用性体现了与西方科 学迥然不同的风格 。 这种风格可以和古希腊亚历山 大时期的科学相媲美 , 它围绕生产的发展而产生的 实用观念 , 不但成为社会心理的基础 , 也是中国古代 科技发展的明显特征 。但是 , 这样又导致了人们很 。 (2, 很少进行模拟自然过程 , 缺少科学技术 、 动力 、 需要和条 件 。 比如哈雷彗星 , 我国从春秋到清末共记录了 31次 , 但始终未得到它回归的周期为 76年 , 最后还是 英国人哈雷通过进行大量的计算而得到了这一规 律 。 这在一定程度上反映了古人重经验概括而轻视 理论 , 或者说不求甚解 、 不求升华的思维定势 。 再比 如在数学上 , 周髀算经

12、中有勾股定理的一种特殊 情况 , 古人对此未能深入探究 , 而古希腊的毕达哥拉 斯却得到了 “ 百牛定理 ” , 这种差距显而易见 。 (3 观照整体性 。西方科学从 2000多年前就 注重分析 , 希冀对事物有一个透彻的认识 。在研究 一个事物或事物的某一个局部时 , 总要把它从错综 复杂的联系中分离出来 , 独立地研究它的本质属性 。 而中国古代科学技术的研究截然不同 , 它重视综合 和总体观照 , 注重事物现象和结果 、 功能和联系 , 而 不考究它的本质 。这样 , 宏观把握与微观控制相脱 节 , 以致于知其然而不知其所以然 , 这也是造成中国 古代科学技术由领先到落后的一个重要原因

13、。 我国 古代四大发明之一的火药技术 , 就是在炼丹 、 炼金的 过程中由自然现象而得到的 。二 、 世界科技发展史中最伟大的科学家及其主 要成就在人类科学技术发展史上 , 伟大的科学家一代 接着一代 , 殚精竭虑 , 拼搏不息 。他们是智慧的象 征 , 精灵的化身 。 在他们的带动下 , 人类才一步步走 1 0 1 向今天的文明 , 我们仰之如满天星斗 。下面 , 根据大量的资料文献 , 我们总结一下人类 历史上最伟大的几位科学家及其研究成果 。阿基米德 (公元前 287 公元前 212 , 古希腊 数学家和物理学家 。在物理学上 , 他发现了浮力定 律 、 杠杆原理等 , 确定了静力学和流

14、体力学的基本原 理 , 被称为力学之父 。在数学上 , 他发现了圆的周 长 、 面积等计算公式 ; 计算过抛物弓形的面积 、 旋转 抛物体体积等 ; 他还提出了误差估计 、 无穷小量概念 等 , 后来成为牛顿微积分学的基础 。阿基米德一生 写有大量著作 , 如 论球和圆柱 论浮力 沙粒的 计算方法 论重心 等 , 特别是他的几何著作是古 希腊数学的顶峰 。 阿基米德能够将熟练的计算技巧 和严格的逻辑推理融为一体 。 德国的数学家莱布尼 兹曾高度评价阿基米德说 :“ 如果你了解了阿基米 德的 成 就 , 你 对 他 以 后 的 科 学 家 就 不 那 么 钦 佩 了 。 ” 1(P97-98牛顿

15、 (1642 1727 , 英国数学家 、 物理学家和 天文学家 。 他在伽利略 、;斯 、 ,律 ; 在费尔玛 , 与莱布尼 ;颜色 , 成为现代光谱分析的基础 。牛顿在自然科学上的贡献是多方面的 , 且都有 重大建树 。 革命导师恩格斯曾赞扬牛顿的功绩说 :“ 在一切理论成就中 , 未必再有什么像十七世纪下 半叶微积分的发明那样被看作人类精神的最高胜利 了 。 ” 2(P117 但牛顿却认为他是站在巨人的肩膀上 。 欧拉 (1707 1783 , 瑞士数学家和物理学家 。 他开创了无穷小分析 、 变分法 、 拓扑学 , 完善了牛顿 的刚体力学和流体力学 , 发展了复变函数和数论 , 被 后

16、人称为“ 数学分析的化身 ” 。他一生写了 800余 篇论文 , 60余部著作 , 著作数量居所有科学家之首 。 在他去世后 , 出版界为此一直忙了 40多年 。 他涉及 的领域包括数学 、 物理学 、 天文学 、 弹道学 、 航海学和 建筑学等 。欧拉聪慧过人 , 又非常谦虚 , 可惜双目失明过 早 , 但他身残志坚 , 锲而不舍 。在十八世纪 , 有很多 困扰科学家的问题 , 都由欧拉来解决 。比如著名的 七座桥问题 、 哥德巴赫猜想问题 , 欧拉都涉猎过 , 并 且卓有成效 。所以他又被称为“ 数学界的老师 ” 。 其实 , 我们如果称欧拉为“ 科学界的老师 ” , 也是当 之无愧的 。

17、在欧拉的身上还体现了一种重要的精 神 , 这就是科学不受国界的限制 。 他是瑞士人 , 曾一 度任柏林科学院院士 , 两度任彼得堡科学院院士 , 但 他总是勤勉不怠 , 贡献巨大 。他死后 , 瑞士 、 德国和 俄国的人民都一致认为“ 欧拉是我们国家最伟大的 科学家 ” 。 3(P124高斯 (1777 1855 , 德国数学家和天文学家 。 他在数论 、 代数 、 数学分析 、 级数理论 、 非欧几何 、 天 文学等方面都有重大发现 。 他创立了行星椭圆轨道 法 , 成功地解决了怎样根据有限的数据来确定行星 轨迹这一难题 ; 他提出了最小二乘法定理 , 成功解决 了如何分配误差这个问题 ;

18、他建立了复数代数学 , 证 明了代数基本定理 。继欧拉之后 , 高斯将微分几何 大大推进 , 决定了这一学科的发展方向 。由于高斯对数学和天文学的巨大贡献 , 他因此 获得了 “ 哥廷根巨人 ” 和“ 数学王子 ” 的荣誉称号 。 可以说 , 从研究的风格 、 方法乃至所取得的成就方 面 , 高斯都是 18 19。 如果把 18, 那么最令 ;。 我们说 , 人 , 对于高斯都不过分 。 爱因斯坦 (1879 1955 , 德国 美国数学家 和物理学家 。 爱因斯坦把哲学的深奥 、 数学的严谨 和物理学的直观紧密地结合在一起 , 创立了狭义相 对论和广义相对论 。 狭义相对论从本质上改变了牛

19、顿的时空观 , 说明空间 、 时间 、 物体及物体的运动四 者之间紧密联系 。就是说 , 当物体的运动速度达到 光速时 , 就必须用狭义相对论代替牛顿力学 ; 广义相 对论是关于空间 、 时间和万有引力的理论 。 就是说 , 在强引力场的情况下 , 就必须用广义相对论代替牛 顿的引力理论 , 它使牛顿的引力学说失去了普遍意 义 。爱因斯坦除了在科学技术上有巨大贡献外 , 他 还是位热爱人类 、 反对战争 、 不畏权贵 、 勤勉俭朴 , 有 着博大胸怀的伟人 , 给人类留下了许多宝贵的精神 财富 。 他被称为 “ 二十世纪的哥白尼 ” 和“ 二十世纪 的牛顿 ” 。我们可以说 , 如果没有一代一

20、代科学家们的共 同努力 , 我们人类可能还在愚昧中徘徊 。三 、 关于科学技术发展过程的表征总结科学技术发展的历史 , 我们可以看出 , 对于 科学技术的发展 , 从地域 、 人才和成就上来说 , 总的 趋势是从古老的东方和古老的埃及 , 先转移并集中 到古希腊 , 进而又转移和集中到号称亚洲半岛的欧 洲 , 目前又重点表现在美洲的美国 , 它好像马克思在 共产党宣言 中所提到的“ 幽灵 ” 共产主义的 2 0 1 飘浮和徘徊一样 。 为何如此 ? 这当然是值得我们认 真思考的一个问题 。实际上 , 自从欧洲文艺复兴之后 , 科学技术进入 了一个连续发展的时期 。欧洲民族为世界 、 为人类 科

21、学技术的贡献是非常巨大的 , 他们的成果值得后 人利用 , 他们的精神更值得我们思考和学习 。 人类在自身的发展过程中 , 形成了各种各样的 历史 , 这些历史之间相互渗透 、 相互促进 。 人类社会 发展史是一部文明发展史 , 科学技术发展史又是其 中的主干 。 这里 , 我们需要提及数学发展史及其重 要性 。 第一 , 数学的发展几乎是伴随着人类文明史 走到今天的 , 也就是说 , 人类从迈向文明之时就开始 和数学打交道 。第二 , 我们引用高斯说的一句话 :“ 数学是各门学科的基础 , 是科学之王 。 ” 4(P54 的 确 , 数学是人类最早形成的科学 , 而且当数学学科兴 盛之时 ,

22、 其它门类的科学也会随之兴盛 , 当数学发展 低落之时 , 其它门类的科学也发展缓慢 。开普勒探 求行星绕太阳运动第三定律的艰难就充分说明了这 一点 。 在人类历史上 ,们的数学水平都是非常高的 。 、惠更斯 、 拉瓦锡 、。但人类的科学技术发展史 , 是一部前仆后继 、 永不 停息的奋斗史 。 它凝聚和体现了所有科学家孜孜不 倦 、 敢为人先 、 旷古超前的精神 , 正是依靠他们的聪 明才智 , 才有了今天的人类文明 。那么 , 科学技术发展的过程应该如何归纳呢 ? 我们认为 , 可由以下两种方法来认定 。1. 从基础科学到高新技术的发展是一个重要 表征基础科学主要有数学 、 物理学 、 化

23、学 、 天文学和 生物学这些学科 , 以及在这些学科的基础上产生出 来的边缘性学科和交叉性学科等 。其实 , 在人类的 科学技术发展史上 , 数学的理论最先趋于完善或比 较完善 , 其次是物理学 , 最后才是化学 。对于数学的重要性 , 著名数学家 M 克莱因曾 指出 :“ 数学不仅是一种方法 , 一门艺术或一种语 言 , 数学更主要的是一门有着丰富内容的知识体系 , 其内容对自然科学家 、 社会科学家 、 哲学家 、 逻辑学 家和艺术家十分有用 , 同时影响着政治家和科学家 的学说 , 满足了人类探索宇宙的好奇心和美妙音乐 的 冥 想 , 有 时 甚 至 可 能 影 响 着 现 代 历 史 的 进 程 。 ” 5(P51992年 , 联合国教科文组织在里约热内卢宣言 中指出 :“ 纯粹数学与应用数学是理解世界及其发 展的一把主钥匙 。 ” 美国 、 日本 、 韩国由此加大了中 学数学的教学份量 , 特别在日本人心中 , 数学等于是