复旦大学科技简史知识要点讲义

科技简史

（知识要点讲义）

一、绪论

什么是思想

思想是大脑思考问题的工具或加工信息的机器，把进人大脑的各种素材加工成清楚的结论。我们之所以能思考问题，之所以表现出喜、怒、哀、乐，之所以有是是非非的争论，之所以有这样那样的选择，都是因为进入头脑的信息被加工成观点、想法、看法等。加工的场所当然是神经细胞，但进行加工的却是头脑中的思想、观念、理论、信仰等。进人头脑的信息按照这些思想、观念等产生结论。

因此，思想是加工处理信息，产生观点的“机器”，又曰思想机器。头脑之所以能思考问题是因为有思想和观念。人的大脑如同电脑，神经元如同电脑的硬件——芯片；思想就是软件，有了软件，大脑就有了功能，就能对输入信息产生反应，得出结果。我们经常碰到关于同一问题的不同看法就是由于头脑中加工抽象信息的思想不同。这种差别就是思想观念的差别，不同人的思想观念对同样的信息加工后会产生完全不同的结论。

外界信息通过人的感觉器官进入大脑，在神经系统中产生感觉，这种感觉是任何动物都有的。然后，在思想或观念的作用下，这种感觉变为观点、想法、看法等。注意，是在思想或观念的作用下才产生观点、想法、看法等。早在几十年前，计算机理论界就流传着一条著名的“GIGO”法则：输入的是垃圾，输出的也必定是垃圾!这说明，电脑并不会使杂乱的材料自动变成思想。同样的道理，如果头脑不懂得如何思想，那杂乱的信息是不会自动转化为有用的信息的。信息说到底只是一些无序的事实和材料，有什么样的加工思想，它就形成什么样的信息产品。所以重要的是思想，而不是信息。思想性反映了思维的境界和高度，大脑的思维如果没有思想性，那它的功能不会超越物质世界的局限。只要看看现实我们就不难发现，一个人不论他多会挣钱，不论他多有能力，只要他的思维缺乏思想性，那他的所思所想、所做所为就局限于一个很扁平的层次里，他会很智能地完成各种复杂工作，但却从不会将思维的触角伸向虚无的精神领域，不会去思考诸如生命的尊严、人生的意义、社会的良知之类他认为无用的问题。这种人的头脑就像一台超级电脑，功能强大威力无比，但思维绝不会超越程序一步，有智能却没有意识。

巴尔扎克说：“一个能思想的人，才真是一个力量无边的人。”

思想的魅力

孔子说，三十而立，四十而不惑。如果六十方立，虽然立起来了，只怕年老的身躯再也支撑不住了；如果七十才不惑，那么，这种不惑还有什么用呢?一个人成熟的标志在于其思想的成熟，如果我们年富力强的身体加上成熟的思想，必定大有作为。因此，我们要在最好的年华里做出最大的事业，首先应当掌握正确的指导思想。用人类历史上最宝贵的思想精华来武装我们的头脑，指导我们的行为。使我们的学习效率、思考方式和研究工作都前进一大步。

思想——打开智慧之门

哲学家来到集市上。

屠夫问：“你会杀猪吗?”哲学家答：“不会。”

铁匠问：“你会打铁吗?”哲学家答：“不会。”

商人问：“你会经商吗?”哲学家答：“不会。”

他们又问：“那你会什么?”“我会思想。”

众人大笑：“思想值多少钱一斤?”哲学家说：“我不能做你们所能做的事，但能思考你们所不能思考的问题。”说完他便开始思考，众人无语。

“人是一棵能够思想的苇草”，这是帕斯卡的理解。布莱斯·帕斯卡是法国17世纪最著名的科学家和思想家之一，他虽然只活了短短的39年，但是他的贡献却是巨大的。在科学领域，他曾设计制作了能够进行百位加法运算的计算机和水银气压计，他还进行过真空的物理实验，提出了几何学方面的“帕斯卡定理”和有关气压和液压的“帕斯卡定律”。“帕斯卡”如今被确定为国际单位制中的压强单位。

帕斯卡以一个科学家的素质投入到对社会和哲学的探索中，充分发扬理性主义的传统，讨论了人性、人生的许多问题。“人是一棵能够思想的苇草”是帕斯卡对人的研究的成果，这句话成为流传十分久远的名言。帕斯卡说：“人只不过是一棵苇草，是自然界中最脆弱的，但是，人是能够思想的苇草，要摧毁他，不必全宇宙都武装起来，一口气、一滴水就足以致他于死地。然而，即使宇宙毁灭人，人仍然比毁灭他的力量更尊贵，因为他知道自己面临毁灭，以及宇宙优越于自己的事实，而宇宙对此一无所知。”

“因此，我们全部的尊严就在于思想之中。正是由于这一点，我们必须站立起来，而并不是由于空间和时间，因为我们无法使其充实，所以，要努力正确地思想。这其中有道德的原则。”

人们之所以喜爱帕斯卡的这句名言，是因为他说出了人类与自然界最根本的区别，即人是有思维和智慧的生物。正是由于人类思维本性的存在，自人类诞生以来，地球已经发生了翻天覆地的巨大变化，使自然界向人工自然转化。

人类的知识结构像个倒金字塔，浮于表面的是成果性知识，这类知识的数量最多，占了一般人知识拥有量的90％；中间层是原理性知识，这类知识告诉我们知识的来龙去脉，让我们不仅知其然，而且知其所以然；最深层次的是方法性知识，这类知识的数量最少也最难理解掌握，它告诉人类怎样才能揭开大自然层层叠叠的面纱去触摸客观世界的内在奥秘，它是人类用来创造知识的工具，是那个神奇的能点石成金的仙人指，也是我们常说的智慧。而智慧就在于一件事，就是认识那善于驾驭一切的思想。所以恩格斯说：“思维是大自然中最瑰丽的花朵。”这个比喻极为准确地告诉人们，没有什么比人和人脑中的思维更重要、更卓越。

长期形成的思想具有很大的稳定性，会顽固地坚持和防守，如同固化一般坚硬，如同捆绑一样结实。我们就需要修改某些思想、放弃某些思想、革新某些思想；需要解开长期不变的固执、捆绑着的思想，使其有自由活动的空间，有利于形成新思想，最终改变同一的看法或做法。

中国古代文化中留下了太多的千古之谜，为什么前人的东西后人却看不懂?难道古人的东西就真的那么难懂吗?非也!这都是思想观念使然，是我们头脑中的思想和观念在妨碍我们看到事物的真相，在阻止我们发展和进步——用我们个人现在的观念去套取历史伟人的思想。我们的大脑在发育初期，思维智能无需借助知识的刺激就可以快速增长，但增长到某一阶段后这种发展速度就会降低，这时候只有通过系统的知识学习才能有效地提高思维智能的发展速度，除此之外目前尚无其他有效手段能大幅度提升头脑的智能水平。但是这种知识刺激的作用也不是无限的，在一段时期后它不仅不会继续推动思维智能的发展，反而会限制其发展，使之退化。在这种情况下，要想使思维向更高的阶段发展，就必须摆脱知识的束缚，只有这样，头脑才能自由发展，这就是思维的螺旋上升发展模式。

蒙泰涅说：“我不愿有一个塞满东西的头脑，而情愿有一个思想开阔的头脑。”因此，我们必须进行一次思想观念的革命性变化才能取得长足的进展。解放了思想就等于解放了心灵，解放的心灵会进发出正确思想的灵感，其观念犹如闪电划破长空，照亮黑夜，隐藏着的一切都一目了然；错误的思想观念如同将自己五花大绑，再蒙上双眼，“盲人骑瞎马，夜半临深池”，险象环生而不自知!最容易改变的是思想，因为这不需要任何物质条件；而最不容易改变的也是思想，因为固执和偏见常常终身相伴。所以解放思想美妙无比。

什么是科学思想

科学思想就是如何从事科学探索活动、取得创新和突破的思想，如何正确认识自己和别人获得的科学研究结果的思想，也就是如何去粗取精、去伪存真的思想。科学思想并不是提供一个标准的一条路线，而是培养一种在三叉路口选择正确道路的能力，在黑暗中判定正确方向的能力，在混乱中找到正确线索的能力，在主观的执着中遵从客观的能力，让自己的心灵服从自然的规律。

科学思想的作用

科学思想是使我们的头脑更加有效地思考问题的工具。我们知道，同样的原材料用不同的机器，可以加工出不同的产品，即使同一种产品，不同机器加工的质量也大不一样。思想对信息的加工也是同样的道理，科学思想则是人类建立起来的最好的信息加工机器。谁不希望我们的头脑产生出既多又好的想法，既然如此，我们何不在自己的头脑中多安装一些这样的思想机器呢?

科学思想将是新世纪成功的金钥匙。我们需要进步，需要创造；需要革新，需要成功。可是，有没有打开新世纪成功之门的金钥匙呢?有!那就是科学思想。成功的行为来源于成功的观念，成功的观念产生于正确的思想。一个人如果得到正确的思想指导，少走弯路，不迷失方向，其勤奋的劳动必然得到丰厚的回报。即使我们慢得像乌龟一样，虽然缓慢，却一直在前进，不管是一大步，还是一小步，都是进步!不少西方学者很懂得用自己有限的能力做成一件清楚的事情，把自己的潜力最大限度地发挥出来，贡献给社会，同时也从社会得到可观的回报。这是值得普通人学习的思想。伽利略的伟大成功同样得益于这种研究局部小问题的思想。

很难想象不真正懂得现代西方科学思想，可以在现代科学研究中创新突破，可以赶超西方先进水平；同样难以想象不懂中国传统科学思想，可以在21世纪创造中国科学的新时代。

二、科技的起源和古代科学

（一）科学技术的起源

科学和技术并不是从来就有的，它们有自己萌芽和发展的历程。早在远古时期，人类便开始了认识自然和改造自然的活动，并逐步积累和形成了原始技术、关于自然界的知识和原始自然观。虽然原始社会人类改造自然界的能力还很低，人类关于自然界的知识还十分有限，并且是很零散的和粗浅的，其中还不可避免地夹杂着许多谬误，即使如此，今天人类的全部科学、技术的发展和取得的成果，无不是开始于这一遥远时代关于生产技术、自然知识的长期积累。

1、人类、劳动与技术同步诞生

人类是生活在地球上的最高级的生物，人类的历史只是地球历史的两千分之一（即约230万年），这是一般公认的人类起源年龄。人类是从古猿进化来的，劳动使猿变成了人。

古猿下地不是一开始就能从事真正意义上的劳动的，而是在长期适应环境的萌芽形式的劳动中发展而来的。人类诞生至今仅不过二三百万年，但从古猿下地到人类诞生，却经历了一千多万年漫长的适应环境的进化过程。

大约在一千多万年前，地球第三纪中期以后，地球表面发生了沧桑巨变，喜马拉雅山、阿尔卑士山平地隆起，挡住了太平洋、印度洋吹来的暖湿气流，原来雨量充沛的地区出现了干旱，气候温暖的地区成了严冬。气候变化引起森林面积锐减并直接威胁到依靠森林为生的类人猿，迫使古猿下地。不是所有古猿下地都能朝人的方向进化，只有其中一支拉玛古猿，在适宜的森林草原带坚持下地，从以树上生活为主逐渐过渡到以地下生活为主。古猿下地迫使其抬头远望，身体起立进而起立行走，由此带来的是四肢分工。下肢支撑身体，上肢获得解放，开始从事使用自然物的萌芽形式的劳动。

古猿在长期从事利用自然物的萌芽形式的劳动中，生理结构发生了深刻变化。首先，大腿骨与骨盆联结的髋关节窝变得越来越深，使得古猿站得稳；其次，以臀肌、大腿肌、小腿肌为主的下肢肌肉由弱变强，使得下肢强劲有力，走得动。同时，下肢渐渐变长，重心下移，足弓形成，脊柱直立，使得古猿行走稳健，跑得快。经过一千多万年的温长适应历程，终于使古猿具备了人的生理结构，为古猿从事真正的劳动并制造工具准备了成熟的条件。

但是，在古猿进化成人以前，类人猿只会使用天然的树枝、石块等。大约在二、三百万年以前，类人猿渐渐感到自然界天然的石块已不能满足自己的需要。占猿日益增长的需要与自然界有限的恩赐之间形成了尖锐矛盾。这一矛盾就成了推动类人猿学会制造：工具的动力。保存和使用天然自然物是制造工具的准备，保存和使用工具又发展到制造工具。最早的工具就是仿照天然存在物制造出来的。于是人类就在制造和使用第一批工具的创造性劳动中诞生了。

人类的历史表明，劳动使猿变成人，劳动是猿转变成人的根本动力，因而劳动也就成为人与猿的本质区别之一。劳动又是从制造工具开始的，而工具的产生又进一步增强了人类认识自然和改造自然的能力。因此，人类的诞生和劳动以及技术的诞生是同步的。

2.石器的制造与弓箭的发明

人类改造自然界的劳动过程，是从制造工具开始的，人类祖先最初制造出来的劳动工具，就是石器。石器的制造也就成了古代技术发端的第一标志，由此便揭开了人类征服自然的第一个时代——石器时代的序幕。石器时代又分为旧石器时代、中石器时代和新石器时代。

现已发现的最早的石器出土于东非肯尼亚的库彼弗拉，距今已有260万年，在我国云南元谋出土的石器也有170万年的历史了。在旧石器时代初期，即早期猿人时期，人们制造的典型石器是经打击形成的，加工比较粗糙，没有什么标准的形状，也没有固定的用途，到了晚期猿人时期，已经懂得对不同的石料采用不同的加工方法，主要有锤击、碰砧、砸击等直接打制法，标准化的工具此时已开始出现，主要有砸器、刮削器和尖状器等几大类。早期智人阶段，石器的打制技术更为发展，有了第二步的加工，类型固定，种类增多，分工明显；到了晚期智人阶段，石器打制技术达到了相当完善的地步，形状更加多样，并使用了间接打制法，在制造装饰品时，还使川厂钻孔、磨尖等新技术。

从旧石器时代到新石器时代，中间一段时期称为中石器时代，它约存在于距今15000年至10000年间，这一时期的石器发展成了镶嵌工具，即在石刀、石斧、石矛、石镞上装上木制或骨制把柄的工具，这一方面标志着人类已经学会利用杠杆等最简单的力学原理，另一方面也说明石器本身已开始走向复合化了。

旧石器时代末期，大约在14000年前，原始人又发明了较为复杂的工具——弓箭。这是原始社会很了不起的一种发明，它是原始人长期积累的生产经验和智力相结合的产物。弓箭的制造涉及力学原埋。弹力可以说是原始人最初认识到的一种“隐藏的力”。恩格斯对弓箭的发明给予了高度的评价，他指出：“弓、弦、箭已经是很复杂的工具，发明这些工具需要有长期积累的经验和较发达的智力，因而也要同时熟悉其他许多发明。”弓箭的发明和使用是人类在认识和改造自然中迈出的具有重大意义的一步。

大约在10000年前，人类进入了新石器时代，其主要标志之一是大量磨光石器的出现。旧石器时代人们打制石器的技术虽然不断有所发展，但毕竟有很大的局限性，要得到效率更高的工具，必须在技术上来一次革命，这就是采用琢磨和打光的技术，这种技术在旧石器时代晚期已被用来加工装饰品，但是到新石器时代才被应用于制造石器工具。磨光石器的优点在于具有明确的用途和锋利的石刃。为人类由长期的采集、狩猎生活过渡到原始农业生产创造了条件，从而促进了原始社会生产力不断地向前发展。

3.火的利用和人工取火方法的发明

火是物体燃烧时所发的光和热。雷击、火山爆发、自燃等都可能出现火。1988年南非德兰士瓦博物馆的布雷恩和开普敦大学的西伦在南非的斯瓦特克兰斯山洞发现270块烧焦了的动物骨头化石。这些烧焦的骨头来自生活在150万年前到100万年前的羚羊、野猎、斑马和狒狒。这些考古发现是人类用火的最早证据之一。

在北京猿人居住的洞穴里发现了灰烬层，最厚的地方达6米，表明篝火在这里连续燃烧的时间很长。灰烬中有许多被烧过的兽骨、石块和朴树子，这是他们已开始吃熟食的证据。最上一层的灰烬还分成两大堆，灰烬成堆，说明北京人不但懂得用火，而且已有保存火种和管理火的能力。

最初人类和其他动物一样怕火，因而在遇到火时往往远远地避开。后来人类发现，猛兽也怕火，还发现被火烧烤过的兽肉好吃、易消化，一些植物烧熟了也可以食用。人们常常到被火烧过的荒野中去寻找食物，也学会了一些避免被火伤害的办法。以后人们又发现了火还能给人以光明和温暖，火能烤干潮湿的土地。以后，人们又试着把火带到自己居住的洞穴中去，开始了对火的利用。人类由怕火到学会用火，大约经历了300万年的时间。

人们早期用的火都是自然火，人工取火技术可能是在旧石器时代末期随着钻孔技术的出现而发明的，是在新石器时代随着磨，制工具的使用而逐渐普及的。在《庄子·外物篇》中有“燧人氏钻木取火，造火者燧人也，因以为名”的说法；韩非子在《五蠹》中也提到：“钻燧取火以化腥臊，而民悦之，使王天下，号之曰燧人氏。”人们钻木取火的故事，在其他古籍中也都有记载。居住在中国南方的某些少数民，族人民，直到解放前还使用钻木取火这种非常古老的方法。

摩擦生火是又一种人工取火的方法，在《庄子·外物篇》中记有“木与木相摩则燃”。另外在加工燧石时，有时会有火花溅出，火花落在易燃的纤维上即可取火。火地岛的印第安人和格陵兰岛的爱斯基摩人都曾用这种方法生过火。

自从发明了人工取火的方法，人类就得到了用火的完全自由，并不断扩大用火的范围，使火在更大的范围内和更多的方面为人类服务。火扩大了人类的食物来源，人们由吃生食变为吃熟食，从而缩短了食物的消化过程，人们得到了更多的营养，增强了体质，更促进了人的大脑的发展。火极大地改善了人类的居住条件，潮湿、阴暗的山洞由于有了火，变得干燥、明亮，人们夜间用火照亮，冬天用火取暖，而且把篝火放在人类居住的山洞口还可以避免野兽的袭扰。火还扩大了人类活动的范围：用火驱逐严寒，使人类不仅可以在热带、亚热带生活，而且也可以在温带、寒带存身了。火在生产上给人类以巨大的帮助，火可以烧烤木矛的尖端使之硬化，也可以烘烤枝条使之软化弯曲成形及制造某些器具。火还是人们用以狩猎的重要武器。后来人们还用火把黏土烧成陶器，把矿石炼成金属。

正因为火的使用在人类进化史上有如此重大的意义，在许多民族的神话传说中，火被赋予某种特殊的意义。“燧人氏”无疑是我国祖先心目中的英雄，在希腊神话中则有普罗米修斯背着天神宙斯，把火从天上偷偷地带给人间的故事。没有火就不可能有文明世界的出现，所以恩格斯说：“尽管蒸汽机在社会领域中实现了巨大的解放性的变革……但是，毫无疑问，就世界性的解放作用而言，摩擦生火还是超过了蒸汽机，因为摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物分开。”

4．制陶技术和手工业的出现

制陶技术与火的使用联系在一起。有了火人们便开始熟食。起初，人们把食物放在木制容器内进行烧烤时，怕把木器烧坏，便在器具外面附上一层黏土，但在加热过程中粘土硬化脱落而成器皿，受其启发，人们联想到用火直接烧制陶器。制陶技术大约出现在8000—9000年前。现在看到的最早陶器是我国河南、河北、江西和西亚等地出土的8000年前的陶器，这些陶器烧制水平不高。

到了新石器时代的后期，制陶业逐渐形成了一套比较完整的合理的工艺流程。陶土先经过淘洗，再加入不同的煅料，陶坯的加工已开始使用陶轮。陶轮是一个装有直立转轴的圆盘，把和好的陶土或粗坯放在陶轮的中央使陶轮转动，同时以手捏陶土或以工具使陶土成形，并使坯面光洁。用陶轮制成的陶坯圆度好，造型和外表美观，陶轮也使生产效率大大提高。原始社会末期陶轮的发明是人类科学技术史上的一件大事。它是人类早期使用的一种加工机械，也是迄今一切旋转切削机具的始祖，一直沿用至今。在烧成技术方面，陶窑的结构和烧窑的技术在新石器时代的晚期已达到相当高的水平，窑温已接近1000℃。陶器的彩绘工艺也发展起来，给人们留下了许多有趣的图案。制造比较好的陶器需要有较好的技术，不是任何一个人都可以掌握。于是，就渐渐出现了掌握制陶技术的专门从事陶器生产的人群，并逐渐形成了一门制陶业，促进了手工业的出现。

5．冶金技术的出现与原始社会的解体

人类最早认识的金属是黄金和铜。由于这两种可以以纯度颇高的自然金和自然铜的形态出现，又都具有光泽和延展性，可以敲打成形，因而备受人们的青睐。

在古代，尽管黄金比铜更受人注目，但是由于它的硬度比铜低，又很稀少，所以人们还是更倾向于铜。一般认为，冶铜技术开始于公元前4000年的原始社会晚期。铜一般以孔雀石等含铜矿物形式伴生。其冶炼方法是将孔雀石[Cu2(003)(OH)2]和木炭同放于陶器内燃烧，然后便可得到铜。晚期的冶铜加进了锌和锡，制成青铜。铜比石块软、易成形，一般用于装饰、祭器和武器。我国掌握冶铜技术晚于西亚和欧洲。法国双塞夫勒省发现的一只直径为52厘米的青铜车轮，是公元前8世纪末制造的，是一只殡葬马车轮子。

冶金技术的出现表明石器时代结束，金属时代兴起，意味着原始社会解体，奴隶社会诞生。原始社会解体和奴隶制社会的诞生是生产力发展的必然结果。原始社会末期，农业、畜牧业、手工业都达到了新的水平，劳动有了剩余，从而使剥削成为可能。奴隶制取代原始公社的时间在世界各地不尽相同。最早出现奴隶制的地区和国家是一些农业较发达的地区，它们是西亚的幼发拉底河和底格里斯河流域(今天的伊拉克)，东北非的尼罗河流域(今天的埃及)，印度次大陆的印度河流域及东亚的黄河、长江流域(中国)，这些国家在人类文明史上首开先河，留下了灿烂的古代文明。

6.天文学、数学、医学知识的产生

在原始社会里，由于认识的局限性，科学只能是以萌芽状态存在于生产技术之中：石器的加工、人工取火、弓箭的发明、捕鱼、打猎、驯养家畜、栽培植物、建造房屋桥梁、制陶、纺织印染、冶炼金属等，无一不是科学知识萌发的土壤。最先产生的是天文学知识。人们为了获得生存所需要的物质资料，农业民族和游牧民族都需要与白然界的循环节律相谐调，日出而作，日落而息，渐渐地发现了月亮有圆有缺，气候从寒冷到温暖到炎热循环变化，这一切都是从天象变化和地上的物候观测中得到的，经不断地积累便产生了天文学知识的萌芽。

我国是天文学研究开展最早的国家之一。我们的祖先在以采集和渔猎为主的旧石器时代，已经对寒来暑往的变化、动物活动的规律、植物生长和成熟的时间逐渐有了一定的认识。在新石器时代，社会经济逐渐进入以农、牧生产为主的阶段，人们更加需要掌握季节，以便不误农时，我国古代的天文历法知识就是在生产实践的迫切需要中产生出来的。在新石器时代的中期，我们的祖先已开始注意观测天象，并用以定方位、定时间、定季节了。方位的确定，对于人们的生产、生活有着重要的意义，所以人们很早就使用厂一定的方法来定位。半坡及其他许多文化遗址中，房屋都有一定方向。在氏族的墓地上，墓穴和人骨架的头部也都朝着一定的方向，或朝南或向西北。确定方位大多以日出处为东，日没处为西，日正午时所在为南。在农牧业产生的初期，人们是根据天象和物候现象来掌握农牧的时节的，我们的祖先最早大约很重视对红色亮星“大火”(心宿二)的观测。传说早在颛顼时代就有了“火正”的官，专门负责观测“大火”，根据其出没来指导农业生产，后来曾有一段时间，由于氏族混战，观测中止，结果造成了很大的混乱。

到帝尧时没立羲和之官，恢复了火正的职责，因而风调雨顺，国泰民安。据推算约在公元前2400年左右，黄昏在东方地平线见到“大火”时，正是春分前后，即正是春播的时节，所以关于“火正”的传说当是可信的，像这样以观测天象来确定四时季节的方法叫“观象授日才”。

数学知识的萌芽是与人们认识“数”和“形”分不开的。人们认识“数”是从“有”开始的，起初略知一二，以后在社会生产和社会实践中不断积累，知道的数目才逐渐增多。在没有数目字之前，计数是与具体事物相联系的，如屈指计算，或用一堆小石子计算。英文“计算”一词来自拉丁文Cdcldus，而后者的意思就是小石子，在我国古代也有“结绳记事”和“契木为文”的传说。人们对“形”的认识也很早，当原始人制造出了背厚刃薄的石斧、尖的骨针、圆的石球、弯的弓箭等形状各不相同的工具时，说明那时人们对各种几何图形已经有了一定的认识和应用，而且为了制作不同形状的物体，还创造了画方、圆和直线的简单工具和方法，几何学就是来源于丈量土地，英文“几何”一词，原义就是测地术。

原始人由于生产力水平极其低下，生活在极端艰难的困境之中。当时，生活资料缺乏，食物不足，榛莽丛生，经常遭到猛兽、毒蛇、风雷寒暑的威胁，加上疾病、创伤等等

事故，严重地影响了原始人的寿命。因此，在世界各地，原始人的寿命普遍是很短的。并且有相当大的一部分人在早年就夭折了。以我国已发掘的40多个北京猿人为例，其中有1/3以上活不到40岁就死去了，死于30一50岁之间的约有1/4，寿命最高的也不到60岁。山顶洞人死于童年的也高达43%。疾病、创伤是威胁人类生命的重要原因之一。在北京猿人和山顶洞人的遗骸上，都见到遗留有伤痕。在新石器时代人骨化石中，还常见到骨质增生，骨性关节炎、口腔疾病等。由于内脏、软组织未能保留下来，目前人们知之甚少，但据推想，原始人不可能没有内脏、软组织方面的疾患。

因此，与疾病作斗争，是人类征服自然、改造自然的一个重要方面。医学虽不能解决人们的衣食住行，但关系到人们的生老病死，与人类的生存、发展密切相关。于是，医学这门科学在原始社会就萌芽了。

从药物起源方面看,在原始社会,人类已积累了不少植物药、动物药与矿物药的知识。那时，人们集体狩猎，共同采集，得来的食物共同消费。在采集野果、种籽和掘取植物根茎的过程中，由于饥不择食，人们经常误食某些有毒的植物，因而发生呕吐、腹泻、昏迷甚至死亡等情况。经过无数次的尝试，人们逐渐认识某些植物对人体有益，某些植物对人体有害，某些植物可以治病。这样便初步积累了一些关于植物药的知识。

药物知识是随着生产力的发展而增进的。进入氏族公社以后，生产工具制作技术不断改进，人们发明和使用了弓箭，猎狩和捕鱼已成为生活的重要来源，人们吃到了较多的肉类，从而也发现一些动物具有治疗疾病的作用。后来，由于畜牧业的发展，饲养了大批把家畜，如狗、猪、牛、羊、鸡等等，使人们认识了更多的动物药。到氏族公社后期，原始农业产生了，并有了较显著的发展，于是人类开始了定居生活。人类定居下来以后，在栽培植物的过程中，有条件对农作物和周围植物进行长期细致的观察和尝试，认识了更多的植物药。当人类社会进入金属冶炼时代后，又积累了许多矿物药的知识。

从医疗方面看，原始人在与毒蛇、猛兽搏斗和部落之间发生战争时，常常发生外伤，因此，用泥土、树叶，草茎等涂裹伤口的方法就逐渐产生。久而久之，人们便发现一些外用药，这便是外治法的起源。

人类在烤火取暖的基础上，逐渐发现把烧热的石头或砂土用植物茎、叶或兽皮等包裹起来，放在身体的某些部位，不仅可以局部取暖，而且可以保持更长久的热。经过不断实践，人们又逐渐体会到，局部取暖还可以消除或减轻某些病痛，如因受风寒而引起的腹痛和因冷湿而造成的关节痛等等，这就是最原始的“热熨法”。以后经过反复实践和改进，又懂得了用树枝或干草作燃料，点燃后，在人身上进行局部固定的温热刺激，能医治更多的疾病，这就是灸法的开始。

在新石器时代，由于人们已经掌握了两头打制、挖制和磨制石器的技术，由此制出了种类较多、比以前更为精细适用的石器。在生产当中，人们还发现某些工具可以作为医疗之用，逐步积累了一些运用工具治病的经验。最早的医疗工具有砭石，它是一种用石块制作的锐利的尖状器，可以用来刺破脓疡和刺激人体的病痛部位，缓解病情。除砭石外，那时还有荆棘刺、骨针、竹针等，均可用来挑破脓疡和刺激人体的某些部位。采用这种原始的外科医疗工具治病的方法，成为后来针术的发端。所以，至今人们仍在使用的针灸疗法，其源远流长。

7.原始观念与科学的孕育。

原始社会，人们通过制造和使用工具与自然界作斗争，解决吃、穿、住、用的问题，已经取得了在当时来说是伟大的技术进步，但是，由于原始生产力毕竟有限，人类能够控制和解释的事情还不多，仅有的经验还不能上升到科学理论的高度；对威严奇妙的自然过程的畏惧与迷惑又造成了歪曲、虚幻的反映，他们对自然的解释更多的是采用了宗教的形式。

马克思把阶级社会以前的宗教称为原始宗教，而把阶级社会产生以后的宗教称人为宗教。

原始宗教是自发的宗教，以自然物为主要崇拜对象，它相信万物有灵，相信灵魂不死，从而构成了与各种崇拜对象相应的宗教仪式。如为了求雨，就学蛙鸣；为了五谷丰收，就表演季节的循环，由此而产生了原始的巫术和祭典仪式。原始宗教以其对象和内容来分，可分为两大类型：一是对自然物和自然力的直接崇拜，二是对精灵和灵魂的崇拜。原始宗教大都经历了自然崇拜、动物崇拜、图腾崇拜、鬼魂崇拜和祖先崇拜，这些宗教形式往往又是同时并存的。所谓图腾，就是在氏族部落出现后，它们各自把自己所崇拜的某种动物、植物或其他东西作为标记，这标记叫做图腾。各部落还制订了图腾仪式，用以规范自己的行动。例如，北美印地安人认为自己是动物的子孙，他们用各种动物诸如鹤、狼、熊、糜、麂、羚羊、兔、响尾蛇等作为氏族的名称。居住在北冰洋的爱斯基摩人把海豹看成自己的祖先，并认为吃老祖宗的肉、剥老祖宗的皮、抽老祖宗的筋，是对老祖宗的最大崇拜。狗是人类饲养最早的一种家畜，伊朗养狗大约已有一万年历史，我国五、六千年前的半坡遗址也发现有养狗的历史。中国古代有些氏族把狗作为自己的祖先，每年大年初一“举家男女向狗膜拜”。严重危害人类生存的动物也曾被有些部落作为自己的祖先崇拜，如中亚细亚广阔草原上的突厥人自认是狼的后代。我国台湾高山族曾经把蛇作为自己的祖先。

有些部落还把某些植物加以崇拜，如有的氏族把玉蜀黍、豆荚、南瓜当为“三姐妹神”，并称她们是“我们的赡养者”或“我们的生命”。这种图腾思想已经孕育着神的观念，也反映了人类在现实生活基础上思考着自身的问题。

祖先崇拜，则是以祖先“灵魂”为崇拜对象的一种宗教形式，它是在人们头脑里有了鬼的观念与血统姻缘观念的条件下产生的。在氏族社会中人们以血缘为纽带，母系氏族公社大家庭的始祖母，即是本氏族成员的共同祖先，她活着受人尊敬，死后亦为人们所追念。随着父系大家庭的家长拥有支配全体家族成员的权力，死后仍然在家庭成员中享有威信，由此逐渐萌生了父家长灵魂可庇佑本族成员的观念，同时亦形成了相应的崇拜仪式。如两河流域自古就流行着祖先崇拜，相信祖先有身后的冥间生活，于是便发展了繁复的葬仪，国王则有规模巨大的陵寝。

尽管在人类历史不同的时代、不同的民族有着不同的宗教信仰，尽管宗教的观念与仪式变化无常，但宗教的本质总是一个，即是对于超自然力的崇拜。并且，它是在原始人受到自然力与社会力的支配而又无法理解的情况下产生的，这就有别于科学的产生了。科学起源于原始人的各种生产活动与技术实践。但在原始址会，原始科学与原始宗教是交织在一起的，我们不可能将这二者截然分开。特别是，我们今天所获知的不少原始自然科学知识，就是保存在原始宗教中的；并且，有许多是以原始宗教的形式表现出来的。因此，原始宗教既是原始社会自然知识不足的表现，又是一种特殊的自然知识，因而也是那时处于萌芽状态的科学的补充。原始人在日，月等天体的崇拜过程中，不断地发现了日，月等天体运行规律并加以总结，以有利于生产。天文气象学的萌芽就是与对日月等天体的崇拜分不开的。很多原始医疗知识也是借助于原始宗教而保存继承下来的。

在科学史上，原始宗教的产生，还可看作是人类思维发展的必经阶段，它反映出其时人类的想象与思维能力的某种程度的提高，对原始自然观、原始科学的萌芽与发展影响很大。因此，它的产生，是人类思维能力、认识水平提高的一个重大标志。虽然它是当时人类智慧的歪曲反映，但却反映了当时人类社会发展的水平。其中，既包含有人类在生产过程中对于周围世界的认识，也包含某些合理的经验结果。因此，我们在探索原始自然观，原始科学起源时，必须同时研究原始宗教是怎样起源的，以及它最初的情形究竟如何。

(二)古希腊自然哲学中的几个重要派别及其思想观点

1．毕达戈拉派：以古希腊数学家毕达戈拉为代表的这个派别认为，作为万物本原的东西，应当不是任何一种具体的物，而是为万物所具有的、可以准确认识的东西，这个东西就是数。他们认为，数不仅是万物的本原，而且决定着万物的性质和状态，万物的运动变化也都服从数。毕达戈拉派重视数的思想，把世界上的一切都看作是可以用数来表述的、有秩序的这种观念在科学史上有着极为重要的影响。

2．原子论派：“原子论”可以说是古希腊自然哲学最大的成就之一。这个派别的创始人是留基波，其主要阐述者是德谟克利特和伊壁鸠鲁。他们认为，世界万物都是由“原子”组成的。原子是肉眼所不能看见的物质微粒。原子自身是密实的、不可分割的，它在种类上和数量上都是无限的。原子的本性是永恒运动的，自然界中一切变化的实质就是原子的聚散和原子的运动。原子论还认为，整个世界是由原子和虚空构成的。所谓虚空就是不存在任何原子的绝对的空，它是原子运动的场所。古希腊的原子论是近代原子论的前身，它的思维方式对后世有着极为深远的影响。

3．亚里士多德派：亚里士多德是古希腊著名的学者。关于世界万物的构成，他所持的观点是，月亮以下和月亮以上是两个截然不同的世界。他认为，月亮以下的世界是由火、水、土、气四种元素组成的。而元素又是由人所感到的“性质”组合的；他所说的“性质”有四种，即冷和热、干和湿。至于月亮以上的世界则完全是另一种情况，那里只有一种元素，就是“以太”。他还认为，两个世界的运动状况也不相同。月亮以下的万物都有自己的“天然位置”，即重物在下，轻物在上。要是它们的位置被扰乱，就会发生趋向地心或远离地心的直线运动。月亮以上的世界只有圆周运动，这种运动是无始无终的，其动力是“第一推动者”。

(三)古希腊人的科学成就和科学思想

古希腊人的科学成就最突出的特点便是它的理性精神，这表现在数学方面就是几何学的逻辑推理和论证方法；表现在天文学方面就是希腊人的兴趣更集中在宇宙模型的构思上；表现在医学方面就是比较重视对人体生理活动给予理性的说明。

天文知识：与世界上其他地区一样，古希腊人也需要制定自己的历法，也有自己的星占术，为此他们得观测天象。不过，注重数理的古希腊人更重视天体运动的模型。最先开始宇宙模型研究的自然就是毕达戈拉派。据说他们曾有人构想过一个包括十个天体的宇宙模型，因为他们认为“十”这个数是最完美的，所以天体的数目必定是十个。他们又出于同样的想法，认为天体必定是沿圆形轨道作匀速运动。毕达戈拉派的这一观念长期影响着后人。欧多克索可能是世界上最早试图建立与实际观测数据尽量相符的宇宙模型的人。欧多克索和大多数古人一样，认为地球是宇宙的中心。他构想了一个现在可以称之为“以地球为中心的同心壳层球宇宙模型”。此后，又有一位名为伊巴谷的人，建立了所谓“本轮—均轮模型”。伊巴谷也认为地球是宇宙的中心。他设想恒星都在远离地球的天球之上，日月和行星则沿着各自的圆形轨道(本轮)匀速运行，而它们的本轮的圆心又在围绕地球的不同的圆形轨道(均轮)上匀速运行。

数学知识：古希腊人的数学成就与毕达戈拉派的数理思想直接相关，他们的主要兴趣集中在几何学方面。毕达戈拉派没有留下任何数学著作，据传他们已经证明了几何学中关于平行线、三角形、圆、球和多面体的许多定理，包括勾股定理在内。古希腊后期的欧几里得是初等几何学的集大成者，他的《几何原本》一书全面地总结了以往的几何学知识并使之条理化。他从一些“不证自明”的公理、公设出发，经过严密的逻辑推理，把几何学组织成一个理论体系，被后世称为“欧氏几何学”，几何学作为一门学科从此确立，成为古代发展最为成熟的学科。《几何原本》的影响之大是历史上所罕见的，直至19世纪它仍然是西方数学的基本教材。其后的阿基米德也是古希腊著名的数学家。他的学术风格与前人不尽相同，他更关注数学的实用性，同时在逻辑论证上比前人更加严密。阿基米德研究了许多比较复杂的几何图形的面积和体积的计算方法。在计算圆面积和螺线所围面积时运用的穷竭法，实际上是微积分方法的先声。再稍后的一位著名数学家是阿波罗尼，他在数学方面的突出贡献是关于圆锥曲线的研究。他的《圆锥曲线》一书被认为是古代最杰出的数学著作之一。

物理知识：古希腊人对物理现象的研究以亚里士多德的工作最为系统，影响也最大。他的《物理学》一书可以说是世界上最早的物理学著作，不过那时的“物理”概念与现在并不相同，其内涵要比现在广泛得多。亚里士多德所讨论的物理问题涉及到时间、空间以及一些力学现象。他认为物体的非天然运动必须有外力的推动，这是因为空间里必定充满着介质，物体在空间中运动必须克服介质的阻力。他说物体运动的快慢与它所受外力的大小成正比而与它所受阻力的大小成反比。如果外力停止作用，物体的运动也就立即终止。大小不同的重物自由下落(天然运动)冲开介质的力量大小不同，所以较重的物体下落较快，较轻的物体下落较慢。亚里士多德的这些说法纯粹是他的直观想象和逻辑推理，并无任何实验作为依据。亚里士多德的工作给了后人许多启发，但是他这些结论基本上是错误的。他的错误曾经长期地禁锢着人们的头脑，后来才逐渐被打破。其后的阿基米德也研究过一些力学现象，正如他在数学方面的工作那样，他比较注重实际。经过仔细的观察和严密的数学推理，他弄清楚了杠杆原理和浮力定律，还解决了许多形状复杂的物体求重心的问题。他的研究方法已接近现代的研究方法，被后人誉为“力学之父”。

医学和人体生理知识：属于毕达戈拉派的阿尔克迈翁被称为古希腊的“医学之父”。他主张医学的研究应当重视哲理，认为人体的健康就是体内各种物质的和谐。他特别重视解剖，这与原子论派的思想是一致的。据说他在解剖中发现了视觉神经，区分了动脉和静脉。他还正确地认识到思维的器官是脑而不是前人所说的心。他说人体是一个小宇宙，是大宇宙的缩影，此说曾长期影响着西方医学界。希波克拉底是古希腊最著名的医生。他的主要观点是：疾病是人体的自然过程，症状是人体对疾病的反应，医生的任务在于帮助人体内部的自然力量战胜疾病。他创立了曾在西方颇有影响的“四体液说”，认为人体和生命的基本元素是血液、粘液、黄胆汁和黑胆汁这四种体液，四种体液调和即为健康状态，不调和便是生病。这显然是亚里土多德的“四元素说”思想在医学领域中的反映。

综上所述，我们可以看到，进入奴隶制社会繁荣时期以后古希腊人创造了与以往何等不同的科学文化。虽然这时的许多知识还十分幼稚并且夹杂着各种各样的臆测，但是一些知识已渐成系统，在科学思想和科学方法上也为日后自然科学的诞生作了准备。然而古希腊科学文化在古罗马人的统治下却中断了。这是因为罗马人征服了希腊人之后，建立了庞大的罗马帝国，虽然经济繁荣，技术上也有很大进步，但是罗马人却没有继承希腊人的优秀文化传统，古希腊的科学文化到了古罗马人手中便急剧地衰退了。

(四)我国古代科学技术发展的进程

纵观我国古代科学技术发展的基本进程，我们看到它曾有过较大的起落。奴隶制社会在我国起步较两河流域和古埃及都晚，那时的科学技术水平与这两个地区相比也稍显逊色。以春秋战国时期为转折，在不长的时期内便迅速赶上当时的世界先进水平。经过秦汉，我国的封建社会从确立到巩固、发展，科学文化的总体水平也一直居于世界的前列。明代中期以后，西方近代科学兴起，我国的科学技术发展缓慢并逐渐落后。

(五)我国古代科学技术的主要成就

我国古代的科学技术以技术上的成就最为突出，其成就有以下方面：

冶金技术方面：首先是熔炼法的发明，这是冶金技术的重大突破，欧洲人在14世纪才掌握此项技术。世界上最早的钢制品出土在我国，这是春秋晚期的遗物。

能源的开发和利用：我国古代在这方面也是很先进的。畜力是人类最早开发的能源。畜力的发挥有赖于挽具的合理设计和运用。我国古代的挽具在世界上是最先进的，对欧洲畜力的利用也有重要影响，国外学者对此早有定论。水力和风力也是古代的重要能源，我们的古人在这些方面也有很多重要的发明创造，如以水为动力的鼓风机具“水排”，对我国古代冶金技术的发展就曾起到重要的作用。煤、石油和天然气是现代能源的主要组成部分，它们的开发利用也最早出现在我国，大约都是从汉代开始的。

机械、纺织和造船技术：我国古代的能工巧匠曾制造过许多深令后人叹服的机具。例如，大约在西汉时期就有人造出一种“指南车”，这种两轮的车在行走中无论如何转弯，车上的指示器始终指向事先设定的方向。这是利用反馈的原理通过巧妙的机械装置来实现的。

我国古代的丝织技术为世界之冠，早在西汉时期人们就已掌握了提花织造技术。提花织物是通过“丝绸之路”输出的主要商品，为西方人叹为观止。人们操纵提花织机，使经线和纬线按设计相互交错，织出精美的图案，它的设计思想与现代的程序设计有渊源关系。

自汉代开始我国就是古代航海大国，造船技术也在世界上长期处于领先地位。固定于船尾的船舵对于大型船舶的操纵至关重要，这也是我国古人的发明，至迟在东汉时期就已经在使用了。明初，郑和率领巨大的船队七下西洋，是古代规模最大的航海活动。他的船队中作为主要船型的“宝船”是古代世界上最大的船舶。

制瓷技术：制瓷技术是在制陶技术的基础上发展起来的，远在商代我国人民就已制成原始青瓷。至汉代制瓷技术已渐趋成熟。明清时期我国的制瓷技术达到了古代制瓷技术的最高峰，许多传世珍品至今仍令人欣赏不已。欧洲人是15世纪才学会制瓷技术的。

建筑技术：我国的建筑技术很早就形成了以木构架为主体的建筑风格。历代留下的许多建筑物，可以让我们看到古人成就的辉煌。它们有的以宏伟见称，如万里长城；有的以精湛的技术为后人所称道，如保存至今的古代最高木构建筑——山西应县佛宫寺释迦塔，技术上有许多创造的河北赵县的安济桥；也有的以富丽堂皇为后人所欣赏，如明清的宫殿建筑等等。

其他技术成就如水利方面有战国时期修建的都江堰，隋代建成的南北大运河等。

我国的四大发明：如造纸发明于西汉时期，后来经东汉蔡伦的改进，价廉物美的纸才迅速推广。雕版印刷一般认为是在隋唐之际发明的。远在唐代雕版印刷技术就传到了日本，后来又逐渐传到世界各地。活字印刷术最早见于北宋著名学者沈括的《梦溪笔谈》一书之中，书中说到有个名叫毕异(北宋人)的平民用泥做成活字印刷的事。后来活字印刷术的应用日渐广泛。欧洲人掌握活字印刷技术则是15世纪的事了。指南针最早见于东汉王充所著的《论衡》，书中谈及一种“司南勺”，有学者认为这是以磁石琢成勺状的指示方向的器具，也就是指南针的前身。北宋沈括在《梦溪笔谈》里首次说到了指南针，他还描述了指南针的四种装置方法，并且说到人工磁化制造指南针的方法。指南针用于航海亦始自北宋时期，其后传至阿拉伯，又逐渐传遍世界。火药发明于何时已难于考证。大约是在唐代的一部著作里，已经载有以硫磺、硝酸钾和碳相混合的配方，这三者正是火药的基本成分。火药用于武器是宋代的事。到了明代，火药武器更是种类繁多，并且还发明了多种火箭。火药是经过战争传播到世界各地的，欧洲人到14世纪中期也学会了制造火药。

在科学方面的成就总的说来远不如技术方面。其中最重要的是天文(历法)、算学、农学、医学这四大学科。

天文知识：我国古代的天文知识基本上是属于实用天文学的范畴。天文研究的目的主要在于制定历法，这既是为了确认农时，也是为了准确预报诸如日食、月食等不常见的天文现象以应星占术的需要。已知我国古代历法超过了100种，数量之多为世界之冠；屡次修订无非都是为了使其更加精确。我国古代有相当先进的天文仪器，积累了大量天象观测记录。由于观测工作的长期延续，获得了既系统又相当精确的天象记录，这些成果已成为现代天文学研究极为难得的珍贵资料。世界上最早的星表也出现在我国。我国古代绘制过许多星图，所载恒星之多也居世界的首位。

数学知识：我们的祖先对数学相当重视，这主要是出于实用的目的。我国古代的记数方法向来采用十进制，很早就有了成套的数字符号，约在公元8世纪又有了“零”的符号，这就形成了完整的十进制位值法记数法。汉代成书的《九章算术》被公认为世界数学史上的名著。这部书载有246个应用问题及其题解，涉及到算术、几何、代数等许多方面的问题，其中一些概念和运算方法在世界上处于遥遥领先的地位。三国时魏人刘徽为这部著作作注，对该书所运用的一些公式和定理给出了证明，他运用穷竭法算得圆周率丌’3．1416，这是当时世界上最好的数值。刘徽的注亦已成为世界数学史上的杰作。后来，我国数学的发展一直侧重在代数学方面，至宋元时期达到了高潮。宋元以后，我国数学发展的势头突然消失，至明代，不少重要的数学典籍甚至散失而不可复得，这是一个令人遗憾的和值得注意的历史现象。中国古代数学虽然有过辉煌的岁月，但是中国古代数学偏重于实用而理论性不强，侧重于代数而几何没有得到相应的发展，这也不能不说是它的弱点。

农学：中国古代一向以农业为社会经济基础，农业生产因此倍受重视，农学很也早就成为许多学者所关注的学科。努力提高单位面积农作物的产量始终是我国古代农业技术和农学的中心课题。为了达到这个目标，我们的祖先对时令、土壤、选种育种、耕作、施肥、灌溉、田间管理等各个方面都有相当深入的研究，积累了十分丰富的经验。这些经验多载于农书之中。我国古代农书之多在世界上居首位，包括已散佚的在内，据统计约有370种之多，其中最著名的有南北朝贾思勰的《齐民要术》，南宋陈寥的《农书》和明代徐光启的《农政全书》等。这些著作基本上都是各个时期我国各地农业生产经验的总结，有很高的实用价值。

医药学：医药学是我国古代发育最成熟的学科，它自成一格，有独特的理论体系和治疗方法。大约成书于春秋战国时期的《黄帝内经》以阴阳说和五行说为据，强调人体的有机整体性，提出了研究人体生理和病理的脏腑学说和经络学说，为中医药学理论奠定了基础。被后人称为“医圣”的东汉张机(字仲景)在他所著的《伤寒杂病论》中提出了“辨证施治”的原则，为中医的临床医学奠定了基础。我国的传统医药学从此阔步前进。我国古代医籍之多为古代世界各学科之冠，据统计有近8000种，其中比较重要的有：《脉经》、《诸病源候论》、《备急千金要方》、《千金翼方》、《瘟疫论》等。这些著作的许多内容至今仍有实用价值。两千多年来，我国古代医学理论不断地丰富和发展，形成了各有千秋的许多派别。医疗实践经验的积累也非常可观，这从现存的大量药方便可反映出来。我国古代医学有过许多重要的发明，如明代时发明的接种人痘以预防天花的方法是人工免疫法的开端；针灸疗法也为我国所独创，现在已越来越受到世界医学界的重视。我国古代大量利用天然药物，药学(因所用植物类药物较多故亦称“本草学”)的研究也硕果累累，专门著作甚多。汉代成书的《神农本草经》是我国最早的药学著作，其中载有药物365种，已包括现代所常用的中药。明代李时珍的《本草纲目》是一部总结性的药学巨著，载有药物1892种，它出版后不久即被译成多种文字流传世界。

(六)明代中期以后我国科技落后的原因

关于明代中期以后我国科技落后的原因，这是一个正在研究的问题。其原因如下：

1．随着封建制度的逐渐衰落，社会生产力的增长缓慢，统治阶级对科技进步的兴趣渐失，科技的发展便走向低潮。

2．我国古代科学技术自身的弱点也对科技的发展有所限制。我国古代的技术发达，对有些自然现象的观察也很细致。但是从总体上说，偏重于实用，理论性不强，也没有形成较为系统的科学方法。科学与哲学的脱节也不利于科学理论体系的形成。

3．明清以后，我国长期处于封闭状态，习惯于以老大自居，对外部世界似乎没有多少需求。科学技术自成一格，有相当强的保守性和排他性，不大愿意、也不善于吸收外来文化。这种状况严重地制约着我国科学技术的发展。明末西方近代科学传人我国后，国人并没有意识到自己的落后，这就错过了追赶世界潮流的机会。

(七)阿拉伯人在科技史上的特殊贡献

1．阿拉伯人在向东西两个方向学习之时，他们做了沟通东西方科学文化的工作，成为东西方科学技术交流的桥梁。中国古代科学技术上的许多发明之所以对世界产生影响，在很大程度上要归功于阿拉伯人。我国的四大发明传到西方，都与阿拉伯人有关。

2．阿拉伯人为了学习和研究古希腊的学术，曾花了很大的气力去收集整理古希腊的学术文献，使他们那里成了古希腊文化典籍的汇集地。由于罗马人统治欧洲以后，古希腊的学术逐渐被人冷落，所以当欧洲人需要复兴古希腊文化时，他们不得不借助于阿拉伯人的工作。古希腊文化得以在欧洲重现，阿拉伯人的贡献是不可磨灭的。

近代科技

三、近代自然科学的崛起和经典力学的成熟

(一)近代航海史上的三大发现及其对自然科学的影响

远洋航海和探险热潮，在不到一百年的时间里取得了三项重大成就：

1．1492年哥伦布到达了美洲大陆；

2．1497年达·伽马开辟了通往印度的新航路；

3，1519—1522年麦哲伦率领船队完成了环球航行(他本人死于途中)。

航海和探险活动对自然科学的影响是：

1．大大开拓了欧洲人的眼界，未曾见闻的自然现象丰富了他们的头脑。

2．航海中所积累的经验以及人们在观天、测地、使用风帆和监制火炮中遇到的困难，都为自然科学提供了可供借鉴的资料和需要深究的问题。

3．航海和通商所带来的巨额利润以及随之而来的开拓殖民地所掠夺的财富，使得欧社会变得富裕起来。这一切，都有利于文化教育事业的发展。

(二)文艺复兴运动及其对近代科学的影响

伴随着欧洲新的生产关系的出现，在思想文化领域中也展开了一场以复兴古希腊文化旗帜的“文艺复兴运动”。这场运动的主旨在于摆脱封建制度及其意识形态的束缚，提倡个性解放、尊重人格、爱人和人性至上的人文主义思想。文艺复兴运动是对封建势力和基督教会思想统治的公开反叛，为自然科学的解放扫除了精神障碍；在文艺复兴运动中重现于欧洲的古希腊文化的优秀遗产，特别是其中的理性主义精髓又给近代自然科学提供了至为宝贵的学术营养。

(三)哥白尼学说及其意义

波兰天文学家哥白尼于1543年发表了《天体运行论》一书，全面地阐述了他的日心地动学说。这一学说的要点是：太阳是宇宙的中心，所有行星在以太阳为公共圆心的圆形轨道上绕日旋转；地球是一颗普通的行星，它有自转并与其他行星一样绕太阳公转。根据这两个基本观点，哥白尼指出，太阳的东升西落不是太阳绕地球旋转，而是地球自转的表现；天球上恒星位置每年所发生的周期性变化也不是恒星运动所致，而是地球绕太阳公转的结果。以现代的观点来看，哥白尼的学说并非完美无缺，但是它从根本上纠正了自古流传并为基督教会所支持的地心和地静说的错误。当哥白尼的学说为世人所接受之后，它就不可避免地动摇了教会的权威，从而解放了人们的思想。1616年教会宣布哥白尼学说为“异端”并禁止其传播。

(四)伽利略的科学思想和科学贡献

意大利学者伽利略是哥白尼学说的积极支持者和不懈的宣传者。1609年，伽利略用自制的望远镜观察天空，发现了一系列前所未知的现象，如月球表面凹凸不平，犹如地球表面上的山岳和湖海；太阳表面有黑子；木星至少有四颗卫星等等。这些发现证明了天界并非如亚里士多德所说的那样圣洁无瑕，宇宙中也并非只有一个中。

伽利略研究了大量力学问题，并无情地批判了亚里士多德的许多错误。

1．通过实验，伽利略发现了自由落体定律。这一定律的推论表明，自由下落的物体其速度变化与物体的重量无关。因此证明了亚里士多德关于重物先落地的说法是错误的。

2．在研究落体运动的基础上，伽利略又进一步实验，从而发现了惯性运动。惯性运动指出，运动的物体在不受外力作用的情况下，具有维持原有运动状态的特性，这就是说，亚里士多德认为必须有外力才能维持物体运动的观点也是站不住脚的。

3．伽利略通过观察匀速前进的船舱内，舱顶水滴下落和舱内苍蝇飞行的状况，提出了运动的相对性原理。即在匀速运动系统内的力学现象与静止系统内的力学现象并无区别。这个原理告诉我们，不能根据地面上的力学运动来判断地球是处在静止状态还是在作惯性运动。根据地面上的力学现象而否定地球运动的论点是没有根据的。

(五)牛顿的科学思想和对经典力学的贡献

牛顿发现了万有引力定律，总结、表述了运动三定律。在此基础上，牛顿仿效古希腊人的作法，把力学知识整理成为一个演绎知识体系。牛顿在1687年出版的《自然哲学之数学原理》这部名著，标志着经典力学的成熟。在这部著作里，他首先阐述了一系列力学的基本概念，随后讨论了他所发明的微积分方法。牛顿的《自然哲学之数学原理》是自然科学史上最伟大的杰作之一。当时人们所接触到的各种力学问题，基本上都可以在这个框架内得到解决。

(六)经典力学的意义

1．经典力学彻底打破了亚里士多德学派严格区分月亮以上和月亮以下两个世界的旧观念，把天上和地上的运动统一了起来，证明了万有引力定律和运动三定律是宇宙间一切机械运动(即物体位置的变化)的普遍规律，从力学的角度论证了自然界的统一性，实现了人类对自然界认识的一次伟大的综合。

2．经典力学把人们对机械运动的研究从运动学提高到动力学的水平。运动学只考虑物体运动的速度、加速度、时间、距离等因素及其关系，只能描述物体运动的过程和状态。动力学的任务则在于揭示物体运动的力学原因及其力学后果。在历史上，虽然亚里士多德曾经探讨过动力学的问题，但他走人了歧途。牛顿成功地完成了建造动力学的任务，从而使人们能够全面地把握机械运动的规律。

3．经典力学把对物体机械运动状态的描述与研究提高到瞬时状态的水平。过去人们只能把握运动的某一个过程，这对于处理匀速运动、匀加速运动(如自由落体运动)或加速度的大小不变而方向均匀变化的运动(如圆周运动)这类比较简单的运动尚可，对于加速度复杂变化的运动便无能为力。如今牛顿引进了微积分的方法，原则上便可处理任何复杂机械运动的过程与瞬时状态的问题。

4．经典力学把原来只能孤立地研究的力学事件联系了起来，使它们成为因果的链条。运用经典力学，只要我们知道某物体的运动状态以及它在某时刻所受的力，就可以得知这个物体的运动状态所要发生的变化。反之，如果我们发现某物体的运动状态发生变化以及它的变化状况，我们也就知道它受到一个力并且知道它受到的是什么样的力(包括它的大小和方向)，而且也知道它必定对外界施加了一个什么样的力(包括它的大小和方向)。力与运动组成了一个无穷无尽的因果链条，这就大大地提高了我们对物体运动前因后果的认识，提高了我们的预见与推想的能力。

5.以往的自然知识都包容于自然哲学之中。虽然牛顿仍然把他的著作称为《自然哲学之数学原理》，但实际上它表明自然科学不仅已摆脱了神学的束缚，而且已经从哲学中分化出来，开始建构自己的知识体系、科学思想和科学方法，表明自然科学已经成熟。

(七)经典力学与机械自然观

经典力学经过一系列事实的验证，得到了前所未有的荣耀，使人们认识和理解了科学理论的威力。不过经典力学的成就使许多人(包括牛顿本人在内)产生一种错觉，以为运用经典力学的知识、理论和方法便可以解释和处理自然界中的一切问题，由此而产生了在一个时期内影响着人们头脑的机械自然观。这一自然观表现在以下方面：

1．由运动现象去研究自然力，再由这些力去推演其他现象。牛顿说：“我希望其他的自然现象也同样能由力学原理推导出来”。他以为他说明了力就解决一切问题，即对于每一种自然现象，如果找到在其后的某种力，就可以用以说明有关这种现象的种种问题。

2．实体论的思想方法。牛顿的科学思想和科学方法都带有原子论的色彩。在他看来，任何物体都是许多极为细小的、实实在在物质单元的集合，所有力学过程都是这些物质单元共同作用的结果，牛顿运用这样的方法顺利地解决了力学的问题，这也使得一些人以为这是认识和理解所有自然现象的唯一正确的方法。因此在他之后许多人在研究各种自然现象时总是要寻找它们的实体，于是出现了形形色色的“实体说”。如在研究热现象时出现了“热质说”，研究燃烧现象时出现了“燃素说”等等。由于一些人过分地迷恋这种思维方式，也往往使他们在真理面前却步。

3．经典力学的原理和定律给事物的因果性提供了很好的说明。这又使得一些人以为所有自然事物都具有如同机械运动一样的因果关系，都像力学事件那样具有十分精确的必然性，以为必须找到这样的必然性才算认识了客观规律。其实自然事物的因果关系往往比机械运动的因果关系复杂得多。有不少事物我们不能把握它的单个现象的状态而只能把握它们的统计规律等等。机械决定论的思想也曾阻碍许多人接近科学的真理。

经典力学所产生的这些影响并非它自身的过错。历史上常有这样的情形，当一种理论被证明是正确的时候，人们会以为那就是唯一正确的东西，因此而把自己的思想封闭起来。其实，牛顿力学和其他任何一种理论一样，它揭示了真理但没有穷尽真理。它也和其他任何一种理论一样都有自己的认识上的和历史上的局限性，在一定条件、一定范围之内它是正确的，超越了这些条件和范围它就不一定正确或者需要作某些修正。

四、经典物理学体系的形成

(一)能量守恒和转化定律及其意义

1．运动守恒的思想，早在近代物理学出现之前，就已从哲学上提出来了。19世纪物理学家从实验上寻找证据，终于揭示了能量守恒和转化定律。

2．能量守恒与转化定律通常的表述是：在任何孤立的物质系统中，不论发生何种变化，无论能量从一种形式转化为另一种形式，或从一部分物质传递给另一部分物质，系统的总能量守恒。

3．能量守恒与转化定律的确立，给了科学家们很大鼓舞。它被称为物理学的：“最高定律”，“宇宙的普遍的基本定律”。恩格斯称之为19世纪的三大发现之一。运用这个定律研究物质运动的问题时，常常可以只从起始状态和终结状态的能量变化上作总体的把握，不必考虑变化的具体过程和细节，这就给了人们很大的方便。在哲学上，它为人们认识物质运动形式的多样性和统一性、物质运动在量上和质上的守恒性，都提供了科学上的依据。

(二)热力学第二定律的基本思想

1．热力学第二定律阐述的是，热这种物理现象在与其他运动形式转化时具有的特殊性：这种转化虽然服从能量守恒这个法则，但却具有不可逆性(除非由外界不断供给能量)。

2．热力学第二定律的基本思想是：在没有任何力消耗或其他变化的情况下，热不可能由冷体传到热体，如果不因而同时引起其他关系的变化。热力学第二定律告诉我们，热总是从高温物体传向低温物体，要改变这个传向必须有外界的作用。在封闭系统内(即无外界作用的情况下)这个过程是不可逆的。在封闭系统内总是存在着热耗散(熵增加)的过程，其结果将是该系统内部的热平衡。

(三)气体分子运动论说明了什么

1．气体分子运动论是对热现象给予微观解释的理论，它以气体分子的运动为理想模型来说明气体的温度、压强、扩散等宏观热现象。这一理论的一个极其重要的思想就是以大量气体分子的随机运动来说明在宏观上具有稳定性的热现象。这种方法后来发展为统计物理学，它表明了偶然性与必然性的统一。

2．气体分子运动论说明：热是大量气体分子无规则运动的宏观表征；大量微观客体的运动遵循着统计规律，这与牛顿力学所描写的物体运动的确定性完全不同。但是，这种描写微观客体的统计方法却在宏观与微观、确定性与随机性之间架起了桥梁，它在物理学中有着广泛的应用。

(四)近代早期关子光的本性的争论

1．近代早期关于光的本性的争论存在着两种学说，一种是笛卡儿主张并得到牛顿支持的微粒说。这种学说认为，光是一种粒子，类似弹性的小球；这种粒子可在不同介质的介面上被反射，或因与介质的作用而改变运动速度，产生折射。这种解释意味着，光在较密介质中的速度比在较疏介质中的速度反而更快。这是违反常识的，也是这一学说的致命的弱点。后来的

实验证明，这种微粒说是错误的。

2.另一种学说是惠更斯倡导的波动说。他认为光是由发光体发出而在媒质以太中传播的波，光以球面波的形式向四面传播。在光波的传播过程中，波阵面上的每一个点都是子波的中心，这些子波的包络便形成新的波阵面。他据此成功地解释了反射和折射定律。他认为光波在光密介质如水中的传播速度比在光疏介质如空气中的传播速度慢，这是日后波动说战胜微粒说的重要论据。

(五)19世纪光的波动说的兴起及其实验依据

1．近代早期关于微粒说与波动说的争论中，微粒说曾一度占有优势。其部分原因是由于古代原子论的影响，另一个原因便是人们过于看重牛顿的权威，因为微粒说得到了牛顿的支持。

2，到了19世纪，关于光学的一系列实验证明了光是一种波动，但这种波动并非是类似于声波的纵波，而是一种在以太媒质中振动的横波。证明波动说的实验很多，其中有：关于光的干涉实验和通过实验发现的光的偏振现象等等。这些实验中有决定意义的是对光速的测定。法国科学家傅科测定了光在空气中的速度与在水中的速度之比接近于4比3，这一结果证明了光在光密介质中的传播速度比光疏介质中的传播速度要慢。这是对微粒说的致命打击。傅科的实验成了科学史上著名的判决性的实验，它宣告了波动说的胜利和微粒说的失败。

(六)电和磁的相互转化的发现及其意义

1．近代早期人们根据静电和天然磁石的性质认为，电和磁是两种完全不同的东西。19世纪初关于不同运动形式相互转化的思想影响着某些物理学家，推动着他们研究电和磁的内在联系和相互转化。

2．丹麦科学家奥斯特经多年的努力，于1820年发现，若在通电导线近旁放置一磁针，磁针会因电流通过而发生偏转，这就表明，电流具有某种磁效应。

3。法拉第又从另一个角度来思考，既然电流有磁效应，那么磁会不会也有电效应?磁能不能产生电?经过10年的努力，他终于有了答案。他发现，如果在一块软铁上缠绕两个线圈，当其中一个线圈上的电流发生变化时(即接通或断开电路时或电流大小发生变化时)，另一个线圈就会出现瞬间电流；要是设法使电流或磁场持续地变化，我们就能得到持续的感生电流，这正是发电机的工作原理。发电机研制成功后，有人依据奥斯特的发现又制成了电动机。

4．电和磁的相互转化，在理论上证明了它们是统一运动的不同形式。在实践上为发电机和电动机的研制开辟了道路。

(七)电磁场理论的建立及其意义

场的概念是为了说明有关电、磁效应的各种实验而提出的。这些实验成果虽然有着很大的实际意义，但并未涉及其中的机理。法拉第经过多年的思索，于1851年提出了场和力线的概念对此加以解释。早年牛顿提出万有引力的概念时，他想象引力是一种超距作用力，就是说引力的作用并不需要媒质的传递，并且是即时发生的，这与牛顿崇尚古希腊原子论思想直接相关。对电学和磁学作出过重要贡献的富兰克林、库仑、安培等人与牛顿的思路一致，也都深信电力和磁力是超距作用力。但是法拉第的思路不同，他认为宇宙间应当充满介质，电和磁的作用是通过介质在空间里传递而发生的，他把电和磁发生作用的空间称为“场”。电有电场，磁有磁场。他更想象电场和磁场都由“力线”所组成。他说场的作用是沿着力线的方向发生的。法拉第还以场和力线的概念成功地描述了电磁感应定律。他认为，感生电流的产生在于该导线切割磁力线，感应电流的强度正比于该导线单位时间内切割磁力线的数目。

场的概念的建立有重要的意义，最直接后果就是导致电磁波的发现。后来的科学实验证明，场的确是一种物理实在。法拉第所说的力线虽然事实上并不存在，不过它也不失为一种可供使用的模型，利用它来考察电和磁的作用也有许多方便之处。过去人们只知道实物是物质存在的形式，现在又知道场也是物质存在的一种形式。这是关于物质观念的重大突破。现代科学表明，自然界中不仅有电场、磁场，还存在着引力场等等许多与实物相联系的场。

(八)电磁波的概念及其被实验证明后的意义

1．19世纪，人们对电流的研究确立了一系列电的规律。电和磁的转化发现后，电场和磁场的概念诞生了。在此基础上，麦克斯韦着手对电学的成果加以推广，即把稳恒电流的定律推广到变化的电场和磁场，建立了电磁场的理论和场的运动方程并提出了电磁波的概念。

2．麦克斯韦提出的电磁波的概念是：如果空间某处存在一个变化的电场，它将在周围激发出一个变化的磁场；这个变化的磁场又在周围激发出一个变化的电场；这样一来，就会出现一连串交替产生，相互激发，连续出现的电场和磁场的振动，这个振动以原先变化的电场为中心向四面八方传播，这就是电磁波。

3．德国人赫兹在1888年初证实了电磁波的存在，表明麦克斯韦的理论完全正确。他的工作使电、磁和光这些从前看来相异的现象得到了理论上的统一，实现了人类知识的又一次伟大的综合。麦克斯韦因此被誉为牛顿以后最伟大的数学物理学家。电磁场理论的建立和电磁波的发现为无线电技术奠定了坚实的基础，使人类社会生活的各个方面都进入了一个新的时代。

(九)科学争论对科学发展的意义

科学争论是科学史上频频发生的现象，它表明人类认识自然界的过程是曲折的、复杂的。由于客观条件的限制或科学家本人的观点、方法的不同，对同一问题出现不同的观点、学派，是很自然的事情。然而，科学争论不仅与人们的认识活动有关，而且常常涉及争论者的社会地位、人际关系、发明权等等，这就使科学争论带上了某些非自然的色彩。这些情况虽然是不可避免的，但是运用行政手段或人为地干预科学争论(例如某个权威无意地施加影响或有意地指手画脚)，非但与事无补，反而会使科学争论脱离正确的轨道。在这方面前苏联有着深刻的教训，50年代，我国在遗传学领域中也曾出现过类似的情况。这是我们今后应该力争避免的

科学争论是促进科学发展的催化剂，它有利于不同观点的相互借鉴和补充，有利于研究工作的深入和纠错，使不同的认识在争论中互相补充、互相促进、相得益彰。但是，如果科学争论受到过多的社会因素和人为因素的干扰，就会阻碍科学争论的正常发展。

五、近代化学的历史轨迹和科学

(一)玻意耳把化学确立为科学

化学科学的任务在于揭示和研究客观世界物质的组成、结构、性质及其变化的规律。古人从生产技术中和炼金(丹)术里已经得到一些化学知识，但是化学作为独立的知识体系而存在，化学之成为科学，则是近代的事情，这是和资本主义社会的萌芽、兴起和发展联系在一起的，也是与近代科学思想和科学方法的形成分不开的。资本主义生产方式在欧洲兴起，社会生产有了新的动力。这时，金属冶炼、制药以及其他一些生产领域接触到了有关化学方面的种种问题，大量新发现的事实