大连理工大学,自然辩证法课件第三章马克思主义科学技术方法论

第三章马克思主义科学技术方法论第一节科学技术研究的辩证思维方法

第二节科学技术研究的创新思维方法

第三节科学技术研究的数学与系统思维方法

第四节科学技术活动的方法

第一节科学技术研究的辩证思维方法一、演绎方法演绎方法是从一般原理推论出个别或特殊事物及其结论的过程。它的根本特点是前提与结论之间具有蕴涵关系.例如:“自然界的所有事物都是普遍联系、相互统一的，强、弱、电、引四种相互作用力是自然界的事物，所以，它们也是普遍联系、相互统一的。”根据这一推断，爱因斯坦在建立相对论后，力图将宏观的万有引力与微观的电磁力统一到一个数学框架；1967年美国物理学家从量子理论入手，成功将电磁力和弱力表达为相同的量子场。受此鼓舞，物理学家又提出将引力、电磁力、弱力、强力四种基本力统一起来的“大统一理论”。超炫理论、M理论就是该理论的最新成果。演绎法的分类⑴三段论推理法例子:物质是永恒不变的物质是可分的

恐龙是物质粒子是物质恐龙是永恒不变的粒子是可分的MＰＳＭ

所以,S是P

⑵假言推理法

充分条件假言推理法逻辑规则：不能否定前件，不能肯定后件（可以肯定前件，否定后件）

如果P，那么qP，

所以，q

例子：▲如果地球上发射的物体速度超过每秒11.2公里，那么它就能摆脱地球的引力；长征3号火箭发射的物体速度超过每秒11.2公里，所以，长征3号火箭发射的物体摆脱了地球的引力（发射成功了）。▲如果一个人体温升高，那么他就身体有病；小张的体温没有升高，所以小张身体没有病。（通过否定前件而达到否定后件）▲如果是动物，能自己移动身体；猪笼草不能移动身体，所以猪笼草不是动物。如果P,那么q非P所以，非q必要条件假言推理法：

逻辑规则：不能肯定前件，不能否定后件（否定前件，肯定后件）例子：▲只有自觉接受正确哲学指导，科研工作才能取得成就；这个科研小组蔑视正确哲学指导，所以这个科研小组科研工作不能取得成就。▲只有不畏艰难险阻，才能登上科学高峰；我不畏艰难险阻，所以我能登上科学高峰。（通过肯定前件而达到肯定后件）▲这块地只有水量合适，小麦才长得好；这块地水量不合适，所以小麦长得不好。

只有P，才q

非p

所以，非q

只有p,才q

非q

所以，非p公理化方法是指从尽可能少的基本概念、公理、公设出发，运用演绎推理规则，推导出一系列的命题和定理，从而建立理论体系的方法。像欧几里得几何学、牛顿力学、希尔伯特几何学，这些科学宫殿虽然富丽堂皇，其结构却很单纯，全部结论都是由少数公理经过演绎而来的。再如，希尔伯特通过引进点、直线、平面等基本概念以及结合、顺序、合同等基本关系，建立若干基本公理，从而构造出一个完备、简单的公理体系，根据这一公理体系可以导出全部欧式几何定理。经过数理逻辑的发展，公理化方法更加形式化、符号化，不但大大提高了科学思维的能力与效率，也使智能机器人代替人的部分思维的希望变成现实。由公理化方法得到的逻辑演绎体系称为公理化系统。建立公理化系统的一般程序：二、非演绎方法1.分析与综合分析方法是把研究对象整体分为各部分、方面、因素和层次等,并分别加以考察的认识方法。例如：近代遗传学的奠基人孟德尔发现的遗传基本定律，就是用了分析法。在这项研究中，孟德尔认识到从整体上观察植物杂交后代众多性状的遗传行为，推导出它们的遗传规律，是困难的。因此，他只选择了其中7种稳定而易于区别的相对性状，以种子的圆和皱、子叶的黄绿、植株的高与矮等，分组研究。把分析方法成功地运用于杂交试验，把豌豆众多的性状分解为简单的要素，撇开其他各种复杂因素，将被考察的因素暂时从整体中抽取出来，允许其单独起作用，从而进行精细、周密的考察，研究每一因素世代传递的行为。可见，分析方法对于孟德尔发现遗传定律具有决定性的意义。孟德尔综合方法是将已有的关于研究对象各个部分、方面、因素和层次的认识联系起来，形成对研究对象整体性认识的认识方法。它以分析为基础，探索研究对象的各个部分、方面、因素和层次之间的相互联系的方式，由此形成一种新的整体性认识。辩证的综合不是各个要素的简单加和,本质上是一种在分析基础上的创造。例如，1953年，沃森和克里克提出的DNA分子结构的双螺旋结构模型，就是对DNA分子各部分认识的一次综合。他们一方面综合了当时生物学家所揭示的DNA作为生物的主要遗传物质的信息传递功能；另一方面又综合了生物化学家分析DNA各种成分的大量资料，特别是综合了威尔金斯等人的DNA晶体X射线衍射图样和实验数据，把DNA的整体结构完整地再现出来。通过这一综合，使人们对DNA的各个片段认识发展到从整体上把握了它的结构和功能，由此人们从分子水平上阐明了生物遗传和变异的机制就在于DNA分子的自我复制和改制。沃森和克里克:DNA双螺旋结构2.归纳与概括归纳是从个别或特殊上升到一般。它分为完全归纳法和不完全归纳法（简单枚举归纳法和科学归纳法）。在近代自然科学中盛行的归纳法，实质上是改进后的简单枚举法，比如，培根的“三表法”和穆勒的“穆勒五法”。培根的三表法和穆勒五法.doc

哈雷在概括所观察到的彗星出现的周期时就采用了归纳的方法。他在1682年发现了一颗彗星，他又从资料中找到了l607年及l351年出现的彗星同他所观察到的彗星有相似的轨道，因此推论它们是同一颗彗星，并且计算出这颗彗星每隔76年6个月出现一次。这种从绵延近百代的历史记载中归纳和概括出彗星出现时间的方法就是归纳的方法。完全归纳法：根据某类事物中的每一个事物都具有某种属性，推演出这类事物有此属性的一般结论的推理方法。例如：数学上的穷举法。三角形内角之和为180度。优点为结论可靠。缺点：困难简单枚举法：通过简单枚举某类事物中的一部分都具有某种属性，而无一反例，由此推及全体，概括出该类事物的一切对象都具有此种属性。例如：“金导电、银导电、铜导电、铁导电、锡导电；所以一切金属都导电”。前提中列举的“金、银、铜、铁、锡”等部分金属都具有导电的属性，从而推出“一切金属都导电”的结论。优点：方便。缺点：不完全。1.求同法。指被研究的现象在两个以上的场合出现时，在每一场合中只有一个先行条件是共同的，那么，这个共同的先行条件被判明为是该现象的原因。场合先行条件被研究现象1A、B、Ca，b,c2A、D、Ea,d,e3A、F、Ga,f,g∴A是a的原因例如，遗传的主要物质基础——DNA的发现，就是运用了这种方法。1944年，加拿大的阿维利和麦克劳德等人在前人基础上尽享了细菌转化实验。他们分别用培养基加高温杀死的有毒有荚膜的肺炎双球菌、培养基加高温杀死的有毒有荚膜的肺炎双球菌的提取液、培养基加提取液中的DNA来培养无毒无荚膜的双球菌，结果都能使它们转变成有毒有荚膜的肺炎双球菌（注射到动物体内能致肺炎）。在上述不同场合中，DNA是不变因素，证明它是细菌转化的原因。此后，DNA是遗传物质的结论才得到了公认。科学归纳法：引进因果关系作为推理依据。

2.求异法：指只有两个场合，如果被研究的现象只出现在其中一个场合而在另一场合不出现，且这两个场合只有某一个先行条件不同，那么，这个先行条件被判明为所研究现象的原因。

场合不同情况被研究对象1A，B，Ca,b,c2B,Cb,c

所以A是a的原因例如，巴斯德研究微生物的产生的原因，就曾运用了求异法。他把装有有机物体的两个瓶子，都加热灭菌后，其中一瓶加了防尘装置，另一瓶不加。过了一定时间，前一瓶毫无变化，后一瓶却出现了很多微生物。由此说明，空气中的尘埃是产生微生物的原因。场合不同情况被研究对象1A1，B，Ca1,b,c2A2,B,Ca2,b,c3A3,B,Ca3,b,c

所以，A是a的原因例如，有关体压强、体积和温度关系的波义耳定律、盖-吕萨克定律核查理定律都是应用了共变法的结果。在等温条件下作气体实验时，让压强的值逐渐改变，并测出相应的体积值，就能後运用共变法概括出体积和压强的反比关系。同样，在压强不变的条件下，气体的温度越高，它的体积越大，体积和温度成正比关系。由于共变法可以得到一个函数关系，它的可靠程度是比较大的。3.共变法：在所有场合中，A发生变化，研究现象a也随之变化，则可判定A与a又因果联系。4.剩余法：如果得知被研究的某一复合现象是由一组条件引起的，把其中已判明因果联系的部分减去，那么，可判定剩余部分有因果联系。

例如，海王星的发现。当天文学家观察天王星时，发现了一组复合现象，即它在运行轨道上发生各种偏离；经计算表明，这一现象是由另一组复合的条件所引起的，即已知几个行星的吸引力是使天王星发生相应偏离的原因，由此推论，天王星的剩下一个偏离现象，很可能是由另一未发现的行星的吸引力造成的。后来，果然发现了这颗行星，取名为海王星。场合Ａ，Ｂ，C引起a,b,c

已知B,C是b,c的原因所以,A是a的原因海王星和地球大小比较

海王星

概括是一种从个别或特殊性认识上升为一般性认识的思维方法，是一种不完全归纳。归纳推理虽然结论不具有逻辑必然性，却更明显地表现出是一种由已知进到未知的方法。3.类比

类比是根据两个或两类不同对象的部分属性或功能等相同或相似，推论出它们的其他属性或功能等也可能相同或相似。类比推理的格式类比推理在科学研究和解决科学技术问题过程中具有启发思路、提供线索、借助于某种规范（范例）而举一反三、触类旁通的作用。科学上的许多重要理论，最初都是通过类比法提出来的。例如，荷兰物理学家惠更斯发现光像声音一样具有直线传播、折射、反射、衍射等属性，从而推出光也像声音一样具有波的性质，从而提出“光的波动学说”；伽莫夫将声学中的多普勒效应和光波中的“红移”现象进行类比，提出了“宇宙膨胀假说”；达尔文创立进化论、卢瑟福提出原子结构的行星模型、魏格纳提出大陆漂移学说等，都使用了类比推理方法。不仅如此，类比方法还为科学界普遍采用的模型试验和模型方法提供了逻辑基础。类比通过对两个或两类对象的属性、程式或定量计算进行比较，做出它们之间在某些方面具有相似点的结论。模型试验和模型方法是以模型和原型之间的相似性为根据对原型和模型进行类比的。模型试验以类比这种方法为基础，它把模型上的实验结果回推到原型上去，从而形成关于研究对象的若干推论和结论。类比方法是模型试验、模型方法以至模拟方法的逻辑基础。例如，在现代科学工程技术中人们利用模型试验来研制新型飞机（风洞试验）、通讯卫星、设计水利电力工程、防震高层建筑等等，都是根据模型与原型的共同属性（相似的内部结构与相似的外部结构），以模型试验的性能来推断原型的性能。生态学风洞实验

飞机风洞实验汽车风洞试验“电子蛙眼”就是研究能跟踪飞虫的非常完善的蛙眼而设计出的能跟踪天上的飞机、卫星的技术仿生系统。科学家还根据苍蝇翅膀后长着叫做楫翅的平衡棒的导航原理，研制成一种小巧的新型导航仪器——“振动陀螺仪”，以此保持飞机、火箭飞行的稳定性。仿生学（模仿鸟类）

人类仿生的行为

昆虫与仿生

开水壶的启示让瓦特发明火车

苍蝇与宇宙飞船

电子蛙眼类比推理具有逻辑性和直觉性的双重特征。首先，它是归纳和演绎的简并缩合的过程。归纳-演绎-归纳。其次，直觉的心理过程。第二节科学技术研究的创新思维方法一、抽象思维与形象思维1．抽象思维以概念为基本要素，是在概念及其判断的基础上进行的推理。它通常是线性的。2．形象思维以意象（imagery）为基本要素，是在意象及其联想（想象）和典型化的基础上进行的推理。它通常是非线性的、并行的。善于掌握和运用抽象思维方法，决定着科学家能把经验层次的认识上升到理性认识。例如：丹麦天文学家第谷·布拉赫竭尽大半生精力从事天文观测，获得了极为丰富而精确的事实材料，这当然已是科学史上的重要贡献。但他却未能对这些材料进行科学抽象的加工制作，而是停留于经验层次的认识上，而德国天文学家开普勒主要以第谷所搜集和积累的经验材料为基础，充分发挥了科学抽象方法的功能，概括出了行星运动三定律。第谷·布拉赫开普勒

形象思维对科学发现具有重要的意义。例如法拉第时代人们受超距作用的影响认为电力、磁力和重力一样是一种瞬时的超距作用力，法拉第认为这种超距作用与电磁感应的铁屑形成美丽的曲线，就设想电荷或磁之间的空间中充满着一种有传递力作用的媒质，它们可以传递运动本身不转移，犹如声波，水波那样。并由曲线的形状猜测他们是像胶皮管那样的东西，纵向收缩，横向排斥；他们在两个符号相反的磁极或电荷之间收缩，把刺激或电荷拉在一起，而在相同的刺激或电荷之间，这种胶皮管就把磁极或电荷推开。由此得出了电力线和磁力线的想法，从而运用形象思维建立了电磁“力场”的图像和概念，说明电荷磁力的作用决非超距作用，力的大小和方向与周围介质有关，用清晰的形象思维在实验的配合下，在缺乏数学计算工具和证明的情况下，提出了19世纪科学上最重大的发现——场。在科学思维中，抽象思维和形象思维是相互补充、相互渗透、相互促进的。在逻辑方法还走不通的地方，科学就要用非逻辑方法开辟新的道路；非逻辑方法打开通路后，又必须及时地在从旧认识到新认识之间的“深渊”上架起“逻辑的桥梁”。二、发散思维与收敛思维

1．发散思维（divergentthinking或称“求异思维”）：在解决问题时，思维能不拘一格地从仅有的信息中尽可能扩展开去，朝着各种方向去探寻各种不同的解决途径和答案。它的特点是流畅性、灵活性和独特性。2．收敛思维（convergentthinking或称“辐合思维”、“求同思维”)：在解决问题的过程中，思维能尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息逐步引导到条理化的逻辑系列中去，从所接受的信息中产生逻辑的推论。例如，洗衣机的发明就是如此，首先围绕“洗”这个关键问题，列出各种各样的洗涤方法，如洗衣板搓洗、用刷子刷洗、用棒槌敲打、在河中漂洗、用流水冲洗、用脚踩洗等等，然后再进行收敛思维，对各种洗涤方法进行分析和综合，充分吸收各种方法的优点，结合现有的技术条件，制订出设计方案，然后再不断改进，结果成功了。发散思维和收敛思维的优化综合是一切创造性思维的共性特征。创造力较高的人兼有发散思维和收敛思维两种能力。三、顿悟——直觉与灵感：1.直觉

直觉是在已有知识和经验的基础上不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质，是对客观事物的本质特征和普遍规律的直接领悟的深刻理解。这种领悟和理解取决于经验的积累，只有当经验积累达到融会贯通产生“共鸣”时，直觉的领悟和理解才能发生。科学史中一个关于直觉的典型例子来自美国著名的女遗传学家麦克林托克。她在大量观察和深思的基础上，凭借直觉得出了玉米籽粒的颜色发生变化的原因:在玉米籽粒发育的过程中，某些基因在染色体上或者染色体间“跳跃”而移动位置，使得控制颜色的基因表达发生了改变。不过麦克林托克无法清晰地说明自己的思维过程，而且也没有相应的实验证据，因此当她1951年首次提出“转座子”这一概念时并未被接受。随着科学研究的进展，1967年第一个有实验证据的转座子在大肠杆菌中被发现了，研究还表明其他物种的基因组中叶存在有转座子。麦克林托克的贡献终于在70年代得到了广泛的承认，并且获得了1983年的诺贝尔奖。麦克林托克2.灵感灵感是主体对反复思考而尚未解决的问题，因某种偶然因素或潜意识信息启发而得到突然顿悟的心理状态。它在本质上是认识过程中的需要诱发的心灵受激感应活动。灵感的基本特征：发生的突发性（随机性）、显现的瞬时性、认识成果的突破性、常伴有情感的波动。灵感在科学创造中具有重要作用：它能使人们在思维的困境中突然领悟到问题的症结或本质；也能使人们产生意想不到的创造性设想，为创造者提供富有启发的解题线索,或沟通发明思路，或涌现新颖的创造方案，或指出全新的探索方向。凯库勒发现苯环的故事.doc

一、数学思维方法1.数学方法及其特点所谓数学方法，是指将数学成果工具化，利用数学所提供的概念、理论和规律，对客观事物进行量、序、形的分析、推导和计算，从而揭示事物内在联系和本质规律的方法。数学方法的特点：数学方法作为一种形式化的认识方法和手段，具有高度的抽象性、严密的逻辑性、应用的广泛性和科学的预见性等特点。第三节

科学技术研究的数学与系统思维方法2.数学方法的作用第一，数学方法为科学技术研究提供简洁精确的形式化语言。例如量子力学的产生就是一个很好的例子。1923年，在德布罗意提出物质波的假说以后，人们更清楚地认识到量子论的研究对象就是具有波粒二象性的微观粒子。由于微观粒子与古典粒子具有本质得不同，他不服从古典粒子的运动规律，因此，寻找微观粒子的运动规律，并把这个规律用精确的数学形式表达出来，便成为量子论能否继续发展的关键性问题。第二，为科学研究提供数学分析和计算方法。例如，17世纪牛顿、布莱尼茨创立的微积分学，提供了研究函数变化与积累的数学方法，促进了力学和物理学的迅速发展。另外，英国科学家狄拉克在推导电子方程时发现，除了负电子外还应有正电子。他证实了狄拉克方程的预言是正确的。以上说明数学对电子学的发展有着重大预示的作用。第三，为科学研究提供逻辑推理和证明工具。例如，20世纪初物理学的两大成果——相对论和量子力学的产生，除物理学本身的原因外，在很大程度上也得力于新的数学工具——非欧几何与希尔伯特空间的运用和数学逻辑推理。所以他们的很多结论都先于科学观测与实验证明，成为著名的科学预见。在这里，数学作为“辩证的辅助工具和表现方式”得到了充分的体现。3.数学模型方法所谓数学模型方法，是指对研究对象进行量的分析、推导与演算，用数学形式来表述事物的状态、关系和过程的科学方法。数学模型方法是通过建立和求解数学模型的途径来发挥其功能的。其基本程序为：（1）把观察实验中的实际问题提炼为数学问题，即把研究对象的各个主要因素转化为可测定的基本量；（2）分析各基本量的变化及相互关系，建立数学模型；（3）进行数学的运算和推导，找出数学解；（4）对结果做出符合实际的解释。数学模型方法有极广泛的应用和重要作用。首先，可以精炼和确切地把握事物的本质。主要表现在数学模型和运用数学模型的量的推演上。例如，伽利略所建立的自由落体定律数学模型S=1/2gt2和牛顿所建立的万有引力定律的数学模型P=G·m1m2/r2,把许多丰富而深刻的科学内容简明完美地表达了出来，这是只用自然语言不易表达的。再如，忽略电感和电容，可以用P=(V02/R)cos2wt来表示交流电路中的功率，这个数学模型的科学意义是明确和严格的，但几乎无法用自然语言讲清楚。其次，有助于人们做出科学预言，发现新事实，新规律。例如，法国天文学家勒维烈“发现”海王星，首先不是来自天文观测而是依据量的演绎用笔算出来的。他运用万有引力的数学模型对天王星的摄动现象进行了复杂的计算，推断出在某个位置上必定会有一颗未知的行星，尔后才经天文天的搜索得到证实。再如，门捷列夫发现化学元素周期律及对某些化学元素的科学预见，也表明了数学分析和量的演绎的功能。再次，帮助思维推演出科学假说，离开了数学模型方法，理论思维是走不远的。例如，相对论的建立与“以太说”的逻辑矛盾相关，导致量子论假说产生的“紫外光灾难”乃是一种尖锐的逻辑矛盾——根据瑞利-金斯公式，当辐射的波长无限小时可以获得无限大的能量。正是为了消除这个矛盾，普朗克才运用数学内插法提出新的辐射公式，并在此基础上形成了与能量连续性观念根本不同的假说，突破了经典物理学的概念框架。总之，数学方法体现为一种抽象思维的力量，日益受到人们的重视，离开了这种抽象的认识手段，理论研究是走不远的。恩格斯指出：“数学：辩证的辅助工具和表现方式。”剑桥大学的数学桥二、系统思维方法1.系统方法及其基本原则系统方法是将所要研究的对象作为一个系统整体，着重从研究系统的整体与要素、要素与要素、要素与环境的相互关系、相互作用中，综合地、定量地考察对象，以达到全面、精确地把握对象，并对问题作出最佳处理的方法。系统方法的基本原则：第一，整体性原则。基于要素对系统的非加和性关系和要素与要素的相干性、协同性关系；研究系统时，从整体出发，立足于整体进行分析。第二，动态性原则。系统方法把系统看成是动态的“活系统”，随时间箭头而演化。因此，在研究系统时应当把系统发展的各个阶段统一加以研究，以把握其过程和未来趋势。第三，最优化原则。是系统方法的目的和要求。这一原则要求在研究解决问题时，统筹兼顾，多中择优。第四，模型化原则。即将真实系统模型化，作成放大或放小的实物模型或理论模型、数学模型、符号模型等。使模型的形式和尺度符合人的需要和可能，适合人的选择。2.系统方法的一般步骤（霍尔三维结构）：逻辑椎、知识锥、时间锥。霍尔三维结构图示3.系统方法的作用第一，系统方法是研究与处理复杂系统的有效工具。第二，系统方法为科学思维提供了新的思维模式。第三，系统方法为人们提供了制定系统最佳方案以实行优化组合的优化管理手段。都江堰水利工程由创建时的鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口引水口三大主体工程和百丈堤、人字堤等附属工程构成。科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水量等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。两千多年来，一直发挥着防洪灌溉作用。截至1998年，都江堰灌溉范围已达40余县，灌溉面积达到66.87万公顷。例：系统工程的典范——都江堰水利工程第四节科学技术活动的方法一、科学实践的方法二、技术活动的方法一、科学实践的方法

在现代的科学研究条件下，一个相对完整的研究过程主要包括以下环节：确定科研选题、获取科学事实、进行思维加工、实践检验论证和建立理论体系。科学观察和科学实验是科学实践的基本形式，也是获取科学事实最基本、最普遍的方法。（一）科学观察1．科学观察：就是在一定理论思维指导下，通过感官或借助科学仪器，在自然发生的条件下有目的、有计划地感知研究对象，以获取科学事实。2．科学观察分为直接观察和间接观察（通过仪器等）。后者能提供更准确的观测结果。直接观察有其局限性：（1）范围有限（2）灵敏度不固定（3）反应速度有限。直接观察发展到间接观察，是科学技术发展的必然。仪器在观察中具有十分重要的作用：（1）扩大了感觉范围（2）排除了感官的错觉（3）提供了可靠的计量标准（4）提供了准确的记录手段3．科学观察在科学研究中具有重要作用第一，科学观察是获取科学事实的一种重要手段，它为科学假说的提出和科学理论的形成提供第一手原始材料；为验证科学假说和理论提供事实根据。李时珍的《本草纲目》，达尔文的《物种起源》。1916年，英国物理学家爱丁顿在日全食观测到星光在太阳附近发生弯曲的事实，为广义相对论提供了有利的证据，就说明观察的检验作用的著名实力之一。空间弯曲引力探测器B星光在太阳引力场中弯曲Spacetime球球换明显的太阳，地球1915年爱因斯坦的广义相对论发表，并计算出星光在穿过太阳附近时所产生的偏折角度为1.75角秒。这就是广义相对论的“光线偏折”的预言。科学家对爱因斯坦预言的反应是很不相同的，相信的少，怀疑和反对的多。爱因斯坦虽然对自己的理论信心百倍，但怎样才能被广泛接受呢？唯一的办法是用观测来证实，即在日全食的时候观测太阳周边的恒星位置，大家都期待着尽快看到观测结果。从1912年起到1922年十年期间，天文学家进行了很多次日食观测，并不是一帆风顺。其中最为成功的是英国天文学家爱丁顿领导的1919年在非洲普林西比岛的日食观测。

1915年爱因斯坦又完成广义相对论，非常完美地把相对论理论推广到普遍的情况。但是，其观念之新，数学方法之难，让人们难以理解。当时，牛顿的万有引力理论已经深入到物理学和天文学的各个研究领域，被认为是正确无误的。可是，广义相对论却认为，万有引力不是一般的力，而是时空弯曲的表现。比如牛顿力学认为月球绕地球运转是因为月球受到地球引力的吸引，但广义相对论则认为是地球的质量扭曲了附近的时空，月球在弯曲时空以最自然的方式运行，走出了一条绕地球运转的曲线。就如火车沿铁轨运行一样，当铁轨变弯曲后，火车自然沿弯曲的铁轨运行。这种全新的观念，不仅很难被普通人所理解，当时连很多物理学家都加以反对。为了证明广义相对论的正确，爱因斯坦求助于天文学观测，提出了三个可以用天文学观测来验证的广义相对论效应。首先爱因斯坦用广义相对论解决了长期悬而未解的水星近日点附加进动问题，计算结果与观测符合得很好；第二个效应是预言了光线在太阳引力场中会弯曲；第三个是预言恒星发出的光谱谱线由于强大引力的作用会使其波长变长，也就是发生引力红移。果然，经过科学家们的努力，爱因斯坦的这几个预言都得到了验证，广义相对论也成为一门新兴的学科。爱丁顿是当时深知广义相对论伟大意义的少数科学家之一，成为用天文观测验证广义相对论最成功的科学家。日食观测和星光弯曲的验证原理怎样才能证实恒星发出的光经过太阳附近会发生偏折呢？我们观测恒星的光学辐射都是在夜晚，原因是要避开太阳耀眼的光芒，因此不可能观测来自太阳方向的恒星的辐射。只有在日全食的食既至生光的短暂期间，当月球把太阳圆面完全遮挡的时候，来自太阳方向的恒星才可能被观测到。但它因为太阳引力场的影响而偏离了实际恒星位置(即夜晚的位置)。这个位置偏离很小。由于地球公转引起太阳在天球上的视位置有一个周年运动，即每天的同一时刻太阳在星空背景上的视位置都不同，要移动差不多一度，全年正好移动一周。所以，白天出现在太阳背后的星空，几个月前或几个月后，将在夜间出现。因此在几个月后可以拍下日食时观测的天区。对比日食时拍下的太阳背后的星空和太阳不存在时的同一星空照片，就可以测量出恒星位置的偏离。虽然在同一个地点看到日全食的机会很少，但是就全地球来说，大致每三年可以发生两次日全食，因此天文学家有不算太少的机会验证星光是否会因太阳的影响而弯曲。在爱因斯坦这个预言提出以前，天文学家已经进行过很多次的日全食观测，留下了不少日全食时拍下的太阳方向的星空照片，这些照片就像在夜晚拍摄的天空照片一样。一些学者利用过去的日食期间拍到的恒星位置来寻找恒星的光线偏折的证据，结果很不理想，不能明确地支持爱因斯坦预言的光线偏折理论。当时怀疑广义相对论的学者比较多，他们就匆忙下结论说，观测并不支持爱因斯坦的预言。其实，以往的日食观测资料是不适宜用来检验的，因为日食观测时要使望远镜跟着太阳走，而不是跟踪要观测的恒星。由于太阳的视运动和恒星的视运动速度稍有差别，导致日食时拍下的照片上恒星的图像比较模糊，不可能给出精确的位置。早期的日食验证实验.早在1912年10月在南美洲北部有一次日全食，阿根廷Córdoba天文台准备观测恒星的光线偏折，但是不巧，日食当天，阴云密布。之后，第一次世界大战爆发，从1914年8月开始到1918年11月结束，历时四年零三个月。这一期间，天文学家仍然积极组织日食观测，希望验证或否定爱因斯坦理论。

1914年8月东欧的日食是一次很好的机会，这次日食带是从东欧的西北到东南。年轻的德国天文学家ErwinFreundlich，决定再作尝试，验证爱因斯坦理论。首先是遇到严重的经费上的困难，惊动了爱因斯坦。爱因斯坦提供自己的并不富余的经费，Freundlich又与其他国家的天文学家联系，寻求合作，以取得经费上的支持。他得到唯一的支持来自美国天文学家坎普贝尔(Campbell)和美国里克天文台组成的观测队。后来，柏林科学院也提供额外的经费支持。日食预期发生在8月21日，德、美日食观测队选择俄罗斯靠近基辅的地方扎营。不幸的是，1914年8月1日，德国决定向俄国宣战，这些观测日食的德国天文学家成为俄国人的战俘。俄国把年长的天文学家强制驱逐出境，而把年轻队员投入战俘营。虽然俄国允许美国天文学家留下来观测日食，但是天公不作美，日食那天乌云密布。坎普贝尔后来写道，我第一次感觉到，云彩让观测日食的天文学家如此的失望。

1918年6月美国的日食又给天文学家一次机会，还是因为受云彩的影响，坎普贝尔的观测队只获得很少的照片，资料处理结果表明，不能证实爱因斯坦的光线偏折，这使怀疑爱因斯坦理论的人，包括坎普贝尔非常高兴。亚瑟•斯坦利•爱丁顿爵士是英国著名的天文学家、物理学家，1882年12月28日生于肯德尔，1944年11月22日去世。他16岁时即考进曼彻斯特大学前身的欧文学院，23岁毕业于剑桥大学三一学院，1906年到格林尼治天文台工作，1913年任剑桥大学天文学教授，1914年后兼任该校天文台台长。爱丁顿和1919年日全食观测在第一次世界大战期间，英国人并不太清楚德国的科学进展，爱丁顿在1919年写了“重力的相对理论报导”，第一次向英语世界介绍了爱因斯坦的广义相对论理论。

1920年，爱丁顿把爱因斯坦著名的质能关系应用于恒星能源的研究，提出太阳的能量来源于太阳内部的原子核反应。1923年他出版了《相对论的数学原理》一书，该书被爱因斯坦誉为该领域的最佳作品之一。爱丁顿博学多才，天文、物理和数学门门精通，出类拔萃，先后担任英国皇家天文学会会长、英国物理学会会长、英国数学协会会长尤其在天文学方面的贡献更突出，从1938到去世的1944年担任国际天文学联合会主席之职。

1915年，爱因斯坦在柏林科学院宣布他的广义相对论时，英国和德国正处于战争状态，无法向英国同行交流和讨论。爱因斯坦辗转托人将论文送到当时担任英国皇家天文学会秘书的爱丁顿手中。在爱因斯坦眼里，以爱丁顿的学识和水平是能够理解、支持广义相对论的。果然，不出爱因斯坦所料，爱丁顿很快就成为当时国际上真正理解相对论的少数科学家之一。当时有一个传说：有记者问爱丁顿说是否全世界只有三个人真正懂得相对论，爱丁顿回答“谁是第三个人？”爱丁顿本人深信广义相对论的正确的，但是，当时有非常多的学者不相信，最好的办法只能是用实实在在的观测事实向世人证明广义相对论的正确性。爱丁顿对1919年的日食特别重视。由于第一次世界大战英国和德国是交战的双方，在一段时间里，英国人强烈反对德国的一切，而爱丁顿是一位和平主义者，他拒绝参战，但乐意自愿地帮助那些受难的平民。他由于和平主义观点而受到激烈的攻击，被当局视为要被监视甚至关押的对象。他深感由他出面申请1919年的日食观测是不合时宜的。这时，英国天文学家戴森(Dyson)提出一个组织日食观测队的计划。他指出，1919年的日食提供给英国天文学家一个检验爱因斯坦理论正确与否的理想机会，在这次日食时，太阳将接近毕星团(Hyades)中的比较亮的恒星。毫无疑问，这是爱丁顿的促进的结果。戴森也是一位著名的天文学家，1889年毕业于剑桥学院，终生在英国皇家天文台工作(格林尼治和爱丁堡天文台)，他参加过自1900年以来的多次日食观测，是具有十分丰富的观测经验。政府批准了他的申请，并通知爱丁顿，不管他是否愿意，他必须参加戴森的日食观测队，这是对爱丁顿坚持和平主义观点的“惩罚”。爱丁顿喜出望外，忠实地执行这个“最后通牒”。按照计划，英国派出两支日食观测队，一支到南美洲巴西的索贝瑞尔(Sobral)，由戴森亲自领队；一支到非洲西岸的普林西比岛(Principe)，由爱丁顿领导。观测队各携带一台33厘米口径的天体照像仪，巴西观测队还多带了一台10厘米口径的光学望远镜。

1919年5月29日的日食,始于智利和秘鲁的接壤处，越过南美，经过大西洋，然后到非洲的中部。都离赤道不远。但是，全食延续时间最长的地方是在大西洋中，离利比里亚海岸几百公里的地方。虽然战争已经在1918年11月结束，但一切都很混乱。观测队必须提前到达观测点做各种准备。旅游部门提醒，到普林西比岛最好的时间是6月到9月，其他时间都是闷热。爱丁顿观测队于1919年4月下旬到达普林西比岛，在闷热天气、暴雨袭击和蚊虫叮咬的困难条件下做各种各样的准备工作。一切的准备就为了那下午2：15开始的5分钟的观测。在至关紧要的日食当天，普林西比岛的早上还是风雨交加，但到日食时却变得风和日丽，爱丁顿拍了多张照片，但仅有2张显示出恒星的像。巴西的索贝瑞尔天气很好，用天体照像仪拍了19张照片，用小望远镜拍了8张。但是，天体照像仪出了问题，焦点严重的改变了，导致星像模糊，降低了恒星位置的精确度。在理想的情况下，预言的相对论效应仅导致在照像底片上1/60毫米的位移，只有恒星图像直径的1/4。小望远镜拍的照片倒是很清楚锐利，但是尺度更小。名声鹊起：爱因斯坦理论被证实几个月后，观测队回到英国。3个观测设备的观测资料处理的结果并不完全相同。在普林西比观测的照片的结果是平均为1.61±0.30角秒,巴西的天体照像仪的结果是0.93角秒,小的望远镜的照片的结果是1.98±0.12角秒。爱丁顿思考这些不完全一样的观测结果，都与爱因斯坦理论1.75角秒的预言不完全相同。小望远镜的视场比较大，可以给出更精确的测量结果，因为星光偏折的程度随恒星距离太阳边缘远近而变化。相对论效应的确认需要非常精确的测量.爱丁顿与戴森多次讨论后，对3个观测结果的重要性给出评判，用加权平均的方法给出偏离1.64角秒的结果，与爱因斯坦的预言很接近。爱因斯坦得知日食观测的结果，迅速给病中的母亲报告英国日食观测队证实了光线经过太阳时发生了偏离的好消息，并说，“我从来没有想过会是别的结果”。1919年11月戴森教授在皇家学会和皇家天文学会上宣布：观测结果支持爱因斯坦的理论。伦敦《泰晤士报》于11月7日发出头版头条新闻“科学革命：牛顿的思想被推翻。”但是，还是有不少人怀疑他们发表的结果，甚至散布发表的日食观测结果是“经过爱丁顿的烹调”。为此，戴森公开了原始底片的拷贝。在对爱因斯坦的广义相对论持怀疑和反对的天文学家中，美国坎普贝尔教授最有代表性。但他是一位相信“观测事实是判断理论是否正确的”的科学家，参加过多次以检验爱因斯坦理论为目的的日食观测，他的怀疑也是因为他自己没有找到“证据”。1922年，他又一次为观测日食来到澳大利亚，周密地准备使观测精度有了提高。得到了1.72±0.11角秒的结果。坎普贝尔曾经公开表示，爱因斯坦理论是错误的，但是当他的观测结果证实了爱因斯坦理论的正确性，立刻承认他的过失，决不再反对广义相对论了。在人们的心目中，坎普贝尔仍然是一位真正的科学家。应该说，爱因斯坦关于“太阳的引力可能引起恒星光线偏折”的预言的正确性是以坎普贝尔1922年的观测和承认才使科学界完全信服。第二，科学观察可导致新的技术发明。仿生学的研究和应用就是在对某些生物进行精细的科学观察的基础上产生的。仿生学观察的基本原则（二）科学实验1.科学实验科学实验就是根据一定的科学研究目的、运用一定的物质手段、在人为控制或变革客观事物的条件下获得科学事实.特性：可以简化对象。可以强化对象。可以使客体对象的属性及其变化重复出现。可以模拟研究对象的运动过程，从而认识对象的性质。实验的特点

第一，可以简化和纯化研究对象。 排出偶然的、次要的因素和外界的干扰把研究对象的某种属性或联系的纯粹的形式曾现出来，从而准确地认识研究对象。如，抽去空气考察空气对声音传播的影响。固定温度考察压力和体积的关系。第二，实验方法可以强化和激化研究对象，在极端的条件下揭示对象的本质和规律。人为地使对象出于某种极端状态，从而去研究对象。如，超高温，超高压，超低温，发现物质在通常条件下没有的性质。超低温下的超导现象。实验的特点第三，可以再现、加速、延缓或模拟研究对象。如，为了研究地球气象的变化可以通过大气模拟试验来进行，它将距离地面几万米的整个大气层的运动在实验室模拟，大气环流每半分钟左右转一圈模拟一天的气候变化。第四，是一种经济可靠的认识和变革自然的方法。2.科学实验在科学技术研究中的作用第一，实验是检验在科学认识中得到的各种学说观点的真理性的标准。第二，实验是获得新假说、新理论的直接来源，是发展科学知识的手段。总之，实验设备和技术的先进程度已经成为一个国家的科学技术水平、生产能力和综合国力的一种标志。3.模拟实验方法方法：测量手段——定性实验，定量实验 直接实验和模拟实验（物理模拟、数学模拟、功能模拟）模拟实验是一种间接实验，即先设计出反映对象属性的模型，然后用实验手段作用于模型，通过模型实验了解原型（对象）的性质及其运动规律，包括物理模拟、数学模拟和功能模拟。物理模拟：根据相似理论，构造出与对象相似的物理模型，通过模型实验了解原型变化的物理过程。◆数学模拟：在原型与模型具有数学相似性的基础上，通过计算机求解来研究对象性质的一种模拟方法。◆功能模拟：以控制论为理论基础，以功能相似为目标的模拟实验，已经在现代科学技术中起着重要的作用。定性实验：定量试验:是揭示或者判定实验对象是否具有某种属性或因素的实验，如，麦克尔逊-莫雷实验否定以太存在的实验，赫芝验证电磁波存在的实验。是可以精确测定实验对象的某些量值得实验。如，测定光速等。（三）观察实验中的重要认识论问题1．“观察渗透理论” 在观察与理论的关系问题上，有两种对立的观点：“中性观察”观点和“观察渗透理论”观点：培根以来的归纳主义者倡导独立于理论的纯粹的观察（中性观察），并认为只有经过这种纯粹的观察才能进入形成理论的阶段。培根

汉森、波普尔、库恩等著名科学哲学则否认有纯粹的中性观察存在，明确提出“观察渗透理论”。“观察渗透理论”的观点更合理，也更合乎实际.科学观察渗透理论1.科学观察不仅是接受信息的过程，而且是信息加工的过程。如，医生和普通人从同一张X光照片上获得的信息大不同，那些作为病理证据的阴影、线条，是医生有目的寻找的，并把这些信息在一有医学理论的框架下进行解释。2003年，我国某研究机构的科学家在2月26日就用电子显微镜拍摄到或者看到了冠状病毒颗粒，但由于受到错误理论的误导，所以并没有认识到这种病毒颗粒和非典之间的因果关系，结果不仅丧失了发现冠状病毒的机会，而且对非典病因做出了错误地解释和判断。2.观察陈述用科学语言，而科学语言总是与一定的科学理论联系在一起。 在使用科学预言时，与之相应的理论框架也会同时发挥作用。3.理论在观察中既起着定向作用，引导观察者有选择地接受外界信息，又起着加工改造作用，帮助观察者理解观察到的究竟是什么例如：如1916年5月发生日食，观测到科学事实：日食发生时，从太阳边缘通过的星光沿着弯曲的短程线传播。因此，科学事实渗透理论决定着我们观察的东西。2.微观领域中仪器的影响问题在微观领域中，实验仪器对微观客体的状态有很大的干扰，与宏观测量时有明显的区别。对微观客体的观察仍然具有客观性。量子力学中的“测不准原理”没有否定微观领域中观察的客观性。位置测得越准确，动量的测定就越不准确。反之亦然。3.观察中的偶然性与机遇问题在科学实践过程中由于意外的事件导致科学上的新发现，称为机遇。机遇是相对于原来预定的研究计划和目的而言的，它的最大特点就是意外性。能否抓住机遇并做出新的重大的发现主要取决于两个因素：其一，科学认识主体对待机遇的态度，而后者又取决于他对偶然性与必然性及其关系的理解；其二，科学认识主体是否有必要的及时发现问题的认识能力上的准备。瑞典著名化学家诺贝尔因发明安全烈性炸药而闻名于世，而这种炸药正是他进行观察实验时的意外猎物。1867年，诺贝尔正在进行普通火药的物理化学性能的研究，在一次实验中不小心割破了手指，他在伤口上涂上棉胶止血，无意中把剩余的棉胶丢进硝化甘油里去了。万万没有想到这小小的不幸却给他带来了巨大的成功！他看到丢掉的棉胶和硝化甘油起了反应，进一步研究这种反应，便发明了安全烈性炸药，即胶状炸药。这一偶然发现为诺贝尔的毕生事业奠定了良好基础。

完全意外的机遇是指观察实验的目的是为了发现某种现象A，但却意外地发现了另一种完全不同的现象B。上述诺贝尔发明安全烈性炸药就属此类。瑞士化学家雄班发明了另一种烈性炸药硝化纤维，也是一次完全意外的机遇。1846年，雄班正在进行用硝酸和硫酸的混合液来处理纤维素的实验，目的是想用硝酸根取代葡萄糖中的氢氧根来改造纤维素。但他的妻子不准他在厨房里做这种实验。有一次他趁妻子离家外出之际，赶忙到厨房里做实验，不料在慌乱中不慎把一瓶硫酸和硝酸的混合液打翻了。他随手抓起一件棉布围裙把流出的液体涂擦干净，并把围裙放在火炉旁烤干。就在这时，意外的事件发生了，围裙在强烈的爆炸声中立刻化成灰烬，而且毫无浓烟。这样，雄班预定的实验虽然中断，但却意外地发现了这种化合物的强大威力，从而发明了被称为“火药棉”的烈性炸药。部分意外的机遇指的是，观察实验的目的和结果虽然相同，但发现这一现象的方式或场合却是出乎意料的。戴维孙成功地验证物质波的电子衍射实验，即属此类。1924年，法国年轻的物理学家德布罗意在爱因斯坦光量子思想的启发下，大胆地提出了物质波假说，根据这一假说，实物粒子（如电子）也具有波动性。1925年，美国物理学家戴维孙和助手革末为了验证这一假说，设计了一个在真空中从镍板上撞击出电子流的实验，但开始时得不到结果。有一次，突然“祸从天降”，正当他们进行加热实验的时候，实验室里一瓶液态空气发生了爆炸，正在实验的真空装置被打破了，精心制作的镍表面也遭受到严重的破坏。他们不得不重起炉灶，把镍表面净化和修复之后，更换新的真空装置再做实验。当1927年他们重做这一实验时，奇迹般地发现了一个和已知的X射线衍射图样相似的图样，但经他们周密的检查，这里并无X射线，有的只是电子流，而且测量新发现的衍射图样的波长。正好和德布罗意预言的波长相等，于是物质波假说获得了第一个实验证据。戴维孙由此荣获1937年度的诺贝尔物理学奖。实验和观察中的机遇偶然机会，意外自然现象——导致科学技术的新突破。特点-意外性。完全意外;1986，瑞士化学家雄班在厨房利用纤维素为原料做合成其他巨型分子实验，硫酸和硝酸-棉围裙-火烤-着火-没烟——无烟烈性炸药部分意外：1839年，美国发明家古德意尔在实验中不小心把橡胶和硫磺掉在炉子上，当把这种混合物从炉子上刮下来时，却出乎意料地发现这种橡胶与硫磺的混合物柔软、不粘且富有弹性，橡胶加工的技术就这样在偶然的机遇中被发现了。但要知道，这种偶然的机遇是偏爱有准备的头脑，是偏爱善于实践和创新的人。

实验和观察中的机遇具有重要意义

实验和观察中的机遇的客观原因和认识根源客观根据：自然界本身就是偶然性和必然性的辩证统一。认识论根据：实验和观察是在理论指导下进行的，具有目的性和计划性，这是主观的东西。而实验和观察中会出现意料之外的现象即和主观目的和计划不完全一致的情况，这就会有意外机遇的发生。善于捕捉机遇，有一颗准备的头脑。弗莱明和青霉素的发现。青霉素的发现与研制成功成为医学史上的一项奇迹。１９４５年，弗莱明与弗洛里和钱恩共同获得诺贝尔生理学或医学奖。亚历山大·弗莱明，英国细菌学家生于苏格兰。１９０８年毕业于英国圣玛丽医学院，获得医学学士和理学学士学位。翌年，他又通过考试，成为皇家外科学会的正式会员。早在１９０６年，他就开始跟随当时英国著名传染病学家赖特从事传染病的预防研究。他先后发表了很多医学论文。第一次世界大战爆发后，弗莱明服兵役并从事创伤病的研究。第一次世界大战后，他于１９１９年又回到了圣玛丽医院，重新开始了他的细菌研究工作。１９２２年，弗莱明发现了“溶菌酶”。弗莱明从一个穷苦农民的儿子成长为卓有学识的细菌学家，在伦敦圣玛丽医院从事细菌学研究几乎就是他事业的全部。

弗莱明两次在实验室里获得意外发现的故事已广为人知。第一次是1922年，患了感冒的弗莱明无意中对着培养细菌的器皿打喷嚏；后来他注意到，在这个培养皿中，凡沾有喷嚏黏液的地方没有一个细菌生成。

随着进一步的研究，弗莱明发现了溶菌酶——在体液和身体组织中找到的一种可溶解细菌的物质，他以为这可能就是获得有效天然抗菌剂的关键。但很快他就丧失了兴趣：试验表明，这种溶菌酶只对无害的微生物起作用。

1928年运气之神再次降临。在弗莱明外出休假的两个星期里，一只未经刷洗的废弃的培养皿中长出了一种神奇的霉菌。他又一次观察到这种霉菌的抗菌作用——细菌覆盖了器皿中没有沾染这种霉菌的所有部位。不过，这一次感染的细菌是葡萄球菌，这是一种严重的、有时是致命的感染源。经证实，这种霉菌液还能够阻碍其它多种病毒性细菌的生长。

青霉素(弗莱明在确认这种霉菌是一种青霉菌之后选定了这个名字)是否就是他长期以来一直在寻找的天然抗菌素？它是可敷在伤口上的有效杀菌剂吗？进一步的试验表明，这种抗菌素作用缓慢，且很难大量生产。他的热情也随之凉了下来。在他转向其它研究项目之前，他在1929年发表的一篇论文中介绍了自己的上述发现，但当时这篇论文并未引起人们的重视。

弗莱明在论文中提到青霉素可能是一种抗菌素，仅此而已。他没有开展观察青霉素治疗效果的系统试验。他给健康的兔子和老鼠都注射过细菌培养液的过滤液——进行青霉素的毒性试验，但从未给患病的动物注射过。如果当时他做了这方面的试验，这种“神奇药物”很可能会提早10年问世。

在英美两国媒体的共同努力下，关于弗莱明为创造一项医学奇迹而坚持不懈奋斗的传奇故事很快就诞生了。

媒体在科学史上几乎很少犯下如此严重的愚蠢错误。它们把弗莱明描述成发现青霉素的天才，而对牛津大学的研究小组要么只字不提，要么仅用几句话一带而过。但在弗莱明本人的演讲中，他总是把青霉素的诞生归功于弗洛里、钱恩和他的同事所作的研究。

诺贝尔奖评奖委员会并没有受舆论的蒙蔽而将1945年的诺贝尔医学奖授予弗莱明一人。作为弗莱明的合作者，佛罗理和钱恩与他共同获得了诺贝尔医学奖。

亚历山大·弗莱明1955年逝世，终年74岁。持修正观点的传记作家和历史学家们及时写出了关于青霉素发明过程的真实故事。然而，那些神话般的传说很难被人们忘却。《大不列颠百科全书》仍然记载着关于弗莱明传奇故事的大部分内容。１９２８年夏季的一天，弗莱明正准备用显微镜观察培养皿中的葡萄球菌时，突然，他的目光落到了一支被污染的培养皿上，细心的弗莱明发现，培养皿上有一种来自空气中的绿色霉菌并已开始繁殖，而绿色霉菌的周围，原来生长的葡萄球菌全部消失了。他把这一奇怪现象记录下来，并小心地将这种霉菌培养起来。他推断，这种霉菌一定产生了某种具有强大杀菌作用的物质。于是，他又和助手们进行了更广泛的试验和实验性研究，均获得了令人振奋的结果。弗莱明把这一重大发明写成一篇论文发表在１９２９年的英国皇家《实验病理季刊》上，并把这种由青霉菌产生的物质命名为青霉素。由于当时艾利希的６０６药正名声大噪，多马克的磺胺也举世瞩目，加之弗莱明的实验还没有完结，青霉素还不能大量很快分离出来，所以他的发现被人们忽略了。过了１０多年，澳大利亚病理学家弗洛里和德国化学家钱恩合作，从这个已被人遗忘的发现中挽救了有治疗效果的霉菌，又提取了青霉素并肯定了其治疗价值，并把这项技术奉献给人类，这才使这种抗菌素在医学界得到承认。１９４４年，医用青霉素正式问世，被广泛运用于医疗。从此开创了抗生素时代。二、技术活动的方法

技术方法：是人们在技术实践过程中所利用的各种方法、程序、规则、技巧的总称，包括其中可操作的规则或模式，解决“做什么”、“怎样做”以及“怎样做得更好”的问题。技术方法从历史上来看经历了四个阶段:经验技术方法阶段，经验-科学阶段，科学-技术阶段，以系统工程为主导地位的阶段。（一）技术方法的特点技术方法既寓于技术研究与开发活动中，也寓于各种技术决策活动中，是技术研究与开发、技术决策过程中所采取的手段、途径与可操作的规则或模式。前者主要涉及到技术原理的构思、工程设计与技术试验等，后者涉及技术预测与技术评估等。（二）技术的预测和评估1.技术预测预测：通过对现有资料的研究和分析来计算或预报未来的某些事件或情况。技术预测：把预测科学应用于技术领域，对技术的未来特性、趋势或对有用的机器、过程的推测就是技术预测。它是科学管理的重要组成部分，主要研究技术发展的变迁规律。预测的根据：事物发展的规律性、随机性和约束性、预测系统结构的稳定性、预测的可检验性。它最早出现于20世纪40年代，与现代技术革命的兴起密切相关。准确地、科学的预测，不仅使各国政府、经济管理部门和科技管理部门规划决策的依据和重要内容，也是企业和科研机构内的管理人员和专业科技人员从事管理活动和科技活动的依据。预测作用巨大。美国有500余家大型企业工业公司自60年代末均设置了专门的预测机构，平均年投资10万美元，另外还支出每年约1500万美元，委托社会上的专业预测机构提供预测。美国：1990年成立了国家关键技术委员会，以未来5～10年竞争技术为研究对象，从技术供给能力和产业需求出发，由关键技术委员会的12～25位专家选出在未来5～10年期间可行并可能实现的对经济繁荣和国家安全重要的关键技术。从1991年起，美国国家关键技术报告每两年定期发布，目前已发布了4个报告。日本：从1971年开始，利用大规模德尔菲法（Delphi）每5年进行一次技术预测调查，至今已进行了7次调查。这项研究的宗旨是从长远观点出发，对未来30年的技术发展进行预测，从众多有希望的技术发展成长点中比较科学地捕捉重点。他们从经济社会发展需求出发，通过向3000多位来自社会各方面的专家进行咨询，对1000多个技术课题项目进行评价。走在世界前列的日本技术预测走在世界前列的日本技术预测.doc

英国：1993年发表了《发掘我们的潜力：科学、工程和技术战略》科学技术白皮书，于1994年首次开始了国家技术预测工作，对16个行业未来10～20年内的发展趋势进行了全面评价和分析，并把重点放在技术发展和市场需求的结合上。1999年4月开始了新一轮的技术预测，这次技术预测主要强调竞争力优势、生活质量提高和可持续发展三个方面。国外技术预测特点：第一，对技术预测的认识已取得基本共识。第二，各国技术预测领域趋同。第三，从本国需求出发开展预测工作。第四，已形成了规范的预测方法。第五，对战略决策产生了较大影响。

预测的基本类型：据美国斯坦福研究所的不完全统计，预测方法已达150种。直观型预测方法:靠经验、知识、直觉和综合分析能力预测。具有风险性。探索型预测方法：假定未来仍按过去的趋势发展，可由现在推定未来。规范型预测方法：根据未来的需要，从未来回溯到现在，用以获得新信息、模拟各级目标和估计事件实现的时间、调价、途径。反馈型预测方法：中国：1992～1995年，原国家科委综合计划司和政策体改司共同组织了国家关键技术选择研究，该项研究界定了我国国家关键技术的定义、原则、准则，确定了４个关键技术领域：信息技术、先进制造、先进材料和生物技术，并通过德尔菲和专家会议法选择出24个关键技术和124个技术项目。1997～1999年，又对农业、信息和先进制造3个重点领域未来10年的技术发展进行了调查，在原国家科委综合计划司的领导下，组织1200名社会各方面的专家，对上述3个领域的技术发展进行咨询调查。通过两轮预测、分析评价以及反复论证，对308项（农业100项、信息112项、先进制造96项）技术进行了预测分析，并选择出128项国家关键技术，其中农业34项、信息55项、先进制造39项。这些研究在我国科技规划的制定、科技计划调整、重点项目选择等方面发挥了重要作用，同时也带动了部门和地方此项工作的开展，目前已形成了一批专门从事技术预测研究的人才队伍和专家网络。二十一世纪前20年技术发展预测.doc2.技术评估（1）技术评估的特点美国科学家达达里奥(E.Doddorio)第一次提出了技术评估的概念，并对该概念作了最初解释。1967年他在国会上提出了“科学技术评估法案”，1972年，该法案获得国会的正式通过。技术评估（technologyassessment，TA）是指采用科学的方法，预先从各个方面系统地对相关技术的利弊得失进行综合评价的活动。它的主要目的是系统地确定技术在开发、引进、扩散、转移、改造和社会应用等一系列过程中可能对社会的各个方面所产生的影响，并对这些影响及后果进行客观、公正的评价，为决策部门提供咨询和建议，以便引导技术朝着趋利避害的方向发展。技术评估具有以下几个特点：评估的整体性是指从政治、经济、生态环境、技术、法律、文化、伦理道德、宗教信仰等各个可能产生较大影响的方面对技术正负效应做出全面地评价，包括对近期利益、长远利益以及不同地区、不同部门、不同学科领域、不同社会阶层、不同利益集团的利益的系统考察和均衡，既有对技术的经济效益的评估，也有对价值、文化方面潜在方面的考虑。评价主体的多学科性。保证评估的客观性、公正性。评估对象的广泛性。自然技术、社会技术、法律的制定、社会制度的理想状态等；而现在的、未来的技术、技术规划和技术政策是评估的直接对象，主要着眼于技术对社会的影响。技术评估方案的可操作性。要提供适合于实践的具体方案、策略和规划，具有较强的可行性。（2）技术评估的方法第一，矩形分析法。从系统的整体观念出发，站在事物普遍联系的高度，分析研究对象和各种因素之间的相互关联性。第二，效果分析法。这类评估方法重点是评估对象的未来效果即间接效果，而非直接的第一次效果。第三，多目标评估法。技术是一个多目标的复杂系统，且与社会系统相互影响和制约，因此各种价值目标都可以成为技术目标。第四，技术再评估法。评估对象为以开发或需要推广的技术。立足于长期、综合、根本的利益，重视技术的副作用和负面效果，把技术本身和社会效应两个最基本方面综合起来作出评估。（3）技术评估的程序第一，调查研究，通过调查研究把握研究对象的性质和目的，技术课题的实施对象、新技术的对比技术以及新技术相关领域及其主要影响等，从而能够确定评估报告限定的评估范围是否合理。第二，寻找影响。了解评估对象方案的一切影响方面，包括潜在影响，明确影响的因果关系以及政府对影响的作用进行比较分析。第三，影响分析。在找到影响因素后，还必须对影响的内容、程度、性质、真实性及影响规模等做出分析，并进一步明确影响的因果联系第四，排除非容忍性影响。这是根据事前规定的若干评价项目，参照某些价值标准对各个项目进行逐个判断，按其程度的不同从总体上逐个归纳，最后按它们的恶劣程度、相关程度、频度和范围等因素进行判断，排除掉那些非容忍性影响。第五，制定改良方案。根据以上分析采取相应对策，特别是对消除非容忍性影响的对策。第六，综合评价，明确被选择方案。综合归纳、作出总体评价，也就是从系统的整体观念入手，权衡利弊对技术作出合理的选择。（4）技术评估的原则第一，公正性原则。要求摆脱外界干扰和委托者意图的影响。第二，客观性原则。技术评估的结果应有充分的事实依据，评估的指标具有客观性。第三，独立性原则。技术评估工作应始终坚持独立公正的第三者立场，准确评估技术对象。第四，合理性与合意性的兼顾原则。由于技术本身具有一定的内在价值，技术评估应当强调需要和价值是什么；由于价值观念在技术评估中起着特别重要的作用，进行技术评估的标准，不仅是技术的合理性，而且是技术的合意性。技术进步的标准：先是看该项技术能否满足以最小的投入获得最大的产出原则，以追求最优化的目标。一般把技术系统的效能视为技术进步的指示器（劳动生产率的高低、能耗、使用寿命、可靠性、灵敏度、精确度、运行速度、生产方式的经济性等