第三讲 科学发展的历程与李约瑟难题

第三讲

科学发展的历程与“李约瑟难题”教师科学素养课程组2本讲目录“李约瑟难题”3古代科学的发展31近现代科学的诞生与发展23人类的起源人类文明的起源，应当从“人猿相揖别”说起。人类是从猿类进化而来的，这一过程大概开始于距今1400到八百万年前左右。现在发现的最古老的猿人化石，是在非洲发现的，大概距今700万年前。而现在发现的最古老的工具，是250万年。4

在中国境内发现的猿人化石，最先发现的是北京猿人头盖骨，距今50万年。以后又发现了陕西蓝田猿人和云南元谋猿人化石，大概距今170万年左右。56人种的起源论争

近年国际上关于人种起源问题观点颇多。其中，大多数人倾向“人类祖先起源于非洲”说。因为，进入90年代后，非洲出土大量早期人化石，并且这些化石构成了一个相当完整的演化体系，亚洲地区出土的化石很难与它相提并论。相较而言，非洲似更有条件作为人类的发祥地。7

但我国和世界上其他一些科学家则持“世界各人种独立起源”说，认为世界各人种可能是在非洲和亚洲分别独立起源的。三峡考古与人类起源多中心说录像8古代人类最重要的11项技术发明古代人类在与自然作斗争时，逐步做出了以下11种最重要的技术发明：1、石器2、火3、语言4、畜牧和农业5、陶器6、轮子7、文字8、青铜和钢铁9、船10、纺织11、玻璃9近代人类最重要的11项技术发明1、透镜2、原子弹3、电的利用4、电话机5、城市上下水系统、6、时钟7、基因工程8、古典音乐9、印度阿拉伯数字10、计算机11、避孕药一、古代科学的发展1112在古代科学史上有影响的9个国家1、古埃及：公元前3500年到公元前6世纪2、古巴比伦：公元前3500年到公元前六世纪3、古代印度：公元前2500年到公元5世纪4、中国：夏代始年约为公元前2070年5、腓尼基：公元前3000年到公元前6世纪6、古希腊：公元前12世纪到公元前1世纪7、古罗马：公元前1世纪——公元476年8、阿拉伯帝国：公元7到13世纪9、奥斯曼土耳其：公元14—17世纪13（一）四大文明古国的科学成就14国家比较重要的科学技术主要代表性成就古埃及几何学、医学、化学工程学等金字塔、木乃伊、纸草太阳历古巴比伦天文学、建筑学、算术等巴比伦城、楔形文字、太阳历、<汉谟拉比法典>古印度哲学、医学等阿拉伯数学、医学哲学成就等古中国手工业、医学等青铜、古陶瓷、丝绸、针灸术共同点都是发源于大河流域农业文明、都取得了一定的科技成就。而且都受到宗教的影响，最后逐渐衰落。四大文明古国科学技术成就的对比

15古埃及金字塔古埃及的有文字可考的历史，开始于公元前31世纪，这时他们已经建立了早期王国的第一王朝。从公元前27世纪第三王朝时期开始，法老死后开始葬入金字塔，于是开始了一个历时数百年的修建金字塔的古王国时期金字塔是古代埃及国王“法老”的陵墓，因其外形象汉字的“金”字，所以称作“金字塔”。古代埃及人相信“灵魂不灭”，认为只有妥善保存死者的遗体，其灵魂才能有所归宿，因而埃及国王极为重视自己墓葬的建筑，希求死后也能享有至尊至圣的威严。16

17“世界七大奇观”之一第四王朝法老胡夫的金字塔和哈佛拉的金字塔是最大、最负盛名的，大约建于公元前26世纪。胡夫的金字塔又称大金字塔，原高146.5米，塔基边长230米，坡度为51°，用了约230万块巨石叠砌而成，每块巨石平均重2.5吨，历时30年才筑成。录像18古埃及的历法和农业

现在世界上通用的历法——公历，有人曾似是而非地称之为“西历”。其实，究其根源，这种历法并非产生于西方，而是产生于6000多年前的古埃及。这是一幅古代埃及人记录星象变化的图片。19人类历史上第一部太阳历

古代埃及人发现，当清晨东方的地平线上同时出现太阳和天狼星时，恰好是尼罗河水上涨到孟斐斯之时。天狼星出现的周期约长365天，所以他们把天狼星出现的日子定为一年之始。古代埃及人又按尼罗河水涨落和作物生长的规律，把一年分为3季（泛滥季节、播种季节、收获季节），每季4个月，一年共12个月，每月30天，岁末增加5天节日，共计365天。这是人类历史上产生的第一部太阳历。20“儒略历”的由来

埃及的太阳历将一年定为３６５天，与地球围绕太阳公转一圈的时间（回归年）相比较，只相差四分之一天，这在当时已经是相当准确了。公元前４６年，罗马统帅儒略·凯撒（又译朱利乌斯·凯撒）决定以埃及的太阳历为蓝本，重新编制历法。凯撒主持编制的历法，被后人称为“儒略历”。21书有三种埃及船的坟墓壁画

这是一幅古埃及的坟墓壁画图。图画左上是用纸草制的轻船，右边是备有桨的搬运东西的快船，下面的则是备有长方形帆的帆船。这幅图画现藏于开罗埃及博物馆225000年前的古巴比伦的楔形文字

5000年前，苏美尔人发明并开始使用楔形文字，他们通常用小木棒在潮湿的泥版上压出字迹，笔道的形状很象楔子，因此叫楔形文字。23

楔形文字后来流传到西亚许多地方，阿卡德、巴比伦、波斯等地的人民对它略加修改，成为西亚通用的文字。公元前6世纪，腓尼基人把楔形文字改造为字母文字。由于苏美尔人还不懂得造纸。他们就用粘土做成长方形的泥版，用芦苇或木棒削成三角形尖头在上面刻上字，然后把泥版晾干或者用火烤干。这就是后来人们所说的泥版文书。到现在为止，人们在两河流域已经挖掘出了几十万块这样的泥版文书。24汉谟拉比法典石柱

1901年12月发现，高2.25米，底部圆周1.9米，顶部圆周1.65米。这个石碑就是著名的“汉穆拉比法典”，也是世界上最早的一部比较系统的法典。现存巴黎罗浮宫美术馆。石柱上半部浮雕为太阳神沙马什将象征权力的王笏(音hu)授给站在面前的汉谟拉比这部法典一共有282条，刻在圆柱上共52栏4000行，约8000字。它是世界上现存的一部最古老最完整的法典。25古代印度在人类文明史上的地位

古代印度在人类文明史上占有非常重要的地位世界三大宗教之一佛教，就产生于古代印度。人们通常所说的阿拉伯数字，其实是印度人的发明，后经阿拉伯人传入西方。古代印度的航海事业也非常发达，他们的商人和马可波罗一起，引起了欧洲人对东方的“黄金渴望”。26印度人发明了“阿拉伯数字”大约771年，一位印度学者把一篇数学论文带到巴格达，其中包括从0到9十个数字，后来这篇论文被翻译成阿拉伯文。阿拉伯人发现了印度数字的优点，于是就在帝国内推广应用。以后，阿拉伯人通过西班牙人把这种印度数字传入欧洲，并传播到世界各地，这就是我们所使用的阿拉伯数字。2728中国科学技术曾一度领先5世纪-15世纪：中国在科学技术上居于世界领先地位，其标志是形成了：四大科学体系：农、医、天、算四大发明：指南针、印刷术、火药、造纸术与古希腊比较：由定律、定理表现的理论自然科学不如古希腊，而实用科学长期处于领先地位中国古代实用科学：与技术没有分化的一种知识形态。29303132

长城--纪念碑

东达辽东，西止甘肃嘉峪关，横贯中国北部长达

11300余华里的人类最伟大的工程。

33秦代三大水利工程343536373839最先发现太阳黑子

例如，当西方人争论谁在1615年左右最先发现太阳黑子时，中国早在公元前18年以来便系统记录了太阳黑子，比欧洲早了1500年。中国早在公元前1361年就有日食记录，公元前1600年至公元1600年间有581项彗星记载，公元前467年记到哈雷慧星。4041

1380年前，欧洲人还无法制造出一小块铸铁，而中国早在公元前四世纪已在工业规模上生产铸铁了，到公元一世纪中国人已是铸铁大师，欧洲人相比之下落后了1500年。42钢铁冶炼技术遥遥领先

英国著名中国科技史家李约瑟博士曾根据考古资料，将中国古代的冶炼炉与后来西方的冶炼炉作了对比，得出结论，中国古代和中世纪在钢铁冶炼技术方面长期处于遥遥领先的地位。而炼铁术最早并不是中国人发明的，是两河流域的古赫梯人在世界上首先发明了炼铁术，古巴比伦汉莫拉比法典上已经有铁匠这个行当，而中国人此时主要使用的仍然是青铜器。43越王勾践剑越王勾践使用的一把青铜剑。于1965年12月在湖北省江陵县的楚墓出土，现藏于湖北省博物馆。剑长55.6厘米，宽5厘米。剑身有黑色花纹，材料为铜和锡，正面有“越王鸠浅自乍用剑”（“鸠浅”即“勾践”，“乍”即“作”）铭文。该剑出土时置于黑色漆木剑鞘内，剑身光亮，无锈蚀，刃薄锋利。铸造工艺达到相当高水平。44吴王夫差矛中国春秋末期吴王夫差使用的一把青铜矛。于1983年11月在湖北省江陵县的楚墓出土，仅存矛头，现藏于湖北省博物馆。矛头为青铜铸造，长29.5厘米，宽5.5厘米。剑身有黑色花纹，材料为铜和锡，正面有“吴王夫差自乍（作）用”）铭文。矛刃锋利。其铸造工艺之精细为同类兵器所少见。45464748汉代发明、唐代完善的曲辕犁495051《齐民要术》是现今完整保存下来的最古的农书，作者是北魏的贾思勰，大约写于公元533至544年间。全书110卷92篇，涉及到作物栽培、耕作技术和农具使用、畜牧兽医和食物加工等各个方面，几乎是一部农学百科全书。

52西汉时期的纸地图

（公元前206－公元8年）最大残长8厘米。1986年甘肃天水放马滩5号汉墓出土。甘肃省博物馆藏。此地图用纸是目前世界上最早的纸。纸面平整、光滑、结构紧密，表面有细纤维渣，可见造纸技术比较原始。其原料为大麻，是西汉早期麻纸。纸上用墨线绘有山、川、崖，路，是一幅世界最早的纸绘地图。

53雕版印刷术

与纸的使用一样，中国印刷术的出现也非常早；隋朝时期，我国人民已经发明了雕版印刷术。据我国历史记载，印刷术开始于隋文帝开皇十三年(公元593年)。唐代印刷业极为发达，四川成都几乎成了刻书的中心。1900年在敦煌发现了一部唐代刻印的《金刚经》，标明日期为“咸通九年四月十五日”，也就是公元868年。这是目前世界上最早印有出版日期的印刷品。欧洲最早印有确切日期的印刷品是德国南部的“圣克利斯多大画像”，日期是1423年。5455汉代发明的565713世纪最大的光学实验58（二）古希腊人的科学成就591、托勒密的天文学体系

托勒密ClaudiusPtolemaeus（约90-168）古希腊天文学家、数学家、地理学家和地图学家在天文学上，托勒密集古希腊天文学之大成，建立地心宇宙观，即托勒密地心学说。他主张地球居宇宙中心静止不动，日、月、行星和恒星均环绕地球运行，托勒密的地球中心说支配西方达1500年之久。

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欧几里得是一位治学严谨的学者，他反对在做学问时投机取巧和追求名利。传说一个学生才开始学第一个命题，就问欧几里得学了几何学之后将得到些什么。欧几里得说：“你想在学习中获取实利吗？那么拿去这3个钱币吧。”2、欧几里得的《几何原本》63欧几里得的《几何原本》

欧几里得的《几何原本》共含13篇。在第1篇中，欧几里得首先给出关于点、线、面、直线、平面、圆等23个基本概念的定义，然后在这个基础上给出几何学理论的5条公设和5条公理。643、亚里士多德的逻辑学体系

他一生勤奋，著书数百卷，总结了泰勒斯以来古希腊哲学发展的结果，首次将哲学和其他科学区别开来，开创了逻辑、伦理学、政治学、物理学、植物学和动物学等学科的独立研究。他的学术思想对西方文化、科学的发展产生了巨大的影响。

亚里士多德是公元前三八四年出生的古希腊著名的哲学家、渊博的学者。他是柏拉图的学生，又是亚历山大大帝的老师。65形式逻辑学的奠基人

亚里士多德认为分析学或逻辑学是一切科学的工具。他是形式逻辑学的奠基人，他力图把思维形式和存在联系起来，并按照客观实际来阐明逻辑的范畴。66最博学的人亚里士多德运用观察试验的方法和辩证思维的方法，大大推动了当时科学的进展。亚里士多德的一个突出特点就是追求真理，他认为这是哲学家的神圣职责。他的一句名言“我爱我师，我更爱真理”，一直为后人津津乐道。亚里士多德集上古知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人象他那样对知识有过系统考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书。恩格斯称他是“最博学的人”。6768但是在中世纪，经院哲学和神学利用他的著作中一些形而上学和唯心主义的东西，比如神推动世界和地球是宇宙的中心等观点，把它们奉做不能改变的经典和不能超越的权威，肆意歪曲他的著作，这又束缚住人们的思想，阻碍了中世纪科学的发展。694、盖伦的医学体系

盖伦是古罗马时期最著名最有影响的医学大师，他被认为是仅次于希波克拉底的第二个医学权威。

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盖伦(Calen)(129-199)是古罗马时期最著名最有影响的医学大师，是最著名的医生和解剖学家。他一生专心致力于医疗实践解剖研究，写作和参加各类学术活动。

二、近现代科学的发展7211—13世纪：大翻译运动时期（我国宋朝）

14世纪：文艺复兴时期（我国元明朝）

15-16世纪：地理大发现时期（我国明朝）

16-17世纪：科学革命时期（我国明清朝）

18世纪：工业革命时期（我国清朝）

19世纪：古典科学全面发展时期（清朝）

20世纪：现代科学技术时期

73近代科学之所以诞生在欧洲而不是亚洲、美洲，是有其深刻的的历史必然性的。这就是欧洲的文艺复兴和宗教改革彻底解放了人们的思想，而地理大发现则提出了对科学技术发展的要求，它们共同召唤着呼之欲出的科学革命。74十字军东征大翻译运动大学的创立航海运动文艺复兴宗教改革近代科学诞生1113141516马可波罗游记来自西方的推动力来自东方的推动力1543近代科学产生的原因（一）11—13世纪：十字军东征和大翻译运动76

11世纪开始，欧洲发生了一个巨大的历史事件，这就是十字军东征。基督徒带着一种狂热的宗教情绪，开始是自发的继而有组织地向东方进军，想夺回被异教徒占领的圣城耶路撒冷。77十字军东征

始于1095年，教皇乌尔班二世在法国南部克莱蒙召开宗教大会，以从异教徒手中夺回“圣地”耶路撒冷为口号，煽动宗教狂热情绪，号召发动第一次十字军东征。

1099年7月，十字军攻占耶路撒冷，建立耶路撒冷王国，以及爱德沙伯国、的黎波里伯国和安条克公国。

1147年，法王路易七世和神圣罗马皇帝康拉德三世发动第二次东征，在小亚细亚和大马士革附近遭到惨败。78

1189年，德皇腓特烈一世、法王腓力二世与英王理查一世发动第三次东征，与撒拉丁连番激战，无功而返

1202年，教皇英诺森三世策划了第四次东征，原计划攻取埃及，但在威尼斯商人的干预下，反而进攻信奉同一宗教的拜占庭帝国，占领了君士坦丁堡和拜占庭在巴尔干的大部地区，建立“拉丁帝国”。第五次（1217年～1221年）、第六次（1228年～1229年）和第七次（1248年～1254年）东征的目标均为埃及，第八次（1270年）东征的目标是突尼斯，均告失败。1291年，十字军丧失其在东方的最后据点阿卡，宣布东征以彻底失败而告终。79十字军东征运动在诸多因素的支配下，延续了二百多年，对欧洲历史产生了极大的影响。它促成了拜占庭所保存的希腊文明、阿拉伯文明以及通过它所了解的中国文明，与欧洲人所继承的罗马文明之间的交流和融合。正是这场疯狂的宗教战争，推动了一种新的文明的铸造。80十字军从东方带回了阿拉伯人先进的科学、中国人的四大发明、希腊人的自然哲学文献。12世纪，欧洲掀起了翻译阿拉伯文献的热潮。希腊原始文献经过叙利亚文，到阿拉伯文，再被译成拉丁文。亚里士多德和柏拉图的哲学著作、欧几里德和托勒密的科学著作，开始为欧洲人所熟悉。

大翻译运动81

大翻译的中心是西班牙和意大利，因为这两个地区离阿拉伯文化区和希腊文化区最接近。西班牙曾经被阿拉伯人所统治，基督教学者在这里得到了大批阿拉伯语的希腊文献。至于意大利，由于地缘关系与拜占庭(君士坦丁堡)一直商务交往密切，而且当时许多人既精通阿拉伯语，又精通希腊语。大翻译运动导致了欧洲学术的第一次复兴。

82通过大翻译运动，当时已知的希腊科学与哲学文献都被译成当时欧洲学术界通用的拉丁文，为欧洲的学术复兴奠定了基础。到1270年，亚里士多德的著作全部被译成拉丁文，亚里士多德学说被确立在经院哲学中的统治地位指日可待。（二）十四世纪：文艺复兴时期

84近代自然科学产生于文艺复兴后期，是伴随资本主义的生长而产生的。文艺复兴是反对封建主义思想禁锢的一次伟大的思想解放运动，发源于当时工商业最发达的意大利。文艺复兴最初是以恢复希腊古典文化的面目而出现的。早期主要表现在文学和美术领域。

85早期文艺复兴的著名人物

文艺复兴的第一位旗手是佛罗伦萨的著名诗人但丁(1265一1321)。他的著名的作品《神曲》，将希腊古典时代的人物放在一个重要的位置，而教会的显赫人士却都被打入地狱，显示了一种新的精神态度。86

文艺复兴以复兴古典文化为口号，发掘、光大古希腊文化，树立起理性主义和人文主义大旗，反对神权和封建特权，提倡个性自由。它不只是一场复兴古典文化的运动，更是一场新时代的启蒙运动。87

文艺复兴增进了人对自然观察的兴趣，通过对自然的研究，科学研究开始走向重视实验的道路。

881450147515001525155015751600达芬奇米开朗基罗拉斐尔89达·芬奇（1452—1519年）

伟大的画家、雕刻家、音乐家和诗人。为了提炼绘画和雕塑的艺术法则，他深入研究了解剖学、光学和力学，通晓生理学、物理学、数学、地质学、天文学等等，并把研究工作建立在实验的基础上。他不顾教会禁例，解剖了人的尸体。他还是建筑师和工程师，设计了飞行机械、潜水机械和机枪等许多器械。他终生勤奋，前后积累的手稿大约有七千页。90《蒙娜丽莎》被称为“永恒的微笑”，在艺术史上占有重要的地位。整幅画形象逼真，色彩调和，在光线明暗的变化上，表情的刻画上，都表现了精湛的艺术造诣。更重要的是，在这幅画上，第一次展示了人类永恒的微笑，表明人活在世上是可以而且应当找到幸福的。这充分体现了反对神权、提倡人权的人文主义思想本质91达·芬奇《最后的晚餐》92米开朗基罗（1475—1564年）

他的成就标志着文艺复兴艺术的高峰。他一扫意大利宁静和精巧的艺术风格，所做雕像以豪放、刚健、雄伟的人体美为特征。他的大理石雕像《大卫》，塑造了一个舒展自如，昂然挺立，肌肉健实，巨人般的裸体青年形象，表现了古代英雄大卫即将投入战斗时的神情，以夸张的手法表现了大卫雄伟的体魄。后来，佛罗伦萨政府把大卫的雕像放在市政厅前，作为市民政治理想的象征。9394拉斐尔（1483～1520年）

他的艺术风格的特点是优美、典雅，表现了文艺复兴时代艺术的另一方面。他以绘出无数的圣母像而见著，但与圣经神话传说和已经确立的传统相反，他把幽灵般的圣母画成异常温柔美丽，完全是一个人间善良的母亲的形象。他的代表作如《草地上的圣母》，实际是描绘一个健康美丽的农家妇女和她可爱的孩子，《西斯廷圣母》是一位披着农民围巾，穿着普通衣服的少妇。95

《雅典学派》是拉斐尔的一幅壁画。他以丰富的想象力，把他所崇敬的古代学者集中重现于画面上。

96

恩格斯对意大利文艺复兴给过一个中肯的评语：“这是一个需要巨人而且产生了巨人的时代。”97文艺复兴对西方价值观的影响由于文艺复兴运动的影响，导致后来西方的文化价值观发生了根本性的变化，由重视神到重视个人。西方人写信封，地址的顺序是按从小到大的次序写的，而中国人写信封，却是相反。西方人重视个人的价值，主张个人的自由，提倡“尽管我不赞成你的观点，但我誓死保卫你说话的权利”。98中国的传统的政治理念追求的是社会的和谐，这和西方不一样。西方这样一种自由主义的传统追求的是个人的解放。中国的儒家更多追求的是社会的和谐，儒家认为一个社会要实现和谐的话，各个阶层或者各个群体能够都在自己的位置上，各尽其职，各得其所。荀子有一句话叫：定分止争。儒家的“礼”就是规范这些本分的。中国儒家的人文理念（三）十五世纪：地理大发现时期

--资本主义工商业大发展100

15世纪是人类向地球上未知的海洋和陆地进军的时代。

1403年，郑和率领庞大的舰队向西周游南海各地并远航至阿拉伯地区和非洲东海岸。觊觎东方财富的欧洲冒险家们则向南和向东探险。

1488年，巴托罗缪.狄亚士绕过好望角，达.伽马于1497－1499年间完成的航行最终确定了从欧洲经印度洋到东方的航线。101马可波罗（1254—1324年）

意大利威尼斯人，出身于商人贵族家庭。大约从1275年至1292年17年间，马可波罗和他的父亲、叔父一直在中国居住。马可波罗除了在京城大都供职外，还奉皇帝之命巡视过陕西、四川、云南、河南、江浙等省或出使外国，他自称曾治理过扬州3年。

1295年（元成宗元贞元年），波罗父子三人由海路乘船回到意大利。第二年，马可波罗参加威尼斯舰队作战，兵败被俘，被拘留在狱中。他把自己在中国和亚洲其他国家的见闻，口授给同狱的一位名叫鲁思蒂谦的文章能手，由后者用法文记录下来，整理成著名的《马可波罗行纪》（或称《东方闻见录》）。1298年，马可波罗获释回家，后来成为巨商。102103“世界第一奇书”

马可波罗是第一个广泛游历东方各国而又留下一部名著的欧洲人。他的《马可波罗行纪》被称为世界第一奇书，曾被译成多种文字，对后来欧洲了解中国和东方影响极大。马可·波罗的书在欧洲广泛流传，激起了欧洲人对中国文明与财富的倾慕，对以后新航路的开辟产生了巨大的影响。同时，西方地理学家还根据书中的描述，绘制了早期的“世界地图”。

104105“黄金渴望”

东西方之间的海路原来分别取道黑海、波斯湾和红海。红海以东的贸易大都由阿拉伯商人经营，而对西欧的转手贸易则由意大利商人把持。其他西欧国家十分嫉羡，它们渴望另辟新的航路到东方来搜求黄金，发财致富。奥斯曼土耳其兴起以后，控制了北部的交通咽喉，给东西方贸易带来了不利影响，开辟新航路的问题更加迫切。106地理大发现与大国崛起公元1500年前后的地理大发现，拉开了不同国家相互对话和相互竞争的历史大幕，由此，大国崛起的道路有了全球坐标。五百年来，在人类现代化进程的大舞台上，相继出现了九个世界性大国，它们是葡萄牙、西班牙、荷兰、英国、法国、德国、日本、俄罗斯和美国。大国兴衰更替的故事，留下了各具特色的发展道路和经验教训，启迪着今天，也影响着未来……

107航海王子亨利（恩里克）出生在1394年，是葡萄牙国王若昂一世的第三个儿子。他大力支持航海事业，创办航海学校，自任校长，培养和选拔航海人才，被称为“航海家”。他不断组织探险队，沿非洲西海岸南下，先后占领马德拉群岛、亚速尔群岛和佛得角一带，掠夺黄金、象牙和奴隶。1460年，“航海家”亨利逝世，但他开拓的航海和殖民活动得以继续下去1081487年迪亚士到达好望角

1487年（或1486年），巴托洛缪·迪亚士（约1450—1500年）率3只船沿非洲西海岸继续南下，途中遇到风暴，经过十几天的搏斗，竟于1487年2月漂到非洲东海岸的阿尔戈阿湾附近（南纬33度，东经22度）。这是欧洲人第一次绕过非洲南端到达非洲东海岸。1488年，迪亚士返航时到达好望角，由于风浪极大难于航行，称之为“暴风角”。葡萄牙王认为，到了此地前往印度大有希望，遂改名“好望角。”迪亚士的航海图和资料，在达·伽马后来远航印度时发挥了重要作用。

1091498年达·伽马到达印度1497年葡萄牙贵族达·伽马率领约170名船员分乘4艘船，从里斯本出发，在阿拉伯水手的领航下，于1498年5月20日到达印度西海岸。次年9月，达·伽马率领满载香料、宝石的船队回到里斯本。110哥伦布的航行热那亚人哥伦布自幼喜欢航海。他相信地球是圆的，但是他固执地相信它并没有人们说的那样大，因此他才坚持认为向西航行也可以到达遍地是黄金和香料的东方。这一错误的估计使他作出那胆大包天的探险计划，他认为从欧洲的大西洋沿岸向西航行不久就能到达亚洲。他的远航计划得到西班牙王室的资助。111哥伦布的船，长度仅26米

郑和宝船船长约138米，宽约56米，排水量上万吨。

1121131522年麦哲伦环球航行

1519年，葡萄牙人麦哲伦奉西班牙王室之命，率领船队作环球航行。他横渡大西洋，沿南美洲海岸南下，穿过今天的麦哲伦海峡，进入另一片海洋。当时那里水面比较平静，麦哲伦称它为太平洋。船队到达菲律宾群岛后，麦哲伦介入岛上的部落冲突，在交战中被杀。他的同伴逃了出来，继续航行，绕道好望角，1522年回到西班牙。麦哲伦的船队有五艘船和260多人，回到西班牙时，只剩下一只船和18个瘦弱的人了。但是他们带回的一船香料，据说以近万倍的价格卖出，人人都发了大财。114西班牙、葡萄牙的暴发与掠夺在坚船利炮的猛烈攻击下，一个个海上交通战略要点相继成为葡萄牙的囊中之物，正是利用从大西洋到印度洋的50多个据点，葡萄牙垄断了半个地球的商船航线。在16世纪初的前五年中，葡萄牙的香料交易量从22万英镑迅速上升到230万英镑，成为当时的海上贸易第一强国。115与欧洲人的扩张相伴随的，却是美洲两大文明中心的悲歌。到1570年，战争屠杀和欧洲传来的流行病，使墨西哥地区的人口从2500万下降到265万，秘鲁的人口由900万下降到了130万。美洲大陆的原住民印第安人从那以后急剧减少了90%。（四）16-17世纪：科学革命时期117人文精神催生了科学精神由于文艺复兴解放了人的思想，人们的观念由“以神为本”转到“以人为本”，催生了科学精神。

16—17世纪是近代自然科学从神学中独立出来并迅速发展的世纪。118

地理大发现首先推动了天文学和力学的发展：在茫茫的大海中，精确地测量海船的经纬度是非常重要的。纬度的测量可以很容易地通过观测北极星与海平面的夹角实现，经度的测定在钟表没有发明之前也只能通过天文观测。为此需要制定精确的星表，以及对行星的运动规律进行精确的数学运算。这样，天文学和力学就首先从神学中独立出来了。

1、哥白尼革命120哥白尼革命

1543年在科学史上是极为重要的一年，哥白尼的《天体运行论》和维萨留斯的《人体的构造》同于此年出版。

在哥白尼的宇宙图景中，地球不再是宇宙的中心，从而使《圣经》赋予它的特殊身份完全丧失了──宇宙不因地球而存在，也就不再有什么天堂与地狱之分。121哥白尼（1473-1543）

他是一个波兰教士，年青时曾去意大利波伦亚学习，受到文艺复兴新精神的影响，并吸收了新柏拉图主义的一些思想。回国后，他利用业余时间从事天文研究。当时在天文学中占统治地位的是古代托勒密的学说。但托勒密学说有一个引人注目的缺点，即它用以解释天体运行的均轮与本轮在数学上太繁复。哥白尼的突破正是从这一点开始的。他相信自然规律具有简单和谐的性质，决心寻求新的解释。122123在古代著作的启示下，他通过自己的一些观察，但主要是通过推论，提出了一种大胆的新理论：在宇宙的庙堂中，太阳“坐在皇帝的宝座上，统治着周围的星星家庭。”。而地球与别的行星一样，围绕太阳作同心圆运动，同时绕自身的轴旋转。哥白尼把自己的这种新的日心说写于《天体运行》一书中。但他一再踌躇，直到1543年临终前才加以发表。124125

哥白尼的学说不仅改变了那个时代人类对宇宙的认识，而且根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。“从此自然科学便开始从神学中解放出来”，“科学的发展从此便大踏步前进”

（恩格斯《自然辩证法》）

126布鲁诺(1548—1600年)是意大利著名思想家、学者，出生于那不勒斯附近的小镇。他冲破反动教会的重重阻力，热情地宣传哥白尼的太阳中心说，通过《论原因、本原和同一》、《论无限宇宙和世界》等著作，从多方面补充了哥白尼的学说，并且比哥白尼还前进了一大步。他认为宇宙是无限的，太阳不过是无数恒星之一，宇宙中可以居住的星球也是无限多的。127“天空立法者”开普勒

（1571—1630年）

开普勒德国天文学家、光学家。1571年12月27日生于德国魏尔，父亲早年弃家出走，母亲脾气极坏。他是七个月的早产儿，从小体弱多病，四岁时的天花在脸上留下疤痕，猩红热使眼睛睛受损，高度近视，一只手半残，又瘦又矮。但他勤奋努力，智力过人，一直靠奖学金求学。1587年进人蒂宾根大学学习神学与数学。他是热心宣传哥白尼学说的天文学教授麦斯特林的得意门生，1591年取得硕士学位。1609-1619年开普勒根据第谷的观测资料提出了行星运动三大定律。128

1666年，英国科学家牛顿从开普勒行星运动的三大定律推出“万有引力”的定律，为哥白尼的学说奠定了理论基础

开普勒同样受到基督教会的迫害，他的著作被列入禁书目录。他在长期饥寒交迫中病逝。129伽利略

（1564—1642年）意大利的杰出天文学家和物理学家。1609—1610年，他第一次用望远镜观察浩瀚无际的天空，发现了可以证明哥白尼学说的许多事实。

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伽利略认为较小天体围绕较大的天体公转是一种自然规律。1632年，伽利略在他的《关于托勒密和哥白尼两大宇宙体系的对话》中，根据观察到的事实，结合力学原理，批判了托勒密学说的荒谬，论证了哥白尼学说的科学性。这一著作是继哥白尼之后，对经院哲学的又一沉重打击，进一步动摇了基督教统治的思想基础，在科学史上占有重要地位。

131伽利略绘制的月面图和星空图132近代实验科学的开端伽利略还是一位卓越的物理学家，他发现摆的摆动，虽然摆幅大小一次比一次减小，但每次摆动的时间却总是相等的，由此发现了著名的摆的等时性定律，并用单摆周期作为时间量度的单位（1583年）。伽利略还做了自由落体的理想实验，发现物体的加速度与重量无关，这样就否定了亚里斯多德关于落体加速度与重量成正比的臆断。

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1638年，伽利略发表了《关于两种新科学对话集》，研究了物体的距离、速度和加速度之间的关系，提出了无穷集合的概念。这是伽利略最后一部科学著作，在物理学方面取得重要成就。他重视实验和数学工具的做法标志着近代科学的出现。134

伽利略的天文学著作发表之后，受到基督教会的攻讦，并被列为禁书。1633年，他被传到罗马受审，受到严刑逼讯。135牛顿（1642──1727年）在伽利略、开普勒、笛卡儿等人研究工作的基础上，英国物理学家牛顿把物体的运动规律归结为三条基本运动定律和万有引力定律，由此建立起一个完整的力学理论体系。这样，他就把过去一向认为是截然无关的地球上所谓“世俗”的运动和日月星辰那些属于神圣的“天堂”的运动统一在同一理论框架之中。这可以说是人类认识自然的历史中第一次理论的大综合。

136牛顿力学三大定律

第一定律（惯性定律或伽利略定律）：物体在无外力作用时，或者保持它的静止状态，或沿着笔直的线作匀速运动的状态。（静者恒静，动者恒动）

第二定律（加速度定律）：运动的变化与外加推动力成正比；并发生在该力的作用线方向上。F=ma

第三定律（作用力与反作用力定律）：对每一个作用力，总存在一个相等的反作用力和它对抗；或者说，两个物体彼此施加的相互作用力总是相等的，并各自指向其对方。

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“我不知道世人怎么看，但在我自己看来，我只不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为比别人找到一块更光滑、更美丽的卵石和贝壳而感到高兴，而在我面前的真理的海洋，却完全是个谜”

──牛顿2、在科学仪器制造方面取得的进步139显微镜、望远镜的普遍使用

16世纪末显微镜发明后，17世纪中叶人们已经将它应用到观察细菌和微生物方面，从而促进了生物学和医学的发展。140141显微镜、望远镜的普遍使用142惠更斯造出了第一台摆钟多少世纪以来，时间测量始终是摆在人类面前的一个难题。直到伽利略发现摆的等时性，人类的计时装置诸如日晷、沙漏、漏壶(即水钟)均不能原则上保持精确。伽利略虽然认识到可以利用摆的等时性制造时钟，而且还设计了图纸，但并未付诸实施。143

惠更斯继承了伽利略关于摆的研究。他发现，单摆只是近似等时，真正等时的摆动轨迹不应是一段圆弧而应是一段摆弧。他创造性地让悬线在两片摆线状夹板之间运动，这样的摆动就是一段摆弧。将这个发现运用于设计之中，惠更斯于1656年造出了人类历史上第一架摆钟，并将它献给了荷兰政府。这台钟的问世标志着人类进入了一个新的计时时代。1657年，惠更斯取得了摆钟的专利。1658年，出版《钟表论》一书，对摆钟的结构作了说明。144

17世纪之后，机械钟表工艺上的进步被航海事业的大发展极大地推动。在大海上航行最需要知道船所在的地理位置即经度和纬度。通过太阳的视位置可以很容易地测定纬度，但经度就不太容易。天文学家认识到，经度与当地时间有关，如果能够比较不同地方的当地时间，就能知道它们之间的经度差。地球自转一圈是24小时，相当于经度变化360度，每小时相当于15度。然而，若想在航行中知道比如祖国的当地时间，就得携带在当地校准过而又能在颠簸的航行中保持准确的钟。经度问题马上归结为可携带的准确的时钟问题。145三、“李约瑟难题”147

李约瑟（1900~1995），著名英国生物化学家、科学史家，剑桥大学博士，中国科学院外籍院士，他是大家熟悉的中国科学技术史研究专家，以撰著多卷本的《中国的科学与文明》（中文通常译作《中国科学技术史》，以下简称SCC）著称于世。长期以来，“李约瑟”在中国几乎成了“中国科技史”的代名词。148

李约瑟博士站在世界科学史、比较科学史和中外科学交流史的高度研究中国科技史，把中国科学文明置于世界史中应有的地位，从而纠正了西方过去对中国科学文化的各种错误看法、误解和严重低估。149

李约瑟认为，近代以前，中国一直是世界上最文明最发达的国家。有资料显示，明朝以前世界上主要的发明创造和重大科技成就大约有300项，其中中国170项。他列举了公元后15世纪内中国完成的一百多项重大发明和发现，大部分在文艺复兴前后接二连三地传入欧洲，为欧洲文艺复兴准备了重要物质技术基础。150

甚至到清朝的乾隆末年，中国的经济总量仍然占世界第一位，人口占世界的三分之一。他说：“在公元三世纪到十三世纪之间（中国）保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平。……中国的这些发明和发现远远超过同时代的欧洲，特别是在十五世纪之前更是如此。（关于这一点可以毫不费力地加以证明）”。151

由此，李约瑟博士提出了一个著名的“李约瑟问题”，即为什么人类的近现代科学首先产生于西方，而不是首先产生于具有伟大古代科学技术成就的东方，其中尤其是伟大的中国？152“李约瑟问题”

“李约瑟难题”或称“李约瑟问题”（NeedhamProblem,或NeedhamQuestion）、“李约瑟之谜”（NeedhamPuzzle）、“李约瑟命题”（NeedhamThesis）等等，所有这些名目都译自于英文。其一般表述是：153为什么现代科学，对大自然的数学化假设，全部涵义是为了先进技术，它仅仅迅速崛起于伽利略时代的西方？为什么在公元前1世纪至公元15世纪之间，在将人类的自然知识应用于实用目的方面，中国较之西方更为有效？154

李约瑟这样写道：

“我们讨论一个问题，即，在科学技术史上中国文化的地位。只有研究了中国的社会、文化和经济制度，才能理解为什么在上古和中古时代，中国的理论科学和应用科学有惊人的发展，而在17世纪初期伽利略时代之后，现代科学在中国却没有发展，或者，可以说，完全没有发展呢。155

“从广义说，我们可以说，在纪