专题三科学技术发展的趋势与规律

专题三

科学发展的规律和趋势20091自然辩证法科学发展的规律和趋势一、科学发展的规律二、科学发展的趋势

20092自然辩证法一、科学发展的规律(一)科学知识增长的加速律(二)科学认识发展的重心律20093自然辩证法20094自然辩证法(一)科学知识增长的加速律

1844年，恩格斯明确地提出了科学认识发展加速律的思想。“科学发展的速度至少也是和人口增长的速度一样的；人口的增长同前一代人的人数成比例，而科学的发展则同前一代人遗留下来的知识量成比例。因此，在最普通的情况下，科学也是按几何级数发展的”。20095自然辩证法定量的研究路线美国科学计量学家德拉克·普赖斯（DerekdeSollaPrice1922-1983）20096自然辩证法普赖斯的指数增长模型

F(t)=aebt

(a＞0,b＞0)式中，t为时间，以年为单位；a为条件常数，是初始时刻（t＝0）科学量化指标的数值；b为时间常数，表示的是持续增长率，即某年的科学量化指标的数值的累积增加量与前一年累积总数的比值:b=[F(tn)-F(tn-1)]/F(tn-1)20097自然辩证法“普赖斯曲线”(c曲线)1.科学认识发展是一种加速运动曾有人估算，截至1980年，人类社会获得的科学知识的90％是第二次世界大战后30余年获得的。2.科学认识的发展无止境

20098自然辩证法加速律的事实证据1.科学期刊和科学文献的增长2.科学家数量的增长3.科学学科的增长4.科学费用的增长20099自然辩证法科学期刊种类1750年10种1800年有100种1850年有1000种1900年10000种1965年突破10万种每50年增长10倍（倍增周期约为15年）200910自然辩证法《伦敦皇家学会哲学论坛》

(1662—1930年)200911自然辩证法科技文献的增长图书馆的藏书量的增长

耶鲁大学图书馆，1703年有藏书1，000部

1938年:模型值：263.86万部实际值：274.8万部误差约为0.4％

200912自然辩证法科学家数量的增长自1800年以来，1800年，1000人1850年，10，000人1900年，100，000人1950年，1，000，000人1970年，3，200，000人每50年增长10倍（倍增周期约为15年）200913自然辩证法科学学科的增长19世纪:力学、物理学、化学、生物学20世纪:边缘学科、交叉学科、横断学科现在:学科总数已达l000多个群体、2500多门

BAC200914自然辩证法科学费用的增长200915自然辩证法“C曲线”的由来200916自然辩证法200917自然辩证法理性思考科学的定量指标并不是在任何时期内都按指数规律增加的(最近40年)当t→∞时，△F(t)=aeb(t+1)-aebt=aebt（eb-１）→∞不能对科学未来的长期趋势进行预测200918自然辩证法科学知识的逻辑增长律F(t)=k／（１＋ae-kbt）

（b＞0）式中，F(t)为t年的科学量化指标累积量；Ｋ为t→∞时,科学量化指标的累积量，是科学累积量的最大值。a,b为参数。F(t)=aebt200919自然辩证法现实的科学发展的逻辑曲线S形:增长曲线不会冲破“天花板”——K200920自然辩证法对于“普赖斯曲线”的评价作为一个理论的模式，“S曲线”较好显示了各项科学指标、科学社会规模的加速发展趋势。局限——没有考虑到各种复杂因素对科学增长的制约局限——科学增长存在极限200921自然辩证法正常时期科学遵循逻辑增长规律非常时期科学增长近乎停止，以知识总量维持着某种动态的平衡为明显特征。积蓄科学潜能的阶段，类似物理学中的温度饱和现象。

托马斯.库恩200922自然辩证法波浪式前进、无止境发展“正常时期”－→“非常时期”－→新的“正常时期”加速－→饱和－→新的加速200923自然辩证法(二)科学认识发展的重心律1、带头学科的更替(学科上的不平衡)2、“科学中心转移”(地域上的不平衡)200924自然辩证法带头学科更替(凯德洛夫)

--科学知识体系范围的重心

带头学科：在一个时期内，它的发展水平和速度走在其它学科的前面，能够以自己的发展规模和实力影响其它学科；它的概念、理论和方法对其它学科的发展有着不同程度的作用。

带头学科更替性的两个特征：1.带头学科更替的周期性2.带头学科更替的加速性

200925自然辩证法带头学科更替史200926自然辩证法带头学科更替的周期性单个学科与一组学科相间地成为带头学科。当某一学科完成了科学发展的带头作用后，就让位于一组学科来带头，这一组学科起了带头作用后，某一学科又取代这一组学科而起带头作用，然后又是一组带头……如此不断地更替。200927自然辩证法带头学科更替的加速性带头学科更替的周期不断缩短--带头学科处于先导地位的时间越来越短，更替日益加快。带头学科更替周期的公式：

（n：顺序号，Δtn：带头学科的持续时间）

200928自然辩证法对凯德洛夫理论评价合理之处：在于它肯定任何一门学科在科学发展的历史上的地位和作用是随着科学本身的发展而不断变化的问题：在计量方面不准确——按这个理论推论，更替周期越来越短，逐渐趋近于零，将没有带头学科了

200929自然辩证法科学活动中心转移

--科学发展在地理空间上的重心

从全球的范围看，科学的发展有着活动中心，这是科学人才和科学成果最集中的地方。从科学的历史看，科学活动中心会从一个国家向另一个国家转移。200930自然辩证法1954年,英国学者（JohnDesmondBernal，1901～1971）,《历史上的科学》,列出了18个历史时期的世界技术和科学活动中心。1962年，日本学者汤浅光朝，对近现代科学成果作了统计分析，用定量化方法描述了近现代世界科学活动中心转移的情况。

200931自然辩证法汤浅光朝的研究世界科学活动中心某个时期取得的重大科学成果数超过同时期全世界取得的重大科学成果总数的25％的国家或地区。科学兴隆期一个国家保持其处于科学中心地位的时间。200932自然辩证法1501年-1950年间分成45个阶段，以国家为单位分段编制编年表，再将每个阶段中每个国家的成果数目除以全世界当时的成果总数，得到一系列的百分比数。根据所得数据分别绘制出各个国家的相对成果数的变化曲线。200933自然辩证法研究结果:科学中心起止时间科学兴隆期意大利1540－161070年英国1660－173070年法国1770－183060年德国1830－192090年美国1920年-现在第一，近现代科学中心是不断转移的，转移的顺序是意大利→英国→法国→德国→美国；第二，这5个国家进入和退出科学活动中心的时间不尽一致，但科学兴隆期的平均值是80年左右。

200934自然辩证法“汤浅现象”

科学活动中心转移的平均周期约为80年，科学兴隆的平均周期也大致是80年。200935自然辩证法科学中心与科学家意大利70年：达·芬奇、伽利略英国70年：牛顿、虎克、波义耳、哈雷法国60多年：拉格朗日、拉普拉斯、库仑、拉瓦锡德国80年：爱因斯坦、普郎克、伦琴美国80多年：爱因斯坦、波尔、霍金

200936自然辩证法对“汤浅现象”的评价使人们认识到科学发展在区域上的不平衡性积极意义：通过对一个国家科学活动中心的形成和消失的研究，获取经验教训，制定适宜本国的科技发展规划，可使本民族的科学事业迅速发展。200937自然辩证法附：科学活动中心将移向何处？

(讨论)200938自然辩证法1、科学活动中心形成的条件（一）教育哲学思想→社会思潮→科学家的信念（二）经济、政治（三）学术传统、哲学思想（四）科技研究规模200939自然辩证法科学中心与教育中心

意大利英国法国德国美国科学中心1540-16101660-17301770-18301840-19201920-教育中心1640-16601670-171018101850-1900200940自然辩证法意大利但丁,生于1265年直到14世纪末15世纪初产生了弗吉里奥、维多里诺、格里诺等人文主义教育家之后，意大利才产生第一个近代科学家达·芬奇16世纪中意大利才真正取得科学中心的地位．200941自然辩证法英国第一个人文主义诗人乔叟诞生于14世纪到16世纪末17世纪初培根和莎士比亚把英国的哲学和文学艺术推上高峰，培根、洛克等人的教育思想确立了英国教育的中心地位随后英国出现了科学和技术的大繁荣．200942自然辩证法法国

毕代(1457—1540)、拉伯雷(1495？一1553)；杜尔拉伯(1512一l565)、拉缪(1515—1572)等是法国最早的人文主义者，17世纪又涌现了笛卞尔、伽森狄、马勒伯朗士等一批哲学家，直到18世纪上半叶孟德斯鸠、伏尔泰、卢梭、夏洛泰等哲学家和教育家向封建主义的最后堡垒发起猛烈的进攻之后，科学中心才于1760年姗姗到来．200943自然辩证法德国1517年马丁·路德宣布宗教改革纲领，18世纪末世界的哲学中心和教育中心转移到德国，19世纪初德国成为科学中心。200944自然辩证法美国代表美国精神的实用主义发轫于1871-1874年间在哈佛大学建立的“形而上学俱乐部”，后詹姆斯（1842-1910）奠定了实用主义的基础杜威进一步发展了实用主义并将它应用于教育，发起了进步主义教育运动．1920年科学中心转移到美国。200945自然辩证法德国成为世界科学中心的分析1.尊重知识尊重科学的传统2.开放和吸引人才的传统(爱因斯坦、波恩是犹太人,冯诺曼、魏格勒、朗道曾留学德国)

3.哲学的突破和指导作用（康德黑格尔）4.积极培养和选拔青年海森堡:慕尼黑大学→哥廷根大学(波恩,数学)→哥本哈根(物理,玻尔),24岁发现量子力学5.数学领先(著名的希尔伯特难题)

200946自然辩证法2、中国能否成为下一个

科学活动中心？

（思考）200947自然辩证法二、科学发展的趋势(一)数学化趋势(二)高度分化高度综合趋势

（学科演化）(三)整体化趋势

（相互关系）(四)科学、技术、生产一体化趋势200948自然辩证法数学化趋势的含义在科学发展的过程中，越来越多的科学部门具有以下三个特征：1．公理化系统2．建立理论体系的公理化方法3．研究成果的表述：数学语言、数学模型和数学方法200949自然辩证法科学数学化，是历史的必然过程1.人类知识由定性转向定量、由数量向结构推移的总趋势2.形式化的数学语言的高度通用性和逻辑简明性3.数学本身和数学计算技术的不断发展200950自然辩证法数学化的显著标志数学向各个科学领域的广泛渗透1.物理科学的数学化，表现在任何一个物理理论都以方程式和物理世界相联系

2.生物科学的数学化

3.社会科学首先是经济学也加速了数学化的进程200951自然辩证法高度分化与高度综合的表现初级分化→初