刘孝廷-现代科技革命及其影响课件

科学和技术革命及其影响

前言：什么科学和技术革命1、“革命”的含义（1）从日常革命到严格的革命朝朝都说本朝好/唯有前朝最糟糕朝好朝坏凭自语/怎知新朝胜旧朝（2）对别人的革命和自我革命2、科学和技术革命的确认（1）从格式塔到范式论（2）革命的参照和标准（3）革命的次数和性质一、科学和技术革命的条件或背景1、外部条件阿拉伯的文化压力（四百年禁锢）11—13世纪宗教真正（十字军东征）城市兴起航海探险（1492年哥伦布发现美洲；1497年达加玛到达印度；1519-1522麦哲伦环球旅行）产业变化：手工工场（资本主义生产方式）的出现一、科学和技术革命的条件或背景3、思想条件（1）文艺复兴文艺复兴是一个从封建社会向资本主义社会过渡的社会大变革时代，实质上是新兴资产阶段为取得统治地位，打着恢复古希腊罗马等古典文化的旗号，创立资产阶级新文化的伟大思想解放运动。时间：14—16世纪；地点：意大利—欧洲。宣扬人性，弱化神性；提倡人权，弱化神权；重视现世，弱化天堂；崇尚理性，弱化神启；鼓吹个性释放，弱化宗教禁锢。蕴藏着理性（经验）主义，探索精神，民主思想和世俗观念。一、科学和技术革命的条件或背景3、思想条件（2）宗教改革宗教改革是焦点马丁·路德（维登堡大学神学教授）A1517年10月31日发表《关于赦罪符效能问题的辩论》（95条），1520年当众焚烧教皇教渝，1521年1月被开除教籍。B主张取消教阶制度和繁琐的礼拜形式，建立“廉俭教会”。提出“信仰得救”，主张信仰独立，人人有直接阅读圣经的权利而不需神甫做中介。C把《圣经》译成德文。D建立路德新教（市民温和派——有产阶级），精神革新。

一、科学和技术革命的条件或背景（2）托马斯·闵采尔（平民革命派：外部社会基础的冲击）最初赞同路德，后来分化组织农民起义，全国2/3农民参加，提出12条纲领。恩格斯：德国农民战争“预言式地提出了未来的阶级斗争”。（3）加尔文教二、科学革命的过程和性质

1、第一次科学革命揭幕——天文学（1）哥白尼1543年《天体运行论》六卷提出太阳中心说：太阳是宇宙的中心，行星都围绕太阳运转；地球是围绕太阳运转的一颗普通行星，本身自转；月球是地球的卫星，地球带着月球一起绕日运行；行星在太阳系中的排列次序是：土、木、火、地、月、金、水，它们绕日运转的周期分别是30年，12年，2年，1年，几个月；处在这些行星中心的是太阳；恒星在远离太阳的一个天体球面上静止不动。二、科学革命的过程和性质1、第一次科学革命揭幕——天文学（2）布鲁诺

1584年《论无限性，宇宙和诸世界》，《论原因、本原和太一》。28岁流亡，8年铁窗。1600年2月17日被烧死在罗马鲜花广场上。二、科学革命的过程和性质（一）第一次科学革命

1、揭幕——医学（1）维萨留斯（比利时人，西班牙国王御医）1543年《人体构造》（七卷），“解剖学之父”，纠正盖仑200多处错误。（2）塞尔维特（西班牙）1553年匿名出版《基督教的复兴》，提出血液小循环：血从右心室经肺动脉流入肺部，在肺组织内清洗净化，经肺静脉流入左心房。同年10月23日被烧死。（3）哈维（英国宫廷医生）1628年出版《心血循环运动论》提出血液大循环观点二、科学革命的过程和性质伽利略（意大利比萨人，近代实验科学之父，天空的哥伦布）改进望远镜，放大32倍；观察：月球山脉，太阳黑子，木星卫星，银河系星群；1632年发表《关于托勒密和哥白尼两大体系的对话》；1638年监禁中写作出版《关于两种新科学的对话》（4年后死于狱中）。二、科学革命的过程和性质（2）力学伽利略18岁发现摆的等时性，制成第一架摆钟；发现惯性定律，落体定律，抛物体运动规律。创立了实验（而不是观察）和数学（推理）相结合的方法。惠更斯研究离心力，1673年发现向心加速度公式二、科学革命的过程和性质（3）数学

几何——解析几何代数——韦达定理二、科学革命的过程和性质3、综合与扩展（1）古典科学体系的形成

天文学：哥白尼—第谷—开普勒（椭圆）—伽利略（圆）———牛力学：达·芬奇—伽利略（惠更斯）——（直线和圆两种惯性运动形式）数学：笛卡儿———————————顿光学：伽利略———————————二、科学革命的过程和性质（2）扩展（牛顿对后世的积极影响）A、形成系统的以机械力学为轴心的解释框架（力的观念和哲学），各学科依此建立规范：光学、声学、热力学、天文学。B、一系列科学发现印证了牛顿理论：1772年（德）波德预测火、木之间的谷神星存在；1781年（英）威廉·赫舍尔发现天王星；1845年（英）亚当斯，1846年（法）勒维烈、（德）伽勒（柏林天文台）发现海王星。人类的预言第一次显灵。二、科学革命的过程和性质C、形而上学自然观中心思想：自然界的绝对不变性，特别是宇宙不变和物种不变。哲学倾向：（机械论观点、形而上学思维方式、经验论）机械论宇宙万物只有空间上的并存关系，而无时间上的演化与发展；物质运动的根本原因在于外力的推动；时间和空间是与物质及其运动无关的独立客体；宇宙中的一切物质运动都是由严格因果关系决定的纯粹必然的过程。形而上学思维方式：孤立、静止、片面、僵化地看问题。经验论：认为只有经验才是最可靠的。二、科学革命的过程和性质（二）第一次技术革命科学引发了技术和工业革命：以纺织机械（工作机）的革新为起点，以蒸汽机（动力机）的发明为标志，实现了工业生产由手工工具到机械化的转变（作坊——手工工场——工厂），工业技术体系形成。三次浪潮：蒸汽化（英，瓦特，1769）电气化（德，西门子，1867）信息化（美,艾肯特、莫克雷,1964）二、科学革命的过程和性质（三）第二次科学和技术革命1、背景：自然科学的全面发展（变化即时间因素的突显）（1）天体演化学说。1755康德《自然通史和天体论》、1796拉普拉斯《宇宙体系论》。（2）地质渐变学说[英]赖尔1833年出版《地质学原理》针对[法]居维叶1812年《地球表面的革命》

二、科学革命的过程和性质（3）细胞学说和生物进化论1838年[德]施莱登在《植物发生论》中提出细胞是一切植物普遍存在的基本构造单位。1839年施旺推广到动物界。[法]拉马克1809年《动物哲学》最早提出系统进化论：A、总纲：世界循序渐进地产生各种生物；B、机制：受自身内在倾向和环境影响；C、法则：用进废退和获得性遗传。1858年[英]华莱士《物种无限偏离原始类型的歧化倾向》

二、科学革命的过程和性质（4）原子分子论、人工合成、元素周期律1803年[英]道尔顿原子论、1811年[意]阿伏伽德罗分子论。1824年[德]维勒合成尿素。1863—1871门捷列夫发现元素周期律（1869年《化学性质和原子量的关系》）。二、科学革命的过程和性质（5）能量守恒和转化定律（热力学四大定律的基础）古老的守恒观；1644年笛卡儿《哲学原理》从机械碰撞中的动量不便，提出宇宙运动总量守恒的思想；1842年迈尔提出能量守恒和热功当量；1843年焦耳搅拌实验和热的机械当量为428.9千克米/千卡。1847年赫姆霍兹动能势能转化，热力学第一定律。

二、科学革命的过程和性质（2）[英]麦克斯韦位移电流；1865年《电磁场动力学》给出一组微分方程；1873年《论电和磁》；1888年[德]赫兹证实麦氏预言的正确性。科学中理性要素在增长，系统整理材料。

二、科学革命的过程和性质（3）电器技术中心体系的形成1835年[美]莫尔斯电报机；1845年[英]惠斯通发明使用电磁铁的发电机；1794—1862年内燃机发明与生产。1867年[德]西门子发明自激式直流发电机；1876年[美]格雷、贝尔发明电话；二、科学革命的过程和性质1879年[英]斯方、[美]爱迪生发明电灯；1894年[俄]波波夫发明无线电报；1895年[意]马可尼实现无线电通讯，1899年跨跃英法海峡，1901年横跨大西洋。基本变化特征：技术的知识基础发生根本变化（由经验到科学）；技术联系增加，以主导技术为中心形成新体系；技术的反思开始。

二、科学革命的过程和性质3、社会基础的变革（1）资本主义已完成原始积累，由自由竞争进入垄断时期；（2）科学技术社会化；（3）科学技术在中心转移中不断兴旺（汤浅光昭）。

二、科学革命的过程和性质（四）第三次科学革命和技术革命1、先导：三大发现与物理学革命（1）

三大发现及影响1895年[德]伦瑟射线，1895年[法]贝克勒尔放射性，1897年[英]汤姆生电子。二、科学革命的过程和性质由此产生原子物理学：1904年汤姆生原子模型，1910年1月卢瑟福原子—行星式模型，1912年玻尔量子化模型。

（2）以太漂移和相对论物理学以太（绝对空间的化身，旧物理学残迹）；光行差实验。

二、科学革命的过程和性质1905年爱因斯坦狭义相对论：前提：相对性原理，物理规律在一切惯性系都相同；光速不变原理（在惯性系）。基本观点：空时并非互不相干，而是有本质联系；空时都同物质运动有关，并随速度变化而变化；对不同惯性系，空时速度不同。推论：A“同时性”是相对的；B运动方向上物体变短；C运动着的时间变慢；D运动物体质量变大；E光速是极限速度。二、科学革命的过程和性质1915年广义相对论：前提：广义相对性原理（对一切参照系）；等价原理，在时空小范围内引力场同相当的加速度参照系在物理上完全等价。基本观点：物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间弯曲的程度（曲率）取决于物质质量及其分布；空间曲率体现为引力场的强度。推论：水星在近日点进动；光在穿过强引力场时弯曲；远离引力场发射出的光的谱线向红端移动。二、科学革命的过程和性质（3）黑体辐射与量子物理学黑体是能全部吸收外来电磁辐射而无反射和透射的理想物体。1893年[法]维恩定律：黑体强度同辐射强度分布的波长成反比；1895年[英]端利一金斯公式：黑体辐射强度正比于它的绝对温度，反比于所发射光线波长的平方（“紫外灾难”）二、科学革命的过程和性质

1900年普朗克量子假说：物体在发射或吸收辐射时，能量不是连续变化的，而是以一定数值的整数倍跳跃式变化。数值中的最小能量单位叫能量子E=hv1905年爱因斯坦光量子论1912年波尔氢原子模型1923年[法]德布罗意物质波理论；1926年[奥]薛定谔波动方程，同年[德]玻恩对波做出统计解释。1925年海森堡矩阵力学。1926年薛定谔和狄拉克证明二者等价性。1928年狄拉克统一相对论和量子力学。二、科学革命的过程和性质（4）系统科学的兴起（1945年）（5）分子生物学1944年[美]艾弗里证实DNA是遗传的物质基础；1952年[美]沃森和[英]克里克发现DNA双螺旋结构；1969年64个遗传密码全部破释；2001年人类基因图谱测序完成。克隆与基因工程。2、主潮：信息革命与全球网络化（1）核反应与能源开发1939年重核裂变；1942年第一座原子反应堆。

（2）计算机技术的发展（1946年）（3）

全球网络化（1990年）二、科学革命的过程和性质3、概括：20世纪的成就可以用“344”来表示（1）三大基础科学成就：相对论、量子力学、非线性科学（2）四大理论模型：宇观模型：宇宙大爆炸模型微观模型：量子力学的夸克模型地表模型：大陆板块模型生命模型：分子生物学的DNA双螺旋模型（3）四大技术成就能量技术：核能技术宇航技术：登月和火星勘察信息技术：互联网技术生命技术：克隆技术二、科学革命的过程和性质4、20世纪科学技术革命的实质（1）颠覆了原有的世界观念改变了世界图景（世界观的建构性）进一步走向相对性再一次证明经验的不可靠性（2）科学主题发生了巨大变化（董光壁）A.从构成论走向生成论B.从公理论走向模型论C.从物质论走向信息论二、科学革命的过程和性质（3）逼近了各方面的“极限”

A.关照自然系统的整体（原子分子系统、凝聚体系统、生命体系统、地球系统、宇宙系统）B.走向理论的综合统一C.逼近永恒的科学难题（宇宙的起源、生命的起源、智力的起源）D.遭遇三大周期的交汇第五经济长波周期：蒸汽、铁路、电力、电子和信息？第六政治霸权周期：葡萄牙、荷兰、西班牙、英国、法国、美国、？第七科学转移周期：意大利、荷兰、英国、法国、德国、美国、亚洲？三、科学和技术革命的影响1、核心影响是推动了世界的现代化进程现代化就是把古代社会转为现代社会的历史进程现代化中的十个变化：劳动社会化国家工业化生产机械化乡村城市化大众知识化经济市场化政治民主化社会法治化文化多元化思想自由化现代化的四种动力启动力：思想自由、解放（人文的）原动力：科技发明、革命主动力：工业革命（产业革命的龙头