科学中心转移的数理分析

科学中心转移的数理分析第1页，共56页，2023年，2月20日，星期一关于科学活动中心的研究科学活动中心的转移进程对科学活动中心转移现象的分析关于未来科学中心的预测问题第2页，共56页，2023年，2月20日，星期一1.关于科学活动中心的研究1-1.贝尔纳的《历史上的科学》（1954）1-2.汤浅光朝的《解说科学文化史年表》(1962)1-3.赵红州《科学能力学引论》（1984）第3页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-1.贝尔纳的《历史上的科学》英国科学学家贝尔纳在他的名著《历史上的科学》一书中，首先提出了科学活动中心的概念，并描绘了科学活动中心在世界范围内随时间流动的概貌。贝尔纳认为，科学的进步是不平衡的。在几个迅速进展的时期之后，隔有更长的停顿时期甚至衰退时期。第4页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-1-1.文艺复兴运动前巴比伦、埃及和印度都是古代科学活动的活跃点。希腊继承了文明古国的传统，开创了古代科学发展的黄金时代。今天西方科技发展的重要理论基础是率先在希腊建成的。但是，人类历史上这个令人惊叹的前进运动还没等到古典时代城邦国家的衰亡就已告终。经历漫长的所谓中世纪黑暗时代之后，也即到了文艺复兴运动之时，科学活跃期才再次兴起。第5页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-1-2.文艺复兴运动后贝尔纳认为，文艺复兴运动后科学的发展可以依稀分辨出四个主要进展期：第一期集中于意大利第二期扩展到荷兰、法兰西和不列颠第三期以爆发工业革命的不列颠和政治革命的巴黎为中心第四期就是“我们的现代科学革命期”第6页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-1-2-1.第一期第一期主要集中于意大利，以达·芬奇、维萨留斯和哥白尼为代表这一时期力学、解剖学和天文学发生了巨大变革，并由此摧毁了古代有关人体和宇宙中心学说的权威。第7页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-1-2-2.第二期第二期由意大利扩展到荷兰、法兰西和不列颠，它是从弗兰西斯·培根、伽里略和笛卡尔开始，至牛顿结束的这一时期形成了一种新的、数学—力学的世界模型，确立了一整套严密的科学方法第8页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-1-2-3.第三期第三期和第二期之间有一个中断期，这一中断期结束后，以爆发工业革命的不列颠和政治革命的巴黎为中心，科学再次获得快速发展这一时期把希腊人未曾接触过的电学等园地开放给了科学；通过驱使新型动力、机器和化学品，科学决定性地改变了生产和运输的方式。第9页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-1-2-4.第四期第四期，如果仅就规模和功效而论，乃在所有各期中最为重大的那一期，也就是“我们的现代科学革命期”。我们正目击着一种世界性科学的兴起，科学不仅创造了新工业，而且渗透到了生活的每一方面。也正是在目前这个过渡时期，科学直接卷入了由战争和社会革命组成的猛烈而可怕的话剧中来了。第10页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-1-3.贝尔纳分期评论是二战后“大科学”在美苏率先兴起之前的研究成果。但是，贝尔纳敏锐地揭示了科学活动中心转移这个课题。这项工作后来给日本学者汤浅光朝以启发，促使汤浅在1962年系统地提出了科学活动中心转移学说。第11页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-2.汤浅光朝的《解说科学文化史年表》第12页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-2-1.汤浅研究的特点汤浅研究的特点在于对科学增长情况按国别进行了细致地计量分析，并用图表来说明16世纪到20世纪科学活动的现象。这个统计调查给出了有关意大利、英国、法国、德国、美国等国家相继成为科学活动中心的明确结论。用汤浅的话说就是：“科学活跃时期比起每一个国家的历史要短得多，就如同玫瑰花和少女很容易丧失自己的青春一样。”第13页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-2-2.汤浅研究的方法汤浅利用的资料主要是1956年日本平凡社出版的《科学技术编年表》和1951年出版的两本《威伯斯特人物传记辞典》。《科学技术编年表》收集了1501~1950年间2064项条目，每项条目记载一个重要科学成果。这些科学成果的分布情况如下表所示。第14页，共56页，2023年，2月20日，星期一表1-2.1世界科学中心不同时期重大科学成果数年代意大利英国法国德国美国其他国家合

计1501~15504113-4131551~160023728-19591601~16501581015-12601651~170012351513-18931701~1750117156228691751~180073754324371711801~1850119214415416414581851~190081067520233955191901~1950107132128218163622合

计913743483612734172064第15页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-2-2-1.《科学技术编年表》中的成果分布汤浅把《科学技术编年表》收录的2064项科学成果，每十年一计，分为45个阶段，再按照国家分阶段编制编年材料。每阶段每个国家的成果数除以全世界当时的成果总数，得到一系列的百分比数。然后分别画出意大利、英国、法国、德国和美国在1501~1950年间相对成果数的变化曲线（见图1-2-1）。第16页，共56页，2023年，2月20日，星期一图1-2-1依据《科学技术编年史》得出的曲线第17页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-2-3.汤浅研究的结论汤浅的科学活动中心定义：一个国家的重大科学成果数如果超过了同期全世界重大科学成果总数的25％，则成其为世界科学活动中心，其持续的时间称作为科学兴盛期。根据上述科学活动中心的定义，汤浅从各国科学成果数和科学家数的分布图中得出的结论是每一国家的科学兴盛期为80年左右。具体顺序是意大利、英国、法国、德国、美国。详见表1-3-1。

第18页，共56页，2023年，2月20日，星期一表1-3-1世界科学活动中心的转移情况国别时间意大利1540~1610英国1660~1730法国1770~1830德国1810~1920美国1920~第19页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-3.赵红州《科学能力学引论》赵红州1941年生于河南省温县，1964年毕业于南开大学物理系，同年到北京大学西语系出国班短期学习。之后在中央马列主义研究院及中共中央研究室工作，文革时在河南罗山干校劳动。1974年8月起，先后在中科院物理所、高能物理所、中国科协科技培训研究中心、中国管理科学研究院工作。第20页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-3-1.赵红州74年的独立发现1974年在河南罗山干校劳动期间，赵红州根据《复旦大学学报》所载的《自然科学大事记》，也曾独立地发现了汤浅所描述的现象。但是周期略有不同。当时赵根据《自然科学大事记》得出的重大科学成果编年曲线如下图所示。第21页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-3-1-1.赵74年得出的科学成果编年曲线第22页，共56页，2023年，2月20日，星期一1-3-1-2.赵从科学成果编年曲线中得出的结论各国科学中心（高潮）转移顺序为：意大利（1540~1620）；英国（1660~1750）；法国（1760~1840）；德国（1840~1910）；美国（1920~现在）。中心的转移周期为：80年左右。中心的峰值为：1620年→1710年→

1790年→

1870年→

1950年第23页，共56页，2023年，2月20日，星期一2.科学活动中心的转移进程16~17世纪的意大利17~18世纪的英国18~19世纪的法国19~20世纪的德国20~21世纪的美国第24页，共56页，2023年，2月20日，星期一2-1.意大利第一个科学活动中心在意大利(1540~1610年)。意大利是文艺复兴运动的第一个大舞台，是需要巨人也产生了巨人的地方。以达·芬奇和伽里略为代表的意大利科学家，继承和发展了古希腊的科学文化，开创了实验科学的传统，使自然科学开始从神学中解放出来。但是，随着教会把布鲁诺送上火刑柱(1600年)，意大利的光荣就成了昔日黄花。第25页，共56页，2023年，2月20日，星期一2-2.英国第二个科学活动中心在英国(1660~1730年)。其标志是1662年英国皇家学会的成立，在皇家学会周围云集了牛顿、虎克、波义耳，哈雷、布拉德雷，瓦利斯、哈克等一大批科学家。在1660~1730年间，英国共有60余名杰出的科学家，约占当时全世界科学家总数的36％以上，他们的科学成果占总数的40％。英国成为世界科学中心与牛顿有很大的关系，他的名著《自然哲学的数学原理》出版于1687年，被认为是近代科学臻于成熟的里程碑。1727年牛顿死后，英国科学便开始急剧衰落。第26页，共56页，2023年，2月20日，星期一2-3.法国法国科学的全盛时期在百科全书时代和拿破仑一世时期。1792年，法国创办了欧洲最早的一批技术专科学校，建立了国家的综合教育体制，此后便有了专职的科学家。这时期，法国为世界贡献了以拉格朗日和拉普拉斯为代表的一大批卓越的科学家和出色的科学成果。此外，还贡献一大批出色的工程师。可以说，是法国大革命促使法国科学走向繁荣的。第27页，共56页，2023年，2月20日，星期一2-4.德国德国科学的兴隆，是随着柏林大学成立的1809年开始的，直到第一次世界大战德国失败，绵延110年。由国家组织科学研究数德国最早。1873年德国建立“国立物理研究所”，1877年建立“国立化工研究所”，1879年又建立了“国立机械研究所”。德国科学发展虽然起步较晚，但有一支基础扎实、训练严格的科技队伍。这支队伍取得了许多科技突破，并对英美科技界产生了重大影响。第28页，共56页，2023年，2月20日，星期一2-5.美国第一次世界大战后科学活动中心转移到美国。19世纪美国主要是搞技术发明、技术引进。这一时期的代表人物当属爱迪生。一战后，美国成为最强大的资本主义国家，逐渐走上科技全面发展的轨道，并趁希特勒排犹之际大量引进人才。爱因斯坦、弗兰克、费米等，都是被迫流亡由德国美国的。这些人到美国后，为美国的科学事业作出了宝贵的贡献。美国建立了一套独特的科研体制，并且能够运用系统科学的成果进行科学的组织管理。他们用“曼哈顿工程”研制了原子弹，用“阿波罗计划”完成了登月飞行。迄今，美国在计算机、太空、能源、通讯以及基本粒子、分子生物学等领域仍居于优势地位。第29页，共56页，2023年，2月20日，星期一3.对科学活动中心转移现象的分析社会革命与科学中心

社会生产与科学活动中心

社会的科学能力与科学中心的转移

第30页，共56页，2023年，2月20日，星期一3-1.政治革命与科学活动中心

支持的理由：文艺复兴，带来了意大利科学的春天英国革命期间，伦敦成了世界科学的中心。法国大革命促进了法国科学的崛起1848年革命使德国科学的天空群星灿烂。如果注意到美国科学的兴起，也是南北战争以后的事情。

第31页，共56页，2023年，2月20日，星期一反对的理由比如，1848年革命，曾经席卷欧洲大陆。它在德国的确引起了科学的兴隆。但是，它在法国不但没有促进科学的高张，甚至在扼制法国科学的衰落方面，也没有起到明显的效果。

政治革命的高潮与科学高潮的时间间隔，对于不同的国家来说相差甚大。在英国，社会革命与科学高潮相距七十年，在法国只有十一年，在德国二十二年，而在美国却相距将近一个世纪。

第32页，共56页，2023年，2月20日，星期一第33页，共56页，2023年，2月20日，星期一3-2.社会生产与科学活动中心恩格斯指出：“科学的发生和发展一开始就是由生产决定的。”

由于生产力的发展给近代科学提供了强有力的研究手段和物质条件，因此，各国社会生产的发达往往会带来科学事业的高涨。但是，科学中心的转移不能单单归因于社会生产的发展。社会生产的发展和科学活动中心的转移并不是成简单正比的关系。第34页，共56页，2023年，2月20日，星期一历史上，一个国家虽然生产十分发达，但科学却落后于别的国家

十八世纪末到十九世纪初的英国正值产业革命高潮，但是，英国科学却衰落得很厉害，素称世界学术权威机构——英国皇家学会——也得靠国外学者支撑门面。相反，法国当时无论在工业和农业方面都不如英国，而法国科学却一举成为世界科学的中心。十九世纪中期，当法国完成了产业革命，生产力逐渐强大起来的时候，法国科学却衰落到谷底。

第35页，共56页，2023年，2月20日，星期一第36页，共56页，2023年，2月20日，星期一3-3.社会的科学能力与科学中心转移

在现代，决定一个国家科学技术发展速度的，已经不是个人的力量，而是社会的力量，是由规模宏大的科学家队伍，由先进的实验技术装备．由效率极高的“图书——情报”网络系统，由构成合理的科学劳动结构所提供的巨大的集体力量。

第37页，共56页，2023年，2月20日，星期一近代科学发展之初当时各个国家科学的发展，只要依靠几个或十几个杰出的科学大师，就足以将本国科学推向科学中心地位。因此，判断一个国家的科学能力高低，主要看它拥有的杰出的科学家人数和质量。而这一批杰出科学家的老化和逝世，往往又带来这个国家科学能力的减退和科学事业的衰落。象意大利、英国和法国的科学，都具有这种特点第38页，共56页，2023年，2月20日，星期一马克思主义认为，世界上的一切事务中，人是最宝贵的，科学劳动也不例外。科学劳动是一项复杂的劳动，创造性的劳动，它需要科学家发挥高度的创造力和耗费巨大的精力。因而无论什么时候，不管什么国家，科学人才、科学家队伍都是科学发展速度的决定性因素。第39页，共56页，2023年，2月20日，星期一4.关于未来科学中心的预测问题美国科学的未来

下一个科学活动中心将向何处?

第40页，共56页，2023年，2月20日，星期一4-1.美国科学的未来

汤浅认为美国的科学同样遵守欧洲科学的发展规律，即科学兴隆期也是80年左右。也就是说，从1920年开始成为科学活动中心，到2000年前后退出科学活动中心的舞台。汤浅的工作与普赖斯不谋而合。普赖斯在描述美国科学的“饱和增长”的现象时说：“我们应当期望，美国科学从1950年开始，已经度过自己的鼎盛年代。大约再经过30一45年时间，就可能导致完全的衰落。因此，我们现在正处于这个衰落时期的一半或三分之一的阶段。”第41页，共56页，2023年，2月20日，星期一赵红