第二章 古代科学技术.ppt

1、第二章 古代科学技术的起源与形成,第一节 古代科学技术的起源,一、古代科学技术的萌芽 在距今一万四千多年前，原始人发明了新的劳动工具弓箭。 一方面：提高了生产效率，使人类由狩猎进入畜牧时代； 另一方面：提高了生活质量，制造出金属农具，使人类结束了一万多年的迁徙不定的生活，进入自给自足的农业社会，从而开始了人类五千年的文明史。,原始人在改造自然的活动中，也积累着生产经验和对自然界的认识，这种认识是以经验知识的形式存在着。这些经验知识虽然没有提升到理论水平和表现为文字的形态，但它在本质上是与力学、化学、生物学相符合的，被称为是自然科学的萌芽。,二、古代科学技术的起源 最早进入奴隶制社会的是一些农业

2、较稳定的国家，这些国家的地理环境具有同一特点，它们都处于大河流域。如尼罗河流域的古埃及；幼发拉底河和底格里斯河流域的古巴比伦；印度河和恒河流域的印度；黄河、长江流域的中国。 (一)上古中国 (二)埃及 (三)印度 (四)巴比伦,(一)上古中国的科学技术成就 中国在上古时期有着世界上最早的哈雷慧星记录，最古老的星表甘石星经，并创造了十进制的计数方法和计算工具筹，发明了极为先进的青铜冶铸技术。我国还是世界上最早发明丝织技术的国家。在农业方面已开始精耕细作，并兴修水利工程。在医药学方面，中国独特的中医药学体系已初步建立。,神农本草经,耒 耜,(二)埃及的科学技术成就 埃及人创造了人类历史上最早的太阳

3、历，把l年确定为365天，把天狼星与太阳同时升起作为一年的开始。这时，尼罗河水开始泛滥，之后需重新界定土地边界，由此产生了几何学，知道圆形、三角形、梯形等面积及立方体的计算方法。埃及人在制作木乃伊的过程中还增长了解剖知识，促进了医疗技术的发展。埃及在公元前两千多年修建的国王陵墓金字塔，是古代建筑的奇迹，是古埃及人聪明智慧的象征。,(三)印度的科学技术成就 印度数学家制定的数的记号，创造了零的概念及其数字符号“0”，这些在世界数学发展史上占有极其重要的地位。 (四)巴比伦的科学技术成就 巴比伦有着较为发达的数理天文学体系。他们发明了阴历历法，l年为354天，12个月，大小月相间，大月30日，小月

4、29日，每日24小时，每小时60分，l分为60秒，以7天为1个星期。他们编制了日月运行表，可计算月食出现的周期。巴比伦人发明了60进制的计数系统，掌握了解一元二次方程的方法。他们还发明了最早的冶铁技术，建造了世界上最雄伟气派的城市新巴比伦城。,计数方式,空中花园,几何学,巴比伦外科手术工具，约制于公元前2300年。,第二节 古代科学技术的形成,一、古希腊、罗马科学技术的形成 (一)天文学 毕达哥拉斯学派：天体有10个，且都是球形的，绕中心“火”转动。 亚里士多德：地球处在宇宙中心，且固定不动，其它天体绕地球作匀速圆周运动。 希帕克：本轮均轮模型。 托勒密：天文学大成使地球中心说成为一套完整的严

5、密的理论体系。 阿利斯塔克：提出了太阳中心说的思想（遭冷遇）。 埃拉托色尼：地球周长计算，与今天只差100公里 (二)元素论和原子论 泰勒斯(米)：水 阿那克西米尼(米)：气 恩培多克勒(毕)：水、气、火、土四种元素。 亚里士多德：“四原性”即冷、热、干、湿。 留基伯和德漠克利特：提出了构成事物更为本质的学说原子论。,(三)力学 杰出学者阿基米德创立的力学原理就是古希腊力学的高峰。其代表作有论浮体、论平板的平衡、论杠杆、论重心等等。 (四)数学 古希腊著名的数学家欧几里德，系统地整理了以往的几何知识。从10个不证自明的公理出发，靠严谨的逻辑推理，得出467个数学命题，写出了13卷的几何原本，建

6、立了几何学的理论体系。(五)技术 古希腊早在公元前1200年时，掌握了较高的造船技术。 古希腊的建筑别具一格,在公元前500年，古希腊就已采用高大华丽的列柱技术建造高大的神庙，他们所创造的多利亚、爱奥尼亚和科林斯三种石柱风格。 罗马帝国时期，相继建成了宏伟和豪华多姿的大剧场、大神殿、大浴池、凯旋门、竞技场等，使古罗马的建筑著称一时。,神庙,竞技场,凯旋门,第一个自然哲学家-泰勒斯,年代：公元前600年为其鼎盛年 生平：生于米利都，游学埃及与巴比伦。 趣闻：哲学家并非不能致富，非不能也，实不为也！ 把目光转向天空，超凡脱俗的理性态度。超越的、非功利的，对现实的功利不计，专注天空而忽视大地。这是希

7、腊以致整个西方的思想品格。 几何学：金字塔的高度 哲学：万物源于水,亚里士多德百科全书,亚里士多德(Aristoteles，384年322BC.)是古希腊最著名的哲学家、渊博的学者。他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、政治学和生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,主要成就,对科学分类 天文学:给出天体运动的物理解释 物理学：研究地上的物体。 生物学：注意到了遗传现象。,能推动地球的人阿基米德,阿基米德(Archimedes，约公元前287212)是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学

8、的奠基人。 除了伟大的牛顿和伟大的爱因斯坦，再没有一个人象阿基米德那样为人类的进步做出过这样大的贡献。即使牛顿和爱因斯坦也都曾从他身上汲取过智慧和灵感。他是“理论天才与实验天才合于一人的理想化身”，文艺复兴时期的达芬奇和伽利略等人都拿他来做自己的楷模。,主要成就,阿基米德在力学方面的成绩最为突出。 阿基米德确定了抛物线弓形、螺线、圆形的面积以及椭球体、抛物面体等各种复杂几何体的表面积和体积的计算方法。 阿基米德在天文学方面也有出色的成就。,几何学的创始人 欧几里得,欧几里得（Euclid，约300BC.）是古希腊最一位伟大的数学家之一。,二、古代阿拉伯的科学技术 （一）发现隐藏起来并且被忘记的

9、希腊知识的宝藏 开始：注重医学和物理学著作的翻译，很快转向了天文学、数学和哲学著作。 （二）阿拉伯人还借取了印度人的成就。有两项印度人的数学成就经过阿拉伯人的转达而被现代科学吸收。 （三）阿拉伯人在数学、天文学和化学领域内取得的成就，无疑使阿拉伯科学成为那个时代世界科学的主流。,阿拉伯人在科学史上的地位和作用,有人把阿拉伯人建立的科学文化说成是无意中造了一个“冷藏库”，在黑暗的中世纪保持和维护了古代科学的巨大躯体。 在阿拉伯科学的许多方面，并非仅仅处于旁支地位，而是在从希腊到阿拉伯、再到近代欧洲这三大阶段中占据着第二段的高级位置。 阿拉伯人对世界科学技术发展的独特贡献在于：在时间上沟通了欧洲的

10、古代与近代；在空间上沟通了东方与西方。,三、中国古代的科学技术的形成,五大学科： “天文学、数学、医药学、农学、地理学” 四大技术： “陶瓷、丝织、建筑、冶练” 四大发明： “造纸、印刷术、火药、指南针”,（一）古代中国的五大学科,1.天文学 中国古代天文学的成就主要表现在天文观测、天文历法和天文理论。 天文观测：天文观测的连续性、资料保存的完整性是世界绝无仅有的。 有精密的仪器，如东汉张衡水运浑天仪、唐代僧一行研制的黄道游仪和浑天铜仪都是同时期世界上第一流的天文观测仪器。元代郭守敬创制的简仪、圭表,其设计和制造水平在世界上领先了300多年。 天文历法：世界上最早的星表,公元前4世纪中叶战国时

11、期的甘德和石申。 天文理论：中国古代关于宇窗结构的理论,在公元12世纪时先后出现了盖天说、浑天说和宣夜说三派。,张 衡 （78-140年）东汉南阳人,东汉时期我国伟大的科学家。他在天文、历法、数学和文学等方面，都有卓越的成就。,地动仪的复原模型和震动示意图,张衡 地动仪：制造于132年，是世界上公认的最早的地震仪器。,在数学上，他是世界第一位将圆周率值计算到小数第7位的科学家。 在天文学上，祖冲之的主要贡献是制定了“大明历”，改正了前辈天算历法家的不足之处。,祖冲之（429500）既是伟大的数学家，也是伟大的天文学家,僧一行，本名张遂，（683年727年）是中国唐代的天文学家,（1）利用黄道游

12、仪，系统观测记录了日月星辰运动的材料，得出地球子午线一度相隔129.22公里的准确数据 。 （2）编制了“大洐历”，形成了我国成熟的历法体系 。,郭守敬（12311316）,郭守敬发明的简仪（模型）。它在中国传统浑仪基础上，将众多环圈简化，只保留两组最基本的环圈系统，这是当时最先进的天文观测仪器。,中国古代的天文历法成就,（1）夏朝：制定了历法“夏小正” 。 （2）商朝：干支纪日法是商朝历法最大成就。 （3）春秋：留下世界公认的关于哈雷彗星的最早记录。 （4）战国：甘石星经是世界最早的天文学著作。 （5）西汉：武帝时制定“太初历”。 （6）东汉：张衡发明了浑天仪和地动仪（比欧洲早1700多年）

13、。 （7）隋唐：唐朝天文学家僧一行制定大衍历。,中国古代的数学成就,（1）西周：商高讲过“勾三股四弦五”定理，载于周髀算经。 （2）春秋：九九乘法表。 （3）西汉：刘歆推算圆周率为.1547。 （4）东汉：九章算术是当时世界上最先进的应用数学。 （5）三国：刘徽运用极限理论，提出计算圆周率的正确方法。 （6）南朝：祖冲之精确地算出圆周率，还著缀术等书。,2.数学,九章算术成书于东汉初期，分九章，涉及到现代初等数学中的算术、代数和几何的大部分内容，其中的关于负数、正负数加减、以及联立一次方程组的解法在当时具有世界先进水平。 宋元时期中国古代数学发展到了顶峰。北宋贾宪提出了求任意高次方根的开方法。

14、南宋秦九韶在数书九章一书中提出了高次方程的数值解法和一次同余式理论。这些研究都达到了当时的世界先进水平。宋元间的李治和元代的朱世杰相继在代数学尤其在解高次方程的研究方面作出了突出的贡献。,九章算术书影,祖冲之和圆周率,我国古代杰出的大数学家。在世界上第一次把圆周率的数值，精确地计算到小数点以后的第七位数。 即在3.14159263.1415927之间，这个成就领先了世界近一千年。 他的数学论文集缀术达到当时我国数学最高成就，直到唐代还被作为学校课本。,（生活在南朝宋齐间）,祖冲之在世界上第一次把圆周率的数值，精确地计算到小数点以后的第七位数。领先世界近一千年。,秦九韶的数书九章是一部划时代的巨

15、著.全书九章十八卷，九章九类：“大衍类”、“天时类”、“田域类”、“测望类”、“赋役类”、“钱谷类”、“营建类”、“军旅类”、“市物类”，每类9题（9问）共计81题（81问） 秦九韶所发明的“大衍求一术”，即现代数论中一次同余式组解法，是中世纪世界数学的最高成就，比西方1801年著名数学家高斯（Gauss，17771855年）建立的同余理论早554年，被西方称为“中国剩余定理”。秦九韶不仅为中国赢得无尚荣誉，也为世界数学作出了杰出贡献。,测圆海镜勾股容圆图,李冶（1192-1279），河北真定人，生活在金元交界的时代。1248年完成测圆海镜，1259年又写成益古演段。前书共12卷，170个问题

16、，讲述由给定直角三角形求内切圆和傍切圆的直接，并提出“天元术”。,杨辉，中国南宋时期杰出的数学家和数学教育家。 杨辉一生留下了大量的著述，它们是：详解九章算法12卷(1261年)，日用算法2卷(1262年)，乘除通变本末3卷(1274年，第3卷与他人合编)，田亩比类乘除捷法2卷(1275年)，续古摘奇算法2卷(1275年，与他人合编)，其中后三种为杨辉后期所著，一般称之为杨辉算法。,朱世杰（1300前后），他长期从事数学研究和教育事业，以数学名家周游各地20多年，四方登门来学习的人很多。他的主要著作有算学启蒙三卷和四元玉鉴三卷算学启蒙是一部通俗数学名著，曾流传海外，影响了朝鲜、日本数学的发展。

17、四元玉鉴则是中国宋元数学高峰的又一个标志，其中最杰出的数学创作有“四元术”（多元高次方程列式与消元解法）、“垛积法”（高阶等差数列求和）与“招差术”（高次内插法）。,中国古代的医药学成就,（1）战国：扁鹊发明“四诊法”；医学著作内经。 （2）西汉：黄帝内经奠定了祖国医学的理论基础。 （3）东汉：神农本草经；伤寒杂病论；华佗的麻沸散。 （4）唐朝：千金方；四部医典；唐本草。 （5）明朝：本草纲目。,3.医药学,华佗,张仲景,华 佗 （145-208年）东汉末年安徽人,东汉末年著名的医学家。擅长针灸和外科手术。他制成的全身麻醉药剂“麻沸散”，是世界医学史上的创举。 他还创制一套医疗体操“五禽戏”，

18、以强健身体。,神医华佗,张仲景 （150-219年）东汉南阳人,医圣张仲景,张仲景是东汉末年著名的医学家。著有伤寒杂病论，全面阐述了中医理论和治病原则，奠定了我国中医治疗的基础。后世尊称他为“医圣”。,伤寒杂病论书影,唐代名医孙思邈是中医史上一位极其重要的人物，在理论和实践两方面均大大提升了祖国医学的水平。 在孙思邈的著作中，不仅有如何治病的临床手段和方法，而且贯穿着医德、养生和巫术理论。,李时珍（15181593）,李时珍曾参考历代有关医药及其学术书籍八百余种，结合自身经验和调查研究，历时二十七年编成本草纲目一书，是我国明朝时代药物学的总结性巨著。,4.农学,我国古代农学著作之多,为世界各国

19、之冠,共有370多种。现存最早的农学著作是 公元前3世纪后期的吕氏春秋 公元6世纪北魏贾思勰齐民要术 汉代的汜胜之书 南宋陈旉农书 元代王祯王祯农书 明代徐光启农政全书,中国古代的农学成就,齐民要术是我国现存的第一部完整的农业科学著作，在世界农学史上占有重要地位。,农学著作：齐民要术,北朝著名的农学家贾思勰重视农业生产，注重实践，精心研究前人成果，总结北方劳动人民的生产经验，写成了齐民要术一书。 是我国现存的第一部完整的农书，在世界农学史上占有重要地位。 全书共10卷92篇，内容丰富，介绍了农、林、牧、副、渔业的生产方法，其中有许多经验居当时世界的领先地位，,（1）西晋：裴秀绘制出禹贡地域图，

20、提出绘制地图的原则。 （4）北魏：地理学家郦道元作水经注，是一部综合性地理著作。 （5）明代：徐霞客的徐霞客游记是一部地理学巨著，书中对石灰岩溶蚀地貌的观察和记述，早于欧洲约两个世纪。,5.地理学,中国古代的地理学成就,郦道元是我国古代杰出的地理学家,郦道元（466或472527），生活于南北朝北魏时期，出生在范阳郡（今河北省高碑店市境内）一个官宦世家，世袭永宁侯。少年时代就喜爱游览。后来他做了官，就到各地游历，每到一地除参观名胜古迹外，还用心勘察水流地势，了解沿岸地理、地貌、土壤、气候，人民的生产生活，地域的变迁等。他发现古代的地理书水经，虽然对大小河流的来龙去脉准确记载，但由于时代更替，城

21、邑兴衰，有些河流改道，名称也变了，但书上却未加以补充和说明。郦道元于是亲自给水经作注。,水经注 是一部综合性的地学专著。,主要内容是什么？,地理学专著：水经注,北魏郦道元为汉魏时的地理学专著水经作注，写成了著名的水经注。 这是一部郦道元的再创造之作。水经注全书四十卷，注文为原书的二十倍，记载的河道由137条增至1250条，引用了四百多种书籍，极大地丰富了水经的内容。“注”以水道为纲，详细记叙了各江河流域地理情况、历史事迹、民间传说等，内容丰富，至今仍是研究我国古代地理的重要著作。,徐霞客（1587年1641年）,在地理学上的重要成就,对喀斯特地区的类型分布和各地区间的差异，尤其是喀斯特洞穴的特

22、征、类型及成因，有详细的考察和科学的记述。 纠正了文献记载的一些错误。 观察记述了很多植物的生态品种，明确提出了地形、气温、风速对植物分布和开花早晚的各种影响。 调查了云南腾冲打鹰山的火山遗迹，科学地记录与解释了火山喷发出来的红色浮石的质地及成因；对地热现象的详细描述在中国也是最早的。,（二）古代中国的四大技术,1.陶瓷技术 据考古发现,早在1万年前中国人就已制造陶器。4千多年前的商代我国出现了以高岭土制成的白陶,以后逐渐发展成为瓷。 制瓷技术是中国祖先在制陶技术基础上逐渐发展而形成的，是中国古代的伟大发明之一。,2.丝织技术 中国是最早养蚕和织造丝绸的国家。商代的丝织物已有斜纹、花纹等一些复

23、杂纹样。西汉时丝织技术提高到新的水平,织物品种有绢、绫、缎、绣、绸等；制作方法有织、绣、绘等；颜色和图形也多种多样,极为丰富。 此时已发明提花织机,其功能是可以按事先设计好的程序使经纬线交错变化而织出预定的图样来。唐宋时期丝绸印染和印花工艺进一步发展，出现“织锦”等高级丝织品，元朝出现了“织金锦”、明清又出现了“妆花”。,湘绣“望月”,苏绣“金鱼”,3.冶练技术 我国在商代已经知道用铁，是利用天然的陨铁锻造而成。 我国开始用矿石冶铁的时间当不晚于春秋中期。 春秋战国时期掌握了生铁冶炼技术，以后又出现了炼钢。 魏晋南北朝时期又有灌钢技术。,4.建筑与造船技术 （1）战国以后，我国的建筑物逐渐形成

24、了自己独特的风格，留下了许多不朽的杰作，如万里长城、长安城、赵州桥等。 （2）北宋时李诫编著的营造法式是一部重要的建筑技术专著,该书全面地总结了古代建筑经验,对设计和规范、技术和生产管理等都有系统论述,是世界建筑史上的珍贵文献。 （3）据考证，秦汉时期，我国造船业就已相当发达了。沙船、乌船、广船、福船是我国海船类型里面的四大名船。,拙政园,登封嵩岳寺塔,（三）中国古代的四大发明,造纸术 （1）西汉先后出现絮纸和麻纤维纸。甘肃天水放马滩出土的绘有地图的纸，是目前世界上所知最早的纸。 （2）东汉宦官蔡伦于105年改进造纸术，制造植物纤维纸。 （3）造纸术6世纪传到朝鲜、越南和日本，8世纪传到中亚，

25、并经阿拉伯人传到非洲和欧洲。,造纸术-帛书,2印刷术 （1）隋唐已有雕版印刷的佛经、日历和诗，现存世界上最早的雕版印刷品是868年我国印制的金刚经卷子。 （2）11世纪中叶，北宋毕昇发明活字印刷术，比欧洲早400年。 （3）活字印刷术发明后，向东传入朝鲜、日本，向西传入埃及和欧洲，改变了当时欧洲只有僧侣才能读书和受高等教育的状况。,印刷术-拓片,3指南针 （1）战国时期发现磁石指南特性，发明“司南”。 （2）北宋已会使用磁针指南，后来把磁针装在罗盘上，制成指南针用于航海。 （3）南宋时指南针传到印度、阿拉伯、波斯等国，促进了各国航海事业发展，并为新航路的开辟和实现环球航行提供了重要条件。,指南针,4火药 （1）唐朝中期书籍最早提到了火药，唐末火药开始用于军事。 （2）北宋时火药已