科学技术与人类文明

1、人类文明进入了二十一世纪，科学技术的发展改变着人们的生活方式作为四大文明古国之一的中国，在科学技术领域一直处于领先地位.造纸术、印刷术、指南针与火药这“四大发明”之花更是相继遍布世界各地，对世界文明的发展进程做出过杰出的贡献。马克思在其机器、自然力和科学的应用文中曾发表过这样精彩的论述：火药、指南针、印刷术 -这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。翻开世界科学技术发展史，最值得中国人引以为荣的，莫过于指南针、造纸术、活字印刷术和火药四大发明了，它

2、们在历史上不但极大地推动了我国经济文化的发展，而且对世界的文明进步也做出了难以估量的贡献。试想，要是没有这些发明，今天的人类社会将是什么样子呢？我们只好仍将字写在竹片、龟壳乃至石头上，我们将没有现在的书和练习本；而作战的兵器可能仍是长矛，大刀和弓弩。一句话，没有成千上万诸如指南针、造纸术、活字印刷术和火药那样的发明创造，就没有人类的进步。以发明马的使用为例，起初马生来并不是为人类服务的，人类的祖先由于当时生存的需要，人们经常从事时间比较长，劳动强度比较大的远程迁移，迫切需要代步工具和交通工具，以减轻劳动强度。马的体能比人强，而且容易驯服，所以人类发明了使用马作为交通工具的动力。据说最早把受力点

3、放在马颈上，发现行不通，后改放在马肩上，才发挥马的潜力。随着社会发展产生了战争，马又被人类发明为作战的工具，为了增强战斗力，人类又发明马蹬、马鞍、马鞭和马刺，当时发明使用了马蹬和马鞍的民族很快征服了没有这个发明的民族。因为有了马蹬和马鞭，能更有效地发挥人类在地面直立行走积累的所有的作战技能，显示了这个发明的科学性和实用性，很快传遍了全世界，推动了人类社会的进步。后来人们又发明了给马脚钉铁马掌，一直沿袭至今。被认为马的使用方面的发明已相当完美了，但是不然，随着材料科学的发展，1985年我国有人发明了塑料马掌。发明者认为，人可以穿塑料鞋，马为什么不能套塑料掌呢？一来可以节约钢材；二来免去钉马掌的麻

4、烦，只需往马脚上一套即成；三还可以美化马，因为塑料马掌可以做成各种不同的颜色；四还可以克服以往铁马掌容易生锈腐蚀、打滑易摔的缺点。随着骑马者安全的需要，1987年我国又有人发明了防止骑马者摔下来被拖伤的装置脱鞍马蹬。由此看来，创造发明是没有止境的，只要有需要，就会产生创造发明，而只要产生人们需要的创造发明，就会给人类造福，推动人类社会的进步。小发明推动小进步，大发明推动大进步。瓦特发明蒸汽机、法拉第发明发电机、爱迪生发明电灯等，不都是极大地推动了人类社会的进步吗？因此，从这种意义上来说，创造发明的确可以被誉为“人类社会进步的阶梯”。科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的

5、重要组成部 分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家 庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界，当人们在为现代科学技术的神奇功能而叹为观止 的时候，你是否了解化学工程的一个分支学科分离科学的优异功效在现代科学技术 发展中的贡献与地位呢？ 信息科学、材料科学和生物工程被誉为当今三大前沿科学，新材料还被誉为现代文明的支柱 之一。这是因为没有花样繁多、品种齐全、功能奇特、高纯度的新材料，所有的高新技术只 能是空中楼阁，电脑、机器人、宇宙飞船等都只能是天方夜谭，所以不管怎么样的高新技术 ，都是要以开发和利用自然资源，进而分离或合成出高纯的材料为基础的。化工分离纯技

6、术作为科学技术的一个组成部分，为人类的各种需求变成现实提供了可靠的保证。现代分离 技术已经可以使产品的杂质含量低于十亿分之一，被誉为现代分离能手的溶剂萃取（液液 萃取）就是现代分离技术中的一种。例如在核燃料的后处理中，用萃取分离技术对被辐照过 的核燃料进行处理，提取人工核素钚239，其中铀和钚的收 率均可以达到99.9%。去除强放射性物质的效果（去污系数）可以达到106108。 “溶剂萃取”作为一个名词，也许很多人不太熟悉，但作为一种实用的分离方法，却早已被 人们应用于实践中。溶剂萃取用于无机化合物分离的历史是有案可查的。1842年皮尔哥德(Peligot)首 先发现用二乙醚可以从硝酸溶液中萃

7、取硝酸铀酰。随后人们又在实践中发现了其他一些无机 物也能被某些有机物所萃取，并据此初步建立了半经验的液液平衡的定量关系。到19世纪 末，能斯特(Nernst)利用热力学基本原理对液液平衡关系进行了进一步阐述，提出了著名的能斯特分配定律，该定律为萃取化学和化工的发展奠定了早期的理论基础。19世纪末到20世纪初， 人们开始将萃取分离技术应用于有机化工和石油化工领域中，如用酯类萃取剂萃取醋酸，用 液态二氧化硫作为萃取剂从煤油中去除芳烃。20世纪30年代，人们试图将萃取分离技术应用 于稀土元素的分离，但由于当时条件的限制，没有取得实质性的进展。40年代，原子能工业 在战火中诞生，基于生产核燃料的需要，

8、萃取分离技术无论在理论上还是在实际应用中均得 到了迅速的发展，特别是磷酸三丁酯作为核燃料的萃取剂得到应用后，萃取分离技术进入了 一个崭新的阶段。随后，萃取分离技术在稀土的分离、湿法冶金、无机化工、有机化工、医 药、食品、环境等领域不断得到应用，并取得了很好的效果。到现在，萃取分离技术几乎可以涉及元素周期表中的所有元素，已成为分离技术中的主要成之一。因此，只要你认真了 解一下萃取分离技术的辉煌历史，就会被其优异的功能所吸引。 我们现在正处于一个由工业化社会向信息化社会转变的历史时期，在这样一个大背景下，现代科学技术也在从大科学技术时代向超大科学技术时代转变。这个时代的科技发展既有别于个人主导下的

9、小科技时代，也有别于政府主导下的大科技时代，而是一个以企业科技创新为主体的多元化的科技发展时代，超常规科学技术的发展将逐步取代常规科学技术成为未来科学技术发展的主流。 在这样一个历史转型时期，我国科学技术事业的发展正面临着一次严峻的挑战和一个非常良好的发展机遇。科技发展的超大科技时代必然引起各国科技发展战略和政策的调整。作为一个关注我国科技事业发展的研究人员，本人愿在此与广大网友就“超大科技”问题及中国特色的自主创新之路建设问题与网友进行互动与探讨，以期为国家发展献计献策。 “人创造历史，却对自己正在创造的历史茫然无知。”西方哲人的这句名言陈述的好像正是我们面对的现实。100多年来，我们这个具

10、有悠久史学传统的文明古国，在近代化的大潮中颠簸沉浮，进退失据，至今仍然处于追赶先进的路途上。因此，对于自己的近代史，往往觉得乏善可陈，不堪回首，或不屑一顾，或无暇顾及，或有意回避，甚至刻意编造。近代与古代的强烈对比，尤以科学技术史为特出，加之一段时期极左思潮的泛滥使人们讳言近现代史，所以在相当长的一段时期，古代科学技术史是中国科学技术史研究的主流，近现代科技史则少人问津，在相当程度上仍隐身于历史的重重迷雾之中。 近代科学技术自19世纪传入中国以来，经历了一段非同寻常的曲折过程。从19世纪中叶自强运动中开始的“师夷之长技”和“求强求富”，到20世纪初年的“科学救国”、“实业救国”思潮，从50年代

11、的“向科学进军”，到20世纪末叶的“科教兴国”战略，中国人对科学技术给予了多少希望、梦想和憧憬！ 150年来，中国科学技术的进步是显著的，但在全人类共同创建的现代科学技术大厦中，中国人的贡献还相当有限，中国科学技术的现代化还没有完成。站在新世纪的门槛上，中国应该如何发展科学技术，追赶国际先进水平，实现“科教兴国”的历史重任？面对这样重大的问题，我们不仅要深入了解和借鉴科学技术发达国家的经验，还必须深入研究中国近现代科学技术发展的历程及其与社会文化的关系，力求准确地把握科学技术的特性及其发展机制，总结中国近现代科学技术发展的历史经验和教训。令人遗憾的是，我们在致力于解决眼前的科学和技术问题，追赶

12、国际先进水平的时候，却很少系统地探讨和总结我们一二百年来科技发展的经验和教训。长期以来，我们对如何推进中国科学技术的进步、创造有利于科学技术发展的社会条件和文化氛围缺乏应有的认识。结果，我们不仅不易充分汲取历史的经验教训，反而可能重复旧的失当的政策和举措。因此，在面临重任和挑战的今天，系统的研究中国近现代科学技术发展史不但是学术研究的一项紧迫任务，也是现实赋予我们的重大课题。 研究中国近现代科技史必须吸收国际研究近现代科技史的丰富成果，需要具有宽阔的学术视野、深沉的人文关怀和高度的历史责任感。当代的科学技术史已不再局限于描述科学知识的发展和演变（如各种各样的学科史）以及为伟大的科学家和工程师树

13、碑立传这样一些传统的历史体裁，而是致力于探索科学技术的发展与社会、政治、经济和文化的复杂关系，研究科学与技术特性，从而促进科学技术与社会的协调发展，增进人类文化的进步。尤其是现代科学技术史研究，往往与国家的政治、经济和科技政策等密切相关，因而越来越受到许多国家的科学技术史学者的重视。对于前苏联等社会主义体制下的科技发展史的研究探讨，受到了国际科学技术世界的重视，出现了许多重视成果。相比之下，我们的中国近现代科技史研究还很封闭，亟待吸取相关研究的经验。 近三十多年来，科学技术史领域内借鉴哲学、人类学、伦理学等人文社会科学的方法和理论，科技史与其他学科的结合和交叉，形成了科学技术史领域内的多种研究

14、取向和路径，极大地拓展了科学技术史的研究范围和视野。科学技术史领域的这种变化，既有其学科发展的内在理路，更是当代科学技术发展所产生的一系列社会和文化问题在科技史领域的反映。在科学技术主导的当今时代，科学技术与国家的利益和社会生活的关系日趋密切，但是科技发展所引起的诸如生态环境问题和伦理困境等也逐渐为人们所认识。这促使人们进一步探索科学技术的特性和本质以及科技活动的特点和规律。与此同时，科学技术史也是其相关学科如科学技术哲学、科学技术社会学、科技政策研究的基础。因此，科学技术史，特别是现代科学技术史的研究工作，不仅仅是当代科学发展的内部需要，也是以科学技术史为中心的相关学科的基础性工作。 我国人

15、民寻求对自然界物质本源的认识，继五行、阴阳说之后，元气说与原子论是两大发展线索，它们的确立都分别肇始于这个时代的荀况与墨翟。 两汉时期是我国古代科学技术发展的又一高峰期，一方面，由于科技本身经过了春秋战国的长期酝酿、积累和实践，到这时达到了量变足以引起质变的地步；另一方面，则是社会政治上的统一与安定，经济的恢复与持续发展，为科技活动和科技新高潮的到来创造了良好的外部条件。它呈现出科技人才辈出，科技著作大批问世，科技成果辉煌，科技对生产的渗透与协调日益显著等诸多特点。 九章算术以及周髀算经的成书显示出以算盘为计算工具的独特数学体系的形成，形数结合，数学算术化是其特征。今天，由于计算机的出现，算术

16、化倾向于现代数学中的作用已日渐显著，中国古代算术的思想与方法和现代计算机科学与技术正相融合，为此它将重新焕发青春，以崭新的面貌重现，在数学发展中扮演重要角色是可以预期的。 历法已确立了我国后代历法体系、规范和基本内容的原始框架，而以张衡为代表对天文仪器的研制和对天象的观察与记录以及论天三家为代表的宇宙论则形成了中国古代天文的固有传统。汉书、地理志的出现，开拓了沿革地理研究的新领域。神农本草经是我国秦汉以来药物知识的总结，它为后世本草学奠定了基础；伤寒杂病论不仅确立了辩证论治的医疗原则，而且大为充实了中医药体系的内容，更加切合医疗的实际应用。汜胜之书可以说是对农业知识的总结。论衡、淮南子、淮南万

17、华术、周易参同契、尔雅等书中也包含了丰富的物理、化学或生物学在生产技术方面，成为我国古代传统特色的主要技术，像冶铁、纺织机械、农具制造、造纸工艺、漆器工艺、船舶制造等都已出现，并达到了相当的水平。像赵过的铁脚耧车、杜诗的水排、梯级船闸设计的原理与方法、木结构建筑风格、竖炉冶炼法、实测基础上绘制的地图等等都是突出的成果。造纸术更是汉代一项最重大的发明，也是我国对世界文明的一大贡献。牛耕的推广与代田法、区田法耕作制度的创新，则在当时条件下起到解放和促进生产力发展的重要推动作用。 以王充为代表的元气论与董仲舒为代表的“天人感应”说的对立与斗争，是我国科学思想史发展的又一里程碑，即使后者从协调人与自然

18、关系的角度考察也有其值得吸取的精华。 宋元时期是我国古代科学技术达到高度发展阶段的又一高潮时期。 我国的科学技术自两汉而后，经魏晋南北朝的充实和提高，到隋唐五代技术发展，并呈现一股继续高涨的趋势。前者对中国古代科技的贡献，可以刘徽与祖冲之的数学、裴秀与郦道元的地学、贾思勰的农学、王叔和、皇甫谧与陶宏景等的医药学、葛洪的化学等为标志；后者主要有李淳风、一行等的天文学、李淳风与王孝通的数学，孙思邈的医药学以及柳宗元、刘禹锡等人的天人论与宇宙观等。这种趋势困宋元时期经济发展、文化昌盛、理学形成、战争和其他需要而得到强化。统治阶级为满足自身、政权和社会对科学技术的多方面需要，通过完善教育体系，举行多元

19、化考试，奖励发明创造和培养扶植科技人才等措施，助长、推动和促进了科技的发展，而安定与富裕的社会环境和发达的出版业则又提供了良好的研究条件。求索物理，格物致知，怀疑、探索、创新的学风催促知识分子中具有务实思想的人考察和研究自然事物以及如何使之有利于国计民生。国内各民族之间的文化交流与国外的文化交流，也加速着科技的发展。这一切使宋元时期成为中国古代科技发展的黄金时代，不论天文、地学、生物、数学、物理、化学均有突出成就。 作为世界古代文明标志的指南针、火药和印刷术三大发明的出现或大规模使用均始于北宋，以沈括、苏颂、郭守敬、李冶、秦九韵、杨辉、朱世杰、赵友钦、毕升、陈、王祯、李杲、李诫、曾公亮等为代表

20、的科技名家辈出，硕果累累，以梦溪笔谈、营造法式、四元玉鉴、武经总要、王祯农书、陈农书、革象新书等为代表的科技著作纷纷面世，正是诸多尊敬的科技前辈先后在各方面的努力，不断将宋元时期的科学技术推进到一个新的高度。 以宋元秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰数学四大家为代表，使宋元数学在中国古代以筹算为主要计算工具的传统数学的发展达到登峰造极的阶段。大规模的恒星观测，各种天文观测仪器的研制成功把我国古代天文学推向它的发展高峰。沈括在磁学方面的成就在当时是处于世界领先水平的。金元时期的四大医学学派和相应的医学流派使中国医药学得到全面发展。以陈农书与王祯农书为代表，先后总结了宋元时期的农业生产实践经验，后者所附录

21、的“农器图谱”展示了我国古代农业生产器具方面的重要成就，成为后世记述农具图书的范本，反映了当时农学的高度发展。宋代动植物志、谱录的大量出现并形成出书高潮，和宋景欧希范五脏图、杨介存真图所显示的解剖学上的发展，应该说这时的生物学也是成就不小的。在这一时期，地学方面的成就也很突出，元代朱思本的舆地图不仅总结了唐宋以来的地理学成就，还根据实地调查，在制图方面取得成绩，其精确度已达至较高水平，成为明清时期我国舆图的范本。杜绾著云林石谱的出现，反映了矿物学在宋代已较前有了很大进展。在这些学科发展的同时，诸如水利、冶金、印刷、瓷器、机械制造、建筑、纺织、交通工具、兵器等方面也呈现出蓬勃发展的势头。 以张载

22、为代表的唯物主义的气一元论自然观和以沈括为代表“验迹原理”和科学方法与朱熹的“格物致知”的科学方法，无疑是哲学和科学发展到北宋时所取得的重大成就之一，对宋元时期的科学技术的发展产生了重大影响。当然，朱熹的理一元论的自然观对当时科技的影响也是不可低估的。 明清时期虽相对于前发展势头明显下降，但这一阶段问世的一些著作，像李时珍的本草纲目、朱载育的乐律全书、徐光启的农政全书与徐霞客的徐霞客游记都分别显示其集医药、乐律、农业和地学大成的特点。宋应星的天工开物更是一部百科全书式的科学技术著作，不仅是我国科技史上的一颗明珠，也是世界科技史上光彩夺目的瑰宝。王夫之、王廷相、戴震的元气本体论使张载的自然观更臻

23、完善和具体化。明末清初中西科学成就交融与会通的起步以及清代传统科技仍然缓慢推进也是清晰可见的。 （二）经验性、描述性、实用性与本土化是我国古代科学技术的一个突出特点 我国古代科学技术特点是在封建社会初创的秦汉时期形成的，从建立与巩固新的封建秩序出发，要求科学技术直接为发展生产服务就成为必然的事，因此它更多地具有实用性的色彩。秦统一我国后，出现了“焚书坑儒”事件，“所不去者，医药、卜巫、种树之类”，意思是那些有实用价值的书要保留，也就是说科技的实用性还是受到重视的。汉承秦制，这部分科技遗产当然会被继承。科技的实用性被固定了下来，但有所不同的是，与此同时，把秦始皇打击的儒家树立为统治思想，西汉作为

24、整理已有科技知识的重视时期，像医药、天文历法、数学与农学四大传统科技或者在此时成书，或者在原有基础扩充，都是在儒家思想指导下，以实用性为特色的重要成果。由于封建社会绵延2000多年，中国科技在秦汉时期形成的这种特色，也就被进一步固定化，几乎成为一种前后继承的固有模式。 这种特色，不仅在天文学、数学、物理学、化学、生物学、地学等自然科学各分支中表现出来，在工程技术、农学、医药学等方面更突出地显示出来。譬如，就我国古代的物理学而言，力学知识是与农耕技术、都邑建筑、铁制工具、各种原动力和简单机械的应用、水利工程、船舶制造、材料选配等紧密相连的；声学知识是与乐器制造、音乐娱乐活动、礼乐制度的推进、特殊

25、需要建筑的建造以及军事活动等紧密相关；热学与物性学知识则与冶炼业和炼丹术、火药、火箭的研制，气象、气候的观测以及日常生活等相联系，电学与磁学知识则与雷电现象的观察、防避，冶铁业的发展，地形测量，航海事业，军事，医学以及日常生活等紧密相关，光学知识则与古镜研制、照相、火的利用、自然现象的观察、对天然晶体的考察等息息相连。当然在中国古代物理学发展历史中也有单纯是为了寻求物理规律的揭示而进行研究工作的，如元赵友钦之于几何光学，但那毕竟是少数。 对于已形成体系的天文学、数学，其实用性特点也不例外，例如天文学就是围绕“颁历授时”等维护皇权的实用目的而展开研究的。由于主要致力于制订历法和异常天象的观测，在

26、历法及天象记录两方面虽有不足之外，但成就却是明显的。数学的发展是与急需回答的各种测量与计算的实际问题的解决联系在一起的，因而它往往侧重于计算出具体数字，显示出很强的程序性。 同时，由于在延续2000多年的中国封建社会中，自给自足的小农经济一直是社会生产的基础与主体，它对科学技术能提供的经验往往是片断而零星的，不可能有其系统性，这样，在这个基础上进行的科学抽象当然多数也就只能是经验性的；同时在这样的社会生产条件下，为科学实验与观测所提供的仪器设备，总的讲也必然是既有限又简陋的，这就使人们对自然现象的观测受到限制，对其本质的揭示只能停留在描述阶段，或者在理论上给予某些定性的说明，或者作出些天才的猜测。而这种情况，与着眼于实用要求，特别关注工艺技巧与可操作性是密切相关的。当然，我国古代的有些学科，像医学、数学、农学、天文学也有其独特体系，中医、中药学以阴阳五行说为主导，包含八纲辩证、六