1、中国 大学科学技术史课程论文论文题目 科学技术的发展过程及内在原理 学生姓名 学生学号 学生班级 所在院系 日期 2011 年 12 月科学技术的发展过程及内在原理现代的社会是一个高速发展的社会，而高速发展的社会离不开科学技术的发展与推动。所以说科学技术是第一生产力。作为一种社会现象，科学技术活动有它自己的发生和发展的历史和规律。科学是人类对客观世界的认识，是反映客观事物和规律的知识体系。人类在实践中对自然规律的认识积累，在理论上的不断总结与概括，就是科学的发展过程。技术是人类为了满足社会的需要，利用自然规律，在改造和控制自然的实践中所创造的劳动手段、工艺方法和技能体系的总和。在长期的自然实践
2、中，人类不断的积累着生产经验和劳动技能，又不断地利用这些经验和技能改进劳动工具和其他生产资料，这种生产经验和劳动技能积累的过程，就是技术的发展过程。所以，科学技术的发展是人类对自然的认识和改造的经验进行不断总结的过程。科学技术是随着人类的产生而产生，随着人类的发展而发展的。说到科学技术的发端和起源，可以追溯到远古时代。早在远古时代，人类的祖先就已学会把石块打碎，然后从中挑选形状合适的碎石当做砍砸器、刮削器和手斧等，从而揭开了人类改造自然的第一个时代-石器时代的序幕。打制石器成为古代技术发端的第一个标志。人类祖先在技术上取得的一项决定性的进步是学会了用火，正如恩格斯所说：“尽管蒸汽机在社会领域中
3、实现了巨大的解放性革命但是，毫无疑问，就世界性的解放作用而言，摩擦生火还是超过了蒸汽机，因为摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而把人同动物分开。 ”，火的使用在人类的进化史上具有特别重要的意义，它使世界进入了文明时代。人工取火是古代技术发端的第二个标志。古代技术发端的第三个标志是创造文字。人类通过对图画的简化对记号的改进，创造出了文字。文字不仅可以用来记录事件、契约，还能用来表达人的思想感情。今日汉字的祖先可以追溯到殷商的甲骨文，一直到半坡村彩陶上的符号。而西方文字的祖先则可一直追溯到古代西腓尼基人的文字，及至古埃及人的象形文字和巴比伦人的楔形文字。文字的出现使人类进入了有文字记载的文明历
4、史。在原始社会里，科学知识只能以萌芽的状态存在于生产技术中。如石器的加工、人工取火、弓箭的发明、捕鱼打猎、训练家畜、栽培植物、建造房屋、制陶冶炼、纺织印染等，无一不是科学知识萌芽的土壤。人类在这些实践中获得知识，而这些知识实际上包含着后来形成力学、物理学、化学、生物学、天文学科学知识的萌芽。由于实践的需要，天文学和数学知识是发展得比较早的。河流是孕育文明的摇篮。所以，在尼罗河流域、底格里斯河和幼发拉底河流域、印度河和恒河流域、黄河和长江流域形成了四大文明古国：古巴比伦、古埃及、古印度和中国。他们是世界古代文明的发祥地，也是科学技术的发祥地。他们在科学的研究和技术的发明方面取得的成就对历史的发展
5、起推动作用，对当今社会也产生了深远影响。一、古巴比伦的科学和技术古巴比伦的数学采用十进制和六十进制并用的记数方法，并编制了乘法、倒数、平方、平方根、立方、立方根等数学表。在代数方面，已经解决一次方程和简单的多元一次方程、一元二次方程、特殊的一元三次方程和四次方程。在几何方面也取得了显著成就。在天文学方面，古巴比伦人认为宇宙是个箱子，大地是它的底。公元前 2000 年，古巴比伦人记录到金星的运动周期。公元前 7 世纪，他们对行星、恒星、日食和月食等天文现象做了系统记录，积累了大量天文学知识。公元前 6 世纪，预告日食、月食。古巴比伦人的技术更是有着辉煌的成就。早在公元前 4000 年，就创造出了
6、一种图形文字。在农业生产和技术方面，古巴比伦人充分利用两河流域的水力资源进行灌溉网的建设，并开始用畜力耕作。那时，青铜器也被大量用来制造工具。二、古埃及的科学和技术古埃及在公元前 30 世纪中叶已使用十进制，在文字中有了特别的符号。他们同样有着丰富的几何学知识，同时，对宇宙有了初步的认识。在医学方面比较发达，留下了较完整的医学纸草书。大约在公元前 3500 年，古埃及人创造了自己的文字。金字塔的建造是他们建筑技术的代表。三、古印度的科学和技术古印度的天文学是和历法联系在一起的，他们把一年分为 12 个月，一年有 360 天，并采用 19 年 7 闰的置润方法。公元 505 年，古印度人汇集了各
7、种天文历法成果，编制了一部综合性的天文著作五大历书 。古印度的数学成果也很突出，著有阿桑吠陀 、 妙闻集等数学著作。在公元前 2350-前 1750 年，古印度已进入青铜时代且农牧业非常发达。古印度人也是最早使用烧制过的砖建造房屋的人，同时，也掌握了锻打、铸造和焊接技术。四、中国古代科学和技术中国是天文观测记录持续时间最长的国家，也是保存天文资料最丰富和星表制造最早的国家。在宇宙结构方面，我国古代也进行了多种多样的探索，提出了“盖天说” 、 “海天说” 、 “宣夜说”的宇宙结构思想。同天文学一样，我国古代数学发展也是源远流长，而且具有独特风格，著有海底算经 、 五曹算经 、 孙子算经等数学著作
8、。中国的医学更是世界医学史上的一朵奇葩。战国时期的黄帝内经 ，东汉张仲景的伤寒杂病论 ，西汉神农本草经 ，明代李时珍的本草纲目等都是我国的医学名著。地学也是我国古代成就较大的学科之一，著有山海经 、 禹贡 、 管子 、 汉书.地理志 、 水经注等书。我国自古以来就是一个以农业为主的国家。进入封建社会以后，农业为历代统治者所重视，因此，我国古代农业成熟较早，发展水平较高。从农具发展来看，汉代出现牛耕，到唐代耕犁已基本定型。汉代赵过发明的三脚耧播机，东汉宦官毕岚首创，后由三国时期马进改进的龙骨风车，晋代杜豫、崔亮发明的水碾，还有刘景宜发明的牛转连磨等农业机械。可以说，在英国产业革命之前，世界上还没
9、有其他农业机具可与之相比。在农业方面，具有代表性的农业专著有齐民要术 、 王祯农书和农政全书 。我国是世界上最早饲养家蚕和纺织丝绸的国家，曾以“丝绸之国”闻名于世。在纺织机械方面，我国早在春秋战国时期已出现手摇纺车，西汉时期出现了脚踏单绽纺车，东晋时出现了三绽纺车，南宋时出现了 32 绽子的水力纺车。在纺织工具方面，春秋战国时期出现了脚踏纺机，汉代已普遍使用脚踏提花机和梭子，三国时期马均对提花机做了改进，提高生产效率，宋末元初，黄道婆对纺织技术进行了革新，使纺织技术在江南一带得到广泛的推广。陶瓷是我国的伟大发明之一，制瓷技术是在制陶技术的基础上发展起来的，我国早在东汉时期已有了制瓷技术。我国瓷
10、器的发展大约经历了青瓷-白瓷-红瓷- 彩瓷的过程。青瓷约在晋代出现，白瓷萌芽于南北朝，宋朝出现了五光十色的色瓷，明朝和清朝初期出现了彩瓷。说到古代中国技术，不得不提中国古代四大发明-指南针、造纸术、印刷术与火药，它们对人类历史的发展产生了重要影响。我国古代的建筑技术和水利工程也走在世界的前面。在冶金和造船方面，我国古代的炼钢技术在世界上处于领先地位，古海船在结构性、稳定性和安全可靠性等方面于唐代起就已领先于世界各国，特别是“水密隔舱”的发明，比欧洲早六七百年。除了四大文明古国的科学技术外，古希腊罗马的科学技术在吸收了古埃及和古巴比伦的科学技术的基础上同样创造了古代辉煌的文明，成为当时欧洲的文化
11、中心，也是近代科学技术的主要发源地。古希腊的自然哲学发源于小亚细亚系西岸中部的艾奥里亚地区，在这里，形成了古希腊自然是哲学的不同流派：米力度学派、毕达哥斯学派和德谟克利特学派。古希腊的自然哲学对人类文明的影响深刻而广泛。正如恩格斯所说：“在希腊哲学的多种多样的形式下，差不多可以找到以后各种观点的胚胎、萌芽。因此，如果理论自然科学想要追溯自己今天的一般原理发生和发展的历史，它也不得不回到希腊人那里去。 ”。在了解和学习古埃及、古巴比伦人天文学知识的基础上，古希腊人在天文学方面表现出独特的创见。他们以更清醒的态度来看待迷人的宇宙，并以更大胆的理论热情来探索天体运动规律。说到古希腊的物理学和数学，就
12、不得不提它的主要代表人物：亚里士多德、阿基米德、泰勒斯、欧几里得和阿波罗尼。亚里士多德是古希腊伟大的思想家、百科全书是的学者，是古代科学思想的主要代表。他是希腊科学的一个重要转折点，是最后一个提出完整体系的人。阿基米德是“古代世界第一位也是最伟大的近代型物理学家” ，是科学史上最早把观察、实验同数学方法相结合的杰出代表。泰勒斯根据埃及土地丈量创立几何学。古希腊几何学的集大成者，伟大的数学家欧几里得，系统的总结了泰勒斯以来的集合成果，写出了十三卷巨著几何原本 ，对整个自然科学的发展产生了深远影响。古希腊的著名数学家阿波罗尼对圆锥曲线进行了系统研究，著有圆锥曲线论 ，把几何学大大推进了一步。亚里士
13、多德是古代生物的开拓者，它所采用的解剖和观察方法，在生物学史上是首创。希波克拉底是古希腊最有明的医生，被西方称为“医学之父” ，提出“体液说” 。另外，赫罗菲拉斯和埃拉西斯特拉塔也是古希腊时期最负盛名的医生和解剖学家。古希腊的冶金技术发展较快。除此之外，还有制陶、制革、家具、榨油、酿酒、食品等手工业。得益于它三面环海，水上交通便利，贸易往来旺盛，古希腊的造船业也很发达。对于古罗马的自然哲学，代表人物是卢克莱修，著有物性论 ，但远远不能和古希腊相比。古罗马天文学的代表性人物托勒密，著有天文学大成 ，被誉为古代天文学的百科全书。他的主要功绩在于：把古代的地心思想发展为系统的地心思想，并用模型方法成
14、功的解释了他的宇宙理论。同时，托勒密还是一个杰出的地理学家，著有地理学8 卷。作为实用科学的医学，古罗马还是比较重视的，这一时期出现了许多有价值的医学著作，如底奥可里底斯的论药材 ，赛尔苏斯的论药物 。古罗马时代的著名医生和医学家盖仑是当时实用科学的集大成者之一，他的医学著作据说有 131 部，被视为医学和生物学的金科玉律。古罗马是一个以农业为主的民族，农业相当发达。古罗马的手工业种类很多，冶金、制陶、制革、铸造、木工都很发达，产品也很精美。公元一世纪，古罗马亚历山大城的著名工程师赫伦曾有许多技术发明，如滑轮系统、鼓风机、计程器、虹吹管、测准仪等。建筑是古罗马的主要技术成就。随着资本主义在欧洲
15、的萌芽与成长，新兴资产阶级为维护和发展其经济利益，并从政治上逐渐取代封建统治，需要新的思想和精神武器，这导致了文艺复兴运动和宗教改革运动兴起。在 16-17 世纪摆脱神学统治的斗争，近代自然科学走上了独立发展的道路。 1543年哥白尼发表天体运行论 ，宣告科学革命的开始，1687 年牛顿发表自然哲学的数学原理 ，完成经典力学理论的综合，将这场革命推向高潮，确立了科学在社会中的地位。建立在实验科学基础上的力学是近代自然科学的带头学科，它的兴起及学科体系的完备标志着以提出“日心说”为起点的近代科学革命达到巅峰，经典力学体系对近代科学技术整体的发展及其在生产过程中的应用起到主导作用。科学革命催生了
16、18 世纪以来纺织机和蒸汽机的发明与改良为先导的技术革命，把人类带入了工业化社会。以蒸汽机的广泛使用为主要标志的第一次技术革命使机器大工业代替了工场手工业，把生产力从铁器时代推进到机器时代。在天文学和物理学得到空前发展的同时，近代生物学、化学和数学也在这一时期形成。其中，近代生物学的形成主要表现在血液循环的发现与植物分类体系的确立。化学作为一门科学是从炼金技术和化学工艺中脱胎而来的，从 17 世纪后半叶到 18 世纪末，是近代化学孕育的时期。同时，数学在这一时期也得到了较大的发展，尤其在代数方面，牛顿和莱布尼茨在继承前人成果的基础上，各自独立的将微积分发展到成熟阶段。虽然几何学在这一时期没有得
17、到显著发展，但代数与几何的结合在这一时期出现了，佩尔亚尔.费尔马是解析几何学最初的发展者，著有平面和立体的轨迹引论 。另外，在解析几何学领域做出划时代贡献的当属法国的勒奈.笛卡尔，他于 1637 年发表了哲学著作方法论 ，他创立的解析几何学是微积分的产生具备了理论上的条件。在近代科学产生之后，19 世纪的科学就是近代科学的发展过程。这一时期的科学与17-18 世纪的科学相比有两个显著不同：从方式上看，前者进入了系统的整理阶段，而后者则处于自然知识的收集和积累阶段；从形态上讲，前者进入了理论科学阶段而后者主要处于经验科学阶段。这些明显的变化不仅导致形成自牛顿时代以来的又一次科学高潮，几乎各个学科
18、，各个领域内都取得了革命性进展，同时也引起了哲学观点方面，特别是自然观认识方面的根本变革。科学革命必然导致技术革命和产业革命，19 世纪最杰出的成就无疑是电气工业的产生和发展。由于电磁理论的建立和发展，促成了发电机、电动机和其他电磁机器的发明，并带来了无线电报和无线电话，标志着电气时代的到来。引起人类历史上继蒸汽革命以后的第二次技术革命，其作用和影响一直持续到今天。到了 19 世纪末 20 世纪初，正当人们为经典物理学大厦落成沾沾自喜的时候，一系列经典物理学无法说明的实验事实已在动摇这座大厦的根基了，催生着 20 世纪科学革命的狂风暴雨，导致以相对论和量子学说为核心的现代物理学的诞生。狭义相对
19、论和广义相对论以其深邃的思想内容、优美的数学形式、辉煌的事实验证，揭示出宏观和宇观高速运动世界的规律，其对时空观的革命性变革生可影响着 20 世纪甚至 21 世纪的科学和哲学思想。量子学说不仅成功的阐明了原子结构，而且打通了理解尺度较大的分子的固体、液体、气体物理及更小尺度的粒子物理的道路。有关量子力学的物理意义和哲学思想的世纪之争，不但使量子力学的物理意义不断得到澄清和深化，也是其深层次哲学意蕴一步步彰显出来。量子学说将不确定性引入自然科学，并给予了基础性地位，以前所未有的深度改变着人们的世界观。在相对论和量子学说方面做出杰出贡献的科学家当推爱因斯坦和普朗克。爱因斯坦出生于 1878 年 3
20、 月 14 日，少时的他并非天才，不喜欢古典文学，却对科学和哲学著作充满兴趣，喜欢哲学思考，正因如此，使得他后来在物理学上大放光彩。受英国哲学家休谟和马赫对牛顿绝对时空观的批判以及荷兰哲学家斯宾诺莎关于自然界统一性的思想的影响和启发，爱因斯坦的狭义相对论始终贯穿着对科学思想统一性的追求。狭义相对论体系有两个前提：一是相对性原理，二是光速不变原理。虽然狭义相对论令世界感到震惊、惊讶甚至争论，但爱因斯坦却并不感到满足，于是他又踏上了艰难的探索之路，并最终在狭义相对论的基础上建立了广义相对论，它的两个基本前提是广义相对论原理和等效原理。普朗克是量子学说的奠基人，但由于他的工作并未得到科学界的重视，且
21、本人也对自己的革命性思想产生怀疑，他并未将其贯彻到底。真正认识到量子假说的普遍意义，并将其用于解决经典物理学所遇到的其他困难的是年轻的爱因斯坦。在 1905-1909 年数年间，爱因斯坦发表了数篇论文，阐述了其光量子概念，发展了普朗克的思想。关于量子力学的建立，有两种途径，一是波尔-海森伯途径，建立了矩阵力学。另一条是爱因斯坦- 德布罗意-薛定谔路线，建立了波动力学。在物理学、化学、生物学、天文学、地学和数学这六大基础学科得到很大发展的同时，现代新兴科学也随之兴起。如：横断科学、综合学科和交叉科学大量涌现和蓬勃发展。以系统论、信息论、控制论为代表的现代系统理论是系统科学的静态模式，以耗散结构论
22、、协同学、超循环理论为代表的自由组织理论则是系统科学的动态模式。自 20 世纪以来环境污染问题更加严重，这就导致了环境科学和生态学等综合科学的兴起。自然科学内部各学科之间、自然科学与社会科学各学科之间、社会科学各学科之间融合交叉进而产生大量的交叉科学，交叉科学的出现也是 20 世纪科学史上的一个奇观。可以预料，随着科学技术的发展，随着人类实践活动的不断深入，还会产生更多的综合性、复杂性问题，还将催生更多的交叉科学的诞生。当代科学革命发端于 19 世纪末 20 世纪初的物理学革命。X 射线、放射性、电子等的发现，以太漂移实验的否定结果和黑体辐射能量分布理论解释的困难，从根本上动摇了以牛顿力学为基
23、石的经典物理学理论。相对论和量子力学的建立是物理学革命的伟大成果，将对物理世界的认识，从宏观物体、低速运动，推进到微观物体、高速领域。以当代科学为基础的第三次技术革命产生于 20 世纪 40-60 年代，并引发高技术，包括：信息技术、材料技术、能源技术、生物技术、空间技术等。高技术具有知识高度密集、高经济效益和高社会效益的技术，高技术对于技术、经济、社会发展具有高战略价值的主要特点。高技术的发展水平已成为衡量一个国家综合国力的主要标志。综上所述，我们可以发现科学技术的发展经历了从古代到近代再到现代这样一个过程，并且随着时代的发展将继续向前发展。但无论出于哪一个时代，科学技术的发展都有其自生的社会历史背景，也就是说科学技术的发展是受社会因素的制约的，这种因素包括：生产水平，经济基础，社会制度的先进与否，统治阶级的政策方针，哲学宗教等其他上层建筑，民族传统，教育水准以及国家所处的外部条件等。反过来科学技术同样会反作用于社会的发展，科技水平越高，社会发展水平越高。无论科学还是技术都来源于人类实践，科学可以促进技术的发展，而同样技术也能推动科学的进步。科学和技术的共同本质，就在于它们都反映了人对自然的能动关系。参考文献：科学技术史 张密生主编 2005 年 11 月第 1 版。
