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科学技术史ppt

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第一章

科学技术的起源

一、主要观点

1、自然科学知识的起源

2、人类改造自然和认识自然的辩证关系

同一性；对立性

3、原始社会自然科学技术的状态和特征

4、认识和改造自然推动了社会的进步

二、原始社会关于自然界的知识

•人类远祖的十二件技术发明

制造工具；采果狩猎；人工取火；编织衣物；使用弓箭；饲养家畜；制造陶器；栽培植物；建造居室；交通工具；初级医疗；冶炼金属

•古人类关于自然知识的状况

工具的演进；火的利用和取火方法的发明；

文字的创造；原始畜牧业的产生和发展；

陶器的发明到最早的冶金技术；

居室、衣着和其它生活条件的改进

第一章小结

•发展规律

取得在自然界中的立足点；发展自身；发展社会；反过来增强改造自然的能力和本领。

•古代技术的发端问题

•古代科学的萌芽问题

*此岸性和彼岸性

德文Diesseitigkeit和Jenseitigkeit的意译

*宗教

一种社会意识形态，相信并崇拜超自然的神灵，是自然力量和社会力量在人们意识中的歪曲、虚幻的反映。

宗教产生于史前社会后期。

第二章

古代河流文明的科学技术

古代河流文明

•尼罗河流域

•底格里斯河流域

•幼发拉底河流域

•印度河流域恒河流域

•黄河流域长江流域

第一节

古代两河流域和古埃及的科学技术

一、主要观点

•发明了文字，有了一些理论性的知识

•知识阶层（祭司）产生对自然知识深化的作用

•科学知识发展的必然性

二、基本内容

•社会历史背景

•科学技术发展的水平

生产技术

农业、冶金、纺织、陶器、交通运输、建筑

理论知识

文字、天文学、数学、医疗和生物学

•伦敦大英博物馆内

古代两河流域

亚述时期的雕塑

•伦敦大英博物馆内一个公元前2600年古代美索不达米亚平原地区的音乐盒

古埃及人的

纸莎草书

•古埃及阿孟霍特普三世石像

•古埃及的纸莎草纸画

古埃及十八王朝法老图

古埃及的木乃伊制作

古埃及金字塔

埃及金字塔——世界七大奇迹之冠

•埃及金字塔中最壮观的是胡夫金字塔。

它建于2700多年B.C，塔高146.5米，塔基每边长230.6米，占地约52900平方米。

塔身用230万块巨石砌成，平均每块重10吨。

•精巧绝伦三点：

石块之间不用任何粘着物，却拼合得天衣无缝；四条边相差不到20公分，误差不到1‰，锥角都是52°——这是自然形成的最稳定的角度；塔基坐落在地磁场磁力线中心，随地球运动而运动，承受的振幅及其微弱。

•奇异巧合：

塔重×=地球的重量；

塔高×=地球到太阳的距离；塔高×塔高=塔面三角形面积

塔底周长：

塔高=圆围：

半径；塔底周长×2=赤道的时分度

穿过大金字塔的子午线，把地球上的陆地、海洋分成相等的两半；

金字塔正好坐落在地球各大陆引力的中心。

精确巧妙的金字塔是怎样建造的？

•建造金字塔的巨石数量巨大，已发现的80多座金字塔都用巨石建造而成，其中十多万块巨石是上等石灰石，来自尼罗河东岸的采石场；内部的花岗石，则采自800多公里外的阿斯旺，这需要多少人力、物力？

•据估计，支持这样的建筑工程需要5000万人的劳力，当时的埃及人口至多为200万，即使在20世纪的80年代，埃及的人口也不足5000万。

•因此，人们认为按埃及当时的人力、物力要修造金字塔只能是异想天开。

金字塔的神奇多多

•尽管金字塔内非常潮湿，但放在里面的尸体并没有腐烂。

•刮胡子的刀片放在金字塔模型内，不变钝，反而会更锋利。

•金字塔模型成了治疗许多疾病的医疗器械和灵丹妙药。

•原因何在？

•金字塔时代来临

第二节

古印度的科学技术

一、基本情况

•古印度——南亚次大陆及其邻近岛屿

•历史时期

二、主要内容

•科学文化发展概况

•与古代两河流域与古埃及相比

•相同处

都是以农业为经济基础，水利是中央政府抓的大事

•相异处

建筑、自然科学（哲学、天文学、数学等）

阿拉伯数字实际上是印度人发明的

•大约在公元760年，一位印度人到达巴格达，将印度天文学著作《西德罕塔》献给哈里发曼苏尔。

•曼苏尔令人将其译成阿拉伯文，从此使印度数字及其计算方法被介绍到阿拉伯国家。

•这种数字比罗马数字有很大的优越性，在欧洲很快普及，由于是阿拉伯人带来的，欧洲人一直称之为¡°阿拉伯数字¡±，而阿拉伯人自己的数字，被称为¡°阿拉伯人数字¡±，二者有些关系，因都来源于印度数字。

•古代印度的宇宙观

•欧亚古代天文观念:

古印度

印度史诗《摩诃波罗多》

此图描绘了诸神乘坐飞毯观看战争的场面。

古印度的建筑

•古印度佛教遗址

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国子监

•落下宏（四川阆中人，约公元前156--前87年）《太初历》的制定者。

有世界影响的我国西汉民间天文学家。

•《太初历》是我国古代最精密的历法，使用时间达2300多年。

•经他改进的赤道式浑天仪，在我国使用了2000多年。

《九章算术》是中国传统数学最重要的著作编定于公元前3-1世纪。

《九章算术》在分数四则运算法则、比例和比例分配法则、盈不足术、开方术、线性方程组解法、正负数加减法则、解勾股形和勾股数组等方面，或填补了世界数学研究的空白，或走到了其他文化传统的前面。

刘徽《九章算术注》以演绎逻辑为主要方法全面证明了《九章算术》的公式解法，奠定了中国传统数学的理论基础。

•《伤寒杂病论》奠定了张仲景在中医史上的重要地位

•李时珍所著

《本草纲目》

中国古代科学技术要点

一、我国古代科学技术发展的过程

•奴隶制时期（四千多年前）

•春秋战国时期到明代中期

•明代中期以后

二、我国古代科学技术主要成就及意义

•技术学科

•自然科学及数学

•自然观

•在世界科技发展中的意义

三、我国科技在明代落后的原因

•与同时期文明古国的比较

•近代自然科学为什么没有在中国产生

国子监

（一）技术学科

•农业：

精耕细作的优良传统

•水利工程技术：

都江堰工程

•冶金采矿：

生铁熔炼法、炒钢技术、炼锌技术

•能源的开发和利用

•造纸发明和雕版印刷术

•机械、造船和纺织

•独具风格的建筑技术

•制陶技术：

商代青瓷、汉代成熟、明清高峰

都江堰全景

都江堰全景

都江堰地理位置示意图

都江堰水利工程

•建于战国时期的都江堰水利工程，是全世界建造年代最久，惟一留存至今，以无坝引水为特征的宏大水利工程。

•该水利工程历时2250余年仍然发挥着巨大作用，是中国和世界历史上的奇观。

•都江堰水利工程被誉为活的¡°水利博物馆¡±和¡°水文化的摇篮¡±。

古代造纸过程图与发明泥活字印刷术的毕升

指南针的发明

紫禁城是中国古代建筑艺术群体构图的最高典范

长安犹如一幅组织有序的巨大画面：

城墙由低而高，布置由疏而密，建筑由简小而高大，色彩由淡素而浓重。

（二）自然科学及数学

•天文学：

成果多、时间长、资料保存完整

•数学：

代数学成就很大

•物理学：

实践积累了不少知识，没有形成理论

•化学及化工技术：

制陶、炼丹术及火药的发明

•地学：

《管子》中《地员》是世界上最早的植物地理学著作；有9000多种古地方志；沈括制成世界上最早的立体地图。

•医药学：

丰富的医药学文献；独特的医疗方法；有世界上最早的药典《本草纲目》

中医药学的六大特点

•有丰富的医药学文献；

•有自己的独特体系；

•注重整体分析；

•独特的疗法和效能；

•世界上最早的药典《本草纲目》；

•从未被西方医学所替代，从未停止过前进的步伐。

中医药学的独特体系

•生理病理学¡ª¡ª脏腑、气血、经络、津液

•治疗学¡ª¡ª四诊（望、闻、问、切）八纲

归纳治疗的辩证施治

•药物学¡ª¡ª四气五味概括药性

•配伍方剂学¡ª¡ª君臣佐使、七情和合

•针灸学¡ª¡ª经络、腧穴

•临床医学¡ª¡ª推拿术、气功、导引等治疗方法

•皇家科学与职业科学家

张衡（78~139）

祖冲之（429~500）

沈括（1031~1095）

郭守敬（1231~1316）

数学家I:

普通人

数学家II:

职业科学家

一行（673~727）

•数学家:

普通v.s.职业

九章算术（约100BC）刘徽注（263AD）

记数法与实数系统

算筹

十进位

位置制

•实数系统

•算术方法

•代数问题

•几何理论

中国古代火药的发明

火药制造的枪炮

火药制造的礼花

•上元（历元）:

特別時刻

•上元积年Nn

•《授时历》（1280）的弧矢割圆

•《授时历》:

三次内插法

理论自然科学

•在原子物理学中，N.Bohr说他的互补原理来源于中国的阴阳说。

•惠勒对于宇宙学的研究，源于老子¡°有生于无¡±的思想。

•相对性原理见于二千多年前汉代的《尚书纬》《考灵曜》一书中。

•弱电统一理论的提出者温伯格声称他受了中国古典哲学的影响。

技术科学

•莱布尼兹发明的二进制来源于阴阳八卦的启发。

•计算机程序设计的思想源于中国古代的提花织机。

四大发明的作用

•指南针在远洋航海、地理大发现中发挥了重要作用。

•造纸和印刷术是传播科技知识、人类文化的最有效的手段。

•火药的使用，不仅用于造枪炮，还大大促进了采矿、冶金等工业的发展。

马克思说：

火药、指南针、印刷术¡ª¡ª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粹，指南针打开了世界市场，并建立了殖民地，而印刷术则变成了新教的工具，总的说来变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大杠杆。

《机器、自然力和科学的应用》

国子监

（一）我国科技发展

与其他文明古国的比较

•相同处

•古代社会的产物；经验性；没有形成理论体系

•相异处

•几千年的延续发展，没有中断

•取得的成果丰硕

•在明代中期的衰落

（二）近代自然科学

为什么没有在中国产生？

•我国古代科技注重实用，理论性不强，抽象化程度较低。

如天文学是为皇权服务，统治者用¡°天理¡±来控制人，而不是人去揭示自然界的¡°天理¡±。

•我国古代科技与哲学脱节。

中国古代哲学的主题是社会伦理，缺乏自然哲学的传统。

•我国古代科技有一定的独立性、保守性和排它性，不善于吸收和消化外来的先进文化。

•根本原因

•宏观层面：

社会政治制度

•微观层面：

社会、个人的价值取向，根深蒂固的文化传统，学而优则仕。

皇权下的数理天文学

皇帝权力的象征

改朝换代的标志

高精度要求

严禁百姓私习历法编制技术

发展数值算法而忽视宇宙论

•乾道四年（1168AD）三月的天文观测

•科学的目的与实用的传统

•科学、教育&李约瑟难题NeedhamProblem

•定律

讨论式作业

•你对封建主义时代中国科学技术有何了解？

简述其主要成就、特点、在世界科技史及社会历史发展中的地位、作用？

•我国古代科技在明代中叶落后的原因何在？

对今天的你，今天的中国有何启示？

阅读文献

1、杨健，《观察中国科技的九个角度》，人民日报2006年12月28日；

2、吴汉东，《利弊之间：

知识产权制度的政策科学分析》，法商研究，2006年第5期；

3、冷兆松，《直面品牌弱势，打造世界知名的¡°中国制造¡±》，红旗文稿，2006年第23期；

4、孔善广，《为什么不是中国创造？

》，中国社会导刊，2006年第12期；

5、曹红蓓，《晚明在烟花烂漫中坠落》，中国新闻周刊，2007年2月12日；

6、（日）土谷英夫，《中国回归超级大国》，日本经济新闻，2007年3月20日。

阅读文献

7、朱广菁，“普洱茶热”背后的文化滥用与科学缺位，大众科技报07/09/24。

8、李大庆、刘莉，假如霍金大爆炸理论投稿中国期刊，科技日报07/07/16。

9、袁剑平，文革前高考“不宜录取”政策的回忆，炎黄春秋2007年6期。

10、薛涌，学而时习之：

《论语》研究心得之一，南方周末08/01/10。

11、胡德平，胡德平：

重温叶剑英30年前讲话，南方周末08/10/02。

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第三章

古希腊罗马的科学技术

一、社会历史背景与地理条件

•地理条件：

利于海上交通，而不利于农业。

•社会背景：

没有统一的中央集权国家和统一的

统治思想，利于百家争鸣。

•历史分期

•发端：

6000B.C，克里特岛出现了最早的古希腊文化

•奴隶制城邦从出现到长足发展

•城邦经济繁荣时期

•结束：

公元前一世纪

二、经济技术发展概况

•社会经济支柱

手工业

炼铜；冶铁；金银制作；其它

商业

•农业和农业技术

犁耕；产品；铁具普遍使用和人工灌溉

•建筑技术

•公元前20世纪

•城邦时期

•托勒密王朝时期

雅典卫城南面

古希腊重要海港比雷埃夫斯

古希腊露天剧场...

三、自然哲学发展概况

1、基本情况

起源积极影响发展状况发达原因

2、主要课题

↗统一性¡ª¡ª世界本原

•物质世界的→多样性¡ª¡ª物质构成

↘规律性¡ª¡ª运动的一般规律

3、主要学派代表人物及学术观点

自然哲学高度发达的地理原因：

东靠巴比伦，南接埃及，埃、巴文化在此汇集，发扬光大。

自然哲学高度发达的经济和政治原因

•经济

奴隶制发达，贸易积累了大量财富。

•政治

奴隶主贵族与民主派的斗争，使民主很发达。

政治社会结构由各自独立的城邦所组成。

拉斐尔《雅典学园》

描绘古希腊哲学家们在一起探讨哲学问题

古希腊早期的学说

“科学之祖”泰勒斯（公元前625年—前547年）是古希腊第一个自然科学家和哲学家,希腊最早的哲学学派——米利都学派（又称爱奥尼亚学派）的创始人。

米利都学派的产生背景

• 爱奥尼亚包括小亚细亚（今属土耳其）西岸中部和爱琴海中部诸岛,公元前1200年到1000年间，希腊部落爱奥尼亚人迁移到此，因此而得名。

•在那里，商人的统治代替了氏族贵族政治。

商人具有强烈的活动性，为思想的自由发展创造了有利条件。

•希腊既没有特殊的祭司阶层，也没有必须遵循的教条，这非常有助于科学和哲学与宗教分离开来。

•米利都是地中海东岸小亚细亚地区的希腊城邦，位于门德雷斯河口，地居东西方往来的交通要冲，是手工业、航海业和文化的中心。

它比希腊的其他地区更容易吸收巴比伦、埃及等东方古国累积下来的经验和文化。

阿那克西曼德（前610—前546）

•阿那克西曼德（Anaxiruander）古希腊哲学家，绘制世界上第一张全球地图的人。

他是古希腊科学创始人泰勒斯的学生。

与其老师一样将古代东方的科学介绍到希腊。

例如，他是第一个使用日晷的希腊人，而在东方的中国人和中亚的巴比伦人、以及埃及人对此已知晓了好几百年了。

•尽管在中国西周时期就已有了地图（局部区域图）出现，但阿那克西曼德还是按照自己对地球的了解描绘出全球地图的第一人。

•他对科学的最重要贡献是在天文学方面，他认识到天体环绕北极星运转，所以他将天空绘成一完整球体，而不是仅仅在大地上方的一个半球拱形。

从此，球体的概念首次进入天文学领域，这最终导致托勒密所画的复杂的（但有错误）宇宙图。

米利都派的代表人物及主要观点

•泰勒斯：

水是万物本原。

从探索因果关系到寻找普遍规律，开拓人类认识世界本原的道路。

•阿那克西曼德：

万物本原是无定形的；把“对立”思想引进自然界；试图从物质变化发展过程来说明生物的产生。

•阿纳克希米尼：

万物本原是气；气有稀散和凝聚二种对立运动；冷和热是万物变化原因。

•小结：

以上三人有最初的唯物论世界观。

•赫拉克利特（Heraclitus，约公元前540年~前480年），古希腊哲学家、爱非斯派的创始人。

赫拉克利特的观点

•赫拉克利特的理论以毕达哥拉斯的学说为基础。

他借用毕达哥拉斯“和谐”的概念，认为在对立与冲突的背后有某种程度的和谐，而协调本身并不是引人注目的。

他认为冲突使世界充满生气。

•赫拉克利特还认为，火是万物的本原，“一切事物都换成火，火也换成一切事物”。

赫拉克利特也认为所有东西都是流动的，每一件事物都在不断变换，他的名言是：

“人不能两次踏入同一条河流，因为无论是这条河还是这个人都已经不同。

”苏格拉底因此称赫拉克利特为“流动者”。

•赫拉克利特的对立理论则指出，世间的事物都是相对的，在没有理解恶的时候也就不可能理解善。

•赫拉克利特认为神是涵盖整个世界的事物。

但他常常用逻各斯（logos，即理性）一词来代替神。

他相信世界上有“普遍的理性”来指导大自然发生的每一件事。

•毕达哥拉斯（Pythagoras，前571～前497），著名的数学家、哲学家，毕达哥拉斯学派创始人。

•毕达哥拉斯是萨摩斯岛人，后移居意大利南部的克劳东。

毕达哥拉斯学派

•“数”（数量和形状）是万物本源；数决定了事物特征；数决定了世界的谐和、秩序；从完满的“一元”与不定的“二元”中产生出数，再产生出一切物体

• “天体和谐”宇宙体系：

宇宙结构是和谐的，按贵贱与完美程度分为：

•乌兰诺司（Uranos）-地球与月球以下的部分；

•考司摩斯（Cosmos）-以恒星为界的中间部分；

•奥林波司（Olympos）-恒星以上部分，诸神居住的场所。

数决定事物特征

•1—起源、2—女、3—男、4—正义、5—结婚、6—完美数（1+2+3）

•由此提出了一个千古未解的数学难题——完美数问题

•他称一个自然数N为完美数，若它等于其真因子（即除自身之外的因子）之和。

•绝大多数自然数都不是完美数，直到公元一世纪才一共发现4个完美数：

在100以内有2个；在100—1000间有1个；在1000到10000之间也有1个。

•笛卡尔讲：

“找到完美的数与找到完美的人一样困难”。

•与此有关，一直未能解决的难题是：

1、偶完美数是否有无穷多个？

2、奇完美数是否存在？

•完美数问题直接引导到在今天数学理论和应用上有重大意义的梅森素数问题。

•恩培多克勒（公元前493年—443年）

•称物质的本原是土、水、火、气。

•认为形成物质的四元素各有特性。

土干凉，水湿凉，空气热湿，木则具有上述六种特性。

•还涉及物质结构的猜想。

四元素说

•阿那克萨哥拉

（约公元前500年—428年）

•认为世界本原是包含有各种不同性质的“种子”。

•万物是由它们以不同的比例结合而成的。

•包含了物质守恒的思想，解释了世界的多样性与变化。

原子论者的主要代表人物

•留基波（约公元前500年—440年）

•宇宙中的一切都是由原子组成；

•原子处在永恒的运动中；

•各种事物的差别归结为原子的三种不同形态。

•德谟克利特（公元前460年——前370年）

•提出了原子学说，认为万物都是由原子和虚空组成的，原子在虚空中运动。

•原子是不可分割的最小微粒，太阳、月亮、地球以及一切天体，都是由于原子涡动而产生的。

•这是朴素的天体演化的思想。

他还推测出太阳远比地球庞大，月亮本身并不发光，靠反射太阳光才显得明亮，银河是众多恒星集合而成的。

•亚里士多德（公元前384—公元前322）

•世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家。

•他创立了形式逻辑学，丰富和发展了哲学的各个分支学科，对科学作出了巨大的贡献。

亚利士多德

Aristotle,384~322BC

亚里士多德著作表述的观点

•创立了“四因说”，所有事物都有四方面原因。

•物质结构的观点。

月亮以上——以太；月亮以下——由水、火、土、气四元素组成。

•物质运动的观点。

宇宙万物不被神、机会和幻术所控制，而是遵循着一定的规律运行。

运动永恒；运动原因在事物外部。

•化学观：

属性第一，实体第二。

•意义

第一个试图构造出一幅比较严整的宇宙画面（自然观）；第一个提出了比较严密的科学论证方法（方法论）；创立了逻辑学理论；奠定了论证必须遵循的思维规律的基础，成为后世科学方法的重要组成部分。

巴门尼德（约公元前515——？

）

•巴门尼德是爱利亚学派的重要人物，

曾经与少年的苏格拉底进行过交谈，

直接影响了柏拉图，是西方本体论

的开创者。

巴门尼德认为“没有经过论证的东西是不可靠的”。

即认识是要通过理性思维的，理性是真理标准。

巴门尼德在他的残篇诗文中最重要的思想是“存在是存在的，它不可能不存在”（"thatitisandcannotnotbe"）。

即存在者存在，不存在者不存在。

芝诺悖论

芝诺为了捍卫他老师巴门尼德关于¡°存在¡±不动、是一的学说，提出了著名的运动悖论和多悖论，以表明运动和多是不可能的。

其有名的四个悖论：

•二分法。

物体在到达目的地之前必须先到达全程的一半，这个要求可以无限的进行下去，所以，如果它起动了，它永远到不了终点，或者，它根本起动不了。

•阿基里斯赶不上龟。

快跑者永远赶不上慢跑者，因为追赶者必须首先跑到被追者的出发点，而当它到达被追者的出发点，又有新的出发点在等着它，有无限个这样的出发点。

•飞矢不动。

任何东西占据一个与自身相等的处所时是静止的，飞着的箭在任何一个瞬间总是占据与自身相等的处所，所以也是静止的。

•运动场。

两列物体Ｂ、Ｃ相对于一列静止物体Ａ相向运动，Ｂ越过Ａ的数目是越过Ｃ的一半，所以一半时间等于一倍时间。

第一次数学危机

四、自然科学发展情况

•天文学和宇宙理论

•数学

•物理

•地学

•生物

•医学

天文学和宇宙理论

1、学派

•米利都派

泰勒斯

阿拉克西曼德

阿拉克西美尼

•毕达哥拉斯派

毕达哥拉斯

赫拉克利特

2、学者

•柏拉图

•恩培多克勒

•亚里士多德

•阿那克萨哥拉

•留基波

•欧多克斯

•伊巴谷

•托勒密

柏拉图

Plato（428～348BC）

希帕恰斯

Hipparchus

公元前2世纪

托勒密

Ptolemy（ca100-ca170）

数学领域

•毕达哥拉斯的贡献：

•最基本的几何图形是一个个数的表现

•发现了无理数√2

•最早给出了勾股定理的严格证明

•欧氏几何中的许多定理源出毕氏

无理数的发现

希帕苏斯

Hippasus（公元前470年左右）

对数学的发展有贡献的

古希腊科学家还有：

数与量的分离

•柏拉圖（Plato前427年——前347年）古希腊著名学者。

•重视数学的证明方法，研究过分析法，归繆法，使数学的推理方法更严密。

亚里士多德

Aristotle（384-322BC）

欧几里得

Euclid（ca.325-ca.270BC）

——爱因斯坦

世界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹，这个逻辑体系如此精密地一步一步推进，以致它的每一个命题都是绝对不容置疑的——我这里说的是欧几里得几何。

推理的这种可赞叹的胜利，使人类理智获得了为取得以后的成就所必需的信心。

•阿基米德（Archimedes,前287？

—前212？

）

•古希腊后期最伟大的科学家

阿基米