1、 第二讲 古代世界的科学技术 科学技术发展史分期 原始社会的科学技术（公元前5000年以前） 古代社会的科学技术（B.C50001543A.D） 近代社会的科学技术（1543A.D 19世纪末、20世纪初） 现代社会的科学技术（19世纪末、20世纪初 ） 一、一、原始社会的始社会的 科学技术科学技术 1. 人 类 起 源 与 文 明 史 的 开 端人类进化谱系人类进化谱系考古分期考古分期绝对年代绝对年代直立人直立人早期智人早期智人晚期智人晚期智人现代人现代人旧石器时代早期旧石器时代早期旧石器时代早期旧石器时代早期旧石器时代晚期旧石器时代晚期新石器时代新石器时代青铜器时代青铜器时代铁器时代铁器时
2、代前前300 30万年万年前前30 5万年万年前前5 1万年万年前前1万年万年4千年千年前前4千年千年1千年千年前前1千年千年2.原始社会的技术 旧石器时代旧石器时代 打制石器打制石器 火的利用火的利用 用动物骨头和角制造工具和饰品用动物骨头和角制造工具和饰品 北京人打制的石器 钻木取火 摩擦生火第一次支配一种自然力，从而最终把人与动物 区分开来。 恩格斯 新石器时代新石器时代 磨制石器磨制石器 驯化动物驯化动物 种植（农业文明）种植（农业文明） 弓箭弓箭 制陶技术制陶技术 铜铜 器器 时时 代代 冶炼技术冶炼技术 农业农业 ：刀耕：刀耕 锄耕锄耕 犁耕犁耕 弓箭 3. 原始社会的科学原始社会
3、的科学 有没有科学？有没有科学？ 萌芽状态的科学：有效的技术里面蕴涵科学道理萌芽状态的科学：有效的技术里面蕴涵科学道理 科学的起源：科学的起源： “科学的发生发展一开始由生产决定的科学的发生发展一开始由生产决定的” 恩格斯恩格斯 算算 术：术： 物与物的交换，计算物与物的交换，计算“calculus”（石子（石子 ） 几何学几何学 ：“ geometry “（测地术）（测地术） 观测天象观测天象 占星术占星术 天文学天文学 人类学家认为，巫术一方面导致宗教，另一方面又直接导致科学人类学家认为，巫术一方面导致宗教，另一方面又直接导致科学但是，弗雷泽却以为，巫术宗教和科学是按这样的先后次序出现的。
4、但是，弗雷泽却以为，巫术宗教和科学是按这样的先后次序出现的。 简单工艺的发展，火的发现和取得，工具的改进，却通过一条不那简单工艺的发展，火的发现和取得，工具的改进，却通过一条不那么富于浪漫意味、然而却更加可靠的道路，奠定了科学的另一基础么富于浪漫意味、然而却更加可靠的道路，奠定了科学的另一基础或许是唯一的基础。但是，人们还需要一些更深刻的信仰来满足他们的或许是唯一的基础。但是，人们还需要一些更深刻的信仰来满足他们的探索不已的灵魂，因此，科学并不是在一片有益于健康的草原探索不已的灵魂，因此，科学并不是在一片有益于健康的草原愚昧愚昧的草原上发芽成长的，而是在一片有害的丛林的草原上发芽成长的，而是在
5、一片有害的丛林巫术和迷信的丛林巫术和迷信的丛林中发芽成长的，这片丛林一再地对知识的幼苗加以摧残，不让它成长。中发芽成长的，这片丛林一再地对知识的幼苗加以摧残，不让它成长。 丹皮尔丹皮尔 二、古巴比伦和古埃 及的科学技术1. 古巴比伦（古巴比伦（5000 B.C） 知识的规范化和标准化知识的规范化和标准化长度和价值标准长度和价值标准 进位制进位制 圆和角的六十划分圆和角的六十划分 等比级数和等差级数等比级数和等差级数 占星术和巫术占星术和巫术 在这个圣城的中央，有一个造得非常坚固，长宽各有一斯在这个圣城的中央，有一个造得非常坚固，长宽各有一斯塔迪昂的塔，塔上又有第二个塔，第二个塔上又有第三个塔，
6、塔迪昂的塔，塔上又有第二个塔，第二个塔上又有第三个塔，这样一直到第八个塔。人们必须从外面循着像螺旋线那样地绕这样一直到第八个塔。人们必须从外面循着像螺旋线那样地绕过各塔的扶梯走到塔顶的地方去。在一个人走到半途的时候，过各塔的扶梯走到塔顶的地方去。在一个人走到半途的时候，他可以找到休息的地方，这里设有座位，而到塔顶上去的人们他可以找到休息的地方，这里设有座位，而到塔顶上去的人们就可以在这里坐一会儿休息一下。在最后的一重塔上，有一座就可以在这里坐一会儿休息一下。在最后的一重塔上，有一座巨大的圣堂，圣堂内部有一张巨大的、铺设得十分富丽的卧床，巨大的圣堂，圣堂内部有一张巨大的、铺设得十分富丽的卧床，卧
7、床旁边还有一张黄金的桌子。神常常亲自下凡到这座圣堂并卧床旁边还有一张黄金的桌子。神常常亲自下凡到这座圣堂并在这个床上安歇。在这个床上安歇。古埃及（古埃及（5000 B.C332 B.C） 数数 学学 林得草纸林得草纸 宇宙观宇宙观 天文学天文学 医医 学学 建建 筑筑金字塔和金字塔之谜金字塔和金字塔之谜 失落的文明失落的文明 古埃及人在制作木乃伊古埃及人在制作木乃伊 记载在林德草纸上记载在林德草纸上 的医药知识的医药知识 金字塔和狮面人身像金字塔和狮面人身像 金金 字字 塔塔 十十 谜谜1. 穿越大金字塔的子午线把地球上的大陆和海洋分成两大部分。穿越大金字塔的子午线把地球上的大陆和海洋分成两大
8、部分。2. 2. 塔高乘是塔高乘是1010亿，即亿，即146.59146.59* *1010亿，等于太阳到地球的距离。亿，等于太阳到地球的距离。3. 3. 以以2 2倍的塔高去除塔的地面积，正好等于圆周率。倍的塔高去除塔的地面积，正好等于圆周率。4. 4. 把生锈的首饰放在塔内，锈斑全无。把生锈的首饰放在塔内，锈斑全无。5. 5. 把肉、牛奶和鸡蛋长时间放在塔内，不会腐败和变质。把肉、牛奶和鸡蛋长时间放在塔内，不会腐败和变质。6. 6. 把脱水的鲜花放在塔内，过一段时间后，鲜艳如初。把脱水的鲜花放在塔内，过一段时间后，鲜艳如初。7. 7. 用放置过的水洗伤口，愈合很快。用放置过的水洗伤口，愈合
9、很快。8. 8. 放在塔内的水洗脸，使人年轻，具有返老还童的功效。放在塔内的水洗脸，使人年轻，具有返老还童的功效。9. 9. 放在塔内浇树木，长得茂盛无比。放在塔内浇树木，长得茂盛无比。10. 10. 放在塔内的刀片，会变得锋利无比。放在塔内的刀片，会变得锋利无比。 三、古希腊时代 的科学1. 希腊哲学和自然科学繁荣的社会条件 地 理 位 置： 城邦民主制：自由 希腊奴隶制：闲暇 一无所需最象神。 苏格拉底 我们的责任是使我们的举止井然有序，而不是去打仗、去扩张领地。我们最豪迈、最光荣的事业乃是生活得写意。诸如执政、致富、建造产业之类的事情，充其量也只不过是这一事业的点缀和从属品。 蒙 田 科
10、学和哲学来自惊异、闲暇和自由。 亚里士多德 苏格拉底 亚里士多德希 腊 文 明 时 期希 腊 化 时 代 数学、力学数学、力学 欧几里德几何欧几里德几何（Euclid,330275 B.C） 阿基米德阿基米德（ Archimedes, 287212 B.C ） 解剖学解剖学 埃拉托色尼（埃拉托色尼（Eratosthenes of Cyrene, 前前224年为其盛年年为其盛年) 希罗菲卢斯（希罗菲卢斯（Herophilus of Chalcedon，前，前224年为其盛年年为其盛年） 天文学天文学 阿里斯塔克阿里斯塔克 (Aristarchus，310230B.C) 托托 勒勒 密密（Ptol
11、emey，90168A.D) 托 勒 密（Ptolemey，90168A.D) 2. 古希腊时期的科学成就古希腊时期的科学成就（公元前公元前7 72 2世纪达到鼎盛时期世纪达到鼎盛时期） 世界的本原说世界的本原说 水（水（泰勒斯泰勒斯,Thales640？B.C ）, 火（火（赫拉克里特赫拉克里特,Haraclitus, 540480？B.C ） 朴素的元素说和原子论朴素的元素说和原子论 四因说和四元素说四因说和四元素说 （亚里士多德亚里士多德, Aristotle384322B.C ） 原子论（原子论（德莫克里特，德莫克里特，Democritus,470 370 B.C； ( 伊壁鸠鲁伊壁鸠
12、鲁Epicurus,341270 B.C） 数数 学学 毕达哥拉斯学派毕达哥拉斯学派 数是世界的本原数是世界的本原 毕达哥拉斯定理毕达哥拉斯定理 不可公度和第一次数学危机不可公度和第一次数学危机 毕达哥拉斯（Pythagoras523？497？B.C） 毕达哥拉斯定理毕达哥拉斯定理 毕达哥拉斯学派关于毕达哥拉斯学派关于的证明的证明数学上三大难题 三等分任意角 化圆为方：求圆面积 二倍立方：求体积为已知立方体二 倍的立方体的边长 欧几里德几何 公理化体系（Euclid, 330275 B.C） 5公设，467条 阿基米德 球面积与外切圆柱表面积之关系( Archimedes, 287212 B.
13、C ) 穷竭法求圆周率 =3.14 力力 学学 芝 诺 运动悖论 阿基米德 浮力定律 杠杆原理 机械装置 阿基米德 “给我一个支点，我可以举起地球” 亚里士多德亚里士多德 重的东西比轻的下落快重的东西比轻的下落快 力是物体运动的原因力是物体运动的原因 天文学天文学 毕达哥拉斯毕达哥拉斯 大地球形大地球形 宇宙球形宇宙球形 欧欧 多多 克克 斯（斯（Eudoxus） 宇宙结构的同心球模型宇宙结构的同心球模型 亚里士多德亚里士多德 月上界：天体圆周运动，第一推动月上界：天体圆周运动，第一推动 月下界：自然运动，强迫运动月下界：自然运动，强迫运动 阿里斯塔克阿里斯塔克 (Aristarchus，31
14、0230B.C) 中心火和地动日心说中心火和地动日心说 希希 帕帕 克克 斯斯 本轮本轮均轮模型均轮模型 托托 勒勒 密（密（Ptolemey，90168A.D)至大成至大成地心说体地心说体系 托勒密的宇宙体系：本轮托勒密的宇宙体系：本轮- -均轮模型均轮模型 水星的轨道在一个本轮上，该本轮的中心沿着一个更大的偏心圆绕圈运行，大水星的轨道在一个本轮上，该本轮的中心沿着一个更大的偏心圆绕圈运行，大偏心圆的中心又在它自己的一个本轮上作反方向运动。该行星运动所必需的那种偏心圆的中心又在它自己的一个本轮上作反方向运动。该行星运动所必需的那种一致性由连接均衡点和行星所在本轮中心的那条直线以不变的方式扫过
15、的角一致性由连接均衡点和行星所在本轮中心的那条直线以不变的方式扫过的角来来体现。采用这一套技巧可说明任何一条观测到的轨道体现。采用这一套技巧可说明任何一条观测到的轨道。3. 关于“希腊奇迹” 希腊科学的特点：自然哲学的形态；思辨、直觉的天才的猜测；希腊科学的特点：自然哲学的形态；思辨、直觉的天才的猜测； 抽抽象的沉思、纯粹的理想性的追求和狂热的宗教情绪。象的沉思、纯粹的理想性的追求和狂热的宗教情绪。 他们把一种新的基本要素加进科学的定义，使科学的历史改变了方他们把一种新的基本要素加进科学的定义，使科学的历史改变了方向，在全新的智力探索过程中，提出了许多基本的意义深远的问题。向，在全新的智力探索
16、过程中，提出了许多基本的意义深远的问题。 纯科学和自然哲学活动并未制度化，研究活动是独自的活动，科学纯科学和自然哲学活动并未制度化，研究活动是独自的活动，科学研究并没有成为专门的职业，科学活动的得不到公众和社会的支持。研究并没有成为专门的职业，科学活动的得不到公众和社会的支持。 强调知识的哲学内涵，脱离社会和经济目标。自然哲学是为了实现强调知识的哲学内涵，脱离社会和经济目标。自然哲学是为了实现有关理性人生和哲学思考的更高目标。有关理性人生和哲学思考的更高目标。 公元公元200年起，希腊年起，希腊罗马时期，古希腊的科学和自然哲罗马时期，古希腊的科学和自然哲学开始衰落。学开始衰落。 科学活动在社会
17、生活中没有清楚地显示其作用；科学活动与社会联系甚少，组织松散，得不到社会的进一步支持的思想和物质基础。 科学技术与社会经济的脱离，自然科学没得到可能的应用机会。 各种宗派势力削弱了科学传统的权威性和它在人们心目中的重要性。 关于古希腊科学衰落的原因？关于古希腊科学衰落的原因？ 四、古代中国 的科学技术 中国自汉初到元末的将近1500年的时间里，科 学技术走在世界各国的前面。 英英 李约瑟李约瑟 1. 1. 技术技术 四大发明四大发明 造纸、火药、指南针、印刷术造纸、火药、指南针、印刷术 陶瓷制造陶瓷制造 釉陶、青瓷、白瓷釉陶、青瓷、白瓷、 冶炼技术冶炼技术 灌钢、鼓风技术、焦碳炼钢，灌钢、鼓风
18、技术、焦碳炼钢， 纺织技术纺织技术 丝绸之路丝绸之路 水利工程水利工程 都江堰、大运河，都江堰、大运河， 建筑技术建筑技术 万里长城、故宫、长安城万里长城、故宫、长安城 故宫故宫 长城长城 2. 科学科学 吕氏春秋吕氏春秋（秦，吕不韦秦，吕不韦）农学农学 齐民要术齐民要术 （北魏，贾思勰北魏，贾思勰） 农政全书农政全书（明，明， 徐光启徐光启） 周髀算经周髀算经（西汉西汉） 数学数学 九章算术九章算术（秦汉秦汉） 九章算术注九章算术注（三国三国） 圆圆 周周 率率 3.1415926 3.1415927 （祖冲之祖冲之 南北朝）南北朝） 神农本草经神农本草经 （秦汉秦汉） 医学医学 伤寒杂病论
19、伤寒杂病论 （汉（汉 张仲景）张仲景） 黄帝内经黄帝内经 ( (隋隋 ) ) 本草纲目本草纲目 （明（明 李时珍李时珍） 张仲景的伤寒杂病论张仲景的伤寒杂病论 本草纲目本草纲目 李时珍李时珍天文学天文学 天文历法天文历法 二十四节气二十四节气（战国）（战国） 回归年回归年（春秋）（春秋） 天象观察天象观察 太阳黑子（前太阳黑子（前28年）、年）、 哈雷彗星（自前哈雷彗星（自前214 年年 起）、超新星爆发（起）、超新星爆发（1054年年） 哈雷彗星哈雷彗星 超新星爆发超新星爆发 汉书上关于超新星爆发的记载汉书上关于超新星爆发的记载数学数学 天文学天文学 物理学物理学 化学化学 生物学生物学 地
20、学地学 合计合计 占百分比占百分比中中 国国阿拉伯阿拉伯印印 度度欧欧 洲洲 15 15 6 10 17 8 71 66.4% 3 3 1 3 4 0 14 13.1 % 4 1 4 4 2 5 20 18.7 % 2 0 0 0 0 0 2 1.9 %小小 计计 24 19 11 17 23 13 107 100.0 % 公元4001500年中国与主要国家科技成果3. 李约瑟难题及争论李约瑟难题及争论 从公元从公元1世纪至公元世纪至公元15世纪的漫长岁月中，中国人在世纪的漫长岁月中，中国人在 应用自然科学满足于人的需要方面，曾经胜过欧洲人，那应用自然科学满足于人的需要方面，曾经胜过欧洲人，那
21、 么，为什么近代科学革命没有在中国发生呢？么，为什么近代科学革命没有在中国发生呢？ 为什么中国科技在近代以后没能以更快的速度发展？为什么中国科技在近代以后没能以更快的速度发展？ 为什么欧洲新兴的近代科学能以如此快的速度发展？为什么欧洲新兴的近代科学能以如此快的速度发展？ 为什么在中国不能诞生一个类似的近代科学？为什么在中国不能诞生一个类似的近代科学？“ 西方的科学发展以两个伟大的成就为基础的，那就是：希腊哲学家发明的形式逻辑体系（在几里得几何学中），以及（在文艺复兴时期）发现通过系统的试验可能找出因果关系。在我看来，中国的先哲没有走上这两步，这是用不着惊奇的，要是这些发现果然都做出了，那倒是令
22、人惊奇的事情。 爱因斯坦 用欧洲人的标准去评判中国科学是大错特错的，错在回过头去用后期的欧洲历史比对中国的科学历史，因而断言中国必然能够和应该走那条欧洲已然走过来的道路。 麦克莱伦第三，多恩三、近代科学技术发展史 1. 第一次科学革命 哥白尼的天体运行论（1543） “自然科学独立的宣言”（恩格斯） 开普勒的行星运动三大定律 椭圆运动定律 等面积定律 周期定律 哥白尼 哥白尼的日心体系 开普勒 等面积定律 伽利略自由落体定律和惯性定律 数学和实验方法的相结合牛顿自然哲学的数学原理（1686） 实现了科学史上第一次大的综合：天地的综合 牛顿 伽利略 伽利略的小球斜面实验 自然哲学的数学原理 2.
23、近代史上第一次技术革命 纺机革命 动力机的革命 瓦特改进蒸汽机 瓦特 近代第一位工程师 机器制造业的出现 采掘业 冶炼 机器 蒸汽机车 轮船 第一次技术革命的影响 生产力的突飞猛进 资本主义生产关系的确立 社会方式的转变和社会转型 瓦特 钮可门蒸汽机 瓦特改进后的蒸汽机3.近代史上的第二次科学革命 牛顿力学的胜利和机械论形而上学自然观 自然科学的新发现和旧自然观的突破 太阳系起源的星云说 细胞学说（1838、1839） 康 德 施 汪 地质渐变原理 人工合成尿素 能量守恒定律 科学史上的第二次大的综合 电磁感应定律和电磁学方程组 第三次大的综合 物种起源和生物进化论 赖 尔 达尔文 麦克斯威 法拉第 焦 耳 维 勒 4. 近代史上的第二次技术革命 电机的发明和电力的应用 雅可比 电动机（1834） 西门子 直流发电机（1867） 三相交流输电 （1890） 爱迪生 电灯照明 （1881） 内燃机的发明和使用 戴姆勒 汽油机（1883） 狄塞尔 柴油机（1892） 西门子 汽车（1885 ） 飞机 （1903） 内 燃 机 汽 车 飞 机 小结 1. 近代科学与古代科学有什么不同？ 提示：形态 研究方法 研究得到的成果 思维方法和思维方式 社会影响 2. 近代科技革命的社会影响？ 提示： 对社会生产和生产力 对社会生产关系 对生活方式 对资本主义社会基本矛盾的尖锐化
