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《自然科学简史》苏萍天津科技大学机械工程学院2010年2月高品位的学科普及读物宇宙史：150~200亿年地球史：47亿年人类史：240多万年人类文明史：至多6000年人类科技巨大变革时间：300多年人类认识科技作用时间：最近50多年从宇宙史到科技史科技时代1．石器时代：公元前240万年~公元前4000年2．金属时代：公元前4000年~公元1000年3．水与风时代：公元1000年~公元1732年4．蒸汽时代：公元1733年~公元1878年5．电气时代：公元1879年~公元1946年6．电子时代：公元1947年~公元1972年7.信息时代：公元1973年~下世纪学生是最大的受益者，网络化教学、资源共享、电子词典等。弗兰西斯·培根（英国哲学家）：知识就是力量！他的另一段关于知识的名言值得引用：“阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作与笔记使人精确。……读史使人明智，诗歌使人巧慧，数学使人精细，博物使人深沉，伦理之学使人庄重，逻辑与修辞使人善辩。”为什么要学《自然科学简史》？中国古语：以史为镜，可知兴替。一个比喻：地图现在在何处？回顾来时路；确定未来之路。科学史，即科学发展的地图。科学史，是自然科学和人文学科的桥梁，是沟通文理的重要素质教育课程。为什么要学《自然科学简史》？为什么要开设《自然科学简史》这门课？从古代科学世界的萌芽，到科学在中世纪的蒙昧中缓缓前行，再到近代科学大突进，无一不贯穿着人文科学对自然科学发展的巨大影响。通过学习科学史，让学生获得自然科学整体的形象、人性的形象，从而全面的理解科学、理解科学与人文的关系。有效地沟通文理，让文科学生懂得科学思想和科学方法，让理科学生拥有历史意识和批判精神。本课程将全面系统介绍人类五千年科学发展的全景历史画卷。既讲述西方科学史，也讲述中国科学史；既注重哲学家的思辨传统，也注重工匠的技术传统；既重视科学思想的逻辑发展，也重视科学的社会文化背景；既注意传授科学史的基础知识，又注重吸收国际科学史界前沿研究成果。本课程的内容特色本课程实行多媒体教学，科学史上的珍贵历史图片和电影片断将加入课堂教学，以提高教学效果。本课程的教学特色1.古老文明的开始——东方四大文明古国的科学技术2.科学精神的起源——古希腊科学3.东方科学的灿烂辉煌——中世纪科学4.近代科学技术的兴起——16-17世纪的科学技术5.蒸汽机时代——第一次工业革命6.群星争辉——18世纪的科学科学史轮廓7.经典科学的辉煌——19世纪的科学8.电磁学与动力技术的新发展9.新物理学革命——20世纪的科学10.20世纪科学的进展11.高科技时代——20世纪的技术12.新科技革命与未来科学史轮廓吴国盛《科学的历程》北大出版社教学参考书主要参考书1.《科学的历程》，吴国盛，北京大学出版社，2002年出版。注：1979年考入北京大学地球物理系空间物理专业，1983年考入北京大学哲学系自然辩证法专业攻读科学史与科学哲学，获哲学硕士学位，现为北京大学哲学系教授。2.《科学史十五讲》，江晓原等，北京大学出版社，2006年11月出版。注：江晓原，毕业于南京大学，中国第一个天文学史博士，中国科学院自然科学史研究所。主要参考书3.《简明科学技术史》，上海交通大学科学史系编写，上海交通大学出版社，2002年出版。4.《科学史》，《自然科学史》，〔英〕斯蒂芬·F·梅森著，上海外国自然科学哲学著作编译组译，上海人民出版社，1977年出版。5.《科学史》，〔英〕W.C.丹皮尔著，李珩译，商务印书馆，1997年出版。关于考试方法1、平时考勤、课堂考查，共占60%；2、最后一次课进行随堂考查（100分），占40%。什么是科学？如果我们要问这样三个问题：第一，什么是科学？第二，科学开始于何处？第三，作为一个优秀的科学家，他最重要的品质首先是什么？你该如何回答呢？我们可以这样回答：第一，科学是对于未知的一种远征；第二，科学开始于好奇，科学开始于猜谜第三，作为一个优秀的科学家，他最重要的品质首先是要有神圣的好奇心。科学家最高的奖赏，不在于奖金和赞扬，而在于他的好奇心得到了满足。什么是科学？“科学”一词的起源科学一词，英文为science，源于拉丁文的scio，后来又演变为scientin，最后成了今天的写法，其本意是“知识”、“学问”。19世纪日本著名科学启蒙大师福泽瑜吉把英语的science译为“科学”。到了1893年，康有为引进并使用“科学”二字。严复在翻译《天演论》等科学著作时，也用“科学”二字。此后，“科学”二字便在中国广泛运用。“Scientist”一词的由来“科学”在英语里是Science，但这个词在英语里出现却很晚，technology“技术”这个词出现的比Science还要晚一些，而“科学家”一词出现的就更晚了。这是非常耐人寻味的一件事情。今日所谓的科学在人类历史上是非常晚近的东西。许多读者也许不信，“科学家”(Scientist)一词直到十九世纪才出现。那是在1833年剑桥召开的英国科学促进会的一次会议上，著名科学史和科学哲学家威康·休厄尔建议仿照“艺术家”(artist)一词创造出一个新词“科学家”，用来称呼像法拉第那样一些在实验室中探索自然奥秘、增进人类自然知识的人。“Scientist”一词的由来读者也许要问，在出现“科学家”一词之前，像牛顿那样的大科学家被称做什么呢？要知道，到了1833年．人类历史上出现的大科学家已经不计其数了，他们的名分是什么?原来，他们自称也被称为自然哲学家，他们自以为从事的是自然哲学研究。对这一点，我们从许多科学著作的名字中亦能看出。“Scientist”一词的由来牛顿创立牛顿力学体系的原著是《自然哲学的数学原理》(1687)，进化论最伟大的先驱拉马克的代表作是《动物哲学》(1809)，近代原子论在化学中的复兴者道尔顿的著作是《化学哲学的新系统》(1808)，光之波动说的光大者、英国物理学家托马斯·杨写过《自然哲学讲义》(1807)，而且以这个题目作为当时教科书的名字是比较普遍的。“Scientist”一词的由来这个事情说明了什么呢？它表明，独立的科学传统的形成是非常非常晚的事情，在这以前，科学寄附在别的传统之上。从历史上看，真正意义的近代自然科学，是从1543年哥白尼“天文学革命”以后才发展起来的，而在此之前，科学是依附在所谓“自然哲学”，甚至神学里的。“Scientist”一词的由来“科学”一词的定义科学至今还没有一个为世人公认的定义。甚至有人认为，给科学下定义是无益的，也是不可能的。英国著名科学家贝尔纳指出：“科学在全部人类历史中确已如此地改变了它的性质，以致无法下一个适合的定义”，“科学不是个能用定义一劳永逸地固定下来的单一体”。达尔文对科学的定义1888年，达尔文曾给科学下过一个定义：“科学就是整理事实，从中发现规律，作出结论”。达尔文的定义指出了科学的内涵，即事实与规律。但是，一般公众往往只是把科学当作实验室里发现的事实，而往往忽略了隐藏在科学发现后面的科学精神。科学的两个来源科学从一开始就有两个来源，首先是好奇心，以及获得一个整体世界观的内在要求。人类永远需要为自己的心灵创造一个家园，一个不会因为千变万化的眼前现象而经常改变的理解框架，一种系统地理解世界的方式。这种内在的要求构成科学史上的哲学家传统。从科学史上的哲学家传统中，可以很容易看出科学的实质是人类对于未知的一种远征，是人类神圣好奇心的表现。第二个来源是，人类为满足物质生活需要，必须提高自己制造、使用和改进工具的技艺和能力，广而言之，人类需要提高自己支配自然界为自己服务的能力。在这里形成了技术和工艺的进步，以及近代大工业的发展，这构成了科学史上的工匠传统。从科学史上的另一种传统—工匠传统中，我们又可以很容易地看出技术的实质在于技术是人们改造自然的方法和手段的集合，是人类不断改善自己生活状态所取得的物质成果。科学的两个来源对科学和技术的简要概括什么是科学？科学是人们对未知的一种远征。科学的目的在于不断地有所发现。什么是技术？技术是人们改造自然的工具和成果。技术的发展在于不断地有所发明。科学一般被定义为：甲，精确科学，如化学、物理等；乙，一种从观察到的事实通过逻辑推理得出可验证的结论的思维方式。你去问任何一个科学家或是几乎任何一个受教育的人：“什么是科学？”你很可能得到一个与乙相近的答案。而在日常生活中，人们所说的科学指的都是甲：科学是发生在实验室里的事。对科学和技术的简要概括对科学和技术的简要概括有人告诉我们说：年轻人必须得到科学方面的教育，他们不外乎是说年轻人应该多知道一点辐射、恒星或是人体的生理机能，而并非指应该教年轻人学会更严密地思考。因此，科学发展所依赖的科学精神往往被科学发现的巨大光环所湮没了。什么是科学精神？狭义的科学精神=理性，即求真广义的科学精神=求真、求善、求美求真=理性求善=人性求美=超越性科学精神的五个方面科学精神首先体现在好奇和探索精神。科学始于好奇。“天上星，亮晶晶，数来数去数不清”。它最早是好奇：为什么人生下来是人？猫生下来是猫？狗生下来是狗？好奇，所以人的好奇心是科学诞生的第一动力。所以我们经常说，在教育当中要保持我们孩子们的好奇心。爱因斯坦正是从对指南针的好奇中开始探索物理学的。好奇心就是探索为什么。物质是什么组成的？近代科学发现金木水火土是由分子组成的，分子又是原子组成的，原子又是质子、中子、电子组成的，质子、中子、电子又是最基本的电子，基本的电子由更基本的电子组成的，一直到现在发现了三对夸克，那么夸克又是什么组成的？科学家还在不断地探索。如果我们不了解物质是由原子和分子组成的，就没有现在的化工产业，所以科学精神首先表现为要去探索。科学精神的五个方面科学精神的五个方面第二是实证精神。科学源于事实，成于思维，一个是实一个是证，要多次重复的事实，找到规律，但是，还要思考。比如哥白尼当初提出日心说时，除了用自己的眼睛观察，更重要的是用脑子思考，因为当时还没有望远镜，所以观察还是很粗略的。科学的思维方式，一般概括为：归纳、演绎的思维方法。当然还要加上想像、灵感、直觉等。所以科学精神就表明一个人善于去观察，而且还要善于去怀疑，就叫有根据的怀疑精神。然后对观察的事物进行假设，然后再去慢慢地去证实它。第三是科学精神，又叫做原理精神。就是干什么事情都要追求根本，最根本的原理。像我们的物理学，F=ma，我们找到了力是产生加速度的原因，而不是产生速度的原因。那么任何物体动则恒动，静则恒静，惯性的原理，加速度的原理，这样我们就解释了事物的一些最根本的东西。科学精神的五个方面第四是创新精神。任何一个科学理论必须能够解释现实，也能预测未来。否则就要发生突破，发生革命。就像19世纪末20世纪初，大家认为已经非常完美的经典物理学（甚至认为它下一步要做的就是小数点多少位的完善问题），突然发现它解释不了光速不变的原理，这就是当时所说的空中飘来了两朵乌云一样，给物理学确确实实带来了危机，那么这样就产生了爱因斯坦的相对论。科学精神的五个方面爱因斯坦的相对论是反传统的，许多经典物理学家坚决反对。作为一个26岁的年轻人，敢于提出新见解，必须要有创新精神。当然这种创新精神必须产生在一个比较宽松的社会环境中。就是说暂时不赞成你的意见，但尊重你的意见，所以有这么一个非常有意思的事情，就是当时诺贝尔奖委员会，大多数人都不赞成爱因斯坦的相对论，结果最后呢，诺贝尔奖还不得不授予爱因斯坦（光电效应），所以在比较宽松的环境里，有利于人的创造性。科学精神的五个方面科学精神最后一条（第五条）就是独立精神。因为科学是一种社会事业，它研究的是自然界或人文的社会的现象。但是它是社会行为当中的一部分，必然要受到社会的各种影响制约。那么一般从事科学研究的人，他必须要有独立的精神，不依附于某种权威或者权势，必须实事求是地提出自己的看法。以上谈的这五条，就是体现着一个人的勇气，不仅是科学家，而且是一个国民的勇气。科学精神的五个方面1、“人文精神”的词源人文精神在西文里，英文也好、德文也好，要找一个对应的词，恐怕也就是Humanism，这个词，原来我们一般是翻译成“人道主义”、“人本主义”