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科学技术发展简史(古代科学技术)第一节人类的起源和科学技术的萌芽科学技术的萌芽，产生于原始人类的生产活动。据古人类学家研究发现，距今300多万年前的早期人类已开始使用天然木头和石块为工具。工具的使用标志着原始技术的萌芽，同时也宣告人类已脱离动物界而开启了人类社会的历史，此后，在漫长的原始社会里，人们通过生产和生活实践，逐渐地提高认识自然和改造自然的能力，从而不断取得技术的进步，并且逐步积累了许多原始科学知识。限于当时人类的认知水平，原始科学技术知识表现为零散的、经验性的，并且往往是和原始宗教迷信掺杂在一起的。现代科学证明：地球的产生已有45亿年的历史，而人类的出现只是二三百万年前的事情，是由古猿进化而来的，考古学家在埃及开罗西南60英里的法尤姆地区已发现了迄今为止世界上最古老的猿类化石——埃及猿，在由埃及猿向人类进化的过程中大致经历了：腊玛古猿，距今1400万年至800万年；南方古猿，距今500万年至100万年；直立人，距今300万年至30万年，又分为早期直立人(如我国云南的元谋人)、晚期直立人(如北京周口店的北京人，印度尼西亚的莫佐克托人)；智人，距今30万年至1万年，又分为早期智人(如德国的尼安德特人)、晚期智人(如法国的克罗马农人)。人类的出现是自然界长期演化的结果，而劳动在从古猿转变成人类的过程中起了决定性作用。人类的劳动是一种自觉的、有目的的、能动的活动，他必须以自己认识自然的一定知识和改造自然的一定技能作为进行这些活动的依据和手段，正是在这个意义上我们可以说：自从有了人类劳动也就有了技术的萌芽，自从有了人类的历史也就有了技术发生和发展的历史。不过，技术的历史也和整个人类的历史一样，经过了漫长的幼年时期。技术成为一种系统化的知识，那是很久以后的事情了。一、技术的早期发展1、石器的发展考察最原始的技术，最主要的依据是考古发现的原始人的工具——石器。人类和其他动物的区别在于“动物仅仅利用外部自然界，单纯地以自己的存在来使自然界改变；而人则通过他所作出的改变来使自然界为自己的目的服务，来支配自然界”。人类改造自然界的劳动过程，是从制造工具开始的，人类祖先最初制造出来的劳动工具，就是石器。石器的制造也就成了古代技术发端的第一标志，由此便揭开了人类征服自然的第一个时代——石器时代的序幕。石器时代又分为旧石器时代、中石器时代和新石器时代。现已发现的最早的石器出土于东非肯尼亚的库彼弗拉距今已260万年，在我国云南元谋出土的石器也170万年的历史了。在旧石器时代初期，即早期猿人时期，人们制造的典型石器是经打击形成的，加工比较粗糙，没有什么标准的形状，也没有固定的用途，到了晚期猿人时期，已经懂得对不同的石料采用不同的加工方法，主要有锤击、碰砧、砸击等直接打制法，标准化的工具此时已开始出现，主要有砸器、刮削器和尖状器等几大类。早期智人阶段，石器的打制技术更为发展，有了第二步的加工，类型固定，种类增多，分工明显；到了晚期智人阶段，石器打制技术达到了相当完善的地步，形状更加多样，并使用了间接打制法，在制造装饰品时，还使用了钻孔、磨尖等新技术。从旧石器时代到新石器时代，中间一段时期称为中石器时代，它约存在于距今15000年至10000年间，这一时期的石器发展成了镶嵌工具，即在石刀、石斧、石矛、石镞上装上木制或骨制把柄的工具，这一方面标志着人类已经学会利用杠杆等最简单的力学原理，另一方面也说明石器本身已开始走向复合化了；弓箭是中石器时代出现的更复杂的复合工具，它是在旧石器时代晚期投掷武器的基础上发展起来的，弓箭的制造是原始技术显著进步的一个标志。由于复杂工具的制造和大量使用，使狩猎经济的生产效率大为提高。大约10000年前，人类进入了新石器时代，其主要标志之一是大量磨光石器的出现。旧石器时代人们打制石器的技术虽然不断有所发展，但毕竟有很大的局限性，要得到效率更高的工具，必须在技术上来一次革命，这就是采用琢磨和打光的技术，这种技术在旧石器时代晚期已被用来加工装饰品，但是到新石器时代才被应用于制造石器工具。磨光石器的优点在于具有明确的用途和锋利的石刃。新石器时代最有代表性的工具是石斧、石镰和石刀，有了这些工具，就可以进一步改造世界的模样，并为人类由长期的采集、狩猎生活过渡到原始农业生产创造了条件，从而促进了原始社会生产力不断地向前发展。从旧石器到新石器，虽然仅仅是石器加工技术方面的改进，而且这种改进依今天的技术标准来看是非常微不足道的，但是从原始技术水平出发进行考察，从它对人类社会进步的重大作用考察，这无疑是一场技术革命。2、火的利用自然界发生火的原因很多，如长期干旱、雷电、火山爆发和易燃物质的自燃。野生动物普遍怕火，最原始的人也应该是怕火的。只有人类社会发展到一定阶段，火才被人利用和控制。在发现早期直立人元谋猿人牙齿化石的地层中，也发现了很多炭屑，表明元谋人可能已经知道用火，这大概是人类使用火的最早证明。晚期直立人北京猿人使用火的遗迹，是现有人类明确用火的最早的遗迹之一。在北京猿人居住的洞穴里发现了灰烬层，最厚的地方达6米，表明篝火在这里连续燃烧的时间很长。灰烬中有许多被烧过的兽骨、石块和朴树子，这是他们已开始吃熟食的证据。最上一层的灰烬还分成两大堆，灰烬成堆，说明北京人不但懂得用火，而且已有保存火种和管理火的能力。但是，这时可能还只是利用天然火，只有当人们从利用天然火并保持火种不灭到能够人工取火，这才算是真正控制了这种变革物质的强大的自然力。人工取火技术可能是在旧石器时代末期随着钻孔技术的出现而发明的，是在新石器时代随着磨制工具的使用而逐渐普及的。在《庄子•外物篇》中有“燧人氏钻木取火，造火者燧人也，因以为名”的说法韩非子在《五蠹》中也提到：“钻燧取火以化腥臊，而民悦之，使王天下，号之曰燧人氏。”人们钻木取火的故事，在其他古籍中也都有记载。居住在中国南方的某些少数民族人民，直到解放前还使用钻木取火这种非常古老的方法。摩擦生火是又一种人工取火的方法，在《庄子•外物篇》中记有“木与木相摩则燃”。另外在加工燧石时，有时会有火花溅出，火花落在易燃的纤维上即可取火。火地岛的印第安人和格陵兰岛的爱斯基摩人都曾用这种方法生过火。火的使用给人类带来了光明，驱散了蒙昧和黑暗。有了火，人类就能从“茹毛饮血”的生食变为熟食，食物的种类和范围扩大了，营养丰富了，人类的体质得到了加强，大脑进一步发达；火可以御寒，帮助人类在恶劣的气候环境中生存下来；火给人以光明，增加了人类活动的时间；火可以照亮洞穴，使人由野居变成洞居，火可以用来防止野兽的侵袭，又能用来围攻猎取野兽；火可以用来烧烤木料，烧裂石块以制作工具和武器，火还可以用来开垦土地，烧制陶器，冶炼金属……正因为火的使用在人类进化史上有如此重大的意义，在许多民族的神话传说中，火被赋予某种特殊的意义。“燧人氏”无疑是我国祖先心目中的英雄。在希腊神话中则有普罗米修斯背着天神宙斯，把火从天上偷偷地带给人间的故事。没有火就不可能有文明世界的出现，所以恩格斯说：“尽管蒸汽机在社会领域中实现了巨大的解放性的变革……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，从而最终把人同动物分开。”3、手工业的发展新石器时代，由于劳动工具的不断改善，人们的生产经验不断丰富，出现了分别以植物种植和动物驯养为主的原始农业和畜牧业，其进一步发展，又促使了制陶和纺织等原始手工业的发展。制陶技术大约产生于公元前八九千年，它的出现，第一次使人类对材料的加工超出了仅仅是改变材料几何形状的范围，开始改变材料的物理、化学属性；第一次通过一套复杂的工艺过程，创造出一种自然界所没有的人工材料；第一次使材料加工不仅利用人的体力，而且利用火这种自然能源。制陶技术的意义还远不限于制陶本身，它为以后的冶金技术的发展奠定了基础，同时又具有新的经济意义：它使人们处理食物的方法除烧烤外，增添了煮蒸的方法，而陶制储存器则可以使谷物、水和液态食物便于存放。古人最初是在编制或木制的容器上涂上粘土以使之能够耐火，经过一段时间，人们发现成型的粘土可以烧制成陶器。陶器的制造工艺是一个很复杂的过程：首先是淘洗，除去陶土中所含的杂质；其次是制坯，早期是用手捏成坯，或用泥条盘筑而成，这统称为手制，后来逐步发展为采用制陶轮盘，这是古代轮子在手工技艺方面的重大应用，它使各种陶坯加工得更加规矩匀称，并大大地提高了生产效率；再次是装饰，在陶坯上涂上不同颜料或刻划不同的花纹；最后是烧制，早期是在露天下烧制的，后来发展为陶窑，陶窑的出现不仅保持烧制所需要的高温，而且使陶坯在烧制中受热均匀，因此制成的陶器不易变形破裂，颜色也较一致。人类穿衣服大约也有几十万年的历史。开始时只是把兽皮披在身上，目的是为了御寒，后来发明了针，人们学会了缝制衣服。在北京周口店山顶洞所发现的一根13000年前的骨针即是人类缝制衣服的最早的证据，这根针长3.2厘米，最粗处直径约3.3毫米，针身光滑，针眼狭小，它表明人类学会缝制衣服已有相当长的历史。利用植物纤维制成纺织品，大约发明于新石器时代的早期。原始人最初是利用野生葛、苧麻等做纺织原料，其纺纱方法有两种：一是搓捻和续接，用双手把准备纺制的纤维搓合和连接在一起；另一种是使用原始的纺纱工具——纺轮，它已具有能够完成加捻和合股的能力。而原始的织造方法则是在编席和结网的基础上发展起来的机织工艺，织机没有架子，操作者席地而坐，像编席子一样地编织，故叫踞织机。古代西亚的织机是有架子的，架子的一根杆扣着一组平排的纱，每根纱挂一重锤，是为经线，然后再以纬线穿过拉直的经线进行织造，这种形式的织布机称之为“经线锤织布机”。在利用植物纤维进行纺织的同时畜牧地区也开始利用羊毛进行纺织。用丝纺织最早起源于我国，1962年在山西夏县西阴村新石器时代的遗址里即发现了五六千年前的蚕茧，浙江钱山漾新石器时代遗址里出土了几块4700年前的苧麻布，同时也有丝织品。4、技术的发展与社会的进步冶金工艺也是产生在新石器时代末期，它与制陶有密切的关系。人类最早使用的金属大概是天然铜。人们在烧制陶器的长期实践中发现，用木炭代替木材作燃料，可以获得更高的温度(可达950—1050℃)，这样的高温已接近铜的熔点，因而为铜的熔铸和冶炼准备了条件。由于青铜(铜、锡、铅合金)比纯铜熔点更低，硬度更大，也更容易加工成锋利的刃器，就使青铜比纯铜获得了更为广泛地应用。不过，此时青铜主要被用于制造武器、祭器和装饰品，青铜还不能取代石器作为生产工具被普遍使用；与青铜相关的冶金术的出现，为人类转入金属工具的制造和使用开辟了道路，考古学上称这个时期为“金石并用时代”。约在5500年前，埃及尼罗河流域和美索不达米亚的底格里斯河、幼发拉底河流域率先进入了金石并用时期。在此时期，由于生产工具的进步带来了生产力水平的提高，农业逐渐脱离了“刀耕火种”的状态，发展为锄耕和犁耕，耕地面积在各个大河流域的冲积平原上得到了空前的扩展，同时，居于草原地带的部落也从小规模地驯养牲畜发展到较大畜群的牧放和繁殖，这样就使新石器时代的一些农牧兼营的村落，改变为或以农业为主或以畜牧为主的村落，从而发生了农业与畜牧业的第一次社会大分工，接着手工业也分离出来，金工工匠可能是历史上最早出现的职业工匠。社会分工的出现，必然会促进交换的发展，从而引起私有制的出现，所以就全世界范围而言，金石并用标志着原始社会进入末期，处于瓦解的阶段。从公元前4000年至公元前2000年间，尼罗河流域的埃及人、底格里斯河和幼发拉底河的苏美尔人和阿卡德人，印度河流域的印度人以及黄河流域的中国人，相继进入了奴隶社会，从此，人类文明也就迈进了更高的阶段——奴隶社会。二、科学知识的萌芽什么是科学呢？各派学者众说纷纭，各国的百科全书给科学的定义也各异，如英文中，科学指通过观察和实验研究获得的关于自然界的系统知识，是自然科学的简称；德文中的科学则指一切系统的知识和学问，既包括自然科学，又包括社会科学。他们虽然对科学概念的理解互有差别，但把科学归属于知识的范畴，看做是人们的认识活动和认识成果，则没有多大分歧。结合科学的产生、发展过程及科学活动的特点，现在一