現代科技導論李培華導論一、兩難困境

現代科技已經成為現代文明的主導。沒有一些科技素養，在現代科技主導的時代里，要應付許多與科技相關的問題，就會步履艱難。但是，科技的迅猛發展給我們帶來許多問題：科技涉及的內容廣博而復雜，專業性非常強；科技與人類文明的關系越來越復雜，正負效應交織在一起，讓人愛恨交加，欲罷不能。

走近科技有兩種基本方法：微觀地研讀專門學科；宏觀了解現代科技的由來、進展、結構、分類、主要內容和方法、與社會及人的關系。

二、課程特點

我們這門課程主要試圖概要而系統地論述現代科技的由來與演變，現代科技的結構、內容與問題，并且探討現代科技革命與人類文明發展的相互關系，為現代科技勾畫出一個概貌，幫助同學走近現代科技。

三、教材的基本框架：三篇29章。

第一篇9章：概述現代科技的由來和進展。機械自然觀的建立是近代科技史上劃時代的大事，但是，現代科技重要標準是對機械自然觀的局限性的批判與辯證自然觀的形成。20世紀初的物理學革命影響了整個時代，此后，數學、基礎科學和工程技術得到了全面發展。技術革命構成了科技時代的主旋律。

第二篇9章。論述了現代科技概觀及其視野。主要內容：現代科技的分類和體系結構的特點，科技一體化的趨勢，科技思維方式的變革，導致形成新的科技方法。現代物理學、天文學和生物學進展，提供了新知識、新概念，而且提供了新的世界圖景：微觀世界、宏觀世界和生命世界；高科技時代科技的引發的嚴重問題。

第三篇11章：現代科技革命與人類文明。科技革命與人類的不解之緣，科技是經濟增長的決定力量，促進社會文明的進步和社會制度的轉換。另外，現代科技是雙刃劍，全球問題。需要注意生態文明、精神文明和科技倫理建設，貫徹科教興國戰略。1大學生為什么要學習《現代科技導論》課程？2什么是自然科學？一、自然科學的概念及其研究對象1科學科學是反映自然、社會、思維等客觀規律的知識體系。它包括自然科學、社會科學和思維科學等。2自然科學自然科學是研究自然界各種物質和現象的科學，是人類在認識自然、改造自然的過程中所獲得的關于自然界各種事物的現象和規律的知識體系。包括數學、物理學、化學、天文學、海洋學、地質學、生物學等基礎學科，以及材料科學、能源科學、空間科學、農業科學、醫學科學等應用技術科學。3自然科學研究的對象自然科學研究的對象是客觀自然界，即自然界中各種物質的現象及其運動規律。主要包括：1）人們認識自然、改造自然這些科學技術活動的過程和結果，即知識體系。2）人們認識自然、改造自然這些科學技術活動的條件和結果。3）人們進行認識自然、改造自然這些科學技術活動的思想和方法。4自然科學的體系結構1）基礎學科基礎學科是以自然界各種物質形態及其運動形式作為研究對象。它的目的在于不斷地探索和提示自然界的新現象和新規律，建立科學體系。如物理學、生物學、化學、天文學等。自然科學一般認為由基礎學科、技術科學和工程技術科學組成。2）技術科學技術科學是在基礎科學理論的指導下，研究其應用，并解決工程技術中帶有普遍性問題的科學。如電子科學、計算機科學、農業科學、半導體科學、激光科學等都屬于技術科學。技術科學一方面以基礎科學作為自己的理論基礎，另一方面它又是工程技術科學的理論基礎。3）工程技術科學工程技術科學是解決各種專業生產中的技術、工藝等問題，進而推廣到生產中去的科學。也稱為專業技術科學，是屬于應用技術科學。如把激光科學應用到工農業生產中，有激光焊接、激光印刷排版、激光育種等專業技術。自然科學的體系結構及其關系可用下圖表示：自然科學的體系結構自然科學基礎科學技術科學工程技術科學各門類的分支各門類的分支各門類的分支現代科技即現代科學與技術。現代科技已直接決定或影響了社會的進步和經濟的增長。第一篇現代科技的由來與演變第一章近代科學的發展與機械自然觀的建立

一日心說與血液循環理論1、歷史背景（1）歐洲商業資本主義發展（2）歐洲文藝復興思想解放（3）航海探險和地理大發現。推動科學擺脫教會和神學的束縛與控制2、哥白尼的日心說尼古拉.哥白尼(1473-1543),波蘭天文學家和數學家.哥白尼的日心說的主要內容:（1）太陽是宇宙的中心,地球圍繞太陽運動;（2）地球運動的,有公轉和自轉;（3）月亮是地球的衛星,圍繞地球運動；1543年5月24日正式出版了哥白尼的《天體運行論》巨著（6卷）。(4)金星、火星、木星、土星等以各自軌道圍繞太陽運動。

為近代天文學奠定了堅實的基礎，并引起了天文學、物理學和數學上的一場革命，更重要的是自然科學從神學奴役下解放出來的第一次科學革命，標志著近代天文學、近代科學的誕生。

首次為人類描繪了一幅關于太陽系的科學圖象。（1）意大利思想家、唯物主義哲學家喬爾丹.布魯諾(1548-1600)1584年發表《論無限性、宇宙和諸世界》著作，宣傳和發展了哥白尼的日心說。太陽是太陽系的中心，而不是宇宙的中心。宇宙中不存在上帝。1600年3月17日在羅馬鮮花廣場被活活燒死，為自己的哲學、為宣傳日心說、為科學的解放事業而貢獻了他的生命。（2）意大利天文學家、物理學家

伽利略(1564-1642年)1609年制造了世界上第一個天文望遠鏡進行天文觀測。實驗證實了哥白尼日心說的正確性。1632年出版《關于兩種世界體系的對話》，深刻批判了舊的宇宙觀。由此引來教會對他的迫害。1632年被羅馬教皇的宗教裁判所判處終身監禁，1642年在囚禁中病逝。

1983年羅馬教廷才承認350年前對伽利略是錯誤的，1992年羅馬教皇為伽利略恢復名譽。

愛因斯坦評論說：“伽利略的發現以及他所用的科學推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端”日心說的意義：自然科學向神學的挑戰，使科學擺脫了神學的禁錮的思想解放。動搖了神學的宇宙學，極大地沖擊了神學和教會的精神桎梏。3、血液循環理論（1）、比利時醫生維薩里（1514-1564）通過解剖人的尸體，直接否定了基督教教義中有關人體構造的臆測。奠定近代醫學基礎。（2）、西班牙醫生塞爾維特（1511-1553）通過解剖人體，發現了血液小循環。（3）、英國生理學家哈維（1578-1657）通過解剖動物，發現了血液大循環。

被譽為在近代科學與宗教的激烈斗爭中為科學真理而獻身的第一位勇士。文藝復興后期，自然科學在大宇宙（天體運動）和小宇宙（人體）這兩個方面對宗教的挑戰和沖擊，在經過不懈努力和付出慘重的代價后，終于取得勝利。到17世紀中葉已被大多數人接受，近代科學由此而誕生。英國物理學家，經典物理學的奠基人.他對力學，光學，熱學，天文學和數學等學科都有重大發現，其代表作《自然哲學的數學原理》是力學的經典著作.牛頓是近代自然科學奠基時期具有集前人之大成的貢獻的偉大科學家.牛頓IssacNewton（1643－1727）二經典力學體系的建立1、開普勒行星運動三大定律1）第一定律（軌道定律）行星沿橢圓軌道運動，太陽位于這些橢圓軌道的一個焦點上。2）第二定律（面積定律）3）第三定律（周期定律）在相等時間內行星和太陽的連線所掃過的面積相等。任何兩個行星公轉的周期的平方與此兩行星軌道長半軸的立方成正比。2、伽利略對經典力學的貢獻主要表現在三個方面：1）在天文學方面對哥白尼的日心說的傳播和確認起到關鍵作用。2）創立了實驗與數學相結合的科學研究方法，對近代科學的發展起到重要作用。3）對創立經典力學方面作了先導性基礎工作，并作出了重要貢獻。（1）靜力學（2）動力學（3）提出了力學相對性原理力學相對性原理

2）對于不同慣性系，力學的規律都具有相同的形式，與慣性系的運動無關.

1）凡相對于慣性系作勻速直線運動的一切參考系都是慣性系.伽利略相對性原理

3、其他科學家對經典力學的貢獻4、牛頓的創造性綜合荷蘭物理學家惠更斯（1629-1695年）向心加速度公式英國物理學家胡克（1635-1703年）天文學家哈雷（1657-1743年）法國哲學家、數學家笛卡爾牛頓的重大貢獻主要可歸納為下面兩點：1）首次實現“天上力學”和“地面力學”的大綜合，是近代科學史上一次大突破。《自然哲學的數學原理》是標志了經典力學體系的完成。是有史以來最偉大的科學著作之一，是物理學中綱領性著作（到十九世紀末）。2）牛頓力學理論的成功使得古代科學向近代科學或經典科學轉變得以完成，為近代科學成果的理論化、系統化提供了一個比較成熟、典范的形式。任何物體都要保持其靜止或勻速直線運動狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態.（1）牛頓第一定律（慣性定律）慣性和力的概念（2）牛頓第二定律時，恒矢量動量為

的物體，在合外力的作用下，其動量隨時間的變化率應當等于作用于物體的合外力.當時，為常量兩個物體之間作用力和反作用力，沿同一直線，大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上.

（3）牛頓第三定律（4）萬有引力定律宇宙中或是地球上兩質點間，或宇宙中質點球上質點之間都存在具有相同性質的引力，稱為萬有引力。牛頓定律闡明了“力”、“質量”、“慣性”的概念。適用于慣性系、低速運動、宏觀物體牛頓的《自然哲學的數學原理》插圖，拋體的運動軌跡取決于拋體的初速度三機械自然觀的確立1、機械自然觀的由來:鐘表業發展，機械因果律3、牛頓力學的影響2、對機械論的早期哲學概括：物質機械運動4、機械唯物論哲學整個宇宙是由物質組成；物質的性質取決于組成它的不可再分的最小微粒的空間結構和數量組合；物質具有不變的質量和固有的慣性，它們之間存在著萬有引力；一切物質運動都是物質在絕對、均勻的時空框架中的位移，都遵循機械運動定律，保持嚴格的因果關系，物質的原因在物質的外部。機械唯物論哲學基本思想:5、機械自然觀和機械論方法的歷史作用1）使自然科學從宗教神學中解放出來，打破了自然科學中唯心主義自然觀，建立了唯物主義自然觀，推動了唯物主義哲學的發展。積極作用：2）自然科學中的其它學科在機械自然觀和方法論的基礎上得以建立和發展。消極作用：1）用牛頓力學規律解釋一切自然現象，夸大了事物的必然性的作用，否定了事物偶然性的作用。也否定了事物的復雜性和多樣性，否定了事物從低級運動形式