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1、现代科技导论,李培华,导论,一、 两难困境 现代科技已经成为现代文明的主导。 没有一些科技素养，在现代科技主导的时代里，要应付许多与科技相关的问题，就会步履艰难。 但是，科技的迅猛发展给我们带来许多问题：科技涉及的内容广博而复杂，专业性非常强；科技与人类文明的关系越来越复杂，正负效应交织在一起，让人爱恨交加，欲罢不能。,走近科技有两种基本方法：微观地研读专门学科；宏观了解现代科技的由来、进展、结构、分类、主要内容和方法、与社会及人的关系。,二 、课程特点 我们这门课程主要试图概要而系统地论述现代科技的由来与演变，现代科技的结构、内容与问题，并且探讨现代科技革命与人类文明发展的相互关系，为现代科
2、技勾画出一个概貌，帮助同学走近现代科技。,三、教材的基本框架：三篇29章。 第一篇9章： 概述现代科技的由来和进展。机械自然观的建立是近代科技史上划时代的大事，但是，现代科技重要标准是对机械自然观的局限性的批判与辩证自然观的形成。20世纪初的物理学革命影响了整个时代，此后，数学、基础科学和工程技术得到了全面发展。技术革命构成了科技时代的主旋律。,第二篇9章。论述了现代科技概观及其视野。 主要内容：现代科技的分类和体系结构的特点，科技一体化的趋势，科技思维方式的变革，导致形成新的科技方法。现代物理学、天文学和生物学进展，提供了新知识、新概念，而且提供了新的世界图景：微观世界、宏观世界和生命世界；
3、高科技时代科技的引发的严重问题。,第三篇11章：现代科技革命与人类文明。 科技革命与人类的不解之缘，科技是经济增长的决定力量，促进社会文明的进步和社会制度的转换。另外，现代科技是双刃剑，全球问题。 需要注意生态文明、精神文明和科技伦理建设，贯彻科教兴国战略。,1 大学生为什么要学习现代科技导论课程？,2 什么是自然科学？,一、 自然科学的概念及其研究对象,1 科学,科学是反映自然、社会、思维等客观规律的知识体系。它包括自然科学、社会科学和思维科学等。,2 自然科学,自然科学是研究自然界各种物质和现象的科学，是人类在认识自然、改造自然的过程中所获得的关于自然界各种事物的现象和规律的知识体系。,包
4、括数学、物理学、化学、天文学、海洋学、地质学、生物学等基础学科，以及材料科学、能源科学、空间科学、农业科学、医学科学等应用技术科学。,3 自然科学研究的对象,自然科学研究的对象是客观自然界，即自然界中各种物质的现象及其运动规律。主要包括：,1）人们认识自然、改造自然这些科学技术活动的过程和结果，即知识体系。,2）人们认识自然、改造自然这些科学技术活动的条件和结果。,3）人们进行认识自然、改造自然这些科学技术活动的思想和方法。,4 自然科学的体系结构,1）基础学科,基础学科是以自然界各种物质形态及其运动形式作为研究对象。它的目的在于不断地探索和提示自然界的新现象和新规律，建立科学体系。,如物理学
5、、生物学、化学、天文学等。,自然科学一般认为由基础学科、技术科学和工程技术科学组成。,2）技术科学,技术科学是在基础科学理论的指导下，研究其应用，并解决工程技术中带有普遍性问题的科学。,如电子科学、计算机科学、农业科学、半导体科学、激光科学等都属于技术科学。,技术科学一方面以基础科学作为自己的理论基础，另一方面它又是工程技术科学的理论基础。,3）工程技术科学,工程技术科学是解决各种专业生产中的技术、工艺等问题，进而推广到生产中去的科学。也称为专业技术科学，是属于应用技术科学。,如把激光科学应用到工农业生产中，有激光焊接、激光印刷排版、激光育种等专业技术。,自然科学的体系结构及其关系可用下图表示
6、：,自然科学的体系结构,自然科学,基础科学,技术科学,工程技术科学,各门类的分支,各门类的分支,各门类的分支,现代科技即现代科学与技术。,现代科技已直接决定或影响了社会的进步和经济的增长。,第一篇 现代科技的由来与演变,第一章 近代科学的发展 与机械自然观的建立,一 日心说与血液循环理论,1、历史背景,（1）欧洲商业资本主义发展,（2）欧洲文艺复兴 思想解放,（3）航海探险和地理大发现。 推动科学摆脱教会和神学的束缚与控制,2、哥白尼的日心说,尼古拉.哥白尼(1473-1543),波兰天文学家和数学家.,哥白尼的日心说的主要内容:,（1）太阳是宇宙的中心,地球围绕太阳运动;,（2）地球运动的,
7、有公转和自转;,（3）月亮是地球的卫星,围绕地球运动；,1543年5月24日正式出版了哥白尼的天体运行论巨著（6卷）。,(4)金星、火星、木星、土星等以各自轨 道围绕太阳运动。,为近代天文学奠定了坚实的基础，并引起了天文学、物理学和数学上的一场革命，更重要的是自然科学从神学奴役下解放出来的第一次科学革命，标志着近代天文学、近代科学的诞生。,首次为人类描绘了一幅关于太阳系的科学图象。,（1）意大利思想家、唯物主义哲学家 乔尔丹.布鲁诺(1548-1600),1584年发表论无限性、宇宙和诸世界著作，宣传和发展了哥白尼的日心说。,太阳是太阳系的中心，而不是宇宙的中心。,宇宙中不存在上帝。,1600
8、年3月17日在罗马鲜花广场被活活烧死，为自己的哲学、为宣传日心说、为科学的解放事业而贡献了他的生命。,（2） 意大利天文学家、物理学家 伽利略(1564-1642年),1609年制造了世界上第一个天文望远镜进行天文观测。实验证实了哥白尼日心说的正确性。,1632年出版关于两种世界体系的对话，深刻批判了旧的宇宙观。由此引来教会对他的迫害。1632年被罗马教皇的宗教裁判所判处终身监禁，1642年在囚禁中病逝。,1983年罗马教廷才承认350年前对伽利略是错误的，1992年罗马教皇为伽利略恢复名誉。,爱因斯坦评论说：“伽利略的发现以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物
9、理学的真正开端” 日心说的意义：自然科学向神学的挑战，使科学摆脱了神学的禁锢的思想解放。动摇了神学的宇宙学，极大地冲击了神学和教会的精神桎梏。,3、血液循环理论,（1）、比利时医生维萨里（1514-1564）通过解剖人的尸体，直接否定了基督教教义中有关人体构造的臆测。奠定近代医学基础。,（2）、西班牙医生塞尔维特（1511-1553）通过解剖人体，发现了血液小循环。,（3）、英国生理学家哈维（1578-1657）通过解剖动物，发现了血液大循环。,被誉为在近代科学与宗教的激烈斗争中为科学真理而献身的第一位勇士。,文艺复兴后期，自然科学在大宇宙（天体运动）和小宇宙（人体）这两个方面对宗教的挑战和冲
10、击，在经过不懈努力和付出惨重的代价后，终于取得胜利。到17世纪中叶已被大多数人接受，近代科学由此而诞生。,英国物理学家，经典物理学的奠基人. 他对力学，光学，热学，天文学和数学等学科都有重大发现，其代表作自然哲学的数学原理是力学的经典著作. 牛顿是近代自然科学奠基时期具有集前人之大成的贡献的伟大科学家.,牛顿 Issac Newton （16431727）,二 经典力学体系的建立,1、开普勒行星运动三大定律,1）第一定律（轨道定律）,行星沿椭圆轨道运动，太阳位于这些椭圆轨道的一个焦点上。,2）第二定律（面积定律）,3）第三定律（周期定律）,在相等时间内行星和太阳的连线所扫过的面积相等。,任何两
11、个行星公转的周期的平方与此两行星轨道长半轴的立方成正比。,2、伽利略对经典力学的贡献,主要表现在三个方面：,1） 在天文学方面对哥白尼的日心说的传播和确认起到关键作用。,2） 创立了实验与数学相结合的科学研究方法，对近代科学的发展起到重要作用。,3） 对创立经典力学方面作了先导性基础工作，并作出了重要贡献。,（1）静力学,（2）动力学,（3）提出了力学相对性原理,力学相对性原理,2）对于不同惯性系，力学的规律都具有相同的形式，与惯性系的运动无关.,1）凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系.,3、其他科学家对经典力学的贡献,4、牛顿的创造性综合,荷兰物理学家惠更斯（1629-169
12、5年）向心加速度公式,英国物理学家胡克（1635-1703年）,天文学家哈雷（1657-1743年）,法国哲学家、数学家笛卡尔,牛顿的重大贡献主要可归纳为下面两点：,1） 首次实现“天上力学”和“地面力学”的 大综合，是近代科学史上一次大突破。 自然哲学的数学原理是标志了经典力学体系的完成。是有史以来最伟大的科学著作之一，是物理学中纲领性著作（到十九世纪末）。,2） 牛顿力学理论的成功使得古代科学向近代科学或经典科学转变得以完成，为近代科学成果的理论化、系统化提供了一个比较成熟、典范的形式。,任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.,（1） 牛顿第一定
13、律（惯性定律）,（2） 牛顿第二定律,动量为 的物体，在合外力 的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力.,两个物体之间作用力 和反作用力 ，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用 在两个物体上.,（3） 牛顿第三定律,（4） 万有引力定律,宇宙中或是地球上两质点间，或宇宙中质点球上质点之间都存在具有相同性质的引力，称为万有引力。,牛顿定律阐明了“力”、 “质量”、“惯性”的概念。适用于惯性系、低速运动、宏观物体,三 机械自然观的确立,1、机械自然观的由来:钟表业发展，机械因果律,3、牛顿力学的影响,2、对机械论的早期哲学概括：物质 机械运动,4、机械唯物论哲学,整个宇宙是由
14、物质组成；物质的性质取决于组成它的不可再分的最小微粒的空间结构和数量组合；物质具有不变的质量和固有的惯性，它们之间存在着万有引力；一切物质运动都是物质在绝对、均匀的时空框架中的位移，都遵循机械运动定律，保持严格的因果关系，物质的原因在物质的外部。,机械唯物论哲学基本思想:,5、机械自然观和机械论方法的历史作用,1）使自然科学从宗教神学中解放出来，打破了自然科学中唯心主义自然观，建立了唯物主义自然观，推动了唯物主义哲学的发展。,积极作用：,2）自然科学中的其它学科在机械自然观和方法论的基础上得以建立和发展。,消极作用：,1）用牛顿力学规律解释一切自然现象，夸大了事物的必然性的作用，否定了事物偶然性的作用。,也否定了事物的复杂性和多样性，否定了事物从低级运动形式向高级运动形式发展的发展观。,2）在方法论上夸大归纳法的作用，否定和排斥演绎法的作用。认为单纯依靠归纳法就可以发展科学。贬低了理论的指导作用阻碍了科学进一步的发展。,3）在用机械论无法回答和解决新问题时，只能求助于上帝，把自然科学以送回神学上帝的怀抱。机械唯物自然观又回到唯心史观。,讨论题,2、伽利略对经典力学基本原理作出哪些重要贡献。,1、简述哥白尼日心说的主要内容和意义。,3、简述牛顿力学的建立在科学发展史中的地位和作用。,4、简述机械自然观的主要内容。,5、简述机械观和机械论方法的历史作用。,
