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1、第一讲,自然科学概述,第一节 自然科学发展历程,一、古代自然科学成就,二、近代自然科学的发展和技术革命,三、现代自然科学技术的发展趋势,人类技术的萌芽磨制石器,人类历史有300多万年，原始人类主要以石头为原料制成生产工具，称为石器时代。其中99%以上时期是以打制石器为主的旧石器时代，直到距今约一万年前才进入以磨制石器为主的新石器时代。,人类第一个“发明”弓箭,一万年前人类才有了第一个“发明”弓箭。弓箭这种远距离杀伤武器大大地提高了生产效率，古人因此有了猎物剩余，也才有了“家畜”的驯养，人类才由狩猎生活进入了畜牧生活。,使人类彻底从动物中分离出来的重大发明钻木取火,一万年前，人类有了一个更伟大的
2、发明钻木取火。火的使用使人类得以熟食、取暖、防卫、照明、刀耕火种，使人类的生存环境得到了实质性的改善，也使人类彻底从动物中分离出来。,人类制造的第一种非自然产物陶瓷,一万年前人类还发明了制陶技术，这是人类制造的第一种非自然产物。,人类技术发展史上的第一次飞跃青铜器时代,大约6500年前，人类发明了高温冶炼技术，制造出第一种金属青铜，并以青铜为材料制造工具、用具、武器，人类进入了青铜器时代。青铜是红铜和锡或铅的合金，熔点在700 900之间，具有优良的铸造性，很高的抗磨性和较好的化学稳定性。从使用石器到铸造青铜器是人类技术发展史上的飞跃，是社会变革和进步的巨大动力。,人类技术发展史上的“第一次浪
3、潮”铁器时代,大约4000年前，人类发明了炼铁技术，铁器坚硬、韧性高、锋利，胜过石器和青铜器。铁器的广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领域，生产力得到极大的提高。铁器的使用，导致了世界上一些民族从原始社会发展到奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而进入了封建社会。以金属农具为代表的整套农业 技术的推广应用，形成了人类 史上“第一次浪潮”，成为人类 社会发展的第一个转折点。从 此人类文明才得以大踏步前进。,目前国际学术界公认的文明古发源地有五个:古巴比伦（公元前4000年到公元前2250年之间）古埃及（公元前3500年）、古希腊（公元前3000年1100年之间）古印度（公元前20
4、00年）、古中国（公元前1600年商朝建立）,一、古代自然科学成就,世界文明古发源地,中国古代自然科学成就,（一）中国古代自然科学成就,1、中国古代四大发明2、中国古代天文学成就3、中国古代农学成就4、中国古代的医学成就5、中国古代的地理成就6、古代中国技术,1、中国古代四大发明,造纸术火药指南针印刷术,中国是世界上最早发明纸的国家。公元前2世纪西汉初期已经有了丝棉纸。东汉元年(公元105年)，蔡伦在改进造纸技术方面做出了重要贡献。提出了用树皮、麻头、破布和鱼网作原料的造纸新技术。这一技术不仅使原料来源更为广泛，而且纸的质量也大大提高了，人称“蔡侯纸”。,文献发展史上的革命造纸术,蔡伦（61年
5、121年）,我国纸张和造纸技术西传几乎与纸的发明同时。在其发明后的一千多年间，传遍了全世界。记载并传播人类创造的科学文化，促进世界各国经济、文化的交流与发展。,汉代造纸工艺流程图,海上航行的眼睛指南针,战国时期，我国就已经利用磁铁制成了一种指示方向的工具，叫“司南”。“司南”就是指南的意思。到了元朝，发展成为罗盘指南针，用起来更方便，海上航行即使遇到惊涛骇浪也能准确地指示方向。,文化传播的杠杆印刷术,发明：印刷术是以纸的发明为前提的。远在唐代，中国民间已经开始用雕版来印刷佛经、佛像和历书。目前所能看到的最早的雕版印刷实物，是中国敦煌发现的唐代雕版印刷的金刚经。根据所注的雕版日期确认其是公元86
6、8年的印刷品。这是世界上最早的印刷术。发展：根据沈括梦溪笔谈记载，最早发明活字印刷术的是我国宋朝人毕升，时间是公元10411043年。传播：东传朝鲜、日本，西传埃及和欧洲促进了人类文化的保留、传播和发展。,毕升（约970年1051年）,轰开人类通向文明之路火药,火药的主要原料是木炭，硝石和硫磺，它被火点着或用力敲打之后即发生化学反应，产生猛烈的爆炸。火药是一种超常的能量，这种能量开辟了近代世界的发展通路。火药的发明源自炼丹术。炼丹家用硫黄、硝石等物炼丹，从偶然发生爆炸的现象中得到启示，再经过多次实践，找到了火药的配方。中国的火药配制技术大约于公元8世纪首先传到了阿拉伯和波斯。14世纪初传至欧洲
7、，使欧洲的历史发生了重大改变。,“火药、指南针、印刷术这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成了新教的工具，总的来说变成了科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”,马克思评论：,2、中国古代天文学成就,（1）我国历法的精密度一直名列世界前茅（2）我国古代积累了世界上最丰富、最完整的天象资料（3）我国古代独具特色的天文观测仪器（4）我国古代也曾提出过“盖天说”、“浑天说”和等宇宙结构理论,（1）我国历法的精密度一直名列世界前茅,早在4000多年前的夏朝，就开始有了历法。殷代的历法一年为365.25天，是当时
8、世界上最精密的数值。宋代制定的统天历更精确到365.2425天，这样每3320年才会相差1天。南北朝的祖冲之（公元429年公元500年）在制定大明历时，最早将“岁差”引进历法，经他推算出的回归年长度为365.2428148日，与今日推算值只差46秒。,最古的日月食记录：尚书胤征中记载了公元前2137年的一次日食，这是世界上最古的日月食记录。最古的新星、超新星记录：商代甲骨卜辞中记载着大约公元前13世纪出现于天蝎座星（我国称作心宿二）附近的一颗新星：“七日已巳夕新大星并火”。最古的哈雷彗星记录：竹书记年中记录的周昭王十九年（公元前1034年），“有星孛于紫微”，这是世界公认的最早对哈雷彗星的记载
9、。最古的太阳黑子记录：汉 书五行志记载了公元前43年，“日黑居仄，大如弹丸”，这是目前公认的世界上最早的太阳黑子记载。,（2）我国古代积累了世界上最丰富、最完整的天象资料,浑天仪、地动仪：东汉著名科学家张衡（公元78年139年）制作的演示实际天象的浑天仪，预测地震的候风地动仪。水运仪象台：宋代天文学家苏颂（公元1020年1101年）设计建造的水运仪象台，被认为是世界上最早的天文钟。圭表、简仪：元代科学家郭守敬（公元1231年1316年）制造的圭表、简仪等既准确，又精致。,（3）我国古代独具特色的天文观测仪器,张 衡,我国东汉时期伟大的科学家、文学家。张衡对中国古代的天文学、地震学和机械力学作出
10、了杰出的贡献.传说他还制造过指南车、记里鼓车等，因其机械制造水平很高，被尊称为“木圣”。,水运仪象台,水运仪象台是我国古代一种大型的天文仪器，由宋朝天文学家苏颂等人创建。它是集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器，实际上是一座小型的天文台。整个水运仪象台高12米，宽7米，共分3层，这台仪器的制造水平堪称一绝，充分体现了我国古代人民的聪明才智和富于创造的精神,漏 刻,从一个漏壶流出的水，流入一个直柱形容器，箭在其中便逐渐上浮。只要流注均匀，箭刻便可均匀上升，计时易于精确，为了得到均匀水流，自东汉起就采用复式漏壶：从一个漏壶向第二个漏壶注水，重叠
11、使用二级以至六级，最后的漏壶才把水注入放置浮箭的壶。,观星台,观星台是一座高大的青砖石结构建筑，由台身和量天尺组成，台身形状是覆斗状，其作用是“昼参日影，夜观极星，以正朝夕”。观星台不仅保存了我国古代圭表测影的实物，也是自周公土圭测影以来测影技术发展的高峰，它反映了我国天文科学发展的卓越成就，对于研究我国天文史和建筑史都具有很高的价值。各种天文仪器：沈括浮漏，正方案，仰仪，景符，日晷，观星台现为对外开放的文物旅游景点，,日 晷,“日晷”是利用日影位置的变化，计量时间的一种仪器，它是由 圭表演变而来。我国传统的日晷是赤道式的，晷面一般为石质，晷面和地球面（也是天球赤道面）平行，晷面中心立一根垂直
12、于晷面的铜制指针，这个指针，同地球自转轴的方向是平行的，晷西边缘刻有子、丑、寅、卯等等十二个时辰，每年春分以后，看盘上面的针影，秋分以后看盘下面的针影，太阳绕日晷运动，使针影投射向晷面，晷面上指示的地方时刻就是真正当地的太阳时刻。,观星台之仰仪,郭守敬，王恂等人测影时，在石圭上面的两条平水渠中，装水取平，根据“针孔成象”的原理放置“景符”。在台上40尺处，架横梁一根。日中时，梁影通过“景符”投射在石圭上，这就是当天的日影长度，郭守敬等人通过实地测验，掌握了日、月、星辰和地球的运转规律，测定了二十四节，特别是夏至、冬至、春分、秋分的精确时刻，推算出一个回归年的长度为365.2425日，合今天为三
13、百六十五天五时四十九分十二秒，并制订出授时历颁布全国执行。,(4)我国古代也曾提出过“盖天说”、“浑天说”和等宇宙结构理论,盖天说,浑天说,3、中国古代农学成就,随着农业生产的发展和农业技术的进步，我国出现了许多农学专著，记录了我们祖先向大自然进军中所取得的丰硕成果。,吕氏春秋-有四篇专讲农业，现存最古老的农学论文齐民要术-古老而完整的农学巨著，作者北魏贾思勰农 书-作者南宋初年陈敷王祯农书-作者元代王祯农政全书-集古代农学之大成的著作,农政全书,明末杰出的科学家徐光启编写。本书汇总了祖国历代农学各方面的经验知识，是一部我国古代农业科学的百科全书。分为：农本、田制、农事、水利、农器、树艺、蚕桑
14、、蚕桑广类、种植、牧养、制造和荒政 共12大门类,3、中国古代的医学成就,（1）黄帝内经最早的医学经典（2）神农本草经中国最早的药物学专著（3）张仲景(公元2世纪中3世纪初)伤寒杂病论神医华佗已经开始使用“麻沸散”施行全身麻醉来进行外科手术。（4）公元610年，巢方编纂的诸病源候论，专对疾病症性状进行分类描述，比西方同类著作早1000年。（5）明朝李时珍所著的本草纲目，本书规模宏大，内容准确严谨，是我国中药学的集大成之作。（6）中国在16世纪中叶，就首先应用人痘接种来预防天花；从北宋初期起，我国就可以从尿中提取激素。,4、中国古代的地理成就,（1）周易一书首先提出了“地理”名称。（2）战国时期
15、的山海经反映了那个时期人们对中外地理的认识。（3）西晋裴秀绘制出禹贡地域图，提出绘制地图的6项原则，即“制图六体”。这一理论一直沿用到明末。（4）北魏地理学家郦道元作水经注，是一部综合性地理著作。（5）明代地理学家徐霞客的徐霞客游记是一部地理学巨著，书中对石灰岩溶蚀地貌的观察和记述，早于欧洲约两个世纪。,（1）农业和农业技术（2）纺织和瓷器制造（3）四大发明（4）建筑技术和水利工程（5）冶金和造船技术,5、古代中国技术,龙骨水车,亦称“翻车”、“踏车”、“水车”，省称“龙骨”。一种用于排水灌溉的机械。其结构是以木板为槽，尾部浸入水流中。另一端有小轮轴，固定于堤岸的木架上。用时踩动拐木，使大轮轴
16、转动，带动槽内板叶刮水上行，倾灌于地势较高的田中。后世又有利用流水作动力的水转龙骨车，利用牛拉使齿轮转动的牛拉翻车。以及利用风力转动的风转翻车。广东等地用手摇的较轻便，施于田间水沟，称“手摇拔车”。,水利明珠都江堰,都江堰位于四川成都平原西部的岷江上，建于公元三世纪，是中国战国时期秦国蜀郡太守李冰及其子率众修建的一座大型水利工程，是全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。2200多年来，至今仍发挥巨大效益，李冰治水，功在当代，利在千秋，不愧为文明世界的伟大杰作，造福人民的伟大水利工程。,青花瓷,彩瓷,瓷器,赵 州 桥,又名安济桥，坐落在石家庄东南约四十多公里赵县城皎
17、河之上,，建于隋代大业元年至十一年,由匠师李春监造。它以最古老的石拱桥独领风骚，是中国现存最著名的一座古代石拱桥。赵州桥最大的科学贡献，则在于它的“敞肩拱”的创造。在大拱的两肩，砌了四个并列的小孔，既增大流水通道，节省石料，减轻桥身重量，又利于小拱对大拱的被动压力，增强了桥身的稳定性。这就有力地保证了安济桥在1400多年的历史中，经受住无数次洪水冲击，8次大地震摇撼，以及车辆重压，至今仍巍然挺立在河之上。,天 坛,回音壁 北京天坛的回音壁由于内侧墙面平整光洁，使外来音响沿内孤传递，久久回荡。如站在壁前轻轻哼唱，和声随之而起，深沉婉转，娓娓动听；如放声唤之，则回声四起，洪亮粗犷，萦绕耳畔，荡人心
18、怀。,皇穹宇,应县木塔,中国古代所建木塔数以千计，然而仅应县木塔保存至今，它也是目前世界上最高，最古老的木构建筑，被 誉为“天下第一塔”。,四川潼南县大佛寺石琴,潼南县大佛寺的石琴位于涪江岸边，有三十六级石梯，似一把巨大的石琴，每个阶梯，犹如一根琴弦，只要把脚踏上石磴，拾级而上，脚下便会响起美妙悦耳的琴声，故又称“石磴琴声”。,郑和海船,郑和下西洋,（二）外国古代自然科学成就,1、古埃及2、古印度3、巴比伦4、古希腊、罗马,1、古埃及,古埃及人创造了人类历史上最早的太阳历把1年确定为365天。与地球围绕太阳公转一圈的时间（回归年）相比较，只相差四分之一天，这在当时已经是相当准确了。埃及在公元前
19、两千多年修建的国王陵墓金字塔，是古代建筑的奇迹，是古埃及人聪明智慧的象征。,古代埃及 公元前2700-2500年,吉萨金字塔及狮身人面像,2、古印度,在自然科学方面，最杰出的贡献是发明了目前世界通用的计数法，创造了包括“0”在内的10个数字符号。古印度人的城市建筑大澡堂：澡堂里的大浴池呈长方形，长米，宽约米。浴池底部和四周的砖块都用石膏灰浆砌合，外面涂上一层沥青，然后再砌一层砖块，以防漏水。,3、巴比伦,巴比伦有着较为发达的数理天文学体系。他们发明了阴历历法。他们编制了日月运行表，可计算月食出现的周期。他们还发明了最早的冶铁技术，建造了世界上最雄伟气派的城市新巴比伦城。,在公元前500年，古希腊就已采用高大华丽的列柱技术建造高大的神庙。,4、古希腊、罗马,（1）“地心说”著名天文学家托勒密写出了13卷的天文学大成，使“地心说”成为一套完整的严密的理论体系。（2）朴素原子论 学者留基伯和德漠克利特提出了构成事物更为本质的学说原子论。他们认为，组成物质的最小单位是原子，原子不可分，它们在宇宙中处于漩涡运动，由于结合和分离，造成事物的生灭，也带来了事物的大小、形状等方面的差异。,
