现代科技革命与自然观新概括课件

1,2019/6/21,刘立 清华大学STS中心liuli66tsinghua.edu.cn,第3章 现代科技革命与自然观新概括,1 现代科学革命 2 现代技术革命 3 自然观新概括（1）：万物一体的存在自然观 4 自然观新概括（2）：生生不息的演化自然观 5 自然观新概括（3）：天人合一的人与自然观,2,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,1 现代科学革命,以现代科技革命的成果为基础， 继承和发展自然辩证法思想， 探索新的自然观。,3,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,物理学新发现,1895年，伦琴（1845-1923）研究阴极射线时意外发现X射线；获得1901年诺贝尔物理学奖。 1896年，贝克勒耳（1852-1908）发现放射线； 1897年，汤姆逊证实了电子的存在；提出原子结构理论 居里夫妇发现放射线元素（钍、钋和镭）；证实元素的嬗变；促使元素嬗变理论建立（卢瑟福，1902年）,4,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,爱因斯坦与相对论,爱因斯坦（1879-1955）针对经典物理学与新的实验结果之间的矛盾，1905年发表了“论动体的电动力学”，标志着狭义相对论的诞生。 狭义相对论提出了一些重要的结论，如时缓效应、尺缩效应、质量速度关系式、质能关系式（即E=mC2）。,5,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,广义相对论,1916年爱因斯坦提出广义相对论。 广义相对论能解释水星运动不规则； 广义相对论预言空间和时间会发生弯曲。1919年考察日全食时，证实了光线经过太阳表面时会发生弯曲的预言。 相对论的建立，从根本上突破了牛顿绝对时空观，把时间、空间和物质的运动联系起来了，引起了人类时空观的革命。是人类思想史上最伟大的成就之一。,6,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,量子论,德国科学家普朗克针对黑体辐射现象中理论与实验的矛盾，1900年提出了量子概念。 1905年，爱因斯坦首先将量子论的思想应用到光电效应的研究。 海森堡测不准原理；玻尔的量子论原子模型； 德布洛意提出物质波假说1923年；薛定谔提出波动力学,7,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,量子论的意义,量子力学是继相对论之后对经典物理学的又一次严重的冲击。它使人们从根本上改变了只承认连续性和机械决定论的经典观点，揭示了连续和间断、主观和客观相互统一的崭新的自然观。 量子论的哲学意蕴：如爱因斯坦与玻尔关于世界是决定论的还是非决定论的争论。,8,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,20世纪其他领域的革命,生物学革命 宇宙学 重大观测发现和大爆炸理论 板块构造理论 系统理论的建立,9,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,DNA双螺旋结构,10,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,2 现代技术革命,现代技术革命，又称新技术革命，是指二战之后兴起的以信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术、海洋开发技术为主要内容的技术革命。 原子能时代 空间时代 生命科技时代 计算机时代 信息时代,11,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,原子能时代,19451955年，第一个十年，是以原子能的释放与利用为标志，人类开始了利用核能的新时代。 爱因斯坦著名的公式E=MC2奠定了核技术的理论基础。1938年德国科学家发现铀受到中子的轰击，会发生核裂变，释放巨大的能力。 1942年第一座可控核链式反应装置在美国建成。 1945年美国研制原子弹成功；轰炸日本广岛和长崎。 1954年研制出氢弹。 1954年前苏联建成世界上第一座。核电站，开始了人类和平利用的进程。 1979年美国三里岛和1986年前苏联切尔诺贝利的核事故，警示人类必须重视核电站的安全控制问题。 我国取得“两弹一星”伟大成就。目前大力发展核电站。,12,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,空间时代,19551965年，第二个十年，是以人造地球卫星的发射成功为标志，人类摆脱了地球引力，向外层空间进军。 苏联1957年用运载火箭成功地将第一颗人造卫星送入轨道。1961年4月，前苏联发射载人飞船成功。 美国1969年，两名宇航员成功地登上了月球。 我国于1970年4月24日将我国自行研制的第一个人造地球卫星东方红一号发射成功。 我国空间技术取得巨大成就。,13,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,生命科技时代,19651975年，第三个十年，是以1973年重组DNA实验的成功为标志，人类进入了可以控制遗传和生命过程的新阶段。 1953年DNA的双螺旋结构被发现。 1973年发明了分子生物学的人工组装技术，现代生物工程由此诞生。 1978年Edwards等试管婴儿（诺贝尔奖2010） 1997年问世的“克隆羊”； 转基因,14,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,计算机时代：19751985年，第四个十年，是以微处理机大量生产和广泛使用为标志，揭开了人类脑力的新篇章。 信息时代：19851995年，第五个十年，是以软件开发和大规模产业化为标志，人类进入了信息革命的新纪元。 网络时代： 1995年至今，第六个十年，是以因特网的应用为标志，人类进入了网络时代。,15,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,小结：科学技术发展的特点和趋势,1世界科技的中心在不断的转移 2 科学技术知识呈现出加速增长的趋势 3 科学向大科学和高技术的转型 4 从科学技术与生产的关系上看，科学、技术、生产一体化,16,形成新的自然观,以现代科学成果为基础；继承和发展恩格斯“自然界不只是存在着，而是生成着并消逝着”以及中国传统自然观，提出新的自然观： 万物一体的系统自然观 生生不息的演化自然观 天人合一的人与自然观,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,17,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,3 万物一体的系统自然观,系统是由要素及其相互关系组成的一个整体。 1）系统是由要素组成的； 2）系统的各要素之间存在着特定的关系；3）系统的结构使它成为一个有特定功能的整体 系统的分类：封闭系统、开放系统 系统的层次性 在非生命系统 最低层次是夸克，到基本粒子，到原子核；原子；分子。宏观层次，宇观层次。 在生命系统 分子，生物大分子，细胞，器官，个体，种群，生态系统，生物圈。,18,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,自然界层次性,在非生命系统 最低层次是夸克，到基本粒子，到原子核；原子；分子。宏观层次，宇观层次。 在生命系统 分子，生物大分子，细胞，器官，个体，种群，生态系统，生物圈。,19,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,内涵,万物不同而相通； 万物普遍联系； 自然界以系统的方式而存在； 自然界的系统表现出层次性。,20,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,4 生生不息的演化自然观,宇宙的起源和演化 元素的起源和演化 生命的起源 生物的进化,21,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,大爆炸理论,原始火球大爆炸 基本粒子形成阶段 106秒钟后，强子时代，轻子时代（宇宙汤） 核合成阶段 3分钟之后发生，中子与质子形成原子核 实物阶段 1万年后，原子、分子、星云,22,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,宇宙演化链,宇宙时 物质形态 0秒 原始火球大爆炸 10 -6秒 质子与反质子湮灭 0.01秒 宇宙汤 1秒 电子与反电子湮灭 3分钟 氦合成 2x10 9年 星系合成 15.2x10 9年 原始星际云形成 15.4x10 9年 行星地球形成 16.1 x10 9 最古老的岩石形成 19 x10 9 生命起源 19.55 x10 9 初期的鱼类 19.6x10 9 初期的陆生植物 19.95 x10 9 哺乳动物 20 x10 9 年 人类起源,23,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,生命的起源和演化,恩格斯曾预言,生命的起源必定是通过化学的途径。 此预言得到科学家大量模拟实验的证实。 从无机物到有机小分子(氨基酸) 从有机小分子到生物大分子(蛋白质 核酸) 从生物大分子到原始生命 原始生命出现以后,经历了从非细胞到细胞 从单细胞到多细胞 从低等生物到高等生物的过程。 我国实现牛胰岛素的人工合成。,24,刘立 liuli66tsinghua.edu.cn,演化与自组织,演化包括进化与退化 热寂说与生物进化论的矛盾； 耗散结构理论，自组织：系统在与外界不断交换物质、能量和信息的基础上，能够自发地从无序走向有序的过程和趋势。 自然界是演化的，演化是一个自组织过程。,25,5 天人合一的人与自然观,庄子的因任自然（顺天）说 荀子的改造自然（制天）说 儒家的天人合一（和谐）说,26,天人合一的人与自然观,顺天（古代） 制天（近代以来） 和谐（20世纪60年代以来）,27,天人合一,钱穆：天人合一论，是中国文化对人类最大之贡献。 “ 天人合一”的思想，起源于先秦时代，作为成语，是张载明确提出来的。“ 儒者则因明致诚，因诚致明，故天人合一，致学而可以成圣，得天而未始遗人。” 何为“天”？有三种涵义，一指最高主宰；二指广大自然，三指最高原理。这里取第二个涵义。 所谓“ 合一”，与“统一”是同义语，是指对立的两方，彼此又有密切相联不可分离的关系。 含义：人是自然界的一部分；人类与自然界遵循同一规律；人性即天道，道德原则和自然规律是一致的；人生的理想是天人的调谐。（张岱年）,28,人与自然的对象性关系,自然界中一旦出现了人，就产生了人和自然的对象性关系 这种对象性关系包括两个方面： 人对自然界的受动性：人不能脱离自然界而生活，也不能摆脱自然界规律的支配 人对自然界的主动性：人并非消极地依赖自然界而生活，而能（或能动性）认识自然界的规律性，按自然规律去改造自然，并在改造自然的活动中完善自身 通过人的社会实践，受动性和能动性达到统一,29,人化自然和人工自然,在人与自然的对象关系中，自然界不再是纯粹的自然界，而是人认识和改造的对象，是打上人类烙印的自然界；于是，便出现了“ 人化自然”和“人工自然” 人化自然：人类科学认识所及，从而可观测的那部分自然界；人化自然的扩大可以不改变自然界的自发过程。 人工自然：人类实践手段所及从而变革了的那部分自然界；人工自然的扩大则以自然过程的改变为条件，其结果是自然生态环境的平衡被打破和重建。 社会自然（于光远等）,30,生态环境问题,31,Kuznets倒U曲线？,32,中国现代化面临严峻的生态环境挑战,土地资源大规模严重退化 水生态环境严重恶化 能源供需尖锐 草原退化，过度放牧严重 森林赤字规模巨大 生物多样性受到严重威胁，稀有物种锐减 城市空气质量远远低于国际标准，对健康造成严重影响 全球环境问题的国际压力进一步加大 （胡鞍钢，王亚华：国情与发展，第5章“资源环境国情：现代化的最大制约因素”，清华大学出版社，2005年8月，pp.87-119）,33,可持续发展及其涵义,定义： 可持续发展是这样的发展，它既满足当代的需求，而又不损害后代满足其需求的能力。 思想的形成： 1962年 美国海洋生物学家R . Carson 寂静的春天（Silent Spring）问世，标志人类关心生态环境问题的开始。“ 春天的鸟儿到哪里去了？为什么留下一片寂静？” 罗马俱乐部：增长的极限（1972年） 联合国1972年 召开“ 人类环境会议”，标志人