2自然科学的特点.ppt

l制作：2012年2月16日第二讲：第二讲：自然科学的性质、结构、自然科学的性质、结构、功能及发展趋势功能及发展趋势 1一、自然科学的研究对象和基本特征一、自然科学的研究对象和基本特征二、自然科学的体系结构二、自然科学的体系结构三、自然科学的社会功能三、自然科学的社会功能四、自然科学发展的历程与趋势四、自然科学发展的历程与趋势主要内容主要内容 21、对自然科学的研究对象有较全面且较、对自然科学的研究对象有较全面且较深刻的认识；深刻的认识；2、能理解自然科学的基本特征；、能理解自然科学的基本特征；3、能理解现代科学技术的社会功能，、能理解现代科学技术的社会功能，4、对自然科学的体系结构和发展趋势有、对自然科学的体系结构和发展趋势有所把握学习目标学习目标 3第第1节节 自然科学研究的对象和基本特征自然科学研究的对象和基本特征  自然科学是研究自然界的物质形态、结构、自然科学是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学性质和运动规律的科学 现实对象与潜在对象现实对象与潜在对象实物对象与非实物对象实物对象与非实物对象自然对象与人造对象自然对象与人造对象 一、一、自然科学的研究对象自然科学的研究对象4自然客观世界世界世界层次层次典型尺度典型尺度尺度范围尺度范围实际范围实际范围适用理论适用理论胀观胀观1040米-1024光年3×1014光年以上河外星系尚无宇观宇观1021米-105光年从3亿公里到3×1014光年从太阳系到银河系广义相对论宏观宏观102米从3 ×10-6厘米到3亿公里从大分子到太阳系牛顿力学微观微观10-17米－10-15厘米从3 ×10-25厘米到3 ×10-6厘米从基本粒子到大分子量子力学渺观渺观10-36米－10-34厘米3 ×10-25厘米以下基本粒子内部超弦（尚未建成）5自然界的基本运动形式自然界的基本运动形式        物理运动物理运动       -----------→          -----------→   物理学物理学 化学运动化学运动              -----------              -----------→   →   化学化学        生命运动生命运动              -----              -----------→   ------→   生命科学生命科学        地球运动地球运动 ------- ---→   ------- ---→   地学地学 宇宙天体运动宇宙天体运动   -------- -- →      -------- -- →   天文学天文学6二、自然科学的特征和属性二、自然科学的特征和属性 1、科学知识的客观真理性、科学知识的客观真理性 2、科学认识形式的抽象性、科学认识形式的抽象性 3、科学内容的无阶级性、科学内容的无阶级性 4、科学劳动的探索性、科学劳动的探索性 5、科学理论的解释性、科学理论的解释性 6、科学理论的预见性、科学理论的预见性7第第2节节 自然科学的体系结构自然科学的体系结构     自然科学的体系结构是指自然科学系统中各自然科学的体系结构是指自然科学系统中各组成要素之间的有机结合方式。

组成要素之间的有机结合方式     自然科学体系结构是随着人们科学实践的长自然科学体系结构是随着人们科学实践的长期演进而形成的，它经过了一个从低级到高级，期演进而形成的，它经过了一个从低级到高级，从简单到复杂，从零散到系统的发展过程从简单到复杂，从零散到系统的发展过程8自然科学的层次结构自然科学的层次结构自然科学自然科学基础科学：技术科学工程科学物理学化学生物学天文学地球科学农业工程学海洋工程学生物工程学半导体科学宇航工程学等应用数学应用数学计算机科学计算机科学材料科学材料科学能源科学能源科学环境科学等环境科学等9关于横断科学关于横断科学横断科学：撇开各种事物、现象、运动形式发展过程的具体特性，用抽象的方法抓住它们的某一侧面、共同属性及共同规律加以研究如数学：系统科学、创造学、信息论、控制论、协同论、突变论、耗散布结构理论等14第第3节、自然科学的社会功能节、自然科学的社会功能1、自然科学是促进人类思想解放的精神武器、自然科学是促进人类思想解放的精神武器2、自然科学是推动社会发展的强大动力、自然科学是推动社会发展的强大动力151、自然科学、自然科学是促进人类思想解放的精神武器是促进人类思想解放的精神武器(1) 使人类摆脱愚昧、破除迷信使人类摆脱愚昧、破除迷信(2) 丰富哲学概念，促进哲学变革，丰富哲学概念，促进哲学变革，发展辩证唯物主义发展辩证唯物主义(3) 深化人类对自然界和社会现象的认识，深化人类对自然界和社会现象的认识，(4)促进思想解放，传播科学精神，改善人类促进思想解放，传播科学精神，改善人类精神生活质量精神生活质量162、自然科学、自然科学是推动社会发展的强大动力是推动社会发展的强大动力知识就是力量！知识就是力量！科学技术是生产力！科学技术是生产力！科学技术是第一生产力！科学技术是第一生产力！17全球首富比尔全球首富比尔•盖茨盖茨1)1)比尔比尔•盖茨盖茨19731973年（年（1919岁）离开哈佛大学从商岁）离开哈佛大学从商, 1975, 1975年以年以50005000美元资本创办微软，抓住信息技术的关键美元资本创办微软，抓住信息技术的关键——操作系统来发展企业操作系统来发展企业, ,到到19871987年成为亿万富翁，年成为亿万富翁，19941994年年成为世界首富。

成为世界首富2 2）微）微软公司在个人公司在个人计算和商算和商业计算算软件、服件、服务和互和互联网技网技术方面都是全球范方面都是全球范围内的内的领导者在20022002年年6 6月截月截止的上个止的上个财年，微年，微软公司的收入达公司的收入达283.7283.7亿美元，在美元，在7878个国家和地区开展个国家和地区开展业务，全球的，全球的员工工总数超数超过50,00050,000人3 3）据资料显示其）据资料显示其20072007年个人资产已达年个人资产已达560560亿而墨西亿而墨西哥电信巨子卡洛斯哥电信巨子卡洛斯. .斯利姆斯利姆. .埃卢已超越微软公司创办埃卢已超越微软公司创办人比尔人比尔. .盖茨，以盖茨，以678678亿美元的资产成为全球首富亿美元的资产成为全球首富18诺基亚的神话•芬兰的诺基亚公司原是生产橡胶鞋的工厂，芬兰的诺基亚公司原是生产橡胶鞋的工厂， 后来引进信后来引进信 息技术，转变到生产的公司息技术，转变到生产的公司2000年销售的占年销售的占 领全球市场的领全球市场的37%•诺基亚现在全球有雇员诺基亚现在全球有雇员54000名，其中名，其中22000人在芬兰，人在芬兰， 另有另有20000人在芬兰依附诺基亚而工作。

人在芬兰依附诺基亚而工作•2000年年3月诺基亚的市值达月诺基亚的市值达3000亿美元，超过欧亿美元，超过欧 洲的任何洲的任何 公司2001年全球销售额年全球销售额250亿美元，大致相当芬兰政府亿美元，大致相当芬兰政府 整个年财政预算整个年财政预算•诺基亚成为芬兰经济的火车头，它占了芬兰股市值的诺基亚成为芬兰经济的火车头，它占了芬兰股市值的2/3，， 和该国总出口的和该国总出口的1/5，把，把500万芬兰人与世界上各地无万芬兰人与世界上各地无形网络中的总计形网络中的总计10亿人连起来亿人连起来19产品的科技含量比较产品的科技含量比较•资料表明，如果以产品的单位重量价格比来计算，钢材为1，小轿车为5，彩电为30，计算机则为1000•美国微软公司1972年发射的地球资源卫星，投资总额为2.7亿美元，而第一年就回收了14亿美元20太空育种的成效太空育种的成效通过太空育种，培育出了一批新的突变类型和具有优良性状的新品种例如水稻种子经卫星搭载，获得了植株高、分孽力强、穗型大籽粒饱满和生育期短的性状变异增产20%，单季亩产400--600千克，最高达750千克蛋白质含量增加8%--20%，氨基酸总含量提高53%。

太空小麦培育出矮杆、早熟、抗倒伏、抗病害、蛋白质含量高的丰产类型25太空育种的成效太空育种的成效太空青椒枝叶粗壮，果大肉厚，免疫力强单果重350--600克，单季亩产3500--4000千克，最高可达5000千克，比普通青椒增产20%--30%，经中科院遗传研究所检测分析，太空青椒所含维生素C提高20%，可溶性固形物提高25%，病情指数减轻55% 太空西瓜的显著特点是含糖量达13%以上，可溶性固形物增多，纤维少，个头大，吃起来沙甜可口26太空茄子太空茄子• •搭搭搭搭载载载载““““神神神神舟舟舟舟四四四四号号号号””””航航航航天天天天飞飞飞飞船船船船遨遨遨遨游游游游宇宇宇宇宙宙宙宙的的的的““““太太太太空空空空茄茄茄茄种种种种””””，，，，在在在在武武武武汉汉汉汉市市市市农农农农科科科科院院院院汉汉汉汉龙龙龙龙种种种种苗苗苗苗公公公公司司司司落落落落地生根后，结出了地生根后，结出了地生根后，结出了地生根后，结出了““““太空茄子太空茄子太空茄子太空茄子””””2003200320032003• •2005200520052005年年年年10101010月月月月15151515日日日日10:21 10:21 10:21 10:21 CCTVCCTVCCTVCCTV27太空南瓜太空南瓜• •2004200420042004年年年年节节节节月月月月, , , ,哈哈哈哈尔尔尔尔滨滨滨滨香香香香坊坊坊坊公公公公园园园园来来来来了了了了一一一一个个个个特特特特殊殊殊殊的的的的““““客客客客人人人人””””，，，，它它它它是是是是一一一一个个个个巨巨巨巨大大大大的的的的南南南南瓜瓜瓜瓜。

这这这这个个个个巨巨巨巨人人人人南南南南瓜瓜瓜瓜是是是是驻驻驻驻哈哈哈哈““““老老老老虎虎虎虎团团团团””””生生生生产产产产基基基基地地地地自自自自行行行行培培培培育育育育，，，，并并并并经经经经过过过过我我我我国国国国首首首首次次次次载载载载人人人人航航航航天天天天飞飞飞飞船船船船““““神神神神州州州州五五五五号号号号””””带带带带入入入入太太太太空空空空育育育育种种种种的的的的这这这这种种种种南南南南瓜瓜瓜瓜品品品品质质质质好好好好，，，，一一一一般般般般重重重重量量量量在在在在300300300300到到到到400400400400斤斤斤斤，，，，是是是是名名名名副副副副其其其其实实实实的的的的““““巨巨巨巨人人人人””””南瓜据英国《每日电讯报》2009年10月7日报道，美国俄亥俄州一位妇女成功植出一个重达1725磅(约合782公斤)的大南瓜，从而打破了最重南瓜的世界纪录28科学技术是生产力诸要素中的主导因素科学技术是生产力诸要素中的主导因素•科学技术提高劳动者的生产劳动能力科学技术提高劳动者的生产劳动能力•科学技术可以改革和创新劳动工具科学技术可以改革和创新劳动工具•科技技术可以扩大劳动对象的范围科技技术可以扩大劳动对象的范围•科技技术可以提高生产管理水平科技技术可以提高生产管理水平科学科学技术技术劳动劳动对象对象+生生产产 =力力*(劳动力劳动力++劳动劳动工具工具生产生产管理管理)现代高现代高新技术新技术劳动劳动对象对象+生生产产 =力力(劳动力劳动力++劳动劳动工具工具生产生产管理管理)29第第4 4节节 自然科学的发展趋势和特点自然科学的发展趋势和特点 （一）自然科学发展的基本历程（一）自然科学发展的基本历程（二）现代科学技术发展的特点（二）现代科学技术发展的特点30一、自然科学发展的基本历程一、自然科学发展的基本历程Ø四次科学技术中心的转移四次科学技术中心的转移Ø三次科学技术革命三次科学技术革命311、四次科学技术中心的转移、四次科学技术中心的转移Ø在在1313一一1616世纪末叶，世界科学技术中心开始世纪末叶，世界科学技术中心开始由东方转移到以意大利为中心的欧洲。

由东方转移到以意大利为中心的欧洲Ø1717世纪到世纪到18301830年，世界科学技术中心由意大年，世界科学技术中心由意大利转移到英国利转移到英国Ø1919世纪中叶到世纪中叶到2020世纪初德国科学技术和经济世纪初德国科学技术和经济上的发展迅速超过了英国和法国，成为世界上的发展迅速超过了英国和法国，成为世界科学技术发展中心科学技术发展中心Ø兴起电力技术革命的兴起电力技术革命的18791879年到年到19301930年美国实现了工业化，成为世界第一经济强国形实现了工业化，成为世界第一经济强国形成了直至现在的科学技术发展中心成了直至现在的科学技术发展中心322、三次科学技术革命、三次科学技术革命Ø第一次技术革命：是以英国为代表的蒸汽机时第一次技术革命：是以英国为代表的蒸汽机时代代 Ø第二次技术革命：是以欧美第二次技术革命：是以欧美19世纪下半叶至世纪下半叶至20世纪初兴起的电气时代世纪初兴起的电气时代Ø第三次技术革命是以第三次技术革命是以2020世纪世纪4040年代开始发展的年代开始发展的原子能、电子技术、激光、生物工程等应用时代原子能、电子技术、激光、生物工程等应用时代是以微电子技术，信息技术、生物工程技术、新是以微电子技术，信息技术、生物工程技术、新材料、新能源、航天、海洋，和核技术等新兴技材料、新能源、航天、海洋，和核技术等新兴技术的发展和广泛应用为特点。

术的发展和广泛应用为特点 33二、现代自然科学发展的特点二、现代自然科学发展的特点1、科学研究纵深化、科学研究纵深化 (宏观－微观－宇观；常态宏观－微观－宇观；常态——极态）极态）2、科学发展加速化、科学发展加速化 (知识在膨胀、应用在加快知识在膨胀、应用在加快)3、科学知识整体化、科学知识整体化 （学科在交叉、领域在融合）（学科在交叉、领域在融合）4、科学活动社会化、科学活动社会化 （科技成主导、影响深远）（科技成主导、影响深远）5、科学交流国际化、科学交流国际化 （问题国际化、研发国际化）（问题国际化、研发国际化）342、科学发展的加速化、科学发展的加速化Ø人类科学发现和技术发明的数量变化人类科学发现和技术发明的数量变化Ø科学技术成果产生的速度科学技术成果产生的速度Ø科学技术知识的更新速度科学技术知识的更新速度Ø二战后的五次科学技术革命二战后的五次科学技术革命36科技知识应用于生产的周期大为缩短科技知识应用于生产的周期大为缩短19世纪：世纪： 电动机从发明到应用共用了电动机从发明到应用共用了65年，年， 无线电通讯无线电通讯 35年年20世纪：雷达世纪：雷达 15年年 电视电视 12年年 原子弹原子弹 6年年 集成电路集成电路 2年年 激光器激光器 1年年 计算机计算机37生活中的科技产品生活中的科技产品古代：古代：200万年发明轮子万年发明轮子——5000年蒸汽机带动轮子年蒸汽机带动轮子现代：现代：1946年计算机年计算机（占地（占地170170平方米，重平方米，重3030吨，）吨，）————个人计算机个人计算机笔记本电脑笔记本电脑掌上电脑掌上电脑38平均周期技术发明——技术应用（商品） 19世纪：30-50年 20世纪：5-7年 21世纪：1年左右39三个典型例子微电子技术计算机技术光纤技术40 单单位位面面积积集集成成电电路路的的信信息息存存贮贮量量每每18个个月月增增加加1倍倍，，成本基本不变成本基本不变摩摩 尔尔 定定 律律10亿亿1亿亿1千万千万100万万10万万10,00010008086802868038680486奔腾芯片Pentium Pro 芯片10亿次计算芯片上的元件数微电子技术微电子技术41 每每5~~7年年: 速率增加速率增加10倍倍: 体积减少体积减少10倍倍: 价格下降价格下降10倍倍计算机技术计算机技术422M比特比特/秒秒 400G比特比特/秒秒带宽带宽 1975197520002000100 0.08成成 本本指指 数数带宽增加带宽增加20万倍万倍 价格指数下降价格指数下降2000倍倍平均每年带宽增加平均每年带宽增加70％％价格下降价格下降30％％光纤技术光纤技术43 知识量呈指数增长知识量呈指数增长 1/4~1年年 3~5年年 10年年 50年年 19世纪世纪 20世纪中叶世纪中叶 现在现在 知知 识识 爆爆 炸炸4419451955196519751985现在现在原原子子能能释释放放和和控控制制人人造造地地球球卫卫星星重重组组DNA控控制制遗遗传传和和 生生 命命微微处处理理器器大大量量生生产产和和 应应 用用软软件件开开发发和和网网 络络 化化二战后二战后5050年年5 5次大的科技革命次大的科技革命453、科学知识整体化、科学知识整体化 Ø科学的各学科之间、技术的各领域之科学的各学科之间、技术的各领域之间的联系也越来越紧密，相互渗透，相间的联系也越来越紧密，相互渗透，相互交叉，综合发展。

互交叉，综合发展如：重组如：重组DNA技术、航天技术、能源技技术、航天技术、能源技术、环境技术等术、环境技术等Ø系统科学、横断科学的创立系统科学、横断科学的创立 如信息论、控制论、协同学等如信息论、控制论、协同学等Ø软科学的崛起软科学的崛起 管理科学、预测科学、决策科学等管理科学、预测科学、决策科学等46技术的渗透能力增强技术的渗透能力增强 一项新的科学发现，或一项新的技术发一项新的科学发现，或一项新的技术发明，一旦产生便很快渗透到各个领域，明，一旦产生便很快渗透到各个领域，广泛地影响着人类的经济、政治、文化、广泛地影响着人类的经济、政治、文化、教育等各个领域教育等各个领域如激光技术：如激光技术：计算机技术：计算机技术：47全球性全球性问题问题科科 技技问问 题题经经济济问问题题社社会会问问题题人人 文文科科 学学社社 会会科科 学学自自 然然科科 学学温室效应臭氧层问题大气海洋污染重大疾病能源、粮食科学技术与人文、社会科学的结合科学技术与人文、社会科学的结合484、科学活动社会化、科学活动社会化 一是科学技一是科学技术研究从研究从较分散的个人活分散的个人活动转向社会化的集体活向社会化的集体活动, ,即大科学的即大科学的兴起，科起，科学学发展成展成为一种完整的社会建制。

一种完整的社会建制如各国如各国科学研究机构、成果转化机构、科学教育科学研究机构、成果转化机构、科学教育机构、社会服务机构、科学管理机构的建机构、社会服务机构、科学管理机构的建立二是科学技二是科学技术研究条件社会化研究条件社会化, ,即科学技即科学技术的的发展日益需要展日益需要强强大的社会支持大的社会支持三是科学改变着人类的生活方式、工作方三是科学改变着人类的生活方式、工作方式和思维方式式和思维方式49当代科学技术影响的深刻性当代科学技术影响的深刻性 现代科学技术不仅决定着人类经济和社现代科学技术不仅决定着人类经济和社会发展的速度，而且深刻地影响了人类社会发展的速度，而且深刻地影响了人类社会的发展方向会的发展方向技术：出现新的突破（数字化信息革命）技术：出现新的突破（数字化信息革命）经济：发生新的革命经济：发生新的革命（工业经济（工业经济——知识经济）知识经济）社会：发生新的转型（社会：发生新的转型（工业社会工业社会——知识社会）知识社会）535、科学交流国际化、科学交流国际化 欧洲科学研究会欧洲科学研究会 国际空间站国际空间站 人类基因组计划人类基因组计划 国际地球物理年国际地球物理年 国际通信年国际通信年 54人才流动人才流动技术扩散技术扩散挑战挑战研研究究与与开开发发国国际际化化加加剧剧本本国国科科技技人人 才才 流流 失失对民族产业将会对民族产业将会产生更大的冲击产生更大的冲击机遇机遇加速提高加速提高自主科技自主科技创新能力创新能力55作作 业业 二二 1 1、你怎样理解自然科学的研究对象？自、你怎样理解自然科学的研究对象？自然科学具有什么特征？然科学具有什么特征？2 2、现代自然科学的发展具有哪些特点？、现代自然科学的发展具有哪些特点？56。