一章 近代科学革命和技术革命的历程.ppt

刘则渊 教授 陈 悦 副教授 chenyuedlut@ 大连理工大学公共管理与法学学院 2011.021哥白尼伽利略牛顿爱因斯坦2引言:近代和现代的划界第一次科学革命和技术革命第二次科学革命和技术革命第三次科学革命和技术革命第四次科学革命和技术革命科学技术进步与马克思主义产生和发展 3近代科学技术(Neoteric Science and Technology) 与现代科学技术(Modern Science and Technology) 的划分,是相对而言的,没有绝对分明的界线 “Modern”一词亦可译为“近代”科学技术史的近代和现代,跟社会史的近代和现代 划分并不完全一样,而且中国近代史、现代史的分 期同世界近代史、现代史也不相同4广义上的现代科学技术：起始于19世纪末20世纪初,即近 代以来第三次科学革命和技术革命现在人们通常将20世 纪科学技术看成现代科学技术,其缘由在于以20世纪初相 对论和量子力学为代表的物理学,与牛顿经典物理学在科 学观念与规范(paradigm)上的本质区别,由此作为近代科 学与现代科学的分期狭义的现代科学与现代技术主要指20世纪后半叶以来的科 学技术。

20世纪中叶,分子生物学、系统论、控制论和信 息论的产生与发展,导致自然科学由物理科学单一学科主 导向生命科学、信息科学、系统科学与物质科学等全面变 革,而70年代初基因技术、信息技术为主导的高技术也区 别于以往的传统技术第一次科学革命(1543— 1755)第一次科学革命的特点第一次技术革命(1733— 1823)第一次技术革命的特点61543,哥白尼(Copernicus,Nicholaaus 1473-1543)《天 体运行论》,维萨留斯(Vesalius,Audreas 1514-54)《人 体的构造》1576,第谷·布拉赫(Tycho,Brahe 1546-1601)建立天文观 测站,系统进行天体观测1583、1590,伽利略(Galilei,Galileo 1564-1642)先后 发现摆的等时性和落体定律(《论运动》),晚年在幽禁中 完成两大“对话”:《天文对话》(即1632年的《关于托勒密 和哥白尼两大世界体系的对话》)、《力学对话》(即 1638年的《关于力学以及地上运动的两个新科学中的对 话和数学证明》7近代科学革命的 起点:1543年,哥 白尼日心说推翻 托勒密地心说的 天文学革命8托勒密地心说1599,开普勒(Kepler,Johannes 1571-1630)作为第谷助手开 始研究火星运行,于1619年发表行星运动三定律1628,哈维(1578-1657)《心血运动论》阐述了血液循环原理1669、1680,牛顿(Newton,Sir Isaac 1642-1727)、莱布尼 兹(Leibniz,G.W,Freiberr von 1646-1716)先后各自独立创 立微积分(1686发明积分)1687,牛顿《自然哲学的数学原理》载有万有引力定律和运 动三定律,完成了自然科学理论上的第一次大综合1738,伯努利《流体动力学》1743,达朗贝尔《力学原理》1744,莫泊图《自然规律的一致性》、欧勒《求极大极小的 方法》均提出最小作用原理1748,欧勒《无限解析概论》,从数学上完善了经典力学,发 展为分析力学,为力学的广泛应用创造了理论前提第谷·布拉赫是丹麦天文学家， 他用肉眼观测行星运动，比以 前的观测几乎准确了20倍。

而 后，他的助手约翰尼斯·开普勒 采用他对火星的观测资料，推 导出了几个关于行星运动的定 理他反对哥白尼的日心说， 并努力发展他自己的观点，即 所有其它行星都围绕太阳运行 ，而这一体系的全部天体都围 绕地球运转 10111642年,伟大的伽利略逝世而 诞生了伟大的牛顿1669年,牛顿(Newton,Sir Isaac 1642-1727) 创立微积 分(1686发明积分)1687年,牛顿《自然哲学的数 学原理》载有万有引力定律 和运动三定律,完成了自然科 学理论上的第一次大综合12二、第一次科学革命的特点 :第一次科学革命从哥白尼革命到牛顿力学体 系的完善 ,长达两个多世纪其特点是:1.近代科学作为一种革命力量,在血与火的洗礼 中走上历史舞台,争得了崇高的社会地位日心 说一问世就被禁止、布鲁诺被火焚、伽利略被监 禁,表明近代自然科学是在同反动封建教会和宗 教神学的斗争中诞生的,16世纪文艺复兴运动和 宗教改革所确立的新教精神为科学和资本主义发 展提供了社会土壤,而科学又成为新兴资产阶级 反封建的革命力量,科学精神成为支撑资本主义 社会的强大精神力量中世纪异端裁判的酷烈程度是 惊人的,以最严重的西班牙为例 ，据统计,从1483年以后300多 年的时间里,被判处的异端分子 达38万多人,被火刑处死者达10 万余人！1600年2月17日,比哥白尼更坚 定的乔尔达诺·布鲁诺(1548- 1600)在罗马花卉广场被宗教裁 判所处以火刑141616年，被传唤到罗马的宗教 裁判所。

宗教裁判所谴责了哥 白尼的学说，并责令伽利略保 持沉默1632年，伽利略发表 《两种世界观的对话》一书， 被教会认为违反了1616年的禁 令伽利略被召到罗马囚禁了 几个月，受到缺席审判，遭到 苦刑和恐吓，并被迫当众跪着 表示“公开放弃、诅咒和痛恨地 动学说的错误和异端”，最后被 判处终身监禁，他的书也被列 为禁书1983年，罗马教廷正 式承认，350年前宗教裁判所对 伽利略的审判是错误的162.近代科学作为一种实验科学,在实验与理性认 识的基础上实现科学理论体系的第一次变革望 远镜、温度计、气压计和显微镜等仪器设备的发 明与改失,为自然科学研究提供了有效的实验技 术手段;弗朗西斯·培根(1562-1626)的《新工具》 (1620)和笛卡儿(1596-1650)的《方法论》 (1637)为科学探求真理提供了科学方法论原则3.近代科学作为一种社会建制,率先在欧洲国家 确立起来,开创了科学社会化的发展道路意大 利佛罗伦萨科学社(1657)、英国皇家学会(1662) 、法国皇家科学院(1666)和德国柏林科学院 (1700)等科学组织纷纷相继建立,使科学活动成 为有组织的、独立的社会职业和崇高事业。

洪堡提出大学必须实行 教学和科研相统一的原 则18纺织机的发明,成为近代第一次技术革命和发端于英 国的工业革命的导火线与先导技术,主要发明有:1733,约翰·凯伊发明飞梭,改进了织布机1738,约翰·惠特和路易斯·鲍尔制造了滚轮式纺纱机1764,哈格里夫斯发明了多滚轮纺织机(珍妮纺织机 )1768,阿克莱特制造了桨叶式纺织机(水力推动)1779,克朗普顿制造了走锭精纺机(骡机,综合了珍 妮机和水力织机)1787,卡特赖特制造了蒸汽织机(蒸汽作动力的织布 机)19马克思说:“1735年,约翰·惠特宣布他的纺纱 机的发明,并由此开始18世纪的工业革命时 ，他只字未提这种机器将不用人而用驴去推 动，尽管它真是用驴推动的惠特的说明书 上说，这是一种‘不用手指纺纱’的机器 《资本论》第一卷428页)20蒸汽机的发明与创新,把近代第一次技术革命和产业革命推 向高潮但这有一个历史过程:1695,丹尼斯·巴本(法)发明活塞蒸汽机(用作抽水装置)1698,托马斯·萨弗里(英)发明蒸汽抽水机1705,托马斯·纽可门(英)发明常压蒸汽机1765-1782年,瓦特(Watt,James 1736-1819)在前人发明的 基础上,对用于矿井抽水的蒸汽机进行了一系列改革与创 新,在蒸汽机上加了一个冷凝器,完成了普遍用作工业动力 机的高效率的往复式蒸汽机, 成为一项划时代的发明。

其 最大功绩之一是减少燃料消耗,显著提高了热效率 每小时每一马力的耗煤量:萨弗里蒸汽机:80公斤纽可门蒸汽机:25公斤瓦特的蒸汽机:4.3公斤 恩格斯说:“蒸汽机是一项真正的国际发明詹姆斯·瓦特之墓瓦特塑像22第一次工业革命23第一次技术革命中蒸汽机的发明和应用,引起 机器制造和相关技术领域的重大发明与变革,从而 迅速从纺织领域扩散到其他领域,其中19世纪初蒸 汽动力运输工具的发明与实用化最为突出:1802,特里维西克(英)发明蒸汽机车1807,富尔顿(美)发明蒸汽轮船,1814年蒸汽军舰1814,史蒂文森(英)发明蒸汽火车头1819,萨凡纳号(美)蒸汽帆船横渡大西洋1825,“旅行”号(英)火车在斯托克顿和达林顿之间 第一条公用铁路(25公里)行驶蒸汽动力运输技术为英国的这次技术革命和 产业革命,扩展到大西洋两岸的欧洲大陆和美洲大 陆创造了条件,促进了发达资本主义社会的形成这次技术革命形成了以纺织技术为先导、以蒸汽动力技术为 主导的技术体系,在微观上出现了工厂普遍采用的由工作机- 传动机构-动力机三环节构成的机器体系,这导致一种新的普 适性技术规范建,使这场革命从纺织领域扩散到机械、冶金 、运输等领域,从英国传播、转移到欧洲大陆和北美洲。

这次技术革命是以第一次科学革命中的牛顿力学为基础的, 在长达200多年的力学革命似乎没有引起技术上重大变革,但 毕竟在牛顿力学完善并向应用力学发展的时代,把技术革命 和产业革命召唤起来了,而且造就了科学与技术之间的新型 关系这次技术革命直接导致产业革命,前者超前后者不多,二者几 乎同步发生,但二者既相联系又相区别,前者是技术体系的根 本变革,后者则是生产体系与产业结构的变革,不仅包含生产 力的革命,而且包含生产关系的革命第二次科学革命(1755—1895)第二次科学革命的特点26n第二次技术革命(1823－1902)n第二次技术革命的特点一、第二次科学革命(1755—1895)18世纪下半叶至19世纪30年代初,自然科学革命:1755,康德《宇宙发展史概论》提出了星云说1796,拉普拉斯《宇宙体系论》进一步完善了天体演 化说1783,拉瓦锡创立氧化燃烧说,引起化学革命1803,道尔顿提出原子论1811,阿伏加德罗创立分子论1830-33,赖尔《地质学原理》提出地质渐变论2719世纪30年代至中叶,自然科学三大发现:1838、1839,施莱顿和施旺分别提出植物、动物的 细胞学学说1824,卡诺发表《关于火的动力及产生该动力的机 器之研究》,提出卡诺循环1842,罗伯特·迈尔《论无机自然界的力》最先发现 能量守恒定律1843,焦尔测定热功当量,发现热力学第一定律 ,1847,赫尔姆霍茨《论力的守恒》将该定律定型1850、1851,克劳修斯、开尔芬分别提出热力学第 二定律1854,达尔文《物种起源》提出生物进化论291831年一艘名为“贝格尔 号”的英国皇家考察船 从英格兰岛起航，开 始了一次为期5年的环 球旅行。

船上有一位 年仅22岁，刚从剑桥 大学神学院毕业，以 博物学家身份参与此 次考察的Charles Darwin在这次航行 中，是什么使一个持 神创论观点的神学院 毕业生，转变成一个 进化论者呢？3031323334过度繁殖，生存斗争，有利变异在环境的选择下， 通过遗传逐代累积，生存下来的是与环境相适应的19世纪下半叶,有机化学与电磁理论的创立:1823、1837,维勒、凯库勒、李比希先后建立有 机化学、合成化学与农业化学1869,门捷列夫发现元素周期律1821,安培建立电动力学基础,法拉弟建立电动机 原理1831,法拉弟通过实验发现电磁感应定律1837,法拉弟建立电磁场理论的基础1864,麦克斯韦从理论上建立了电磁场的基本方 程式,并预见了电磁波的存在(1888,赫兹用实验 证明),后来又推断光和热都属于电磁波,这样便 形成完整的的电磁理论,完成了近代自然科学理 论上的第二次大综合J.C.Maxwell(1831-1879) 电磁理论创立者 法拉弟与麦克斯韦36这次科学革命是自然科学的全面变革。