历史上的科学技术革命,易显飞 TEL:13975802368,第一讲 近现代科学革命和技术革命的历程,,近代科学革命和 技术革命的历程,哥白尼伽利略牛顿爱因斯坦,近代科学革命和技术革命的历程,引言:近代和现代的划界近代第一次科学革命和技术革命近代第二次科学革命和技术革命近代第三次科学革命和技术革命现代第四次科学革命和技术革命,引言: 近代和现代的划界,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、现代史也不相同恩格斯把哥白尼的天文学革命作为“现代自然科学”的起点,主要是将实验的、理论的、并得到系统全面发展的“科学的自然科学”同经验的、零散的古代科学加以区别现在人们通常将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。
因此,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因此,严格说来,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,1.1 近代第一次 科学革命和技术革命,1.1 近代第一次科学革命和技术革命,第一次科学革命(1543—1755)1543,哥白尼(Copernicus,Nicholaaus 1473-1543)《天体运行论》,维萨留斯(Vesalius,Audreas 1514-54)《人体构造》1576,第谷·布拉埃(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《关于托勒密和吾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》,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,贝努利《流体力学》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（1546－1601）,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Johannes Kepler 1571-1630,,近代第一个伟大的自然科学家牛顿 (Newton,Sir Isaac 1642-1727),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,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: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,布鲁诺被焚404年,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,伽利略 （ 1564～1642） 地球仍然在转动!,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地球仍然在转动! 伽利略受审,,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第一次技术革命(1733-1823),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,改进了纺织机1738,约翰·惠特和路易斯·鲍尔制造了滚轮式纺织机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)马克思说:“1738年,约翰·惠特提供了他的纺织机,18世纪的产业革命就由此开始了。
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 James Watt, 1736-1819,詹姆斯·瓦特之墓瓦特塑像,瓦特与蒸汽机发明,第一次工业革命,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。
近代第一次技术革命的特点:,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,1.2 近代第二次 科学革命和技术革命,第二次技术革命(1823－1902)第二次技术革命的特点,1.2 近代第二次科学革命和技术革命,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,19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,进化论创立者达尔文 Charles Darwin,,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,实验物理学家法拉弟 Michael Faraday (1791—1867),电磁理论创立者法拉弟与麦克斯韦,第二次科学革命的特点:,这次科学革命是自然科学的全面变革。
从18世纪中叶到19世纪末的一个半世纪中,以星云说为开端的又一次天文学革命,引发地质学、生物学、化学、热力学、电动力学及电磁学等各个学科领域的全面变革,揭示了自然界的演化过程与普遍联系,构筑起自然科学知识体系的宏伟大厦这次科学革命同第一次技术革命相交织而同步进行化学、热学的最初成果哺育了蒸汽动力技术,而蒸汽机提高热效率的需要,又推动了热力学的发展,热力学成果再次诱发了内燃机的发明,并同电磁学、化学一起导致第二次技术革命的到来这样,科学革命与技术革命形成新型的互动关系。