物理学与现代科学技术发展

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1、物理学与现代科学技术发展1. 科学技术1.1科学科学和文化一样，是个难以界定的名词，人们更多地是从一个侧面对其本质特征加以揭 示和描述。以英国著名科学家J. D.贝尔纳-(19011971)为代表的科学家们认为，科 学在不同时期、不同场合有不同意义。科学有若干种解释，每一种解释都反映出科学某一 方面的本质特征。到目前为止，也还没有任何一个人给科学下的定义为世人所公认。由于科 学本身也在发展，人们对它由认识不断深化，给科学下一个永世不变的定义，是难以做到的。 现在，让我们沿着历史的轨迹，把众多的科学定义、解释加以概括，提出为多数人可以接受 的共同概念，通过这一概念的阐述以加深我们对“科学”的理解

2、和认识。1.1.1科学是人对客观世界的认识，是反映客观事实和规律的知识准确掌握科学这个概念的实质，主要的是加深对“事实”和“规律”的认识。事实可以是历史事实、社会事实、自然界的事实和其他事实，科学就是发现人们未知的 事实，如化学家发现的新元素，经济学家发现的资本主义经济危机，都是事实。发现这些人 所未知的事实的人，就是科学家。美国科学家H.戴维(17781829)发现的钾和钠，尽管 它在世界上早就存在，但过去没有人发现过，那是因为以前没有电解技术能把它们分离出来， 戴维把它们分离出来了，使人们看到了，所以他成了科学家。又如居里夫人(18671934) 发现镭、针等天然放射性元素。原苏联经济学家

3、N. D.康德拉季耶夫(1892)发现的资 本主义经济“长波理论”，至今还被许多经济著作引用，这是因为大家承认他发现的是事实。什么是规律呢？人类在生产生活实践中发现事物之间有千丝万缕的联系，这种联系就是 规律。这种反映客观事实之间联系的准确判断就是发现了规律，这种规律，就是学问，就是 知识，也就是科学了。这里所说的联系或规律，也称法则，即事物发展过程中事物之间内在 的、本质的、必然的联系。它是在一定条件下可以反复出现的，是客观的。人们只能发现它， 但不能创造它。早在19世纪30年代，首创进化论学说的生物学家达尔文用5年(1831 1836)时间， 遍游四大洲三大洋之后，对收集的大量事实进行分类

4、比较研究，于1859年发表物种起源 巨著。1888年，他以自己的感受给科学下了定义，在达尔文的生活信件中提到：“科学 就是整理事实，以便从中得出普遍的规律或结论。”达尔文也是通过网罗事实和发现规律取 得科学伟绩的。1.1.2科学是反映客观事实和规律的知识体系20世纪初，人们认识到科学是由很多门类交织组成的知识体系。此时，数学、物理、 化学、天文、地理、生物等基础科学和电力、机械、建筑、钢铁、医药等工程科学及管理科 学都比较成熟了。科学已不只是事实或规律的知识单元，而是由这些知识单元组成学科，学 科又组成学科群，形成了一个多层次组成的体系。科学家是系统掌握某一方面知识并能利用这些知识对诸多现象作

5、出解释的人。科学史表 明，科学家不只是知识的发现者，更重要的还是知识的综合者。古今中外的大学问家，都是 在综合知识中创造，在发现知识中综合成为科学家的。在综合化过程中，按照内在逻辑关系 把已知知识(或定理)条理化、系统化，发现矛盾或空白，再作观察，试验论证，得出新的 原理，补充和完善了知识体系，这是一种科学过程。因此，大部分辞书给科学下的定义都强调“科学是知识体系”，认为“科学是关于自然、 社会和思维的知识体系”，科学是反映客观事实和规律的知识体系。1.1.3科学是一项反映客观事实和规律的知识体系相关活动的事业第二次世界大战以后，人们的科学概念发生了巨大变化。那种把科学概念仍停留在本世纪初，认

6、为只是反映事实和规律的普遍客观真理的知识体系的认识已经不够了。科学研究经 过16世纪伽利略时代个体活动到17世纪牛顿的松散群众组织皇家学会时代，又到爱迪生 (1847-1931)的“实验工厂”的集体研究时代，尔后是本世纪40年代美国实现曼哈顿计 划研制出原子弹的国家规模建制的时代，最后是今天国际合作的跨国建制时代。自战后科学 活动进入国家规模以来，人们已把科学称为“大科学”认为“科学是一种建制”即科学已 成为一项国家事业，从而使企业和政府都直接参与了科学事业，实现了科学家与企业家、政 治家的结合。近两年，跨国公司有很大发展，国家的地域化，集团化发展趋势，使不同国籍 的科学家之间实现合作，科学成

7、为一项国际事业或产业。越来越多的科学家把科学事业列入 第四产业。1991年，我国著名科学家钱学森同志特别强调建立第四产业一一科学技术业的 重要意义，并作为重大战略决策向政府提出建议。这是科学是“一种建制”的现实表现。科学作为一项事业，在社会总体活动中的地位和功能的表现有两个方面：一是在精神文 明方面，即认识世界是科学的认识功能；二是在物质文明方面，即改造世界，是科学的生产 力功能。1.2技术一一人类在利用自然和改造自然的过程中积累起来并在生产劳动中体现出来的 经验和知识，也泛指其他操作方面的技巧。古希腊。亚里士多德曾把技术看作是制作的智慧。在罗马时代，工程技术发达，人们对 技术不只看到“制作”

8、这实的方面，也看到了是“知识形态”虚的方面。17世纪，英国培 根(15611626)曾提出要把技术作为操作性学问来研究。德国哲学家康德(17241804) 也曾在判断力批判中讨论过技术。尔后人们提出了 “技术论”。到18世纪末，法国科学家狄德罗(1713 1784)在他主编的百科全书条目中开始 列入了 “技术”条目。他指出：“技术是为某一目的共同协作组成的各种工具和规则体系”。 这是较早给技术下的定义，至今仍有指导意义。阐明技术概念的这句话提出5个要点：把 技术与科学区别开，技术是“有目的的”；强调技术的实现是通过广泛“社会协作”完成 的；指明技术的首要表现是生产“工具”，是设备，是硬件；指出

9、技术的另一重要表现 形式一一“规则”，即生产使用的工艺、方法、制度等知识，这就是软件；和科学一样， 把定义的落脚点放在“知识体系”上，即技术是成套的知识系统。直到现代，许多辞书上的 技术定义，基本上没有超出狄德罗的技术概念范畴。1.3技术与科学的关系科学与技术是辩证统一的整体，科学中有技术，如物理学有实验技术；技术中也有科学， 如杠杆、滑车等也有力学。技术产生科学，如射电望远镜的发明与使用，产生了射电天文学； 科学也产生技术，著名例证，如下所示：1831年发现电机原理1862年发现内燃机原理1925年发现雷达原理1928年发现青霉素1938年发现核裂变1948年发现半导体1882年、生产出发电

10、机1876年生产出内燃机1935年制造出雷达1943年生产出青霉素1945年造出原子弹1954年生产出半导体收音机科学是创造知识的研究，技术是综合利用知识于需要的研究。1.4科学与技术的区别：1.4.1的不同：科学的目的在于解决理论性问题；技术的目的主要是为了解决生产实施性问 题。(科学回答的是“是什么”、“为什么”，技术回答的是“做什么”、“怎么做”)1.4.2任务不同：科学的任务在于探索自然现象存在什么客观规律，以形成科学基本原理与 定律；技术的任务则是围绕社会经济建设发展需要，研究采用什么措施才能制造出产品与提 高产品质量。(科学提供物化的可能，技术提供物化的现实)1.4.3科学一直是公

11、开的，技术是比较保密的：科学一直是公开的，是没有什么直接的经济利益可收的；技术则不同，生产技术是直接 与经济利益挂钩的，为了垄断技术发明权的经济利益，故技术是比较保密的、不公开的。（科 学是发现，技术是发明）区别科学与技术的目的，不是将它们分开，而是要更好的统一考虑。注重技术时要想到 科学，注重科学时要考虑技术。对于科学来说，技术是科学的延伸；对于技术来说，科学是 技术的升华。在古代直至19世纪，科学与技术往往是分离的，研究科学往往是上层人物的事，而技 术往往是工匠们的事，故普遍形成了科学是高贵，而技术是下贱的思想认识。在我国古代就 有“雕虫小技”的说法瞧不起从事技术是人。但是欧洲产业革命的时

12、期，从事工商业生产的 老板遇到了要运用科学原理才能解决的工程技术问题。如制造蒸汽机与改进蒸汽机性能，首 先需要运用热力学原理才能解决，而热力学之所以得到发展，也是首先由于热机的发明创造 而导致。这样，自然而然导致了科学与技术的紧密结合。由于从事科学理论研究的人、往往 不能从事直接生产技术活动，在直接从事生产技术的劳动者眼里，也存在瞧不起从事理论工 作的人“只会讲，而不会做”的看法。因此，科学与技术的结合是很不容易的，但二者只有 紧密结合才能获得发展。1.5科学技术：科学技术现已成为一个统称。这是因为技术必须有科学理论的指导才能提高，而科学又 必须靠技术所创造的物质基础才能获得发展，二者这种不可

13、分割的联系，便有机地构成了科 学技术的统称。科学技术分为基础科学、应用科学、开发科学三种。2. 近代科学技术的发展动态从整个国际科学技术发展历史看来，科学技术发展中心，曾出现过四次大转移，曾出现 过三次技术的大革命。2.1科学技术发展中心四次大转移2.1.1中国的辉煌时代。2.1.1.1古代生产力发达的进步代表四大文明古国封建社会的科学文化高峰也是第一次生产力发展的高峰，发生在中国。使中国为代表的 东方成为世界科学技术中心。公元前3100年北非尼罗河下游的古埃及王国，公元前2000。多年西亚两河（幼发拉底 河，底格里斯河）流域（今伊拉克境内）的巴比伦，公元前2500 一前1500年南亚的印度河

14、、 恒河流域的古印度和公元前2100年东亚黄河流域的中国，并称“四大文明古国”。它们在天 文学、历法、数学、医学、文学和文字学方面，建筑、水利、冶炼等技术方面，都为人类做 出巨大贡献，成为古代生产力发达的进步代表。2.1.1.2奴隶社会科学技术发展的高峰一一古希腊。古希腊时期，涌现一大批自然哲学家。他们中有西方尊称为“科学之父”的泰勒斯；数 学大师毕达哥拉斯；提出原子学说的德漠克利特；最为后人崇拜又对西方文化有较大影响 的唯心主义代表人物相拉图的弟子、自然哲学大师亚里土多德，其著述涉及哲学、逻辑学、 天文学、气象学、生物学、博物学、修辞学和文学，并且都取得了成就。欧几里德的13卷几何原本，成为

15、古代科学“千古不朽”的代表作，是古希腊数学 最高成就。后来牛顿的自然哲学的数学原理也是仿效欧几里德几何原本体裁完成的。被西方称为“物理学之父”的阿基米德继承欧几里德的数学研究传统，完成了物理学 研究从猜测到实验、认定性到定量的发展过程，建立了阿基米德静力学。这为16世纪以后 的科学实验奠定方法论基础。他在澡盆中关于识别王冠真假的思考被后世传为佳话。他受杠 杆实验的鼓舞，提出“只要给我一个支点。就能使地球移动”的名言，至今常常为人们引用。总之，“奴隶社会科学技术发展的高峰在古希腊”，“现代科学是从希腊科学引导来的。” 2.1.1.3封建社会的科学文化高峰也一一中国的辉煌时代。以中国为首的东方成为

16、世界科学技术中心。中国是四大文明古国中唯一保持完整文化传统的国家。历经几千年，中国形成与西方不 同、独具一格的政治、经济、文化传统和科学技术体系。由于中国以农业为中心的科学技术取得世界领先地位，使中国从公元前3世纪起，即秦 汉时代就进入农业经济发达的社会，成为封建大帝国。在西方处于落后的中世纪“黑暗时代”时，我国正是唐宋盛世（712世纪）。唐宋的 科学文化博大精深，全面辉煌，几乎所有科学文化领域都有重大成就。我国伟大的四大发明 中除造纸外，其余三个均是在这一时期成熟和推广应用起来的，形成我国历史上科学文化与 经济繁荣前所未有的壮观景象。它吸引着许多国家学者来华。正如英国学者威尔斯说的:“当 西方人的心灵为神学所缠迷而处于愚昧黑暗之中，中国人的思想却是开放的，兼收并蓄而好 探求。”英国科技