世界科學(xué)技術(shù)史（修訂版）

　　導(dǎo)言廣義的歷史是所有人的生活歷程?？茖W(xué)探索和技術(shù)創(chuàng)造是人類生活的一個重要方面。在很大程度上，正是由于技術(shù)和科學(xué)的產(chǎn)生，才使人類的生活和其他動物的生活產(chǎn)生了質(zhì)的區(qū)別。技術(shù)的歷史反映人類生存和發(fā)展?fàn)顩r的變化軌跡；科學(xué)的歷史同人類精神、文化和世界觀的進(jìn)步密切相關(guān)。因而，科學(xué)技術(shù)史是人類歷史的一個重要部分。原始社會以來，古代世界相對先進(jìn)的技術(shù)和科學(xué)知識先后分別在北非的尼羅河流域、西亞的兩河流域、地中海沿岸的希臘和羅馬地區(qū)、南亞的印度河和恒河流域、東亞的黃河和長江流域產(chǎn)生。公元7世紀(jì)在亞洲西部開始擴(kuò)張的阿拉伯人也曾迅速掌握了古代世界的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，溝通了歐亞大陸的西方和東方。在整個古代，技術(shù)發(fā)展的水平不高，科學(xué)也沒有達(dá)到系統(tǒng)的程度，不同地域的人民之間還未建立起長期穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)、文化聯(lián)系，但許多古代的科學(xué)技術(shù)成果，如陽歷和陰歷，節(jié)氣、月、星期和其他時間單位的劃分，恒星天區(qū)的劃分和名稱，數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識和十進(jìn)制位值記數(shù)法、印度-阿拉伯?dāng)?shù)字，輪車技術(shù)、杠桿技術(shù)、造紙術(shù)、印刷術(shù)等等，都已深深鑲?cè)肓苏麄€人類文明大廈的基礎(chǔ)。從15世紀(jì)起，歐洲從中世紀(jì)進(jìn)入近代，科學(xué)的發(fā)展逐步實(shí)現(xiàn)了革命性突破，并在20世紀(jì)成為一種具有世界性特色的全球文化。在這一發(fā)展過程中，天文學(xué)的主要成就是日心說、行星運(yùn)動定律、萬有引力定律、對太陽系的進(jìn)一步認(rèn)識、對銀河系的初步認(rèn)識、射電天文學(xué)、對太陽發(fā)光發(fā)熱機(jī)理的解釋、關(guān)于恒星和太陽系乃至宇宙演化的假說等。在地學(xué)方面從考察巖石的成因開始，產(chǎn)生了大陸漂移、海底擴(kuò)張的學(xué)說，直到建立了關(guān)于地殼結(jié)構(gòu)的板塊構(gòu)造理論。在力學(xué)方面從自由落體定律和牛頓運(yùn)動三定律開始，產(chǎn)生了理論力學(xué)、流體力學(xué)、材料力學(xué)等分支學(xué)科，并且還產(chǎn)生了給力學(xué)帶來革命的相對論力學(xué)。物理學(xué)方面探究了熱的本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)的三個定律，研究了電磁現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了電和磁相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，并探討了光的特性和本質(zhì)。由于對熱輻射和光電效應(yīng)的研究導(dǎo)致了量子說的產(chǎn)生，并最終建立了量子力學(xué)。另外，對電子和放射性的研究導(dǎo)致了原子核物理學(xué)乃至基本粒子物理學(xué)的產(chǎn)生。近代以來化學(xué)研究重建了元素的概念，認(rèn)識了燃燒現(xiàn)象，并用原子-分子學(xué)說解釋了化學(xué)反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了元素周期律和元素的放射性衰變，有機(jī)化學(xué)和量子化學(xué)得到了發(fā)展和應(yīng)用。生物學(xué)在個體研究方面從認(rèn)識人體結(jié)構(gòu)開始，發(fā)現(xiàn)了血液循環(huán)、細(xì)胞，進(jìn)而探究了基因、染色體和生物大分子，認(rèn)識了核酸的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了遺傳密碼，還實(shí)施了人類基因組計(jì)劃，并開始了對腦的研究；在群體研究方面確立了分類體系，提出了進(jìn)化論，探討了生物進(jìn)化的動力、模式和機(jī)制。另外，由于微生物的發(fā)現(xiàn)，誕生了微生物學(xué)。近代以來數(shù)學(xué)的主要成就是微積分、非歐幾何學(xué)、線性代數(shù)、概率論和運(yùn)籌學(xué)，以及對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的新認(rèn)識。另外，20世紀(jì)產(chǎn)生了材料、能源、環(huán)境等應(yīng)用性科學(xué)以及系統(tǒng)論、控制論、信息論等綜合性科學(xué)和非線性系統(tǒng)的理論科學(xué)。實(shí)際上，以上各門科學(xué)從不同的角度和層次描繪了人類眼里和心中的自然圖景，它們的歷史發(fā)展反映了人類對自然界看法的改變和進(jìn)步?，F(xiàn)代科學(xué)在提出新概念、新理論的同時否定了許多舊理論，如天文學(xué)中的地心說、熱力學(xué)中的熱質(zhì)說、化學(xué)中的燃素說和元素不變的觀念?，F(xiàn)代科學(xué)在不斷推出新定律、新原理時又不斷重新界定著已有定律和原理的適用范圍，如相對論對牛頓力學(xué)的界定，耗散結(jié)構(gòu)理論對熱力學(xué)第二定律的界定，非線性力學(xué)對經(jīng)典力學(xué)體系適用范圍的界定。這一發(fā)展過程似乎表明，科學(xué)探索既是一個不斷破譯自然之謎的過程，也是一個不斷發(fā)現(xiàn)新的自然之謎的過程，解決問題常常就是提出問題，發(fā)現(xiàn)事實(shí)往往挑戰(zhàn)理論。這個探索的過程在增加我們關(guān)于自然的知識的同時，也揭示了科學(xué)與人自身的相對關(guān)系，肯定著人類在科學(xué)發(fā)展過程中形成的某些觀念，也否定著人類認(rèn)識自然界終極真理的可能性。例如，由于人們對光本質(zhì)認(rèn)識的步步深入，導(dǎo)致今天無法用一個統(tǒng)一的理論來描述光現(xiàn)象?？茖W(xué)家在量子力學(xué)中追求精確測量時遇到了測不準(zhǔn)原理，在核物理學(xué)中查找宇宙之磚時遇到了夸克禁閉，在宇宙學(xué)中尋往追遠(yuǎn)時則碰到了因時空分割所致的不可企及的宇宙界限，還碰到了所謂難以直接探測到的黑洞、暗物質(zhì)和反物質(zhì)。在追求精確數(shù)量和體系嚴(yán)整的數(shù)學(xué)領(lǐng)域，人們一方面可以構(gòu)造三維以上的思維不能想象的空間，一方面又遇到了揭示數(shù)學(xué)形式系統(tǒng)不完備性的哥德爾定理。這表明所有已知的領(lǐng)域還存在著未知因素，而發(fā)現(xiàn)未知就意味著科學(xué)前沿的推進(jìn)。同時，在涉及人類本身的生命科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)的鋒芒逐步指向生命的本質(zhì)，但我們目前也仍然無法用進(jìn)化論、遺傳學(xué)、災(zāi)變論和生物化學(xué)等理論完整描繪出神奇的生命演化過程。而且，人類基因組計(jì)劃的推進(jìn)，又使科學(xué)理性逼近了其社會倫理和人文價(jià)值的邊界?？傊?，人類總是在創(chuàng)造各種特殊境況讓自然界傾訴它內(nèi)心的秘密，但近現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展表明，大自然之“心”也是深不可測的，人類的科學(xué)是一個不斷地從多層次、多維度、多角度和多尺度洞察自然界完整全貌的過程，探索自然之謎的結(jié)果便是面對新的自然之謎，發(fā)現(xiàn)問題和找到答案有著同等重要的意義。正是由于科學(xué)發(fā)展過程中這種不斷探索自然之謎的境況，使人類的智慧受到了不斷的挑戰(zhàn)；也正是科學(xué)的這種始終面對新的自然之謎的特質(zhì)，使科學(xué)的前沿成了人類理性和好奇心的無界邊疆。正因?yàn)槿绱?，科學(xué)史的學(xué)習(xí)和研究也就成了一種具有挑戰(zhàn)性的求知活動。在技術(shù)史方面，18世紀(jì)30年代之后，首先在英國發(fā)生了以機(jī)器生產(chǎn)為特征的工業(yè)革命，熱能通過蒸汽機(jī)被應(yīng)用到機(jī)器工業(yè)之中。世紀(jì)以來，隨著以機(jī)器生產(chǎn)為標(biāo)志的工業(yè)革命浪潮先后在歐洲大陸、北美乃至全世界的擴(kuò)展，世界性的貿(mào)易市場、鐵路和輪船航運(yùn)逐漸打破了世界各地區(qū)之間在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和文化等方面的相對隔絕狀況，電力作為一種嶄新的二次能源被廣泛應(yīng)用到工業(yè)之中，有線電和無線電通信技術(shù)出現(xiàn)了，內(nèi)燃機(jī)車得到了普遍使用，化學(xué)知識被有效地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。20世紀(jì)以來，航空技術(shù)、火箭和航天技術(shù)得到了飛速發(fā)展；雷達(dá)、電視、衛(wèi)星和其他通信技術(shù)將世界變成了“地球村”；電子計(jì)算機(jī)及其國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在改變著人類智力勞動和相互交往的方式；核技術(shù)在發(fā)電尤其是在軍事方面的應(yīng)用，使人類不得不重新認(rèn)識戰(zhàn)爭與和平；克隆技術(shù)則直接褻瀆了生命的神圣與獨(dú)特；另外，科學(xué)技術(shù)的巨大力量，通過人類的活動也對整個地球的生態(tài)環(huán)境造成了明顯的破壞性改變……總的看來，近代以來進(jìn)步著的技術(shù)已經(jīng)全面改變并將繼續(xù)改變?nèi)祟惖纳罘绞胶蛢r(jià)值觀念，而且，創(chuàng)造技術(shù)的人類本身似乎并不能完全確定進(jìn)步著的技術(shù)最終會將世界引向何方。盡管如此，任何人也都會承認(rèn)，從歷史的角度整體上了解技術(shù)的發(fā)展，對于了解和理解我們這個時代生活的某些方面肯定會有助益。況且，從科學(xué)的角度而言，了解過去也是人類追問自然和社會奧秘的一個重要方面。

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