世界科學技術(shù)史（修訂版）

　　導言廣義的歷史是所有人的生活歷程?？茖W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)展狀況的變化軌跡；科學的歷史同人類精神、文化和世界觀的進步密切相關(guān)。因而，科學技術(shù)史是人類歷史的一個重要部分。原始社會以來，古代世界相對先進的技術(shù)和科學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世紀在亞洲西部開始擴張的阿拉伯人也曾迅速掌握了古代世界的先進科學技術(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，科學也沒有達到系統(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、文化聯(lián)系，但許多古代的科學技術(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)學的基礎知識和十進制位值記數(shù)法、印度-阿拉伯數(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。從15世紀起，歐洲從中世紀進入近代，科學的發(fā)展逐步實現(xiàn)了革命性突破，并在20世紀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，天文學的主要成就是日心說、行星運動定律、萬有引力定律、對太陽系的進一步認識、對銀河系的初步認識、射電天文學、對太陽發(fā)光發(fā)熱機理的解釋、關(guān)于恒星和太陽系乃至宇宙演化的假說等。在地學方面從考察巖石的成因開始，產(chǎn)生了大陸漂移、海底擴張的學說，直到建立了關(guān)于地殼結(jié)構(gòu)的板塊構(gòu)造理論。在力學方面從自由落體定律和牛頓運動三定律開始，產(chǎn)生了理論力學、流體力學、材料力學等分支學科，并且還產(chǎn)生了給力學帶來革命的相對論力學。物理學方面探究了熱的本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了熱力學的三個定律，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的研究導致了量子說的產(chǎn)生，并最終建立了量子力學。另外，對電子和放射性的研究導致了原子核物理學乃至基本粒子物理學的產(chǎn)生。近代以來化學研究重建了元素的概念，認識了燃燒現(xiàn)象，并用原子-分子學說解釋了化學反應，發(fā)現(xiàn)了元素周期律和元素的放射性衰變，有機化學和量子化學得到了發(fā)展和應用。生物學在個體研究方面從認識人體結(jié)構(gòu)開始，發(fā)現(xiàn)了血液循環(huán)、細胞，進而探究了基因、染色體和生物大分子，認識了核酸的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了遺傳密碼，還實施了人類基因組計劃，并開始了對腦的研究；在群體研究方面確立了分類體系，提出了進化論，探討了生物進化的動力、模式和機制。另外，由于微生物的發(fā)現(xiàn)，誕生了微生物學。近代以來數(shù)學的主要成就是微積分、非歐幾何學、線性代數(shù)、概率論和運籌學，以及對數(shù)學基礎的新認識。另外，20世紀產(chǎn)生了材料、能源、環(huán)境等應用性科學以及系統(tǒng)論、控制論、信息論等綜合性科學和非線性系統(tǒng)的理論科學。實際上，以上各門科學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步。現(xiàn)代科學在提出新概念、新理論的同時否定了許多舊理論，如天文學中的地心說、熱力學中的熱質(zhì)說、化學中的燃素說和元素不變的觀念?，F(xiàn)代科學在不斷推出新定律、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的界定，耗散結(jié)構(gòu)理論對熱力學第二定律的界定，非線性力學對經(jīng)典力學體系適用范圍的界定。這一發(fā)展過程似乎表明，科學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，也揭示了科學與人自身的相對關(guān)系，肯定著人類在科學發(fā)展過程中形成的某些觀念，也否定著人類認識自然界終極真理的可能性。例如，由于人們對光本質(zhì)認識的步步深入，導致今天無法用一個統(tǒng)一的理論來描述光現(xiàn)象?？茖W家在量子力學中追求精確測量時遇到了測不準原理，在核物理學中查找宇宙之磚時遇到了夸克禁閉，在宇宙學中尋往追遠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)量和體系嚴整的數(shù)學領域，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)學形式系統(tǒng)不完備性的哥德爾定理。這表明所有已知的領域還存在著未知因素，而發(fā)現(xiàn)未知就意味著科學前沿的推進。同時，在涉及人類本身的生命科學領域，科學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化論、遺傳學、災變論和生物化學等理論完整描繪出神奇的生命演化過程。而且，人類基因組計劃的推進，又使科學理性逼近了其社會倫理和人文價值的邊界。總之，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)代科學的發(fā)展表明，大自然之“心”也是深不可測的，人類的科學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)；也正是科學的這種始終面對新的自然之謎的特質(zhì)，使科學的前沿成了人類理性和好奇心的無界邊疆。正因為如此，科學史的學習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30年代之后，首先在英國發(fā)生了以機器生產(chǎn)為特征的工業(yè)革命，熱能通過蒸汽機被應用到機器工業(yè)之中。世紀以來，隨著以機器生產(chǎn)為標志的工業(yè)革命浪潮先后在歐洲大陸、北美乃至全世界的擴展，世界性的貿(mào)易市場、鐵路和輪船航運逐漸打破了世界各地區(qū)之間在經(jīng)濟、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)燃機車得到了普遍使用，化學知識被有效地應用于工業(yè)生產(chǎn)。20世紀以來，航空技術(shù)、火箭和航天技術(shù)得到了飛速發(fā)展；雷達、電視、衛(wèi)星和其他通信技術(shù)將世界變成了“地球村”；電子計算機及其國際互聯(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用，使人類不得不重新認識戰(zhàn)爭與和平；克隆技術(shù)則直接褻瀆了生命的神圣與獨特；另外，科學技術(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，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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