1、专业技术人员科技与创新题库整理2专业技术人员科技与创新题库整理2科学技术发展的特点和规律 鲍健强 教授 第一章 科学与技术的关系 第一节 什么是科学 什么是科学？既简单，又复杂。简单的是它在人们生活中出现频率最高，复杂的是真正让你说明科学是什么，好像谁也说不清楚，包括专家学者。就像哲人讲的最简单的往往是最复杂的，最复杂的常常是最简单的。 中国古代的科学叫什么？中国古代没有这“科学”两个字，术语它是用来翻译西方的词的，早期不叫科学，早期我们中国人把它翻译成格致学，中国早期的词语中没有“科学”(SCIENCE)，叫什么呢？科学叫“格物致知”这一点也许很多人不知道。格物接触事物的意思；致知获得真知的
2、意思。我国春秋战国时代的古籍礼记?大学曰:“致知在格物，格物而后知玉”。明代有一本格致丛书，清代有一本格致原镜，这些书相当于我们现在的百科全书。科学术语翻译来自日本，后来是日本人把它翻译成科学的，日本有一位著名的科学启蒙大师，教育家福泽瑜吉把(SCIENCE)译成了“科学”，取代了“格致学”。十九世纪末，中国近代改良派领袖康有为先生从日本把“科学”一词介绍到中国，(当时包括孙中山在内的众多革命家都留学日本，向日本学习)。从此，“科学”一词才开始流行。著名的“五四”运动提出了“德先生”(民主)和“赛先生”(科学)，使科学一词在民众中流传和普及。 有一个日本学者认为西方的学问跟中国的学问很不一样，
3、中国古代的学问是文史哲不分的，是通才之学，国同之学，西方的学问是一科一科的，所以他就把西方的学问翻译叫科学，取分科之学的意思，这样的翻译从日本带回来了，早期的留学生带回来了，大家觉得科学更能表明西方学问的特别，所以中国人用科学这个词也就是一百年左右，甚至广泛传播开来不到一百年，但是在一百年之内，科学已成为现代生活中的最显眼的词语，五四运动引进的德先生和赛先生，德先生就是民主，赛先生就是科学。科学一旦成为一个生活中日常术语之后，人们再想说什么是科学就搞不清楚了，你问我什么是科学我反而搞不清楚，一问我反而不知道了。 西方的科学(SCIENCE)是从拉丁文中衍生出来，是指“学问”、“知识”、“智慧”
4、的意思。虽然科学来已久，但是，科学家(SCIENIST)一词直到上个世纪才出现。1833年，在剑桥召开了英国科学促进会的一次会议上，著名的科学史和科学哲学家威廉。休厄尔建议仿照“艺术家”(ARTIST)一词创造了一个新词“科学家”，用来称呼像法拉第那样一些在实验室中探索自然奥秘，增进人类自然知识的人们。 科学家是对从事科学研究工作的统称，在人类历史上，有四位杰出的科学家代表四个不同时代的科学发展水平。 1、亚里斯多德-古希腊自然哲学集大成者，工具论-三段论。 2、牛顿-近代经典物理学创立者，F=MA 主要研究宏观低速的物质运动， 惯性定律：动者恒动，静者恒静-第一推动力。 2 3、爱因斯坦-现
5、代物理学革命的代表人物，E=MC提出著名的广义相对论和狭义相对论，增加了时间维，时间是不可逆的。 4、霍金-当代科学的杰出代表，提出了“宇宙 大爆炸理论”，。2002年来到杭州，浙大演讲“膜的新世界”， 我前面有一位浙大的女同学在记笔记“11维空间”， 我想这个“11维空间”的概念对这个女同学有什么用？ 这时我才明白什么叫科学，科学不是功利的和实用的， 它是问的是“为什么？”而不是“怎么办”，怎么做是 技术问题，这个自然现象背后是什么规律？如何来说 明和解释这个规律是科学的任务。 1、从逻辑上看 第一，科学理论必须是自恰的，即本身能做到逻辑上的一致性，至少要能自圆其说，不能前后自相矛盾。 第二
6、，科学理论必须是简明的，不能包含不必要的假设和条件，为以后的失败留好了退路，也就是说，要符合下面要谈到的“奥卡姆剃刀”的原则。 第三，科学理论必须是能够被证伪的，不能在任何条件下都永远正确、不能有任何的修正。 第四，科学理论必须是有清楚界定的应用范畴的，只在一定的条件下、在一定的领域中能够适用，而不是无所不能，无所不包。 2、从经验上看 第一，科学理论必须有可以用实验或观察加以检验的预测，而不是只是空想。 第二，在实际上已有了被证实的预测，也就是说，一个科学理论不能只被证伪，却从未被证实过，否则这样的理论是无效的。 第三，检验的结果必须是可以被别人独立重复出来的，而不是一锤子买卖，或者是只此一
7、家别无分店，只有你一个人做得出那个结果，别的研究者重复不出来，还要怪别人功夫不如你。 第四，对于辨别数据的真实与否要有一定的标准，什么是正常现象，什么是异常现象，什么是系统误差，什么是偶然误差，都要划分得清清楚楚，而不是根据自己的需要对结果随意解释。 科学是一多维度、多层面的概念：1、科学是一种知识体系2、科学是一个历史过程 3、科学有自己的范式、方法、价值和标准4、科学是一种社会建制和组织体系5、科学是一种文化现象 第二节 什么叫技术 技术是什么？很直观，很具体。很实用。举个例子，90年前的“五四运动”的起因是巴黎和会在帝国主义列强操纵下，不但拒绝中国的要求，而且在对德和约上，明文规定把德国
8、在山东的特权，全部转让给日本。北京政府竟准备在“和约”上签字，从而激起了中国人民的强烈反对。这个消息从欧洲到中国整整走了一个多月，而今天从中国到欧洲只要十几个小时，消息是即时的，同步的，因为网络技术改变了世界，变成了一个地球村，现在消息比一个自然村要快得多。这就是技术。看得见，模得着的。 另外大家都知道欧洲“空客308”是目前世界上最先进的飞机，已经实用化到中国试飞。光一个起落架就有很多很复杂的技术，着落的一瞬间有很大的冲击力，都要做过计算，材料强度，控制系统的实验和测试，是一种系统的技术。NuVinci无级变速自 行车之所以叫做 NuVinci，据说是因 为这部自行车是根 据达芬奇于十五世
9、纪九十年代绘制的 自行车手稿改良制作而 成。它通过特殊的球 形齿轮来改变旋转 iPhoneiPone毫无疑问是2007年最热的数码产品。虽然还未圆周从而实现所谓 进入国内，不过其功能特性早已为国人所熟知。它的入选绝的“无级变速”。 现在大多数科技人员是从事技术和工程工作，有美国科学社会学家统计，2000年来，从事科技工作的人群中，从事科学研究的人比例从90-95%下降到5-10%，而从事技术和工程的比例从5-10%，而从事既有科学成份，又有技术成份工作的比例在20%左右。 从科学原理和规律的揭示到制造成技术产品的周期越来越短，说明科学和技术的一体化趋势。 列表： 日光灯： 1859-1938年
10、 用了79年成为用技术产品 采棉机： 1889- 1942= 53年 拉链：1891-1918 =27年 电视：1919-1941 =22年 喷气发动机 1929-1943 =14年 雷达：1922-1935 =13年 复印机： 1937-1950 =13年 蒸汽机： 1764-1775 =11年 尼龙：1928- 1939 =11年 无线电报： 1889-1897 =8 年 三极真空管 1907-1914 =7 年 圆珠笔： 1938-1944 =6 年 激光：1962-1962=1 年 技术常常不会是这也不可能，那也不可能，而是一切皆有可能。只要符合科学规律，甚至无所不能。 第三节 科学与
11、技术的关系 现在我们已经习惯把科学与技术统称为科学技术或科技，说明科学与技术呈现一体化趋势，科学的技术化和技术的科学化成为时代的特征。但是严格地说科学与技术是还有差别，但界线比较模糊了。 现在大多数科技人员是从事技术和工程工作，但有美国科学社会学家统计，2000年来，从事科技工作的人群中，从事科学研究的人比例从90-95%下降到5-10%，而从事技术和工程的比例从5-10%，而从事既有科学成份，又有技术成份工作的比例在20%左右。一般我们把科学技术分为三个层面：基础研究、应用研究和开发研究。从事基础研究的人员叫科学研究人员， 第四节 科学精神和科学方法科学不仅是一种知识体系，一个历史过程，科学
12、的核心是一种精神和方法。而中国的文化传统中始终缺少科学精神，缺少科学方法。尤其是科学的精神。什么叫科学精神？怀疑一切的批判态度；追求真理的献身精神； 尊重人格的宽容思想。 科学是追求真理的一个过程，任何科学的理论都是特定时代的产物，随着科技的发展，认识水平和生产力水平的提高，科学理论都进一步发展，如从欧几里德几何学到非欧几何学；从牛顿力学到量子力学科学是在怀疑中进步，在批判中成熟。 所以，科学精神是对原有的科学理论总是持怀疑和批判，西方对历史总是摇头的-这不是终极真理，真理是发展的，科学理论也会发展，科学界没有权威，只有真理。例如，亚里斯多德关于“运动理论”-认为“重的物体比轻的物体下得快”，
13、1000多年没有人怀疑，因为他是学术权威，人们非常崇拜，当两个人在讨论一个问题时，当时只要有人站出来说，亚里斯多德说，双方都会停止辩论，听听亚里斯多德怎么说的。 但是，近代科学家伽利略不相信学术权威，他相信真理，他就进行了逻辑推理，发现了“悖论”，并在意大利比萨斜塔上做“自落体实验”和斜面小球滚动实验，从而进行了证明。 我认为，最关键的是在中国的文化传统中始终缺少科学与理性，缺少科学的思维和科学的方法，尤其是科学的精神即怀疑一切的批判态度，追求真理的献身精神和尊重人格的宽容思想。 其实，也许有人要问：在出现“科学家”一词之前，像牛顿那样的大科学家叫什么？叫“自然哲学家”。牛顿创立牛顿力学体系的
14、原著是自然哲学的数学原理(1687年)，近代原子论的创立者道尔顿的著作化学哲学新系统(1808年)，这以前的科学教科书都叫自然哲学讲义，今天，凡在美国获得的博士都叫“PH?D” (哲学博士)，因为在历史上，那些只知道一点知识的，从事体力劳动人是工匠，所谓博士是知识渊博，是通古今之变，明天地之理的人。当然，今天的博士也许只是某一个学科领域，某一个研究方向上的一个专家，因为当代科学的领域的确是太大，范围太广。 科学从本质上讲是产生于西方，确切的讲是产生于欧洲。那么，东方什么时候接受科学的呢？在日本，19世纪中叶以前的一个较长的历史时期，日化深受中国文化的影响，尤其是儒家学说的影响，当时，日本的科学
15、叫“格致学”。当明治维新运动以后，日本人才从荷兰引进近代自然科学，还包括社会科学，被称为“兰学”。 当时，有人说，中国古代有过辉煌的科学成就，青铜、陶瓷、丝绸等等，这些都是技术型、经验型、实用型的科学技术，(一个有趣的科学史实，中国的科学技术史是一个外国人写的，是英国科学史专家李约瑟，写了十几卷)，有人说中国的科学技术犹如一条流入沙漠里的大河，只有源，没有流。 关键是科学没有形成理论体系和思想体系，缺乏科学的思维方法有一个例子是非常典型的：十六世纪近代科学革命最主要是方法上的进步，这个方法就是实验的方法，如伽利略在研究力学时，就专门设计了小球的一个光滑的斜坡滑道，通过一次次的实验，发现了自落体
16、规律:落体的下落时间与物体的重量无关，惯性定律：发现速度并不是与距离成正比，而是与时间成正比等等，所以著名的画家兼科学家的达?芬奇说:“实验是确定性之母”。与达?芬奇同时代的中国著名的学者王明阳也力图探究自然的奥秘。中国的亭园里总是要种毛竹，王明阳想要观察研究一下毛竹的生长过程，他独自观察毛竹，用了三天三夜，结果受凉病倒，并成为历史的笑话“王明阳格竹子”。 王明阳格竹子本身，从表面看，是一种愚蠢的举动和方法，没有理论的指导，如为什么要研究毛竹的生长，怎么研究？但从历史上看，这是一种进步，因为中国的传统是学问是在人的内心做的。中国的贤哲们总认为:“学者也，使人求于内也。不求于内而求于外，非圣人之
17、学也”，因此，“格物之功，只能在身心上做。”中国文化传统中有一个重要思想是“天人合一”，在今天人们强调人与自然和诣发展的时候，西方人就十分欣赏这个思想。 不寻求自然规律而是用简单的类比方法：如天有四时人有四肢；天有五行人有五脏；天有阴阳人分男女；甚至天园人的头也园；天会乱风人会呼吸?一般荒谬的毫无意义的类比，许多科学的萌芽都被扼杀。无怪乎，中国发明的指南针，只能用来看风水，发明的火药只能用来放鞭炮，而西方则用指南针来征服海洋，用火药做成大炮打开中国封闭的国门，人们不仅要问这是为什么？ “方法”一词起源于希腊文，意思是“沿着正确的道路运动”，从词意上讲“方法论”就是关于方法的理论和学问。 思考问
18、题有思想方法，思维方法，实施领导就有领导方法，从事管理就有管理方法；进行教学就有教学方法；从事科学研究，就有科学研究方法。“工欲善其事，必先利其器”，我们说“必先明其道”，道就是一种思维方法。 方法本质上是一种智慧。中国的文化传统中是很讲智慧的，也就是说很讲方法。 举一个例子：乾隆皇帝手下有个大臣，能说会道。有一次，乾隆皇帝问大臣：什么叫忠？什么叫孝？朕让臣死，臣不得不死忠；父让子亡，子不得不亡孝，乾隆让大臣去死，之后大臣以遇到屈原巧妙化解。 方法是没有永恒的，或固定的模式。对处理同一个问题，一百个人有一百种方法，也许有一百种结果，方法的优劣是实践来检验的。但是，方法是有规律可循的。因为人的认
19、识是有规律的。年轻人经验少，梦想就多，创造力就越强，因为阅历肤浅，失败就多，年纪大的经验多，梦想就少，创造力就下降，因为，怕失败，输不起。实际上，让一个人去经历挫折也是一种方法。失败是一种资本和经历，更成熟。 创造性思维方法的最大障碍是什么？是人长期经验积累和沉淀后形成的思维定势。在教育方法上，中国古代有一句名言，叫“棒里出教子”，有的人觉得小孩子不打不成才，现在都是独生子女，你去打打看，越打小孩子越不行。西方人很少打小孩子，总是以鼓励为主，与小孩子朋友。这是比较先进的教育方法。 思维定势我们可以形象地举个例子：我们说砖头除了造房子，还有什么用途？砖头是用来造房子的，这是人们的思维定势。打破思
20、维定势就是一种创造，砖可以打狗，做登子，当锒头，玩游戏，锻炼身体等等。 科学方法论的角度看，这是一种发散性思维方法，发散性思维的特点，超越逻辑，摆脱思维定势，通俗说，最好异想天开。 与发散性思维对应的是收敛性思维方法这是逻辑方法和理性的方法。比如你只要一分析，砖除了造房子以外的用途，再怎么发散地去思考，都离不开砖的自身的特性：、强度；、形状；、重量等。 第五节 东西方科学传统和思维方法的比较 广义科学方法论 (Scientific Methodology) 科学意义上的方法，如科学的思维方法，这个方法是科学的，那个方法不科学。 狭义科学方法论科学研究中的方法，如实验方法，观察方法，数学方法，分
21、析方法，系统方法等。 A、东西方科学研究方法和传统的不同特点西方-注重对自然研究-逻辑和理性东方-注重对人的研究-伦理和道德 西方-炼金术-追求财富-导致化学(科学)东方-炼丹术-长生不老-导致迷信 两种不同的研究对象，两种不同的追求目标，导致两种不同的结果。这是两种不同的文化传统和思维方法所带来的不同的现实。 古希腊科学开创了科学的两大支柱：一是逻辑，二是理性。在人类历史上出现过许多文化和文明，相继都 落了，唯有古希腊的科学文明和科学方法，伴随着近代工业革命，现代的科学革命和技术革命正显示出勃勃的生机。 中国在古代科学技术有过辉煌，但到了近代，中国的科学技术落后了，为什么会落后，主要是中国传
22、统文化中缺少科学文化这个要素，尤其是科学的思维方法。缺乏理性精神和逻辑方法等等。 B、中国传统文化和传统的思维方法中有许多有价值的东西 当然，中国传统文化和思维方法中有许多有价值的思想和方法。中国早在2000多年前，就出现了三子，三书，三学说，但中国人中的大多数并不熟悉和了解这些，这些东西是非常优秀的。 另一个东西，许多人更不了解，即中国的易经，国外的科学家非常崇敬。易经对自然有一些独特的思想方法，今天也非常有价值。易经有三易： 变易-世界是变化的，变化是绝对的，不变是相对的； (2) 简易-错综复杂的变化背后是有规律的，揭示和把握这种规律，就可以化繁为简，化难为易； (3) 不易-世界上有一
23、个东西是不变的，就是“变”是不变的。 东西思维方法和传统都有自己的特点，有长处，也有不足，应该相互学习，取长补短。 第二章 科学技术的知识体系和结构的规律 第一节 科学技术的知识体系 第二节 科学技术的社会功能 传统的经济学理论亚当斯密斯国富论认为，经济的增长是通过市场这只无形的手，市场供需关系的平衡与不平衡机制来调节的，是完全的自的市场经济理论。科学技术对生产力发展的影响几乎被忽略了，一方面是19世纪的科学的发展水平不高，生产力发展水平也不高。 20世纪初美籍奥地利经济学家熊彼特，出版了经济发展理论提出了以创新为核心的经济发展理论，第一次把技术进步视为经济发展中最主要的因素，提出了技术创新所
24、引发的生产方式的创新，组织方式的创新和管理模式的创新，熊彼特的理论一开始并没有受到经济学家的重视。 20世纪的主流经济学理论是凯恩斯主义认为，完全自的市场经济存在许多问题，以利益最大化来自发调节市场供需关系，会引发生产过程和资源浪费，20世纪30年代的世界经济危机已经得到证明。提出国家通过货币政策，税收政策，金融手段干预经济，这一思想也是受社会主义国家计划经济的影响。 一、科学技术的文化功能和文化影响 二、科学技术的评价：科学的乐观主义和悲观主义 三、科学技术与社会各要素的互动和影响 四、科学技术发展和演变的历史脉络 第三章 科学技术发展和演变的历史脉络 第一节 东西方科学技术演化的历史脉络
25、古人云：以铜为镜，可以正衣冠；以史为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。 “李约瑟难题”为什么近代科学没有在中国产生？有人说，这是中国的生产方式所决定的，因为中国是亚细亚生产方式，即是一种自给自足的生产方式。也有人认为这是长达几千年的封建社会制度和超稳定结构所造成的，也有人认为地理环境所造成的，中国人始终被束缚在土地上等等，总之，原因是多方面的。(近代科学的落后已是事实，探讨这个问题不是要寻求一个公认的答案，而是进行一种自我反思，一个不能反思自己的民族是没有希望的)。 第二节 古代科学技术的发展 远古火的利用、劳动工具。 古希腊自然哲学把科学与哲学集为一体，从神话中摆脱出来，用理性的眼光看自
26、然。 中世纪 科学研究方法是人类科学实践的产物，它们将随着自然科学的发展而不断地得到充实、丰富和提高，因此，一部自然科学史同时就是一部自然科学研究方法的历史。那么，我们历史地考察科学研究方法的发展过程，我们就可以发现科学研究方法是和当时的科学研究的特点相关的。 希腊科学产生的背景和发展的特点：古希腊科学文明产生比较晚，在地中海沿岸。 1、中国的黄河流域长江流域，公元前2000多年。 2、埃及的尼罗河流域公元前4000多年。标志是金字塔：国王在生前为自己建陵墓，最大的是胡夫金字塔，高146米，50层楼，边长为240米，据统计有230万块大石头，用了10 万人，化了30年时间，如何建？ 印度的恒河
27、流域； 巴比伦的幼发拉底河和底格拉里斯河； 古希腊文明与河流文明是不一样的，希腊是地中海，城堡。 1）继承别国的先进文化和文明，起点比较高。 2）生产力水平提高了，手工业的商业比较发达，内陆对商人是反感，不创造价值，士、工、农、商。 3）地理环境有因素。孔子论语：“知者乐水，仁者乐山；知者动，仁者静；知者乐，仁者寿。”海与山不同，变化，风险，束缚在土地上，眼光短浅。 4） 脑力劳动者出现。 5） 文字出现，语言会有断点，失传，周而复始。 6） 自的学术环境。 亚里斯多德认为，科学与哲学产生有三个条件：1、惊异；2、闲暇；3、自。 自然哲学家许多既是科学家又是哲学家。有学派和学园，一天到晚讨论问
28、题。思维不断进步，出现一大批杰出的人物。 泰勒斯米利都学派 苏格拉底 柏拉图 毕达哥拉斯毕达哥拉斯坚信：“上至宇宙天体，下至人间万物，任何事物除了质的规定性以外，都存在着量的规定性。唯有“数”才能揭示出事物的隐藏在其感觉表观之下的真正的本质。”认为“自然是一本用数写就的书。”无怪乎在古希腊的柏拉图学园门口有一个警句：“不懂数学者免进。”正是对“数”的崇拜，西方学者不断锻造数学思维的工具。 亚里斯多德 德谟克利特 欧几里德 欧几里德几何学就是人类历史上第一个在思维的条理性、语言的严格性、体系的严密性、推理的逻辑性上都无可挑剔的数学公理的演绎系统。从不证自明的公理出发通过严密的逻辑推理而形成一个公
29、理化的逻辑体系。 什么叫“不证自明”？二点间直线距离最近-为什么？不知道！不证自明的公理。 。 。所有的三角形内角和都等于180度为什么？ 可以通过不证自明的公理来证明。直线是180度，圆是360度，如果以前人类定义圆是180度，那么，今天人们就会说直线是90度，三角形内角和都等于90度。 古希腊科学的最高成就是欧几里德几何学。几何原本有13卷，后来补了2卷。几何学是明朝末年，徐光启翻译过来的，是多少的意义欧几里德几何学是在一些不证自明的公理和定理的基础上，运用演绎推理的方法，建立的完整的公理化的逻辑体系。这是一个真正意义上的科学知识的理论体系，对后来科学的发展产生很大的影响。近代科学中牛顿的
30、力学体系也是一个公理化的逻辑体系。当然，后来出现了非欧几何学，是讨论曲面上的几何学问题。 阿基米德 诗人荷马 寓言家伊索 芝诺运动悖论：善跑者(阿基留斯)与龟比赛。 人 龟 古希腊科学达到顶峰的几个标志： 1、自然哲学A）元素论 B）原子论不可再分，原子论另一个重要理念是还原论的思想。物质运动方式是下一层的分子结构和运动所决定；分子运动方式和特性是原子结构和运动方式所决定的。 材料物理性能是分子的结构原子晶体的缺陷，电子云分布，共价键，离子键等方式决定的。 2、经验科学亚里斯多德为地心说求证，通过经验和逻辑证明地球是宇宙的中心。 3、描述科学记录观察现象，没有整理分析上升为理论。如动物学、植物
31、学，临床医学，描述动物的习性、繁殖、胚胎、分类等。 4、理论科学最高成就是欧几里德几何学。几何原本有13卷，后来补了2卷。几何学是明朝末年，徐光启翻译过来的。是多少的意义欧几里德几何学是在一些不证自明的公理和定理的基础上，运用演绎推理的方法，建立的完整的公理化的逻辑体系。这是一个真正意义上的科学知识的理论体系，对后来科学的发展产生很大的影响。近代科学中牛顿的力学体系也是一个公理化的逻辑体系。 古希腊自然观的特点： 1、具有初级综合的特征。于生产力水平和认识水平的限制，不可能对自然界的一些细节上作出科学的回答，只能在一个广阔的范围上，对自然现象进行进行直接观察，从整体上来认识宇宙，认识自然界存在的方式，从总体上来构画自然的总的画面。 万物是什么所组成？自然的本原和基始？ 2、处在直觉和猜测性思辨的阶段。原子论的思想很精彩，但有许多东西很有意思，当时，德诺克利特力图用原子的运动的不同形式来解释自然的各
