科学技术史专题知识市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

科学技术史张密生武汉大学政治与公共管理学院第1页绪论一、科学技术史研究对象和内容科学技术史是一门研究科学技术历史发展及其客观规律科学。科学技术史研究内容：一是研究科学技术发展，揭示其内在规律；二是研究社会原因对科学技术发展影响，揭示科学技术发展社会历史条件；三是研究科学技术对社会反作用，预测科学技术未来发展。第2页二、科学技术史发展历程科学技术史是一门古老而年轻学科。欧得曼斯，古希腊数学家和天文学家，著有算术史、几何史和天文学史，是世界上第一位科学史家。惠威尔，1837年发表了归纳科学历史，这是世界上第一部综合性科技史专著。第3页二、科学技术史发展历程19萨顿创办科学史刊物Isis1924年美国科学史学会成立1929年第一届国际科学史大会召开1936年英国剑桥大学创建科学史系第22届国际科学史大会在北京召开学科史综合史内史外史第4页第22届国际科学史大会第5页爱因斯坦-宇宙大师第6页三、学习科学技术史意义学习科学技术史，有利于我们了解科学技术在人类社会发展中作用。学习科学技术史，有利于我们掌握科学技术发展规律性，更加好地为全方面建设小康社会服务。学习科学技术史，有利于我们掌握科学方法，培养科学精神，强化科技意识。学习科学技术史，有利于我们优化知识结构。第7页钱学森第8页第一章、科学技术起源第一节、古代技术发端一、古代技术发端第一个标志：打磨石器二、古代技术发端第二个标志：人工取火三、古代技术发端第三个标志：创造文字四、古代技术发端意义第9页第二节、古代科学萌芽一、科学知识起源二、原始科学和宗教第10页第二章、古代河流文明科学技术第一节、古代巴比伦科学技术一、古代巴比伦变迁二、古代巴比伦数学和天文学三、古代巴比伦技术苏美尔人楔形文字腓尼基人创造了世界上第一批字母文字铁器时代到来第11页第12页第二节、古代埃及科学技术一、古埃及历史二、古埃及数学、天文学和医学三、古埃及技术文字和纸草书金字塔神庙第13页金字塔第14页第三节、古代印度科学技术一、古印度回顾二、古印度天文学、数学和医学天文学：太阳悉檀多五大历书数学：准绳经、圣使集、计算精华、算法概要等。医学：阿柔吠陀、妙闻集、阇罗迦集三、古印度技术第15页第四节、古代中国科学技术一、古代中国兴衰二、古代中国天文学和数学盖天说浑天说宣夜说周髀算经、九章算术、九章算术注、数书九章三、古代中国医药学和地学黄帝内经、伤寒杂病论、第16页盖天说第17页浑天说第18页张衡浑天仪第19页张衡地动仪第20页第四节、古代中国科学技术神农本草经、本草纲目地学：山海经、汉书地理志、水经注、梦溪笔谈裴秀禹贡地域图、朱思本舆地图、清朝皇舆全览图、郑和航海图第21页第四节、古代中国科学技术四、古代中国技术1、农业和农业技术2、纺织和瓷器制造3、四大创造及其意义4、建筑技术和水利工程5、冶金和造船技术第22页青瓷第23页白瓷第24页红瓷第25页彩瓷第26页郑和海船第27页郑和第28页第29页郑和海船第30页都江堰第31页都江堰图第32页京杭大运河第33页第三章、古希腊罗马科学技术第一节、古希腊科学技术一、古希腊科学1、古希腊自然哲学米利都学派：泰勒斯，阿那克西曼德、阿那克西米尼、赫拉克利特等毕达哥拉斯学派：毕达哥拉斯等德谟克利特学派：德谟克利特等第34页2、古希腊天文学毕达哥拉斯学派：构想地球、天体和宇宙都是球形，天体运动为均匀圆周运动。阿利斯塔克：两千多年前日心说。埃拉托色尼：对地球形状和大小做了定量描述。希帕克：提出本轮和均轮运动。第35页3、古希腊物理学和数学亚里斯多德：形式逻辑创始人，著有工具论，物理学阿基米德：论浮力，论平板平衡，论杠杆，论重心泰勒斯：创建了几何学。欧几里德：几何原本阿基米德，阿波罗尼数学研究第36页百科全书式学者亚里斯多德第37页4、古希腊生物学和医学亚里斯多德：古代生物学开拓者希波克拉底：西方医学之父，提出了：“体液说”医学理论。赫罗菲拉斯：第一个区分了动脉和静脉，指出大脑是智慧之府。埃拉西斯特拉塔：生理学研究第一个希腊人。第38页二、古希腊技术冶金技术：公元前19左右开始使用青铜器公元前16世纪左右有了铁器造船业相当发达建筑遗产十分丰富第39页雅典卫城第40页第二节、古罗马科学技术一、古罗马科学1、古罗马自然哲学卢克莱修：物性论2、古罗马天文学托勒密：天文学大成地理学3、古罗马医学盖仑：古希腊医学知识系统化。第41页托勒密地心体系第42页古罗马时代科学巨人托勒密第43页二、古罗马技术加图：论农业西方最早农书。赫伦：著名工程师。维特鲁维奥：论建筑，世界第一部建筑学著作。古罗马斗兽场，万神庙。古罗马公路建设。第44页古罗马斗兽场第45页第三节、古代中、西科学技术发展特点一、古代西方科学技术发展特点1、善于吸收先进科学文化2、利用理性探讨自然界本质和规律3、科学方法初步确立及应用4、形式逻辑成就科学典范第46页二、古代中国科学技术发展特点1、古代中国独立地创造了举世瞩目标科学技术成就2、古代中国形成了独特实用科学体系3、古代中国形成了大一统技术结构第47页第四章、近代科学兴起与第一次技术革命第一节、近代科学技术产生历史背景一、资本主义生产方式兴起二、航海探险和地理大发觉1487年葡萄牙人迪亚士抵达非洲1492年意大利人哥仑布抵达中美洲1497年葡萄牙人伽马抵达印度15葡萄牙人麦哲仑完成第一次环球航行三、文艺复兴和宗教改革运动第48页第49页第二节、近代科学独立宣言一、日心说创建哥白尼：1543年出版天体运行论二、日心说传输和发展布鲁诺：1548年出版论无限性、宇宙和诸世界伽利略：1632年出版关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话第50页哥白尼第51页第三节、经典力学体系建立一、观察试验方法确实立和试验科学兴起伽利略对经典力学贡献：发觉了自由落体定律发觉了惯性运动发展了抛物体运动轨迹理论创建了试验和数学相结合科研方法第52页伽利略(1564-1642)第53页望远镜第54页二、牛顿对经典力学体系贡献开普勒16出版新天文学，16出版宇宙友好，发觉了行星运动三定律。荣获“太空律师”牛顿：万有引力定律发觉；1687年出版自然哲学数学原理，创建了运动三定律，建立了经典力学体系，实现了自然科学大综合。第55页牛顿第56页三、16-18世纪物理学其它成就热学：布莱克提出“热质说”电磁学：1785年库仑发觉库仑定律，标志着电学研究从定性进入定量阶段。1780年伽伐尼发觉电流，静电动电。光学：牛顿微粒说惠更斯波动说第57页第四节、近代生物学、化学和数学形成一、血液循环发觉与植物分类体系建立维萨里：1543年出版人体结构塞尔维特：1553年发觉血液小循环。哈维：1628年确立血液循环理论，“近代生理学之父”。林耐：1735年建立植物分类法。第58页二、科学化学确实立与燃烧氧化理论氧化燃烧理论取代燃素说1669年柏策首先提出了燃素说。17施塔尔发展了燃素说。1666年波义耳出版怀疑化学家1789年拉瓦锡出版化学纲要，提出氧化燃烧理论，近代化学起点。第59页三、数学发展解析几何创建笛卡儿1637年出版方法论，标志着解析几何诞生。微积分创建牛顿莱布尼兹第60页瓦特(1736-1819)第61页第五节、第一次技术革命一、蒸汽机创造与技术革命兴起第一次技术革命起点：纺织机改革第一次技术革命标志：蒸汽机创造与使用创造蒸汽机前奏：巴本、塞维利、纽可门奠基工作瓦特双向通用蒸汽机第62页瓦特蒸汽机第63页蒸汽机车模型第64页二、第一次技术革命历史意义1、第一次技术革命造成了工业革命胜利完成，促进了社会生产力快速发展。2、第一次技术革命推进了新兴产业部门崛起和工业生产体系全方面改革。促进了机器制造业、钢铁工业和交通运输业发展。3、第一次技术革命对科学、教育发展产生了重大影响。第65页第五章、近代科学发展与第二次技术革命第一节、19世纪天文学和地质学一、天文观察技术进步和天体演化理论提出望远镜改进天体摄影术创造光谱学技术创造：基尔霍夫三定律第66页第一节、19世纪天文学和地质学科学史上第一个天体演化理论：1775年康德（1724-1804）出版了宇宙发展史概论，提出了太阳系起源星云假说。1796拉普拉斯（1749-1827）出版了宇宙体系论第67页康德第68页二、地质学确立水成论和火成论之争：水成论：魏纳（1749-1817）火成论：赫顿（1726-1797）灾变论与渐变论之争：灾变论：居维叶（1796-1823）渐变论：赖尔（1797-1875），1830年出版地质学原理。第69页第二节、19世纪物理学和数学一、能量守恒定律发觉及热力学研究热本质认识：热质说：热是“一个特殊形态没有重量物质”，当热质进入物体后物体会发烧。热运动说：热是物质粒子运动。第70页一、能量守恒定律发觉及热力学研究1842年迈尔发表论文论无机界力，首次叙述了能量守恒定律。1847年赫姆霍兹写成力守恒一文，证实了普遍能量守恒原理。1840年焦耳发觉焦耳定律，揭示了电与热之间联络和转化。热力学第一、二定律发觉第71页二、经典电磁学理论建立18奥斯特课堂试验第一次揭示了电与磁本质关系。18安培确定了右手定则，研究了电流产生磁效应。1827年欧姆提出欧姆定律。1821-1831年法拉第完成“磁生电”试验，发觉电磁感应定律，奠定了电磁学试验基础。1873年麦克斯韦出版电磁学通论。第72页麦克斯韦第73页三、波动光学建立光波动说和微粒说之争18托马斯杨试验。18马吕斯发觉了光偏振现象。1862年傅科测得真空中光速为298000千米/秒。麦克斯韦电磁理论深入揭示了光波动本质1888年赫兹证实了电磁波含有光一切性质。第74页四、近世代数发展和非欧几何诞生伽罗华(1811-1832)群布尔(1815-1864)代数高斯(1777-1855)罗巴切夫斯基(1792-1856)黎曼(1826-1866)第75页第三节、19世纪生物学和化学一、细胞学说、进化论提出和遗传学萌芽1665年胡克发觉细胞1838年施来登发表论植物发生明确提出细胞是植物结构最基本单位和实体。1839年施旺发表论文发觉动物细胞第76页一、细胞学说、进化论提出和遗传学萌芽1855年微耳和创建细胞病理学，提出细胞是生命基本单位。18拉马克出版动物哲学1859年达尔文出版物种起源1854年孟德尔开始豌豆杂交试验，历时，提出分离定律和独立分配定律。第77页达尔文第78页二、原子论、元素周期律提出和有机化学发展18道尔顿引入了化学元素原子概念18道尔顿出版化学哲学新体系，正式发表了原子论。18阿伏伽德罗引入分子概念。1824-1828年维勒人工合成尿素。1869年门捷列夫提出元素周期律。第79页门捷列夫第80页第四节、第二次技术革命一、电机创造和电能开发电动机-发电机-变压器-高压远程输电二、远程通讯技术飞跃有线电报-无线电报，电话创造三、内燃机创造和使用内燃机-柴油机第81页第六章、近代科学技术特点与趋势第一节、近代科学发展特点一、试验科学方法论确实立培根：提倡试验方法和归纳方法笛卡儿：提倡数学方法和演绎方法伽利略：科学方法实践者牛顿：试验科学大师第82页二、机械自然观兴盛与衰落笛卡尔：自然图景是一个受着准确数学法则支配完善机器。拉美特利：人是机器。三、科学共同体形成标志：学会和科学院建立科学研究展现职业化、机构化、社会化和体制化第83页第二节、世界科技中心转移及其启示一、世界科技中心转移（汤浅光朝）意大利（1540-1610）60年，伽利略英国（1660-1730）70年，牛顿法国（1770-1830）60年，卡诺，拉瓦锡德国（1810-1920）1，李比希，美国（1920-2006）86年，爱迪生，第84页二、世界科技中心转移对我们建设创新型国家启示1、人才是根本。坚持人才强国战略。2、只有创新才能超越他人，才能实现科学技术跨越式发展。3、科学技术是第一生产力。要加紧科技结果转化。4、教育是基础。第85页第三节、中国近代科学技术落后原因探析（李约瑟难题）一、科学本身原因中国古代科技重技术轻科学、重实用轻理论科学方法不足：定性-定量二、社会方面原因封建专制制度（自给自足小农经济，重农抑商）第86页第三节、中国近代科学技术落后原因探析（李约瑟难题）科举制度影响（学而优则仕）罢黜百家，独尊儒术影响哲学上影响（天人合一）地理位置影响（河流文明与海洋文明冲突）第87页第七章、物理学革命与当代科学产生第一节、科学革命序幕一、“以太漂移”零结果1887年迈克尔逊和莫雷以太漂移试验二、“紫外灾难”19瑞利-金斯黑体辐射定律三、三大试验发觉X射线放射性电子第88页第二节、相对论创建一、爱因斯坦科学生涯19在论文论动体电动力学中提出狭义相对论。19完成广义相对论二、狭义相对论建立两个前提：相对性原理-光速不变原理钟慢-尺缩-质增效应三、广义相对论建立第89页地球旋转扭曲时空第90页第三节、量子理论建立一、量子论诞生19普朗克提出量子论爱因斯坦提出光量子、光波粒二象性概念二、量子力学建立海森伯矩阵力学薛定谔波动力学三、世纪之争第91页普朗克第92页第八章、基础科学新发展第一节、微观物理学诞生一、微观物理学背景二、原子物理学19汤姆逊布丁模型-19卢瑟福行星模型-19玻尔原子量子论-1928年狄拉克方程三、原子核物理学1932年查德威克证实了中子存在第93页第一节、微观物理学诞生费米1942年建成世界上第一座原子核裂变链式反应堆四、粒子物理学光子，轻子：中微子，电子，介子，重子：核子（中子，质子）引力子，第94页第二节、化学键理论与元素周期律本质解释一、化学键理论19郎缪尔提出共价键概念1927年诞生量子化学二、元素周期律门捷列夫迈耶尔元素周期律意义第95页第三节、基因理论与分子生物学一、基因理论19摩尔根总结出基因连锁遗传规律，并首次提出基因一词。1941年比德尔和塔特姆提出一个基因一个酶学说。1944年艾弗瑞发觉遗传信息载体就是DNA（脱氧核糖核酸）。第96页摩尔根第97页摩尔根试验对象果蝇第98页二、分子生物学1948年查戈夫发觉人类认识DNA结构第一个定律查戈夫定律。1951年维尔金斯第一次取得DNA晶体结构X射线衍射图。1953年沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型。1958年克里克提出中心法则，说明DNA自我复制和制造蛋白质过程。第99页DNA分子X射线衍射图第100页DNA双螺旋结构图第101页第四节、当代宇宙学创建和发展一、当代宇宙学创建19爱因斯坦提出有限无边静态宇宙模型。德西特、弗里德曼、勒梅特宇宙膨胀模型。1929年哈勃提出哈勃定律，有力地支持了宇宙膨胀模型。第102页二、当代宇宙学发展1948年伽莫夫等人提出宇宙起源和演化大爆炸理论。1964年彭齐斯和威尔逊发觉微波背景辐射，有力地支持了大爆炸理论。1984年霍金创建量子宇宙学黑洞和暗物质研究第103页第五节、大地结构理论与地学新发觉一、地学源头二、近当代大地理论诞生19魏格纳提出大陆漂移说1947年李四光创建地质力学1956年陈国达提出地洼学说1962年赫斯海底扩张说1966年威尔逊提出板块结构说三、地学新进展和困境第104页第六节、希尔伯特23个数学问题与数学发展一、20世纪前夜数学情况二、希尔伯特生平三、希尔伯特23个数学问题19希尔伯特提出著名23个数学问题，广泛地影响了20世纪数学发展。第105页第九章、当代新兴科学兴起第一节、横断科学脱颖而出一、系统科学兴起系统科学是以系统及其机理为对象，研究系统类型、普通性质和活动规律科学。1、系统论1940年首创系统工程学这一名词第106页第一节、横断科学脱颖而出1957年哥德和迈克尔合著了系统工程学1965年迈克尔编写系统工程学手册1945年贝塔朗菲发表关于普通系统论一文，标志系统论诞生。2、信息论1948年数学家申农发表通信数学理论，奠定了信息论基础。第107页第一节、横断科学脱颖而出3、控制论1948年维纳出版控制论，宣告控制论诞生。二、自组织理论1、耗散结构理论（1967年普里戈金）2、超循环理论（1971年艾根）3、协同学（1977年哈肯）第108页第二节、综合科学方兴未艾一、人类环境和生态意识觉醒1962年雷切尔卡逊寂静春天1972年沃德和杜博斯只有一个地球1972年罗马俱乐部增加极限1972年联合国发表人类环境宣言1992年联合国经过里约热内卢宣言和二十一世纪议程第109页二、欣欣向荣环境科学环境科学是研究近代、当代社会、经济发展过程中出现环境质量改变科学，其研究领域包含环境质量改变起因、过程和后果，并找出处理环境问题路径和技术办法。三、方兴未艾生态学1866年海克尔提出生态学一词生态学是硕士物生存条件、生物及其群体与环境相互作用过程及其规律科学。20世纪30年代生态学形成独立学科第110页第三节、交叉科学突飞猛进一、交叉科学发展脉络自然科学内部各学科交叉自然科学与社会科学各学科交叉社会科学内部各学科交叉二、交叉科学兴起历史背景科学基础强大动力思想条件第111页第十章、当代高技术与第三次技术革命第一节、信息技术一、计算机技术二、微电子技术三、通信技术四、网络技术第112页第二节、材料技术一、金属材料二、无机非金属材料三、高分子材料四、先进复合材料五、信息材料六、新能源材料第113页第三节、能源技术一、能源技术发展历程1、柴薪时代2、煤炭时代3、石油时代4、新能源时代二、能源分类三、能源技术开发利用1、洁净能源技术2节约能源技术3、新能源技术第114页第三节、能源技术生物质能利用技术太阳能利用技术受控核能利用技术氢能利用技术地热能利用技术水能利用技术风能利用技术海洋能利用技术第115页第四节、空间技术一、人造地球卫星科学卫星、技术试验卫星、应用卫星二、运载火箭齐奥尔科夫斯基，戈达德，奥伯特，冯布劳恩三、载人航天载人飞船、航天飞机、空间站四、空间环境监测第116页人造卫星第117页运载火箭第118页第五节、生物技术一、基因工程技术1981年第一个基因工程产品重组人体胰岛素正式投产二、蛋白质工程三、克隆技术1997年英国克隆羊多莉诞生四、人类基因组计划公布了人类基因组图谱分析结果第119页多莉羊第120页