自然辩证法在工程中的理论与应用.ppt

自然辩证法 在工程中的理论与应用 教学重点与难点 针对工程硕士的特点 以科学发展观为指导 根据建设创新型国家的要求 突破传统自然辩证法教材的体系结构 在讨论一般科学技术问题基础上 突出关于工程问题的讨论 第一章科学 技术与工程的一般特点 第一节科学的含义和特征第二节技术的含义和特征第三节工程的含义和特征第四节科学 技术 工程的联系与区别 第一节科学的含义和特征 科学的词源西方的古拉丁 公元前1千年前 语 scientia 是指 知识 也就是将科学指向认识的 成果 但是不涉及真理性 使用性乃至方法及表现形式的要求 古代中国没有科学一词 是19世纪下半叶由日本传来的外来语 将科学分开来讲的 是 科 学 即以分科的建制方法和研究方式去研究的学问 第一节科学的含义和特征 科学的概念 科学是以认识自然的知识体系 认知活动和社会建制 知识体系 客观化 抽象化 系统化 理论化社会活动 主体 客体以及主客体间的中介社会建制 从业余兴趣 职业分工 社会工程研究方法 理性 经验 实验 逻辑 价值判断 不科学 科学化 科学的对象 自然 社会 思维科学的门类 自然科学 社会科学和工具性科学科学的形式 范畴 定理与定律 公理和假设 以逻辑的方式从基本概念和假设出发解释世界 第一节科学的含义和特征 科学的特征解释性和预见性 实证主义精确性 可量化可验证性 经验主义可错性和可变性 历史主义系统性 辨证主义主体际性 主观与客观的统一 抽象上升到具体区别于经验知识 局部知识 个人知识 宗教知识 第一节科学的含义和特征 科学的分类F 培根 记忆的科学 想象的科学 理智的科学圣西门 天文学 物理学 化学 生物学黑格尔 数学 力学 物理学 化学 地质学 植物学 动物学 加入运动变化 普遍联系观点 恩格尔 机械 物理 化学 生物 社会现代 基础研究 应用研究 开发研究当代 基础科学 技术科学 工程科学边缘科学 横断科学 综合科学 第二节技术的含义和特征 技术的词源古希腊 公元前3千年前 语 techne 含义是指技艺 手艺 技能 本领 现在的 technology 是十七世纪时将 techne 加上了 logos 逻各斯 苏格拉底之前的哲学中 指支配宇宙的原则 此后被理解为理性 理念 被当作上帝一样的所有活动和产生的源泉 或存在于人类灵魂中的推理能力 圣经或基督教里之圣子 即神的属性中的智慧和创造力 以之与人沟通 宇宙的律性 加上 Techne 直观的含义也就是在 技能中所包含的宇律性 的意思 我国战国 公元前四百年 公元前221 的 工巧 排在 天时 地气 才美 之后 是使人造的器物得以为 良 的条件 第二节技术的含义和特征 技术的概念 改造世界的知识体系及其物化载体 改造活动和社会建制 知识体系 主体性 技能性 多样性 具体性物化载体 工具 装置 工艺 程序社会活动 将自然转化为人工物 是目的 价值 与知识的结点社会建制 谋生手段 职业群体 人员体系体系存在 技术群落 连锁发展第一次技术革命 蒸汽 机器技术体系第二次技术革命 内燃机 电气技术体系现代技术革命 高新技术群 第二节技术的含义和特征 技术的特征自然属性和社会属性的统一主体要素和客体要素的统一物质因素和精神因素的统一潜在形态到显示形态的过程技术的分类按运动形式 机械 物理 化工 生物按劳作过程 采掘 材料 机械 建筑 交通 通讯 动力 第三节工程的含义和特征 工程的概念工程的词源Engineering Engine 设计 ingenious 创造能力 工程含义的历史发展 18世纪前 直觉与创意的彰显 军事与艺术19世纪 知识与技能的结合 工程师群体20世纪起 系统与组织的改造 社会工程学科运用科学理论与技术手段 有组织 系统化的改造 客观 世界的具体实践活动及取得成果 第三节工程的含义和特征 工程的特征工程的追求目标是社会实现工程是科学 技术与社会的动态整合工程活动是通过技术集成实现创新的过程工程本身是一个复杂系统工程的分类按 技术 生产过程 采掘 材料 机械 建筑 交通 通讯 动力按产业类型 第一产业部类 农业 林业 水利第二产业部类 能源动力 材料 制造 建筑与土木 海洋第三产业部类 信息与通讯 交通工程 环境 保健 管理 第四节科学技术工程的联系与区别 科学的本质是发现 由外及内将存在的世界变为 科学 的世界 实质上是将世界以特定方式在人类意识中重现和预演技术的灵魂是发明 由内及外将 科学 的世界变为 技术 的世界 实质上就是将可认知的世界变为可改变 可如何改变的世界工程的核心是建造 内外作用循环的实现将科学与技术连接起来 通过反馈与重设使内外作用实现持续的循环 第四节科学技术工程的联系与区别 第二章科学 技术与工程的历史及发展趋势 第一节科学的历史发展第二节技术的历史发展第三节工程的历史发展第四节现代科学 技术与工程的特点和发展趋势 第一节科学的历史发展 科学技术的起源 科学和技术作为两种密切联系又根本区别的社会存在 其起源上的分别尤其明显 一个民族没有科学是可以生存的 但没有技术是不可能生存的 从这个意义上说 技术比科学更贴近人的本质 技术和劳动一起构成人类产生的条件 技术的起源 人的产生1200万年前 猿800 400万年前 猿人 猿 人 300万年前起 智人 人与动物的区别 觅食方式人从动物界分化的标志劳动 语言 工具伴随着劳动活动的出现 工具的产生 技术也就随之而来了 科学的起源 脑体分工 阶级出现是科学诞生的前提有食 有闲 兴趣 自由 奴隶主阶级古代文明兴起 集群生活中的实践基础四大流域文明 四大古文明古埃及 古巴比伦 古中国 古印度海域文明 古希腊 古罗马农民和商人 职业群体塑造科学形态 古代科学的形态之一 自然哲学自公元前8世纪以后 古代科学是以自然哲学的形式存在和发展的 整个古代的科学实际上只限于天文 气象 力学 数学以及建筑 航海 医学等 没有形成独立的 系统的分门别类的知识体系 一切有关自然的知识几乎都包含在自然哲学中 西方 原子论 万物皆火 水 气 分解的 无机的 物学 东方 道家学说 儒家 天人感应 墨家实验 还原的 有机的 人学 古代科学的形态之二 实用知识 科学 体系中医 中国式自然科学与意识形态的关系官科技 中国式自然科学与政治的关系三大发明 中国式科技与社会的关系 古代科学的形态之三 理论自然科学萌芽亚里士多德 证明传统源流欧几里得的 几何原本 几何学传统源流阿基米德 科学研究中实验方法的尝试 古代技术的形式 手工技术以工具 身体和经验为构成要素 而且后两者更为关键 思考 古代科学对古代技术为什么没有明显的推动或帮助 古代工程的起源 公元前3000年 古印度 古巴比伦冶炼工程铜 青铜 铁公元前700年 古希腊 古巴比伦市政工程公元前250年 中国水利工程 长城文艺复兴时期 工程师为主导的工程活动古代工程趋于规模化 职业化 理论化 近代自然科学革命的起点 以争取自然科学的独立为目的 从哥白尼 1473 1543 的 日心说 维萨留斯 1514 1564 的 血液循环理论 开始 经伽利略的力学研究延续 以牛顿力学建立为标志科学革命 1543年 天体运行论 和 人体构造 从宇宙结构 天体运行的大循环角度和人体内部血液的小循环角度消除了神的位置 以太阳和心脏为中心的两种循环 圆周 宣告了神与神国的特权的终结 近代自然科学革命的发展 伽利略的贡献近代实验科学的奠基人 将实践操作 数学和逻辑同科学研究结合起来 一 天文学观察 神的宇宙有瑕疵 拥护 日心说 二 创建动力学 落体定律 惯性运动 三 科学方法的创新 实验观测证实和数理逻辑推理相结合 近代自然科学革命的发展 开普勒的行星三定律是牛顿万有引力定律最重要的前提 第一定律 行星轨道为椭圆 太阳在椭圆的一个焦点上 轨道定律 第二定律 同时间内 行星与太阳联线扫过的面积相同 面积定律 第三定律 太阳系内任意两颗行星的公转周期的平方与他们的轨道半主轴长的立方成正比 周期定律 第谷 布拉赫 开普勒 滕格纳尔 近代自然科学革命的发展 新哲学的激励弗朗西斯 培根 归纳法 实验科学方法 知识就是力量 经验和理性职能的真正的合法婚配 笛卡尔 演绎法 实验方法的基础 我思故我在 解析几何学 近代自然科学革命的完成 牛顿 公元1642 1727年 牛顿因为发明了万有定律而创立了科学的天文学 由于进行了光的分解而创立了科学的光学 由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学 恩格斯伊萨克 牛顿爵士安葬在这里 他以近于超人的智力第一个证明了行星的运动与形状 彗星的轨道 海洋的潮汐 他孜孜不倦地研究光线的各种不同的屈折角 颜色所生成的种种性质 对于自然 考古和圣经 他是一个勤勉 敏锐和忠实的诠释者 在他的哲学中确认上帝的尊严 并在他的举止中表现了福音的纯朴 让人类欢呼曾经存在过这样伟大的一位人类之光 牛顿墓前铭文 近代自然科学革命的完成 自然哲学的数学原理 牛顿力学三定律 万有引力定律第一定律 F 0第二定律 F ma第三定律 F F 万有引力定律重要的刚体物理学概念 质点 绝对 时间 绝对空间 质量 动量 力等 近代自然科学革命的完成 牛顿力学获得接受 实证主义胜利哈雷彗星 返地周期 的发现 1759 地球形状的证实 1740 行星摄动现象的证实 海王星的发现 1846年法国的勒维烈和1845年英国的亚当斯 力学的新分支 弹性力学 流体力学 材料力学等纷纷建立缺陷 绝对时间 绝对空间 质量恒定 同神学的妥协 完美机械的 第一推动 关于上帝在七天中创造世界的考证 关于圣父 圣子 圣灵三位一体的研究 关于圣经史和自然史年表的一致性 近代自然科学革命的成果 微积分的建立 牛顿和莱布尼兹光学的发展 微粒说和波动说热学 温度与热量区分 热质说磁学 扭秤实验静电 静电电容器 雷电研究 库仑定律化学的初期成果 波义耳的元素概念 氧的发现 拉瓦锡的氧化燃烧理论 一系列气体的发现和吹管分析 事发分析等一系列化学分析方法的使用生物学 毛细血管的发现 显微镜的发明改进 细胞学和微生物研究 预成论和渐成论 动植物分法 早期的物种演化观念 古代和近代思维方式的特征 古代自然哲学思维方式直观性辩证性思辨性 近代科学思维方式形而上学机械论唯心主义 现代性的伏笔 倡导理性主义和经验主义主客二分的思维方式演绎和归纳方法的结合还原论 机械论宗教世界模型 终极粒子 绝对客体 完美机械 人类中心主义 第二节技术的历史发展 近代第一次技术革命和产业革命 机器系统的产生一 工作机的发明和改进凯伊飞梭 哈格里夫斯的手摇纺纱机 阿克莱特水利纺纱机 克伦普顿 骡机 卡特赖特自动织布机二 动力机的发明萨弗里的 矿山之友 纽可门的活塞式大蒸汽机瓦特发明冷凝器 连杆和飞轮 改进蒸汽机三 传动机的发明 离心调速器 传动装置 近代第一次技术革命和产业革命 以机器制造机器机床的发明和应用威尔金斯的 镗床 莫兹利的 移动刀架 蒸汽 机器时代的技术体系蒸汽动力的推动轮船 火车的发明和交通运输技术的变革工业体系的形成 采煤业 炸药 石油的使用 煤油灯 化工业 制酸 制碱 染料业 化肥 建筑业 钢筋混凝土的使用 通讯业 有线通讯 世界最早的工厂 1771年水力纺纱机工厂标志了工程活动规范化工程师群体组织 1818年英国民用工程师学会成立标志了工程专业化 近代第一次技术革命和产业革命 为什么第一次工业革命比近代科学革命晚一百年 为什么近代自然科学与技术革命都发生在欧洲 中国为什么没有自发的产生近代科学 李约瑟之谜 1 为什么第一次工业革命比近代科学革命晚一百年 科学要直接对技术起推动性的作用 机器必需先诞生 马克思机器与加工对象的关系是纯自然的关系 即物理学 动力学和化学的研究领域 而类似于感觉 经验之类与人的主观世界相联系的因素就被彻底剥离在外了 工程师职业群体的诞生人从直接改造自然变为了间接改造自然 人类的劳动对象变为了机器 2 为什么近代自然科学与技术革命都发生在欧洲 怀疑精神 近代科学的生命力所在以证明为核心的 几何学传统 和 因果律传统 资本的本质需求 增值 而技术是最好的增值手段市场扩张 社会需求的推动作用 3 中国为什么没有自发的产生近代科学 李约瑟之谜 肯定派 古代中国的实用知识体系否定派 古代中国只有技术没有科学消解问题 鸡不生鸭蛋 文化传统的差异就像物种之间的差异一样大 十九世纪的自然科学 十九世纪是科学的世纪1 各门科学都从经验科学变为理论科学并取得了重大的突破 2 科学研究的方式从个人研究转变为集体研究 建制化的科学得以产生 3 科学开始走到了技术的前列 科学逐渐成为经济生活中起主要作用的手段 十九世纪的自然科学 世界科学活动中心的迁移18世纪 英国道尔顿 戴维 法拉第 赖尔 哈密顿 焦耳 麦克斯韦 达尔文18世纪末和19世纪上半叶 法国拉格朗日 拉普拉斯 柯西 库伦 达兰贝尔 拉瓦锡 盖 吕萨克卢布兰 居维叶 布丰 拉马克19世纪30年代前后 德国高斯 欧姆 楞次 李比希 迈尔 赫尔姆霍兹 克劳修斯 凯库勒 基尔霍夫 赫兹1809年柏林大学成立 实行常规试验课 课堂讨论日本 美国 英国以德国大学为样本进行改革 十九世纪的自然科学 1 能量守恒与转化定律热力学研究 卡诺原理 布朗运动 麦克斯韦的分子运动论伏特 伏特电池 尼尔克逊 电解水 奥斯特 电流磁效应 法拉第和亨利 电磁感应 等人的研究迈尔和焦耳的不同研究范式 观察思辨方法和实验方法19世纪70年代恩格斯明确提出 能量守恒与转化定律 十九世纪的自然科学 热力学第一定律 永动机不可能实现外界传递给一个物质系统的热量等于对该系统做作的功和系统内能增量的总合热力学第二定律 自然热运动不可逆特定的封闭系统中 熵值趋向增大 当熵值达到最大时 热机不再做功 整个系统能量守恒 且处于热平衡状态克劳胥斯由热力学第二定律推出 热寂说 十九世纪的自然科学 2 演化 进化 思想在天文学 地学 生物学理论上的突破性引入康德 拉普拉斯的星云假说康德 自然通史和天体论 1755 拉普拉斯 宇宙体系论 1796 星云假说说明了宇宙现在的状态是经过长期发展过程形成的 从而否定了牛顿的 上帝第一推动 的存在 十九世纪的自然科学 地质演化理论工业革命以来的地质勘探 矿山采掘 运河开凿等人类行为揭示了地壳的层叠结构 以及不同地层中的不同生物化石 人们开始寻求对地层成因的解答水成说 伍德沃德 维尔纳火成说 莫罗 赫顿灾变说 居维叶渐变说 赖尔 休斯 地质学原理 标志了近代地质学的系统化 地球的面貌 总结了近代地质学 十九世纪的自然科学 生物学研究的三条线索 生物的物种多样性和适应性 生物进化论拉马克 动物哲学 用进废退 获得性遗传 达尔文 物种起源 根据自然选择 即在生存斗争中适者生存的物种起源 变异性 遗传性 繁殖过剩 生存竞争 自然选择 优胜劣汰 贝格尔号 加帕戈斯群岛1831 1836 物种稳定性和物种亲代性状在后代的表现 遗传学的新进展孟德尔的遗传定律 魏斯曼的 新达尔文主义 生物个体发育的过程 细胞学说微而和 细胞病理学 巴斯德 免疫学 塞奇威克致达尔文查理 寄来的书收到了 我首先表示十分的感谢 但是当我读着您的书时 我感到痛苦多于愉快 因为我认为你这些理论完全是错误的 有些地方简直是令人难堪的恶作剧 我不时不得不为你荒唐的章节而狂笑 直笑得我两肋酸痛 您这简直是理智的腐化 是妄想人性的堕落 从上帝创造的人堕落成一群浑身长毛的动物 我过去曾说过您是我的学生中最优秀者 最有希望成为一名伟大的科学家 但是我现在不得不说 您是剑桥学生中最能胡思乱想 标新立异的一个了 最后我要告诉您的是 我 过去您的老师 现在一个猴子的后代 虽然体力和精力已大不如前 但是上帝在言行两方面的启示我都谦卑地加以接受 我知道唯有上帝能够在实践中支持我 如果您也能这样做 我们将在天堂里会面 塞奇威克 剑桥大学三一学院地质学教授 赫胥黎致达尔文 我所看到的博物学著作没有一本给过我这样深刻的印象 我最衷心地向您致谢 因为您给了我大量的新观点 我认为这本书的格调再好也没有了 它可以感动对于这个问题一点也不懂得的人们 至于您的理论 我准备为她接受火刑 我认为您对物种的生成已经阐明了一个真正的原因 如果说物种不是按照你所假定的方式发生的 那么你已把证明这一点的责任推给了你的反对者 如果我不是大错的话 很多的辱骂和诽谤已经为您准备好了 希望您不要为此而感到任何厌恶和烦扰 您可以信赖一点 您已经博得了一切有思想的人们的永久感激 至于那些要吠 要嚎的恶狗 您必须想到您的一些朋友们无论如何还有一定的战斗性 虽然您时常公正地谴责这种战斗性 但它对您可能是有帮助的 我正在磨利我的爪和牙而准备进行战斗 赫胥黎与威尔伯福斯之争 科学真理与宗教教义 之间的冲突的代名词 赫胥黎 生物学家 威尔伯福斯 牛津教区主教1860年6月27日 7月4日 英国科学促进会第30届年会在牛津大学召开 30日在牛津博物馆的动植物组分会上 赫胥黎被威尔伯福斯质问作为声称人与猴子有血缘关系的人 究竟是他的祖父还是祖母从猴子变来的 赫胥黎的著名反驳 我声明 我再重复一下 一个人没有理由因为有一个大猩猩作为他的祖先感到羞耻 真正令他感到羞耻的是 他的祖先是这样的一个人 他不是利用他的聪明才智在自己的领域去获得成功 而是利用他口若悬河的言辞 偷梁换柱的雄辩和求助于宗教偏见的娴熟技巧来分散听众的注意力 干涉他自己不懂的科学问题 除了滑铁卢战役以外 十九世纪最著名的战争 当1859年达尔文的 物种起源 与马克思的 政治经济学批判 同年出版 马克思 达尔文的著作非常有意义 这本书我可以用来当做历史上的阶级斗争的自然科学根据 马克思还专门赠给达尔文的 资本论 扉页题词是 赠给查理 达尔文先生 您真诚的饮慕者卡尔 马克思 十九世纪的自然科学 3 物质结构的化学理论原子 分子说道尔顿 化学原子论 近代化学第一次理论综合盖 吕萨克 气体反应定律阿佛加德罗 分子概念 1811 康尼查罗在首届国际化学会议 1860年 上 重新提出必须对分子与原子做出区分的观点 才获得重视和赞同 十九世纪的自然科学 有机化学结构理论的建立及应用凯库勒 原子价概念 苯的环状结构 奠定有机结构理论基础 人们开始相信只要知道物体的化学结构 就可以按它的成分把它构造出来 维勒以无机物合成有机物质 尿素 19世纪五十年代 有机合成从实验室研究发展为工业生产 彻底打破了有机物与无机物之间的界限 十九世纪的自然科学 阿尔弗雷德 伯纳德 诺贝尔 1833 1896 1865年发明 雷管 1862年发明用 温热法 制造硝化甘油的安全生产法1867年发明黄色炸药 达纳炸药 1872年发明胶质达纳炸药 硝化纤维 世界上第一种双基炸药 1887年发明无烟火药和特种达纳炸药 硝酸铵 一生申报专利350项 包括人造橡胶 人造皮革 煤气表等1900年瑞典政府根据诺贝尔遗愿批准设置了诺贝尔基金会1901年诺贝尔奖首次颁奖1968年瑞典中央银行于建行300周年之际增设诺贝尔经济奖 全称为瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德 伯恩德 诺贝尔经济科学奖金 1969年开始首次颁奖 1990年诺贝尔重侄孙克劳斯 诺贝尔增设诺贝尔地球奖 表彰杰出的环境成就者 1991年 月 日世界环境日之际首次颁发 诺贝尔遗嘱全文 我 签名人艾尔弗雷德 伯哈德 诺贝尔 经过郑重的考虑后特此宣布 下文是关于处理我死后所留下的财产的遗嘱 在此我要求遗嘱执行人以如下方式处置我可以兑换的剩余财产 将上述财产兑换成现金 然后进行安全可靠的投资 以这份资金成立一个基金会 将基金所产生的利息每年奖给在前一年中为人类作出杰出贡献的人 将此利息划分为五等份 分配如下 一份奖给在物理界有最重大的发现或发明的人 一份奖给在化学上有最重大的发现或改进的人 一份奖给在医学和生理学界有最重大的发现的人 一份奖给在文学界创作出具有理想倾向的最佳作品的人 最后一份奖给为促进民族团结友好 取消或裁减常备军队以及为和平会议的组织和宣传尽到最大努力或作出最大贡献的人 物理奖和化学奖由斯德哥尔摩瑞典科学院颁发 医学和生理学奖由斯德哥尔摩卡罗琳医学院颁发 文学奖由斯德哥尔摩文学院颁发 和平奖由挪威议会选举产生的5人委员会颁发 对于获奖候选人的国籍不予任何考虑 也就是说 不管他或她是不是斯堪的纳维亚人 谁最符合条件谁就应该获得奖金 我在此声明 这样授予奖金是我的迫切愿望 这是我惟一存效的遗嘱 在我死后 若发现以前任何有关财产处置的遗嘱 一概作废 十九世纪的自然科学 元素周期律的发现门捷列夫依据元素周期律的基本观点修正某些元素的原子量获得成功 进而排出了元素周期表 预言了未知元素并获得了后来实验的证明 十九世纪的自然科学 电磁理论的建立1786年伽伐尼发现电流 使对电的认识从静到动1800年伏特发明电池 物理学上的创举1820年奥斯特发现电流的磁效应1822年安培发现电流产生磁力的基本定律1831年法拉第提出电磁感应定律 开启电力时代1833年楞次提出感生电流方向定律1865年麦克斯韦发表描述电磁场运动规律的方程1873年麦克斯韦发表 电磁学通论 标志着完整的电磁理论的确立 近代和辩证法思维方式的特征 近代科学思维方式形而上学机械论唯心主义 辩证法思维方式的特征全面运动联系 第二次技术革命及产业革命 从十九世纪中叶至二十世纪60年代 人类社会发生了以电气的应用和发明为中心的第二次技术革命和产业革命 人类社会发生了能源 通讯 交通 机器系统等方面的巨大变革 科学也终于走在了技术的前面 成为影响社会经济的主要力量 至今 人们还在享用着地二次技术革命所创造的物质成果 第二次技术革命及产业革命 1 钢铁与材料技术的发展炼钢技术的新发展1847年凯利实验空气沸腾法炼钢1855年贝麦特发明酸性转炉 在美国获得成功1878年托马斯发明碱性转炉1864年西门子兄弟和马丁发明西门子 马丁平炉炼钢法 使丰富了原料品种冶铁技术向大型化和机械化方向发展 大型高炉迅速发展钢铁加工技术发展 轧机不断改进 第二次技术革命及产业革命 冶金技术发展特种钢的发展 高碳钢 自硬钢 锰钢 镍钢 高速钢 硅钢电冶金技术出现物理冶金和萃取冶金 火法冶金和水法冶金 金相学学科发展形成1781年贝克曼分析钢铁间的区别1864年随照相技术的发明 金相照片出现1901年奥斯汀提出铁碳平衡图 金相学作为一门科学已经形成 金相学是技术科学 既是冶金技术的科学化 又是化学 热学的基本理论在冶金技术上应用的结果 第二次技术革命及产业革命 2 热机的新发明与应用蒸汽技术在19世纪中叶进入成熟期 达到极限内燃机的发明1673年惠更斯提出真空活塞式火药内燃机的设想1794年斯特列特提出燃料与空气混合为能源的原理1799年勒蓬提出了电火花点火的内燃机设想1820年塞西尔以氢煤气为燃料的煤气机运转成功1823年布朗发明最早的实用内燃机用以提水1860年雷诺发明了最初的商品化内燃机 热效率只有4 1862年奥托制成功率半马力的煤气机1864年第一家省产内燃机的工厂 奥托公司成立 第二次技术革命及产业革命 内燃机的改进内燃机的改进得以与科学的指引 蒸汽机的改进促进了热力学的研究 而热力学理论又被应用于内燃机的改进1862年德 罗沙斯提出等容燃烧四冲程循环原理1872年奥托公司成立多伊茨每次发动机厂 扩大小型内燃机生产 并招聘戴姆勒1876年第一台四冲程卧式煤气机诞生 即奥托机1883年戴姆勒制成高速化 小型化的汽油发动机1892年狄塞尔发明压燃点火式柴油发动机1897年柴油发动机制成 即狄塞尔发动机 成为内燃机发展史上又一个伟大起点二次世界大战后 燃气轮机和汽轮机得到实用性发展 第二次技术革命及产业革命 内燃机的应用汽车的发明与制造1885年戴姆勒制成摩托车1886年1月29日本茨 奔驰公司 获得汽车制造专利1893年本茨开始批量生产汽车1888年邓禄普获得充气轮胎的专利 首先用于自行车 马上又用于汽车制造中 汽车工业促进了合成橡胶 电磁点火装置 起动机 车灯 喇叭和加热器的制造技术 薄板轧制技术 玻璃制造技术以及其他附属工业 配套工业技术的发展 城市交通状况发生了巨大变革 第二次技术革命及产业革命 内燃机的应用铁路运输得到巨大改观1903年莱特兄弟试飞飞机成功 开启飞行时代1910年拖拉机成批生产 农业动力落后问题得以解决 促进农用工作机制造与应用 加速农业机械化进程 农业生产率增加而农业人口减少 1903年福特汽车公司创立 1908年生产出T型车福特采用流水作业 使汽车价格急剧降低 260 400美元 成功的实现汽车从小批量生产转向大批量生产 最高日产达9000辆 使汽车成为大众消费品 福特雇员最低日薪5美元 流水作业方式在一切机械工厂部门中得到普及 截止1927年的19年 仅在美国就售出了超过1500万T型车 第二次技术革命及产业革命 3 电能 第二次技术革命的主角钢铁技术的发展为新技术体系提供物质基础内燃机的发明和应用为新技术体系提供新动力迄今为止 技术史上没有任何其他发明能和电能的发明和应用相比 因为电能在所能达到的一切领域 都使那里的原有技术发生根本性的变化 特别在19世纪下半期开始的电气时代通过现代社会的通讯技术 能源动力结构开始为改善人类生活方面做出了比蒸汽更大的贡献 第二次技术革命及产业革命 有线电报与电话电的发明不是依赖于经验的结果 而是以来科学实验和电磁理论的应用在各门科学中电磁学最先成为了技术的先导1833年高斯和韦伯架设了第一条电磁式有线电报1838年库克和惠斯通的双针式电报机运行成功1844年应用莫尔斯电码的电报系统在美开始运行1856年莫尔斯和西伯雷创立威斯坦 埃尼翁公司 建立电信业垄断1874年爱迪生完成了同时同向的多路通讯的发明19世纪中叶 出现铺设电报电缆的热潮 电报将欧美大陆 亚洲大陆 印度 和澳洲大陆联结起来 第二次技术革命及产业革命 有线电报与电话1876年2月14日格雷和贝尔同时提出发明电话的专利申请1887年贝尔电话 美国电话电报 公司创立1877年爱迪生发明碳粒话筒 德国邮政总监斯特凡委托维尔纳 西门子改进美式电话并投产1878年 美国建立第一个电话交换台 中央电话局 贝尔受英国政府邀请协助英国建设电话线路至今人均电话占有量仍作为国家或地区发达程度的标志 第二次技术革命及产业革命 电机的发明 从弱点技术到强电技术 1821年法拉第演示电动机的模型试验 而直道五十年后 才开始了电力的应用 其原因不在于技术而在于经济 19世纪初固定式蒸汽机提供较大而集中的动力 而后伴随小型机械化的需要又有了内燃机 因此发电机与电动机的发明和应用 并非出于动力需要 而是靠电灯的发明和应用才为电力的普遍需要开辟了道路 第二次技术革命及产业革命 电机的发明1860年巴奇诺基制成了包含环形电枢 整流子和合理励磁结构的直流电动机 但仍使用电池1845年惠更斯制成外加电源励磁的电磁式发电机1866年维尔纳 西门子研制成功自激式发电机1870年格拉姆制成环状电枢自激直流发电机1873年阿尔狄涅克研制鼓状电枢自激直流发电机19世纪70年代 开始了强电技术的时代 第二次技术革命及产业革命 电灯的发明电的价值在于依靠分布广远的电力供应网为任何需要它的地方提供方便 持久的能源 而这种推动建立电力网的最普遍需要 最初来源于带来照明变革的电灯 弧光灯解决了城市街道照明 但不适于家用爱迪生改进了斯旺的真空白炽灯泡 发明了耐用的碳丝灯泡 建立了第一座直流发电厂和第一个民用照明系统 19世纪最后十几年 伴随电灯在欧美大陆的普及 各国开始竞相建立大型电厂 第二次技术革命及产业革命 爱迪生 1847 1931 登记专利发明1328种 总计超过了二千种1868年申请第一个专利 电表记录器22岁发明证券报价机获得第一桶金 4万美元1877年发明留声机1879年发明碳化棉线灯丝电灯1912年为福特公司T型车设计电气自动起动器 T型车取代市场上的电动汽车1914 1918年第一次世界大战期间爱迪生致力于美国海军科技发展1931年10月18日终年84岁去世 10月21日全美国熄灯哀悼 第二次技术革命及产业革命 电力 强电技术 的广泛应用工业应用 1881年柏林第一条电车线路交付使用民用领域 电炉 电力洗衣机 电力洗碟机电力远距离输送问题的解决 高压输电低压电转变为高压电的研究 交流高压输电高压交流输电网的建立 使电力充分发挥优势 电力不仅有利于大工业 商业和手工业 也给运输业 采矿业 纺织业带来了新的激励 无线电通讯 弱电技术 悄然兴起19世纪末马可尼和波波夫实现无线传播和接收20世纪初马可尼完成英加间的无线电通讯 第二次技术革命及产业革命 电气工程 冶金工程 化学工程 农业工程 航空工程依次成为独立专业 基础理论科学有力的推动工程发展 技术成为工程的核心要素 在工程内部呈现组织化特征 工程全面繁荣 现代自然科学 一 20世纪初的物理学革命序幕 三大发现 电子 X射线和天然放射性起因 两朵乌云 黑体辐射 和 以太风 实验成就 相对论与量子力学的提出二 现代自然科学的新发展粒子世界的新发现凝聚态物理和天体物理结构化学和高分子化学分子水平的生物学研究 电子 x射线和天然放射性 实验对象 低压放电阴极射线 现象 辉光针对射线的组成和性质的研究 发现电子针对射线引起的荧光现象的研究 发现X射线针对X射线生成的研究 发现天然放射性1895年伦琴发现伦琴射线1896年贝克勒尔发现铀元素的天然放射性1897年汤姆生测定电子速度 电荷 质量及荷质比1897年居里夫妇定量测定铀的放射性强度 后发现钋 镭 1899年 1902年 证明了放射性元素的射线同X射线不同1900年卢瑟福分解放射性射线并命名 电子 X射线和天然放射性 原子物理学产生汤姆生的 面包夹葡萄干 原子模型被卢瑟福通过a粒子轰击铂片实验证伪 进而提出原子的有核模型 原子结构的行星模型 经典物理学的缺口原子非最小 元素非固定不变 质量不守恒 能量不守恒 能量和质量相联系 经典物理学的质量守恒 能量守恒 运动定律等基本定律层面临挑战 爱因斯坦的相对论 起因 乌云之一 迈克尔逊 莫雷实验 由光学研究开始 牛顿的光的 波动说 直观经验同新研究领域的矛盾 光的 介质 牛顿和麦克斯韦的回答 理想参照系 以太 实验焦点 以太风是否存在替代的推论假说 垂直地球和顺地球公转方向的光速差结果 零结果 存在可能 重设 以太 的属性 以太 不存在直接的问题 光波 没有介质 如何传播结果 跨出经典物理学体系 爱因斯坦的相对论 洛仑兹假设 收缩假设爱因斯坦 论动体的电动力学 狭义相对论基本假设一 对任何惯性系 一切自然定理同样适用 不存在绝对参照系 即相对性原理 摒弃了以太 对于基本假设二 对于任何惯性系 自由空间中光速相同 即光速不变原理 推论一 同时性的相对性推论二 时钟延缓 不存在绝对时间推论三 长度缩短 不存在绝对空间推论四 物体质量随速度变化 质量非恒定推论五 质能相关 奠定了原子能理论的基础 爱因斯坦的相对论 爱因斯坦的广义相对论 升降机 思维 实验将狭义相对论推广到非惯性系 变速运动参考系 得出自然定律在任何参考系中都可以表示为相同的数学模式 即自然定律的数学形式等效的等效定律 建立广义相对论的引力场方程 论证现实空间不是平坦的欧几里德空间 而是弯曲的黎曼空间 可验证推论 水星近日点的进动 引力场使光线偏转 光谱线的引力红移等爱因斯坦相对论的意义 新的时空观 运动观 物质观 量子论与量子力学 由于电磁波理论的证实 19世纪光的波动说取得了胜利 微粒说基本被遗弃了 黑体辐射 光电效应的实验以及原子稳定性的解释使波动说重新受到挑战 热辐射研究 理想黑体 维恩定律 黑体的绝对温度同它所发射能量最大的波长成反比 随着黑体的温度升高 对应着它所发射的光线的最大亮度的波长将要变短 向光谱的紫色区移动 瑞利 金斯定律 热物体的辐射强度与绝对温度成正比 而与所发射的光线波长的平方成反比 量子论与量子力学 维恩定律在短波部分与实验结果符合瑞利 金斯定律在长波部分符合 在短波部分不仅与实验结果出入较大 还会导出荒谬的结论 当辐射波长无限小时将获得无限大的能量 即 紫外光灾难 由于这两个公式都是基于严密的逻辑和计算得出的 因此问题的来源只可能是公式的基础 公理 经典物理学理论 量子论与量子力学 量子论形成的推动力 1900年普朗克提出量子概念 hv 赋予其提出的辐射公式以物理意义 解除 紫外光灾难问题 普朗克因此获得1918年的诺贝尔物理学奖金 1904年光电效应 爱因斯坦将能量量子理论从能量辐射 吸收推关到电磁波 提出光是能量为hv的光量子流 光电效应的关系式为 hv W 1 2mV2 爱因斯坦因此获得1921年的诺贝尔物理学奖金 原子稳定性理论 玻尔的定态跃迁理论 应用量子理论对卢瑟福原子模型进行修正 玻尔因此获得1923年的诺贝尔物理学奖金 1923年德布罗意提出物质波概念 解释了玻尔的模型 并预言电子束的衍射现象 后经戴维逊实验证明 1929年德布罗意获诺贝尔物理学奖金 量子论与量子力学 量子力学的发展 薛定谔波的动力学和波动方程 用以描述微观粒子的运动 玻恩以几率波的观点解读波方程 赋予其物理意义 其函数绝对值的平方与特定时刻在特定地点的的单位体积内发现粒子的几率成正比 海森堡提出测不准原理和测不准关系式 以矩阵方程和矩阵力学给予量子力学另一种数学表达式 1932年海森堡因此获诺贝尔物理学奖金 相对论与量子论 量子力学的结合 对高速微观运动的研究 引发了狄拉克进行相对性波动性力学的研究 预言了反粒子的存在 经1932年安德生发现了带正电荷的正电子得以证明 量子论和量子力学论证了连续和间断相统一的自然观 揭示了统计决定论的因果观 第三节工程的历史发展 现代工程的发展 工程规模进一步扩大化 从部门到国家 乃至超越国家力量范畴 成为 国际 工程 曼哈顿计划 1942 1 5万科技人员参与 耗资20亿美元阿波罗计划 1959 200家公司120所大学400万人耗资300多亿人类基因图谱计划 1990 美 英 德 法 中 日六国 物理学革命和新世界观 新思维方式对动现代自然科学全面发展 1 粒子世界的发现 2 地球物理与天体物理的发展 3 分子生物学的创立 4 系统科学 非线性科学与复杂性研究的兴起 物理学革命后 新技术的兴起 1 电子技术和计算机技术2 信息技术3 新能源技术4 新材料技术5 航天技术6 生物技术7 海洋技术科学高度社会建制化 技术发展带来了积极的和消极的影响 出现了 生态主义 技术恐惧 技术异化 STS研究 可持续发展 等课题 第四节现代科学 技术与工程的特点和发展趋势 现代科学的特点和发展趋势 大科学高度分化 高度综合 科学整体化总量扩张 更新加快 科学加速化规模组织扩大 社会建制形成 科学事业社会化数学价值提升 领域扩展 科学数学化系统论 信息论 控制论 科学研究方法系统化引发哲学反思 观念变革 科学哲理化 现代科学 技术与工程的特点和发展趋势 现代技术的特点及发展趋势 高技术知识高度密集的科学化技术高经济效益和社会效益的技术高战略价值的技术国际化特征的技术 国际竞争与合作 现代科学 技术与工程的特点和发展趋势 现代工程的特点及发展趋势规模化战略化 政策化跨国化创新意义增强负面效应彰显 现代科学 技术与工程的一体化趋势 科学活动技术化和技术活动科学化 科技一体化工程活动技术化和技术活动工程化 工程技术一体化科学 技术 工程的融合工程成为当代的 主流 社会 自然 进步方式 第3章科学 技术 工程与自然的基本理论 第一节自然存在观 自然的本质属性和结构特征第二节自然演化观 自然的发展规律第三节自然人化观 自然与人的本质关系 第一节自然存在观 自然界的概念自然界的概念有广义和狭义之分 广义的自然界是指整个宇宙 包括非生命世界 生命世界和人类社会 狭义的自然界则是指与人类社会相区别的物质世界 即人类社会生活的自然环境 自然界是人类一切知识的来源 自然存在观 自然界的物质性 自然界的物质形态 自然的多样性和差异性自然界的物质形态是千姿百态 无限多样的 从基本粒子到天体 从具有生命活性的生物大分子到人 都是物质的不同形态 自然界就存在于各种不同的物质形态之中 根据能否自我新陈代谢和遗传变异 可以把自然界中各种各样的物质形态划分为 非生命世界和生命世界 非生命世界1 宇观世界 总星系 星系团 星系 恒星 行星2 宏观世界 有机物 无机化合物 100多万种 单质3 微观世界 分子 原子 原子核 基本粒子 夸克 110多种元素400多种基本粒子 轻子类 重子类 光子族和轻子族 介子族和重子族 生命世界生物圈 生态系统 生物群落 种群 生物个体 生理系统 器官 组织 细胞 病毒 生物大分子发现现存的 动物 含昆虫 150多万种 植物40多万种 微生物8 9万种 自然存在观 自然界的物质性 自然界物质形态的分类依据不同的物质聚集状态 划分为 固态液态气态等离子态超密态真空场反物质暗物质态 自然存在观 自然界的物质性 自然界物质性的证明运动规则一致性哥白尼革命 牛顿力学 经典电磁学 爱因斯坦电动力学化学元素统一性 光谱分析 宇观世界都是由在地球上均可找到的化学元素所组成 物质与能量的转化与守恒微观物质形态统一性的论证 基本粒子与量子理论生命的物质基础的揭示无机物与生命物质在化学成分上也有着同一性 自然存在观 自然界的物质性 自然界的物质形态尽管多种多样 各不相同 但不同形态的物质又具有统一性 各种具体的物质形态有共同的本质 这就是物质 物质的唯一特性是它的客观实在性 所谓客观实在性只有两条规定 它不依赖于人而存在 同时又可以为人所察知 这两条规定 是为了与唯心主义及不可知论相区别 因此 自然界就是作为本质的物质和作为物质表现的各种具体物质形态的统一体 自然界的统一性首先是统一于物质 粒子 元素 能量 场 信息 自然界的物质不仅具有客观实在性和统一性 而且其形态是千姿百态 无限多样的 同时 这种物质形态的差异性和多样性也是其物质统一性的前提条件 自然存在观 自然界的系统性 系统概念现实存在的系统都是具体的 如物理系统 生物系统 社会系统等 在不同的学科中 系统有不同的定义 在技术科学层次上 通常采用钱学森的定义 系统是由相互制约的各部分组成的具有一定功能的整体 这个定义强调的是系统的功能 因为从技术科学看 研究 设计 组建 管理系统都是为了实现特定的功能目标 具有特定功能是系统的本质特性 在基础科学层次上 通常采用贝塔朗菲的定义 系统是相互联系 相互作用的诸元素的综合体 这个定义强调的不是功能 而是元素之间的相互作用以及系统对元素的整 综 合作用 撇开组成成分的基质特性 仅仅把它们看作系统 就是所谓一般系统 一切系统共同具有的 与其组分基质无关的特性 即系统的一般特性 自然存在观 自然界的系统性 系统分类按与环境的关系 孤立系统 封闭系统 开放系统按所处状态 平衡系统 近平衡系统 远平衡系统按复杂程度可分为 简单系统 复杂系统 从演化角度说 最有意义的是远离平衡态的开放的复杂系统 自然存在观 自然界的系统性 自然系统的基本属性之一 整体性所谓整体大于部分的和 1 1大于2等等提法都是指此 我们称之为整体性 整体涌现性 加和性与非加和性 所谓加和性指要素和系统间有量的关系 非加和性是要素与系统间有不同的质 不可比 系统整体性是要素 结构和环境的函数 非加和性源自要素及其与结构 环境的相干性耦合 包括它们彼此之间的约束 选择 协同 放大等非线性的相干作用 自然存在观 自然界的系统性 自然系统的基本属性之二 开放性开放性包含物质 能量 信息的交换 开放是是绝对的 是系统的存续方式 开放度必须维持在0与1之间 开放性不仅存在于系统与环境之间的外部关系上 也存在于系统要素与要素之间的内部关系上 自然存在观 自然界的系统性 自然系统的基本属性之三 层次性自然界的物质系统具有复杂的层次结构 多级母 子系统纵向构成关系就是层次结构 在跨域层次时会出现新的特征 不同层次的规律作用与层次是耦合的 从低层次 低层系统 向高层次 高层系统 推进时 其结合度递减 在高低层次间存在双向因果链 层次关系决定了方法论的基本趋向 产生了还原论方法和整体论方法的区别 自然存在观 自然界的系统性 自然系统的基本属性之四 动态性涨落现象的普遍存在 系统稳定性的量度系统结构的变化 不存在 恒稳态 恒稳态 对涨落保持不变的状态 亚稳态 在一定范围内对涨落保持不变的状态 不稳定态 在涨落下即行消失的状态 自然存在观 自然界的层次结构 自然界层次划分的依据按物质质量和空间尺寸大小来划分按不同自然系统的不同结合能形式和大小来划分按物质之间相互作用和揭示规律的不同理论来分按普适常数来分自然界层次结构的基本特征自然界的层次结构是纵向等级构成性与横向多元相干性的统一自然界的层次结构是间断性和联系性的统一自然界的层次结构中分层第阶秩序的稳定性程度是由结合能的大小决定的 第二节自然演化观 要揭示自然界的奥秘 展示自然界的图景 除了把自然界作为一种存在来把握 还必须把自然界当作一种过程来理解 自然界不仅存在着 而且生成着并消逝着 生成与消逝的不断更替 便构成了自然界的演化链条 一般意义的运动指变化 即没有质变的变化 而包含质变的变化就是演化 自然演化观 自然的演化图景 宇宙的演化核物理学家伽莫夫G Gamow 1948 修改和发展了勒梅特的理论 提出了宇宙大爆炸理论 认为宇宙起源于一个高温 高密度的 原始火球 的大爆炸 后来的暴胀理论对大爆炸理论做了进一步的修改和发展 认为宇宙的初始状态是一个奇点 从奇点到普朗克时间 10 43秒 宇宙处于一个过渡的混沌态 10 43秒以后 引力分化出来 宇宙进入 假真空 状态 具有巨大的能量密度 表现出巨大的负压力 从而引起引力排斥效应 使宇宙在10 35秒后发生 暴胀 从10 35秒到10 32秒 宇宙的半径增加了约1050倍 暴胀结束后 宇宙进入对称性破缺阶段 假真空 转化为 真真空 在 真真空 中产生夸克 轻子等 自然演化观 自然的演化图景 宇宙的演化大爆炸后10 36秒 温度降到1028K 强相互作用分化出来 10 12秒时 温度降到1016K 弱电相变发生 当t 10 6秒时 温度降到1012K 发生夸克 强子转换 宇宙进入以强子 介子 重子 质子 中子 超子 超子等 为主的时代 当t 10 4秒 T 1011K 出现粒子的分解和正反粒子的湮灭 宇宙进入轻子及其反粒子占主导地位的时代 t 1秒之后 T 1010K 正负电子相遇湮灭为两个光子 因而出现大量的光子和中微子 宇宙进入到辐射时代 自然演化观 自然的演化图景 宇宙的演化t 3分时 T 109K 中子和质子结合形成氘核 两个氘核再结合形成氦核 t 1万年时 T 105K 自由电子开始被原子核俘获 形成稳定的原子 t 106年时 T 3x102K 宇宙内的实物粒子从等离子体演化成气状物质 而形成原始星系 并进而形成星系团 然后再从中分化出星系 当t 5x109年时 在星系中凝聚成许许多多的恒星 自然演化观 自然的演化图景 大爆炸宇宙说的经验支持1929年美国天文学家哈勃发现星系的谱线红移和星系离地球的距离成正比 伽莫夫推算出宇宙质量的组成中 氦占25 30 伽莫夫的同事阿尔芬和海尔曼根据伽莫夫的学说 在1948年提出了宇宙5 K剩余背景辐射预言 自然演化观 自然的演化图景 恒星的演化引力收缩阶段 恒星的幼年期 主序星阶段 从氢到氦的热核反应 红巨星阶段 氢已耗尽 星核收缩 温度升高 三个氦聚变成一个碳 外壳膨胀 温度下降 此后 氧 硅 铁逐步形成 脉动阶段 核燃料耗尽 辐射压消失 星体开始收缩 高密阶段 爆发和超高密阶段 白矮星 超新星 中子星 黑洞 自然演化观 自然的演化图景 太阳系的起源 康德 拉普拉斯假说约46亿年前 太阳系还是一团缓慢旋转的由弥漫物质组成的原始星云 在原始星云的收缩中 由于角动量守恒 自转逐渐加快 于是原始星云变扁 在赤道面上的物质由于离心力抵御了收缩 最后在赤道面附近形成一个连续的星云盘 中心部分因收缩密度变大 最终形成太阳 云盘中的固态颗粒在太阳引力 离心力和惯性的作用下向赤道面沉降 同时又有布朗运动而碰撞导致的碰撞吸积 当尘层物质的密度足够大 在局部扰动下会很快向密度大的地方集聚 于是尘层瓦解为许多粒子团 各粒子团靠自身的引力吸引而收缩 集聚成星子和行星胚 行星胚进一步生长就成为行星 自然演化观 自然的演化图景 地球的起源和演化按照星云说 地球由弥漫星云物质集聚而来 由于引力势能和陨石撞击的动能转化为热能 尤其是放射性蜕变产生的热能的积聚 原始地球的温度不断升高 当温度达到2000度时 铁镍等物质熔化下沉形成地核 硅酸盐等较轻物质上浮形成地幔 但地幔中的物质进一步分化时 较轻的物质就从地幔中上浮至地表 形成地壳 地壳的演化 按照板块构造学说 现存的主要板块有欧亚 非洲 美洲 印度洋 南极洲和太平洋板块 板块驮在地幔软流圈上 随软流圈的流动发生移动 整个地壳由于板块的移动发生水平运动 两个板块相互挤压产生地震和火山活动 也导致垂直的造山运动 自然演化观 自然的演化图景 生命的起源和进化 原始生命的诞生在原始地球条件下具有催化功能的原始蛋白质和起模板作用的原始核酸产生并结合为多分子体系 原始大气中的CO CO2 HN3 CH4 H2O等在太阳紫外线 雷电 火山等的作用下 合成氨基酸 核苷酸 糖类等有机分子 氨基酸在各种条件下形成多肽分子并进而形成蛋白质 单糖缩合成多糖 核苷酸脱水缩合成核酸 蛋白质和核酸等生物大分子聚集成一种具有一定内部结构的颗粒 奥巴林的 团聚体 美国Fox的 微球体 外面包着原始的界膜 从而构成一个独立的体系 原始生命诞生 自然演化观 自然的演化图景 生命的起源和进化 生物进化非细胞 细胞 原核细胞 真核细胞 单细胞生物 多细胞生物 动物 植物 植物 菌藻植物 苔藓和蕨类植物 裸子植物 被子植物动物 无脊椎动物 脊椎动物 人类 自然演化观 自然的演化图景 人类的起源和进化1400万年前 类人猿 爬行转变为直立行走300万年前 猿人 制造工具 天然火20万年前 早期智人 人工火 劳动分工4 5万年前 晚期智人 旧石器时代至今 当代人类 社会进化为主社会进化的重要量度就是科技发展水平 自然演化观 自然界的演化方向 演化方向的矛盾 走向有序还是走向无序 进化与退化的统一演化方向的一般特点 自发性 开放系统的演化 自组织 稳定性重建 系统就是要 存续与协调 间断性 连续性中断 自然演化观 演化的自组织机制 自组织是系统演化中实现有序的具体途径自组织过程产生的条件开放系统远离平衡态 系统进入非线性区 系统失稳 临界值 非线性相互作用及正反馈机制 即自组织与系统要素之间存在一种互为因果的作用链 涨落 在临界点 涨落很可能成为 巨涨落 成为自组织的胚种 第三节自然人化观 人与自然的对象性关系 人是大自然自组织演化的产物 人一旦产生出来 就出现人和自然的关系 这种关系 既影响着由人组成的社会关系和发展 也影响着自然界的演化和发展 人与自然的基本关系 对象性关系人不能离开自然界 依存关系人的意识能够反映自然 认识关系人能能动地改变自然界 作用关系 自然人化观 自在 人化到人工 自在自然 包括在空间上人类目前尚未观测到和未被了解的领域 人化自然 为人类观测所及从而能感知其信息的那部分自然界 人工自然 即人类所利用 控制 改造 创造或 再生产 的自然 包括 对自然的简单控制 如野生动物保护区 改变天然自然的某些形态 野生动物的驯化 创造天然自然中完全没有的事物 自然人化观 异化自然 生态危机 生态危机的表现人口危机资源危机环境危机生态危机的根源传统发展观和增长癖 把发展片面理解为科学技术的发达和国民生产总值 GNP 的增长 忽视环境 资源 生态等自然系统方面的承载力 没有考虑自然成本 缺乏整体协调观念 解读传统发展观的局限 人类认识水平的限制 多种社会因素的作用 现代科学技术的影响 科学技术万能论 第4章科学 技术 工程与自然的协调发 第一节自然生态观 新的自然观图景第二节可持续发展观 协调人与自然发展的途径第三节走可持续发展道路 实现可持续的现实措施 第一节自然生态观 自然观的历史沿革蒙昧时代 自然是巨大而神秘的异己力量古代 古中国 古希腊古中国 道法自然和天人合一古希腊古罗马 自然神话和自然哲学中世纪 基督教神学自