《科学与技术》第一章重点内容 第一章科学发展与技术进步 一，内容提要 本章分别介绍近代和现代的科学技术发展。学习时立足于三个要点来理解教材内容：一 是重大的科技史实及其意义，二是科学的发展与技术的进步有密切关联，三是科技进步对人 类社会的影响。 二，重点内容 1,什么是19世纪自然料学的三大发现？ (1)细胞学说 生物学史上公认的细融学说是由德国植物学家施莱登和动物学家性旺先后提出的，能莱 登认为。无论怎样复杂的植物体都是由细胞组成的：细围不仅白己是一种独立的生金，而且 作为植物体生命的一部分南雄持着整个植物体的生金。18的年，施旺发表了题为《动植物 结构和生长的相似性的显微研究》，把细胞学说推广到动物界。 细胞学说认为，动植物都是由细胞构成的，它们之间没有绝对的区别。一切生命有机体 都是由简单的氧胞分鬓、增殖和发展起来的。细胞学说是关于有机体结构的第一个学说，它 将形形色色的动植物体的结构统一于细胞，又以细胞为基点来解释一切生命现象，从而属示 了生命世界的内在联系和有机统一。 (2)生物进化论的确立 18世纪中叶之前，人们受形而上学世界观的束缚，认为物种不变。18世纪中叶之后， 生物进化的观点遇渐被人们接受。进化论真正确立大的经历了100年的时间： 生物进化论的思把最初是由一些裤物学家提出来的，如法国的拉马克，1890年，拉马 克出版了《动物的哲学》，提出了关于生物进化的两条原理：一是用进度退，二是获得性遗 传。 1895年，达尔文出版了划时代巨著《物种起源》，标志着科学进亿论的诞生。达尔文进 化论的核心思想是自然透择学说
1 《科学与技术》第一章重点内容 第一章 科学发展与技术进步 一、内容提要 本章分别介绍近代和现代的科学技术发展。学习时立足于三个要点来理解教材内容：一 是重大的科技史实及其意义，二是科学的发展与技术的进步有密切关联，三是科技进步对人 类社会的影响。 二、重点内容 1、什么是 19 世纪自然科学的三大发现？ （1）细胞学说 生物学史上公认的细胞学说是由德国植物学家施莱登和动物学家施旺先后提出的。施莱 登认为，无论怎样复杂的植物体都是由细胞组成的；细胞不仅自己是一种独立的生命，而且 作为植物体生命的一部分而维持着整个植物体的生命。1839 年，施旺发表了题为《动植物 结构和生长的相似性的显微研究》，把细胞学说推广到动物界。 细胞学说认为，动植物都是由细胞构成的，它们之间没有绝对的区别，一切生命有机体 都是由简单的细胞分裂、增殖和发展起来的。细胞学说是关于有机体结构的第一个学说，它 将形形色色的动植物体的结构统一于细胞，又以细胞为基点来解释一切生命现象，从而揭示 了生命世界的内在联系和有机统一。 （2）生物进化论的确立 18 世纪中叶之前，人们受形而上学世界观的束缚，认为物种不变。18 世纪中叶之后， 生物进化的观点逐渐被人们接受。进化论真正确立大约经历了 100 年的时间。 生物进化论的思想最初是由一些博物学家提出来的，如法国的拉马克。 1890 年，拉马 克出版了《动物的哲学》，提出了关于生物进化的两条原理：一是用进废退，二是获得性遗 传。 1895 年，达尔文出版了划时代巨著《物种起源》，标志着科学进化论的诞生。达尔文进 化论的核心思想是自然选择学说
自然选择学说的要点如下， 1】变异的普遍性 达尔文认为，变异是生物的普追特征，无论是在家养或自然生活条件下，生物界都曾遍 存在着可遗传的轻微变异成个体差异现象。达尔文认为，正是这类差异，是物种赖以进化的 基础。 2】繁殖过剩 达尔文认为，生物普遍具有高度的紧殖能力，在环境条件适宜时，可吴几何级数增加。 但是，一切生物的实际生存数远远低于根据其繁殖力推算的数值，这说明，必定存在抑制因 素抵消了生物的这种高速率繁殖的倾向，这些种制因需与生物懒以生存的食物、空何等环境 条件有关。 3】生存斗争与适者生存 为了争孝食物或适直的空间，生物界普看存在生存斗争，即生物与白然条件的斗争。种 内斗争，以及种间斗争。在严酷的生存斗争中，凡是对生物生存较为有利的变异都使该生物 获得了更好的生存能力，从而棱保存下米并速传给下一代，反之鼓制汰，这就是自然选择的 实质，适者生存。 达尔文用大量的事实和严密的论证说明了生物物种是由简单的物种发展摘变而案，从动 态发展的角度闲明了整个生命世界的内在联系和有机统一。 《3)整量守恒和转化定律 19世纪能量守恒定律的发现不仅是物理学史，也是整个科学史上的重大事件，恩格斯 把它叫做能量守恒和转化定律，并和细胞学说、达尔文透化论一起列为19世纪白然科学的 三大发跳 对能量守恒单纯从百学上给以思辨性研究的历史根长，可以超满到古希醋的智学家，到 了笛卡尔，提出了运动守恒，而黑格尔则提出了观象之同互相民系和转化的思想。 2
2 自然选择学说的要点如下： 1〕 变异的普遍性 达尔文认为，变异是生物的普遍特征。无论是在家养或自然生活条件下，生物界都普遍 存在着可遗传的轻微变异或个体差异现象。达尔文认为，正是这类差异，是物种赖以进化的 基础。 2〕 繁殖过剩 达尔文认为，生物普遍具有高度的繁殖能力，在环境条件适宜时，可呈几何级数增加。 但是，一切生物的实际生存数远远低于根据其繁殖力推算的数值，这说明，必定存在抑制因 素抵消了生物的这种高速率繁殖的倾向，这些抑制因素与生物赖以生存的食物、空间等环境 条件有关。 3〕 生存斗争与适者生存 为了争夺食物或适宜的空间，生物界普遍存在生存斗争，即生物与自然条件的斗争，种 内斗争，以及种间斗争。在严酷的生存斗争中，凡是对生物生存较为有利的变异都使该生物 获得了更好的生存能力，从而被保存下来并遗传给下一代，反之被淘汰，这就是自然选择的 实质，适者生存。 达尔文用大量的事实和严密的论证说明了生物物种是由简单的物种发展演变而来，从动 态发展的角度阐明了整个生命世界的内在联系和有机统一。 （3）能量守恒和转化定律 19 世纪能量守恒定律的发现不仅是物理学史，也是整个科学史上的重大事件，恩格斯 把它叫做能量守恒和转化定律，并和细胞学说、达尔文进化论一起列为 19 世纪自然科学的 三大发现。 对能量守恒单纯从哲学上给以思辨性研究的历史很长，可以追溯到古希腊的哲学家，到 了笛卡尔，提出了运动守恒，而黑格尔则提出了现象之间互相联系和转化的思想
到19世纪，在能量守恒和转化定律确立的过程中。迈尔、集耳和林尔蝇霍兹的贞献尤 为突出。 第一个发表论文讨论运动形式转化规律的是德国医生迈尔，迈尔发现，病人的静膝血在 热带要比在欧洲更红。迈尔对这一现象的解释是这样的，人体消化食物的过程，都要消耗氧 气，都能放出能量：热带气温较高，所以清耗的氧气也少一些，这就使人体静账内剩会的氧 气较多，因而静脉血也更红一线。认为，导入人体的“力”和输出的“力”应该是平衡的。 1842年，题尔发表了题为《论无机界的力》一文，给出了更普寿的“力”的转化和守恒的 预名。 第一个用实验来验证從量守恒的是英国的售耳。他用实验证明由电流做功获得的能量与 做同量的机械功所获得的热量相同，并且通过多次实验比较精确地测定了热功当量， 第一个全面阐述能量守恒定律并指出其替遍意义的是德国的解尔姆霍兹。184？年，转 尔娟霍兹发表了《论力的守恒)，首先，他用数学化方式表述了在孤立系统中机械能的守恒， 并把伦量的概念推了”到结学、电硒学、天文学和生理学领域，提出能量的各种形式相互转化 和守恒的思想。 值得指出的是，当时的物理学家大军强调“守板”的一面，肥这条定律称为“能量守恒 定律”，而思格斯则突出强博了“转化”的一面，到了19世纪0年代，恩格斯更是明确把 这条定律改称为“能量守恒和转化定律”。 能量守恒和转化定律的意义在于把表面上形式完全不同的各类运 动统一在一个自然规律中，使人们得以科学地从自然界统一的高度米考腹整个自然界。 2、工业革命和电力革命 《1)工业革的 工业革命也称产业革命，指从18世纪后期到19世纪末，欧洲资本主义的帆器大工业代 替工场手工业的革角
3 到 19 世纪，在能量守恒和转化定律确立的过程中，迈尔、焦耳和赫尔姆霍兹的贡献尤 为突出。 第一个发表论文讨论运动形式转化规律的是德国医生迈尔。迈尔发现，病人的静脉血在 热带要比在欧洲更红。迈尔对这一现象的解释是这样的，人体消化食物的过程，都要消耗氧 气，都能放出能量；热带气温较高，所以消耗的氧气也少一些，这就使人体静脉内剩余的氧 气较多，因而静脉血也更红一些。认为，导入人体的“力”和输出的“力” 应该是平衡的。 1842 年，迈尔发表了题为《论无机界的力》一文，给出了更普遍的“力”的转化和守恒的 概念。 第一个用实验来验证能量守恒的是英国的焦耳。他用实验证明由电流做功获得的能量与 做同量的机械功所获得的热量相同，并且通过多次实验比较精确地测定了热功当量。 第一个全面阐述能量守恒定律并指出其普遍意义的是德国的赫尔姆霍兹。1847 年，赫 尔姆霍兹发表了《论力的守恒》，首先，他用数学化方式表述了在孤立系统中机械能的守恒， 并把能量的概念推广到热学、电磁学、天文学和生理学领域，提出能量的各种形式相互转化 和守恒的思想。 值得指出的是，当时的物理学家大都强调“守恒”的一面，把这条定律称为“能量守恒 定律”，而恩格斯则突出强调了“转化”的一面，到了 19 世纪 70 年代，恩格斯更是明确把 这条定律改称为“能量守恒和转化定律”。 能量守恒和转化定律的意义在于把表面上形式完全不同的各类运 动统一在一个自然规律中，使人们得以科学地从自然界统一的高度来考察整个自然界。 2、工业革命和电力革命 （1）工业革命 工业革命也称产业革命，指从 18 世纪后期到 19 世纪末，欧洲资本主义的机器大工业代 替工场手工业的革命
工业革命的标志是燕汽机的使用，英国格拉斯哥大学的收器修理工瓦特在已有燕汽机的 基础上，发明了高效能燕汽机。得到了广泛使用。到19世纪0年代，整个欲洲和美国都普 寿使用了蒸汽机。燕汽机带动着仿织机、鼓风机、抽水机、磨粉机。造成了仿织、印染、治 金、采矿和其他工业部门的迅猛发展，创造了人们以前难以想象的技术奇迹。 展汽机的出现和广泛使用，推动了其能工业都门的机械化，引起了工程技术上的全面改 革。在工业上，初步形成了完整的工业技术体系：在科学上，促进了热力学理论（包括能量 守恒和转化定律)的建立。工业革命是一场以技术革命为中心内容的社会变革，在这场变革 中，第一次凸显了科学技术的生产力功能。 (2)电力革命 所谓电力革命指的是，从19世纪后半叶到0世纪初，新兴的电能开始作为主要的能源 形式支配社会经济生活， 9世纪，作随着电磁学理论的进展，工程技术专家开始对电力开发、传输和利用方面 的研究。 从历史上看，因为意大利物理学家伏打发明的伏打电池已经提供了电能来源。最早发展 电瓷赋效应的那些实验装置，稻可以看作是源始的电动机。1黑4年，第一台实用电动机延 生，电动机进入了实用化阶段，此后。发明家纷至查米。使电动机研制选入一个高潮。与此 同时，发电机也处在研制阶段。电磁感应理论使人们知道动磁可以生电，发电机就是根据这 一原理来设计的 早期的一台发电机基本上只能供一家或几家照明用，后来，发电机的功率越来越大，供 电范国越来越广，企业家们便建起了发电站，子是产生了运距离输电的技术问愿。1832年， 法国的一位电气技师建造了世界上第一条远距离直流输电实验线路。然而，直流电在传输中 损耗严重。人们注意到以翰未受重视的交流电。交流输电在安全，经济方面比直流输电有着 无比的优越性。18901891年，从法国劳芬到德国法兰克福架起了世界上第一条三相交流输 电线路。随着交流技术的不新发展完善，交流输电为电力工业的发展开降了广国的前景， 电力革命是继工业革命之后的第二次技术革命，它给人类社会带米了巨大的进步，首先， 电力革命在工业革命的基础上，再次大大促进了社会生产力的发展。以电能为动力，有效促 进了生产过程的机械化和自动化，大大提高了劳动生产率，使杜会生产力呈直线上升，其次， 4
4 工业革命的标志是蒸汽机的使用。英国格拉斯哥大学的仪器修理工瓦特在已有蒸汽机的 基础上，发明了高效能蒸汽机。得到了广泛使用。到 19 世纪 40 年代，整个欧洲和美国都普 遍使用了蒸汽机。蒸汽机带动着纺织机、鼓风机、抽水机、磨粉机，造成了纺织、印染、冶 金、采矿和其他工业部门的迅猛发展，创造了人们以前难以想象的技术奇迹。 蒸汽机的出现和广泛使用，推动了其他工业部门的机械化，引起了工程技术上的全面改 革。在工业上，初步形成了完整的工业技术体系；在科学上，促进了热力学理论（包括能量 守恒和转化定律）的建立。工业革命是一场以技术革命为中心内容的社会变革，在这场变革 中，第一次凸显了科学技术的生产力功能。 （2）电力革命 所谓电力革命指的是，从 19 世纪后半叶到 20 世纪初，新兴的电能开始作为主要的能源 形式支配社会经济生活。 19 世纪，伴随着电磁学理论的进展，工程技术专家开始对电力开发、传输和利用方面 的研究。 从历史上看，因为意大利物理学家伏打发明的伏打电池已经提供了电能来源。最早发现 电流磁效应的那些实验装置，都可以看作是原始的电动机。1834 年，第一台实用电动机诞 生，电动机进入了实用化阶段，此后，发明家纷至沓来，使电动机研制进入一个高潮。与此 同时，发电机也处在研制阶段。电磁感应理论使人们知道动磁可以生电，发电机就是根据这 一原理来设计的。 早期的一台发电机基本上只能供一家或几家照明用，后来，发电机的功率越来越大，供 电范围越来越广，企业家们便建起了发电站，于是产生了远距离输电的技术问题。1882 年， 法国的一位电气技师建造了世界上第一条远距离直流输电实验线路。然而，直流电在传输中 损耗严重。人们注意到以前未受重视的交流电。交流输电在安全、经济方面比直流输电有着 无比的优越性。1890~1891 年，从法国劳芬到德国法兰克福架起了世界上第一条三相交流输 电线路。随着交流技术的不断发展完善，交流输电为电力工业的发展开辟了广阔的前景。 电力革命是继工业革命之后的第二次技术革命，它给人类社会带来了巨大的进步。首先， 电力革命在工业革命的基础上，再次大大促进了社会生产力的发展。以电能为动力，有效促 进了生产过程的机械化和自动化，大大提高了劳动生产率，使社会生产力呈直线上升。其次
电力革命深划改变了人类的生活。有线电报，电话和无线电通信的先后发明，使人类快逸传 递消息成为可能：电灯、留声机，电影等发明，更使人门享受了文明生活。电能已经充分渗 通到工业生产和社会生话的各个方面。再次，电力革命在工业革命中建立起来的产业结构发 生了深刻变化。电力、电子、化学，汽车、航空等一大批技术密集型产业兴起，使生产更如 依赖科学技术的进步。技术从机械化时代选入了电气化时代： 3,新技术革命是如何产生的？ 始于20世纪中叶的新技术革命，可称为第三次技术革命，它是在20世纪自然料学理论 最新实破的基础上产生的。 新技术革合的产生和遇德发展有着多方而的背景。 首先，现代生产远速发展的需要，以及人类现代文明发展的多方面需要，是现代高新技 术产生和发展的根本动力。例如，核能（原子能）的爱观和利用是等电力技术后的一次能源 技术革命。 其次，自然科学的巨大成就为现代高新技术的产生莫定了理论基础。例如，1905年， 爱因斯组在装义相对论中提出了质能关系式，从理论上揭示了核能成为新能源的可能性。 第三，战争和国家间的对抗是剩激高新技术产生和发展的一个重要因素。例如。由于军 事目的。美国，苏眠加紧改进火箭技术，到了0世纪5动年代下半叶，火箭发展己达到了作 为运载工具的水平，从而开创了人类航天的新时代，空间技术也由此而产生。 4、新技术革命的主要内容有事些？ 目前，国际上公认的并列入21世纪重点研究开发的高新技术领城包括信息技术、生物 技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术等。 (1》信息技术主妻指信息的获收，传递、处理等技术，包括微电子技术、计算机技术， 通信技术和网络技术等，微电子技术是现代信息技术的基础，计算机技术是现代信息技术的 槟心。在新技术革命中，信息技术处于核心和先导地位。 (2】生物技术是应用现代生物科学及某些工程原理，将生物本身的某线功能应用于其
5 电力革命深刻改变了人类的生活。有线电报、电话和无线电通信的先后发明，使人类快速传 递消息成为可能；电灯、留声机、电影等发明，更使人们享受了文明生活。电能已经充分渗 透到工业生产和社会生活的各个方面。再次，电力革命在工业革命中建立起来的产业结构发 生了深刻变化。电力、电子、化学、汽车、航空等一大批技术密集型产业兴起，使生产更加 依赖科学技术的进步，技术从机械化时代进入了电气化时代。 3、 新技术革命是如何产生的？ 始于 20 世纪中叶的新技术革命，可称为第三次技术革命，它是在 20 世纪自然科学理论 最新突破的基础上产生的。 新技术革命的产生和迅速发展有着多方面的背景。 首先，现代生产迅速发展的需要，以及人类现代文明发展的多方面需要，是现代高新技 术产生和发展的根本动力。例如，核能（原子能）的发现和利用是继电力技术后的一次能源 技术革命。 其次，自然科学的巨大成就为现代高新技术的产生奠定了理论基础。例如，1905 年， 爱因斯坦在狭义相对论中提出了质能关系式，从理论上揭示了核能成为新能源的可能性。 第三，战争和国家间的对抗是刺激高新技术产生和发展的一个重要因素。例如，由于军 事目的，美国、苏联加紧改进火箭技术，到了 20 世纪 50 年代下半叶，火箭发展已达到了作 为运载工具的水平，从而开创了人类航天的新时代，空间技术也由此而产生。 4、新技术革命的主要内容有哪些？ 目前，国际上公认的并列入 21 世纪重点研究开发的高新技术领域包括信息技术、生物 技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术等。 （1）信息技术主要指信息的获取、传递、处理等技术，包括微电子技术、计算机技术、 通信技术和网络技术等。微电子技术是现代信息技术的基础，计算机技术是现代信息技术的 核心。在新技术革命中，信息技术处于核心和先导地位。 （2〕生物技术是应用现代生物科学及某些工程原理，将生物本身的某些功能应用于其
他技术领域，生产供人类利用的产品的技术体系。现代生物技术主要包括基因工程、细雅工 程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。生物技术，鼓认为是有可能改变人类未米的最重大的 高新技术之一。 (3)新材料找术主要研究新型材料的合成。口筒，世界上新材料的品种每年大钓以强 的速度在增加。新村料技术在高新技术中处干关键地位，高新技术的发履紧密依赖于新材料 的发展。 (4)新能源技术主要进行新俺源的研究和开发，从多方面探寻发展新俺潭的途径。目 前正在研究开发的新能源主要有楼能（原子能）、太阳能、地热能、风能、海洋能、生物能 氢能等。 (5)空何技术又称航天技术，通常指人类研究如何进入外层空间、开发和利用空何资 源的一项综合性工程技术，主要包括人造卫星，字宙飞船，空间站、航天飞机、载人航天等 内容。空间技术，是现代科学技术和基健工业的高度集成，体呢了一个国家的综合实力。 (6)海洋技术包括进行海洋调查和科学研究、海洋货源开发和海洋空间利用，涉及到 许多学科和技术额域。海洋技术将是大有发展潜力的高新技术
6 他技术领域，生产供人类利用的产品的技术体系。现代生物技术主要包括基因工程、细胞工 程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。生物技术，被认为是有可能改变人类未来的最重大的 高新技术之一。 （3）新材料技术主要研究新型材料的合成。目前，世界上新材料的品种每年大约以 5% 的速度在增加。新材料技术在高新技术中处于关键地位，高新技术的发展紧密依赖于新材料 的发展。 （4）新能源技术主要进行新能源的研究和开发，从多方面探寻发展新能源的途径。目 前正在研究开发的新能源主要有核能（原子能）、太阳能、地热能、风能、海洋能、生物能、 氢能等。 （5）空间技术又称航天技术，通常指人类研究如何进入外层空间、开发和利用空间资 源的一项综合性工程技术，主要包括人造卫星、宇宙飞船、空间站、航天飞机、载人航天等 内容。空间技术，是现代科学技术和基础工业的高度集成，体现了一个国家的综合实力。 （6〕海洋技术包括进行海洋调查和科学研究、海洋资源开发和海洋空间利用，涉及到 许多学科和技术领域。海洋技术将是大有发展潜力的高新技术