从世界科技史的角度看中国科学科技的进步

Thinker Wu
2019-06-01 看过

创新离不开科技。

远古科技、古代科技、近代科技、现代科技。

人工智能能否像电一样对人类文明产生类似甚至更大的影响,只有放在历史中我们才能欣赏和评价。

科学是发现自然规律,技术是对改造世界有用的发明。

有单纯科学发展的时期(古希腊),有单纯技术发展的时期(中国古代),有基于科学发展技术的时期(工业革命时期),也有科学和技术交织发展的时期(今天)

笛卡儿方法论

笛卡儿科学方法论不仅影响了牛顿,而且一直影响到今天。

笛卡儿方法论:

1、提出问题。

2、进行实验。

3、从实验中得出结论并解析。

4、将结论推广。

5、找出新问题。

近代科学和古代科学的区别是重视实验。而实验的前提是提出好的问题,起点是怀疑一切。这种科学方法论就是我们今天说的批判性思维,是目前中国教育中非常缺乏的。从我们的教育体制中走出的学生,虽然会解答很难的问题,但是不会提出好的问题,他们的心理上不敢怀疑,在方法上不善怀疑。没有科学方法论就没有科学技术的今天,这是科技历史的逻辑,更对当今中国有现实意义

虚拟现实、人工智能、无人驾驶汽车、基因编辑、大数据医疗、区块链和虚拟货币等。

它们意味着什么?为什么会一夜之间冒出来?对我们生活将产生什么影响?今后还会出现什么新的技术名词?

人们的焦虑和恐惧源于对周围的世界缺乏了解,对未来缺乏把控。

搞清楚下面三件事情

1、科技在大宇宙时空中的地位和作用,即它在经济和社会生活中的角色,以及它在历史上对文明进程的推动作用。前者是从空间维度上,后者是从时间维度上看。

2、世界达到今天这样的文明程度并非巧合,而是有着很多的历史必然性。

3、我们需要找到一条或者几条主线,从空间维度了解科技的众多领域及多分支之间的相互关系,从而了解科技的全貌,同时从时间维度理解科技发展的过程和规律。

最本质也最便于使用的两条主线是能量和信息

采用能量和信息作为科技发展史的主线有两个主要原因:

1、我们的世界本身就是由能量和信息构成的。

2、它们可以量化科技发展水平,解释清楚各种科技之间的关系。

看不见摸不着的能量,又是如何构成世界的呢?

这要靠物理学、化学、生物学、信息科学的能量法则了,它们都是信息。科学的本质就是通过一套有效的方法发现这样一些特殊的信息,它们就是宇宙、自然和生命构成及演变的奥秘。

人类实践的本质上讲就是获取能量并利用能量改变周围的环境,而技术则是科学和实践之间的桥梁和工具。

第一篇 远古科技

第一章 黎明之前

学者们研究史前文明的两种方法:

1、利用远古人类留下的生活痕迹,包括人类自身和猎物的骨骼、生活用品的残留物,比如石制的器物、工具甚至食物的残渣,以及其他生活痕迹,比如岩洞中的壁画。

2、通过今天依然存在的一些原始部落来考察远古人类生活情况。

人类区别于其他物种的根本之处在于大脑的结构略有不同,

1、人脑有多个思维中枢,比如处理语言文字的中枢、听觉的中枢以及和音乐艺术相关的中枢等,它们导致人类的想象力比较发达,特别是在幻想不存在的事物方面。这对于人类智力的发育非常重要,一般认为这是人类创造力的来源,也和后来人类的科技成就密切相关。

2、人脑的沟通能力,特别是使用语言符号(比如文字)的沟通能力较强。尽管许多动物都可以通过声音、触觉、气味等与同类交流和分享信息,但是人类是唯一能够使用语言符号(文字)进行交流的生物。在语言和文字的基础上,人类还创造出复杂的表达系统(语法),这样不仅可以准确地交流信息和表达思想,还可以谈论我们没有见过的事情,比如幻觉和梦境。

《文明的度量》

第二章 文明曙光

人类历史上第一次重大的科技革命源于农业,因为农业从大约12000年前开始之后,便成为早期文明地区赖以生存的基础。

谷物和家畜的驯化,水利工程技术,天文学和几何学的发展,都是为了农业。

发明的过程可以简单地分为两个阶段——现象(或者原理)被发现和利用原理发明出新方法、新工具。

从1到10

农业得发展带来的一个副产品是数学的进步,尤其是早期几何学的出现,在此基础上又诞生了早期天文学。数学是所有科学的基础,而数学的基础则是计数

信息论原理

书写系统的出现除了大大加速信息和知识的传递之外,还使得社会迅速分工。在古代,每一个人都能说话,但是并非每一个人都能书写。因此,在近代教育普及之前,对文字掌握的程度,特别是书写能力的高低,常常决定了一个人拥有多少知识,以及能够在社会组织中发挥多大的作用。从各个文明书写系统出现的时间来看,它们和奴社会的诞生、阶层的出现时间是一致的。也正是由于读写对社会地位的重要性,有些文明将它变成了少数精英的特权,因为知识的传递受阻,使得这些文明的发展非常缓慢,马雅文明便是如此

第二篇 古代科技

开启文明所需要的积累非常多,而下面4个基本条件是必须具备的。

1、足够多的聚居人口。

2、有效管理大量人口的社会组织结构和管理方法(早期通常是宗教)。

3、大规模建设的技术和物力。

4、冶金技术和技术生产能力

第三章 农耕文明

文明的中心是城市。

冶金对早期的文明来说是系统工程。

铜器又分为黄铜器(铜加锌)和青铜器(铜和锡比例为3:1的合金)两种,青铜的熔点低(800多摄氏度即可,而黄铜要900多摄氏度,纯的红铜甚至要上千摄氏度)。

能否制造大的青铜器,体现了一个地区整体的发达程度

人类进入工业革命之前,人口的基数是保证文明发展的最重要因素。

四次农业革命:

1、史前从采集到耕种的第一次农业革命。

2、人类定居之后开创的第二次农业革命。

3、17~19世纪始于英国、以使用机械农具为代表的欧美农业革命。

4、19世纪末到20世纪60年代,以大机械化、电气化和化肥化为代表的现代农业革命。

玻璃对近代科学的发展贡献很大。

美索不达米亚的乌鲁克是至今为止发现的最早的城市

大金字塔从三个角度反映出人类当时所具有的科技水平和工程水平:

1、大金字塔本身就是一本档案,它用自己的尺寸数据记录了当时已知的很多科学发现,比如勾股定理、圆周率、地球公转周期等。

2、大金字塔反映了当时古埃及的工程建设成就。

3、强大的组织管理能力。

第四章 文明复兴

在创造知识方面,古代早期的文明中,古希腊人的贡献最为突出,因为它在科学上的成就最为体系化,而更早的文明虽然也有很多科学成就,但都是相对零散。

新巴比伦人非常重视教育和科学,并奠定了西方数学和天文学的基础

新巴比伦唯一的不足就是缺乏思辨能力和抽象的思维能力。

古希腊人更喜欢建造精神上的大厦——完整的科学体系,因此,人类古代历史上那些科学领域的集大成者,如泰勒斯、毕达哥拉斯、亚里士多德、欧几里得、阿基米德和托勒密等,都出自古希腊。

泰勒斯是第一个提出什么是万物本原整个哲学问题的人,他试图借助观察和理性思维来解释世界。泰勒斯了不起的地方在于他引入了科学命题的思想,并且提出在数学中通过逻辑证明命题的正确性。

毕达哥拉斯从9岁开始就到处游学,先是在菲尼基人的殖民地学习数学、音乐和文学,然后又到美索不达米亚跟随泰勒斯等人学习各种知识。

毕达哥拉斯把世界上的规律分为可感知和可理喻的。所谓可感知就是实验科学得到的结果,而可理喻的则是数学中通过推理得到的结论。自然科学大多属于前者的范畴,数学和一些物理学则属于后者。

如果毕达哥拉斯奠定了数学的基础,亚里士多德则奠定了基于观察和实验的自然科学的基础。

理论的科学:常说的理工科,比如数学、物理等自然科学。

实用的科学:常说的文科,比如经济学、政治学、战略学和修辞写作。

创造的科学:即诗歌、艺术

讲到古希腊的科学成就,就必须讲到天文学,因为它用到了当时已知的几何学、物理学和代数学知识,反映了早期科学的最高成就

不管获得学问多么困难,也应该去做。

世界上最早的现代意义上的大学是意大利的博洛尼亚大学,它成立于1088年,并且在1158年成为一个获得学术特权法令的大学。

第三篇 近代科技

第五章 科学的启蒙

笛卡尔的方法论:

1、不盲从,不接受任何自己不清楚的真理。

2、对于复杂的问题,尽量分解为多个简单的小问题来研究,一个一个地分开解决。

3、解决这些小问题,应该按照先易后难的次序。

4、解决每个小问题之后,再综合起来,看看是否彻底解决了。

哈维的《心血运动论》、哥白尼的《天体运动论》、牛顿的《自然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》,并称为改变历史的科技巨著。

在任何一个科技快速发展的时代,都需要在思维方式和方法上比先前的年代有巨大的飞跃。那些新的思维方式,会用那个时代最明显的特征命名。从牛顿开始的200多年间,最先进、最重要的思维方法就是机械方法论了

牛顿构建了近代三个大科学体系,即以微积分为核心的近代数学、牛顿三定律为基础的经典物理学,以及以万有引力定律为基础的天文学

第六章 工业革命

在世界历史中,最有意义的其实就是科技进步史。

月光社——改变世界的精英团体

牛顿找到了开启工业革命的钥匙,而瓦特则拿着这把钥匙开启了工业革命的大门。

现在中国的南方成了世界制造业的中心,最重要的原因是那里逐渐形成了工业成品的零件供应链,以至世界其他人力成本更低的地方很难与之竞争。

英国利用自身首屈一指的工业优势,积极推行自由贸易政策,它率先取消贸易限制,通过开放自己的市场来换取国外市场,从而建立起了全球自由主义的经济体系,英国制造走向了全世界。

人类试图搞清楚两件事,我们所生活的宇宙的构成,以及我们自身的构成

人体的构造

达尔文用4条根本的原理进行了合理的解释:

1、生存竞争

2、遗传变异

3、适者生存

在科研中,从来不缺勤奋的人,但是更需要爱动脑筋的人,爱迪生就是这样的人。

第七章 新工业

今天90%的运输动力依然来源于石油。

《论鸟的飞行》

实现可控制的飞行必须解决三大难题:

1、升力的来源

2、动力的来源

3、可操纵性

《论空中航行》

直至今天,飞机的研究和制造依然是一件极为复杂的事情,需要通过试验获得大量的信息,才有可能设计出能安全、有效飞行的飞机

汽车出现在19世纪末,飞机出现在20世纪初,二者都具有其必然性,其中最重要的原因就是提供动力的设备——内燃机被发明出来了。

热力学理论、空气动力学理论是这些现代交通工具被发明和制造出来的先决条件

科技发展的一个重要动力是战争。武器常常代表了一个时代最高的科技水平,因此,科技的发展和武器的进步常常是同步的

武器的本质是能够有效地把能量施加到对方身上

第四篇 现代科技

在人类进入理性时代之后,科技成就的取得常常伴随着方法论的进步。在人类进入原子时代和信息时代之后,出现了系统论、控制论和信息论,它们和19世纪盛行的机械论不同,前者不仅更全面、更完整地看待世界,而且形成了一整套在新时代解决复杂问题的方法。

第八章 原子时代

19世纪与20世纪之交,有四种力量维持着技术的快速进步

1、基础教育的发展

2、研究型大学的发展

3、日益广泛的学术交流

4、欧洲和北美全方位的工业化

5、拿破仑战争后近一个世纪的和平红利

6、对知识产权的保护

第九章 信息时代

物理危机之后,人类承认不确定性和非连续性也是世界的本质特征之一,在解决不确定性方面,也出现了相应的数学工具和方法论,包括概率论和数理统计、离散数学以及被称为三论的系统论、控制论和信息论。

进入20世纪后,数学的严密性比牛顿时代更强了,其中非常值得一提的有4项重大成就:

1、从黎曼几何发展起来的微分几何。它是今天理论物理学和很多科学的工具。

2、公理化的概率论和与之相关的数理统计。它是后来信息论和人工智能技术的基础。

3、离散数学。它是计算机科学的基础。

4、现代数论。它是今天密码学、网络安全和区块链的基础

思维规律

第十章 未来世界

癌症的预测性检测

Grail的核心技术,除了基因技术外,最重要的是IT技术,具体说就是机器学习和云计算技术。

癌症很难治愈的原因:

1、不同癌症的基因突变是不同的,而且这种基因变化还和人有关。

2、癌症细胞本身的基因也会变化。

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