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古希臘天文學成就范文1
阿基米德(Archimedes,約公元前287~212)是古希臘物理學家、數學家,靜力學和流體靜力學的奠基人。
除了偉大的牛頓和偉大的愛因斯坦,再沒有一個人象阿基米德那樣為人類的進步做出過這樣大的貢獻。即使牛頓和愛因斯坦也都曾從他身上汲取過智慧和靈感。他是“理論天才與實驗天才合于一人的理想化身”,文藝復興時期的達芬奇和伽利略等人都拿他來做自己的楷模。
從洗澡的故事說起
關于阿基米德,流傳著這樣一段有趣的故事。相傳敘拉古赫農王讓工匠替他做了一頂純金的王冠,做好后,國王疑心工匠在金冠中摻了假,但這頂金冠確與當初交給金匠的純金一樣重,到底工匠有沒有搗鬼呢?既想檢驗真假,又不能破壞王冠,這個問題不僅難倒了國王,也使諸大臣們面面相覷。
后來,國王請阿基米德來檢驗。最初,阿基米德也是冥思苦想而不得要領。一天,他去澡堂洗澡,當他坐進澡盆里時,看到水往外溢,同時感到身體被輕輕拖起。他突然悟到可以用測定固體在水中排水量的辦法,來確定金冠的比重。他興奮地跳出澡盆,連衣服都顧不得跑了出去,大聲喊著“尤里卡!尤里卡!”。(Fureka,意思是“我知道了”)。
他經過了進一步的實驗以后來到王宮,他把王冠和同等重量的純金放在盛滿水的兩個盆里,比較兩盆溢出來的水,發現放王冠的盆里溢出來的水比另一盆多。這就說明王冠的體積比相同重量的純金的體積大,所以證明了王冠里摻進了其他金屬。
這次試驗的意義遠遠大過查出金匠欺騙國王,阿基米德從中發現了浮力定律:物體在液體中所獲得的浮力,等于他所排出液體的重量。一直到現代,人們還在利用這個原理計算物體比重和測定船舶載重量等。
阿基米德的生平
公元前287年,阿基米德誕生于西西里島的敘拉古(今意大利錫拉庫薩)。他出生于貴族,與敘拉古的赫農王有親戚關系,家庭十分富有。阿基米德的父親是天文學家兼數學家,學識淵博,為人謙遜。他十一歲時,借助與王室的關系,被送到古希臘文化中心亞歷山大里亞城去學習。
亞歷山大位于尼羅河口,是當時文化貿易的中心之一。這里有雄偉的博物館、圖書館,而且人才薈萃,被世人譽為“智慧之都”。阿基米德在這里學習和生活了許多年,曾跟很多學者密切交往。他在學習期間對數學、力學和天文學有濃厚的興趣。在他學習天文學時,發明了用水利推動的星球儀,并用它模擬太陽、行星和月亮的運行及表演日食和月食現象。為解決用尼羅河水灌溉土地的難題,它發明了圓筒狀的螺旋揚水器,后人稱它為“阿基米德螺旋”。
公元前240年,阿基米德回敘古拉,當了赫農王的顧問,幫助國王解決生產實踐、軍事技術和日常生活中的各種科學技術問題。
公元前212年,古羅馬軍隊攻陷敘拉古,正在聚精會神研究科學問題的阿基米德,不幸被蠻橫的羅馬士兵殺死,終年七十五歲。阿基米德的遺體葬在西西里島,墓碑上刻著一個圓柱內切球的圖形,以紀念他在幾何學上的卓越貢獻。
阿基米德的科學成就
阿基米德無可爭議的是古代希臘文明所產生的最偉大的數學家及科學家,他在諸多科學領域所作出的突出貢獻,使他贏得同時代人的高度尊敬。
阿基米德在力學方面的成績最為突出,他系統并嚴格的證明了杠桿定律,為靜力學奠定了基礎。在總結前人經驗的基礎上,阿基米德系統地研究了物體的重心和杠桿原理,提出了精確地確定物體重心的方法,指出在物體的中心處支起來,就能使物體保持平衡。他在研究機械的過程中,發現了杠桿定律,并利用這一原理設計制造了許多機械。他在研究浮體的過程中發現了浮力定律,也就是有名的阿基米德定律。
阿基米德確定了拋物線弓形、螺線、圓形的面積以及橢球體、拋物面體等各種復雜幾何體的表面積和體積的計算方法。在推演這些公式的過程中,他創立了“窮竭法”,即我們今天所說的逐步近似求極限的方法,因而被公認為微積分計算的鼻祖。他用圓內接多邊形與外切多邊形邊數增多、面積逐漸接近的方法,比較精確的求出了圓周率。面對古希臘繁冗的數字表示方式,阿基米德還首創了記大數的方法,突破了當時用希臘字母計數不能超過一萬的局限,并用它解決了許多數學難題。
阿基米德在天文學方面也有出色的成就。除了前面提到的星球儀,他還認為地球是圓球狀的,并圍繞著太陽旋轉,這一觀點比哥白尼的“日心地動說”要早一千八百年。限于當時的條件,他并沒有就這個問題做深入系統的研究。但早在公元前三世紀就提出這樣的見解,是很了不起的。
阿基米德的著作很多,作為數學家,他寫出了《論球和圓柱》、《圓的度量》、《拋物線求積》、《論螺線》、《論錐體和球體》、《沙的計算》等數學著作。作為力學家,他著有《論圖形的平衡》、《論浮體》、《論杠桿》、《原理》等力學著作。
阿基米德和雅典時期的科學家有著明顯的不同,就是他既重視科學的嚴密性、準確性,要求對每一個問題都進行精確的、合乎邏輯的證明;又非常重視科學知識的實際應用。他非常重視試驗,親自動手制作各種儀器和機械。他一生設計、制造了許多機構和機器,除了杠桿系統外,值得一提的還有舉重滑輪、灌地機、揚水機以及軍事上用的拋石機等。被稱作“阿基米德螺旋”的揚水機至今仍在埃及等地使用。
“假如給我一個支點,我就能推動地球”
阿基米德不僅是個理論家,也是個實踐家,他一生熱衷于將其科學發現應用于實踐,從而把二者結合起來。在埃及,公元前一千五百年前左右,就有人用杠桿來抬起重物,不過人們不知道它的道理。阿基米德潛心研究了這個現象并發現了杠桿原理。阿基米德曾說過:“假如給我一個支點,我就能推動地球?!?/p>
當時的赫農王為埃及國王制造了一條船,體積大,相當重,因為不能挪動,擱淺在海岸上很多天。阿基米德設計了一套復雜的杠桿滑輪系統安裝在船上,將繩索的一端交到赫農王手上。赫農王輕輕拉動繩索,奇跡出現了,大船緩緩地挪動起來,最終下到海里。國王驚訝之余,十分佩服阿基米德,并派人貼出告示“今后,無論阿基米德說什么,都要相信他?!?/p>
愛國者阿基米德
在阿基米德晚年時,羅馬軍隊入侵敘拉古,阿基米德指導同胞們制造了很多攻擊和防御的作戰武器。當侵略軍首領馬塞勒塞率眾攻城時,他設計的投石機把敵人打得哭爹喊娘。他制造的鐵爪式起重機,能將敵船提起并倒轉……
古希臘天文學成就范文2
哲學從古希臘發源開始,始終沒有哪位哲學家能對哲學下一個明確的定義,這其實反映出了哲學的一個特征,即,哲學是時展的產物。因而每個時代都有偉大的哲學家,即使他們是思想能影響整整幾個時代,但他們也只能是自己那個時代偉大的哲學家??茖W也一樣,沒有哪位科學家得出了可以令整個科學界都信服的結論?,F在對哲學和科學關系的研究卻又很多,也有很多不同的觀點,如:“改造論”,這種觀點認為,科學之所以能夠取得輝煌成就,應該歸功與科學方法的使用,因此,只有用實證科學的理論和方法去改造傳統的哲學,使其如同科學一樣具有“實證性”,哲學才有可能進步和發展;“并行論”,這種觀點認為:哲學與科學作為兩種不同的知識類型,有各自獨特的問題領域,二者并不相悖。哲學研究人與世界的關系,科學研究對象世界的內部關系;以及“對話論”,這種觀點主張“哲學既不是凌駕于全部科學之上的科學的科學,也不是作為全部知識基礎的第一原因,而只是與科學、宗教、藝術等各種文化形式平起平坐的一種文化形式。”我個人認為在不明了哲學和科學是什么的情況下,似乎更應該從他們歷史發展的角度對其關系進行梳理。
一、科學源于哲學
哲學起源于古希臘,相信這是人盡皆知的事實。“早起的古希臘哲學家,同時也是自然科學家。”他們對于世界本質的哲學追問總是與其關于“終極實在”的科學假設交織在一起,由此,自然哲學成為了哲學與科學的共同載體。柏拉圖也曾經說過,“在古希臘人看來,哲學科學一而二,二而一,初無區別。”
在反思自然哲學的同時,柏拉圖和亞里士多德開始尋求哲學概念的確定性。“在蘇格拉底以后的文獻中,特別是在柏拉圖和亞里士多德學派中,哲學一詞得到了明確的意義,而這個哲學指的恰恰就是德語中wissenschafe(即科學,多指自然科學)一詞。”在當時的知識體系中,作為狹義哲學中重要的形而上學的知識是至高的知識。數學、邏輯學等知識都是對形而上學知識的獲得起輔助作用的知識。柏拉圖在《理想國》中設計哲學王的培養方法是就清晰地表達了這一思想:柏拉圖認為在哲學王真正通過哲學思辨獲得關于實在的認識之前,需要首先學習算術。“要他們學習算術不是為了做買賣,而是為了用于戰爭以及便于將靈魂從變化世界轉向真理和實在。”然后是幾何學,他認為,幾何學是認識永恒事物的。“幾何學大概能把靈魂引向真理,并或許能使哲學家的靈魂轉向上面……。”接下來是天文學,柏拉圖認為“我們考察的這些科學技術的全部這一學習研究過程能夠引導靈魂的最善部分上升到看見實在的最善部分……”。
柏拉圖和亞里士多德并沒有像自然哲學家那樣將哲學與科學簡單等同,他們將“第一哲學”視為最具普遍意義的科學,最高的科學,而將“個別哲學”看做是“特殊科學”。“meta-physics”一詞的使用就內含著亞里士多德學派對于“第一哲學”與“特殊哲學”(哲學與科學)之間關系的最初思考??梢?,古希臘羅馬的科學知識只是達到哲學規定的終極問題的輔助知識,當時尚未分化獨立的科學知識屬于哲學的范疇。但是從中世紀開始哲學和科學之間發生了裂痕,在中世紀哲學成為神學的婢女,哲學的地位大大減低,神學成為了一切思想的核心。因而適應神學的學科得到了發揮,就如同把數學應用于天文學的研究一樣,數學并未受到多大影響。這就為哲學和科學的分離甚至對立買下了伏筆。
二、科學與哲學的分裂
時至近代,自然科學各學科在擺脫了歷史的“羈絆”之后迅速興起??茖W與哲學在形態上徹底分化,這標志著科學和哲學開始真正走向成熟。在概念上,哲學不再具有“總括性”特征,而是作為一個與科學相并列的范疇存在;在內容上,哲學不再無所不包,科學獲得了屬于自己的領地。“康德在觀念層面上對哲學與科學的明確區分,是哲學與科學關系問題化的邏輯前提。”康德是近代以來將“哲學與科學之關系”視為嚴格意義上的哲學問題提出的第一人。
之后,維特根斯坦在《邏輯哲學論》中,把哲學與科學區別開來?!哆壿嬚軐W論》的中心思想就是為思想的表達劃定界定。他認為,哲學是不可說,只有自然科學的命題才是可說的,并且,他在前期哲學中,主要告訴人們的是一種方法,即“哲學中正確的方法是:除了可說的東西,即自然科學的命題,也就是與哲學無關的某種東西之外,就不再說什么,而且一旦有人想說某種形而上學的東西時,立刻就向他指明,他沒有給他的命題中的某些記號以指謂。”維特根斯坦把哲學與科學完全區分開,通過可說的與不可說的說明了這個問題。他認為,傳統哲學家正是因為沒有把哲學與科學很好的區別開,才提出了一些無意義的命題,因此陷入了混亂之中。維特根斯坦對哲學與科學的劃分,一直延續到他的后期哲學。他不再像前期哲學那樣堅持可說的與不可說的界限,但他仍然強調
三、哲學與科學的區別
隨著“科學之上”成為科學界乃至全社會普遍的價值理念。哲學的價值性受到嚴重質疑,陷入了前所未有的“生存危機”。為了回應科學發展帶來的巨大沖擊,也為了找回哲學失落已久的價值,現代西方哲學開始重新審視哲學與科學的關系。
真正的哲學不能脫離和凌駕于科學之上,它必須以科學為基礎。科學對于哲學的這種基礎性決定了科學可以自下而上地對哲學施加影響。當科學本身改變和發展了之后,以科學為基礎的哲學也必然或早或遲的實現相應的改變和發展。一切有生命力的,能夠體現它那個時代的精神和哲學,都是以它那個時代的最新科學的發展為其基礎的。哲學發展對科學發展的這種依賴性說明了科學是改造哲學的最強大、最基本的原動力。
哲學與科學都曾經一度傲視群雄,自以為君臨于其它學科之上。的確,他們對人類社會的發展都著不可忽視的引導力量,哲學作為一種思考、追問的學問是構建社會發展模式的重要力量。這一點從蘇格拉底對后世西方社會的影響中就可以推斷出來。蘇格拉底的“知識即美德”使得當時有教養階層的求知欲泛濫。從他開始,概念、判斷、推理的邏輯程序就被尊崇為在其他一切能力之上的最高級的活動和最值得贊嘆的天賦。即使是在像中世紀信仰主宰一切的時代,最高的知識也莫過于被描述成“上帝的理性”。而人的知識是從上帝理性中流溢出來的。到了近代,對科學的崇拜表明唯理智主義達到了頂峰。由此看來,一種社會的形成,必然可以追溯出其思想根源。
古希臘天文學成就范文3
【關鍵詞】數學史 數學教學 實踐探索
19世紀以來,美國的數學史學家和數學教育家們對數學史的教育價值進行了諸多的闡述,尤其是在1972年的第二屆國際數學教育大會上,成立了數學史與數學教育關系國際研究小組以后,數學史與數學教育關系研究蓬勃發展,并開始逐漸走向深化。由于數學史對數學的教學具有重要意義,因而被越來越多中小學教師引入教學過程中,并起到了積極的作用。
一、激發學生數學學習興趣
教師在課堂教學中適當地穿插一些數學史,不僅能夠調節課堂氛圍,緩解學生的壓力,而且在很大程度上還能提高學生學習數學的積極性。比如教師在講平方根的時候,可以在講新課前給大家講一個有關數學的故事:大約公元前500年,在遙遠的古希臘,有一位偉大的數學家,他叫畢達哥拉斯。他在數學上的重大貢獻就是發現了勾股定理,揭示了直角三角形三邊之間的等量關系,為人類的數學事業作出了杰出貢獻。以畢為首的學派有一觀點‘萬物皆數’,他們認為‘世界上一切量都可以用整數或整數的比( 分數) 來表示’。即世界上一切量都可以用有理數表示。然而有一天,古希臘年輕的數學家,畢達哥拉斯的得意門生希帕索斯發現邊長為1的正方形的對角線長既不是整數也不是分數,而是這樣一個數―― 2。希帕索斯的發現違背了畢學派的觀點,在那個遙遠的奴隸制社會,他的發現是不能被大家所接受的,最后可憐的希帕索斯因為這一發現被他的同伴扔進了大海,從此 2的出現引發了數學史上的第一次危機”。那么 2是否存在,如果存在它又具有什么意義,它的大小又是多少呢。通過對故事的講解,教師可以設置懸念,因而激發了學生對數學學習的興趣,如此一來,教師就可以很自然地導入課題。在這一教學的過程中,教師做到了從學生的認知出發,挖掘歷史,以介紹畢達哥拉斯的故事來導入課題,在較短的時間內激發出學生對新知識的渴求,同時讓學生感受到數學不再枯燥無味,而是一門有趣的學科。
二、培養學生學習的意志
1855年,法國數學家泰爾凱在他創辦的《新數學年刊》后增加附錄“數學歷史、傳記與文獻通報”,極大地增加了法國人對數學史的研究興趣。泰爾凱認為,數學家的傳記、逸聞、故事可以啟發學生的人格成長。通過學習數學史,要讓學生明白數學家也是平凡人,同樣會遇到困難、挫折、失敗。如此一來,當學生在學習過程中遇到困難、挫折和失敗時,他們就會向數學家那樣,不會灰心喪氣,增強了學習的自信心以及克服困難的堅強意志。通過學習數學史,使學生認識到數學家的一切成就也不是輕而易舉取得的,同樣都需要付出大量的艱苦勞動,甚至要付出生命的代價。希帕索斯發現無理數而葬身大海;我國數學家華羅庚,自學成才,在數學領域取得令人矚目的成就;大數學家歐拉雙目失明后仍堅持心算,并寫下許多著作;阿基米德在羅馬侵略者闖進家門時還在專心研究數學。數學家對數學問題的癡迷,對待數學問題一絲不茍的態度,以及運用數學來探索自然的使命感,給學生樹立了榜樣,從而激勵學生去思考數學問題,運用數學知識去解決現實生活中遇到的問題,培養了學生堅韌不拔的品質,對學生以后的數學學習產生了重大的影響。
三、獲得數學思想和數學方法
增強學生對數學史的學習,有利于學生把握數學思想及數學方法,真正實現數學學習的目的。學習數學史就是對相關數學知識產生、發展、完善過程的再現,也就是相應知識的數學方法、數學思想的再現。例如,當教師在講授“勾股定理”內容時,可以講述一個數學歷史:“畢達哥拉斯是古希臘著名的哲學家、數學家、天文學家。相傳2500 年前,在一次朋友的宴席上,畢達哥拉斯始終盯著朋友家的地板發呆。原來朋友家的地板是用一塊塊直角三角形形狀的磚鋪成的,黑白相間,錯落有致。然后過了一會兒,畢達哥拉斯突然恍然大悟的樣子,大笑著跑回家了。原來著名的哲學家畢達哥拉斯,在他的朋友家的地板磚的啟發下,最終發現了直角三角形的兩直角邊的平方和等于斜邊的平方。教師在講述故事后,讓學生也來觀察地板視圖,看看學生會發現什么,是否和大數學家有同樣的發現。從而讓學生在進一步觀察、猜想、歸納這一數學結論的過程中,提高學生分析問題和解決問題的能力。因此,在國外,這一結論又被稱為“畢達哥拉斯定理”。
有效應用數學史料,可以使學生在掌握知識的同時能夠了解這些知識的產生與發展過程,分享數學家們經過刻苦鉆研取得的成果的快樂,獲得解決數學問題的思想和方法。
總之,數學的學習不僅僅是單純的知識學習,更是對學生理性思維能力的培養。數學是人類描繪這個世界最有力的工具,是人類探索自然、改造自然的力量源泉。因此,努力提高全人類的數學素養,培養大量的數學人才,對人類未來的發展起著至關重要的作用。
古希臘天文學成就范文4
一、數學史融入高中數學教學的重要性及意義
1.激發學生的學習興趣,培養學生的創造性思維
將數學史融入到數學教學中去,讓數學活起來,在教學中,不失時機地、適當地向學生講一些有關的典故、背景或名人趣事,數學思想的起源與演進,以及數學家們勤奮刻苦的精神與堅忍不拔的意志,為真理而奮斗的獻身精神.一方面開闊了學生的視野,知道了數學知識的取得是如此曲折動人,就會對知識點產生更深刻的認識;另一方面學生如果知道數學知識的來龍去脈,也能激發學生學習數學的興趣,培養了學生的創造性思維,使他們感到學習數學不是一種苦役、一種負擔,而是一種需要,一種享受.
2.陶冶情操,落實審美教育
如必修5第29頁出現的斐波那契數列1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144……,通過計算和觀察任意一項與它前一項的比值發現,當項數逐漸增大時所得的值就趨近于黃金分割率0.618,斐波那契數列充滿了奇趣,也正是因為這一點,斐波那契數列才放射著它無盡的光輝,斐波那契數列體現了數學美與自然美的和諧統一.
3.激發學生的愛國熱情
中國古代數學是璀璨奪目的中國古代文化的重要組成部分,是世界數學發展史中的重要篇章.14世紀以前一直是世界上數學最為發達的國家,出現過許多杰出數學家,取得了很多輝煌成就,其源遠流長的以計算為中心、具有程序性和機械性的算法化數學模式與古希臘的以幾何定理的演繹推理為特征的公理化數學模式相輝映,交替影響世界數學的發展.由于各種復雜的原因,16世紀以后中國變為數學入超國,經歷了漫長而艱難的發展歷程才漸漸匯入現代數學的潮流.由于教育上的失誤,致使接受現代數學文明熏陶的我們,往往數典忘祖,對祖國的傳統科學一無所知.而數學史可以使學生了解中國古代數學的輝煌成就,了解中國近代數學落后的原因,中國現代數學研究的現狀以及與發達國家數學的差距,以激發學生的愛國熱情,振興民族科學.
4.增強學生不畏艱巨,勇于探索的精神
科學給人以知識,歷史給人以智慧.課本中的公式和字母數據,未能表現創作過程中的斗爭、挫折以及數學家所經歷的艱苦漫長的道路.通過對數學前輩們的嚴謹態度,獻身精神和經驗教訓的學習與借鑒,學生能夠獲得頑強學習的勇氣,對于自己在學習中遇到的挫折不會感到頹喪.
比如我國著名數學家華羅庚,他在十八歲那年不幸罹患傷寒,臥床達半年之久,后來病雖痊愈,但左腿卻殘疾了.左腿殘疾后,走路時左腿要先畫一個大圓圈,右腿再邁上一小步.華羅庚幽默地戲稱這是“圓與切線的運動”.他的誓言是:“我要用健全的頭腦,代替不健全的雙腿!” 他們對待科學的嚴謹態度和獻身精神都是教育學生最好的范例.
二、數學史融入高中數學教學的途徑
1.轉變教學觀念,改進教學方法
在以往的教材中很少涉及數學史的內容,教師即使知道一些關于數學發展過程的來龍去脈,在教學過程中也不會主動提及甚至完全沒有意識到的.加之高考的制約等因素,阻礙了教師使用數學史進行教學,影響了新課程理念的落實.所以為了適應新課標數學課程的教學要求,要轉變教師的教學理念,加強教師的數學史知識的培訓,提高教師自身的人文素養,鼓勵教師自學,努力增加與數學史有關的課外閱讀量,充分利用數學史料,提高學生學習數學的積極性,使學生加深對數學本質的理解,拓寬知識面,擴大視野.
2.以課堂為主,適當滲透數學史
數學史要與數學課堂教學有機結合,在潛移默化中“潤物細無聲”.在教學過程中,教師要盡可能地創設情境,結合具體的教學內容適時地、適當地穿插一些數學史知識,介紹數學的歷史淵源,展示不同時空的數學思想文化.
例如在講對數概念時,可以簡單介紹對數的發明者蘇格蘭數學家納皮爾編制對數表的歷程:公元 1594 年,納皮爾開始精心編制可供實用的對數表,公元1614年,納皮爾發表了《關于奇妙的對數法則的說明》一書,書中論述了對數的性質,給出了有關對數表的使用規則和實例,歷時整整20年.法國著名的數學家、天文學家拉普拉斯曾說:對數可以縮短計算時間,“在實效上等于把天文學家的壽命延長了許多倍”.
3.以課外為輔,多種形式滲透數學史
①在數學教材中以各種方式滲透,但要注意滲透要恰到好處,不必系統,以防止出現喧賓奪主的結果;②開展一些形式多樣的研究性學習活動,讓學生體會到數學與生活是完美、和諧的統一;③有組織的舉辦一些關于數學史的講座或者討論會,選擇一些情節生動、發展曲折具有教育意義的專題;④發揮學生的主觀能動性,比如讓學生主編數學板報,介紹數學家的事跡、歷史名題等;⑤舉辦一些數學史的展覽會、藝術表演或者觀看數學史影片;⑥閱讀數學史書籍.
古希臘天文學成就范文5
在作為人類認知客觀物質世界的原始性重大創新方面,中國對世界作出的貢獻甚少。在自然科學領域,中國還沒有誕生過深刻影響人類文明進程的系統科學理論;在中國本土的中國人至今還從未獲得諾貝爾科學獎。
作為上述現象的原因、同時也是結果,中國極度缺乏世界級的自然科學大師。去年,錢學森老人逝世了??偫矶啻我缅X老生前的話,引發了社會熱議“錢學森之問”:“為什么我們總也培養不出杰出的人才?”溫總理說:“應該說,我們早就看到了這些問題,并目,一直在強調素質教育。但是為什么成效還不夠明顯?”
現代科學精神的匱乏乃是我們民族缺乏科學大師的最重要原因之一。讓我們從科學精神的起源、科學大師成長的個人經歷以及大師存在的社會歷史背景等方面探討原始性重大創新所需要的基本個人素質以及社會文化生活環境的特征。
科學精神起源于好奇、閑暇和自由
科學精神是科學活動以及與這些活動方式相聯系的科學方法、科學思想、科學家的氣質及行為規范等精神層面的反映??茖W精神有多方面的內涵,其中:熱愛真理、理性與實證、懷疑與批判、自由主義和協作意識是科學精神的主要內容。
眾所公認,以邏輯嚴謹、追求實證、還原自然過程為特征的現代科學精神起源于古希臘。在這個偉大時代,產生了對后世影響深遠的眾多宗師大家。有最早期的自然哲學家泰勒斯,有人文科學家蘇格拉底,體系哲學家柏拉圖,百科全書式的科學家亞里士多德,天文學家默東、托勒密,數學家歐幾里得,物理學家阿基米德,醫學家希波克拉底等等。
科學精神之所以起源于古希臘,固然是由于其繼承和光大了兩河流域和尼羅河流域的文化遺產,更重要的是希臘的奴隸制和城邦民主制為科學精神的誕生提供了物質條件。亞里士多德在《形而上學》一書中開篇就說:科學和哲學的誕生有三個條件:一是對自然界的驚異而產生的好奇心,二是有思考這些好奇心的閑暇時間,三是有不受束縛的思想自由。
希臘人天性樂觀,熱愛生活,每四年舉行一次的奧林匹克競技會是他們歡樂生活的寫照。他們崇尚理性、熱愛真理,對知識有異乎尋常的熱情。希臘的奴隸制保證了貴族和自由民的優裕生活,使得民族中的精英個體得以閑暇并思考世界的本源問題。希臘民主的城邦制有助于科學和哲學的繁榮和發展。由于各邦獨立自主、相互競爭,外邦人可以自由出入各邦;同時,沒有任何占絕對統治地位的社會思想來束縛人們的頭腦,即或是體現希臘宗教思想的希臘神話,其完備的諸神譜系也反映了希臘宗教思想的對象性和邏輯性;所有這些,使得整個希臘呈現出百花齊放、百家爭鳴的學術局面。從科學精神的起源過程中我們不難看出:對真理的熱愛、允許自由探求的物質條件和思想環境是科學精神萌芽的三大基本要素。
在偉大的希臘科學精神的影響下,希臘產生了許多科學理論和科學發現。
非功利性是科學大師個人成長的必要條件
非功利性是科學精神最重要的基本屬性之一,功利主義對科學精神的所有要素造成直接傷害。對功利的追求在多數情況下會削弱對真理的熱愛;對功利的追求會誘惑我們減少必要的認知成本,進而損害理性實證的復雜過程;對功利的追求可能使我們放下必要的批判武器而屈從于權威和權貴,最后,對功利的追求必然從根本上不利于團隊的合作。有學者認為:需求驅動是當代科學技術發展的主要推動力,從社會層面看這無疑是正確的。這里所強調的是:對于科學家個人來講,對物質性功利的過分追求必然有礙于其原始性創造力的充分發揮。應該看到的是:豐厚的物質基礎可能是減少科學家物質性功利追求過多的重要原因之一。
由于科學精神所要求的非功利性主旨,我們有理由得出結論:科學研究不應該更多地成為科學家謀生的手段,而應該更多地成為滿足科學家好奇心的認知實踐。自然基礎科學工作者一旦背上沉重的謀生包袱,其對真理的熱愛將有可能讓位于對物質利益的追求。這也符合辯證唯物主義的基本觀點。
中國由于長期的貧困,以及清朝末年所見識的堅船利炮的西方科技威力,使得國人對科學的功利有崇拜般的癡迷,而對孕育現代科學的科學精神始終不以為然。如清朝末年洋務派代表人物之一張之洞所提出的“中學為體,西學為用”就是中華民族面對科學的基本心態的寫照。竺可楨在1935年的一次《利害與是非》的演講中指出:中國近30年來所提倡的科學救國,只看重西方科學所帶來的物質文明,卻忽略了培養科學成果的科學精神,認為科學精神應該:只問是非,不計利害,真正阻礙中國科學精神的是中國傳統文化中倫理至上和實用思維。
對待科學的功利主義思想,除了文化傳統和思想方法方面的原因,很大程度上是由于我國長期積貧積弱的社會發展造成的,從某種程度上說也是不以人的意志為轉移的。
兼容并蓄的社會思想環境是科學昌盛、大師頻現的另一重要基礎
近代科學誕生的歷史背景是偉大的歐洲文藝復興運動。文藝復興首先是一場徹底的思想解放運動,其核心思想是人文主義精神,認為人乃萬物之本。人文主義所推崇的理性精神,正是科學精神的基本支柱。伴隨著文藝復興運動,宗教改革也蓬勃開展起來。路德新教所宣稱的“因信稱義”,表達了自由和平等的觀念、顛覆了教會的絕對統治權威。長期以來,被神恩、天啟、權威所禁錮的人類思想開始得到解放。
回顧歷史展望未來,明了科學精神產生的基礎,我們可以推測中國科學大師不斷誕生的條件,并應為之付出不懈的努力。
第一,從長期來看,要力爭社會政治、經濟生活的長期穩定發展。有科學史研究表明,中國在歷史上曾經出現過三次科學技術的大發展大繁榮的先兆期,但隨后都由于戰亂和社會動蕩而趨于消亡和失敗。在中國歷史上,存續時間最長的周、漢兩朝,也分別經歷過西東兩周、西東兩漢的動亂過渡時期。即使是中國歷史上國力最強的唐王朝(公元618―907年),在其289年的存續時期內,也發生了無數的內外戰爭、宮廷變亂、藩鎮割據等等重大社會動蕩。這些,都摧毀了原本微薄的社會物質基礎。此外,中華民族人口眾多,資源相對匱乏,生存壓力特別巨大。因此,必須著力推進政治改革,確保國家長冶久安;要大力發展經濟,筑牢物質基礎,藏富于民,著力蓄養一大批富足生活的中產階層。中產階層的跨代長期存在,應該是滋養學術思想大師的物質基礎。
第二,在社會制度和社會管理層面,要鼓勵和營造百花齊放、百家爭鳴的學術環境。思想的解放,是歷史前進的先導。史學家公認:周秦時代是我國歷史上文化最繁榮的時期。諸子百家的思想碰撞,成就了中國歷史上第一個黃金時期。而在漢帝國的鼎盛時期,采取了罷黜百家、獨尊儒術的政策,對后世漢民族思想的禁錮產生了深遠影響。就如同修筑長城永遠不可能真正抵御外族入侵,大一統的封閉思想體系也不可能長期地富國強民。當前,在中國學術界,要防止學術的官僚化,弱化以院士制度為代表的學術權威和學術官僚體系,在法律的框架內,以更加相信群眾的心態,歡迎各種不同的聲音。
古希臘天文學成就范文6
關于李約瑟難題和錢學森之問,我們認識到中國社會普遍缺乏科學精神應該是一個關鍵的因素,而要改變一個龐大的、有著極長歷史的社會思維模式和價值觀是非常困難的,也是要經過極長周期的。但是我們也可以提出李約瑟難題和錢學森之問的逆問題:中國需要先進的科學嗎?中國需要大批的科學大師嗎?
恐怕大部分人都會回答“需要”。但是在一個普遍缺乏科學精神的社會,這個回答沒有太大的意義。實際上,批評中國社會普遍缺乏科學精神肯定是不受歡迎的,我們有時甚至把所有好的或者有道理的東西都說成是“科學的”,所有不好的或者沒有道理的東西都說成是“不科學的”,這在科學的發源地歐洲和科學最發達的美國都是不可想象的,導致“科學”這兩個字失去了其本來的意義。
試問,中國社會上有多少人能夠回答出“科學的目的、精神、方法”中哪怕一條或者一條中的一個內容?根據我的經驗,這個比例恐怕是驚人地小,而且即使受過高等教育或者從事科學研究的高層次人才也不一定都說得清楚什么是科學。有一次在我做完相關的主題演講之后,有一位“科學普及”專業的研究生發言,認為我的演講是反科學的,對于科普工作極為不利。我在和他溝通之后才知道,他對于什么是科學幾乎完全說不清楚,而說出來的幾乎都是錯誤的。這就是中國社會普遍缺乏科學精神的一個真實反映。
但是,從唐朝開始幾乎沒有科學的中國照樣獨領上千年,而科學大師極少的中國照樣成就了“兩彈一星”和最近20年的經濟奇跡。同樣,我們也應該清醒地看到,沒有科學的盛極一時的大清王朝最終輸給了科學發達的西方列強,而科學落后的現代中國的社會和經濟發展也遇到了很大的挑戰。因此我們需要問這樣的問題:科學研究仍然比較落后、科學大師仍然稀少的現代中國,能夠再次獨領嗎?
中國的三階段創新路線圖
分析歐、美、日的科學和技術,以及諾貝爾獎的授獎情況可以發現,大部分原理性的科學突破來自于科學的發源地歐洲,而大部分具有應用價值的科學發現來自于美國。因此普遍地講,歐洲人深刻地理解什么是科學,但是美國人更加理解科學的應用價值。但是大部分好的高科技產品則來自于日本,很顯然日本人最理解如何制造好的產品。因此若能結合歐、美、日的共同優勢,中國必然能夠再次領先世界。在這個問題上應該沒有爭議,有爭議的部分、也是我們需要認真研究的是發展的路線和方向。
目前中國科學界有較多的人認為,中國應該加大科學研究的投入,從而實現“科學落后—科學強大—技術強大—國力強大”的三步跳,也就是通過先進的科學帶動先進的技術,而技術強大就會帶領和支撐經濟的發展和國力的強大。這聽起來很有道理,因為科學是技術的源頭,似乎科學先進一定立刻會帶來技術先進。但是日本的成功并不支持這樣的觀點。日本的科學的確是比中國先進,盡管最近幾十年和歐美的差距在逐漸縮小,但是還是比歐美落后,不過這似乎并沒有妨礙日本的高科技產品整體上比歐美先進。可以設想一下,如果中國能夠具有日本研發和生產高科技產品的能力,那么中國會是什么樣?但是正如前述饒毅教授的報告中所指出的,日本在科學方面相對美國的落后,導致了在有些高科技領域受制于人。我認為,這是中國需要在今后長期發展的過程中逐步解決的問題,而不是一步登天趕超歐美。
目前中國社會的現實就是普遍缺乏科學精神,急功近利和實用傾向是很多人的現實心態。我認為在這種情況下盲目高速增加對科學研究的投入不是最佳的選擇,不但不會使中國的科學水平迅速趕超歐美,而且有可能在科學的大量投入沒有產生期望產出的情況下,對長期發展帶來嚴重的后果。
因此我認為大力和優先發展科學不是中國現階段的主要任務,而符合科學發展觀的中國三階段創新之路、也就是中國的三階段創新路線圖應該是:“經濟實力—技術實力—科技實力—科學實力”,其基本戰略就是盡快擺脫“山寨”經濟(這里的“山寨”沒有貶義,僅僅是一個通俗的說法,在這里泛指引進外資生產線,代工、貼牌或者冒牌的生產活動),循序漸進地向日、美、歐學習,這樣必然會使得中國再次并且長期領先世界。不可否認,中國最近10年~20年的“山寨”經濟是中國經濟高速發展的一個重要原因,但是這樣的經濟模式是不能持續發展的。不過,由于有了這個階段的原始積累,中國已經具備了向日本學習“產品創新”的經濟實力,這可以使得中國經濟進入“持續發展”的階段,中國也就具備了類似日本今天的技術實力。到那時,中國的經濟規模和整體實力才能夠和日、歐、美平起平坐。我認為中國需要至少20年~30年的時間才能完成這個階段的轉變。
另一個階段,就是在強大的技術實力的支撐下向美國學習“技術創新”,從源頭上掌握和控制產品創新,這又可以回過來促進和提高產品創新的能力,整個經濟將進入良性循環的“可持續發展階段”。完成這個階段的轉變將是十分艱難的,如果能夠在本世紀后半葉實現將是十分了不起的成就,中國將在經濟、技術和軍事等方面成為世界第一,開始中國在世界獨領的新時代。
最后一個階段,則是向歐洲學習什么是科學和如何開展科學研究,這個時候中國已經達到了國富民強的程度,具備強大的技術創新能力,急功近利和實用傾向的社會影響逐漸削弱,也就是說中國這個時候具備了全面發展科學的經濟條件。如果科學精神能夠深入到整個社會的思維模式,也就是追求科學規律的理想主義有可能會普遍地得到認可和實踐,那么中國完全可以在科學方面也成為世界第一,從源頭上控制技術創新,進入整個社會和經濟的“長期可持續發展階段”。這樣就可以保證中國不但能夠在世界獨領,而且可以長期持續地保持領先地位。
當然上面的三個階段的劃分在時間上不是絕對前后的關系,而應該是三個階段同時進行,但是國家應該制定明確的發展戰略,在不同時期發展的重點有所不同,以保證資源的最佳使用和社會的逐漸進步。盡管我們希望中國最終能成為世界上科學研究領先的國家,但是這需要極長的過程。的模式不但不能搞生產和建設,實際上更加不能發展科學,因為科學的發展不僅僅需要物質的條件,更需要適合科學發展的價值觀和社會文化,價值觀和社會文化的形成則需要在一定的物質基礎的條件下的長時期的沉淀。在一定程度上,把科學說成是象牙塔里面的智力游戲是有一定道理的,窮人一般情況下玩不起,暴發戶也不會毫無功利性地玩這個。只有中國社會切實意識到急功近利和實用主義的局限性,能夠自覺、有效地抵制其危害性的時候,才會有科學大發展的文化基礎。
目前科學研究的一個趨勢就是建設耗資巨大的“大科學工程”。但是我非常擔心在中國社會普遍缺乏科學精神、而急功近利和極端實用主義的影響日益嚴重的情況下,對大科學工程的巨額投入如果不能同時帶來技術的進步(也就是產生有用的回報),會引起社會和政府對大規??茖W投入的負面看法,這樣就會長期阻礙科學在中國的發展。作為科學家,我們不僅僅要為我們現在的領域、單位、甚至課題組的發展負責,也要有社會責任,更要從戰略上考慮科學在中國的長遠發展。
因此在中國的社會現實情況下,我認為目前對科學的投入應該重視對技術的帶動作用(盡管產生的科學成果不一定有直接的應用價值,或者現在還不能看到應用價值),能夠對中國現階段的經濟發展有重要作用,并達到短期內就回報社會的目的;同時獲得的科學成果可以弘揚科學精神,并達到長期回報社會的目的;最終,在科學研究過程中產生的杰出科學家可以發揮出榜樣的力量,以達到長期支撐科學的發展的目的。這樣做就能夠起到“一箭三雕”的作用。當然,在這個發展過程中,始終開展并逐步加強科學教育是非常關鍵的。
回答李約瑟難題和錢學森之問的逆問題
現在我們可以回答李約瑟難題和錢學森之問的逆問題了:“中國需要先進的科學嗎?中國需要大批的科學大師嗎?”
既然中國目前這個階段的發展重點應該是向日本學習產品創新,所以我認為短時期內中國并不急迫需要先進的科學,至少暫時不需要全面先進的科學。但是能夠保持長期持續發展并領先世界的中國最終需要全面先進的科學,因為唐、宋、明、清的時代一去不復返了,中國領先世界必須從“以夷制夷”發展到“以夷治夷”。同樣我也認為短時期內不需要大批的科學大師,但是最終全面先進的科學必然能夠成就大批科學大師。因為西南聯大和改革開放前的時代也一去不復返了,那個盡管物質貧匱、但充滿理想主義色彩的激情燃燒的歲月在可以預見的未來不會回到中國了。未來中國的科學大發展必須是建立在國富民強的基礎上。
從古希臘的宇宙觀到哥白尼的日心說,人類認識宇宙的第一次飛躍經歷了漫長的兩千年。應該說,哥白尼日心說的提出并不能代表現代自然科學的誕生。現代自然科學是從伽利略開始的(盡管牛頓建立了現代自然科學的第一個理論體系),是伽利略把邏輯化、定量化和實證化同時引入了他的研究,伽利略可以說是現代自然科學研究的鼻祖。伽利略400年前發明的天文望遠鏡使得人類能夠看清楚遠處的宏觀世界,從此人類的宇宙觀快速地經歷了六次新的飛躍。顯微鏡又使得人類能夠把近處的微觀世界看清楚。因此真正意義上的科學研究在歐洲已經有400多年的歷史了,所以他們骨子里面理解什么是科學。中國人接觸科學的歷史才100多年,真正自己動手做科學研究只有區區幾十年,而也僅僅在最近一、二十年才開始成規模地做起來。因此中國社會普遍缺乏科學精神也是情有可原的。但是如果要使得大部分中國人理解什么是科學并且具有科學精神,我認為最重要的是要加強兩個方面。
一方面是從正確的“科學”教育開始。我們大多數人接受的所謂“科學”教育實際上就是教我們已有的科學規律是什么,以及如何使用這些規律,而我們學不到這些科學規律是怎么得到的和應該怎么進一步發展,也就是缺乏科學精神和科學方法的教育。而過多地強調科學的有用性,又使得我們不知道科學的真正目的是什么??梢哉f我們只學到了科學知識,而不知道科學是什么。要改變這種教育現狀需要大量的努力和漫長的過程,這肯定需要多代人的努力。從本文可以看出,了解天文學的發展對于理解什么是科學至關重要,而這也許就是西方國家一直把入門天文學作為基礎教育的重要內容的一個原因。而我國的天文教育則極為落后,大、中、小學天文教育的普及程度極差,這從在很多年里國內只有兩所高校有天文系,而至今有天文系的高校還是屈指可數就可以看出來。而歐美的情況則是入門天文教學在中小學十分普及,而且幾乎每一個大學都有天文系或者天文專業。盡管中國經歷了、、以及改革開放,中國的傳統思想和實用傾向對中國人的思維造成的根深蒂固的影響仍然沒有得到顯著改變,中國社會仍然嚴重缺乏科學精神,天文教育的極度缺乏肯定是一個原因,而且很可能是一個主要原因。