1、1第一章第一章自然科學(xué)概述自然科學(xué)概述2“科學(xué)永遠(yuǎn)是財富之源，科學(xué)永遠(yuǎn)是財富之源，富國與窮國的差距主要在富國與窮國的差距主要在于掌握知識的多少；沒有于掌握知識的多少；沒有科技的發(fā)展，就沒有持續(xù)科技的發(fā)展，就沒有持續(xù)穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)增長。穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)增長?！辟M德里科馬約爾 (1934-) 3自然科學(xué)的迅猛發(fā)展 物質(zhì)生產(chǎn) 經(jīng)濟(jì)體制 精神文明 社會制度4 其可以在多人同時裸視條件其可以在多人同時裸視條件（無須佩帶頭盔、偏光鏡等（無須佩帶頭盔、偏光鏡等輔助設(shè)備）下呈現(xiàn)出具有空輔助設(shè)備）下呈現(xiàn)出具有空間深度和影象懸浮于屏幕外間深度和影象懸浮于屏幕外的逼真立體影像。此款立體的逼真立體影像。此款立體顯示器采用透鏡陣

2、列技術(shù)，顯示器采用透鏡陣列技術(shù)，通過摩爾紋干涉測量法精確通過摩爾紋干涉測量法精確對位，通過在水平方向上改對位，通過在水平方向上改變光線的傳輸方向來為雙眼變光線的傳輸方向來為雙眼提供有細(xì)微差異的的透視圖提供有細(xì)微差異的的透視圖像，利用兩眼視差實現(xiàn)立體像，利用兩眼視差實現(xiàn)立體效果。效果。 裸眼裸眼3D立體顯示器立體顯示器又稱多視角裸眼立又稱多視角裸眼立體顯示器，主要原體顯示器，主要原理是利用人眼視差理是利用人眼視差特性。特性。5納米技術(shù)納米技術(shù)“包你穿衣不用洗包你穿衣不用洗”的諾言的諾言 在合成纖維樹脂中添在合成纖維樹脂中添加納米加納米SiO2、納米、納米ZnO、納米納米SiO2復(fù)配粉體材料，復(fù)配

3、粉體材料，經(jīng)抽絲、織布，可制成殺經(jīng)抽絲、織布，可制成殺菌、防霉、除臭和抗紫外菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內(nèi)衣和服裝，可線輻射的內(nèi)衣和服裝，可用于制造抗菌內(nèi)衣、用品，用于制造抗菌內(nèi)衣、用品，可制得滿足國防工業(yè)要求可制得滿足國防工業(yè)要求的抗紫外線輻射的功能纖的抗紫外線輻射的功能纖維。維。 6超?？旄蓢娡靠椢铮环昼娮鲆患仙淼囊路？旄蓢娡靠椢铮环昼娮鲆患仙淼囊路翱旄蓢娡靠椢锟旄蓢娡靠椢铩?，是西班牙設(shè)計師、博士，是西班牙設(shè)計師、博士Manel Torres花了花了10年時年時間的心血發(fā)明，簡單地說，它是一種平時就像涂料一樣呈液體狀態(tài)的織間的心血發(fā)明，簡單地說，它是一種平時就像涂料一樣呈液

4、體狀態(tài)的織物，有多種顏色，我們甚至可以將之裝在噴漆罐子里面，然后像創(chuàng)作人物，有多種顏色，我們甚至可以將之裝在噴漆罐子里面，然后像創(chuàng)作人體彩繪一樣往身上噴體彩繪一樣往身上噴所不同的是，人體彩繪干了就是身上的一團(tuán)顏所不同的是，人體彩繪干了就是身上的一團(tuán)顏料而已，而料而已，而Fabrican快干噴涂織物干了就變成了衣服快干噴涂織物干了就變成了衣服。7GPS導(dǎo)航眼鏡導(dǎo)航眼鏡 民用民用GPS導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展至今，除了偶爾會指引著人們把車往河里面開之外，導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展至今，除了偶爾會指引著人們把車往河里面開之外，給我們生活帶來的方便是有目共睹的?，F(xiàn)在，日本東京大學(xué)中島實驗室的科研給我們生活帶來的方便是有目共睹的

5、?，F(xiàn)在，日本東京大學(xué)中島實驗室的科研人員打算將人員打算將GPS和眼鏡聯(lián)姻，好讓這種便利更進(jìn)一步：簡單地說，研究人員將和眼鏡聯(lián)姻，好讓這種便利更進(jìn)一步：簡單地說，研究人員將GPS系統(tǒng)、電池、系統(tǒng)、電池、LED、微電腦和磁方向傳感器整合進(jìn)了眼鏡中，然后根據(jù)頭部、微電腦和磁方向傳感器整合進(jìn)了眼鏡中，然后根據(jù)頭部的方向，直接在鏡片上通過的方向，直接在鏡片上通過LED顯示接下來應(yīng)該前進(jìn)的方向。研究人員表示，將顯示接下來應(yīng)該前進(jìn)的方向。研究人員表示，將GPS整合進(jìn)眼鏡后，能避免視線在前方和整合進(jìn)眼鏡后，能避免視線在前方和GPS導(dǎo)航儀之間的頻繁切換，減少危導(dǎo)航儀之間的頻繁切換，減少危險的發(fā)生。險的發(fā)生。8今

6、后你想吃新鮮蔬菜，再也不需要育苗、栽培、除草、滅蟲或今后你想吃新鮮蔬菜，再也不需要育苗、栽培、除草、滅蟲或預(yù)防其它搞破壞的動物了，預(yù)防其它搞破壞的動物了，Topsy-Turvy懸吊式種植器可以讓懸吊式種植器可以讓你在陽臺上種出草莓以及各種各樣果蔬來。你只需簡單地在袋你在陽臺上種出草莓以及各種各樣果蔬來。你只需簡單地在袋子里裝上陶土，栽上秧苗，幾乎任何藤生水果或蔬菜都可以，子里裝上陶土，栽上秧苗，幾乎任何藤生水果或蔬菜都可以，讓葉子從袋子里長出來，然后將袋子或盆用鉤子吊起來，然后讓葉子從袋子里長出來，然后將袋子或盆用鉤子吊起來，然后澆水，施肥就可以了。在溫暖的氣候下，一個月就會開花，再澆水，施肥

7、就可以了。在溫暖的氣候下，一個月就會開花，再過一個月就可以結(jié)出果實來。它的優(yōu)點是，吊起來，可以充分過一個月就可以結(jié)出果實來。它的優(yōu)點是，吊起來，可以充分利用空間。很小的地兒都可以種。不需要彎腰種或澆水，站著利用空間。很小的地兒都可以種。不需要彎腰種或澆水，站著就可以解決。從上部的漏斗里澆水。由于重力原因，蔓先向下就可以解決。從上部的漏斗里澆水。由于重力原因，蔓先向下長，再往上卷，尋找陽光。由于容器幾乎是密封的，所以不需長，再往上卷，尋找陽光。由于容器幾乎是密封的，所以不需要澆太多的水。要澆太多的水。 最迷人的食品產(chǎn)最迷人的食品產(chǎn)品懸吊式種植器品懸吊式種植器 9與金魚與金魚”交流交流”設(shè)計師設(shè)計

8、師Bruno FosiBruno Fosi設(shè)設(shè)計的這個金魚缸可以計的這個金魚缸可以把金魚的狀態(tài)數(shù)字化，把金魚的狀態(tài)數(shù)字化，通過無線網(wǎng)絡(luò)方式把通過無線網(wǎng)絡(luò)方式把金魚的生活方式連接金魚的生活方式連接到互聯(lián)網(wǎng)上，用戶可到互聯(lián)網(wǎng)上，用戶可以和金魚展開遠(yuǎn)程互以和金魚展開遠(yuǎn)程互動動。10 軌道交通軌道交通11巴西酒精動力飛機(jī)巴西酒精動力飛機(jī)世界上最快的氫燃料車世界上最快的氫燃料車12環(huán)保自行車環(huán)保自行車 13巨鯨潛艇巨鯨潛艇 這是設(shè)計師從全球性氣候、能源等問題這是設(shè)計師從全球性氣候、能源等問題出發(fā)設(shè)計的綠色生態(tài)系統(tǒng)潛艇，它的零出發(fā)設(shè)計的綠色生態(tài)系統(tǒng)潛艇，它的零碳排放的架構(gòu)是基于可再生能源。碳排放的架構(gòu)是基

9、于可再生能源。14科幻設(shè)計智能科幻設(shè)計智能概念電動車概念電動車15新概念手機(jī) 這次帶來的一款概這次帶來的一款概念手機(jī)，圓潤的邊框中念手機(jī)，圓潤的邊框中間一個透明的屏幕，從間一個透明的屏幕，從屏幕上可以投射形成三屏幕上可以投射形成三維全息圖，立體化的展維全息圖，立體化的展示城市地圖和圖像等。示城市地圖和圖像等。16轉(zhuǎn)基因培育的驅(qū)蚊草轉(zhuǎn)基因培育的驅(qū)蚊草轉(zhuǎn)基因培育的藍(lán)玫瑰轉(zhuǎn)基因培育的藍(lán)玫瑰17轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)“讓老鼠長出人耳朵讓老鼠長出人耳朵”的奇觀的奇觀 轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是將人工分離和就是將人工分離和修飾過的基因?qū)氲侥康纳矬w修飾過的基因?qū)氲侥康纳矬w的基因組中，從而達(dá)到改造生物的基

10、因組中，從而達(dá)到改造生物的目的。轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是把一個的目的。轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是把一個生物體的基因轉(zhuǎn)移到另一個生物生物體的基因轉(zhuǎn)移到另一個生物體體DNADNA中的生物技術(shù)。中的生物技術(shù)。常用的方常用的方法法包括顯微注射、基因槍、電破包括顯微注射、基因槍、電破法、脂質(zhì)體等。轉(zhuǎn)基因最初用于法、脂質(zhì)體等。轉(zhuǎn)基因最初用于研究基因的功能，即把外源基因研究基因的功能，即把外源基因?qū)胧荏w生物體基因組內(nèi)（一般導(dǎo)入受體生物體基因組內(nèi)（一般為模式生物，如擬南芥或斑馬魚為模式生物，如擬南芥或斑馬魚等），觀察生物體表現(xiàn)出的性狀，等），觀察生物體表現(xiàn)出的性狀，達(dá)到揭示基因功能的目的達(dá)到揭示基因功能的目的 18抗乙肝西紅柿抗

11、乙肝西紅柿流感疫苗噴劑：通過鼻孔噴射預(yù)防流感流感疫苗噴劑：通過鼻孔噴射預(yù)防流感19飛行汽車飛行汽車水下跑車水下跑車能當(dāng)船開的時尚跑車能當(dāng)船開的時尚跑車20科技之光21 GPS22 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（BDS），是繼美全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成。空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）、歐盟“伽利略”（GALILEO）等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

12、兼容的終端組成。 23 計算機(jī)x線攝影(CR)數(shù)字x線攝影(DR)計算機(jī)斷層攝影CT)磁共振成像磁共振成像24人造肌肉人造肌肉正在研制中的正在研制中的 人造聚合體皮膚人造聚合體皮膚25臺式三維打印臺式三維打印26第一節(jié) 科學(xué)、自然科學(xué)和技術(shù)一、科學(xué)起源于拉丁文scientia,意思為“學(xué)問”，英文science,本義“知識”。日本教育家福澤諭吉把science譯為“科學(xué)”。1893年，康有為引進(jìn)并使用“科學(xué)”二字。此后，“科學(xué)”一詞在我國廣泛應(yīng)用?！翱茖W(xué)”的辭海注解：“科學(xué)是關(guān)系到自然界、社會和思維的知識體系?！钡@一解釋并不能作為科學(xué)的定義。由于科學(xué)本身在不斷發(fā)展，人們對它的認(rèn)識也在不斷深化

13、，給科學(xué)下一個永恒不變的定義，是難以做到的。27 就目前來說，通過對眾多的關(guān)于科學(xué)的定義、解釋進(jìn)行概括總結(jié)，我們對科學(xué)之一概念大致可以形成下面幾點基本的、共同的認(rèn)識。（一）科學(xué)是人類對客觀世界的認(rèn)識，是反映客觀事實和規(guī)律的知識?！翱茖W(xué)就是整理事實，以便從中得到普遍的規(guī)律或結(jié)論。28（二）科學(xué)是反映客觀事實和規(guī)律的知識體系。 在古代和近代，除了個別學(xué)科的理論，如歐幾里德幾何學(xué)和牛頓力學(xué)，可以算得上是知識體系，人類的科學(xué)知識絕大多數(shù)都是零散的、缺乏內(nèi)在聯(lián)系的知識單元。 20世紀(jì)以來，大量的知識體系的形成，使人們認(rèn)識到科學(xué)是由很多知識門類交織組成的知識體系。 按照內(nèi)在的邏輯關(guān)系把已知的知識條理化、系

14、統(tǒng)化，發(fā)現(xiàn)矛盾或空白，得出新的原理，補(bǔ)充和完善知識體系，再通過觀察和實驗檢驗，這是一種重要的科學(xué)發(fā)展途徑。29（三）科學(xué)是一項反映事實和規(guī)律的知識體系相關(guān)活動的事業(yè)阿基米德伽利略17世紀(jì)前，科學(xué)研究大多以個人或幾個人合作的形式進(jìn)行。30近代后期，科學(xué)研究的規(guī)模、范圍擴(kuò)大。“發(fā)明公司”：超過2000項發(fā)明?！八拇蟀l(fā)明”：留聲機(jī)、電燈、電力系統(tǒng)、有聲電影。美國陸軍部研制原子彈計劃。該工程集中了當(dāng)時西方國家（除納粹德國外）最優(yōu)秀的核科學(xué)家，動員了10萬多人參加這一工程，歷時3年，耗資20億美元 歷時約11年，耗資255億美元。 在工程高峰時期，參加工程的有2萬家企業(yè)、200多所大學(xué)和80多個科研機(jī)構(gòu)

15、，總?cè)藬?shù)超過30萬人。 愛迪生發(fā)明公司曼哈頓工程阿波羅奔月工程31 現(xiàn)如今，科學(xué)已經(jīng)成為一項國家事業(yè)，甚至成為國際事業(yè)。 科學(xué)作為一項事業(yè)，在社會總體活動中的地位和功能的表現(xiàn)有兩方面： 一是在精神文明方面，科學(xué)具有認(rèn)識世界的認(rèn)識功能； 二是在物質(zhì)文明方面，科學(xué)具有改造世界的生產(chǎn)力功能。32二、自然科學(xué)科學(xué)社會科學(xué)自然科學(xué)思維科學(xué)自然科學(xué)的研究對象是整個自然界和自然現(xiàn)象。物質(zhì)形態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)性質(zhì)運動規(guī)律“科學(xué)技術(shù)”一詞中的“科學(xué)”指自然科學(xué)。33自然科學(xué)的研究對象自然形態(tài)的天體、地球、生物等不依賴于人類而存在的客觀事物。社會科學(xué)的研究對象哲學(xué)、政治、法律、宗教、藝術(shù)等人類本身活動的表現(xiàn)。34思維

16、科學(xué)的研究對象人的思維，沒有人類就沒有思維科學(xué)。 所以，自然科學(xué)有不同于社會科學(xué)、思維科學(xué)的特點。自然科學(xué)的內(nèi)容是沒有階級性、沒有國度的，是人類共同的財富。 自然科學(xué)有很強(qiáng)的歷史繼承性，不會隨社會形態(tài)的變更而改變。 自然科學(xué)所反映的客觀規(guī)律可重復(fù)驗證。這是檢驗真科學(xué)還是偽科學(xué)的重要標(biāo)志。35三、技術(shù)科技科學(xué)技 術(shù) 隨著社會的發(fā)展不斷變化，技術(shù)是隨著社會的發(fā)展不斷變化，技術(shù)是生活實踐的直接產(chǎn)物，一般泛指根據(jù)生生活實踐的直接產(chǎn)物，一般泛指根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的產(chǎn)實踐經(jīng)驗和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的工種工藝操作方法與技能。工種工藝操作方法與技能。 古希臘時，亞里士多德曾把技術(shù)看古希臘時

17、，亞里士多德曾把技術(shù)看作制作的智慧。作制作的智慧。 17世紀(jì)，英國哲學(xué)家弗朗西斯世紀(jì)，英國哲學(xué)家弗朗西斯培根培根曾提出把技術(shù)作為操作性學(xué)問來研究。曾提出把技術(shù)作為操作性學(xué)問來研究。36 18世紀(jì)，法國科學(xué)家狄德羅在其主編的世紀(jì)，法國科學(xué)家狄德羅在其主編的百科全書百科全書中對中對“技術(shù)技術(shù)”定義為：定義為：“技術(shù)是為某一目的共同協(xié)作組成技術(shù)是為某一目的共同協(xié)作組成的各種工具和規(guī)則體系。的各種工具和規(guī)則體系?！蔽鍌€要點五個要點（一）把技術(shù)與科學(xué)分開，技術(shù)是有（一）把技術(shù)與科學(xué)分開，技術(shù)是有“目的目的”的；的；（二）強(qiáng)調(diào)技術(shù)的實現(xiàn)是通過廣泛社會（二）強(qiáng)調(diào)技術(shù)的實現(xiàn)是通過廣泛社會“協(xié)作協(xié)作”完成的；完

18、成的；（三）指明技術(shù)的首要表現(xiàn)是生產(chǎn)工具，是設(shè)備，是硬件；（三）指明技術(shù)的首要表現(xiàn)是生產(chǎn)工具，是設(shè)備，是硬件；（四）指出技術(shù)的另一表現(xiàn)形式（四）指出技術(shù)的另一表現(xiàn)形式規(guī)則。規(guī)則。（五）定義的落腳點在知識（五）定義的落腳點在知識“體系體系”上，是成套的知識體系。上，是成套的知識體系。37四、科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系四、科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系 科學(xué)與技術(shù)雖然是兩個不同的概念，但在科學(xué)技術(shù)高科學(xué)與技術(shù)雖然是兩個不同的概念，但在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，兩者之間已經(jīng)成為一個相互滲透的辯證統(tǒng)度發(fā)展的今天，兩者之間已經(jīng)成為一個相互滲透的辯證統(tǒng)一的整體，科學(xué)中有技術(shù)，技術(shù)中也有科學(xué)，科學(xué)產(chǎn)生技一的整體，科學(xué)中有技術(shù)，技術(shù)中也有科學(xué)，科學(xué)產(chǎn)生技術(shù)，技術(shù)也產(chǎn)生科學(xué)。術(shù)，技術(shù)也產(chǎn)生科學(xué)。1948年發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體年發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體1954年生產(chǎn)出半導(dǎo)年生產(chǎn)出半導(dǎo)體收音機(jī)體收音機(jī)38核裂變1938年發(fā)現(xiàn)核裂變1945年制造出原子彈 科技發(fā)展史表明，有時技術(shù)先于科學(xué)，有時科學(xué)先于科技發(fā)展史表明，有時技術(shù)先于科學(xué)