四章-現代科學技術體系與科學技術觀

1、1,第四章 現代科學技術體系與科學技術觀,劉則淵 教授陳悅 副教授chenyuedlut@163.com大連理工大學公共管理與法學學院2011.04,2,第3.1章 現代科學技術體系與科學技術觀,科學技術分類與知識體系結構的方法論現代科學技術的知識體系現代技術科學的形成、作用與結構現代科學技術發(fā)展的前景與趨勢馬克思主義科學技術觀的新發(fā)展,3,馬克思主義科學體系結構思想及其發(fā)展科學結構和科學分類的方法

2、論原則技術與科學的區(qū)別和聯系,4.1 科學技術分類與知識體系結構的方法論,4,一、馬克思主義科學體系結構的思想及發(fā)展,馬克思:最早預見到科學的交叉滲透和統(tǒng)一的整體化趨勢。多次指出自然科學是一切知識的基礎,自然科學同哲學的結合,自然科學將成為人文科學的基礎,強調“正象關于人的科學將包括自然科學一樣,自然科學往后也將包括關于人的科學:這將是一門科學?！倍鞲袼?明確預見物理和化學之間將出現一門邊緣學科;提出各門科學按照其研究的各種物質運動

3、形式的區(qū)別和固有發(fā)展順序進行分類與排列的原則。毛澤東:提出按研究對象所具有的矛盾特殊性進行科學分類的思想,科學的區(qū)分應依其研究的每一物質運動形式由其特殊矛盾所規(guī)定的特殊本質加以界定。,5,錢學森:根據系統(tǒng)科學理論,提出建立科學技術體系學和關于科學結構的整體性原則。各門科學是一個整體,都負有探索整個客觀世界的任務,各門科學各自研究的對象領域,只是它們分別研究整個客觀世界的基本著眼點。這是對科學結構理論與科學分類理論的重大發(fā)展。

4、 “科學是內在的整體。它被分解為單獨的部門不是取決于物質的本質,而是取決于人類認識的局限性。實際上存在著由物理到化學,通過生物學和人類學到社會科學的連續(xù)鏈條,這是任何一處都打不斷的鏈條?！?——普朗克,6,二、科學結構和科學分類的方法論原則,科學結構與客體結構的統(tǒng)一原則邏輯與歷史的統(tǒng)一原則整體與部分的統(tǒng)一原則,1．科學與技術的語義科學：丹皮爾：論不同語言關于科學的

5、語義差異?？档拢鹤鳛橹R系統(tǒng)整體的科學；本義上的科學與非本義上的科學。中國：科學和技術的語義變化；從格致到科學。技術： 西方語義和語境：有“技術”、“工藝學”、“科技”，以及“理工科”的多重含義,7,三、技術與科學的區(qū)別和聯系,8,2.科學和技術的區(qū)別與聯系,9,技術與科學的區(qū)別,技術與科學在性質、目的、形態(tài)、功能、方法、評價和管理諸方面,都有明顯的區(qū)別,屬于兩類不同的范疇。我們在使用“科學技術”概念時,實際上忽略了二者

6、的區(qū)別。二者最基本的區(qū)別在于:技術反映了人對自然的實踐關系,屬于現實形態(tài)的直接生產力;而科學表現了人對自然的理論關系,屬于知識形態(tài)的間接生產力。把科學與技術混為一談,往往在管理、政策上出現失誤或偏差,不利于科學和技術的發(fā)展。,10,技術與科學的聯系,基本性質:都是人與自然的關系的表現,都屬于生產力范疇,而不屬于上層建筑。根本目的:二者的直接目的雖然不同,但最終都是為了改造自然、改造世界,為人類服務。相互滲透:技術以認識自然的科學為指

7、導,是運用自然規(guī)律來改造自然;科學以改造自然的技術為手段,是運用實驗技術在變革自然對象中認識自然。相互轉化:在一定條件下科學的概念與規(guī)律能夠轉化、物化為技術;技術通過需求、問題、手段和原理,能夠間接直接地轉化或上升為科學?？茖W的技術化與技術的科學化,正導致和加快科學和技術的一體化。,4.科學與技術關系的演變--采集與農耕時代，科學與技術相互分離。--文藝復興與工場手工業(yè)時代，技術和科學各自相對獨立發(fā)展、技術(實驗技術)促進了科學的

8、解放與獨立；--18世紀工業(yè)革命初期，技術獨立發(fā)展，科學對技術發(fā)展的輔助作用；--進入電氣時代以來，科學和技術之間呈現彼此相互推動、新技術更依賴于科學的新關系，但這時也開始出現純科學、純技術，依賴科學的技術、面向技術的科學，同時并存的復雜關系；--20世紀70年代進入高科技時代，科學和技術之間呈現出相互滲透、彼此交叉，科學的技術化和技術的科學化，科學技術一體化的新趨勢。,11,12,4.2 現代科學技術的知識體系,現代科學技術的總

9、體結構現代科學技術的縱向結構自然科學的門類結構現代技術的分類與結構交叉科學的形成與類型,13,以錢學森的科學技術體系學為基礎,按照上述科學結構的三條原則來討論現代科學技術的體系結構。錢學森開始提出科學技術體系肉自然科學、人體科學、社會科學、思維科學、數學科學和系統(tǒng)科學六大部門組成,后來將軍事科學、行為科學和文學藝術等知識部門納入科學知識結構中。考慮到人文科學(包括文學藝術)是普遍認同的知識部門,而軍事科學和行為科學可以納入交叉科

10、學范圍,因此科學技術的總體結構如下:,一、現代科學技術的總體結構,14,,自然界,無機界,有機界,人 體,客體系統(tǒng)關系,客體數量關系,社會,思維,人文,,系統(tǒng)科學,數學科學,社會科學,思維科學,人文科學,自然科學,人體科學,客 體 結 構,科 學 結 構,,15,,馬克思主義哲學,自然辯證法,基礎科學,技術科學,工程科學,工程技術活動,,,,,,,,,,,,,認識世界 抽象性 普遍性,改造世界 實踐性 特殊性,二、現代科學

11、技術的縱向結構,16,前者都是后者的理論基礎,后者都是前者的具體應用。哲學科學是關于自然、社會和思維最一般規(guī)律的知識體系,是關于科學世界觀的學問;基礎科學是關于自然界物質運動形式的普遍規(guī)律和理論的學問;技術科學是關于人工自然過程的一般機制和原理的學問;工程科學是關于設計和建造特定人工自然過程的技術手段與工藝方法的學問。,17,三、自然科學的門類結構,俄羅斯哲學家、化學家凱德羅夫(Б.М.Кедров )：

12、 自然界基本物質運動形式有:微觀物理運動、宏觀物理運動、化學運動、天體運動、地質運動和生命運動。其中,前三種是更基本的簡單運動形式,后三種是較復雜的基本運動形式,都包含有前三種物質運動形式。,18,,微觀物理運動基本粒子-場,宇宙天體運動總星系、恒星,化學運動原子-分子體系,地質運動地球及各層圈,宏觀物理運動凝聚態(tài)-物體,生命運動蛋白質-核酸,,,?,?,,微觀物理學,宇宙學·天文學,地質學地球科學,化學,

13、宏觀物理學,生物學生命科學,,自然界物質運動形式,自然科學各門基礎學科,19,四、現代技術分類與技術體系,按技術的本質進行技術分類按科學的應用進行技術分類按三次產業(yè)理論進行技術分類按生產要素密集度進行技術分類按技術一般要素進行技術分類按勞動生產過程進行技術分類技術體系及其結構,20,(1)按技術的本質進行技術分類,技術的本質：在于體現人對自然的能動作用自然技術:即作為人與自然之間中介的物質技術, 是整個人類社會的主要技術

14、基礎，它與生產技術、工程技術大致是等價的。社會技術:人與社會之間的中介手段及方法,其任務是組織和管理人類社會的一切活動,滿足人的社會生活需要。思維技術:人與精神、思維之間的活動手段及方法,其任務是運用在精神生產領域中,支持和輔助人的思維活動,促進精神產品的生產,滿足人的精神生活需要。,21,(2)按科學的應用進行技術分類,根據錢學森關于科學技術體系學的思想,任何科學技術部門都包括“基礎科學－技術科學－工程技術”三個層次,因此每門科學

15、都存在應用于客觀世界某一領域的相應技術:自然科學技術人體科學技術社會科學技術思維科學技術系統(tǒng)科學技術數學科學技術,22,就自然科學領域的應用而言,可以按傳統(tǒng)的自然科學分類把技術分為四種基本技術:機械技術:運用自然界機械運動規(guī)律的力學方法,創(chuàng)造人工機械運動過程,改變物體形狀與位置的技術。物理技術:運用自然界物理運動規(guī)律的物理學方法,創(chuàng)造人工物理運動過程,改變物質的物理性質 (聲、熱、光、電、磁等)的技術?；瘜W技術:運用

16、自然界化學運動規(guī)律的化學方法,創(chuàng)立人工化學過程,改變物質的成分與結構的技術。生物技術:運用自然界生命運動規(guī)律的生物學方法,改變生命活動過程與形態(tài)的技術。,23,(3)按三次產業(yè)理論進行技術分類,根據三次產業(yè)結構理論,可以分為:一次產業(yè)技術:以農業(yè)技術為主,是從自然界直接獲得產品和原料的技術。其對象是未經人類加工過的自然物質資料。二次產業(yè)技術:以工業(yè)技術為主,是對初級產品(農產品和礦產品)進行加工成為成品和半成品的技術。色括建造固定

17、結構物的建設技術和制造活動物品的制造技術。三次產業(yè)技術:以服務技術為主,是為物質生產和社會生活提供各種服務、勞務和知識的技術。,24,(4)按生產要素密集度進行技術分類,按生產活動中的勞務、資本和知識等生產要素的密集度,把產業(yè)技術分為:勞動密集型技術:投入的活勞動中體力勞動所占比例較大的產業(yè)技術。輕紡工業(yè)、農業(yè)、初級服務業(yè)一般屬于此列。資本密集型技術:投入大量物化勞動,即物質資本(包括生產資料和原材料)的產業(yè)技術。重化工業(yè)大都屬于

18、此類。知識密集型技術:投入的活勞動中復雜勞動特別是智力勞動比例較大、知識含量高的產業(yè)技術。它與高技術的含義相近。,25,(5)按技術一般要素進行技術分類,一般認為,物質(材料)、能源和信息是人類物質文明的三大支柱和技術的三大基本要素。據此可以分為:材料加工技術:對各種礦產與非礦產資源進行加工,改變物質材料的性質、結構與形狀的技術。能源動力技術:開發(fā)自然界的各種能量資源并轉變?yōu)槿藗兯璧母鞣N終端能源和動力的技術。信息控制技術:對文

19、字、語言、數據和資料等信息進行傳輸與變換,對各種儀器、設備、設施進行控制與調節(jié)的技術。,26,(6)按勞動生產過程進行技術分類,日本學者星野芳郎根據對工業(yè)生產的勞動過程所做的大量分析,按照勞動過程的技術特征,將工業(yè)生產勞動過程及其相應的技術分為7種:采取技術原材料技術機械技術建設技術交通運輸技術信息控制技術能源動力技術,27,(7)技術體系及其結構,技術體系的含義單元技術： 生產勞動過程中獨立運轉的某種裝置或設

20、備所所依據的相關技術系統(tǒng)。群體技術（社會的技術體系）： 一定社會時代各種技術依其內在聯系構成的網絡系統(tǒng)。 其中,有最先產生并起帶動作用的先導技術,有滲透性強、關聯度大的主導技術,以及相配套的輔助技術。,28,技術體系的一般結構 結構是組織的內在形式。由于不同技術時代主導技術的形態(tài)不同而形成不同的技術體系，因而具有不同的結構。但不同時代的技術體系又都存在相似的或共同的一般結構。按照前述技術

21、的一般要素看,任何時代社會的技術體系的一般結構,都是材料加工技術、能源動力技術和信息控制技術組成的。只是材料、能源和信息控制的形態(tài)與內容各不相同。這種一般結構還具有全息性特征,即任何單元技術的微觀結構都反映群體技術即技術體系的宏觀結構。它們都是由材料、能源和信息三個子系統(tǒng)所構成。,29,技術體系結構的全息性:單元技術的微觀結構反映群體技術(即技術體系)的宏觀結構,,,物料加工系統(tǒng),能源動力系統(tǒng),信息控制系統(tǒng),,,,材料技術:加工技術-

22、運輸技術,能源技術:動力技術-傳輸技術,信息技術:控制技術-傳播技術,,,輸入,輸出,單元技術的微觀結構,技術體系的宏觀結構,,,30,勞動過程技術體系的結構,,,物料加工系統(tǒng),信息控制系統(tǒng),能源動力系統(tǒng),輸入,輸出,勞動者,,,,例1 輸入:材料→機械加工技術系統(tǒng)→輸出:機器,例2 輸入:燃料→能源轉化技術系統(tǒng)→輸出:電流,31,五、交叉科學的形成與類型,現代科學技術高度分化又高度綜合的整體化趨勢,導致一系列交叉科學的興起。所

23、謂交叉科學,是指用多種方法研究同一學科領域,或用多種學科研究同一類綜合對象所形成的兩門以上跨學科的知識體系。邊緣學科綜合學科橫向學科知識科學,32,邊緣學科以地球為中心的科學四面體結構,m = n(n-1)/2 m-邊緣學科數 n-單一學科數,左：客體結構,右：科學結構,33,m = n(n-1)/2 m-邊緣學科數 n-單一學科數,邊緣學科,,,,,,地質運動,物理運動,化學運動,生物運動,機械運動,,,,,,,,,

24、生物學,力學,地質學,物理學,化學,地球物理,物理化學,生物化學,化學力學,生物物理,地質力學,物理力學,地球化學,生物力學,古生物學,,,,,,,,,34,技術科學是關于人工自然過程的一般機制和原理的學科,是以自然科學為基礎、為工程技術服務的學問。技術科學的形成與發(fā)展技術科學的地位與作用技術科學的結構與功能,4.3現代技術科學的形成、結構與作用,35,一、技術科學的形成和發(fā)展,1.技術科學在科學與技術互動中形成

25、 技術科學是技術本質在知識形態(tài)上的展現。它是關于各種人工自然過程即技術過程的一般機制和原理的知識體系。其產生與發(fā)展,錢學森在《論技術科學》(科學通報,1957年第4期)一文中做了概括的論述和總結。形成的主要途經是:經驗技術知識上升到理論形態(tài)的產物自然科學向工程技術活動延伸的結果 工程力學,空氣動力學,36,,幾千年來,科學和技術形成了各自的傳統(tǒng)。古希臘,科學在哲學母體中,科學知識專屬于貴族哲學家,技術

26、則與生產經驗融為一體,為奴隸工匠所掌握。中世紀后期,商業(yè)迅速發(fā)展,資本主義生產方式的形成,才使科學和技術相互接近。18世紀工業(yè)革命,機器的發(fā)明與制造主要靠工匠的經驗技術知識,力學等科學知識只起輔助作用。但機器的大量制造,鐵材料的廣泛使用,缺乏科學理論和數據而僅憑經驗無法有效解決技術問題,這就導致以技術為對象的研究,產生了機械運動學和金屬材料學等技術科學的萌芽。直到19世紀技術才逐漸以科學為基礎。一批專業(yè)技術人員分別從發(fā)明家和科學家中分離

27、出來,成立了自己的學術團體,技術科學才得以興起。,37,,一批受過科學訓練、掌握數學,又熟悉技術的工程師,推動了技術科學的發(fā)展。材料力學和水力學等技術科學在理論物理學和實驗物理學的基礎上建立和發(fā)展起來。19世紀下半葉到20世紀上半葉,技術知識從經驗上升到理論,科學應用于技術實踐形成技術原理,這兩條途徑逐漸匯合使技術和科學相互滲透結合,導致技術科學迅速發(fā)展起來。熱機技術使熱力學理論建立起來,工程熱力學又使熱機效率大大提高;飛機發(fā)明與制造,

28、促進了空氣動力學的形成,而空氣動力學又為飛機設計制造提供了可靠的科學依據和數據支持。20世紀下半葉,技術更加依賴于科學理論。在光的受激輻射理論指導下,產生了激光技術原理,推動了激光技術發(fā)展,而激光技術的突飛猛進,又促進了激光科學不斷豐富和完善。,38,技術科學形成的兩種途徑,,自然界,生產活動,自然科學,技術科學,工程技術,科學→技術,理論←經驗,2.技術科學在現代工業(yè)的技術基礎變革中發(fā)展 “只有資本主義生產方式才第一次使自

29、然科學為直接的生產過程服務,同時,生產的發(fā)展反過來又為從理論上征服自然提供了手段?！?“大工業(yè)的真正科學基礎——力學,在18世紀在一定程度上臻于完善” “現代工業(yè)的技術基礎是革命的,而所有以往的生產方式的技術基礎是保守的,現代工業(yè)通過機器、化學過程和其他方法,使工人的職能和勞動過程的社會結合不斷地隨著生產的技術基礎發(fā)生變革?！?——馬克思,39,3.技術科學家與技術科學相

30、伴成長 大科學家牛頓作為經典力學奠基人,為劍橋大學設計了一座橋,儼然是一位工程師；后來,科學家忙于構建自然科學體系,工程師忙于用積累的實際經驗來改進工程實踐,各自分道揚鑣了；麻省理工學院把工程技術視為自然科學的應用,把工程師作為一個科學的應用者,進行了一場革命性的教育改革：先學自然科學基礎理論課,然后學工程技術專業(yè)課。于是學生們前兩年過著探求自然真理的學者生活,后兩年忽然從學術空氣中被趕了出來,進入工程師所習慣的工程經驗園

31、地。,40,,可是,怎樣把自然規(guī)律應用到工程技術中去,卻不是一個簡單的推演工作。人們逐漸明白,要使工程技術活動克服經驗的局限,建立有科學基礎的工程理論,就需要進行自然科學和工程技術的綜合,建立一個新的知識部門：技術科學；需要另一種從事自然科學和工程技術綜合工作的專業(yè)人才：技術科學家。這樣,作為科學活動主體的科學家和作為技術活動主體的工程師,在科學與技術的不同發(fā)展階段從一體到分手、又由分工到結合,把科學理論和工程技術加以綜合而形成了技術科

32、學,產生了一批技術科學家。 ——錢學森《論科學與技術》,41,42,1．技術科學、工程科學與工程技術,技術與工程 工程(engineering)是把數學和科學技術知識應用于規(guī)劃、研制、加工、試驗和創(chuàng)建人工系統(tǒng)的活動和結果,有時又指關于這種活動的專門學科。 技術和工程既相聯系又相區(qū)別。二者同屬于改造自然的實踐范疇,但工程是改造自然的一種實踐活動和建造實施過程,包括目標的實

33、現和結果;技術是這種活動的手段和方法。技術是工程的基礎,工程是科學技術的實際應用。工程與技術是在互動中共同發(fā)展的。,二、技術科學的基本性質與學科地位,43,據錢令希院士說,錢學森院士曾明確告訴他,技術科學的英文名稱就是“engineering science”。這和國際上使用的技術科學英文一詞“technological sciences”有所不同。在錢學森看來,技術科學和工程科學是等價的,他所說的“工程技術”相當于工程的知識形態(tài),即通

34、常所說的工程學(engineering)或工程科學。工程科學(engineering science)是關于改造自然的各種專門技術的知識體系。它是把基礎自然科學和技術科學的原理應用到生產活動和工程實踐活動所形成的各門學科的總稱。又稱工程學或工學(engineering)?！恫涣蓄嵃倏迫珪返脑~條也指出:“技術科學是包括傳統(tǒng)的工程學科、農業(yè)科學以及關于空間、計算機和自動化等現代學科的一門科學?！奔夹g科學和工程科學二者的區(qū)別在于兩者的普遍

35、性與特殊性相對程度不同,但沒有截然不同的界限。,44,2．自然科學、技術科學與工程科學 自然科學(基礎科學)是關于自然界物質運動形式的普遍規(guī)律和理論的學問; 技術科學是關于人工自然過程的一般機制和原理的學問; 工程科學是關于設計和建造特定人工自然過程的技術手段與工藝方法的學問。 技術科學在三者之間具有中介過渡的特征。,45,科學技術知識體系的縱向結構,,馬克思主義哲學,自然

36、辯證法,基礎科學,技術科學,工程科學,工程技術活動,,,,,,,,,,,,,抽象性 普遍性,實踐性 特殊性,3. 自然科學、技術科學與社會科學 三者的交叉滲透, 導致以“社會-人-技術-自然”綜合體為對象的一系列社會技術科學的產生和發(fā)展。如人類工程學、工程心理學、技術生態(tài)學、創(chuàng)新經濟學、技術美學和技術管理學,等等。,46,47,,,技術科學與相關學科的結構關系,4．技術科學的基本性質技術科學的中介性與獨立性。技

37、術科學的基礎性與應用性。技術科學的縱深性與廣譜性。,48,1.技術科學的方法結構技術問題與概念模型數學方法及計算工具技術實驗方法及理論2.技術科學的理論結構一般技術概念與原理技術實驗的一般理論應用數學及模型方法,49,三、技術科學的結構與功能,50,3.技術科學的理論結構,客體概念模型: 描述擬定的技術客體有關概念與原理所構成的體系,建立客體結構模型。如比一般葉輪機械更具體的燃汽輪機結構模型。數學參數工具:

38、 描述技術客體結構模型的有關技術參數與數學模型,為設計具體的技術裝置提供技術數據。設計試驗方法: 通過設計把技術裝置的概念模型與數學模型變?yōu)槿S空間結構模型,并提供進行中間試驗或工業(yè)試驗的原理和方法。,51,工程技術研究的知識結構,,基礎研究,應用研究,技術開發(fā),工程技術知識,工程技術系統(tǒng),自然技術知識,自然科學知識,社會技術知識,社會科學知識,應用數學知識,系統(tǒng)工程知識,,,,,52,4. 技術科學的理論功能

39、,解釋功能:與自然科學理論解釋自然現象的功能不同,它主要是對人工自然現象進行解釋。包括對生產過程、工程實踐中非預期現象做出解釋,分析這些現象產生的原因、形成的機理,提出改進生產與工程活動的技術措施。也可以稱為技術診斷功能。預測功能:它主要不是預見未知的自然現象,而是預測技術發(fā)展趨勢與方向, 可能創(chuàng)造的人工自然過程與新技術。即“做什么”的功能。發(fā)明功能:其技術原理通過設計等創(chuàng)造活動直接轉化為人工自然過程與人工自然物,提供技術發(fā)明的思路

40、。即“怎么做”的功能。這是自然科學基礎理所不直接具備的, 只能說蘊含著發(fā)明的種子與應用的前景。,技術科學引領前沿技術發(fā)展的功能技術科學促進自主創(chuàng)新的功能技術科學的原始創(chuàng)新功能技術科學的集成創(chuàng)新功能技術科學的二次創(chuàng)新功能技術科學的潛在創(chuàng)新功能技術科學支撐工程教育的功能,53,四、技術科學對建設創(chuàng)新型國家的作用,4.4知識科學的形成、結構與發(fā)展方略,一、知識科學的孕育和興起近代以前關于知識研究, 是零散而不系統(tǒng)的；近代以

41、降, 歐洲哲學家對于知識的思考表現出越來越高的熱忱；18 世紀90 年代, 約翰·費希特首創(chuàng)術語“知識學”；學者們在哲學認識論、邏輯學領域中對知識的本質、價值、獲取方式、邏輯表達、邏輯檢驗等問題的不懈探究；20 世紀初, 以杜爾克姆為代表的歐洲社會學家, 將知識納入社會學的研究視野；1977年, 費根鮑姆在馬薩諸塞理工學院召開的第五屆國際人工智能會議上首次提出“知識工程”或“知識工程學” 概念；2000年9月, 在王

42、眾托教授的倡導和組織下,大連理工大學著手籌組跨學科的研究共同體——知識科學與技術研究中心。,54,二、知識科學的學科結構,55,三、知識科學的發(fā)展方略關聯式發(fā)展: 擴充研究隊伍集納式發(fā)展: 加強基礎研究擴張式發(fā)展: 拓延研究領域,56,57,4.5 現代科學技術發(fā)展的前景與趨勢,20世紀科學技術成就現代科學革命與自然科學前沿現代技術革命與高技術體系21世紀科學技術前景信息、生命、環(huán)境三大主導學科生物技術與材料、能源和

43、信息的交叉融合納米技術：新世紀技術革命的轉折點現代科學技術發(fā)展趨勢,58,一、20世紀科學技術成就,現代科學革命與自然科學前沿在20世紀初物理學革命的基礎上,戰(zhàn)后物質科學領域正向兩極端層次突進:微觀物理學與宇宙物理學20世紀50年代的生物學革命,引起生命科學領域變革,思維科學領域變革20世紀中葉系統(tǒng)論、控制論和信息論的創(chuàng)立,促進系統(tǒng)科學與非線性科學的變革以上匯合為近代以來的第四次科學革命,59,NANOLETTERS,用D

44、NA分子鏈寫 “DNA”的過程與美國《納米通訊》雜志封面,60,現代技術革命與高技術體系,現代文明的三大支柱技術智能信息技術:包括計算機、微電子、光機電及軟件等構成的智能化信息平臺技術;由光纜、通信衛(wèi)星、數字程控交換、智能終端等技術和因特網為基礎的信息通信技術;由多媒體、新聞傳播等組成的信息內容技術。,61,,新材料技術:金屬、無機(水泥、陶瓷等)、高分子三大傳統(tǒng)工程材料由長大重厚向短小輕薄轉變;以力學為基礎的傳統(tǒng)結構材料向以物理學為

45、基礎的新型功能材料轉變。,62,電動汽車,新能源技術：由煤、石油、天然氣等化石原料不可再生性能源向太陽能、地熱能、海洋能、生物質能等在生性能源轉變；由傳統(tǒng)污染性能源向安全性、清潔性能源（包括新一代安全核反應堆、受控核聚變、磁流體發(fā)電、燃料電池、清潔燃燒技術等）轉變；傳統(tǒng)低效高耗能源技術向新興高效節(jié)能技術轉變。,63,生物工程技術在分子生物層次和細胞分子層次上，設計或改良生物品種的農業(yè)生物技術；在生命科學和醫(yī)學基礎上，提高人體素質、防

46、治疾病的健康技術、醫(yī)療技術、生物工程技術；在思維科學、信息科學和腦科學的基礎上，模擬、改進和提高人的智力的人工智能技術。,64,空間技術 開發(fā)和研制人造衛(wèi)星、航天飛機、載人飛船、空間站等各種航天器的空間工程技術； 利用空間低溫熱沉微重力、高真空、高潔凈、高位置等空間資源開發(fā)技術； 認識空間和認識宇宙起源、行星系、恒星系和星際空間現象的空間探測技術。,65,海洋技術 海洋工程技術：包括近岸

47、、水下、海洋浮標、平臺等各種工程結構技術； 海洋支撐技術：海洋測量、海洋預報、海洋環(huán)保、水下通信、導航定位、防腐蝕、防生物附著等技術； 海洋應用技術：包括海底石油等礦產資源的開采技術；海洋水產、捕撈的增養(yǎng)殖技術；海水淡化及綜合利用的海洋化工技術；海洋能利用技術（海洋潮汐、波浪等）。以上六大技術形成了以信息技術和生物技術為中心的近代以來的第四次技術革命和高技術體系。,66,二、21世紀科學技術前景,1.信

48、息、生命、環(huán)境三大主導學科2. 生物技術與材料、能源和信息的交叉融合3.納米技術：新世紀技術革命的轉折點,三、現代科學、技術、工程三大領域發(fā)展前景,1. 20世紀科學、技術、工程領域的巨變2. 科學、技術、工程三大領域并行發(fā)展3. 科學、技術、工程之間的互動與轉化,67,三、現代科學、技術、工程三大領域發(fā)展前景,68,四、現代科學技術的發(fā)展趨勢,1.現代科學技術的整體化 現代科學技術高度分化與高度綜合加速

49、了科學技術的整體化。自然科學各個學科之間交叉滲透，促進了一系列邊緣學科的形成和發(fā)展。自然科學和社會科學的交叉融合，導致一系列綜合學科的形成和發(fā)展。如技術生態(tài)學、創(chuàng)新經濟學，人類工程學、技術美學工程心理學等社會技術科學的發(fā)展。數學和系統(tǒng)科學向各門科學的滲透擴散，加速了現代科學技術的數學化和一體化。,69,馬克思在1844年就指出：“自然科學往后將包括關于人的科學，正象關于人的科學將包括自然科學一樣：這將是一門科學?！?

50、 列寧在1900年指出：“自然科學奔向社會科學的強大潮流，不僅在配第時代存在，在馬克思時代也是存在的。在20世紀，這個潮流是同樣強大，甚至可以說更加強大。”,70,美國學術界關于科學知識圖譜 的研究進展,美國每日科學網和國家科學基金會網上關于繪制科學圖譜的報道http://www.sciencedaily.com/releases/2004/04/040407083832.htmhttp://www.nsf.gov/o

51、d/lpa/newsroom/pr.cfm?ni=69,71,Here There Be Data: Mapping the Landscape of Science,72,1982-2001年大量高次引用美國國家科學院學報(PNAS)論文中的 50個“熱點”詞匯制高點圖譜,A map of the top 50 “hot” words in the most highly cited PNAS articles from 1982-2

52、001. Words appearing more often have larger circles, while the circle color and ring color identify when the word first appeared and when its popularity peaked, respectively. (Credit: Ketan Mane and Katy Borner, Indiana

53、University.),73,2. 現代科學技術的加速化,(1)恩格斯在19世紀就提出了科學技術加速的規(guī)律，指出：“科學的發(fā)展從此便大踏步的前進，而且得到力量，這種力量可以說是與其出發(fā)點起的（時間的）距離的平方成正比的?！?，還指出：“科學至少是按幾何級數增長的。” (2)美國科學計量學家曾提出了科學知識按指數增長的規(guī)律：科學出版物按指數增長，如19世紀到20世紀50年代每十年增長一倍，80年代每6-7年增長一倍；

54、科學家人數每50年增長10倍。 1800——1000人 1900——100000人 1950——1000000人 1970——3200000人 知識的增長與科學家增長總數的平方根成正比。科學家增長3倍，科學知識成果1.73倍。,74,科學家人數每50年增加10倍,75,(3）科學向技術的轉化，發(fā)明到創(chuàng)新的過程不斷加快

55、 轉化周期： 17世紀~18世紀 100年左右 19世紀 30~40年 20世紀初 20年左右 20世紀20~30年代 10

56、年左右 20世紀40年代后 5年以下(4）生產到市場的周期不斷縮短 1885年—1919年 發(fā)明到應用 30年；生產到市場7年 1920年—1944年 發(fā)明到應用 16年；生產到市場8年 1945年—1964年 發(fā)明到應用 9年；生產到市場5年,76,近代100項技術從發(fā)明到創(chuàng)新的平均周期,77,

57、17世紀以來發(fā)明-創(chuàng)新周期縮短趨勢,78,3.現代科學技術的國際化,科學技術的加速發(fā)展和對經濟社會的作用不斷擴大,使科學技術成為一種社會化的建制與活動。其組織規(guī)模日益擴大，逐步達到國家規(guī)模、國際規(guī)模和全球規(guī)模。 科學技術的國際競爭和分工與合作并行不悖，人類進入大科學、大技術、大生產的時代。這是世界經濟全球化、知識化的重要表現和組成部分。,79,(1) 20世紀下半葉聯合國組織下的一系列全球性科學計劃。如全球海洋計

58、劃、大氣研究計劃、全球環(huán)境保護計劃和“21世紀議程”行動計劃。(2) 國際雙邊和多邊科學技術合作日益發(fā)展，出現了許多跨過性的機構。歐洲歐共體的“尤里卡”計劃；美、英、法、德、日、中的人類基因組計劃；歐洲原子能研究中心；國際水稻研究中心；國際應用系統(tǒng)研究中心等。,2001年12月，美國商務部、國家科學基金會和國家科技委員會納米科學工程與技術分委會在華盛頓聯合發(fā)起了一次由科學家、政府官員等各界頂級人物參加的圓桌會議，會議就“提升人類技能的

59、會聚技術”議題進行研討，首次提出了“NBIC會聚技術”的概念，它是指當時迅速發(fā)展的四大科技領域的協(xié)同與融合，即：納米科學與技術、生物技術和生物醫(yī)學（包括基因工程）、信息技術（包括高級計算和通信）、認知科學（包括認知神經科學）。,80,4.基于會聚技術的前沿技術融合創(chuàng)新,,,81,ts="converg* technolog*" or ts="nbic*" or ts="nano-bio-

60、info-cogn*",,,82,,,83,84,4.5 馬克思主義科學技術觀的新發(fā)展,一、科學是第一生產力與科學技術本質觀 科學是第一生產力的原理，明確地從質和量的規(guī)定性兩方面表征了科學技術屬于生產力范疇，發(fā)展了馬克思主義的科學技術本質觀。,85,馬克思分析了資本主義生產過程，第一次明確地指出，“生產力中也包括科學” “社會的勞動生產力，首先是科學的力量。” “科學的力量也是不費資本家分文的另一種生產力?！?“

61、只有資本主義生產才第一次把物質生產過程變成科學在生產中的應用?！?“科學技術是第一生產力”的論斷，不僅從質的規(guī)定性上肯定了科學技術本質上屬于生產力范疇而且第一次從量的規(guī)定性上闡明了現代科學技術在數量上成為現代生產力中的第一位因素。從質和量想統(tǒng)一的觀點看，這種量的變化達到一個新的數量界限，又越過一個新質的臨界點，意味著科學技術和生產力都發(fā)生了質的飛躍。,86,“科學技術是生產力”的理論內涵：——現代科技進步在生產力增長中的作用，

62、相對于其他要素數量對增長的貢獻，已日益成為含量居第一位的增長因素；——現代科學技術加速轉化為現實生產力，使科學、技術、生產越來越一體化，導致科技越來越超前于生產而發(fā)展，起到第一位的先導作用；——現代科學技術作為一種社會現象，同促進生產力變革的其他社會力量相比，已愈來愈成為第一位的推動力量；——現代科學技術載體的知識分子比例不斷提高、作用不斷增強，日益成為生產力發(fā)展中占第一位的人力資源。,87,二、科技是第一生產力與科學技術進步觀

63、 科技是第一生產力的原理，從科學、技術、生產一體化的角度表達了現代科學技術轉化為現實生產力的規(guī)律，發(fā)展了馬克思主義的科學技術進步觀。 科技是第一生產力的原理所表達的科技進步規(guī)律，不僅在轉化方向上，而且在進步源泉、發(fā)展動力、運行機制等方面都有一些新特點。,88,在進步源泉上 無疑社會實踐是科技進步的基本源泉。正是由于科學技術有了相對獨立的實驗活動作為基礎與源泉

64、，科學技術才能超前發(fā)展，才能使生產技術得到不斷的改造與更新，才能變?yōu)榈谝簧a力。在發(fā)展動力上 人們公認社會需要是科技進步的根本動力，但這種社會需要的結構和層次都比過去有了深刻的變化。正是社會需求引力和內在需求推理的合理作用，才能推動科學技術加速進步并轉化為第一生產力。在運行機制上 人們通常用科技的社會依存性合和自律性雙重機制，來闡明科技進步的運行過程。實踐證明，科學技術不能自然而然的轉化為生產力。,89,三、科技

65、是第一生產力與科學技術價值觀,1、現代科技進步滲透到勞動生產力諸要素之中，使生產力水平空前提高。2、現代科技進步不斷開拓新的生產領域和產業(yè)部門，使產業(yè)結構發(fā)生根本變革。3、現代科技進步在本世紀自身發(fā)生的兩次革命，引起前所未有的生產力革命。4、現代科技進步通過變革產業(yè)結構而引起社會結構的深刻變革。5、現代科技進步通過物質生產力發(fā)展而引起社會生活和社會文化的深刻變化。6、現代科技進步還通過社會生產力的變革，推動了社會形態(tài)的發(fā)展與變