自然科学基础1.1科学、自然科学和技术分解

第一章自然科学概述“科学永远是财富之源，富国与穷国的差距主要在于掌握知识的多少；没有科技的发展，就没有持续稳定的经济增长。”费德里科·马约尔(1934-)自然科学的迅猛发展物质生产经济体制精神文明社会制度•其可以在多人同时裸视条件（无须佩带头盔、偏光镜等辅助设备）下呈现出具有空间深度和影象悬浮于屏幕外的逼真立体影像。此款立体显示器采用透镜阵列技术，通过摩尔纹干涉测量法精确对位，通过在水平方向上改变光线的传输方向来为双眼提供有细微差异的的透视图像，利用两眼视差实现立体效果。裸眼3D立体显示器又称多视角裸眼立体显示器，主要原理是利用人眼视差特性。纳米技术“包你穿衣不用洗”的诺言在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料，经抽丝、织布，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。超牛快干喷涂织物，一分钟做一件合身的衣服“快干喷涂织物”，是西班牙设计师、博士ManelTorres花了10年时间的心血发明，简单地说，它是一种平时就像涂料一样呈液体状态的织物，有多种颜色，我们甚至可以将之装在喷漆罐子里面，然后像创作人体彩绘一样往身上喷——所不同的是，人体彩绘干了就是身上的一团颜料而已，而Fabrican快干喷涂织物干了就变成了衣服。GPS导航眼镜民用GPS导航系统发展至今，除了偶尔会指引着人们把车往河里面开之外，给我们生活带来的方便是有目共睹的。现在，日本东京大学中岛实验室的科研人员打算将GPS和眼镜联姻，好让这种便利更进一步：简单地说，研究人员将GPS系统、电池、LED、微电脑和磁方向传感器整合进了眼镜中，然后根据头部的方向，直接在镜片上通过LED显示接下来应该前进的方向。研究人员表示，将GPS整合进眼镜后，能避免视线在前方和GPS导航仪之间的频繁切换，减少危险的发生。今后你想吃新鲜蔬菜，再也不需要育苗、栽培、除草、灭虫或预防其它搞破坏的动物了，Topsy-Turvy悬吊式种植器可以让你在阳台上种出草莓以及各种各样果蔬来。你只需简单地在袋子里装上陶土，栽上秧苗，几乎任何藤生水果或蔬菜都可以，让叶子从袋子里长出来，然后将袋子或盆用钩子吊起来，然后浇水，施肥就可以了。在温暖的气候下，一个月就会开花，再过一个月就可以结出果实来。它的优点是，吊起来，可以充分利用空间。很小的地儿都可以种。不需要弯腰种或浇水，站着就可以解决。从上部的漏斗里浇水。由于重力原因，蔓先向下长，再往上卷，寻找阳光。由于容器几乎是密封的，所以不需要浇太多的水。最迷人的食品产品悬吊式种植器与金鱼”交流”设计师BrunoFosi设计的这个金鱼缸可以把金鱼的状态数字化，通过无线网络方式把金鱼的生活方式连接到互联网上，用户可以和金鱼展开远程互动。•轨道交通巴西酒精动力飞机世界上最快的氢燃料车环保自行车巨鲸潜艇•这是设计师从全球性气候、能源等问题出发设计的绿色生态系统潜艇，它的零碳排放的架构是基于可再生能源。科幻设计智能概念电动车新概念手机这次带来的一款概念手机，圆润的边框中间一个透明的屏幕，从屏幕上可以投射形成三维全息图，立体化的展示城市地图和图像等。转基因培育的驱蚊草转基因培育的蓝玫瑰转基因技术“让老鼠长出人耳朵”的奇观转基因技术就是将人工分离和修饰过的基因导入到目的生物体的基因组中，从而达到改造生物的目的。转基因技术就是把一个生物体的基因转移到另一个生物体DNA中的生物技术。常用的方法包括显微注射、基因枪、电破法、脂质体等。转基因最初用于研究基因的功能，即把外源基因导入受体生物体基因组内（一般为模式生物，如拟南芥或斑马鱼等），观察生物体表现出的性状，达到揭示基因功能的目的抗乙肝西红柿流感疫苗喷剂：通过鼻孔喷射预防流感飞行汽车水下跑车能当船开的时尚跑车科技之光•GPS北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。•北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、欧盟“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。•计算机x线摄影(CR)数字x线摄影(DR)计算机断层摄影CT)磁共振成像人造肌肉正在研制中的人造聚合体皮肤台式三维打印第一节科学、自然科学和技术一、科学起源于拉丁文scientia,意思为“学问”，英文science,本义“知识”。日本教育家福泽谕吉把science译为“科学”。1893年，康有为引进并使用“科学”二字。此后，“科学”一词在我国广泛应用。“科学”的《辞海》注解：“科学是关系到自然界、社会和思维的知识体系。”但这一解释并不能作为科学的定义。由于科学本身在不断发展，人们对它的认识也在不断深化，给科学下一个永恒不变的定义，是难以做到的。就目前来说，通过对众多的关于科学的定义、解释进行概括总结，我们对科学之一概念大致可以形成下面几点基本的、共同的认识。（一）科学是人类对客观世界的认识，是反映客观事实和规律的知识。“科学就是整理事实，以便从中得到普遍的规律或结论。（二）科学是反映客观事实和规律的知识体系。在古代和近代，除了个别学科的理论，如欧几里德几何学和牛顿力学，可以算得上是知识体系，人类的科学知识绝大多数都是零散的、缺乏内在联系的知识单元。20世纪以来，大量的知识体系的形成，使人们认识到科学是由很多知识门类交织组成的知识体系。按照内在的逻辑关系把已知的知识条理化、系统化，发现矛盾或空白，得出新的原理，补充和完善知识体系，再通过观察和实验检验，这是一种重要的科学发展途径。（三）科学是一项反映事实和规律的知识体系相关活动的事业阿基米德伽利略17世纪前，科学研究大多以个人或几个人合作的形式进行。近代后期，科学研究的规模、范围扩大。“发明公司”：超过2000项发明。“四大发明”：留声机、电灯、电力系统、有声电影。美国陆军部研制原子弹计划。该工程集中了当时西方国家（除纳粹德国外）最优秀的核科学家，动员了10万多人参加这一工程，历时3年，耗资20亿美元历时约11年，耗资255亿美元。在工程高峰时期，参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万人。爱迪生发明公司曼哈顿工程阿波罗奔月工程现如今，科学已经成为一项国家事业，甚至成为国际事业。科学作为一项事业，在社会总体活动中的地位和功能的表现有两方面：一是在精神文明方面，科学具有认识世界的认识功能；二是在物质文明方面，科学具有改造世界的生产力功能。二、自然科学科学社会科学自然科学思维科学自然科学的研究对象是整个自然界和自然现象。物质形态物质结构物质性质运动规律“科学技术”一词中的“科学”指自然科学。自然科学的研究对象自然形态的天体、地球、生物等不依赖于人类而存在的客观事物。社会科学的研究对象哲学、政治、法律、宗教、艺术等人类本身活动的表现。思维科学的研究对象人的思维，没有人类就没有思维科学。所以，自然科学有不同于社会科学、思维科学的特点。自然科学的内容是没有阶级性、没有国度的，是人类共同的财富。自然科学有很强的历史继承性，不会随社会形态的变更而改变。自然科学所反映的客观规律可重复验证。这是检验真科学还是伪科学的重要标志。三、技术科技科学技术随着社会的发展不断变化，技术是生活实践的直接产物，一般泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的工种工艺操作方法与技能。古希腊时，亚里士多德曾把技术看作制作的智慧。17世纪，英国哲学家弗朗西斯·培根曾提出把技术作为操作性学问来研究。18世纪，法国科学家狄德罗在其主编的《百科全书》中对“技术”定义为：“技术是为某一目的共同协作组成的各种工具和规则体系。”五个要点（一）把技术与科学分开，技术是有“目的”的；（二）强调技术的实现是通过广泛社会“协作”完成的；（三）指明技术的首要表现是生产工具，是设备，是硬件；（四）指出技术的另一表现形式——规则。（五）定义的落脚点在知识“体系”上，是成套的知识体系。四、科学与技术的关系科学与技术虽然是两个不同的概念，但在科学技术高度发展的今天，两者之间已经成为一个相互渗透的辩证统一的整体，科学中有技术，技术中也有科学，科学产生技术，技术也产生科学。1948年发现半导体1954年生产出半导体收音机核裂变1938年发现核裂变1945年制造出原子弹科技发展史表明，有时技术先于科学，有时科学先于技术，有时技术和科学同步发展。（一）目的和任务不同。（二）研究内容不同。（三）科学与技术的研究过程不同。（四）科学与技术的劳动特点不同。（五）科学与技术成果的表现形式不同。科学与技术的不同区别科学与技术的目的，不是将它们分开而是辩证统一地加以理解。注重技术时要想到科学，注重科学时要想到技术。科学为技术研究提供理论基础；技术的发展为科学研究提供物质基础和新的探索手段。对于科学来说，技术是科学的延伸；对于技术来说，科学是技术的升华。当今世界，科学、技术互相交融，形成了科学技术的统一体系，科学技术化和技术科学化是现代科学技术的鲜明特征。科学、技术融为一体，“科技”已成为一个不可分割的整体。科技改变生活