第10章 科学技术的产生 发展和创新

“时间三代”说:“接下来给你们介绍一下科学技术的产生、发展和创新——

“随着人类社会的发展,文明的产生,人们对书写的材料有了更高的要求,在中国最早发明了造纸技术,这也是对世界文明最杰出的贡献。

很早中国就有了刻在龟甲和兽骨上的文字,称为甲骨文。到了春秋战国时,用竹片和木片替代龟甲和兽骨,称为竹简和木牍。甲骨和木牍都很笨重,不容易携带。在西汉时,宫廷贵族中又用细绢和丝织品写字。在细绢和丝织品上写字时,不但便于书写,而且还能作画,但是价格昂贵,只能供少数宫廷贵族使用。

公元105年,蔡伦在总结前人制造丝织品的经验的基础上,发明了用树皮、麻(一种植物的皮)等作原料,制造成了适合书写的植物纤维纸,使纸成为了普遍使用的书写材料。

造纸术在7世纪经朝鲜传到日本。8世纪中叶传到了阿拉伯。到12世纪传到了欧洲等地。

为普及文化的需求,在中国又发明了印刷术,开始于隋朝的雕版印刷,经宋仁宗时毕升发展、完善,产生了活字印刷。后来由蒙古人传至欧洲,所以后人称毕升为印刷术的始祖。中国的印刷术是人类近代文明的的先导。为知识的广泛传播、交流创造了条件。中国的印刷术经过雕版印刷和活字印刷两个阶段的发展,给人类的发展献上了一份厚礼。活字印刷的特点是方便、灵活、省时、省力,是古代的重大突破和创新。

还有火药的发明,它是用硝石、硫磺和木炭这三种物质混合制成的,而当时人们把这三种东西作为治病的药物,所以取名为‘火药’。意思是‘着火的药’。

自秦汉以后,炼丹家用硫磺、硝石等物炼丹、从偶然发生爆炸的现象中得到启示,再经过多次实践,找到了火药的配方。

三国时有个聪明的技师马钧,用纸包火药的方法做出娱乐用的‘爆仗’,开创了火药应用的先河。唐朝末年,火药开始应用到军事上。大约在公元1225——1248年间中国的火药制造技术传到了波斯、印度和阿拉伯国家。几十年以后又传到了欧洲。14世纪中叶,英、法各国在战争中开始使用火药、火器。欧洲各国还在开山、修路等多项工程中使用火药。促进了工业革命的到来。

还有最早发明的指南针,中国在北宋时期就已经发明了人工磁化的两种方法:一种是用天然磁石摩擦钢针的方法,另一种是利用地球磁场的作用使钢铁磁化。

最早的古人们把经过磁化的钢针,穿上几根灯草,再放在一个盛满水的碗里,它就能浮在水上为航船指示方向,这就是最早用来指示方位的仪器——指南针。

到战国时期已发明了叫‘司南’的定向仪器(像一个勺子)。司南用天然磁石琢成,勺柄指向南极,勺头指向北极。由于‘司南’在使用时,要放在‘一个地盘’上,所以也有人将‘指南针’叫‘罗盘针(这种罗盘针的天然磁铁,在琢制过程中,容易受震,使磁针受到破坏,因而使罗盘指向不清)。直到北宋时期发明了人工磁化的方法后,指南针才得到广泛的应用。

指南针的发明,也极大地推动了航海业的发展。它对明朝初年郑和下西洋以及15世纪哥伦布、麦哲伦的航海大发现,都有重大的影响。

古先人们不但在生活实用中发明创新,而且还通过大自然的一些现象、规律总结规划出各门自然学科(天文学、数学、物理学、化学、地球学、生物学等)。如,中国数学家Π(3.14······)之父——祖冲之,他是最早精确计算圆周率的人。月球背面有一座环形山,被称为‘祖之环形山’就是以他的名字命名的。

祖冲之,字文远,南北朝范阳遒县(今河北涞源县)人。他不仅是数学家Π(3.14······)之父,而且在天文历法方面也做了大量的工作。他认真观测太阳、月亮和星星在天空上运行的情况,作了大量详细的记录。他发现当时所采用的《元嘉历》里有许多错误,并针对这些错误编制了一部新历法,叫《大明历法》。《大明历法》中改进了润法,把《元嘉历》每19年7个月改为391年144个闰月,使每220年误差一天改进为每1739年误差一天。

祖冲之是一位博学多才的科学家,对于各种机械也有研究。他曾设计并制作了即时用的漏壶、指南车、水推磨和千里船等。

还有早期发现杠杆原理的阿基米德(古希腊人),这个原理是一切机械设计制造的基础,在人类的生产生活中创造了无数的奇迹。

为了让一位国王了解杠杆的意义,阿基米德自信地对国王说:“假如给我一个支点,我能推动地球。他用杠杆原理为国王解决了一个大难题。国王造了一只大船,但无法将它推到水中,阿基米德设计制造了一套杠杆滑轮系统,用很小的力气,能拉动很重的东西。当一切准备妥当之后,他便将绳子的一头交给了国王,请国王顺手拉一下,当国王接过绳子轻轻拉动时,船奇迹般地慢慢移动起来,最后终于下水了。大家惊奇万分,阿基米德的名字很快传遍各地,他的这句自信的名言一直流传至今。

阿基米德是古希腊伟大的数学家,物理学家、天才的发明家。在物理学上,他不仅发现了杠杆原理,而且发现了浮力定律,是静力学的奠基人,流体静力学的创始人。他发明了螺旋抽水机、投石机等多种机械装置。

据说古希腊国王得到了一个十分精巧的金皇冠,国王想知道是否掺假,但无法判断,就把这个难题交给了年轻的学者阿基米德。阿基米德日夜思考这个问题,有一天他去洗澡,盆里装满了水,当他跨进浴盆时,水就溢出来了,他兴奋地跑到大街上欢呼:“发现了!发现了!”原来就在跨进浴盆的一霎那,他突然意识到了自然界已准备了为自己解决这个难题的规律。

阿基米德是一位善于观察、思考、并重视理论与实践相结合的科学家。他抓住这一现象,通过实验证明:不管一个物体结构多么复杂,当它完全浸没在水里的时候,它所排除的水恰好等于它本身的体积。根据这一道理,证明皇冠掺了假。‘浮力的原理‘就这样被阿基米德发现了。为了赞扬他对科学的贡献,人们把这一定律命名为‘阿基米德定律’。

英国科学家牛顿,他在数学、光学、天文学、力学等领域都有划时代的发现。他提出万有引力定律、牛顿三大定律(在牛顿之前人们普遍认为天上物体运动规律和地上物体运动规律是不同的,但他证明无论天上还是地上的物体都要遵循惯性定律、质点运动定律和作用与反作用力定律)、运用牛顿三大定律和万有引力定律,不仅计算出了行星围绕太阳的运动,卫星围绕行星的运动,还说明了地面上物体的降落运动和抛射运动,以及海洋潮汐发生的原理,并能确定彗星的轨道和运动周期。

牛顿还发明了反射式望远镜,也称牛顿望远镜。

牛顿在光的本性的发现也震动了世界,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。

牛顿是世界历史上对人类文明作出划时代贡献的少数科学家之一。

还有近代科学家爱因斯坦,出生于德国乌耳姆市的一个犹太人家中,自幼就对各种自然现象特别感兴趣,常常为叶片的形状、花瓣的组织、蚂蚁跑动、星星的闪动等吸引甚至入迷。5岁时,父亲给他买来一只罗盘,他转动着小针或盘子,不管怎么转到,那根小针不听他的话,总是指着南边。爱因斯坦惊讶了,虽然父亲的回答他似懂非懂,但这根小磁针一直强烈地吸引着他的求知的欲望。爱因斯坦就是靠着强烈的求知欲和坚忍不拔的勤奋好学精神,逐步地步入科学殿堂。青少年时代的钻研精神和独立思考习惯终于将他锻炼成为一代科学巨星。

他发表的关于光电效应的论文建立了光量子理论,成功地解释了光电效应,在历史上第一次揭示了微观粒子的波动性和粒子性的统一,从而打开了通向量子力学的大门。爱因斯坦因此荣获1921年诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦一生为物理学贡献了许多努力,他的关于质量和能量具有相当性的质能关系定律,揭示了原子内部所蕴藏的巨大核能的秘密,为人类和平利用核能展现了广阔的前景。他还创立了侠义相对论和广义相对论。相对论与量子力学一起成为近代物理学的两大支柱,爱因斯坦的名字因此传遍了世界。

爱因斯坦是一位伟大的具有强烈社会责任感的科学家、思想家,他反对核武器用于战争。受到了各国人民的崇敬。

还有发明家爱迪生、飞机之父——莱特兄弟、近代化学家拉瓦锡、科学女杰玛丽·居里(居里夫人)、提出科学原子论的道尔顿、电磁场理论的奠基者法拉第等很多发明家和科学家,他们为人类的生产和生活都做出了巨大的贡献。在这里就不做详细介绍了。”

小刚听到这里内心无比感慨,暗下决心:“一定要成为他们这样的人”。