自然科学基础1.1科学、自然科学和技术分解

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。
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
Байду номын сангаас
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。
科学与技术的不同
（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 蓝 玫 瑰
转基因培育的驱蚊草
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
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Manel Torres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。
阿波罗奔月工程 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。
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。
与金鱼”交流”
设计师Bruno Fosi 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。
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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。
• 计算机x线摄影(CR)
数字x线摄影(DR)
磁 共 振 成 像
计算机断层摄影<CT)
正在研制中的 人造聚合体皮肤
人造肌肉
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。
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
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。
科 技 改 变 生 活
最迷人的食品产 品悬吊式种植器
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。
抗乙肝西红柿
流感疫苗喷剂：通过鼻孔喷射预防流感
能当船开的时尚跑车
水下跑车
飞行汽车
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。
二、自然科学
社会科学 物质形态 科 学 自然科学的研 究对象是整个 自然界和自然 现象。
物质结构 物质性质 运动规律
自然科学
思维科学
“科学技术”一词中的“科学”指自然 科学。
自然科学的研究对象
社会科学的研究对象
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。
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
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。
人的思维，没 有人类就没有 思维科学。
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。
（一）把技术与科学分开，技术是有“目的”的； 五 个 要 点 （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
• 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。
纳米技术“包你穿衣不用洗”的诺言
三、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。
科
学
科技
技 术
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。”
（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
17世纪前，科 学研究大多以 个人或几个人 合作的形式进 行。
阿基米德
伽利略
近代后期，科学研究的规模、范围扩大。
爱迪生发明公司 “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。
曼哈顿工程 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
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。