上海市科技教师“十一五”培训《科技人文》课程 第三讲 : 科学技术的源头活水

审视人类科学发现与技术发明的历史

授课教师：王一方（上海世纪出版集团 编审）

题 记 西塞罗：一个人不了解生下来以前的事，那

他始终只是一个孩子。 萨顿：要想使科学工作人道化，唯一的办法

就是向它注入一点历史精神，即崇尚过去的精神——崇敬世世代代一切良好意愿的见证人的精神，不论科学多么抽象，它的起源和发展过程本质上都与人道、人性有关。

什么是科学技术的历史 定义：“科学”“技术”的“历史”（科学 + 技术 + 历史，书

写 + 批评 + 反思） 历史 1 ：人类过去的经历（身世）指人类生活（集体记忆）本

源的探索。是对于过去发生的事件的描述与说明。 历史 2 ：人类对过去的书写， 雷蒙 · 阿隆：历史是由活着的人为了活着的人，而重建死人的生

活。 胡适之：历史是“小姑娘的辫子”，可以按照不同的发式来梳

结 克罗齐：一切历史都是当代史，都当代意识的注脚 拷问什么是“真正真实的历史”——历史是建构，没有人知晓

绝对客观的历史 科学技术：事件 + 知识（著作、学说）发明、发现 + 人物 +

观念（思想） + 建制 + 文化（超越“知识 + 方法”的理解）

要素与主题的历史 关于科学技术事件（故事、传奇、悬案）的

历史 关于科学技术核心知识、学说、发明、发现

的历史 关于科学技术重要人物、著作的历史 关于科学技术基本观念与思想的历史 关于科学技术体制、建制的历史 关于科学技术社会文化境遇的历史

科学技术史有什么用？ 有什么用？面对“一堆陈旧的知识与人物”，人们

会说没有科学史，科学技术发明与发现照常进行。在那些科学大师（诺贝尔奖得主）的生活情景中，没有谁是先研究了科学技术史才做出伟大科学发现的，相反，他们中的许多人功成名就之后却是对科学技术史表现出浓厚的兴趣，甚至参与这方面的研究。不过，此时他们在科学上的创造力通常已经衰退了。

一般意义源自好奇。爱科学、爱技术：如同爱一个人，需要了解他的成长史、精神发育史，生活经历（情史、婚史）。由此带来对于科学本身以及内外相关因素更全面、更深刻的认识。

桥梁意义 在于增进科学技术与人文之间的关照与理解，

在科学主义盛行的时代推动人文情怀的培养：使技术历程通过科学史的书写与阐发完成一次精神历程，心灵历程的重建，在人文姿态与科学立场之间建成一座沟通的“桥梁”，弥合科学与人文之间的疏离。

教育意义（ 1 ） 通过不断地书写、阐释，发现历史意义，观察各种事件、各种灵魂“活”的“舞蹈”。通过不断地批评、反思，获得更多的洞察和智慧以及精神的“洗礼”，通过接受不同“视野”（“分时性”）的历史，获得“共时性”思考，通过“近距离观察与远距离审视”，获得理性的升华与觉悟。在一个更大的时空中理解科学的本质（如“真理”“正确”“自恰”“和谐”），逐步理解科学是人类追求精神“自由”与现实福利的努力发现。

教育意义（ 2 ） 科学史教学在美国基础教育体系中扮演着重要的作

用。其内容不仅是知识的历史背景，而是开发更多自由思考与批判的意识。在他们看来“教育不是灌输，而是点燃火焰。”（苏格拉底意识）

譬如，对“知识进化论”的怀疑与消解，倡导批判的意识。历史是“过山车”，技术的高峰也许在今天，但精神与道德的高峰未必在今天。培养科学时代民主制度下有独立意识与责任感的学生和公民。对“知识论”的扩展，

科学不只是一串自然知识，而是一串历史故事，关于人类命运的故事，人的意志的故事。

平衡价值 科学史是一个平衡器，它能使科学家在诸多对立的

和竞争的思潮、时尚、观念、方法之间保持必要的张力和微妙的平衡，把一切事物和人的认知和理解把握在离真实最贴近的范围内，从而避免陷入某种片面的氛围中而不能自拔。

迪昂：“惟有科学史才能使物理学家免于教条主义的狂热奢望和怀疑主义的悲观绝望。”“物理学家的精神时时会偏执于某一个极端，历史研究可以矫正它。”

镜像里外：纠错与提升 犹在镜中：科学史通过追溯在每一个原理发现之前的漫长系列的错误和犹豫，它使人们警惕虚假的证据。

身在镜外：观念史的启悟，人类发明史不只是能工巧匠们拓展应对自然能力与技巧，丰富各种工具、手段的历史，也是一部精神拓荒史，不仅记叙“有用”、“有理”“有序”的发明功勋，也展示着“有根”、“有情”、“有义”、“有趣”、“有灵”的生命舞蹈。

精神史的开掘：科学史与科学哲学的相互提升：迪昂认为：“没有科学史的科学哲学是空洞的，没有科学哲学的科学史是盲目的。”“科学哲学的证言最终归属于历史的语言，科学史的翔实材料透露出有启发的思想。科学哲学是有血有肉的哲学，而不是一具骷髅，科学史是有思想的历史，而不是材料的杂乱堆积。”

仰望星空：培育大关怀与提问能力 关注时代的大关节，大起承，大转合，大辉煌，大震撼，探询元命题的发生学、精神发育史，语境演进历程，寻访概念的生命史，理念的磨刀石。

譬如：知识即科学？ 古希腊人如何定义和理解科学？（追索科学的原点

定义和理解） 中国古代为何不能出现科学革命？ 中国古代有无科学？ 近代科学革命的模型 当代科技演进的“击鼓传花”规律

走向历史的波涛，欣赏智慧的浪花

一部科学史，从何讲起？ 前世与今生：一条长河，分段（上游、中游、

下游），走势（大江东去，湘江北去，天下黄河九十九道弯）

策略：聚焦轴心时代，叩问母题 历史：惊叹号（！）与问号（？）的历史

人类发明与发现的四条“军规” 人类先有“术”而后有“学”，有真学而后

有大术。 哲学引导科学，科学产生技术，技术改变世界，开创未来。

发明是思想世界的婴儿，发明家是技术的开路先锋，发明使世界充满生机，飘荡诗意。

在浩瀚的宇宙中，人类的发明活动还刚刚开始。当代人必须不断审视人类创造活动的终极价值，探究驾驭人类创造力的智慧。

史前的技术遗迹值得称道的是人类的“三大转折”，三大步改变人

类命运 A．双手不再只是移动身体，而是用来寻找和制造

工具 B．人类开始写字，记录、交流和积累技术 C．金属代替石器：借助于火的力量，古埃及人在

6000年前将美丽的孔雀石变成了铜，从此，人类开始了新的生活（用新的材料制造工具和武器）

关键技术的发酵：控制火，狩猎，采集》》种植、驯养、放牧》》制陶、冶炼、编织》》驯服河流（水利），筑城，金字塔》》书写、记录、计算》》时间、诸神和上天，天文历法的知识体系。

人类发明之旅从哪里出发？ 传统的路标有二，一是以神话叙事当作信史，在想象的云端做一套“艺术体操”，二是观念先行，以一些是似而非的史料来为某位经典作家的“劳动创世论”做一番无根由的赞颂，或是义正词严地诅咒一番“神创论”的荒诞就“顾左右而言它”。

叙事的起点依旧是“人猿相揖别”，但是，动物只会将自己的器官变成工具，而人类则为自己发明所需要的工具。史前时代的发明史绝不虚幻，精彩而笃实，他通过大量可征信的考古新发现、直观的遗迹、实物图片，重现了 150万年之前旧石器时代人类初民发明与发现的朴实景象。他们开始刻意敲打石块，打造、选择各种生存“效用”的工具和武器，试图延长自身器官的功能。其原始意愿几乎与我们今天发明开山修路的挖掘机、推土机的思维意象别无二致，后来，他们四处寻找可以避寒暑，远凶兽的洞穴与人工取火、保存火种的方法，其意念又何异于现代人的造屋活动。

20万年前的智人开辟了新石器时代，开始有了精巧的高效能工具，而且有了超乎使用目的的艺术感造型，最为惊叹的是最新的考古发现证实了大约在 3 。5万年前人类有了可积累的技术记忆和符号记录，它在史前时代的意义不亚于今天计算机的出现。正是源于点滴技术与发明能够不断地叠加，循环加速，记录与传播，这才拉开了人类进入高级文明的序幕。

人类奇迹：巨石阵之谜（图片） 是谁建的？怎么建的？建造起来干什么？ 问题：技术先于科学 知识即科学

爱琴海的曙光——希腊奇迹的诞生 延续千年：希腊时代 =》亚历山大的希腊化时代 =》希腊 - 罗马时代

从自然哲学到科学概念与方法（科学文化）的创立 人们开始把宇宙从神话中分离出来，给予自然界以纯粹理性的

解释。 希腊自然哲学的特征：发现自然，它要求客观地、非神秘主义地看待自然，提出描述、解释与把握其内在规律的理论。

回答了元命题：什么是科学？纯科学，制度化 一批自然哲学家在不能得到国家与公众支持和未纳入有用知识范畴的情况下进行了一系列对自然界的抽象思索。——纯粹理性（摆脱实用理性）与纯粹方法（数学方法）。为的是追求理性人生与哲学洞察的崇高目标。

希腊人为人类开辟了一条“无功而建奇功”的学术规范与路径。

希腊奇迹：代表人物 米利都学派（公元前 585年）毕达哥拉斯学派（公元前 525年）变化哲学家（公元前 500年）原子论者（公元前 435年）雅典的苏格拉底（公元前 470~ 前 399年）雅典的柏拉图（公元前 428~ 前 347年）斯塔吉拉的亚里士多德（公元前 384~ 前 322年）

中国古代的发明与科学 古代中国以基础性发明贡献于人类，火药、

指南针、造纸术、印刷术被称为“元技术” 问题：为什么近代中国科学技术落后于西方

（李约瑟命题）潜命题：中国有辉煌的古代科技，逆命题：中国古代有没有科学：有技术，无科学说（取决于定义的宽窄与类型：数理科学与博物学科学），四大发明如何影响人类文明进程（基础技术）。

从中世纪到文艺复兴 由于完全不同的原因，源于古希腊、中国、印度的智慧逐渐汇集到阿拉伯世界，后迁徙到欧洲大陆，导致欧洲思想与社会发生巨变，孕育了以科技文化崛起为特征的人类知识体系的甄变，这一变革波及到人类生活的一切方面。

近代科学的诞生 发生在欧洲的文艺复兴孕育了自由、理性的探索精

神，以新的方式追寻大自然的奥秘，科学思想与知识的长足进步，使人们开始摆脱直觉与经验，转而依据新发现的科学原理创造前所未有的新技术。

伴随欧洲文艺复兴运动的近代科学的诞生被描绘成人类思想与精神世界的“除枷”时代，然而，“去枷”的历程不惟有“科学革命”史家眼里的狂飙、愤怒、暴动、批判和抗争，更多的还是苹果树下的天才冥思，露天大教室里的开放式解剖课，好奇心与新工具引领下的科学理论完美与精致之旅。

击鼓传花：机器时代到空间时代 机器时代：在 18 世纪的欧洲，能工巧匠们制造出一种奇特的机器（蒸汽机），能够把燃烧的煤变成强大的动力，由于这项发明，人类开始进入一个新的工业社会。

电气时代： 19 世纪，科学家发现了电与磁的联系，开辟了驾御能量，传输信息的新途径。

电子与信息时代： 19 世纪末，科学家发现了物理世界里的微小物质——电子，技术专家潜心探索电子世界里奇妙规律，同时，打通声、光、电、磁的联系，发明了电子计算机，将人类带入信息时代。

核子时代： 20 世纪 40年代，人类开始向原子核索取能量，发明了原子裂变技术，这项发明有可能在未来获得永不枯竭的能源，但也给这个世界蒙上核冬天的阴影。

空间时代：人类以立体技术向宇宙进发，太空飞翔将千年梦想变成现实，宇宙空间也成为人类征战的舞台。

基因时代：人类破译了 DNA 基因谱系，为遗传病、先天性疾病，肿瘤、心血管疾病、内分泌疾病的诊疗开辟了新的途径。

从镜子里面走出来照镜子：近代科学史的法国传统

孔德是“第一个对科学史具有清晰准确认识的人”（萨顿的评语） 1842年，在《实证哲学教程》中提出了三个基本思想：

a. 如果不紧紧依靠科学史，不可能完成实证哲学的建构。 b. 要了解人类思想和人类历史的发展，必须研究不同科学的进

化。 c. 仅仅只研究一个或多个具体学科是不够的，必须从总体上研

究所有学科的历史。强调了统一的科学与统一、综合的科学史。 但是，除了这种哲学上的号召之外，他本人对于科学史的实际

研究却是十分肤浅的，但他的思想影响了坦纳里，“他是最伟大的、而且实际上第一位科学史家，是最充分研究科学史的人”

坦纳里，一位业余的科学史大师 坦纳里，本职工作为法国烟草专卖局技师。他认真

梳理了学科史与综合史的关系。十分强调通史的价值 ，他认为：“科学是一般人类历史的一个内在组成部分，而不仅仅是从属于特殊科学的一系列科学学科。科学通史并不是许多专科史的汇总或精练，科学通史涉及的问题是科学的社会环境、各学科之间的关系，科学家的传记，科学的交流和科学的教育等等。遗憾的是，由于业余研究者的局限，他并未将这种设想付诸实现。他一生中只写了三部断代史、专科史，《古希腊科学史》《希腊几何学》《古代天文学史研究》。

从镜子里面走出来照镜子：近代科学史的英国传统

培根：强调以观察和实验为基础的（归纳）科学，以及有整体哲学意识的历史学。

1837年，休厄尔出版了《归纳科学的历史》，这是第一部综合科学史。休厄尔试图对归纳科学的历史发展作出综合的评价。但是，他的基础研究功力不足，一是依据的均为二手文献，而是强烈的目的论写作动机，是一部为了哲学目的而撰写的科学史，想要发展一种对于科学的哲学理解，而不是要在历史背景中去理解科学。此外，休厄尔的著作名义上是一部综合科学史，但并未将所有的学科作为一个整体来对待，不过是将各门科学的历史汇集、堆砌在一起，并不是严格意义上的综合科学史。

萨顿：科学史的横空出世（ 1 ） 萨顿使科学史成为一门现代的、独立的学科与专门的职业。

他除了出色的史学研究与深邃的思想之外，他还致力于以统一的历史主张和期刊整合各种分散的研究活动，组织起职业的科学史研究和教学的建制与人才队伍。他是第一个杰出的科学史家。

萨顿生平： 1884年出生在比利时，早年在根特大学读哲学，后转读自然科学，学习化学、结晶学、数学。

1910年立志献身科学史研究。他坚信科学史是唯一可以反映人类进步的历史。他的最高目标是建立以科学为基础的新人文主义。

1913年创办综合性的科学史杂志《爱西斯》（ Isis ） 1915年，来到美国，成为哈佛大学的科学史讲师（ 1940年

成为科学史教授），卡内基研究院科学史研究员。 1924年，成立科学史学会。 1926年《爱西斯》成为会刊。 1956年 3月 22日，在去机场的路上发作心脏病，随后去世。 一生中，萨顿共撰写了 300 多篇文章和札记， 15部著作，编写了 79篇科学史研究文献的目录。主编《爱西斯》 39年。

萨顿：科学史的横空出世（ 2 ） 在科学史的天地里，萨顿是一位有着博大学术视野与思想胸襟的学科巨人，

这份“博大”来自于他对人类文明进程中精神世界“缩窄化”、“碎片化”的深深忧虑，他坚持认为是那一群“狭隘的人文主义者”与“狭隘的科学家”导致了彼此间的不信任与不理解，厌恶和无知，于是，他憧憬着“向人类展示一种完整思想的光辉景象”，期望通过科学史“整体图景”的研究与书写为这个世界塑造一付“新人文主义”的精神“骨架”，其核心是强调科学在人类精神方面的巨大作用，强调科学的统一性显示了人类的统一性，强调科学与人文结合的必要性和可能性。东西方思想的交融与统一也是题中之意，在萨顿眼里，科学史不仅是客观真理发现的历史，也是人类智慧逐步摆脱自然束缚的历史，还是漫长而无止境的为思想自由，为思想免于暴力、专横、错误和迷信而抗辩的历史。很显然，这是一条荆棘丛生的，通往思想史彼岸的“精神隧道”。

他的“新人文主义”有四道耀眼的“思想光芒”：一是强烈的“统一性”（综合性）的思想成果与思维方式，二是科学与技术的人性化追求，三是正视东方思想的价值，四是对于宽容和仁爱（社会化与合作精神）的极度渴望。这些思想辉光不仅具有普世的批评与启迪意义，对于当代科学技术的价值迷失与思想史的建构，更是一把难得的“萨顿钥匙”。

哥白尼理论的历史沿革与演进（钟摆模型） 古希腊：毕达哥拉斯学派认为 10 是最完美的数，圆是最完美的形，球是最完美的体 =》衍生出大地、天体是圆形的假说和天体运动是匀速圆周运动的假说。模型有二，一是“地球中心说”，其他星球绕地球转动。另一种认为地球绕中心火球运动，宇宙中心是永不熄灭的“中央火”，地球每天绕它一周。即“日心说”的雏形。

古希腊：亚里士多德继承了“地心说”思想，综合当时天文学的观测资料，提出了一个较系统的“同心球”地心体系，同时代的阿利斯塔克提出“日心地动说”，它是哥白尼学说的先声。

希腊：阿波罗尼坚持“地心说”，依巴谷坚持“日心说” 一个时期，教会与教士们崇尚托勒密的“地心说”

李时珍本草学的历史沿革（套箱模型） 哥白尼的“日心说”占据上风。 秦汉之交：《神农本草经》载药 365种 梁代，陶弘景《本草经集注》载药 730种 唐代（公元 675年），苏敬等《新修本草》载药

850种 宋代，李肪等（ 973年）〈开宝本草〉，载药 98

4种 宋代，掌禹锡等（ 1061年）〈嘉佑本草〉，载药

1083种 宋代，唐慎微等（ 1098年）〈证类本草〉，载药

1784种 明代，李时珍等（ 1578年）〈本草纲目〉，载药

1892种

牛顿理论产生的历史沿革与演进（隧道潜行模型）

欧基里德，几何学 =〉 奥里斯姆，坐标几何学 =》笛卡儿，解析几何学 =》 莱布尼茨，微分思想 =》 惠更斯，向心加速公式 =》 布里阿德，平方反比思想 =》 巴罗，无穷小数 =》 达芬奇 =》伽利略：力学和物理学 =》 哥白尼（日心说） =开普勒（行星运动三定律） =》 斯涅尔（光折射定律）》费尔玛（光程最小原理）》 吉尔伯特（磁力思想） =》

牛顿理论

达尔文生物进化论产生的历史沿革（多元滋养，网络渗透，扳机启动模式）

内史与外史 （ 1 ） 内与外没有绝对的分野，其发展径路是由内到外，内外结合 1 ）内史研究：注重知识演进的逻辑（知识史）分科，聚焦研究， 特点：还原论姿态与因果链条 萨顿虽然也声称要重视科学发展中的社会文化背景，但他却没有在外史

向度进行系统、深入地研究，萨顿之后，科瓦雷，开创了“观念论”的科学史研究传统。

科瓦雷的代表作有《伽利略研究》、《牛顿研究》、《从封闭世界到无限宇宙》，这种研究本质上是理论性的，是对真理的探索，而且有着“内在性”、“自主性”、“自恰性”的特点。

萨顿的实证主义科学史、科瓦雷的观念论科学史都属于标准的内史范畴，与之相呼应的科学史观称之为“内史论”。持这种观点的科学史家认为科学主要是一种至高无上的、理性的、抽象的人类智力活动，他们的研究与社会、政治、经济环境没有直接的关系。他们关注的是科学发展中的概念框架，方法程序，理论阐述，实验的完成，实验与理论的映证关系等等，它最关心科学事实在历史中的因果递进关系。这种研究必须沉静于学科的逻辑和细节之中，需要扎实的学术根底，当今依然是当代科学史教学与实证研究的主流学术范式。

内史与外史（ 2 ） 2 ）外史研究：注重科学发生发展的社会、经济、文化背景与土壤（社

会史）的考察 特点：科学建制的社会化与社会思潮的科学化 外史论作为一种新的研究转型，就是要“把科学家的活动作为一个更大

文化范围中的社会集团来考察”（库恩），是社会、文化、政治、经济、宗教、军事等环境因素对科学发展产生影响，改变着科学发展的方向与速度。外史论研究有两条线索。

A．马克思主义的科学史观，马克思、恩格斯的朋友萧莱马关于有机化学史的著作《有机化学的兴起与发展》（ 1885年）这个传统中断了 50年， 1931年，第二届国际科学史大会（英国）上，苏联物理学家赫森提交了一篇《牛顿力学的社会经济根源》的论文，通过对牛顿时代的经济状况、阶级斗争、哲学背景、物理学及技术成就的分析研究了牛顿力学产生与发展的必然性。赫森的研究向西方科学史家展现了一个全新的研究范式，引起巨大的反响，开创了科学史中外史研究的新时期。

B．默顿的《 17 世纪英国的科学、技术与社会》（ 1933年撰写， 1938年发表），这本书以丰富的历史素材做基础，论述了英国 17 世纪清教主义的宗教文化背景、意识形态、价值观念对科学技术的促进作用，也论述了经济、军事的需要对于科学技术的拉动。属于传统的科学社会学研究范畴。

内外兼修 “ 科学革命”成为热点话语（外史为主，内史为辅的研究） 英国历史学家巴特菲尔德在《近代科学的起源， 1300—1800》（ 1949年）中

重提法国实证主义哲学家的“第一次科学革命”概念，将文艺复兴之后的物理学的变革作为革命的主潮，这场革命推翻了中世纪的科学权威，经院哲学黯然失色，以亚里士多德物理学的崩溃而告结束。这场革命改变了物理世界的图景和人类生活本身的结构。

英国科学史家霍尔 1954年发表了《科学革命： 1500—1800》，以专业科学史家的眼光和功底为科学革命的研究奠基。

库恩《科学革命的结构》（ 1962年），这本科学史与科学哲学的小册子在美国卖了上百万册，是一个奇迹。他的著作展示给人们的不仅是一个时期的大规模科学革命，而且提醒人们关注科学史历程中一些较小的革命，认识到革命是出现在科学进程中的积累性、规律性“震荡”（范式转变）。

D．科学知识社会学（爱丁堡学派， SSK ），它是反叛传统科学哲学与科学社会学的，是过度理想化的描述。主张以一个外在的、旁观的、中立的、客观的视角，以一种平常心来看待一种世俗的科学。认为科学与其他文化一样，是平等的，不应该高高在上，也不具备对于一切事物的绝对解释权威。反对科学的绝对权威。SSK贬低个体认识论，强调社会认识论，认为科学知识本质上是通过社会认同、社会协商、社会共识而达成的，在研究过程中， SSK非常强调社会力量对科学研究内容的介入与决定作用。

SSK 通过案例揭示科学研究中的不端行为和不轨（道德失范与伪科学）行为，这些现象都属于科学中的正常行为。

史学径路与文体类型 通史：宏大叙事，完整、系统、等观的历史叙述与分析 如丹皮尔《科学史——科学，及其与哲学、宗教的关系》 1929年，剑桥大学出版社初版，至 1949年四次修订重版， 1946商务引书馆初版，1970年依据第四版重版， 2002年广西师大出版社重刊。

麦克莱伦三世《世界科学技术通史》 断代史：截取一个时期进行系统叙述与分析。 如默顿的博士论文《十七世纪英国的科学、技术与社会》 普赖斯《巴比仑以来的科学》 专题、专科史：概念史，学派史，区域（国别）史、人物心灵史，小题目，大建构，多色彩，高海拔。

如许多科学著作中的“历史导论” 18 世纪以来—— 英国化学家普里斯特利《电学的历史与现状》、《关于视觉、光和颜色

发现的历史与现状》 法国数学家蒙蒂克拉《数学史》 法国天文学家巴伊《古代天文学史》《近代天文学史》

趋势：呼唤科学的精神魅力1．科学史与科学哲学的结盟（思想史的诞生），没

有科学史的科学哲学是空洞的，没有科学哲学的科学史是盲目的。“（康德）——思想史纲领

2．科学史与社会理论的交融（现代意识的崛起）——社会史纲领

3．给科学历史事件以生命感的建构（人文与科学的双重诉说）

4．人物传记（非虚构）研究与书写的兴起（人格的灿烂）

思考题

1．科学史有什么用？请结合你的阅读与理解谈谈自己的体会。

2. 科学的进化，是阶梯进化模式，还是过山车模式？