中外科技论文写作发展史

摘要：空间在科学认识层面被分为数学空间和物理空间。试图从科学哲学层面探讨空间结构，空间需要几何来描述，谈论几何必然会联系到空间。从几何入手，梳理了非欧几何的创立及证实历程，探讨空间和几何之间的联系，尝试思考空间的结构体系的变化带来的哲学意义。 关键词：空间结构 非欧几何 物理空间 1 空间与几何 科学认识中，空间可以分为数学空间和物理空间。现代数学和物理的发展表明，这二者之间是存在着基本的差别的。首先是研究对象不同，数学空间研究的是形式的符号体系，物理空间则是对象的经验描述。；其次在不同领域，空间的称呼不一样，在物理学上称呼为”场”，或“场概念的扩张”，而在数学上成为“几何”，或“几何对象”。 空间需要用几何来描述，而谈论几何时，必然会联想到空间。那么空间的特性是什么呢?彭加勒所指的是作为几何学的对象的空间，即“几何的空间”。他认为空间主要存在以下五个特性：是连续的；是无穷的：是三维的：是均匀的，即是各点都是恒等的；是各向同性的，即是经过同一点的各线都是恒等的。。 几何的性质是科学哲学上一个极为重要的课题。因为它导致了现代物理学结构的基础——时空系统的分析。几何存在数学几何和物理几何，这是获得知识的两种基本不同的方法的范例。其不同在于，前者是先验的方法，后者是经验的方法。 2 非欧几何的孕育与创立 欧氏几何遇到挑战 最初的几何学对象是图形，于是研究它必然要借助于空间的直观性，但是直观性也有不可靠(不符合客观)的时候，因而在明确地规定了定义和公理的基础上，排除直观性，建议合乎逻辑的几何学体系的思想，欧几里得(Euclid，约公元前330-275年)在这种思想基础上，系统地总结和概括了古代几何学的成就，编著完成《几何原本》这一古代几何学的杰作，以这5条公设和5个公理作为基础，通过逻辑推理，论证几何定理，构成几何体系，创立了欧氏几何学。反映了三维平直空间结构，人们将此空间称为欧氏空间。 其中第五公设引人注目，“如有两条直线与第三条直线相交，而且截线同侧的两内角之和小于两直角时，则此两直线经过充分延长后，必在截线所成两内角之和小于两直角的一侧相交。”由第五公设可推出直线外一点只能作一条平行线的欧氏平行公理。卡尔纳普概括为，对于任意的平面，在其上有一条线L以及不在L线上的一点P，在平面上过P点有一条而且只有一条线L’平行于L线(两条线在一平面上，如果它们没有公共点，定义为平行)。 关于此公设争论的焦点不在于其真理性，而在于是否有必要作为一个公理。许多数学家相信它可能是一个定理，能够从其他公理中推导出来。许多学者做过这钟推导的无数尝试，但都没有成功。在今天看来，为什么是错的呢?因为这些尝试通常依赖直觉而难于发现其漏洞，加之当时还不存在一种充分有力地为几何的证明提供严格的逻辑规则。在推导过程中，有时候很明显地存在诉诸想象的情况。这些隐蔽的、直觉的前提原来是伪装形式的平行公理自身。当关系逻辑出现之前，平行公理的各种假想的证明的逻辑漏洞一直不容易被揭露。 非欧几何的创立 直至19世纪，才真正运用严格的逻辑证明平行公理独立于其他欧氏公理，而不能从后者导出。 19世纪20年代，罗巴切夫斯基在前人的基础上，运用反证法，圆满地解决了两千多年来关于欧氏第五公设的难题，完成了非欧几何的创立工作，对人类的科学事业作出了重大的贡献。他引用与欧氏第五公设相矛盾的命题(即直线外一点可作两条平行线)作为假设，与欧氏几何其它公设和公理联系起来，展开推理。如果这个假设与欧氏几何其他公设和公理不相容，在推理中就会引出逻辑上的矛盾，这样从反面证明了欧氏第五公设。然而，在实际的推论过程中并未出现这种矛盾，而是合乎逻辑地推出了一个新的几何体系来。由此，罗巴切夫斯基得出了三个结论：(1)用欧氏几何其他公设和公理不能证明欧氏第五公殴，欧氏第五公设是一个独立的公设。(2)与欧氏第五公设相矛盾的公设(即直线外一点可作两条平行线)同欧氏几何其他公设、公理相结合展开一系列推论，获得了许多在逻辑上无矛盾的定理，构成了不同于欧氏几何的新的几何学。(3)这种逻辑上无矛盾的几何学的真理性跟物理学上的定理一样，只能凭实验例如天文观测来检验。 黎曼也对欧氏第五公设进行了深入研究。在罗巴切夫斯基的几何学(专门地称为双曲几何学)中，有无数条平行线。在黎曼几何(被称作椭圆几何学)中，不存在平行线。 非欧几何的检验 由于非欧几何既与传统的几何学在表面上直接相矛盾，又与占统治地位的康德唯心主义空间观念相对立，因此，它的创立不能不引起人们的怀疑、讥笑和反对。 1868年，意大利数学家贝尔特拉米在《非欧几何解释的尝试》中，证明了非欧几何可以在欧氏曲面(伪球面)得到片段解释，从而使它的实际意义得到了间接的说明，于是非欧几何的思想开始被人们所接受。 然而，就整个平面或空间上解释罗氏几何的现实意义是由1870年为德国数学家克莱因所解决，他把欧氏平面上的圆的内部看作罗氏平面，把圆周看作罗氏平面上的无穷远线，把圆的弦看作罗氏直线。经过这些约定后，就可以证明，在圆内部的普遍几何的事实就变成了罗巴切夫斯基几何的定理，而且反过来，罗巴切夫斯基几何的每一个定理，就可以解释成圆内部的普通几何的事实。 通过科学实践检验那是在爱因斯坦创立广义相对论以后的事情。广义相对论完满地解释了水星运动轨道近日点的进动现象；认为水星运动轨道近日点进动现象是由于太阳的巨大质量使周围时空弯曲引起的，根据计算和观测的数据完全符合：还预言了星光经过太阳附近发生偏折的现象，不久也被英国的爱丁顿率领的人员在天文观测实践中所证实。 由此可见，广义相对论及其相应的科学实践已经证明，非欧几何(主要是黎曼几何)是反映了弯曲空间形式的科学真理。 3 关于空间哲学上的思考 非欧几何的创立使人们认识到，数学空间与物理空间有着本质的区别。 在欧氏几何到非欧几何的发展过程中。也引起了人们对空间概念的肃清。直观空间，视觉空间，动觉空间与科学意义上的空间是有区别的：而物理空间与数学空间存在本质的区别。数学空间原则上可以不涉及外部世界的现象和物体，以及现象和物体之间的关系。只涉及自己的想象物以及它们之间的关系。在欧几里得空间中，数学图形大部分被认为与出现在物理空间的物体是一致的。但在n(n>3)维空间中的数学图形很难在现实中找到它的直接抽象，然而它能被应用到对物理世界的描述中。当数学空间被用作概念框架来说明现实空间的结构时，抽象空间就转化为物理空间，此种意义上，物理空间包含数学空间和实在。物理空间的维数随所依据的数学空间以及所研究的对象而变。关于宏观物体以及星系的普通物理学中，空间是以欧几里得空间为形式的牛顿物理空间：而在以星河系为尺度的宇宙观世界的物理学中所用的则是以黎曼空间为形式的广义相对论空间。广义相对空间把几何学同物理学统一了起来，用空间结构的几何性质来表述引力场，从而使非欧几何学获得了实际的物理意义。爱因斯坦发现现实的有物质存在的宇宙空间，不是平直的欧几里得空间，而是弯曲的黎曼空间。在广义相对论中，物质的存在不仅产生了引力场，而且还使时空的特性发生了变化，造成了时空弯曲的效应。综上分析可知，物理空间是应用数学空间而获得的。 19世纪的科学创造中，非欧几何的发现，在思想上是极其深刻的意义。它的发现，是自希腊时代以来数学中一次最重大最深刻的革新，开创了几何学和数学的新时代，对其以后的发展起着深远的影响和重大的作用；从根本上迫使数学家改变对数学的性质以及数学和物理世界的关系的理解，迫使人们改变传统的空间观念，在自然科学领域中发起了对唯心论形而上学宇宙观的猛烈攻击，因此是人类认识和思想方法上的一场重大变革。可供参考 文发网可以提供免费的参考文献 还可以发表

中国科学技术史中国古代的科学技术，在很长的一段时期里都居于世界领先的地位。中国历史上的的科学技术成就，为世界文明的发展做出了很大贡献。它在发展的过程中，也与许多其他国家、地区和民族的科学技术发生了交流。中国科学技术史上成就最大的是农学、天文学、数学和中医学。中国古代的科学技术与其他民族和地区的科学技术相对来说比较独立，中国古代的科学技术更注重实用性和经验性，缺乏西方科学的思辨性，因此有些人对于中国古代的科学技术是否自成体系而表示怀疑。科学技术的萌芽中国科学技术的萌芽时期包括旧石器时代和新石器时代。中国是世界早期人类文明的发源地之一，是世界上最早使用火，发明弓箭和陶器、出现农牧业、观察天文、开创医药的地区之一。而且这时也开始利用蚕丝。先秦时期夏商周时期奠定了中国科学技术的雏形。这时中国进入了青铜时代，青铜器的铸造冶炼技术非常高超。这时也出现了原始的瓷器。尤其是到了春秋战国时期，中国古代科学技术体系基本上是在这个时期奠定的。这时中国广泛使用铁器，同时还出现了炼钢技术和铸铁柔化技术。这时已经有了许多大规模的水利工程的兴建，著名的有都江堰、郑国渠等。数学上确立了十进位制；出现了世界上最早的星表之一；测定了比较精确的回归年长度；中医学理论初步建立。秦汉时期到了秦汉时期，随着封建制的巩固，中国古代的各个科学技术已经趋于成熟。农业上，轮作制已经确立。《神农本草经》、《伤寒杂病论》对后世中医学的发展产生了很大的影响。《九章算术》确定了中国古代的数学体系。造纸术在这一时期被发明并且得到了重大改进；造船技术已经非常成熟。长城的建造体现了建筑技术的发达。三国两晋南北朝时期这一时期出现了许多著名的科学家。刘徽、祖冲之、张子信对数学和天文学做出了很大贡献。裴秀提出的制图六体，创造了中国古代地图学的基础理论。贾思勰的《齐民要术》标志着农学的成熟。王叔和的《脉经》、皇甫谧的《针灸甲乙经》、陶弘景的《神农本草经集注》丰富了中医学体系。葛洪在炼丹上的研究，对原始的化学做出了贡献，马钧在机械制造方面的成就代表了中国古代机械制造的水平。宋朝──科学技术发展的高峰隋唐时期的繁荣，使科学技术得到了很大发展。到了宋元时期，中国古代的科学技术发展达到了高峰。其中杰出的代表人物是沈括。这时中国的四大发明相继问世，对世界文明做出了重大贡献。元朝元朝的科学技术达到或取得很高的成就，其中天文学、数学，甚至医学居于当时世界先进地位。当时领先于世界的阿拉伯与波斯科学技术传入中国。元世祖忽必烈在尚未登基之前，就征招“回回为星学者”。他们翻译及带来诸如托勒密的《天文大集》，伊本·优努斯（也译做尤尼）的《哈基姆星表》（也译作《哈基姆历数书》）等天文学著作。1260年，元廷承金人旧制，设立司天台；1271年正式设立回回司天台，1312年设立回回司天监。后来还任用了一大批以札马剌丁（又译作扎马鲁丁、扎马剌丁）为代表的天文学家管理此类工作。中国人在此时开始使用阿拉伯数字。1280年，元代数学家及天文学家王恂与郭守敬等制订《授时历》时，不但列出了三次内插公式（“招差法”），还使用“垛垒、招差、勾股、弧矢之法”进行缜密计算，其中将穆斯林发明的弧三角法应用于割圆术获得“弧矢割圆术”（即球面直角三角形解法）。一般认为欧几里德的《几何原本》，其中的一部分是明朝的徐光启在意大利人利玛窦的帮助下翻译并引进中国的(合译《几何原本》前6卷)，但是有学者（方豪，《中西交通史》）认为，在此前的元代，此书已经被来华的穆斯林带到中国。14世纪中、后叶明王朝建立后，由于科举大兴八股文模式并删减数学内容，以及珠算盛行，因此建立在筹算基础上的中国古代数学便衰落了。在元朝，中医药学有很大发展，出现了金元四大学派,医药学在继承传统的基础上出现了兼收并蓄、互通有无的局面，大大丰富了医药学知识的内容。《回回药方》（以下简称《药方》）是中国大型综合性回回医药学典籍（作者不详），原有36卷，少数残存本现可见于北京图书馆。该书多以汉语书写，同时夹杂许多阿拉伯语与波斯语医药术语及汉语音译。仅以少数残存本目录就可以看出，《药方》是一部包括内科、外科、妇科、儿科、骨伤和皮肤病等科、内容丰富、具有中西合璧特色的医学典籍；研究中国医药史的学者根据残存部分推断，《药方》约有药方6000～7000首之多，其价值与中医古籍《外台秘要》相当。今日的北京是在元大都的基础上建立起来的。就建筑学成就而言，元大都堪称享誉中、外的建筑学艺术瑰宝。元大都城在技术方面的主持设计与参与建设者，是来华穆斯林建筑学家亦黑迭儿丁。难以想象，这位建筑学家能够运用中国传统的建筑学特色，结合世界上先进的建筑学风格，设计出格局宏大、规划严整，与自然和谐相融的元大都。参与元大都设计、建设的，还有一大批专家、学者、能工巧匠。全面地说，元大都是中华民族智慧与汗水的结晶。元大都自1267年开工兴建，至1285年历时18年建成（先前的金中都城址位于今北京城西南部莲花池以东，元大都的新城建在中都旧城东北）。1291年，郭守敬指挥修建元大都至通州的运河。从通州到元大都，他设计七座水闸，这七座水闸彼此相距约半公里的地方，又设计有斗门。郭守敬就是通过水闸和斗门的关闭与开放，调节运河各段的水位高低，引导船舶顺畅通过。工程竣工后，元世祖亲自将这段164里长的运河命名为 “通惠河”。通惠河是中国工程建设史上的杰作，其运用的巧妙方法与现在国外一些运河采用的技术是基本相同的。元世祖时期即开始重视农业，很好地制定了有利于农业发展的政策，使得农业水平有了很大的提高。王祯编著《农书》一书有三十七卷（现存三十六卷），是中国古代一部对农业生产进行全面系统论述的伟大著作。 全书约有13多万字与300多幅图画，全文分为《农桑通诀》、《百谷谱》、《农器图谱》三大部分。 《农桑通诀》包括对农、林、牧、副、渔及水利等各个方面的综合性论述，提出“顺天之时、因地之宜、存乎其人”这一重要的农耕思想。《百谷谱》对各种农作物的品种、特性、栽培、种植、收获、贮藏和利用等知识加以介绍，尤其是王祯将农作物分为谷、蔬、果、杂等6大类，堪称中国农作物分类学的奠基人；此外作者对于植物性状的描述，也是此前书籍不曾有过的。而《农器图谱》则是《农书》的重点部分，该部分就田制、仓廪、舟车、灌溉、蚕桑、织纤、麻芒等20门类，详细介绍了257种农业机械，而且配绘图谱306幅并加以文字说明，其价值超过以往所有农业机械书籍，甚至中国古代后来在这方面的论述，亦无超越王祯者。在活版印刷术方面，王祯设计出木活字及转轮排字架，并于1298年用木活字排印《旌德县志》；其《造活字印书法》（附于《农书》书末）是最早的系统性介绍活字排版印刷术的科技文献。

科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的重要组成部 分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家 庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界，当人们在为现代科学技术的神奇功能而叹为观止 的时候，你是否了解化学工程的一个分支学科——分离科学——的优异功效在现代科学技术 发展中的贡献与地位呢？ 信息科学、材料科学和生物工程被誉为当今三大前沿科学，新材料还被誉为现代文明的支柱 之一。这是因为没有花样繁多、品种齐全、功能奇特、高纯度的新材料，所有的高新技术只 能是空中楼阁，电脑、机器人、宇宙飞船等都只能是天方夜谭，所以不管怎么样的高新技术 ，都是要以开发和利用自然资源，进而分离或合成出高纯的材料为基础的。化工分离纯化技 术作为科学技术的一个组成部分，为人类的各种需求变成现实提供了可靠的保证。现代分离 技术已经可以使产品的杂质含量低于十亿分之一，被誉为现代分离能手的溶剂萃取（液�液 萃取）就是现代分离技术中的一种。例如在核燃料的后处理中，用萃取分离技术对被辐照过 的核燃料进行处理，提取人工核素钅不�239，其中铀和钚的收 率均可以达到99�9%。去除强放射性物质的效果（去污系数）可以达到106~108。 “溶剂萃取”作为一个名词，也许很多人不太熟悉，但作为一种实用的分离方法，却早已被 人们应用于实践中。溶剂萃取用于无机化合物分离的历史是有案可查的。1842年皮尔哥德(P eligot)首 先发现用二乙醚可以从硝酸溶液中萃取硝酸铀酰。随后人们又在实践中发现了其他一些无机 物也能被某些有机物所萃取，并据此初步建立了半经验的液�液平衡的定量关系。到19世纪 末，能斯特(Nernst)利用热力学基本原理对液�液平衡关系进行了进一步阐述，提出了著名的能斯特分配定律，该定律为萃取化学和化工的发展奠定了早期的理论基础。19世纪末到20世纪初， 人们开始将萃取分离技术应用于有机化工和石油化工领域中，如用酯类萃取剂萃取醋酸，用 液态二氧化硫作为萃取剂从煤油中去除芳烃。20世纪30年代，人们试图将萃取分离技术应用 于稀土元素的分离，但由于当时条件的限制，没有取得实质性的进展。40年代，原子能工业 在战火中诞生，基于生产核燃料的需要，萃取分离技术无论在理论上还是在实际应用中均得 到了迅速的发展，特别是磷酸三丁酯作为核燃料的萃取剂得到应用后，萃取分离技术进入了 一个崭新的阶段。随后，萃取分离技术在稀土的分离、湿法冶金、无机化工、有机化工、医 药、食品、环境等领域不断得到应用，并取得了很好的效果。到现在，萃取分离技术几乎可以涉及元素周期表中的所有元素，已成为分离技术中的主要成员之一。因此，只要你认真了 解一下萃取分离技术的辉煌历史，就会被其优异的功能所吸引。 我们现在正处于一个由工业化社会向信息化社会转变的历史时期，在这样一个大背景下，现代科学技术也在从大科学技术时代向超大科学技术时代转变。这个时代的科技发展既有别于个人主导下的小科技时代，也有别于政府主导下的大科技时代，而是一个以企业科技创新为主体的多元化的科技发展时代，超常规科学技术的发展将逐步取代常规科学技术成为未来科学技术发展的主流。 在这样一个历史转型时期，我国科学技术事业的发展正面临着一次严峻的挑战和一个非常良好的发展机遇。科技发展的超大科技时代必然引起各国科技发展战略和政策的调整。作为一个关注我国科技事业发展的研究人员，本人愿在此与广大网友就“超大科技”问题及中国特色的自主创新之路建设问题与网友进行互动与探讨，以期为国家发展献计献策。 中国现代科学史研究亟待开展 “人创造历史，却对自己正在创造的历史茫然无知。”西方哲人的这句名言陈述的好像正是我们面对的现实。100多年来，我们这个具有悠久史学传统的文明古国，在近代化的大潮中颠簸沉浮，进退失据，至今仍然处于追赶先进的路途上。因此，对于自己的近代史，往往觉得乏善可陈，不堪回首，或不屑一顾，或无暇顾及，或有意回避，甚至刻意编造。近代与古代的强烈对比，尤以科学技术史为特出，加之一段时期极左思潮的泛滥使人们讳言近现代史，所以在相当长的一段时期，古代科学技术史是中国科学技术史研究的主流，近现代科技史则少人问津，在相当程度上仍隐身于历史的重重迷雾之中。