自然辩证法在工程中的理论与应用

1、自然辩证法 在工程中的理论与应用,教学重点与难点： 针对工程硕士的特点，以科学发展观为指导，根据建设创新型国家的要求，突破传统自然辩证法教材的体系结构，在讨论一般科学技术问题基础上，突出关于工程问题的讨论。,第一章 科学、技术与工程的一般特点,第一节 科学的含义和特征 第二节 技术的含义和特征 第三节 工程的含义和特征 第四节 科学、技术、工程的联系与区别,第一节 科学的含义和特征,科学的词源 西方的古拉丁（公元前1千年前）语“scientia”是指“知识”，也就是将科学指向认识的“成果”，但是不涉及真理性、使用性乃至方法及表现形式的要求。 古代中国没有科学一词，是19世纪下半叶由日本传来的外

2、来语。将科学分开来讲的，是“科”“学”即以分科的建制方法和研究方式去研究的学问。,第一节 科学的含义和特征,科学的概念科学是以认识自然的知识体系、认知活动和社会建制。 知识体系客观化、抽象化、系统化、理论化 社会活动主体、客体以及主客体间的中介 社会建制从业余兴趣职业分工社会工程 研究方法“理性+经验”、“实验+逻辑” 价值判断“不科学”、“科学化” 科学的对象自然、社会、思维 科学的门类自然科学、社会科学和工具性科学 科学的形式范畴、定理与定律（公理和假设） 以逻辑的方式从基本概念和假设出发解释世界。,第一节 科学的含义和特征,科学的特征 解释性和预见性：实证主义 精确性：可量化 可验证性：

3、经验主义 可错性和可变性：历史主义 系统性：辨证主义 主体际性：主观与客观的统一、抽象上升到具体 区别于经验知识、局部知识、个人知识、宗教知识。,第一节 科学的含义和特征,科学的分类 F 培根：记忆的科学、想象的科学、理智的科学 圣西门：天文学、物理学、化学、生物学 黑格尔：数学、力学、物理学、化学、地质学、植物学、动物学（加入运动变化、普遍联系观点） 恩格尔：机械、物理、化学、生物、社会 现代：基础研究、应用研究、开发研究 当代： 基础科学、技术科学、工程科学 边缘科学、横断科学、综合科学,第二节 技术的含义和特征,技术的词源 古希腊（公元前3千年前）语“techne”，含义是指技艺、手艺、

4、技能、本领。 现在的“technology”,是十七世纪时将“techne”加上了“logos” （逻各斯：苏格拉底之前的哲学中，指支配宇宙的原则，此后被理解为理性、理念，被当作上帝一样的所有活动和产生的源泉，或存在于人类灵魂中的推理能力，圣经或基督教里之圣子，即神的属性中的智慧和创造力，以之与人沟通）， “宇宙的律性”，加上“Techne”，直观的含义也就是在“技能中所包含的宇律性”的意思。 我国战国（公元前四百年公元前221）的“工巧”，排在“天时”“地气”“才美”之后，是使人造的器物得以为“良”的条件。,第二节 技术的含义和特征,技术的概念改造世界的知识体系及其物化载体、改造活动和社会建

5、制。 知识体系主体性、技能性、多样性、具体性 物化载体工具、装置、工艺、程序 社会活动将自然转化为人工物，是目的（价值）与知识的结点 社会建制谋生手段职业群体人员体系 体系存在技术群落、连锁发展 第一次技术革命蒸汽-机器技术体系 第二次技术革命内燃机-电气技术体系 现代技术革命高新技术群,第二节 技术的含义和特征,技术的特征 自然属性和社会属性的统一 主体要素和客体要素的统一 物质因素和精神因素的统一 潜在形态到显示形态的过程 技术的分类 按运动形式：机械、物理、化工、生物 按劳作过程：采掘、材料、机械、建筑、交通、通讯、动力,第三节 工程的含义和特征,工程的概念 工程的词源Engineeri

6、ng：Engine（设计）+ingenious（创造能力） 工程含义的历史发展： 18世纪前：直觉与创意的彰显军事与艺术 19世纪： 知识与技能的结合工程师群体 20世纪起：系统与组织的改造社会工程学科 运用科学理论与技术手段，有组织、系统化的改造（客观）世界的具体实践活动及取得成果。,第三节 工程的含义和特征,工程的特征 工程的追求目标是社会实现 工程是科学、技术与社会的动态整合 工程活动是通过技术集成实现创新的过程 工程本身是一个复杂系统 工程的分类 按（技术）生产过程：采掘、材料、机械、建筑、交通、通讯、动力 按产业类型： 第一产业部类：农业、林业、水利 第二产业部类：能源动力、材料、制

7、造、建筑与土木、海洋 第三产业部类：信息与通讯、交通工程、环境、保健、管理,第四节 科学技术工程的联系与区别,科学的本质是发现由外及内 将存在的世界变为“科学”的世界，实质上是将世界以特定方式在人类意识中重现和预演 技术的灵魂是发明由内及外 将“科学”的世界变为“技术”的世界，实质上就是将可认知的世界变为可改变+可如何改变的世界 工程的核心是建造内外作用循环的实现 将科学与技术连接起来，通过反馈与重设使内外作用实现持续的循环。,第四节 科学技术工程的联系与区别,第二章科学、技术与工程的历史及发展趋势,第一节科学的历史发展 第二节技术的历史发展 第三节工程的历史发展 第四节 现代科学、技术与工程

8、的特点和发展趋势,第一节科学的历史发展,科学技术的起源,科学和技术作为两种密切联系又根本区别的社会存在，其起源上的分别尤其明显。 一个民族没有科学是可以生存的，但没有技术是不可能生存的，从这个意义上说，技术比科学更贴近人的本质，技术和劳动一起构成人类产生的条件。,技术的起源,人的产生 1200万年前猿 800400万年前猿人（“猿”？“人”？） 300万年前起“智人” 人与动物的区别觅食方式 人从动物界分化的标志 劳动、语言、工具 伴随着劳动活动的出现、工具的产生，技术也就随之而来了。,科学的起源,脑体分工阶级出现是科学诞生的前提 有食、有闲、兴趣、自由奴隶主阶级 古代文明兴起：集群生活中的实

9、践基础 四大流域文明四大古文明 古埃及、古巴比伦、古中国、古印度 海域文明古希腊、古罗马 农民和商人：职业群体塑造科学形态,古代科学的形态之一,自然哲学 自公元前8世纪以后，古代科学是以自然哲学的形式存在和发展的。整个古代的科学实际上只限于天文、气象、力学、数学以及建筑、航海、医学等。没有形成独立的、系统的分门别类的知识体系，一切有关自然的知识几乎都包含在自然哲学中。 西方：“原子论”“万物皆火（水、气）” 分解的、无机的“物学” 东方：道家学说；儒家“天人感应”；墨家实验； 还原的、有机的“人学”,古代科学的形态之二,实用知识（科学）体系 中医中国式自然科学与意识形态的关系 官科技中国式自然

10、科学与政治的关系 三大发明中国式科技与社会的关系,古代科学的形态之三,理论自然科学萌芽 亚里士多德：证明传统源流 欧几里得的几何原本：几何学传统源流 阿基米德：科学研究中实验方法的尝试,古代技术的形式,手工技术 以工具、身体和经验为构成要素，而且后两者更为关键。 思考： 古代科学对古代技术为什么没有明显的推动或帮助？,古代工程的起源,公元前3000年古印度、古巴比伦冶炼工程 铜青铜铁 公元前 700年古希腊、古巴比伦市政工程 公元前 250年中国水利工程、长城 文艺复兴时期工程师为主导的工程活动 古代工程趋于规模化、职业化、理论化,近代自然科学革命的起点,以争取自然科学的独立为目的，从哥白尼（

11、1473-1543）的“日心说”、维萨留斯（15141564）的“血液循环理论”开始，经伽利略的力学研究延续，以牛顿力学建立为标志科学革命。 1543年天体运行论和人体构造 从宇宙结构、天体运行的大循环角度和人体内部血液的小循环角度消除了神的位置，以太阳和心脏为中心的两种循环（圆周）宣告了神与神国的特权的终结。,近代自然科学革命的发展,伽利略的贡献 近代实验科学的奠基人，将实践操作、数学和逻辑同科学研究结合起来。 一、天文学观察神的宇宙有瑕疵、拥护“日心说”； 二、创建动力学落体定律、惯性运动； 三、科学方法的创新实验观测证实和数理逻辑推理相结合,近代自然科学革命的发展,开普勒的行星三定律是牛

12、顿万有引力定律最重要的前提。 第一定律：行星轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上；（轨道定律） 第二定律：同时间内，行星与太阳联线扫过的面积相同；（面积定律） 第三定律：太阳系内任意两颗行星的公转周期的平方与他们的轨道半主轴长的立方成正比。（周期定律） 第谷布拉赫开普勒滕格纳尔,近代自然科学革命的发展,新哲学的激励 弗朗西斯培根”归纳法”“实验科学方法” “知识就是力量” “经验和理性职能的真正的合法婚配” 笛卡尔”演绎法”“实验方法的基础” ”我思故我在” 解析几何学,近代自然科学革命的完成,牛顿（公元16421727 年） “牛顿因为发明了万有定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创

13、立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学。” 恩格斯 伊萨克牛顿爵士安葬在这里。他以近于超人的智力第一个证明了行星的运动与形状，彗星的轨道，海洋的潮汐。他孜孜不倦地研究光线的各种不同的屈折角，颜色所生成的种种性质。对于自然、考古和圣经，他是一个勤勉、敏锐和忠实的诠释者。在他的哲学中确认上帝的尊严，并在他的举止中表现了福音的纯朴。让人类欢呼曾经存在过这样伟大的一位人类之光。 牛顿墓前铭文,近代自然科学革命的完成,自然哲学的数学原理 牛顿力学三定律、万有引力定律 第一定律：F=0 第二定律：F=ma 第三定律：F=F 万有引力定律 重要的刚体物理学概念：质点、（绝对）时间、

14、绝对空间、质量、动量、力等,近代自然科学革命的完成,牛顿力学获得接受实证主义胜利 哈雷彗星（返地周期）的发现（1759） 地球形状的证实（1740） 行星摄动现象的证实海王星的发现（1846年法国的勒维烈和1845年英国的亚当斯 ） 力学的新分支弹性力学、流体力学、材料力学等纷纷建立 缺陷”绝对时间”、“绝对空间”、“质量恒定” 同神学的妥协完美机械的“第一推动” “关于上帝在七天中创造世界的考证” “关于圣父、圣子、圣灵三位一体的研究” “关于圣经史和自然史年表的一致性”,近代自然科学革命的成果,微积分的建立：牛顿和莱布尼兹 光学的发展：微粒说和波动说 热学：温度与热量区分、热质说 磁学：扭

15、秤实验 静电：静电电容器、雷电研究、库仑定律 化学的初期成果：波义耳的元素概念、氧的发现、拉瓦锡的氧化燃烧理论、一系列气体的发现和吹管分析、事发分析等一系列化学分析方法的使用 生物学：毛细血管的发现、显微镜的发明改进、细胞学和微生物研究、预成论和渐成论、动植物分法、早期的物种演化观念,古代和近代思维方式的特征,古代自然哲学 思维方式 直观性 辩证性 思辨性,近代科学 思维方式 形而上学 机械论 唯心主义,现代性的伏笔,倡导理性主义和经验主义 主客二分的思维方式 演绎和归纳方法的结合 还原论、机械论 宗教世界模型 “终极粒子” “绝对客体” “完美机械” 人类中心主义,第二节技术的历史发展,近代

16、第一次技术革命和产业革命,机器系统的产生 一、工作机的发明和改进 凯伊飞梭、哈格里夫斯的手摇纺纱机、阿克莱特水利纺纱机、克伦普顿“骡机”、卡特赖特自动织布机 二、动力机的发明 萨弗里的“矿山之友” 纽可门的活塞式大蒸汽机 瓦特发明冷凝器、连杆和飞轮，改进蒸汽机 三、传动机的发明：离心调速器、传动装置,近代第一次技术革命和产业革命,以机器制造机器 机床的发明和应用 威尔金斯的“镗床”、莫兹利的“移动刀架” 蒸汽机器时代的技术体系 蒸汽动力的推动 轮船、火车的发明和交通运输技术的变革 工业体系的形成：采煤业（炸药）、石油的使用（煤油灯）、化工业（制酸、制碱、染料业、化肥）、建筑业（钢筋混凝土的使用

17、）、通讯业（有线通讯） 世界最早的工厂1771年水力纺纱机工厂 标志了工程活动规范化 工程师群体组织1818年英国民用工程师学会成立 标志了工程专业化,近代第一次技术革命和产业革命,为什么第一次工业革命比近代科学革命晚一百年？ 为什么近代自然科学与技术革命都发生在欧洲？ 中国为什么没有自发的产生近代科学？李约瑟之谜,1为什么第一次工业革命比近代科学革命晚一百年？,科学要直接对技术起推动性的作用，机器必需先诞生 马克思 机器与加工对象的关系是纯自然的关系，即物理学、动力学和化学的研究领域，而类似于感觉、经验之类与人的主观世界相联系的因素就被彻底剥离在外了。 工程师职业群体的诞生 人从直接改造自然

18、变为了间接改造自然，人类的劳动对象变为了机器。,2为什么近代自然科学与技术革命都发生在欧洲？,怀疑精神近代科学的生命力所在 以证明为核心的“几何学传统”和“因果律传统” 资本的本质需求增值，而技术是最好的增值手段 市场扩张社会需求的推动作用,3中国为什么没有自发的产生近代科学？李约瑟之谜,肯定派古代中国的实用知识体系 否定派古代中国只有技术没有科学 消解问题”鸡不生鸭蛋” 文化传统的差异就像物种之间的差异一样大,十九世纪的自然科学,十九世纪是科学的世纪 1、各门科学都从经验科学变为理论科学并取得了重大的突破。 2、科学研究的方式从个人研究转变为集体研究，建制化的科学得以产生。 3、科学开始走到

19、了技术的前列，科学逐渐成为经济生活中起主要作用的手段。,十九世纪的自然科学,世界科学活动中心的迁移 18世纪英国 道尔顿、戴维、法拉第、赖尔、哈密顿、焦耳、麦克斯韦、达尔文 18世纪末和19世纪上半叶法国 拉格朗日、拉普拉斯、柯西、库伦、达兰贝尔、拉瓦锡、盖吕萨克 卢布兰、居维叶、布丰、拉马克 19世纪30年代前后德国 高斯、欧姆、楞次、李比希、迈尔、赫尔姆霍兹、克劳修斯、凯库 勒、基尔霍夫、赫兹 1809年柏林大学成立，实行常规试验课、课堂讨论 日本、美国、英国以德国大学为样本进行改革,十九世纪的自然科学,1、能量守恒与转化定律 热力学研究卡诺原理、布朗运动、麦克斯韦的分子运动论 伏特（伏特

20、电池）、尼尔克逊（电解水）、奥斯特（电流磁效应）、法拉第和亨利（电磁感应）等人的研究 迈尔和焦耳的不同研究范式观察思辨方法和实验方法 19世纪70年代恩格斯明确提出“能量守恒与转化定律”,十九世纪的自然科学,热力学第一定律永动机不可能实现 外界传递给一个物质系统的热量等于对该系统做作的功和系统内能增量的总合 热力学第二定律自然热运动不可逆 特定的封闭系统中，熵值趋向增大，当熵值达到最大时，热机不再做功，整个系统能量守恒，且处于热平衡状态 克劳胥斯由热力学第二定律推出“热寂说”,十九世纪的自然科学,2、演化（进化）思想在天文学、地学、生物学理论上的突破性引入 康德、拉普拉斯的星云假说 康德自然通

21、史和天体论（1755） 拉普拉斯宇宙体系论（1796） 星云假说说明了宇宙现在的状态是经过长期发展过程形成的，从而否定了牛顿的“上帝第一推动”的存在。,十九世纪的自然科学,地质演化理论 工业革命以来的地质勘探、矿山采掘、运河开凿等人类行为揭示了地壳的层叠结构，以及不同地层中的不同生物化石，人们开始寻求对地层成因的解答 水成说伍德沃德、维尔纳 火成说莫罗、赫顿 灾变说居维叶 渐变说赖尔、休斯 地质学原理标志了近代地质学的系统化 地球的面貌总结了近代地质学,十九世纪的自然科学,生物学研究的三条线索 生物的物种多样性和适应性生物进化论 拉马克动物哲学“用进废退” “获得性遗传” 达尔文物种起源“根据

22、自然选择，即在生存斗争中适者生存的物种起源 ” 变异性、遗传性、繁殖过剩生存竞争、自然选择、优胜劣汰（贝格尔号加帕戈斯群岛18311836 ） 物种稳定性和物种亲代性状在后代的表现遗传学的新进展 孟德尔的遗传定律、魏斯曼的“新达尔文主义” 生物个体发育的过程细胞学说 微而和（细胞病理学）、巴斯德（免疫学）,塞奇威克致达尔文 查理，寄来的书收到了，我首先表示十分的感谢，但是当我读着您的书时，我感到痛苦多于愉快，因为我认为你这些理论完全是错误的，有些地方简直是令人难堪的恶作剧，我不时不得不为你荒唐的章节而狂笑，直笑得我两肋酸痛。您这简直是理智的腐化，是妄想人性的堕落，从上帝创造的人堕落成一群浑身长

23、毛的动物。我过去曾说过您是我的学生中最优秀者，最有希望成为一名伟大的科学家，但是我现在不得不说，您是剑桥学生中最能胡思乱想，标新立异的一个了。最后我要告诉您的是，我过去您的老师，现在一个猴子的后代虽然体力和精力已大不如前，但是上帝在言行两方面的启示我都谦卑地加以接受，我知道唯有上帝能够在实践中支持我。如果您也能这样做，我们将在天堂里会面。,塞奇威克剑桥大学三一学院地质学教授,赫胥黎致达尔文： 我所看到的博物学著作没有一本给过我这样深刻的印象，我最衷心地向您致谢，因为您给了我大量的新观点。我认为这本书的格调再好也没有了，它可以感动对于这个问题一点也不懂得的人们。至于您的理论，我准备为她接受火刑。

24、我认为您对物种的生成已经阐明了一个真正的原因，如果说物种不是按照你所假定的方式发生的，那么你已把证明这一点的责任推给了你的反对者。如果我不是大错的话，很多的辱骂和诽谤已经为您准备好了。希望您不要为此而感到任何厌恶和烦扰。您可以信赖一点，您已经博得了一切有思想的人们的永久感激。至于那些要吠、要嚎的恶狗，您必须想到您的一些朋友们无论如何还有一定的战斗性。虽然您时常公正地谴责这种战斗性，但它对您可能是有帮助的。我正在磨利我的爪和牙而准备进行战斗。,赫胥黎与威尔伯福斯之争 “科学真理与宗教教义”之间的冲突的代名词,赫胥黎：生物学家；威尔伯福斯：牛津教区主教 1860年6月27日7月4日，英国科学促进会

25、第30届年会在牛津大学召开，30日在牛津博物馆的动植物组分会上，赫胥黎被威尔伯福斯质问作为声称人与猴子有血缘关系的人，究竟是他的祖父还是祖母从猴子变来的，赫胥黎的著名反驳： “我声明，我再重复一下，一个人没有理由因为有一个大猩猩作为他的祖先感到羞耻。真正令他感到羞耻的是，他的祖先是这样的一个人，他不是利用他的聪明才智在自己的领域去获得成功，而是利用他口若悬河的言辞、偷梁换柱的雄辩和求助于宗教偏见的娴熟技巧来分散听众的注意力，干涉他自己不懂的科学问题。” “除了滑铁卢战役以外，十九世纪最著名的战争”,当1859年达尔文的物种起源与马克思的政治经济学批判同年出版。 马克思：“达尔文的著作非常有意义

26、，这本书我可以用来当做历史上的阶级斗争的自然科学根据。” 马克思还专门赠给达尔文的资本论扉页题词是“赠给查理.达尔文先生，您真诚的饮慕者卡尔马克思”。,十九世纪的自然科学,3、物质结构的化学理论 原子分子说 道尔顿：化学原子论近代化学第一次理论综合 盖吕萨克：气体反应定律 阿佛加德罗：分子概念（1811） 康尼查罗在首届国际化学会议（1860年）上，重新提出必须对分子与原子做出区分的观点，才获得重视和赞同。,十九世纪的自然科学,有机化学结构理论的建立及应用 凯库勒（原子价概念、苯的环状结构）奠定有机结构理论基础，人们开始相信只要知道物体的化学结构，就可以按它的成分把它构造出来。 维勒以无机物合

27、成有机物质（尿素） 19世纪五十年代，有机合成从实验室研究发展为工业生产，彻底打破了有机物与无机物之间的界限。,十九世纪的自然科学,阿尔弗雷德伯纳德诺贝尔(18331896) 1865年发明“雷管” 1862年发明用“温热法”制造硝化甘油的安全生产法 1867年发明黄色炸药（达纳炸药 ） 1872年发明胶质达纳炸药（硝化纤维），世界上第一种双基炸药。 1887年发明无烟火药和特种达纳炸药（硝酸铵） 一生申报专利350项，包括人造橡胶、人造皮革、煤气表 等 1900年瑞典政府根据诺贝尔遗愿批准设置了诺贝尔基金会 1901年诺贝尔奖首次颁奖 1968年瑞典中央银行于建行300周年之际增设诺贝尔经济

28、奖（全称为瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德伯恩德诺贝尔经济科学奖金，1969年开始首次颁奖。 1990年诺贝尔重侄孙克劳斯诺贝尔增设诺贝尔地球奖，表彰杰出的环境成就者，1991年月日世界环境日之际首次颁发。,诺贝尔遗嘱全文,我，签名人艾尔弗雷德伯哈德诺贝尔，经过郑重的考虑后特此宣布，下文是关于处理我死后所留下的财产的遗嘱： 在此我要求遗嘱执行人以如下方式处置我可以兑换的剩余财产：将上述财产兑换成现金，然后进行安全可靠的投资；以这份资金成立一个基金会，将基金所产生的利息每年奖给在前一年中为人类作出杰出贡献的人。将此利息划分为五等份，分配如下： 一份奖给在物理界有最重大的发现或发明的人； 一份奖给在化学

29、上有最重大的发现或改进的人； 一份奖给在医学和生理学界有最重大的发现的人； 一份奖给在文学界创作出具有理想倾向的最佳作品的人； 最后一份奖给为促进民族团结友好、取消或裁减常备军队以及为和平会议的组织和宣传尽到最大努力或作出最大贡献的人。 物理奖和化学奖由斯德哥尔摩瑞典科学院颁发；医学和生理学奖由斯德哥尔摩卡罗琳医学院颁发；文学奖由斯德哥尔摩文学院颁发；和平奖由挪威议会选举产生的5人委员会颁发。对于获奖候选人的国籍不予任何考虑，也就是说，不管他或她是不是斯堪的纳维亚人，谁最符合条件谁就应该获得奖金，我在此声明，这样授予奖金是我的迫切愿望 这是我惟一存效的遗嘱。在我死后，若发现以前任何有关财产处置

30、的遗嘱，一概作废。,十九世纪的自然科学,元素周期律的发现 门捷列夫依据元素周期律的基本观点修正某些元素的原子量获得成功，进而排出了元素周期表，预言了未知元素并获得了后来实验的证明。,十九世纪的自然科学,电磁理论的建立 1786年伽伐尼发现电流，使对电的认识从静到动 1800年伏特发明电池物理学上的创举 1820年奥斯特发现电流的磁效应 1822年安培发现电流产生磁力的基本定律 1831年法拉第提出电磁感应定律，开启电力时代 1833年楞次提出感生电流方向定律 1865年麦克斯韦发表描述电磁场运动规律的方程 1873年麦克斯韦发表电磁学通论，标志着完 整的电磁理论的确立,近代和辩证法思维方式的特

31、征,近代科学思维方式 形而上学 机械论 唯心主义,辩证法思维方式的特征 全面 运动 联系,第二次技术革命及产业革命,从十九世纪中叶至二十世纪60年代，人类社会发生了以电气的应用和发明为中心的第二次技术革命和产业革命，人类社会发生了能源、通讯、交通、机器系统等方面的巨大变革。科学也终于走在了技术的前面，成为影响社会经济的主要力量。至今，人们还在享用着地二次技术革命所创造的物质成果。,第二次技术革命及产业革命,1、钢铁与材料技术的发展 炼钢技术的新发展 1847年凯利实验空气沸腾法炼钢 1855年贝麦特发明酸性转炉，在美国获得成功 1878年托马斯发明碱性转炉 1864年西门子兄弟和马丁发明西门子

32、马丁 平炉炼钢法，使丰富了原料品种 冶铁技术向大型化和机械化方向发展，大型高炉迅速发展 钢铁加工技术发展：轧机不断改进,第二次技术革命及产业革命,冶金技术发展 特种钢的发展： 高碳钢自硬钢锰钢镍钢高速钢硅钢 电冶金技术出现 物理冶金和萃取冶金（火法冶金和水法冶金） 金相学学科发展形成 1781年贝克曼分析钢铁间的区别 1864年随照相技术的发明，金相照片出现 1901年奥斯汀提出铁碳平衡图，金相学作为一门科学已经形成。金相学是技术科学，既是冶金技术的科学化，又是化学、热学的基本理论在冶金技术上应用的结果。,第二次技术革命及产业革命,2、热机的新发明与应用 蒸汽技术在19世纪中叶进入成熟期，达到

33、极限 内燃机的发明 1673年惠更斯提出真空活塞式火药内燃机的设想 1794年斯特列特提出燃料与空气混合为能源的原理 1799年勒蓬提出了电火花点火的内燃机设想 1820年塞西尔以氢煤气为燃料的煤气机运转成功 1823年布朗发明最早的实用内燃机用以提水 1860年雷诺发明了最初的商品化内燃机，热效率只有4% 1862年奥托制成功率半马力的煤气机 1864年第一家省产内燃机的工厂奥托公司成立,第二次技术革命及产业革命,内燃机的改进 内燃机的改进得以与科学的指引，蒸汽机的改进促进了热力学的研究，而热力学理论又被应用于内燃机的改进 1862年德罗沙斯提出等容燃烧四冲程循环原理 1872年奥托公司成立

34、多伊茨每次发动机厂，扩大小型内 燃机生产，并招聘戴姆勒 1876年第一台四冲程卧式煤气机诞生，即奥托机 1883年戴姆勒制成高速化、小型化的汽油发动机 1892年狄塞尔发明压燃点火式柴油发动机 1897年柴油发动机制成，即狄塞尔发动机，成为内燃机 发展史上又一个伟大起点 二次世界大战后，燃气轮机和汽轮机得到实用性发展,第二次技术革命及产业革命,内燃机的应用 汽车的发明与制造 1885年戴姆勒制成摩托车 1886年1月29日本茨（奔驰公司）获得汽车制造专利 1893年本茨开始批量生产汽车 1888年邓禄普获得充气轮胎的专利，首先用于自行车，马上又用于汽车制造中。 汽车工业促进了合成橡胶、电磁点火

35、装置、起动机、车灯、喇叭和加热器的制造技术，薄板轧制技术、玻璃制造技术以及其他附属工业、配套工业技术的发展。城市交通状况发生了巨大变革。,第二次技术革命及产业革命,内燃机的应用 铁路运输得到巨大改观 1903年莱特兄弟试飞飞机成功，开启飞行时代 1910年拖拉机成批生产，农业动力落后问题得以解决，促进农用工作机制造与应用，加速农业机械化进程，农业生产率增加而农业人口减少。 1903年福特汽车公司创立，1908年生产出T型车 福特采用流水作业，使汽车价格急剧降低（ 260400美元），成功的实现汽车从小批量生产转向大批量生产（最高日产达9000辆），使汽车成为大众消费品（福特雇员最低日薪5美元）

36、，流水作业方式在一切机械工厂部门中得到普及。 截止1927年的19年，仅在美国就售出了超过1500万T型车。,第二次技术革命及产业革命,3、电能第二次技术革命的主角 钢铁技术的发展为新技术体系提供物质基础 内燃机的发明和应用为新技术体系提供新动力 迄今为止，技术史上没有任何其他发明能和电能的发明和应用相比，因为电能在所能达到的一切领域，都使那里的原有技术发生根本性的变化。 特别在19世纪下半期开始的电气时代通过现代社会的通讯技术、能源动力结构开始为改善人类生活方面做出了比蒸汽更大的贡献。,第二次技术革命及产业革命,有线电报与电话 电的发明不是依赖于经验的结果，而是以来科学实验和电磁理论的应用

37、在各门科学中电磁学最先成为了技术的先导 1833年高斯和韦伯架设了第一条电磁式有线电报 1838年库克和惠斯通的双针式电报机运行成功 1844年应用莫尔斯电码的电报系统在美开始运行 1856年莫尔斯和西伯雷创立威斯坦埃尼翁公司， 建立电信业垄断 1874年爱迪生完成了同时同向的多路通讯的发明 19世纪中叶，出现铺设电报电缆的热潮，电报将欧美大陆、亚洲大陆（印度）和澳洲大陆联结起来。,第二次技术革命及产业革命,有线电报与电话 1876年2月14日格雷和贝尔同时提出发明电话的专利申请 1887年贝尔电话（美国电话电报）公司创立 1877年爱迪生发明碳粒话筒，德国邮政总监斯特凡委托维尔纳西门子改进美

38、式电话并投产 1878年，美国建立第一个电话交换台“中央电话局”，贝尔受英国政府邀请协助英国建设电话线路 至今人均电话占有量仍作为国家或地区发达程度的标志,第二次技术革命及产业革命,电机的发明（从弱点技术到强电技术） 1821年法拉第演示电动机的模型试验，而直道五十年后，才开始了电力的应用，其原因不在于技术而在于经济。19世纪初固定式蒸汽机提供较大而集中的动力，而后伴随小型机械化的需要又有了内燃机。因此发电机与电动机的发明和应用，并非出于动力需要，而是靠电灯的发明和应用才为电力的普遍需要开辟了道路。,第二次技术革命及产业革命,电机的发明 1860年巴奇诺基制成了包含环形电枢、整流子和合理励磁结

39、构的直流电动机，但仍使用电池 1845年惠更斯制成外加电源励磁的电磁式发电机 1866年维尔纳西门子研制成功自激式发电机 1870年格拉姆制成环状电枢自激直流发电机 1873年阿尔狄涅克研制鼓状电枢自激直流发电机 19世纪70年代，开始了强电技术的时代,第二次技术革命及产业革命,电灯的发明 电的价值在于依靠分布广远的电力供应网为任何需要它的地方提供方便、持久的能源，而这种推动建立电力网的最普遍需要，最初来源于带来照明变革的电灯。 弧光灯解决了城市街道照明，但不适于家用 爱迪生改进了斯旺的真空白炽灯泡，发明了耐用的碳丝灯泡，建立了第一座直流发电厂和第一个民用照明系统。 19世纪最后十几年，伴随电

40、灯在欧美大陆的普及，各国开始竞相建立大型电厂。,第二次技术革命及产业革命,爱迪生(18471931) 登记专利发明1328种，总计超过了二千种 1868年申请第一个专利电表记录器 22岁发明证券报价机获得第一桶金4万美元 1877年发明留声机 1879年发明碳化棉线灯丝电灯 1912年为福特公司T型车设计电气自动起动器，T型车取代市场上的电动汽车 19141918年第一次世界大战期间爱迪生致力于美国海军科技发展 1931年 10月18日终年84岁去世，10月21日全美国熄灯哀悼,第二次技术革命及产业革命,电力（强电技术）的广泛应用 工业应用：1881年柏林第一条电车线路交付使用 民用领域：电炉

41、、电力洗衣机、电力洗碟机 电力远距离输送问题的解决高压输电 低压电转变为高压电的研究交流高压输电 高压交流输电网的建立，使电力充分发挥优势。电力不仅有利于大工业、商业和手工业，也给运输业、采矿业、纺织业带来了新的激励。 无线电通讯（弱电技术）悄然兴起 19世纪末马可尼和波波夫实现无线传播和接收 20世纪初马可尼完成英加间的无线电通讯,第二次技术革命及产业革命,电气工程、冶金工程、化学工程、农业工程、航空工程依次成为独立专业。 基础理论科学有力的推动工程发展，技术成为工程的核心要素，在工程内部呈现组织化特征，工程全面繁荣。,现代自然科学,一、20世纪初的物理学革命 序幕：三大发现电子、X射线和天

42、然放射性 起因：两朵乌云”黑体辐射”和“以太风”实验 成就：相对论与量子力学的提出 二、现代自然科学的新发展 粒子世界的新发现 凝聚态物理和天体物理 结构化学和高分子化学 分子水平的生物学研究,电子、x射线和天然放射性,实验对象：低压放电阴极射线现象：辉光 针对射线的组成和性质的研究发现电子 针对射线引起的荧光现象的研究发现X射线 针对X射线生成的研究发现天然放射性 1895年伦琴发现伦琴射线 1896年贝克勒尔发现铀元素的天然放射性 1897年汤姆生测定电子速度、电荷、质量及荷质比 1897年居里夫妇定量测定铀的放射性强度，后发现钋 、镭（1899年采用新生产方法即工艺创新;开辟新市场即市场

43、创新;获得新供应来源即资源开发利用创新;实现工业新组织即体制和管理创新); (2)企业家精神(有能看到潜在利润的眼光;有敢冒风险的胆量;有动员社会资源以实现风险要素重新组合的能力); (3)经济由于创新而得到发展,即“创新-模仿-创新”既是科技推动经济发展的机制又是经济持续增长的根本原因; (4)创新是一种创造性的毁灭,即没有淘汰就没有发展,并且经济发展是社会结构不断破坏而又不断重建的生生不息的过程。 技术创新:技术的社会实现,创新概念与创新类型,创新的类型从生产要素与条件组合角度划分 产品创新与工艺创新 产品创新包括全新(如微处理器激光器)或改进性(双杠洗衣机无氟冰箱)的品种与产品结构创新，

44、是创新的核心内容。 工艺创新。指设计并采用某种新加工方法，创造新工艺过程、配方、参数，也包括改进或变革原有工艺条件(如以柔性FMSCIMS制造系统取代机械加工工艺,以“浮压法”取代碾压法制造平板玻璃等)。 新资源开发。即开辟新供应源、开发利用廉价材料、改造材质，以及新材料或半成品取而代之。 新市场开拓(通过企业活动创造需求和引导消费)。 生产组织方式(生产要素的时空组合)创新。,创新概念与创新类型,创新的类型依其规模、深度及对经济影响划分 渐进创新对现有技术改进组合 激进创新在观念和技术上有根本突破,进而导致产品工艺市场和组织创新,主导产业形成,决定创新模式与竞争格局.如尼龙半导体晶体管技术等

45、 技术系统变革由众多相关联技术创新组成的创新群,如合成材料石化全球通讯网络等领域的创新群具有普遍意义 技术经济模式变革对整个经济有渗透效应:产品服务系统和产业创新,以及渗透到经济的每个角落。,创新概念与创新类型,创新的类型按创新来源划分 模仿改进创新; 自主技术创新; 技术购买与引进消化(二次)技术创新。,创新概念与创新类型,创新活动的特点 不确定性和风险性 常规化趋势 对科学技术的依赖性 累积性特征 集群性,第二节科学、技术、工程与创新,科学技术、社会需求与创新 科学技术与创新：科技推动的创新模型 社会需求与创新：需求拉动的创新模型 创新的双力驱动模型,基础研究,应用研究,开发,生产经营,市

46、场需求,应用研究,开发研究,生产经营,产品创新,工艺创新,管理创新,R 2. 工程技术共同体的伦理原则; 3. 工程师的社会责任; 4. 工程技术活动中的越轨行为。,第1节 CET的伦理规范及原则,一、伦理规范及其特征 1.行为规范:规范性的行为; 2.人的行为规范的4种模式： 1)应为； 2)勿为； 3)能为； 4)可为.,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 一、伦理规范及其特征 3.特征： 1)概括性； 2)明确性； 3)适度性； 4)公开性。,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 一、伦理规范及其特征 4. 行为规范 伦理规范: 1)约束手段

47、和方式不同; 2)约束调节范围不同.,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 一、伦理规范及其特征 5. 伦理规范 1)伦理规范: 2)CET的伦理规范: 职业伦理规范，工程技术人员评价与判断自己职业行为是非善恶的标准。,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 一、伦理规范及其特征 6. 行为规范的个体性: 工程技术人员的行为规范的 差异性; 共性 .,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 二、工程技术共同体的伦理原则 1、公平(Justice) 一种行为规范和评价标准，对个人、组 织和共同体起到引导、规范的作用; 表现为成员对某种

48、社会秩序的追求.,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 二、工程技术共同体的伦理原则 1、公平 内容： 一是平衡; 二是权利与义务的对等.,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 二、工程技术共同体的伦理原则 1、公平 意义 : 分配有限的资源 、工程活动的开展; 工程效益与社会效益.,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 二、工程技术共同体的伦理原则 2、责任 工程技术人员及其共同体在工程技术活动中所应承担的份内义务及其由此造成的后果。,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 二、工程技术共同体的伦理原则 2

49、、责任 内容: 份内应做之事； 未做好份内之事而应受到的谴责和制裁。,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 二、工程技术共同体的伦理原则 2、责任 M邦格 “技术律令”： “你应该只设计和帮助完成不会危害公众幸福的工程，应该警告公众反对任何不能满足这些条件的工程。”,10 CET: 规范与责任,第1节 CET的伦理规范及原则 二、工程技术共同体的伦理原则 2、责任 意义: “信念伦理”和“责任伦理”的区分 ; 工程实践活动中的伦理问题; 工程对未来的影响.,第2节 工程师的社会责任,一、工程师的社会责任 “积极的”责任（主动责任）; “消极的”责任（被动责任）; 以及二者

50、兼而有之的责任。,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 一、工程师的社会责任 1、工程师的职业责任: 也称“义务责任” ，指工程师以对社会和公众有益 ，可扩展为“善举”(good works)概念,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 一、工程师的社会责任 “合理关照”(reasonable care) ： 工程师应把公众的安全、健康和幸福放在自己工作的首位。 “合理关照”“均衡关照”原则(principle of proportionate care),10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 一、工程师的社会责任 2、工程师的伤害行为责任 也称“

51、过失责任” 有两种态度面对：一是积极预防，使所有可能产生的责任在“未然”之前就得到很好的防范； 一是在责任产生后认真寻找和分析原因，以期留下有益的经验和教训给后来者。,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 一、工程师的社会责任 伤害责任的原因有三： 物理的； 组织的； 对事故负有责任或应负责任的个人。,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 一、工程师的社会责任 工程师个人对伤害行为显然负有责任或应负责任。 这种责任分为两类： 法律责任(liability)； 道德责任(moral responsibility)。,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会

52、责任 一、工程师的社会责任 因个人责任导致的伤害： 故意地(intentionally)导致伤害； 鲁莽地(recklessly)导致伤害 ； 疏忽地(negligently)导致伤害。,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 一、工程师的社会责任 3、工程师的个体行为责任 也称为“角色责任” 涉及到工程师所承担的某一具体职位或管理角色 ,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 一、工程师的社会责任 “个体行为责任”产生的原因主要是主体与客体之间在联系上的差异所致。 每一位工程师所应负的责任取决于，他的行为在多大程度上导致了这一伤害 ,10 CET: 规范与责任,第

53、2节 工程师的社会责任 一、工程师的社会责任 美查尔斯E哈里斯等著,丛杭青、沈琪 等译. 工程伦理： 概念和案例. 北京:北京理工大学出版社，2006年版,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 二、影响工程师责任行为的原因 1、个人名利 工程师拥有不受其职业规范约束的个人抱负和欲望。 工程师要树立正确的名利观,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 二、影响工程师责任行为的原因 2、害怕惩罚 工程师有时即使完全不考虑自己的私利也会影响其对社会责任的履行。 工程师要勇敢地面对责任，是需要很大勇气的。,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 二、影响工程

54、师责任行为的原因 3、崇拜权威 工程师在履行自己的职责时要独立地、客观地做出自己的判断。 应鼓励个人勇敢地承担自己工作的社会责任 ,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 二、影响工程师责任行为的原因 4、从众心理 组织以牺牲批判性思维来达成一致性意见，工程师个人因此而逃避相应的社会责任。 案例：三门峡水利工程,10 CET: 规范与责任,第2节 工程师的社会责任 二、影响工程师责任行为的原因：三峡工程的论证框架,第三节 工程技术共同体的越轨问题,一、“越轨行为” 1.定义 “越轨行为”也称“不端行为”，其英文是misconduct，也译为“违规行为”、“不当行为”。 2.广义和

55、狭义的“越轨” :,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 一、“越轨行为” 狭义上，指蓄意地违反工程技术的基本要求和工程师的基本职责及应遵守的义务， 比如篡改、伪造数据或结果、剽窃等；,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 一、“越轨行为” 广义上，除了狭义的含义外，还包括泄密、不遵守国家或地方法规、设计署名不当、对别的越轨行为知情不报，故意包庇，或打击报复、严重违背工程技术共同体的行为准则等。,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 一、“越轨行为” 3.工程技术活动中 “单纯的疏忽”、“诚实的错误”、“不同的设计理念”是

56、不能与“越轨”相等同的。 4.不诚实和差错 : 不诚实行为通常是故意欺骗那些希望得到真实信息的广大社会受众，如撒谎、隐瞒或歪曲事实等；,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 一、“越轨行为” 差错则是因为工程技术人员无论怎样努力和仔细地工作，其结果都有可能出错。 5.最积极有效的办法就是对工程技术人员及其共同体进行道德的培养和监督、警示，预防越轨行为的产生和出现。,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 1、不公平 （1）利用权威获取工程活动中的利益; （2）利用信息的不对称获取工程活动中的利益; （3）利用权力获取工程活动

57、中的利益.,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 2、不负责任 （1）不负责任的态度; （2）不负责任的行为。 不负责任有一特殊的情况，即是选择对组织负责还是对社会负责？,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 负责任和不负责任有二难现象： “当我们拒绝责任时，我们就会错误地避开责任，而一旦我们要重新承担责任，责任就会象一副担子一样，太沉重以至于我们不能独自承担。”,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 3、不诚实 （1）说谎 谎言由三要素构成：其一，谎

58、言总是包含某些被认为是虚假的或严重误导的内容； 其二，谎言通常是以语言的形式作出的； 其三，说谎的目的就是为了欺骗。,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 谎言可定义为： 一种被认为是虚假的或严重误导的陈述，它是出于欺骗的目的作出的。 工程活动中的“修饰”(trimming)行为就是一种典型的说谎行为，它“将不规则的数据弄得平滑使得它们看上去非常准确和精确”。,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 （2）蓄意欺骗。 若工程师以一种他事实上并不具有的知识方式来谈论相关的工程和技术问题，此时，即令他没有

59、说谎，那也是在蓄意欺骗。,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 工程活动中的“伪造”(forging)行为就是一种蓄意欺骗. 它通过捏造部分或全部数据，甚至是从未做过的实验来获取这些数据 .,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 （3）遗漏或控制信息 工程活动中的“拼凑”(cooking)行为，它只保留那些符合理论的结果而把其余的舍弃了。 诺贝尔物理学奖获得者RA米利肯所做的关于电子负荷的实验报告所选用的数据。,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 （4）未能获得事实 “剽窃”(plagiarism) 医学上“阿尔萨布蒂案件”就是典型,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问题 二、越轨行为的表现形式 “汉芯一号”事件 2003年2月，所谓“汉芯一号”高性能DSP（数字信号微处理器）芯片研制成果的新闻发布会现场。当时，“汉芯一号”被称为完全具有自主知识产权。,10 CET: 规范与责任,第三节 工程技术共同体的越轨问