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現(xiàn)代科學革命的發(fā)展歷程 現(xiàn)代科學技術(shù)革命不僅極大地推動了人類社會經(jīng)濟,、政治領(lǐng)域的變革,，也影響了人類生活方式、思維方式的發(fā)展,。 （一） 科學革命的含義 科學的任務是不斷探求和系統(tǒng)總結(jié)關(guān)于客觀世界的知識?？茖W的發(fā)展表現(xiàn)為漸進與飛躍兩種基本形式的辯證統(tǒng)一,。科學發(fā)展的漸進形式是科學進化,，即人類對客觀世界規(guī)律性的認識沒有突破原有科學的規(guī)范和框架,。如某些新規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，原有理論的局部修正或者拓寬和深化,?？茖W發(fā)展的飛躍形式是科學革命?？茖W革命是指人類對客觀世界規(guī)律性的認識發(fā)生具有劃朝代意義的飛躍,，從而引起科學觀念、科學研究模式以及科學研究活動方式的根本變革,。 科學革命這一概念是由英國劍橋大學教授H·巴特菲爾德在《近代科學的起源》一書中第一次在一般性意義上加以使用的,。（H·巴特菲爾德，張麗萍等譯,?！督茖W的起源》華夏出版社，1988年,，第157~159頁,。）他把“科學革命“看作是比文藝復興和宗教改革更為重要的決定近代特征的劃時代事件。從這以后,，無論是科學家還是哲學家,，都很重視從理論上來研究科學革命及其在歷史上的作用。 對于自然科學,，人們可以理解為關(guān)于自然的系統(tǒng)知識,，也可以理解為探索自然的方法，還可以理解為人類社會活動的一個特定領(lǐng)域,。就科學作為系統(tǒng)知識來說,，任何一門學科的概念、結(jié)構(gòu),、范式的變化都可以視為該學科的一場革命,；就科學作為人類活動來說,，任何研究活動組織方式的變革也都可以看作是科學革命。因此,，由于角度的不同,，人們對自然科學史上所發(fā)生的科學革命有二次說、三次說,、四次說和多次說等不同認識,，以主張三次說的較為普遍。實際上,，科學革命的實質(zhì),，是指包括科學事實、科學理論,、科學觀念三個基本要素組成的科學知識結(jié)構(gòu)體系的根本變革,，其中作為體系硬核的科學觀念居于最高層次，它代表著一個時代科學思想的精華,，為科學理論活動和實踐活動提供基本準則和框架,。因此，只有相對穩(wěn)定的科學觀念發(fā)生根本變革,，并在科學共同體中得到確認,，才能構(gòu)成科學革命。著名科學史和科學學家J·D·貝爾納認為：“許多科學觀念的改變就總合成為一場科學革命,。”（貝爾納,?！稓v史上的科學》,，科學出版社，1981年,，第210頁,。） 從科學發(fā)展史來看，科學革命的發(fā)生往往從個別學科首先突破,，產(chǎn)生新的,、能更全面更正確地說明自然界規(guī)律性的、反傳統(tǒng)的科學觀念,。它一旦成立,，便迅速向其他科學知識體系全面滲透，使舊的知識體系被逐步改造而向新的知識體系過渡,，最后的科學共同體中得到確認,。因此，具有嶄新科學觀念的理論的提出并被科學共同體所容納是科學革命發(fā)生的標志,。 （二） 科學革命的歷史反思 在人類歷史的長河中,，曾發(fā)生過多次科學技術(shù)變革。但古代的科學尚處在萌芽狀態(tài)，比較原始和零散,，還未形成相對完備的理論體系,。只是到了近代，科學才真正達到系統(tǒng)而全面的發(fā)展,。因此,，第一次科學革命是指從哥白尼天文學革命開始，以牛頓,、伽利略為代表的經(jīng)典力學體系的建立為標志的科學革命。 1.第一次科學革命 1543年,，哥白尼發(fā)表了巨著《天體運行論》,，提出太陽中心說。與此同時,，A·維薩留斯及其同學M·塞爾維特提出了以心臟為中心的血液循環(huán)理論。它們真實地反映了客觀世界運動規(guī)律,，無論在內(nèi)容上還是在方法上都與中世紀的科學有著本質(zhì)的區(qū)別,。在內(nèi)容上建立了“日心說”,、“心心說”,，否定了“地心說”,、“肝心說”,；在方法上用重視觀測實驗的方法代替了單純思辯、推理演繹的方法,，把科學建立在實驗,、觀測的基礎上。這是第一次科學革命的開始,。 哥白尼學說是向神學發(fā)出的挑戰(zhàn)書,，是自然科學的獨立宣言。當時占統(tǒng)治地位的,、作為神學宇宙觀支柱的托勒密地心說,，受到隨地理大發(fā)現(xiàn)和航海探險而積累起來的新的觀測資料的挑戰(zhàn)，客觀上要求有新的理論來代替它,。托勒密地心說早先受到都會的禁止,。到13 世紀,，亞里士多德著作開禁以后，教會的態(tài)度發(fā)生變化,，他們歪曲地心說,，把地球說成是上帝安排的“地上的世界”，上帝使人類居于這個世界的中心,，地球之外是由諸神掌管的行星,，上帝則居于“天上的世界”。這種被宗教化了的“托勒密體系”,，同托勒密原來的學說有著明顯區(qū)別,。哥白尼受人文主義思想的影響，對托勒密的體系產(chǎn)生懷疑,，認為地球靜止不動的觀點是不能成立的,。1512年以前，他寫了一個太陽中心說提綱《試論天體運行的假說》,，從1516年開始撰寫《天體運行論》,，1525年完成，但一直到1543年才在朋友幫助下出版,。從科學的角度講,，哥白尼的體系有其缺陷，但基本思想是正確的,。在他的著作中不僅有理論,，還有證實理論的觀測和計算，可以說他完成了天文學學科的一場革命,。更重要的是,，哥白尼斷言宇宙是統(tǒng)一的，“天”和“地”受同一規(guī)律支配,。他用天文觀測資料去說明太陽系結(jié)構(gòu),，向宗教神學挑戰(zhàn),。這種精神解除了人們的思想禁錮,，推動了科學的發(fā)展，被稱之為“哥白尼革命”,。 1543年,，還出版了另一部重要的科學著作——近代解剖學奠基人、比利時醫(yī)生維薩留斯的《人體的構(gòu)造》,。維薩留斯精通醫(yī)書,，但不拘泥于書本。他打破學者不執(zhí)刀解剖,、因循守舊的風氣,，親自執(zhí)刀解剖,，講解人體的構(gòu)造。這種別開生面的教學引起了眾人的興趣,。他在校譯蓋侖著作時,，指出蓋侖書中有200多處錯誤。例如：他糾正了蓋侖關(guān)于左右心室相通的說法,；通過解剖,，他發(fā)現(xiàn)男人和女人的肋骨一樣多，否定了上帝用男人肋骨創(chuàng)造女人的說法,，等等,。但維薩留斯并沒有找到血液是怎樣從右心室流向左心室的途徑。發(fā)現(xiàn)這條血液通首的是西班牙醫(yī)生塞爾維特,。1553年他匿名出版了《基督教的復興》一書,，提出了血液在心室之間的小循環(huán)學說。塞爾維特正確地解釋了肺循環(huán),，把蓋侖的兩個獨立的血流系統(tǒng)（動脈系統(tǒng)和靜脈系統(tǒng)）統(tǒng)一了起來,，這就為發(fā)現(xiàn)全身的血液循環(huán)鋪平了道路。正當他的著作剛剛發(fā)表并繼續(xù)進行探索時,，就被教會逮捕,，并于當年10月23日被處火刑。近代解剖學和生理學就是在這種與宗教神學的殊死斗爭中奠定基礎和繼續(xù)前進的,。 天文學革命之后,，近代自然科學迅速發(fā)展起來，在伽利略,、牛頓等一大批科學家的不懈努力下,，經(jīng)典力學終于確立了。經(jīng)典力學是物理學史上的第一次大綜合,，它不僅帶動了當時和以后的自學科學的發(fā)展,，而且還促使近代機械自然觀的產(chǎn)生。16世紀以前,，亞里士多德的“力學理論”是至高無上的權(quán)威,。他的某些錯誤觀念：如“物體愈重，落得愈快”,，“推一個物體的力不再推它時,，物體便歸于靜止”，成為力學發(fā)展的障礙,。伽利略用實驗事實和嚴密的邏輯論證,，推翻了這些傳統(tǒng)的錯誤觀念，為力學的發(fā)展作出了重要貢獻,。伽利略是太陽中心說的熱心宣傳者和忠實捍衛(wèi)者,。1609年他親自制做一架望遠鏡,，巡視天空，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了大量新事實：月亮和地球同樣有山有谷,，木星有4個小衛(wèi)星,，土星有環(huán)，金星也有月亮那樣的盈虧圓缺,，這就證明它們確實運行在地求和太陽之間,。他還發(fā)現(xiàn)了太陽黑子，這些黑子逐漸地移動到太陽的邊沿而消失,，從中推斷出太陽有自轉(zhuǎn),。伽利略的這些發(fā)現(xiàn)無疑是說，天體沒有貴賤之分,，這同教會堅持的天地不平等觀點相沖突,。1610~1613年他被判處終生監(jiān)禁。350年之后,，到了1983年,，羅馬教廷在重新審理伽利略的“案件”后不得不宣布這位杰出的科學家無罪。象開普勒證明了天上物體的運動服從力學規(guī)律,，可以用數(shù)學公式表達一樣,，伽利略則證明了地上物體的運動也服從力學規(guī)律，也可以用數(shù)學公式表達,。這為牛頓經(jīng)典力學的產(chǎn)生奠定了基礎,。 牛頓科學創(chuàng)造的頂峰是《自然哲學之數(shù)學原理》。他首先對力學的一些基本概念,，如質(zhì)量,、動量、慣性,、外力,、向心力等給出定義，然后又闡述了時間和空間的概念,，接著便敘述了運動三定律,。牛頓對科學的最大貢獻是萬有引力定律。這一定律把地上和天上的物體運動規(guī)律統(tǒng)一了起來,，形成了一個完整的力學體系,。 這次科學革命，開頭是自然科學為爭取生存權(quán)利而反對宗教的斗爭,，而后在天文學、力學,、數(shù)學,、解剖學,、生理學等學科領(lǐng)域，以力學為帶頭學科,，實現(xiàn)了第一次科學革命,。這兩方面的相互聯(lián)系、相互促進,，構(gòu)成了這次科學革命的基本內(nèi)容,，從而標志著以實驗為基礎的近代科學的真誕生。 2.第二次科學革命 18世紀下半葉到19世紀初,，在第一次科學革命的基礎上發(fā)生了第一次技術(shù)革命,，它是從紡織機、蒸汽機的發(fā)明和應用開始的,。蒸汽機的廣泛應用，改變了整個工業(yè)的面貌,。反之，生產(chǎn)技術(shù)的變革又推動了近代科學的全面發(fā)展,，引發(fā)了19世紀中葉的第二次科學革命。這次科學革命以電磁理論、化學原子論和生物進化論的提出為主要內(nèi)容，以熱力學,、電磁學,、化學,、生物學等一組學科為帶頭學科,，推動了近代化學,、生物學、地質(zhì)學、數(shù)學,、電磁學,、熱力學,、光學,、生理學,、地理學,、人類學和物理學等學科的誕生或發(fā)展?，F(xiàn)今許多學科領(lǐng)域的重要成果和思想淵源都可以從19世紀的科學歷史中找到依據(jù),。所以，人們曾把19世紀稱為“科學的世紀”,。 19世紀所以稱為“科學的世紀”,，還由于人們的自然觀,、宇宙觀發(fā)生了根本性改變,。各個領(lǐng)域的科學成就猛烈地向形而上學自然觀發(fā)動進攻，人們開始認識到人類周圍的一切都毫無例外地服從科學定律,，并把自然科學研究中所使用的方法,，諸如觀察、實驗,、歸納和演繹等，應用到其他領(lǐng)域,?？茖W精神、科學方法開始深入人心,，科學理論走向統(tǒng)一,。最早開創(chuàng)天體演化學研究新領(lǐng)域的是1755年康德的《宇宙發(fā)展史概論》和1796年拉斯的《宇宙系統(tǒng)論》。他們以鮮明的歷史自然觀和宇宙發(fā)展論思想,，闡明了太陽系是由原始星云演化而來的觀點,。由于工礦業(yè)的發(fā)展，地質(zhì)學的研究空前繁榮,。1830～1833年英國地質(zhì)學家賴爾發(fā)表了重要著作《地質(zhì)學原理》,。他用大量事實闡述了地質(zhì)進化論，批判居維葉的災變論,，并提出了“現(xiàn)在是認識過去的鑰匙”這種“將今論古”的地質(zhì)學研究方法,。恩格斯高度評價賴爾“第一次把理性帶進地質(zhì)學中，因為他以地球的緩慢的變化這樣一種漸進作用,，代替了由于造物主的一時興發(fā)所引起的突然變命,。”（恩格斯?！蹲匀晦q證法》,，人民出版社,，1984年，第12頁,。） 19世紀在物理學領(lǐng)域中出現(xiàn)了兩個統(tǒng)一的理論：能量守恒與轉(zhuǎn)化定律和電磁場理論,。它們都是從解釋局部現(xiàn)象進一步擴展來解釋更為廣泛的自然發(fā)展過程，是繼牛頓力學之后自然科學史上出現(xiàn)的第二次,、第三次理論大綜合,。能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn),先是在19世紀初，卡諾用抽象的方法,，構(gòu)思了一臺“理想蒸汽機”,，闡述熱能與機械能（功）之間的變換關(guān)系，說明熱能轉(zhuǎn)換為機械能是守恒的,。1850年德國克勞修斯把卡諾提出的這一思想表述為熱力學第二定律,。19世紀40年代德國青年醫(yī)生邁爾在醫(yī)治病人時受到啟發(fā)，通過研究發(fā)現(xiàn)能量守恒與轉(zhuǎn)化定律,。同時,，1840～1850年英國焦耳分別是用機械能、電能和氣體壓縮能相互轉(zhuǎn)化的大量實驗,，測定了熱功當量,，提出了熱與功之間的關(guān)系式。在此期間,，1847年德國赫爾姆霍茲在《論力的守恒》一書中提出了完整的能量守恒原理,，揭示了機械運動、熱,、電,、化學等各種運動形式之間的統(tǒng)一性。 1864年麥克斯韋提出了統(tǒng)一電磁場理論,，建立了電磁場的基本方程式,，從理論上推斷出電磁波的存在。1871年又斷定光波,、熱波都是電磁波中的一種,，本質(zhì)上是相同的，從而奠定了電磁學的理論基礎,。于是,，古典物理學的基本理論到此完成了。人們認為在物理學領(lǐng)域遺留下來的工作只是提高測量精度的問題了,。 研究物質(zhì)性質(zhì)及其變化規(guī)律的化學,，自波義耳提出化學元素、拉瓦錫得出燃燒理論之后,，在19世紀也取得了巨大成就,。1803年道爾頓提出原子論,。在這基礎上，1811年阿伏加德羅又提出分子論,，后來合稱為原子分子論,。這使整個化學有了堅實的理論基礎。1824年,，德國有機化學家維勒首先從無機物人工合成了有機物——尿素,，突破了無機物和有機物之間的絕對界限，動搖了生命力論的基礎,，起到了解放思想的作用。1865年法國凱庫勒發(fā)現(xiàn)苯的結(jié)構(gòu)以后,，1866年進入了“合成化學的年代”,。化學元素周期律的發(fā)現(xiàn),，揭示了各種元素之間的內(nèi)在聯(lián)系,，為元素的研究、新元素的尋找,、新材料的探索,，提供了一條客觀規(guī)律。1869年門捷列夫發(fā)表了第一個周期表,。與此同時,，德國化學家J·邁耶爾也分別制做了一個化學元素周期表，明確提出元素的性質(zhì)是它們原子量的函數(shù),。門捷列夫于1871年又發(fā)表了第二個化學元素周期表,，果斷地修正了一些元素的原子量和預言了一些未知元素的存在及性質(zhì)。從此化學成為一門有著嚴密系統(tǒng)的科學,。 細胞學說和生物進化論的創(chuàng)立是19世紀生物學的偉大成就,。德國植物學家施萊登在1838年發(fā)表了《植物發(fā)生論》一文,，提出細胞是一切植物結(jié)構(gòu)的基本單位，是一切植物賴以發(fā)展的基本實體,。他把植物的多樣性統(tǒng)一于單一細胞,，從而建立了低等植物和高等植物之間的聯(lián)系。德國解剖學家施旺受施萊登的啟發(fā),，在1839年發(fā)表《關(guān)于動植物的結(jié)構(gòu)和生長的一致性的顯微研究》,，把施萊登的見解擴大到動物界，認為細胞也是一切動物結(jié)構(gòu)的基本單位和一切動物賴以發(fā)展的基本實體,，細胞學說揭示了生物有機體的構(gòu)造和發(fā)育的統(tǒng)一性,，填平了動植物間不可逾越的鴻溝，推動了生物學許多新分支的形成,，并為物種進化論的形成打下了基礎,。 生物進化論的最早著作是1809年法國拉馬克所寫的《動物的哲學》一書。書中雖有不少錯誤,，但已具有進化論的基本觀點,。1859年11月，達爾文的《物種起源》一書公開出版,。達爾文在賴爾的地質(zhì)進化論思想影響下,，總結(jié)了細胞學、比較自然地理學,、比較解剖學,、比較胚胎學、地質(zhì)古生物學等方面的成就,，經(jīng)過20多年的實地考察,，并應用多種研究方法（其中最主要的是歷史方法和歸納方法），在系統(tǒng)研究基礎上提出了自己的理論,。達爾文進化論的核心思想是自然選擇學說,，認為生物普遍存在生存斗爭和變異現(xiàn)象，在不同自然條件下能保存和積累器官,、性狀的微小變異,，使后代性狀偏離祖先愈來愈遠，通過性狀分歧和中間類型的絕滅而逐漸形成新的物種,。自然選擇經(jīng)常在生物與環(huán)境的相互關(guān)系中改造生物體,。《物種起源》一書的出版,，不僅開創(chuàng)了生物科學的新時代,，而且對整個科學和哲學都有深遠影響。它從自然界物質(zhì)自身來說明生物物種發(fā)生、發(fā)展的歷史,，從而給神創(chuàng)論和形而上學的物種不變論以沉重打擊,，為辯證唯物主義自然觀的產(chǎn)生奠定了重要的科學基礎,。 19世紀科學革命的結(jié)果，使科學由落后于技術(shù)與生產(chǎn)的局面一路而處于領(lǐng)先地位,，并對技術(shù)和生產(chǎn)起著重要的指導作用。改變了過去科學與經(jīng)驗技術(shù)相脫節(jié)的現(xiàn)象,，使它們之間發(fā)生緊密的連鎖反應,，即科學起到了指導和推動生產(chǎn)和技術(shù)的作用，如麥克斯韋電磁理論對電磁波的預言,，導致了50年后無線電報和無線電話的發(fā)明。反過來生產(chǎn)和技術(shù)也向科學提出問題，從而進一步推動科學的發(fā)展,。 （三） 現(xiàn)代科學革命產(chǎn)生的背景 19世紀末,，物理學領(lǐng)域連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線,、放射性現(xiàn)象和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn),，使人類的認識第一次深入到了原子內(nèi)部,，徹底打破了原子不可分,、元素不可變的傳統(tǒng)物理學觀念,。以太漂移實驗的零結(jié)果和黑體輻射研究中的“紫外災難”,，使經(jīng)典物理學陷入不可克服的矛盾，成為推動這一時期科學發(fā)展的重要機制,。 牛頓力學和麥克斯韋電磁理論，在以太問題上都遇到了根本性的困難,。在牛頓力學中,，任何機械運動都是相對于一個參考系進行的，如果以太彌漫于整個宇宙空間,，它就是一個理想的參考系，各種運動都可以看作是相對于以太進行的,。在麥克斯韋電磁理論中,，電磁作用（包括光）是靠以太為介質(zhì)來傳遞的，以太無所不在,。為了驗證以太的存在,，物理學家進行了大量的實驗和觀測。1887年美國物理學家邁克耳遜和化學家莫協(xié)進行了一項搜索以太風的著名實驗,，但是沒有找到以太風或地球與以太的相對運動,。這個實驗被許多人所重復，所得到的是否定以太風存在的“負結(jié)果”,。1905年,，愛因斯坦針對經(jīng)典物理學同新的實驗事實之間的矛盾，在《論動體的電動力學》一文中提出了相對性原理和光速不變原理,，作為狹義相對論的兩條基本原理,，從而導出一系列重要結(jié)論：同時性的相對性、時緩效應,、尺縮效應,、光速不可逾越以及物體的質(zhì)速關(guān)系式和質(zhì)能關(guān)系式等,。狹義相對論的建立以及1915年廣義相對論的建立，從根本上突破了牛頓絕對時空的舊框框,，把空間,、時間和物質(zhì)的運動聯(lián)系了起來，引起了人類時空觀的革命和整個物理學的革命,。 “紫外災難”是在研究黑體輻射的能量分布問題中產(chǎn)生的,。1879年玻耳茲曼發(fā)現(xiàn)黑體輻射第一個經(jīng)驗定律，1893年維恩發(fā)現(xiàn)第二個經(jīng)驗定律,。1900年,，英國物理學家瑞利推算出一個不同的能量分布公式，后經(jīng)英國物理學家金斯加以修正,，合稱瑞利—金斯公式：熱物體的輻射強度正比于它的絕對溫度,，而反比于這個發(fā)射光線波長的平方。這個公式與維恩定律相反,，只在長波部分才能很好地與實驗符合,，當波長變短時,，這個公式就失效了,。由于這一公式在紫區(qū)出了問題,，故被稱為“紫外災難”,。1900年,，普朗克在玻耳茲曼統(tǒng)計觀點啟發(fā)下,，大膽地提出了一個與經(jīng)典物理學的連續(xù)性觀念根本不同的能量子假說，認為物體在發(fā)射輻射和吸收輻射時,，能量不是連續(xù)發(fā)生變化的,，而是以一定數(shù)量值的整數(shù)倍跳躍式地變化,，即能量的變化是一份一份的進行的。他把一份一份的能量稱為“能量子”或“量子”,。其數(shù)學表達式為：E=hv，E為量子,，h為普朗克常數(shù),，v為頻率。從能量子假說出發(fā),，普朗克成功地解釋了他自己提出的輻射公式,，解決了“紫外災難”的問題。量子論的誕生,，是對經(jīng)典物理學理論的重大突破,，它把經(jīng)典物理學中一切因果關(guān)系都是在連續(xù)的基礎上所建立的物理思想方法徹底地變革了。盡管在當時的物理學界對這一假說的反應冷淡,，但在愛因斯坦,、玻爾等科學家的推動下，量子理論獲得了飛速發(fā)展,，成為舉世公認的科學理論,。到20世紀30年代，經(jīng)過德布羅意,、薛定諤,、海森伯、玻恩,、狄拉克以及泡利等青年物理學家的努力,，形成了量子力學的完整體系。量子力學的建立,，是繼相對論之后對古典物理學的又一次嚴重沖擊,。它使人們從根本上改變了只承認連續(xù)性和機械力學決定論的經(jīng)典觀念，揭示了連接與間斷統(tǒng)一的自然觀,，揭示了自然規(guī)律的客觀統(tǒng)計性,，為各門科學的量子化奠定了理論基礎,。 肇始于19世紀末20世紀初的現(xiàn)代科學革命，是以相對論和量子力學的誕生為主要標志,。這次革命初期主要在物理學領(lǐng)域發(fā)生,，到20世紀中葉在各個領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。其發(fā)生發(fā)展有著復雜的背景,。 （1） 19世紀60年代以后,，資本主義大工業(yè)開始建立,，自然科學在工業(yè)生產(chǎn)中有了廣泛應用的必要和可能,。電力技術(shù)的發(fā)展,，明顯地表現(xiàn)出技術(shù)對科學的依賴性,、科學理論對技術(shù)的指導作用,。經(jīng)過第二次技術(shù)革命以后，人類仍然面臨著生產(chǎn)過程和工藝復雜,，操作繁重,，難以控制掌握，材料有限，動力和能源緊張，生產(chǎn)和經(jīng)營中經(jīng)驗性的組織管理日益失靈等種種矛盾，迫切需要加以解決。 （2） 科學在日益分化和深化的基礎上,，趨向綜合化,、理論化,、系統(tǒng)化和技術(shù)化方面發(fā)展,。 （3） 發(fā)達資本主義國家國內(nèi)各壟斷集團之間,、發(fā)達國家之間爭奪地國內(nèi)外市場加劇，科學技術(shù)成為競爭的最重要的商品,。為了戰(zhàn)勝對手,，圍繞尖端技術(shù)，展開了激烈角逐,。超級大國為了爭奪世界霸權(quán),，以圖奪取優(yōu)勢；發(fā)展中國家為求獨立和經(jīng)濟的發(fā)展,，要求提出高科學技術(shù),，進行綜合國力的較量。 這些都是現(xiàn)代科學革命產(chǎn)生的社會經(jīng)濟,、政治和科學的廣闊背景,。 現(xiàn)代科學革命是以物理學革命為先導,，以現(xiàn)代宇宙學,、分子生物學、系統(tǒng)科學,、軟科學的產(chǎn)生為重要內(nèi)容，以自然科學,、社會科學和思維科學相互滲透形成交叉學科為特征的一次新的科學革命,。 （一） 物理學革命的擴展 現(xiàn)代物理學革命在產(chǎn)生了研究高速（接近光速）物理現(xiàn)象的相對論和研究微觀現(xiàn)象的量子力學兩大基礎理論之后，迅速向宏觀,、宇觀和微觀的更深層次擴展,，并向著大統(tǒng)一的方向推進。天體物理學,、原子核物理學,、粒子物理學、凝聚態(tài)物理學和統(tǒng)一場論都是現(xiàn)代物理學中十分活躍的學科,。尤其在第二次世界大戰(zhàn)以后,，從宇宙天體物理的探索到物質(zhì)結(jié)構(gòu)之謎的揭示，都取得了飛速發(fā)展。現(xiàn)代物理學的每一個重大突破和發(fā)展都廣泛而深遠地影響其他學科的發(fā)展,，極大地推動著生產(chǎn)和技術(shù)革命,，使人類進入到能源、信息,、材料,、生物工程等高新技術(shù)的時代。 1.宇宙射線的新發(fā)現(xiàn) 1945年,，宇宙射線正式成為宇宙線物理學一個分支學科的研究對象,。它使用無線電電子學的技術(shù)方法，通過對宇宙天體所發(fā)射和反射電波的觀測研究,，來進一步揭露宇宙天體的奧秘,。1940年以前，人們對來自地球以外的宇宙射線開始有所認識,。40年代末,，發(fā)現(xiàn)混有氦、碳,、氮,、鐵等元素的宇宙射線在銀河系內(nèi)慢慢加速，推測這些能量很高的宇宙射線是超新星爆炸時的飛散物,，它們是在銀河磁場中加速的,。人們觀測到太陽磁暴后地球上宇宙射線增加，說明低能宇宙射線來自太陽,。英國鮑威爾,、意大利奧查林尼、巴西拉蒂斯等科學家觀察到了宇宙射線的運動軌跡,。60年代以來,，由于科學技術(shù)的飛速發(fā)展，高靈敏度和高分辯率的巨型射電望遠鏡日益增多,，發(fā)現(xiàn)并研究了許多新穎奇特的宇宙射電輻射,，如微波背景輻射、類星體,、脈沖星等,。1963至1974年相繼發(fā)現(xiàn)星際分子30多種，其中包括多種組成生命結(jié)構(gòu)的有機分子,，如羥基（OH）,、水分子、氨分子（NH3）,、甲醛分子（CH2O）,、甲酸分子（HCOOH）等,，為探索生命的起源開辟了新的途徑。這些新成果,，為天體演化,、生命起源和基本粒子這三大基礎理論的研究，提供了極其重要的資料,，促進了諸如X射線天文學,、紅外天文學、中微子天文學等許多新學科的產(chǎn)生,，使天文學的發(fā)展進入一個重要轉(zhuǎn)折時期,，從而打破了對浩瀚宇宙的狹小視野，由原來的幾十億光年一下子擴展到100億光年,、150億光年甚至更遠,，為人們進一步認識無限的宇宙提供了新的科學證明。 2.粒子物理學的發(fā)展 第二次世界大戰(zhàn)以后,，粒子物理學得到迅速發(fā)展,，使人們對微觀物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu),、基本相互作用和運動規(guī)律的認識進入到新的階級,。 1932年以前，人們對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的認識,，已經(jīng)歷了原子結(jié)構(gòu)和原子核結(jié)構(gòu)兩個階級,。 30年代后期發(fā)現(xiàn)了μ子，50年代發(fā)現(xiàn)中微子,。電子,、μ子、中微子和它們的反粒子統(tǒng)稱為輕子,。40年代末50年代初,，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一批質(zhì)量超過質(zhì)子和中子的基本粒子，稱為超子,。如Λ超子,、Σ超子、Ξ超子,，又稱為重子。40年代末還發(fā)現(xiàn)一類質(zhì)量介于重子和輕子之間的介子,，如π介子,、K介子等。60年代前期,，小型高能加速器的建成又發(fā)現(xiàn)了200多種壽命極短的共振態(tài)粒子,，平均壽命只有10-24～10-23秒,，它們都是強子。1974年,，丁肇中和美國物理學家里赫特幾乎同時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量比質(zhì)子重3倍多,，而壽命比普通介子長約1000倍的新介子，后來合稱為J/ψ粒子,，至今,，已發(fā)現(xiàn)的基本粒子有300多種。根據(jù)它們的性質(zhì)不同可分為：普通粒子,、奇異粒子,、共振粒子和新粒子。各種基本粒子在相互作用的條件下,，遵循一定的對稱性和守恒定律,，可以相互轉(zhuǎn)化。這些基本粒子的發(fā)現(xiàn),，把對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的認識推進到第三個階段,。 基本粒子是不是物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的最后一個層次？“基本”粒子能否再分,？近20年來不少物理實驗說明基本粒子有其內(nèi)在結(jié)構(gòu),，基本粒子之間存在著某種內(nèi)在聯(lián)系。人們曾先后提出多種關(guān)于重子和介子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模型,。主要有：1949年的費米-楊振寧模型,，1956年日本的坂田模型。這些模型能夠說明一些情況,，但是在系統(tǒng)地解釋重子的性質(zhì)方面遇到了困難,。1964年蓋爾曼等人分析了重子和介子的對稱性質(zhì)，提出了“夸克（Quark）模型”,。他們提出了三種類型的夸克（u,、d、s）和反夸克（ū,、d,、S ）。這一模型能很好地解釋重子和介子的性質(zhì),，預言Ω一超子的存在,。1970年格拉肖等人又提出第4種夸克-粲夸克（c、）,。1977年萊德曼發(fā)現(xiàn)一種比質(zhì)子重10倍的中性介子γ,，是由第5種夸克-底夸克（b、）所組成,。為了形象和方便,，人們又從量子規(guī)范理論來描述,，把u、d,、s,、c、b稱為5種味夸克,，每種味又分紅,、黃、藍三“色”,。“色”和“味”都代表不同的量子態(tài),。這樣，正,、反夸克的數(shù)目就成了30種,。 與夸克理論的提出差不多同時，1965年中國北京基本粒子理論組提出“層子模型”,，從結(jié)構(gòu)的角度來研究重子和介子的衰變和轉(zhuǎn)化現(xiàn)象,。認為重子、介子都是由更為基本的層子,、反層子所組成,，重子、介子的相互作用歸結(jié)為它們內(nèi)部的層子的相互作用,。還提出組成重子,、介子的層子的波函數(shù)，并假定量子場論對層子也適用,。這一模型對重子,、介子的各種相互作用，特別對弱相互作用和電磁相互作用的衰變,，進行了大量的計算,，提出了一些預言，其中絕大部分計算和預言同當時實驗結(jié)果相吻合,?？淇四Ｐ秃蛯幼幽Ｐ偷奶岢觯瑯酥緦ξ⒂^物質(zhì)結(jié)構(gòu)認識的第四階段的到來,?？墒牵淇耍ɑ?qū)幼樱┰L時間沒有獲得實驗上的支持,，出現(xiàn)了所謂“夸克禁閉”現(xiàn)象,。70年代，丁肇中等科學家在實驗室發(fā)現(xiàn)了膠子存在的跡象，為夸克層次的存在提供了間接證明,。 在基本粒子領(lǐng)域中,，量子電動力學、量子味動力學和量子色動力學的建立,，極大地簡化了自然界相互作用的描述,。但人們希望求得把所有已知的基本相互作用都包括進來的理論，即所謂大統(tǒng)一理論和超大統(tǒng)一理論,。這一理論既能說明各種力的區(qū)別,，又能揭示它們之間的深刻聯(lián)系。近年來已取得一些進展,。如1961年美國物理學家格拉肖首先提出電,、弱相互作用統(tǒng)一的模型。1967,、1968年,，美物理學家溫伯格和巴基斯坦物理學家薩拉姆獨立地在量子規(guī)范理論基礎上把這一模型發(fā)展完善后統(tǒng)稱為GWS理論，已得到實驗的支持?，F(xiàn)在人們正在進一步探討三種相互作用甚至四種相互作用統(tǒng)一起來的可能性,。根據(jù)大統(tǒng)一理論，在低能量下,，強,、弱、電作用分別滿足SUc(3)和SU(2) ×U(1對稱性,；當能量高到1014～1016GeV時,，強、弱,、電三種作用統(tǒng)一為一種相互作用,，滿足統(tǒng)一的SU（5）的對稱性。目前正在孕育著的物理學上的超弦論,。超弦的尺度比基本粒子還小1019,，而且所用的時空是10維的。如果這一理論一旦建立,，就能把目前發(fā)現(xiàn)的一百多種基本粒子統(tǒng)一起來,，還能把強力,、弱力、電磁力,、引力這四種基本作用力統(tǒng)一起來,。（中國科協(xié)學會工作部編?！秾W科發(fā)展與科技進步學術(shù)研討會簡報》第1期,， 3.凝聚態(tài)物理學的發(fā)展 凝聚態(tài)物理學是研究物質(zhì)凝聚態(tài)（主要是液體和固體）的物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部規(guī)律的學科,。對物質(zhì)凝聚態(tài)的研究發(fā)現(xiàn),，固態(tài)有晶態(tài)和非晶態(tài)之分；液態(tài)有液晶和非晶液態(tài)之分,。固體的非晶態(tài)和液晶具有許多優(yōu)異特性,。由于幾乎一切材料都是凝聚態(tài)，因而對凝聚態(tài)物理的研究具有重要意義,。 1945年以后,，固體物理學進入一個新階段。固體物理學中最重要的是結(jié)晶問題,、超低溫問題和磁性問題,。由于電子顯微鏡、電子衍射,、中子衍射等技術(shù)的迅速發(fā)展,，對于不完整晶體，進行各種晶體缺陷（諸如空位,、雜質(zhì)原子和位錯）的研究取得了很大進展,，而這些同很多工業(yè)領(lǐng)域關(guān)系密切。1957年,，J·巴丁,、J·施里佛、L·庫波三個人共同發(fā)表了超導電性的量子力學微觀理論,，即有名的BCS理論,。同時前蘇聯(lián)柏哥留包夫用不同方法成功地說明了超導現(xiàn)象。1986年以來,，瑞士的G·貝德諾茲和A·繆勒發(fā)現(xiàn)了更有前途的氧化物超導體：超導轉(zhuǎn)變溫度在40K左右的陶瓷化合物—鑭鋇銅氧化物系列,。美籍中國物理學家朱經(jīng)武和中國物理學家趙忠賢等在尋找更高轉(zhuǎn)變溫度材料方面有突出貢獻，1988年發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)變溫度高于90K的釔鋇銅氧化物系列,。近年來,，人們越來越重視研究無序固態(tài)材料，如無序合金、非晶材料,、陶瓷材料等,；也注意研究缺陷態(tài)、雜質(zhì)態(tài),、表面態(tài),、界面態(tài)的性質(zhì)。這些研究已深入到量子層次,，已導致無序固態(tài)物理學的產(chǎn)生?？傊?，凝聚態(tài)物理學的每一步發(fā)展，都在不斷深化人們對物質(zhì)客體的有序結(jié)構(gòu)和無序結(jié)構(gòu)以及各種材料理化性質(zhì)的認識,，豐富了辯證唯物主義的自然觀,，并極大地推動了新技術(shù)革命的發(fā)展。 4. 量子化學的產(chǎn)生 應用量子力學的原理和方法研究分子的微觀結(jié)構(gòu)的量子化學,，是現(xiàn)代化學的重要理論基礎,。它主要研究原子、分子和晶體的電子結(jié)構(gòu),，分子間的相互作用,，分子與分子間的相互碰撞及相互反應，以及微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)的相互關(guān)系等,。自1927年用量子力學原理研究氫分子獲得成功以來,，量子化學發(fā)展極其迅速，使化學也由經(jīng)驗性科學轉(zhuǎn)化為一門理論科學,。目前已建立了比較健全的理論體系,，發(fā)展了各種計算方法，并在各個領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用,。它和其他學科相互滲透形成一些邊緣學科,，如量子生物化學、量子藥物化學,，表面量子化學和固體量子化學等,。 （二） 現(xiàn)代宇宙學的發(fā)展 現(xiàn)代宇宙學的任務是探索比星系更高的宇宙層次，研究目前觀測所及的大尺度宇宙的時空特性,、物質(zhì)及其運動規(guī)律,。近幾十年來，科學家們提出了一些較有價值的宇宙理論,。主要有：愛因斯坦的靜態(tài)宇宙模型,、穩(wěn)恒態(tài)宇宙學、膨脹宇宙模型、物質(zhì)—反物質(zhì)宇宙模型,、大爆炸宇宙學和暴脹宇宙論,。靜態(tài)宇宙模型已被天文觀測所否定。穩(wěn)恒態(tài)宇宙學未被廣泛接受,。 1927年比利時天文學家勒梅特根據(jù)河外星系都有譜線紅移現(xiàn)象,，提出大尺度空間隨時間膨脹的概念。1929年美國哈勃和英國愛丁頓提出膨脹宇宙的假說,。40年代末美國伽莫夫根據(jù)太陽能源是來自熱核反應的發(fā)現(xiàn),，提出了大爆炸宇宙說，認為宇宙是約在100億年前由高溫,、高密度的“原始火球”的一次大爆炸形成的,。并于1954年預言，大爆炸以后存在“宇宙灰燼”,，它產(chǎn)生彌漫于整個空間的,、相應于絕對溫度5度的輻射。1965年,，美國A·桑德奇提出,，宇宙以大約820億年為一周期進行脈動（膨脹和收縮）。大爆炸宇宙學由于得到河外星系的譜線紅移,、氦元素的豐度,、3K微波背景輻射三個重要觀測事實的支持，使它成為公認的標準模型,。但是在說明宇宙年齡小于一秒時,，卻碰到了諸如視界問題、空間平直性問題,，均勻性（因果性）問題,、平度（能量密度）總是重子不對稱問題和磁單極子問題等無法克服的困難，于是導致了暴脹宇宙論的產(chǎn)生,。 1980年以來,，曾先后建立了多個宇宙暴脹模型，其中有影響的是3個,。第一個是美國A·古斯于1980年提出的,，并于1981年發(fā)表了《暴脹宇宙：對視界和平直問題的可能解》一文。第二個是1981年底,，前蘇聯(lián)的A·林德,、美國的P·斯坦哈特與A·奧爾布雷特分別獨立提出的。第三個是由林德等發(fā)展的,，被稱為混沌暴脹模型,。暴脹宇宙論繼承和發(fā)展了以往宇宙理論中有價值的成果,。它認為：在宇宙演化的極早期，當宇宙發(fā)生大爆炸以前,，宇宙年齡處于10-30秒的瞬息中,，經(jīng)歷了一個按指數(shù)規(guī)律急劇膨脹階段（暴脹階段），以致它在極短的時間內(nèi)膨脹了1050倍,，完成了從對稱的假真空自發(fā)破缺轉(zhuǎn)化為大量的如夸克,、輕子以及傳遞相互作用的玻色子等基本粒子。暴脹宇宙論還認為在我們所在的宇宙之外還存在有許許多多與我們所在宇宙不同的宇宙,，有人算出多達1050個,。由于暴脹宇宙論建立在粒子物理學等最新成就的基礎上，能夠不斷提出新概念和新方法,，不斷解決各種難題,，因而受到廣大科學家的關(guān)注。暴脹模型在哲學上也帶來一些新的內(nèi)容,，如關(guān)于宇宙的無限性問題。它從科學上把宇宙大大地擴大了,，為宇宙的無限性提供了科學依據(jù),。還提出了在已知的物質(zhì)形式之外還有新的物質(zhì)形式存在，即設想在粒子之前還有其他物質(zhì)形式存在,，因而極大地豐富了人們關(guān)于物質(zhì)的認識,。 現(xiàn)代宇宙學是一門方興未艾的學科，正處于百家爭鳴的進期,，提出的模型很多,，有的已被否定，有的已得到一定程度的支持,，但都還有待進一步的檢驗與發(fā)展,。 （三） 生命科學的革命 20世紀，由于物理學和化學的滲透,，各種強有力的研究手段的運用,，生命科學的發(fā)展更為深入和迅速。一方面在微觀領(lǐng)域的分子水平上產(chǎn)生的分子生物學,，進一步證實生物界的統(tǒng)一和聯(lián)系,，實現(xiàn)了生物學上的又一次大綜合；另一方面,，在宏觀,、群體和綜合研究的基礎上產(chǎn)生了生態(tài)系統(tǒng)的概念，為環(huán)境保護,、生物資源和土壤資源的合理利用等提供了理論基礎,。與此同時,，生命科學還向人類自身的大腦進軍，使腦科學獲得迅速發(fā)展,。 1. 分子生物學的誕生 分子生物學是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎的科學,。主要研究蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，其中包括對各種生命過程,，如光合作用,、肌肉收縮、神經(jīng)興奮和遺傳特征傳遞等的研究,，并深入到分子水平對它們進行物理,、化學分析。目前,，分子生物學已成為現(xiàn)代生物學發(fā)展的主流,，它所取得的成果，已在實際工作中獲得某些重要的應用,，為工農(nóng)業(yè)及醫(yī)藥事業(yè)開辟了前所未有的廣闊前景,。 1953年沃森和克里克提出了遺傳物質(zhì)——DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，這是生物學中的一次偉大革命,。60年代又搞清了核酸,、蛋白質(zhì)、酶等生物大分子的結(jié)構(gòu),，同時揭示了遺傳密碼和核酸信息控制蛋白質(zhì)特異結(jié)構(gòu)的合成機制,，由此建立了生物遺傳變異的信息概念。這表明從病毒,、細菌,、動植物到人類都具有一套共同的遺傳密碼、共同的信息符號,。50年代“中心法則”的提出,，70年代逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)，以及重組DNA技術(shù)的建立,，為分子生物學的發(fā)展開辟了新的前景,。這些成就，不僅為在分子水平上研究復雜的基因調(diào)節(jié)控制提供重要手段,，而且在分子生物學的基礎上,，產(chǎn)生了一個新的技術(shù)科學領(lǐng)域——遺傳工程，它已為人類定向改變生物遺傳性狀與創(chuàng)造新物種開辟了新途徑,。 本世紀50年代,，隨著蛋白質(zhì)和核酸的化學結(jié)構(gòu)測定方法的進展，人們發(fā)現(xiàn)只要把不同種屬生物體內(nèi)起相同作用的蛋白質(zhì)或核酸的結(jié)構(gòu)進行比較,，根據(jù)蛋白質(zhì)或核酸在結(jié)構(gòu)上差異的程度,，就可以確定不同種屬的生物在親緣關(guān)系上的遠近,。親緣關(guān)系越近的種屬，其蛋白質(zhì)或核酸的結(jié)構(gòu)越相似,；反之,，其差異越大。據(jù)此,，能得到反映生物進化的譜系,。蛋白質(zhì)分子細胞色素C在各種呼吸氧氣的物種細胞中均能找到。分析它就能知道不同物種的親緣關(guān)系,。目前已對100多種生物的細胞色素C的化學結(jié)構(gòu)進行了測定,，并借助計算機測定出平均700萬年改變一個氨基酸殘基。據(jù)此可以分析判斷,，較高等的生物大約在25億萬年前同細菌分離,。同樣，大約在15億年前植物和動物有共同的祖先,。大約在10億年前昆蟲和脊椎動物有共同的祖先,。對100多種生物的細胞色素C的化學結(jié)構(gòu)進行比較后，已畫出了部分生物種屬的進化譜系,。運用這種方法來確定物種間的親緣關(guān)系,，要比過去依靠形態(tài)和解剖上的差異來確定有著更大的優(yōu)越性。它不僅使得形態(tài)結(jié)構(gòu)上非常簡單的微生物的進化有了判斷的依據(jù),，而且更能反映出生命活動的本質(zhì),，更為精確地推算出物種趨異的時間,。 2. 腦科學的進展 近年來,，腦科學的研究取得了一系列新進展。主要有：（1）發(fā)現(xiàn)與某種思維活動相應的大腦區(qū)域,，利用正電子層析攝影手段發(fā)現(xiàn)：人們辯別音符時用左腦,，而在記住樂曲時多半用右腦；（2）腦電波與思維活動有一定的對應關(guān)系,，可以從電波分析思維的內(nèi)容,；（3發(fā)現(xiàn)大腦內(nèi)影響思維的生化物質(zhì)——促腎上腺皮質(zhì)激素和促黑素細胞激素能對思維產(chǎn)生重要影響；（4）對裂腦人的研究,，發(fā)現(xiàn)大腦兩個半球的分工,，左半球主要從事邏輯思維，右半球主要從事形象思維,、空間定位,、圖象識別、色彩欣賞等,。還發(fā)現(xiàn)了裂腦科學的這些成就,，從理論上提出了一些新觀點,。如：思維的大腦神經(jīng)回路說，思維互補說等,。這些新成就和新觀點,，對工人智能的研究有著重要意義。 （四） 系統(tǒng)科學的產(chǎn)生和發(fā)展 系統(tǒng)科學是在第二次世界大戰(zhàn)前后興起的,。它是以系統(tǒng)及其機理為對象,，研究系統(tǒng)的類型、一般性質(zhì)和運動規(guī)律的科學,，包括系統(tǒng)論,、信息論、控制論等基礎理論,，系統(tǒng)工程等應用學科以及近年來發(fā)展起來的自組織理論,。它具有橫斷科學的性質(zhì),，與以往的結(jié)構(gòu)科學（以研究“事物”為中心）,、演化科學（以研究“過程”為中心）不同,。它涉及許多學科研究對象中某些共同的方面。系統(tǒng)論,、信息論,、控制論就是把不同對象的共同方面,，如系統(tǒng),、組織,、信息,、控制,、調(diào)節(jié),、反饋等性質(zhì)和機理抽取出來，用統(tǒng)一的,、精確的科學概念和方法來描述,，并力求用現(xiàn)代的數(shù)學工具來處理。所以,，系統(tǒng)科學是現(xiàn)代科學向系統(tǒng)的多樣化,、復雜化發(fā)展的必然產(chǎn)物。它在現(xiàn)代科學技術(shù)和哲學,、社會科學的發(fā)展中具有十分重要的意義,，為人們認識世界和改造世界提供了富有成效的、現(xiàn)代化的“新工具”,。 1. 系統(tǒng)論,、信息論、控制論的產(chǎn)生 在人類思想史上,，早已有關(guān)于系統(tǒng)的觀念,。古希臘思想家已提出“秩序”、“組織”,、“整體”,、“部分”等概念來認識世界。中國古代陰陽五行學說把事物看成相生相克的整體,。馬克思主義經(jīng)典著作中也有關(guān)于系統(tǒng)的深刻思想,。但作為研究各種系統(tǒng)一般原則的系統(tǒng)論則是于本世紀20～30年代，由美籍奧地利生物學家貝塔朗菲提出的,。在現(xiàn)代科學技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展的沖擊下,，科學家們已不能容忍用那種孤立、靜止,，片面的觀點和方法來觀察世界,，尤其是機械論和活力論已嚴重阻礙生物學的發(fā)展。于是,，貝塔朗菲和一些科學家在20年代中期提出了機體論,，創(chuàng)立了機體系統(tǒng)論的生物學研究方法，把協(xié)調(diào),、秩序和目的性等概念和數(shù)學模型應用于有機體的研究,，主張把有機體作為一個整體或系統(tǒng)，用生物與環(huán)境相互關(guān)系的觀點來說明生命現(xiàn)象的本質(zhì)，從而解釋以往機械論所無法解釋的生命現(xiàn)象,。貝塔朗菲機體論的基本思想是：（1）整體觀點,；（2）動態(tài)結(jié)構(gòu)與能動觀點；（3）組織等級性觀點,。這些基本思想已包含了貝塔朗菲后來提出的一般系統(tǒng)論的基本內(nèi)容,。1932年～1937年他先后發(fā)表了《理論生物學》、《現(xiàn)代發(fā)展理論》,、《關(guān)于一般系統(tǒng)論》等著作,，對系統(tǒng)概念、整體性,、集中性,、終極性以及封閉系統(tǒng)、開放系統(tǒng)等都作了深刻論述,，從而奠定了現(xiàn)代系統(tǒng)論的基礎,。 信息論是本世紀40年代在現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的基礎上誕生的，是研究信息的獲取,、儲存,、傳遞、計量,、處理和利用等問題的一門新興學科,。本世紀30年代以前，科學技術(shù)革命和工業(yè)革命主要表現(xiàn)在能量方面,，如新的動力機,、工具機的出現(xiàn)。其實質(zhì)是人的感覺器官和效應器官的延長,，是人的體力勞動的解放,。本世紀30年代以后，科學技術(shù)所發(fā)生的革命性變化,，主要表現(xiàn)在信息方面,，表現(xiàn)在信息的傳遞、儲存,、加工,、處理等技術(shù)和通信、控制機以及人工智能的發(fā)展,。其實質(zhì)是人的思維器官的伸展,，是人的腦力勞動的解放,。 1924年美國奈奎斯特和德國居普夫,、繆勒等人發(fā)現(xiàn)電信號的傳輸速率與信道帶寬度成比例關(guān)系，從而最早提出了信息問題,。1928年,，哈特萊發(fā)表《信息傳輸》,，首先提出信息是包含在消息中的信息量，而代碼,、符號這類消息是信息的具體方式,。他還提出了信息定量問題，認為可以用消息出現(xiàn)概率的對數(shù)來度量其中所包含的信息,。如從Ｓ個符號中選出N個符號組成一組消息,。則共有SN個可能性。其信息量為H = N logS,。這一理論是現(xiàn)代信息理論的起源,，但當時未引起人們的注意。直到第二次世界大戰(zhàn)期間,，一些與通信技術(shù)有關(guān)的新技術(shù)陸續(xù)出現(xiàn),，如雷達、無線電通訊,、電子計算機,、脈沖技術(shù)等，為信息論的建立提供了技術(shù)基礎,。同時,，作為信息論數(shù)學基礎的概率論也得到飛速發(fā)展。在這種條件下,，許多科學家從不同角度對信息論的基本理論進行了研究,。1948年申農(nóng)發(fā)表《通訊的數(shù)學理論》，把物理學中的數(shù)學統(tǒng)計方法用于通訊領(lǐng)域,，提出了作為負熵的信息公式,、信息量概念，給出了信息的定義,，為現(xiàn)代信息理論奠定了基礎,。從此，信息論作為一門獨立學科而出現(xiàn),。但是,，這時的信息論還主要限于通訊理論。隨著信息論滲透到心理學,、神經(jīng)生理學,、生物學和語言學等領(lǐng)域，信息論的含義越來越廣泛,。40多年來,，信息論與系統(tǒng)論、控制論交織在一起獲得迅速發(fā)展，形成一種綜合性的信息科學,。其主要內(nèi)容包括：（1）信息論,，探討信息的質(zhì)、量,、傳輸?shù)葐栴},，這是理論基礎；（2）計算機科學,，研究對信息進行加工處理的自動機械,；（3）情報學，主要研究信息的記錄,、儲存和檢索,，研究信息儲存密度、速度等,。 控制論也是本世紀40年代未在通訊技術(shù)發(fā)展的基礎上產(chǎn)生的,。美國數(shù)學家維納被認為是現(xiàn)代控制論和信息科學的創(chuàng)立者。申農(nóng)是他的學生,，在創(chuàng)立信息論過程中曾得到他的幫助,。第二次世界大戰(zhàn)期間，維納從事防空火力裝置的設計工作,，需要使用自動機器控制高炮瞄準,。于是維納將數(shù)學工具應用于火炮控制系統(tǒng)，處理飛行軌跡的時間序列,，提出了一套預測飛機將要飛到的位置,，使火炮準確擊中的最優(yōu)辦法。而火炮控制系統(tǒng)中一個重要問題就是如何將控制裝置的誤差反饋回來作為修正下一步控制的依據(jù),。維納從生理學家羅森勃呂特那里了解到人的神經(jīng)系統(tǒng)與火炮控制系統(tǒng)有相似之處,，都有反饋不足和過度的問題，本質(zhì)上是對信息的一種處理,。于是開始找到了人,、動物與機器在控制、通訊方面的共同點,。1943年維納與羅森勃呂特合作發(fā)表《行為,、目的和目的論》一文，論證了目的性就是負反饋活動,。1948年,，維納所著的《控制論》一書出版，它標志著控制論的正式建立,。1950年,，維納發(fā)表《人有人的用處——控制論與社會》一書,，對控制論作了更廣泛通俗的闡述。與信息科學的發(fā)展緊密聯(lián)系,，控制論的基本概念和方法被應用于各個具體科學領(lǐng)域,，研究對象從人和機器擴展到環(huán)境,、生態(tài),、社會、軍事,、經(jīng)濟等許多部門,，使控制論向應用科學方面迅速發(fā)展。其分支學科主要有：（1）工程控制論,；（2）生物控制論,；（3）社會控制論和經(jīng)濟控制論；（4）大系統(tǒng)理論,；（5）人工智能,，即智能模擬。 2．系統(tǒng)科學的新進展 20世紀50年代以后,，形成了一股研究現(xiàn)代系統(tǒng)理論的熱潮,，相繼出現(xiàn)了各種新的系統(tǒng)理論，如：普利高津的耗散結(jié)構(gòu)理論,、哈肯的協(xié)同學,、費根鮑姆等的混沌理論、愛根的超循環(huán)理論,、米勒的生命系統(tǒng)理論,。 耗散結(jié)構(gòu)理論是比利時理論生物學家普利高津于1969年“理論物理與生物學”國際會議上首次提出來的。1850年德國物理學家克勞修斯提出的熱力學第二定律,，無法解釋生物系統(tǒng)從無序到有序,、從簡單到復雜、從低級到高級的進化過程,。這引起了普利高津的廣義熱力學派的興趣,。從1946年到1967年整整20年中，普利高津?qū)W派把物理系統(tǒng)或生物系統(tǒng)的有序結(jié)構(gòu)形成的條件當作一個新方向展開理論探索,，并把重點放在新結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生是否與平衡中心的距離有關(guān)這一問題上,。1969年，他們終于發(fā)現(xiàn)：一個開放系統(tǒng)在從平衡態(tài)到近平衡態(tài)再到遠離平衡態(tài)的非線性區(qū)時,，系統(tǒng)內(nèi)某個參量的變化達到一定閾值,，通過漲落，系統(tǒng)就可能發(fā)生突變,，由原來的無序狀態(tài)變?yōu)樵跁r間上,、空間上或功能上的有序狀態(tài),，形成一種動態(tài)穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)。這種新的有序狀態(tài)必須不斷地與外界進行物質(zhì),、能量和信息的交換,，才能維持一定的穩(wěn)定性，而且不因外界微小的擾動而被破壞,，因而稱為耗散結(jié)構(gòu),。這種耗散結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生自組織現(xiàn)象，所以耗散結(jié)構(gòu)理論也叫“非平衡系統(tǒng)的自組織理論”,。它解決了開放系統(tǒng)如何從無序轉(zhuǎn)化為有序的問題,，對于處理可逆與不可逆、有序與無序,、平衡與非平衡,、整體與局部、決定論與隨機性等關(guān)系提出了良好的思考方法,，從而把一般系統(tǒng)論向前推進了一大步,。 協(xié)同學是由德國物理學家H·哈肯于1970年創(chuàng)立的。它以信息論,、控制論,、突變論等為基礎，采用統(tǒng)計學和動力學考察相結(jié)合的方法,，通過類比,，對各類系統(tǒng)中從無序到有序的現(xiàn)象建立一整套數(shù)學模型和處理方案。它是耗散結(jié)構(gòu)理論的突破與推廣,，也是一門關(guān)于自組織的理論,。它進一步指出了一個系統(tǒng)從無序向有序轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵并不在于熱力學平衡還是不平衡。也不在于離平衡態(tài)有多遠,，而在于只要是一個由大量子系統(tǒng)構(gòu)成的開放系統(tǒng),。耗散結(jié)構(gòu)理論只討論了遠離平衡態(tài)系統(tǒng)從無序向有序的轉(zhuǎn)化，而協(xié)同學除了分析系統(tǒng)的“協(xié)同作用”外,，進一步解決了近平衡態(tài)系統(tǒng)從無序向有序的轉(zhuǎn)化,。協(xié)同學開始只限于研究一個非平衡開放系統(tǒng)在時間和空間方面的有序問題。1978年,，哈肯在《協(xié)同學：最新趨勢與發(fā)展》一文中將協(xié)同學的內(nèi)容擴展到功能有序,。1979年，哈肯又注意到混沌現(xiàn)象的重要性,，認為一個非平衡的開放系統(tǒng)不僅可以從無序到有序,，而且也可以從有序到混沌（指由決定性方程所描述的不規(guī)則運動）。這一發(fā)現(xiàn)使協(xié)同學進入到一個新階段,。1981年,，哈肯在《20世紀80年代的物理思想》一文指出,，在宇宙中也呈現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)。這些說明,，無論是在宏觀領(lǐng)域還是在微觀領(lǐng)域,，只要是開放系統(tǒng)，就可以在一定條件下呈現(xiàn)出非平衡的有序結(jié)構(gòu),，都可以成為協(xié)同學的研究內(nèi)容,。 混沌理論是本世紀60年代開始發(fā)展起來的一門新興學科。耗散結(jié)構(gòu)理論,、協(xié)同學在創(chuàng)立初期,，著重研究系統(tǒng)是如何從混沌到有序的發(fā)展,，并找到了一些系統(tǒng)從混沌到有序發(fā)展的機制和條件。80年代以來，人們在探索“熱混沌”與“非平衡混沌”的聯(lián)系和區(qū)別之后,，著重研究系統(tǒng)怎樣從有序進入新混沌,，以及混沌的性質(zhì)和特點等問題。現(xiàn)今,，對非平衡過程中從有序進入混沌的道路研究得比較清楚的有三種：（1）倍周期分岔進入混沌,。系統(tǒng)運動變化的周期行為是一種有序狀態(tài)。一個系統(tǒng),，在一定的條件下,，經(jīng)過周期加倍，會逐步喪失周期行為而進入混沌,。如一個非線性電子電路,，當考察它的輸出交變電壓隨輸入電壓大小的改變而變化的規(guī)律時，可以發(fā)現(xiàn),，開始輸入電壓較低時,，輸出電壓頻率與輸入電壓的頻率一樣，而隨著輸入電壓的增加,，輸出電壓的頻率經(jīng)過二分頻,、四分頻、八分頻,、十六分頻······,，最后進入混沌（具有各種各樣頻率的輸出電壓）。這種周期成倍地增加（T,，2T,，4T，8T······）,，最后進入混沌的過程,，在自然科學中被稱為倍周期分岔時,，相鄰兩次分岔對應的參數(shù)之差的比值，驚人地趨近一個常數(shù),。這個常數(shù)的發(fā)現(xiàn)說明,，倍周期分岔進入混沌是一種相當普遍的自然現(xiàn)象。不管什么系統(tǒng),，通過倍周期分貧進入混沌時,，都遵循共同的規(guī)律。（2）陣發(fā)混沌,。一個系統(tǒng),，在非平衡非線性的條件下，某些參數(shù)的變化達到某一臨界閾值時,，系統(tǒng)會時而有序,，時而混沌，在兩者之間振蕩,。有關(guān)參數(shù)繼續(xù)變化,，整個系統(tǒng)會由陣發(fā)性混沌發(fā)展為混沌。陣發(fā)混沌往往與倍周期分岔產(chǎn)生的混沌同時出現(xiàn),，它充分說明有序與無序的密切聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化,。（3）茹勒—泰肯道路。當系統(tǒng)有三個以上的頻率耦合時,，系統(tǒng)就出現(xiàn)混沌現(xiàn)象,。非平衡非線性過程進入混沌，與“宇宙早期的混沌”,、“熱力學平衡的混沌”相比較,，具有三種特性：一是具有“奇異吸引子”，即在混沌區(qū)內(nèi),，兩個靠得非常近的點,，隨著時間的推移會指數(shù)發(fā)散開來，兩個相距很遠的點,，又可能無限地靠近,，它們將在混沌區(qū)中自由地游蕩，又跳不出混沌區(qū)去,，因此無法描述它們的“軌道”,，無法預測其未來的狀態(tài)；二是具有分數(shù)維數(shù),。系統(tǒng)被限制在奇異吸引子內(nèi)來回游蕩時,，其軌道又不能充滿整個區(qū)域，彼此間有無窮多的間隙,，這樣的實體比二維大,，比三維小,，介于二維與三維之間，是一個分數(shù)維數(shù),；三是具有無窮嵌套自相似結(jié)構(gòu),。系統(tǒng)通過倍周期分岔進入混沌，其原來的有序結(jié)構(gòu)并非完全消失,，而是形成了無窮多個結(jié)構(gòu),，周期由1，2,，4,，8，···以到無窮,。故顯示出雜亂無章的混沌狀態(tài),。但在混沌區(qū)內(nèi)，從大到小,，一層一層具有彼此相似的結(jié)構(gòu)互相套疊,，從而形成“無窮嵌套的自相似結(jié)構(gòu)”,?；煦缋碚搹目茖W上進一步說明了自然界有序和無序的辯證統(tǒng)一、確定性和隨機性的辯證統(tǒng)一,?；煦缋碚摵妥越M織理論的成就，使人們認識到,，牛頓力學不僅不能應用于無窮大和無窮小事物的研究,，對于無窮多個要素構(gòu)成的復雜系統(tǒng)也同樣遇到了困難，出現(xiàn)了新的局限性,，面臨新挑戰(zhàn),。 生物體是自然界最復雜的自組織系統(tǒng)，它們與非生命系統(tǒng)一樣,，也是非線性振蕩系統(tǒng),。從信息與非線性振蕩等觀點來解釋生命的本質(zhì)，討論生命可能的存在形式和存在條件,，可以得出一系列不同于傳統(tǒng)認識的全新看法,。愛根的超循環(huán)理論和米勒的生命系統(tǒng)理論就是直接從生物領(lǐng)域入物來研究非平衡系統(tǒng)的自組織理論。 超循環(huán)理論是由柏林大學物理化學家M·愛根于1971年正式提出的,。他在尋求生物學現(xiàn)象的理化基礎時,，應用化學動力學理論和量子力學躍進理論，建立了一套數(shù)學模型,，并在1977年發(fā)表的《超循環(huán)—自然界的一個自組織原理》一文中作了系統(tǒng)闡述,。這一理論的中心思想是要說明在生命起源的化學階段和生物進化階段之間還有一個生物大分子自組織階段,，即從生物大分子到原生細胞的進化階段中，形成了一種超循環(huán)式的組織,，它具有一旦建立就永存下去的選擇機制,，構(gòu)成生命運動中由酶的催化作用所推動的各種循環(huán)。這些循環(huán)層次相屬,，低一級循環(huán)組成高一級循環(huán),，高層次的循環(huán)又組成更高一級循環(huán)，逐層遞進不已,。在這一過程中形成了統(tǒng)一遺傳密碼的細胞結(jié)構(gòu),。超循環(huán)理論和耗散結(jié)構(gòu)理論,、協(xié)同學理論都證明了自然界的物質(zhì)客體從無序到有序、從低級到高級有序不斷進化觀點的正確性,。 美國心理學家J·米勒從生命系統(tǒng)的許多知識應與物理科學、工程學相一致的概念加以說明這一觀點出發(fā)，在本世紀50年代提出了生命系統(tǒng)理論,。這里所謂的“生命系統(tǒng)”是指一切活著的具體系統(tǒng)，從阿米巴到聯(lián)合國,，從細胞到超國家系統(tǒng)。作為一般系統(tǒng)理論，它具有通用學科性質(zhì)的概念體系,。它在層次等級中形成一個個子集的生命系統(tǒng)共有8個層次：細胞,、器官、生物體,、群體,、組織,、社區(qū)、社會以及超國家系統(tǒng),。這里的層次等級從最小的可分割的物質(zhì)形式進展到分子,、多分子系統(tǒng)、行星系等等,，最后達到最大系統(tǒng),，即宇宙。生命系統(tǒng)是具有能保持甚至隨著時間推移能增強其邊界內(nèi)部低熵狀態(tài)特性的多分子系統(tǒng),。它們輸入高負熵的物質(zhì),，如燃料或食物，并以廢物形式輸出低負熵物質(zhì),。當一個生命系統(tǒng)邊界內(nèi)部的熵減小時,，在把該生命系統(tǒng)及其環(huán)境包括在內(nèi)的更大系統(tǒng)中的熵是要增大的，因此并不違背熱力學第二定律,。 科學是社會歷史的產(chǎn)物、人類智慧的結(jié)晶,。在社會歷史和人類認識發(fā)展的不同階段上都表現(xiàn)出自己時代的特征,。那么，現(xiàn)代科學的特征是什么呢？我們認為,，貫穿于20世紀的現(xiàn)代科學革命,，它的特點與趨勢主要表現(xiàn)在：科學發(fā)展的加速化和數(shù)學化，科學,、技術(shù),、生產(chǎn)的一體化等方面。 （一）科學體系結(jié)構(gòu)的整體化和專業(yè)化 科學作為一種知識體系,，是由各種不同學科形成的一個有機整體,。不同時期的科學整體都有其結(jié)構(gòu)形態(tài)，反映了人們在一定歷史條件下對自然界不同層次和方面的認識水平,。古代的科學知識結(jié)構(gòu)體系主要是由大量經(jīng)驗性的實用知識,、少數(shù)幾門理論自然知識和自然哲學等幾種具體形態(tài)構(gòu)成的。從15世紀下半葉到19世紀末的近代自然科學結(jié)構(gòu)體系是以牛頓力學為核心的經(jīng)典自然科學體系,，各門具體科學相繼從自然哲學中分化出來,，形成日益龐大的知識體系。在這一時期,，由于力學在生產(chǎn)和工程上的大量應用,，出現(xiàn)了幾次重大的理論綜合?？茖W的發(fā)展總是存在著不斷分化和不斷綜合又使人類對自然界的總體認識更深一步,，為進一步的科學分化提供新出發(fā)點和指導原則。自19世紀末20世紀初爆發(fā)物理學革命以來,，尤其是第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后,，科學的發(fā)展突出地表現(xiàn)出分化的步伐大大加快，學科越來越多,，專業(yè)化程度越來越高,，科學知識的層次性也日益明顯。當代的科學體系結(jié)構(gòu),，本質(zhì)上是分層次的,、立體的、網(wǎng)絡的,、開放的大系統(tǒng)。人們開始從一種全新的觀點出發(fā),，向著不同的物質(zhì)層次進軍,。在本世紀發(fā)現(xiàn)了原子結(jié)構(gòu)、各種基本粒子以后,，自然科學的研究從宏觀低速領(lǐng)域的物質(zhì)運動規(guī)律進入到微觀高速領(lǐng)域和大尺度的宇觀領(lǐng)域的物質(zhì)運動規(guī)律,，導致了粒子物理學、宇宙演化論、分子生物學等基本學科理論的誕生,?？茖W在高度分化，但學科之間的界限也越來越不分明,。各門科學之間的空隙逐漸得到填補,，分子生物學的出現(xiàn)使物理科學和生命科學之間的鴻溝開始消失,。在各種學科之間出現(xiàn)新的交叉學科,、邊緣學科、橫斷學科,，使科學結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為連續(xù)的整體,，科學由二元平面走向三元立體，科學綜合化和整體化的趨勢日益為人們所認識,。據(jù)統(tǒng)計,，目前各種層次的學科已有兩千多門。現(xiàn)代科學越是精深地研究,，人們越是接近整體地,、綜合地把握各領(lǐng)域所獲得的成果。現(xiàn)代科學與近代科學相比較,，發(fā)生了很大變化,，主要表現(xiàn)在： 1. 統(tǒng)一的自然科學已分化為基礎理論科學、技術(shù)基礎科學和工程應用 科學三大層次,，而每一層次又分成多種不同的門類,。 2．科學與技術(shù)、自然科學與社會科學以及各門自然科學之間的相互滲透和整體的趨勢明顯加快,。不僅各門傳統(tǒng)的基礎科學的分支學科（一級學科,、二級學科等）按樹枝型不斷成長，逐漸形成新的基礎科學門類,，如人體科學,、思維科學等；而有各基礎學科之間,、各分支學科之間的邊緣學科,、交叉學科、橫斷學科,，如環(huán)境科學,、仿生學等也在蓬勃發(fā)展。 3.當代人類社會生活的各個方面都受到了科學技術(shù)的深刻影響,，科學,、技術(shù),、經(jīng)濟、社會之間的協(xié)調(diào)發(fā)展日益成為歷史的潮流,。 （二）科學活動的社會化和國際化 科學活動的社會化和國際化,，是指科學勞動的組織形式發(fā)展到了國家規(guī)模，甚至國際合作,，科學技術(shù)已成為整個社會整體的有機構(gòu)成,。科學研究工作從個人活動發(fā)展為集體活動,，曾經(jīng)歷了很長時間,。在古代和中世紀，人們進行科學研究很大程度上受求知愿望和尋求自然界奧秘的興趣所驅(qū)使,。當時科學與技術(shù)是分離的,，科學研究往往是上層人物的事情，而技術(shù)活動則是勞動者,、工匠們的事情,。科學高貴,、技術(shù)低賤的思想在歐洲影響很深,。近代以來，科學家從事科學研究是以追求真理為目的,。他們總想把自己的發(fā)現(xiàn)告訴志同道合的人們,。基于這一點,，大家愿意定期集會,，交流各自的研究成果。16世紀,，這樣的交流小組在意大利開始出現(xiàn)并很快發(fā)展到170個,，1657年還成立了實驗學會。繼而英國于1662年正式成立“以促進自然知識為宗旨的皇家學會”,，這是世界上第一個學會,。從這以后，科學研究的社會化和制度化發(fā)展很快,，尤其于1666年成立的法國皇家科學院成為國立研究機構(gòu)的先驅(qū),，由國家負擔一切費用，根據(jù)國家需要確定研究項目,，并有部分會員由國家支付工資,，成為職業(yè)科學家。過去,，科學家與發(fā)明家,、工人之間的接觸是偶然發(fā)生的，以致使一個新原理從發(fā)現(xiàn)到實際應用需要很長時間,，某些精密儀器和工程取得進展,，需要經(jīng)過幾代人的努力。現(xiàn)在,，科學研究已成為自覺的有組織的活動,，并與生產(chǎn)密切結(jié)合。以前科學家個人配幾個助手的科研活動形式已為集體組織所取代,。19世紀末20世紀初,，一部分企業(yè)家或政府官員，對科學尤其是應用科學的重意義逐步有所認識,，從而肯于投入大量的人力物力,，如英國政府于20世紀初成立“科學工業(yè)研究局”，各行各業(yè)建立“研究共同體”,。德國政府和各大企業(yè)協(xié)作,，成立了開塞·維爾赫姆協(xié)會，進行化學,、物理,、生物等領(lǐng)域的基礎理論研究。 20世紀30年代以后,，科學勞動和組織管理已發(fā)展到了國家規(guī)?；蚩鐕问健?SPAN lang=EN-US>1937年德國建立V-2火箭基地開始,，到1961年美國實施阿波羅登月計劃達到高潮,。第二次世界大戰(zhàn)以后，美國和前蘇聯(lián)等發(fā)達國家之間的競爭極大程度上依靠科學技術(shù)的實力,。在這種情況下,，重大科研項目都由國家政府出面組織，特別是軍工部門,，各國競相擴大研究規(guī)模,，增加研究經(jīng)費，發(fā)展尖端技術(shù),?？茖W技術(shù)與國家的政治、經(jīng)濟,、軍事連成一體,。美國政府年軍費開支由150億美元迅速上升到500億美元。美國科學家從事的重大科研項目,，多由美國國防部提供費用,。戰(zhàn)前的科學研究,，各國普遍依靠各大學的研究室和企業(yè)實驗室，而戰(zhàn)后普遍建立起國家研究所,，由它們與各大學和企業(yè)研究室共同協(xié)作,。有時甚至國家規(guī)模也顯得力量太弱而開展國際協(xié)作，規(guī)?？涨?，投資巨大?？茖W活動的國際化從早期的跨國公司發(fā)展到多個國家的聯(lián)合,。1958年為了進行國際原子能研究的合作，成立了歐洲原子能委員會,。這種形式到80年代更加普遍,。1985年開始的中美兩國海洋科學家合作對熱帶太平洋海氣相互作用的調(diào)查研究，歷時5年,，已完整地掌握“厄爾尼諾”現(xiàn)象從產(chǎn)生——鼎盛——消衰全過程的科學數(shù)據(jù)和資料,，對揭示地震、全球氣候的變化規(guī)律具有重大意義,。 科學活動的社會化和國際化意味著現(xiàn)代科學革命從一開始就是具有世界規(guī)模的復雜多態(tài)的過程,，在不同的地區(qū)、不同的社會制度上都在進行著,，它也標志著人類進入了所謂“大科學”的時代,。 （三）科學發(fā)展的加速化和數(shù)學化 科學發(fā)展的加速化主要是指科學發(fā)展的速度和科學理論物化的速度呈現(xiàn)不斷加快的趨勢。恩格斯曾對19世紀以前近代自然科學的發(fā)展速度加以概括：“科學的發(fā)展從此便大踏步地前進,，而且得到了一種力量,，這種力量可以說是與從其出發(fā)點起的（時間的）距離的平方成正比的。”（《馬克思恩格斯選集》第3卷,，第446頁,。）到了20世紀40年代，對科學的發(fā)展有了更進一步的認識,。美國著名科學學專家D·普賴斯在他的《巴比侖以來的科學》一書中以科學雜志和學術(shù)論文作為知識量的重要指標,，描述科學是按指數(shù)增長的規(guī)律。 科學發(fā)展的速度可以從幾個方面的統(tǒng)計數(shù)字來說明：首先,，從科學家的人數(shù)發(fā)展來看,，據(jù)統(tǒng)計資料推算（見表）（楊沛霆?！犊茖W技術(shù)史》,，浙江教育出版社，1986年,，第481頁,。）：每50年科學家增長10倍,，可見這一增長速度是相當于驚人的。 年 份 科學家人數(shù)
其次,，科學知識的增長與科學家人數(shù)增長的速度相適應,。科學家的主要任務是生產(chǎn)知識,，因此，科學知識數(shù)量的增加和科學家數(shù)量的增長關(guān)系十分密切,。據(jù)D·普賴斯的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,，知識增長量是與科學家增長總數(shù)的平方根成比例關(guān)系，即科學家增長3倍,，科學知識（成果數(shù)）增加1.7倍,。 再次，從科學出版物的數(shù)量來度量,?？茖W知識在19世紀和20世紀中葉是按指數(shù)規(guī)律增長的，約每10年增長1倍,，80年代則每6～7年增長1倍?，F(xiàn)在全世界每天發(fā)表科技論文6000～8000篇，發(fā)表科技論文的數(shù)量每隔一年半就增加一倍,。 自然科學理論物化的速度加快,，是指從提出自然科學理論到生產(chǎn)過程中加以應用所間隔的時間越來越短。19世紀以前,，蒸汽機發(fā)明到投入生產(chǎn)用了100年（1680～1780）蒸汽機車用了34年（1790～1824）,，柴油機用了19年（1878～1897），電動機用了57年（1829～1886）,，電話機56年（1820～1876）,，無線電35年（1867～1902），電子管31年（1884～1915）,，汽車27年（1868～1895）,。但進入20世紀以來，物化速度日益加快,。雷達只用了15年（1925～1940）,，電視機用了12年（1922～1934），晶體管5年（1948～1953）,，原子能利用從發(fā)現(xiàn)原子核裂變到第一臺原子反應堆建立只用了3年（1939～1942）,，而激光器從實驗室發(fā)明到在工業(yè)上應用則僅僅1年。另外,，據(jù)有關(guān)資料介紹,，在1885～1919年間,，一種發(fā)明到客觀存在在工業(yè)上應用的“成熟期”，平均是30年,，從生產(chǎn)到投入市場平均是7年,；在1920～1944年間，這些時間相應地變?yōu)?SPAN lang=EN-US>16年和8年,，而在1945～1964年間,，則分別縮短為9年和5年。（何鐘秀主編,?！犊茖W學綱要》，天津科技出版社,，1982年,，第234頁。）現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的另一重要趨勢是,，它不僅要進行定性的研究,，而且還要進行定量的研究，形成具有數(shù)量意義的概念,，運用這種要領(lǐng)對研究客體進行數(shù)量分析,，提出一定的數(shù)學關(guān)系式和數(shù)學模型來描述研究客體的運動和規(guī)律。這是現(xiàn)代科學革命的一個必然趨勢,。尤其是電子計算機,、人工智能的出現(xiàn)，它已可以協(xié)助和配合人腦從事計算,、判斷,、推理、決策,、翻譯,、情報資料檢索等各種活動。這就要求在研究模型編制成形式化的信息符號系統(tǒng)輸入電子計算機,，使之依照一定的程序代替人腦進行思維活動,。 （四）科學、技術(shù),、生產(chǎn)的一體化 整個近代,，雖然物質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展日益迅速以及與其相聯(lián)系的科學技術(shù)在物質(zhì)生產(chǎn)過程中的應用日益廣泛，但科學和技術(shù),、科學和生產(chǎn)在很大程度上仍然是脫節(jié)的,。主要表現(xiàn)在：（1）科學的發(fā)展常常落后于技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，以致在科學理論上尚未搞清楚的東西，在技術(shù)和生產(chǎn)上卻可以首先實現(xiàn)它,。如18世紀發(fā)明的蒸汽機,，作為其理論基礎的熱力學，直到19世紀中葉才建立起來,。（2）有時科學因其身的矛盾運動而出現(xiàn)新理論,，但卻遲遲不能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)，應用于物質(zhì)生產(chǎn),。如1831年發(fā)現(xiàn)電的磁感應定律,，直到1867年才制成可供生產(chǎn)使用的直流發(fā)電機，而電力技術(shù)的發(fā)展和電力技術(shù)革命的真正開始卻是19世紀70年代以后的事了,。20世紀以來,，情況大為不同。隨著系統(tǒng)科學的發(fā)展和電子計算機的應用,，在機器體系中加進了一個全新的部分——自動控制機。在使用這種復雜的自動化機器體系的條件下,，若沒有科學理論的指導,，不僅不能發(fā)有、創(chuàng)造新的生產(chǎn)工具,，就是操縱或重復制造原有的生產(chǎn)工具也是困難的,。何況當前正在進行的科學技術(shù)革命，改變了全部技術(shù)的基礎,，改變了全部生產(chǎn)技術(shù)——從材料與能源的開發(fā)利用,，直到機器體系的組織和管理的形式以及人們在生產(chǎn)過程中的地位和作用。同時,，它還改變了生產(chǎn)的社會結(jié)構(gòu),，造成了可以克服腦力勞動與體力勞動、農(nóng)業(yè)勞動與工業(yè)勞動,、城市與鄉(xiāng)村,、生產(chǎn)領(lǐng)域與非生產(chǎn)領(lǐng)域等差另的必要的物質(zhì)技術(shù)條件。50年代以后,，人們普遍關(guān)心科學革命和技術(shù)革命對未來社會的作用,。人們?nèi)找媲宄卣J識到當代科學革命和技術(shù)革命能極大地影響人類的歷史進程，人們的社會生活和社會關(guān)系正在發(fā)生著深刻變化,。換句話說,，自然科學革命引起了技術(shù)和生產(chǎn)的革命變革；而技術(shù)和生產(chǎn)變革的成果,，反過來變成現(xiàn)代科學革命的強大基礎,，促進并加速著科學革命的進程。這是現(xiàn)代科學革命與技術(shù)革命相互關(guān)系的一個重要特點。這一特點使科學革命與技術(shù)革命在更高的基礎上融合成統(tǒng)一的過程,。因此,，前蘇聯(lián)學者凱德洛夫根據(jù)現(xiàn)代科學革命和技術(shù)革命合流的趨勢，主張把這兩個革命合稱為“現(xiàn)代科學技術(shù)革命”,。當代科學對于物質(zhì)生產(chǎn)的這種主導作用和超前作用,，不但極大地提高了物質(zhì)生產(chǎn)力，而且也從根本上改變了生產(chǎn),、技術(shù),、科學三者相互作用的形式，在以前“生產(chǎn)→技術(shù)→科學”的過程基礎上,，出現(xiàn)和“科學→技術(shù)→生產(chǎn)”這種逆向過程,。比如，先有了量子理論,，而后運用量子力學研究固體中電子運動過程,，建立了半導體能帶模型理論，使半導體技術(shù)和電子技術(shù)蓬勃發(fā)展起來,，并促進了電子計算機的發(fā)展,；運用相對論及原子核裂變原理形成和發(fā)展了核技術(shù)，促進了原子能在軍事,、航運,、發(fā)電等方面的應用；運用光量子理論創(chuàng)造了激光技術(shù),，建立了激光產(chǎn)業(yè),；運用分子生物學、生物化學,、微生物學和遺傳學等新成就,，發(fā)展起生物技術(shù)，廣泛地應用于工業(yè),、農(nóng)業(yè),、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面，等等,。這些都突出地表現(xiàn)了生產(chǎn),、技術(shù)、科學三者的真正的辯證結(jié)合,，形成了“生產(chǎn)技術(shù)科學”的完整體系,。 |
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