自然科学在人类文明中扮演怎样的角色

自然科学在人类文明中扮演怎样的角色
自然科学在人类文明中扮演怎样的角色

自然科学在人类文明中扮演怎样的角色
自然科学是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学.它包括数学、物理学、化学、天文学、气象学等基础科学和农业科学、生物学、医学、材料科学等实用科学,是人类改造自然的实践经验即生产斗争经验的总结.它的发展取决于生产的发展.
原始社会中,人类对自然界的斗争,因生产工具简单、粗笨,还受到原始宗教及其他意识的影响,自然科学的发展是缓慢的.不过,人类取得的每一个科技进步,都推动了生产的发展,同时又促进自然科学知识的不断积累,预示着科技的新突破.因此,尽管当时的人们尚处于蒙昧与野蛮状态,但他们在与自然界的斗争中,以辛勤的劳动与聪明和智慧,不断地推动着科学技术的发展.
我国古代居民对天文学知识的认识与探索有着悠久的历史.早在旧石器时代,我们的祖先就已注意到暑往寒来的变化,月亮的盈亏圆缺,各种动物的活动规律,植物的生长与成熟的周期等等,并且逐渐摸索到它们的规律性.因此,差不多与进入新石器时代同时,农业与家畜饲养业便出现了.以后,人们为使农作物的生长不误农时,迫切需要掌握季节变化的规律.这就促使天文与历法知识的产生.从考古学提供的材料表明,可能在新石器时代早期,人们已经有意识地观测天象了,并用以确定方位、时间与季节.
方位的确定对人们的生产、生活有着重要的意义,所以人们很早就掌握了方位的辨别知识.他们从日出、日落及日落后北斗等星体出现的规律中探索出东、南、西、北的不同方位.他们在营造房舍、埋葬死者时,都注意到朝向.例如住房的朝向大多选择南向；同一个墓地,甚至同一个考古学文化的不同墓地中,绝大多数死者的头都朝着同一个方向.虽然其中有些朝向与正方向（正南、正北等）略有偏差,但基本方向都是不变的（少数不同方向的墓葬,应与死因有关）.如西安半坡墓地中墓葬的排列十分整齐,它们的方向基本一致,略有偏差者也与正西方向相差不超过 20°u12290X在年代更早的新郑裴李岗墓地清理的 114 座墓葬,均为长方形竖穴墓,排列密集,很有规律,所有头向均朝南或稍偏西.这些事例说明,距今 8000 年前的人们就已基本掌握了定向的方法.
季节的确定,大概是根据物候现象掌握农时而引发的.因为我国大部分地域地处温带,四季的变化比较明显：春暖花开之时,随着布谷鸟的啼鸣,人们开始播种；到了深秋,大地一片金黄,许多谷物都成熟了,人们进行收割；动物中的候鸟,如燕子春来秋去与大雁有规律的回归.自然界中如此年复一年的周期变化,使人们将寒往暑来、春华秋实与候鸟的有规律活动联系起来,寻找其间的变化规律,从而推定出农牧的时节.史前时期先民大概还缺乏春夏秋冬四季的明确概念,但是对农牧业的时节,则有了越来越多的认识.人们对天象的观测与探究,推进了天文知识的积累和天文学的出现.古代先民最早注意的星,大概是北斗七星.也有人说最早观测的星是红色亮星“大火”（心宿二）.传说在颛顼时代就有“火正”官,负责观测“大火”,以它的出没来指导农业生产.据推算,公元前 2400 年左右,黄昏时在地平线上见到“大火”时,正是春分前后,时值春播时节.像这样以观测天象来确定四时节令的方法,叫做“观象授时”.
相传黄帝时代已有了历法.帝尧时派天文官到东、南、西、北方去观测天象等等,都反映了古代先民对天象观测的重视.这些传说虽然还缺乏实物证明,但是,在新石器时代晚期出现原始的历法是完全有可能的.
远古时代的先民,在生活中已经注意到事物的数量与形状,但对数的概念是不清楚的.在分配与交换过程中,人们还不能确切地去判别多与少的差别.人们还不掌握 1、2、3、4……这些自然数的概念.交换是按照需要与意愿进行的,这是人类发展进程中必然要经历的一个过程.
到了新石器时代中期,可能出于记事或交换的需要,开始出现了刻划符号.距今 7000 年前的舞阳贾湖出土的龟甲上和七孔骨笛上都有刻划符号.骨笛上所刻的符号在孔的旁边.经过测试,这支骨笛的 7 个音孔各发一音,组成一个完整的音阶结构.而孔旁的符号作为等分的记号,反映了设计和制作这支骨笛的过程中的计算过程.因此有人认为它反映了 7000 年前的先民对数的认识.仰韶文化和年代稍晚的马家窑文化的彩陶钵口沿上也发现了各种刻划符号,据统计,总数有 50 多种.在龙山时期及稍后的考古学文化中也多有发现.传说古代有“结绳记事”、“契木为文”的时期,可能这些符号就已含有一定内容的记录刻符.所以,这些符号既有可能是我国古代文字的起源,也可能是数的起源.如果和商周时期的甲骨文或金文相比较,其中不少刻符与金文、甲骨文中的数字是一致或相似的,如一、二、三、五、十等等.有人提出仰韶文化的先民已具备了一、二、三……八的数的概念.
人们对形的认识也很早.当他们制作不同用途的工具时,无论是背厚刃薄的刀、斧,尖锐锋利的针、锥,还是滚圆的石球,或弯弯的木弓等等,都说明人们对各种几何图形有了认识,并加以应用.仰韶文化中,陶器的器形及其纹样,清楚地反映了人们对圆形、椭圆形、方形、菱形、弧形、三角形（包括等边三角形、直角三角形）、五边形、八角形等几何图形已具有明确的概念.同时,在几何图形的对称、圆弧的等分等方面都有许多实例.大溪文化中出土的空心陶球,球面上用三组一股的篦纹划出彼此相交的 6 个“米”字纹.在一个圆球表面进行刻划与分割,放置 6 个“米”字纹,若无一定的数学知识和计算能力是很难想象的.这些实例都说明仰韶文化与大溪文化的先民对数与几何图形的认识已达到一定水平.
正是人们对这些几何图形有了认识,因此,在当时的生产与生活实践中,大到建造房舍,小到制作工具、饰品,或者装饰图样的设计与记事符号的刻划,都能很好地体现方、圆、平、直的要求.如有些平面为方形的房屋,它的四边相等,木柱的对称和平行的排列.河姆渡遗址中发现的木构件,其梁柱与榫卯的受拉、受压都符合力学要求.彩绘花纹中所绘的直角三角形、菱形图案与人面比例的合理、匀称等等,都说明当时很可能已经掌握了绘划方、圆、平、直的方法与简单的工具.这种工具可能就是最早的规矩.