科學發展史學習檔案

課名：科學發展史
授課教師：王石番
學習目標：(我對於這門課程的學習目標)
學習科學發展史，有助於釐清現今的熱門科學議題，例如生物複製、奈米科技等等，現今看待古代科學發展，會發現一些好玩的觀點，有助於瞭解古代科學家所提出有意義的科學問題，當然有些問題很有趣，從建構的一些概念，可以瞭解科學家如何觀察自然現象，從觀察中提出問題，所以應該學習古人大膽假設，以邏輯為工具，進行推理，再以實驗為根據，用機率論修正結論，這種科學推論精神，值得我們學習效法。
課程內容：(關於這門課程的授課內容)
如何看待歷史上的科學事實，從瞭解古代科學的起源、數學觀、原子學說，進一步探討科學發展的意義與價值，文藝復興前的人文與自然，發展到文藝復興達到所謂革命性的高峰，一直到近代，大家還是非常好奇的「達文西的藝術」，透過科學方法研究其神秘的特性。因為科學革命以及達爾文演化思潮，推翻了舊有中世紀基督教觀念，研究古典與近代物理，可以體會古代科學大師是怎麼來跟大自然相處，面對自然世界時，所提出的一些問題，有一般人所沒有的科學思考觀點，古代學者的心思細膩，懂得觀察與實驗，更是勇敢的去假設實驗來驗證，自己的論點正不正確，這些科學家精神，值得我們效法學習。近代科學為什麼不在中國發生？這一些相關的科學議題，值得我們後人省思，研究今日科技vs.社會不可分割的密切關係。
3.1學習歷程元素—筆記
日期：97 年 9 月 25 日
檔案名稱：科學發展史筆記

檔案類型 ■筆記
內容：希臘的自然與科學
授課教授：姚珩2008/09/25
I. 科學的發生與目標(認識世界)
↑↓
秩序、和諧
數學
※ 為何要學習科學(從事思考)
→ 求得 智慧、滌淨 靈魂、永恆 生命
◎元素說、原子說
1.把實物分成七個範疇：本體、性質、位置、作用與反應、時間、關係、量
可看出量只是其中之一，且不是最重要的範疇
2.宇宙: 地表附近的月下區（sublunary）－ 可毀壞、腐敗與隨時改變的塵世;
群星所居的天體區（heaven）－ 永恆不滅、不變動的世界 。
本性為重之物: 水、土，其目的為地球之中心，故會往下落。
本性為輕之物: 火、氣、靈魂，其目的為天體，故會往上飛。
3.自然本身是一種過程、成長與變化，也是一種努力、奮鬥與趨向。
目的與終極因，如藝術、完善、高貴，可喚起物體自潛在實體，如石柱、胚胎、凡俗，達成為真實實體，如雕像、成人、神聖。
4.物理學都是在討論，塵世上有生滅之現象與原因;而天體運動之成因，則屬蒼天神聖之事，實非人力所能所知。- 亞里斯多德
世界之結構物質之變化由本性 (nature)來描述所決定
5. -柏拉圖說：
「有一種很高尚的作用，迫使靈性去論證抽象的數目，並能免於受可見、可觸之物所困」。「惟幾何能令人洞見真理」。「術數學家是要確實把握，一些用心靈的眼睛才能看得見的東西」。「呈現世界秩序的自然是由無法被限定物與可被限定物二者調和在一起，有序世界為一 整體，且萬物皆在其內」。
因萬物之本性，完全與同化相似，而則遍佈於世界之本性之內。他們認為之本質即為萬物之本質，而全部宇宙即是和諧。
II. 西方人為何學習科學
1.追求真實 (實體) ，原理與原因就是實體。- 形上學
2.智慧 — 就是有關某些原理與原因的科學。- 形上學
神←宗教
實體←科學
3.神的活動乃是理性思維。神的整個生活都至為幸福，而人的生活，只是在和神的活動相似時才幸福，所以完滿的幸福存在於之中。- 倫理學
※學習科學目的 (追求真實)


文藝復興之前的人體與自然
授課教授：陳恒安2008/10/09
◎ 生命科學知識的特質
好奇、理論、理解自然、利用、掌控
農漁畜牧、醫學藥學、實驗科學
基因科技
◎ 回溯~~~希臘西方生物學源頭
1.
「希波克拉底說是、可是蓋倫說不是」
1243-1255 義大利教堂濕壁畫
亞里斯多德 (384-322 BC)
2. 什麼是自然物? 自然：physis 自然是能夠再生的或者是具有內在的目的，可以不斷重現自身，相對於人為或技術 (ars, art, Kunst, techné)
3. 人為產品則是將人為想法或形式加諸自然物之上
◎ 自然物與非自然物差異在於
4. 《論靈魂》(De anima)、靈魂學說 (Seelenlehre)，影響至 19 世紀
5. 植物：anima vegetativa (生長律動)
6. 動物：av + anima sensitiva (感官與運動)
7. 人：av + as + anima intellecta (理性智慧，logos)
8. 具有靈魂、能維持生命現象的物體便稱為「有機體」、 「生物(體)」(Organism)
◎蓋倫生理學:靈氣學說
9. 營養由腸帶到肝臟，在此spiritus naturalis（新陳代謝、營養、生長、製血）使其變為血液
10. 一些血液到四肢，其餘到右心室；在左心室血液與由肺臟進來的spiritus vitalis（產生及攜帶分佈熱、使血液流動、脈動）
11. 一些再到四肢，一些到腦，產生spiritus animalis（思想、感覺、運動），經由神經傳到身體各處
◎現代解剖學的奠基者：維薩留斯 (Andreas Vesalius, 1514-1564)
◎「化學中的路德」：第一個以母語寫作醫學作品（瑞士人、德語），「醫學化學」反對體液學說系統，認為生理或病理現象為身體化學過程。研究身體中物質的特性、組成與轉變、以及以上在化學意義上，對疾病、健康、治療的角色。
◎醫學：反對傳統書籍
* 尊崇「自然之書」，模範：希波克拉底
* 燒毀蓋倫與阿維森那的書
* 知識來源：自然之書（經驗）vs.上帝（天啟）
* 煉金術可用來製藥和為機體的功能提供化學類比，針對病徵下藥
◎ 神秘的科學方法？
譬喻、類比、隱喻
人=小宇宙
推動人類活動的力量類似於推動宇宙活動的力量
疾病與星座的關係
疾病與身體的關係類似於星星與星座的關係
因此醫師應了解健康與疾病機體的本質，辨認它的功能、結構等現象
具神秘色彩的知識易被誤用
隱喻的相關與啟發變為簡單的因果關係
星象學
相信星象是心理需求？
阿拉伯醫師阿維森那 (Avicenna, 980-1037) 在醫療中便已考慮人類與星相的關係
荒謬醫療？全人醫學？
結論 I
一、希臘理性與基督文明的融合
二、亞里斯多德＼蓋倫傳統
三、權威的反叛與限制
結論 II
一、斷裂與連續
二、身處多元思想集體的研究者
三、思想方式的制約
四、知識流動的方向
五、創新思維的可能
達文西的藝術，科學與神秘
授課教授：林芳玫2008/10/16
◎ 達文西成就
•達文西在解剖實驗與人體組織的科學性研究，成為首位細剖人體結構的藝術家，提供嶄新而真實的觀點。達文西也留下一萬三千頁左右的筆記和素描。從手稿內容，我們曉得他解剖過人體，構想過飛行器，會製造迫擊砲，設計長達三百公尺的橋樑，在光學、機械、天文、地質學上，也都有相當深入的研究。他還是個音樂家，會演奏各種樂器，還會自己動手做樂器，簡直是個「無所不知、無所不能」的天才。
◎最後晚餐的結構之美與難解之謎
V 圖形的意義: 女性
M 圖形的意義: Mary; Mary Magdalene or Mary the Holy Mother?
耶穌的容顏
耶穌旁的人是誰? 門徒約翰; 聖徒馬德琳; 聖母瑪麗亞?
多一隻手, 握著刀子的手
◎ 當代文化想像與基督教文化的激盪:達文西密碼
聖殿騎士團千年來保有著聖杯以及不能說的秘密
聖杯的追尋: 人生的旅途以及人生意義的探索
小說: 假設真的有這個杯子?
杯子是一個容器, V, 女性的象徵.
小說家的虛構情節: 耶穌有結婚, 妻子是Mary Magdalene
◎ 黃金比例與費波納奇序列
Fibonacci sequence: 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233
34÷21=1.618, 黃金比例
◎ 黃金比例與對數螺線
把1x1的方形拉成1:1.618的矩形
以新的矩形長邊為1, 製造出更大的方形, 以大方形製造出1:1.618的更大矩形，以此類推, 矩形變成方形, 方形變成矩形，把對角線的點連接起來, 就會出現對數螺線
◎ 大自然的對數螺線
鷹類向下俯衝捕捉獵物, 以螺線方式往下盤旋
玫瑰花花瓣結構、鳳梨

演化思潮：達爾文革了什麼命
授課教授：陳恒安2008/10/23
◎ 十九世紀生物學的主要課題
自然史與分類學之後
形態
解剖、組織、胚胎、細胞學
生命結構單位，單位分佈與形成的問題
功能
生理學
轉型
現在與過去，生物個體、種類之間，生物與環境之間的關係
◎達爾文革命
第一次革命：面對創世論者，宇宙觀的改變 (擺脫宗教、目的論的宇宙觀)
第二次革命：二十世紀遺傳學與博物學傳統學科的新綜合
達爾文學說中的五個理論
一、 演化事實 (cf. 進化)
二、 共同祖先
三、 物種會增加
四、 漸變主義
五、 自然選擇
新舊世界觀之差異
一、 時間尺度的拓展
二、 宇宙變化的概念
三、 放棄設計的思想
四、 放棄奇蹟
五、 將人類納入自然秩序
時間尺度的拓展
l 基督教傳統
l 創世發生在公元前4004年
l 地質學對地球歷史的知識
l 達爾文時期知識界一般認為地球歷史至少是上百萬年
◎ 物種的時間分布：化石
n18世紀自然歷史觀念下，地層關係變為地「史」關係，不同地層代表地球上不同時期的現象
n生物相與地球歷史相關，是歷史過程的結果，過程進行受到與今天相同的自然法則影響
n地質越古老，包含的生物與現代差異越大
◎ 絕種的三種解釋
A. 拉馬克：生物從未絕種，只是經歷巨大轉變，無法辨認
B. 災變說：生物整批絕種乃因巨大自然災變，被較「進步」的一批添補留下的空檔
C. 賴耳：根據地質學說的均變論(Uniformitarianism)，認為物種絕種是因各自與環境條件的關係。而因滅絕而空出來的位置，可引入新物種。至於引入物種的力量或途徑，賴耳認為是超自然的。均變論與特創論妥協理論
◎ 將人類納入自然秩序
I. 基督教思想，人的形象與地位，人類以上帝的形象創造，居所有創造物之最高地位
II. 科學歷史中人的形象與地位，亞里斯多德並不忌諱指出人類與其他動物，如猿（黑猩猩、大猩猩等）、長尾猴與狒狒的相似性。
◎ 達爾文以前的演化學說
l 拉馬克 ：演化是從較不完美邁向完美的運動，按體制複雜的程度，從最初的原蟲一直到哺乳類動物及人類發展，用進廢退、後天性狀可遺傳

族群指數成長

成長

資源有限

變異遺傳

變異遺傳
個體特殊

個體特殊
個體競爭

個體競爭
族群穩定

不同生存率，天擇

歷經多世代，演化

◎ 達爾文主義的影響：海克爾、隆布羅索、佛洛伊德
海克爾 (Ernst Haeckel, 1834-1919)：猿猴教授，達爾文德國代言人，「生物重演律」(recapitulation)：生物個體的胚胎發育史，是種系演化史的重演，是十九世紀末，現象描述轉變為句行動力的「種族優化」觀念
隆布羅索(Cesare Lombroso, 1836-1909)：生物重演律、顱相學 (phrenology)、犯罪學，建立犯罪者至正常人的序列：犯罪人類學，改善刑法，辨認人性之「惡」
佛洛伊德：1938《心理分析綱要》，人類心理問題的兩面：腦與意識，器質 (腦、神經系統) 為研究意識的起點，腦，演化的成果。所以，動物性的根源會影響人類。例如，性！


阿基米德寶典
授課老師：洪萬生2008/11/20
◎ 阿基米德寶典
作者：威廉諾爾、雷維爾內茲
英文版：2008年第一版
中譯者：曹亮吉教授
中譯版：2008年8月第一版
學術偵探小說，金格里奇是哈佛大學天文學及科學史名譽教授 (Owen Gingerich) 推許《阿基米德寶典》就像一本引人入勝的學術偵探小說，隨著揭露的證據愈來愈多，內容也愈來愈豐富。
◎再生洋皮書 (palimpsest)
•《阿基米德寶典》是教士約翰‧麥隆納斯 (Ioannes Mylonas) 在公元1229年4月14日所抄寫的祈禱書，為的是在耶穌復活周年日，當作禮物獻給教會。
•教士所使用的再生洋皮紙，是取自原載有阿基米德的著作《平衡平面》、《球及圓柱》、《圓的測量》、《螺線》、《浮體》、《方法》以及《胃痛》大約是出現在公元970年，以及其他的羊皮書，將它們再使用，因而這部祈禱書，也稱為再生羊皮書。
•這一本書簡直就是「一座擁有特殊古代手稿的小圖書館」。
◎《方法》第14命題圓柱截體體積＝外圍正立方體體積的六分之一
l 任取一切片，就產生立方體的一個三角形，它立於長方形的一個線段之上。
l 阿基米德指出：組成三角柱的各個三角形的數目，與組成長方形的各線段的數目，兩者是一樣的。
l 阿基米德有關面積、體積公式，以及圓周率近似值22/7的嚴密證明，都結合了前述的逼近法與窮盡法，其中主要牽涉到「潛在無窮」(potential infinity) 的概念。
◎ 阿基米德為何胃痛？
l 阿基米德數學的現代性，則是一個他稱之為「胃痛」的組合學問題：將給定正方形切割成14片之後，再重新拼湊成為正方形的方法有：17152種！

◎ 認知科學觀點
l 從認知科學觀點切入，文本的形式 (form) 與內容 (content) 同樣重要，認知與邏輯，抽象觀念與具體圖像，終究無法分離！因此，經由研究圖形及符號、書頁及手稿的認知歷史，我們可能會進一步倒回去瞭解敘拉古的阿基米德的頭腦
◎ 內容 (content) vs. 形式 (form)
l 內茲強調古代文本的認知意義，因此，它的內容 vs. 形式的意義得以凸顯，必須顧及詮釋者的理論與實作之結合
l 以中國西漢呂后二年 (186 B.C.) 埋葬的竹簡算書《筭數書》為例，作圖完全不可能！
◎ 感謝阿基米德本人！
l 運用機率論、資訊的概念，科學家發現最有資訊的影像，就是各種灰階都具有相同機率分布的影像。
l 運用微積分，科學家把實際的機率分布曲線轉換成我們所需要。
l 機率論和微積分構成了顯影科學。
l 沒有阿基米德，就沒有可讀出阿基米德文本的科學。
◎ 附件來源：
l 內茲、諾爾（中譯：曹亮吉）(2007).《阿基米德寶典：失落的洋皮書 》，台北：天下文化。
l 斯坦 (2004).《阿基米德幹了什麼好事！》台北：天下文化。
l http://museum.math.ntnu.edu.tw

微積分歷史溯源
授課老師：陳敏晧2008/11/27
◎ 古希臘時代
l 西元前 430 年左右，希臘的希波克拉底 (Hippocrates, ca. 460 B.C. – ca. 370 B.C. ) 證明了兩個圓的面積比等於其直徑的平方比。他所用的方法是用相似的多邊形內接於兩圓中，然後不斷的增加邊數以窮盡圓的面積而導出。
l 致力於化圓為方的問題時，得出了求以兩不等徑圓弧為邊的新月牙形面積的方法。
◎ 幾何三大問題亦稱幾何作圖三大問題:
(1)化圓為方,即求作一正方形,使其面積等於一已知圓的面積;
(2)三等分任意角;
(3)倍立方,即求作一立方體,使其體積是一已知立方體體積的二倍。
◎ 歐多克索斯(Eudoxus, 410 or 408 B.C. – 355 or 347 B.C. )是古希臘時代成就卓著的數學家和天文學家，曾受教於柏拉圖。對數學的最大功績是創立了關於比例的一個新理論。他首先引入『量』的概念，將『量』和『數』區別開來。用現代術語來說，他的『量』指的是連續量，而『數』是離散的，僅限於有理數。
l 證明：兩圓面積之比等於其半徑平方之比；圓錐體的體積為同底同高的圓柱體體積的 1/3 等的幾何定理。歐多克索斯以此明確的公理為依據進行演繹推理，大大的推廣了『窮盡法』的應用。
◎ 不可公度量理論
畢氏學派相信「數目 (number) 是所有事物的本質」，這裡的「數目」指的是正整數。兩個線段長如果都可以用同一個單位元量盡，就稱這兩個線段長為「可公度量的」(commensurable)；反之，如果不能同時量盡，就稱「不可公度量的」(incommensurable) 。
◎ 阿基米德如何算拋物線面積?
拋物線面積=4/3倍三角形PQR面積。


◎阿基米德墓碑
球的體積為圓柱體體積的2/3倍。
◎希臘數學經典之作
歐幾里得（Euclid, about 300 B.C.E. ）的《幾何原本》（Elements）是一部數學著作，共13卷。它偉大的歷史意義在於它是用公理法建立起演繹體系的最早典範。
1-6卷：平面幾何 7-9卷：數論 10卷：無理數 11-13卷：立體幾何
資料來源：http://aleph0.clarku.edu/~djoyce/java/elements/toc.html
◎ 中世紀法國代數學家韋達（François Viète, 1540-1603）
名言:沒有不能解決的問題 。
1591年出版了最早的符號代數名著《分析方法入門》，對代數學加以系統的整理，並第一次自覺地使用字母來表示未知數和已知數，還使用它們當做一般係數。

◎克卜勒三大定律
一、克卜勒第一定律：行星繞太陽運行的軌道橢圓，太陽位在橢圓的焦點之一。
二、克卜勒第二定律 ：等面積速率定律：太陽與行星的連線，在相同的時間掃過相同的面積。"
三、克卜勒第三定律 ：行星軌道半長軸的平方與其週期的立方成正比。
克卜勒vs.微積分
§Kepler (克卜勒，1571—1630)在其《桶的體積量度》中，第一個嘗試利用無窮微量去決定由曲線所生成之圖形的區域面積與體積。
◎萊布尼茲發表微積分論文
l 1684年，萊布尼茲發表在來比錫的一份雜誌 Acta Eruditorum 上。在這篇文章中，他引進了微分式，給了微分式的四則公式：




◎牛頓vs.微積分
l 牛頓（1642～1727年）是微積分最重要的締造者，積分的觀念可遠溯到阿基米德。從十七世紀初期到牛頓進入微積分歷史之前，還有 Fermat、Wallis 等人做了些微積分學的開展工作。和牛頓同時及稍後的，還有萊布尼茲、第一代的 Bernoulli 世家等微積分人物。
l 牛頓在微積分方面的第一件重大發現就是二項展開式，而且也就是二項展開式使他在微積分方面有了重大的突破。
l 1669年，牛頓完成了他的第一篇微積分論文《運用無窮多項方程的分析學》。該文中，他稱變量的無窮小增量為「瞬」，給出了求一個變量﹝關於時間的﹞瞬時變化率的普遍方法，並且証明了面積可以由求變化率的逆過程得到。這就是我們現在所謂的微積分學基本定理。
近代科學為何不在中國發生？
授課老師：洪萬生2008/12/18
◎ 近代科學發展需要哪些必要條件？
近代科學 (modern science) 與科學革命 (scientific revolutions)
科學革命的代表人物：哥白尼、伽利略、刻卜勒，以及牛頓
天文學革命： 1453
物理學革命：1687
◎文藝復興技術的最佳見證
1. 達文西早年受過工匠的嚴格訓練，同時，也一直自詡為藝術家兼工程師，所以，他終其一生都熱愛機械性技術與工程。這個時期也是他完全專注於工藝實作。也因此，他的手稿可以說是中世紀與文藝復興技術的最佳見證。
2. 趙友欽：緣督子趙真人，元代全真教教士，著有《革象新書》。他是中國歷史上數學與宗教互動的最佳案例。他從圓內接正方形開始，一直割圓到兩萬多邊，驗證祖沖之的圓周率近似值3.141592 精確。
3. 塔塔里亞 (Niccolo Tartaglia)十六世紀『直接』受戰爭影響的義大利數學家，年幼家貧，自修拉丁文，希臘文與數學。1537年出版《新科學》(Nova scientia)，研究砲彈的最大射程與拋射體。
•補充：十六世紀數學家有三類：
一、宮廷數學家：伽利略
二、宮廷醫生兼醫學院教授：卡丹諾
三、占星家：在大學任教
四、 算術補習班師傅或城鎮公務員：Tartaglia

4. 伽利略《兩種新科學》：若非深遠的科學形上學理念，以及雄厚的數學理論背景，伽利略焉能結合學院理論和工匠技術，進而敲開敲開科學的大門
◎歷史的必然還是偶然？
1587 -- 萬曆十五年
文藝復興，重商主義，科學革命！
古希臘柏拉圖，阿基米德的著作重見天日！
伽利略所繼承的希臘文化資產！

3.4學習歷程元素—報告

日期：97 年 12 月 30 日
檔案名稱：科學發展史期中報告 -達文西傳奇的另一章心得

檔案類型■期中報告(書面)
授課教授：林芳玫
以前有讀過藝術史，知道文藝復興的一大巨匠是達文西，是一位令人佩服的偉大天才，我認為想像他個人一定是有來過未來，所以早在五百年前，就畫出了許多未來世界的發明，我對天才有另一番見解，從古至今有些偉大的發明家，都有些怪癖，不然就是想法跟一般人不太一樣，所以他們有能力去發掘問題，我們只知道其中一部份，而發明家的腦袋瓜，卻是充滿著想像，蘊藏了人類未知的無限可能，達文西曾說:「人是一切的準則」，而心「正是人的一切」，我覺得好像有一點宗教意味，不過人是一切的準則，這句話有一點怪，因為我們不可能控制整個宇宙，大自然是會反撲的，我們只能遵守大自然法則，而心「正是人的一切」這句話我認同，因為心的力量最大，如果覺得身在天堂，內心就快樂；如果覺得身在地獄，自然就會痛苦。
達文西的一生熱衷思考研究大自然的現象，包括分析人類身體結構與生物植物的外觀，更讓人吃驚的是，達文西沒有正式的文憑，他是靠自己去學，探究當時的時代環境，父母的階級不一，所以不能去學習有身份地位人的職業，不過這就是一個轉捩點，也許是命運的安排，不過我覺得他算是瞞幸運的，被父親安排去學雕刻當學徒，所以使得他，接觸到繪畫、雕刻、力學這些東西，真實的面對這些事物。我自己曾學習過繪畫，所以瞭解在繪畫時必須注意光影的變化、色溫，當然最重要的是結構，難怪他會去學數學的幾何學。推演之他的興趣更廣，更研究解剖學，以科學的角度去真實面對操刀，達文西留下一萬三千頁左右的筆記和素描，這些珍貴的手稿，留給我們的是他堅毅的意志力，不斷的發掘問題，研究問題方法，讓當時有看過他的手稿者，見識到真實的解剖學，而不是活在舊有的解剖學中。
這都是之前的想法，看了老師給的閱讀講義後，我深深的發現，用現代的科學去解釋，都有許多的主觀推論存在，打破我先前單純美好的看法，科學史家認為達文西並沒有掌握真正的科學方法，認為他的科學研究缺乏「現代性」，對於近代科學的締造，卻幾乎沒有任何影響。這些說法，或許可以做為參考，身為一個藝術家，願意用科學的方式來畫畫，很不簡單，因為現代的畫家，注重創意、想像空間。在文藝復興時期，達文西認為一幅畫必須是實體的精確再現，而運用透視法達成此一任務，因此他還研究光和顏色，動物與植物等等，都以以大自然為師，設計新發明。這些事件，遺留給後代的是，當代造型原理的老師，也是叫學生去觀察大自然萬物，以萬物為師。
身為一位藝術家，所執著藝術品品質素養所具備的理論，必須結合實作，這一定要的，因為這樣才會準確，不實驗哪會知道有無正確性。不過達文西在如何處理「化圓為方」的作圖問題上，襯托了達文西的數學素養的不足，雖然他花了大量時間與精力研究《幾何原本》，這點我可以理解，因為人不可能是萬能的，不可能十八般武藝都會。像我自己也很繪畫，但是對於數學可是一竅不通。我喜歡想像，因為這樣可以擁有自己的思想，我不喜歡絕對，因為這樣就有二元對立，但是活在當代，感謝太多太多人的犧牲奉獻，讓我不用耗太多的時間精力，去探索科學，身旁有許多的科技產品，如果沒有這些，很難想像我們還能存活沒有這些物品嗎？
達文西的偉大作品「蒙娜麗莎的微笑」、「最後的晚餐」都留給後人無限的想像，而他之所以在藝術界名流青史，主要是他繪出了透視法，傳達出繪畫是一種科學，揭示了自然界的真實性，甚至到現代，有人出版風行全球的「達文西密碼」，更拍成電影，引發宗教人士的反彈，這背後有許多的意涵等著我們來見解思考，其實問題點也反映出現代人的心靈思考模式不同。不管如何，達文西真的是一位集合藝術、科學、文學、詩、音樂、哲學、工程師和發明家於一身的傑出人物，造就文藝復興的一位巨匠之一。


3.4學習歷程元素—報告
日期：97 年 11 月 1 日
檔案名稱：科學發展史期末報告 -科學百科全書-天工開物

檔案類型：■期末報告(書面)
授課教授：洪萬生
一、前言
探究其背景明代是我國古代農業、手工業、商業都比較發達的階段，一些巨商往往致富於數千里之外，另外明代商業和交通亦較發達，因此這些發展促進了科學技術的發揚。《天工開物》這本關於綜合性的科學技術的書，發揚了前人的優秀成就，另一方面也有許多新的研究成果，就是這時候創作出來的。
二、正文
作者簡介：
宋應星（A.D. 1587-1661），字長庚，江西奉新北鄉人，生於明萬曆十五年一個官宦家庭中。萬曆四十三年，他與哥哥應昇同時考上舉人，一時之間，「奉新二宋」聞名遐邇。然而，通往仕途的道路並非總是平順，隨後近六次北京會試的名落孫山，雖然讓應星與官宦之途無緣，但他卻趁每次的科舉考試，順機展開大江南北遊，視野大大的開闊，生活也有了新的體驗。宋應星在走訪各地時，不僅考察各種農工生產技術，並載下所聞所感，奠下往後豐碩的科學成果。回到幼年，宋應星其實自小就喜歡四處遊歷。家鄉奉新縣北鄉是個交通發達的地方，距離縣城有三十里左右，應星常在此處郊遊。到了入庠之後，宋應星開始注意「人際發展」，結識不少志同道合的知己伙伴，相處之際，彼此鼓勵切磋。
1634年，宋應星出任江西分宜縣教諭（縣學的教官），利用這段時間，他寫出一部古代農業、手工業生產技術的卓越著作－《天工開物》；隨後又撰寫《卮言十種》、《畫音歸正》、《原耗》等著作。後來，他又擔任福建汀州府推官、亳州知州；並於清兵入關後，憤然解官歸里。清順治年間宋應星逝世。 除了《天工開物》之外，宋應星還著有《卮言十種》、《畫音歸正》、《原耗》、《美利箋》、《雜色文》、《春秋戎狄》等，但都已失傳。近曾發現其四篇佚著的明刻本，包括談論自然科學的《論氣》與《談天》。議論明末政治、經濟、思想、軍事與文化的《野議》。以及憤世憂民之作－《思憐詩》，共五十二首。
《天工開物》內容簡介
《天工開物》著作初刊于1637年（明崇禎十年）。
《天工開物》此書本名稱，乃以「巧奪天工」、「開物成務」二句古詞結合而成。自然界本身的各種資源就是「天工」；經由人類的努力與創發，所形塑的各種物質即為「開物」。總而言之是說明人只要有豐富的知識與技能，努力付出，就能生產各種甚於天然的人工物品。 《天工開物》是中國古代一部綜合性的科學技術著作，有人也稱它是一部百科全書式的著作。記載了明朝中葉以前中國古代的各項技術。全書分為上中下三篇18卷。並附有123幅插圖，描繪了130多項生產技術和工具的名稱、形狀、工序。
「天工開物」全書分為上中下三卷，共有十八篇。每一篇下又分為若干項，少的有三項，最多達三十六項。舉凡關於飲食、衣服、燃料，以及製陶、製紙、造船、採礦等的原料原產地，工作經過，都有詳細的說明。
有一種說法，說因為中國的大量古籍中存在強烈的「華夷之辯」意識，滿族入關後，為鞏固作為異族的統治，消滅漢族主體意識，對中國古籍進行了一次集中整理、檢查、修改和銷毀，即是通稱的對「四庫全書」的整理。其中凡被認為對滿清不利的，進行修改或毀滅。《天工開物》因被認為存在「反滿」思想而被銷毀。後來《天工開物》由藏於日本的明朝原版重印刊行中國。──《天工開物》在<<古今圖書集成>>略有摘取，在修訂《四庫全書》由於發現反清思想被壓制國內失傳。


1.
衣食方面：農作物栽培、榖物脫粒加工、種桑養蠶、植棉與麻、染料生產及紡織、染色、製鹽、榨糖等
2.
日用品：磚瓦、陶瓷、銅鐵器、舟車等製造、冶煉金屬、燒製石灰、礬石、硫磺、開採煤炭、榨取油類及造紙等
3.
其他：五金採冶、兵器、火藥製作、製麴、釀酒、珠寶玉料採琢等
三、結論
《天工開物》是世界上第一部關於農業和手工業生產的綜合性著作，被歐洲學者稱為「技術的百科全書」。它對中國古代的各項技術進行了系統地總結，構成了一個完整的科學技術體系。對農業方面的豐富經驗進行了總結，全面反映了工藝技術的成就。書中記述的許多生產技術，一直沿用到近代。
四、心得
一個偉大的人，就是不向困境屈服，有驚人的意志力，宋應星就是一個例子，因為一個念頭「糾正讀書人歧視科技的錯誤觀念」，而下定決心要寫一本有關生產科技方面的書，從中面臨了困難，因為國人自私的觀念，像一些「祖傳祕方」失傳了，非常遺憾，這麼好的傳統精華，就這樣不見了。他的正知見，為了大眾幸福著想，開始從古書尋找資料，雖有一些發現與收穫，但還是不完全，因此他忙著到各種生產場所參觀，向工人請教各種生產的技術，為祖國的農業和手工業生產的科學技術體系重要著作。明代科學著作大都具有承前啓後、集歷代之大成的特點：它們既總結了前人的優秀成果，而在研究方法和學術思想上，卻又有許多創新，如「物種發展變異理論」，比德國卡弗·沃爾弗的種源說要早一百多年，「動物雜交培育良種」比法國比爾慈比斯雅要早二百多來。煉鋅方法在世界上宋應星是第一個記載的，還有挖煤中的瓦斯排空和巷道支扶，化學變化中質量守恒道理等等的記錄，都比國外先進或早得多。

在這一本書中也保存了不少的機械工程史料，對後人研究中國機械工程史有極大的助益！另外我國的化學知識，從來也沒有專書記述，但在「天工開物」一書中的冶鑄、錘鍛、燔石、五金等篇，卻保存了不少古代的化學知識。像這些技術、知識方面的東西，就是不能失傳，得靠一些人願意付出，把它們傳承下來，這樣依循古人的經驗，才能再創新！令我佩服的是除了文字的說明外，「天工開物」一書還附有二百多幅的插圖，把各種器具的製造過程巨細靡遺的畫出來，因為他的體貼細心，為了讓大家更瞭解，而學到各種生產技術，真的很敬仰這種造福世人的精神。

由於明朝滅亡後，滿清統治中國，工農業的發展受到阻礙。因此，「天工開物」也佚失了！幸好有人在民國初年，於日本找到「天工開物」的重印本，再從新把它帶回國內。從這點可以知道，可以帶給人類幸福的事物，一定都要廣於流傳和大眾分享，千萬不要吝嗇，不然遇到天災人禍，就流失不見，是非常可惜的事，像是科技產業，就是比創新，有研發就不怕競爭。感謝宋應星這位偉大的科學技術研究者，他讓我們瞭解許多的知識、技術，想不到我們的老祖宗早在三百多年前出版「天工開物」，是一部多麼偉大且有價值的書籍，難怪英國的李約瑟把宋應星說成是「中國的狄德羅」。


五、附錄
書面資料：中國文化新論 科技篇 格物與成器 歷代科技著作分析（老師提供）

網址：http://content.edu.tw/senior/history/tc_dm/history/person/techn/techn04.htm

3.4學習歷程元素—報告
日期：97 年 11 月 28 日
檔案名稱：科學發展史平時報告
（一）-閱讀阿基米德寶典心得科學發展史平時報告
（二）- 微積分歷史溯源心得

檔案類型 ■平時報告(書面)
授課教授：洪萬生
我所知道的阿基米德就是在洗澡時為了沉思皇冠是否為純金打造，看到溢出水缸的水，興奮的跑出家門在大街上大叫：「我發現了，我發現了！」的奇特人物。其實我本人不太會注意閱讀「數學」類的書，但是老師您課堂上，說的有多麼好看，推薦我們看，這樣難得的好書，想想也算是增長自己的見聞，其實看到這本書，我是被封面外表給吸引住，內容跟我當初所想像的不一樣！
這是一本真實發生的故事，不是虛構的小說，從一個美術館單純想要展示一本在拍賣會上令人矚目的「一本又老又髒的書」，經過洽談到修復研究、了解並展覽這本具有傳奇與歷史的手稿文件。經由這一連串國際專家進行修復、科技專家進行各種顯影工作以及學者解讀顯影後的內容。這些動作，不但呈現這本再生羊皮書的原始面貌，甚至還發現其中「阿基米德」的重要發現：數學［方法］（拋物線弓形面積、無窮的發現、機率論、數學模型在物理世界的應用）均一一重現出來！
書中也介紹了數學史，數學在阿基米德時代，在日常生活中捬手可得，例如建造房屋或神殿，使用建材比例及擺放的角度計算。與羅馬人作戰，敘拉古城弩砲的建立，拋物線等理論運用都是。都是以實用為主的視覺數學。至於數學公式，則是西元975年由一位書記忠實抄錄阿基米德圖形的同時，默默發明數學符號，為現在科學的公式鋪了路。
書中最為精彩的部分，莫過於胃痛的遊戲，將給定正方形切割成14片之後，再重新拼湊成為正方形的方法有多少種？阿基米德的答案是：17152種！真是太可怕了，這就是「數學是要靠經驗的」不斷的演算，累積經驗與再造。這本羊皮書的重覆使用，除保存了古希臘文明的科學、民主政治和哲學三個領域的中心思想外，另外也保存後人部分的宗教祈禱書，這一本書簡直就是「古代手稿的小圖書館」。真的很感謝阿基米德的智慧及手抄本，才能締造發展出近代科學。所以偉大的發現一定要遺留檔案記載，才能造福後世。


科學發展史平時報告（二）- 微積分歷史溯源心得
授課教授：陳敏晧
我是第一次上微機分的課，之前都不瞭解其意義，但是一直聽到老師談到微積分，甚至之前上大一數學通識課程時，就耳聞洪老師，因為太過於投入計算微積分，可以達到廢傾忘食的禪悅境界，我就一直想認識看看，到底是什麼魔力，可以讓人達到此一境地。
上課時陳老師教導我們用紙張來折成微積分的範例，例如折出拋物線、橢圓形、圓形的圖形，雖然折的很辛苦，但是看的出來才是最重要。
微積分學的發展與應用幾乎影響了現代生活的所有領域。它與幾乎涵蓋所有科學分支，特別是物理學，關系更為密切。幾乎所有現代技術，如建築、航空、工程類或者商業類的都以微積分學作為基本數學工具。所以說，沒有微積分，世界可能不會進步，舉一個生活例子，老闆可以用微積分來算多買一件東西、多一個工人所要負擔的「實際」成本是多少，商品的售價和成本的「最佳組合」是多少。以及銀行信用卡計算利息等等都是運用微積分，所以還是要瞭解這些知識，不然賠錢就倒楣了。


4.通識課程學習心得報告

上了科學發展史，使自己增加科學知識，初步認識古代科技至現代科技知識，本來很害怕這門課程的，因為自己的物理、化學很差，但是第一堂課，教授就一直強調不要擔心聽不懂，因為班上同學都不是理工科的，從現在開始，教授用說故事的方式進入主題，也勾引了我的興趣，教授從古文明述說起古代科學的發展，自己從中領會出，原來高度的文明，相對的它的科技發展前衛，這不是憑空而來的，因為必須有文化才能培育藝術、發展科學研究，這個觀點很重要也是事實，所以我們一定要珍惜自己國家的文化，中國古文明，值得我們來研究，但也不要剛愎自用，中西方科學互相應用，中國的科學發展於宋、元發展到高峰期，到後來沒落，歸咎於欠缺理性的思維方式及科學研究方法，不重視科學技術的發展，真是可惜！相較於古希臘科學偏重理論思維及科學研究方法，這是中西的差異。

因為有老師的引導，從來不會去注意的科普書籍，我的動力是因為課堂上教授一再地推薦，說科普小說超好看，一定要看之下，前往圖書館去借來看，現在我開始愛上閱讀科普小說，因為真的很好看，在閱讀中，讓自己像是身歷其境一般，與科學大師們在書中面對面，探索科學大師的智慧。

面對高科技的現代社會，也出現了許多社會、環境問題，因為科技發展到顛峰，有時候甚至會成為人類的敵人，這也是高科技時代會面臨的挑戰，人們要省思高科技帶來的便利外及所帶來的衝擊。