自然科學在人類文明中扮演怎樣的角色

題目：

自然科學在人類文明中扮演怎樣的角色

解答：

自然科學是研究自然界的物質形態、結構、性質和運動規律的科學.它包括數學、物理學、化學、天文學、氣象學等基礎科學和農業科學、生物學、醫學、材料科學等實用科學,是人類改造自然的實踐經驗即生產鬥爭經驗的總結.它的發展取決於生產的發展.
原始社會中,人類對自然界的鬥爭,因生產工具簡單、粗笨,還受到原始宗教及其他意識的影響,自然科學的發展是緩慢的.不過,人類取得的每一個科技進步,都推動了生產的發展,同時又促進自然科學知識的不斷積累,預示著科技的新突破.因此,儘管當時的人們尚處於蒙昧與野蠻狀態,但他們在與自然界的鬥爭中,以辛勤的勞動與聰明和智慧,不斷地推動著科學技術的發展.
我國古代居民對天文學知識的認識與探索有著悠久的歷史.早在舊石器時代,我們的祖先就已注意到暑往寒來的變化,月亮的盈虧圓缺,各種動物的活動規律,植物的生長與成熟的周期等等,並且逐漸摸索到它們的規律性.因此,差不多與進入新石器時代同時,農業與家畜飼養業便出現了.以後,人們爲使農作物的生長不誤農時,迫切需要掌握季節變化的規律.這就促使天文與曆法知識的產生.從考古學提供的材料表明,可能在新石器時代早期,人們已經有意識地觀測天象了,並用以確定方位、時間與季節.
方位的確定對人們的生產、生活有著重要的意義,所以人們很早就掌握了方位的辨別知識.他們從日出、日落及日落後北斗等星體出現的規律中探索出東、南、西、北的不同方位.他們在營造房舍、埋葬死者時,都注意到朝向.例如住房的朝向大多選擇南向；同一個墓地,甚至同一個考古學文化的不同墓地中,絕大多數死者的頭都朝著同一個方向.雖然其中有些朝向與正方向（正南、正北等）略有偏差,但基本方向都是不變的（少數不同方向的墓葬,應與死因有關）.如西安半坡墓地中墓葬的排列十分整齊,它們的方向基本一致,略有偏差者也與正西方向相差不超過 20°u12290X在年代更早的新鄭裴李崗墓地清理的 114 座墓葬,均爲長方形豎穴墓,排列密集,很有規律,所有頭向均朝南或稍偏西.這些事例說明,距今 8000 年前的人們就已基本掌握了定向的方法.
季節的確定,大概是根據物候現象掌握農時而引發的.因爲我國大部分地域地處溫帶,四季的變化比較明顯：春暖花開之時,隨著布穀鳥的啼鳴,人們開始播種；到了深秋,大地一片金黃,許多穀物都成熟了,人們進行收割；動物中的候鳥,如燕子春來秋去與大雁有規律的回歸.自然界中如此年復一年的周期變化,使人們將寒往暑來、春華秋實與候鳥的有規律活動聯繫起來,尋找其間的變化規律,從而推定出農牧的時節.史前時期先民大概還缺乏春夏秋冬四季的明確概念,但是對農牧業的時節,則有了越來越多的認識.人們對天象的觀測與探究,推進了天文知識的積累和天文學的出現.古代先民最早注意的星,大概是北斗七星.也有人說最早觀測的星是紅色亮星「大火」（心宿二）.傳說在顓頊時代就有「火正」官,負責觀測「大火」,以它的出沒來指導農業生產.據推算,公元前 2400 年左右,黃昏時在地平線上見到「大火」時,正是春分前後,時值春播時節.像這樣以觀測天象來確定四時節令的方法,叫做「觀象授時」.
相傳黃帝時代已有了曆法.帝堯時派天文官到東、南、西、北方去觀測天象等等,都反映了古代先民對天象觀測的重視.這些傳說雖然還缺乏實物證明,但是,在新石器時代晚期出現原始的曆法是完全有可能的.
遠古時代的先民,在生活中已經注意到事物的數量與形狀,但對數的概念是不清楚的.在分配與交換過程中,人們還不能確切地去判別多與少的差別.人們還不掌握 1、2、3、4……這些自然數的概念.交換是按照需要與意願進行的,這是人類發展進程中必然要經歷的一個過程.
到了新石器時代中期,可能出於記事或交換的需要,開始出現了刻劃符號.距今 7000 年前的舞陽賈湖出土的龜甲上和七孔骨笛上都有刻劃符號.骨笛上所刻的符號在孔的旁邊.經過測試,這支骨笛的 7 個音孔各發一音,組成一個完整的音階結構.而孔旁的符號作爲等分的記號,反映了設計和製作這支骨笛的過程中的計算過程.因此有人認爲它反映了 7000 年前的先民對數的認識.仰韶文化和年代稍晚的馬家窯文化的彩陶鉢口沿上也發現了各種刻劃符號,據統計,總數有 50 多種.在龍山時期及稍後的考古學文化中也多有發現.傳說古代有「結繩記事」、「契木爲文」的時期,可能這些符號就已含有一定內容的記錄刻符.所以,這些符號既有可能是我國古代文字的起源,也可能是數的起源.如果和商周時期的甲骨文或金文相比較,其中不少刻符與金文、甲骨文中的數字是一致或相似的,如一、二、三、五、十等等.有人提出仰韶文化的先民已具備了一、二、三……八的數的概念.
人們對形的認識也很早.當他們製作不同用途的工具時,無論是背厚刃薄的刀、斧,尖銳鋒利的針、錐,還是滾圓的石球,或彎彎的木弓等等,都說明人們對各種幾何圖形有了認識,並加以應用.仰韶文化中,陶器的器形及其紋樣,清楚地反映了人們對圓形、橢圓形、方形、菱形、弧形、三角形（包括等邊三角形、直角三角形）、五邊形、八角形等幾何圖形已具有明確的概念.同時,在幾何圖形的對稱、圓弧的等分等方面都有許多實例.大溪文化中出土的空心陶球,球面上用三組一股的篦紋劃出彼此相交的 6 個「米」字紋.在一個圓球表面進行刻劃與分割,放置 6 個「米」字紋,若無一定的數學知識和計算能力是很難想像的.這些實例都說明仰韶文化與大溪文化的先民對數與幾何圖形的認識已達到一定水平.
正是人們對這些幾何圖形有了認識,因此,在當時的生產與生活實踐中,大到建造房舍,小到製作工具、飾品,或者裝飾圖樣的設計與記事符號的刻劃,都能很好地體現方、圓、平、直的要求.如有些平面爲方形的房屋,它的四邊相等,木柱的對稱和平行的排列.河姆渡遺址中發現的木構件,其樑柱與榫卯的受拉、受壓都符合力學要求.彩繪花紋中所繪的直角三角形、菱形圖案與人面比例的合理、勻稱等等,都說明當時很可能已經掌握了繪劃方、圓、平、直的方法與簡單的工具.這種工具可能就是最早的規矩.