第四章 物質材料的進步

十八世紀工業革命後，工業與科學息息相關。科學研究日益進步，也帶動工業的發展。 影響：人類物質生活進步，許多以前只有貴族方能享用的東西，成為大眾化的商品。

第一節 近代科學的發展 科技文明與文化 文化：人類活動的總稱 人類文化重要的進展：遠古人類使用火。 第一節 近代科學的發展 科技文明與文化 文化：人類活動的總稱 人類文化重要的進展：遠古人類使用火。 火的用途：熟食避免疾病、保存食物、製作器物（煉銅、冶鐵、製鋼） 銅：是貨幣材料、促進商業發達 鐵：製成鐵犁，提高農業產量，促進人口增加。

物質材料的進步 人類科技發展導致物質材料不斷進步 過程：石器、陶器、銅器、鐵器、塑膠、鈦合金

早期科學技術的進步 科學的功能：解釋自然現象、改善生活 知識的產生：早期以實際經驗為基礎。 金字塔的建造：

文明的傳遞 農業地區的文明進展早於游牧地區 世界四大古文明區（大河文明）：西亞、埃及、印度、中國 光來自東方：西方文明是由東方文明逐漸傳遞而來 西亞、埃及→希臘、羅馬→西方世界

西歐文化的發展 十五世紀以前：接受各地的文化，如希臘、羅馬、拜占庭(東羅馬帝國)、伊斯蘭文化 十六世紀以後：迅速發展，並往外擴張 十四-十六世紀 文藝復興運動 十五世紀-地理大發現 十六世紀-宗教改革 十七世紀-科學革命 十八世紀-啟蒙運動

物理學的發展 十七世紀之後，西歐學者擺脫神學影響 十七世紀發展的重要物理學原理：自由落體、拋物線、氣壓

牛頓 用數學系統來描述物體的運動 是現代物理學的先驅

麥斯威爾 提出電磁論，認為光是一種電磁波 是物理學知識的重大突破 影響：十九世紀後半段，科學家利用電學原理產生不少重要的發明，促使電器工業和電子工業蓬勃發展

量子論 提出者：德國人蒲朗克 是二十世紀初，物理學的突破性發展 內容：說明物質經由震動而產生輻射能，能量的單位是量子 影響：量子論提出後，一連串相關的科學隨之發展

量子力學 玻爾對氫原子結構的認識 愛因斯坦的相對論及光的量子概念 用量子理論解釋光電效應 影響後來的量子力學

核反應的研究 時間：1930年代 科學界對質子、中子等原子構造更清楚瞭解，進行原子彈的研究

微波與雷射 四○年代以後，利用愛因斯坦的理論 發展微波及雷射 微波可應用在雷達及電磁爐上 雷射的應用更廣泛，可以傳送影音資料、醫學、光纖通訊及閱讀條碼等商業用途上

數學的發展 數學與科學的發展息息相關 古希臘、羅馬已經有代數及幾何方面的知識，且建立基本的天文知識。 中古時期，阿拉伯人的記數法是現代數學語言符號的基礎。也發展出三角學，對圓周率的計算相當精確。

十七世紀之後的數學發展 笛卡兒將幾何學與代數學綜合研究，發明了解析幾何學。 牛頓與萊布尼茲不約而同發展出微積分，奠定高等數學的基礎。

現代數學 分成理論數學與應用數學 理論數學：研究各種數學領域。 應用數學：將數學實際應用到各種自然科學領域，最早的應用科學以天文學及物理學為主，產生天體力學等新的研究

機率論、統計學、向量、微分幾何等逐漸發展 對計算更加精確，使天文學、物理、化學及各種工程計算隨之進步 十九世紀後數學的發展 機率論、統計學、向量、微分幾何等逐漸發展 對計算更加精確，使天文學、物理、化學及各種工程計算隨之進步

二十世紀後的數學 電子計算機的發達與數學相輔相成，成為現代人類日常生活的一部份。

化學的發展 化學是討論元素的性質及其變化的科學 人類對化學的知識起源甚早：埃及人製造玻璃、染料、煉鐵的技術相當進步，顯示化學技術的豐富。 六世紀，拜占庭的工匠已經知道特定的材料在一定的條件下混合，會產生劇烈的作用。 阿拉伯人繼承了希臘及拜占庭的化學知識，提出煉金、蒸餾、純化等技術，並且可以製造酒精、硼砂、明礬及硫酸鹽等物質。

中古時期的化學 西歐地區的化學知識在阿拉伯煉金術基礎下發展，並廣泛運用到火藥的製造及開礦上 化學屬於實際操作的學科，與神學衝突較少，因而發展較為順利。

十七、十八世紀的化學 十七世紀初期，日耳曼地區的馬堡大學成立實驗室，專門研究化學，並且應用到醫學之上。 十八世紀，日耳曼及英格蘭的學者對燃燒、碳化等化學作用進一步瞭解，並開始進一步將化學知識加以分類。

化學發展進入新的時代 1789年，拉瓦杰出版化學基本教程 稍後，美洲及西歐成立許多化學研究學會

對化學的進一步認識 1869年，日耳曼及俄羅斯的科學家不約而同發展出化學週期表。 影響：一些重要的化合物都在十九世紀中期出現，對化學成分與植物生長關係有進一步認識。 實驗室中已可製造少量的化學肥料

1900年以後的化學 科學家對於化學反應的變化及其影響有進一步的瞭解，並可以控制或產生化學變化，並將之應用到染料、製藥、醫學及農業等領域 科學家也知道化學物質對人體可能造成不良影響，第一次世界大戰期間，氯氣、芥子氣及光學都曾被用在戰場上，因此世界各國開始推動禁止使用化學武器。

二十世紀以來的化學 石油化學工業有長足的發展，製造出人造纖維、塑膠等新物質。 對現代人類產生重大影響

古代的醫學 考古資料顯示：石器時代的人已經能處理外傷及照顧婦女生產 出土的外科器材顯示西元前三千年埃及的外科技術相當發達 催吐、止瀉、退燒、止痛的藥物出現在文獻之中 但是對感染引起的內科疾病，多採巫術或宗教手段，嘗試解決。

西方醫學的始祖 希臘的希波克拉底斯（西元前460-前370年）觀察病患，做出診斷，並留下紀錄，被西方奉為醫學始祖

阿拉伯的醫學 阿拉伯人在希臘的知識基礎上將醫學發揚光大，對許多傳染病已有相當認識。 城市中的醫院已有分科處理，也設有藥局，規模不亞於今日。

西歐地區的醫學 較為緩慢 十四世紀黑死病流行時，因為不瞭解發病原因，無法有效應付。 十六世紀以後，隨著物理及化學知識的進步，以及放大鏡的運用，科學家開始對生物進一步觀察。 1640年，已經知道用金雞納樹皮提煉奎寧，醫治瘧疾

十八世紀西歐地區的醫學 有長足的進步 對細菌傳染及免疫認識更多 各國政府開始重視公共衛生，以防範大規模疫症的發生。 天花疫苗接種是最突出的成就之一。

十九世紀西方醫學的發展 重點是細菌病理學 對許多疾病的描述、診斷及治療都有大幅進步。 遺傳學也在這時候發展，並應用到疾病控制及農業改良方面。

二十世紀西方醫學的發展 對生物的行為及環境進一步研究 在染色體、遺傳學、行為科學、基因理論都有相當的成就。 對疾病有進一步的認識，例如：血型、傳染源、維生素與健康的關係。

化學對醫學的影響 1930年代德國的竇瑪格發明磺胺類藥物、英國的弗萊明發明盤尼西林等抗菌化學物 開創化學治療及抗生素治療的科技 胰島素、人工心臟等新醫療法也克服了許多重大疾病