第160次-- 科学与技术前沿论坛

主题报告

人类文明的主线和历史地理学的使命http://videozh.cas.cn/masvod/public/2026/07/13/20260713_19f5a2585e6_r36_1200k.mp4
葛剑雄教授复旦大学

文明是指某一特定的较大的人类群体，在特定的时间和空间范围内创造的物质财富和精神财富的总和。人类文明始终贯穿着两条主线：一是人类与自然的互动和协调，即人类不自觉地或自觉地适应地理环境。一是人类不断克服自身的生物性、兽性，形成人性，并逐步确立人类共同的精神标准和价值观念。在早期，人类的生活、生产和生存都只能适应自然环境，或者通过迁徙找到更适宜的环境，避免被淘汰和灭绝的命运。文明的曙光无不出现在地理环境相对优越的区域，其形成和发展也离不开必要的自然条件，直到今天还不可避免受到地理环境的制约。物质财富可以积累和传承，产品、物质、技术、科学总是越来越丰富、先进，今胜于昔，后超越于前。人性是人类精神活动的产物，对物质条件的依赖度很低，基本不受地理环境的影响。人类的精神境界、人性的高度，并不一定随着时间的推移和物质基础的改善而同步提升。精神、思想、人性不能由遗传基因传承，以往达到的高度后世未必能超越。地球表层是人类历史的舞台，同时又是人类文明的物质基础和构成部分。人性本身并不依赖于地理环境，但人性的具体化和实践还是离不开物质条件，同样与地理环境密切相关。历史地理学研究和重构历史时期的地理和自然环境，是认识人类文明这两条主线的必要条件，也是厘清两者关系和区别的可行途径，也为人类应对未来提供启示。例如全球变暖的人为因素还无法解释人类文明史上更大幅度的变暖和变冷的根本原因，应引起重视。
地球科学知识的历史功用http://videozh.cas.cn/masvod/public/2026/07/13/20260713_19f5a3784f6_r36_1200k.mp4
张九辰研究员中国科学院自然科学史研究所

探索并掌握地球科学知识，是人类文明史的重要主题。在漫长的历史长河中，人类根据自身的观察与思考，用文字描述、图像绘制、科学归纳、数据统计积累起来的地球科学知识，为人类的生存发展和社会文明的进步做出了贡献。本报告选取古代、近代和现代三个历史片段，通过具体案例分析了不同时代地球科学知识的不同历史功用，重点分析地学知识在“资政”、摆脱宗教束缚和关注人类生存发展的重大问题等方面所发挥的作用。区域描述是古代地学知识的重要组成部分。作为一种人为的土地划界，区域既反映了人类对自然环境的认识水平，也是历史文化空间特点的地域反映。古代东西方的区域地理著作，均有“为行政管理服务”的功能。中国是世界上唯一拥有三千余年连续历史记录的国家，这些文献至今仍然是了解环境历史变迁的重要依据之一。近代地球科学，是在摆脱宗教束缚的过程中建立起来的。地理大发现时代，丰富的地学知识促使人类开始理性思考，并逐渐摆脱了依据《圣经》解释万物成因的陈规。正如莱伊尔在《地质学原理》中所说：“从 17 世纪末期到 18 世纪终了，地质学发展的内容，是新见解和宗教教义的经常剧烈斗争史”。19 世纪地学机构创立以后，更加注重地学研究的社会功能。由此而产生的基础科学与应用科学关系的争论，一直延续至今。随着开拓知识前沿和解决重大、全球性问题的大科学时代的到来，以解决全球性科学问题为主的大科学研究计划，其目标多是为全人类服务。这些计划因巨大的社会投入，在国家发展战略和社会需求方面发挥重大作用的同时，也最终推动科学问题进入公众视野。本报告通过梳理不同历史时期地球科学知识在人类历史上的主要功用，探讨镶嵌于现实社会中的地学研究的特点与职责，并通过对长时段的历史观察，理解地球科学的社会功能。
地理学与人类文明http://videozh.cas.cn/masvod/public/2026/07/13/20260713_19f5a29f83a_r36_1200k.mp4
宋长青教授北京师范大学

人类文明是人类社会在历史发展过程中所创造的各种物质和精神文化成果的总和。在人类文明的进化过程中，科学技术起着决定性的推动作用。地理学是聚焦地球陆地表层自然和人文要素的学科，在人类文明演化史中起到了不可替代的重要作用。地球陆地表层多要素在特定区域的共生特征，决定了人类对生存环境的选择、人类的生产和生活方式。地理学作为独立的知识单元，形成学科本身探索世界的特有视角，即区域性、综合性和复杂性。传统地理学围绕陆地表层要素的时间变化变化过程、空间分异规律、多地点网络关系以及区域间生产要素流动创建了系统的研究方法，并将大量的研究成果应用于资源调查、开发与利用，灾害风险防范，多尺空间规划等领域。随着社会需求的不断转向，多要素综合问题的提出，对学科理论、方法和技术提出了更高的要求，传统的还原论思维创建的知识体系难以满足解决综合性、复杂性问题的要求。地理学开始重新审视学科研究对象的特征，发现地理学关注的陆地表层是一个开发的、整体的复杂系统，迫切需要融合技术学科的知识，尤其是需要加强与系统科学等学科的融合，提升解决复杂问题的能力。系统科学作为重要技术学科之一，在上世纪 30 年代后，提出系统论、控制论和信息论，创建了整体研究的方法论体系。然而，“老三论”对于解决机械系统难题起到了巨大的推动作用，而对开放的系统却无能为力。自上个世纪 70 年代，系统科学发展到一个新的阶段，提出了一系列面向开放系统的新理论，如耗散结构理论、协同论、突变论等理论，为开展系统研究奠定了理论基础，也为地理学从区域综合的视角研究提供了可能。为此，当今的地理学开始针对区域空间结构开展复杂性表征研究、针对区域多要素综合体开展多要素非线性耦合研究、针对区域系统行为开展结构与功能研究。地理学研究的系统转向不仅是传统研究的深化，同时也是研究范式的更新，它将为宏观科学的方法论完善提供借鉴意义，也可为解决人类面临综合、复杂问题提供良好支撑。
地球化学学科对人类文明的贡献http://videozh.cas.cn/masvod/public/2026/07/13/20260713_19f5a2771b5_r36_1200k.mp4
刘学炎教授天津大学地球系统科学学院

从“天”“地”“气”到“元素”是人类形成自然观、宇宙观的重大飞跃。地球化学学科对准确认识地球系统运行规律、探测和评估地球资源、改善地表生态环境做出了不可替代的贡献，推动了人类精神文明和社会可持续发展。首先，地球化学学科引领了人类对地球系统运行规律从定性到定量、宏观到微观的准确认识。地球化学定年技术将地球年龄确定为 45.6 亿年，结束了有关地球年龄的长期争论，推动了地球系统气候、地质事件和生物演化历史的重建，实现了地球与行星科学的对比与演化研究。地球化学示踪技术是唯一能够定量理解元素来源、迁移和转化过程的学科，元素/同位素/分析/实验/计算地球化学分支学科的方法和理论揭示了各地圈化学组成、深部和地表系统的动力学和互作机制，为板块构造等地学领域的重大理论建立提供了关键信息。其次，地球化学学科推动了人类对地球资源的探测与评估。地球资源能源是人类物质文明的重要基础。岩石和矿床地球化学分支学科对矿石化学元素组成、分布、赋存状态的量化，实现了矿石元素品位、矿床类型、富集区域和边界的准确测定。油气/有机/分析地球化学分支学科对石油有机成分的鉴别和量化，揭示了油气田和地热资源的成因和演化机制。可以说，地球化学学科使人类对资源能源的探测进入了‘化探’时代。最后，地球化学学科是支撑生态环境管理和人类可持续发展不可缺少的学科。生态环境安全是人类物质和精神文明建设的重要保障。表层/生物/环境等地球化学分支学科定量地表关键营养元素（如氮、磷）的状态和循环过程，揭示了水-土-气-生圈层环境质量和生态功能（如富营养化、酸化、生物多样性减少）的演变机制。另一方面，厘清地表关键污染元素的来源、迁移转化和去向，服务于减排策略制定，终止了人类对高毒能源（如含铅汽油）与食品（如高汞水稻和水产品）的使用。可以说，地球化学学科保障了人类粮食和生态环境安全。
地球物理学与人类文明进步
潘永信研究员中国科学院地质与地球物理研究所

地球物理学运用物理学及相关学科的理论与方法，结合观测和实验手段，认识地球和行星内部及空间的结构、特性、运行与演化规律，探寻地球和行星资源，揭示人类宜居环境的形成、变化和调控机理。地球物理学发展与人类文明进步息息相关。地球物理学研究范畴跨越内部到空间，从根本上突破了人类认知地球和行星的时空局限性，揭示出地球圈层结构与过程，在全球统一的时空基准下精确定量认识地球（如全球卫星导航系统），探查人类工业社会发展所需的各种地下矿产资源，地震、地磁、空间天气等研究为人类防灾减灾提供了科学支撑。地球物理学极大促进了人类知识体系和生存空间的拓展，以及生活方式的革新。本报告将简要介绍地球物理学科发展对认识和利用人类地球家园，包括行星地球的圈层结构、定位与导航、地下资源能源勘察、生存空间拓展和防灾减灾等方面的重要贡献；展望地球物理学在未来深地、深空、深海科学研究，认知地球宜居性形成与演化，服务国家重大发展战略的潜力。

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第160次：地球科学与人类文明