因此，人类文明的进步必然从人类获取物质、创造工具及方法、改造自然环境等方面开始。

在远古时代，人类经历几万年对这个世界万事万物的认知和思考积累之后，在物质创造方面人类发明了石器、骨器、和木器等工具，它们包括石刀、石斧、磨盘及摸棒、标枪、弓箭等用于采集、狩猎及制作食物的工具。

古人通过长期对火的观察，以及“摩擦发热”的物理学原理的认识，古人发明钻木取火、打火石取火等稳定而可靠取火方法，同时人类发明了通风良好、燃烧持续稳定、可以有效控制炉膛温度的火炉，以及保持火种的方法，火种可以使人类在不需要钻木和打火石的情况下，能够快速而高效的取火和生火。

火的使用极大地改善了人类的生产和生活品质，烧制和蒸煮的食物更加可口，更利于人体消化和吸收，同时减少食物病毒对人体的伤害，它极大的改善了人类体能和体质。

在使用火的过程中，人们发现火堆下面黏土被烧成硬块，这个认知是人类发明陶器的开端，当人们通过无数次实验，掌握了选料、淘洗、沉淀、浆化、成型、风干、炉烧等陶器制作工艺后，烧制出质量稳定的陶器时，人类便进入精细制造的时代。陶器极大地改善人类生产和生活。

火的使用，以及人类矿石的认识，使人类开始了矿石冶炼的探索和实验，由此人类发明金属冶炼工艺、石灰烧制工艺、木炭烧制工艺等以火有关早期工业。

在文化创造方面，为了造船、造车、建造房屋等大型装备及设施，古人开始涉及到规划、设计、建模（当然建模可以做缩微模型，也可以在图纸上完成）、材料及配件预制、装配及建造工艺等复杂的工作过程，要完成这个过程，古人必须具有系统的空间思维能力和数学知识，必须掌握精确测量的技术和方法，必须拥有有效的加工工具，只要这样他们才能造船、造车、建造房屋。

为了解决制造大型装备及设施的精确测量和计量问题，古人发明度量衡系统，发明了规矩、圆规、准绳、吊锤等测量及定位工具，以及进行大范围测量及定位的方法。

同时，为了计算大型装备和设施的空间参数，古人发明基于加减乘除方的初级代数，并发明几何学，古人逐步掌握了三角形的内角及边存在的固定函数关系，并掌握了相似三角形的对应边存在一个固定比例，这个数学定理的认识，使人类能够通过建模的三角形，以及实际建造的三角形一条可规划及测量的边，计算出其他任何一条边，如房梁三脚架
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