现代科技概论(第三部分)近代科学技术的产生和发展史

现代科技概论〔第三局部〕：近代科学技术的产生与开展1讲解内容：1、近代自然科学的产生与开展2、近代两次工业技术革命2近代科学技术的产生和开展历史分期：5－15世纪－－欧洲中世纪；15－18世纪－－自然科学在欧洲大力开展的世纪；1、近代自然科学在欧洲开展的两个历史前提：A、社会历史动因－－资本主义生产方式的出现和地理大发现；B、文化前提和思想根底－－文艺复兴和宗教改革运动3资本主义生产方式的出现和地理大发现14世纪，资本主义性质的手工工场在意大利地中海沿岸地区开展起来，随后，德，法，英，荷，西班牙，葡萄牙资本主义经济快速开展。15－16世纪，纺织、酿酒、玻璃制造、金属加工等行业部门逐渐形成。资本主义生产方式的兴起，一方面迫切需要先进的科学技术作依托，另一方面，又为科学技术的开展提供研究课题、资料和必要的物质手段。近代科学技术就是在资本主义创业过程中开展起来的。4新兴资产者为了加速资本和扩大资本的原始积累，开拓新市场，获得劳动力，迫切需要进行大规模远洋探险，航海探险推动了科学技术的开展。首先，它证明地球是球形的，又发现了新大陆，加深了人们对地球的认识。同时，它推动了天文学、大地测量学、数学和力学的开展。推动了造船技术等的进步。航海探险开拓了欧洲人的视野，向人们展示了一种开拓进取精神。远洋探险的代表国家：葡萄牙，西班牙代表人物：迪亚士、达伽马，哥伦布，麦哲伦

5欧洲自然科学产生的文化前提和思想根底：资本主义走向历史舞台，却受到封建制度和宗教力量的束缚，资产阶级要想获得政治上的统治权，必须打败封建势力和宗教势力。1、文艺复兴2、宗教改革运动61、文艺复兴：14－16世纪末，欧洲新兴资产阶级，复兴古希腊，古罗马文化，反对宗教神学，颂扬人文主义。是一场思想文化运动。神启人性信仰理性人的主体地位确立天堂世俗上帝力量被弱化7文艺复兴以复兴古典文化为口号，开掘、光大古希腊文化，树立起理性主义和人文主义大旗，反对神权和封建特权，提倡个性自由。它不只是一场复兴古典文化的运动，更是一场新时代的启蒙运动。文艺复兴增进了人对自然观察的兴趣，通过对自然的研究，科学研究开始走向重视实验的道路。这时候，人们的思想空前活泼，艺术创造空前繁荣，使得久已压抑的人性和主体理性得到空前拓展。出现了文艺复兴时期美术三杰：拉斐尔、米开朗基罗、达芬奇；以及三大作家：莎士比亚、塞万提斯、但丁。同时，文艺复兴促进了技术与知识的集合——手工艺人〔最初缺乏文化知识〕＋以文本为导向的知识者〔这些知识最初总是被手工艺人和工匠所无视〕。手工艺人和学者的相互作用，“艺术家－科学家〞〔Artist-scientist〕的诞生－－“RenaissanceMen〔Leonardo·达芬奇〕。8但丁——最先主张人有自由意志，他说“自由的第一原那么是意志的自由，意志的自由就是意志的自由判断，〞但丁从自由意志的存在推出人应思想自由和行动自由。薄加丘——在<<十日谈>>中表达了平等的愿望:“人类的骨肉都是用同样的物质构成的，我们的灵魂都是天主赐给的，具备着同等的机能和一样的效用，我们人类天生是一律平等的〞。莎士比亚——在名剧<<亨利五世>>中说出了“国王就跟我一样，也是一个人罢了，〞表达了平等和民主的观念。针对教会要求人们献身于天主、追求来世的教义。彼特拉克——宣称:“我自己是个凡人，我只要求凡人的幸福，〞这句话成了人文主义的名言。拉伯雷——在其所著<<巨人传>>中描绘的新人应该过的生活方式，已具有现代人的某些特征。基督教的修道院规定修士要禁欲，贫穷自安，遵守教规，拉伯雷主张“男女修士可以光明正大地结婚，人人都可以拥有钱财，自由自在地生活，〞拉伯雷给他们确立的原那么是:“他们的规那么只有一条，想做什么就做什么〞。这条规那么欲使每个人都能得到自由开展，现代个人主义的观点在此得到充分的表达。9达芬奇科学技术研究手稿

102、宗教改革运动：16世纪，德国神甫马丁·路德倡导宗教改革运动，反对教会特权，主张自己寻求信仰，追求自由与平等，动摇了封建教会和宗教神学。为近代自然科学的产生逐渐铺平道路－－中国的印刷术为新教的思想宣传奠定技术根底。11启蒙运动继文艺复兴之后，17、18世纪在但是封建制度最为顽固的法国兴起了启蒙运动，启蒙运动是继文艺复兴后，在欧洲历史上出现的第二次伟大的思想解放运动。启蒙，就是启迪和开导人们的反封建意识，给尚处在黑暗中的人们带来光明与希望，反对蒙昧主义、专制主义和宗教迷信，打破旧的传统观念，传播新思想，新观念，强调理性和自由民主。12近代自然科学产生〔第一次科学革命〕事件：1、天文学革命2、医学革命近代自然科学产生的标志：A.哥白尼?天体运行论?的发表与“太阳中心说〞的创立；人物：哥白尼－伽利略－布鲁诺B.血液循环理论的建立；人物：维萨留斯－塞尔维特－哈维131543年5月24日，已经双目失明的哥白尼抚摸着刚刚出版的?天体运行论?说：“我终于推动了地球。〞哥白尼MikolajKopernik〔1473.2.19～1543.5,24〕14“太阳中心说〞的创立?天体运行论?标志系统的太阳中心说的形成。其根本观点是：太阳是宇宙的中心，行星都围绕太阳运转；地球是运动的，是围绕太阳运转的一颗普通行星，地球本身也在自转；月亮是地球的卫星，绕地球一周为一个月，地球带着月亮绕太阳运行；行星在太阳系中的排序以及运转周期，由近至远，分别为水星、金星、地球和月球、火星、木星、土星。中心是太阳。1、描绘了太阳系的真实结构，正确说明了一些天象；2、结束了长达1000年之久的地心说和日心说之争，使得天文学建立在科学的根底之上；3、它是自然科学向宗教神学的挑战，自然科学从此从神学的禁锢中解放出来。15布鲁诺和伽利略对于“太阳中心说〞的开展1、1584年，布鲁诺出版了?论无限性、宇宙及世界?，开展了“太阳中心说〞，提出了太阳系和宇宙无限性的思想；2、1632年，伽利略出版了?关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话?〔简称?对话?〕，支持哥白尼的思想。16血液循环理论的发现1、比利时医生维萨留斯1543年发表了?人体的结构?，批判了盖伦医学体系；2、西班牙医生塞尔维特批判了盖伦的“三灵气〞说并提出了人体“血液小循环〞理论；3、英国医生哈维，提出了人体血液大循环理论。1628年，哈维出版?动物的心血运动及解剖学研究?，说明了血液大循环理论。从而奠定了生物学开展的根底，使生理学成为一门学科。他本人也被誉为“近代生理学之父〞。17

近代自然科学最辉煌的成就：

经典力学体系的建立力学体系为什么首先建立？1．资本主义开展的需要。开矿、建筑、机械制造、航海等，需要力学的开展；2．受到天文学开展的影响。是什么力量使得运转中的行星既不飞离，也不相撞？3．力学比较简单和直观。181、伽利略〔“近代科学之父〞〕对经典力学的奉献：进行了著名的斜面实验并发现了；〔1〕发现了自由落体定律；〔2〕发现惯性定律；〔3〕开展了抛物体运动轨迹理论，论证了炮身倾斜角在45度射程最远。ABCDS＝1/2gt2自由落体定律F=0,惯性定律抛物定律伽利略·伽利雷(GalileoGalilei，1564-1642〕192．开普勒(J·Kepler,1571－1630〕继承第古·布拉赫对天体之间作用力的研究：发现了行星运动三定律；约翰尼斯·开普勒(JohannesKepler)公元1571年～公元1630年开普勒的三定律是天文学的又一次革命，它彻底摧毁了托勒密繁杂的本轮宇宙体系，完善和简化了哥白尼的日心宇宙体系。也正因如此，开普勒被人们称为“太空律师〞。203、荷兰物理学家惠更斯：“物体保持圆周运动需要一种向心力〞；4、英国物理学家虎克：“天体离运转离引力中心越近、引力越大〞5、英国物理学家牛顿：万有引力定律－－F＝Gm1m2/r2.1687年，牛顿〔I·Newton，1642－1727〕出版了?自然哲学的数学原理?，第一次把地面力学〔运动三定律〕和天体力学〔万有引力定律〕统一起来，建立其经典力学体系，完成了近代自然科学史上的第一次大综合。

F=0；F＝ma；F=-F；F＝GM1M2/R2〔天体力学诞生〕21

艾萨克·牛顿，Isaacnewton(1642年1月4日—1727年3月20日)牛顿发现万有引力定律的特殊意义：〔1〕把其它科学家以前以为只是局限在天体之间的引力作用推广到宇宙中一切具有质量的物体之间；〔2〕从理论上精确计算出这种引力的大小；〔3〕证明了任何两个物体之间的万有引力都可以看作集中于物体的质点上；〔4〕从万有引力定律可以推出行星运动三定律。运用他的运动定律和万有引力定律对极其广泛的自然现象，从天体运行、潮汐涨落到物体坠地，做出统一解释，成为科学史上伟大的成就之一。牛顿力学是整个近代物理学和天文学的根底，也是现代一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论根底。22近代自然科学特征及思维模式1．分科研究――在牛顿力学体系建立之后，物理学研究出现了纵向分化，出现了声光电磁热等专门的学科。2．实证科学〔实验科学〕――近代自然科学开始建立在实验的根底上，不是自然哲学的那种直观思辨。3．自然科学与数学〔演绎〕的紧密结合――实现数学与实验的结合。4．形而上学的自然科学――为了获取科学事实，进行归纳，并进行定量的数学分析，必须先对自然现象分门别类，暂时割断其内在联系，静止下来研究。5．机械论和复原论的自然科学――严格遵循因果断定论，用机械运动和“力〞解释一切自然现象甚至社会现象；同时把复杂问题简单化，科学研究通过研究局部而认识整体，后来被系统论代替。23近代科学方法1、培根的经验归纳法；2、笛卡儿的数学演绎法；〔培根〕3、伽利略的数学和实验相结合的方法；24培根的经验归纳法弗兰西斯．培根〔FrancisBacon,1561-1626〕培根认为当时科学落后的原因主要有二：〔1〕人们轻视经验，轻视实验，鄙视工匠传统和职业；〔2〕学校教育反科学，学生只读经典作品而反对一切科学创见。培根提出“四假相说〞。支持科学观察和实验，倡导把学者传统与工匠传统结合起来，推进经验和理性的结合。经验归纳法：科学知识是经过证明了的知识，理论的根底、原始的概念和命题是依靠经验得出来的，从经验上升到理论是一个逐步上升的过程：①

放弃所有先入为主的概念而重新开始；②

暂时不要企图上升到一般的结论〔反对亚里士多德的归纳法，提出自己的科学归纳法〕。25培根归纳法的程序：具体事例――普遍性最低的理论――普遍性最高的理论――最一般的理论。Bacon：严格运用这种“唯一的科学归纳法〞，就可以让科学家防止犯错误，并顺利获得科学真理。

归纳法

一般原理科学命题事物的相互联系经验观察与科学实验26罗素尊称培根为“给科学研究程序进行逻辑组织化的先驱〞马克思：“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖〞；但是，培根本人并不是一位科学家，几乎没有进行过任何科学实验，也没有获得任何科学成果。他对科学主要的奉献在于提倡科学并推动科学方法的开展。27培根的科技乐观主义

弗朗西斯·培根提出了“知识就是力量〞，培根的?新大西岛?描述了科学技术主宰一切的理想社会，突出特征是科学技术在社会生活中起着巨大作用，通过科技对自然的探索、支配，推动社会的进步。在?新大西岛?中，培根通过对本色列岛上的科研机构“所罗门宫〞的述说，向人们展示了有组织的科学研究对科技进步乃至社会开展的巨大促进作用。“所罗门宫〞是大西岛国开国国王所罗门那按上帝的旨意创立的一个机构。这个机构“是专门为研究上帝创造的自然和人类而建立的〞。其“目的是探讨事物的本原和它们运行的秘密，并扩大人类的知识领域，以使一切理想成为可能。〞所罗门宫拥有完善的设施，进行着各种各样的研究。所罗门宫有许多巨大的植物园，种着各种各样的树木花草，并进行土壤改进和嫁接试验；他们有许多动物园，供解剖实验及培养繁殖新品种等用。他们有光学馆、音乐馆、机器馆、熔炉、咸水湖、淡水湖等等，分别用来进行各种各样的实验。还有提供巨大动力的河流和瀑布，有多种不同的热动力，拥有各种矿场、生产性工厂、酒厂及食品加工厂。所罗门宫对在科学上有建树者非常尊敬，不仅给他们直接颁发奖赏，而且还为他们制作雕像以志纪念。28所罗门宫的工作方式是分工协作式的：12名“光的商人〞到世界各地搜集资料，3名“剽窃者〞专门收集各种书籍所记载的实验，3名“先驱者〞或“矿工〞做实验和整理工作，3名“天才〞或“造福者〞专事概括工作，此处还有专门从事更深入实验的“明灯〞和专门进行最后总结工作的“大自然解说者〞。培根：世界为人类而造，而不是人类为世界而造。在他看来，知识就是力量，凭借此力量，人类可以征服自然，让自然效劳于人类。新大西岛和所罗门宫，是科技文明的象征，预示了现代科技社会建制的出现。而更具意味的是，它明确地向世人昭示，科学与技术将上升为一种文化力量，并最终在世界范围内取代了基督教文化等传统文化的影响，成为决定人类生存状态的主导性文化背景。29笛卡尔的数学演绎法笛卡儿〔Descartes,René1596-1660〕17世纪欧洲哲学界和科学界最有影响的巨匠之一，被誉为“近代科学的始祖〞。笛卡尔的数学演绎法－－认为科学研究应当是从前提绝对正确无误的“第一原理〞或者“公理〞出发，通过数学演绎和推论，演绎出其它定律，再从定律演绎出整个知识体系的过程。只有这样所获的知识才是绝对正确无误的；30笛卡尔的知识体系演绎三步骤：〔1〕首先确立一些不证自明的公理；〔2〕用演绎法从公理出发，推出许多命题或者定律；〔3〕由清楚明白的定律、命题构成清楚明白的知识体系。演绎法的四项根本原那么：〔1〕不成认任何情况或任何知识是真的，除非它清楚明白地呈现在“我〞眼前；〔2〕把困难分解成最小的难点，直到可以圆满解决为止；〔3〕由简到繁，依次解决问题；〔4〕列举并审查每一个推理步骤。

－－科学知识体系最终得以建立。31伽利略数学和实验相结合的方法意大利物理学家伽利略非常重视科学研究中数学的重要性，他开启了自然研究的“数学化运动〞，指出自然之书是用数学语言写成的。同时，伽利略认为实验在科学研究中必不可少，科学理论的建立，必须要接受实验的检验。由此提出了科学研究应该是数学和实验相结合的研究方法。正是由于培根、笛卡尔、伽利略开创的近代科学方法，形成了近现代科学研究重视经验和实验、推崇数学演绎的普遍法那么。32近代第一次技术革命由于思想上、科学研究方法上，以及资本主义生产方式上的变化，第一次技术革命发生了。所谓技术革命，是指包括技术原理、技术结构、技术功能、技术标准在内的技术体系的根本性变革。它是人类改造自然界的飞跃，是在技术体系中起着核心作用的主导技术或主导技术群的转换过程。33时间：18世纪〔1765－1830〕地点：英国事件起点：纺织机革新技术革命标志：蒸汽机的创造和使用动力体系：蒸汽动力技术体系：机器大生产体系技术物：蒸汽轮船，蒸汽火车等始于18世纪中叶，是以牛顿建立的经典力学体系为背景，以纺织机械的革新为起点，以蒸汽机的创造和广泛应用为标志。34技术革命起源〔第一阶段〕：纺织机革新1733年，凯伊创造了飞梭。代替了手工传递，织布效率提高了一倍；1733年，约翰·怀亚特制造了第一台自动纺纱机；1765年，哈格里夫斯创造了具有8个竖锭的“珍妮纺纱车〞，1770年申请专利；1769年，理发师阿克莱特创造了水力纺纱机，使织布更加结实；1779年，克隆普顿创造了具有400个竖锭的“骡机〞。1785年，卡特赖特创造了自动织布机。织布效率又提高了几十倍。35纺织机改革的意义：纺织机的改革，在纺织业内部，机器根本上取代了手工操作，第一次技术革命首先在纺织行业展开。它意味着工厂时代的到来，人类生产进入了迅猛开展的时期。36技术革命的第二阶段：随着工作机的高速运转，需要有高效的动力提供，而传统的动力机热功耗太大，1765年，工匠詹姆斯·瓦特革新了纽克门蒸汽机，大大提高了蒸汽机的热效率。瓦特蒸汽机创造的意义：1.瓦特蒸汽机在第一次技术革命中产生了巨大影响，在将近一个世纪掀起并主导了整个世界的产业革命，改变了欧洲资本主义的经济根底，从而使得欧洲一跃而成为世界科技中心、经济中心。2.实现了从手工业到机器工业的转变，创造了巨大的生产力，并造就了大工业资本家和产业雇佣工人两大阶级。无产阶级从此登上历史舞台。3.以蒸汽机的创造和使用为主导的时代被称为“蒸汽时代〞，表达了技术在社会开展中的主导作用。37技术革命的第三阶段：用机器制造机器

蒸汽动力机器大工业生产体系的形成英国的亨利·莫兹利〔“车床之父〞〕创造了车床〔“机器之母〞〕、刀架，工作机器的车床、刨床、钻床、磨床、镗床等被广泛应用；农业机器的播种机、收割机、打谷机、割草机等；工业生产体系的纺织、采矿、冶金、交通等；38技术革命第四阶段：运输机革命运输机器大量出现。1771年，法国人居纽设计出蒸汽机三轮车；1807年，美国创造家富尔顿创造蒸汽轮船；1814年，英国的斯蒂芬森创造蒸汽机车；1825年，世界上第一条铁路于英国建成。1860年，法国人雷诺制造出了以煤炭瓦斯为燃料的汽车发动机；1885年，德国人本茨和戴姆勒各自完成了装有高速汽油发动机的机车和装有二冲程汽油发动机的三轮汽车，并且成功企业化；1908年，美国人福特采用流水式生产线大量生产价格低、平安性能高、速度快的T型汽车。汽车的群众化由此开始；1912年，凯迪拉克公司推出电子打火启动车，使妇女也开始爱上汽车；39第一次产业革命及其意义：1760－1830年间，英国完成了近代第一次技术革命，与技术革命相伴而来的是第一次产业革命。使生产过程机械化，导致纺织业、采矿业、冶金业、机械制造业以及蒸汽机车、蒸汽轮船为代表的交通运输业等新型产业的崛起。社会生产力得以高速开展，英国劳动生产率提高20倍，成为世界上最先进的资本主义国家。

40法国产业革命与科学中心转移英国工业革命〔1760－1830〕，1765－1789年间，英国议会通过一系列法案，禁止设计图纸和技术工人离开外乡，严禁纺织机械和模型出口。虽然如此，英国的技术秘密和技术工人还是源源不断由于外国的诱因流向国外。18世纪上半叶，纽克门蒸汽机进入法国；1747年，凯伊移居法国，飞梭技术进入法国；18世纪50年代，珍妮纺纱机被英国人带入法国；1779年，法国从英国工厂购得瓦特蒸汽机特许权；18世纪后期，1789年法国大革命，英法关系恶化，两国技术交流中止；拿破仑战争结束〔1769－1821〕，两国技术交流恢复，法国技术引进规模扩大。截至1830年〔英国产业革命结束〕，至少1300名英国工匠和工程师以及技工在法国工作。法国科学大开展，科学中心转移到法国：411772年，拉瓦锡，提出氧化燃烧理论；1785年，库仑定律建立；1791年，法国公布世界上第一部专利法；1796年，拉普拉斯提出天体演化思想；数学上，出现达朗贝尔、蒙日、拉各朗日、傅立叶等人。18世纪后半叶到19世纪上半叶，法国已经成为世界科学中心。1751－1800这50年里，英国重大科学成就37项，法国54项；1801－1850，英国92项，法国144项。法国科学复兴的原因：政府任命大批科学家为政府要员；开展科学教育；巴黎高等师范学院，巴黎综合工艺学院等建立；改造旧的皇家科学机构，科学职业化；421830年之后，法国世界科学中心的地位就消失。原因：法国大革命导致政局动乱；法国科学活动和科学管理高度集中，法国科学院掌管一切科学活动，巴黎科学研究条件优越，省外科研条件非常差。所以，初期科学研究效果很大，后来就出现种种弊端，不同学术观点受到压制，打击科学家积极性。43第一次技术革命后科学技术的开展44第一次技术革命后到19世纪科学技术开展的时代特征：工厂手工业进入机器生产的大开展时期；科学技术威力的凸显；资产阶级采取措施保护、鼓励科学技术的开展；A、人类研究自然的视野不断拓宽，研究不断深入；B、涌现出一大批影响至今的科学理论；细胞学说，原子学说，进化学说，地质渐变论，人类起源与遗传学说，电磁转换学说，能量守恒学说；C、人类的科学思维方式发生了变化。自然科学的研究方法发生了飞跃，它开始从分门别类的研究过渡到多学科的相互联系研究，从一成不变地分析现成的事实过渡到考察自然过程的变化和开展，从用力学的尺度去衡量一切过渡到说明各种运动形式的特殊本质。总之，自然科学由运用观察、实验、解剖等经验方法收集积累材料阶段，进入到对所获得的经验进行综合整理并从理论上加以概括说明的阶段。科学的大开展又引发了以电气技术为核心的第二次技术革命，并推动技术和产业开展。19世纪成为科学的世纪45第二次科学革命发生于18世纪下半叶到19世纪中叶，它由天文学、地质学、物理学、化学、生物学等各个领域的一系列重大发现所组成。特别是物理学的两次重大的理论综合(能量守恒与转化定律和电磁理论的建立)和生物学的两次重大的理论综合(细胞学说和生物进化的建立)，揭示了自然界物质运动形式的多样性以及这些物质运动形式的相互联系与相互转化，消融了有机界和无机界之间的鸿沟，自然界的主要过程得到了说明并被归之于自然的原因而不是神创的原因。46一、天文学的进展1、天文观测新发现；2、天体物理的兴起；3、赫歇尔的恒星天文学；赫歇尔〔1738-1822，“恒星天文学之父〞〕：发现了太阳的自行。第一个提出银河系的构成。证明太阳仍然不是宇宙的中心，从而使人类的认识又从太阳系扩展到银河系。4、天体起源和演化假说。康德—拉普拉斯星云假说〔1755，1796〕：第一次把太阳系视为一个不断演化和开展的过程，有它的产生、开展和灭亡的历史。沉重的打击了神创论和宇宙不变论。5、英国洛克耶的一般恒星演化理论；威廉•赫歇尔(1738一l822)和妹妹卡罗琳•赫歇尔以及他的儿子约翰•赫歇尔，发现了银河系。47二、地质学

1.水成论和火成论之争〔伍德沃德[英]；莫罗[意]〕2.灾变论与渐变论之争〔居维叶[法]；赖尔[英]；赖尔：?地质学原理?〔1833〕：地壳的变化不是突如其来的灾难性的剧变，而是在漫长的历史进程中由于内力〔地震、火山〕和外力〔风、雨、雪、温度等〕的长期作用缓慢发生的。－－地质学角度的生物进化论。(sirCharlesLyell，1797—1875)48三、物理学两大开展：1、能量守恒与转化定律的发现；2、电磁理论的建立。49能量守恒与转化定律的发现：〔物理学第二次大综合〕－－法国卡诺：“卡诺循环理论〞〔热机只能在具有温差的两个热源之间工作。热是一种物理运动的形式，热和机械能之间可以相互转化〕；德国〔医生〕迈尔：第一次提出热功当量的概念；英国焦耳：第一次测出热功当量值；德国赫耳姆霍茨：第一次系统阐述能量守恒定律。〔1847年，?论力的守恒?，自然界各种运动可以相互转化〕50热力学第一、第二定律的建立能量守恒与转化定律的建立，被德国物理学家克劳休斯和英国的汤姆逊等人用于热力学系统，建立热力学第一定律，即热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变，说明永动机是不可能建造的；1850年，克劳休斯又建立了“热力学第二定律，即热总是从高温物体传到低温物体中去，而不是相反〔不可逆〕即热不可能自然从较冷物体转移到较热物体；1865年，克劳休斯提出“熵〞的概念〔S=Q/t)：孤立系统的熵总是自发趋于极大；1867年，提出“宇宙热寂说〞：宇宙的开展最终将到达一个永恒的死寂状态。51电磁理论的建立〔物理学第三次大综合〕人们最初对电与磁现象是分别认识的；1800年伏特创造电池，获得连续电流，电学进入动电阶段；经过奥斯特、安培、法拉第等人的努力，建立了电磁感应定律，指出电与磁的相互转化，并把电与磁的关系转化为实际运用，成为发电机的理论根底。1873年，麦克斯韦出版?电磁学通论?，标志电磁理论的完整确立，揭示了自然界电、磁、光的统一性。电磁现象521888年，物理学家赫兹发现了电磁波，为无线电通信开辟了道路。19世纪末无线电的发送、接收技术和20世纪初电子管的创造，开创了对20世纪科学技术突飞猛进的开展产生重大关键作用的新技术－－电子技术及其产业的开展。1896年，马可尼创造了无线电报。－－建立在纯粹科学根底上的研究导致了无线电技术的诞生。标志着人类由科学指导技术的时代的到来。53四、化学1、英国波义耳?疑心派的化学家?〔1661〕首先提出了“化学元素〞的概念，化学开始成为独立的学科。2、拉瓦锡氧化燃烧理论取代燃素说〔化学革命〕并提出“氧〞的概念；1789年，?化学纲要?是近代化学的起点，提出了包括33中元素的世界第一张化学元素表。3、原子－分子论的建立〔英国道尔顿的原子论；〔意大利〕阿佛加德罗的分子假说〕4、有机化学的兴起；〔维勒；李比希；凯库勒〕1828年?论尿素的人工合成?，德国维勒人工合成尿素，打破了无机物和有机物之间不可逾越的鸿沟，动摇了“生命力论〞的根底：有机物都属于碳水化合物，此类物质都具有内在的生命力，有机物只能在生物体内提取，只有在有“生命力〞的活体内才能提取，而不能从无机物中制造；5、化学元素周期律的发现〔俄国门捷列夫1869年〕把原来认为互不相干、彼此孤立的各种元素统一起来，找到了它们之间的内在联系，从而使各种元素形成了有内在联系的有机的统一整体，为研究化学元素、化学变化过程奠定了理论根底，从此以后，人们可以有方案、有目的地去寻找未知元素。54五、生物学1、生物学研究最初主要是进行动植物分类；2、细胞学说的建立；〔英国科学家胡克－－“细胞〞；英国植物学家布朗－－细胞核；植物学家施莱登、动物学家施旺－－细胞学说1838，1839〕1665年，英国人胡克(，1635—1703)在?显微图谱?中记载了他在显微镜下观察软木薄片，看到的是一些“形如蜂房〞的“小房间〞，称为“细胞〞，实际上这是死了的细胞的细胞壁5519世纪，德国植物学家施莱登(，1804—1881)和动物学家施旺(，1810—1882)提出了细胞学说，成功地解释了细胞在生物体的构成和发育过程中的地位和作用，把对生物体的研究提高到细胞的水平。563、生命起源与进化论的创立：生命自然发生说，“腐肉生蛆〞、“腐草化萤〞，认为生命是自然开展而来的；有生源说，认为物种是繁殖而来的。但无法答复生命从何而来和进化：

生命起源的化学进化说：57第一阶段：从无机物小分子到有机物小分子。在原始地球各种自然能源如太阳紫外线辐射、雷电等作用下，原始大气中甲烷、氨、水蒸气等简单分子，合成为氨基酸、核苷酸、含氮碱基和糖类等有机小分子，在原始海洋中积累下来。即“原始汤〞。58第二阶段：从有机物小分子到生物大分子物质。在原始海洋的“浓汤〞中，有机小分子又进一步构成生物大分子，大量的氨基酸脱水聚合为蛋白质分子，大量的核苷酸分子脱水聚合为核糖核酸分子，形成原始的蛋白质和核酸等生命物质。蛋白质和核酸等生物分子是生命的分子根底。在原始海洋的“浓汤〞中，有机小分子聚合成原始的蛋白质和核酸59第三阶段：从生物大分子物质组成生物多分子体系。随着“原始汤〞越来越浓，生物大分子物质越来越多，它们相互作用，凝聚成与原始海洋环境分隔开的独立的多分子体系，它能够与外界进行原始的物质交换活动。第四阶段：多分子体系演变为原始生命。多分子体系经过长期不断的演变，特别是蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用，终于形成了原始生命。原始生命已经有了生命的特征，即有新陈代谢作用和能够进行繁殖。此后，就由生命起源的化学进化阶段进入了生命出现以后的生物进化阶段。这是距今30亿年前的事情。这也说明了生命起源于化学进化，生命来自非生命，地球是生命的摇篮。原始生命的诞生60法国拉马克：用进废退、获得性遗传英国达尔文：物竞天择，适者生存〔?物种起源?，1859〕英国赫胥黎；华莱士；法国斯宾塞：社会达尔文主义61达尔文的生物进化论生物进化是一个缓慢的变化过程，物种不是被分别创造出来的，一个物种是从原有的另一物种进化而来。整个生物系统开展是一个从一到多、从简单到复杂、从低级到高级的演化过程，在进化中物种会发生变化，生物进化的机制是自然选择。生存斗争是物种进化的前提，自然选择是物种进化的途径，在生存斗争中的自然选择是物种进化的机制，适者生存是自然选择的标准，也是选择的结果。624.“非达尔文主义20世纪60年代后期出现的“非达尔文主义〞提出生物进化的主要原因不是自然选择，而是基因突变。从现代科学的角度揭开达尔文进化论的历史局限性〔1〕达尔文进化论只能解释生物物种的渐变，不能解释物种的突变〔2〕达尔文进化论只包含了进化的必然性，未包含偶然性〔3〕达尔文进化论只关注生物间的斗争，而忽略了协同、协作。达尔文：“今后如果有人对我的理论提出挑战，这很可能来自对寒武纪动物突然大量出现理论的解释〞。寒武纪生命大爆发635、德国魏斯曼的遗传学说德国生物学家魏斯曼(，1834—1914)认为生物体是由种质和体质组成的，遗传必须通过种质，与体质无关。魏斯曼第一次把种质〔即生殖细胞〕与体质〔即体细胞，构成生物体组织器官的细胞〕区别开来。1885年，魏斯曼提出了“种质连续学说〞，即种质细胞是连续的，世代相传的，并始终与体质细胞别离；体质细胞是不连续的，每一代的体质细胞都是由前一代的种质细胞衍生而来，体质细胞只是起着保护和帮助种质繁殖自身的作用，魏斯曼通过“种质连续学说〞，否认了获得性状遗传。同时，魏斯曼又接受和继承了达尔文进化论的主要局部—自然选择的作用。魏斯曼认为自然选择是进化的惟一机理，自然选择的对象是种质，因而，基于种质连续理论的进化学说又被称为“新达尔文主义〞。646、孟德尔的遗传学；〔“遗传学之父〞〕提出了“遗传因子〞这一概念，即今天所说的“基因〞。1865年奥地利牧师孟德尔(GJ．Mendel，1822—1884)的豌豆杂交试验获得了重大成果，据此他提出了“遗传因子〞的假设，并揭示了遗传的根本规律，即别离定律和自由组合定律，说明遗传是由成对的遗传因子所控制的，成对因子和成对形状在遗传传递过程中可以相互别离，独立进行传递。孟德尔的遗传定律对育种具有重要的实践意义。根据这些定律，既可以设法把某些符合需要的特性保存下来并聚集在一个品种内，又可以把具有有害倾向的特性淘汰掉。孟德尔的遗传理论是现代遗传学的根底，是20世纪生物学开展的起点，对生物学的开展产生了巨大影响。657、生物学的进一步开展：法国巴斯德通过对久置牛奶、食物会变质的思考，1864年发现细菌，医学灭菌从此开始，手术病人死亡率下降15%；牛痘接种术的出现，开始有效防止霍乱、天花等传染病；维生素的发现使得人们开始认识维持生命必不可少的要素；1953年沃森和克里克的DNA双螺旋结构，人们清楚地了解遗传信息的构成和传递的途径，从细胞水平到分子生物学和基因时代到来，遗传之谜翻开；

〔获得诺贝尔奖的沃森与克里克〕668、美国摩尔根的染色体学说希波克拉底、盖伦：体液论；维萨留斯、赛尔维特、哈维：血液循环论；胡克、布朗、施莱登、施旺：细胞生物生理学；魏斯曼与孟德尔：遗传理论；摩尔根染色体学说；沃森、克里克：分子生物学；生物医学与分子生物学时代来临。1910年，美国遗传学家摩尔根(T．H．Morgan，1866—1945)通过著名的果蝇杂交试验，结合细胞学研究成果，提出了染色体遗传学说，证明了遗传变异与细胞中染色体的变化是密切相关的，创立了遗传的染色体学说。指出孟德尔所谓的“遗传因子〞即“基因〞是遗传信息的载体，也就是DNA而不是蛋白质。染色体由DNA和蛋白质组成，基因定位于染色体上，基因是决定遗传性状的因素。他揭示了基因在染色体上的分布和上、下代之间传递的规律，还提出了基因突变、交换等概念。摩尔根出版了?基因论?，并于1933年获诺贝尔奖。67近代第二次技术革命1、时间：19世纪下半叶至第一次世界大战爆发2、地点：美国、德国3、前奏：工业开展导致垄断资本主义的能源需求，一场电力代替蒸气动力的技术革命应运而生。第二次技术革命是理论在先，技术在后。4、标志：电机的创造和电力的应用。第二次技术革命时代被称为“电气时代〞。685、开展脉络：〔1〕发电机和电动机的产生及开展。1866年，“近代德国科学之父〞西门子等人了自激式发电机的原理；〔2〕电灯的创造与应用。爱迪生创造了用碳化棉丝作灯丝材料的耐用电灯。1911年至今，钨丝电灯。〔3〕远距离输电的实现。远距离输电的技术难题是电压的升降问题，这就促成了交流发电机和变压器的研制。由于高压输电技术的成功，不仅广泛用于照明，而且使得工厂可以远离城市。〔4〕无线电技术的创造。意大利的马可尼和俄国的波波夫分别成功的进行了无线电的传播和接收实验无线电技术广泛应用，人们开始进入电气时代。1835年，莫尔斯研制出最早的实用电报机。1866年，西门子创造了高效子馈发电机。1876年，贝尔研制出机，现在有贝尔实验室。1883年，爱迪生创造了碳丝灯泡，研制成实用的发电机用于直流发电。西门子的电动机；贝尔的；爱迪生的电灯――被人们称为“照亮了人类实现电气化的道路〞。69第二次技术革命后，以电力技术为核心的技术体系逐渐代替以蒸汽动力为核心的技术体系，之后，能源动力技术、机械加工技术、钢铁材料技术、内燃动力技术、交通运输技术、有机合成技术、无线电通讯技术、电气技术、建筑技术等的开展日新月异。自此工业生产规模越来越大，工业技术体系形成，生产力水平快速提高。而科学上，热力学、光学、机械学、电磁学、化学、地质学、生物学等都逐步取得了重大突破。细胞学说、能量守恒和转化定律、生物进化理论、遗传学说、等都逐步建立。第二次工业革命的效果：1830年第一次技术革命结束，1860年美国工业产值居世界第四，第二次技术革命后，1890年工业生产总值增加8倍，超过英国，位居世界第一。70第二次产业革命与第二次技术革命相伴而来的是第二次产业革命，它使生产过程在机械化的根底上加上电气化，导致电子工业、电器工业、材料工业、电信工业、电加工工业以及以汽车、飞机为代表的交通运输业等新型产业的崛起。71德国的崛起时间事件1830年英国工业革命达到顶峰，德国是落后的农业国。1875年世界科技中心转移到德国1880年德国工业发展速度超越英国1895年世界经济中心转移到德国1860－1890年德国以三四十年的时间完成英国近百年的工业革命。1851－1900年基础科学研究成果：英国106项、法国75项、美国22项、德国202项。1900－1920年诺贝尔奖获得人数：英国8人、法国11人、美国2人、德国20人。72德国何以崛起？1、李比希学派的奉献〔1〕推行教学改革――在大学建立“导师制〞；〔2〕创立化学实验室――突破自然哲学教学方式；注重实验，注重将化学理论应用于生产〔3〕制定有组织的研究方案――使少数科学家摆脱繁重的教学任务，潜心于复杂的科学研究；2、德国化学工业兴起。染料工业、煤化学工业由于化学开展而兴起。1886－1900年期间，德国几乎垄断了全世界的人造染料生产，大大提高了生产力。3、内燃机的创造。1876年，奥托，第一台四冲程往复式活塞内燃机，1883年，戴姆勒制造第一台四冲程往复式活塞汽油机；1886年煤油机被创造；1892年，狄塞尔制造第一台柴油机。内燃机的创造导致汽车制造业的兴起，1885年，戴姆勒和本茨研制成功实用汽车，1888年，英国人创造充气轮胎，1913年，美国人福特建立流水线生产，1913年，莱特兄弟驾驶内燃机飞机升空，1914年，军事飞机用于第一次世界大战。

4、电力技术革命。1867年，西门子创造自馈式发电机；73美国的崛起18世纪末－19世纪初欧洲战争频繁，给美国提供了发展良机。战争导致大量欧洲移民进入美国寻找新生活，一些技术革新家，发明家和科学家，给美国带去大量新技术，并结合美国自然条件、资源条件、劳动力条件进行改造，发展成“适用技术”。1776－1783年美国独立战争为美国技术的发展给予很大推动。钢铁、火器、皮革等被鼓励生产。1787年美国通过宪法，以法律形式规定，国会要促进科学和有用工艺的进步，奖励科技发明；1790年美国国会通过专利法，鼓励科学发明和技术创新；1793年惠特尼发明标准化机械互换零件，建立现代工业生产方法及基础。1860－1890年美国经济跃居世界第一，成为世界经济霸主。74美国何以崛起？1、重视农业开展－－农业专利制度的出现将专利制度用于农业生产，鼓励农业开发。林肯：“专利制度注入兴趣这个燃料，使天才之火燃烧起来〞。1793年，惠特尼创造轧花机，美国超过印度成为世界第一棉花出口国。1797年，公布犁的专利法。1831年，麦考密克创造马拉收割机。农业生产部门成为美国最重要的生产部门之一。1862年，美国通过立法，由政府拨款在各州建立大学，促进农业和机械技术的开展，决定建立农业部，加强农业科学研究的领导。1907年，美国创造履带式拖拉机。农场大开展，农业大开展。752、重视根底设施建设――铁路公路网的铺设1830年，英国第一条铁路：利物浦－曼彻斯特铁路通车，美国也开始铺设自己的铁路：巴尔底摩－俄亥俄铁路。1831年，铁路通车，采用斯蒂芬森的蒸汽机车。1935年，美国开始出口机车。1860年，美国铁路总长5万公里，已经超过世界所有铁路里程总和。1869年，横贯美国东西的铁路完成，实现中西部开发。1893年，第一辆汽车制造成功。1913年，福特开展流水线生产，汽车制造业革命，生产率猛增，价格大幅下降，美国成为“汽车轮子上的国家〞。1913年开始，美国开始建设公路网。横贯大陆的第一条公路〔林肯公路〕开始开工。20世纪20年代末，全国公路网形成。763、重视组织创新――大型企业联合体的建立资本主义早期开展阶段特征是以小企业为主。随着生产开展，新兴工业无论在规模上、还是在生产中、还是在资金上，小企业已经显得力不从心。同时，小企业消灭性的自由竞争，价格非常规下降，导致企业消灭。随着企业联合体的出现，垄断控制代替自由竞争。铁路、石油、烟草、糖业