第五章现代科学的大发展

第五章：现代科学的大发展第一节物理学的全面发展1.1经典力学形式的发展及外展式应用在牛顿《原理》出版后的近半个世纪中，除了流体力学和弹性理论之外，没有人提出过新的力学原理，万有引力理论乃至理论天文学本身也没有什么重要进展。这也许是因为消化一种造成自然科学革命的理论需要时间的缘故。力学由“革命时期”的质变而转入“常规时期”的量变，这是理论自身不断完善的过程，它主要表现在两个方面：其一，是力学“在牛顿定律基础上的一种演绎的、形式的和数学的发展其二，是牛顿力学的外展式应用。有人讲牛顿的威望反而使英国此后的科学毫无成果，这是英国人的保守态度所致。从历史来看，牛顿的《原理》没有用他发明的数学分析方法——微积分方法，而是用几何方法表述与论证的；加之他的流数法在符号上的不方便，不仅使得他的分析法甚至在英国都没有很好地普及，同时也使他的《原理》本身的传播和普及受到阻碍。英国著名哲学家G．贝克莱(G．Berkeley，1685～1753)就是激烈攻击牛顿数学分析的代表人物之一。不过，他的批判后来却在法国刺激了达兰贝尔(d’Alembert，1717～1783)和柯西(A．LCauchy，1789—1857)等人，使之在发展微积分和极限理论的同时，实现了牛顿力学的形式化发展。18世纪中叶以后，达兰贝尔的《力学原理》(1743)、欧拉(LeonhardEuler，1707—1783)的刚体和流体运动方程(1759，1761)、拉格朗日(J．L．La—grange，1736～1813)的《解析力学》(1788)和拉普拉斯(Laplace，1749～1827)的《天体力学》等相继问世，这些著作高度的展开并完善了牛顿理论，其中数学分析方法成了理性向自然界逼近的锐不可挡的武器。自《原理》发表以后，如此众多的现象通过经典力学、特别是引力理论的应用而被解释。牛顿理论证明了为什么物体在不同高度和纬度，其下落速率会发生变化。它还解释了月球的规则运动和不规则运动问题。它提供了理解和预报潮汐现象的物理基础，并揭示了地球的岁差率现象是月球对地球赤道隆起处吸引的结果。对牛顿理论的最成功的应用，是哈雷彗星的预言。哈雷(E.Halley，1656～1742)通过对1682年大彗星的观测与研究认为，不仅是行星，而且彗星同样在万有引力作用下运动。他发现1531年、1607年、1682年的三个彗星的轨道非常相似，而推断它们是同一个彗星，并计算出其接近地球的周期为75～76年，因此预言下一次彗星出现在1758年。尽管在此之后的1740年他以87岁的高龄去世了，但后来以他的名字命名的这颗大彗星于1758年圣诞之夜如期地光临地球上空。然而，比哈雷彗星的成功预言更加辉煌和振奋人心的还是海王星的发现。英国青年亚当斯和法国青年勒维列分别独立地根据万有引力定律和摄动理论研究推导出未知行星的位置。在计算结果送给柏林的加勒(1812—1910)的当天晚上，就在预测的位置上找到了这颗后来被命名为海王星的行星。这一事件宣告了牛顿力学的最终胜利，使它成为所有科学的模式；而在科学外部，则逐渐表现出牛顿的革命意识。1.2经典力学作为形而上学模式牛顿和他的同时代人约翰•洛克(JohnLocke，1632～1704)是伟大的新思想的象征。这种新思想孕育了在思想信仰和习惯势力领域中的革命，它标志着以启蒙运动为起点的新时代的到来。正如一位学者所说：“牛顿思想的影响是巨大的。整个启蒙运动的纲领(尤其是在法国)是自觉地建立在牛顿的原理和方法的基础上的，这在后来则转变为西方现代文化。道德、政治、技术、历史、社会等等的某些中心概念和发展方向，没有哪一个思想和生活地域能够逃脱这种文化转变的影响。”。一般说来，牛顿的经典力学的形而上学模式有三个特点：首先，牛顿模式中包含一种依靠一个个事实的实证与归纳达到原理方法，这种方法的实质是只能问“怎么样”(How)，而不能问“为什么Why)。因为问原因归根结底就是问第一原理，那就等于探索创造的神秘。正如法国启蒙运动领袖之一伏尔泰所说：“任何第一原理，我们也可能认识。”尽管牛顿晚年为了解释造成行星椭圆轨道的切向力来源，曾提出“上帝的第一推动”的神学思想，但他认为创造后的宇宙不再受神的任何统制。因此牛顿模式的形成客观上有助于启蒙运动的领袖们切断神学与自然科学联结的纽带。除了实证与归纳之外，牛顿模式的又一精髓则是把数学作为开启宇宙秘密的钥匙，因为数学结论的优点在于它的普遍性。在这种模式看来，整个自然界的符合机械原理的有规则的运动完全可用数学来描述，空间与几何学领域变成了一个东西，时间则与数的连续变成了一个东西。外部世界于是成为一个量的世界，一个可用数学计算的运动的世界。这种由伽利略奠基而由牛顿完成的模式统治自然科学达三个世纪之久。最后，由于牛顿经典力学是当时自然科学惟一上升为理论层次的学科，加之它所取得的辉煌成功，使力的概念以及由波义耳开始到牛顿完成的关于物质理论的微粒(素)学说被众多学科所运用，“力”和“素”的概念超出了力学、光学和化学领域而被赋予一般方法论意义。比如，用热素来解释热的本质，用燃素来解释燃烧的本质，以及用弹性素、磁素等莫须有的“素”来解释振动和磁等各种现象的物质基础；又比如，在运动的原因问题上，以各种不存在的“力”(化学亲和力、电接触力、生命力等)来解释各种运动过程的本质，这是统治一个时代的形而上学自然观的机械论特征。1.3真空与流体力学除了刚体力学外，近代力学的又一分支是流体力学。在流体力学方面作出贡献的主要代表人物有西蒙•斯台文、托里拆利(E.Tofricelli，1608—1647)、帕斯卡、盖里克(O．Guericke，1602—1686)和波义耳(R．Boyle，1627—1691)等人。斯台文作为近代力学先驱曾发现过若干重要的流体静力学定律。例如，他用实验演示了所谓“流体静力学悖论”：液体对盛放液体的容器的底所施的力只取决于承受压力的面积大小和它上面的液柱的高度，而与容器的形状无关。此外，他还隐含地假设了后来由帕斯卡提出的原理：流体中任何一点处的压强各向相等。最后，他还研究了浮动物体的平衡条件，他发现这种物体的重心必定和所排开的流体的重心(即“浮心”)在同一垂直线上。这个时期的流体力学与技术发展联系密切。伽利略在1638年注意到，在超过18腕尺(约10米)的深井里，泵就不能起作用了。他说这里显现了对自然真空的抵抗力的限度，从中不难看出亚里士多德关于“大自然厌恶真空”的观点的痕迹。对这种现象第一个作出科学解释的是伽利略的学生托里拆利。他抛弃了亚里士多德的学说，也没有依靠与其相对立的同样形而上学的原子论解释。他与伽利略的另一学生维维安尼(V．Viviani，1622～1703)一起于1643年使用比水的比重大13．6倍的水银，反复进行实验，说明管内水银柱上部形成的真空是大气压力起作用的缘故。托里拆利认为，汞柱高度日常的微小变动是大气压变化的结果。这个假设由于他的早逝而未能证实。他们用来做实验的设备后来称为“托里拆利气压计”或“托里拆利管”，管子顶部留下的空间被称为“托里拆利真空”。托里拆利还创立了流体动力学。他在1644年《几何学著作》一书中证明了，从一个充满水的容器侧壁的一个孔喷出的水柱的路径呈抛物线状，射流的速度及单位时间流量和一个物体从水面高度自由落到孔的高度时所达到的速度成正比，因而也和水柱在孔上面的高度的平方根成正比。帕斯卡在托里拆利逝世不久，不仅用汞和水重复做了托里拆利实验，而且于1648年即托里拆利逝世后的第二年在其姻弟佩里埃的帮助下沿着海拔1648米的多姆山的山坡从山脚到山顶设置若干观测站，每站安装一个托里拆利气压计。他们发现，汞柱的高度随着站的高度的增加而递减，同时，即使在山脚下的气压计也不时有微小变化。这个实验有力地证实了托里拆利的假设。佩里埃建议用数字列表表明气压计汞柱高随着海拔高度的变化。帕斯卡提出把气压汁作为测量高度的仪器，此外，帕斯卡对流体力学的主要贡献是提出了著名的“帕斯卡定律”，即：流体中任何点上的压强必然按原来的大小向各方向传递。在同一时期，法国马德堡市市长盖里克尝试了用泵排除空气形成真空的实验。他先后发明了三种抽气机，其中最后设计的改良抽气机同波义耳发明的抽气机之间有相互启发的关系。抽气机的发明与改进，对于气体物理性质的研究具有至关重要的意义。1654年盖里克公开表演了用16匹马拉开排除了空气的两个铜半球(被命名为“马德堡半球”)。波义耳得知此实验后利用自制的抽气泵进行多种实验，从而创立了“空气的收缩与压缩的力成正比”的波义耳定律。哈雷以这一定律为根据终于实现了佩里埃的建议，列出了第一个气压对高度关系表；而牛顿把气体粒子假定为静止的弹簧从而推导出了波义耳定律。此外，盖里克还制造了高达四层楼左右的水气压计。他还根据气压变化同天气变化之间的关系，预报了1660年的一次严重风暴。式1.4云热学的起步恋在近代，对卷热现象的研感究是从测量筒“漠热度堂”浆开始的。在构科学地定义喉温度概念以猫前，人们往幼往将温度的市变化和物体肆所含热量的垦多少混为号——晨谈，均用都“伤热度瓜”牢来表示。为授了能精确地略测量热度，赖许多科学家孙都致力于温汤度计的研制朋。我们在伽穗利略时代的托测温器中看缸到了温度汁仰的原始形式忌，与之相比斗较，法国的并吉永遍•菌阿蒙顿大约傍在1700袖年发明的空纠气温度计，族是一个相当改大的进步。耕德国人丹尼播尔悠•团加比尔消•尸华伦海特(秆Danie龟lGab斥riel那Fahre撒nheit晒．1686猫—霞1736)勿是华氏温度拉计的制造者抗。以水的冰浇点和沸点作裹为固定点的准百分温标，丈是1742阴年由瑞典人弟安德斯姿•路摄尔絮斯(揪Ander对sCels坑ius，1惩701争—煌1744)疫采用的。至绩于在0和1腊00之间插况入数值的精痕确性问题，止19世纪另才被提出和够加以研究。香直到18世籍纪，自然科咳学才区分开院热量和温度录；而鸽“率冷您”折这个术语，牲直到19世袜纪才从科学慎的词汇中最免后消失。力拆学已经达到科能够计算行帜星运动的阶灭段时热学理悲论仍然处在甚原始的水平窄。对于热的条本质问题，输整个17世彻纪相当普遍出地认为是由霸物体的最小悲粒子的运动概而形成的。诚培根在《新卸工具》中正胃确地指出：龙“厘热是向外扩茂张而又受了例限制的一种钩运动，热的灿精英和本质钞就是运动，刚并不是别的鸣。捏”歉约翰号•糠洛克也说明尘：章“箭热是物体中突各部分难以挽察觉的非常进活泼的搅动免，我们所感位觉的热，除久了物体中的辛运动以外，枯别无其他。就”澡，这个热的间概念是非常燕现代化的但眯又是思辨的森，因此不难诉理解它为什通么会在18幅世纪被热质麦说所代替。继在对热现象堤进行大量研伸究的基础上框，英国化学遇家布莱克等妹人提出了热主质(素)说行。这种学说暂认为：热是圾一种流体，北它可以渗透捕到物体中去执并在热交换岛中从一个物锐体流向另一扛个物体；加路热就是给一舱定物体增加僵热质，而冷惊却则是从该圈物体放出热暂质；尽管在森热交换前后惠，物体中的歉含量有所改傍变，但它们扬的总量是守胡恒的。片热质说能解寨释许多已知姿的热现象，牺因而在18匙世纪成为一获种主流的理沉论，它的确携立和当时的脏科学发展水浑平和机械自奥然观有很大的的关系。直希到19世纪爱，热质说才挣让位于热是和能的一种形迈式的观念。城今天已成为度热力学的基复本课题镜—扎一一热的定扰量测定，直锯到19世纪煌才开始。苏阁格兰的约瑟菠夫昼•猎布莱克(J说oseph楼Black日，1728煤—乒1799)帜在温度和热肺量之间，画近出一条明显坛的界限；他搁引入了卡路揪里、比热、扣热容量、熔牌解热和潜热著等术语。他轨的研究是按记照热质说进脖行的，并使蜻热质说几乎尚得到完全普与遍的承认。仅与此同时，届热的唯动说划还没有完全手被放弃。丹破尼尔。伯努顽利(Dan绵ierB泉ernou铅li，17慨00牵—欠1782)队的《流体动坐力学》(1懂738)与亭当时流行的恒观点相反，扯它把热归结塘为分子的相仰互排斥。他遵利用数学推敢理，成功地钞推导了波义荷耳和马略特架定律，论证叹了压强和分穿子速度的平厨方成比例，甜证实了阿蒙适顿实验：当商密闭的定量赢气体的温度淋增加某氧—嚼数值时，气亭体压强的增金加和密度成埋比例。可是辽当时热质说义占优势，拥送护者中包括尚权威拉瓦锡井，他甚至把副卡路里纳入贤化学元素表招。拉瓦锡、形皮埃尔呼•胃西蒙和拉普摸拉斯由于用晕冰量热器进面行测量，从截而对量热术匆作出了贡献秘。尊18世纪末怪，美国人本秤杰明疗•谷汤姆逊即伦罚福德(Be圆jamin沸Thom护p姨—居son，即除Rumfo吊rd，17范53财—途1814)富批判了热质读说。为此，算他对摩擦所劫产生的热量善进行了广泛放的测量。焦宽耳从这些测胡量数据中，奉推导出热功照当量的数值饮。伦福德证下明，加热金营属球时，其泻重量不变。刻他推论，如对果热全然是厕一种物质，颂那么无论如菊何，它必是库没有重量的漫一种物质。巷汉弗莱应•征戴维支持伦姓福德对热质钞说的批判，辣他认为热素智是不存在的僵，热现象的铲直接原因是刊运动。会直至19世着纪前10年猾，热质说和岛热的唯动说长的争论仍未普停止，热质接说仍占优势绒。提出捞“旷卡诺循环裕”日概念的卡诺钳在研究热机雄效率问题时净还用热素的闲撞击来解释汤热机的运转属。但后来(菠1S27悲—咽1830年咐左右)他终木于放弃了热纹质论，认为氧热是动力(透能量)，是茶改变丁形式观的运动。直涌至克劳修斯染证明理想气吗体的绝对温胞度是由分子放的平均动能兴所决定，焦血耳确立了热饶功当量，以喝及能量守恒素与转化定律舱的提出，才句牢固地确立恼了热的唯动肝说。聚1.5年从静电到动嘱电的研究希古代人类就床已经发现摩半擦生电的现筑象，但直至茎17世纪上旧半叶对电的沸认识仍无新舅的进展。1浮672年奥您•泉冯困•硬盖里克在一质本书中描述敞了一台早期徒的摩擦起电忍机；170粮9年弗伸•降豪克斯贝（滴F.Hau喜ksbee册,1687搞-1763宪）在《物理贩数学实验》瞒中谈到摩擦屠旋转着的玻瓣璃球、封蜡炮或硫磺球会俗产生火花的垮实验。17敬29年英国疾的斯蒂芬帝•农格雷（St沙ephen钞Gray杯,1670逝-1736臭）对这些观奖察结果作出处了解释，并颜把物体分为慎导体和绝缘袖体。174败6年荷兰莱晋顿大学教授凭马森布罗克圣（1692度-1761往）在18世落纪起电机和炊法国杜菲（梁雁ufay,省1698-胁1739）尿发明验电计谅的基础上，消制造了能蓄止电的工具莱炒顿瓶，为静宿电学的研究探创造了实验浅条件。及18世纪对召电现象的研冬究中更值得卷一提的是曾斥作为美国《何独立宣言》老起草人之一嗓的弗兰克林城（Benj皱amin痰Frank绳in,17坝06-17纱90）。他幸提出了关于缘单电流体的胡一元论，认扩为所有物体确都包含有一惕种电流体，多这种电流体盾超量则物体担带正电，这卫种电流体不磁足则物体带幅负电。他于羡1749年俊向英国皇家储学会送交了宿《论天空闪猜电与地下电屯火花相同》跪一文，并在态1752年议5月一次著歇名的落“漂风筝实验洪”骗中证实，闪早电同实验室刻的电火花是容本质相同的次放电现象。垮弗兰克林因责此而获得英导国皇家学会壶授予的金质择奖章。此后雹他又研制了乏避雷针。这圾种新技术以霸其显效的事爹实驳斥了教倚会的蛊惑宣扛传，很快在繁欧洲流行，蜂最终甚至连或教堂的屋顶徒也高高耸立讯起避雷针。驴虽然18世印纪电学理论死仅局限于静边电学，但毕臣竟比力学之遗外的其他学诵科要先进。膜值得注意的咳是，近代科沾学史上最早劝的科学史著饲作正是介绍把电学领域的伏，这就是英蒸国的普里斯居特列（Jo夜seph饱Pries渗tley，猴1733-匀1804）证所著的《电京学的历史和遵现状及最初惧的实验》（犹1776）晓18世纪末云叶，电学从版静电研究向涝流电研究发弟展。其中最牙重要的是意抵大利动物学袍家伽法尼（梁Galva鸡ni,17还37-17乏89）于1权780年在拘解剖青蛙时绢发现的动物旱电流。但把饲这个物理现拆象从生理学袖范畴中分离浪出来并做出很物理学解释跟的是伏打（堆1745-庆1827）挑。他在电堆民实验和发明糕原电池的基灵础上，提出尊了接触理论席，认为任何师物体中都含技有电流质，泰只是其紧张众程度不同；遭当两种不同掠金属接触时阳，电流质就够可从一种金浴属流向另一弃种金属。尽援管这种解释削逐渐取代了制伽伐尼的动番物电观点，绘但这两种解信释均未触及蛙到电流产生件的真正本质猪。然而这两御种解释之间三的争论，客滨观上促进了适电化学的发约展。不管怎遭样，从静电度到流电的研唱究毕竟标志赶着电学认识所上的一次飞漏跃。凯1.6绩17序—效18世纪的情声学陕人类对声学院的研究起源高于音乐。从业古代到17廉世纪，主要公从算术(比犹例)的角度部对谐音的音股程进行研究贵。17世纪睛科学家中不洽少人提出过提音程的汁算砍原则。如伽脂利略、笛卡扇儿、默森(母Marin类Mcrs晓cnne，荐1588-续1648)眯、胡克等人妨均证明了揭—苏个律音的音包调由产生它扶的振动之频坛率所决定。虽特别是伽利耽略的法国学住生默森在1槐636年著严的《普通声药学》中提出猴弦的律音的畏频率和弦的算张力的平方鸡根成正比，托而和弦的长跃度及单位长万度上的质量已成反比的定宜律。继伽利表略之后，默霉森、沃利斯学(1616弄—袭1703)何、W．诺布兆尔和丁．皮搬戈特等人研翼究了伽利略城提出的早“吨和应振动吧”友及其规律。络法国物理学肤家J．索维已尔(JOs逮ephS亩auvcL悔it，16铸53赏—猴1716)蔬对共鸣进行赠了观察，对自弦的谐音作傻了研究，进温行过振动频融率的测量，度并且第一次什在驻波理沦轿中引入了科千学术语踢——“杯波节苗”笑与台“摩波腹卸”邪。牛顿在计受算空气中所户产生声波的基波长时曾利齐用了索维尔练的测定频率糟装置。第18世纪的肥许多数学大通师如达兰贝轻、丹尼尔掘•非伯努利、布宾鲁克嘴•获泰勒(Br镜ookT窜aylor景，1685天—派1731)慰、欧拉(1库707宿—而1783)年、拉格朗日巡和拉普拉斯华等都曾对弦滴振动的数学愤处理做出了军贡献。其中棕欧拉于17翼39年根据营泰勒171控3年的研究呢结果提出了隔更为精确的伶确定音调的安方法，即一顿根弦的振动必频率（n）娇与其长度（告l）和单位圈长度质量（勺m）之间并的关系。米此外，拉普写拉斯在牛顿拜研究的基础仓上引入了拉基普拉斯因子言，从而精确象地解释了声恐速与气体温蔑度变化的关辈系。绢关于声音的垮传播媒质，代在亚里斯多浓德时代人们信就已猜到空搏气是声音的检通常媒质。汇音的通常媒吴质。但在抽运气机发明之疾前，这仅仅拣是猜测。1续7世纪中叶料，作为抽气是机发明人的地盖里克最早祸进行了关于携空气和我们珍对声音的感驴知两者间关感系的实验。址他将一容器分中放人可用婶时钟机构敲役响的铃，并叠用抽气机抽壳去容器中的坊空气。随着甚容器中空气弯的稀薄，铃担声越来越小陆。而18世码纪初，F．艺豪克斯贝则胀沿着相反的役思路改进了灶上述实验，到他发现当容景器中的空气另为一个大气王压时，铃声灶可传到30终码以外；两私个大气压时勿，铃声可传比到60码以滔外；三个大披气压时则可讯传到90码魂以外。在做叫这一实验的翠1705年校，他还用实坊验证明了声头音可在水中未传播。后来野普利斯特列侧证明声音可舅在空气之外君的其他气体漏中传播。宫18世纪末桥由于德国科得学家恩斯特灯•杆克拉尼(E丢rnst经Chlad惑ni，17洲56钱—谈1827)够所进行的对沾弦、杆、薄刮膜和板的振送动研究，使态声学从数学角的或音乐的议研究方法上诸升到物理声木学的高度。身他于180粘2年发表的晴《声学》中延记载了他在顾1785年嫩前后的一些烛重要实验。略拿破仑看了视他的声图实孝验后，说：运“怀克拉尼使声堪音变得可以镰看见了。汉”鼠此外，克拉单尼还研究过赶纵波，以及徒声音在不同忘气体中的传遣播速度比等旦问题。险1.7提光学运古希腊时期毒已知道光的注直进和反射崭规律；托勒竿密在光折射条实验基础上狼提出入射角捷与折射角成恩正比的思想倡；而关于视午觉的本质，校伊壁鸠鲁和庸亚里士多德呢等提出过一心些哲学猜测词。中世纪伟弯大的数学家倚、天文学家摸伊本筝•漆海赛姆用实拳验测定了折鲜射率。但总熊的来说，古柔代与中世纪纤的光学知识螺是极其有限教的。因此近专代光学基本露是从零开始轮的。由开普勒是近站代光学的奠罩基人，其地吼位如伽利略章之于力学和载吉尔伯特之禽于磁学。他底在1611氏年出版的《河屈光学》中张解释了荷兰所望远镜或伽拐利略望远镜率及显微镜所春涉及的光学秒原理，并提活出了改良望疏远镜的建议略，他的建议甜在近代导致六远距照相透刺镜组合的发底明。开普勒猜第一次明确将提出光度学问基本定律，锁即光强与离壳光源的距离扇平方成反比鼠地变化。他笼还研究了球洋面像差一类恶复杂现象，燕为巴罗等后晒人的几何光稿学研究提供盖了基础。关棚于视觉理论缎，他还提出向视网膜上的恒成像本身不家构成整个视串觉行为的正议确思想。他责对折射规律盼的研究虽方复法正确但未阴获成功。栋第一位提出腔精确的折射钻定律的是荷嫌兰人斯涅尔崇(W．Sn样cll，1踏591驴—狗1626)瞧。根据他于援1621年帝的结果，可爆容易地墨推出现代形萄式的折射定宴律。轰不过是笛卡甚儿于163售7年第丸——瑞个发表了折惭射定律，并开尝试给它一忽个物理证明体，但是否与祸斯涅尔独立登地发现该定身律则尚存疑挣问。在发表两有关折射定刻律的这本《含屈光学》中愧，笛卡儿还纱提出丁关于杨光的本性的妈微粒假说。涛他在《气象蓬学》中对虹姜霓理论的研足究成为牛顿吧对虹霓解释工的前提。罪关于光的本详性的波动说故，在达迟•瞧芬奇的著作优和伽利略书通信中已有迹设象。但正式刺认真地提出白光具有周期集性的是意大焦利数学家格广里马力迪(拦F．F．G党rimal礼di，16鬼18机—第1663)约。他从波动障观点出发解红释了似乎同跨光的直线传室播定律相悖乏的衍射现象皇。他还指出者，颜色的不址同乃是眼睛纱受到速度不撇同的光振动蹈刺激的结果堆，这个思想免对后来的光湾学发展具有积根本性意义拢。他的光学阀著作，在他参死后两年被舌发表。在同切一年(16污65)，胡专克的科学著瞧作《显微术厉》问世，其寿中光学部分铲对多种透明牧薄膜的闪光患颜色现象进仁行了实验和礼理论的探讨续。他注意到桂，在一定的法厚度范围内异，云母薄片捆里会出现虹香霓的色彩，旋不同厚度的邀部位颜色不猫同。虽然他贞未能确定厚许度与颜色之禁间的精确关折系，却为牛择顿对伪“云牛顿环洪”舍现象的研究贝奠定厂基础疼。胡克认为走光是一种振位动，发光体崇的每执—闹次振动或脉蚂动必将以球桶面向外传播称。不过，比庭较系统地提葛出光的波动竞理论的还是怨荷兰物理学卡家惠更斯(类1629～来1695)刚。他认为，啄构成一个发幅光体的微粒贡把脉冲传送烦给邻近的踏种弥漫媒质旋的微粒，每萍个受激微粒碑都变成一个乔球形子波(索即次波)的盾中心。这就推是1678控年提出的著悉名的惠更斯矩原理。用微凡分几何的语壳言来表述，台即：波阵面饿所及的任意于点均可看做廊是新的次波加源(即子波魔中心)，而雁新的波阵面贞则是所有次梢波源向外发笨出的半球面刷次波的包迹千。捷牛顿在大学序时期就对光聋学有浓厚兴蒜趣，为了制削造一种能消蔑除色差的望套远镜而开始辆研究颜色理毛沦。版1稼672年在裙《哲学学报梦》上发表的东他对色散现绑象的研究成新果，是他第年一次公开发网表的科学论团文。他对色熄散的解释立搂即引起他与纳胡克等人的酒争论。牛顿洗最初吸取了蹲胡克的波动冷思想，倾向兆于把微粒说拘和波动说结药合起来，1生675年他淡提出弹性以饺太的思想以仰解决微粒说恰的困难。但对他拒绝纯粹捕的波动理论粮。而在17酬04年他的荡《光学》中番，牛顿则彻泛底主张光的偿微粒假说。宝由于他在科僚学界的巨大木影响，而使责惠更斯提出糕的较系统的纠波动说被埋森没百年之久阵，以致整个读18世纪光袜学处于停顿碑状态。直至服19世纪猴初由于偏振践、于涉等现骗象的发现和顿研究，才使衔波动说占据锹了统治地位族。虎第二节化劫学的重要进汽展剪2.1医化壶学与工艺化酸学迟化学燃素说能从炼金术中叔的解放经历撕了约300讨多年，其中饮主要经过医牲化学与工艺拍化学时期、雪燃素说时期增和氧化说时柱期。唯医化学即医骨药化学。尽爹管它与炼金委术有千丝万渴缕的联系，达但其实际工智作为化学发财展开辟了新馅的方向。主窑要代表人物氏是帕拉塞尔版苏斯和范．险海尔蒙脱(坦LU．va谣ilHe什lmont久，1577干～1644铜)。柳前面提到的思帕拉塞尔苏福斯不仅是医烫学史上的改关革家，而且腾对化学发展梅也做出了贡脱献。尽管他穗没有从实践总上完全摆脱祖炼金术，但跑他认为炼金嫌术的目的是赵荒诞的。他站给炼金术下肠了一个新定票义吐—伞一把天然原来料转化为对呈人类有用的逮产品的科学敲。他在炼金册术的两元素览(施“警硫芒”务、年“逝汞极”晴)说基燥础上增加了波“肝盐笛”司而提出三元础素说，以此够作为他的理呼论观念来解骗释自然界的千物质变化。汁他认为昂“蚊硫诊”茫是可燃元素农，筐“构汞立”细是挥发性或侍可溶性液体向兀素，凶“据盐瓣”赌则是不挥发反和不可燃元鞠素。这三元包素在物质中夺所占的不同鞭比例，决定疾了物质所具门有的不同性卸质。他做过嚼制药、提纯纠等大量化学系实验，区分由了白矾和蓝遇矾，研究了缘二氧化硫的摘漂白作用，墙发现了醚类嫂物质及其麻列醉作用，并扒强调化学操锣作中定量的效意义。稀帕拉塞尔苏羊斯的医化学吉学派在17牌世纪产生了野很大影响。梳比利时的范凝•奉海尔蒙脱就滥是这个学派馆的最后一位泄有影响的代胞表人物。他药不同意帕拉箱塞尔苏斯的钳三元素说，尖认为水和气稼才配称为元励素，因为它击们是再不能豆被还原为更戒基本的东西做，且两者不厅能互变为对虎方。他通过完著名的柳树深实验论证树污的所有新物垫质几乎都是浙由水转化来裤的。尽管实邮验构思和结艇论是错误的全，但他的定榨量研究方法船为现代化学是奠定了方法堪论基础，同锯时他的无不蝴生有的信念朋蕴涵着朴素完的物质不灭虫思想。海尔登蒙脱还注重悼气体化学的在研究，他最名早区分了空衰气、水蒸气衬和其他气体库．还区分了菠呼吸用的空茫气和使人中秃毒的一氧化盖碳以及可以弟灭火的二氧缴化碳等气体染。他还研究流了酸、碱等舅物质。他倡袭导化学教学诸应当用火的史操作来证明肚，并自称为柱“情火术哲学家骂”恰。海尔蒙脱掉对波义耳元仙素定义的形彼成有很大影毁响。他还提滋出过人体消怜化过程中的科“铸酸素音”农理论，这已财经孕育了近捷代生理学中歼的酶学说。负16、17胆世纪除医化殖学外，工艺少化学也是从韵炼金术向近牙代化学过渡仙的重要方向闻之一。这方载面的代表人适物主要有德色国医生阿格熔利柯拉(G最，Agri把cola，罪1494垦—泻1555)隔、意大利工剪匠毕林古修知(V。Bi睁ringu祥ccio，香1480俊—栏1539)唉等。阿格利风柯拉写过很担多的冶金和顺矿物学著作意，最著名的鞠是1556侦年初版的《锹论金属》。依它摆脱了炼堤金术的束缚乞，成为其后航200年中舰采矿、冶金顽方面的指南猫。尽管此书握侧重于应用饥方面，但已些有部分金属芳化学以及地团质现象的内母容。毕林古师修在其名著殿《火术》(裙1540)杠中，叙述了哑铸钟和铸炮仆等各种运用拜火的生产技牵术，并从矿构物形成、采翠矿、提取、将冶炼、化合学物及其性质悔，一直讲到研火药和其他骑可燃的和可概爆的物品。躬他针对炼金颗术，直接提售出了拆“忆金属不能转熔化协”盘的思想。此朝书和《论金矮属》一书均像体现了在化杠学方面学者渣传统和工匠币传统的结合特，是从炼金亿术通过工艺酷化学向近代丝化学发展的扑里程碑。室2.2微稼素理论疗17世纪化兵学史上的重刮要人物之一味——筋波义耳是一道位神职人员雅，兼科学家航。他由于与然马略特分别添地发现了气秋体定律而成鞠为著名物理梨学家。但他孤再科学史上累更主要的贡叉献是在化学芳方面。他器在其代表作拉《怀疑派化香学家》(1阴661)中螺系统地批判晋了炼金术化冠学认为朴“占性质决定一抄切偷”辫、沾“庙性质组合而掀成为物质鹿”旁的错误原则悟，并在古代浓原子论以及搬医化学家范美•痒海尔蒙脱的耻影响下，提计出他的微素对理论。章微素理论认袜为构成自然跃界的材料是抵一些细小致多密、用物理搁方法不可分佣割的微粒，乳正是物质的貌这些机械微罗粒决定着物晋质的性质及浩其变化，其安中包括：它惧们的大小、膊位置、机械材运动，以及痛当时人们所滋了解的一切社物理、化学隐性质。物质财的机械微粒绞结合成更大歌的粒子团，姥而这些大大所小小的粒子脂团作为基本爬单位参加各铜种化学反应储。也就是说争，所谓化学币变化就是这堆些粒子团的共运动、组合简、排列从而敢形成新物质浊的过程。脂波义耳还批祖评炼金术中艺的辉“问同情刮”献、娘“建憎恶灰”陶、驱“曲亲和绿”券等不科学的柄、带感情色陕彩的概念。妙他认为化合泻反应中的吸露引力或费“朵亲和力泛”词，可以解释括为运动粒子凭相互匹配集渠聚的结果，猛而根本不是幻什么宴“酱相亲相爱剖”梨的结果。他约用微粒本身销的特点来解雪释化学反应浴，是很有意纳义的。他的完微粒说是燃拌素说的理论早前身。比如鼻，从他对燃般烧现象的解证释，就可以幕看出这点。惕他认为金属墙燃烧后，由筛于火的微粒馋(火素)穿吼过玻璃容器强与金属化合心，从而产生胡金属灰。这贼是燃烧后重带量增加的原奏因。尽管波足义耳的理“立火素显”梅不是后来斯上塔尔(16恩60分—艰1734)洞的孔“认燃素挨”苍，但波义耳略的微素学说狂对燃烧现象岩的解释却是概建立燃素说贼的基础。两亏者作为机械钱的微粒哲学活，反映了那篮个时代人类扁认识自然的嫂机械论特征项。连波义耳不仅弹否定古代的潮元素说，也泄否定炼金术孔和霍亨海姆仇的元素说。灵他认为既然阶不能通过实矮验把元素从藏物体中提取榴出来，它们早就不配作为迫构成物体的故元素。他给小元素下了一骆个较清楚的劲定义：元素济是节“印指某种原始宇的、简单的米、一点没有伪掺杂的物体筐，元素不能腾用任何其他围物体造成，近也不能彼此怀相互造成。浸元素是直接矿合成所谓完梢全?昆合物芽的成分，也喝是完全混合缩物最终分解河成的要素。谢”贱他认为化学江的一个重要索任务就是把邮复杂的物质蛮分解为它的缠组成元素，阵并由此认识茫物质的本性第。应当指出译，波义耳的毅“过元素民”于在多数情况牺下相当于现营代化学中的妖“谷单质盯”贞概念，后来虑拉瓦锡正式训使用附“宪单质断”角概念，以区浙别于农“凭元素雾”朋概念。奔作为弗希•魔培根的信徒旦，波义耳认殃为化学要建诊立在大量实康验基础上，密要对化学进臭行定量研究幼。他第一次暴使用秋“挣分析兽”瓣一词，元素嗽概念的提出肉就是由仗“角分析爱”蒜而来。他说浅，现在不仅挪要指出自然斩是由复杂元镰素组成的，膀而且要指出站到底由多少谣种元素组成担。他一生中水记录了很多厉定性分析的截实验。裙由于波义耳聚确立了化学转的独立性，搁给出了比较龙清楚的化学崇元素的定义剧，并进行了敬大量的化学霜实验，从而甲成为近代化旋学的奠基人歼。在西方文钉化史上，波塑义耳对于扬希弃古代自然肾哲学的整体存论思维，并堵过渡到近代报科学的分析订思维，无疑概是做出了巨舒大贡献的。踏2.3揪燃素说心完成化学学胶科统一的并低不是波义耳圾的元素定义缝，而是在他跃的偶“先火素遇”睬概念基础上都形成的燃素坚说。法国化洪学家贝歇尔评(J．Be项cher，眼1635～擦1682)哭不同意波义隙耳把燃烧现胡象解释为化已合过程，而横提出燃烧是马一种分解过盈程即释放微“卧燃烧性油土驼”蜻的过程。所助谓捕“返油土龟”处不过是炼金瓜术中的膨“艰燃烧性硫酸”却。后来，他与的学生、德祸国御医斯塔舱尔(G．E影．Stah趋l，166室0～173彼4)于17笛03年重新连编辑出版了垦贝歇尔著作映，并增加大竞量注释。他硬用尝“楼燃素折”绵代替波义耳贝的允“充火素到”摔和贝歇尔的厚“奇油土记”泰，提出了系怜统的燃素说瞒。丝燃素说的基谈本观点是：禽(1)燃装素是构成火漠的元素，当孕它们聚集在除一起时就形放成火焰，当均它们弥散时纪只能给人以逐热的感觉。欢(2)燃仗素充塞于天煮地之间，大饲气中因为有梯它才会有闪蒜电，生物体骆因含有它才推富于生命活臂力，无生命扯物质因含有旱它才会燃烧单。物体失去叠它就成为死伞的灰烬，而漏灰烬获得它堡就会得到复帝活。妖(3)燃堪素不会自动剂从物体中分告离出来，只柜有在借助空垄气而发生燃痰烧时，燃素服才能释放出评来。火焰是堪自由的燃素织，燃素是被欲禁锢的火。伶(4)所训有燃烧现象版都可归结为效燃素的转移仓一键—叙吸收或释放蛛。比如，金垦属燃烧时逸扯出(释放)辨燃素而成锻叔灰，而煅灰惨与木炭一起怜燃烧时又从狼木炭中吸收交燃素，重新舅变为金属。涂由于燃素说跨使包括燃烧紫现象在内的仍大多数化学撕反应在系统括的理论基础膀上得到了说律明，从而使头化学摆脱了叠炼金术，结星束了化学在与18世纪中海叶以前知识渴零散、解释烈混乱的局面蝇，完成了化有学学科的统总一。燃素说予传播日广，殃到18世纪昏中叶时，几到乎被举世公纳认，很多著挖名化学家都稀成了它的信数徒。键2.4箩拉瓦锡的氧锻化学说酸燃素说是一翠种有严重错芳误和重大困脖难的理论。怕其主要错误先是把煅灰说潮成是单质，苍却又把金属呜说成化合物申，并把金属魂的燃烧过程题说成是分解彻反应。而它浩最大的困难渣是，如果确蜜有多“般燃素抱”窗这种物质存绞在，它就应请具有重量，牌然而，金属泪经煅烧释放兵燃素后重量允非但没有减涝少，反而增找加。为了自让圆其说，有昨人设想燃素陕具有负重量葛(漏“乱轻量鹿”猴)，这实际得—仙上是向亚里琴士多德元素移说的倒退；蚕还有人设想摧燃素逸出后传，有另一种诞较重的物质补被吸收。此婶外，燃素与果空气之间的炊依赖关系，贪以及找不到辛独立存在的亦燃素，也是举燃素说的理面论困难，它梅们使燃素论驼者之间产生浮意见分歧。提一批批新发槽现的事实不堡断要求对这庆些理论进行零修改。正如济化学史家莱迈斯特所说：泪“俘一旦有某种同更加合理的犁学说可供利候用，燃素说户就不可避免抓地要一败涂志地。贤”似拉瓦锡(A殖．1Lav浓c~isi耀er，17担43校—昂1794)灭的氧化学说否正是在这种疤背景下应运惜而生的新学足说。来在氧化学说企诞生之前，浮实验化学在俯气体分离和贯发现方面取乖得了重大进兼步。175及5年英国布罢莱克发现了暮被他称为个“惜固定空气钉”咱的二氧化碳拘：1766料年卡文迪什庸(H．Ca是vendi攀sh，"3清1遣—武1810)阵发现了他误叠认作蜡“猫燃素偿”供的痕“三可燃空气露”——殃一氢气；1碎772年丹篇尼尔洒•习卢瑟福(D妄anier苦Ruth亡erfor挺d，174爹9寇—疲1819)僻发现了他称渗为猜“唱浊气燕”兼的氮气，不告久卡文迪什管和瑞典的舍初勒(K．W虹．Sche堤ele，1颈742～1揪786)也忙制得了这种滋气体；特别横重要的是1挥773年舍稀勒制得了被迎他称为绿“里火焰空气嗓”蛋和虹“躺活空气荡”燕的氧气，他溪认为燃烧是窄“趁活空气盼”狡与燃素结合病的过程。1另774年英念国的普利斯渐特列在实验暖中也独立地刘发现了这种洁物质，他称料之为顺“里脱燃素气体嗓”声。他用实验奋表明小鼠在箩充满这种气擦体的环境里糠存活时间最田长，而人吸蹦了它之后也朝很舒服。但暮他仍坚持燃轨素说直至去鱼世为止。舍悉勒和普利斯轮特列所发现秒的这种气体哭并没有使他傻们成为批判泉燃素说的革启命家，这一惯事实说明：创燃素说一方名面促成了实堂验化学的新皮发现，另一接方面又阻碍逮着理论化学亦的发展。泡借助别人制惠造的武器最贩终摧毁燃素牵说的是法国反化学家拉瓦晴锡。拉瓦锡听于1772盖—根1775年俊从事气体化推学和燃烧理溜论研究时就陡对燃烧增重景问题产生疑洪问，他不同坛意负重量的姨说法，也不棵同意波义耳禾的字“显火素动”五，而认为增酱重的原因是愿金属燃烧时维从空气中吸达收冷—吃厂某种物质众。1774熊年他重复了迎波义耳的煅克烧金属(锡公)实验。但耳与波义耳不短同的是拉瓦壮锡加盖了瓶壁塞，结果发富现反应前后甲总重量不变灭，从而驳斥犬了增重是火财素穿过瓶底忌进入锡的错初误解释，提叔出了灰烬是盒金属与空气衔中某种成分夜化合的新解兄释。而舍勒栋与普利斯特幼列的新发现蛇为这种解释勿提供了强有梅力的支持。洽拉瓦锡在严轿格定量的基室础上重复了某舍勒的燃烧愁磷实验和普歇利斯特列加垃热氧化汞实趁验，使他的寒燃烧学说即销氧化理论得磨以确立。在吼1777年饮9月；日完姿成、178箩0年出版的初《燃烧通论及》中，他提滚出了如下的喊学说：驼（1）燃烧奥时均有光和兼热放出；核(2)物圣体只有在纯熄粹空气(氧泛气)存在时名才能燃烧；俩(3)空拨气由可助燃状的和不可助膝燃的两种成姓分组成，物户质燃烧时由覆于吸收了空筹气中的纯粹姥空气而增重百，增加的重冻量恰好等于卷吸收的纯粹线空气的重量稼；来(4)总—故般可燃物(做非金属)燃雨烧后都变成车酸，氧是酸泊的本质；金框属燃烧后所挎变成的灰烬夏是金属的氧抬化物。浴这就是化委学史上著名然的氧化理论崖。岂到1785甲年以后，他胖的氧化理论育除普利斯特午列等少数科繁学家外已被喉化学界普遍凯接受。17州89年在他荡的《化学大劫纲》中正式弃把省“配纯粹空气坏”宝命名为氧气卵(gaz余oxyge缺ne)。络这部标志着暗化学发展重稀要里程碑的罩划时代著作娱给化学带来胳了前所未有猛的条理性和朽系统性，它房对化学的贡猪献完全可以举与牛顿的《袖原理》对物护理学的贡献权相媲美。它扯阐明了纳“勤元素是化学嫌分析所达到台的真正的终献点萝”份，并列出了拼包括23个枪元素的第饺—•象张真正的化居学元素表，牛还讨论了化愚学的对象、镜方法、仪器县、化学物质县的命名法，叼总结厂前人炼和同时代有眯关气体化学廊和燃烧现象裕的实验成果看。恋在雅各宾派方专政时期，敞拉瓦锡因涉忍嫌经济问题混而受到指控绑，于179蚀4年5月8常日被处死。话尽管两个月努后雅各宾派捡被推翻，但疤拉瓦锡已经测死了。正如逢拉格朗日所里说：僻“益砍下拉瓦锡蛇的头只需要照一瞬间，而室在法国再产面生这样一个编头颅恐怕一相百年也不够车。兴”泊法国科学界重完全懂得他态的价值，两遵年后在巴黎若立起了拉瓦混锡的塑像。晓第三节天捎文学的丰硕叛成果旗现代天文学曾的进步与物佛理学的进步摧直接相关，封无论是观测霞手段的更新果还是各种假床说的建立都男离不开物理练学的知识和袜理论。20只世纪以来天诞文学的发展宫更为迅速，兴全心的观测轧手段使天文傲考察达到前替所未有的程冬度，理论上木的进展也大溪大超过以往罗的年代。天给文学再次成吸为自然科学洪最活跃的前撒言之一。辰3.1锣恒星研究的宰再深入对恒星研究是绵天文学的永饮恒课题。本额世纪以来人演们又得到了坝更多的知识炎。别赏识机就有列人利用恒星最视差来测算歌恒星与我们尝的距离，测闸得太阳之外唉离我们最近耍的恒星半人拾马座揪α莲星距离地球惊约4．3光罚年。不过这溪种方法有很脉大局限性，扭因为超过3吨00光年的纵恒星视差已氧小于0汇″畅．01，很晃难测得准确油的数值。后歇来又有人利冻用测量恒星乱亮度的方法谅来测算它们惊的距离，测礼距范围有所牲扩大。上文工曾说及上个产世纪天文学透家已利用多肯普勒效应测变算恒星远离窗我们的速度醉。多普勒效豪应告诉我们便，当光源背利离我们运动宾时，我们所寄观测到的它菜的光谱线便羡有向红端移棒动的现象，司光源离开我悄们的速度越松大它的红移遭量越大。1叙929年美座国天文学家纱哈勃(Ed慈winP勉owell蓬Hubb粉le，18雕89～19梁53)等人编发现星系的遵光谱线红移浸与它们和地返球的距离存抢在着粗略的灰正比关系，鸭现在人们称咏之为献“当哈勃关系否”姑。这样，根猪据恒星光谱矮的红移量以俱及哈勃关系盆，就能够大秩略地测定所赤有发光天体邮与我们的距肢离了。现时射已知离我们芒最远的天体志达150亿拦光年，这当也然只是我们拦目前爱“哭视线室”趴所及的距离重，随着技术狼的进步，这邻个距离还会掉不断地扩展筝。晌以往的天文榆学家对恒星酬的光度已多香所研究。本英世纪初发明猜了更好的仪掠器，测量比汗过去更为精拳确。但是恒柔星与我们的庙距离差异极仪大，在地面肃上所测得的嫌光度与恒星渣的真实光度炊也就存在着课差异。不过舟人们已能测净定恒星的距虫离，据此以努求出它的真符实光度也就新不是难事了脉。葬天文学家亦刘已找到测算红恒星体积和配质量的方法牵。数据表明义，恒星体积芒相差极远，修有些半径不饺过l0公里饥，有些却是捉太阳半径的菠1000多锣倍。恒星质魄量的差异也趣很大。现在椒已知的数据伸是：质量最糟小只有太阳誉质量的百分桃之几，最大妄的为太阳的寄100多倍轮，多数在太垦阳质量的0清．1～l0岂倍之间。由蛮恒星的体积哑和质量就可倡以知道它们盲的密度。恒乡星密度的差敢异更大得惊冬人。一些温东度较低、颜圣色偏红而体巨积巨大的旅“婚红巨星铸”打，其密度只材有水的几十汪万到几百万谋分之一，这凶在地球上就世被认为是贤“到真空弱”歌。一些温度电较高、颜色杏偏白而体积雨较小的猴“饥白矮星下”酱的密度则可违达水的几千隙万倍，一立斩方厘米这样肠的物质的重目量就有好几忠十吨，不过椒大多数恒星邻的密度均在同水的密度的站1/100分～10倍之杆间。码恒星时时刻仙刻向外界辐涛射的能量究摸竟从何而来虽?现代天文变学家认为：怨其一是引力炒收缩。天体凤都是大量物田质的凝聚，堆引力使天体由收缩的时候侵就要释放出拍能量；其二孤是核反应。祥以太阳为例滑，在它的内档核里高温、针高密和高压赠的条件下，爷四个氢原子奇核要聚合为年一个氦原子教核，这时出筑现了质量亏妻损并释放出考能量。按质辞能关系式E酸＝mc2可并以算出，1法克氘聚合为寻氦时所释放池的能量约相兄当于11吨蓄煤的热值。侮天文学家推答算，太阳刚价形成时氢约益占其质量的汇78％，这亏就是说太阳副若以氢为姿“造燃料阴”屡，它可以保括持目前的辐研射能量约1渴00亿年，拆现在一般认甘为太阳的年士龄约50亿魄年。廊3.2辱射电天文学乎的兴起摧本世纪以来汪，各国竞相司研制大口径薪光学望远镜牛，一台口径折为8米的巨姥型光学望远鸦镜正在智利涛的高山上建布造之中。光于学望远镜对字于天文观测常固然十分重须要，但是可产见光只占电岩磁辐射很小中的一部分，剪大型光学透简镜或反射镜篮的制造工艺轮也十分困难撞。本世纪初座，人们在无葱线电实验中姐注意到，在检接收远处传园来的无线电贷波时总是伴逝随着一种无锦法排除的微终弱干扰。1林931年美呀国电信工程衬师央斯基(俱Karl吗Guthe画Jans拒ky，19粥05～19弦50)终于虚弄清楚这种克干扰来自太萌空，次年他凝又断定这是色来自银河系物中心方向的意电磁辐射。欣他的发现使孙人想到，除梨了光波波段社之外，其他漠波段也有可泰能用于探测阳太空，从此今开辟了利用洪射电波研究经太空的新纪巷元，人们制关成了接收宇矮宙空间电磁凉辐射的射电利望远镜，打副开了人类认事识宇宙的一六个很大的冲“柔窗口党”矮，一门崭新的的学科卡——茂射电天文学唐从此诞生。草射电望远镜各所能观测的享范围十分宽思阔，大型射丙电望远镜的劳制造相对于租大型光学望莲远镜也容易简得多，因此宿射电天文学删几十年来发志展极为迅速贴。70年代狡德国人建成黑厂直径为1子00米的射追电望远镜，送它的短波观定测范围可至窃厘米波。后钞来美国入更照建成了直径跳达305米舱的射电望远众镜，其性能匀更为优越。法由于射电望糖远镜所接收星的是波长范皂围很宽的无蕉线电波，所蹈以它无论昼疯夜都可以工肤作，既不受北地球上火气亏的影响。(幻如厚密的云日层)，也不稻会被宇宙中碎的尘埃所遮脱挡，利用无委线电电子技哀术也可以使压它的灵敏度拥非常高，能独够接收到极头为微弱的无框线电波。自恰从射电天文布学诞生以来吃，人们发现招宇宙中发射刊电磁波的射骗电源已3万支多个，使人首们色“查看急”互到了距离地句球100多画亿光年的星横系，发现了炒一系列前所筹未知的现象毙。克3.3槽现代天文学颂的四大发现寨本世纪60如年代，天文百学家们利用聋各种观测手轨段先后取得怕了四项重大牵发现。拢1960年厌美国天文学掌家桑德奇(膏Allan继Rex阔Sanda核ge，19叠26～)馅等人首次探唉测的一种前员所未知的天盾体。196供3年荷兰天咽文学家施密志特(Maa倍rten饮Schmi浪dt，19五29～）售判明了这种内天体的谱线齿，确认这是谅一种具有很柄大红移量的悄天体，定名犬为熊“礼类星体杠”忠。多数天文茎学家认为这户是现时已知移的离开我们边最遥远的天潜体。现在有衡记录的类星庆体已超过1汉000个。恒类星体的许悉多性质天文锣学家们仍不清甚明白，多雨种说法尚在府探讨之中。锅“还星际分子止”浑是指存在于容银河系或银欲河系之外星轮际空间里的边无机分子和音有机分子，拘首次发现于翁1963年猪，现已知有锄50多种，坛其中大部分清是有机分子钟。质量最大谋的是由11贺个原子组成善的氰基辛四锦炔(HC9聋N)。关于伤星际分子的啦形成及其演翼化过程现在脖还不明了，哪但是际分子室的发现不仅它对于进一步敢探索天体的牙演化有着重闭要的意义，讨并且亦必将数有助于揭开韵地球上生命摘起源的奥秘喊。菌“套微波背景辐币射宁”羊是指存在于买整个宇宙空优间的、各向孟同性的、在倦微波波段的孩电磁辐射，擦这是美国射乐电天文学家托彭齐亚斯(像ArnoP摄enzia化s，193串3～)和趴威尔逊(R维obert骆Wood母rowW害ilson执，1936栽～）于1尚964年偶皆然发现的。踪当日寸他们安建立了一个艇灵敏度极高筝的定向接收屠系统来探测站宇宙，发现勉从天空中任鹊何方向都接虹收到一种强舟度完全相同失的微波波段雀电磁辐射，忆他们认定这普种辐射并非欣来自任何星医系，而是存汇在于整个宇喇宙背景之中权，因此称它孟为宇宙背景妈辐射。后来盖，他们又确跟认这种辐射款相当于温度箭为2．7K役的辐射。彭鸽齐亚斯和威农尔逊因此而持获1978企年度诺贝尔婶物理学奖金再。妙“庄脉冲星蛾”弦是不断地向艺外发射短周胁期脉冲辐射讨的恒星，这向是英国天文犯学家休伊什闪(Anto毅nyHe理wish，置1924～浑)等人于潜1967年烂首次发现的类，后来的十串余年里天文灶学家又相继密发现了好几屯百颗这种天府体，它们的寻射电脉冲周级期在0．0烫3～4．3性秒之间。天盗文学家们认配为，脉冲星武是具有很强凶磁场的、密荡度极高的、耽其外部由中功子组成的星筝体，它们的动自转速度与拾射电脉冲周陷期相对应。骄脉冲星的发可现为星体演麻化和高能天植体物理学的控研究开辟了凳新的途径。团休伊什因他脉的发现而荣田获1974排年诺贝尔物荷理学奖。罢3.4夺太阳系的新矿知识诱由于探测技飘术的进步，阻尤其是空间孤技术的应用邻，本世纪以谦来人们对太立阳系各成员况也得到了许爆多前所未知涝的知识。帅1959年脉苏联人发射屋了月球探测岁器，成功地宰拍摄了在地钉球上永远看牺不到的月球菊背面的照片碑。1969吼年美国的阿剃波罗11号桌宇宙飞船更理直接把人送倾上了月球，掘取回了月面们岩石和土壤卫，并在月面幸上装置了多杏种探测仪器服。其后美国轰人又五次登哈上月球。月屿面结构特征聪、月面物质齿的化学组成乘及其物理特股性等等都已精相当详细地桂暴露在人们昨的眼前。现当在已经确证日月球是一个释没有大气、某没有水和没区有生命的世润界。百自1974拦年起，美国腰人发射的探缺测器多次飞腿越水星。现盾已得知，水报星的外貌与博月球相似，泳其上布满了糊环形山。水栋星上有极为旗稀薄的大气衡，有一个与讽地球类似的罩内核，其中贷含有约70倒～80％的机铁。水星表分面上白昼和尾黑夜的温差警极大，白昼渗可达350沾℃衔，而黑夜则虚为廊—昏274羽℃慢。鸟金星是距离介地球最近的秘行星。苏联申和美国自1焰961年以斥来相继发射遍了十多个探简测器飞向金篮星，有些探伞测器还实现课了在金星表室面上软着陆瓜。现已探明址金星上有浓教密的大气层劝，其中二氧猎化碳含量在尽97％以上男，氧的含量执极少，大气咳压约为地球诉的90倍。培由于雹“序温室效应物”青，金星表面破温度达48裤2污℃泪。金星上没沫有任何类似离生活在地球盲上的动物和她植物的存在增。恋火星也是与渡地球邻近的收行星。19资64～19乱77年美国如人接连向火洲星发射了八护个探测器，悼也有多个探踏测器实现了违在火星表面丽上的软着陆商。现在已经处知道，火星妖上的大气十瞧分稀薄，主身要成分为二左氧化碳，还顿有少量的一梢氧化碳和水呢汽。火星表博面昼夜的温乡度为27魄℃史～举—接111禾℃俯。火星也是肺一个十分荒到凉的世界，营没有植物和仗动物，生命扯现象存在的钩可能性极小烤。蓄70年代美银国人发射的梨探测器对木刻星进行探测怎，发现它有桑一个在地球们上观察不到伤的光环，已帆确认的卫星氧有16颗之助多。木星也迟有浓密的大饰气，其中含膝氢约10％鸣，还有氦、结氨、甲烷、配水和硫化氨坡以及多种有夸机化合物和米复杂的无机猛聚合物，厚赵度达100灿0公里。木骨星的表面是孩流体，内部净则有一个由席铁和硅构成饱的固体核。炭它的大气外填层温度约胃—鱼240雨℃奴，底层约2辜7宪℃贱，中心温度达大约是30馅000右℃感。不久前美月国伽利略号四航天器发射亚的探测器进携入木星的大丈气层，成功殊地发回了许灵多数据，对崇木星必将有内更为准确和它深入的认识少。肉土星早就以嫌它美丽的光墨环引起天文张学家的兴趣拘。70年代常后期美国的碎宇宙探测器同对它作了广仆泛的考察。偷现在已知它筝有21～2充3个卫星，稳实际数目可误能还要多一炕些，其中最熔大的一颗卫域星的大小与拢地球相当。羞土星有一个裕不大的固体乖的核，它的荒大气以氢、导氦为主要成容分，还含有拣甲烷和其他眉气体。土星岗的一些卫星勇也有大气，里由甲烷、乙种烷、乙炔等叼组成。阳此外，对天忌王星、海王仇星和冥王星千的观测也获板得了不少有喜价值的资料腹，对太阳系菌其他家族成拳员如彗星、真流星和陨星捏的研究也有援许多成果。越3.5歇现代恒星演嫂化理论惩恒星演化研抛究首先涉及触到恒星的分虽类。190阴5～190包7年丹麦天狂文学家赫茨讽普龙(Ej施narH怨erzsp邪rung，歌1873～扶1967)饿连续发表文从章讨论恒星糠的颜色与其展光度之间的幻统计关系。肠1913年致美国天文学尿家H.N.没罗素也独立常地提出了同已样的看法。苍他们以恒星既的光度为纵黄坐标，以其匆颜色(反映茶其表面温度贩)为横坐标反，把已知恒洒星描绘在一硬个图上，后摸来人们把这四种图称为盖“注赫罗图裙”很。赴1958年段美国天体物床理学家史瓦诵西(Mar缠tinS眠chwar五zschi落ld，19厨12～)目系统地阐述暑了他根据赫歼罗图所描画序的一颗恒星浓一生的发展仁史。他的观缴点大略如下层：居（1）引力娃收缩吧——惊恒星形成阶兔段由于叛弥散于星际苏间的物质分秤布不均匀，于密度较大处背便成为引力咳中心，星际圾物质逐渐向梁该处聚集形肯成星际云。翅星际云因引猾力作用而收但缩，起初收裕缩得比较快洒，星际云在备收缩过程中输转化为恒星剖胎，后来收荡缩速度转慢营，恒星胎逐诞渐转变为恒杂星。近（2）主序袖星阶段诱在恒星形成城之后，恒星圣内部的氢核滨聚变成了它互的主要能源帮，其后恒星拜的辐射压力懂、气体压力凝与恒星的自挂吸引力趋于上平衡，恒星烤基本上既不召收缩也不膨烫胀，这是恒制星一生中时叛间最长的相哄对稳定时期驱。不同质量屠的恒星稳定啊时期各不相警同，质量越阅大的恒星时秩间越短，质摔量越小的恒加星的时间越成长。由（3）红巨铸星阶段迷氢核聚变反富应主要在恒述星的中心部坡分进行，随匆着时间的推旬移，靠近中践心部分的氢坛逐渐耗尽而它形成为氦核霞，氦核的周刊围则仍然是弃进行着氢核搜聚变的壳层醋。当氦核的疫质量达到恒桂星质量的1促0～15％矿时，其核心市部分又因引蝶力而收缩，递温度随之升垮高，至中心顾温度达到1霜亿度时，3曾个氦核聚合秘为1个碳核严的核聚变就倚要发生。这库时星体的内减部膨胀，吸抛收热量，而源星体的表面赵积扩大，温调度降低，这葵就成了红巨模星。损（4）高密剑恒星裹——科恒星演化的袭最后阶段娇当红巨星接内部能够发党生核反应的雀物质都耗尽若时，它的末皆日也就来临耐。其质量小敬于1.44碑个太阳的，怀就成为白矮坊星，现在已膀经观测到的服白矮星有1论000颗以唐上。质量在台1．44～果2个太阳之辟间的，成为宜“秧中子星衣”忙。中子星的永存在首先出逐自理论预言朽，人们认为易现已发现的险几百颗脉冲湿星就都是中计子星。有人雀运用广义相狭对论研究中绒子星结构，唇认为它们的耗直径一般只摘有几十公里帜，而密度则盛大得惊人，土它的外壳的飘密度约为1漫011～1址014克／纳厘米3，里燥层密度约为奔1014～舱1015克壳／厘米3，交内部密度则讯更达101召6克／厘米丘3。质量超系过两个太阳子的将成为矩“叼黑洞身”背。黑洞也是风广义相对论即所预言的一眼种天体。1忘939年美泄国理论物理理学家奥本海禾默(Jul摊iusR饿obert隔Oppe年nheim匪er，19迟04～19谋67)从广约义相对论推脑断，当一个蜻大质量天体嫁的外向辐射票压力抵抗不拾住内向的引浸力时，它就延要发生塌缩触，塌缩到某渣一临界大小唐时便因巨大墨的引力作用急而形成一个早被称为结“当视界河”淋的边界，视厌界之外的物扯质和辐射可母以进入视界福之内，但视恋界之内的物暗质和辐射不强可能逸出视境界之外。因窑为对于任何益探测手段来待说它完全是度“户黑街”扔的，所以把拿这种天体称杏为黑洞。黑游洞的存在现件时还没有最慈后证实，目阔前认为最有庙可能是黑洞排的天体为天会鹅座X一1级，其质量约丧为太阳的5乓．5倍。7别0年代中期原又有人推断遍黑洞不是完待全成“贩黑远”股的，它也可乖能向外辐射舍，甚至会出型现剧烈爆发轻。贺3.6应现代宇宙学切研究哗宇宙模型的烦探究既古老爷又常新。现稀代宇宙模型牛的研究始于冤爱因斯坦。掌他从广义相尝对论出发，嘉认为宇宙中谜的物质使时旋间和空间都弟发生了殊“湿弯曲养”渴，于191僻7年提出尸“斗有限无边静灶态宇宙模型趣”概。所谓烟“示有限无边斗”宅的意思，是湾说宇宙空间盏是一个弯曲高的封闭体，咏它的体积是史有限的。他葵所说的育“罚静态刑”品是就宇宙的逢整体空间而届言，并非说蹲宇宙的各个孤部分都全然太静止不动。兄爱因斯坦的乖假说给了人冻们很大的启渡发，不过他抗的静态观点枪并不为人们家所信服。1争922年就停有人指出爱衔因斯坦的模株型可能是不烤稳定的，并从且提出建立音膨胀的、敞晃开的宇宙模机型的主张。喉此后相继出求现了多种假互设，其中主用要的有如下艇述。脾1927年洁比利时天文吓学家勒梅特孙(Geor菊gesL侍emait虏re，18引94～19君66)提出乌大尺度空间范随时间而膨沾胀的看法，朴建立了颜“刑膨胀宇宙模挣型乞”榜。此时天文情观测有了很哨大的进步，蚀天文观测表兴明银河以外疼的星系普遍碧有光谱红移爸现象，就是亏说它们都在廉远离我们而助去。根据哈则勃关系，星后系远离我们搂的速度与它自们和我们的荐距离成正比拨，即离我们仍越远的星系发远离我们的腹速度越快。弟这样，河外影星系的红移践现象就给了柱膨胀宇宙模辨型以有力的委支持。不过清，天文学家轨们在进一步待的研究中也爹提出了疑点搜。一些新的行观测资料已因经说明哈勃猴关系应当作钻某些修正，叫河外星系的呢谱线红移究俘竟能不能以碑多普勒效应拳来解释也是水一个问题。诱1948年柔美国物理学劈家伽莫夫(族Georg舒eGam刮ow，19借04～19捉68)等人未又提出了一返个与膨胀宇流宙模型类似妈的变“泉大爆炸宇宙寇模型揉”脸，因为它能随较多地说明梯现时所观测瞧到的事实，蛙所以成为目爆前影响最大僚的宇宙学说踏。这个学说护认为，宇宙后始于约20圾0亿年前爆焦炸的一个高爆温、高密度砍的旗“规原始火球具”切，它由光子滨和其他基本辈粒子所组成辽，它的起始代温度高达1零032K，融爆炸1分钟婆后它的温度染降至约10袭10K，基磁本粒子开始海结合成原子者核，温度缓便慢下降，几原十万年后降圣至约109撞K，形成了汇氢、氦等原弟子，继续降追至约106仗K后核反应导逐渐停止，荐宇宙则继续软膨胀，至温田度为几千度就时辐射减退萌，这时宇宙枣间的物质主败要为气态物训质，其后弥斑散于空间中污的物质慢慢纯聚集成星云闻，进一步演腰化成为各种丛各样的天体碗。伽莫夫和得他的支持者曾预言，大爆仍炸中所产生如的辐射在遥卡远的宇宙空爆间里必定仍垫然存在，大冻约相当于1升0K。后来欠宇宙背景辐搞射的发现给耍了人们很大问的鼓舞，因汇为它使爆炸严宇宙模型的考这个预言成般为真实。当路然，大爆炸蝇宇宙模型也壤同样存在着悦许多尚待解温决的疑难，裳它终究还只摧是一种假设危。吧我们记得，座当人们的知挥识从宏观领秆域进入微观霜领域的时候峡曾经发生过厕许多困惑。谎面对宇宙这她样在时间和居空间上大尺刻度的对象，冤会不会出现宾类似当年的朱种种问题?疼60年代初闸，中国著名升天文学家戴松文赛(19岩11～19民79)就此系提出了与微绪观和宏观并庸列的睁“覆宇观梯”鸟的概念，认若为应当以一战种与微观和词宏观都不相橡同的观点来疲考察宇宙，非不过宇观的汗含义现在人庸们还并不清仿楚。京需要注意的常是，天文学乌家们所讨论逝的宇宙是指垂以天文观测桥手段所能观蚀测到的一切卵，与哲学家匙们所讨论的替宇宙含义不脉完全相同，处以往曾有人秃分不清这两射个概念的区崖别，由此而秘对现代宇宙霞学所讨论的甜问题横加指句责，在苏联炸和在我国都连曾经发生过描这种令人啼养笑皆非的情真况，但愿这养种事情永远同成为过去。疮不过，现代饿天文学理论侨所提出的许唯多哲学问题斥，的确是对搞一些传统哲慌学观念的冲鸣击，我们期岛望学术界能蝴给予更为合立理的、更为刊准确的概括瓦，这对于科胡学和哲学的释发展无疑都禾有积极的意油义。独奇第四节地格学的重大突气破坦本世纪以来易，地质科学良活动的规模嫂空前扩大，脚探测手段不瞧断更新，人谅们认识到了奴更多、更丰迟富的地质现骗象，地质学虏的理论性更记强，它在实皱践中的作用宾也更大了。涝4.1男大陆漂移说钞及其疑难业离20世纪之等前，人们普首遍认为地壳永虽然会有升旅降，但大陆烤在地球上的暂位置是固定向的，大洋盆臣地也是如此腐，这就是身“上大陆固定说虽”堵。不过，也跑有学者注意受到世界地图绣上非洲西海蔬岸与南美洲叹东海岸的锯不齿状拟合，煤由此而猜测种这两块大陆熄原先可能连锁接在一起，裹后来才分离犁成为两块大无陆，这就是绿说大陆曾经炭发生过横向嚷的移动。到既了20世纪魂，地球冷缩吧说的一些观金点受到怀疑煎，以此为据蛙的大陆固定旬说也随之动圈摇。德国气雄象学家和地进球物理学家枝韦格纳(A英lfred致Loth棍arWe看gener他，1880惠～1930槐)也是受到蚕非洲和南美框洲海岸线的搂吻合这一事辜实的启发开俯始思考这个鉴问题的。他葛还从这两个洲大陆的地质积构造、古气雪候、古生物舒等方面寻找绍根据，终于搞1912～扬1915年贷间提出脚“做大陆漂移说谋”外。他的主要返观点是：大客陆为较轻的购刚性硅铝质熟所组成，它草漂浮在较重馅的硅镁质之距上，距今大煌约2．5亿能年前，大陆车是一块完整既的、单一的盆大陆，它的窑位置约在今吗天北极到非置洲的周围。躲到了大约2澡～0．7亿盒年前，原始坐大陆分裂成贼若干块并且到各自漂移，兼最后才成了挎今日各个大似洲和大洋的邪面貌。韦格伙纳的学说比音较圆满地解模释了今日大杏西洋两岸的千轮廓、地形途、地质构造茎、古生物群嚷落的相似性强等一系列现竭象。然而他清的学说存在标着一大疑难艳，这就是巨顺大的大陆漂仓移机制的问芽题。韦格纳抗认为，使大孤陆产生漂移篮的力量来自董两个方面：割一是地球自藏转所产生的瞎力；二是太援阳和月亮的典吸引所产生须的自东向西肾推动的力。凤但是一些学惯者经过计算骡指出，这两她种力都远不沙足以推动大循陆的漂移，剃因而他的学聪说受到持大葱陆固定说的辣学者猛烈攻刑击。从那时市候直至本世巾纪40年代拨的几十年内轰，大陆漂移着说几乎销声头匿迹。看不过此时仍逗有一些人在割为寻找大陆剃漂移的驱动巾力而思考，闹苏格兰地质适学家霍姆斯货(Arth与urHo待lmes，厌1890～吉1965)赌就是其中之溪一。192膏8年霍姆斯员就此提出了斜“沫地幔对流说述”于。地幔是坚耐硬的地壳下普面的厚约3葡000公里缠的层圈，他透设想固体的妄地幔可以发侧生热对流，竿地幔流在上屈升的过程中稀遇到大陆屏望障就向两边轧分流而去，赔巨大的力量迷将陆块扯开响并使之分离猛而随地幔漂太移。当两股叫地幔流相向荷流动而汇合属时将向下流泡动，它的挤寒压力和向下壤运动的力量弟使陆块下沉滚而造成了海偿洋和地槽。拢这样，地幔沾就不是韦格皇纳所说的漂搏浮大陆的圾“床海洋舒”本而是带动大侨陆的融“押传送带碰”笋了。霍姆斯索对他自己的围想法没有信溪心，说这只攻是干“殖纯属臆想的日概念寒”扣。他的假说鸡发表之后也绍曾被视为半“絮异端邪说推”任，受到多人可的指责。然寒而，他所帽“外臆想欺”杆的一些证据博后来竟然在倡海洋里找到底了。纹举4.2液海洋地质余三大发现嫂稿上个世纪人巴们就开始了土海洋地质调命查，187须2～187妖6年英国调帽查船桐“扬挑战者号缠”雄环球航行1劝2万公里，兆收集了海洋焰物理、海洋新化学、海底央地貌和海底干沉积物等方慨面的大量资躁料，是为海轨洋综合调查子的开端。本课世纪30年雷代以后，出管于军事上和街渔业上的目泼的以及石油赖和其他矿产原资源开发的痕需要，系统借的海洋调查或工作规模不字断扩大。与甘此同时，观央察和探测技名术也有了飞餐速的进步。寸50年代以公后更展开了锄大规模的国求际合作，为熊海底地貌、堆海底地质和盘海底地磁提恶供了十分丰践富的资料，董被海水所深岸深覆盖着的争洋底越来越剑清晰地展现泊在人们的眼凭前。洋底地后质调查硕果食累累，其中翻最重要的是头全球裂谷系夺、洋底热流切异常和洋底上磁条带这三参大发现。究1925～薄1927年框德国调查船多“揭流星号摇”舅的调查使人镜们知道，洋倚底并不像过绸去想象那样诊平坦，而是腾存在着一系生列山脉。后普来科学家们窜又弄清楚了半大西洋上的乖冰岛以及由看此向南断续暂分布的岛屿李，其实都是肃海底山脉露束出洋面的山咽顶。在19塞57～19桶58年的循“处国际地球物胖理年赔”题活动中，各勇国调查船合辱作以声纳探剥测洋底，证轮实了存在着慎一个遍及全撑球，跨越各疤大洋盆地，斤延伸达65惯000公里扫的海底山脉阁。由于这条余山脉的绝大店部分都分布榜在大洋的中榨部，因此称汉为倒“凝大洋中脊史”枝。大洋中脊浓突兀于海底去，相对高差魔平均约为1榜～2公里，节宽度在20导0～400酿公里左右。半海底山脉不抢但比任何陆音地山脉都大糖，而且它的泳物质组成和吴具体形态亦广与陆地山脉堵不同。在海址底山脉里找壤不到任何沉啦积岩的踪迹毯，它完全由赚火成岩组成型，岩石的年辟龄比大陆上绑的岩石年轻殖得多，最老回的也不超过牲l～2亿年练。从形状上育看，它的中山轴线部位并蔑非最高之处雨，有很多段旦落的中轴线酿竟然是深谷分，谷底宽度糊约数十公里辰，这就是所黑谓袍“订全球裂谷系铲”鉴。按照原先蝴的想象，远蔬离大陆的大纵洋深处非常摔宁静，但人陷们发现洋底蛋频繁发生地馋震，震中基规本上都位于锹大洋中脊处乡。盛从地球内部熊传向地表并胞散逸到空间者中去的热量帝称为地热流乌。地球表面时热流量的平臭均值约为1痛．25微卡松／厘米掌2灾·秒，而洋敬底热流量的伶平均热流量石约为1．3它0微卡／厘诚米娱2佣·秒，大洋茎中脊处的热忧流量一般达属2.5～3延微卡／厘米帮2亡·秒，少数油地方更达1景0微卡／厘锡米都2洁·秒。这种桂异常情况说狡明必定是有沿热物质从地呀幔流向洋底停。灿磁性岩石之洽所以具有磁榆性，是因为买这些岩石形遭成时被地球管磁场所磁化口的缘故，它制的磁场方向呜必定与当时写地球磁场的朵方向一致。钩1909年令科学家在法厅国发现不同坦时代所形成敌的磁性岩石劫的磁场方向赶严格相反，评其后人们又瞧相继在许多盯地方发现同育样现象。这套就表明地球紧磁极曾经发窃生过多次倒纵转。现在我环们知道，在雷地球的整个举历史上，它佣的磁场极性余曾经发生过疤几百次逆转坚。50年代盒美国“先锋剖号”调查船传在美国西部夫测量海底地穿磁，发现洋您底岩石的磁木场存在着有梳规律的变化嗓，磁场的强残度强弱相间川并且磁场方补向依次正逆薯变化。进一扩步的探测更慨发现，海底强岩石磁场的像这种变化以冶大洋中脊为橡中线呈东西张对称状态。早这就是“洋攻底磁条带”僚。洋底磁条菌带与大洋中签脊平行的现液象使地质学疾家们想到两飘者之间的关常系。196围3年英国剑敏桥大学博士圣研究生瓦因轻(Fred栏erich孝John碍Vine向，1939俗～)和他胞年青的导师施马修斯(D桌rummo西ndHo柏yleM坡atthe判ws，19咳31～)忧认为，洋底聪磁条带可能返是沿大洋中捏脊喷发出的惠岩浆凝固时磨所打上的那斧时地球磁场螺的印记。掏4.3棒誉海底扩张说适的建立临1960年愚美国地质学萝家赫斯(H轮arry皮Hammo竿ndHe同ss，19辽06～19佛69)提出抓了海底扩张途说。他构想傻了这样一个橡图像：地幔典对流的上升箱处位于大洋