世界现代前期科技史.docx

内容提要1870年—1918年,屈指算来不过48年的时间,但这48年却横跨了两个世纪。本书反映的是这一历史阶段世界科学技术发展的概貌。世界现代前期科技史的主要内容包括:发生在这一历史时期的以电力技术为中心的第二次动力革命;发生在19世纪末至20世纪初的物理学革命与相对论的创立过程,并对世纪之交的化学、生物学、数学所取得的成就以及炼钢技术的发展等作了较为详尽的论述。本书内容以史为主、史论结合,透视了作为科学技术这一特定文化现象的哲学内涵,对重要的人物和事件则作了专章介绍或着重论述。一、概述1870年—1918年,总算起来不过48年时间,可这48年时间却非同寻常。它在世界历史上占有重要的地位;它在人类的文明史上留下了辉煌灿烂的篇章。有人把这一时期称作发明的英雄时代,绝非评价过高,在这近半个世纪的时间里,继英国、法国之后,德国、美国和日本也实现了产业革命,完成了工业化的历史任务,成为工业发达的国家。这段时间,恰处世纪之交,偏于此时爆发了第一次世界大战,后又发生了俄国十月革命,这些重大的历史事件和社会变革,自然会对世界范围内的科学技术发展产生影响。1900年,在19世纪终结,20世纪开启之际,有两位科学巨人,在世界科学讲坛,分别作了关于物理学和数学发展前景的演讲,颇有辞旧迎新之感,昭示后人之意。他们一位是物理学泰斗开尔文勋爵(威廉·汤姆生),另一位是数学大师希尔伯特。开尔文勋爵总结了19世纪物理学取得的巨大成就,同时也忧心忡忡地指出了物理学上空出现的两朵乌云。恰恰是这两朵乌云形成了巨大的风暴,酿就了20世纪初物理学领域的革命。天才的爱因斯坦以其所创立的相对论,不仅包容了牛顿的经典力学体系,而且为以后物理学的发展指明了方向。希尔伯特值此世纪之交的当口归纳提出了数学领域有重大意义然而又尚未解决的23个问题,以期引起数学界的重视和研讨。孰不知这些问题竟对20世纪的数学研究发挥了巨大的指导作用。在解决这些问题的过程中,还获得了一系列与此相关的重大研究成果。其意义或许远远超过了这些问题本身。关于物理学的情况,在此不妨作一点历史的回顾。在19世纪60年代,物理学的发展在当时说来,可谓达到了辉煌的顶点。经典物理学已经形成十分完备的理论体系。它所包含的经典力学和经典电磁学理论已达到“尽善尽美”的地步。牛顿以其创立的第一、第二、第三三条运动定律和万有引力定律构建了“坚不可摧”的经典力学大厦。麦克斯韦运用数学分析法建立了麦克斯韦方程组,从而把光、电、磁现象统一了起来。至此,很多人认为,经典物理学已经达到了顶峰,人类对自然的认识也已达到了尽头。因此,物理学从19世纪70年代起直至19世纪末,再没有取得显著进展(孕育着巨大变革)。当物理学家们送别19世纪,迎接20世纪的时候,英国享有盛名的科学家威廉·汤姆生(开尔文勋爵)于1900年4月27日发表了一篇历史总结性演讲。他概括了19世纪物理学取得的巨大成就。也指出了在古典物理学万里长空中还漂荡着两朵“乌云”。其中之一是同比热和热辐射有关的理论问题。汤姆生认为它还可望“在20世纪开头获得解决”;而另外一朵乌云即“以太漂移”实验的否定结果则看不到任何可解决的途径。汤姆生说“恐怕我们仍然必须把这一朵乌云看作是非常稠密的”。乌云本是不祥之兆。处在世纪之交的物理学家们,以此坦露了他们感到的困惑。因为“以太漂移“实验的否定结果,预示着经典物理学的理论根基发生了动摇。然而,正是这两朵乌云引发了20世纪的物理学革命,解除了人们的困惑,使经典物理学从山重水复疑无路,走进了柳暗花明又一村。在物理学这场伟大的变革中,科学巨匠爱因斯坦以其超人的智慧和独特的思维,创立了狭义相对论和广义相对论,其理论不仅囊括了经典物理学的理论体系,而且把物理学推进到现代科学的新阶段。狭义相对论以惯性参考系中的“相对性原理”和“光速不变原理”否定了牛顿的绝对时空观,指出了仅仅在低速运动状态下经典力学的合理性,从而化解了以太之谜。在爱因斯坦完成狭义相对论之后,又向新的目标展开了进攻。他将相对性原理由惯性参考系进一步扩大到任意参考系,并把牛顿的引力理论作为一级近似包容其中,从而又创立了广义相对论。爱因斯坦在许多研究领域都取得了突破性的成果,在科学上为全人类作出了划时代的巨大贡献。1880年以后,一场新的技术革命在世界范围内迅速展开。在这场革命中有三大技术发明带动了整个工业的发展。它们是法拉第发现电磁感应而导致的电力技术的发展和应用;贝塞麦炼钢法的成功奠定了钢铁工业大发展的基础;焦油化学理论的突破带来了有机化学工业的繁荣。1820年奥斯特发现了电流的磁效应,1831年法拉第发现了电磁感应。这些看似微不足道的发现却孕育着第二次技术革命的兴起,以电能为主要动力的电力革命从此揭开了序幕,使20世纪成为“电气化世纪”。发电机的研制成功,迅速形成了一个以汽轮机、水轮机等为