科学技术发展历程

• 分子运动论 • 化学原子论 • 元素周期律
海王星的发现
• 英国亚当斯（1819－1892）1845年计算出 一个新行星的轨道，伦敦皇家天文学家艾 里拒绝接受 • 法国的勒维烈（1811－1877）与巴黎天文 台台长阿拉哥。1846年，勒维烈算出了对 天王星形成摄动的新行星的轨道。柏林天 文台对此进行了验证。
18世纪的磨擦电研究
• 吉尔伯特发现带电体与非电体之区别 • 盖里克发明磨擦起电机 • 1729年，英国人格雷发现有些物质可以传导电， 有些则不能。主张带电体不能导电，而非电体却 可以。 • 法国物理学家迪费（1698－1739）经过实验表明 ，带电体与非电体之间并无本质的区别，所有物 体都可以带电。 • 1734年，迪费发现两类不同的电荷，一种称为玻 璃电，一类称为树脂电。他实际上发现了正负电 荷，但命名不确。
• 1845年发现磁的旋光效应（法拉第效应） • 1846年提出光的本性是电力线和磁力线的 振动 • 一生对科学一往情深，对金钱和地位不屑 一顾。 • 英俄交战时期，拒绝了政府研制毒气的要 求
赫兹
• 1886年，德国物理学家赫兹（1857－1894 ）在放电实验中，发现近处的线圈也发出 火花，证实了电磁波的存在 • 意大利青年物理学家马可尼（1874－1937 ）于1894年实现无线电通讯
18世纪的天文发现
• 哥白尼学说的致命问题：恒星周年视差问题 • 英国布拉德雷（1693－1762）发现光行差，证实 了地球的确在运动 • 德国人威廉· 赫舍尔（1738－1822）本来是双簧管 手，后来到英国教授音乐为生。后来对望远镜感 兴趣，妹妹卡罗琳· 赫舍尔（1750－1848）是第一 个女天文学家，一起磨制镜片，改进望远镜。
• 两种力量推动生物的进化：内部固有的进 化倾向；外部环境对进化的影响。 • 获得性遗传理论：用进废退
3、19世纪的科学革命
• 古典科学的全面发展
• 19世纪的物理学成就 • 19世纪的化学成就 • 19世纪的天文学成就
19世纪的物理学概论
• • • • • • 电磁感应现象的发现到电磁理论的建立 电磁波的实验发现 光的波动说的复兴 光学与电磁学的统一 热之唯动说的建立 能量守恒定律与能量耗散定律的建立
• 贝格尔号游历中，赖尔的《地质学原理》的影响 ，生物渐变 • 马尔萨斯的影响，人类社会中的生存竞争：人类 的增殖（几何级数）远大于粮食的生产（算术级 数） • 1842年写就35页的进化论提纲 • 1844年写成230页的《物种起源问题的论著提纲》 • 亲自动手研究人工选择，家鸽的育种 • 1856年，开始写作《物种起源》
• 1789年出版《化学纲要》 • 建立以氧化理论为核心的燃烧学说 • 用实验逐一确认了已经的各种元素 • 提出物质守恒定律，创造化学反应式：“ 用计算来检验我们的实验，再用实验来验 证我们的计算”，将化学永远的建立在定 量研究的基础之上。 • 80年代，研究动物体温与化学能问题
进化思想
• 生物的进化：由低级到高级、由简单到复 杂的阶梯发展序列，动物和植物分类均应 遵循这种阶梯序列。 • 进化图是一种树状谱系
电力革命
• • • • • • • • 法拉第，电动机 1850年，美国佩奇制造一台10马力的电动机 1857年，英国惠斯特发明自激式发电机 1867年，德国的西门子发明自馈式发电机 爱迪生：电灯的发明 电报：莫尔斯 电话：贝尔、爱迪生 无线电：马可尼、波波夫
• 这次革命带来了机器形态的生产力更大发 展，电动机、发电机的制造，电力技术在 生产中的广泛应用，为生产规模的扩大、 自动化水平的提高提供了技术基础。人类 从蒸汽时代进入了电气时代，进一步推动 了工业化的发展。
纺织技术的进步
• 1779年，塞缪尔· 康普顿将阿克莱特的纺纱机与哈 格里夫斯的珍妮机相结合，发明了新的走锭纺纱 机，称为“骡机”，可同时纺400枚纱锭。 • 1785年，卡特莱特造出了动力织机
• 纺织业的新发明规定了工厂制度的发展方向：大 机器价格昂贵（只能为少数大资本家所有）、体 积庞大（只能安装在固定的大建筑即车间里）、 需要许多人维护（这些人就是工人）
19世纪的科学革命
• 科学的社会化技术化
• • • • 进化论 19世纪的生物学与医学 运输机械革命 电力革命
达尔文
• 查理· 达尔文（1809－1882），祖父伊拉斯谟· 达尔 文（1731－1802）是著名的医生和博物学家，也 是进化论的先驱之一，是当年伯明翰地区太阴学 社的成员。 • 1831年暑假跟随塞奇威克的地质考察 • 1831年12月－1836年10月，英国海军的贝格尔号 舰在南美进行科学考察，收集动植物标本，挖掘 古生物化石，记录地层情况。发现了令人惊异的 物种的丰富性和连续性
• 寻找恒星的周年视差，是当时所有天文爱好者的 理想。
赫舍尔
• 1781年3月13日发现一颗行星，命名为天王星（ Uranus)，从此名声大噪，专门从事天文研究。
• 开辟恒星天文学。记录了大量的双星，其中有些 是真实的双星，证明万有引力定律在宇宙空间中 亦有效。 • 恒星计数；银河系的扁平圆盘结构。 • 1783年，发现太阳自行 • 1821年，与儿子约翰赫舍尔一起创建英国皇家天 文学会。
电流的磁效应
• 18世纪结束时，库仑定律，电学的最高成 就 • 1820年，丹麦物理学家奥斯特（1777－ 1851）发现电流的磁效应。德国自然哲学 的影响。
• 同年，法国物理学家安培提出安培定律（ 载流导线之间的相互作用力定律），奠定 了电动力学的基础
法拉第
• 1831年，法拉第发现运动的磁铁会导致电流，而 静止的磁铁却没有电流效应。这个电流称为感生 电流。 • 数学能力的欠缺被天才的物理洞察力所弥补 • 建立“场”的概念（用来传递电磁作用的连续介 质）、“力线”概念（场的直观图象）。破除了 牛顿的超距作用概念。 • 建立电磁感应定律：只要导线垂直地切害磁力线 ，导线中就有电流产生，电流的大小与所切割的 磁力线数成正比。
热力学第二定律
• 英国物理学家威廉· 汤姆森（开尔文勋爵1824－ 1907）少年奇才，1846年研究地球年龄问题。 • 热总是不可避免的要从高温流向低温 • 热二定律：从单一热源吸取热量使之完全变为有 用的功而不产生其它影响是不可能的。 • 德国物理学家克劳修斯（1822－1888）给出的表 述：热量不可能自动地从较冷的物体转移到较热 的物体。
延迟的化学革命
• • • • 要目： 实验物理学的进展 化学革命 进化思想的起源
• 伽利略造出第一根温度计，以空气为测温物质 • 1702年，法国物理学家阿蒙顿（1663－1705）改 进了伽利略的温度计 • 1714年，德国人华伦海（1686－1736）用水银代 替酒精做为测温物质，扩展了测温范围。他把纯 水的冰点定为32度，人体体温98.6度，建立了华 氏温标。1724年，华伦海因发明温度计而当选皇 家学会会员。 • 1742年，瑞典天文学家摄尔修斯（1701－1744） 以水的沸点为0度，冰的溶点为100度，建立摄氏 温标。
哥白尼日心说标志着近代自然科学 的诞生
• 1543年波兰天文学家哥白尼的《天体运行 论》揭开了近代科学的序幕——日心地动说 。
开普勒
• 开普勒天体运动三定律
• 主要著作有《宇宙的神秘》、《光学》、 《宇宙和谐论》、《哥白尼天文学概要》 等。 • 开普勒被誉为”天空的立法者”
伽利略的研究成果标志着近代科学 的兴起
• 1745年，荷兰莱顿大学的物理学教授马森布罗克 （1692－1761）发现玻璃瓶可以储存大量电荷。 此瓶被称为莱顿瓶。 • 整个欧洲全都在演示莱顿瓶的放电功能。法国人 诺莱特在巴黎修道院门前调集700修道士，演出一 场放电喜剧。路易十五亲自出场 • 1746年，本杰明· 富兰克林（1706－1790）开始研 究电现象，他相继发现：天上的雷电与莱顿瓶中 的电是一回事；发明避雷针；提出正电负电的概 念。
• 伽利略是研究自然的实验——数学方法的真 正创始人，他的研究成果标志着近代科学 的兴起。
牛顿力学实现人类史上第一次自然 科学大综合
• 牛顿 • 《自然哲学的数学原理》（1687）——形成 经典力学体系 • 实现人类史上第一次自然科学的大综合
2、18世纪下半叶~19世纪初的技术 革命
• • • • 1、纺织机的发明（工作机） 2、蒸汽机的发明（动力机） 3、车床上的移动刀架的发明（工作母机） 4、技术革命引发工业革命
微生物学
• 微生物学的划时代意义：
– 确认微生物界的存在 – 揭示了许多疾病的成因是微生物在作怪
• 法国化学家和生物学家巴斯德（1822－1895）， 绘画天才 • 发现酒发酵和变酸是由于不同的酵母ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ造成的 • 发现为了防止酒变酸必须去掉酒中的乳酸杆菌， 慢慢将酒加热到55度可以做到这一点。这就是巴 斯德灭菌法。拯救了法国的酿酒业。 • 李斯特采用巴斯德的办法灭菌，使术后死亡比例 大大下降。
产业革命概览
• 恩格斯说：“工业革命对于英国的意义，就好象哲学革命 对于德国，政治革命对法国一样。” • 产业革命即工业革命（industrial revolution）表现在：以机 器取代人力、以大规模的工厂生产取代个体工场手工生产 。 • 产业革命首先发生在英国 • 产业革命首先发生在纺织业 • 蒸汽动力机的大量使用，使人从繁重的体力劳动中解放出 来，人开始以其聪明头脑而非四肢肌肉为自己造福。 • 工业革命使全体人民受到教育，客观上推进了“平等”的 观念。
化学革命
• 1779年，拉瓦锡将“最宜于呼吸的空气” 称为“氧”，意思是“可以产生酸的东西 ”。 • 1781年，拉瓦锡重复普利斯特列的实验， 证明水是可燃空气与氧气的化合，它不是 一种单纯的物质。 • 1783年，正式以氧化理论取代燃素学说。 • 1787年，出版《化学命名法》，使近代化 学第一次有了严格、统一、科学的物质命 名方法。
热力学第一定律
• 英国物理学家焦耳（1818－1889）家境富 有，有自己的实验室，是位业余科学家。 1840年，测定电流的热效应，得出焦尔定 律（发热与电阻成正比，与电流的平方成 正比） • 热功当量（每千卡热量＝460千克米） • 1847年，德国物理学家赫尔姆霍茨发表“ 论力的守恒”，系统地表述了能量守恒原 理。
达尔文进化论
• 达尔文《物种起源》（1859） • ——以自然选择为基础的生物进化论 十九 世纪最伟大的发现之一。生物进化的思想 最后冲塌了神学的堡垒，改变了人们的思 想方式和价值观念，在人类文明史上留下 了辉煌的篇章。
细胞学说
• 胡克：细胞（cell）的发现 • 1831年，英国植物学家布朗发现细胞核 • 1838年，德国植物学家施莱登发表“植物发生论 ”，认为细胞核是植物中普遍存在的基本构造 • 1839年，德国动物学家施旺发表“动植物结构和 生长的相似性的显微研究”，认为一切动物组织 均由细胞组成。“我们已经推倒了分隔动植物界 的巨大屏障，发现了基本结构的统一性。”
第二讲
科学技术的发展历程
组员：吕文娇
郭文超 权 红
• 一、16~19世纪的科学和技术
1、16~18世纪的科学革命 2、18世纪下半叶~19世纪初的技术革命 3、19世纪的科学革命
• 二、20世纪现代科学技术革命
一、16~19世纪的科学和技术
• 1、16~18世纪的科学革命 近代自然科学的诞生和发展 时代背景：资本主义生产的兴起；地理 大发现；文艺复兴运动。
蒸汽机的发明与改进
• 格拉斯哥大学的机修工瓦特（1736－1819 ）的改革 • 1，为了使汽缸保持温度，单独增加一个冷 凝器（事先抽成真空以引入高温蒸汽） • 2，将活塞的直线往复运动转化成轮轴的旋 转运动 • 瓦特蒸汽机的出现掀起了一场动力革命 • 纺织业、采矿业、冶金业在瓦特机的带动 下迅猛发展。
运输机械的革命
• 1785年，美国菲奇将瓦特的蒸汽机用于帆船上 • 1800年左右，美国富尔顿继续制造汽船，1807年 造出克莱蒙特号，采用明轮推进。 • 1838年，英国商船天狼星号利用蒸汽动力横渡大 西洋成功 • 1796年，英国特里维西克制造了第一辆火车 • 1814年，英国斯蒂芬逊造出第一辆实用火车 • 1823年，斯蒂芬逊的火车投入商用