第一章科学发展与技术进步 甘贵广超电悦大学 一最认为，近代自然科学是从14,15世纪文艺复兴时期开始的。而近代自然科学的全 而发展主要是从18世纪开始到19世纪末。这一阶段有一些科学史上重大理论的确立。本章 学习的内容是科学发展与技术进步，我们就六个间题米学习， 一、细胞学说与生物进化论的确立 思格斯所说的19世纪自然科学的三大发现中的两项出白生物学领域，即细敷学说和科 学进化论。它们从不同角度揭示了生命世界的内在联系和有机统一，因而。在近代生物学发 展中占有显著的地位。 1.细胞学说的建立 细胞的发观和细胞学说的建立，与显微镜技术的发明和成选是分不开的： 早在17世纪。显微镜刚刚问世的时候，物理学家胡克在用显微镜观察载木切片时，发 现了一种中空的小室结构，他将其命名为“细胞”。 生物学史上公认的饵胞学说是由德国植物学家施莱登和动物学家随旺先后提出的，1838 年，：莱登认为，无论怎样复杂的植物体都是由细围组成的：细胞不仅是一种独立的生命， 而且作为植物体的一部分而唯持着整个植物体的生命。18的年，铺旺通过显微研究，又把 细胞学说推广到动物界， 细胞学说认为，动植物都是由细胞构成的，它们之间没有绝对的区别。一切生命有机体 都是由简单的细围分裂、增雅和发展起来的。细園学说以细散为基点，来解释一切生命现象， 从而揭示了生衡世界的内在联系和有机统一。 2,生物选亿论的确立 18世纪中叶之后，随着地质学、地理学、比较解副学，胚胎学的发展，生物进化的观点 逐渐被人们接受. 生物进化论的思想，最初是由一些博物学家提出来的，法国的拉马克。1890年，较 马克提出了关于生物进化的两条原理：一是用进废思，二是获得性速传。拉马克提出了生物 与环境的关系，这为达尔文的科学进化论提供了启示，然而，拉马克只是从表面现象中推导 结论，缺乏充分的证据来支持白己的观点，尤其是获得性遗传原理被后来许多科学证据所否 定。 1
1 第一章 科学发展与技术进步 甘肃广播电视大学 一般认为，近代自然科学是从 14、15 世纪文艺复兴时期开始的，而近代自然科学的全 面发展主要是从 18 世纪开始到 19 世纪末。这一阶段有一些科学史上重大理论的确立。本章 学习的内容是科学发展与技术进步，我们就六个问题来学习。 一、细胞学说与生物进化论的确立 恩格斯所说的 19 世纪自然科学的三大发现中的两项出自生物学领域，即细胞学说和科 学进化论。它们从不同角度揭示了生命世界的内在联系和有机统一，因而，在近代生物学发 展中占有显著的地位。 1．细胞学说的建立 细胞的发现和细胞学说的建立，与显微镜技术的发明和改进是分不开的。 早在 17 世纪，显微镜刚刚问世的时候，物理学家胡克在用显微镜观察软木切片时，发 现了一种中空的小室结构，他将其命名为“细胞”。 生物学史上公认的细胞学说是由德国植物学家施莱登和动物学家施旺先后提出的。1838 年，施莱登认为，无论怎样复杂的植物体都是由细胞组成的；细胞不仅是一种独立的生命， 而且作为植物体的一部分而维持着整个植物体的生命。1839 年，施旺通过显微研究，又把 细胞学说推广到动物界。 细胞学说认为，动植物都是由细胞构成的，它们之间没有绝对的区别，一切生命有机体 都是由简单的细胞分裂、增殖和发展起来的。细胞学说以细胞为基点，来解释一切生命现象， 从而揭示了生命世界的内在联系和有机统一。 2．生物进化论的确立 18 世纪中叶之后,随着地质学、地理学、比较解剖学、胚胎学的发展，生物进化的观点 逐渐被人们接受。 生物进化论的思想，最初是由一些博物学家提出来的，如法国的拉马克。1890 年，拉 马克提出了关于生物进化的两条原理：一是用进废退，二是获得性遗传。拉马克提出了生物 与环境的关系，这为达尔文的科学进化论提供了启示。然而，拉马克只是从表面现象中推导 结论，缺乏充分的证据来支持自己的观点，尤其是获得性遗传原理被后来许多科学证据所否 定
1895年，达尔文出版了划时代巨著《物种起源)，标志着科学进化论的测生。达尔文 进化论的核心思塑是自然选择学说。 其要点如下： (1)变异的评垢性 达尔文认为，变异是生物的普着特征。尘物界香遍存在着可遗传的轻微变异或个体差界 现象。正是这类差异，是物种镇以进化的基础. (2)繁殖过剩 达尔文认为，生物普遍具有高度的繁殖能力，在环境条件适直时，可呈几何级数增加。 但是，生物的实际生存数远远低于根据其繁殖力推算的数植，这说明，必定存在抑制因素， 这些神制因素与生物赖以生存的食物、空间第环境条件有关， (3)生存斗争与适者生存 为了争夺食物或适宜的空间，生物界普考存在生存斗争，表现为种内斗争和种间斗争。 在严酷的生存斗争中。凡是对生物生存较为有利的变异都使该生物获得了更好的生存能力： 从而被保存下米并遗传给下一代，反之被淘汰，这就是自然选择的实质，适者生存。 达尔文用大量的事实和严密的论证说明了生物物种是由简单的物种发展滴变而来，从动 态发展的角度闲明了整个生命世界的内在联系和有机统一。 二、物理学理论的缘合 物理学发展成为一门真正的科学，是从16世纪开始的，这时人类进入了前所来有的科 学实验时代。从17世起下半叶开始，关于物体的相互作用、运动以及光、电、磁等现象的 研究，结出了丰硕的成果，实现了物理学理论的然合，使物理学成为近代自然科学最先成熟 起米的一门学科。 1,天上力学与地上力学的然合 1687年，英国物理学家牛顿将前人和同代人的成果如以创选性的综合与发展，提出了 力学三定律一惯性定律，速度定律、作用与反作用定律，以及万有引力定律，建立起经 典力学体系。 牛顿所建立起的经典力学体系，肥人们过去一向认为互不相干的地上物体运动规律和天 体运动规律，概括在统一的理论之中，完成了近代科学史上的首次大综合。牛顿的经典力学 思纪不仅影响到物理学的发展，而且也影响到其他自然科学和技术革命，所以，人们也称这 次大综合为一场科学领域的革金。 2.不同运动形式的嫁合统一 2
2 1895 年，达尔文出版了划时代巨著《物种起源》，标志着科学进化论的诞生。达尔文 进化论的核心思想是自然选择学说。 其要点如下： （1）变异的普遍性 达尔文认为，变异是生物的普遍特征。生物界普遍存在着可遗传的轻微变异或个体差异 现象。正是这类差异，是物种赖以进化的基础。 （2）繁殖过剩 达尔文认为，生物普遍具有高度的繁殖能力，在环境条件适宜时，可呈几何级数增加。 但是，生物的实际生存数远远低于根据其繁殖力推算的数值，这说明，必定存在抑制因素， 这些抑制因素与生物赖以生存的食物、空间等环境条件有关。 （3）生存斗争与适者生存 为了争夺食物或适宜的空间，生物界普遍存在生存斗争，表现为种内斗争和种间斗争。 在严酷的生存斗争中，凡是对生物生存较为有利的变异都使该生物获得了更好的生存能力， 从而被保存下来并遗传给下一代，反之被淘汰，这就是自然选择的实质，适者生存。 达尔文用大量的事实和严密的论证说明了生物物种是由简单的物种发展演变而来，从动 态发展的角度阐明了整个生命世界的内在联系和有机统一。 二、物理学理论的综合 物理学发展成为一门真正的科学，是从 16 世纪开始的，这时人类进入了前所未有的科 学实验时代。从 17 世纪下半叶开始，关于物体的相互作用、运动以及光、电、磁等现象的 研究，结出了丰硕的成果，实现了物理学理论的综合，使物理学成为近代自然科学最先成熟 起来的一门学科。 1．天上力学与地上力学的综合 1687 年，英国物理学家牛顿将前人和同代人的成果加以创造性的综合与发展，提出了 力学三定律——惯性定律、加速度定律、作用与反作用定律，以及万有引力定律，建立起经 典力学体系。 牛顿所建立起的经典力学体系，把人们过去一向认为互不相干的地上物体运动规律和天 体运动规律，概括在统一的理论之中，完成了近代科学史上的首次大综合。牛顿的经典力学 思想不仅影响到物理学的发展，而且也影响到其他自然科学和技术革命，所以，人们也称这 次大综合为一场科学领域的革命。 2．不同运动形式的综合统一
[9世纪能量守恒定律的发现不仅是物理学史也是整个科学史上的重大事件，恩格斯把 它叫做能量好恒和转化定律，它与细型学说、达尔文进化论一起。被列为9世纪自然科学 的三大发现。 第一个发表论文讨论运动形式转化规律的是德国的迈尔。迈尔认为，人体消化食物的过 程，都要消耗氧气，也能政出能量。他认为这种导入人体的“力”和输出的“力”应该是 平衡的。 第一个用实验来验证能量守恒的是英国的焦耳。他用实验证明：由电流做功获得的能量 与做同量的机械功所获得的热量是相同，并且，他用多次实验比较精确地测定了热功当量。 第一个全面阐述能量守恒定律并指出其皆遍意义的是德国的转尔姆霍蓝，他用数学化方 式表述了在孤立系统中机械能的守恒，并肥能量的假念推广到热学，电磁学、天文学和生理 学领域。提出能量的各种形式相互转化和守恒的思想。 值得指出的是，当时的物理学家大都强调“守征”的一面，把这条定律称为“能量守恒 定律”，而恩格斯则突出强调了“转化”的一面，到了19世纪阳年代，恩格斯更是明确把 这条定律改称为“能量守恒和转化定律”。 修量守恒和转化定律发现的意义在于把表面上形式完全不同的各类运动统一在一个自 然规律中，使人们门得以科学地从自然界统一的高度来考黎整个自然界。 3,光、电、延的内在联系 19世纪中叶，在前人基础上，英国物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论等。 185年，麦克斯韦在《电磁场的动力学》一文中不仪给出了今天技称为麦克斯韦方程 的电磁场方程，面且提出了电磁被的概念。他认为，变化着的电场和磁场共同构成了统一的 电磁场。电超场以横被的形式在空间传播，形成所谓电磁波。并且他预言，光也是一种电磁 波。 18网？年，德国物理学家转兹。用实验证实了麦克斯韦关于电强波的预言。 麦克斯韦电磁方程在电磁学理论中的地位瓷像牛镜定律在力学中的地位一样，它是研究 一切电磁现象最根本的出发点，电磁场理论是物理学发展史上又一个置要的里程碑， 三、技术革金的兴起 从18赋纪中叶开始。科学的技术化和社会化成为这个历史时期的突出特征。近代自然 科学理论的发展转变为技术科学，同时，技术的发展与革新，也为自然科学的理论研究提出 了新误题， 1,工业革金 3
3 19 世纪能量守恒定律的发现不仅是物理学史也是整个科学史上的重大事件，恩格斯把 它叫做能量守恒和转化定律，它与细胞学说、达尔文进化论一起，被列为 19 世纪自然科学 的三大发现。 第一个发表论文讨论运动形式转化规律的是德国的迈尔。迈尔认为，人体消化食物的过 程，都要消耗氧气，也能放出能量。他认为这种导入人体的“力”和输出的“力” 应该是 平衡的。 第一个用实验来验证能量守恒的是英国的焦耳。他用实验证明：由电流做功获得的能量 与做同量的机械功所获得的热量是相同，并且，他用多次实验比较精确地测定了热功当量。 第一个全面阐述能量守恒定律并指出其普遍意义的是德国的赫尔姆霍兹。他用数学化方 式表述了在孤立系统中机械能的守恒，并把能量的概念推广到热学、电磁学、天文学和生理 学领域，提出能量的各种形式相互转化和守恒的思想。 值得指出的是，当时的物理学家大都强调“守恒”的一面，把这条定律称为“能量守恒 定律”，而恩格斯则突出强调了“转化”的一面，到了 19 世纪 70 年代，恩格斯更是明确把 这条定律改称为“能量守恒和转化定律”。 能量守恒和转化定律发现的意义在于把表面上形式完全不同的各类运动统一在一个自 然规律中，使人们得以科学地从自然界统一的高度来考察整个自然界。 3．光、电、磁的内在联系 19 世纪中叶，在前人基础上，英国物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论等。 1864 年，麦克斯韦在《电磁场的动力学》一文中不仅给出了今天被称为麦克斯韦方程 的电磁场方程，而且提出了电磁波的概念。他认为，变化着的电场和磁场共同构成了统一的 电磁场，电磁场以横波的形式在空间传播，形成所谓电磁波。并且他预言，光也是一种电磁 波。 1887 年，德国物理学家赫兹，用实验证实了麦克斯韦关于电磁波的预言。 麦克斯韦电磁方程在电磁学理论中的地位就像牛顿定律在力学中的地位一样，它是研究 一切电磁现象最根本的出发点，电磁场理论是物理学发展史上又一个重要的里程碑。 三、技术革命的兴起 从 18 世纪中叶开始，科学的技术化和社会化成为这个历史时期的突出特征。近代自然 科学理论的发展转变为技术科学，同时，技术的发展与革新，也为自然科学的理论研究提出 了新课题。 1．工业革命
工业革命也称产业革命。工业革命的标老是蒸汽机的使用，英国人瓦特在已有蒸汽机的 基础上，发明了高效能蒸汽机。19世纪0年代，整个款洲和美国都普海使用了蒸汽机。燕 汽机带动着纺织机，蔬风机，轴水机，磨松机，造成了纺织，印染，治金、采矿的迅猛发展， 创造了人门以前难以想象的技术奇迹， 燕汽机的出现和广泛使用，也推动了其他工业部门的机械化，引起了工程技术上的全面 改革，在工业上，导致了机器制造业、钢肤工业、运输工业的蓬勃兴起，初步形成了老整的 工业技术体系：在科学上，促透了热力学理论的建立。工业革命是一场以技术革命为中心内 容的社会变革，在这场变革中，科学技术扮演了举是轻重的角色，适成了社会生产力的巨大 进步，第一次凸显了科学技术的生产力功能。 2.电力革每 19世纪，作随着电磁学理论的进展，工程技术专家敏锐地意识到电力技术对人类生活 的意文。纷粉投身于电力开发、传输和利用方面的研究。 1834年。第一台实用电动机诞生，电动机选入了实用化阶段。与此月时，发电机也处 在研制阶段。 早期的一台发电机基本上只能供一家或几家愿明用，后米，发电机的功率越米越大。供 电范暖越来越广，企业家们便建起了发电站，于是产生了运距离输电的技术月思。1882年 法围的一位电气技师建造了世界上第一条远距离直流输电实验线路。1890`1891年，从法围 劳芬到德国法兰克福架起了世界上第一条三相交流输电线路。随着交流技术的不断发展完 善，之流输电为电力工业的发展开辟了广的前最。 电力革命是隙工业革命之后的第二次技术革命，它给人类社会带来了巨大的进步，首先， 电力革命再次大大促进了社会生产力的发展。其次，电力革命深刻改变了人类的生活。再次， 电力革命使产业结构发生了深刻变化。电力、电子、化学、汽车、航空等一大批技术密集型 产业兴起，使生产更加依赖科学技术的进步，技术从机械化时代进入了电气化时代， 四、近代化学基础理论的建立与化工技术革垂 1.近代化学基础理论的建立 7世纪。化学从炼金术中分化了出米。莫定了近代化学的基础。18世纪，法国化学家 拉瓦锡建立的燃烧的氧化学说，标志着化学作为一门学科己经形成。 19世起，化学进入了快速发展时期
4 工业革命也称产业革命。工业革命的标志是蒸汽机的使用。英国人瓦特在已有蒸汽机的 基础上，发明了高效能蒸汽机。19 世纪 40 年代，整个欧洲和美国都普遍使用了蒸汽机。蒸 汽机带动着纺织机、鼓风机、抽水机、磨粉机，造成了纺织、印染、冶金、采矿的迅猛发展， 创造了人们以前难以想象的技术奇迹。 蒸汽机的出现和广泛使用，也推动了其他工业部门的机械化，引起了工程技术上的全面 改革。在工业上，导致了机器制造业、钢铁工业、运输工业的蓬勃兴起，初步形成了完整的 工业技术体系；在科学上，促进了热力学理论的建立。工业革命是一场以技术革命为中心内 容的社会变革，在这场变革中，科学技术扮演了举足轻重的角色，造成了社会生产力的巨大 进步，第一次凸显了科学技术的生产力功能。 2．电力革命 19 世纪，伴随着电磁学理论的进展，工程技术专家敏锐地意识到电力技术对人类生活 的意义，纷纷投身于电力开发、传输和利用方面的研究。 1834 年，第一台实用电动机诞生，电动机进入了实用化阶段。与此同时，发电机也处 在研制阶段。 早期的一台发电机基本上只能供一家或几家照明用，后来，发电机的功率越来越大，供 电范围越来越广，企业家们便建起了发电站，于是产生了远距离输电的技术问题。1882 年 法国的一位电气技师建造了世界上第一条远距离直流输电实验线路。1890~1891 年，从法国 劳芬到德国法兰克福架起了世界上第一条三相交流输电线路。随着交流技术的不断发展完 善，交流输电为电力工业的发展开辟了广阔的前景。 电力革命是继工业革命之后的第二次技术革命，它给人类社会带来了巨大的进步。首先， 电力革命再次大大促进了社会生产力的发展。其次，电力革命深刻改变了人类的生活。再次， 电力革命使产业结构发生了深刻变化。电力、电子、化学、汽车、航空等一大批技术密集型 产业兴起，使生产更加依赖科学技术的进步，技术从机械化时代进入了电气化时代。 四、近代化学基础理论的建立与化工技术革命 1．近代化学基础理论的建立 17 世纪，化学从炼金术中分化了出来，奠定了近代化学的基础。18 世纪，法国化学家 拉瓦锡建立的燃烧的氧化学说，标志着化学作为一门学科已经形成。 19 世纪，化学进入了快速发展时期
1803年，英国化学家道尔顿提出了科学原子论，把原子量的概念引入化学，使化学真 正走上了定量科学的发展阶段。1811年，意大利化学家阿伏们德罗提出分子概多，完善了 科学原子论。 186的年，俄国化学家门捷列夫编制了一份元素的周期表，发现按儒原子量大小排列起 来的元素，在性质上呈现出明显的圆期性，它的重要性不仪在于把许多似乎互不相干的事实， 用共同的原则联系起来，面且还指明了发现新的化学元素的方向。元素网期律的发现促使无 机化学研究的重新兴品，成为化学发展的主要基石之一。 18世纪后半叶，欧洲的工业发展促进了化学实验，有机物的化学组成开始被慢慢揭开。 1821年，德国化学家人工合成尿素，也打酸了有机物和无机物的界限，证明了无机界和有 机界的统一，无机化学的己知规律开始向有机物领域渗透。 19世纪中叶，德国的凯库勒把原子化合价的概念引入有机化合物的研究中，首次把原 子化合价的概念从平面推向三维空间，开创了立体化学构型的先河： 到19世纪表，近代化学学科体系中的两个基本分支一有机化学和无机化学，都取得 了长足的进步与发展。 2.化工技术革命 化学基础研究成果在化学工业中的应用，蒂来了19世纪中后期的化工技术革命，主要 表现在： 《1)化吧工业的诞生 德国料学家李比希在总结前人研究成果的基础上，提出了矿颜营养学说，阐明植物吸收 的矿物质元素，是其生长和形成产量所必需的，矿质营养学说为化肥工业的张起莫定了理论 基础。化肥工业成为有机化学工业中的重要的组成部分。 在李比希的额导下，德国化学工业在19世纪中期取得了举世属目的成就。使德国在19 世纪下半叶以其化学工业雄聚欧洲列强之首。 (2)人工合成染料 新的有机结构理论研究促进了桌料工业的发展。186年，英国人威康·亨利·珀金发 暖了一种合成染料一一苯胺繁，它可以把纶钢染成一种红繁色。 其后，置夫曼发现了一批至今仍棱称之为霍夫曼紫的紫色荣料。到了①世纪中叶，商 用合成染料的数目己不下3S00种。另一方面。化学家们在实验室中还成功地合成了天然染 料，如。合成背素等。到19世纪末，合成生产出的染料儿乎完全取代了天然染料。这线新 染料既便宜，染色也快。 5
5 1803 年，英国化学家道尔顿提出了科学原子论，把原子量的概念引入化学，使化学真 正走上了定量科学的发展阶段。1811 年，意大利化学家阿伏伽德罗提出分子概念，完善了 科学原子论。 1869 年，俄国化学家门捷列夫编制了一份元素的周期表，发现按照原子量大小排列起 来的元素，在性质上呈现出明显的周期性。它的重要性不仅在于把许多似乎互不相干的事实， 用共同的原则联系起来，而且还指明了发现新的化学元素的方向。元素周期律的发现促使无 机化学研究的重新兴起，成为化学发展的主要基石之一。 18 世纪后半叶，欧洲的工业发展促进了化学实验，有机物的化学组成开始被慢慢揭开。 1824 年，德国化学家人工合成尿素，也打破了有机物和无机物的界限，证明了无机界和有 机界的统一，无机化学的已知规律开始向有机物领域渗透。 19 世纪中叶，德国的凯库勒把原子化合价的概念引入有机化合物的研究中，首次把原 子化合价的概念从平面推向三维空间，开创了立体化学构型的先河。 到 19 世纪末，近代化学学科体系中的两个基本分支——有机化学和无机化学，都取得 了长足的进步与发展。 2．化工技术革命 化学基础研究成果在化学工业中的应用，带来了 19 世纪中后期的化工技术革命，主要 表现在： （1）化肥工业的诞生 德国科学家李比希在总结前人研究成果的基础上，提出了矿质营养学说，阐明植物吸收 的矿物质元素，是其生长和形成产量所必需的。矿质营养学说为化肥工业的兴起奠定了理论 基础。化肥工业成为有机化学工业中的重要的组成部分。 在李比希的领导下，德国化学工业在 19 世纪中期取得了举世瞩目的成就，使德国在 19 世纪下半叶以其化学工业雄踞欧洲列强之首。 （2）人工合成染料 新的有机结构理论研究促进了染料工业的发展。1856 年，英国人威廉·亨利·珀金发 现了一种合成染料——苯胺紫，它可以把丝绸染成一种红紫色。 其后，霍夫曼发现了一批至今仍被称之为霍夫曼紫的紫色染料。到了 20 世纪中叶，商 用合成染料的数目已不下 3 500 种。另一方面，化学家们在实验室中还成功地合成了天然染 料，如，合成茜素等。到 19 世纪末，合成生产出的染料几乎完全取代了天然染料。这些新 染料既便宜，染色也快
3)制药工业的诞生 9世纪后半叶。化学工业中的重要分支一一制药工业餐生了。在这一时期。月化学合 成的方法制成了水杨酸、阿断匹林等药物。 9世纪80年代成量生产的合成药剂进入了市场，特别是0世纪30年代磺胺药物的 合成，改变了人类无力抵御传染病的棱动局面： (4)安全炸药的发明 黑火药是中国的四大发明之一，俗称火药。但它的威力比较小。又不易引爆。科学家开 始寻求一种新的爆破动力。1846年，意大利化学家索布雷罗制得了硝化甘油。萌化甘油是 一种无色油状的鲨烈炸药，其厚炸威力比过去的火药强得多，但它不易控制，贮存，运输和 使用时都根不安全，无法在生产上得到应用。 诺贝尔进行了几百次实验，务力改进用硝化甘油作原料的炸药。1867年，他发现了被 称为黄色炸药的安全炸药，它们在采矿，筑路、开挖殊道等方面发挥了重要作用。以后，诺 贝尔还陆线发明了柔软可塑性极好的胶质炸药和无烟年药等新型炸药： 很显然整个9世纪是化工技术全而发展的时期，到19世纪末，化工技术已与能尊技术、 电力技术并驾齐驱，共同成为第二次产业革命的强大动力。 五、现代自然科学基础理论的突破 1,物理学革命 量子理论和相对论的创立和发展，突破了经典物理学的框架，使人类对物质世界的认识 迈进了一大步。 (1)量子理论的创立与发展 德国物理学家普朗克在实验中，发现黑体辐射谱中的隆量分布与经典理论形成尖锐的矛 盾。经过几年的研究，普朗克提出物体的辐射能不是连续变化的。他将最小的不可再分的能 量单元，称作“能量子”成“量子”。宣告了量子论的诞生。190奶年，爱因斯坦提出光量 子概么，1912年，我尔提出量子化的原子结构理论。此后，德布罗意、薛定得、海森堡等 人发展了量子理论，建立了量子力学。 (2)相对论的创立与发展 1905年，爱因斯组创立了一个全新的力学体系一集义相对论。狭文相对论给出了全新的 时空观念，这是对经奥时空观念的一场深刻变革。爱因斯坦认为，时间和空间都是相对的概 念：时闻与空何不是被此孤立的，而是相互联系的，时间尺度的变化必然月起空间尺度的变 化。数学家园科夫斯基形象地用“四维”概念表达了新的时空函义。 6
6 3）制药工业的诞生 19 世纪后半叶，化学工业中的重要分支——制药工业诞生了。在这一时期，用化学合 成的方法制成了水杨酸、阿斯匹林等药物。 19 世纪 80 年代，成批生产的合成药剂进入了市场，特别是 20 世纪 30 年代磺胺药物的 合成，改变了人类无力抵御传染病的被动局面。 （4）安全炸药的发明 黑火药是中国的四大发明之一，俗称火药。但它的威力比较小，又不易引爆。科学家开 始寻求一种新的爆破动力。 1846 年，意大利化学家索布雷罗制得了硝化甘油，硝化甘油是 一种无色油状的猛烈炸药，其爆炸威力比过去的火药强得多，但它不易控制，贮存、运输和 使用时都很不安全，无法在生产上得到应用。 诺贝尔进行了几百次实验，努力改进用硝化甘油作原料的炸药。1867 年，他发现了被 称为黄色炸药的安全炸药，它们在采矿、筑路、开挖隧道等方面发挥了重要作用。以后，诺 贝尔还陆续发明了柔软可塑性极好的胶质炸药和无烟炸药等新型炸药。 很显然整个 19 世纪是化工技术全面发展的时期。到 19 世纪末，化工技术已与能源技术、 电力技术并驾齐驱，共同成为第二次产业革命的强大动力。 五、现代自然科学基础理论的突破 1．物理学革命 量子理论和相对论的创立和发展，突破了经典物理学的框架，使人类对物质世界的认识 迈进了一大步。 （1）量子理论的创立与发展 德国物理学家普朗克在实验中，发现黑体辐射谱中的能量分布与经典理论形成尖锐的矛 盾。经过几年的研究，普朗克提出物体的辐射能不是连续变化的。他将最小的不可再分的能 量单元，称作“能量子”或“量子”，宣告了量子论的诞生。1905 年，爱因斯坦提出光量 子概念。1912 年，玻尔提出量子化的原子结构理论。此后，德布罗意、薛定锷、海森堡等 人发展了量子理论，建立了量子力学。 （2）相对论的创立与发展 1905 年，爱因斯坦创立了一个全新的力学体系——狭义相对论。狭义相对论给出了全新的 时空观念，这是对经典时空观念的一场深刻变革。爱因斯坦认为，时间和空间都是相对的概 念；时间与空间不是彼此孤立的，而是相互联系的，时间尺度的变化必然引起空间尺度的变 化。数学家闵科夫斯基形象地用“四维”概念表达了新的时空涵义
1916年。爱因斯坦又进一步创立了广义相对论。广义相对论认为。时间、空间、物质 不仅与运动有关，面山与物质及其分态密切相关，物质分布决定了字害的时空特性。 量子理论和相对论革新了人们眼中的世界图景，这两个理论不仅成为现代物理学的基 石，也为现代自然科学提供了全新的理老和方法， 2.自然科学的全而发展 物理学革命也静动了自然科学全面的突飞盆进。 在化学领域，观代化学健理论是化学上的第三次飞跃。它使人们对各种物质的分子结构 的认运步深入，对无机化学，有机化学、生物化学和有机合成的发展都发挥了重要的指导 作用。 在生物学领线，分子生物学是生物学与化学及物理学交叉的产物，新的物理学、化学研 究手段和理论用于生物大分子和生命过程的研究。 在天文学领规，产生了现代学宙学。如198年，俄商美国物理学家们莫夫提出了学宙 大厚诈理论，为学术界普遍接受，被认为是目前最好的一种字宙理论： 在地学领域，人门时整个地球的认试从深度和广度上都提高到了一个新的水平。“大陆 漂移说”，“地幔对流学说”。“海底扩张学说”和“板块构造理论”，多种理论的提出， 成了现代地球科学的基本概念。 此外，20世纪40年代开始，系统科学兴起，它是研究广泛存在于自然界的各类系饶的 一般规律，对白然现象的认积和对白然科学各学科有着重要的指导意义。 六、新技术革命 始于0世纪中叶的新技术革命，可称为第三次技术革命，它是在20世纪白然科学理论 最新突破的基上产生的。 1.新技术革命的背景 新技术革金的产生和迅速发展有着多方面的背景，首先，现代生产迅速发展的需要， 以及人类现代文明发展的多方而需要，是现代高新技术产生和发展的根本动力： 其次，自然科学的巨大成戴为现代高新技术的产生莫定了理论基础： 第三，战争和国家间的对抗，是刺煮高新技术产生和发展的一个重要因素。 2。新技术革命的主要内容 目前，国际上公认的并列入21世起重点研究开发的高新技术领域，包括信息技术、生 物技术、新材料技术、新能源技术、空阿技术和海洋技术等。 7
7 1916 年，爱因斯坦又进一步创立了广义相对论。广义相对论认为，时间、空间、物质 不仅与运动有关，而且与物质及其分布密切相关，物质分布决定了宇宙的时空特性。 量子理论和相对论革新了人们眼中的世界图景，这两个理论不仅成为现代物理学的基 石，也为现代自然科学提供了全新的理念和方法。 2．自然科学的全面发展 物理学革命也带动了自然科学全面的突飞猛进。 在化学领域，现代化学键理论是化学上的第三次飞跃。它使人们对各种物质的分子结构 的认识逐步深入，对无机化学、有机化学、生物化学和有机合成的发展都发挥了重要的指导 作用。 在生物学领域，分子生物学是生物学与化学及物理学交叉的产物，新的物理学、化学研 究手段和理论用于生物大分子和生命过程的研究。 在天文学领域，产生了现代宇宙学。如 1948 年，俄裔美国物理学家伽莫夫提出了宇宙 大爆炸理论，为学术界普遍接受，被认为是目前最好的一种宇宙理论。 在地学领域，人们对整个地球的认识从深度和广度上都提高到了一个新的水平。“大陆 漂移说”， “地幔对流学说”， “海底扩张学说”和“板块构造理论”，多种理论的提出， 成了现代地球科学的基本概念。 此外，20 世纪 40 年代开始，系统科学兴起。它是研究广泛存在于自然界的各类系统的 一般规律，对自然现象的认识和对自然科学各学科有着重要的指导意义。 六、新技术革命 始于 20 世纪中叶的新技术革命，可称为第三次技术革命，它是在 20 世纪自然科学理论 最新突破的基础上产生的。 1．新技术革命的背景 新技术革命的产生和迅速发展有着多方面的背景，首先，现代生产迅速发展的需要， 以及人类现代文明发展的多方面需要，是现代高新技术产生和发展的根本动力。 其次，自然科学的巨大成就为现代高新技术的产生奠定了理论基础。 第三，战争和国家间的对抗，是刺激高新技术产生和发展的一个重要因素。 2．新技术革命的主要内容 目前，国际上公认的并列入 21 世纪重点研究开发的高新技术领域，包括信息技术、生 物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术等
(1)偏息技术主要指信息的获取，传递、处理等技术，包括微电子技术、计算机技术、 通信技术和网络技术等。在新技术革命中，信息技术处于核心和先导地位。 (2)生物技术是应用现代生物科学及某些工程冢理，将生物本身的某些功能应用于其 地技术领城，生产供人类利用的产品的技术体系。现代生物技术主要包括基因工程、细胞工 程、酶工程，发酵工程和蛋白质工程。生物技术，被认为是有可能改变人类未来的最重大的 高新技术之一。 (3)新材料技术主要研究新型材料的合咸，新材料技术在高新技术中处于关键地位， 高新技术的发展紧密陆依规于新材料的发展。 (4)新能源技术主要进行新能源的研究和开发，从多方面深寻发展新能源的途径。目 前正在研究开发的新能源主要有核能（原子能），太阳能、地热能、风能、海洋能、生物能， 氢能等。 (5)空间技术又称航天技术，通常粉人类研究如何进入外层空间、开发和利用空何贤 的一项嫁合性工程技术，主要包括人造卫星、宁害飞船、空间站、航天飞机、载人航天等 内容。空间技术，是现代科学技术和基础工业的高度集成，体现了一个国家的缘合实力。 (6)海泽技术包括进行海洋调查和科学研究、海洋资源开发和海洋空间利用，沙及到 许多学科和技术领域，它主要包括：海底石油和天然气开发技术、海洋生物资源的开发和利 用、海水流化技术、海洋能发电技术等方面。海洋技术将是大有发展潜力的高新技术。 3,新技术革命的意义 新技术革命带来的影响是多方而的，主要包括以下几个方而： (1)对整个社会的影响 新技术革命对社会影响是多方面的，如信息技术对改变整个人类杜会的面鲍起了重要的 作用。计算机网络和信息高速公路的建立，将整个世界变成了地球村。又如，新材料技术的 每一次重大突破，将加速社会发展的进程：生物技术的进展，使人类获得了主动创选新生物 和新生命的创造力： (2)世界经济的影啊 新技术革命对经济的影响主要表现在两方面。一方面，新技术革命促违了社会生产力的 发展。新技术革命通过对杜会生产力各要素的变革，充分体现了科学技术是第一生产力。另 一方面。新技术革命使产业结构发生了重大变化。新技术革命推动了传饶产业部门的改造， 使知识技术密集型产业遇速崛起，并且推动了第三产业迅速发展。 (3)对人类生活的影响 8
8 （1）信息技术主要指信息的获取、传递、处理等技术，包括微电子技术、计算机技术、 通信技术和网络技术等。在新技术革命中，信息技术处于核心和先导地位。 （2）生物技术是应用现代生物科学及某些工程原理，将生物本身的某些功能应用于其 他技术领域，生产供人类利用的产品的技术体系。现代生物技术主要包括基因工程、细胞工 程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。生物技术，被认为是有可能改变人类未来的最重大的 高新技术之一。 （3）新材料技术主要研究新型材料的合成。新材料技术在高新技术中处于关键地位， 高新技术的发展紧密地依赖于新材料的发展。 （4）新能源技术主要进行新能源的研究和开发，从多方面探寻发展新能源的途径。目 前正在研究开发的新能源主要有核能（原子能）、太阳能、地热能、风能、海洋能、生物能、 氢能等。 （5）空间技术又称航天技术，通常指人类研究如何进入外层空间、开发和利用空间资 源的一项综合性工程技术，主要包括人造卫星、宇宙飞船、空间站、航天飞机、载人航天等 内容。空间技术，是现代科学技术和基础工业的高度集成，体现了一个国家的综合实力。 （6）海洋技术包括进行海洋调查和科学研究、海洋资源开发和海洋空间利用，涉及到 许多学科和技术领域，它主要包括：海底石油和天然气开发技术、海洋生物资源的开发和利 用、海水淡化技术、海洋能发电技术等方面。海洋技术将是大有发展潜力的高新技术。 3．新技术革命的意义 新技术革命带来的影响是多方面的，主要包括以下几个方面： （1）对整个社会的影响 新技术革命对社会影响是多方面的，如信息技术对改变整个人类社会的面貌起了重要的 作用。计算机网络和信息高速公路的建立，将整个世界变成了地球村。又如，新材料技术的 每一次重大突破，将加速社会发展的进程；生物技术的进展，使人类获得了主动创造新生物 和新生命的创造力。 （2）对世界经济的影响 新技术革命对经济的影响主要表现在两方面。一方面，新技术革命促进了社会生产力的 发展。新技术革命通过对社会生产力各要素的变革，充分体现了科学技术是第一生产力。另 一方面，新技术革命使产业结构发生了重大变化。新技术革命推动了传统产业部门的改造， 使知识技术密集型产业迅速崛起，并且推动了第三产业迅速发展。 （3）对人类生活的影响
新技术革命不仅带来了人类生活方式的现代化，还引发了人的观念和思推方式的更新。 新技术革命为人类生活提供了先进而高质量的物质条件，新技术革命的成果还对人类的传饶 观念带来巨大的神击。对人类的未米观和传统的伦理观提出了新的挑战。与此月时，人们的 思维方式的政变、视野的拓宽使人类更加重视造性思雄，富于创新精神。 总之，新技术革命的发展一方面扩大了人类改造自然的活动领域，提高了人类向自然作 斗争的能力，把人类社会的物质文明和精神文明推进到一个前人所无法想象的新高度：另一 方面也带来一系列林手的社会问愿，如：生态环境的恶化、自然资源和能源的过度消耗以及 核灾难的威协，这些问题如果得不到解决，将使人类的处境受到越来越严重的困扰
9 新技术革命不仅带来了人类生活方式的现代化，还引发了人的观念和思维方式的更新。 新技术革命为人类生活提供了先进而高质量的物质条件。新技术革命的成果还对人类的传统 观念带来巨大的冲击，对人类的未来观和传统的伦理观提出了新的挑战。与此同时，人们的 思维方式的改变、视野的拓宽使人类更加重视创造性思维，富于创新精神。 总之，新技术革命的发展一方面扩大了人类改造自然的活动领域，提高了人类向自然作 斗争的能力，把人类社会的物质文明和精神文明推进到一个前人所无法想象的新高度；另一 方面也带来一系列棘手的社会问题，如：生态环境的恶化、自然资源和能源的过度消耗以及 核灾难的威胁，这些问题如果得不到解决，将使人类的处境受到越来越严重的困扰