第一章科學(xué)技術(shù).doc

第一章 科學(xué)技術(shù)的概念及其在人類(lèi)發(fā)展史中的作用古往今來(lái)，人類(lèi)一直在認(rèn)識(shí)世界和改造世界的過(guò)程中努力前行，目的是改造自身賴以生存的環(huán)境，創(chuàng)造美好的生活。在向這偉大目標(biāo)前進(jìn)的征程中，科學(xué)和技術(shù)是我們堅(jiān)實(shí)的雙腿，或者說(shuō)是我們向著最終目標(biāo)飛翔的一雙翅膀。第一節(jié) 科學(xué)的概念在生活中我們經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到“科學(xué)”一詞，比如說(shuō)：“科學(xué)的方法”、“科學(xué)的飲食”那么到底什么是科學(xué)呢？當(dāng)我們講科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)，在使用“科學(xué)”這一概念的時(shí)候，它所表達(dá)的意思究竟是什么？下面就讓我們一起走進(jìn)科學(xué)，去探索一下科學(xué)的含意。1、走進(jìn)科學(xué)“科學(xué)”一詞的英文science源于拉丁文scio，后來(lái)又演變成為scientia，最后成了今天的寫(xiě)法。在明治維新時(shí)，日本著名科學(xué)啟蒙大師、教育家福澤瑜吉把“science”譯為“科學(xué)”。1893年，康有為引入我國(guó)并使用“科學(xué)”一詞。嚴(yán)復(fù)在翻譯天演論等科學(xué)著作時(shí)，也用“科學(xué)”一詞。此后，“科學(xué)”一詞便在中國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。人們對(duì)“科學(xué)”這一概念的理解和認(rèn)識(shí)，是不斷發(fā)展變化的，直到現(xiàn)在也沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定論。過(guò)去，人們對(duì)科學(xué)的理解比較簡(jiǎn)單，認(rèn)為科學(xué)就是知識(shí)?！翱茖W(xué)”這個(gè)詞，從字面上講，指的是關(guān)于外部世界的知識(shí)。我國(guó)古代也把人類(lèi)對(duì)于自然和社會(huì)的認(rèn)識(shí)包括在知識(shí)之中。12世紀(jì)初期宇宙論創(chuàng)始人威廉最早嘗試給科學(xué)下定義，提出了科學(xué)是知識(shí)的思想，以便把科學(xué)與神學(xué)區(qū)分開(kāi)來(lái)。后來(lái)，有人反對(duì)把科學(xué)看成是知識(shí)，主張科學(xué)是指知識(shí)的加工過(guò)程，理由是知識(shí)本身并不是科學(xué)，它只是科學(xué)的產(chǎn)物。這種對(duì)科學(xué)的理解有合理之處，它不只是把科學(xué)當(dāng)作是現(xiàn)成的知識(shí)，而是對(duì)科學(xué)作動(dòng)態(tài)分析。很快，就有人綜合這兩種看法，認(rèn)為科學(xué)既指靜態(tài)的知識(shí)成果，又指動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)知識(shí)的過(guò)程。隨著社會(huì)的高度發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步人們?cè)絹?lái)越感覺(jué)到單一的、簡(jiǎn)單的科學(xué)概念已經(jīng)不能反映科學(xué)的真實(shí)面貌了。許多學(xué)者分別從哲學(xué)、歷史、社會(huì)學(xué)、心理學(xué)等各種不同的角度研究科學(xué)，力圖建立現(xiàn)代的綜合性的整體科學(xué)概念。這就是20世紀(jì)一些學(xué)者提出的“大科學(xué)”觀念，可以說(shuō)，現(xiàn)代科學(xué)是由多種基本要素組成的復(fù)雜整體。狹義的講，可以將科學(xué)根據(jù)研究對(duì)象的不同分為自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)（包括思維科學(xué)）兩大基本門(mén)類(lèi)，每一門(mén)類(lèi)之間及其內(nèi)部都有許多日益增多的分支學(xué)科、邊緣學(xué)科和橫斷學(xué)科，它們相互聯(lián)系、相互影響、相互滲透，共同構(gòu)成了整個(gè)人類(lèi)的科學(xué)體系。自然科學(xué)是以自然界、自然現(xiàn)象為研究對(duì)象，研究自然界物質(zhì)形態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。例如，數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等等都屬于自然科學(xué)的范疇。其目的在于揭示自然界各種現(xiàn)象的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)自然規(guī)律，并遵循，利用自然規(guī)律改造自然，為人類(lèi)造福。例如，我們通過(guò)對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)飛行的觀察和邏輯推理，掌握了鳥(niǎo)類(lèi)飛行的原理后發(fā)明了飛機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)在天空飛翔的夢(mèng)想。社會(huì)科學(xué)是以社會(huì)現(xiàn)象為研究對(duì)象的科學(xué)。它包含社會(huì)學(xué)、人類(lèi)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治學(xué)、法學(xué)、心理學(xué)等等。它的任務(wù)是研究與闡述各種社會(huì)現(xiàn)象及其發(fā)展規(guī)律，是人們社會(huì)生活和各種社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。例如，美國(guó)股票技術(shù)分析大師查理士道爾通過(guò)分析股票市場(chǎng)的漲跌規(guī)律總結(jié)出了道氏理論，之后人們利用道氏理論來(lái)預(yù)測(cè)股票市場(chǎng)的趨勢(shì)，從而為自己帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。在科學(xué)發(fā)展史上，自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的發(fā)展并不是孤立的，而是相互滲透、相互聯(lián)系和相互促進(jìn)的，特別是在21世紀(jì)，這種趨勢(shì)將更加明顯。2、 科學(xué)知識(shí)的構(gòu)成科學(xué)知識(shí)隨社會(huì)的實(shí)踐、科學(xué)的不斷發(fā)展而發(fā)展。科學(xué)知識(shí)是人類(lèi)在改造世界的實(shí)踐中所獲得的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的綜合，包括科學(xué)事實(shí)、科學(xué)定律、科學(xué)假說(shuō)以及由邏輯推理和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)而建立起來(lái)的科學(xué)理論這些要素。（1） 科學(xué)事實(shí)。科學(xué)事實(shí)是指經(jīng)過(guò)對(duì)經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的科學(xué)整理和驗(yàn)證后獲得的，關(guān)于客觀存在的事件、現(xiàn)象和過(guò)程的真實(shí)描述或判斷。屬于認(rèn)識(shí)論范疇，它體現(xiàn)了客觀事實(shí)在科學(xué)認(rèn)識(shí)主體中的記述和判斷?？茖W(xué)事實(shí)缺乏日常經(jīng)驗(yàn)中的事實(shí)的直接性、直觀性和現(xiàn)實(shí)性。例如，對(duì)于一個(gè)健康的正常人描述的日常生活中的事實(shí)：“今天早上我看到路口有輛汽車(chē)開(kāi)過(guò)”，這個(gè)事實(shí)就不是科學(xué)事實(shí)?？茖W(xué)事實(shí)是將日常的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)中的理論因素及作用放大，以抽象的符號(hào)化的語(yǔ)言進(jìn)行描述。例如，在著名的關(guān)于敘拉古城國(guó)王希倫的王冠的故事中，國(guó)王懷疑金匠用一些銀子偷換了他王冠上的黃金，就請(qǐng)阿基米德（約公元前287-212）來(lái)測(cè)定王冠的真正含金量。阿基米德解決了這個(gè)難題，用的是“同等重量的金和銀由于密度不同而在水中排開(kāi)水的體積不同”，這一事實(shí)就是“科學(xué)事實(shí)”。（2）科學(xué)定律?？茖W(xué)定律是反映自然界和社會(huì)上事物、現(xiàn)象之間的必然性關(guān)系的科學(xué)命題，但這些關(guān)系往往被各種外在的、偶然的、非本質(zhì)的現(xiàn)象所掩蓋，需要人們運(yùn)用各種科學(xué)方法將它們揭示出來(lái)。對(duì)這種關(guān)系的反映，只有經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證之后，才能確立為科學(xué)定律。現(xiàn)代自然科學(xué)中的科學(xué)定律一般是用數(shù)學(xué)公式表達(dá)的，因?yàn)閿?shù)學(xué)公式便于人們對(duì)科學(xué)定律的內(nèi)容做出準(zhǔn)確的解釋?zhuān)瑥亩趯?shí)際中得到有效的應(yīng)用，同時(shí)它還便于人們運(yùn)用邏輯演繹和數(shù)學(xué)演算的方法進(jìn)行嚴(yán)格的論證，導(dǎo)出新的結(jié)論，做出新的科學(xué)預(yù)言。我們來(lái)回顧下面著名的例子。著名物理學(xué)家牛頓（1643-1727）從月球總是保持自己的運(yùn)行軌道和地球上的蘋(píng)果只會(huì)向地面墜落這些自然現(xiàn)象開(kāi)始思考，得到了萬(wàn)有引力定律這個(gè)科學(xué)定律。而之后的人們觀察太陽(yáng)系的天王星時(shí)，發(fā)現(xiàn)天王星實(shí)際軌道和理論推算的軌道有一定的偏差，從而猜測(cè)太陽(yáng)系（圖1.1.1）還有未知的行星。之后根據(jù)牛頓的萬(wàn)有引力定律計(jì)算出了未知行星的具體坐標(biāo)，“按圖索驥”找到了海王星。進(jìn)一步加上海王星的修正量后，天王星的實(shí)際軌道和理論推算的軌道還有殘余偏差，由殘余偏差的修正，人們?cè)俅伟l(fā)現(xiàn)了冥王星。圖1.1.1 太陽(yáng)系的九大行星，離太陽(yáng)系近的七顆行星是人們直接觀察到的，而海王星和冥王星是先由科學(xué)定律確定而后被觀察到的?？茖W(xué)定律作為一種認(rèn)識(shí)成果，是客觀規(guī)律的本質(zhì)反映，但又只是客觀規(guī)律的近似反映，是隨著實(shí)踐的發(fā)展以及其他有關(guān)領(lǐng)域認(rèn)識(shí)的深化而發(fā)展的相對(duì)真理?？茖W(xué)定律所設(shè)定的條件、適用的范圍和它所揭示的數(shù)量關(guān)系，乃至科學(xué)定律本身的表述形式都會(huì)在實(shí)踐中不斷地得到檢驗(yàn)和修正，更加準(zhǔn)確地逼近客觀的自然規(guī)律。（3）科學(xué)理論?？茖W(xué)理論是系統(tǒng)化的科學(xué)知識(shí)，是關(guān)于客觀事物的本質(zhì)及其規(guī)律的相對(duì)正確的認(rèn)識(shí)，是經(jīng)過(guò)邏輯論證和實(shí)踐檢驗(yàn)并由一系列概念、判斷和推理表達(dá)出來(lái)的知識(shí)體系?？茖W(xué)理論是由三個(gè)基本的知識(shí)元素組成的：基本概念、基本原理或定律、推理結(jié)論。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：“理論物理學(xué)的完整體系是由概念、被認(rèn)為對(duì)這些概念是有效的基本定律，以及用邏輯推理得到的結(jié)論這三者所構(gòu)成的。”它們依一定關(guān)系形成一個(gè)有層次、有結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。（4）科學(xué)假說(shuō)。科學(xué)假說(shuō)是根據(jù)已有的科學(xué)知識(shí)和新的科學(xué)事實(shí)，用已有的科學(xué)理論為指導(dǎo)，對(duì)未知自然界事物產(chǎn)生的原因及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律做出推測(cè)性的解釋和嘗試性解答。這種假說(shuō)需要在實(shí)踐中檢驗(yàn)它的科學(xué)性，減少它的推測(cè)性，以達(dá)到理論的認(rèn)識(shí)?？茖W(xué)假說(shuō)是人們將認(rèn)識(shí)從已知推向未知，進(jìn)而變未知為已知的必不可少的思維方法，是科學(xué)發(fā)展的一種重要形式。比如，哥白尼當(dāng)初提出“地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)”時(shí)，是一個(gè)科學(xué)假說(shuō)。以后一系列的觀察支持這個(gè)假說(shuō)，它就成了科學(xué)理論?？茖W(xué)事實(shí)、科學(xué)定律、科學(xué)假說(shuō)、科學(xué)理論構(gòu)成了一個(gè)完整的科學(xué)知識(shí)體系不可缺少的組成部分，是不可分割地聯(lián)系在一起的。嚴(yán)格意義上的科學(xué)理論都是科學(xué)假說(shuō)，科學(xué)理論也只是相對(duì)真理。由于科學(xué)是不斷發(fā)展和進(jìn)步的，更新的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)有的還沒(méi)有納入到現(xiàn)在的理論之中，有的與現(xiàn)存的理論相矛盾，因此產(chǎn)生了新的科學(xué)問(wèn)題，于是科學(xué)研究活動(dòng)進(jìn)入到下一個(gè)循環(huán)過(guò)程中。3、科學(xué)價(jià)值科學(xué)價(jià)值是指現(xiàn)實(shí)的人同滿足其某種需要的科學(xué)的屬性之間的一種關(guān)系。當(dāng)科學(xué)對(duì)人或社會(huì)的需要和發(fā)展起到肯定作用的時(shí)候，它就具有正面價(jià)值，否則，它就沒(méi)用價(jià)值或者具有負(fù)面價(jià)值。科學(xué)的價(jià)值可以劃分為“科學(xué)的內(nèi)在價(jià)值”和“科學(xué)的社會(huì)價(jià)值”兩個(gè)基本方面。人類(lèi)在探索自然界的過(guò)程中，在長(zhǎng)期的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，形成的求真、客觀與人文關(guān)懷的科學(xué)精神，懷疑、批判與創(chuàng)新的科學(xué)思想，從實(shí)際出發(fā)，實(shí)事求是的科學(xué)方法，是科學(xué)的內(nèi)在價(jià)值，這是科學(xué)文化的核心，是不以時(shí)代、國(guó)家、民族、地區(qū)為轉(zhuǎn)移的?？茖W(xué)所具有的內(nèi)在價(jià)值使得科學(xué)具有普遍性、公有性和無(wú)偏見(jiàn)性，對(duì)人類(lèi)文化的發(fā)展和文明進(jìn)步有著重大的促進(jìn)作用。在科學(xué)活動(dòng)中，作為主體的人，由于他們欣賞自己的工作，由于他們感到樂(lè)在其中，由于他們具有對(duì)事物追根究底的好奇心才使科學(xué)得以產(chǎn)生和發(fā)展。也就是說(shuō)，人的興趣、人的好奇心、人的追求知識(shí)和真理的信念，使得科學(xué)具有其內(nèi)在的價(jià)值。科學(xué)除了具有內(nèi)在價(jià)值外，還具有社會(huì)價(jià)值?？茖W(xué)的社會(huì)價(jià)值是指科學(xué)與社會(huì)相互作用過(guò)程中對(duì)人類(lèi)社會(huì)的作用和意義?？茖W(xué)主要是以其科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)精神潛移默化影響人的思想，影響人的行為規(guī)范，從而逐漸變革社會(huì)價(jià)值觀念。如果科學(xué)的社會(huì)價(jià)值與科學(xué)的價(jià)值觀念合拍，則可以引導(dǎo)社會(huì)給科學(xué)以物質(zhì)上的或道義上的支持，激勵(lì)人們獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)，潛心從事研究工作；反之，則抑制或阻礙科學(xué)的發(fā)展。17世紀(jì)英國(guó)的清教主義所促成的正統(tǒng)價(jià)值觀念，無(wú)意中推動(dòng)了近代科學(xué)的發(fā)展。相反地，中國(guó)古代某些傳統(tǒng)價(jià)值觀念，諸如重人事輕自然、重玄思輕實(shí)踐、重故紙輕創(chuàng)新，以及絕巧棄利、藝成而下、讀書(shū)做官等等，則嚴(yán)重地妨礙了當(dāng)時(shí)科學(xué)的發(fā)展?？茖W(xué)價(jià)值的核心是科學(xué)精神?？茖W(xué)精神是科學(xué)的本質(zhì)和靈魂。對(duì)于每一個(gè)人、每一個(gè)國(guó)家和民族來(lái)說(shuō)，科學(xué)精神都是不可缺少的?？茖W(xué)精神的實(shí)質(zhì)就是實(shí)事求是、勇于探索真理和捍衛(wèi)真理、不斷創(chuàng)新。其中最主要的是求實(shí)與創(chuàng)新。不求實(shí)就不是科學(xué)，不創(chuàng)新科學(xué)就不會(huì)發(fā)展。堅(jiān)持科學(xué)精神，堅(jiān)持實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論創(chuàng)新，以此來(lái)推動(dòng)制度創(chuàng)新、科技創(chuàng)新以及各方面的創(chuàng)新，這將對(duì)熔鑄中華民族的生命力、創(chuàng)造力和凝聚力有著無(wú)法估量的意義。第二節(jié) 技術(shù)的概念1、什么是技術(shù)自從人類(lèi)社會(huì)的發(fā)端開(kāi)始，技術(shù)就與每個(gè)人息息相關(guān)，一刻也沒(méi)有離開(kāi)過(guò)！只不過(guò)是每個(gè)人是否明確清晰地感覺(jué)到和識(shí)別出來(lái)而已！比如古老的保留火種的技術(shù)就是把雷電擊中的枯樹(shù)或者自燃起火的火種一直燃燒在巖洞洞穴中，直到燧人氏發(fā)明了鉆木取火、愛(ài)迪生發(fā)明了電燈，人類(lèi)的生活方式才得以大大地改善！如果人類(lèi)沒(méi)有控制和利用火的技術(shù)，沒(méi)有發(fā)明燈，世界將會(huì)是怎么樣的一幅圖景？正是人類(lèi)對(duì)光明的需求，推動(dòng)了照明技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。“技術(shù)”一詞，起源于古希臘文，原意為經(jīng)過(guò)熟練而獲得的經(jīng)驗(yàn)、技能和技藝，它既表示人造的器物，又表示人類(lèi)的創(chuàng)造技能。在古希臘語(yǔ)境中，技術(shù)表示與自然相對(duì)立、相區(qū)別的人類(lèi)活動(dòng)。亞里士多德曾把技術(shù)看作是制作的智慧。這個(gè)時(shí)代的希臘人還不能把科學(xué)、技術(shù)和藝術(shù)三者進(jìn)行區(qū)分。羅馬時(shí)代，工程技術(shù)發(fā)達(dá)，人們對(duì)技術(shù)不僅只看做“制作”這個(gè)實(shí)的方面，也看到了“知識(shí)形態(tài)”虛的方面。18世紀(jì)末，法國(guó)科學(xué)家狄德羅（1713-1804）在他主編的百科全書(shū)條目中開(kāi)始列入“技術(shù)”條目。他指出：“技術(shù)是為某一目的的共同協(xié)作組成的各種工具盒規(guī)則體系?！边@是較早給技術(shù)下的定義，至今仍有指導(dǎo)意義。直到現(xiàn)代，許多辭書(shū)上的技術(shù)定義，基本上沒(méi)有超出狄德羅的技術(shù)概念的范疇。在我國(guó)，“技術(shù)”一詞源于漢朝，史記貨殖列傳已經(jīng)使用“技術(shù)”一詞，如 “醫(yī)方諸食技術(shù)之人”。在我國(guó)古代，與“技術(shù)”相近含義詞匯有“技”、“術(shù)”、“工”、“巧”、“勞”等。 隨著時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)的內(nèi)涵越來(lái)越豐富，包括工藝、程序、規(guī)則、設(shè)備、系統(tǒng)、方法，甚至創(chuàng)意、理念和活動(dòng)等等。因此，鑒于技術(shù)本身的復(fù)雜性和多樣性，使得給技術(shù)下定義極為困難。圖1.2.1 左為司南，中為北宋的火藥箭，右為印刷術(shù)這里，以美國(guó)國(guó)家技術(shù)教育標(biāo)準(zhǔn)為例來(lái)看關(guān)于技術(shù)的定義。這個(gè)定義大致代表著目前美國(guó)學(xué)術(shù)界對(duì)于技術(shù)概念的理解的標(biāo)準(zhǔn)版本。在美國(guó)國(guó)家技術(shù)教育標(biāo)準(zhǔn)中是這樣定義的：“技術(shù)”，這個(gè)詞包含有很多種意義和內(nèi)涵。它可以指人類(lèi)發(fā)明的產(chǎn)品和人工制品盒式磁帶錄像機(jī)是一項(xiàng)技術(shù)，殺蟲(chóng)劑也是一項(xiàng)技術(shù)。它可以表示創(chuàng)造這種產(chǎn)品所需的知識(shí)體系，還可以表示技術(shù)知識(shí)的產(chǎn)生過(guò)程以及技術(shù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程。有時(shí)，人們非常廣義地使用技術(shù)這個(gè)詞，表示的是包括產(chǎn)品、知識(shí)、人員、組織、規(guī)章制度和社會(huì)結(jié)構(gòu)在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)，比如，談到電力技術(shù)或因特網(wǎng)技術(shù)時(shí)便是這種廣義的含義。像這樣的技術(shù)定義，雖然是出現(xiàn)在普及性的著作里，但它與我們通常在許多技術(shù)哲學(xué)和技術(shù)史研究中所用的概念，差別并不是很大。不過(guò)我們也會(huì)發(fā)現(xiàn)，這樣的定義其實(shí)還是有些狹窄?，F(xiàn)在廣義上對(duì)技術(shù)的定義為：技術(shù)是指人類(lèi)在利用、改造和保護(hù)自然的過(guò)程中通過(guò)創(chuàng)新所積累的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、技巧以及為某一目的共同協(xié)作組成的規(guī)則體系，這一體系是不斷發(fā)展的。圖1.2.2 造紙術(shù)古代，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)在許多方面曾經(jīng)居于世界前列。在這些輝煌的技術(shù)成就中，對(duì)世界技術(shù)發(fā)展和歷史進(jìn)程影響最大的就是四大發(fā)明，即指南針、火藥、造紙術(shù)和印刷術(shù)（如圖1.2.1和圖1.2.2）。指南針把航海技術(shù)推進(jìn)到了一個(gè)新時(shí)代。人類(lèi)在遠(yuǎn)古開(kāi)始旅行時(shí)，最初白天是靠看太陽(yáng)定方位的，由于我國(guó)處于北半球，人們看到的太陽(yáng)多在南方，所以人們?cè)跍y(cè)向時(shí)一般測(cè)定南方，因而我國(guó)發(fā)明的測(cè)向儀也是先測(cè)定“南”的方位，并稱(chēng)這種測(cè)向儀為“指南針”（圖1.2.1左為司南，是我國(guó)較早的指南針）。在發(fā)明指南針之前，不要說(shuō)航海，就連在陸地上旅行，有時(shí)候也不容易分清楚東南西北。正是因?yàn)橛辛酥改厢樀陌l(fā)明，全球的航海事業(yè)才發(fā)展起來(lái)?；鹚幍陌l(fā)明也是非常了不起的，它本來(lái)是中國(guó)古代的藥物學(xué)家和煉丹家為治病救人、追求長(zhǎng)生不老而煉制出的靈丹妙藥，但是它卻偏偏鐘情于戰(zhàn)爭(zhēng)之神阿瑞斯，在戰(zhàn)爭(zhēng)中顯示出自己獨(dú)特的魔力。它的應(yīng)用不僅是軍事技術(shù)史上的一次飛躍，而且整個(gè)世界的作戰(zhàn)方式也為之一變。尤其是在它傳入西方之后，它便成為西歐新興階級(jí)反對(duì)封建貴族、埋葬舊世界的利器，因而其意義尤為重大。在發(fā)明造紙術(shù)之前，歐洲人把字寫(xiě)在石頭、羊皮上，我們中國(guó)人則把字刻在竹片、木塊甚至龜殼上。在這種情況下，人類(lèi)的文化科學(xué)怎么能迅速提高和普及呢？后來(lái)我們勤勞聰明的祖先發(fā)明了一種奇妙無(wú)比的新型生產(chǎn)材料紙。它性情溫柔隨和，令裁縫手中的刀剪方圓隨意，任天生浪漫的文人墨客的脫韁思緒涂紅墨綠。它瀟灑飄逸，伴攜金帶銀的商人賈客走東竄西；它看似柔弱卻韌勁無(wú)比，包金裹昔在昨天與今天之間架起橋梁，數(shù)度救文明于奄奄一息。如果說(shuō)紙張為信息的傳播提供了最經(jīng)濟(jì)最方便的載體的話，那么印刷術(shù)則為信息的傳播插上了奮飛的翅膀，它使人類(lèi)的各種信息能跨越時(shí)空的鴻谷以飛快的速度向四面八方傳播。因而印刷術(shù)的出現(xiàn)對(duì)于整個(gè)人類(lèi)文明的演進(jìn)無(wú)疑也起了巨大的促進(jìn)作用。這些閃耀著人類(lèi)智慧之光的偉大發(fā)明是我國(guó)古代人民用自己的聰明才智和辛勤汗水所澆灌出的璀璨的技術(shù)之花。2、技術(shù)的結(jié)構(gòu)及其類(lèi)型宏觀上來(lái)說(shuō)，各種技術(shù)組成的技術(shù)體系是作為各種技術(shù)有機(jī)聯(lián)系的整體，有它的結(jié)構(gòu)即技術(shù)結(jié)構(gòu)，它是指國(guó)家、部門(mén)、地區(qū)或企業(yè)在一定時(shí)期內(nèi)不同等級(jí)、不同類(lèi)型的物質(zhì)形態(tài)和知識(shí)形態(tài)技術(shù)的組合和比例。它反映技術(shù)水平和狀況，影響及至決定產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。合理的技術(shù)結(jié)構(gòu)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、高速度和高效益地發(fā)展的基礎(chǔ)和重要條件。 技術(shù)結(jié)構(gòu)主要由經(jīng)驗(yàn)形態(tài)、實(shí)體形態(tài)和知識(shí)形態(tài)三種技術(shù)要素構(gòu)成。按照技術(shù)要素在技術(shù)結(jié)構(gòu)中的地位和作用，相應(yīng)地可以將其劃分為經(jīng)驗(yàn)型技術(shù)結(jié)構(gòu)、實(shí)體型技術(shù)結(jié)構(gòu)、知識(shí)型技術(shù)結(jié)構(gòu)。技術(shù)結(jié)構(gòu)的歷史發(fā)展模式就是從單相技術(shù)結(jié)構(gòu)（經(jīng)驗(yàn)型技術(shù)結(jié)構(gòu)）向雙相技術(shù)結(jié)構(gòu)（經(jīng)驗(yàn)型技術(shù)結(jié)構(gòu)和實(shí)體型技術(shù)結(jié)構(gòu)）和三相技術(shù)結(jié)構(gòu)（經(jīng)驗(yàn)型技術(shù)結(jié)構(gòu)、實(shí)體型技術(shù)結(jié)構(gòu)和知識(shí)型技術(shù)結(jié)構(gòu)）逐步強(qiáng)化的過(guò)程。（1）古代單相的技術(shù)結(jié)構(gòu)模式。在古代，技術(shù)結(jié)構(gòu)只包括經(jīng)驗(yàn)型的技術(shù)結(jié)構(gòu)，這是由于古代的生產(chǎn)力發(fā)展水平很低，主要是人直接或通過(guò)簡(jiǎn)單的工具作用于自然。人們認(rèn)為技術(shù)就是經(jīng)驗(yàn)、技能的表現(xiàn)。（2）近代雙相的技術(shù)結(jié)構(gòu)模式。在近代，包含兩個(gè)功能結(jié)構(gòu)單元，除了在農(nóng)業(yè)和手工業(yè)等領(lǐng)域依然存在經(jīng)驗(yàn)型的技術(shù)結(jié)構(gòu)以外，還有實(shí)體型技術(shù)結(jié)構(gòu)，這充分體現(xiàn)出近代工業(yè)革命以來(lái)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)。在工業(yè)革命過(guò)程中，隨著紡織機(jī)、蒸汽機(jī)的問(wèn)世，逐漸誕生了和古代手工工具具有本質(zhì)區(qū)別的新的實(shí)體技術(shù)形態(tài)機(jī)器。但是工匠的手藝并沒(méi)有銷(xiāo)聲匿跡，只不過(guò)改變了形式，從手工操作為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)技能變成了以機(jī)械操作為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)技能，這就使得自然力代替了人力。但是這種實(shí)體型技術(shù)結(jié)構(gòu)中的知識(shí)形態(tài)是半經(jīng)驗(yàn)、半理論的。（3）現(xiàn)代三相的技術(shù)結(jié)構(gòu)模式。在現(xiàn)代，除了依然廣泛存在的經(jīng)驗(yàn)型技術(shù)結(jié)構(gòu)和實(shí)體型技術(shù)結(jié)構(gòu)以外，還有知識(shí)型技術(shù)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在技術(shù)過(guò)程中產(chǎn)生了比機(jī)器更加獨(dú)立于人的新工具自控裝置，引起以技術(shù)知識(shí)為基礎(chǔ)的知識(shí)性經(jīng)驗(yàn)技能的產(chǎn)生。這種知識(shí)型技術(shù)結(jié)構(gòu)需要工人深刻理解技術(shù)過(guò)程的原理知識(shí)，對(duì)工人的知識(shí)水平要求較高，因此國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家中的知識(shí)型工業(yè)技師的人數(shù)與日俱增。第三節(jié) 科學(xué)革命的三個(gè)階段科學(xué)是人類(lèi)心靈的壯麗的探險(xiǎn)，起源于人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界與改造世界的需要，有著悠久的歷史。但是，科學(xué)作為一種引人注目的社會(huì)力量，則是從近代歐洲的文藝復(fù)興時(shí)期開(kāi)始的?？茖W(xué)的本質(zhì)在于不斷地探索。問(wèn)題試探性理論消除錯(cuò)誤新的問(wèn)題，這樣的循環(huán)周而復(fù)始，永無(wú)止境?？茖W(xué)革命是指人類(lèi)對(duì)客觀世界規(guī)律性的認(rèn)識(shí)發(fā)生具有劃時(shí)代意義的飛躍，從而引起科學(xué)觀念、科學(xué)研究模式以及科學(xué)研究活動(dòng)方式的根本變革。例如，重要的科學(xué)新領(lǐng)域的開(kāi)拓；對(duì)科學(xué)發(fā)展具有全局性影響的，并因此而使科學(xué)躍升到一個(gè)新水平高度的新概念和新理論的創(chuàng)立等。一般認(rèn)為科學(xué)發(fā)展到今天經(jīng)歷了三次大的革命。1、第一次科學(xué)革命第一次科學(xué)革命發(fā)生在16世紀(jì)到17世紀(jì)，它使自然科學(xué)擺脫神學(xué)統(tǒng)治走上獨(dú)立發(fā)展的道路，從而建立了近代自然科學(xué)體系。圖1.3.1 伽利略古代沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的科研機(jī)構(gòu)，科學(xué)家們都是獨(dú)自開(kāi)展工作。在中世紀(jì)，西方整個(gè)社會(huì)在基督教神權(quán)統(tǒng)治下，學(xué)術(shù)研究中占統(tǒng)治地位的是經(jīng)院哲學(xué)。到了16世紀(jì)，由于航海運(yùn)動(dòng)的興起，為了確保船只航行的方向和編寫(xiě)航海歷法，天文學(xué)受到了空前的重視，但是在天文學(xué)中占統(tǒng)治地位的學(xué)說(shuō)是地心說(shuō)，這種理論體系龐大，計(jì)算復(fù)雜，已經(jīng)無(wú)法滿足編制精密歷法的需求。哥白尼在神學(xué)和傳統(tǒng)的支持下開(kāi)始自己的研究，提出“日心說(shuō)”，并于1543年發(fā)表了他的天體運(yùn)行論。后來(lái)，人們把這一年稱(chēng)為近代科學(xué)革命的開(kāi)端。有意思的是，發(fā)動(dòng)這場(chǎng)革命的哥白尼是個(gè)教士。一輩子在寺院供職的哥白尼提出的學(xué)說(shuō)，把地球從宇宙的中心降至一顆普通的行星，從而貶低了作為上帝之子、萬(wàn)物之靈的人類(lèi)的高傲地位。應(yīng)該說(shuō)，在我們今天看來(lái)，日心說(shuō)也有很多錯(cuò)誤，但是正是由于日心說(shuō)的出現(xiàn)，近代科學(xué)才率先在天文學(xué)上取得突破，第一次把科學(xué)從神學(xué)中解放出來(lái)，掀起了一場(chǎng)轟轟烈烈的革命。哥白尼去世以后，伽利略（1564-1642）、開(kāi)普勒（1571-1630）、布魯諾（1548-1600）等為了捍衛(wèi)他的科學(xué)真理，伽利略坐了牢，布魯諾被燒死了，獻(xiàn)出了寶貴的生命。在人類(lèi)發(fā)展的歷史上，科學(xué)革命與社會(huì)革命一樣，也需要付出拋頭顱灑熱血的沉重代價(jià)。無(wú)獨(dú)有偶，1543年比利時(shí)醫(yī)生維薩留斯（1514-1564）也出版了一本書(shū)人體構(gòu)造論。過(guò)去的醫(yī)學(xué)、生理學(xué)都沒(méi)有建立在解剖和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，維薩留斯的人體構(gòu)造論就此創(chuàng)立了人體解剖學(xué)。天體運(yùn)行論、人體構(gòu)造論，前者從自然界的大宇宙，后者從人體的小宇宙，分別把天文學(xué)、生理學(xué)建立在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，標(biāo)志著近代科學(xué)革命的開(kāi)始。自然科學(xué)從宗教神學(xué)的禁錮中解放出來(lái)，首先發(fā)展并成熟起來(lái)、形成獨(dú)立體系的是經(jīng)典力學(xué)。經(jīng)典力學(xué)體系的形成不是哪一個(gè)人的功勞，而是一批科學(xué)家共同努力的結(jié)果。這些科學(xué)家中最引人注意的是意大利的伽利略和英國(guó)的牛頓。伽利略是打開(kāi)近代自然科學(xué)大門(mén)的大師，他不僅在天文學(xué)上有所成就，而且在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)等學(xué)科中均有貢獻(xiàn)，然而他所以能譽(yù)為科學(xué)巨匠的則主要是基于他對(duì)力學(xué)，尤其是動(dòng)力學(xué)方面的貢獻(xiàn)，這一貢獻(xiàn)為牛頓完成經(jīng)典力學(xué)的綜合工作奠定了基礎(chǔ)。伽利略的意義不僅是知識(shí)上的，他是亞里士多德時(shí)代的終結(jié)者，是牛頓時(shí)代的奠基人。他突破傳統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)了一種新的科學(xué)方法，即堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)世界的科學(xué)方法。愛(ài)因斯坦對(duì)此評(píng)價(jià)很高：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法，是人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。”近代物理學(xué)，尤其是力學(xué)的研究，在牛頓手中得到了綜合。近代自然科學(xué)自誕生以來(lái)，主要是沿力學(xué)和天文學(xué)兩條路線發(fā)展，牛頓在這兩方面進(jìn)行了第一次知識(shí)大綜合，建立了經(jīng)典力學(xué)體系，揭示了宏觀物質(zhì)世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)嶄新的時(shí)代牛頓時(shí)代。 近代科學(xué)革命除了物理學(xué)上的成就外，還有數(shù)學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)等等學(xué)科。數(shù)學(xué)方面，在古代天文坐標(biāo)和地理坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，近代逐漸出現(xiàn)了幾何坐標(biāo)，這種坐標(biāo)將數(shù)和形聯(lián)系起來(lái)研究，代數(shù)和幾何就聯(lián)系在一起了，之后笛卡爾（1596-1650）和費(fèi)馬（1601-1665）將變量和函數(shù)引入了數(shù)學(xué)，從而創(chuàng)立了解析幾何學(xué)。牛頓和萊布尼茲（1646-1716）分別獨(dú)立的發(fā)明了微積分。從此，數(shù)學(xué)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期高等數(shù)學(xué)的發(fā)展時(shí)期。 化學(xué)方面，波義耳（1627-1691）在懷疑的化學(xué)家一書(shū)中提出元素的概念，標(biāo)志著化學(xué)科學(xué)的確立?；瘜W(xué)從此走上了計(jì)量化的道路。生理學(xué)方面，維薩留斯的人體構(gòu)造論為近代解剖學(xué)奠定了基礎(chǔ)，他強(qiáng)調(diào)解剖學(xué)的知識(shí)應(yīng)該建立在解剖的直接經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上。哈維在前人的基礎(chǔ)上創(chuàng)建了人體的血液循環(huán)理論，使生理學(xué)成為一門(mén)獨(dú)立的科學(xué)。哥白尼的日心說(shuō)、維薩留斯的人體結(jié)構(gòu)論、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律、伽利略的拋體理論、哈維的血液循環(huán)理論、牛頓的經(jīng)典力學(xué)體系這些理論所體現(xiàn)的論述上的數(shù)學(xué)化、方法上的還原論、內(nèi)容上的力學(xué)傾向等風(fēng)格，后人稱(chēng)為機(jī)械自然觀。機(jī)械自然觀是和中世紀(jì)流行的亞里士多德的自然觀相對(duì)立的。波義耳以及后來(lái)的拉瓦錫、道爾頓等化學(xué)家，成功地把化學(xué)反應(yīng)還原為原子的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，建立了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的機(jī)械論圖景；維薩留斯和哈維建立了人和動(dòng)物的血液循環(huán)理論，這是典型的力學(xué)過(guò)程的理論；笛卡爾建立了解析幾何，把空間中每一點(diǎn)的位置還原成三維坐標(biāo)分量；伽利略和牛頓把復(fù)雜運(yùn)動(dòng)看成若干簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的合成?？梢哉f(shuō)，機(jī)械自然觀支配著整個(gè)近代科學(xué)的發(fā)展。機(jī)械自然觀在當(dāng)時(shí)促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展，但是也給后世留下許多不良影響。機(jī)械自然觀的思維方式是靜止的、片面的，它采用力學(xué)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式解釋一切自然現(xiàn)象，形成了一種機(jī)械的認(rèn)識(shí)方式，認(rèn)為自然界所有的規(guī)律都是必然的，不受任何偶然因素的影響，從而機(jī)械自然觀把最終的原因歸結(jié)于上帝。所以，恩格斯說(shuō)：“哥白尼在這一時(shí)期開(kāi)端給神學(xué)寫(xiě)了挑戰(zhàn)書(shū)；牛頓卻以神的第一推動(dòng)的假設(shè)結(jié)束了這個(gè)時(shí)期?！?、第二次科學(xué)革命 第二次科學(xué)革命，發(fā)生在19世紀(jì)，它是物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等一組科學(xué)革命群。物理學(xué)革命是指開(kāi)創(chuàng)了熱力學(xué)與電磁學(xué)兩大新領(lǐng)域。法國(guó)物理學(xué)家卡諾（1796-1832）、德國(guó)醫(yī)生邁爾（1814-1878）和英國(guó)物理學(xué)家焦耳（1818-1889）等人先后發(fā)現(xiàn)了能量守恒與轉(zhuǎn)化原理，創(chuàng)立了熱力學(xué)。這一科學(xué)成果為日后內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。經(jīng)英國(guó)科學(xué)家法拉第（1791-1867）、麥克斯韋（1831-1879）和德國(guó)物理學(xué)家赫茲（1857-1894）三代人的艱辛努力，創(chuàng)立的電磁理論，使人類(lèi)掌握了打開(kāi)電磁世界的金鑰匙，得以進(jìn)入電力文明的時(shí)代。化學(xué)革命是指化學(xué)領(lǐng)域的四大成就。18世紀(jì)70年代，法國(guó)著名化學(xué)家拉瓦錫（1743-1794）創(chuàng)立氧學(xué)說(shuō)，徹底推翻了統(tǒng)治西方世界近百年錯(cuò)誤的“燃素說(shuō)”?！叭妓卣f(shuō)”是德國(guó)醫(yī)學(xué)教授和化學(xué)家柏策（1635-1682）提出來(lái)的，他認(rèn)為物質(zhì)燃燒是因?yàn)槲镔|(zhì)中存在一種沒(méi)有重量的可燃因素（即燃素，由他的學(xué)生施塔爾命名），燃燒過(guò)程就是燃素和物質(zhì)分離的過(guò)程。燃素說(shuō)能解釋一些化學(xué)現(xiàn)象，但是無(wú)法解釋金屬燃燒釋放出燃素后反而變重等等現(xiàn)象。拉瓦錫在普列斯特發(fā)現(xiàn)氧元素后對(duì)燃燒現(xiàn)象進(jìn)行了研究（圖1.3.2是拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)設(shè)備），全面否定了燃素說(shuō)，認(rèn)為金屬燃燒是金屬和空氣中的助燃?xì)怏w被金屬吸收了，為建立氧化燃燒理論奠定了基礎(chǔ)。英國(guó)科學(xué)家道爾頓（1766-1844）于1808年提出了科學(xué)的原子學(xué)說(shuō)，化學(xué)中的新時(shí)代是隨著原子論開(kāi)始的。德國(guó)化學(xué)家維勒（1800-1882）、李比希（1803-1873）創(chuàng)立了有機(jī)化學(xué)。李比希的學(xué)生們將這一理論應(yīng)用于實(shí)踐，開(kāi)辟了有機(jī)化學(xué)工業(yè)時(shí)代。俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫（1834-1907）于1869年發(fā)現(xiàn)元素周期律，不僅奠定了現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)，還有力推動(dòng)了物理學(xué)及其他學(xué)科的發(fā)展。圖1.3.2 拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)設(shè)備生物學(xué)革命是指細(xì)胞學(xué)和進(jìn)化論的創(chuàng)立。德國(guó)生物學(xué)家施萊登（1804-1881）和施旺（1810-1882）創(chuàng)立細(xì)胞學(xué)說(shuō)，使人類(lèi)對(duì)生命科學(xué)的研究從宏觀過(guò)渡到微觀領(lǐng)域。現(xiàn)代生物學(xué)的許多重大成果，都是在對(duì)細(xì)胞深入研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。1859年達(dá)爾文（1809-1882）的名著物種起源揭示整個(gè)生物界發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，并給宗教神學(xué)以致命打擊，使人們從神學(xué)的桎梏中解放出來(lái)。這一時(shí)期許多科學(xué)部門(mén)開(kāi)始從經(jīng)驗(yàn)描述上升到理論的概括，逐漸形成了自己的統(tǒng)一整體，并進(jìn)而導(dǎo)致在各個(gè)主要的科學(xué)領(lǐng)域中出現(xiàn)了具有根本意義的發(fā)現(xiàn)和革命，從而在十九世紀(jì)形成了自牛頓時(shí)代以來(lái)的又一次科學(xué)高潮，使得幾乎在各個(gè)學(xué)科、各個(gè)領(lǐng)域都取得了革命性的進(jìn)展。最為重要的是，科學(xué)進(jìn)步所揭示的關(guān)于自然事物的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，以及整個(gè)自然界是一個(gè)相互聯(lián)系的整體，徹底動(dòng)搖了牛頓時(shí)代以來(lái)形成的機(jī)械自然觀，為辯證唯物主義自然觀的產(chǎn)生準(zhǔn)備了條件。另外，十九世紀(jì)以前，科學(xué)和技術(shù)是脫節(jié)的，社會(huì)生產(chǎn)的大部分是建立在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)之上的，科學(xué)只能躲在經(jīng)驗(yàn)救贖留下的空隙中發(fā)揮作用。到了十九世紀(jì)，特別是十九世紀(jì)末，不僅完全奠基于科學(xué)的新興工業(yè)正在興起，而且科學(xué)正在向技術(shù)滲透，改變了科學(xué)得益于社會(huì)多于它給予社會(huì)的狀況，而使社會(huì)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)本身的存在與科學(xué)緊密聯(lián)系在一起了。3、第三次科學(xué)革命第三次科學(xué)革命，發(fā)生于20世紀(jì)，起源于四項(xiàng)重大科學(xué)的誕生。第一項(xiàng)是愛(ài)因斯坦在1905年提出的相對(duì)論。1905年6月，愛(ài)因斯坦完成了具有劃時(shí)代意義的論文“論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)”，創(chuàng)立了“狹義相對(duì)論”。傳統(tǒng)的物理學(xué)都是以牛頓的理論為基礎(chǔ)的，認(rèn)為時(shí)間和空間是絕對(duì)的，兩者沒(méi)有任何直接聯(lián)系，似乎宇宙存在著一個(gè)永遠(yuǎn)走動(dòng)著的大鐘，在任何情況下，它的速率都是相同的，世界上的一切運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上都以它為標(biāo)圖1.3.3 愛(ài)因斯坦及他最著名的公式準(zhǔn)。但愛(ài)因斯坦不這么認(rèn)為，他認(rèn)為光速才是不變的，提出了光速不變?cè)恚瑥亩贸鰰r(shí)間和空間不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。從光速不變?cè)硗瞥龅膸讉€(gè)重要結(jié)論在當(dāng)時(shí)是驚世駭俗的。他指出，在接近光速的情況下，運(yùn)動(dòng)著的尺子要縮短，運(yùn)動(dòng)著的時(shí)鐘要變慢。愛(ài)因斯坦的相對(duì)論（圖1.3.3是愛(ài)因斯坦和他最著名的公式）具有極其重要的基本理論意義，是現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)之一。這一理論在其后的原子能研究中得到了應(yīng)用。圖1.3.4 Csl的電子衍射圖樣第二項(xiàng)是量子力學(xué)。1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克首先提出了量子假說(shuō)，認(rèn)為物體在發(fā)射和吸收輻射時(shí)，能量的變化不是連續(xù)的，而是以一定數(shù)量值的整數(shù)倍跳躍式變化的，也就是說(shuō)，在發(fā)射和吸收過(guò)程中，能量不是無(wú)限可分的，而是有一個(gè)最小能量單元，即“能量子”。普朗克本人非常清楚“能量子”的概念與傳統(tǒng)觀念是不相容的。在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)人們都普遍相信一切自然過(guò)程都是連續(xù)的，如果對(duì)這都要提出疑問(wèn)，那么世界將會(huì)出現(xiàn)許多間隙，那就會(huì)迫使我們?nèi)テ蚯笃孥E或機(jī)遇來(lái)解釋自然現(xiàn)象了。正是基于這樣的信念，普朗克后來(lái)千方百計(jì)想把能量子概念納入經(jīng)典物理學(xué)的框架中，使得他沒(méi)能對(duì)量子論的發(fā)展做出進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。這就是有名的“普朗克的徘徊”。雖然普朗克陷入了猶豫和徘徊，但科學(xué)的發(fā)展卻由不得他倒退。1905年愛(ài)因斯坦應(yīng)用量子論提出了光量子論。隨后，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和丹麥物理學(xué)家波爾將量子論用于原子結(jié)構(gòu)的研究，從而使量子論得到世界物理學(xué)家的公認(rèn)。1924年，法國(guó)科學(xué)家德布羅意（1892-1987）在他的博士論文中系統(tǒng)闡述了物質(zhì)波理論，指出像電子這樣的實(shí)物粒子也是具有波動(dòng)性的（圖1.3.4）。隨后，德國(guó)物理學(xué)家海森伯、奧地利物理學(xué)家薛定諤創(chuàng)建的完整量子力學(xué)成功地揭示了微觀世界的基本規(guī)律，它對(duì)于原子如何結(jié)合成分子、闡明分子的性質(zhì)提供了理論依據(jù)。 圖1.3.5 DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)第三項(xiàng)是分子生物學(xué)。人類(lèi)對(duì)生命現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)是圍繞遺傳問(wèn)題展開(kāi)的。所謂“種瓜得瓜，種豆得豆”的經(jīng)驗(yàn)之談，從生物學(xué)角度看就是遺傳性問(wèn)題。關(guān)于生物的遺傳有無(wú)規(guī)律？是什么決定遺傳？這是千百年來(lái)人們一直在努力探索的問(wèn)題，直到19世紀(jì)60年代后才有了眉目。1879年德國(guó)科學(xué)家弗萊明發(fā)現(xiàn)用堿性苯胺染料可以把細(xì)胞核里的一種絲狀物質(zhì)染成深色，這種物質(zhì)就是染色體。1910年，美國(guó)遺傳學(xué)家摩爾根對(duì)果蠅進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)一群紅眼果蠅中有一只白眼雄性果蠅，他用這只白眼雄性果蠅和紅眼果蠅交配，結(jié)果第二代中白眼果蠅全是雄性的，由此他認(rèn)為決定白眼的遺傳因子是與決定性別的遺傳因子聯(lián)系在一起的，并于1915年提出染色體學(xué)說(shuō)。1944年美國(guó)人艾弗里等發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，縮寫(xiě)為DNA）攜帶遺傳信息。1953年，美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克里克在借鑒別人研究成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)18個(gè)月的合作在自然雜志上發(fā)表了論文核酸的分子結(jié)構(gòu)，提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)（如圖1.3.5）。這篇論文的發(fā)表標(biāo)志著分子生物學(xué)的誕生。第四項(xiàng)是系統(tǒng)科學(xué)。20世紀(jì)初以來(lái)，科學(xué)研究的狀況發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由過(guò)去主要比較單純的孤立事物為研究對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)橐允澜缡挛锏膹?fù)雜性為解決目標(biāo)，這種轉(zhuǎn)變引發(fā)了眾多綜合性學(xué)科的誕生，首先就是系統(tǒng)科學(xué)的興起。系統(tǒng)科學(xué)就是對(duì)各種客觀存在采用從整體上研究它的客觀特性的科學(xué)。它主要包括了控制論、信息論、系統(tǒng)論等。這幾種理論幾乎同時(shí)在20世紀(jì)40年代發(fā)展起來(lái)。1948年，美國(guó)數(shù)學(xué)家維納出版了控制論，標(biāo)志著控制論的誕生。他主要研究了如何使一個(gè)系統(tǒng)按照事先規(guī)定的目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，如何根據(jù)信息反饋不斷調(diào)整控制某一系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。美國(guó)數(shù)學(xué)家申農(nóng)研究了如何把各種信息存儲(chǔ)、傳輸和轉(zhuǎn)換，并于1948-1949年發(fā)表了兩篇論文通訊的數(shù)學(xué)理論和噪聲中的通信，為現(xiàn)代信息論奠定了基礎(chǔ)。1948年美籍奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲提出了一般系統(tǒng)論，探討了系統(tǒng)科學(xué)的方法論。這三個(gè)理論有許多共同點(diǎn)，他們都是在探討不同系統(tǒng)所遵從的一般理論，分析所有系統(tǒng)所應(yīng)具有的概念、規(guī)律等。系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了各種具體系統(tǒng)工程技術(shù)的發(fā)展。在這四項(xiàng)重大科學(xué)的基礎(chǔ)上，建立了電子學(xué)、分子生物學(xué)、能源科學(xué)、材料學(xué)、空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)科學(xué)和海洋科學(xué)等綜合科學(xué)，也就是出現(xiàn)了橫跨自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的新的科學(xué)革命。量子力學(xué)、分子生物學(xué)、相對(duì)論等理論的建立把間斷性與連續(xù)性、波動(dòng)性與粒子性、決定論與非決定論、偶然性與必然性等辯證關(guān)系引入了自然科學(xué)，從而形成了辯證的自然觀。第三次科學(xué)革命反映了現(xiàn)代科學(xué)綜合化、整體化的發(fā)展趨勢(shì)。目前，這場(chǎng)科學(xué)革命正在與新的技術(shù)革命緊密結(jié)合，廣泛而深入地發(fā)展，方興未艾。第四節(jié) 人類(lèi)歷史上的三次技術(shù)革命技術(shù)革命是指人類(lèi)在改造自然界的手段和方法方面的重大發(fā)明和突破。它標(biāo)志著人類(lèi)征服自然、改造自然的飛躍。它必將在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域引起重大變革，形成新的社會(huì)生產(chǎn)力，并將進(jìn)一步引起產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)體系、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和人類(lèi)社會(huì)生活方面的變化，引起產(chǎn)業(yè)革命。1、第一次技術(shù)革命從紡織技術(shù)的進(jìn)步到蒸汽機(jī)技術(shù)革命200多年前，人類(lèi)歷史上發(fā)生了一次意義重大的革命。這場(chǎng)革命就是第一次技術(shù)革命，以紡織機(jī)的改革為起點(diǎn)，蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用為標(biāo)志。第一次技術(shù)革命開(kāi)始于英國(guó)的紡織業(yè)機(jī)械化。1733年英國(guó)蘭開(kāi)夏郡的鐘表匠約翰凱伊發(fā)明了織布飛梭，用飛梭的自動(dòng)往返代替了手工投遞，織布速度提高了一倍，并使布面加寬。到1760年，飛梭已經(jīng)得到普遍推廣使用，而紡紗技術(shù)并沒(méi)有進(jìn)步，結(jié)果紡紗與織布不協(xié)調(diào)，長(zhǎng)期發(fā)生“紗荒”。圖1.4.1 織布飛梭圖1.4.2 珍妮紡車(chē)于是研制新的紡紗機(jī)械成了當(dāng)時(shí)的首要問(wèn)題。1764年，曾當(dāng)過(guò)木工的織布工人哈格里沃斯行走時(shí)不小心踢翻了女兒珍妮的紡車(chē)，倒地的紡車(chē)錠子豎了起來(lái)，而輪子帶動(dòng)錠子仍在飛快地轉(zhuǎn)動(dòng)著，這使他想到：如果把幾個(gè)錠子同時(shí)豎起來(lái)，其效率不是要比一個(gè)橫錠要提高幾倍嗎？于是他發(fā)明了效率可提高八倍的有八個(gè)豎錠的紡車(chē)。為了紀(jì)念他女兒的紡車(chē)給予他的啟示，哈格里沃斯把自己發(fā)明的紡車(chē)命名為“珍妮紡車(chē)”。到1790年時(shí)，珍妮紡車(chē)已經(jīng)在英國(guó)普遍推廣。珍妮紡車(chē)消除了紡紗和織布之間的供需瓶頸，成了產(chǎn)業(yè)革命的火種。隨著珍妮機(jī)的紗錠日益增多，使人力作為動(dòng)力越來(lái)越困難，同時(shí)珍妮紡車(chē)存在紡出的紗線不夠結(jié)實(shí)的缺點(diǎn)。于是水力紡紗機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，1769年理發(fā)師阿克萊特發(fā)明了水力紡紗機(jī)，生產(chǎn)效率提高了10倍。然而，紡紗廠房需要建立在河邊，限制了紡紗工業(yè)的發(fā)展，并且水力紡紗機(jī)的產(chǎn)品仍然過(guò)于粗糙。1779年，童工出身的發(fā)明家克隆普敦把珍妮機(jī)和水力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)制造出了“騾機(jī)”， 騾機(jī)解決了紡紗的動(dòng)力問(wèn)題，紡出的紗線既結(jié)實(shí)又美觀，是技術(shù)上成功運(yùn)用綜合雜交方法的一個(gè)范例。在第一次技術(shù)革命發(fā)展的第二階段，蒸汽技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)部門(mén)成為占主導(dǎo)地位的技術(shù)。提起蒸汽機(jī)的發(fā)明，我們首先想到的是瓦特。其實(shí)，蒸汽機(jī)的發(fā)明經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。蒸汽機(jī)是利用水蒸汽作為工作物質(zhì)，把熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，即熱機(jī)。早在一世紀(jì)，古希臘羅馬時(shí)代的赫倫就發(fā)明了一種玩具蒸汽反沖球，它是近代蒸汽機(jī)的雛形。第一部活塞式蒸汽機(jī)是法國(guó)物理學(xué)家巴本1609年發(fā)明的。巴本是惠更斯的學(xué)生和助手，他在萊布尼茲的提醒下提出了蒸汽機(jī)的基本模型。巴本認(rèn)為這種蒸汽機(jī)可以用于礦井抽水、推動(dòng)船只等。以后的蒸汽機(jī)基本上是按照他的道路前進(jìn)的。17世紀(jì)末，英國(guó)很多礦井遇到了嚴(yán)重的積水問(wèn)題。當(dāng)時(shí)一般只能靠馬力帶動(dòng)轱轆來(lái)排除積水。據(jù)說(shuō)有的礦井用來(lái)抽水的馬匹達(dá)到五百匹之多，這是令礦主十分煩惱的事情。為了排除礦井積水，英國(guó)皇家工程隊(duì)的軍事工程師賽維利大尉積極進(jìn)行了蒸汽泵的研究，制成了第一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的蒸汽機(jī)，稱(chēng)之為“礦工之友”。他的蒸汽泵的主要構(gòu)件，是汽缸與鍋爐。后來(lái)，英國(guó)的鐵匠紐可門(mén)研究了賽維利蒸汽泵，他在賽維利蒸汽泵中引入了巴本的活塞裝置，使蒸汽壓力、大氣壓力和真空可以在交互作用下推動(dòng)活塞作往復(fù)式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，蒸汽泵也就成為了蒸汽機(jī)。1705年，紐可門(mén)、考利和賽維利一起終于試制出了第一臺(tái)真正算得上是動(dòng)力機(jī)的蒸汽機(jī)，并將其廣泛應(yīng)用于礦井排水和農(nóng)田灌溉。圖1.4.3 瓦特的蒸汽機(jī)紐可門(mén)機(jī)在近半個(gè)世紀(jì)里基本普及到英國(guó)的各個(gè)礦區(qū)。但是隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)動(dòng)力機(jī)械需求的增長(zhǎng)，它越來(lái)越無(wú)法滿足要求，人們又開(kāi)始探索新的蒸汽機(jī)型。1769年，徒工出身的蘇格蘭機(jī)械師詹姆斯瓦特（1736-1819）在對(duì)紐科門(mén)大氣壓力蒸汽機(jī)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，研制出了第一部單動(dòng)式蒸汽機(jī)。到1782年，瓦特又成功地改制出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)動(dòng)式蒸汽機(jī)。經(jīng)過(guò)一系列改進(jìn)后的瓦特蒸汽機(jī)切合實(shí)用、效率高、性能可靠，并開(kāi)始走向標(biāo)準(zhǔn)化，逐步普及到整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，具有劃時(shí)代的意義，是第一次工業(yè)革命的主要標(biāo)志，故19世紀(jì)被稱(chēng)為“蒸汽時(shí)代”。蒸汽動(dòng)力的廣泛運(yùn)用，帶動(dòng)了紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、煤炭工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、機(jī)器制造業(yè)的飛躍發(fā)展。特別是蒸汽機(jī)用于交通，產(chǎn)生了火車(chē)、輪船等便捷的交通工具，從此人類(lèi)進(jìn)入了現(xiàn)代生活。在第一次技術(shù)革命中，科學(xué)的作用是很小的，技術(shù)的創(chuàng)新基本上是靠經(jīng)驗(yàn)悟通的。生產(chǎn)第一線的工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不斷摸索和積累，對(duì)生產(chǎn)工具進(jìn)行改進(jìn)，第一代的機(jī)器也是靠經(jīng)驗(yàn)積累摸索創(chuàng)造出來(lái)的，科學(xué)家的研究還很少與工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)改進(jìn)相聯(lián)系。2、第二次技術(shù)革命內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和電力技術(shù)革命在現(xiàn)代社會(huì)，電是人類(lèi)不可缺少的能源。無(wú)論是生產(chǎn)勞動(dòng)還是日常生活，電都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，應(yīng)該感謝第二次技術(shù)革命，是這次革命把人類(lèi)從蒸汽時(shí)代帶入了電氣時(shí)代。第二次技術(shù)革命是世界科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的一場(chǎng)重大變革。它開(kāi)始于十九世紀(jì)六七十年代。雖然它稱(chēng)為第二次技術(shù)革命，但它決不是第一次技術(shù)革命的簡(jiǎn)單延續(xù)，它的突出特點(diǎn)是理論在先，技術(shù)在后，是科學(xué)與技術(shù)結(jié)合的結(jié)果。第二次技術(shù)革命以內(nèi)燃機(jī)和電力技術(shù)的應(yīng)用為標(biāo)志，因此第二次技術(shù)革命的時(shí)代被稱(chēng)為“電氣時(shí)代”。 動(dòng)力機(jī)按工作方式可以劃分為外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩大類(lèi)。燃料在氣缸外燃燒，然后將產(chǎn)生的蒸汽導(dǎo)入氣缸做功的動(dòng)力機(jī)，稱(chēng)為外燃機(jī)，例如蒸汽機(jī)。而凡是燃料直接在氣缸中燃燒，燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體推動(dòng)活塞或轉(zhuǎn)子，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)，稱(chēng)為內(nèi)燃機(jī)。第一次技術(shù)革命中蒸汽機(jī)起了非常關(guān)鍵的作用，但是蒸汽機(jī)在廣泛應(yīng)用中暴露了很多缺點(diǎn)：體積龐大、熱效率低下、安全性差、操作復(fù)雜。當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)最好的效率不過(guò)10%-13%，18世紀(jì)發(fā)明的蒸汽機(jī)汽車(chē)就是因?yàn)檫^(guò)于笨重而被淘汰，英國(guó)在1862-1879年間爆炸事故達(dá)到一萬(wàn)多起。這樣，蒸汽機(jī)的應(yīng)用受到很大限制。因此，急需一種新型動(dòng)力替代蒸汽機(jī)。要克服蒸汽動(dòng)力的不足就必須從燃料燃燒做功的途徑入手，顯然，減少能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的內(nèi)燃機(jī)是發(fā)展的方向。圖1.4.4 奧托的內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵在于找到一種適于在汽缸內(nèi)直接燃燒做功的輕質(zhì)燃料。第一種燃料是英國(guó)的蒸汽動(dòng)力先驅(qū)默多克于1792年發(fā)現(xiàn)的，這就是由煤炭的干餾過(guò)程中獲得的可燃煤氣。隨后，1869年法國(guó)發(fā)明家雷諾（1821-1900）制成了第一臺(tái)實(shí)用內(nèi)燃機(jī)，這是一臺(tái)二沖程、無(wú)壓縮、電點(diǎn)火煤氣機(jī)，熱效率僅4%。雷諾的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，造價(jià)便宜，可以實(shí)用，吸引了不少人，人們開(kāi)始認(rèn)真考慮用內(nèi)燃機(jī)取代蒸汽機(jī)的可能。其后，隨著熱力學(xué)理論的發(fā)展，1876年德國(guó)工程師奧托（1832-1891）研制成功了第一臺(tái)四沖程往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)，熱效率達(dá)14%，這是空前的。這種內(nèi)燃機(jī)立即得到了大量推廣，性能也不斷提高，1894年熱效率達(dá)到20%以上。19世紀(jì)末，石油工業(yè)蓬勃發(fā)展，用石油取代煤氣作燃料成為趨勢(shì)。1883年，戴姆勒制成了第一臺(tái)四沖程往復(fù)式汽油機(jī)。1892年德國(guó)工程師狄塞爾發(fā)明了柴油機(jī)。柴油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，燃料更便宜、熱效率更高，成為重型動(dòng)輪工具的大動(dòng)力機(jī)，但由于壓縮比大，所以較汽油機(jī)笨重。狄塞爾機(jī)的問(wèn)世，標(biāo)志著往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明基本完成。此后，又出現(xiàn)了燃?xì)廨啓C(jī)、旋轉(zhuǎn)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)等新型內(nèi)燃機(jī)。正如蒸汽動(dòng)力的應(yīng)用推動(dòng)了第一次技術(shù)革命一樣，內(nèi)燃機(jī)作為全新動(dòng)力，與電力一起掀起了第二次技術(shù)革命的高潮。內(nèi)燃機(jī)問(wèn)世后，立即在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、軍事中獲得了廣泛的應(yīng)用，深刻影響了人類(lèi)文明的現(xiàn)代化進(jìn)程。對(duì)農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)來(lái)說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)的重要性甚至超過(guò)了電力。內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明還推動(dòng)了石油開(kāi)采業(yè)的發(fā)展。1870年世界石油產(chǎn)量只有80萬(wàn)噸，到1900年就猛增至2000萬(wàn)噸。但是內(nèi)燃機(jī)的誕生也具有二重性影響，在我們廣泛享受內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，又面臨著使用內(nèi)燃機(jī)過(guò)程中日益暴露的一些難以克服的矛盾，即內(nèi)燃機(jī)的廢氣造成了嚴(yán)重的大氣污染和噪聲污染，嚴(yán)重威脅到人類(lèi)的健康，破壞了地球的生態(tài)平衡。電力技術(shù)革命是第二次技術(shù)革命的核心之一。它的關(guān)鍵技術(shù)是電能的產(chǎn)生和利用。到十九世紀(jì)二三十年代，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)具備了產(chǎn)生電氣化的條件。伏打電堆的問(wèn)世，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)定律及試制出的電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)模型，為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的發(fā)明制造奠定了理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。上述法拉第的電機(jī)模型功率小，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。根據(jù)安培定律，產(chǎn)生強(qiáng)大機(jī)械動(dòng)力，就必須有強(qiáng)大的磁場(chǎng)。早期的電動(dòng)機(jī)大多用天然的永磁體，所以磁場(chǎng)強(qiáng)度不足。1823年，英國(guó)科學(xué)家斯特金發(fā)現(xiàn)在U型鐵棒上繞了銅線后，當(dāng)銅線通電時(shí)，鐵棒能被磁化且空間的磁場(chǎng)強(qiáng)度加大，這就是所謂的電磁鐵。1829年，美國(guó)物理學(xué)家亨利（1779-1878）用絕緣導(dǎo)線替代裸銅線，進(jìn)一步加強(qiáng)了電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度。亨利的電磁鐵成為電動(dòng)機(jī)功率獲得突破的契機(jī)。1834年，德國(guó)電學(xué)家雅克比將亨利的電動(dòng)機(jī)模型的水平電磁鐵改為轉(zhuǎn)動(dòng)的電驅(qū)，加裝了脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和換向器，試制出第一臺(tái)實(shí)用的電動(dòng)機(jī)。1838年，雅可比把電動(dòng)機(jī)裝在一條船上用作動(dòng)力，用數(shù)百個(gè)大電池供電，進(jìn)行了成功的試航，這是世界上第一艘電動(dòng)船，航速僅每小時(shí)2.2公里。1844年前后，永磁發(fā)電機(jī)和雙重電動(dòng)機(jī)配套使用，在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用。1854年，丹麥電學(xué)工程師喬爾塞發(fā)明了混激式的發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)中除了裝有永磁體外又加了電磁鐵，明顯提高了發(fā)電機(jī)的功率。1857年，英國(guó)物理學(xué)家惠斯通（1802-1875）發(fā)明了自激式發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)的激磁機(jī)構(gòu)完全是由電磁鐵組成，而電磁鐵的電力則是由一個(gè)獨(dú)立的伏打電池來(lái)提供，其發(fā)電功率又遠(yuǎn)高于混激式發(fā)電機(jī)。1867年，“近代德國(guó)科學(xué)技術(shù)之父”西門(mén)子（1816-1892）發(fā)明了自激式直流發(fā)電機(jī)，電磁鐵的勵(lì)磁電流來(lái)源于發(fā)電機(jī)本身，去掉了笨重的伏打電池，使得發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化，而且功率大幅提高，發(fā)電成本明顯降低。1875年，比利時(shí)電學(xué)家格拉姆（1826-1901）、西門(mén)子公司的電氣工程師阿爾特涅克在前人基礎(chǔ)上對(duì)發(fā)電機(jī)予以進(jìn)一步改進(jìn)，使發(fā)電機(jī)效率大大提高，開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段。在1873年的維也納工業(yè)展會(huì)上，由于一位工人偶然的失誤把一對(duì)電線錯(cuò)接到一臺(tái)正在運(yùn)行的格拉姆發(fā)電機(jī)上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子改變了方向，變成了一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。從此，人們認(rèn)識(shí)到直流電機(jī)既可以作發(fā)電機(jī)也可以作電動(dòng)機(jī)，這對(duì)電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造產(chǎn)生了深刻的影響。圖1.4.5 愛(ài)迪生的燈泡隨著對(duì)交流電優(yōu)越性的不斷認(rèn)識(shí)，交流電動(dòng)機(jī)，特別是三相交流電動(dòng)機(jī)的研制成功，為交流電大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造了條件。1885年，意大利物理學(xué)家費(fèi)拉里斯（1847-1897）建立了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理，為交流發(fā)電機(jī)的理論做出了決定性的貢獻(xiàn)。1889年，俄國(guó)工程師多里沃-多勃洛沃爾斯基制成了第一臺(tái)實(shí)用的三相交流單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。電力技術(shù)革命的一個(gè)重要方面是電力應(yīng)用于家庭照明。“樓上樓下，電燈電話”就曾經(jīng)是中國(guó)人的奮斗目標(biāo)。1879年，美國(guó)著名發(fā)明家愛(ài)迪生（1847-1931）完成了實(shí)用白熾燈的發(fā)明，并于1881年在巴黎博覽會(huì)上將蒸汽機(jī)與發(fā)電機(jī)連接起來(lái)，同時(shí)點(diǎn)亮了1000盞燈，震驚了世界，從此迎來(lái)了沒(méi)有黑暗的新時(shí)代。內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，促進(jìn)了石油的開(kāi)采；發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，導(dǎo)致了“電氣化”時(shí)代的到來(lái)；電話、電車(chē)和無(wú)線電的發(fā)明，進(jìn)一步便利了交通；伴隨而來(lái)的還有煉鋼技術(shù)的改進(jìn)，化學(xué)在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，從而形成了世界范圍的第二次技術(shù)革命。在這其中，科學(xué)的影響全面深入地滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，成為引領(lǐng)文明發(fā)展的原動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)與技術(shù)的真正結(jié)合。第二次技術(shù)革命從一開(kāi)始就超出一國(guó)的范圍，具有地域廣泛的特點(diǎn)，發(fā)展進(jìn)程極為迅速。這一時(shí)期中，不僅使原有的重工業(yè)部門(mén)（鋼鐵、采煤、機(jī)器制造等）有了進(jìn)一步發(fā)展，而且形成和發(fā)展起來(lái)一系列新的工業(yè)部門(mén)，如電力、電器、化學(xué)、石油、汽車(chē)和飛機(jī)制造等，使世界工業(yè)生產(chǎn)又有了新的發(fā)展。到十九世紀(jì)末，重工業(yè)在世界工業(yè)中開(kāi)始占主導(dǎo)地位。 繼英國(guó)之后，美、法、德、日等先進(jìn)國(guó)家實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，成了以重工業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)國(guó)。工業(yè)的進(jìn)步和資本主義經(jīng)濟(jì)體系向全世界的擴(kuò)展，促進(jìn)了交通運(yùn)輸和國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，各資本主義國(guó)家的農(nóng)耕技術(shù)有了進(jìn)一步提高，糧食產(chǎn)量有了顯著增長(zhǎng)。3、第三次技術(shù)革命高科技時(shí)代圖1.4.6 中國(guó)第一顆原子彈爆炸成功進(jìn)入二十世紀(jì)四十年代后，原子能、電子計(jì)算機(jī)、高分子合成材料、空間技術(shù)等高科技的相繼出現(xiàn)，拉開(kāi)了第三次技術(shù)革命的序幕。這次技術(shù)革命的進(jìn)程大體可以分成兩個(gè)階段，40年代至60年代為第一階段，主要標(biāo)志是原子能、空間技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)