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第33部分（第1页）

础之上，我们来看一看这个时期的科学发展情况。

工业革命的扩散（七）

工业革命的起源来自然科学的进步，科学与技术的结合引发工业革命。工业革命的爆发反过来又要求有大量的受到教育和具有科学技术知识的人才，这些要求促使了教育改革，由于人们基本上接受了科学教育，具备科学研究实力的人也越来越多，加上大学改革的完成。科学成果出现向所有领域和门类蔓延的趋势，工业革命时期开创了许多新的学科，这些新学科的诞生和发现的成果引发了以化学工业、电力工业和内燃机为主的第二次工业革命。这些新技术的诞生将人类社会推向新的高度，工业化更加深入，科学与技术的相互促进使人类社会的财富如滚雪球一般越来越大，在经济和社会领域引发了空前的变革。工业革命的成果也开始向欧美以外的地区渗透并引发了这些地区的政治经济变革。

我在前面的文章中谈到了随着经济中心的变化哲学与科学的中心也在发生变化，19世纪前期哲学与科学的中心在英国，中期则在法国，后期就跑到了德国。这些变化在前面谈到的哲学史上比较明显，科学史上也是如此。但这里要指出的是虽然哲学与科学的中心发生转移，但原来的国家依然有大量的发现，从经济上来看也是如此，法国和德国超过英国的原因是法德两国发展比较快，而英国比较慢而已。哲学我们前面说过了，我们看下科学，19世纪上半期，法国在自然科学方面的发展超过了英国，在1751年至1800年间，英国是37项目，法国是54项，在1801年至1850年，英国是92项，法国是144项。而德国在19世纪后半期取代英国成为世界科技中心的地位，在20世纪30年代以前也就是纳粹上台之前，德国的自然科学家在诺贝尔奖获得者中占绝对优势，下面我们来关注这一时期的科学成果。

首先是在化学方面的，自古以来，对于世界是由什么组成的一直存有争议，古希腊学者赫拉克利特相信火是原质，其他万物都是由火而生成的。泰勒斯认为万物是由水构成的；阿那克西美尼认为气是原质；赫拉克利特则提出火来。最后恩培多克勒却提出一种政治家式的妥协，他承认有土、气、火和水四种原质。（见古希腊罗马世界的哲学与科学（上））而古代中国人认为世界有五种元素：金、木、水、火、土。并在这个基础上搞出了阴阳五行学说。中世纪化学知识掌握在炼金术士的手中，在中国道家发展了炼丹术，代表人物为葛洪。当时，葛洪炼制出来的药物有密陀僧（氧化铅）、三仙丹（氧化汞）等，这些都是外用药物的原料。葛洪在炼制水银的过程中，发现了化学反应的可逆性，他指出，对丹砂（硫化汞）加热，可以炼出水银，而水银和硫磺化合，又能变成丹砂。他还指出，用四氧化三铅可以炼得铅，铅也能炼成四氧化三铅。在葛洪的著作中，还记载了雌黄　（三硫化二砷）和雄黄（五硫化二砷）加热后升华，直接成为结晶的现象。（见皇权时代的中国哲学与科学（五））*帝国时期的学者查比尔在化学实验中确立了实验法的重要地位；人们公认是他制出了盐酸和硝酸，并第一个合成王水。他还制造了相当纯的氧化汞、硫化汞、氢氧化钠和酒精。我们现在仍在使用的一些化学术语，就是化学家查比尔发明创造的。这位伟大的学者出版了70多种化学论著，它们被翻译成包括拉丁文在内的多种欧洲语言在欧洲的大学里讲授。（见欧洲的中世纪和穆斯林世界的哲学与科学（二））近代化学的产生是从对燃烧的认识开始的，燃素学说是很久很久以前的化学家们对燃烧的解释；他们认为火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体。这种火的微粒既能同其他元素结合而形成化合物，也能以游离方式存在。大量游离的火微粒聚集在一起就形成明显的火焰，它弥散于大气之中便给人以热的感觉，由这种火微粒构成的火的元素就是“燃素”。　英国化学家约瑟夫&；#8226；普利斯特利对古代炼金术进行研究，1774年，他得到了一个大型凸透镜（火镜），开始研究某些物质在凸透镜聚光产主的高温下放出的各种气体。他研究的物质中有“红色沉淀物”（氧化汞）和“汞灰”亦称水银烧渣，也就是（氧化汞）。普利斯特利把氧化汞放置在玻璃钟罩内的水银面上，用一个直径30厘米、焦距为50厘米的火镜，将阳光聚集在氧化汞上。很快就发现氧化汞被分解了，放出一种气体，将玻璃罩内的水银排挤出来。他把这种气体叫做”脱燃素的空气”。他以排水集气法，把这种气体收集起来，然后研究其性质。发现蜡烛会在这种空气中燃烧，火焰非常明亮，老鼠在这种气体中生活正常，且比在等体积的普通空气中活的时间长了约4倍；他还亲自尝试了一下，感觉这种空气使人呼吸轻快、舒畅。他对实验的全过程做了详细的描述。同年在巴黎，普利斯特利拜访了法国化学家拉瓦锡，他向拉瓦锡介绍并演示了从氧化汞中谁、取气体的实验。安托万…洛朗&；#8226；拉瓦锡；法国化学家。近代化学的奠基人之一。他最早的化学论文是对石膏的研究，发表在1768年《巴黎科学院院报》上。他指出，石膏是硫酸和石灰形成的化合物，加热时会放出水蒸气。1765年他当选为巴黎科学院候补院士。1768年他研究成功浮沉计，可用来分析矿泉水。1775年任皇家火药局局长，火药局里有一座相当好的实验室，拉瓦锡的大量研究工作都是在这个实验室里完成的。1778年任皇家科学院教授。1774年10月，普里斯特利向拉瓦锡介绍了自己的实验；氧化汞加热时，可得到脱燃素气，这种气体使蜡烛燃烧得更明亮，还能帮助呼吸。拉瓦锡重复了普里斯特利的实验，得到了相同的结果。但拉瓦锡并不相信燃素说，所以他认为这种气体是一种元素，1777年正式把这种气体命名为oxygene（中译名氧），含义是酸的元素。拉瓦锡通过金属煅烧实验，于1777年向巴黎科学院提出了一篇报告《燃烧概论》，阐明了燃烧作用的氧化学说，要点为：①燃烧时放出光和热。②只有在氧存在时，物质才会燃烧。③空气是由两种成分组成的，物质在空气中燃烧时，吸收了空气中的氧，因此重量增加，物质所增加的重量恰恰就是它所吸收氧的重量。④一般的可燃物质（非金属）燃烧后通常变为酸，氧是酸的本原，一切酸中都含有氧。金属煅烧后变为煅灰，它们是金属的氧化物。他还通过精确的定量实验，证明物质虽然在一系列化学反应中改变了状态，但参与反应的物质的总量在反应前后都是相同的。于是拉瓦锡用实验证明了化学反应中的质量守恒定律。拉瓦锡的氧化学说彻底地推翻了燃素说，使化学开始蓬勃地发展起来。1803年…1808年之间，一名英国小学校长约翰道尔顿把拉瓦锡的学说变成了现代原子学说，在那五年内，有10种新元素被发现，此后，新元素不断被发现，但他们中间的规律却被一个俄国人发现，他就是门捷列夫，约翰道尔顿提出，每一个都有一个特征的原子重量。那些使元素类似或不同的属性之间有什么规律，门捷列夫专门研究这个问题，他把已知的每一种元素都记在一张卡片上，上面标出原子量。然后根据已知的化学特性不停的排列，以期望找出规律。真正的困难在于，在已知的92个元素中，当时缺少63个。经过20年被他的朋友们称为“耐心”的扑克牌（不停的排列卡片有点象玩扑克牌）游戏之后，门捷列夫确认了他的元素周期表，并把未知的元素位置和原子量一一标出。这样现代化学有了可以遵循的科学规律，1875年，法国化学家布瓦博德兰，发现了第一个待填补的元素，命名为镓，这一结果大大提高了人们对元素周期律的认识，以后化学元素不断被发现，都可以在元素周期律找到相应的位置，门捷列夫因此名声远扬，但是俄罗斯是个例外，原因是沙皇不喜欢他的自由言论，这位伟大的科学家连俄罗斯科学院都没有入选。门捷列夫之后，化学的进一步就进入原子的内部，而对原子的研究将科学带入另一个领域粒子的世界，在现代科学中是属于物理学的领域。化学的另外一个发展方向是有机化学，这些化学分子更加复杂。

1824年，德国化学家维勒从氰经水解制得草酸；1828年他无意中用加热的方法又使氰酸铵转化为尿素。氰和氰酸铵都是无机化合物，而草酸和尿素都是有机化合物。维勒的发现拉开了有机化学的序幕。1845　年，用人工方法制成了重要的有机化合物——醋酸。紧接着，又人工合成了酒石酸（葡萄里含有它）、柠檬酸（存在于柠檬汁与桔子汁里）、琥珀酸（存在于葡萄里）、苹果酸（许多未成熟的水果里含有它）。。在1854　年，人们还用甘油和脂肪酸人工合成了油脂。这些成果证明了生物也是由某种化学结构构成的，从而将生物从神坛上拉了下来。维勒的挚友将其研究方向放在农业化学上，李比希为了探索庄稼的秘密，1837　年，他在吉森大学附近雇人开垦荒地，种上了庄稼。他给庄稼“吃”各种各样的“菜”——无机盐，弄清庄稼的“胃口”。很快的，李比希发现，庄稼非常喜欢吃“钾”和“磷”。为了给庄稼大量供应钾肥，李比希办起了钾肥厂。农民们听说钾肥能增产，闻讯而来，向李比希订购钾肥。就这样，李比希获得了生产钾肥的专利权。消息传到英国，一个叫莫斯普拉特的商人向李比希买了专利权，办起了钾肥厂。李比希还发明制造磷肥的方法。这样，化学进入了工业化阶段。

1847　年，意大利青年化学家索布莱发明硝酸甘油，本来是用来治疗心脏病的，但这种东西非常容易爆炸，爱弗莱&；#8226；诺贝尔经过大量实验，在付出了弟弟和助手被炸死的代价之后，诺贝尔终于发明了安全的炸药，因此成为了富翁。他在遗嘱中说，他的财产除了一小部分赠给亲友之外，把920　万美元交给瑞典政府，存入银行。每年用提取的利息——20万美元，作为奖金，奖给对于物理、化学、生理或医学、文学、和平事业有重要贡献的人。不论这些人是哪一个国家的，是男的还是女的，只要确实卓有成就，就可获得奖金。这，就是著名的诺贝尔奖金。

除了以上各项新的技术突破外，现代化学工业的建立和发展但是第二次工业革命的主要特征之一。首先，在无机化学工业方面．由于19世纪六七十年代发明了以氨为媒介生产纯碱和利用氧化氮为催化剂生产硫酸的新方法，这两种基本化学工业原料的产量有了很大的增长。农业化工从无到有，规模越来越大。其次，随着德国人在有机化学结构理论研究方面的进展，有机化学在煤焦油的综合利用等领域出现了革命性突破，人们陆续制造出了人造染料、塑料、橡胶和纤维等合成物质。瑞典化学家诺贝尔和德国化学家赫普先后发明了硝化甘油炸药和梯恩梯炸药。现代化学工业因此蓬勃发展起来。随着化学工业的建立，社会资金大量进入这一领域，大批的化学家被企业主聘请到企业里担任技术人员，化学最终成为一个独立的大学科。在化学蓬勃发展的同时，由煤化工发展起来的有机化学工业开始向石油化工转化，石油化工的建立为内燃机的发展打下基础。一种新的动力机出现了。19世纪的化学家和物理学家们都非常熟悉伏打电池，意大利化学家伏打发现两种不同金属接触时会发生电流效应，而且发现当金属浸入某些液体时，也会有同样的效应。伏打开始是用几只碗盛了盐水，把几对黄铜和锌做成的电极连接起来，就有电流产生。科学界对这种电化学反应的研究带来了电学这一新的领域诞生，我们下面来看一看电学和内燃机。txt电子书分享平台

工业革命的扩散（八）

电、磁这种自然现象一直在我们身边存在，如：闪电静电等。摩擦琥珀可以发生一种情况，可以吸住一些小东西，天然磁石可以吸引金属。这些现象引起了一些人的好奇，但长久以来没有人可以解释它，不过磁力的应用早已经投入使用，比如指南针的应用（见皇权时代的中国哲学与科学（六））。

１７４６年，荷兰莱顿大学的教授慕欣勃罗克在做电学实验时，无意中把一个带了电的钉子掉进玻璃瓶里，他以为要不了多久，铁钉上所带的电就会很容易跑掉的，过了一会，他想把钉子取出来，可当他一只手拿起桌上的瓶子，另一只手刚碰到钉子时，突然感到有一种电击式的振动。这到底是铁钉上的电没有跑掉呢，还是自己的神经太过敏呢？于是，他又照着刚才的样子重复了好几次，而每次的实验结果都和第一次一样，于是他非常高兴地得到一个结论：把带电的物体放在玻璃瓶子里，电就不会跑掉，这样就可把电储存起来。莱顿瓶的发明使物理学第一次有办法得到很多电荷，并对其性质进行研究。1746年，英国伦敦一名叫柯林森的物理学家，通过邮寄向美国费城的本杰明。富兰克林赠送了一只莱顿瓶，并在信中向他介绍了使用方法，这直导致了1752年富兰克林著名　的费城实验。　他用风筝将"；天电"；引了下来，把天电收集到莱顿瓶中，从而弄明白了"；天电"；和"；地电"；原来是一回事。他肯定了“起储电作用的是瓶子本身”，“全部电荷是由玻璃本身储存着的。”富兰克林正确地指出了莱顿瓶的原理，后来人们发现，只要两个金属板中间隔一层绝缘体就可以做成电容器，而并不一定要做成像莱顿瓶那样的装置。英国的威廉。华生发现瓶子里的电可以通过电线输出而且不花时间。但是这会存储的电都来自摩擦生电，如何获得更多的电成了个问题。

在上一篇我介绍了意大利化学家伏打发现两种不同金属接触时会发生电流效应，而且发现当金属浸入某些液体时，也会有同样的效应。伏打开始是用几只碗盛了盐水，把几对黄铜和锌做成的电极连接起来，就有电流产生。这是最早的电池了，伏打电池的诞生使全世界的科学家都对电这个东西着迷，汉弗莱。达维证明了大量的电池可以产生大电流，哥本哈根大学的汉斯。克里斯琴阿尔斯太德把电流通过铜线的时候引起旁边的磁石的移动，汉弗莱。达维则指出铁和钢可以用在其周围通过电流的办法使其具有磁性。达维的学生法拉第在1821年9月3日发现通电的电线可以围绕着磁石转动。1831年法拉第的发现了磁石在运动中可以使旁边的铜线产生电流，他找到了答案：因为金属切割磁力线会产生电流。这一划时代的伟大发现，使人类掌握了电磁运动相互转变以及机械能和电能相互转变的方法，成为现代发电机、电动机、变压器技术的基础。

为了说明电的本质，法拉第进行了电流通过酸、碱、盐的溶液的一系列实验，从而导致1833…1834年连续发现电解第一和第二定律，为现代电化学工业奠定了基础，第二定律还指明了存在基本电荷，电荷具有最小单位，成为支持电的离散性质的重要结论，对于导致基本电荷e的发现以及建立物质电结构的理论具有重大意义。为了正确描述实验事实，法拉第制定了迁移率、阴极、阳极、阴离子、阳离子、电解、电解质等许多概念、术语。法拉第是电磁场理论的奠基人，他首先提出了磁力线、电力线的概念，在电磁感应、电化学、静电感应的

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