第四講-19世紀(jì)的科學(xué)

第四講19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)（1）天文學(xué)地學(xué)化學(xué)生物學(xué)物理學(xué)科技發(fā)展史（選修）內(nèi)容提要一、天文學(xué)二、地學(xué)

三、化學(xué)四、物理學(xué)19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)第一次技術(shù)革命促進(jìn)了自然科學(xué)的發(fā)展。19世紀(jì)自然科學(xué)的發(fā)展同生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步日益顯示出密切的關(guān)系。一方面生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步為科學(xué)研究提供了許多重要的研究課題，提供了必要的研究經(jīng)費(fèi)和大量的儀器、材料、設(shè)備等實(shí)驗(yàn)手段。另一方面科學(xué)成果已日益成為技術(shù)進(jìn)步的前提和基礎(chǔ)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)一、天文學(xué)天文觀(guān)測(cè)的新發(fā)現(xiàn)2.太陽(yáng)系的起源與演化

貝塞爾（1784—1846）亞當(dāng)斯（1819-1892）康德（1724—1804）拉普拉斯（1749—1827）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)一、天文學(xué)1.天文觀(guān)測(cè)的新發(fā)現(xiàn)19世紀(jì)的天文學(xué)有很大進(jìn)步。繼牛頓萬(wàn)有引力定律之后，許多天文新發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了這一定律的普遍意義。隨著天文觀(guān)測(cè)手段的進(jìn)步，人類(lèi)的視野已從太陽(yáng)系擴(kuò)展到銀河系和河外星系，從天體力學(xué)擴(kuò)展到天體物理學(xué)領(lǐng)域，人們?cè)谘芯刻祗w現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，還提出了有關(guān)天體起源和演化問(wèn)題的頗有價(jià)值的科學(xué)假說(shuō)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)著名天文學(xué)赫歇耳1781發(fā)現(xiàn)了天王星之后，從1783年開(kāi)始，他用自制的天文儀器觀(guān)測(cè)了天空中恒星的密度分布，發(fā)現(xiàn)了銀河系。從17世紀(jì)中葉到18世紀(jì)，有一些天文學(xué)家常碰見(jiàn)一些星，肉眼看去只有一顆，而用望遠(yuǎn)鏡觀(guān)看卻是兩顆（即雙星）。

赫歇耳（1738～1822）

赫歇耳是一位系統(tǒng)觀(guān)測(cè)雙星的人，他發(fā)現(xiàn)多數(shù)雙星不是表面上的“光學(xué)雙星”，而是真正的“物理雙星”，它們之間的相互引力使它們有物理的聯(lián)系，也就是說(shuō)，它們是一顆星繞另一顆星在運(yùn)動(dòng)。

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)太陽(yáng)系位于銀河系邊緣，它包括太陽(yáng)、八大行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星、流星體以及行星際物質(zhì)。這八大行星依次是：最近的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

依據(jù)赫歇耳對(duì)雙星的研究，1844年德國(guó)天文學(xué)家貝塞爾（1784—1846）曾預(yù)言在天狼星和南河三星附近各自都有一顆肉眼看不見(jiàn)的暗伴星存在。

1862年美國(guó)科學(xué)家克拉克（1832—1897）果然發(fā)現(xiàn)了天狼星確有一顆暗伴星。赫歇耳發(fā)現(xiàn)天王星（1781）之后，貝塞爾（1784—1846）天文學(xué)家根據(jù)天體力學(xué)給它編制了運(yùn)行表。一開(kāi)始，天王星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)與運(yùn)行很符合，但到了1830年，誤差就更大了。想用力學(xué)規(guī)律預(yù)測(cè)它的位置總是不成功。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)貝塞爾設(shè)想可能有一顆人類(lèi)還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的行星在干擾著它的運(yùn)動(dòng)。他預(yù)言根據(jù)萬(wàn)有引力定律，人們可以從天王星的行為中推算出這顆未知行星的位置。亞當(dāng)斯（1819-1892）

這一工作由英國(guó)劍橋大學(xué)年僅22歲的學(xué)生亞當(dāng)斯首先得出了計(jì)算結(jié)果，亞當(dāng)斯隨后將這個(gè)材料送交英國(guó)皇家天文學(xué)家愛(ài)勒（1801—1892）。但是，這位長(zhǎng)者對(duì)青年學(xué)生亞當(dāng)斯的計(jì)算結(jié)果將信將疑，未能及時(shí)組織人員來(lái)尋找這顆新星。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)不久法國(guó)青年天文學(xué)家勒維烈于1846年7~8月間公布了這顆未知行星可能出現(xiàn)的位置。德國(guó)柏林天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)加勒（1812—1910）收到勒維烈的來(lái)信后立勒維烈(1811—1877)即進(jìn)行觀(guān)察，結(jié)果在距離計(jì)算值55″外發(fā)現(xiàn)了這顆未知的行星，這就是海王星。

當(dāng)?shù)聡?guó)人公布這一轟動(dòng)性的消息時(shí)，英國(guó)人還在做觀(guān)測(cè)的準(zhǔn)備工作?？梢?jiàn)，保守思想使英國(guó)人坐失了這次重大發(fā)現(xiàn)的良機(jī)。海王星的發(fā)現(xiàn)是近代天文學(xué)史上證實(shí)萬(wàn)有引力定律正確性的最著名的事例之一。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)這一次的發(fā)現(xiàn)比上一次天王星的發(fā)現(xiàn)更具有戲劇性、更加激動(dòng)人心。它不是觀(guān)測(cè)天文學(xué)家偶然發(fā)現(xiàn)的，而是數(shù)學(xué)家“筆尖上的發(fā)現(xiàn)”，因而引起了更大的轟動(dòng)。命名問(wèn)題被提出來(lái)。勒烈維提議沿襲神化神名命名的作法，用海洋之神耐普頓命名。這一主張馬上得到廣泛的海王星的結(jié)構(gòu)組成認(rèn)同，中文譯為海王星。太陽(yáng)系各行星位置19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)2.太陽(yáng)系的起源與演化

世界上第一個(gè)提出具有科學(xué)價(jià)值的天體起源學(xué)說(shuō)的人是德國(guó)哲學(xué)家康德（1724—1804），他于1755年出版了著名的《宇宙發(fā)展史概論》一書(shū)。書(shū)中批判了宇宙不變的思想，提出了太陽(yáng)系起源于原始星云的假說(shuō)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)康德的太陽(yáng)系起源于原始星云假說(shuō)：﹡形成太陽(yáng)系的原始星云是由大大小小的粒子組成的，這些粒子不均勻的散布在空間中。﹡粒子間相互吸引，較小的粒子向較大的粒子聚集，在引力最強(qiáng)的地方逐漸凝聚成中心天體?？档拢?724—1804）康德星云假說(shuō)﹡粒子之間除了相互吸引之外，還有一種相互排斥作用。﹡在中心天體周?chē)纬闪舜笾略谕黄矫嫔限D(zhuǎn)動(dòng)的大大小小的粒子團(tuán)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)康德的太陽(yáng)系起源于原始星云假說(shuō)：﹡這些粒子團(tuán)后來(lái)就成為圍繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星。﹡這些行星按照它們距離太陽(yáng)遠(yuǎn)近的不同而有不同的軌道，離中心天體越遠(yuǎn)，軌道的橢率越大。這就是康德提出的關(guān)于太陽(yáng)系起源的力學(xué)模型。

康德的關(guān)于太陽(yáng)系各個(gè)天體都是由宇宙空間彌漫物質(zhì)遵循力學(xué)規(guī)律形成的這一基本思想，是一個(gè)有科學(xué)根據(jù)的設(shè)想。只是由于當(dāng)時(shí)康德還只是一位不太出名的大學(xué)講師，且由于他是匿名發(fā)表《宇宙發(fā)展史概論》一書(shū)，所以在當(dāng)時(shí)沒(méi)有引起人們的廣泛注意。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)拉普拉斯（1749—1827）

與康德的星云假說(shuō)相類(lèi)似，法國(guó)數(shù)學(xué)家拉普拉斯1796年在不知道康德的星云假說(shuō)的情況下，完全獨(dú)立地提出了他的星云假說(shuō)，并且還從數(shù)學(xué)上作了嚴(yán)格的論證。

拉普拉斯的學(xué)說(shuō)比康德的學(xué)說(shuō)更合理、更自然地說(shuō)明了：（1）太陽(yáng)系中天體的運(yùn)動(dòng)為什么都按同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)；（2）為什么行星的軌道都大致在同一個(gè)名面上等等。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)拉普拉斯和康德都認(rèn)為:太陽(yáng)系是由同一塊星云形成的，并都用星云內(nèi)部的吸引和排斥之間的矛盾來(lái)說(shuō)明太陽(yáng)系的形成。所以后人把它們提出的兩種星云假說(shuō)合在一起統(tǒng)稱(chēng)為“康德—拉普拉斯星云說(shuō)”，它比較完整地揭示了天體運(yùn)動(dòng)的一些規(guī)律。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)康德—拉普拉斯星云說(shuō)的重要意義主要不在于它能否解釋太陽(yáng)系的全部力學(xué)特征，而在于它提出宇宙中的天體不是一成不變的，而是由演化而來(lái)的。這一重要思想在18世紀(jì)僵硬的自然觀(guān)上打開(kāi)了第一個(gè)缺口。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)二、地學(xué)1．巖石的成因——水成論與火成論之爭(zhēng)2．地殼運(yùn)動(dòng)變化學(xué)說(shuō)——災(zāi)變說(shuō)與漸變說(shuō)維爾納（1750-1817）赫頓（1726-1797）居維葉（1769-1832）賴(lài)爾（1797-1875）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)二、地學(xué)近代地質(zhì)學(xué)從19世紀(jì)開(kāi)始成為一門(mén)獨(dú)立的科學(xué)。1833年出版的賴(lài)爾的《地質(zhì)學(xué)原理》一書(shū)，標(biāo)志著近代地質(zhì)學(xué)的誕生。此前，人們經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的探索。1．巖石的成因——水成論與火成論之爭(zhēng)（1）關(guān)于“水成論”關(guān)于地球巖石的成因，歷史上曾有過(guò)兩種不同的學(xué)說(shuō)。英國(guó)科學(xué)家伍德沃德（1665—1728）認(rèn)為地球上的巖石是由水的作用形成的，這個(gè)觀(guān)點(diǎn)被稱(chēng)為“水成論”。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

伍德沃德成長(zhǎng)于斯圖亞特王朝復(fù)辟時(shí)期，由于受英國(guó)當(dāng)時(shí)復(fù)辟的天主教的影響，因此具有較為濃厚的神學(xué)信仰。1695年，他在《地球自然歷史試探》一文中，利用《圣經(jīng)》關(guān)于諾諾亞洪水亞洪水的傳說(shuō)解釋了巖石的成因。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)伍德沃德曾進(jìn)行了一系列地質(zhì)考察，考察了一些在水成作用下生成的地層及其化石，形成較系統(tǒng)的水成論見(jiàn)解。伍德沃德認(rèn)為地球曾經(jīng)有過(guò)一個(gè)歷史時(shí)期被巨大的洪水淹沒(méi)了，當(dāng)時(shí)大部分生物死亡并且洪水還沖走了地表的沙石和土壤，使懸浮在洪水中的各種物質(zhì)混雜起來(lái)，當(dāng)這些物質(zhì)按照重量的大小分層沉淀。﹡最重的物質(zhì)沉淀在最下面；﹡上面是白堊土和較輕的海生動(dòng)物的遺??；﹡

最上面是沙、泥土和高等動(dòng)植物的遺骸，經(jīng)過(guò)多年的沉積，這些動(dòng)物的遺骸就變成了化石。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)伍德沃德把化石看作是有機(jī)體的遺骸，這無(wú)疑是正確的，但是把巖石和化石的成因全部歸于洪水的作用，根據(jù)是不充分的。但由于伍德沃德搜集的資料豐富，論述較系統(tǒng)，因此影響頗深。從地質(zhì)學(xué)伍德沃德（1665—1728）史的評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō)，伍德沃德可算是水成論的開(kāi)山鼻祖。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

(2)關(guān)于“火成論”17世紀(jì)末期，正當(dāng)伍德沃德等的洪積說(shuō)盛傳之際，意大利威尼斯修道院院長(zhǎng)、天主教神甫莫羅（1687—1764）考察了埃特納火山，從火山爆發(fā)形成熔巖流這一自然現(xiàn)象得到啟發(fā)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的總結(jié)與醞釀，于18世紀(jì)初提出了與水成論（洪積說(shuō)）完全對(duì)立的火成論。1740年，莫羅在《論在山里發(fā)現(xiàn)的海洋生物》一文中指出，高山上存在著貝殼化石的現(xiàn)象不能用諾亞洪水來(lái)說(shuō)明，只能用火山的作用加以解釋。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)莫羅的“火成說(shuō)”：﹡原始的地球有一個(gè)光滑的、石質(zhì)的表面，被不深的淡水所覆蓋；﹡由于地下火的作用，破壞了地球的表面，使陸地和山脈隆起而升出水面，同時(shí)包含在地球內(nèi)部的物質(zhì)在石質(zhì)的地表上形成了一層新的地層；﹡地下火的爆發(fā)一再重復(fù)就形成了更多的地層；﹡由于每次爆發(fā)的噴出物不能立即蓋滿(mǎn)全球，所以在不同的爆發(fā)之后埋藏在地層中的物質(zhì)就有差別；﹡化石是埋藏在新形成的地層中的動(dòng)植物遺骸，它由陸地的隆起而出現(xiàn)在高山上；﹡噴發(fā)出來(lái)的鹽進(jìn)入淡水就形成了苦澀的海水。

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

莫羅并不否認(rèn)諾亞洪水，但是他認(rèn)為暫時(shí)的洪水不足以形成覆蓋歐洲大部分地區(qū)的海相構(gòu)造。在莫羅之后，有人在地質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，火山附近的玄武巖柱確實(shí)是由火山熔巖固化而成的。不過(guò)莫羅把包括沉積巖在內(nèi)的所有巖石的成因都視為地下火的作用，顯然也是站不住腳的。

莫羅所提出的造山作用與火山作用有關(guān)的思想，有力地駁斥了水成論（洪積論），并為火成論的誕生與發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。這就是早期的水成論和火成論之爭(zhēng)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

（3）水成論與火成論之爭(zhēng)

剛進(jìn)入19世紀(jì)時(shí)，水成論極為盛行，在自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)占有統(tǒng)治地位，德國(guó)地質(zhì)學(xué)家維爾納成為公認(rèn)的領(lǐng)袖。維爾納（1750—1817）是德國(guó)的礦物學(xué)家，1775年任弗萊堡礦業(yè)學(xué)院教授。他的講課簡(jiǎn)明生動(dòng)而又別開(kāi)生面。他第一次把過(guò)去那些只由哲學(xué)家考慮的課題作為教學(xué)內(nèi)容，第一次開(kāi)了一門(mén)地球構(gòu)造學(xué)課程，他的課深受各界歡迎。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

維爾納的理論盛行一時(shí)，影響頗深，成為當(dāng)時(shí)地質(zhì)學(xué)界的權(quán)威，是繼1695年伍德沃德之后把“水成論”推到登峰造極地步的第二個(gè)人。

維爾納對(duì)地質(zhì)學(xué)的主要貢獻(xiàn)是對(duì)巖石和礦物的分類(lèi)和地殼形成的觀(guān)點(diǎn)。

維爾納十分注意實(shí)地的地質(zhì)調(diào)查，認(rèn)為：

必須考察在巖層中或從礦井里采掘出來(lái)的礦石才能談得上研究地質(zhì)現(xiàn)象。

他把地質(zhì)學(xué)叫做“記錄地質(zhì)學(xué)”，這足以反映出他的治學(xué)態(tài)度。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)維爾納把當(dāng)時(shí)已知的巖石劃分為5個(gè)構(gòu)造層，認(rèn)為這5個(gè)地層在地下的排列順序正好反映了它們形成的順序。這個(gè)順序是：①原始巖層包括花崗巖、片麻巖、石英斑巖和正長(zhǎng)石等。這一地層不含化石。②過(guò)渡性巖層包括云母板巖、結(jié)晶片巖、雜砂巖和石膏等。這一地層含有少量化石。③沉積巖層包括砂巖、煤、石灰石、玄武巖等，這一地層含有大量化石。④次生巖層包括沙、粘土、卵石、皂石等。⑤最新堆積層包括火山巖、焦石、碧玉和礦渣等。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)對(duì)巖層的成因，維爾納堅(jiān)持水成論：①原始的地球是由固體的核和包圍著它的洋水組成的；②洋水的深度至少有現(xiàn)在的山脈那么高，它的成分與現(xiàn)在的海洋不同，含有大量巖石物質(zhì)。這些物質(zhì)經(jīng)過(guò)化學(xué)結(jié)晶從洋水中沉析出來(lái)形成原始巖層；③由于洋水不適于生物生存，所以這層巖石完全不含化石。過(guò)渡性巖層的一部分是由化學(xué)作用形成的，另一部分則是由機(jī)械作用形成的；19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)④沉積巖起源于海水的震蕩與平靜的交替。在海退、海進(jìn)之際露出水面的巖石被風(fēng)化、堆積形成了沉積巖和次生巖，并且把大量生物的遺骸埋在巖層中形成大量化石。

維爾納認(rèn)為，火山巖及火山產(chǎn)物（火山灰、火山渣等）是堆積在地表的最新巖層。但是不承認(rèn)這些巖石是由地下熔巖的噴發(fā)形成的，而認(rèn)為這是地下的煤層燃燒的結(jié)果。對(duì)于別人已證明是火山巖的玄武巖，他也認(rèn)為是水的沉積作用形成的。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)這樣維爾納就把火的作用完全排斥在巖石的成因之外，把地球上的全部巖石都?xì)w因于從原始海洋存在到諾亞洪水期的水的作用。并且認(rèn)為所有的地質(zhì)現(xiàn)象都是在這個(gè)時(shí)期形成并固定下來(lái)的。維爾納的學(xué)說(shuō)，具有原始地層學(xué)的意義，并對(duì)沉積成因的巖石劃分做出重要而正確的結(jié)論。維爾納觀(guān)點(diǎn)存在的問(wèn)題：

①他認(rèn)為成層的巖石都是在世界洪水期堆積成的，而后便是一切地質(zhì)作用停止的穩(wěn)定期，這就導(dǎo)致了后來(lái)水成論的理論錯(cuò)誤。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

②他認(rèn)為地球從形成后就未曾有過(guò)變化，否定內(nèi)部在地球發(fā)展中的作用。

③他把火山活動(dòng)說(shuō)成是地下硫黃和煤層燃燒的結(jié)果，甚至認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的大山巖，如玄武巖等亦是水成的，完全否認(rèn)火山的作用，這就有失偏頗。后來(lái)維爾納的兩個(gè)學(xué)生布赫（1771—1853）和洪堡德（1769—1859）考察了法國(guó)和意大利的火山地區(qū)的地質(zhì)情況，結(jié)果他們認(rèn)識(shí)到地下火在地殼運(yùn)動(dòng)中有著不可忽略的意義。由此，他們拋棄了水成論而轉(zhuǎn)向火成論學(xué)說(shuō)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)著名的地質(zhì)學(xué)家赫頓（1726—1797）被認(rèn)為是火成論的代表與集大成者。他在考察地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)總是力圖找出關(guān)于地球的統(tǒng)一原理。1785年，赫頓在英國(guó)愛(ài)丁堡皇家學(xué)院發(fā)表了著名演講，題目是《地球的理論對(duì)于地球的構(gòu)造、分解和復(fù)原中觀(guān)察到的規(guī)律的研究》，1795年以《地球的理論》為書(shū)名出版。在這次演講中赫頓提出了考察地質(zhì)現(xiàn)象的一個(gè)普遍原則：19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

即地球的歷史必須以現(xiàn)在在地球上仍然起作用的、可以觀(guān)察到的那些因素來(lái)解釋?zhuān)粦?yīng)該借助于任何超自然的力量。赫頓指出，“在科學(xué)中，一切自然現(xiàn)象必定表現(xiàn)出它是在構(gòu)成上不受超自然力量影響的自我控制系統(tǒng)”。他的這一見(jiàn)解是赫頓（1726-1797）直接針對(duì)地質(zhì)學(xué)中用諾亞洪水說(shuō)明地殼形成的錯(cuò)誤觀(guān)點(diǎn)的。他的這一見(jiàn)解為地質(zhì)學(xué)的研究指明了方向，赫頓也因此被譽(yù)為“近代地質(zhì)學(xué)之父”。在地殼形成的問(wèn)題上，赫頓強(qiáng)調(diào)地下熱在巖石固化中的作用和火山活動(dòng)對(duì)地殼隆起的影響。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)赫頓的火成論要點(diǎn):①原始的地球是由一個(gè)固體的核和包圍著它的洋水組成的。②固體外殼包容著溫度很高的熔融狀態(tài)的巖漿，當(dāng)?shù)叵履芰烤奂揭欢ǔ潭葧r(shí)，熔巖流就沖破地殼通過(guò)火山口而噴流赫頓（1726-1797）出來(lái)，形成玄武巖的結(jié)晶構(gòu)造，因此火山口是地球內(nèi)部的安全活門(mén)。

③在火山爆發(fā)的過(guò)程中，海底地殼隆起，形成陸地和山脈，山脈上的巖石被風(fēng)化成碎屑，碎屑又被沖入大海，經(jīng)過(guò)沉積作用和地下熱的作用固化成巖石，一層層地覆蓋在海底。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)赫頓學(xué)說(shuō)的要點(diǎn):④這些成分不同但彼此平行的巖層，經(jīng)過(guò)地殼的再隆起變成傾斜狀態(tài)，所以我們?cè)诘孛嫔铣３？吹桨鼑鹕綆r核心的傾斜的沉積地層。從這一觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，赫頓把所有的沉積地層都看作是由以前陸地的碎屑形成的，赫頓（1726-1797）認(rèn)為從現(xiàn)在的地質(zhì)構(gòu)造可以看見(jiàn)“舊世界的廢墟”。但是從舊大陸到新沉積層的形成需要漫長(zhǎng)的時(shí)間。赫頓認(rèn)為地球的歷史不能由人類(lèi)的知識(shí)和觀(guān)測(cè)的限度來(lái)衡量。由于人類(lèi)到那時(shí)為止還沒(méi)有足夠大的尺度來(lái)19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)測(cè)定地球持續(xù)存在的時(shí)間，所以在現(xiàn)存的地質(zhì)現(xiàn)象中“看不到開(kāi)始的痕跡和結(jié)束的前景”。赫頓的這些思想表明，他既承認(rèn)地球有漫長(zhǎng)的歷史，又承認(rèn)在地殼演化中的火和水的共同作用。他是地質(zhì)學(xué)中進(jìn)化思想的先驅(qū)，后來(lái)他的思想為萊伊爾進(jìn)一步發(fā)展和完善。赫頓（1726-1797）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)（4）對(duì)水成論與火成論的評(píng)價(jià)掀開(kāi)地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展歷史，對(duì)自然現(xiàn)象的兩種不同的論點(diǎn)在形成、發(fā)展中，早就相峙著、對(duì)立著、爭(zhēng)論著。實(shí)際上，無(wú)論是水成論，還是火成論，作為一種學(xué)說(shuō)都有它獨(dú)立的理論體系，都在地質(zhì)思想發(fā)展中起過(guò)進(jìn)步作用，但也各有其片面、孤立的一面。

水成論認(rèn)為，所有的巖石（花崗石和片麻巖）都是由原始的海水結(jié)晶而成，或者作為世界洪水時(shí)的機(jī)械沉積物（成層巖）形成后，地殼就再?zèng)]有發(fā)生變化了。

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)火成論者把地殼變化以及礦產(chǎn)的形成完全歸于火山、地震的作用，過(guò)分地強(qiáng)調(diào)了“地下火”的動(dòng)力。一個(gè)學(xué)說(shuō)的形成與發(fā)展，都有其歷史因素，并為時(shí)代背景所制約。水成論和火成論的論戰(zhàn)，主要是在18世紀(jì)末到19世紀(jì)初開(kāi)展的，它必然受到當(dāng)時(shí)對(duì)自然現(xiàn)象認(rèn)識(shí)的局限。因此，兩種理論各有其片面性，甚至把臆測(cè)和推論當(dāng)成唯一的真理，各執(zhí)一端，相互指責(zé)、漫罵，一時(shí)鬧得水火不相容。但是，從地質(zhì)科學(xué)的歷史來(lái)看，18世紀(jì)末19世紀(jì)初的這次水成論與火成論的大論戰(zhàn)，在推動(dòng)地質(zhì)19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)科學(xué)理論的完善、系統(tǒng)及迅速發(fā)展方面，還是具有重大意義的。這次論戰(zhàn)，顯示了地質(zhì)學(xué)中進(jìn)化論思潮的生命力和地位，對(duì)自然不變論以及被奉若神明的創(chuàng)世論、洪水論、上帝和神學(xué)各種概念給予了有力的沖擊。2．地殼運(yùn)動(dòng)變化學(xué)說(shuō)—“災(zāi)變論”與“漸變論”在開(kāi)發(fā)地下礦藏和發(fā)展交通的過(guò)程中，人們掌握了大量古生物化石的材料。關(guān)于巖石的成因及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律、地層的排列順序及其演化歷史的理論也相繼建立，這些就為地質(zhì)學(xué)的主要分支學(xué)科—19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)礦物學(xué)、巖石學(xué)、地層學(xué)和地史學(xué)奠定了基礎(chǔ)。有人把從18世紀(jì)中期到19世紀(jì)中期的歷史稱(chēng)為近代地質(zhì)學(xué)的英雄時(shí)代。借助于對(duì)化石的分析和比較，人們逐漸認(rèn)識(shí)了地殼運(yùn)動(dòng)和變化的歷史。但在地殼運(yùn)動(dòng)變化的方式上，卻存在著“災(zāi)變論”與“漸變論”之爭(zhēng)。（1）“災(zāi)變論”到19世紀(jì)初，以法國(guó)古生物學(xué)家、比較解剖學(xué)家居維葉（1769—1832）為領(lǐng)袖的非現(xiàn)實(shí)主義災(zāi)變論占據(jù)了布豐“突變論”的統(tǒng)治地位。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

居維葉同布朗尼亞爾（1770—1847）合作，對(duì)巴黎盆地第三紀(jì)沉積巖層（主要是覆蓋在白堊系之上的一套巖系）進(jìn)行了長(zhǎng)期、詳細(xì)的研究。他們?cè)陂L(zhǎng)期的地質(zhì)研究中，發(fā)現(xiàn)了在不同的地層中，含有不同的動(dòng)植物化石，并認(rèn)為地層越深、越古老，所含動(dòng)植物化石就越和現(xiàn)在生活著的動(dòng)植物不相同，有些是屬于滅絕的種屬。居維（1769-1832）這證明生物界是變化著、發(fā)展著的，而絕跡了的動(dòng)物就是現(xiàn)代動(dòng)物的祖先。居維葉認(rèn)為：

①不同的地層結(jié)構(gòu)是由于發(fā)生過(guò)多次洪水災(zāi)變；19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)②不同地層中的不同生物化石則是在每一次災(zāi)變后的重新創(chuàng)造。他甚至斷言：《圣經(jīng)）中的諾亞洪水，就發(fā)生在五六千年之前。他的這個(gè)論點(diǎn)，維護(hù)了物種不變論。居維葉的災(zāi)變論，在他1825年發(fā)表的《論地球表面的居維葉（1769-1832）變動(dòng)》一書(shū)中有系統(tǒng)的闡述。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

（2）“漸變論”英國(guó)地質(zhì)學(xué)家賴(lài)爾繼承和發(fā)展了赫頓的學(xué)說(shuō)，他考察了歐洲許多不同的巖層，運(yùn)用大量的地質(zhì)事實(shí)支持地質(zhì)漸變論。1830—1833年賴(lài)爾的科學(xué)名著《地質(zhì)學(xué)原理——參照現(xiàn)在起作用的各種原因來(lái)解釋地球表面過(guò)去發(fā)生的變化的嘗試》一書(shū)出版。它是一部為近代地質(zhì)學(xué)奠定賴(lài)爾（1797-1875）基礎(chǔ)的偉大著作。在書(shū)中，他用現(xiàn)在還在起作用的力量——風(fēng)、雨、河流、海浪、潮汐、火山、地震等因素，說(shuō)明地質(zhì)歷史上所發(fā)生的種種變化。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)賴(lài)爾認(rèn)為地球的歷史在時(shí)間上是連續(xù)的，現(xiàn)狀是以前變遷的結(jié)果，是一連串前后相繼的事變的結(jié)果。﹡他根據(jù)高山湖泊附近所堆積的海棲動(dòng)物的化石和濱海地區(qū)陸地的升降論證了地殼的運(yùn)動(dòng)。賴(lài)爾（1797-1875）﹡通過(guò)化石的存在說(shuō)明了地球在歷史上同樣有過(guò)適于生物存在的環(huán)境，不過(guò)這些環(huán)境由于地殼的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生了變化。﹡這些變化是在漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中緩慢發(fā)生的。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)﹡他根據(jù)現(xiàn)存的地質(zhì)應(yīng)力—內(nèi)力（地震、火山等）和外力（風(fēng)、雨、雪、溫度的變化等），說(shuō)明了地殼變化的原因不是超自然的神創(chuàng)，而是上述自然力長(zhǎng)期作用的結(jié)果。

賴(lài)爾（1797-1875）這就不僅推翻了上帝創(chuàng)造世界的謬論，而且把變化、發(fā)展的思想引進(jìn)了地質(zhì)學(xué)，因而有重要的理論價(jià)值。賴(lài)爾第一次把理性帶進(jìn)地質(zhì)學(xué)中，他以地球緩慢變化這樣一種漸進(jìn)作用，代替了由于造物主的一時(shí)興起所引發(fā)的突然革命。賴(lài)爾用現(xiàn)實(shí)主義的方法，通過(guò)自然界本身的力量，闡明了地殼的演化過(guò)程。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)恩格斯把賴(lài)爾的地質(zhì)學(xué)理論稱(chēng)作打破形而上學(xué)自然觀(guān)的重要科學(xué)依據(jù)之一。達(dá)爾文對(duì)賴(lài)爾于1830年出版的《地質(zhì)學(xué)原理》稱(chēng)贊道：“讀完每一個(gè)字，我心中充滿(mǎn)了欽佩之感?！?/p>

賴(lài)爾雕像賴(lài)爾的這部著作為近代地質(zhì)學(xué)奠定了科學(xué)的理論基礎(chǔ)，因此他被人稱(chēng)為“近代地質(zhì)學(xué)之父”。

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)賴(lài)爾的地質(zhì)漸變論必然導(dǎo)致物種可變的思想。既然地殼是逐漸形成、不斷變化的，那么在它上面生活的一切生物也必定是進(jìn)化發(fā)展的，這是他的學(xué)說(shuō)的必然的邏輯結(jié)論。但是賴(lài)爾的《地質(zhì)學(xué)原理》一的頭幾版中，卻擁護(hù)物種不變論，反對(duì)拉馬克的生物進(jìn)化論。這是他賴(lài)爾（1797-1875）的理論不徹底的一種表現(xiàn)。在達(dá)爾文《物種起源》一書(shū)發(fā)表后，賴(lài)爾在1863年出版的《古代人類(lèi)》一書(shū)中開(kāi)始清算了自己在物種起源上所持的錯(cuò)誤的舊觀(guān)念，承認(rèn)了物種的變異性。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)三、化學(xué)1．科學(xué)的原子—分子論建立2．近代有機(jī)化學(xué)的興起3．門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)三、化學(xué)道爾頓（1766—1844）1．科學(xué)的原子—分子論建立英國(guó)化學(xué)家道爾頓1803年引入了化學(xué)元素原子量概念。道爾頓1766年生于昆布蘭的一個(gè)工人家庭。由于家境貧寒，他被迫中途退學(xué)，12歲開(kāi)始當(dāng)小先生謀生，道爾頓編制了14種元素的原子量表。他還編了元素符號(hào)，并將符號(hào)結(jié)合起來(lái)代表化合物，是使用元素符號(hào)的創(chuàng)始人。

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

1808年道爾頓出版了《化學(xué)哲學(xué)新體系》一書(shū)，正式發(fā)表了他的原子論。其要點(diǎn)如下：（1）元素的最終組成稱(chēng)為簡(jiǎn)單原子，它們是不可見(jiàn)的，是既不能創(chuàng)造，也不能毀滅、更不可再分割的，它們?cè)谝磺谢瘜W(xué)變化中保持其本性不變。（2）同一元素的原子，其形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)都是相同的，不同元素的原子在形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)上則各不相同。每一種元素以其原子的質(zhì)量為其基本的特征。道爾頓（1766—1844）中文于1993年出版19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)（3）不同元素的原子以簡(jiǎn)單數(shù)目比例相結(jié)合，就形成化學(xué)中的化合物?；衔锏脑臃Q(chēng)為復(fù)雜原子。復(fù)雜原子的質(zhì)量為所含各種元素原子質(zhì)量之總和。同一化合物的復(fù)雜原子形狀、質(zhì)量和性質(zhì)也必然相同。道爾頓（1766-1844）道爾頓原子論的科學(xué)意義和哲學(xué)意義：首先指出了每種元素以它們的原子量為其最本質(zhì)的特征。這是道爾頓原子說(shuō)的核心。以原子量為核心的新原子論，深入地探討了化學(xué)變化的本質(zhì)，開(kāi)辟了化學(xué)發(fā)展的新時(shí)代。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)其次道爾頓的原子論說(shuō)明了各種化學(xué)現(xiàn)象和各種化學(xué)定律間的內(nèi)在聯(lián)系，成為說(shuō)明化學(xué)現(xiàn)象的統(tǒng)一理論，并成為物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)。道爾頓的原子論是能給整個(gè)科學(xué)創(chuàng)造一個(gè)中心并給研究工作打下牢固基礎(chǔ)的一個(gè)重大發(fā)展。道爾頓（1766—1844）道爾頓的原子論的局限性：否定原子的可分性；忽視分子和原子的質(zhì)的區(qū)別。蓋·呂薩克1803年法國(guó)的蓋·呂薩克等人在研究各種氣體物質(zhì)反應(yīng)時(shí)的體積關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后的氣體之間存在著體積的簡(jiǎn)單整數(shù)比的關(guān)系。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1808年蓋·呂薩克提出：各種氣體在相互化合時(shí)常以簡(jiǎn)單的整數(shù)比相結(jié)合。根據(jù)道爾頓的原子說(shuō)，蓋·呂薩克提出一個(gè)假說(shuō)：在同溫同壓下，相同體積的不同氣體，含有相同數(shù)目的原子。從邏輯思維出發(fā)，道爾頓認(rèn)為，如果按照蓋氏的理解：１體積氮與１體積氧發(fā)生化合之后生成２體積的一氧化氮，則每個(gè)一氧化氮原子中就應(yīng)只含有半個(gè)氧原子，這與他的原子說(shuō)相矛盾。蓋·呂薩克（1778～1850

）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)道爾頓“匡正”蓋·呂薩克的觀(guān)點(diǎn)：每１體積一氧化氮原子數(shù)目至多只能是同體積中氧原子數(shù)目的一半，而絕不可能相等，否則，一氧化氮的比重必然要較氧的大，于是，道爾頓認(rèn)為，蓋·呂薩克的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，靠不住。1811年，35歲的意大利物理學(xué)教授阿伏伽德羅發(fā)表論文《原子相對(duì)質(zhì)量的測(cè)定方法及原子進(jìn)入化合物時(shí)數(shù)目比例的確定》認(rèn)為，原子是參加化學(xué)反應(yīng)的最小質(zhì)點(diǎn)，而單質(zhì)或化合物中能獨(dú)立存在的最小質(zhì)點(diǎn)應(yīng)是分子。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)阿伏伽德羅在這里引入了三個(gè)概念：（１）無(wú)論是化合物還是單質(zhì)，在不斷被分割的過(guò)程中都有一個(gè)分子階段。分子是具有一定特征的物質(zhì)組成的最小單位；（２）單質(zhì)的分子可以由多個(gè)原子所組成；阿伏伽德羅（1776-1856

）（３）在同溫同壓下相同體積的氣體，無(wú)論是單質(zhì)還是化合物，都含有相同數(shù)目的分子。這樣他就使道爾頓的原子說(shuō)和蓋·呂薩克的氣體反應(yīng)實(shí)驗(yàn)定律統(tǒng)一了起來(lái)，并且說(shuō)明了它們的內(nèi)在聯(lián)系。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

貝采利烏斯認(rèn)為同種原子必然荷相同的電荷，因此單質(zhì)的氣體是不可能形成多原子分子的。阿伏伽德羅的觀(guān)點(diǎn)沒(méi)道理。

道爾頓認(rèn)為，同種原子必然相互排斥而不可能結(jié)合成分子?；瘜W(xué)權(quán)威的反對(duì)，加之阿伏伽德羅缺乏充分的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，這個(gè)假說(shuō)就被放到一旁冷落了近50年，遺憾的是阿伏伽德羅在他的有生之年沒(méi)有看到自己的學(xué)說(shuō)被社會(huì)所接納。1860年9月3日，在德國(guó)的卡爾斯魯厄(Karlsruche)召開(kāi)了首屆國(guó)際化學(xué)家代表大會(huì)，會(huì)上意大利化學(xué)家19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)康尼查羅認(rèn)為：只要我們把用以比較分析數(shù)目和重量的標(biāo)志與用以推導(dǎo)原子量的標(biāo)志不混為一談，只要我們最后心中不固執(zhí)這種成見(jiàn)，以為化合物的分子可含不同數(shù)目的原子而各單質(zhì)的分子卻只含有一個(gè)原子或相同數(shù)目的原子，那么它（阿氏的分子假說(shuō)）康尼查羅（1826-1910）和已知事實(shí)就毫無(wú)矛盾之處。德國(guó)化學(xué)家邁耶爾(J.L.Meyer,1830—1895)讀后認(rèn)為：“眼前的疑團(tuán)煙消云散，它使我有了一種安定的明確的感覺(jué)?！?9世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)自從道爾頓于1803年提出原子學(xué)說(shuō)，1811年阿伏伽德羅提出分子假說(shuō)以來(lái)，化學(xué)理論經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的崎嶇迂回，康尼查羅為澄清混亂，作出了十分有意義的貢獻(xiàn)。通過(guò)合理論證，最終確立了原子——分子學(xué)說(shuō)，隨即便得到化學(xué)界的普遍承認(rèn)。該學(xué)說(shuō)的確立是化學(xué)史上的重大事件，其直接后果就是導(dǎo)致了元素周期律和道爾頓（1766—1844）化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的誕生。門(mén)捷列夫和布特列洛夫?qū)Υ私o予了很高的評(píng)價(jià)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

2．近代有機(jī)化學(xué)的興起

原子—分子論確立極大的促進(jìn)了有機(jī)化學(xué)的發(fā)展。以前，有機(jī)化學(xué)被認(rèn)為是研究生命物質(zhì)的化學(xué)，而生命物質(zhì)的基則是某種非物質(zhì)的生命。這種“生命力論”在19世紀(jì)初以前的化學(xué)和生物學(xué)界是廣泛流行的。1824年，年僅24歲的德國(guó)化學(xué)家維勒（1800—1882）在研究氰酸和氨水兩種無(wú)機(jī)物作用時(shí)，竟然得到了一種有機(jī)物——尿素。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)對(duì)于這個(gè)結(jié)果，感覺(jué)難以置信，因?yàn)樗`反了當(dāng)時(shí)的傳統(tǒng)觀(guān)念。為了慎重，維勒對(duì)這種物質(zhì)進(jìn)行了4年的潛心研究，確證無(wú)誤，才于1828年發(fā)表論文：《論尿素的人工合成》。尿素的人工合成是有機(jī)化學(xué)發(fā)展的一大突破，將有機(jī)和無(wú)機(jī)化學(xué)的壁壘打破，是化學(xué)史上一個(gè)重要的里程碑。維勒（1800—1882）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)3．門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律隨著化學(xué)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，新元素不斷發(fā)現(xiàn)，到1869年，已有63種化學(xué)元素被發(fā)現(xiàn)，但缺乏元素之間的系統(tǒng)性研究，對(duì)各種元素性質(zhì)比較、分類(lèi)逐漸成為一個(gè)重要課題。門(mén)捷列夫（1834—1907）確信各種元素的性質(zhì)存在著周期性變化的規(guī)律，并于1869年提出：按照原子量的大小排列起來(lái)的元素，在性質(zhì)上呈現(xiàn)明顯的周期性。并發(fā)表了他的第一個(gè)周期表。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)意義:（1）從本質(zhì)上揭示了各種化學(xué)元素之間的區(qū)別和聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍；（2）元素周期律所描繪的元素世界是一個(gè)有種種聯(lián)系和相互作用交織起來(lái)的無(wú)比生動(dòng)活潑的辯證圖景。（3）它把原來(lái)認(rèn)為是彼此孤立、各不關(guān)聯(lián)的各種元素看成是有內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一體，表明元素性質(zhì)發(fā)展變化的過(guò)程是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過(guò)程。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)化學(xué)元素周期律充分證明了量變引起質(zhì)變規(guī)律的普遍性。恩格斯評(píng)論說(shuō):“門(mén)捷列夫不自覺(jué)地應(yīng)用黑格爾的量轉(zhuǎn)化為質(zhì)的規(guī)律,完成了科學(xué)上的一個(gè)勛業(yè)?！?《自然辯證法》)

恩格斯（1820.11-1895.8）

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)四、生物學(xué)1．細(xì)胞學(xué)說(shuō)2．生物進(jìn)化論3．遺傳學(xué)

摩爾根(1866—1945)

孟德?tīng)?1822-1884)

達(dá)爾文（1809~1882）拉馬克(1744～1829)

施旺（1810~1882）

施萊登(1804～1881)

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)四、生物學(xué)18世紀(jì)下半葉到19世紀(jì)是生物科學(xué)取得重大成就的時(shí)期。細(xì)胞學(xué)說(shuō)和生物進(jìn)化論是這一時(shí)期生物科學(xué)發(fā)展中的兩座豐碑，標(biāo)志著生物學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立的科學(xué)建立起來(lái)。1．細(xì)胞學(xué)說(shuō)19世紀(jì)30年代，施萊登（1804—1881）和施旺（1810—1882）提出了細(xì)胞學(xué)說(shuō)，把人們關(guān)于生物界統(tǒng)一的思想發(fā)展到了一個(gè)新的階段。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1838年德國(guó)植物學(xué)家施萊登發(fā)表了《論植物發(fā)生》的論文提出，細(xì)胞是一切植物結(jié)構(gòu)的基本單位，植物體的所有器官組織都是由細(xì)胞組成的。細(xì)胞是一切植物借以發(fā)展的根本實(shí)體。施萊登(1804～1881)施旺（1810~1882）

1839年，德國(guó)動(dòng)物學(xué)家施旺發(fā)表了《動(dòng)植物結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)相似性的顯微研究》，把施萊登的學(xué)說(shuō)擴(kuò)展到動(dòng)物界，形成了適用于整個(gè)生物界的細(xì)胞學(xué)說(shuō)。施旺也認(rèn)為有機(jī)體的發(fā)育過(guò)程就是細(xì)胞的形成過(guò)程。施萊登、施旺的細(xì)胞學(xué)說(shuō)不僅是有機(jī)體的構(gòu)造學(xué)說(shuō)，也是有機(jī)體的發(fā)育學(xué)說(shuō)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)19世紀(jì)50年代，德國(guó)醫(yī)生雷馬克和瑞士人寇力克（1817—1905）等人將細(xì)胞學(xué)和胚胎學(xué)的研究結(jié)合起來(lái)，證明卵子和精子原來(lái)只是簡(jiǎn)單的細(xì)胞。在發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞本身可以復(fù)制，這個(gè)復(fù)制過(guò)程稱(chēng)為細(xì)胞分裂。胚胎發(fā)育過(guò)程，就是細(xì)胞分裂分化的過(guò)程。雷馬克（1815—1865）1855年德國(guó)病理學(xué)家微耳和（1821—1902）將細(xì)胞學(xué)說(shuō)應(yīng)用于病理學(xué)研究，指出病變細(xì)胞是由正常細(xì)胞變化而來(lái)，各種病變與細(xì)胞的形成和細(xì)胞結(jié)構(gòu)異常變化有關(guān)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)2．生物進(jìn)化論第一個(gè)提出生物進(jìn)化學(xué)說(shuō)的人是法國(guó)生物學(xué)家拉馬克（1744—1829）。1802年他發(fā)表《對(duì)有生命天然體的觀(guān)察》，闡明了他關(guān)于生物進(jìn)化的創(chuàng)建。1809年拉馬克又在《動(dòng)物哲學(xué)》一書(shū)中把生物演變看成是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的進(jìn)化過(guò)程，從簡(jiǎn)單的生物開(kāi)始逐漸上升到高等動(dòng)物。拉馬克第一次成功地描述了動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程，這是拉馬克不可磨滅的歷史功績(jī)。

在拉馬克即將謝世（1829）之前，英國(guó)的生物學(xué)家達(dá)爾文出生（1809）。物種起源說(shuō)提出人——達(dá)爾文（1809-1882）位于倫敦東南郊外的唐恩小村

達(dá)爾文的故居。達(dá)爾文在此居住長(zhǎng)達(dá)40年。（1842-1882）達(dá)爾文寫(xiě)作進(jìn)化論的書(shū)房

物種起源說(shuō)提出人——達(dá)爾文19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)達(dá)爾文1809年2月12日生于英國(guó)希洛普郡的一個(gè)醫(yī)生家庭。幼年的達(dá)爾文沒(méi)有表現(xiàn)出什么特別的天分。倒是喜歡在河邊釣魚(yú)，上樹(shù)摸鳥(niǎo)蛋，還喜歡搜索雜七雜八的物品。1825年達(dá)爾文到愛(ài)丁堡大學(xué)學(xué)醫(yī)，（1809—1882）但他厭煩醫(yī)學(xué)和解剖學(xué)。后來(lái)又轉(zhuǎn)到劍橋大學(xué)神學(xué)系學(xué)習(xí)。在劍橋大學(xué)時(shí)，他在老師的推薦下，被英國(guó)政府派遣到南太平洋考察的“貝格爾”號(hào)（Beagle）軍艦上承擔(dān)博物學(xué)家的職務(wù)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)剛剛出版的賴(lài)爾的《地質(zhì)學(xué)原理》，他奉勸達(dá)爾文不要接受這部書(shū)的觀(guān)點(diǎn)。但達(dá)爾文出發(fā)后常把這部書(shū)帶在身邊，它成了達(dá)爾文此次進(jìn)行科學(xué)考察的理論指南。他把賴(lài)爾的觀(guān)點(diǎn)和方法從地質(zhì)學(xué)推廣到生物學(xué)中去。“貝格爾”號(hào)軍艦

在隨“貝格爾”到南美進(jìn)行考察出發(fā)前，達(dá)爾文的老師劍橋大學(xué)生物學(xué)教授漢斯羅曾勸他帶一批書(shū)以便途中閱讀，其中也包括剛19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

貝格爾號(hào)的環(huán)球航行歷時(shí)5年，等回到英國(guó)時(shí)，達(dá)爾文已經(jīng)是一個(gè)訓(xùn)練有素的博物學(xué)家。在長(zhǎng)達(dá)5年之久的航?？疾炱陂g（1831—1836），達(dá)爾文采集了大量地質(zhì)的、植物的和動(dòng)物的標(biāo)本，還親自考察了大量生物進(jìn)化的事實(shí)。在航海期間其中三件事對(duì)他印象最深，對(duì)他影響最大:第一，他在南美洲大草原的巖層中發(fā)現(xiàn)過(guò)帶甲的巨大的動(dòng)物化石，它的甲殼很像現(xiàn)存的犰狳(qiuyu)的甲殼；達(dá)爾文隨“貝格爾”號(hào)航行5年線(xiàn)路圖（1831—1836）注紅線(xiàn)：出行圖；藍(lán)線(xiàn)：返回圖19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)第二，在南美大陸的一些關(guān)系密切而近似的動(dòng)物物種如鼠類(lèi)，自北向南逐次代替；第三，加拉巴哥斯群島的大多數(shù)生物如鳥(niǎo)類(lèi)，都具有南美洲的特征，而各島上生物形貌都略有不同。在航?？疾爝^(guò)程中，達(dá)爾文常常設(shè)想，這些生物事實(shí)只能根據(jù)物種是逐漸變異的這樣一種假設(shè)，才有可能作出合理的解釋。達(dá)爾文（1809—1882）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)達(dá)爾文（1809—1882）當(dāng)達(dá)爾文回到英國(guó)時(shí)，他已堅(jiān)定不移地相信物種不是被分別創(chuàng)造出來(lái)的，一個(gè)物種是從原有的另一個(gè)物種傳下來(lái)的。但在當(dāng)時(shí)它還不能說(shuō)明物種為什么能變化得如此巧妙地適應(yīng)環(huán)境。為了探討這一問(wèn)題，達(dá)爾文回國(guó)后便著手收集動(dòng)植物在家養(yǎng)狀況下發(fā)生變異的材料。在研究工作的進(jìn)行中，他很快覺(jué)察到，在創(chuàng)造作物和家畜的品種方面新品種所以能適應(yīng)人類(lèi)的需要，其關(guān)鍵在于選擇。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)繼而他進(jìn)一步探討選擇原理能否運(yùn)用于自然界，以及選擇是如何在自然狀況下起作用的。達(dá)爾文在研究中發(fā)現(xiàn)：自然界的動(dòng)物和植物都具有巨大的繁殖能力，各種生物的實(shí)際數(shù)量，在一定條件下，總是保持相對(duì)的穩(wěn)定，沒(méi)有多大變化，生物實(shí)際生存的數(shù)量和它們繁殖的數(shù)量之間相差很大。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)達(dá)爾文據(jù)此得出結(jié)論（3條）：(1)在生物界進(jìn)行著生存斗爭(zhēng)

每一種生物，為了生存繁殖都需要進(jìn)行斗爭(zhēng)，它們或者是為了爭(zhēng)取食物、光線(xiàn)、空間；或者是為了抵御敵害，對(duì)抗不良環(huán)境。(2)生物界普遍存在著變異，生存斗爭(zhēng)是在不完全相同的個(gè)體之間進(jìn)行的凡是能夠較好地適應(yīng)環(huán)境的變異的個(gè)體，在斗爭(zhēng)中將有較多的機(jī)會(huì)得到生存繁殖，反之則被淘汰。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)(3)生存斗爭(zhēng)導(dǎo)致自然選擇在自然選擇過(guò)程中，被選擇的有利性狀將在近代傳遞過(guò)程中逐漸積累，從較小的變異轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的變異，并由于中間類(lèi)型的死亡，變種轉(zhuǎn)變?yōu)榻缦薹置鞯奈锓N。物種就是這樣演變，新種就是這樣產(chǎn)生的。也就是說(shuō)，生物在生存斗爭(zhēng)中，適者生存，不適者淘汰。物種在生存斗爭(zhēng)中經(jīng)過(guò)自然選擇，逐漸產(chǎn)生新的物種，實(shí)現(xiàn)生物的進(jìn)化。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)上述思想在1838年時(shí)就已在達(dá)爾文的頭腦里基本形成，為了使他的論點(diǎn)具有更強(qiáng)的說(shuō)服力和經(jīng)得起考驗(yàn)，達(dá)爾文又用了20年時(shí)間進(jìn)一步收集材料，并仔細(xì)推敲每一個(gè)細(xì)節(jié)。進(jìn)化論思想一提出，達(dá)爾文就陷入了來(lái)自四面八方的批評(píng)之中。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)與此同時(shí)，英國(guó)生物學(xué)家華萊士通過(guò)對(duì)馬來(lái)群島上物種的考察，也獨(dú)立地得出了自然選擇的結(jié)論。1858年，華萊士從馬來(lái)群島給達(dá)爾文寄了一篇論文《論變種與原型不斷分殊的傾向》，提出了與達(dá)爾文大體一致的進(jìn)化論思想。同年，達(dá)爾文把自己關(guān)于進(jìn)化論的原稿（1823—1913）摘要和華萊士的論文一起發(fā)表在《林耐學(xué)會(huì)會(huì)報(bào)》上，1859年11月達(dá)爾文正式出版了他的偉大科學(xué)著作—《物種起源》。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)以后，達(dá)爾文又出版了他的新作《人類(lèi)的由來(lái)及性選擇》。它不僅說(shuō)明了物種是可變的，而且對(duì)生物的適應(yīng)性也作了正確的解釋?zhuān)瑥亩輾Я烁鞣N神創(chuàng)論、目的論和物種不變論，給宗教神學(xué)以沉重的打擊。達(dá)爾文的生物進(jìn)化論學(xué)說(shuō)出現(xiàn)以后，引起了教會(huì)勢(shì)力的激烈反對(duì)，結(jié)果在19世紀(jì)70到80年代爆發(fā)了一場(chǎng)風(fēng)赫胥黎(1825-1895)號(hào)稱(chēng)是達(dá)爾文的獵犬，與教會(huì)的論爭(zhēng)戰(zhàn)達(dá)白熱化19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)風(fēng)暴般的論爭(zhēng)，最突出的一次是1860年6月30日在英國(guó)牛津展開(kāi)了一場(chǎng)威爾伯福斯大主教同持達(dá)爾文生物進(jìn)化論觀(guān)點(diǎn)的偉大戰(zhàn)士赫胥黎之間的著名論戰(zhàn)。赫胥黎在同宗教神學(xué)勢(shì)力展開(kāi)了面對(duì)面的斗爭(zhēng)中：赫胥黎(1825-1895)威爾伯福斯大主教以傲慢的態(tài)度質(zhì)問(wèn)赫胥黎：“你究竟是通過(guò)你祖父，還是通過(guò)你的祖母承認(rèn)自己是猴子的子孫的？”19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)赫胥黎站起來(lái)鄭重地聲稱(chēng)：“我不認(rèn)為以猴子為我們的祖先是可恥的；但和一個(gè)用天賦來(lái)混淆真理的人有關(guān)系才是可恥的?！闭搼?zhàn)結(jié)果:生物進(jìn)化論獲勝。學(xué)術(shù)界公認(rèn)，人是由某種古猿變來(lái)的，人和現(xiàn)代類(lèi)人猿有著共同的祖先。赫胥黎是第一個(gè)提出人類(lèi)起源問(wèn)題的著名學(xué)者。赫胥黎(1825-1895)19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)赫胥黎的主要著作有：《人在自然界中的地位》、《動(dòng)物分類(lèi)學(xué)導(dǎo)論》、《進(jìn)化論與倫理學(xué)》等。其中《進(jìn)化論與倫理學(xué)》的一部分由嚴(yán)復(fù)譯成中文后以《天演論》為書(shū)名出版。赫胥黎在捍衛(wèi)和傳播生物進(jìn)化論方面做出了重大貢獻(xiàn)。嚴(yán)復(fù)譯《天演論》手稿

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

3．遺傳學(xué)孟德?tīng)枺?822-1884）奧地利人，神學(xué)院修道士摩爾根（1866-1945）美國(guó)哥倫比亞大學(xué)教授德弗里斯克倫斯丘歇馬克（荷蘭）（德國(guó)）（奧地利）1900年3位植物學(xué)家不約而同地分別發(fā)現(xiàn)了孟德?tīng)栒撐?9世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)3．遺傳學(xué)孟德?tīng)柺菉W地利人。生于一個(gè)貧寒的農(nóng)民家庭，他雖然天資卓越，但卻無(wú)錢(qián)接受良好的教育。少年時(shí)曾為一家莊園主照看莊園里的果樹(shù)，長(zhǎng)大后進(jìn)了故鄉(xiāng)的修道院，以解決生存問(wèn)題。

1851年，孟德?tīng)栍尚薜涝核瓦M(jìn)維也納大學(xué)學(xué)習(xí)自然科學(xué)課程。孟德?tīng)枺?822—1884）“種豌豆的修道士”19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1857年孟德?tīng)栐谛薜涝夯▓@里種植了34個(gè)株系的豌豆，約從1857年至1865年進(jìn)行了豌豆雜交的實(shí)驗(yàn)，整整花費(fèi)了8年的心血，終于揭示了兩條重要的遺傳規(guī)律——遺傳因子的分離定律和自由組合定律，為現(xiàn)代遺傳學(xué)奠定了基礎(chǔ)。孟德?tīng)栐鲞^(guò)雜交實(shí)驗(yàn)的豌豆園地19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)在孟德?tīng)栔?，已有不少人從事雜交實(shí)驗(yàn)，而且發(fā)現(xiàn)了一些重要的遺傳現(xiàn)象。如約翰·戈斯（J.Gosse）發(fā)現(xiàn)，以綠色種子的豌豆與淡黃色種子的豌豆雜交：第一代全為淡黃色的種子，這種種子再行繁殖；第二代種子或黃色，或綠色，或白色等等。

約翰·戈斯只能對(duì)此感到詫異，甚至達(dá)爾文也搜集到大量遺傳變異的資料，并且寫(xiě)了許多專(zhuān)著，但也未能涉及到遺傳變異的實(shí)質(zhì)問(wèn)題。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)孟德?tīng)柺堑谝粋€(gè)對(duì)遺傳問(wèn)題做出一些科學(xué)解釋的人。他成功的原因除了那種持之以恒、堅(jiān)忍不拔的精神以外，他運(yùn)用的一套科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和正確的思維推理是他獲得成功的重要因素。首先，孟德?tīng)柧牡剡x擇了實(shí)驗(yàn)材料。他在各種雜交實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)豌豆是理想的實(shí)驗(yàn)材料，因?yàn)橥愣故怯蟹€(wěn)定品種的自花授粉植物，容易栽種、分離和雜交，而且雜種是可育的。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)他在從種子商人那里收集了34種品種的豌豆，經(jīng)過(guò)兩年單獨(dú)培育，使其成為純系，從中選擇了22個(gè)性狀穩(wěn)定的品種作為材料，這就排除了產(chǎn)生各種差錯(cuò)的來(lái)源。后來(lái)他又發(fā)現(xiàn)有7對(duì)相對(duì)性狀具有明顯區(qū)別，由此又進(jìn)行相互雜交。這種經(jīng)過(guò)純化而又具明顯區(qū)別的相對(duì)性狀的選擇，為他在雜交實(shí)驗(yàn)中觀(guān)察其遺傳規(guī)律創(chuàng)造了有利條件。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

其次，孟德?tīng)栐谘芯恐胁](méi)有把這7對(duì)性狀同時(shí)觀(guān)察，而是由簡(jiǎn)到繁，先觀(guān)察某一性狀在后代中遺傳情況。

孟德?tīng)柦?jīng)過(guò)8年的精心設(shè)計(jì)耐心實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀(guān)察，不厭其煩地統(tǒng)計(jì)每次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，終于使他的兩條假說(shuō)成為具有普遍意義的定律，以后被人稱(chēng)之為孟德?tīng)柖?。然而與會(huì)者沒(méi)有識(shí)別出這一劃時(shí)代的貢獻(xiàn)，宗教界甚至認(rèn)為一個(gè)牧師進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)是背叛教義的大逆不道的行為，把他的遺傳定律視為異端邪說(shuō)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)科學(xué)在發(fā)展，1900年荷蘭的德弗里斯、德國(guó)的克倫斯和奧地利的丘歇馬克三位植物學(xué)家（下圖，從左至右）當(dāng)時(shí)都在從事雜交實(shí)驗(yàn)工作，實(shí)驗(yàn)快要結(jié)束時(shí)，他們幾乎同時(shí)在不同的國(guó)家里分別發(fā)現(xiàn)已被人們忘記35年之久的孟德?tīng)栒撐?，宣布了它的重要意義。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)后來(lái)美國(guó)哥倫比亞大學(xué)摩爾根和他的合作者于1910年所進(jìn)行的果蠅實(shí)驗(yàn)，不僅證明了孟德?tīng)柪碚摰恼_性，且進(jìn)一步豐富和發(fā)展了它。孟德?tīng)枴柛闪思?xì)胞遺傳說(shuō)的創(chuàng)始人。今天遺傳學(xué)已從細(xì)胞水平進(jìn)入到分子水平，但是孟德?tīng)柊l(fā)展的遺傳定律和他的研究方法，對(duì)于今天的科學(xué)來(lái)說(shuō)仍有現(xiàn)實(shí)意義。摩爾根（1866-1945）美國(guó)哥倫比亞大學(xué)教授實(shí)驗(yàn)用果蠅，因遺傳學(xué)成果獲1933年諾貝爾獎(jiǎng)19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)五、物理學(xué)1．熱學(xué)和能量守恒與轉(zhuǎn)化定律2．波動(dòng)光學(xué)的勝利3．經(jīng)典電磁學(xué)的創(chuàng)立[英]焦耳[法]菲涅爾[英]麥克斯韋(1818-1889)（1788-1827）(1831-1879)19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)五、物理學(xué)1．熱學(xué)和能量守恒與轉(zhuǎn)化定律[美]倫福德（1753—1814）[英]戴維(1778-1829)[德]邁爾（1814-1878）[英]焦耳(1818-1889)[法]卡諾（1796-1832）

[德]克勞修斯（1822-1888）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)五、物理學(xué)1．熱學(xué)和能量守恒與轉(zhuǎn)化定律能量守恒與轉(zhuǎn)化定律是在19世紀(jì)30年代至40年代在5個(gè)國(guó)家之間，由六七種不同職業(yè)的十幾位科學(xué)家，分別從不同的側(cè)面各自獨(dú)立地提出來(lái)的。1798年美國(guó)物理學(xué)家倫福德（1753—1814）在慕尼黑兵工廠(chǎng)監(jiān)制大炮時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉆炮膛的鉆頭越鈍，鉆削的碎屑越少，所產(chǎn)生的熱量卻越多。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

倫福特還把炮筒放在一個(gè)水槽里，用一只鈍得幾乎不能削出碎屑的鉆頭鉆孔，幾匹馬拉著鉆具鉆了約2.5小時(shí)，槽內(nèi)18磅的水竟然沸騰了起來(lái)。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析表明：熱只能來(lái)源于鉆頭的運(yùn)動(dòng)；炮筒在鉆孔中發(fā)出大量的熱。戴維1799年英國(guó)化學(xué)家戴維，用在真空中的時(shí)鐘機(jī)械使兩塊冰互相摩擦并使整個(gè)儀器都保持在0℃。幾分鐘后，冰融化成水，冰吸收的熱是由機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化來(lái)的。這說(shuō)明熱是一種運(yùn)動(dòng)，而不是一種作為實(shí)體的熱質(zhì)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

到了19世紀(jì)30年代，物理學(xué)中一系列成就達(dá)到了這樣一個(gè)共識(shí)：

自然界各種運(yùn)動(dòng)形式都是可以互相轉(zhuǎn)化的。

1800年英國(guó)科學(xué)家尼科爾森和醫(yī)生卡萊爾通過(guò)電解水的實(shí)驗(yàn)證明電可以引起化學(xué)反應(yīng)，電能可以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特實(shí)驗(yàn)證明電能可以轉(zhuǎn)化為磁能。

1831年法拉第實(shí)驗(yàn)證明磁能可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

1821年德國(guó)人賽貝克制成了溫差電偶，證明了熱能可以轉(zhuǎn)化為電能。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)邁爾是德國(guó)醫(yī)生。1840年作為船醫(yī)，隨隊(duì)從荷蘭到東印度的途中，發(fā)現(xiàn)熱帶地區(qū)海員患病者的靜脈血比在歐洲時(shí)更紅亮。從這一現(xiàn)象他認(rèn)識(shí)到生物體內(nèi)能量的輸入和輸出是平衡的，生物中所含的化學(xué)能和機(jī)械能一樣，可以轉(zhuǎn)化為熱能。邁爾是第一個(gè)發(fā)表能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的人。邁爾（1814-1878）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

焦耳是最先用科學(xué)實(shí)驗(yàn)確立能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的人。19世紀(jì)40年代，他通過(guò)：

﹡電和熱的相互轉(zhuǎn)化

﹡電和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化

﹡機(jī)械運(yùn)動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化測(cè)定了電熱當(dāng)量和熱功當(dāng)量：焦耳(1818-1889)

焦耳從1840年至1878年，用不同的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定了電熱轉(zhuǎn)化的焦耳定律，測(cè)出了精確的熱功當(dāng)量值為J=4.157焦耳/卡（現(xiàn)在測(cè)定的當(dāng)量值為J=4.1840焦耳/卡）。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)至此，能量守恒與轉(zhuǎn)化定律確立：自然界一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同形式，可以從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)換與傳遞中，各種形式能量的總和不變。焦耳(1818-1889)能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)為辯證唯物主義自然觀(guān)的建立提供了重要的自然科學(xué)基礎(chǔ)，它證明了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化發(fā)展的客觀(guān)性、守恒性和統(tǒng)一性，給唯心主義創(chuàng)世說(shuō)以沉重的打擊。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

熱力學(xué)第一定律是普遍的能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的特殊形式，是在只涉及熱現(xiàn)象的比較窄狹的意義上對(duì)這一定律的表述。焦耳致力于熱功當(dāng)量的精確測(cè)定達(dá)40年之久，他用實(shí)驗(yàn)證明“功”和“熱量”之間有確定的關(guān)系，為熱力學(xué)第一定律（firstlawofthermodynamics）的建立確定了牢固的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。焦耳趣聞?shì)W事：1.精確的測(cè)量值在幾十年里不作大修正；2.堅(jiān)持不懈終將獲得公認(rèn)；3.要科學(xué)，不要永動(dòng)機(jī)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)熱力學(xué)第二定律發(fā)現(xiàn)與提高熱機(jī)效率的研究有關(guān)。該工作的開(kāi)拓者為法國(guó)陸軍工程師卡諾?？ㄖZ在1824年發(fā)表了《關(guān)于火的動(dòng)力以及產(chǎn)生這種動(dòng)力的機(jī)器的研究》一文，分析了蒸汽機(jī)決定熱產(chǎn)生機(jī)械能的各種因素：卡諾（1796-1832）﹡熱機(jī)必須工作于兩個(gè)熱源之間，

﹡熱從高溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到低溫?zé)嵩瓡r(shí)才能作功，

﹡熱機(jī)做功的數(shù)值大小與采用什么樣的工作物質(zhì)無(wú)關(guān)，它僅僅決定于兩個(gè)熱源間的溫度差。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)卡諾前述的這個(gè)結(jié)論是熱力學(xué)第二定律的萌芽。1850年，德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯指出：﹡熱不可能獨(dú)立地、不付出任何代價(jià)地從冷物體傳給熱物體；

﹡在一個(gè)孤立的系統(tǒng)內(nèi)，熱總是從高溫物體傳到低溫物體中去，而不是相反?？藙谛匏梗?822-1888）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1851年英國(guó)物理學(xué)家湯姆森（即開(kāi)爾文勛爵）指出：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他的影響。上述兩種說(shuō)法的共同點(diǎn)在于：

熱機(jī)在工作過(guò)程中不可能把從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為有用的功，它總要把一部分熱量傳遞給低溫?zé)嵩?。至此，以熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律為基本內(nèi)容的熱力學(xué)的創(chuàng)立工作已基本完成。湯姆森(1824-1907)由于裝設(shè)第一條大西洋海底電纜有功，英政府于1866年封他為爵士，并于1892年晉升為開(kāi)爾文勛爵，開(kāi)始用開(kāi)爾文這個(gè)名字。

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)[德]克勞修斯[英]麥克斯韋

[奧]玻爾茨曼

（1822-1888）(1831-1879)

（1844-1906）

分子物理學(xué)是以分子熱運(yùn)動(dòng)為基本內(nèi)容，創(chuàng)立于19世紀(jì)五六十年代。從1857年到1868年間，克勞修斯、麥克斯韋和玻爾茨曼等物理學(xué)家分別把統(tǒng)計(jì)方法和幾率概念引進(jìn)熱學(xué)，創(chuàng)立了氣體分子運(yùn)動(dòng)論。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1865年克勞修斯引入了熵的概念.能是從正面量度運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的能力，而熵則從運(yùn)動(dòng)不能轉(zhuǎn)化的一面量度運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的能力，它表示轉(zhuǎn)化已經(jīng)完成的程度。一個(gè)系統(tǒng)的熵越大，就越接近于平衡狀態(tài)，系統(tǒng)的能量也就有越來(lái)越多的部分不再可供使用了。所以熵表示這系統(tǒng)內(nèi)部能量的“退化”、“耗散”。因此，熱力學(xué)第二定律可稱(chēng)為“熵增加原理”。[德]克勞修斯（1822-1888）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)熱力學(xué)第二定律發(fā)現(xiàn)后，克勞修斯等人把這一在有限范圍內(nèi)歸納總結(jié)發(fā)現(xiàn)的客觀(guān)規(guī)律任意地?zé)o條件地推廣到無(wú)限的宇宙中去，提出了所謂“宇宙熱寂說(shuō)”。

[德]克勞修斯（1822-1888）克勞修斯在1867年的一次講演中指出：“宇宙越是接近于其熵為一最大值的極限狀態(tài)，它繼續(xù)發(fā)生變化的可能性就越?。划?dāng)它最后完全達(dá)到這個(gè)狀態(tài)時(shí)，就不會(huì)再出現(xiàn)進(jìn)一步的變化了。宇宙就將永遠(yuǎn)處于一種惰性的死寂狀態(tài)?！?9世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)克勞修斯把無(wú)限的宇宙作為一個(gè)有限的孤立系統(tǒng)，認(rèn)為在宇宙的發(fā)展過(guò)程中，由于高溫物體如太陽(yáng)不斷地向宇宙太空放出大量的熱，將來(lái)總有一天宇宙的溫度會(huì)趨于平衡，因而使所有的物體都喪失了運(yùn)動(dòng)能力。[德]克勞修斯

（1822-1888）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)2．波動(dòng)光學(xué)的勝利[英]托馬斯·揚(yáng)（1773-1829）

[瑞]歐拉（1773-1829）[法]馬呂斯(1775—1812)[法]菲涅爾（1788-1827）

[法]傅科（1819—1868）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)2．波動(dòng)光學(xué)的勝利18世紀(jì)前半葉，光學(xué)向前發(fā)展的步伐不大，大部分人都接受牛頓關(guān)于光是由一道直線(xiàn)運(yùn)用的粒子組成的觀(guān)點(diǎn)，而對(duì)牛頓認(rèn)為光的微粒的運(yùn)動(dòng)激起以太振動(dòng)的看法被人遺棄了。對(duì)于牛頓的微粒說(shuō)最初發(fā)生疑問(wèn)的是瑞士科學(xué)家歐拉（1707-1783）。歐拉是18世紀(jì)最優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家，也是歷史上最偉大的數(shù)學(xué)家之一。生活和工作過(guò)的瑞士、俄國(guó)、德國(guó)都把歐拉作為自己的數(shù)學(xué)家，為有他而感到驕傲。

歐拉（1707-1783）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1799年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·揚(yáng)對(duì)牛頓的微粒說(shuō)提出反對(duì)意見(jiàn)，聲稱(chēng)：“盡管我仰慕牛頓的大名，但我并不因此非得認(rèn)為他是百無(wú)一失的。我遺憾的看到他也會(huì)弄錯(cuò)，而他的權(quán)威也許有時(shí)甚至阻礙了科學(xué)的進(jìn)步?！蓖旭R斯·揚(yáng)（1773-1829）1801年托馬斯·揚(yáng)通過(guò)小孔實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了光的干涉現(xiàn)象。他的實(shí)驗(yàn)和理論，使得波動(dòng)學(xué)說(shuō)又在牛頓的故鄉(xiāng)復(fù)活，波動(dòng)說(shuō)和微粒說(shuō)的論戰(zhàn)又開(kāi)始了。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)盡管托馬斯·揚(yáng)把波動(dòng)學(xué)說(shuō)的研究推向新的階段，但由于當(dāng)時(shí)牛頓的影響太大了，所以他在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的演講，竟引起了學(xué)術(shù)界的最強(qiáng)烈反感，當(dāng)時(shí)愛(ài)丁堡評(píng)論的主編布魯安對(duì)于托馬斯·揚(yáng)的學(xué)說(shuō)竟破口大罵。在上情況下，1808年法國(guó)科學(xué)家馬呂斯(1775—1812)用光的微粒說(shuō)來(lái)解釋?zhuān)l(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象。托馬斯·揚(yáng)的小孔實(shí)驗(yàn)19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)法國(guó)工程師菲涅爾是19世紀(jì)波動(dòng)光學(xué)的集大成者。1818年他利用托馬斯·揚(yáng)提出的光是橫波的思想，解釋了光的衍射、干涉和偏振等現(xiàn)象，并獨(dú)立地完成了光的干涉實(shí)驗(yàn)。菲涅爾（1788-1827）法國(guó)的傅科在1850年用旋轉(zhuǎn)平面鏡方法分別測(cè)定了光在真空、水和空氣中的速度，證明光在水中的速度小于它在空氣中和真空中的速度，即光在光密媒質(zhì)中的傳播速度小于它在光疏媒質(zhì)中的傳播速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果使波動(dòng)說(shuō)取得了勝利。傅科（1819—1868）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)3．經(jīng)典電磁學(xué)的創(chuàng)立[丹]奧斯特[法]安培[英]法拉第[英]麥克斯韋[德]赫茲（1787-1851）（1775-1836）（1791-1867)（1831-1879）（1857-1894）

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)3．經(jīng)典電磁學(xué)的創(chuàng)立

1820年丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特（1787—1851）發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，首次揭開(kāi)了電與磁的內(nèi)在聯(lián)系，使電磁學(xué)的研究開(kāi)始進(jìn)入了一個(gè)迅速發(fā)展的時(shí)期。他的發(fā)現(xiàn)奠定了電動(dòng)機(jī)的基本原理，包含了后來(lái)電報(bào)、電動(dòng)機(jī)、電磁鐵等電力技術(shù)應(yīng)用的巨大可能性。從1820年至1825年，法國(guó)物理學(xué)家安培（1775—1836）進(jìn)行了一系列精心設(shè)計(jì)的電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)安培明確提出了電流激發(fā)磁場(chǎng)及電流在磁場(chǎng)中受力的概念，他發(fā)現(xiàn)的安培定律決定了兩個(gè)電流間的相互作用力。他發(fā)現(xiàn)的安培定則是表示電流和它所引起的磁場(chǎng)之間的關(guān)系的定則。安培還提出了物質(zhì)磁性的分子電流假說(shuō)，從微觀(guān)上解釋了磁性的起源。安培做了關(guān)于電流相互作用的四個(gè)精巧的實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)用高度的數(shù)學(xué)技巧總結(jié)出電流元之間作用力的定律，描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對(duì)取向之間的關(guān)系。后來(lái)人們把這定律稱(chēng)為安培定律。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，引起了安培注意，使他長(zhǎng)期信奉庫(kù)侖關(guān)于電、磁沒(méi)有關(guān)系的信條受到極大震動(dòng)，他全部精力集中研究，兩周后就提出了磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向和電流方向的關(guān)系及從右手定則的報(bào)告，以后這個(gè)定則被命名為安培定則。安培最主要的成就是1820～1827年對(duì)電磁作用的研究。安培的科學(xué)成就：19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)①發(fā)現(xiàn)了安培定則；②發(fā)現(xiàn)電流的相互作用規(guī)律；③發(fā)明了電流計(jì)；④提出分子電流假說(shuō)；⑤總結(jié)了電流元之間的作用規(guī)律—安培定律。安培，1775年1月22日生于里昂一個(gè)富商家庭。年少時(shí)就顯出數(shù)學(xué)才能。他的父親信奉盧梭的教育思想，供給他大量圖書(shū)，令其走自學(xué)道路，于是他博覽群書(shū)吸取營(yíng)養(yǎng)；盧梭關(guān)于植物學(xué)的著作燃起了他對(duì)科學(xué)的熱情。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)安培將他的研究綜合在《電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論》一書(shū)中，成為電磁學(xué)史上一部重要的經(jīng)典論著。麥克斯韋稱(chēng)贊安培的工作是“科學(xué)上最光輝的成就之一”，還把安培譽(yù)為“電學(xué)中的牛頓”。為了紀(jì)念他在電磁學(xué)上的杰出貢獻(xiàn)，電流的單位“安培”以他的姓氏命名。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1820年10月30日法國(guó)物理學(xué)家畢奧（1774—1862）和薩伐爾（1791—1841）發(fā)現(xiàn)直流電流對(duì)磁針作用的規(guī)律，即畢奧—薩伐爾定律。畢奧（1774-1862）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)拉普拉斯對(duì)這一結(jié)果作了進(jìn)一步分析，提出電流的作用可以看作它的電流元的單獨(dú)作用之總和。畢奧—薩伐爾—拉普拉斯定律奠定了電動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)。拉普拉斯(1749—1827）法拉第(1791-1867)法拉第是19世紀(jì)英國(guó)偉大的物理學(xué)家。從1822年起他開(kāi)始尋找磁產(chǎn)生電的效應(yīng)。經(jīng)過(guò)10年的研究，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)定律不論采用何種形式，只要穿過(guò)閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這就是法拉第發(fā)現(xiàn)的著名的電磁感應(yīng)定律。法拉第發(fā)現(xiàn)的該定律成為發(fā)電機(jī)的理論基礎(chǔ)，開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)利用電力的新時(shí)代。法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)楞次定律表明：感應(yīng)電流所形成的磁場(chǎng)的作用，總是補(bǔ)償施感磁場(chǎng)的變化，阻礙施感磁體的運(yùn)動(dòng)。楞次定律將感應(yīng)電流的產(chǎn)生同力學(xué)作用過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，說(shuō)明電磁現(xiàn)象符合能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。[俄]楞次(1804～1865)1833年11月29日俄國(guó)物理學(xué)家楞次（1804—1865）發(fā)現(xiàn)著名的楞次定律。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1837年提出場(chǎng)的概念，并在科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以他驚人的想象力提出用力線(xiàn)來(lái)描述電磁場(chǎng)，既形象又直觀(guān)。法拉第(1917-1867)

麥克斯韋(1831-1879)

英國(guó)青年物理學(xué)家麥克斯韋接受了法拉第的這種大膽思想，利用19世紀(jì)20年代到30年代數(shù)學(xué)家們?cè)诶碚摿W(xué)方面的研究成果，成功地把法拉第的電磁場(chǎng)的知覺(jué)表達(dá)翻譯成精確的定量的數(shù)學(xué)方程式。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家。他依據(jù)庫(kù)侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，建立了第一個(gè)完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的第三次大綜合。麥克斯韋方程組的微分形式19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1873年麥克斯韋出版了他的科學(xué)巨著《電學(xué)和磁學(xué)論》。著作中提出的電磁學(xué)方程組，以非常簡(jiǎn)潔的形式概括了庫(kù)侖定律、高斯定律、歐姆定律、安培定律、畢奧—薩伐爾定律、法拉第電磁感應(yīng)定律以及麥克斯韋位移電流和渦旋場(chǎng)理論，并將麥克斯韋(1831-1879)它們升華為更具有普遍性和預(yù)言能力的一般性理論。麥克斯韋方程組能夠完整而充分地反映電磁場(chǎng)的客觀(guān)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。麥克斯韋方程組后來(lái)又經(jīng)過(guò)赫茲和亥維塞簡(jiǎn)化，成為接近現(xiàn)在教科書(shū)中經(jīng)常出現(xiàn)的方程組。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)第一個(gè)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電磁波的是德國(guó)物理學(xué)家赫茲：

1886年他進(jìn)行了證明電磁波存在的實(shí)驗(yàn)研究。

1888年他測(cè)量了電磁波速率，證明它等于光速。赫茲（1857－1894）

麥克斯韋的電磁學(xué)理論揭示了電、磁、光的統(tǒng)一性，標(biāo)志著經(jīng)典物理學(xué)的成熟。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)麥克斯韋1831年6月出生于英國(guó)愛(ài)丁堡，他的父親原是律師，但父親的主要興趣是在制作各種機(jī)械和研究科學(xué)問(wèn)題，他這種對(duì)科學(xué)的強(qiáng)烈愛(ài)好，對(duì)麥克斯韋一生有深刻的影響。麥克斯韋(1831-1879)麥克斯韋10歲進(jìn)入愛(ài)丁堡中學(xué)，14歲在中學(xué)時(shí)就發(fā)表了第一篇科學(xué)論文《論卵形曲線(xiàn)的機(jī)械畫(huà)法》，反映了他在幾何和代數(shù)方面的豐富知識(shí)。16歲進(jìn)入愛(ài)丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)物理，三年