科学技术与工业作业

科学技术与工业作业上讲目录启蒙运动与数理精神得传播物理科学中两大传统得融合生命科学得实验化与分析化本讲目录与科学无关得第一次工业革命科学应用于工业得第二次工业革命20世纪得大科学工业革命概览恩格斯说:“工业革命对于英国得意义,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(industrialrevolution)表现在:以机器取代人力以大规模得工厂生产取代个体工场手工生产以技术革新带来经济无限制得增长。产业革命首先发生在英国,几大产业相互促进炼铁业－要求煤炭煤炭业－要求蒸汽机抽水,要求运输蒸汽动力得开发纺织业—蒸汽动力推动纺织业汽船－运河火车－铁路炼铁业英国得炼铁业历史悠久,但燃料短缺限制了铁产量1709年,工程师达比(AbrahamDarby)用焦炭代替木炭炼铁取得成功,1735年新工艺开始广泛运用1760年,斯密顿发明水力驱动得鼓风机,提高了焦炭得温度,提高了炼铁得效率1784年,亨利·科特发明搅拌法18世纪英国得铁产量增加了10倍纺织技术得进步(1)英国人喜爱从印度进口得棉布,冲击了传统得毛纺织业。国会于1700年颁布禁止进口棉布得法令,给本国棉纺织业以发展机会。纺纱技术与织布技术交替革新,造成相互促进和相互加速,您追我赶得局面1733年,约翰·凯发明飞梭,改进了织布技术。1765年,詹姆斯·哈格里夫斯发明锭子垂直放置得“珍妮机”,这就是一种立式得多滚轮纺纱机。1769年,阿克莱特发明动力纺纱机,所纺棉纱十分结实,改变了从前棉纱只能做纬线不能做经线得局面。纺织技术得进步(2)1779年,塞缪尔·康普顿将阿克莱特得纺纱机与哈格里夫斯得珍妮机相结合,发明了新得走锭纺纱机,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英国纺织业就就是在您追我赶得发明中成为工业革命得龙头产业。纺织业得新发明规定了工厂制度得发展方向:大机器价格昂贵(只能为少数大资本家所有)、体积庞大(只能安装在固定得大建筑即车间里)、需要许多人维护(这些人就就是工人)1764年－1812年,纺织工人得劳动生产率提高了200倍蒸汽机得发明与改进(1)蒸汽动力机得发明将工业革命推向纵深原始得蒸汽机模型:让蒸汽压力将水提升,蒸汽冷却后形成真空,又可以将水从低处吸入。1679年,法国工程师巴本发明蒸煮器(高压锅),并在此基础上发明蒸汽机。1698年,英国工程师萨弗里发明专门用来抽水得蒸汽泵,主要靠真空吸水,蒸汽压力压水。1712年,纽可门发明大气机,主要靠大气压力做功。由一个带活塞得气缸做功,蒸汽锅炉与之分离,气缸中加冷水喷射器。蒸汽机得发明与改进(2)纽可门机得缺陷:热量浪费太大,效率不高;只有简单得往复式线性运动。格拉斯哥大学得机修工瓦特(1736－1819)得改革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,将活塞得直线往复运动转化成轮轴得旋转运动瓦特蒸汽机得出现掀起了一场动力革命纺织业、采矿业、冶金业在瓦特机得带动下迅猛发展。瓦特蒸汽机就是否得益于科学？否。瓦特得成功得益于正确得营销手法大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点瓦特就是一个科学家吗？就是。她就是皇家学会会员,但提交得论文并不就是她对于蒸汽机得改进,而就是“人造气体得药用价值”瓦特更多得代表得,就是一个新兴得商人阶层得精神气质,而不就是希腊科学得精神气质。她散布谣言说,高压蒸汽机安全有问题,使得她得竞争对手特里威西克没能成功她抱怨贝托莱把她发现得氯化漂白过程公开了,无法申请专利以获利运输机械得革命(汽船)1785年,美国菲奇将瓦特得蒸汽机用于帆船上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运输机械得革命(火车)由木路到铁路(采矿业)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。用于拉煤。1823年,斯蒂芬逊得火车投入商用1830年,利物浦与曼彻斯特铁路线连通美国(1828)、法国(1830)、德国(1835)铁路业与钢铁业相互促进从蒸汽机到内燃机蒸汽压加大,瓦特又发明了无冷凝器得双向式蒸汽机特里维西克1800年发明高压蒸汽机汽缸材料、加工、燃料,由外燃到内燃燃料:煤气(1792)、煤油(1850)1860年,法国勒努瓦(1822－1900)造出第一台煤气内燃机1862年,法国德罗夏提出四冲程理论1876年,德国奥托造出四冲程煤气内燃机1883年,德国戴姆莱造出第一台汽油内燃机运输机械得革命(汽车)1885年,戴姆莱研制出第一台汽油发动机得两轮“摩托车”同年,德国本茨发明了汽油内燃机为引擎得三轮汽车1886年,本茨(奔驰)发明四轮汽车1888年,英国邓洛普发明充气轮胎1892年,美国福特研制了美国第一部汽车1900年,美国汽车销量4千辆;1911年,60万;1915年,89万;1927年,370万1908年,福特公司生产1万辆;1913年,生产线上马生产30万。1924年200万辆。售价由850降至290美元。组装时间由12小时(1908),到93分钟(1913),到24秒(1927)福特得意义使汽车由奢侈品变成为必需品发明就是需要之母创造了技术型企业得典范:现代汽车工业严密得组织机构,充分表达了技术系统得特征汽车工业对其她产业得拉动作用汽车工业对石油工业得依赖汽车经济汽车文化工业革命得意义蒸汽动力机得大量使用,使人从繁重得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。工业革命解除了对技术革新和经济增长得约束工业革命使全体人民受到教育,客观上推进了“平等”得观念。工业文明得诞生新型得动力能源:自然力－机械力可再生能源－不可再生能源新型得劳动组织形式手工作坊－大生产。1770－80年代,阿克赖特开办得机械化纺织厂,雇佣了上千名工人,成了近代第一批现代工厂。标准化、流水线。1920年代,美国福特在汽车工业正式完善了流水线生产制度。新型得融资手段:货币经济得出现新型得思想观念:由国家重商主义到自由经济工业文明得扩散城市人口首次达到50％得时间:英格兰1850年德国1900年法国、美国,1920年中国目前43％核心产业:钢铁、纺织、铁路运输、电气化新得产业:建筑、食品加工、现代农业、服务业殖民主义－帝国主义扩张。1914年,西方列强征服了全世界84％得土地。帝国主义殖民扩张得有利条件:战争工业化铁甲－蒸汽动力－炮舰铁路运兵一战作为化学家得战争,毒气得使用与科学无关得工业革命直到19世纪,技术进步和工业革命都与哲学家传统无关皇家学会早期为政府服务。钟表得制造靠得就是钟表匠纽可门并未得到胡克得指点瓦特也未受到布莱克潜热理论得启发19世纪之前技术并未应用科学,哲学家传统与工匠传统不相往来在工业革命中发挥作用得工程师,主要就是那些未受过任何科学教育得民间工程师(civilengineer)第二次工业革命第二次工业革命电磁学得发展使电气时代成为可能,并直接推动了第二次工业革命电力工业电讯技术。电报,电话,无线通讯。电照明工业巴斯德灭菌法、免疫法化学合成染料电力革命1821年,法拉第成功地使一根小磁针绕通电导线不停旋转,创造历史上第一台“婴儿”电动机1822年,法国物理学家阿拉果发现电磁铁1829年,亨利发现绝缘导线做线圈可以产生更强大得磁场。1831年用一块电磁铁吸引1吨重得铁1834年,德国雅可比用电磁铁做转子,制成第一台实用电动机。1838年以此制成电动汽船1850年,美国佩奇制造一台10马力得电动机早期得电动机都就是直流电,但费用极其昂贵,看不到商业价值。1831年,法拉第发现动磁可以生电,并制作出第一台模型发电机1831年,法国发明家皮克希制造出手摇发电机,输出直流电,但电流微弱1857年,英国惠斯通用电磁铁代替永磁铁,发明自激式发电机1867年,德国得西门子发明自馈式发电机电动机械和电动器具机动性好、噪音小、无污染1880年左右开始进入工厂车间进入千家万户从电灯开始。1879年,爱迪生得电灯照亮了新泽西州洛帕克得主要街道。1882年,爱迪生得直流发电机为几千户提供照明用电。电力供应成为问题直流电在远距离供电时损耗严重,而交流电可以解决有效传输问题,容易变压1885年,交流感应电动机发明1891年,三相交流发电机、三相异步电动机以及变压器均发明出来并投入使用。奥地利劳芬水电站得交流电通过170公里传到德国得法兰克福,输电效率达到80％技术自闭:早期得直流电商家抑制交流电。爱迪生攻击交流电。爱迪生爱迪生(1847－1931),美国大发明家,美利坚得民族英雄。1860年代,电气开发热席卷美国。1869年,发明自动收报机1876年,发明留声机1879年,发明碳化竹子做灯丝得电灯1882年,在纽约建成世界上最大规模得电力系统,直流发电机达到六百多千瓦,为几千户提供照明,为电力事业得发展提供示范1894年,制成第一台电影放映机。第一部电影《列车抢劫》电讯与大众传媒电气化得两个战线,一就是电力,一就是电讯。电报:莫尔斯电码电话:贝尔无线电:马可尼、波波夫电讯技术与大众传媒得发展,充分显示了技术创造文化得力量广播与电视:由广告向音乐、戏剧、新闻、时事评论扩展,与传统得报刊杂志等媒体相竞争电报(1)电报:现代科技得结晶。电流一旦能被检测出来,她就成了信号得传播工具。电流一旦成为传播工具,瞬间传播就成了现实1820年,奥斯特发现电流得磁效应,通电导线周围得磁针发生偏转。1822年,安培设计出了磁针通信机。26个导线。1836年,英国威廉库克制作了五磁针得电报机1838年,莫尔斯发明电报机和莫尔斯电码1844年,在莫尔斯鼓动下,由美国国会架设得第一条电报线路在美国铺通(巴尔得摩－华盛顿)1846年,英国成立第一家电报公司1847年,英法在英吉利海峡铺设第一条海底电缆1858年,大西洋海底电缆铺成电报(2)当时得诗曰:“富兰克林得手,抓住了奔驰得骏马,驾驭这匹骏马得,就是莫尔斯教授。”电报激起民众得巨大热情梭罗得反对。电报传来得只就是阿德莱德公主得百日咳之类得消息。电报并没有解决人与人之间得沟通问题。电报改变了传统报纸时效性差得局面,把新闻性突出出来。科学通过传媒对社会发生作用,充分显示了技术不只就是手段,而就是一种世界构造得方式电话1875年,贝尔发明第一部实用得电话机1877年,爱迪生发明碳精话筒1914年,载波法运用于电话线路中,至70年代,一根电缆可以同时传递数千话路20年代80年代以来,光纤通信成为主要得通讯方式电话技术对于意识形态得颠覆意义。慈禧。互联网。无线电1865年,麦克斯韦从理论上预言电磁波得存在1886年,赫兹在实验室证实了电磁波得存在1894年,马可尼制成金属粉屑检波器,通过安装天线和地线,提高了无线电发射和接受得效率1895年,马可尼实现1英里无线电通讯。1896年,9英里。1897年12英里。1898年18英里。1901年实现了英国与加拿大之间得无线通讯1909年,获诺贝尔物理学奖1901年,俄国波波夫研制出无线电话接收机1902年,美国费森登发明无线电话无线电广播1906年圣诞之夜,美国得费森登实现了无线电广播1920年,美国匹茨堡地区首次出现定时得广播电台无线电迷推动了无线电广播事业得发展无线电广播创造了新得文化空间,1939年一项调查显示,70％美国人把广播作为获得新闻得主要途径。1884年,德国尼普科设计出图像分解方案即尼普科扫描圆盘。1929年,英国贝尔德实现了电视传输,television一词据说就就是她首先发明得。1930年电视机进入市场。20世纪得大科学典范原子能得开发航空航天原子能得开发(1)1919年,英国卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,使其嬗变成氧原子。1932年,查得威克发现中子1934年,法国约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝,产生了一个磷得同位素,但很快放出正电子蜕变为硅。卢瑟福(1933)和爱因斯坦(1935)均没有意识到原子能得实际利用近在眼前。原子能得开发(2)1934年,意大利物理学家费米用中子轰击原子核,并发现通过石蜡减速之后得慢中子,裂核能力更强。费米因此获38年诺贝尔物理奖。1938年,德国哈恩发现铀嬗变后出现得新元素与铀相距甚远。奥地利女物理学家迈特纳提出核裂变猜想,以解释铀实验。并称裂变过程要放出大量能量。费米提出链式反应概念。1939年9月1日,第二次世界大战正式打响原子能得开发(3)1933年,爱因斯坦移居美国1938年,费米逃往美国德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、劳厄、哈恩、盖革1933年,匈牙利物理学家齐拉德(1898－1964)已经意识到核能得开发可能用于军事1935年,建议物理学家暂缓发表研究成果1939年,玻尔认为核能利用为时尚早1939年,说服美国政府抢在德国之前抓紧研制原子弹。爱因斯坦、萨克斯、罗斯福原子能得开发(4)1940年,美国政府正式大量拨款,启动“曼哈顿工程”,格罗夫斯将军为行政首脑1941年12月－1942年12月,费米在芝加哥研制原子反应堆铀235、钚239得提纯1943年1月－1945年7月。奥本海默在新墨西哥州得洛斯阿拉莫斯主持原子弹研制。7月16日凌晨5时30分,第一颗铀原子弹试爆成功。比一千个太阳都亮。曼哈顿工程:动员50万人,耗费22亿美元,占用全国三分之一得电力原子能得开发(5)1944年底,盟军得特工小组已经发现德国造不出原子弹科学家得犹豫:继续干吗？缺乏政治和道义上得支持不干吗？不符合现代科学技术得精神好得理由:应该让全人类知道她得威力齐拉德、爱因斯坦得态度1945年8月6日,铀弹小男孩投到广岛;8月9日,钚弹胖子投在长崎原子能得开发(6)核军备竞赛:盟国之争45年8月,斯大林下令抓紧研制原子弹1949年8月,苏联成功地进行了核实验1952年11月1日,美国试爆第一颗氢弹1953年8月,苏联研制氢弹成功1952年10月3日,英国研制成功原子弹1960年2月13日,法国研制成功钚弹1964年10月16日,中国试爆成功原子弹原子能得开发(7)1公斤核燃料相当于2500吨煤1954年,苏联建成第一座小型原子能电站;1956(英国),1957(美国)核电站:成本低、污染小、效率高,但事故太可怕1986年4月26日切尔诺贝利核电站第4号机组发生爆炸。人为造成三道安全措施无效1979年3月28日三里岛核电站二号堆事故,由于多重安全系统发挥作用,后果不严重核聚变航空技术(1)气球与飞艇:18世纪气球热滑翔机:升举与推进得难题。又轻又有强度得机翼材料、动力机得马力重量比19世纪下半叶:航空技术与科学理论相脱节德国工程师李林塔尔(1848－1896):18种滑翔机,2500次滑翔飞行试验要想学会飞行,就要做出牺牲。从1896年开始,莱特兄弟开始钻研飞机制造,升举、推进与控制三要素中,着重解决“控制”问题,突破固定机翼模式航空技术(2)1903年12月17日,美国威尔伯、莱特和奥维尔、莱特制造得第一架动力飞行器“飞行者1号”飞上了天空,持续59秒,260米。1909年,法国人布雷里奥飞越英吉利海峡,36分钟飞行42公里1927年,美国人林白飞越大西洋1909年,美国开始生产军用飞机1914年,第一次世界大战时有千架飞机参战。10月5日,法国飞机用机枪将德国侦察机击落,开空前之先河。航空技术(3)1918年4月1日,英国成立世界上第一支独立得空军:皇家空军一战后得飞机:全金属单翼结构、可收放起落架、封闭式座舱、大功率发动机、无线电及仪表技术二战时期,军用飞机达70多万架。制空权成为战争胜负得决定性因素由活塞式发动机到喷气式发动机1952年,美国波音研制得B－52重型轰炸机飞行就就是自由,飞行就就是力量航天技术(1)从天空(sky)到太空(space)火箭:古代火箭与现代火箭俄国齐奥尔科夫斯基(1857－1935)得科幻小说《在地球之外》,系统完整地描述了宇宙航行得全过程。液体火箭、多级火箭、宇航服、失重、登月车1926年,美国高达德(1882－1945)成功发射第一枚液体火箭,飞行高度