自然科技发展概论3(近代科学技术)

第三章近代科学技术

第1页自然科技近代所谓近代，大约从公元15世纪下半叶——19世纪末、20世纪初，又可分为前后两个时期。前期约从公元15世纪下半叶——18世纪中叶；后期约从18世纪中叶——19世纪末20世纪初。第2页第一节近代前期自然科学产生一、近代前期科学技术产生历史背景二、哥白尼太阳中心说向宗教神学挑战三、血液循环发觉及其对宗教冲击四、经典力学体系形成五、数学发展第3页一、近代前期科学技术产生历史背景1．资本主义生产方式兴起

中世纪之后，科学以意想不到神奇速度一下发展起来，其首要原因应归功于资本主义兴起。资本主义生产方式兴起，首先迫切需要先进科学技术作依靠，另首先又为科学技术发展提供了研究课题、资料和必要物质伎俩。第4页一、近代前期科学技术产生历史背景2．航海探险

伴随资本主义发展，需要充分原料、资金、劳动力和市场，急需打开通往外界通道，于是一些冒险家先后组织船队进行航海探险。最先组织大规模航海探险国家是葡萄牙和西班牙。他们早就利用航海到非洲掠夺黑奴，寻找黄金和象牙。第5页一、近代前期科学技术产生历史背景2．航海探险

航海探险直接或间接地推进了科学技术发展。首先，它证实了大地是球形，又发觉了新大陆，这就加深了人们对地球认识；同时，它也推进了天文学、大地测量学、数学和力学发展。航海探险开阔了欧洲人眼界，使他们从狭小欧洲走向辽阔亚、非、美，所见所闻丰富了他们头脑和思想。

第6页一、近代前期科学技术产生历史背景3．文艺复兴

文艺复兴发生在公元14—16世纪，它是资产阶级在意识形态领域发动一场反封建、反宗教文化运动，争取政治上统治权。文艺复兴首先在意大利出现，以后遍布欧洲各国。

第7页一、近代前期科学技术产生历史背景3．文艺复兴

文艺复兴基本内容能够概括为：提倡人权，反对神权；提倡人性，反对神性；歌颂世俗，蔑视天堂；推崇理性，反对神启。可见，文艺复兴含有显著反封建、反宗教倾向性，是一场思想解放运动。文艺复兴主要代表人物有但丁、薄伽丘、达·芬奇、塞万提斯、莎士比亚、哥白尼等人。第8页二、哥白尼太阳中心说向宗教神学挑战1．哥白尼生平及学说

哥白尼(NicolausCopernicus，1473一1543)1506—1512期间，用了6年时间写下了代表作——《天体运行论》，创建了近代天文学。成书后又用了30年时间进行修改，书中全部27个例子，25个是他自己观察所得。《天体运行论》标志系统太阳中心说形成。

第9页二、哥白尼太阳中心说向宗教神学挑战《天体运行论》

第一卷是宇观概论，介绍日心说基本观点，论证地球是太阳一个行星，解释春夏秋冬四季循环原因等；第二卷是应用球面三角解释天体在地球上视运动；第三卷是讲太阳运动计算方法；第四卷是讲月亮运动；第五、六卷是讲行星运动，推算星历表，预告星位。第10页二、哥白尼太阳中心说向宗教神学挑战太阳中心说基本观点：

太阳是宇宙中心，行星都绕太阳运转，地球是围绕太阳运转一颗普通行星，本身在自转着；月球是地球卫星，地球带着月球绕日运行，行星在太阳系中排列次序是土、木、火、地、金、水，它们绕日周期分别为30年、12年、2年、1年、9个月、80天（以后准确测量为88天）；恒星固定在天球上。

第11页二、哥白尼太阳中心说向宗教神学挑战2．布鲁诺和伽利略对哥白尼太阳中心说捍卫和发展(1)布鲁诺捍卫和发展。

他是哥白尼太阳中心说忠实捍卫者和发展者，在近代科学史上是向宗教神学斗争勇士。1584年，他在英国出版了《论无限性、宇宙和诸世界》，宣传并发挥了哥白尼太阳中心说，提出了多太阳系和宇宙无限性思想。在哲学上，他认为最好哲学是“最符合于自然真理”。第12页二、哥白尼太阳中心说向宗教神学挑战2．布鲁诺和伽利略对哥白尼太阳中心说捍卫和发展(2)伽利略捍卫和发展。

1609年，他用自制、可放大30倍望远镜观察天空时发觉：太阳有黑子；月亮有山谷；木星如同一个小太阳系，有4颗卫星；还证实了哥白尼所说金星有盈亏。1632年，他出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》，分析了托勒密体系不合理性，论证了哥白尼体系合理性，支持哥白尼太阳中心说立场。第13页三、血液循环发觉及其对宗教冲击1．维萨留斯对解剖学新贡献

维萨留斯坚持亲自主刀解剖，按系统叙述了人体结构；同时，用事实批驳了宗教宣扬在人体内存在“复活骨”以及男人肋骨比女人少一根乱说。人体内根本不存在什么永不毁坏“复活骨”，男人和女人肋骨数是相同，都是24根；在解剖基础上维萨留斯于1543年出版了《人体结构》一书，奠定了医学基础。第14页三、血液循环发觉及其对宗教冲击2．塞尔维特发觉血液小循环

塞尔维特(1511—1553)是西班牙医生，是维萨留斯同学。经过对人体解剖生理学研究，发觉了血液小循环(心肺循环)。1553年，他出版了《基督教复兴》一书，其中用6页左右篇幅描述了血液小循环情景。第15页三、血液循环发觉及其对宗教冲击3．哈维确立血液循环理论

哈维(1578—1657)是英国生理学家，解剖过七十各种动物，观察其心脏搏动，发觉心脏每分钟大约跳动72次，1小时，心脏排出血量为相当于人体重量1.5倍。哈维意识到可能是血液在全身沿着一条闭合路线作循环运动。第16页三、血液循环发觉及其对宗教冲击3．哈维确立血液循环理论

哈维意识到：血液从右心室输出静脉血经过肺部变为动脉血，然后经过左心耳进入左心室；从左心室搏出动脉血，沿动脉抵达全身，然后再沿静脉回到心脏。他还预言：在动脉和静脉末端必定有一个微小通道(毛细血管)把二者联结起来，这就是血液大循环。用试验检验血液循环，他用蛇做活体解剖。

第17页三、血液循环发觉及其对宗教冲击3．哈维确立血液循环理论

1628年，哈维出版了《动物心血运动及解剖学研究》，说明了他血液循环理论。因为哈维贡献，他被誉为“近代生理学之父”。哈维逝世后，意大利解剖学家马尔比基、荷兰科学家列文虎克分别于1660年和1688年经过显微镜观察发觉了毛细血管，证实了哈维在动、静脉末端有经过毛细血管把二者相连预言。第18页四、经典力学体系形成自然科学从宗教神学禁锢中解放出来，首先发展并成熟起来、形成独立体系是经典力学。经典力学体系形成不是哪一个人功劳，而是一批科学家共同努力结果。这些科学家主要有伽利略、开卜勒、惠更斯、胡克、哈雷、牛顿等。第19页四、经典力学体系形成1．伽利略对经典力学贡献

(1)发觉了自由落体定律。

在伽利略时代人们对物体下落认识还停留在亚里士多德重物体比轻物体下落得快水平（亚里斯多德理论：速度和质量相关）。伽利略从逻辑推理和试验两个方面开展了工作（落体下落距离跟运动时间平方成正比）。第20页四、经典力学体系形成1．伽利略对经典力学贡献

（2）发觉惯性运动

伽利略又发觉了惯性运动，推翻了亚里士多德关于物体运动必须有力连续作用观点（亚里斯多德动力学理论：力是运动原因）。惯性运动发觉证实了物体不但有保持其静止状态不变特征，而且有保持其匀速直线运动不变特征；物体维持其原来运动状态，并不需要外力，外力是改变其原有运动状态原因（外力不是维持运动原因，而只是改变运动状态原因）。

第21页四、经典力学体系形成1．伽利略对经典力学贡献

(3)发展了抛物体运动轨迹理论。

伽利略用几何方法证实：一个平抛能够分解为两种运动：一是水平方向匀速直线运动，依据惯性原理，它使物体一直保持这一运动不变；另一个是在引力作用下，沿垂直方向上自由落体运动，这一运动使物体在这个方向上速度按时间成正比地增加。这两种运动综合起来，便得出旅程为抛物线状。他还论证了为何在抛射仰角为45°时射程最远。第22页四、经典力学体系形成1．伽利略对经典力学贡献伽利略在动力学上成就，集中反应在他《关于力学和位置运动两种新科学对话与数学证实》(简称《关于两种新科学对话》)一书中，这本书出版标志着经典力学作为一门独立学科诞生。伽利略创建试验和数学相结合科学研究方法也成为经典方法，对整个近代科学产生了深远影响。第23页四、经典力学体系形成2．开普勒对天体之间作用力研究及其影响

开普勒(JohannesKepler，1571—1630)是德国第一位伟大新教徒数学家和天文学家。1596年，他发表了《宇宙奥秘》。1609年，开普勒发表了《新天文学》一书和《论火星运动》一文，公布了两个定律：第一定律（轨道定律）：全部行星都沿椭圆轨道运行，太阳位于这些椭圆一个焦点上。第二定律（面积定律）：太阳至行星连线在相等时间内扫过相等面积。第24页四、经典力学体系形成2．开普勒对天体之间作用力研究及其影响

1619年，他又在《宇宙友好》一书中，说明了行星运行第三定律，即周期定律。他发觉，行星绕日运行周期平方与它到太阳平均距离立方成正比。开普勒利用这一定律算出了当初已知太阳系六大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星)运行周期和与太阳平均距离，荣获“太空律师”美名。

在研究火星运动真实轨道时，发觉观察值与按照哥白尼学说推算出值有0.133°(即约8ˊ)差数。他大胆地改用椭圆进行计算，结果与观察值完全吻合。第25页四、经典力学体系形成3．万有引力定律发觉

(1)惠更斯工作。

惠更斯(ChristanHuyRens，1629一1695)是荷兰物理学家，是英国皇家学会外籍会员，在科学上有很多成就，牛顿称他是尽善尽美科学家。经过对自己创造钟摆进行研究，发觉物体保持圆周运动需要一个向心力，并得出了向心加速度公式：a=v2/R。第26页四、经典力学体系形成3．万有引力定律发觉

(2)胡克工作。

胡克长久从事物理学和天文学研究，并自制仪器。依据弹簧试验结果，提出了胡克定律；用自制显微镜发觉了细胞。1674年，胡克在《从观察角度证实地球周年运动尝试》一文中，提出了关于天体引力问题三个假设，并明确认识到力和距离平方成反比。第27页四、经典力学体系形成3．万有引力定律发觉

(3)牛顿对万有引力定律贡献。

1665—1666年，牛顿经过对地球对月球引力研究。独立发觉了天体间引力与其距离平方成反比关系，并认为，这一引力并非磁力，本质上就是地球重力，地球把它对地面物体吸引力伸展到月球上，从而使月球绕地球旋转。第28页四、经典力学体系形成3．万有引力定律发觉

(3)牛顿对万有引力定律贡献。

至于万有引力定律发觉，则是广泛地利用前人及他同辈人结果进行推论，以及自己努力而取得。万有引力定律表明：任何两个天体间都存在着相互吸引作用力，而且这一引力也存在于地面上任何两个物体之间，故称为万有引力。第29页四、经典力学体系形成3．万有引力定律发觉

牛顿发觉万有引力定律特殊功劳在于：

第一，他把其它科学家认为只是局部天体之间引力作用推广到宇宙中一切含有质量物体之间；第二，从理论上准确计算出这种引力大小；第三，证实了任何两个物体间万有引力能够看作集中作用于物体质点上；第四，从万有引力定律能够推出行星运动三定律。第30页四、经典力学体系形成4．牛顿对经典力学综合

1678—1684年，牛顿完成了引力问题论证。1687年，在哈雷支持下，出版了他《自然哲学数学原理》，第一次把地面力学和天体力学统一起来，建立起经典力学体系，完成了近代自然科学史上第一次大综合。第31页牛顿力学体系建立（一）牛顿运动第一定律牛顿运动第二定律牛顿运动第三定律第32页牛顿力学体系建立（一）牛顿运动第一定律：除非受到外来作用力，不然物体速度(v)会保持不变。也叫做惯性定律：物体都含有保持原有运动状态特征。

牛顿运动第二定律：质量为m物体动量(p=mv)改变率是正比于外加力F且发生在力方向。即物体加速度和它所受外力大小成正比。牛顿运动第三定律：作用力与反作用力是数值相等且方向相反,即每一个作用力都有一个方向相反大小一样反作用力。第33页牛顿力学体系建立（二）万有引力定律向心力F=m·v2/r——惠更斯r是行星和太阳距离，v是行星运动线速度，m是行星质量。由v=2πr/T得F=4π2()r3T2mr2r3T2——开普勒（行星运动第三定律）Ｆ∝m′m/r2F=G

m′mr2第34页

在万有引力定律发觉过程中,第谷、开普勒、牛顿各作了哪些工作？各有哪些贡献？思索一：第35页

第谷——经过连续20年观察，取得了大量数据资料，

——为发觉行星运动本质和规律准备了十分丰富和准确感性材料。第36页

开普勒——以感性材料为基础，开动脑筋，重复计算，发觉了现象间真实联络，提出了行星运动三大定律，科学地回答了“行星是怎样运动”问题。

——迈入了理性认识大门。第37页

牛顿——发觉了万有引力定律，回答了“行星为何这么运动”问题。

——完成了对这个问题由感性认识上升到理性认识过程。第38页2、开普勒为何能认识行星运动规律?3、牛顿为何能比他人看得更远些?——他停留在观察水平，未能对这些感性材料正确地进行加工制作。——利用理性思维，对第谷留下感性材料进行了正确加工制作。思索二：1、第谷为何没能认识行星运动规律?

第39页牛顿——在前人基础上，利用了自己力学成就，在更辽阔范围里，在更抽象程度上，对感性材料由此及彼，由表及里进行思索、计算，付出了艰辛劳动，发觉了万有引力定律。——具备了良好主观条件，充分利用了客观条件，正确地发挥了主观能动性。第40页

由感性认识上升到理性认识，透过现象认识本质，必须具备哪些条件?一、占有十分丰富和合乎实际感性材料二、利用科学思维方法对感性材料进行加工制作思索三：第41页五、数学发展1．解析几何学创建

解析几何学主要创建者是法国笛卡儿(1596—1650)和费尔马(1601—1665)。解析几何学是利用代数方法，借助坐标研究几何对象。作为数学家和哲学家笛卡儿于1637年发表《更加好地指导推理和寻求科学真理方法论》一书，作为该书三篇附录之一《几何学》，标志着解析几何学诞生。第42页五、数学发展2.微积分创建

(1)微积分思想历史渊源。

公元前3世纪希腊阿基米得在研究处理抛物弓形面积、球和球冠面积、螺线下面积和旋转双曲线体体积问题中，就隐含着近代积分学思想。到了17世纪，有许许多多科学问题需要处理，许多著名数学家、物理学家、天文学家如费尔马、笛卡儿、巴罗、开卜勒等都为此作了大量和卓有成效研究，为微积分创建作出了贡献。第43页五、数学发展2.微积分创建

(1)微积分思想历史渊源。

科学问题：一是研究运动时要求瞬时速度问题；二是求曲线切线问题；三是求函数最大值与最小值问题；四是求曲线长度、曲线围成面积、曲面围成体积、物体重心、一个相当大体积物体作用于另一物体上引力等。第44页五、数学发展2.微积分创建

(1)微积分思想历史渊源。

17世纪下半叶，在前人工作基础上，英国牛顿和德国数学家莱布尼兹分别独立研究和完成了微积分学创建工作。最大功劳是把看起来不相关两个问题联络起来，一是切线问题(它是微分学中心问题)，一是求积问题(它是积分学中心问题)。第45页五、数学发展2.微积分创建

(2)牛顿对创建微积分学贡献。

在他1711年正式出版《利用无穷多项方程分析学》中，给出了求瞬时速度普遍方法，说明了求改变率和求面积是两个互逆问题，从而揭示了微分与积分联络，即沿用至今所谓微积分基本定理。第46页五、数学发展2.微积分创建

(2)牛顿对创建微积分学贡献。

牛顿于1671年完成，直到1736年才正式出版《流数术和无穷级数》，又对他微积分理论作了更广泛而深入说明，并在概念、计算技巧和应用上都作了很大改进。第47页五、数学发展2.微积分创建

(2)牛顿对创建微积分学贡献。

牛顿于1676年完成，发表于1704年研究可积曲线经典文件——《求曲边形面积》。这篇论文主要在于澄清一些遭到非议基本概念，把求极限思想方法作为微积分基础在这里已初露端倪。第48页五、数学发展2.微积分创建

(3)莱布尼兹对创建微积分贡献。

莱布尼兹(1646—1716)是德国数学家。被誉为“17世纪亚里士多德”，他最突出成就是创建了微积分方法。他微积分思想最早记在他1675年数学笔记中。莱布尼兹意识到微分与积分是互逆关系。第49页五、数学发展2.微积分创建

(3)莱布尼兹对创建微积分贡献。

莱布尼兹第一篇微分学论文《一个求极大极小和切线新方法，它也适合用于分式和无理量，以及这种新方法奇妙类型计算》于1684年发表。关于积分学第一篇论文发表于1686年。莱布尼兹在创建微积分过程中，花了很多时间来选择精巧符号，如等。第50页第二节第一次技术革命一、第一次技术革命起点——纺织机改革

1、由飞梭创造到纺织机改革。

1733年，兰开夏郡制梭工人凯伊(1704一1774)创造了飞梭，使织布速度提升了一倍。“纱荒”推感人们去改进纺纱技术。“珍妮纺车”——水力纺纱机——“骡机”

第51页2、纺纱机改革促进织布机向机械化过渡。纺纱广泛应用机器结果处理了“纱荒”，不过纺纱数量增加又使织布与纺纱产生了新不平衡：织布落后于纺纱。以水力为动力机械织布机——用蒸汽机带动织布机一、第一次技术革命起点——纺织机改革第52页二、第一次技术革命标志——蒸汽机创造与使用1、创造蒸汽机前奏。

1690年，法国物理学家巴本提出了使蒸汽机冷凝，蒸汽能使圆筒中活塞上下运动。塞维利创造了第一台用于抽水蒸汽机“矿山之友”。英国人纽可门于1705—1706年间创造了技术上比塞维利蒸汽机先进、实用价值较大大气蒸汽机。

第53页二、第一次技术革命标志——蒸汽机创造与使用2．瓦特双向通用蒸汽机。

因为纽可门蒸汽机运动是直线往复运动，只能用于抽水，热效率不高，功率不大。要想使蒸汽机成为通用动力机，在技术上必须处理两个问题：一是提升它热效率；二是将直线往复运动变为连续圆周运动。第54页二、第一次技术革命标志——蒸汽机创造与使用2．瓦特双向通用蒸汽机。

经过一系列改进，1783年制成了第1台双向蒸汽机，1784年投入使用，热效率大大提升，耗煤量仅为纽可门机三分之一。这种蒸汽机被普遍应用于各行各业，它在第一次技术革命中产生了巨大影响，在快要一个世纪中掀起并主导了整个世界产业革命。蒸汽机创造和使用时代被称为“蒸汽时代”。第55页第三节近代后期科学成就一、天文学二、地质学三、物理学四、化学五、生物学十九世纪世界自然科学三大发觉在此期间产生第56页一、天文学1．天文观察新发觉

俄国多尔帕特天文台台长斯特鲁维借助于折射望远镜发觉了2200多颗新双星。1781年，英国天文学家赫歇尔利用自制大型反射望远镜发觉了天王星。1846年，德国天文台台长加勒发觉了海王星。第57页一、天文学1．天文观察新发觉

1839年，阿拉戈创造了银板摄影法，随即摄影术便被广泛应用于天文学研究之中。1840年，美国德雷伯(J．W．Draper)利用大型望远镜和摄影术拍摄了第一张月亮表面照片；1845年，德国费索(Fizeau)拍摄了第一张太阳照片；1877年，米兰斯基伯雷利(G．Schiaparelli)公布了当初最准确火星表面图片。第58页2．赫歇尔（Herschel）恒星天文学赫歇尔利用统计方法研究了恒星空间分布和运动。发觉银河系中心及附近恒星数目显著多于其它区域，从而提出了第一个银河系结构模型：银河由大量恒星组成，其形状如扁平圆盘，直径约7000光年，厚度为1300光年。1783年，赫歇尔发觉了恒星自行，并估测了太阳运动，打破了太阳及恒星静止不动陈旧观念。因为赫歇尔在恒星研究方面成就，被誉为“恒星天文学之父”。

第59页

3．天体物理兴起

基尔霍夫三定律：第一，白炽固体或高压白炽气体产生连续光谱，其范围从红光到紫光；第二，低压发光气体和蒸汽光谱是一些分离明线，而且每种元素都含有独特一组发射光谱线；第三，能够发出某一特定光谱物体对这条谱线有强烈吸收能力。

第60页4.天体起源和演化假说(1)康德一拉普拉斯星云假说(太阳系起源假说)。1755年德国康德发表《宇宙发展史概论》。提出了系统关于太阳系起源星云假说。

1796年，法国天文学家、数学家拉普拉斯(Laplace)出版了他《宇宙论》，独立提出了与康德星云假说相同假说。他用牛顿力学详细论证了太阳系演化过程，

第61页4.天体起源和演化假说(2)洛克耶恒星演化理论。

1887年，英国洛克耶依据恒星光谱不一样，提出了第一个恒星演化理论，认为恒星是不停改变，不是一成不变，把天体演化学由仅限于对太阳系起源和演化研究推进到对普通恒星研究。恒星起源和演化分为四个阶段：引力收缩阶段——恒星幼年期；主序星阶段——恒星中年期；红巨星阶段——恒星老年期；白矮星和中子星阶段——恒星临终期。

第62页二、地质学1．水成论和火成论之争

(1)水成论。

1695年，英国医生伍德沃德(Woodward)在《地球自然史初探》中提出，地层不一样是洪水造成。18世纪，德国魏纳(Wegener)认为，原始地球浸没在原始海洋之中，全部岩层是在海水中经过结晶化、化学沉淀和机械沉淀堆积而成。

第63页二、地质学1．水成论和火成论之争

(2)火成论。1740年，意大利威斯修道院院长莫罗(AntonMoro)首先提出火成论，认为岩层是由一系列火暴发产生熔岩流造成。1763年，法国地质学家德马列斯特(N．Desmarest)作了实地考查，他顺着玄武岩追索到火山口，证实玄武岩是浆岩，而不是水成岩。1795年，英国地质学家赫顿(Hutton)在他《地论》中发展了火成论。认为地质学上诸现象是由各种力作而引发，尤其强调地球内热作用和地壳运动。第64页二、地质学

2．灾变论与渐变论之争

(1)灾变论。

灾变论代表人物和集大成者是法国地质学家、古生物学家和比较解剖学家居维叶(G．Cuvier）提出灾变论。第65页二、地质学

2．灾变论与渐变论之争

(2)渐变论。

渐变论创始人是英国业余科学家赫顿(JamesHutton)，他既是火成论者，又是渐变论者。渐变沦代表人物是英国著名地质学家赖尔(CharlesLyell）在《地质学原理——参考现在起作用各种原因来解释地球表面过去发生改变尝试》（1830—1833年间共出了1—3卷）中，说明了他地质渐变论思想

第66页三、物理学

1．能量守恒与转化定律发觉

(1)发觉能量守恒与转化定律发端。

早在1644年，法国数学家、天文学家、哲学家笛卡儿(ReneDescanes)在《哲学原理》一书中，就提出了运动不灭原理。第一次技术革命后，伴随蒸汽机广泛使用，迫切要求提升热机效率，从而促进了人们对热本质、热与机械运动联络和转化规律研究，这项研究成为发觉能量守恒与转化定律发端。

第67页三、物理学

1．能量守恒与转化定律发觉

(2)能量守恒与转化定律发觉。

第一个以论文形式阐述能量守恒和转化思想是德国青年医生迈尔(Mayer，1814—1878)，他是依据两件观察事实和哲学思维方法推出能量守恒和转化思想。

英国物理学家焦耳(J．Jaule)从1838—1878年，用了40年时间进行试验，写了一篇总结性论文——《论热机械当量》，公布了测定热功当量准确值，至此，能量守恒与转化观点被广为接收。

第68页三、物理学2、热力学第二定律和分子物理学

(1)热力学第二定律。

1850年德国物理学家克劳修斯和1851年英国物理学家凯尔文发觉了热力学第二定律。揭示了热运动自然过程是不可逆，除非由外界做功，方可使热量从低温物体传向高温物体。

1865年，克劳修斯把熵概念引入热力学，用以说明热力学第二定律。熵到达最大或可用热能最小时，热机就不再做功，整个系统能量守恒，处于热平衡状态。熵概念说明了热力学过程不可逆性。第69页三、物理学2、热力学第二定律和分子物理学

(2)统计物理兴起。

早在1826年，英国植物学家布朗(R．Brown)就发觉了分子运动现象，显示了物质分子处于永恒热运动之中。1857年，克劳修斯首先对热力学定律做了动力学解释。麦克斯韦则用概率统计方法研究了分子运动，于1859年发觉了气体处于热平衡时其分子数目按速度大小分布定律。1868年，奥地利物理学家波尔兹曼(L．Boltzman)发展了麦克斯韦速度分布定律，提出了平衡态气体分子能量均分定律，并用分子运动观点对熵做了统计几率解释。第70页三、物理学

3．电磁理论建立

(1)人们对电磁现象早期认识。18世纪中叶，人们已由摩擦生电发展到对天电和生物电认识1745年，荷兰人马森布罗克、枯内渥斯和德国人克莱斯特各自独立地创造了最早蓄电容器，因为前两人均是在莱顿后创造，故称为莱顿瓶。美国电学家富兰克林(BenjminFranklin)用莱顿瓶做了许多试验，1752年夏，发表了《论闪电和电相同》论文。第二年又创造了避雷针。

第71页三、物理学

3．电磁理论建立

(2)连续电流取得。1799年意大利物理学家伏打(A1essandroVolta，1745—1827)对生物电发觉进行了试验分析，指出蛙腿起到了两块金属之间产生电流敏感验电器作用，电是因为渗在溶液中两种不一样种类金属接触而产生，并认识到这种电效应比摩擦发电机产生电效应要强。基于这种认识，1800年，他用酸浸不一样金属板(银板和锌板)制成了世界上第一个电池，取得了连续电流，揭开了电力革命序幕，电技术由此产生。

第72页三、物理学

3．电磁理论建立

(3)静电力大小测定。英国物理学家卡文迪许(HenryCarendish)最早作了关于电分布试验。1767年，普列斯特利提出了静电力大小与电荷多少成正比，与距离平方成反论断。法国物理学家库仑(C．A．Coulomb）提出了“带同种电两个小球之间斥力与两球中心点距离平方成反比”主要理论。——库仑定律

第73页三、物理学

3．电磁理论建立

(4)电磁相互联络和转化发觉。

19世纪，丹麦哥本哈根大学教授奥斯特(H.C.Oersled)发觉：有电流经过导体周围会产生磁场，第一次揭示了电与磁本质联络。法国物理学家安培(A.M.Ampere）研究了电流间相互作用。1831年，英国化学家和物理学家法拉第(M.Faraday）电与磁“互生”现象必须在运动中才能发生。第74页三、物理学

3．电磁理论建立

(5)电磁理论建立。

19世纪50—60年代，英国物理学家麦克斯韦(J.C.Maxwell)补充和发展了法拉第等人电磁感应理论，创建了系统电磁学说。1888年，德国物理学家赫兹(H.R.Hertz)用莱顿瓶间隙放电证实了电磁波存在。第75页四、化学

1．氧化燃烧理论取代燃素说

(1)燃素说。(2)拉瓦锡氧化燃烧理论。1777年，他把自己发觉写成《燃烧概论》提交给巴黎科学院，把助燃气体正式定名为氧，从此结束了燃素说对化学界统治，为建立氧化燃烧理论奠定了基础。

第76页四、化学

2．原子一分子论建立

(1)道尔顿原子论。1808年，在《化学哲学新体系》中提出了原子论，并把原子量概念引入原子论，把它视为化学元素最基本特征和新原子论关键。(2)阿佛加德罗分子假说。1811年，发表了《原子相对质量测定方法及原子进入化合物时数目百分比确实定》。首次引入分子概念，提出分子假说，处理了存在半个原子矛盾。还依据原子一分子假说，测定了气体物质原子量和分子量，并确定了化合物中各种原子数目。第77页四、化学

3．有机化学兴起

(1)尿素人工合成。德国青年化学家维勒于1828年发表了《论尿素人工制成》，公布了用无机物合成尿素方法。第一次证实了有机物与无机物之间没有不可逾越鸿沟，开创了人工合成有机物新纪元。(2)有机结构理论确实立。有机化学试验推进了有机化学理论发展，许多化学在有机结构理论研究中取得了主动结果，这些结果为有机结构理论确实立铺平了道路。第78页四、化学

4．化学元素周期律发觉

(1)化学元素周期律发觉背景及知识准备。19世纪50年代前，已发觉了27种元素，截至1869年，已发觉69种元素。当初原子价概念已确立起来，意大利科学家康尼查罗提出了从分子量求原子量方法，使元素原子量得到了准确测定，为元素周期律发觉提供了可靠数据。科学家们对当初已经有元素从不一样角度进行了分类，据统计大约有50种分类法。第79页4．化学元素周期律发觉(2)门捷列夫发觉元素周期律。门捷列夫继承了前人关于元素分类结果，全方面分析了元素物理、化学性质与原子量关系，整理出了元素周期表，于1869年2月公开发表。1871年，门捷列夫又在《化学元素周期性依赖关系》中修正了周期表；并定义：元素性质周期地伴随它们原子量而改变；预告了“类铝”、“类硼”、“类硅”等元素存在，并依据它们在周期表中位置，预言了它们性质；还修正了一些元素原子量，并提议重新测定。第80页五、生物学

1．细胞学说建立

17世纪英国科学家胡克首先提出细胞这一名称，一直沿用至今。细胞学说建立于19世纪30年代末。它应归功于德国植物学家施莱登和动物学家施旺。1838年，施莱登写了《论植物发生》一文，提出了植物结构学说。1839年，施旺把施莱登观点推广到整个生物界，在《动植物结构和生长相同性显微镜研究》中，用大量资料证实：细胞是一切生物基本单位。并提出了“细胞学说”。

第81页五、生物学

2．进化论创建

(1)生物进化思想萌芽。第一个系统地提出进化论思想是法国博物学家拉马克1809年，在《动物哲学》书中第一次成功地描述了动物进化过程。(2)达尔文进化论。达尔文经过5年科学考查和20多年动植物人工变异研究，于1859年出版了他《物种起源》(全名为《经过自然选择或生存斗争保留良种物种起源》)，书中用大量而丰富资料系统、全方面地阐述了他进化论思想。第82页五、生物学

3．孟德尔和魏斯曼遗传理论

(1)孟德尔遗传定律。孟德尔提出了两条著名遗传定律：第一，分离定律；第二，独立分配定律。(2)魏斯曼遗传学说。19世纪末，在遗传学研究中代表人物是德国动物学家、新达尔文主义者魏斯曼，经过对蝇类进化、水蚤生殖行为、切割鼠尾对遗传影响等研究，于1892年提出了种质连续学说。第83页第四节第二次技术革命

一、第二次技术革命前奏

19世纪下半叶，资本主义已由自由竞争发展到垄断，垄断阶段大生产要求有强大而集中能源。要求寻找一个既集中、灵活而又经济能源分配方法，所以，将产生另一次技术革命代替蒸汽动力技术革命便应运而生，称雄一时蒸汽机时代即将过去。——电力革命

第84页一、第二次技术革命前奏电力革命与以蒸汽机为标志第一次技术革命不一样：是在理论指导下进行。18世纪以来，对电子有了初步认识，奥斯特发觉电流磁效应和法拉第发觉电磁感应原理，为电动机和发电机创造制造奠定了理论和试验基础。1831年法拉第发觉电场和磁场相互作用能够产生机械运动，创造了第一个电动机。法拉第和亨利等人造出了电动机和发电机雏形，成为第二次技术革命发端。

第85页2．第二次技术革命标志

——电机创造和电力应用1．发电机和电动机产生及发展。

1831年，法国巴黎皮克西依据法拉第发觉先后制出了世界上第一台手摇永磁式发电机。1834年，英国伦敦仪器制造商克拉抑制成第一台商用发电机，今后这种发电机在伦敦广为应用。以后，配置了由安培设计机械整流器，使发电机发出交流电变成直流电。

第86页1．发电机和电动机产生及发展永磁式发电机是使用永久磁铁式天然磁铁作为磁场，因为受磁铁本身磁强限制不可能提供强大电力，为了克服这一缺点，许多科学家和工程技术人员进行了研究。1866年底，“近代德国科学技术之父”西门子等人发展并展示了自激式发电机原理。用电磁铁取代了永久磁铁，并用发电机发出电作为本身电磁铁电源，即自激式发电机。

二、第二次技术革命标志

——电机创造和电力应用第87页1．发电机和电动机产生及发展在制造发电机同时，科技工作者已开始了电动机设计和制造。利用电流交变所产生旋转磁场切割转子导体，感应出电流，转子电流和旋转磁场相互作用而产生电磁力矩就使电动机转动起来。电动机使用还受到电源供给不足限制，直到发电技术日臻完善，电动机设计制造技术才随之完善起来。二、第二次技术革命标志

——电机创造和电力应用第88页2．电灯创造与应用。

1847年，斯提特提出用高熔点铂铱合金作灯丝材料，但因为抽真空技术没处理。1878年英国约瑟夫·斯万制成了第一个令人满意用碳丝作灯丝灯泡。1879年10月21日，爱迪生经过重复试验后创造了用碳化棉丝作灯丝材料耐用电灯。二、第二次技术革命标志

——电机创造和电力应用第89页2．电灯创造与应用。

1880年，斯万取得了制造高真空灯泡专利，1883年又取得了改进制作灯丝材料专利，与爱迪生展开了竞争。继爱迪生——斯万之后，人们又在寻找