科學(xué)技術(shù)與工業(yè)(第3次作業(yè))

1、第12講科學(xué)、技術(shù)與工業(yè)北大科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)1第3次作業(yè)題目：論培根科學(xué)要求1000-1500字，少寫多寫均不好，要學(xué)會思想明確、表述簡潔建立在文獻閱讀基礎(chǔ)之上，要有規(guī)范的文獻征引（允許引用網(wǎng)上文獻），不得有任何抄襲剽竊(一旦查出即記為零分)下周（12月7日）下午6點之前通過電郵交給各自的助教，當(dāng)晚的課上將公布未交作業(yè)名單，有疑問者課間解決，過時不再受理。請相互轉(zhuǎn)告，勿謂言之不預(yù)。2上講目錄啟蒙運動與數(shù)理精神的傳播物理科學(xué)中兩大傳統(tǒng)的融合生命科學(xué)的實驗化與分析化3本講目錄與科學(xué)無關(guān)的第一次工業(yè)革命科學(xué)應(yīng)用于工業(yè)的第二次工業(yè)革命20世紀(jì)的大科學(xué)4工業(yè)革命概覽恩格斯說：“工業(yè)革命對于英國的意義，就

2、好象哲學(xué)革命對于德國，政治革命對法國一樣。”產(chǎn)業(yè)革命即工業(yè)革命（industrial revolution）表現(xiàn)在：以機器取代人力以大規(guī)模的工廠生產(chǎn)取代個體工場手工生產(chǎn)以技術(shù)革新帶來經(jīng)濟無限制的增長。5產(chǎn)業(yè)革命首先發(fā)生在英國，幾大產(chǎn)業(yè)相互促進煉鐵業(yè)要求煤炭煤炭業(yè)要求蒸汽機抽水，要求運輸蒸汽動力的開發(fā)紡織業(yè)蒸汽動力推動紡織業(yè)汽船運河火車鐵路6煉鐵業(yè)英國的煉鐵業(yè)歷史悠久，但燃料短缺限制了鐵產(chǎn)量1709年，工程師達比（Abraham Darby）用焦炭代替木炭煉鐵取得成功，1735年新工藝開始廣泛運用1760年，斯密頓發(fā)明水力驅(qū)動的鼓風(fēng)機，提高了焦炭的溫度，提高了煉鐵的效率1784年，亨利科特發(fā)明攪

3、拌法18世紀(jì)英國的鐵產(chǎn)量增加了10倍7紡織技術(shù)的進步（1）英國人喜愛從印度進口的棉布，沖擊了傳統(tǒng)的毛紡織業(yè)。國會于1700年頒布禁止進口棉布的法令，給本國棉紡織業(yè)以發(fā)展機會。紡紗技術(shù)與織布技術(shù)交替革新，造成相互促進和相互加速，你追我趕的局面1733年，約翰凱發(fā)明飛梭，改進了織布技術(shù)。1765年，詹姆斯哈格里夫斯發(fā)明錠子垂直放置的“珍妮機”，這是一種立式的多滾輪紡紗機。1769年，阿克萊特發(fā)明動力紡紗機，所紡棉紗十分結(jié)實，改變了從前棉紗只能做緯線不能做經(jīng)線的局面。8紡織技術(shù)的進步（2）1779年，塞繆爾康普頓將阿克萊特的紡紗機與哈格里夫斯的珍妮機相結(jié)合，發(fā)明了新的走錠紡紗機，稱為“騾機”，可同時

4、紡400枚紗錠。1785年，卡特萊特造出了動力織機英國紡織業(yè)就是在你追我趕的發(fā)明中成為工業(yè)革命的龍頭產(chǎn)業(yè)。紡織業(yè)的新發(fā)明規(guī)定了工廠制度的發(fā)展方向：大機器價格昂貴（只能為少數(shù)大資本家所有）、體積龐大（只能安裝在固定的大建筑即車間里）、需要許多人維護（這些人就是工人）1764年1812年，紡織工人的勞動生產(chǎn)率提高了200倍9蒸汽機的發(fā)明與改進（1）蒸汽動力機的發(fā)明將工業(yè)革命推向縱深原始的蒸汽機模型：讓蒸汽壓力將水提升，蒸汽冷卻后形成真空，又可以將水從低處吸入。1679年，法國工程師巴本發(fā)明蒸煮器（高壓鍋），并在此基礎(chǔ)上發(fā)明蒸汽機。1698年，英國工程師薩弗里發(fā)明專門用來抽水的蒸汽泵，主要靠真空吸水

5、，蒸汽壓力壓水。1712年，紐可門發(fā)明大氣機，主要靠大氣壓力做功。由一個帶活塞的氣缸做功，蒸汽鍋爐與之分離，氣缸中加冷水噴射器。10蒸汽機的發(fā)明與改進（2）紐可門機的缺陷：熱量浪費太大，效率不高；只有簡單的往復(fù)式線性運動。格拉斯哥大學(xué)的機修工瓦特（17361819）的改革1，為了使汽缸保持溫度，單獨增加一個冷凝器（事先抽成真空以引入高溫蒸汽）2，將活塞的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)化成輪軸的旋轉(zhuǎn)運動瓦特蒸汽機的出現(xiàn)掀起了一場動力革命紡織業(yè)、采礦業(yè)、冶金業(yè)在瓦特機的帶動下迅猛發(fā)展。瓦特蒸汽機是否得益于科學(xué)？否。瓦特的成功得益于正確的營銷手法11瓦特是一個科學(xué)家嗎？是。他是皇家學(xué)會會員，但提交的論文并不是他對于

6、蒸汽機的改進，而是“人造氣體的藥用價值”瓦特更多的代表的，是一個新興的商人階層的精神氣質(zhì)，而不是希臘科學(xué)的精神氣質(zhì)。他散布謠言說，高壓蒸汽機安全有問題，使得他的競爭對手特里威西克沒能成功他抱怨貝托萊把他發(fā)現(xiàn)的氯化漂白過程公開了，無法申請專利以獲利12運輸機械的革命（汽船）1785年，美國菲奇將瓦特的蒸汽機用于帆船上1800年左右，美國富爾頓繼續(xù)制造汽船，1807年造出克萊蒙特號，采用明輪推進。1838年，英國商船天狼星號利用蒸汽動力橫渡大西洋成功13運輸機械的革命（火車）由木路到鐵路（采礦業(yè)）1796年，英國特里維西克制造了第一輛火車1814年，英國斯蒂芬遜造出第一輛實用火車。用于拉煤。182

7、3年，斯蒂芬遜的火車投入商用1830年，利物浦與曼徹斯特鐵路線連通美國（1828）、法國（1830）、德國（1835）鐵路業(yè)與鋼鐵業(yè)相互促進14從蒸汽機到內(nèi)燃機蒸汽壓加大，瓦特又發(fā)明了無冷凝器的雙向式蒸汽機特里維西克1800年發(fā)明高壓蒸汽機汽缸材料、加工、燃料，由外燃到內(nèi)燃燃料：煤氣（1792）、煤油（1850）1860年，法國勒努瓦（18221900）造出第一臺煤氣內(nèi)燃機1862年，法國德羅夏提出四沖程理論1876年，德國奧托造出四沖程煤氣內(nèi)燃機1883年，德國戴姆萊造出第一臺汽油內(nèi)燃機15運輸機械的革命（汽車）1885年，戴姆萊研制出第一臺汽油發(fā)動機的兩輪“摩托車”同年，德國本茨發(fā)明了汽油

8、內(nèi)燃機為引擎的三輪汽車1886年，本茨（奔馳）發(fā)明四輪汽車1888年，英國鄧洛普發(fā)明充氣輪胎1892年，美國福特研制了美國第一部汽車1900年，美國汽車銷量4千輛；1911年，60萬；1915年，89萬；1927年，370萬1908年，福特公司生產(chǎn)1萬輛；1913年，生產(chǎn)線上馬生產(chǎn)30萬。1924年200萬輛。售價由850降至290美元。組裝時間由12小時（1908），到93分鐘（1913），到24秒（1927）16福特的意義使汽車由奢侈品變成為必需品發(fā)明是需要之母創(chuàng)造了技術(shù)型企業(yè)的典范：現(xiàn)代汽車工業(yè)嚴(yán)密的組織機構(gòu)，充分表達了技術(shù)系統(tǒng)的特征汽車工業(yè)對其它產(chǎn)業(yè)的拉動作用汽車工業(yè)對石油工業(yè)的依賴汽

9、車經(jīng)濟汽車文化17工業(yè)革命的意義蒸汽動力機的大量使用，使人從繁重的體力勞動中解放出來，人開始以其聰明頭腦而非四肢肌肉為自己造福。工業(yè)革命解除了對技術(shù)革新和經(jīng)濟增長的約束工業(yè)革命使全體人民受到教育，客觀上推進了“平等”的觀念。18工業(yè)文明的誕生新型的動力能源：自然力機械力可再生能源不可再生能源新型的勞動組織形式手工作坊大生產(chǎn)。177080年代，阿克賴特開辦的機械化紡織廠，雇傭了上千名工人，成了近代第一批現(xiàn)代工廠。標(biāo)準(zhǔn)化、流水線。1920年代，美國福特在汽車工業(yè)正式完善了流水線生產(chǎn)制度。新型的融資手段：貨幣經(jīng)濟的出現(xiàn)新型的思想觀念：由國家重商主義到自由經(jīng)濟19工業(yè)文明的擴散城市人口首次達到50的時

10、間：英格蘭1850年德國1900年法國、美國，1920年中國目前43核心產(chǎn)業(yè)：鋼鐵、紡織、鐵路運輸、電氣化新的產(chǎn)業(yè)：建筑、食品加工、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)殖民主義帝國主義擴張。1914年，西方列強征服了全世界84的土地。帝國主義殖民擴張的有利條件：戰(zhàn)爭工業(yè)化鐵甲蒸汽動力炮艦鐵路運兵一戰(zhàn)作為化學(xué)家的戰(zhàn)爭，毒氣的使用20與科學(xué)無關(guān)的工業(yè)革命直到19世紀(jì)，技術(shù)進步和工業(yè)革命都與哲學(xué)家傳統(tǒng)無關(guān)皇家學(xué)會早期為政府服務(wù)。鐘表的制造靠的是鐘表匠紐可門并未得到胡克的指點瓦特也未受到布萊克潛熱理論的啟發(fā)19世紀(jì)之前技術(shù)并未應(yīng)用科學(xué)，哲學(xué)家傳統(tǒng)與工匠傳統(tǒng)不相往來在工業(yè)革命中發(fā)揮作用的工程師，主要是那些未受過任何科學(xué)教育

11、的民間工程師（civil engineer）21第二次工業(yè)革命22第二次工業(yè)革命電磁學(xué)的發(fā)展使電氣時代成為可能，并直接推動了第二次工業(yè)革命電力工業(yè)電訊技術(shù)。電報，電話，無線通訊。電照明工業(yè)巴斯德滅菌法、免疫法化學(xué)合成染料23電力革命1821年，法拉第成功地使一根小磁針繞通電導(dǎo)線不停旋轉(zhuǎn)，創(chuàng)造歷史上第一臺“嬰兒”電動機1822年，法國物理學(xué)家阿拉果發(fā)現(xiàn)電磁鐵1829年，亨利發(fā)現(xiàn)絕緣導(dǎo)線做線圈可以產(chǎn)生更強大的磁場。1831年用一塊電磁鐵吸引1噸重的鐵1834年，德國雅可比用電磁鐵做轉(zhuǎn)子，制成第一臺實用電動機。1838年以此制成電動汽船1850年，美國佩奇制造一臺10馬力的電動機早期的電動機都是直流

12、電，但費用極其昂貴，看不到商業(yè)價值。1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)動磁可以生電，并制作出第一臺模型發(fā)電機241831年，法國發(fā)明家皮克希制造出手搖發(fā)電機，輸出直流電，但電流微弱1857年，英國惠斯通用電磁鐵代替永磁鐵，發(fā)明自激式發(fā)電機1867年，德國的西門子發(fā)明自饋式發(fā)電機電動機械和電動器具機動性好、噪音小、無污染1880年左右開始進入工廠車間進入千家萬戶從電燈開始。1879年，愛迪生的電燈照亮了新澤西州洛帕克的主要街道。1882年，愛迪生的直流發(fā)電機為幾千戶提供照明用電。電力供應(yīng)成為問題25直流電在遠(yuǎn)距離供電時損耗嚴(yán)重，而交流電可以解決有效傳輸問題，容易變壓1885年，交流感應(yīng)電動機發(fā)明1891年，

13、三相交流發(fā)電機、三相異步電動機以及變壓器均發(fā)明出來并投入使用。奧地利勞芬水電站的交流電通過170公里傳到德國的法蘭克福，輸電效率達到80技術(shù)自閉：早期的直流電商家抑制交流電。愛迪生攻擊交流電。26愛迪生愛迪生（18471931），美國大發(fā)明家，美利堅的民族英雄。1860年代，電氣開發(fā)熱席卷美國。1869年，發(fā)明自動收報機1876年，發(fā)明留聲機1879年，發(fā)明碳化竹子做燈絲的電燈1882年，在紐約建成世界上最大規(guī)模的電力系統(tǒng)，直流發(fā)電機達到六百多千瓦，為幾千戶提供照明，為電力事業(yè)的發(fā)展提供示范1894年，制成第一臺電影放映機。第一部電影列車搶劫27電訊與大眾傳媒電氣化的兩個戰(zhàn)線，一是電力，一是電

14、訊。電報：莫爾斯電碼電話：貝爾無線電：馬可尼、波波夫電訊技術(shù)與大眾傳媒的發(fā)展，充分顯示了技術(shù)創(chuàng)造文化的力量廣播與電視：由廣告向音樂、戲劇、新聞、時事評論擴展，與傳統(tǒng)的報刊雜志等媒體相競爭28電報（1）電報：現(xiàn)代科技的結(jié)晶。電流一旦能被檢測出來，它就成了信號的傳播工具。電流一旦成為傳播工具，瞬間傳播就成了現(xiàn)實1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，通電導(dǎo)線周圍的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。1822年，安培設(shè)計出了磁針通信機。26個導(dǎo)線。1836年，英國威廉庫克制作了五磁針的電報機1838年，莫爾斯發(fā)明電報機和莫爾斯電碼1844年，在莫爾斯鼓動下，由美國國會架設(shè)的第一條電報線路在美國鋪通（巴爾的摩華盛頓）1846年

15、，英國成立第一家電報公司1847年，英法在英吉利海峽鋪設(shè)第一條海底電纜1858年，大西洋海底電纜鋪成29電報（2）當(dāng)時的詩曰：“富蘭克林的手，抓住了奔馳的駿馬，駕馭這匹駿馬的，是莫爾斯教授。”電報激起民眾的巨大熱情梭羅的反對。電報傳來的只是阿德萊德公主得百日咳之類的消息。電報并沒有解決人與人之間的溝通問題。電報改變了傳統(tǒng)報紙時效性差的局面，把新聞性突出出來。科學(xué)通過傳媒對社會發(fā)生作用，充分顯示了技術(shù)不只是手段，而是一種世界構(gòu)造的方式30電話1875年，貝爾發(fā)明第一部實用的電話機1877年，愛迪生發(fā)明碳精話筒1914年，載波法運用于電話線路中，至70年代，一根電纜可以同時傳遞數(shù)千話路20年代80

16、年代以來，光纖通信成為主要的通訊方式電話技術(shù)對于意識形態(tài)的顛覆意義。慈禧?；ヂ?lián)網(wǎng)。31無線電1865年，麥克斯韋從理論上預(yù)言電磁波的存在1886年，赫茲在實驗室證實了電磁波的存在1894年，馬可尼制成金屬粉屑檢波器，通過安裝天線和地線，提高了無線電發(fā)射和接受的效率1895年，馬可尼實現(xiàn)1英里無線電通訊。1896年，9英里。1897年12英里。1898年18英里。1901年實現(xiàn)了英國與加拿大之間的無線通訊1909年，獲諾貝爾物理學(xué)獎1901年，俄國波波夫研制出無線電話接收機1902年，美國費森登發(fā)明無線電話32無線電廣播1906年圣誕之夜，美國的費森登實現(xiàn)了無線電廣播1920年，美國匹茨堡地區(qū)首

17、次出現(xiàn)定時的廣播電臺無線電迷推動了無線電廣播事業(yè)的發(fā)展無線電廣播創(chuàng)造了新的文化空間，1939年一項調(diào)查顯示，70美國人把廣播作為獲得新聞的主要途徑。1884年，德國尼普科設(shè)計出圖像分解方案即尼普科掃描圓盤。1929年，英國貝爾德實現(xiàn)了電視傳輸，television一詞據(jù)說就是他首先發(fā)明的。1930年電視機進入市場。3320世紀(jì)的大科學(xué)典范原子能的開發(fā)航空航天34原子能的開發(fā)（1）1919年，英國盧瑟福用粒子轟擊氮原子核，使其嬗變成氧原子。1932年，查得威克發(fā)現(xiàn)中子1934年，法國約里奧居里夫婦用粒子轟擊鋁，產(chǎn)生了一個磷的同位素，但很快放出正電子蛻變?yōu)楣?。盧瑟福（1933）和愛因斯坦（1935

18、）均沒有意識到原子能的實際利用近在眼前。35原子能的開發(fā)（2）1934年，意大利物理學(xué)家費米用中子轟擊原子核，并發(fā)現(xiàn)通過石蠟減速之后的慢中子，裂核能力更強。費米因此獲38年諾貝爾物理獎。1938年，德國哈恩發(fā)現(xiàn)鈾嬗變后出現(xiàn)的新元素與鈾相距甚遠(yuǎn)。奧地利女物理學(xué)家邁特納提出核裂變猜想，以解釋鈾實驗。并稱裂變過程要放出大量能量。費米提出鏈?zhǔn)椒磻?yīng)概念。1939年9月1日，第二次世界大戰(zhàn)正式打響36原子能的開發(fā)（3）1933年，愛因斯坦移居美國1938年，費米逃往美國德國尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、勞厄、哈恩、蓋革1933年，匈牙利物理學(xué)家齊拉德（18981964）已經(jīng)意識到核能的開發(fā)可能用于軍事

19、1935年，建議物理學(xué)家暫緩發(fā)表研究成果1939年，玻爾認(rèn)為核能利用為時尚早1939年，說服美國政府搶在德國之前抓緊研制原子彈。愛因斯坦、薩克斯、羅斯福37原子能的開發(fā)（4）1940年，美國政府正式大量撥款，啟動“曼哈頓工程”，格羅夫斯將軍為行政首腦1941年12月1942年12月，費米在芝加哥研制原子反應(yīng)堆鈾235、钚239的提純1943年1月1945年7月。奧本海默在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯主持原子彈研制。7月16日凌晨5時30分，第一顆鈾原子彈試爆成功。比一千個太陽都亮。曼哈頓工程：動員50萬人，耗費22億美元，占用全國三分之一的電力38原子能的開發(fā)（5）1944年底，盟軍的特工小組已經(jīng)

20、發(fā)現(xiàn)德國造不出原子彈科學(xué)家的猶豫：繼續(xù)干嗎？缺乏政治和道義上的支持不干嗎？不符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的精神好的理由：應(yīng)該讓全人類知道它的威力齊拉德、愛因斯坦的態(tài)度1945年8月6日，鈾彈小男孩投到廣島；8月9日，钚彈胖子投在長崎39原子能的開發(fā)（6）核軍備競賽：盟國之爭45年8月，斯大林下令抓緊研制原子彈1949年8月，蘇聯(lián)成功地進行了核實驗1952年11月1日，美國試爆第一顆氫彈1953年8月，蘇聯(lián)研制氫彈成功1952年10月3日，英國研制成功原子彈1960年2月13日，法國研制成功钚彈1964年10月16日，中國試爆成功原子彈40原子能的開發(fā)（7）1公斤核燃料相當(dāng)于2500噸煤1954年，蘇聯(lián)建成

21、第一座小型原子能電站；1956（英國），1957（美國）核電站：成本低、污染小、效率高，但事故太可怕1986年4月26日切爾諾貝利核電站第4號機組發(fā)生爆炸。人為造成三道安全措施無效1979年3月28日三里島核電站二號堆事故，由于多重安全系統(tǒng)發(fā)揮作用，后果不嚴(yán)重核聚變41航空技術(shù)（1）氣球與飛艇：18世紀(jì)氣球熱滑翔機：升舉與推進的難題。又輕又有強度的機翼材料、動力機的馬力重量比19世紀(jì)下半葉：航空技術(shù)與科學(xué)理論相脫節(jié)德國工程師李林塔爾（18481896）：18種滑翔機，2500次滑翔飛行試驗要想學(xué)會飛行，就要做出犧牲。從1896年開始，萊特兄弟開始鉆研飛機制造，升舉、推進與控制三要素中，著重解決

22、“控制”問題，突破固定機翼模式42航空技術(shù)（2）1903年12月17日，美國威爾伯.萊特和奧維爾.萊特制造的第一架動力飛行器“飛行者1號”飛上了天空，持續(xù)59秒，260米。1909年，法國人布雷里奧飛越英吉利海峽，36分鐘飛行42公里1927年，美國人林白飛越大西洋1909年，美國開始生產(chǎn)軍用飛機1914年，第一次世界大戰(zhàn)時有千架飛機參戰(zhàn)。10月5日，法國飛機用機槍將德國偵察機擊落，開空前之先河。43航空技術(shù)（3）1918年4月1日，英國成立世界上第一支獨立的空軍：皇家空軍一戰(zhàn)后的飛機：全金屬單翼結(jié)構(gòu)、可收放起落架、封閉式座艙、大功率發(fā)動機、無線電及儀表技術(shù)二戰(zhàn)時期，軍用飛機達70多萬架。制空

23、權(quán)成為戰(zhàn)爭勝負(fù)的決定性因素由活塞式發(fā)動機到噴氣式發(fā)動機1952年，美國波音研制的B52重型轟炸機飛行就是自由，飛行就是力量44航天技術(shù)（1）從天空（sky)到太空（space)火箭：古代火箭與現(xiàn)代火箭俄國齊奧爾科夫斯基（18571935）的科幻小說在地球之外，系統(tǒng)完整地描述了宇宙航行的全過程。液體火箭、多級火箭、宇航服、失重、登月車1926年，美國高達德（18821945）成功發(fā)射第一枚液體火箭，飛行高度12米，距離56米1930年，德國馮布勞恩（19121977）發(fā)明液氧與煤油混合燃料。1942年制成A4火箭，速度每秒2公里，射程190公里。45航天技術(shù)（2）1943年，布勞恩造出V2導(dǎo)彈，

24、重6噸，射程達300多公里，速度是音速的6倍1954年赫魯曉夫上臺，重視洲際導(dǎo)彈計劃1957年8月21日，蘇聯(lián)在科羅列夫（19061966）領(lǐng)導(dǎo)下發(fā)射第一枚洲際彈道火箭，射程達8千公里，領(lǐng)先于美國1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。重83.6公斤，直徑58厘米，能發(fā)射電碼。1957年12月4日，蘇聯(lián)發(fā)射第二顆衛(wèi)星，重500公斤，還裝了一只小狗。46航天技術(shù)（3）1958年1月31日，由布勞恩設(shè)計的火箭將美國第一顆衛(wèi)星送上軌道1959年1月2日發(fā)射了第一顆人造行星“夢想1號”1958年7月，美國成立國家航天局1959年9月12日，蘇聯(lián)的“夢想2號”在月球硬著陸，使月球上第一次出現(xiàn)人造物1960年10月4