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)費和大量的儀器、材料、設(shè)備等實驗手段。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)天文觀測的新發(fā)現(xiàn)2.太陽系的起源與演化

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.天文觀測的新發(fā)現(xiàn)19世紀(jì)的天文學(xué)有很大進(jìn)步。繼牛頓萬有引力定律之后，許多天文新發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實了這一定律的普遍意義。隨著天文觀測手段的進(jìn)步，人類的視野已從太陽系擴(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，人們在研究天體現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，還提出了有關(guān)天體起源和演化問題的頗有價值的科學(xué)假說。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年開始，他用自制的天文儀器觀測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)家常碰見一些星，肉眼看去只有一顆，而用望遠(yuǎn)鏡觀看卻是兩顆（即雙星）。

赫歇耳（1738～1822）

赫歇耳是一位系統(tǒng)觀測雙星的人，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，它們是一顆星繞另一顆星在運(yùn)動。

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)太陽系位于銀河系邊緣，它包括太陽、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)赫歇耳對雙星的研究，1844年德國天文學(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的暗伴星存在。

1862年美國科學(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。一開始，天王星的實際運(yùn)動與運(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)想可能有一顆人類還沒有發(fā)現(xiàn)的行星在干擾著它的運(yùn)動。他預(yù)言根據(jù)萬有引力定律，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）

這一工作由英國劍橋大學(xué)年僅22歲的學(xué)生亞當(dāng)斯首先得出了計算結(jié)果，亞當(dāng)斯隨后將這個材料送交英國皇家天文學(xué)家愛勒（1801—1892）。但是，這位長者對青年學(xué)生亞當(dāng)斯的計算結(jié)果將信將疑，未能及時組織人員來尋找這顆新星。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)不久法國青年天文學(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。德國柏林天文臺臺長加勒（1812—1910）收到勒維烈的來信后立勒維烈(1811—1877)即進(jìn)行觀察，結(jié)果在距離計算值55″外發(fā)現(xiàn)了這顆未知的行星，這就是海王星。

當(dāng)?shù)聡斯歼@一轟動性的消息時，英國人還在做觀測的準(zhǔn)備工作?？梢姡Ｊ厮枷胧褂俗Я诉@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)史上證實萬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、更加激動人心。它不是觀測天文學(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。命名問題被提出來。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。太陽系各行星位置19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)2.太陽系的起源與演化

世界上第一個提出具有科學(xué)價值的天體起源學(xué)說的人是德國哲學(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。書中批判了宇宙不變的思想，提出了太陽系起源于原始星云的假說。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)康德的太陽系起源于原始星云假說：﹡形成太陽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﹡粒子之間除了相互吸引之外，還有一種相互排斥作用。﹡在中心天體周圍形成了大致在同一平面上轉(zhuǎn)動的大大小小的粒子團(tuán)。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)康德的太陽系起源于原始星云假說：﹡這些粒子團(tuán)后來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)于太陽系起源的力學(xué)模型。

康德的關(guān)于太陽系各個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，是一個有科學(xué)根據(jù)的設(shè)想。只是由于當(dāng)時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，所以在當(dāng)時沒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）

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

拉普拉斯的學(xué)說比康德的學(xué)說更合理、更自然地說明了：（1）太陽系中天體的運(yùn)動為什么都按同一個方向旋轉(zhuǎn)；（2）為什么行星的軌道都大致在同一個名面上等等。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說明太陽系的形成。所以后人把它們提出的兩種星云假說合在一起統(tǒng)稱為“康德—拉普拉斯星云說”，它比較完整地揭示了天體運(yùn)動的一些規(guī)律。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)康德—拉普拉斯星云說的重要意義主要不在于它能否解釋太陽系的全部力學(xué)特征，而在于它提出宇宙中的天體不是一成不變的，而是由演化而來的。這一重要思想在18世紀(jì)僵硬的自然觀上打開了第一個缺口。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2．地殼運(yùn)動變化學(xué)說——災(zāi)變說與漸變說維爾納（1750-1817）赫頓（1726-1797）居維葉（1769-1832）賴爾（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)開始成為一門獨立的科學(xué)。1833年出版的賴爾的《地質(zhì)學(xué)原理》一書，標(biāo)志著近代地質(zhì)學(xué)的誕生。此前，人們經(jīng)過了長時間的探索。1．巖石的成因——水成論與火成論之爭（1）關(guān)于“水成論”關(guān)于地球巖石的成因，歷史上曾有過兩種不同的學(xué)說。英國科學(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，這個觀點被稱為“水成論”。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

伍德沃德成長于斯圖亞特王朝復(fù)辟時期，由于受英國當(dāng)時復(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)的水成論見解。伍德沃德認(rèn)為地球曾經(jīng)有過一個歷史時期被巨大的洪水淹沒了，當(dāng)時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，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物的遺?。哗~

最上面是沙、泥土和高等動植物的遺骸，經(jīng)過多年的沉積，這些動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）史的評價來說，伍德沃德可算是水成論的開山鼻祖。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盛傳之際，意大利威尼斯修道院院長、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)過一段時間的總結(jié)與醞釀，于18世紀(jì)初提出了與水成論（洪積說）完全對立的火成論。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說明，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”：﹡原始的地球有一個光滑的、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植物遺骸，它由陸地的隆起而出現(xiàn)在高山上；﹡噴發(fā)出來的鹽進(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是由火山熔巖固化而成的。不過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。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

（3）水成論與火成論之爭

剛進(jìn)入19世紀(jì)時，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。他的講課簡明生動而又別開生面。他第一次把過去那些只由哲學(xué)家考慮的課題作為教學(xué)內(nèi)容，第一次開了一門地球構(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，影響頗深，成為當(dāng)時地質(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人。

維爾納對地質(zhì)學(xué)的主要貢獻(xiàn)是對巖石和礦物的分類和地殼形成的觀點。

維爾納十分注意實地的地質(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)時已知的巖石劃分為5個構(gòu)造層，認(rèn)為這5個地層在地下的排列順序正好反映了它們形成的順序。這個順序是：①原始巖層包括花崗巖、片麻巖、石英斑巖和正長石等。這一地層不含化石。②過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)對巖層的成因，維爾納堅持水成論：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)過化學(xué)結(jié)晶從洋水中沉析出來形成原始巖層；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)象都是在這個時期形成并固定下來的。維爾納的學(xué)說，具有原始地層學(xué)的意義，并對沉積成因的巖石劃分做出重要而正確的結(jié)論。維爾納觀點存在的問題：

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)致了后來水成論的理論錯誤。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變化，否定內(nèi)部在地球發(fā)展中的作用。

③他把火山活動說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。后來維爾納的兩個學(xué)生布赫（1771—1853）和洪堡德（1769—1859）考察了法國和意大利的火山地區(qū)的地質(zhì)情況，結(jié)果他們認(rèn)識到地下火在地殼運(yùn)動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。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)象時總是力圖找出關(guān)于地球的統(tǒng)一原理。1785年，赫頓在英國愛丁堡皇家學(xué)院發(fā)表了著名演講，題目是《地球的理論對于地球的構(gòu)造、分解和復(fù)原中觀察到的規(guī)律的研究》，1795年以《地球的理論》為書名出版。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、可以觀察到的那些因素來解釋，而不應(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)”。他的這一見解是赫頓（1726-1797）直接針對地質(zhì)學(xué)中用諾亞洪水說明地殼形成的錯誤觀點的。他的這一見解為地質(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對地殼隆起的影響。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)赫頓的火成論要點:①原始的地球是由一個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，熔巖流就沖破地殼通過火山口而噴流赫頓（1726-1797）出來，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。

③在火山爆發(fā)的過程中，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)說的要點:④這些成分不同但彼此平行的巖層，經(jīng)過地殼的再隆起變成傾斜狀態(tài)，所以我們在地面上常?？吹桨鼑鹕綆r核心的傾斜的沉積地層。從這一觀點出發(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“舊世界的廢墟”。但是從舊大陸到新沉積層的形成需要漫長的時間。赫頓認(rèn)為地球的歷史不能由人類的知識和觀測的限度來衡量。由于人類到那時為止還沒有足夠大的尺度來19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)測定地球持續(xù)存在的時間，所以在現(xiàn)存的地質(zhì)現(xiàn)象中“看不到開始的痕跡和結(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）對水成論與火成論的評價掀開地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展歷史，對自然現(xiàn)象的兩種不同的論點在形成、發(fā)展中，早就相峙著、對立著、爭論著。實際上，無論是水成論，還是火成論，作為一種學(xué)說都有它獨立的理論體系，都在地質(zhì)思想發(fā)展中起過進(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的機(jī)械沉積物（成層巖）形成后，地殼就再沒有發(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，過分地強(qiáng)調(diào)了“地下火”的動力。一個學(xué)說的形成與發(fā)展，都有其歷史因素，并為時代背景所制約。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)初開展的，它必然受到當(dāng)時對自然現(xiàn)象認(rèn)識的局限。因此，兩種理論各有其片面性，甚至把臆測和推論當(dāng)成唯一的真理，各執(zhí)一端，相互指責(zé)、漫罵，一時鬧得水火不相容。但是，從地質(zhì)科學(xué)的歷史來看，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)動變化學(xué)說—“災(zāi)變論”與“漸變論”在開發(fā)地下礦藏和發(fā)展交通的過程中，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)中期的歷史稱為近代地質(zhì)學(xué)的英雄時代。借助于對化石的分析和比較，人們逐漸認(rèn)識了地殼運(yùn)動和變化的歷史。但在地殼運(yùn)動變化的方式上，卻存在著“災(zāi)變論”與“漸變論”之爭。（1）“災(zāi)變論”到19世紀(jì)初，以法國古生物學(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)行了長期、詳細(xì)的研究。他們在長期的地質(zhì)研究中，發(fā)現(xiàn)了在不同的地層中，含有不同的動植物化石，并認(rèn)為地層越深、越古老，所含動植物化石就越和現(xiàn)在生活著的動植物不相同，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，而絕跡了的動物就是現(xiàn)代動物的祖先。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。他的這個論點，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》一書中有系統(tǒng)的闡述。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

（2）“漸變論”英國地質(zhì)學(xué)家賴爾繼承和發(fā)展了赫頓的學(xué)說，他考察了歐洲許多不同的巖層，運(yùn)用大量的地質(zhì)事實支持地質(zhì)漸變論。1830—1833年賴爾的科學(xué)名著《地質(zhì)學(xué)原理——參照現(xiàn)在起作用的各種原因來解釋地球表面過去發(fā)生的變化的嘗試》一書出版。它是一部為近代地質(zhì)學(xué)奠定賴爾（1797-1875）基礎(chǔ)的偉大著作。在書中，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)賴爾認(rèn)為地球的歷史在時間上是連續(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物的化石和濱海地區(qū)陸地的升降論證了地殼的運(yùn)動。賴爾（1797-1875）﹡通過化石的存在說明了地球在歷史上同樣有過適于生物存在的環(huán)境，不過這些環(huán)境由于地殼的運(yùn)動而發(fā)生了變化。﹡這些變化是在漫長的歷史進(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)，而是上述自然力長期作用的結(jié)果。

賴爾（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值。賴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興起所引發(fā)的突然革命。賴爾用現(xiàn)實主義的方法，通過自然界本身的力量，闡明了地殼的演化過程。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)恩格斯把賴爾的地質(zhì)學(xué)理論稱作打破形而上學(xué)自然觀的重要科學(xué)依據(jù)之一。達(dá)爾文對賴爾于1830年出版的《地質(zhì)學(xué)原理》稱贊道：“讀完每一個字，我心中充滿了欽佩之感?！?/p>

賴爾雕像賴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)，因此他被人稱為“近代地質(zhì)學(xué)之父”。

19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)賴爾的地質(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)說的必然的邏輯結(jié)論。但是賴爾的《地質(zhì)學(xué)原理》一的頭幾版中，卻擁護(hù)物種不變論，反對拉馬克的生物進(jìn)化論。這是他賴爾（1797-1875）的理論不徹底的一種表現(xiàn)。在達(dá)爾文《物種起源》一書發(fā)表后，賴爾在1863年出版的《古代人類》一書中開始清算了自己在物種起源上所持的錯誤的舊觀念，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工人家庭。由于家境貧寒，他被迫中途退學(xué)，12歲開始當(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，并將符號結(jié)合起來代表化合物，是使用元素符號的創(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，正式發(fā)表了他的原子論。其要點如下：（1）元素的最終組成稱為簡單原子，它們是不可見的，是既不能創(chuàng)造，也不能毀滅、更不可再分割的，它們在一切化學(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)，開辟了化學(xué)發(fā)展的新時代。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)其次道爾頓的原子論說明了各種化學(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科學(xué)創(chuàng)造一個中心并給研究工作打下牢固基礎(chǔ)的一個重大發(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年法國的蓋·呂薩克等人在研究各種氣體物質(zhì)反應(yīng)時的體積關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后的氣體之間存在著體積的簡單整數(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常以簡單的整數(shù)比相結(jié)合。根據(jù)道爾頓的原子說，蓋·呂薩克提出一個假說：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，則每個一氧化氮原子中就應(yīng)只含有半個氧原子，這與他的原子說相矛盾。蓋·呂薩克（1778～1850

）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)道爾頓“匡正”蓋·呂薩克的觀點：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·呂薩克的實驗數(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《原子相對質(zhì)量的測定方法及原子進(jìn)入化合物時數(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，而單質(zhì)或化合物中能獨立存在的最小質(zhì)點應(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概念：（１）無論是化合物還是單質(zhì)，在不斷被分割的過程中都有一個分子階段。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和蓋·呂薩克的氣體反應(yīng)實驗定律統(tǒng)一了起來，并且說明了它們的內(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。阿伏伽德羅的觀點沒道理。

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，加之阿伏伽德羅缺乏充分的實驗依據(jù)，這個假說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有看到自己的學(xué)說被社會所接納。1860年9月3日，在德國的卡爾斯魯厄(Karlsruche)召開了首屆國際化學(xué)家代表大會，會上意大利化學(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，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原子或相同數(shù)目的原子，那么它（阿氏的分子假說）康尼查羅（1826-1910）和已知事實就毫無矛盾之處。德國化學(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?！?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，1811年阿伏伽德羅提出分子假說以來，化學(xué)理論經(jīng)歷了半個多世紀(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)。通過合理論證，最終確立了原子——分子學(xué)說，隨即便得到化學(xué)界的普遍承認(rèn)。該學(xué)說的確立是化學(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。門捷列夫和布特列洛夫?qū)Υ私o予了很高的評價。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歲的德國化學(xué)家維勒（1800—1882）在研究氰酸和氨水兩種無機(jī)物作用時，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)對于這個結(jié)果，感覺難以置信，因為它違反了當(dāng)時的傳統(tǒng)觀念。為了慎重，維勒對這種物質(zhì)進(jìn)行了4年的潛心研究，確證無誤，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)和無機(jī)化學(xué)的壁壘打破，是化學(xué)史上一個重要的里程碑。維勒（1800—1882）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)3．門捷列夫發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律隨著化學(xué)實驗的進(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，對各種元素性質(zhì)比較、分類逐漸成為一個重要課題。門捷列夫（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，實現(xiàn)了對無機(jī)化學(xué)從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的飛躍；（2）元素周期律所描繪的元素世界是一個有種種聯(lián)系和相互作用交織起來的無比生動活潑的辯證圖景。（3）它把原來認(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)展變化的過程是一個由量變到質(zhì)變的過程。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。恩格斯評論說:“門捷列夫不自覺地應(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2．生物進(jìn)化論3．遺傳學(xué)

摩爾根(1866—1945)

孟德爾(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)取得重大成就的時期。細(xì)胞學(xué)說和生物進(jìn)化論是這一時期生物科學(xué)發(fā)展中的兩座豐碑，標(biāo)志著生物學(xué)作為一門獨立的科學(xué)建立起來。1．細(xì)胞學(xué)說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，把人們關(guān)于生物界統(tǒng)一的思想發(fā)展到了一個新的階段。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1838年德國植物學(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)展的根本實體。施萊登(1804～1881)施旺（1810~1882）

1839年，德國動物學(xué)家施旺發(fā)表了《動植物結(jié)構(gòu)和生長相似性的顯微研究》，把施萊登的學(xué)說擴(kuò)展到動物界，形成了適用于整個生物界的細(xì)胞學(xué)說。施旺也認(rèn)為有機(jī)體的發(fā)育過程就是細(xì)胞的形成過程。施萊登、施旺的細(xì)胞學(xué)說不僅是有機(jī)體的構(gòu)造學(xué)說，也是有機(jī)體的發(fā)育學(xué)說。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)19世紀(jì)50年代，德國醫(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，證明卵子和精子原來只是簡單的細(xì)胞。在發(fā)育過程中細(xì)胞本身可以復(fù)制，這個復(fù)制過程稱為細(xì)胞分裂。胚胎發(fā)育過程，就是細(xì)胞分裂分化的過程。雷馬克（1815—1865）1855年德國病理學(xué)家微耳和（1821—1902）將細(xì)胞學(xué)說應(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，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)化論第一個提出生物進(jìn)化學(xué)說的人是法國生物學(xué)家拉馬克（1744—1829）。1802年他發(fā)表《對有生命天然體的觀察》，闡明了他關(guān)于生物進(jìn)化的創(chuàng)建。1809年拉馬克又在《動物哲學(xué)》一書中把生物演變看成是由簡單到復(fù)雜的進(jìn)化過程，從簡單的生物開始逐漸上升到高等動物。拉馬克第一次成功地描述了動物進(jìn)化過程，這是拉馬克不可磨滅的歷史功績。

在拉馬克即將謝世（1829）之前，英國的生物學(xué)家達(dá)爾文出生（1809）。物種起源說提出人——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)爾文在此居住長達(dá)40年。（1842-1882）達(dá)爾文寫作進(jìn)化論的書房

物種起源說提出人——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日生于英國希洛普郡的一個醫(yī)生家庭。幼年的達(dá)爾文沒有表現(xiàn)出什么特別的天分。倒是喜歡在河邊釣魚，上樹摸鳥蛋，還喜歡搜索雜七雜八的物品。1825年達(dá)爾文到愛丁堡大學(xué)學(xué)醫(yī)，（1809—1882）但他厭煩醫(yī)學(xué)和解剖學(xué)。后來又轉(zhuǎn)到劍橋大學(xué)神學(xué)系學(xué)習(xí)。在劍橋大學(xué)時，他在老師的推薦下，被英國政府派遣到南太平洋考察的“貝格爾”號（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)剛剛出版的賴爾的《地質(zhì)學(xué)原理》，他奉勸達(dá)爾文不要接受這部書的觀點。但達(dá)爾文出發(fā)后常把這部書帶在身邊，它成了達(dá)爾文此次進(jìn)行科學(xué)考察的理論指南。他把賴爾的觀點和方法從地質(zhì)學(xué)推廣到生物學(xué)中去?！柏惛駹枴碧栜娕?/p>

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)

貝格爾號的環(huán)球航行歷時5年，等回到英國時，達(dá)爾文已經(jīng)是一個訓(xùn)練有素的博物學(xué)家。在長達(dá)5年之久的航海考察期間（1831—1836），達(dá)爾文采集了大量地質(zhì)的、植物的和動物的標(biāo)本，還親自考察了大量生物進(jìn)化的事實。在航海期間其中三件事對他印象最深，對他影響最大:第一，他在南美洲大草原的巖層中發(fā)現(xiàn)過帶甲的巨大的動物化石，它的甲殼很像現(xiàn)存的犰狳(qiuyu)的甲殼；達(dá)爾文隨“貝格爾”號航行5年線路圖（1831—1836）注紅線：出行圖；藍(lán)線：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)系密切而近似的動物物種如鼠類，自北向南逐次代替；第三，加拉巴哥斯群島的大多數(shù)生物如鳥類，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^程中，達(dá)爾文常常設(shè)想，這些生物事實只能根據(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)爾文回到英國時，他已堅定不移地相信物種不是被分別創(chuàng)造出來的，一個物種是從原有的另一個物種傳下來的。但在當(dāng)時它還不能說明物種為什么能變化得如此巧妙地適應(yīng)環(huán)境。為了探討這一問題，達(dá)爾文回國后便著手收集動植物在家養(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)：自然界的動物和植物都具有巨大的繁殖能力，各種生物的實際數(shù)量，在一定條件下，總是保持相對的穩(wěn)定，沒有多大變化，生物實際生存的數(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

每一種生物，為了生存繁殖都需要進(jìn)行斗爭，它們或者是為了爭取食物、光線、空間；或者是為了抵御敵害，對抗不良環(huán)境。(2)生物界普遍存在著變異，生存斗爭是在不完全相同的個體之間進(jìn)行的凡是能夠較好地適應(yīng)環(huán)境的變異的個體，在斗爭中將有較多的機(jī)會得到生存繁殖，反之則被淘汰。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)(3)生存斗爭導(dǎo)致自然選擇在自然選擇過程中，被選擇的有利性狀將在近代傳遞過程中逐漸積累，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，生物在生存斗爭中，適者生存，不適者淘汰。物種在生存斗爭中經(jīng)過自然選擇，逐漸產(chǎn)生新的物種，實現(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年時就已在達(dá)爾文的頭腦里基本形成，為了使他的論點具有更強(qiáng)的說服力和經(jīng)得起考驗，達(dá)爾文又用了20年時間進(jìn)一步收集材料，并仔細(xì)推敲每一個細(xì)節(jié)。進(jìn)化論思想一提出，達(dá)爾文就陷入了來自四面八方的批評之中。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)與此同時，英國生物學(xué)家華萊士通過對馬來群島上物種的考察，也獨立地得出了自然選擇的結(jié)論。1858年，華萊士從馬來群島給達(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)會會報》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《人類的由來及性選擇》。它不僅說明了物種是可變的，而且對生物的適應(yīng)性也作了正確的解釋，從而摧毀了各種神創(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)說出現(xiàn)以后，引起了教會勢力的激烈反對，結(jié)果在19世紀(jì)70到80年代爆發(fā)了一場風(fēng)赫胥黎(1825-1895)號稱是達(dá)爾文的獵犬，與教會的論爭戰(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，最突出的一次是1860年6月30日在英國牛津展開了一場威爾伯福斯大主教同持達(dá)爾文生物進(jìn)化論觀點的偉大戰(zhàn)士赫胥黎之間的著名論戰(zhàn)。赫胥黎在同宗教神學(xué)勢力展開了面對面的斗爭中：赫胥黎(1825-1895)威爾伯福斯大主教以傲慢的態(tài)度質(zhì)問赫胥黎：“你究竟是通過你祖父，還是通過你的祖母承認(rèn)自己是猴子的子孫的？”19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)赫胥黎站起來鄭重地聲稱：“我不認(rèn)為以猴子為我們的祖先是可恥的；但和一個用天賦來混淆真理的人有關(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的，人和現(xiàn)代類人猿有著共同的祖先。赫胥黎是第一個提出人類起源問題的著名學(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》、《動物分類學(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)孟德爾（1822-1884）奧地利人，神學(xué)院修道士摩爾根（1866-1945）美國哥倫比亞大學(xué)教授德弗里斯克倫斯丘歇馬克（荷蘭）（德國）（奧地利）1900年3位植物學(xué)家不約而同地分別發(fā)現(xiàn)了孟德爾論文19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)3．遺傳學(xué)孟德爾是奧地利人。生于一個貧寒的農(nóng)民家庭，他雖然天資卓越，但卻無錢接受良好的教育。少年時曾為一家莊園主照看莊園里的果樹，長大后進(jìn)了故鄉(xiāng)的修道院，以解決生存問題。

1851年，孟德爾由修道院送進(jìn)維也納大學(xué)學(xué)習(xí)自然科學(xué)課程。孟德爾（1822—1884）“種豌豆的修道士”19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)1857年孟德爾在修道院花園里種植了34個株系的豌豆，約從1857年至1865年進(jìn)行了豌豆雜交的實驗，整整花費了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)。孟德爾曾做過雜交實驗的豌豆園地19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)在孟德爾之前，已有不少人從事雜交實驗，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，并且寫了許多專著，但也未能涉及到遺傳變異的實質(zhì)問題。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)孟德爾是第一個對遺傳問題做出一些科學(xué)解釋的人。他成功的原因除了那種持之以恒、堅忍不拔的精神以外，他運(yùn)用的一套科學(xué)實驗方法和正確的思維推理是他獲得成功的重要因素。首先，孟德爾精心地選擇了實驗材料。他在各種雜交實驗的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)豌豆是理想的實驗材料，因為豌豆是有穩(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)過兩年單獨培育，使其成為純系，從中選擇了22個性狀穩(wěn)定的品種作為材料，這就排除了產(chǎn)生各種差錯的來源。后來他又發(fā)現(xiàn)有7對相對性狀具有明顯區(qū)別，由此又進(jìn)行相互雜交。這種經(jīng)過純化而又具明顯區(qū)別的相對性狀的選擇，為他在雜交實驗中觀察其遺傳規(guī)律創(chuàng)造了有利條件。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)

其次，孟德爾在研究中并沒有把這7對性狀同時觀察，而是由簡到繁，先觀察某一性狀在后代中遺傳情況。

孟德爾經(jīng)過8年的精心設(shè)計耐心實驗，仔細(xì)觀察，不厭其煩地統(tǒng)計每次實驗的結(jié)果，終于使他的兩條假說成為具有普遍意義的定律，以后被人稱之為孟德爾定律。然而與會者沒有識別出這一劃時代的貢獻(xiàn)，宗教界甚至認(rèn)為一個牧師進(jìn)行雜交實驗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。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)孟德爾雜交實驗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)時都在從事雜交實驗工作，實驗快要結(jié)束時，他們幾乎同時在不同的國家里分別發(fā)現(xiàn)已被人們忘記35年之久的孟德爾論文，宣布了它的重要意義。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)后來美國哥倫比亞大學(xué)摩爾根和他的合作者于1910年所進(jìn)行的果蠅實驗，不僅證明了孟德爾理論的正確性，且進(jìn)一步豐富和發(fā)展了它。孟德爾—摩爾根成了細(xì)胞遺傳說的創(chuàng)始人。今天遺傳學(xué)已從細(xì)胞水平進(jìn)入到分子水平，但是孟德爾發(fā)展的遺傳定律和他的研究方法，對于今天的科學(xué)來說仍有現(xiàn)實意義。摩爾根（1866-1945）美國哥倫比亞大學(xué)教授實驗用果蠅，因遺傳學(xué)成果獲1933年諾貝爾獎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個國家之間，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)面各自獨立地提出來的。1798年美國物理學(xué)家倫福德（1753—1814）在慕尼黑兵工廠監(jiān)制大炮時，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，槽內(nèi)18磅的水竟然沸騰了起來。對實驗結(jié)果的分析表明：熱只能來源于鉆頭的運(yùn)動；炮筒在鉆孔中發(fā)出大量的熱。戴維1799年英國化學(xué)家戴維，用在真空中的時鐘機(jī)械使兩塊冰互相摩擦并使整個儀器都保持在0℃。幾分鐘后，冰融化成水，冰吸收的熱是由機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)化來的。這說明熱是一種運(yùn)動，而不是一種作為實體的熱質(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)到了這樣一個共識：

自然界各種運(yùn)動形式都是可以互相轉(zhuǎn)化的。

1800年英國科學(xué)家尼科爾森和醫(yī)生卡萊爾通過電解水的實驗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)家奧斯特實驗證明電能可以轉(zhuǎn)化為磁能。

1831年法拉第實驗證明磁能可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

1821年德國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)邁爾是德國醫(yī)生。1840年作為船醫(yī)，隨隊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更紅亮。從這一現(xiàn)象他認(rèn)識到生物體內(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)實驗確立能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的人。19世紀(jì)40年代，他通過：

﹡電和熱的相互轉(zhuǎn)化

﹡電和機(jī)械運(yùn)動的轉(zhuǎn)化

﹡機(jī)械運(yùn)動和熱運(yùn)動的轉(zhuǎn)化測定了電熱當(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)行實驗，確定了電熱轉(zhuǎn)化的焦耳定律，測出了精確的熱功當(dāng)量值為J=4.157焦耳/卡（現(xiàn)在測定的當(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，從一個物體傳遞給另一個物體，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)動變化發(fā)展的客觀性、守恒性和統(tǒng)一性，給唯心主義創(chuàng)世說以沉重的打擊。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這一定律的表述。焦耳致力于熱功當(dāng)量的精確測定達(dá)40年之久，他用實驗證明“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驗基礎(chǔ)。焦耳趣聞軼事：1.精確的測量值在幾十年里不作大修正；2.堅持不懈終將獲得公認(rèn)；3.要科學(xué)，不要永動機(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)。該工作的開拓者為法國陸軍工程師卡諾?？ㄖZ在1824年發(fā)表了《關(guān)于火的動力以及產(chǎn)生這種動力的機(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)必須工作于兩個熱源之間，

﹡熱從高溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到低溫?zé)嵩瓡r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)無關(guān)，它僅僅決定于兩個熱源間的溫度差。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)卡諾前述的這個結(jié)論是熱力學(xué)第二定律的萌芽。1850年，德國物理學(xué)家克勞修斯指出：﹡熱不可能獨立地、不付出任何代價地從冷物體傳給熱物體；

﹡在一個孤立的系統(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年英國物理學(xué)家湯姆森（即開爾文勛爵）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。上述兩種說法的共同點在于：

熱機(jī)在工作過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年晉升為開爾文勛爵，開始用開爾文這個名字。

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)計方法和幾率概念引進(jìn)熱學(xué)，創(chuàng)立了氣體分子運(yùn)動論。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)動轉(zhuǎn)化的能力，而熵則從運(yùn)動不能轉(zhuǎn)化的一面量度運(yùn)動轉(zhuǎn)化的能力，它表示轉(zhuǎn)化已經(jīng)完成的程度。一個系統(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)的客觀規(guī)律任意地?zé)o條件地推廣到無限的宇宙中去，提出了所謂“宇宙熱寂說”。

[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??；當(dāng)它最后完全達(dá)到這個狀態(tài)時，就不會再出現(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)克勞修斯把無限的宇宙作為一個有限的孤立系統(tǒng)，認(rèn)為在宇宙的發(fā)展過程中，由于高溫物體如太陽不斷地向宇宙太空放出大量的熱，將來總有一天宇宙的溫度會趨于平衡，因而使所有的物體都喪失了運(yùn)動能力。[德]克勞修斯

（1822-1888）19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)2．波動光學(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)于光是由一道直線運(yùn)用的粒子組成的觀點，而對牛頓認(rèn)為光的微粒的運(yùn)動激起以太振動的看法被人遺棄了。對于牛頓的微粒說最初發(fā)生疑問的是瑞士科學(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。生活和工作過的瑞士、俄國、德國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，英國物理學(xué)家托馬斯·揚(yáng)對牛頓的微粒說提出反對意見，聲稱：“盡管我仰慕牛頓的大名，但我并不因此非得認(rèn)為他是百無一失的。我遺憾的看到他也會弄錯，而他的權(quán)威也許有時甚至阻礙了科學(xué)的進(jìn)步?！蓖旭R斯·揚(yáng)（1773-1829）1801年托馬斯·揚(yáng)通過小孔實驗，發(fā)現(xiàn)了光的干涉現(xiàn)象。他的實驗和理論，使得波動學(xué)說又在牛頓的故鄉(xiāng)復(fù)活，波動說和微粒說的論戰(zhàn)又開始了。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)盡管托馬斯·揚(yáng)把波動學(xué)說的研究推向新的階段，但由于當(dāng)時牛頓的影響太大了，所以他在英國皇家學(xué)會的演講，竟引起了學(xué)術(shù)界的最強(qiáng)烈反感，當(dāng)時愛丁堡評論的主編布魯安對于托馬斯·揚(yáng)的學(xué)說竟破口大罵。在上情況下，1808年法國科學(xué)家馬呂斯(1775—1812)用光的微粒說來解釋，發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象。托馬斯·揚(yáng)的小孔實驗19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)法國工程師菲涅爾是19世紀(jì)波動光學(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，并獨立地完成了光的干涉實驗。菲涅爾（1788-1827）法國的傅科在1850年用旋轉(zhuǎn)平面鏡方法分別測定了光在真空、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。實驗結(jié)果使波動說取得了勝利。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)家奧斯特（1787—1851）發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，首次揭開了電與磁的內(nèi)在聯(lián)系，使電磁學(xué)的研究開始進(jìn)入了一個迅速發(fā)展的時期。他的發(fā)現(xiàn)奠定了電動機(jī)的基本原理，包含了后來電報、電動機(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，法國物理學(xué)家安培（1775—1836）進(jìn)行了一系列精心設(shè)計的電磁學(xué)實驗。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)安培明確提出了電流激發(fā)磁場及電流在磁場中受力的概念，他發(fā)現(xiàn)的安培定律決定了兩個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，從微觀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精巧的實驗，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、間距以及相對取向之間的關(guān)系。后來人們把這定律稱為安培定律。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)的實驗，引起了安培注意，使他長期信奉庫侖關(guān)于電、磁沒有關(guān)系的信條受到極大震動，他全部精力集中研究，兩周后就提出了磁針轉(zhuǎn)動方向和電流方向的關(guān)系及從右手定則的報告，以后這個定則被命名為安培定則。安培最主要的成就是1820～1827年對電磁作用的研究。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；④提出分子電流假說；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日生于里昂一個富商家庭。年少時就顯出數(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，令其走自學(xué)道路，于是他博覽群書吸取營養(yǎng)；盧梭關(guān)于植物學(xué)的著作燃起了他對科學(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《電動力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論》一書中，成為電磁學(xué)史上一部重要的經(jīng)典論著。麥克斯韋稱贊安培的工作是“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日法國物理學(xué)家畢奧（1774—1862）和薩伐爾（1791—1841）發(fā)現(xiàn)直流電流對磁針作用的規(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作用之總和。畢奧—薩伐爾—拉普拉斯定律奠定了電動力學(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)英國偉大的物理學(xué)家。從1822年起他開始尋找磁產(chǎn)生電的效應(yīng)。經(jīng)過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，只要穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中就會產(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)，開創(chuàng)了人類利用電力的新時代。法拉第圓筒實驗19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)楞次定律表明：感應(yīng)電流所形成的磁場的作用，總是補(bǔ)償施感磁場的變化，阻礙施感磁體的運(yùn)動。楞次定律將感應(yīng)電流的產(chǎn)生同力學(xué)作用過程聯(lián)系起來，說明電磁現(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年提出場的概念，并在科學(xué)實驗基礎(chǔ)上，以他驚人的想象力提出用力線來描述電磁場，既形象又直觀。法拉第(1917-1867)

麥克斯韋(1831-1879)

英國青年物理學(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)家們在理論力學(xué)方面的研究成果，成功地把法拉第的電磁場的知覺表達(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)和實驗成果，建立了第一個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，以非常簡潔的形式概括了庫侖定律、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的客觀運(yùn)動規(guī)律。麥克斯韋方程組后來又經(jīng)過赫茲和亥維塞簡化，成為接近現(xiàn)在教科書中經(jīng)常出現(xiàn)的方程組。19世紀(jì)的科學(xué)與技術(shù)第一個用實驗驗證電磁波的是德國物理學(xué)家赫茲：

1886年他進(jìn)行了證明電磁波存在的實驗研究。

1888年他測量了電磁波速率，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月出生于英國愛丁堡，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)問題，他這種對科學(xué)的強(qiáng)烈愛好，對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)入愛丁堡中學(xué)，14歲在中學(xué)時就發(fā)表了第一篇科學(xué)論文《論卵形曲線的機(jī)械畫法》，反映了他在幾何和代數(shù)方面的豐富知識。16歲進(jìn)入愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)物理，三年