第一章 绪论 第1节 科学与技术
课时安排：2学时 几百年来，整个人类物质文明的大厦，都是建立在现代科学和技术理论的基础之上的。现代社会科学技术获得了辉煌的胜利，我们享受着这种辉煌，而且，随着科学技术的发展，我们的生活会更加美好。那么，给我们带来美好生活的科学与技术是什么？它们两者又有什么联系和区别？
一、科学
什么是科学？要弄清楚这个问题并非容易。科学是一个很难界定的名词。以英国著名科学家贝尔纳（J.D.Bernal,1901-1971）为代表的学者认为，科学在不同时期、不同场合会有不同的含义。事实上，科学本身在不断地发展，我们对科学的认识也在不断深化，就很难给科学下一个永远不变的定义。现在，我们沿着历史的轨迹，把众多的科学定义、解释加以概括，可以帮助我们正确理解科学的内涵。
（一）科学的内涵
1、科学是一种知识体系
科学是反映客观事物本质和运动规律的知识体系。是历史上一代又一代的许多科学家，不断的探索、努力而形成的知识体系。例如：英国科学家牛顿，他创立的牛顿运动定律和万有引力定律是近代自然科学的典范。这些定律揭示了客观世界物体的运动规律。但牛顿自己说他是站在巨人的肩膀上，因为他是在伽利略等前人的工作基础上，才完成了当时物理学发展史上的第一次大综合，将天上力学和地上力学综合在一起，形成了经典力学体系。
随着人类对自然界事物的本质和运动规律的认识逐步加深，人类对客观世界的认识水平逐渐提高，一代又一代的科学家将这些认识综合在一起，通过概念系统形成了一定的知识体系，科学就诞生了。 科学是一种探索的过程
科学是一个产生知识和形成知识体系的过程，而知识的发展变化又是不可避免的。例如：牛顿运动定律，其内含的绝对时空观，到了20世纪初就不得不进行修正，被大科学家爱因斯坦创立的相对论时空观所取代。
科学是分析、研究事物的一个过程。在此过程中人类不断地发现问题、提出问题和解决问题，又不断地以事实为依据，用实践检验理论的正确性。科学在不断摒弃错误的认识，建立正确的理论，自我矫正的探索过程中不断前进。
科学是一项全社会的事业
如果说，16世纪科学是以伽利略为代表的科学家的个体活动时代，17世纪是以牛顿为代表的松散的群众组织—皇家学会时代，18世纪到第二次世界大战前是以爱迪生为代表的集体研究时代，当代科学活动突破了以往的一切形式。人们开始把科学称为“大科学”，认为科学是一种社会建制，是一项国家事业，企业和政府都直接参与了科学事业，在科学活动中实现了科学家与企业家、政治家的结合。
当今科学活动的规模迅速加大，研究的课题领域越来越复杂，而科学研究所需的信息是全球性的，科研耗资也是十分巨大的，不同学科间的联系日益加深，有人说科学进入了国际合作的跨国建制时代。
科学具有社会属性，科学家探究活动的结果，体现了整个人类社会的智慧和劳动的结晶，科学不仅仅是反映客观事实和规律的相关活动和科学家的事业，更是一项整个人类社会的事业。
（二）科学认识发展的动因
科学认识发生和发展的动因，有两个方面，一是存在于科学外部的，二是存在于科学内部的。
1、科学认识发展的外部动因 恩格斯曾经指出：“经济上的需要曾经是，而且越来越是对自然界的认识进展的主要动力”。科学的发展与社会生产的发展有着密切的关系。例如古代天文学和古代力学就是在古代农牧业和建筑、航海等需要的刺激下发展起来的。
一般地说，在19世纪中叶以前，科学是落后于生产和技术的，它的发展是在生产需要的推动下进行的。那时科学、技术和生产之间的关系，往往是生产实际的需要刺激技术的进步，再促进科学的发展。它们之间的关系是生产—技术—科学，生产和技术的实践为科学理论的形成奠定基础。
而从19世纪下半叶以后，这种关系有了微妙的变化。科学理论研究不仅走在技术和生产的前面，还为
1 技术和生产的发展开辟了各种可能的途径，形成了科学—技术—生产的发展顺序。例如，无线电技术就是麦克斯威电磁场理论预言被证实后，才发展起来的。
为什么会发生这种转变呢？这是因为在十九世纪中叶以前，人们研究的科学领域主要涉及宏观的、低速运动现象。工业技术所利用的，也是人们早已熟悉的自然界的“力”和物质。人们可以依靠经验而不必系统地了解它们的许多特性。并且，当时人们也很难去追索这些实践经验背后所隐藏着的一般规律，所以，实践对于科学的促进作用和决定作用是非常明显的。
进入二十世纪以后，工业生产和技术的长足发展，已经超出了人们熟悉的范围。一些研究甚至一时还看不出，能否直接满足生产需要的前景。科学的任务，就是要在最短的时间内，尽快地为技术和生产的发展开拓出新的途径。现代科学产生了空前的先行作用，科学变成了超越一般技术进步的因素。
但我们还不能简单的认为，这种变化意味着“决定作用”已经由实践转向了理论，科学在今天之所以超前于技术和生产的发展，正是以现代生产技术的发展为其条件的。现代科学研究仍然要依靠生产技术提供的实验手段，至今仍有不少理论研究的内容也是来源于生产和技术实践之中。因此人类的生产活动仍然是科学发展进步的动力或最终原因。
当然，在现代，基础理论研究超前进行的重要性是不容忽视的。正如瑞典化学家阿累尼乌斯所说：理论研究可以指出把今后的工作引向什么方向才能获得最大的成就。
2、科学认识发展的内部动因
科学作为系统化的理论知识体系，有其自身的矛盾运动和继承积累关系。科学发展的内部矛盾运动是它的内部动力。它表现为： 新事实和旧理论的矛盾
科学不仅是静态的知识，而且是创造、加工知识的精神活动，科学活动方式是科学实验、理论研究，是人和物组成的动态过程。人类的生产实践和科学实验是科学理论发展的两个主要源泉，也是验证科学理论的唯一标准。因此，科学实验—科学理论—科学实验的无限循环，构成了推动科学发展的内部矛盾运动。科学理论上的重大突破，归根到底都是理论和实践不断矛盾斗争的结果。我们在研究和学习科学时，既要重视学习现有理论和研究方法，又要有创新精神，鼓励提出新观点和新预见，并到实践中去检验。各种观点、假说、理论之间的矛盾。
各种不同观点、假说和理论的矛盾
科学理论中经常充满着各种不同观点、假说和理论的矛盾，即使在同一学科中，由于彼此观点和理论的不同，还会形成不同的学派。新旧理论总是不断地进行验证、修改。例如，关于物质可分性问题，有限与无限的争论非常激烈。正是通过争论，人们对于物质世界无限性的理解已经不只是指分割无限，还可指属性、联系、中介、转化等的无限丰富性。现代科学研究和进步，使那些由于历史和认识的局限性，而产生的错误的或片面的理论，不断被更完善的新的学说所代替，从而推动了科学的不断发展。
二、技术
自从有了人类存在，就有了技术，技术成为科学与社会之间架起桥梁。广义地讲，技术是增强了我们改造世界的能力，是人类文明的强大的动力。
（一）技术的内涵
技术作为人类利用、控制和改造自然的能力，与科学概念一样，也是一个历史的、发展的概念。古希腊的阿里士多德把技术看作是制作的智慧。17世纪，英国的培根要把技术作为操作性学问。18世纪末，法国启蒙思想家狄德罗在他主编的《百科全书》中，列入“技术”条目指出：“技术是为某一目的共同协作组成的各种工具和规则体系。”这是较早技术的定义，但至今仍有指导意义。
阐明技术概念的这句话须把握五个要点：其一，把技术与科学区别开，即技术主要是以改造世界为前提的，而科学主要是以认识世界为前提的；其二，强调技术的实现是通过广泛的社会“协作”完成的；其三，指明技术的首要表现是生产“工具”，是设备，是硬件；其四，指出技术的另一重要表现形式——“规则”，即生产使用的工艺、方法、制度等知识，这就是软件；其五，和科学一样，把定义的落脚点放在知识“体系”上，即技术也是成套的知识系统。
直到现在，关于技术的定义，基本上没有超出狄德罗的技术概念。我国《辞海》对技术一词的注释是：“泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法和技能。”技术同语言、宗教、艺
2 术等一样，是人类文化系统不可分割的一部分，技术是一项复杂的社会事业，不仅包括研究、设计和技巧，还涉及财政、制造、管理、劳工、营销和维修。
综上所述，技术是人类为了实现社会需求而创造的手段和方法体系；是人类利用自然规律控制、改造自然的过程和能力；是科学知识、劳动技能和生产经验的物化形态。
（二）高新技术
自20世纪60年代开始，国际上出现了区别于传统技术的高新技术。由于高新技术发展势头非常迅猛，而且涉及面很广，因此，较难对高新技术的概念下一个简单的定义。经济界、政治界、艺术界和科技界都对高新技术有一个界定。但目前多数人赞成两种看法：第一种认为高新技术是对知识密集、技术密集类产业及其产品的通称，是一个综合的概念。第二种认为高新技术是指那些对一个国家经济、国防有重大影响，具有较大的社会意义，能形成产业的新技术或尖端技术。 我国1986年3月制定了《高技术研究发展计划纲要》（即863计划）中被评选列入该纲要的8个技术群是生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能源技术、新材料技术和海洋技术。高新技术代表着科学技术发展的前沿，是经济发展和社会进步的巨大动力，对增强一个国家的综合国力有至关重要的作用。
（三）技术的来源
技术的来源有3条渠道。第一条是生产实践。生产实践是最根本的、也是最重要的技术源泉，许多技术是生产实践的产物。
技术的第二条来源是科学实践。科学家专门投入到实验仪器和实验技术的研究中，这直接推动了技术的发展。科学实践的发展与技术的进步形成了良性的循环。
技术的第三条来源是科学理论。20世纪以来，越来越多的技术开始来源于科学理论，随着现代科学的发展，科学理论的重要性大大加强，科学理论提供了技术所需要的知识，并指明了技术努力的方向。
三、科学与技术
科学与技术总是共同存在于一个特定的范围内，这是因为两者之间有不可分割的联系。科学提供知识，技术提供应用这些知识的手段与方法。科学与技术的进步会带来社会的整体性变化。科学与技术是辩证统一的整体，科学中有技术，技术中也有科学。
（一）科学与技术的主要区别
1、科学与技术的目的、任务不同
首先，科学的目的和任务在于认识和揭示客观世界的本质和发展规律。它侧重回答自然现象“是什么”、“为什么”和“能不能”等问题。技术的目的和任务在于对客观世界的控制、利用和改造，发明世界上尚没有的东西，协调人和自然的关系，它侧重回答社会实践中“做什么”、“怎么做”以及“有什么用”等问题。其次，科学活动的目的是逐步建立知识体系，对某种现象作出解释，为一些事件提供一个真实的描述，判断一些状态的性质；而技术活动的目的是为实现人类的愿望提供便利，解决一些实际问题，使知识得到有益的应用。
2、科学与技术的社会功能与价值标准不同
科学具有广泛的社会作用，具有认识、文化、教育和哲学等多方面的价值，但科学一般并不具有明确的、直接的社会目的；技术则不同，具有明确的、具体的社会目的，如技术是直接追求经济的、军事的和社会的利益。因此，对科学进行评价，追求的是正确性和深刻性；对技术进行评价，追求的是先进性、经济性和可行性。科学的作用是教导人类，技术的作用是用现有的知识去为人民服务。科学需要大量的调查研究，思维的典型方式是纵向的，技术则需要结合知识的创造能力，其思维方式是横向的。
3、科学与技术的成果形式与肯定方式亦不同
科学活动的成果主要表现为知识形态，例如报告、论文、著作等；技术活动的成果主要表现为物质形态，例如产品、装置、设施及控制软件等。在肯定方式上人们通常把科学上的突破叫做发现，而技术上的创新叫做发明。
（二）科学与技术的联系
科学和技术总是有着不可分割的紧密联系。它们相互依存、相互渗透、相互转化。科学是技术发展的理论基础，技术是科学发展的手段。
3 科学常常可以启发我们提出新的、以前没有想到过的事物特性，进而导致新技术的产生。新技术常常需要新见解，新研究也常常需要新技术，人们运用技术，发明了越来越多的新仪器和新技艺，进而推动了各方面的科学研究。
技术不仅为科学研究提供了工具，而且还可以激励理论研究动机并提供方向。
随着现代科学革命和技术革命的兴起，科学与技术越来越趋向一体化。技术与科学的联系就越紧密。许多新兴技术尤其是高技术的产生和发展，就直接来自现代科学的成就。科学是技术的升华，技术是科学的延伸。科学与技术的内在统一和协调发展已成了当今“大科学”的重要特征。 34：10
（三）创新是科技进步的核心
马克思关于生产力包括科学技术的论述，开创了科学技术进步在社会制度变化和经济发展中起革命性作用的理论分析的先河。邓小平同志坚持马克思主义，进一步提出了科学技术是第一生产力的论断。江泽民同志又指出：“创新是一个民族的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”科学技术在知识经济社会成为主要推动力量，成为体现国家综合国力的决定性因素。我们必须切实推进科技创新，使经济发展真正从资源依赖、劳动依赖、技术依赖转移到知识依赖、教育依赖的轨道上来。 树立以创新为价值取向的观念
创新是知识经济社会科技进步的核心问题，科学技术的本质就是创新。我们要树立以创新为价值取向的观念。中华民族自古以来就有自强不息、锐意创新的光荣传统，在新的历史时期，我们更要勇于创新，以崭新的面貌立于世界民族之林。
完善适应新世纪社会发展的科技进步体系
知识经济是人类社会经济发展到一定阶段的产物，也是科技发展、科技应用，以及劳动者科学文化素质提高到一定阶段，出现的经济发展的飞跃。
我们要十分重视创新，要树立全民族的创新意识，建立国家创新体系，要从新世纪中国发展的战略需要出发，瞄准世界科技发展前沿，把创新放在更加重要的战略位置，使经济建设真正转到依靠科技进步和提高劳动者素质的轨道上来。形成有利于国家科技快速发展的创新体系。 建立与创新要求相适应的国家创新体系结构
在信息社会中，信息、技术和学习在经济活动中的作用，已经成为人们关注的焦点。新的创新模型已经取代了传统的创新性模型。我们要在实践中积极探索促进科研院所与企业结合有效途径。促使产业界、政府、科技界之间建立发展科学和技术的国家创新体系的结构，使科研人员如鱼得水，企业发展如虎添翼，促使科学与技术以及经济与社会的协调发展，使企业真正成为科研开发和技术创新的主体。
全面提高科技创新人才的素质
当今，世界各国之间的竞争越来越表现为科技和人才的竞争。知识创新需要具有创新意识和能力的新型人才。
21世纪是高科技发展的世纪，新世纪要求公民构建合理的知识结构、能力结构，具有勇于进取、积极开拓、善于合作等良好素质，发掘人的潜能去克服物质极限，实现经济与社会以及生产方式和生活方式的协调发展。教育必须要为全面提高科技创新人才的素质服务，培养具有创新精神和实践能力的一代又一代的社会主义新人。
科学发展与技术进步
科学和技术的历史可以一直追溯到遥远的原始社会，科学发展与技术进步始终伴随着人类社会的历史进程，正是由于科学技术的发展，才使人类的生活不断进步。近代科学技术的发展
一般认为，近代自然科学是从
14、15世纪文艺复兴开始的，而近代自然科学的全面发展，主要是从18世纪开始到19世纪末，在这200年中，一些近代自然科学的基础理论得到确立，并带动了技术革命的兴起。
（一）细胞学说与生物进化论的确立
恩格斯所说的19世纪自然科学的三大发现中的两项出自生物学领域，即细胞学说和科学进化论。细胞学说和科学进化论都问世于19世纪，它们从不同角度揭示了生命世界的内在联系和有机统一，因而
4 在近代生物学的发展中占有显著的地位。
1、细胞学说的建立
细胞的发现和细胞学说的建立与显微镜技术的发明和改进是分不开的。
早在17世纪，显微镜刚刚问世的时候，物理学家胡克在用显微镜观察软木切片时，发现一种中空的小室结构，并将其命名为“细胞”。
生物学史上公认的细胞学说是由德国植物学家施莱登和动物学家施旺先后提出的。施莱登认为，无论怎样复杂的植物体都是由细胞组成的；细胞不仅自己是一种独立的生命，而且作为植物体生命的一部分而维持着整个植物体的生命。1839年，施旺发表了题为《动植物结构和生长的相似性的显微研究》，把细胞学说推广到动物界。
细胞学说认为，动植物都是由细胞构成的，它们之间没有绝对的区别，一切生命有机体都是由简单的细胞分裂、增殖和发展起来的。细胞学说是关于有机体结构的第一个学说，它将形形色色的动植物体的结构统一于细胞，又以细胞为基点来解释一切生命现象，从而揭示了生命世界的内在联系和有机统一。
2、生物进化论的确立
18世纪中叶之前，人们受形而上学世界观的束缚，认为物种不变。18世纪中叶之后，生物进化的观点逐渐被人们接受。进化论真正确立大约经历了100年的时间。
生物进化论的思想最初是由一些博物学家提出来的，如法国的拉马克。
1890年，拉马克出版了《动物的哲学》，提出了关于生物进化的两条原理：一是用进废退，二是获得性遗传。根据拉马克的观点，生物由于环境和行为习惯而导致的体质变化可以遗传。提出并研究了生物与环境的关系，从环境中的改变中寻求生物进化的动力，为达尔文的科学进化论提供了启示。然而，拉马克只是从表面现象中推导结论，缺乏充分的证据来支持自己的观点，尤其是获得性遗传原理被许多科学证据所否定。
1895年，达尔文出版了划时代巨著《物种起源》，标志着科学进化论的诞生。达尔文进化论的核心思想是自然选择学说。
自然选择学说的要点如下： 变异的普遍性
达尔文认为，变异是生物的普遍特征。无论是在家养或自然生活条件下，生物界都普遍存在着可遗传的轻微变异或个体差异现象。达尔文认为，正是这类差异，是物种赖以进化的基础。 繁殖过剩
达尔文认为，生物普遍具有高度的繁殖能力，在环境条件适宜时，可呈几何级数增加。但是，一切生物的实际生存数远远低于根据其繁殖力推算的数值，这说明，必定存在抑制因素抵消了生物的这种高速率繁殖的倾向，这些抑制因素与生物赖以生存的食物、空间等环境条件有关。 生存斗争与适者生存
为了争夺食物或适宜的空间，生物界普遍存在生存斗争，即生物与自然条件的斗争，种内斗争，以及种间斗争。在严酷的生存斗争中，凡是对生物生存较为有利的变异都使该生物获得了更好的生存能力，从而被保存下来并遗传给下一代，反之被淘汰，这就是自然选择的实质，适者生存。
达尔文用大量的事实和严密的论证说明了生物物种是由简单的物种发展演变而来，从动态发展的角度阐明了整个生命世界的内在联系和有机统一。
（二）物理学理论的综合
物理学发展成为一门真正的科学，是从16世纪开始的，这时人类进入了前所未有的科学实验时代。从17世纪下半叶开始，关于物体的相互作用、运动以及光、电、磁等现象的研究，结出了丰硕的成果，实现了物理学理论的综合，使物理学成为近代自然科学最先成熟起来的一门学科。
1、天上力学与地上力学的综合
1687年，英国物理学家牛顿将前人和同代人的成果加以创造性的综合与发展，出版了《自然哲学的数学原理》一书，提出了力学三定律——惯性定律、加速度定律、作用与反作用定律，以及万有引力定律，建立起经典力学体系。
牛顿在伽利略关于落体和惯性的研究、开普勒关于行星运动规律的研究的基础上，融合自己的研究，
5 建立了经典力学体系，提出了万有引力定律：即自然界中任何两个物体之间存在着一种相互的引力，称为万有引力；这个力同两个物体的质量乘积成正比，同物体质点之间的距离的平方成反比。在物理学史上，有一个为大家所熟知的传说：一只熟透了的苹果从树上落下来，成为万有引定律研究的开端。这个故事的真实性已不可考，但牛顿确实想到过重力既支配苹果的下落也支配月亮的运转。这个契机，体现了牛顿完成的一个本质环节——把“天上”和“地上”的事联系在一起考虑，并试图追寻一个对“天上”和“地上”都有效的普遍规律。
牛顿所建立起的经典力学体系把人们过去一向认为互不相干的地上物体运动规律和天体运动规律概括在统一的理论之中，完成了近代科学史上的首次大综合。牛顿的经典力学思想不仅影响到物理学的发展，而且也影响到其他自然科学和技术革命，所以人们也称这次大综合为一场科学领域的革命。
2、不同运动形式的综合统一
19世纪能量守恒定律的发现不仅是物理学史，也是整个科学史上的重大事件，恩格斯把它叫做能量守恒和转化定律，并和细胞学说、达尔文进化论一起列为19世纪自然科学的三大发现。
对能量守恒单纯从哲学上给以思辨性研究的历史很长，可以追溯到古希腊的哲学家，到了笛卡尔，提出了运动守恒，而黑格尔则提出了现象之间互相联系和转化的思想。
到19世纪，在能量守恒和转化定律确立的过程中，迈尔、焦耳和赫尔姆霍兹的贡献尤为突出。
第一个发表论文讨论运动形式转化规律的是德国医生迈尔。迈尔发现，病人的静脉血在热带要比在欧洲更红。迈尔对这一现象的解释是这样的，人体消化食物的过程，都要消耗氧气，都能放出能量；热带气温较高，所以消耗的氧气也少一些，这就使人体静脉内剩余的氧气较多，因而静脉血也更红一些。认为，导入人体的“力”和输出的“力” 应该是平衡的。1842年，迈尔发表了题为《论无机界的力》一文，给出了更普遍的“力”的转化和守恒的概念。
第一个用实验来验证能量守恒的是英国的焦耳。他用实验证明由电流做功获得的能量与做同量的机械功所获得的热量相同，并且通过多次实验比较精确地测定了热功当量。
第一个全面阐述能量守恒定律并指出其普遍意义的是德国的赫尔姆霍兹。1847年，赫尔姆霍兹发表了《论力的守恒》，首先，他用数学化方式表述了在孤立系统中机械能的守恒，并把能量的概念推广到热学、电磁学、天文学和生理学领域，提出能量的各种形式相互转化和守恒的思想。
值得指出的是，当时的物理学家大都强调“守恒”的一面，把这条定律称为“能量守恒定律”，而恩格斯则突出强调了“转化”的一面，到了19世纪70年代，恩格斯更是明确把这条定律改称为“能量守恒和转化定律”。
能量守恒和转化定律的意义在于把表面上形式完全不同的各类运动统一在一个自然规律中，使人们得以科学地从自然界统一的高度来考察整个自然界。
3、光、电、磁的内在联系
19世纪中叶，出现了一些电与磁联系的理论，如丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，英国物理学家法拉第发现了电磁感应定律。在前人基础上，年轻的英国物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论等。
1864年，麦克斯韦向英国皇家学会宣读了《电磁场的动力学》一文。文中不仅给出了被称为麦克斯韦方程的电磁场方程，而且提出了电磁波的概念。他认为，变化的电场必定激发磁场，变化的磁场又激发电场，这种变化着的电场和磁场共同构成了统一的电磁场，电磁场以横波的形式在空间传播，形成所谓电磁波。在麦克斯韦方程中，由于电磁波的传播速度就等于当时测出的光速，麦克斯韦预言，光也是一种电磁波。
1887年，德国物理学家赫兹用实验证实了麦克斯韦关于电磁波的预言。
麦克斯韦电磁方程在电磁学理论中的地位就像牛顿定律在力学中的地位一样，它是研究一切电磁现象最根本的出发点，电磁场理论是物理学发展史上又一个重要的里程碑。
（二）技术革命的兴起
从18世纪中叶开始，科学的技术化和社会化成为这个历史时期的突出特征。近代自然科学理论的发展转变为技术科学的无比威力，同时，技术的发展与革新也为自然科学的理论研究提出了新课题。
1、工业革命
工业革命也称产业革命，指从18世纪后期到19世纪末，欧洲资本主义的机器大工业代替工场手工业
6 的革命。
工业革命的标志是蒸汽机的使用。英国格拉斯哥大学的仪器修理工瓦特在已有蒸汽机的基础上，发明了高效能蒸汽机。得到了广泛使用。到19世纪40年代，整个欧洲和美国都普遍使用了蒸汽机。蒸汽机带动着纺织机、鼓风机、抽水机、磨粉机，造成了纺织、印染、冶金、采矿和其他工业部门的迅猛发展，创造了人们以前难以想象的技术奇迹。
蒸汽机的出现和广泛使用，推动了其他工业部门的机械化，引起了工程技术上的全面改革。在工业上，初步形成了完整的工业技术体系；在科学上，促进了热力学理论（包括能量守恒和转化定律）的建立。工业革命是一场以技术革命为中心内容的社会变革，在这场变革中，第一次凸显了科学技术的生产力功能。
2、电力革命
所谓电力革命指的是，从19世纪后半叶到20世纪初，新兴的电能开始作为主要的能源形式支配社会经济生活。
19世纪，伴随着电磁学理论的进展，工程技术专家开始对电力开发、传输和利用方面的研究。
从历史上看，因为意大利物理学家伏打发明的伏打电池已经提供了电能来源。最早发现电流磁效应的那些实验装置，都可以看作是原始的电动机。1834年，第一台实用电动机诞生，电动机进入了实用化阶段，此后，发明家纷至沓来，使电动机研制进入一个高潮。与此同时，发电机也处在研制阶段。电磁感应理论使人们知道动磁可以生电，发电机就是根据这一原理来设计的。
早期的一台发电机基本上只能供一家或几家照明用，后来，发电机的功率越来越大，供电范围越来越广，企业家们便建起了发电站，于是产生了远距离输电的技术问题。1882年，法国的一位电气技师建造了世界上第一条远距离直流输电实验线路。然而，直流电在传输中损耗严重。人们注意到以前未受重视的交流电。交流输电在安全、经济方面比直流输电有着无比的优越性。1890~1891年，从法国劳芬到德国法兰克福架起了世界上第一条三相交流输电线路。随着交流技术的不断发展完善，交流输电为电力工业的发展开辟了广阔的前景。
电力革命是继工业革命之后的第二次技术革命，它给人类社会带来了巨大的进步。首先，电力革命在工业革命的基础上，再次大大促进了社会生产力的发展。以电能为动力，有效促进了生产过程的机械化和自动化，大大提高了劳动生产率，使社会生产力呈直线上升。其次，电力革命深刻改变了人类的生活。有线电报、电话和无线电通信的先后发明，使人类快速传递消息成为可能；电灯、留声机、电影等发明，更使人们享受了文明生活。电能已经充分渗透到工业生产和社会生活的各个方面。再次，电力革命在工业革命中建立起来的产业结构发生了深刻变化。电力、电子、化学、汽车、航空等一大批技术密集型产业兴起，使生产更加依赖科学技术的进步，技术从机械化时代进入了电气化时代。
（三）近代化学基础理论的建立与化工技术革命
1、近代化学基础理论的建立
17世纪，化学从炼金术中分化了出来，奠定了近代化学的基础。18世纪，法国化学家拉瓦锡通过一系列实验和定量研究，建立了燃烧的氧化学说。1789年拉瓦锡的名著《化学概要》出版标志着化学作为一门学科已经形成。
19世纪，化学进入了快速发展时期。
1803年，英国化学家道尔顿提出了科学原子论，其主要内容包括：元素由非常微小的不可再分的物质微粒——原子组成；原子在化学反应中保持其本性不变；同一元素原子的各种性质和重量完全相同，不同元素原子的性质和重量不同；原子的重量是每一化学元素的重要特征。并且，道尔顿把原子量的概念引入化学，使化学真正走上了定量科学的发展阶段。1811年，意大利化学家阿伏伽德罗提出分子概念，认为单质物质的分子是由相同原子组成的简单分子，化合物分子是由不同原子组成的复合分子。分子概念的引入完善了科学原子论。
1869年，俄国化学家门捷列夫编制了一份包括当时已知的全部63种元素的周期表，发现按照原子量大小排列起来的元素，在性质上呈现出明显的周期性，并针对周期表中的空格大胆预言了新元素的存在及其性质。元素周期律的重要性不仅在于把许多似乎互不相干的事实用共同的原则联系起来，而且还指明了发现新的化学元素的方向，并成为化学发展的主要基石之一。
近代化学体系的另一个分支——有机化学的研究起步较晚。18世纪后半叶，欧洲的工业发展促进了化
7 学实验，有机物的化学组成开始被慢慢揭开。1824年，德国化学家维勒把无机物氰酸和氨水混合起来，得到了有机物尿素。尿素的人工合成，也打破了有机物和无机物的界限，证明了无机界和有机界的统一，无机化学的已知规律开始向有机物领域渗透。
19世纪中叶，随着原子——分子学说的形成和有机合成实验研究工作的展开，化学家们探索有机分子结构理论进入了新的阶段。德国的凯库勒把原子化合价的概念引入有机化合物的研究中，首次把原子化合价的概念从平面推向三维空间，发表了原子立体排列的思想，从而开创了立体化学构型的先河。
到19世纪末，近代化学学科体系中的两个基本分支——有机化学和无机化学，都取得了长足的进步与迅速的发展。
2、化工技术革命
化学基础理论研究的进展促进了化学工业的崛起和发展，使化学工业与化学科学的关系更趋密切，形成了共存关系。化学基础研究成果在化学工业中的应用，带来了19世纪中后期的化工技术革命。 化肥工业的诞生
化学肥料的诞生和德国化学家李比希的名字紧紧地联系在一起，是他的毕生研究使世界上产生了一项全新的产业——化肥工业。
李比希致力于研究植物所需要的营养来源问题。1840年，他在总结前人研究成果的基础上提出了矿质营养学说，阐明植物吸收的矿物质元素，是其生长和形成产量所必需。矿质营养学说为化肥工业的兴起奠定了理论基础。化肥工业成为无机化学工业中的重要的组成部分。
李比希被称为德国的“化学之父”。在李比希的领导下，德国化学在19世纪中期取得了举世瞩目的成就。 人工合成染料
1856年，年仅十八岁的英国人威廉·亨利·珀金发现了一种合成染料——苯胺紫，它可以把丝绸染成一种红紫色。
新的有机结构理论研究促进了染料工业的发展。珀金的老师，霍夫曼发现了一批至今仍被称之为霍夫曼紫的紫色染料。到了20世纪中叶，商用合成染料的数目已不下3 500种。另一方面，化学家们在实验室中还成功地合成了天然染料的替代品。例如，德国化学家对茜草中的茜素进行研究，以煤焦油为原料，合成了茜素。到19世纪末，合成生产出的染料几乎完全取代了天然染料。这些新的染料比较便宜，而且染色也较快。
制药工业的诞生
19世纪后半叶，化学工业中的重要分支——制药工业诞生了。在这一时期，用化学合成的方法制成了水杨酸、阿斯匹林等药物。
1839年，一位法国化学家首先实现了人工合成水杨酸。水杨酸是一种有效的止痛剂，但对胃粘膜的刺激性太大。后来，德国拜尔药厂的一位化学家研制出了一种经过结构转换的水杨酸类似物，发现它不仅能减轻发热和炎症反应，而且能为关节炎患者止痛。这种药物就是人们熟知的、沿用至今的解热镇痛药阿斯匹林（aspirin）。
19世纪80年代，成批生产的合成药剂进入了市场，进入20世纪以后，合成药物的种类更是迅速增长，特别是20世纪30年代磺胺药物的合成，使有机药物合成迈入了黄金时代，这种特效抗菌药物根本改变了人类无力抵御传染病的被动局面。 安全炸药的发明
19世纪化学工业的另一项重要成就是诺贝尔发明了安全炸药。
黑火药是中国的四大发明之一，俗称火药。火药发明后从中国经阿拉伯传入欧洲，黑火药一直应用到１９世纪。人们在使用过程中，发现它有威力比较小，又不易引爆，科学家开始寻求一种新的爆破动力。 1846年，意大利化学家索布雷罗制得了硝化甘油，硝化甘油是一种无色油状的猛烈炸药，其爆炸威力比过去的火药强得多。但它不易控制，贮存、运输和使用时都很不安全，无法在生产上得到应用。
诺贝尔进行了几百次实验，改进用硝化甘油作原料的炸药。1867年，他发现硅藻土可以吸收硝化甘油，制成“安全炸药”，用一个雷管就可以引爆。这种安全炸药在采矿、筑路、开挖隧道等方面发挥了重要作用。以后，诺贝尔还陆续发明了柔软可塑性极好的胶质炸药和无烟炸药等新型炸药。
整个19世纪是化工技术全面发展的时期。到19世纪末，化工技术已与能源技术、电力技术并驾齐驱，
8 共同成为第二次产业革命的强大动力。 现代科学技术的发展
20世纪是现代科学技术突飞猛进的世纪。20世纪初，物理学领域量子理论和相对论的创立，标志着现代科学技术的诞生。从20世纪中叶以来，陆续诞生了一批高新技术，人类社会继工业革命和电力革命后，进入了第三次技术革命时代。
（一）现代自然科学基础理论的突破
1、物理学革命
量子理论和相对论的创立和发展，突破了经典物理学的框架，使人类对物质世界的认识迈进了一大步。 量子理论的创立与发展
从1895年开始，德国物理学家普朗克开始研究热辐射谱中的能量分布问题，和黑体辐射问题。通过实验，普朗克发现黑体辐射谱中的能量分布与经典理论形成尖锐的矛盾。经过几年的研究，普朗克抛弃了经典物理学中的连续性原则，假定物体的辐射能不是连续变化，而是以一定的整数倍跳跃式变化。普朗克将最小的不可再分的能量单元称作“能量子”或“量子”。1900年12月14日，他将这一假说报告了德国物理学会，宣告了量子论的诞生。此后，爱因斯坦于1905年提出光量子概念。1912年，玻尔提出量子化的原子结构理论。此后，德布罗意、薛定锷、海森堡、玻恩、狄拉克等人发展了量子理论，建立了量子力学。相对论的创立与发展
在19世纪末，大多数物理学家仍在力学的框架内讨论电磁场问题。
1905年，爱因斯坦创立了一个全新的力学体系——狭义相对论。狭义相对论给出了全新的时空观念，是对经典时空观念的一场深刻变革。爱因斯坦认为，时间和空间都是相对的概念，不存在所谓绝对时间和绝对空间；时间与空间不是彼此孤立的，而是相互联系的，时间尺度的变化必然引起空间尺度的变化。数学家闵科夫斯基形象地用“四维”概念表达了新的时空涵义。
1916年，爱因斯坦又进一步创立了广义相对论。广义相对论认为，时间、空间、物质不仅与运动有关，而且与物质及其分布密切相关，物质分布决定了宇宙的时空特性。例如，物质分布不均必将引起空间弯曲，质量越大，分布越密，空间弯曲就越厉害，时间流逝也就越慢。
量子理论和相对论革新了人们眼中的世界图景。量子理论和相对论不仅成为现代物理学的基石，也为现代其他自然科学提供了全新的理念、理论和方法。
2、自然科学的全面发展
物理学革命不仅使物理学开辟了新纪元，而且带动了自然科学全面的突飞猛进。
在化学领域，有人认为现代化学键理论是继原子论和元素周期律之后化学上的第三次飞跃。现代化学键理论的中心问题是从微观粒子的本性及其量子力学规律出发，研究分子的电子运动与原子核间的相对振动。现代化学价键理论使人们对各种物质的分子结构逐步深入，对无机化学、有机化学、生物化学和有机合成的发展都发挥了重要的指导作用。
在生物学领域，分子生物学的诞生是20世纪生物学最重大的事件。分子生物学是生物学与化学及物理学交叉的产物，新的物理学、化学研究手段和理论用于生物大分子和生命过程的研究。
在天文学领域，在大量的天文观测资料和现代物理学的基础上，产生了现代宇宙学。1948年，俄裔美国物理学家伽莫夫提出了宇宙大爆炸理论，认为宇宙起源于距今大约150亿年前的一次大爆炸。目前，“大爆炸模型”为学术界普遍接受，被认为是目前最好的一种宇宙理论。
在地学领域，人们对整个地球的认识无论从深度上还是从广度上都提高到了一个新的水平。陆续出现了“大陆漂移说”，“海底扩张学说”，以及“板块构造理论”，成为现代地球科学的基本理论。
此外，20世纪40年代开始，系统科学兴起。系统科学并不是自然科学的某一分支，而是横断学科，它研究广泛存在于自然界的各类系统的一般规律。在对自然现象的认识上，系统科学更新了人们对有序与无序、稳定与不稳定、简单与复杂的理解，对科学方法的转换、科学观念的更新起了巨大的推动作用，因而对自然科学各学科有着重要的指导意义。
（二）新技术革命
始于20世纪中叶的新技术革命，可称为第三次技术革命，它是在20世纪自然科学理论最新突破的基础上产生的。
1、新技术革命的背景
新技术革命的产生和迅速发展有着多方面的背景。
首先，现代生产迅速发展的需要，以及人类现代文明发展的多方面需要，是现代高新技术产生和发展的根本动力。例如，核能（原子能）的发现和利用是继电力技术后的一次能源技术革命。
其次，自然科学的巨大成就为现代高新技术的产生奠定了理论基础。例如，1905年，爱因斯坦在狭义相对论中提出了质能关系式，从理论上揭示了核能成为新能源的可能性。
第三，战争和国家间的对抗是刺激高新技术产生和发展的一个重要因素。例如，由于军事目的，美国、苏联加紧改进火箭技术，到了20世纪50年代下半叶，火箭发展已达到了作为运载工具的水平，从而开创了人类航天的新时代，空间技术也由此而产生。
2、新技术革命的主要内容
目前，国际上公认的并列入21世纪重点研究开发的高新技术领域包括信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术等。
（1）信息技术主要指信息的获取、传递、处理等技术，包括微电子技术、计算机技术、通信技术和网络技术等。微电子技术是现代信息技术的基础，计算机技术是现代信息技术的核心。在新技术革命中，信息技术处于核心和先导地位。
（2）生物技术是应用现代生物科学及某些工程原理，将生物本身的某些功能应用于其他技术领域，生产供人类利用的产品的技术体系。现代生物技术主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。生物技术，被认为是有可能改变人类未来的最重大的高新技术之一。
（3）新材料技术主要研究新型材料的合成。目前，世界上新材料的品种每年大约以5%的速度在增加。新材料技术在高新技术中处于关键地位，高新技术的发展紧密依赖于新材料的发展。
（4）新能源技术主要进行新能源的研究和开发，从多方面探寻发展新能源的途径。目前正在研究开发的新能源主要有核能（原子能）、太阳能、地热能、风能、海洋能、生物能、氢能等。
（5）空间技术又称航天技术，通常指人类研究如何进入外层空间、开发和利用空间资源的一项综合性工程技术，主要包括人造卫星、宇宙飞船、空间站、航天飞机、载人航天等内容。空间技术，是现代科学技术和基础工业的高度集成，体现了一个国家的综合实力。
（6）海洋技术包括进行海洋调查和科学研究、海洋资源开发和海洋空间利用，涉及到许多学科和技术领域。海洋技术将是大有发展潜力的高新技术。
3、新技术革命的意义
新技术革命带来的影响是多方面的，主要包括以下几个方面： 对整个社会的影响
信息技术作为新技术革命的先导与核心，对改变整个人类社会的面貌起了重要的作用。同时，随着信息技术的发展，将人类社会推向信息社会，世界变小，成为地球村。
新材料技术的每一次重大突破，将加速社会发展的进程；生物技术的进展，使人类获得了主动创造新生物和新生命的创造力；新能源技术将解决困扰人类社会的能源危机；空间技术和海洋技术的发展，标志着人类社会进入一个陆海空立体新时期。
对世界经济的影响
新技术革命对经济的影响主要表现在两方面。一方面，新技术革命促进了社会生产力的发展。新技术革命通过对社会生产力各要素的变革，充分体现了科学技术是第一生产力。另一方面，新技术革命使产业结构发生了重大变化。新技术革命推动了传统产业部门的改造，使知识技术密集型产业迅速崛起，并且推动了第三产业（通信、运输、商业、金融等服务性行业）迅速发展。
对人类生活的影响
新技术革命不仅带来了人类生活方式的现代化，还引发了人的观念和思维方式的更新。如：现代交通工具大大缩短了人们交往的空间距离和时间跨度，扩大了人们的活动范围；
现代传媒手段的普及和推广，加强了人们的社会联系，互联网络更加扩大了人们交往的范围和信息交流的速度，使人们的生活和工作关系更加密切并日趋一体化；
