《人類科學技術史-271》19世紀科學技術概述

19世紀科學技術概述

19世紀是近代科技史上最輝煌的時代。在這一時期里各門學科形成了獨立的體系，理論在實驗事實的基礎上發育得更加完美，更加豐富，在研究方法上更趨成熟，科學與生產的關系更緊密，所有這一切使19世紀贏得了"科學世紀"的美稱。

19世紀的各門學科在觀念上都有不同程度的飛躍。在數學上非歐幾何學的產生是對有幾千年歷史的歐氏幾何學的宣戰，它在19世紀刮起了一場幾何學革命的風暴。在物理學上，場的觀念和理論的提出，宣告了機械以太假說的死亡；熱力學的建立徹底結束了熱質學說的統治地位。在化學上，原素周期律的發現使元素學說和人類對物質的認識產生了真正的變革，化學第一次從零散現象的描述及化學性質的羅列中擺脫出來，完成了從經驗到理論的飛躍。在生物學上，進化論第一次把生物學放在科學的基礎上，是生物學的劃時代的革命理論，其影響之大，遠遠超出了生物學的范疇。

19世紀，科學已從搜集材料的階段上升到整理和綜合材料，最后形成假說和建立理論體系的階段。電磁學的發展就是一個明顯的例子。直到18世紀末，人類對電和磁的認識僅局限于某些零星的靜電和靜磁現象。然而一旦奧斯特發現并證實了電和磁的聯系，安培便在極短的時間里推導出了安培定律及公式，使電磁學完成了走向理論的一次飛躍，接著法拉弟發現了電磁感應定律，并提出了場的概念，最后麥克斯韋完成了對所有電磁實驗現象的大綜合，建立了電磁場理論，把經典物理學發展到頂峰階段。同樣的，門捷列夫、達爾文、施萊頓等偉大的科學家們也都在各自的研究領域里完成了具有歷史意義的理論的綜合。

19世紀的科學在深度和廣度上也有了空前的高水平的發展。在空間上，天文學已擴展到銀河系之外；在時間上，已追溯到太陽系的起源；在深度上，已確立了原子和分子的差別，探索著細胞的奧秘；在物質運動的規律上，已從實驗上證明存在能的轉化與守恒規律，并進而認識到運動轉化的方向性問題。即使是在19世紀建立的進化論，也由于孟德爾的遺傳學說而獲得更深刻的發展。這些都是自文藝復興以來所不曾有過的飛速進步。

19世紀以來科學已逐漸拋棄了從靜止的、孤立的觀點看待自然現象的研究方法。人們對自然認識越深刻，越廣泛，就越是能體會到自然界現象雖千差萬別，然而又是相互聯系的統一的物質世界。他們已學會用發展、聯系的觀點來研究自然界，著重于透過現象去尋找現象間的聯系以及現象的發展，并從中找到變化規律。例如賴爾著眼于地球的演化，達爾文著重于生物的演化，孟德爾透過演化中的遺傳現象去探尋遺傳的規律。物理學證明了電、磁和光相互間是聯系著的，并且具有共同的本質。元素周期律表明一切元素由于量的變化而發生性質的周期變化。細胞學說把動物和植物、高等生物和低等生物聯系在一起。能量的轉化與守恒定律則揭示了各種運動形態的聯系。

19世紀的自然科學既看到了自然界復雜、多樣的一面，也認識到自然界統一、和諧的一面；既看到物質世界相對穩定的一面，也看到進化、發展的另一面。經典科學在19世紀走向成熟。

科學的成熟還表現在它對宗教顯示了更加強大的戰斗力。在19世紀，科學證明人是進化來的而不是上帝創造的；有機物是可以由無機物合成來的，因而與造物主不相干；天文學家證明了在宇宙的星球中沒有上帝的位置等等。神學的堡壘和領地就這樣逐一被科學攻破。

19世紀，科學最重要的特征是它比任何時代都更鮮明地證明科學對生產的重要推動作用，即科學是生產力的論斷。有機化學理論的創立，使得19世紀建立了以煤焦油的利用為核心的有機化工，無機化學的發展，使化學基礎工業出現了蓬勃的生機。熱力學的發展使蒸汽機日益完善并促成了內燃機的誕生。電磁學理論的建立，大大推動了電力技術的發展，從而形成了發電工業、電機工業、電燈、電話、電報等一系列電氣產業。電氣化的到來使整個工業和人類的社會生活發生了廣泛而深刻的變化。而這些變化又由于電科學的繼續發展獲得了不斷完善和提高。

在19世紀，科學和技術已有了明顯的差別，科學是對自然的探求和認識，技術則是改造世界的物質手段。科學和技術是相互聯系，相互促進的。

一般地說，科學是技術的基礎，但是在生產不太發達的時代，技術往往更多地依賴于經驗，它掌握在工匠手中，與書齋中的學者聯系不多。但在19世紀，技術往往是科學成果的應用，可以說沒有法拉弟定律便不可能發明發電機；沒有焦耳定律及電的熱效應研究不可能發明電燈。這種緊密的依賴關系，決定了19世紀技術發展的特點。

其一，隨著科學理論的革命性變革，在技術的所有相應領域中也發生了革命。

冶金工業革命是由于熱工學的發展，促使轉爐和平爐發明，結果使鋼鐵工業在19世紀得到突飛猛進的發展。

交通革命是由于19世紀將蒸汽機和鋼鐵用于輪船和車輛的制造；而內燃機的發明，最終導致汽車工業和汽車運輸業的誕生，從而徹底改變了幾千年來的交通面貌。

建筑革命源于水泥和鋼筋混凝土的發明，使幾千年來依賴磚石、木材做建筑材料的局面為之一改，并且還導致建筑結構的大發展。

化工技術革命導致發明了鉑作催化劑，用以改進接觸法制硫酸。無機化學的進步還導致了蘇爾維法制堿的發明，有機化學促使有機化工業得到相應的發展，使人工合成染料、化肥和炸藥得到發明并投入生產。

農業機械革命中，拖拉機和聯合收割機的發明與應用，結束了幾千年來依靠人力和畜力從事農業生產的局面，使農業的生產效率大幅度提高。

19世紀后為了精密加工蒸汽機和武器，出現了先進的精密車床，繼后又發明了銑床、刨床、磨床乃至自動車床。從而形成了加工機械的革命。加工工業技術的發展使得人們有可能去制造日益復雜的內燃機和汽車，制造高速印刷機和紡織機等等，其影響是深刻的。

19世紀最有影響的技術革命是電力技術的出現及發展。一方面，電機技術的發展為人類提供了一種高級能源，即電能，另一方面電力技術又帶動了一系列用電技術的發展，例如電燈、電話和電報，從而出現了一系列新材料和新加工方法，形成了龐大的電氣工業技術體系。這一切為19世紀末和20世紀人類進入電氣化時代奠定了基礎。

其二，隨著技術革命的深入，技術逐漸擺脫了對經驗的依賴，借助于科學的幫助終于形成了專門為技術服務的理論體系。例如1840年英國的格拉斯哥大學講授《應用力學》、《動力工程學》、《土木工程學》等課程，同時在德國有人也編寫了《機械學》、《機械設計》等講義。到60年代英國還專門創辦了工程技術雜志《電氣工程師》等。

其三，工業革命帶來了19世紀物質生產的迅猛發展。例如19世紀最后30年里，世界工業總產值增加了兩倍多，其中鋼鐵猛增55倍，石油增加了25倍，農業生產也有大幅度增長。

其四，工業革命使許多國家認識到科學對生產的巨大推進作用，于是產生了專門培養工程師和技術工人的學校。1823年成立第一所倫敦技工學校，到1850年這類學校在英國多達500所。一些職業發明家開始創辦專為發展工程技術的實驗室，如愛迪生實驗室、貝爾實驗室等。這些學校和實驗室對培養工程技術人材和發展科學技術起了巨大的作用。

最后，我們要提到19世紀醫學的發展，西方醫學在19世紀發生了革命性的變化。這主要是麻醉劑的發明，使外科發生了根本的變化；細菌學和病理學的發展，使醫生對疾病的認識和治療有了巨大的進步。這一切終于成為現代醫學的前奏。