第12讲科学、技术与工业,吴国盛http:/blog.sina.com.cn/wugshpku北大科学史与科学哲学http:/hps.pku.edu.cn,第3次作业,题目：论培根科学要求1000-1500字，少写多写均不好，要学会思想明确、表述简洁建立在文献阅读基础之上，要有规范的文献征引（允许引用网上文献），不得有任何抄袭剽窃(一旦查出即记为零分)下周（12月7日）下午6点之前通过电邮交给各自的助教，当晚的课上将公布未交作业名单，有疑问者课间解决，过时不再受理。请相互转告，勿谓言之不预。,上讲目录,启蒙运动与数理精神的传播物理科学中两大传统的融合生命科学的实验化与分析化,本讲目录,与科学无关的第一次工业革命科学应用于工业的第二次工业革命20世纪的大科学,工业革命概览,恩格斯说：“工业革命对于英国的意义，就好象哲学革命对于德国，政治革命对法国一样。”产业革命即工业革命（industrial revolution）表现在：以机器取代人力以大规模的工厂生产取代个体工场手工生产以技术革新带来经济无限制的增长。,产业革命首先发生在英国，几大产业相互促进炼铁业要求煤炭煤炭业要求蒸汽机抽水，要求运输蒸汽动力的开发纺织业蒸汽动力推动纺织业汽船运河火车铁路,炼铁业,英国的炼铁业历史悠久，但燃料短缺限制了铁产量1709年，工程师达比（Abraham Darby）用焦炭代替木炭炼铁取得成功，1735年新工艺开始广泛运用1760年，斯密顿发明水力驱动的鼓风机，提高了焦炭的温度，提高了炼铁的效率1784年，亨利科特发明搅拌法18世纪英国的铁产量增加了10倍,纺织技术的进步（1）,英国人喜爱从印度进口的棉布，冲击了传统的毛纺织业。国会于1700年颁布禁止进口棉布的法令，给本国棉纺织业以发展机会。纺纱技术与织布技术交替革新，造成相互促进和相互加速，你追我赶的局面1733年，约翰凯发明飞梭，改进了织布技术。1765年，詹姆斯哈格里夫斯发明锭子垂直放置的“珍妮机”，这是一种立式的多滚轮纺纱机。1769年，阿克莱特发明动力纺纱机，所纺棉纱十分结实，改变了从前棉纱只能做纬线不能做经线的局面。,纺织技术的进步（2）,1779年，塞缪尔康普顿将阿克莱特的纺纱机与哈格里夫斯的珍妮机相结合，发明了新的走锭纺纱机，称为“骡机”，可同时纺400枚纱锭。1785年，卡特莱特造出了动力织机英国纺织业就是在你追我赶的发明中成为工业革命的龙头产业。纺织业的新发明规定了工厂制度的发展方向：大机器价格昂贵（只能为少数大资本家所有）、体积庞大（只能安装在固定的大建筑即车间里）、需要许多人维护（这些人就是工人）1764年1812年，纺织工人的劳动生产率提高了200倍,蒸汽机的发明与改进（1）,蒸汽动力机的发明将工业革命推向纵深原始的蒸汽机模型：让蒸汽压力将水提升，蒸汽冷却后形成真空，又可以将水从低处吸入。1679年，法国工程师巴本发明蒸煮器（高压锅），并在此基础上发明蒸汽机。1698年，英国工程师萨弗里发明专门用来抽水的蒸汽泵，主要靠真空吸水，蒸汽压力压水。1712年，纽可门发明大气机，主要靠大气压力做功。由一个带活塞的气缸做功，蒸汽锅炉与之分离，气缸中加冷水喷射器。,蒸汽机的发明与改进（2）,纽可门机的缺陷：热量浪费太大，效率不高；只有简单的往复式线性运动。格拉斯哥大学的机修工瓦特（17361819）的改革1，为了使汽缸保持温度，单独增加一个冷凝器（事先抽成真空以引入高温蒸汽）2，将活塞的直线往复运动转化成轮轴的旋转运动瓦特蒸汽机的出现掀起了一场动力革命纺织业、采矿业、冶金业在瓦特机的带动下迅猛发展。瓦特蒸汽机是否得益于科学？否。瓦特的成功得益于正确的营销手法,瓦特是一个科学家吗？是。他是皇家学会会员，但提交的论文并不是他对于蒸汽机的改进，而是“人造气体的药用价值”瓦特更多的代表的，是一个新兴的商人阶层的精神气质，而不是希腊科学的精神气质。他散布谣言说，高压蒸汽机安全有问题，使得他的竞争对手特里威西克没能成功他抱怨贝托莱把他发现的氯化漂白过程公开了，无法申请专利以获利,运输机械的革命（汽船）,1785年，美国菲奇将瓦特的蒸汽机用于帆船上1800年左右，美国富尔顿继续制造汽船，1807年造出克莱蒙特号，采用明轮推进。1838年，英国商船天狼星号利用蒸汽动力横渡大西洋成功,运输机械的革命（火车）,由木路到铁路（采矿业）1796年，英国特里维西克制造了第一辆火车1814年，英国斯蒂芬逊造出第一辆实用火车。用于拉煤。1823年，斯蒂芬逊的火车投入商用1830年，利物浦与曼彻斯特铁路线连通美国（1828）、法国（1830）、德国（1835）铁路业与钢铁业相互促进,从蒸汽机到内燃机,蒸汽压加大，瓦特又发明了无冷凝器的双向式蒸汽机特里维西克1800年发明高压蒸汽机汽缸材料、加工、燃料，由外燃到内燃燃料：煤气（1792）、煤油（1850）1860年，法国勒努瓦（18221900）造出第一台煤气内燃机1862年，法国德罗夏提出四冲程理论1876年，德国奥托造出四冲程煤气内燃机1883年，德国戴姆莱造出第一台汽油内燃机,运输机械的革命（汽车）,1885年，戴姆莱研制出第一台汽油发动机的两轮“摩托车”同年，德国本茨发明了汽油内燃机为引擎的三轮汽车1886年，本茨（奔驰）发明四轮汽车1888年，英国邓洛普发明充气轮胎1892年，美国福特研制了美国第一部汽车1900年，美国汽车销量4千辆；1911年，60万；1915年，89万；1927年，370万1908年，福特公司生产1万辆；1913年，生产线上马生产30万。1924年200万辆。售价由850降至290美元。组装时间由12小时（1908），到93分钟（1913），到24秒（1927）,福特的意义,使汽车由奢侈品变成为必需品发明是需要之母创造了技术型企业的典范：现代汽车工业严密的组织机构，充分表达了技术系统的特征汽车工业对其它产业的拉动作用汽车工业对石油工业的依赖汽车经济汽车文化,工业革命的意义,蒸汽动力机的大量使用，使人从繁重的体力劳动中解放出来，人开始以其聪明头脑而非四肢肌肉为自己造福。工业革命解除了对技术革新和经济增长的约束工业革命使全体人民受到教育，客观上推进了“平等”的观念。,工业文明的诞生,新型的动力能源：自然力机械力可再生能源不可再生能源新型的劳动组织形式手工作坊大生产。177080年代，阿克赖特开办的机械化纺织厂，雇佣了上千名工人，成了近代第一批现代工厂。标准化、流水线。1920年代，美国福特在汽车工业正式完善了流水线生产制度。新型的融资手段：货币经济的出现新型的思想观念：由国家重商主义到自由经济,工业文明的扩散,城市人口首次达到50的时间：英格兰1850年德国1900年法国、美国，1920年中国目前43核心产业：钢铁、纺织、铁路运输、电气化新的产业：建筑、食品加工、现代农业、服务业殖民主义帝国主义扩张。1914年，西方列强征服了全世界84的土地。帝国主义殖民扩张的有利条件：战争工业化铁甲蒸汽动力炮舰铁路运兵一战作为化学家的战争，毒气的使用,与科学无关的工业革命,直到19世纪，技术进步和工业革命都与哲学家传统无关皇家学会早期为政府服务。钟表的制造靠的是钟表匠纽可门并未得到胡克的指点瓦特也未受到布莱克潜热理论的启发19世纪之前技术并未应用科学，哲学家传统与工匠传统不相往来在工业革命中发挥作用的工程师，主要是那些未受过任何科学教育的民间工程师（civil engineer）,第二次工业革命,第二次工业革命,电磁学的发展使电气时代成为可能，并直接推动了第二次工业革命电力工业电讯技术。电报，电话，无线通讯。电照明工业巴斯德灭菌法、免疫法化学合成染料,电力革命,1821年，法拉第成功地使一根小磁针绕通电导线不停旋转，创造历史上第一台“婴儿”电动机1822年，法国物理学家阿拉果发现电磁铁1829年，亨利发现绝缘导线做线圈可以产生更强大的磁场。1831年用一块电磁铁吸引1吨重的铁1834年，德国雅可比用电磁铁做转子，制成第一台实用电动机。1838年以此制成电动汽船1850年，美国佩奇制造一台10马力的电动机早期的电动机都是直流电，但费用极其昂贵，看不到商业价值。1831年，法拉第发现动磁可以生电，并制作出第一台模型发电机,1831年，法国发明家皮克希制造出手摇发电机，输出直流电，但电流微弱1857年，英国惠斯通用电磁铁代替永磁铁，发明自激式发电机1867年，德国的西门子发明自馈式发电机电动机械和电动器具机动性好、噪音小、无污染1880年左右开始进入工厂车间进入千家万户从电灯开始。1879年，爱迪生的电灯照亮了新泽西州洛帕克的主要街道。1882年，爱迪生的直流发电机为几千户提供照明用电。电力供应成为问题,直流电在远距离供电时损耗严重，而交流电可以解决有效传输问题，容易变压1885年，交流感应电动机发明1891年，三相交流发电机、三相异步电动机以及变压器均发明出来并投入使用。奥地利劳芬水电站的交流电通过170公里传到德国的法兰克福，输电效率达到80技术自闭：早期的直流电商家抑制交流电。爱迪生攻击交流电。,爱迪生,爱迪生（18471931），美国大发明家，美利坚的民族英雄。1860年代，电气开发热席卷美国。1869年，发明自动收报机1876年，发明留声机1879年，发明碳化竹子做灯丝的电灯1882年，在纽约建成世界上最大规模的电力系统，直流发电机达到六百多千瓦，为几千户提供照明，为电力事业的发展提供示范1894年，制成第一台电影放映机。第一部电影列车抢劫,电讯与大众传媒,电气化的两个战线，一是电力，一是电讯。电报：莫尔斯电码电话：贝尔无线电：马可尼、波波夫电讯技术与大众传媒的发展，充分显示了技术创造文化的力量广播与电视：由广告向音乐、戏剧、新闻、时事评论扩展，与传统的报刊杂志等媒体相竞争,电报（1）,电报：现代科技的结晶。电流一旦能被检测出来，它就成了信号的传播工具。电流一旦成为传播工具，瞬间传播就成了现实1820年，奥斯特发现电流的磁效应，通电导线周围的磁针发生偏转。1822年，安培设计出了磁针通信机。26个导线。1836年，英国威廉库克制作了五磁针的电报机1838年，莫尔斯发明电报机和莫尔斯电码1844年，在莫尔斯鼓动下，由美国国会架设的第一条电报线路在美国铺通（巴尔的摩华盛顿）1846年，英国成立第一家电报公司1847年，英法在英吉利海峡铺设第一条海底电缆1858年，大西洋海底电缆铺成,电报（2）,当时的诗曰：“富兰克林的手，抓住了奔驰的骏马，驾驭这匹骏马的，是莫尔斯教授。”电报激起民众的巨大热情梭罗的反对。电报传来的只是阿德莱德公主得百日咳之类的消息。电报并没有解决人与人之间的沟通问题。电报改变了传统报纸时效性差的局面，把新闻性突出出来。科学通过传媒对社会发生作用，充分显示了技术不只是手段，而是一种世界构造的方式,电话,1875年，贝尔发明第一部实用的电话机1877年，爱迪生发明碳精话筒1914年，载波法运用于电话线路中，至70年代，一根电缆可以同时传递数千话路20年代80年代以来，光纤通信成为主要的通讯方式电话技术对于意识形态的颠覆意义。慈禧。互联网。,无线电,1865年，麦克斯韦从理论上预言电磁波的存在1886年，赫兹在实验室证实了电磁波的存在1894年，马可尼制成金属粉屑检波器，通过安装天线和地线，提高了无线电发射和接受的效率1895年，马可尼实现1英里无线电通讯。1896年，9英里。1897年12英里。1898年18英里。1901年实现了英国与加拿大之间的无线通讯1909年，获诺贝尔物理学奖1901年，俄国波波夫研制出无线电话接收机1902年，美国费森登发明无线电话,