【正文】 27 第二章 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命的誕生和發(fā)展 第一節(jié) 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命的準(zhǔn)備 一、 19世紀(jì)末西方社會(huì)的科學(xué)技術(shù) 科學(xué)革命是指人類在一定歷史階段對(duì)自然界認(rèn)識(shí)上的飛躍和在理論上的重大突破， 從而引起科學(xué)觀念、科學(xué)研究模式以及活動(dòng)方的根本變革。技術(shù)命則指人類在科學(xué)理論指導(dǎo)下，憑借實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)技術(shù)及群進(jìn)行重大的突破性變革從而揚(yáng)棄舊技術(shù)體系，確立新技術(shù)體系。十九世紀(jì)以來，科學(xué)革命往成為的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，技術(shù)革命又為科 學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供強(qiáng)大的實(shí)踐手段。兩者相互滲透，相互影響，融合為統(tǒng)一的科技革命整體。 近代以來，自從哥白尼發(fā)表了《天體運(yùn)行論》一書，標(biāo)志著近代自然科學(xué)的誕生，從而也拉開了近代科學(xué)革命的序幕。 1543 年，波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了“太陽中心說”，沉重打擊了宗教神學(xué)的統(tǒng)治基礎(chǔ)引起人們思想觀念上一次偉大變革。從此，自然科學(xué)大踏步地前進(jìn)了。后經(jīng)第谷布拉赫、開普勒伽利略等人的努力，直到十七世紀(jì)，牛頓在總結(jié)前人成果的基礎(chǔ)上出版了《自然哲學(xué)數(shù)原理》一書，集力學(xué)之大成，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)體系實(shí)現(xiàn)近代物理的第一次 理論大綜合。這是近代自然科學(xué)的一次偉大變革。在技術(shù)方面，由于資本主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展強(qiáng)烈推動(dòng)，十八世紀(jì)歐洲爆發(fā)了以紡織機(jī)械為發(fā)端，以蒸汽機(jī)為標(biāo)志的近代第一次技術(shù)革命，迎來了機(jī)器大工業(yè)的新時(shí)代。隨著蒸汽機(jī)的改進(jìn)和效率提高，又促了熱力學(xué)理論發(fā)展。能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)，實(shí)了牛頓力學(xué)以后近代物理又一次大綜合。十九世紀(jì)是近代科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，光學(xué)、熱力電磁近代化數(shù)生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)等學(xué)科得以迅速發(fā)展。十九世紀(jì)成了“科學(xué)的世紀(jì)”。 19 世紀(jì)末自然科學(xué)發(fā)展簡況 十九 世紀(jì)末，許多學(xué)科如物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)都取得了長足的進(jìn)步，開始從經(jīng)驗(yàn)的描述上升到理論的概括，逐漸形成較為完整體系并在各個(gè)主要科學(xué)領(lǐng)域中相繼出現(xiàn)了有根本意義的發(fā)現(xiàn)。然而形成于十七世紀(jì)機(jī)械論自觀依深刻地影響著十九世紀(jì)的科學(xué)家。為數(shù)不少的從十九世紀(jì)發(fā)展蓬勃景象中看到的仍然是機(jī)械的自然圖景：康德一拉普斯星云假說的基礎(chǔ)仍然是力學(xué)；地質(zhì)中均變說只不過表明以力學(xué)為首的科理性勝利；能量守恒定律一些發(fā)現(xiàn)者，如德國赫爾姆霍茨是從數(shù)學(xué)和力學(xué)角度出發(fā)，獨(dú)立現(xiàn)能的轉(zhuǎn)化與量上守恒 的。有些做出重大發(fā)現(xiàn)的自然科學(xué)家在思想上也發(fā)生了某種程度的混亂，當(dāng)他們對(duì)自己科學(xué)成果升到一般理論高度觀察時(shí)，卻得出了錯(cuò)誤的結(jié)論如細(xì)胞學(xué)說提者施萊登旺認(rèn)為最早的細(xì)胞是“神力”創(chuàng)造出來的，熱力學(xué)第二定律的提出者克勞修斯 ()把在有限范圍內(nèi)得出的結(jié)論無限地推至宇宙，提出了“宇宙熱寂說”，宣揚(yáng)世界走向“末日”。 機(jī)械決定論和機(jī)械還原論在十九世紀(jì)支配著自然科學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域。 1812 年，拉普拉斯宣稱：“沒有一件事物會(huì)是不確定的”，認(rèn)為只要人們找到個(gè)無所包宇宙方程，并且 知道宇宙的一切初始條件和邊界條件，那么，“宇宙的過去和未來都會(huì)呈現(xiàn)在他的眼前”。 19 世紀(jì)中葉，玻爾茲曼等人將幾率和統(tǒng)計(jì)方法引入物理學(xué)，證明了自然規(guī)律可以通過幾率間定量關(guān)系的集合來表述，過去稱為機(jī)械決論規(guī)律成它一種近似，這本來是反駁機(jī)械論的一個(gè)有力證據(jù)，然而不少人認(rèn)為分子運(yùn)動(dòng)卻是以牛頓力學(xué)和道爾頓 阿佛加德羅的原子一分子論為基礎(chǔ)，通過能量守恒和轉(zhuǎn)化關(guān)系，深入研究物質(zhì)的熱現(xiàn)象的本質(zhì)后才建立起來，它的使得古典理論處大量分子運(yùn)動(dòng)成為可能，這應(yīng)當(dāng)看成是古典物理學(xué)論的又一次勝利。愛因斯坦在評(píng)價(jià)這 一段科學(xué)史時(shí)指出：“物質(zhì)動(dòng)力論（即分子運(yùn)動(dòng)論 —— 編者注）的發(fā)展是一個(gè)最偉大的科學(xué)成就，而它是直接受到機(jī)械觀的影響的。” 28 機(jī)械還原論不僅影響著物理學(xué)，也影響化、生醫(yī)心。到十九世紀(jì)，它已經(jīng)根深蒂固地滲透到自然科學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域，甚至人類文化方面。們?cè)谘芯繌?fù)雜事物的過程中，主要采取從實(shí)體上進(jìn)行還原的方法“試圖在所有復(fù)雜現(xiàn)象中找到共同具有的物質(zhì)實(shí)體（如原子），將其作為差異性的共同基礎(chǔ)?！睈垡蛩固怪赋觯骸皬南ＥD哲學(xué)到現(xiàn)代物理的整個(gè)科學(xué)史中，不斷有人力圖把表面上極為復(fù)雜自然現(xiàn)象歸結(jié)為 幾個(gè)簡單的基本觀念和關(guān)系?！苯茖W(xué)在諸如力的分解、元素的離解，生物的解剖等方面取得的成功，使人們堅(jiān)信“機(jī)械分割”的思想是無往不勝并試圖把這種方法推廣到對(duì)生命現(xiàn)象和社會(huì)現(xiàn)象的研究上。機(jī)械還原論者堅(jiān)信，任何復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式，都可以最終分解為機(jī)械的或力學(xué)運(yùn)動(dòng)形式。盡管十九世紀(jì)自然科取得某些成就已經(jīng)部分地揭露了機(jī)械決定論和機(jī)還原的局限性，但是要?jiǎng)訐u突破這種規(guī)范不容易的，因?yàn)樗鼈兪菢?gòu)成近代科學(xué)賴以產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)。恩格斯說：“把自然界分解成各個(gè)部分，把自然界的各種過程和事物分成一定門類，對(duì)有機(jī)體 的內(nèi)部按其多種多樣性的解剖形態(tài)進(jìn)行研究，這是最近 400 年來在認(rèn)識(shí)自然界方面獲得巨大進(jìn)展的基本條件?！? 十九世紀(jì)末，許多科學(xué)家都認(rèn)為，一棟以力基礎(chǔ)的經(jīng)典物理大廈已峻工人們?cè)趯?duì)這幢雄偉大廈表示贊嘆之余，又多少流露出滿足和無所作為的情緒。著名德國科學(xué)家基爾霍夫 (）表示：“物理學(xué)將無所作為了，至多只能在已知規(guī)律的公式的小數(shù)點(diǎn)后加上幾個(gè)數(shù)字罷了”。英國大物理學(xué)家 W湯姆遜 ()在剛跨入二十世紀(jì)的第一天的《元旦獻(xiàn)辭》中也說：“在已經(jīng)建成科學(xué)大廈，后輩物理 學(xué)家只能做一些零碎的修補(bǔ)工作?！? 物理學(xué)“上空”的兩朵烏云 W湯姆遜在對(duì)科學(xué)大廈贊嘆的同時(shí)，又不得不承認(rèn)在物理學(xué)晴朗的天空還有兩朵小小的令人不安的烏云。這兩朵烏云是什么？為它們會(huì)引起位著名物理學(xué)家深的憂慮呢？ 物理學(xué)進(jìn)入十九世紀(jì) 80 年代以來，人們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一系列令人困惑的現(xiàn)象，經(jīng)典理論對(duì)此顯得無能為力。其中現(xiàn)象之一，就是邁克爾遜 —— 莫雷實(shí)驗(yàn)。 1880 年，美國物理學(xué)家邁克爾遜 ()和化學(xué)家莫雷 ()利用光學(xué)干涉儀來測(cè)量所謂的“ 以太”漂移?！耙蕴笔歉鶕?jù)經(jīng)典力學(xué)觀點(diǎn)所設(shè)想的用來傳播光的介質(zhì)。經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為以太充滿整個(gè)太陽系且靜止不動(dòng)，地球相對(duì)運(yùn)必然能測(cè)得所謂的“以飄移速度”（即地球和以太之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度）。邁克爾遜經(jīng)過不懈努力，于 1887 年12 月宣布實(shí)驗(yàn)測(cè)得以太“漂移速度”為零。這一否定性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明地球和以太之間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這就是物理學(xué)史上有名的“零結(jié)果”。人們?cè)噲D從各個(gè)角度對(duì)此作出說明，但都難以自圓其說?？磥恚藗?cè)葘?duì)光傳播所構(gòu)想的物理圖象是不正確使許多持有光是以太波動(dòng)觀點(diǎn)的物理學(xué)家大失所望。這一現(xiàn)象 被稱之為十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初飄浮在物理學(xué)上空的一朵烏云。 另一朵烏云與絕對(duì)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)有關(guān)。熱是普遍自然現(xiàn)象，物在任何溫度下都會(huì)以電磁波的形式向外輻射能量，其值可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定出來。由于絕對(duì)黑體在受光照達(dá)到熱平衡時(shí)將會(huì)把能量全部以熱輻射的形式發(fā)送出去，黑體要比相同溫度下其他任何物體的熱輻射強(qiáng)，所以黑是研究理想模型。通過輻射來揭示熱輻射現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，是十九世紀(jì)末物理學(xué)一個(gè)重要課題。德國學(xué)家維恩（ )發(fā)現(xiàn)隨著輻射體溫度的升高，輻射的峰值會(huì)向短波方 向移動(dòng)，即所謂的“位移定律”。 1896 年，他依據(jù)熱力學(xué)，用半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法找到了一個(gè)公式，用以說明黑體輻射譜，發(fā)現(xiàn)這個(gè)公式在短波段同實(shí)驗(yàn)吻合，但長卻系統(tǒng)地低于值。以后，英國物理學(xué)家瑞利 (Lord Rayleigh)根據(jù)經(jīng)典統(tǒng)計(jì)物理學(xué)推出另一公式，它在長 29 波段與實(shí)驗(yàn)相符合，但在短波段完全不能適用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果趨向零而按公式計(jì)算的理論值卻趨向無窮大，這就是有名的“紫外災(zāi)難”。成為飄浮在物理學(xué)上空又一朵烏云。 實(shí)際上，當(dāng)時(shí)物理學(xué)天空并非只有兩朵烏云，例如被稱之為十九世紀(jì)末物理學(xué)的三大發(fā) 現(xiàn)，即 1895 年 X 射線的發(fā)現(xiàn)， 1896 年放射性的發(fā)現(xiàn)以及 1897 年電子的發(fā)現(xiàn)，都是對(duì)經(jīng)典物理學(xué)理論的極大沖擊： X 射線可以穿透物體，說明不可入性不是物質(zhì)的固有屬性，而傳統(tǒng)觀念認(rèn)為物質(zhì)是不可入的；放射性輻表明化學(xué)元素會(huì)蛻變?yōu)槠渌?，發(fā)現(xiàn)比原子更小的電子，說明原子并非是不可再分的最小實(shí)體。觀念由此而發(fā)生了根本動(dòng)搖。面對(duì)一系列無法納入舊理論框架的新事實(shí)，一些物理學(xué)家感到驚恐萬分，他們驚呼：“物理學(xué)的危機(jī)來臨了?！薄翱茖W(xué)破產(chǎn)他們?cè)谂ｎD力體系與一些實(shí)驗(yàn)發(fā)生明顯矛盾時(shí)，囿于機(jī)械論自然觀，依堅(jiān)持 牛頓力學(xué)必定正確的觀點(diǎn)，從而在物理學(xué)界造成更大的思想混亂。 然而在當(dāng)時(shí)著名的科學(xué)家中，也不乏有遠(yuǎn)見卓識(shí)者，如法國科學(xué)家彭加勒()。他認(rèn)為，物理學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)事實(shí)出現(xiàn)矛盾是好事而不是壞事，它預(yù)示著一種行將到來的變革，是物理學(xué)進(jìn)入新階段的前兆。他指出：要擺脫危機(jī)，就在實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上重新改造物理學(xué)。可惜的是，他沒能跳出舊論框架盡管電子動(dòng)力學(xué)在數(shù)學(xué)形式和實(shí)驗(yàn)預(yù)言與以后愛因斯坦的狹義相對(duì)論等價(jià)，但在物理解釋上卻大徑庭，他那富麗堂皇的理論，不過是經(jīng)典物理學(xué)最后的宏偉建筑物而已。 十九世紀(jì)末的技術(shù) 十九世紀(jì)的技術(shù)，經(jīng)歷了一次巨大的變革。如果把十八世紀(jì)蒸汽機(jī)發(fā)明和應(yīng)用稱為第一次技術(shù)革命，那么十九世紀(jì)則經(jīng)歷了一場(chǎng)以電力技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用為標(biāo)志第二次技術(shù)革命。 十九世紀(jì)中葉以前，由于蒸汽機(jī)在歐美普遍使用，整個(gè)歐美社會(huì)進(jìn)入了蒸汽機(jī)時(shí)代。蒸汽機(jī)帶動(dòng)紡織機(jī)、抽水機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、磨粉機(jī)，使其它動(dòng)力大為遜色，更使紡織、印染、冶金、采礦和其它工業(yè)部門迅速發(fā)展。以蒸汽為動(dòng)力的火車（ 1814 年