【正文】 熱學(xué)的起步在近代，對熱現(xiàn)象的研究是從測量“熱度”開始的。在同一時期，法國馬德堡市市長蓋里克嘗試了用泵排除空氣形成真空的實驗。他們用來做實驗的設(shè)備后來稱為“托里拆利氣壓計”或“托里拆利管”，管子頂部留下的空間被稱為“托里拆利真空”。這個時期的流體力學(xué)與技術(shù)發(fā)展聯(lián)系密切。最后，由于牛頓經(jīng)典力學(xué)是當(dāng)時自然科學(xué)惟一上升為理論層次的學(xué)科，加之它所取得的輝煌成功，使力的概念以及由波義耳開始到牛頓完成的關(guān)于物質(zhì)理論的微粒(素)學(xué)說被眾多學(xué)科所運用，“力”和“素”的概念超出了力學(xué)、光學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域而被賦予一般方法論意義。因為問原因歸根結(jié)底就是問第一原理，那就等于探索創(chuàng)造的神秘。這一事件宣告了牛頓力學(xué)的最終勝利，使它成為所有科學(xué)的模式；而在科學(xué)外部，則逐漸表現(xiàn)出牛頓的革命意識。它提供了理解和預(yù)報潮汐現(xiàn)象的物理基礎(chǔ)，并揭示了地球的歲差率現(xiàn)象是月球?qū)Φ厍虺嗟缆∑鹛幬慕Y(jié)果。 有人講牛頓的威望反而使英國此后的科學(xué)毫無成果，這是英國人的保守態(tài)度所致。從歷史來看，牛頓的《原理》沒有用他發(fā)明的數(shù)學(xué)分析方法——微積分方法，而是用幾何方法表述與論證的；加之他的流數(shù)法在符號上的不方便，不僅使得他的分析法甚至在英國都沒有很好地普及，同時也使他的《原理》本身的傳播和普及受到阻礙。對牛頓理論的最成功的應(yīng)用，是哈雷彗星的預(yù)言。 經(jīng)典力學(xué)作為形而上學(xué)模式牛頓和他的同時代人約翰?洛克(JohnLocke，1632～1704)是偉大的新思想的象征。正如法國啟蒙運動領(lǐng)袖之一伏爾泰所說：“任何第一原理，我們也可能認(rèn)識。比如，用熱素來解釋熱的本質(zhì)，用燃素來解釋燃燒的本質(zhì)，以及用彈性素、磁素等莫須有的“素”來解釋振動和磁等各種現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)；又比如，在運動的原因問題上，以各種不存在的“力”(化學(xué)親和力、電接觸力、生命力等)來解釋各種運動過程的本質(zhì)，這是統(tǒng)治一個時代的形而上學(xué)自然觀的機(jī)械論特征。伽利略在1638年注意到，在超過18腕尺(約10米)的深井里，泵就不能起作用了。托里拆利還創(chuàng)立了流體動力學(xué)。他先后發(fā)明了三種抽氣機(jī)，其中最后設(shè)計的改良抽氣機(jī)同波義耳發(fā)明的抽氣機(jī)之間有相互啟發(fā)的關(guān)系。在科學(xué)地定義溫度概念以前，人們往往將溫度的變化和物體所含熱量的多少混為——談，均用“熱度”來表示。對于熱的本質(zhì)問題，整個17世紀(jì)相當(dāng)普遍地認(rèn)為是由物體的最小粒子的運動而形成的。今天已成為熱力學(xué)的基本課題—一一熱的定量測定，直到19世紀(jì)才開始。拉瓦錫、皮埃爾?西蒙和拉普拉斯由于用冰量熱器進(jìn)行測量，從而對量熱術(shù)作出了貢獻(xiàn)。提出“卡諾循環(huán)”概念的卡諾在研究熱機(jī)效率問題時還用熱素的撞擊來解釋熱機(jī)的運轉(zhuǎn)。他提出了關(guān)于單電流體的一元論，認(rèn)為所有物體都包含有一種電流體，這種電流體超量則物體帶正電，這種電流體不足則物體帶負(fù)電。但把這個物理現(xiàn)象從生理學(xué)范疇中分離出來并做出物理學(xué)解釋的是伏打（17451827）。如伽利略、笛卡兒、默森(Marin Mcrsne，15881648)、胡克等人均證明了—個律音的音調(diào)由產(chǎn)生它的振動之頻率所決定。關(guān)于聲音的傳播媒質(zhì)，在亞里斯多德時代人們就已猜到空氣是聲音的通常媒質(zhì)。后來普利斯特列證明聲音可在空氣之外的其他氣體中傳播。因此近代光學(xué)基本是從零開始的。根據(jù)他于1621年的結(jié)果，可容易地推出現(xiàn)代形式的折射定律。他的光學(xué)著作，在他死后兩年被發(fā)表。用微分幾何的語言來表述，即：波陣面所及的任意點均可看做是新的次波源(即子波中心)，而新的波陣面則是所有次波源向外發(fā)出的半球面次波的包跡。直至1 9世紀(jì)初由于偏振、于涉等現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究，才使波動說占據(jù)了統(tǒng)治地位。他在煉金術(shù)的兩元素(“硫”、“汞”)說基礎(chǔ)上增加了“鹽”而提出三元素說，以此作為他的理論觀念來解釋自然界的物質(zhì)變化。盡管實驗構(gòu)思和結(jié)論是錯誤的，但他的定量研究方法為現(xiàn)代化學(xué)奠定了方法論基礎(chǔ)，同時他的無不生有的信念蘊涵著樸素的物質(zhì)不滅思想。Biringuccio，1480—1539)等。他由于與馬略特分別地發(fā)現(xiàn)了氣體定律而成為著名物理學(xué)家。他用微粒本身的特點來解釋化學(xué)反應(yīng)，是很有意義的。他認(rèn)為既然不能通過實驗把元素從物體中提取出來，它們就不配作為構(gòu)成物體的元素。他一生中記錄了很多定性分析的實驗。燃素說的基本觀點是： (1)燃素是構(gòu)成火的元素，當(dāng)它們聚集在一起時就形成火焰，當(dāng)它們彌散時只能給人以熱的感覺。燃素說傳播日廣，到18世紀(jì)中葉時，幾乎被舉世公認(rèn)，很多著名化學(xué)家都成了它的信徒?！崩咤a(A．1Lavc~isier，1743—1794)的氧化學(xué)說正是在這種背景下應(yīng)運而生的新學(xué)說。拉瓦錫于1772—1775年從事氣體化學(xué)和燃燒理論研究時就對燃燒增重問題產(chǎn)生疑問，他不同意負(fù)重量的說法，也不同意波義耳的“火素”，而認(rèn)為增重的原因是金屬燃燒時從空氣中吸收—廠某種物質(zhì)。1789年在他的《化學(xué)大綱》中正式把“純粹空氣”命名為氧氣(gaz oxygene)。20世紀(jì)以來天文學(xué)的發(fā)展更為迅速，全心的觀測手段使天文考察達(dá)到前所未有的程度，理論上的進(jìn)展也大大超過以往的年代。多普勒效應(yīng)告訴我們，當(dāng)光源背離我們運動時，我們所觀測到的它的光譜線便有向紅端移動的現(xiàn)象，光源離開我們的速度越大它的紅移量越大。天文學(xué)家亦已找到測算恒星體積和質(zhì)量的方法。恒星時時刻刻向外界輻射的能量究竟從何而來?現(xiàn)代天文學(xué)家認(rèn)為：其一是引力收縮。1931年美國電信工程師央斯基(Karl Guthe Jansky，1905～1950)終于弄清楚這種干擾來自太空，次年他又?jǐn)喽ㄟ@是來自銀河系中心方向的電磁輻射。本世紀(jì)60年代，天文學(xué)家們利用各種觀測手段先后取得了四項重大發(fā)現(xiàn)。關(guān)于星際分子的形成及其演化過程現(xiàn)在還不明了，但是際分子的發(fā)現(xiàn)不僅對于進(jìn)一步探索天體的演化有著重要的意義，并且亦必將有助于揭開地球上生命起源的奧秘。休伊什因他的發(fā)現(xiàn)而榮獲1974年諾貝爾物理學(xué)獎。現(xiàn)已得知，水星的外貌與月球相似，其上布滿了環(huán)形山。 火星也是與地球鄰近的行星。它的大氣外層溫度約—240℃，底層約27℃，中心溫度大約是30000℃。恒星演化研究首先涉及到恒星的分類。（3）紅巨星階段 氫核聚變反應(yīng)主要在恒星的中心部分進(jìn)行，隨著時間的推移，靠近中心部分的氫逐漸耗盡而形成為氦核，氦核的周圍則仍然是進(jìn)行著氫核聚變的殼層。質(zhì)量超過兩個太陽的將成為“黑洞”。他從廣義相對論出發(fā)，認(rèn)為宇宙中的物質(zhì)使時間和空間都發(fā)生了“彎曲”，于1917年提出“有限無邊靜態(tài)宇宙模型”。根據(jù)哈勃關(guān)系，星系遠(yuǎn)離我們的速度與它們和我們的距離成正比，即離我們越遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離我們的速度越快。當(dāng)然，大爆炸宇宙模型也同樣存在著許多尚待解決的疑難，它終究還只是一種假設(shè)。到了20世紀(jì)，地球冷縮說的一些觀點受到懷疑，以此為據(jù)的大陸固定說也隨之動搖。但是一些學(xué)者經(jīng)過計算指出，這兩種力都遠(yuǎn)不足以推動大陸的漂移，因而他的學(xué)說受到持大陸固定說的學(xué)者猛烈攻擊。他的假說發(fā)表之后也曾被視為“異端邪說”，受到多人的指責(zé)。后來科學(xué)家們又弄清楚了大西洋上的冰島以及由此向南斷續(xù)分布的島嶼，其實都是海底山脈露出洋面的山頂。從地球內(nèi)部傳向地表并散逸到空間中去的熱量稱為地?zé)崃鳌?909年科學(xué)家在法國發(fā)現(xiàn)不同時代所形成的磁性巖石的磁場方向嚴(yán)格相反，其后人們又相繼在許多地方發(fā)現(xiàn)同樣現(xiàn)象。 海底擴(kuò)張說的建立 1960年美國地質(zhì)學(xué)家赫斯(Harry Hammond Hess，1906～1969)提出了海底擴(kuò)張說。1968～1969年間，美國的摩根(William Jason Morgan，1935～ )、勒比雄(Xavier Lepichon，)和英國的麥肯齊(Dan Peter McKanzie，1942～ )等幾位青年地質(zhì)學(xué)家差不多同時形成了大陸板塊運動的想法，他們聯(lián)名撰寫一系列論文闡述他們稱之為“板塊構(gòu)造說”或“新全球構(gòu)造理論”的學(xué)說，其基本內(nèi)容如下：地球上的巖石圈存在著多條裂隙，板塊就是四周為巨大的斷裂帶所割開的層狀巖石圈塊體。板塊構(gòu)造的原始模式是以相對簡單的海洋地質(zhì)為基礎(chǔ)的，它是否符合復(fù)雜得多的大陸地質(zhì)狀況?板塊運動的機(jī)制是否能有足夠的證據(jù)予以證實?盡管許多問題的研究尚在繼續(xù)，但是大陸可以漂移，海底在不斷地更新這些觀念已成定論?；貒笏_始研究人工選擇的過程。自然選擇的結(jié)果，則是舊種的消滅和新種的形成。會后只有都柏林的一位教授發(fā)表了見解：“所有新的東西都是錯的，所有對的東西都是早已有的。沒有變異就談不到選擇。比如馬克思就曾把達(dá)爾文用于解釋動物器官的概念用于分析人類工具發(fā)展的技術(shù)史研究之中。比如人的神經(jīng)突觸，就是由極細(xì)長的細(xì)胞組成的。19世紀(jì)中葉生物學(xué)領(lǐng)域中悄然出現(xiàn)的另一個重要領(lǐng)域是遺傳學(xué)。和達(dá)爾文相仿，因物種問題而激發(fā)了盂德爾從事遺傳研究。他認(rèn)為此成果恰恰可證明耐格里的種質(zhì)說而把論文寄給耐格里。他的學(xué)說成為20世紀(jì)摩爾根(1866—1945)基因遺傳學(xué)的重要基礎(chǔ)之一。1896年，意大利人里瓦‘羅克西發(fā)明了不損傷血管的血壓測定計。他的父親是酒店老板，常用手指敲擊大酒桶，根據(jù)聲音猜測桶里的酒量。他的這個改進(jìn)增加了接種的安全性，為人類最終消滅天花等傳染病作出了貢獻(xiàn)?！惫?，從此以后麻醉術(shù)在世界各國推廣開來。護(hù)理工作歷史悠久，但從事護(hù)理的人長期地位低下，19世紀(jì)之前工作條件一直十分惡劣，人員素質(zhì)差，待遇低。這可以看成是微生物學(xué)的形態(tài)學(xué)階段。巴斯德是法國微生物學(xué)家、化學(xué)家，他1822年12月27日生于法國東部的多爾，1843年進(jìn)入巴黎高級師范學(xué)院學(xué)習(xí)，1845年獲碩士學(xué)位，1847年獲博士學(xué)位。1860年她創(chuàng)立護(hù)士學(xué)校，傳播其護(hù)理學(xué)思想，提高護(hù)理工作的水平和地位，使護(hù)理學(xué)成為一門科學(xué)。到19世紀(jì)，預(yù)防醫(yī)學(xué)和保障健康的醫(yī)學(xué)對策已逐漸成為立法和行政的問題。1842年，美國杰斐遜鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)生郎格應(yīng)用乙醚吸人進(jìn)行麻醉，成功地為一位頸背部腫瘤患者進(jìn)行了切除手術(shù)。經(jīng)過大量經(jīng)驗觀察，包括尸體解剖追蹤，他創(chuàng)立了應(yīng)用至今的叩診法。測量時將橡皮囊臂帶繞在手臂上，捏壓橡皮球，觀察玻璃管內(nèi)水銀柱跳動的高度：以推測血壓的數(shù)值。血壓計的發(fā)明，前后經(jīng)歷了近200年。權(quán)威的這種態(tài)度使孟德爾心灰意冷，加之他被任命為修道院院長而沒有繼續(xù)他的具有劃時代意義的研究。他的主要實驗結(jié)果可概括為：(1)性狀分離規(guī)律。然而，遺傳學(xué)在20世紀(jì)的發(fā)展卻日益顯示出它對于生物學(xué)和整個生態(tài)系統(tǒng)乃至人類社會生活所產(chǎn)生的重大影響。逐漸發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)部的各種構(gòu)造，如細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核、細(xì)胞器等，以及生物體從受精卵到胚胎、到成熟的生物個體的全部發(fā)育過程中其細(xì)胞的狀況。 細(xì)胞理論與遺傳學(xué)細(xì)胞學(xué)說是德國植物學(xué)家施萊登(M．J．Schleiden，1804—1881) 和動物學(xué)家施旺(T．Schwann，1810～1882)先后于1838年和1839年分別獨立地創(chuàng)立的學(xué)說。然而這些缺陷并不能抹煞他的進(jìn)化論作為進(jìn)化論史上的里程碑的地位。他還論證了自然選擇是物種進(jìn)化的途徑、繁殖過剩為自然選擇提供了必要性和可能性、生存斗爭特別是種內(nèi)競爭是實現(xiàn)自然選擇的動力等問題。達(dá)爾文并非相信進(jìn)化論的第一人。他看到，人工選擇是人們在生物的大量偶然性的變異之中，選擇有利于人的需要的性狀，使之積累、加強(qiáng)、穩(wěn)定，并把具有這種性質(zhì)的個體作為種而保存下來的過程。第五節(jié) 生命科學(xué)的突飛猛進(jìn)生物進(jìn)化論完成的標(biāo)志是1859年達(dá)爾文(C。這六大板塊還可以劃分為若干個次一級的板塊．如有人把以中國大陸為主的亞洲東部和東南部從歐亞板塊分出，稱為中國板塊等等。地幔的下降處在海溝，老的洋底地殼在這里被帶進(jìn)地球內(nèi)部重新參與循環(huán)?，F(xiàn)在我們知道，在地球的整個歷史上，它的磁場極性曾經(jīng)發(fā)生過幾百次逆轉(zhuǎn)。秒，而洋底熱流量的平均熱流量約為1．30微卡／厘米2由于這條山脈的絕大部分都分布在大洋的中部，因此稱為“大洋中脊”。 海洋地質(zhì)三大發(fā)現(xiàn) 上個世紀(jì)人們就開始了海洋地質(zhì)調(diào)查，1872～1876年英國調(diào)查船“挑戰(zhàn)者號”環(huán)球航行12萬公里，收集了海洋物理、海洋化學(xué)、海底地貌和海底沉積物等方面的大量資料，是為海洋綜合調(diào)查的開端。不過此時仍有一些人在為尋找大陸漂移的驅(qū)動力而思考，蘇格蘭地質(zhì)學(xué)家霍姆斯(Arthur Holmes，1890～1965)就是其中之一。他還從這兩個大陸的地質(zhì)構(gòu)造、古氣候、古生物等方面尋找根據(jù)，終于1912～1915年間提出“大陸漂移說”。面對宇宙這樣在時間和空間上大尺度的對象，會不會出現(xiàn)類似當(dāng)年的種種問題?60年代初，中國著名天文學(xué)家戴文賽(1911～1979)就此提出了與微觀和宏觀并列的“宇觀”的概念，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)以一種與微觀和宏觀都不相同的觀點來考察宇宙，不過宇觀的含義現(xiàn)在人們還并不清楚。不過，天文學(xué)家們在進(jìn)一步的研究中也提出了疑點。他所說的“靜態(tài)”是就宇宙的整體空間而言，并非說宇宙的各個部分都全然靜止不動。1939年美國理論物理學(xué)家奧本海默(Julius Robert Oppenheimer，1904～1967)從廣義相對論推斷，當(dāng)一個大質(zhì)量天體的外向輻射壓力抵抗不住內(nèi)向的引力時，它就要發(fā)生塌縮，塌縮到某一臨界大小時便因巨大的引力作用而形成一個被稱為“視界”的邊界，視界之外的物質(zhì)和輻射可以進(jìn)入視界之內(nèi)，但視界之內(nèi)的物質(zhì)和輻射不可能逸出視界之外。這時星體的內(nèi)部膨脹，吸收熱量，而星體的表面積擴(kuò)大，溫度降低，這就成了紅巨星。他們以恒星的光度為縱坐標(biāo)，以其顏色(反映其表面溫度)為橫坐標(biāo)，把已知恒星描繪在一個圖上，后來人們把這種圖稱為“赫羅圖”。 土星早就以它美麗的光環(huán)引起天文學(xué)家的興趣?，F(xiàn)在已經(jīng)知道，火星上的大氣十分稀薄，主要成分為二氧化碳，還有少量的一氧化碳和水汽。水星表面上白晝和黑夜的溫差極大，白晝可達(dá)350℃，而黑夜則為—274℃。1959年蘇聯(lián)人發(fā)射了月球探測器，成功地拍攝了在地球上永遠(yuǎn)看不到的月球背面的照片。當(dāng)日寸他們建立了一個靈敏度極高的定向接收系統(tǒng)來探測宇宙，發(fā)現(xiàn)從天空中任何方向都接收到一種強(qiáng)度完全相同的微波波段電磁輻射，他們認(rèn)定這種輻射并非來自任何星系，而是存在于整個宇宙背景之中，因此稱它為宇宙背景輻射。1963年荷蘭天文學(xué)家施密特(Maarten Schmidt，1929～ ）判明了這種天體的譜線，確認(rèn)這是一種具有很大紅移量的天體，定名為“類星體”。射電望遠(yuǎn)鏡所能觀測的范圍十分寬闊，大型射電望遠(yuǎn)鏡的制造相對于大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡也容易得多，因此射電天文學(xué)幾十年來發(fā)展極為迅速。以太陽為例，在它的內(nèi)核里高溫、高密和高壓的條件下，四個氫原子核要聚合為一個氦原子核，這時出現(xiàn)了質(zhì)量虧損并釋放出能量。