中华学生百科全书-第244章

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顿。瓦特的蒸汽机终于在同后者的合伙中成功，成为工业中的动力机：具有
曲轴连杆、飞轮和离心调速器的双向蒸汽机。蒸汽的膨胀力在这里被转化成
了均匀的机械的圆周运动，成了所有工业的普遍动力。蒸汽使工业发展起飞
了。
　　　　印刷术的革命
　　　　欧洲最早的印刷机是古腾堡于　1450　年制成的，和古代一样，古腾堡的印
刷是靠手工排字进行的，造纸、印刷、装订也都是专门的手工作业。这种方
法在欧洲持续了约　350　年。
　　　　1798　年，法国人尼古拉·路易·罗贝尔发明了长网造纸机，并随后将他
的专利带到英国，作了进一步改进，于　1803　年展出了第一台造纸机。机器造
纸的时代开始了。到　1843　年时，英国纸张的价格已降低了一半。
　　　　继造纸机之后，德国人柯尼斯（1774～1833）在机械师弗里德里希·鲍
尔的帮助下于　1812　年发明了高速印刷机。1814　年　11　月　24　日用高速印刷机
印刷的《泰晤士报》首次发行，这一年，柯尼斯发明了双面印刷机。高速印
刷机的出现标志着印刷的机械化，是印刷术发明以来一次重要的技术革新。
　　　　交通工具的飞跃
　　　　1814　年，矿工出身的英国人史蒂文逊（1781～1848）制成了第一台实用
的蒸汽机车。1822　年他建立了机床车辆厂，3　年后他建造的铁路正式通车。
从此，铁路首先在英国，紧接着在欧美大陆乃至全世界延伸，成为工业的大
动脉。
　　　　1803　年，得到拿破仑（1769～1821）资助的美国人富尔顿设计的蒸汽船
在塞纳河上试航时断裂下沉。又过了　3　年，富尔顿的蒸汽船“克利蒙梭”号
在北美的哈得逊河上试航成功了。在瓦特去世的　1819　年，美国人制造的装有
蒸汽动力的帆船“萨凡那”号满载棉花，用　29　天走完了哥伦布　72　天的航程。
燃料动力船满载着工业原料和产品在各大洲之间穿梭，它把世界各大洲迅速
地联结起来了。这样，古老的帆船就永远退出了远航的行列。
　　　　与化学有关的工业
　　　　1735　年，亚伯拉罕·达比发明了焦炭（在抽去空气的炭窑中烘烤煤，产
物为焦炭、煤气、煤焦油）。从此，煤成了炼铁的燃料。瓦特的蒸汽机出现
后，煤成为工业动力机的燃料。炼焦产生的煤气和天然煤气也被用作煤气灯

和煤汽机的燃料。世界采煤量自工业革命以来迅速上升，煤不但一直是城市
和农村的家用燃料，并且由于化学的进步，使它成了化学工业的重要原料。
　　　　纺织工业需要有稀酸来加工纺织纤维。1746　年，英国医生罗巴克发明了
用铅室法生产硫酸的方法，后来在伯明翰建立了首批硫酸工厂。纯碱是制造
玻璃和肥皂不可缺少的东西，在织物的漂、染、印过程中，它和硫酸一样重
要。而且，生产纯碱的初级产物中还有硫酸。因而，纯碱制造成了　18～19
世纪相当重要的化学工业。
　　　　当硫酸厂、制碱厂在法国、英国和德国纷纷建立起来的时候，德国人李
比希把他的化学研究成果应用到化学工业中，通过宣传和实验指导，首先使
19　世纪　40　年代的德国，紧接着是英、法两国，出现了第一批生产磷肥和钾
肥的化肥工厂。
　　　　19　世纪化学家的发现使新的化学工业出现了。1856　年，年轻的英国化学
家珀金（1837～1907）首次合成苯胺紫。这是第一个人工合成的染料。以前
各种染料只有从植物和动物中才能提炼出来。英国人由于能从广阔的殖民地
便宜地获得这种天然染料，起初对它并没有强烈的兴趣。但不占有殖民地却
急于发展的德国人对它产生了极大的兴趣。
　　　　由于很多化学工厂是从药铺或大药房发展起来的，医生和药物学家们常
常是化学家。19　世纪后半叶，在化学工业中诞生了制药工业。19　世纪　80　年
代，成批生产的合成药剂进入了市场。进入　20　世纪以来，这些药物的种类迅
速增长，日益繁多。在最初的合成药剂中，只要举出阿司匹林、佛罗那和德
国病理学家保罗·艾利希所发明的“606”，就足以说明这类新产品对人类生
活的影响了（到　20　世纪，西医主要是用合成药剂和新发明的抗菌素类药物做
药物治疗的）。
　　　　19　世纪化学工业的另一项伟大发明是瑞典化学家和工业家阿尔弗雷
德·诺贝尔（1833～1896）于　1863　年发明的安全炸药。他的发明为采矿、工
业及筑路提供了爆破物。几乎所有工业国家都根据他的专利兴建了诺贝尔炸
药厂。这一专利和经营俄国巴库油田的利润给他带来了万贯家产。19　世纪后
半叶，无论是军用火药，还是民用的炸药，都已经由化学工艺生产，而不再
用人工方法配制了。
　　　　19　世纪的机器制造业、枪炮制造、火车机车、铁轨和轮船的制造，使对
钢铁的数量和质量的要求以空前速度增长。矿山的规模在日益扩大，矿山设
备在日益更新，18　世纪的土法炼铁炼钢法已大大不能满足要求了。
　　　　1855～1865　年间，英国工程师贝塞麦（1813～1898）发明了转炉炼钢法。
这种方法在熔化了的生铁中吹入空气并加入高锰铁水，去除了杂质，并控制
了含碳量，炼钢的新纪元开始了。当转炉同传统的高炉在欧洲冶炼厂同时矗
立起来之时，1861～1865　年间，德国的威廉·西门子（1823～1883）和法国
的马丁（1824～1915）又发明了平炉炼钢法。这一方法提高了炉内的温度。
至此，高炭钨锰钢、钨铬钢和高速工具钢等，都先后被炼制出来。1878　年，
英国人托马斯发明了具有良好脱磷效果的碱性转炉炼钢法。这样，就为机械
加工中的刀具和机械制造提供了更多可供选择的材料。即使是在　20　世纪，钢
铁工业也依然盘踞在最庞大的重工业前列。
　　　　通讯
　　　　美国人贝尔（1847～1922）在实验中实现了用电传递声波，于　1867　年发
明了电话。这是比电报更方便、更直接的信息传递技术。10　年后，贝尔创办

了电话公司，并在　3　年内安装了　5　万多部电话机，使美国相距　80　公里的城市
之间有了长途电话。由于爱迪生和英国人休斯发明了新的话筒，以及交换机
和自动拨号机的问世，电话得到了改进。1969　年，由贝尔集团发展而来的美
国电话电报公司已拥有　1　亿部电话分机。今天，美国人每　2　人平均一台电话
机，而全球每个主要地区的人都可以通过电话直接对话。电话缩小了人类的
语言空间，加快了社会信息流的传递和反馈速度。
　　　　爱迪生于　1877　年所发明的留声机是用在锡箔或锡管上刻声迹（沟纹）的
方法来保存和重显声音的装置。这一发明首先把音乐带进了家庭。后来，由
于丹麦人波森在　1898～1900　年间发明了磁录音带，留声机便逐渐改进和发展
成为现代录音机。它和无线电广播一起，成为人们文化生活的一部分。由于
录音设备能把声音保存下来，并在需要的时候重放，实际上它也和现代摄像
设备一起，成了保存人类历史片断的魔箱。
　　　　照相术
　　　　1871　年，英国医生麦道克斯发明了干板。接着，美国人乔治·伊士曼
（1854～1932）改进了干板，并发明了卷式底片。在他的努力下，照相底片
开始工业化生产。1888　年，伊士曼将装卷式底片的柯达相机推上市场，从而
打开了轻便摄影之门。用伊士曼做广告时的话说：“你只要按下快门，其余
由我们来处理。”从此，摄影技术开始普及。
　　　　随着摄影器材、底片材料和洗印技术的改进，黑白照相能由光线把自然
景物和人的形象一丝不差地在平面上复印出来，开始把陌生遥远地方的自然
景象逼真地呈现到人的面前，并使那些请不起肖像画家的普通人能通过摄影
把本人的肖像留存于世间。摄影术的诞生也深刻地影响了艺术的发展。19　世
纪后期，肖像画家的生意已不如往昔兴隆。画家的作品从此只有艺术的意义
了。当然，摄相机不但利用阳光体现了真实的影像，而且也可以进行艺术摄
影。

　　　　　　　　突飞猛进的现代科技
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　20　世纪的物理学革命
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　一系列的新发现
　　　　英国人克鲁克斯（1832～1919）在　1879　年，发现阴极射线是一种高速带
电粒子流。后来，汤姆生将这种微粒称为电子。1906～1914　年间，美国人密
立根，测出了精确的电子电量值。
　　　　电子是人类发现的第一个基本粒子，它是古代原子论者和道尔顿都不曾
想到过的东西，预示着原子还存在着不同的成分。继电子之后，物理学家们
至今已发现了　400　多种基本粒子。
　　　　1895　年，德国人伦琴（1845～1923）研究阴极射线激发玻璃壁发生荧光
时，偶然发现放电管附近用黑纸密封的照相底片感光了，这说明管内发出了
一种能穿透底片封层的射线。他称这种新的射线为　X　射线。
　　　　X　射线很快被应用于医学上的体内异物诊断，并进而用于透视诊病和工
业方面的检验分析。
　　　　法国人柏克勒尔通过反复实验，发现铀盐本身具有放射性质。
　　　　法国人皮埃尔·居里（1859～1906）和他的波兰妻子玛丽·居里（1867～
1834）在了解了柏克勒尔的工作后，发现了新的放射性元素钍，接着又从沥
青铀矿中分离出了放射性比铀强　400　倍的钋（取此名以纪念居里夫人的祖国
波兰）。经过　45　个月的艰苦努力，1902　年，居里夫妇从几吨青铀矿渣中分
离出　0．12　克的氯化镭，它的放射线是铀的　200　万倍！它几乎能穿透一切东西。
　　　　德国犹太人爱因斯坦（1879～1955）于　1905　年在瑞士发表了《关于光的
产生与转化的一个启发性观点》一文，提出辐射在传播过程中的能量也是不
连续的，并称传播中的能量子为“光量子”（后来又称为光子）。爱因斯坦
的光量子理论把光的粒子性和波动性统一起来了，这种统一表现在光子的能
量与光波的频率不可分割地联系在一起。至此，人们认识到光具有波粒二象
性，在传播过程中，光表现为波动，在同物质相互作用的过程中，光则表现
为光量子。
　　　　量子力学的建立
　　　　1925　年，德国人海森堡（1901～1976）建立了量子力学的一种数学表达
式——矩阵力学。在他看来，玻尔所描述的电子在原子核外轨道上的运动模
型是不可观测的，量子力学方程中只应包括可观测的原子光谱线的频率和强
度。矩阵力学就是用矩阵计算方法处理这类可观测量的数学方程。在完善这
种矩阵力学的过程中，海森堡得到了玻恩（1882～1972）和约尔丹的帮助。
生于奥地利的瑞士人泡利（1900～1958）从海森堡的理论推导出了巴尔末关
于氢原子光谱的公式。英国人狄拉克在研究过海森堡的理论与经典理论之间
的本质区别后于　1927　年发表了《量子代数学》一文，使矩阵力学理论体系更
加严密。
　　　　1926　年，奥地利人薛定谔（1887～1961）沿着另一条途径建立了量子力
学的又一种数学形式——波动力学。
　　　　薛定谔的物质波运动方程提供了系统和定量处理原子结构问题的理论，
除了物质的磁性及其相对论效应之外，它在原则上能解释所有原子现象，是
原子物理学中应用最广泛的公式，它在量子力学中的地位与牛顿运动方程在

经典力学中的地位相似。
　　　　在此前后，泡利于　1925　年提出了电子自旋的概念，狄拉克得出了电子具
有磁矩的结论，并提出了符合狭义相对论要求的电子量子论，开创了相对论
波动力学的研究。自第一个反粒子发现之后，物理学家们逐渐认识到，一切
粒子都有反粒子，它与粒子具有相同的质量、寿命和自旋，具有相反的电荷
和磁矩。
　　　　1927　年，玻尔通过对微观粒子波粒二象性及测不准关系的研究，提出了
著名的互补原理（并协原理）。玻尔认为，量子力学在描述微观粒子的运动
规律时仍然运用着经典力学中的概念—一动量、质量、能量、频率、波长、
几率等，这是自然科学的基础语言，不可能抛弃它们，但与宏观领域不同的
是：在描述微观粒子运动规律时运用一类经典概念时，就会排斥另一类经典
概念；但在换一种条件的情况下，则又要运用那些在原来的条件下被排斥的
概念来描述微观现象。这两种描述中的任何一种都是不充分的，而且是彼此
不相容的，但为了说明所有可能的实验又都是必要的。这两类彼此排斥的概
念在描述微观粒子性质所具有的二重性时是互补的。