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第34部分（第1页）

、术语。法拉第是电磁场理论的奠基人，他首先提出了磁力线、电力线的概念，在电磁感应、电化学、静电感应的研究中进一步深化和发展了力线思想，并第一次提出场的思想，建立了电场、磁场的概念，否定了超距作用观点。爱因斯坦曾指出，场的思想是法拉第最富有创造性的思想，是自牛顿以来最重要的发现。麦克斯韦正是继承和发展了法拉第的场的思想，为之找到了完美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。这样电学成为了一门单独的学科，值得指出的是法拉第当时的身份是一位化学家。

电磁理论的建立产生了两大工业领域的应用，一种是通讯：1833年高斯和韦伯制造了第一台简陋的单线电报；1837年惠斯通和莫尔斯分别独立发明了电报机，莫尔斯还发明了一套电码，利用他所制造的电报机可通过在移动的纸条上打上点和划来传递信息。1855年汤姆孙（即开尔文）解决了水下电缆信号输送速度慢的问题，1866年按照汤姆孙设计的大西洋电缆铺设成功。1854年，法国电报家布尔瑟提出用电来传送声音的设想，但未变成现实；后来，赖斯于1861年实验成功，但未引起重视。1861年贝尔发明了电话，作为收话机，它仍用于现代，而其发话机则被爱迪生的发明的碳发话机以及休士的发明的传声器所改进。另一大领域是电力：法拉第在电磁感应的基础上制出了第一台发电机。1866年德国西门子发明了可供实用的自激发电机；19世纪末实现了电能的远距离输送；电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，从而极大地改变了工业生产的面貌。当时的工业和城市里面需要动力的时候必须配备蒸汽机在旁边，电力的应用改变了这一切，将能源的产生放在郊区的发电厂，在工厂和城市内部使用小巧的电动机，这样工业和城市的效率进一步提高。1879年10月22日，美国的著名发明家爱迪生点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯。城市照明也开始使用电力，1881年爱迪生开始筹建中央发电厂，1882年总共有两座初具规模的发电厂投产。1月伦敦荷陆恩桥的爱迪生公司开始发电，供应圣马厂邮局，桥西的城市大教堂和桥头旅馆等用电，发电厂利用蒸汽机驱动直流发电机，电压为110伏，电力可供1000个爱迪生灯泡用。同年末纽约珍珠街爱迪生公司发电厂也装上了同型机组，这是美国的第一座发电厂，内装6台发动机，可供6000个爱迪生灯泡用电。　这里要提一下的是爱迪生建立了人类历史上的第一个工业实验室，1876年春天，爱迪生在门罗公园创建“门罗研究所”。他为该实验室修复大量的科学设备，价值4万美元，并扩充了图书馆。这一步，不但在爱迪生一生的事业中具有不可估量的意义，而且在美国历史上也是一个创举。因为这是美国第一个有组织的工业科学研究机构，它“标志着集体研究的开端”，他说，发明工厂每10天要有一个较小的发明，每6个月，要有一个大的发明。美国著名历史学家丹尼尔布尔斯廷说：“爱迪生的发明工厂是地地道道的工厂，他要在这个工厂里把发明变成大规模的买卖，以满足市场的需要。虽然这个工厂办在一个与世隔绝的村庄里，但它的目的不是要成为一个研究所或者科学思考的退隐地。正如火炉工厂把能够制造火炉的各种部件的工人调集到一起一样，爱迪生是要把能够制造一项发明物的不同部件的人调集到一起”。原在纽瓦克的查尔斯巴切勒、约翰克鲁西、约翰沃特以及其他一些出类拔萃的人物均被带到这里。不久，他又雇用了后来成为普林斯顿大学的数学家的弗兰西斯厄普顿和玻璃吹制工路德维格贝姆等一些被他称之为“朋友兼同事”的能工巧匠。爱迪生认为，“发明的最佳方法是充分网罗足智多谋的天才，然后把他们组织起来，顽强地去追求他们的目标”。这个研究所，后来成了美国许多大型工业研究机构的前驱，对美国重视实用科学研究传统的形成产生了重要影响。英国科学家梅森在《自然科学史》这本书里，曾经引用美国亨利福特的话说，“爱迪生明确地结束了理论科学家同实用科学家的区别，使我们今天一想到科学上的发现时，总联带想起这些发现可能在现在或将来应用于人类的需要。他以严密的科学知识代替工业上光凭老经验的方法，另一方面他又把科学研究引入有用的渠道”。

第二次工业革命的另外一个标志是内燃机的诞生，1860年，法国的勒努瓦模仿蒸汽机的结构，设计制造出第一台实用的煤气机。这是一种无压缩、电点火、使用照明煤气的内燃机。勒努瓦首先在内燃机中采用了弹力*环。这台煤气机的热效率为4％左右。英国的巴尼特曾提倡将可燃混合气在点火之前进行压缩，随后又有人著文论述对可燃混合气进行压缩的重要作用，并且指出压缩可以大大提高勒努瓦内燃机的效率。1862年，法国科学家罗沙对内燃机热力过程进行理论分析之后，提出提高内燃机效率的要求，这就是最早的四冲程工作循环。1876年，德国发明家奥托运用罗沙的原理，创制成功第一台往复*式、单缸、卧式、千瓦（马力）的四冲程内燃机，仍以煤气为燃料，采用火焰点火，转速为转分，压缩比为，热效率达到14％，运转平稳。在当时，无论是功率还是热效率，它都是最高的。　　随着石油的开发，比煤气易于运输携带的汽油和柴油引起了人们的注意，首先获得试用的是易于挥发的汽油。1883年，德国的戴姆勒创制成功第一台立式汽油机，它的特点是轻型和高速。当时其他内燃机的转速不超过200转分，它却一跃而达到800转分，特别适应交通动输机械的要求。1885～1886年，汽油机作为汽车动力运行成功，大大推动了汽车的发展。同时，汽车的发展又促进了汽油机的改进和提高。不久汽油机又用作了小船的动力。1892年，德国工程师狄塞尔受面粉厂粉尘爆炸的启发，设想将吸入气缸的空气高度压缩，使其温度超过燃料的自燃温度，再用高压空气将燃料吹入气缸，使之着火燃烧。他首创的压缩点火式内燃机（柴油机）于1897年研制成功，为内燃机的发展开拓了新途径。狄塞尔开始力图使内燃机实现卡诺循环，以求获得最高的热效率，但实际上做到的是近似的等压燃烧，其热效率达26％。压缩点火式内燃机的问世，引起了世界机械业的极大兴趣，压缩点火式内燃机也以发明者而命名为狄塞尔引擎。这种内燃机以后大多用柴油为燃料，故又称为柴油机。1898年，柴油机首先用于固定式发电机组，1903年用作商船动力，1904年装于舰艇，1913年第一台以柴油机为动力的内燃机车制成，1920年左右开始用于汽车和农业机械。1903年莱特兄弟利用内燃机制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号，并且获得试飞成功。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年，他们创办了“莱特飞机公司”，人类开始进入飞行时代。电力和内燃机的广泛应用将蒸汽机驱逐出历史舞台，也把以蒸汽机起家的英国赶下了世界经济中心和工业中心的地位，美国和德国正式登上历史舞台，世界政治格局也发生了变化。在谈到这些之前，我们还有一个领域没有谈，尽管它对第二次工业革命没有太大影响，但对于哲学与科学来说比电学和化学的影响更大。这就是生物学的进展。

工业革命的扩散（九）

我们前面谈到了化学，德国在有机化学领域处于世界领先地位，1824年，德国化学家维勒从氰经水解制得草酸；1828年他无意中用加热的方法又使氰酸铵转化为尿素。氰和氰酸铵都是无机化合物，而草酸和尿素都是有机化合物。维勒的发现拉开了有机化学的序幕。1845　年，用人工方法制成了重要的有机化合物——醋酸。紧接着，又人工合成了酒石酸（葡萄里含有它）、柠檬酸（存在于柠檬汁与桔子汁里）、琥珀酸（存在于葡萄里）、苹果酸（许多未成熟的水果里含有它）。。在1854　年，人们还用甘油和脂肪酸人工合成了油脂。这些成果证明了生物也是由某种化学结构构成的，从而将生物从神坛上拉了下来。（见工业革命的扩散（七））

1780年，意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而只用一种金属器械去触动青蛙，却并无此种反就。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为“生物电”。伽伐尼于1791年将此实验结果写成论文，公布于学术界。伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣，他们竞相重复枷伐尼的实验，企图找到一种产生电流的方法，意大利化学家伏打多次实验后认为：伽伐尼的“生物电”之说并不正确，青蛙的肌肉之所以能产生电流，大概是肌肉中某种液体在起作用。为了论证自己的观点，伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现，这两种金属片中，只要有一种与溶液发生了化学反应，金属片之间就能够产生电流。这样电池就诞生了。

这是在化学和电学领域与生物学交叉的地方，证明了两个问题：一是生物是某种化合物，不是上帝创造的生命，生命也不是什么特殊和神奇的东西，而是自然界的产物。二是生物体内部也有某种生物电，现在被证实是神经电信号，用来控制和支配生物体的行为。这些发现与对牛顿力学体系研究而形成的机械论观点不谋而合，机械决定论认为，只要给出所有物体在任何时刻的初始条件（位置　速度　加速度），就可以用牛顿定律预言整个宇宙和它的每—部分的全部未来。—切运动都可以归结为机械运动．一切运动的原因可以归结为力。自然界就是一架按照力学规律运动着的大机器，植物是机器，动物是机器，因而人也是机器。正如伏尔泰所说的：“如果全部自然界，一切行星，都要服从永恒的定律．而有一个小动物（指人），五尺来高，却可以不把这些定律放在眼中，完全任性地为所欲为，那就太奇怪了　。”在启蒙思想家的影响下，生物学一步步从神学的阴影中走了出来。

对生物学影响最大的是航海，大批的水手和学者们到了他们从来没倒过的地方，见识了许多希奇古怪的植物和动物，并将大量的标本和活体带回欧洲，对原有的知识体系形成了冲击。许多航海归来的生物学家和博物学家带回世界各地的动植物，并用自己的喜好为之命名，造成一物多名，或异物同名的混乱现象。卡尔&；#8226；冯&；#8226；林耐　瑞典自然学者，现代生物学分类命名的奠基人。1741年他在乌普萨拉大学获得一个医学教授职位，但他很快就将这个职位换成了一个植物学教授职位。他继续他对分类学的研究，并将它扩展到动物界和矿物上。林耐在乌普萨拉大学其间，发现花的花粉囊和雌蕊可以被作为植物分类的基础。他将此发现写成一篇短论文。1732年乌普萨拉科学院资助他去瑞典北部的拉普兰考察。到那个时候为止，欧洲人对拉普兰还一无所知，在这4600英里的土地上，林耐发现100多种新种植物，1737年林耐将他对拉普兰植物世界的考察写成一本书发表，在这本书中，林耐首次发表了以植物生殖器官进行分类的方法。1753年林耐发表《植物种志》，采用双名法，以拉丁文来为生物命名，其中第一个名字是属的名字，第二个是种的名字，属名为名词，种名为形容词，形容些物种的特性，或可加上发现者的名字，以纪念这位发现者，也有负责的意思。林耐用这种方法帮植物命名，后来他也用同样的方法为动物命名，此种命名法也一直延用至今。1741年瑞典国王颁布：林耐为全世界第一位专教植物学的教授。林耐发现人类与类人猿有相同之处，他把人类与类人猿归为一类，称为灵长类。就是头等聪明的意思。受林耐影响的法国科学家布封提出人猿共祖的假说，但遭到宗教团体的围攻。在法国大革命的影响下，思想解放，他的学生拉马克提出了进化论，他于1809发表动物学哲学一书，他认为一切生物都应自然的作用才产生，应环境的变化而变化，开始简单，慢慢变的复杂。他给出了第一个进化的理论。这个理论主要有两点：第一，生物体本身有着越变越复杂、向更高级形态进化的内在欲望；第二，生活环境能够改变生物体的形态结构，而后天获得的性状能够遗传，简言之，“用进废退”。在著名的长颈鹿例子中，拉马克是这么解释长颈鹿的长颈由来的：长颈鹿的祖先经常伸长了脖子去吃树高处的叶子，脖子受到了锻炼，变长了，而这一点可以遗传，因此其后代就要比父母的脖子长一些，一代又一代，脖子就越来越长。拉马克的这套理论，并不能说服当时的科学家接受进化论。这固然有宗教的原因，但也有科学上的怀疑。比如，拉马克的进化论认为非生物能自然产生微生物，但是当时虽然巴斯德还未做否定自然发生论的著名实验，科学界却已普遍认为有足够的证据表明自然发生论是不正确的。因此拉马克虽然影响很大，却是往往被当做反面教材来嘲笑和批驳。生物学界迫切需要有一个象牛顿一样的科学巨人，能够无可置疑地证明生物进化的事实，并且给出合理的解释。这个巨人，就是达尔文。

准确的来讲，生物进化论是由两个人分别单独完成的，其一是达尔文，另一个则是阿尔弗雷德&；#8226；鲁塞尔&；#8226；*。达尔文是爱丁堡大学医学院的学生，但他却对医学没有什么兴趣，他的父亲有一次指责他说：“你除了打猎、玩狗、抓老鼠，别的什么都不管，你将会是你自己和整个家庭的耻辱。”这时候他很热衷于收集矿石和昆虫标本，这不是达尔文的特殊爱好，当时的英国上流社会的年轻人中间很流行这些。学医两年后，他的父亲将他送入剑桥学习神学，以期望他会成为一名牧师。但他对神学也没有什么兴趣，花在打猎和收集甲虫标本上的时间恐怕比花在学业上的要多得多，达尔文在晚年回顾他的一生时，认为他的所有这些所谓高等教育完全是一种浪费。他觉得正式的课程枯燥无味，也没能从课堂上学到什么。不过这也很正常，我在工业革命的扩散（六）中谈到了当时的大学教育固守古典主义传统，忽视实用科学和职业训练。学校与外界隔绝，对变革时代新的国家需求不能做出应有的反应，对于一个有科学精神的人来讲，神学更没有什么意思。

1831；英国海军部正好要派一艘船到南美洲去进行测绘；要求推荐一名年轻的博物学家参加贝格尔号的环球航行；植物学家亨斯楼推荐了达尔文。当达尔文踏上贝格尔号的时候，他是个言必称《圣经》的神学毕业生、正统的基督教徒，他的虔诚常常被海员们取笑。但是当他返回英格兰时，在他看来《旧约》不过是一部“很显然是虚假的世界史”，其可靠性并不比印度教的圣书高。他完全抛弃了基督教信仰，并逐渐成为不相信上帝存在的怀疑论者或理性主义者，而其出发点，就是对“一切生物都是由上帝创造”的信条的怀疑。在环球航行时，有三组事实使得达尔文无法接受神创论的说教：第一，生物种类的连续性。他在南美洲挖到了一些已灭绝的犰狳的化石，与当地仍存活的犰狳的

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