近代科学的发展之路——十九世纪的技术和生产的发展

　　十八世纪六十年代发源于英国的工业革命，进入十九世纪，它的发展势头更为强劲。十八世纪九十年代以前，它还只限于英国本身;随着美国独立战争和法国大革命的胜利，法国和美国分别于十八世纪未和十九世纪初相继开始了工业革命;十九世纪三十年代，德国也加入了这一行列。工业革命发端于纺纱机的发明，以蒸汽机的改进和广泛应用为基本动因。它加速了纺织业的发展，使英国纺织品产量在早期的21年内增长5倍，而棉布的产量从十八世纪八十年代到十九世纪八十年代的一百年间，增长160倍。

      

　　同时，而且更为重要的是，它导致近代机器制造业的兴起，结束了以木材为材料、用手工操作方法制造机器的手工工场时代，进入以金属为材料、用机器制造机器的近代工业时代，使人类开始进入以大机器生产为主要标志的工业化社会。以蒸汽机的生产为例，由瓦特创办的发动机制造厂，从创办的1775年到1800年的25年间共只生产了318台蒸汽机;进入十九世纪，蒸汽机的产量迅速增加，到1825年，英国已拥有1.5万台蒸汽机，到1856年，仅棉纺织业中就使用蒸汽机30万台。随着机器制造业的发展，冶金工业和采矿工业也迅速发展。

　　英国的铁产量1740年只1.7万吨，1780年增至6.8万吨，一百年后为775万吨，增长了110倍，接近棉布的增长率。煤代替木柴，既作为蒸汽动力的燃料，又作为炼铁、炼钢的原料，这个时期英国的煤产量也有很大增长，1770年为620万吨，1871年增至1.17亿吨。正如贝尔纳所说：“廉价的媒作为新的万能燃料，廉价的铁作为新的万能材料，现在都最后取代了被粗劣使用的木材，这是十九世纪工业的特征。”0纺织、机器制造、冶金和采媒工业的高涨，促成交通运输业的大发展。十八世纪六十年代以后英国就出现开凿运河的热潮，到1825年共开凿了7500公里，形成了遍布全国的水路运输网。

       

　　把蒸汽动力用于运输，发明了轮船和火车，引起了交通运输业的革命。轮船是美国肖象画家富尔顿发明的，火丰则是英国工程师斯蒂芬逊发明的。1825年英国建成了第一条铁路，到四十年代就建成1万公里，完成主要铁路干线。美国以及法、德两因，也相继于六十年代和七十年代完成全国铁路干线。工业革会，使英国成为“世界工场”，到1870年，它的煤、铁、棉纺织品的产量都占全世界一半左右。自从1652-1674年间三次英荷战争夺得海上霸权后，经过两个多世纪特别是十九世纪六十年代以后的侵略扩张，到1876年，英国已占有2250万平方公里的殖民地，成为地聘五大洲、号称“日不落”的空前的大帝国。

　　但“好景”不长，维多利亚时代“大芙帝图”的繁荣，如今只悬象梦幻一样留在英国王族的记忆中。随着1848年欧洲大陆各国资产阶级革命的爆发，资本主义生产方式在法、德等国得到迅速发展。自然条件和社会条件优越的美国，发展更为迅速。到八十年代，美国的工业产值就已超过英国而居世界首位;二十世纪初，英国又被德国超过，退居世界第三位。十九世纪技术上的最大成就是电能的开发和广泛应用，这就是电信和电工技术的兴起，继蒸汽时代之后，开创了一个电力时代，出现了第二次技术革命。第二次技术革命不同于第一次技术革命和以前的技术发明的是，它不是直接来源于工场或其他生产实践领域，而是来源于科学实验室。

       

　　电在生产上的应用，首先是电报通讯。这只有在发现流电和发现电流的磁感应现象以后才有可能。德国数学家高斯和物理学家韦伯于1833年发明了电磁指针电报机，并安设了2.7公 的简陋的电报线。至今沿用的电报机是美国画家莫尔斯于1837年发明的。他还发明了国际通用的电码。1844年第一条商用电报线在美国开始使用。1858年铺设了第一条横贯大西洋的海底电缆，由于技术上的困难，这条电报线只使用了一个月。186年，按照英国物理学家威廉·汤姆孙的设计，成功地铺设了第二条大西洋电缆。历史上，电的应用的第二个领域是电镀。电镀是三十年代在德国发明井取得了专利的。

　　由于电镀需要强大的电流，而当时能够提供稳定电流的电源只有电池，成本高昂，这就是促使德国科学家努力探索应用法拉第1831年发现的电磁感应定a来制造有实用价值的发电机。电的第三方面的应用是照明。早在十九世纪初就发明了电弧。戴维曾于1821年把两千个电池串联起来，产生10厘米长的电弧。电弧照明也需要强大电流，这也推动了发电机的研制。五十年代，电弧灯已用于灯塔、剧院等场所，但不适宜于住宅。1878年白炽灯泡的发明普及了电照明，使电开始同每个人的日常生活联系起来。这项发明是美国的爱迪生作出的。他还发明了留声机、电话机话筒、电影等等，是历史上最多产的发明家，被称为“发明大王”。

　　他于1881年建立了世界上第一个技术实验室，把技术上创造发明置于科学的基础之上。为电照明的需要，他于1882年在纽约建成第一座商业发电站，安装6台发电机，其中最大的功率为125马力。在电镀和电照明需要的推动下，实用的发电机四十年代开始出现。最初的发电机中都是用永磁铁产生磁场，强度很有限。1866年，德国工程师维尔纳·西门子发明了自激发电机，用强大的电磁铁代替永磁铁，大大增加了输出电流的强度和发电效率。这一技术上的突破，为电力时代的出现创造了必要的条件。

　　八十年代出现了交流发电机，并使用三十年代发明的变压器，解决了远距离输电问题。随着电动机的广泛使用，电的应用在八十年代又开辟了一个新的、也是最重要的领域，这就是电用于动力，为生产的自动化开辟了道路。