在18世纪，理论科学、实验科学和工业技术这三方面的发展还是相对独立的，理论科学并没有直接推动工业革命的发生，甚至理论与实验之间也是脱节的。
到了19世纪，理论、实验、工业才真正汇合到一起，互为基础，互相促进，人类正式进入一个科学爆炸的时代。
这本书本来就只求概览全景，讲到19、20世纪科学更不可能面面俱到了，挨个列数各门科学中的新成就一方面是篇幅有限，另一方面也没有太大意思，所以这一讲只从几个案例出发展示一下19世纪科学的一般特点，重点是电磁学和进化论：电磁学标志着理论与实验的综合，也标志着科学与工业的结盟；而进化论则标志着科学与神学的决裂。
不过我们还是先来补充讲一讲工业革命，先讲一讲与理论科学汇合之前的技术传统。
如果说18世纪的技术革新还不是由理论科学推动的，那么它又是谁推动的呢？简单来说，主要就是社会需求。城市化和资本主义的兴起为工业革命奠定了基础，工业革命又反过来促进了城市化与资本主义，工业与资本之间进入正反馈的循环，最终一发而不可收。
15、16世纪，随着新航路的开辟和新大陆的发现（图14.1.1），对外贸易的需求日益增长（图14.1.2），在英国，羊毛织物就是一个重要的出口商品。对羊毛的需求导致对牧场的需求，于是就促进了所谓的“圈地运动”，贵族与资本家用各种巧取豪夺的手段圈占农民的土地，建立牧场驯养绵羊，导致大量农民失去土地，被迫背井离乡，这就是后来莫尔在《乌托邦》中痛斥的所谓“羊吃人”。
图14.1.1 1502年的世界地图，标识了美洲的发现和新航路的开辟
与此同时，英国的农业技术也有所革新，机械播种机的应用和四田轮作制等农业变革加强了农业生产。
最终的结果是农业人口日益减少，大量的失去土地的农民不得不变成“进城务工人员”，促进了城市人口的增加和工场手工业的发展，这也进一步促进了资本主义的发展。
随着城市人口的增长，人们的需求也日益增长了，其中有一个重要的需求越来越难以得到满足，那就是木材。英国的木材资源向来就不怎么丰富，在18世纪变得尤为紧缺。[1]
图14.1.2 在16—19世纪盛行的“三角贸易示意：欧洲人首先带上本国的商品，到非洲换取黑奴，再到美洲换取烟草和矿产等，最后返回欧洲纺织品是英国的主要出口商品之一
图14.1.3 在材料与燃烧物无法完全隔离的情况下，煤无法代替木炭
图14.1.4 18世纪的高炉（鼓风炉） 示意：把铁矿石和焦炭等从顶部放入，在底部鼓风，冶炼过程中焦炭和矿石在炉内会交替分层
那么什么事情需要木材呢？什么都需要。因为木材及木炭是当时最基本的燃料，包括烤面包、酿酒、玻璃制造等，各种商品的生产都需要它。
尽管当时人们早就知道利用煤矿了，但煤在大多数情境下是无法替代木炭的，因为煤燃烧时会产生大量有害的杂质，会对产品造成污染。比如我们说“果木烤鸭”很好吃，但“焦煤烤鸭”恐怕就不能吃了。
而在大多数产业里，当时还无法做到产品和燃烧物完全隔离的生产方式，这也包括炼铁工业。早期的炼铁工业普遍是把原料与燃料混合在一起加热的，这样才能达到足够的温度，因此用煤做燃料的话就会导致产出的钢铁杂质过多。
在欧洲（在中国则早得多），英国人率先在炼铁工业中用煤取代了木材，1709年达比首创用焦炭代替木炭炼铁（图14.1.4），焦炭炼铁的技术到18世纪中叶普及，从此对煤矿的需求大大增加了。[2]
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