现代科技史

科技史上的 “现代”指的是20世纪后。现代科技史上的最具标志性的事件是在物理学、生命科学、地学等领域发生的革命性的突破。

一、现代物理学革命

19世纪末，物理学是自然科学中发展得最完善的学科，它以经典的力学、热力学、统计物理学和电磁学为支柱，建立了一座宏伟的经典物理学大厦。物理学理论在当时看起来已经达到完整、系统和成熟的阶段。那时，常见的各种物理现象，都可以用相应的理论进行说明。物理的机械运动速度比光速小得多时，准确地遵从牛顿力学规律；电磁现象被总结为麦克斯韦方程；光的现象有光的波动理论，最后也归结为麦克斯韦方程；热现象的理论有完整的热力学和统计物理学。

1900年元旦，全世界都在欢庆新世纪的来临。在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言。在回顾过去的岁月后，他充满自信地说：物理学的大厦已经建成，未来的物理学家只需要做些修修补补的工作就行了。只是明朗的天空中还有两朵乌云，一朵与迈克耳逊实验有关，另一朵与黑体辐射有关。

开尔文尽管看到了两朵乌云，但他却未曾料到正是这两朵乌云的飘动，带来了一场物理学革命，在这场革命中诞生了相对论和量子力学。作为一位大物理学家，开尔文的感觉是敏锐的。然而，他还是低估了这两朵 “乌云”的威力。它们是从根基上动摇了经典物理学大厦，使经典物理学处于深刻的危机之中。

开尔文所称的 “第一朵乌云”指的就是迈克耳逊—莫雷的 “以太”漂移实验。该实验得出结论：地球相对 “以太”的运动并不存在，或者说 “以太”本身就是一个子虚乌有的东西。开尔文所称的第二朵乌云与黑体辐射有关，即所谓的 “紫外灾难”问题。19世纪末，卢梅尔等人的著名实验——黑体辐射实验，发现黑体辐射的能量不是连续的，它按波长的分布仅与黑体的温度有关。在经典物理学看来，这个实验的结果是不可思议的。针对该实验结果，对经典物理学理论方面的修修补补都以失败告终。看来物理学领域的革命已不可避免。

1.爱因斯坦的相对论

20世纪初，为了解释 “以太漂移”实验的零结果，物理学家中出现了两派：一派主张维护 “以太”说，但对旧体系进行修正；一派主张彻底抛弃“以太”。前者以斐兹杰惹和洛伦兹为代表，提出了物体相对于 “以太”运动时产生长度收缩的假说，引入了后人所称的洛伦兹变换。实际上，斐兹杰惹和洛伦兹已走到了相对论的门口，只是由于没能摆脱经典物理学的思想束缚而没能创立相对论。后者以彭加勒和爱因斯坦为代表。彭加勒是一个很有远见的科学家，他敏锐地指出：物理学危机不是 “凶兆”而是 “吉兆”，物理学将有大的突破。1904年他就预言必将产生一种全新的动力学，并指出了新动力学必须包括的内容：惯性随速度增大而增大；光速成为极限速度；在新的力学中包括旧的力学。彭加勒是最接近于发现相对论的科学家，但由于他也没能完全从牛顿的绝对时空观中解放出来，故而没有根本性的突破。

最终揭开现代物理学革命序幕的是爱因斯坦。他创立的相对论终于破解了经典物理学危机中的一个难题。

1905年，爱因斯坦在科学史上创造了一个无先例的奇迹。这一年，他利用在专利局每天8小时工作以外的业余时间，共写了6篇论文，在三个领域作出了四个有划时代意义的贡献：光电效应、布朗运动、狭义相对论、质能关系式。后世科学史家评论说，爱因斯坦1905年完成的这四个方面的论文，哪一个都够得上拿诺贝尔奖。这一年，爱因斯坦26岁。在科学史上，只有牛顿23～25岁在乡下躲避瘟疫那段时间取得的成就可以与之相比。

爱因斯坦的狭义相对论是建立在两个基本假设基础之上的。第一个假设是相对性原理，即物体运动状态的改变与选择任何一个参照系无关；第二个假设是光速不变原理，即对任何一个参照系而言，光速都是相同的。在这两个基本假设中，爱因斯坦已抛弃了经典物理学中的 “以太”假说和绝对时间、绝对空间的概念。

爱因斯坦从两个基本假设出发，很自然地得到了洛伦兹变换，并由此得出如下新的结论：①运动物体在运动方向上长度缩短。②运动着的时钟要变慢。③任何物体的运动速度都不可能超过光速。④同时性是相对的，在一个惯性系中同时发生的事情，在另一个运动着的惯性系中测量便不是同时发生的。⑤如果物体速度比光速小得多，相对论力学就变为牛顿力学，比起牛顿力学来，相对论力学具有更普遍的意义。⑥物体的能量等于物体的惯性质量乘以光速的平方。

1915年，在老同学格罗斯曼的帮助下，爱因斯坦又完成了创立广义相对论的工作，并于1916年写成总结性论文 《广义相对论的基础》。这篇论文的发表宣告了广义相对论的诞生。

广义相对论实际上是关于空间、时间与万有引力关系的理论，它指出空间、时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布。狭义相对论已指出时间、空间是一个整体，即四维时空。广义相对论进一步指出，物质的存在会使四维时空发生弯曲，万有引力并不是真正的力，而是时空弯曲的表现。如果物质消失，时空就回到平直状态。广义相对论认为，质点在万有引力作用下的运动，如地球上的自由落体、行星围绕太阳的运动等，是弯曲时空中的自由运动——惯性运动。它们在时空中描出的曲线，虽然不是直线，却是直线在弯曲时空中的推广——短程线，即两点之间的最短线。当时空恢复平直时，短程线就成为通常的直线。

尽管广义相对论深奥难懂，但其三个预言：水星近日点的进动、光谱线的引力红移、引力场使光线偏转，很快被观测证实，这样广义相对论得以确立。

2.量子力学

爱因斯坦相对论解决了以太漂移实验之零结果的这朵乌云，但另一朵乌云——黑体辐射的 “紫外灾难”依然使经典物理学陷于危机之中。最终导致驱散这朵乌云的是量子论。1900年12月14日，普朗克向德国物理学会宣读了题为 《关于正常光谱的能量分布定律理论》的论文，提出了后来所称的“量子假说”。从此，量子论就正式诞生了。

普朗克提出的能量的不连续性，不仅和经典物理学理论不相容，而且也不符合人们有关 “自然无跳跃”的常识。所以物理学界对它反应冷淡。普朗克本人也曾为此不安，曾几度想倒退回经典物理学的立场上去。然而，科学的发展已由不得他倒退了，量子论已揭开了物理学新的篇章。

普朗克的量子论，得到了目光敏锐的科学家们的支持。第一个对量子概念加以发展并起巨大推动作用的是爱因斯坦。1905年3月，爱因斯坦写了一篇论文，题为 《关于光的产生和转化的一个推测性的观点》，把普朗克的量子概念扩充到光在空间中的传播，提出 “光量子”假说。爱因斯坦指出：对于统计的平均现象，光表现为波动；对于瞬时的涨落现象，光则表现为粒子。从而结束了自惠更斯和牛顿以来关于光的本质的长期争论。这是历史上第一次揭示了微观客体的波动性和粒子性的统一，即波粒二象性。以后的物理学发展表明：波粒二象性是整个微观世界的最基本的特征。

在爱因斯坦之后，对量子论进一步进行推广和发展的是玻尔。

19世纪末物理学有三大发现，即X射线、天然放射性和电子的发现。它们使人们相信，原子是可分的，它也应该有其内部结构，这样关于原子的古老观念发生了根本改变。可是，原子的内部是怎样的呢？它的组成如何呢？当时许多科学家都在研究这个问题，并且提出了多种原子内部结构模型。其中卢瑟福于1919年提出的 “有核模型”（也称 “行星模型”）最有意义。卢瑟福认为，原子有一个核，这个核占的原子空间极小，但却几乎集中了原子的绝大部分质量，并带有正电荷。带有相同负电荷的电子绕着核运动，电子绕核就如同行星绕日一样。也就是说，原子结构就如同一个小的太阳系。卢瑟福的原子模型并不是完全的 “纸上谈兵”，而是有其著名的α粒子散射实验作为依据的。

然而，卢瑟福刚一提出这个模型，就遭到许多科学家的反对，原因是根据经典电磁理论，卢瑟福原子模型中运动的电子最终会因为不断向外发射电磁波而落到核中，原子就毁灭了。可是事实却并非如此，原子寿命是很长的，并未因电子运动而毁灭。另外，原子的光谱是不连续的。但这些事实连卢瑟福本人也不能自圆其说，他不得不说原子的稳定性问题还有待于今后的探索。

正当卢瑟福无计可施时，1913年，当时正在给卢瑟福当研究生的玻尔，受到普朗克量子论和爱因斯坦光子论的启示，把老师卢瑟福的原子模型加以改造，提出了 “玻尔原子模型”。玻尔在自己的理论中，提出了至今仍很重要的原子定态、量子跃迁等概念，有力地冲击了经典理论，推动了量子力学的形成。他对氢原子光谱的成功解释，大大地提高了量子论的影响。

玻尔的原子结构理论对量子论的推动作用是巨大的。不过玻尔的理论只能解释氢原子的光谱，还无法解释比氢原子更复杂的多电子原子的谱线，而且根本无法说明任何一条谱线的强度和偏振。量子理论需要更深刻的突破，才能摆脱玻尔原子理论的局限所带来的困境。这项工作是由德布罗意完成的，从而导致了量子力学的诞生。

1923年，德布罗意产生了把爱因斯坦的光的波粒二象性推广到描述其他微观粒子上去的想法。当年9—10月，德布罗意连续发表了三篇论文，提出了他的 “物质波”思想。他指出，爱因斯坦提出的光量子能量公式，不仅适合于光，也适合于像电子这样的实物粒子，这些实物粒子不仅有粒子性，也有波动性。他还预言，电子束穿过小孔时，会像光一样出现衍射现象。

量子力学的创立是沿着两条路线完成的，一条是玻尔—海森伯路线；另一条是爱因斯坦—德布罗意—薛定谔路线，但两条路线殊途同归。

量子力学的第一种有效形式是由海森伯 （W.K.Heisenberg，1901—1976）提出的，被称为矩阵力学。它是克服玻尔的原子结构模型的局限而产生的直接结果。

1925年海森伯抛弃了玻尔的轨道概念，在可观察到的原子发出的光的频率和强度这些光学量的基础上，以代数为工具，提出了一套数学 （矩阵）解方案。后来海森伯的老师玻恩等人用数学的矩阵方法把海森伯的思想发展成系统的理论，即矩阵力学。

矩阵形式的量子力学公布后，海森伯的好友泡利首先用它来处理氢原子光谱，算出的结果跟实际完全相符，从而证明了新理论的正确性。接着，人们用它来处理许多过去令人困惑不解的原子问题，也都获得成功。于是，这一理论很快就在物理学界传播开了。爱因斯坦风趣地说，海森伯生了一个大量子蛋。由于海森伯最先提出了量子力学的基本思想，他被公认为是量子力学的创始人之一。

矩阵形式的量子力学问世不久，沿着另一条路线完成的另一种量子力学形式也出现了，被称为 “波动力学”，其核心是由薛定谔创立的波动方程。1925年底到1926年初，薛定谔在爱因斯坦关于单原子理想气体的量子理论和德布罗意的物质波假说的启发下，从经典力学和几何光学间的类比，提出了对应于波动光学的波动力学方程，奠定了波动力学的基础。

波动力学和矩阵力学本质上是一样的。然而刚开始时，双方还互不服气，都认为对方在理论上有缺陷。后来，还是薛定谔先冷静了下来。1926年3月，薛定谔经过认真研究后发现，两种理论在数学上是完全等价的。从此以后，两大理论统称量子力学。只是薛定谔的波动方程更好懂一些，所以入选教科书而成为量子力学的基本方程。

由于海森伯和薛定谔的量子力学都没有考虑相对论效应，于是英国物理学家狄拉克于1928年把相对论引进了量子力学，建立了相对论形式的薛定谔方程，也就是著名的狄拉克方程，从而使量子力学成为完整的理论体系。

量子力学理论体系虽然建立了，但关于它的物理解释却有不同的认识。薛定谔起初试图把波函数解释为三维空间中的振动振幅，把粒子解释为波的某种密集，即所谓的 “波包”。玻恩则提出波函数表示的是粒子在某时某地出现的概率。1927年，海森伯提出 “测不准原理”。他认为，任何一个粒子的位置和动量不可能同时准确测量，要准确测量位置，动量就完全测不准，反之亦然。造成这种状况的原因是由于测量中仪器对测量对象有着不可避免的干扰，而且粒子本身具有波动性。这样，海森伯的测不准原理和玻恩的波函数概率解释一起，奠定了量子力学诠释的物理基础。同年，玻尔把玻恩、海森伯的观点提高到哲学高度，提出了 “互补原理”。这样，经典的决定论的因果律在量子系统中不再成立，我们只能了解粒子出现的概率，不能确定某个粒子在某时某处是否一定出现。这就是量子力学的统计解释或概率解释。

在20世纪上半叶，现代物理学除了诞生了相对论和量子力学以外，还发展了核物理学、粒子物理学等多个分支学科，这些分支学科的产生和发展，构成了现代物理学枝繁叶茂的参天大树。而现代物理学给20世纪带来的最直接、最大冲击的，是原子弹的横空出世。它是现代物理学各分支学科综合应用的结果。从某种意义上说，它改变了人类几千年形成的思维方式。

二、现代生物学——探索生命的奥秘

由于生命体的复杂性，对生命奥秘的探索有赖于相关自然科学学科，如物理学、化学、数学等的发展。因而，真正意义上的对生命奥秘的科学探索是从19世纪的细胞学说开始的。生命科学在20世纪取得了一系列惊人的成就，尤其是20世纪中叶以来从分子层次上对生命遗传秘密的探索，使生命科学成为了自然科学的最前沿领域之一。现在，科学界已普遍接受这一观点：“21世纪将是生命科学的世纪。”

“种瓜得瓜，种豆得豆”，说的是生物界的遗传现象。为什么动物、植物能一代代生生不息繁衍下去？为什么子女长得像父母？到底是什么东西在决定着遗传？千百年来，人们一直在努力探索，试图解开这个谜。终于，经过19世纪中叶以来一个多世纪的探索，生命遗传的秘密已基本上被人们揭开。

最先在遗传学领域取得突破的是孟德尔，他的工作奠定了遗传学的基础，也标志着生物学新的学科——遗传学的诞生。

1856—1863年，孟德尔在修道院的花园里进行了8年的豌豆杂交实验，在大量实验的基础上，他努力探索实验结果的数量关系，得出了遗传学上的分离定律和自由组合定律，并提出遗传因子的概念。

1908年，摩尔根开始进行果蝇实验，证实了孟德尔的学说。1915年，摩尔根出版 《孟德尔遗传机制》一书，用大量确凿的实验资料证明染色体是基因的载体，并且借助数学方法，精确确定基因在染色体上的具体排列位置，给染色体—基因理论奠定了可靠的基础。从此，遗传学中的定性描述逐渐附属于定量实验的方法。1928年，摩尔根出版 《基因论》一书，系统阐明了他的基因理论。他提出，基因以直线排列在染色体上，像一串珍珠链。他把代表某一特定性状的特定基因与某一特定染色体上的特定位置联系起来。从此，基因被看作是染色体上占有一定空间的遗传单位实体。

摩尔根的基因理论虽然证明了染色体是基因的载体，并指出基因是一种有机的化学实体，然而，基因到底是由什么物质构成的，摩尔根并没有阐明，实际上当时也无法阐明，因为这个问题的解决有赖于生物化学的更进一步的发展。直到20世纪40年代后期，人们才把遗传物质基础锁定在DNA（脱氧核糖核酸）上。

DNA的遗传功能明确后，关于它的空间结构研究就成为当时生物学的最大热门。20世纪40年代末50年代初，在DNA的空间结构研究领域，最引人注目的是两拨人马：一拨是英国皇家学院的晶体衍射专家威尔金斯和女科学家富兰克林。他们拍摄到了非常清晰的DNA的X射线衍射照片。另一拨是美国加州工学院著名的结构化学家鲍林。他提出了DNA的三链模型。然而，这两拨人马都没有发现DNA的双螺旋结构。而沃森和克里克却后来居上，取得了成功。

1953年2月，沃森和克里克看到了威尔金斯小组拍摄的DNA照片之后，立刻开始进行研究，不到几个星期，从分析DNA照片中，发现了DNA分子的双螺旋。沃森和克里克把他们的研究结果和威尔金斯小组提供的DNA照片，一起发表在1953年4月号的英国 《自然》杂志上。沃森和克里克在给《自然》杂志的信里，不仅提出了DNA的双螺旋结构，而且提出了关于遗传物质DNA的复制机理。

DNA双螺旋结构的发现，是分子生物学中划时代的事件，是突破性的进展，从此开始了分子角度来研究生命科学，奠定了分子生物学的基础。此后，通过基因复制蛋白质的遗传密码被破译，遗传过程的 “中心法则”解开。这样，经过一个多世纪的探索，生命遗传的奥秘已基本解开，在这个过程中，发展起了分子生物学，它给人们展现了一个极为广阔而新奇的领域。

三、现代地学

20世纪以前，人们也曾提出过许多大陆构造假说，其中影响最大的当属“槽台说”，它在19世纪后期到20世纪初曾牢牢占据着统治地位。但 “槽台说”存在一个致命的缺点，就是只强调地壳的垂直运动，而忽视地壳的水平运动。在这样的思想指导下，必然得出 “大陆固定”和 “大洋永存”的结论。这样，它就无法解释 “被大洋相隔万里的欧非大陆与美洲大陆上的生物有着亲缘关系”这一铁的事实。为此，当时的人们又提出了 “陆桥说”来解释。“陆桥说”认为，两块大陆之间曾经存在着狭长的 “陆桥”，生物通过这座桥互相迁移和传布，后来这座桥沉没了，两块大陆被大洋隔开，致使其上的生物有亲缘关系。

应该说，“陆桥说”虽然解释了两大陆间生物亲缘关系这一事实，但却无法令人信服。这样狭长的陆桥的存在太过牵强了，如果真的有这么长的陆桥，那它的宽度应与其长度相称，那它就不是一座桥而是一块大陆了。而且海底科学探测也没有发现这样的陆桥。另外，有一些事实用 “陆桥说”也无法解释。例如，胡安·费尔南斯群岛的植物与临近的智利植物并没有亲缘关系，反而和被海相隔很远的火地岛、南极洲、新西兰及太平洋诸岛的植物有亲缘关系。又如，澳大利亚的有袋类动物和临近其他群岛的不一样，反而和远隔重洋的南美动物有亲缘关系，如此等等。

其实，这一切事实很明显说明，大陆固定论的思想已进入了死胡同。只有承认大陆是活动的，在很早以前这些大陆曾靠得很近，甚至是连在一起的，这些生物亲缘关系的事实才能得到完满的解释。这样大陆漂移学说就应运而生了。

1910年的一天，德国气象学家魏格纳卧病在床。他百无聊赖，盯着挂在床对面的一幅世界地图。看着、看着，他忽然发现了一个奇妙的问题：为什么大西洋两边大陆的轮廓线是那样相似？非洲的几内亚湾刚好能填进巴西亚马孙河口突出的大陆；而沿着北美东海岸到特立尼达和多巴哥的凹形地带，恰好能镶进欧洲西海岸到非洲西海岸的凸形大陆；如果把它们并合在一起，正好是一个完整的大陆。世界上怎么会有这么巧的事呢？难道它们原来就是一整块大陆，后来才分成了几块？

1912年1月6日，在法兰克福地质学会上，魏格纳作了题为 “大陆与海洋的起源”的讲演，首次提出了大陆漂移的假说。1915年，他的不朽著作《海陆起源》问世了。在这部著作中，魏格纳系统地论述了大陆漂移的理论。

魏格纳提出，距今3.5亿年以前的古生代，地球上只有一块大陆，叫作联合古陆或泛大陆，在它的周围是一望无际的海洋，叫作泛大洋。大陆是由较轻的硅铝质组成的，漂浮在由较重的黏性大的硅镁质组成的大洋壳上。由于地球由西向东旋转产生的离心力，加上月球潮力等的作用，在距今2亿年左右的中生代，大陆就像漂浮在水面上的冰面一样，开始分崩离析，美洲与非洲、欧洲分离，中间形成了大西洋，非洲的一部分脱离了亚洲，诞生了印度洋。到了距今二三百万年的第四纪初期，大陆漂移到了今天这样的位置，而现在大陆仍在漂移中。

《海陆起源》一书一出版，就轰动了整个地学界。短短几年，这部著作被译成英、俄、日、法等多种文字，传遍了全世界。它打破了人们对地球表面海陆起源与分布的传统认识，吹响了现代地学革命的号角。

不过，魏格纳的大陆漂移说风行了几年后，很快就冷了下来。反对该学说的声音占了上风。这固然是由于保守思想作怪，但很重要的一个原因是这个学说还不完善，特别是它不能给出令人信服的大陆漂移的动力。但是，魏格纳并没有气馁，而是继续坚持为自己的理论搜集证据。1930年，他第四次去格陵兰岛考察时不幸遇难，为科学献出了自己的生命。

20世纪50年代，由于古地磁学的发展，沉寂了20多年的大陆漂移学说又复活了。许多岩石都具有相当稳定的磁性，它是在岩石形成的地磁场作用下取得的，它的磁化方向与岩石形成时的磁场方向一致，这就是所谓的化石磁性。对化石磁性的研究表明，从古到今纬度已发生了很大的变化，甚至地球磁极也在不断迁移。人们又进一步发现，北美与欧洲的磁极迁移曲线在形状上相同，但前者位于后者的西面。为什么会有两条磁极迁移曲线？难道地球有两个旋转极？这当然是不可能的。可是如果北美与欧洲两块大陆移动靠拢，这两条曲线就合二为一，而大西洋却不存在了。这就有力地说明欧美两块大陆过去的确是相连的。这些现象只有用大陆漂移说才能作出圆满的解释。所以英国的布莱克特在1954年宣布，英国在两亿年以来向北移动了很大的距离。

60年代初，美国地质学家赫斯和迪茨不约而同地提出了一种新的理论——海底扩张说。这一假说认为，大洋中脊和裂谷体系是地幔物质上升的涌出口，炽热的地幔物质不断从这里涌出，并冷凝成为新的海底。由于这一过程不断进行，后来新生的洋底就推开原来的洋底向两侧移动扩张。与此同时，“冻结”在邻近洋底上的大陆，也随着不断扩张的洋底向两侧移动。这样，魏格纳的大陆漂移说多年不能解决的难题——大陆漂移的机制，就被海底扩张说轻而易举地解决了。海底扩张学说很快得到了绝大多数科学家的承认，一时间，有关海底扩张的文章纷至沓来，成为地学界最热闹的话题。这样，大陆固定论很快寿终正寝。1967年，被认为是从固定论占优势转为活动论占优势的一年。

如果说海底扩张说的建立，是对魏格纳大陆漂移说的科学论证，那么，板块构造说的提出，可以说标志着由魏格纳开创的活动论思想的全面复兴。海底扩张说提出不久，1965年，世界上一些地质学家和地球物理学家来到英国的剑桥大学聚会。他们从四面八方带来了各种信息，并开诚布公地交流思想和讨论问题。正是在这次聚会中，许多新的思想又萌发出来。1968年勒皮雄、摩根等综合了威尔逊的 “转换断层”、布拉德的刚性大陆以及由地震测量所得到的 “低速层”和 “岩石圈”等概念，提出了板块构造学说。

板块构造学说深刻地说明了两亿年以来联合古陆破裂、漂移的过程。但两亿年前的情况又是怎样的？联合古陆是否是自古就有的？魏格纳没有研究这个问题。板块构造学说则认为联合古陆也有形成的历史，它是由几块大陆“焊接”起来的，乌拉尔、阿巴拉契亚、加里东等褶皱山脉就是 “焊接”的接缝线，即褶皱山脉是古大洋闭合的结果。地球上最古老岩石的年龄是40亿年左右，估计板块运动大约是在30亿年前开始的。地球的未来又将如何？板块构造学说认为，几亿年以后各大陆将会在太平洋区域重新汇集，又组成一个新的联合大陆。板块不断产生又不断消失；大陆分久必合，合久必分；大洋扩张了又封闭，封闭了又扩张。地壳下面不断缓慢地发生着这种循环运动。

板块构造学说是在海底扩张的基础上形成的，它既肯定了大陆漂移的事实，又基本上解决了它的致命弱点——漂移的动力问题，使人们认识到板块运动是地球运动的一种基本形式。

有人说大陆漂移、海底扩张、板块构造是一个主题的三部曲，具体内容虽然不同，但其思路是一脉相承的。海底扩张是大陆漂移假说的一种新形式，板块构造是海底扩张假说的引申。

“板块构造学说”，又称 “全球构造学说”，它的确立，是20世纪以来地球科学所取得的最伟大的成就。有的科学家认为它在科学史上的地位可以与哥白尼的 “日心说”、达尔文的 “进化论”相比。因此，板块构造学说的提出，被称为 “地球科学的革命”，它将对科学的发展和人们的认识带来深刻的影响。

20世纪以来现代科学技术的发展成就，远不仅限于我们上面提及的三个学科，实际上许多学科领域都有了突破性的进展，如宇宙学上宇宙大爆炸理论的提出，还有生命科学领域抗生素的发现、有机化学中高分子化学的兴起，等等。这些成就都在现代科技发展史上具有重大意义。此外，现代高技术的崛起 （也称第三次技术革命），对人类社会的发展产生了不可估量的影响。关于现代高技术的相关知识，我们将在后面作专门的介绍。

本章要点

本章是有关科技发展史知识的简要介绍。内容包括古代科技史、近代科技史和现代科技史三个部分。

古代科技史部分，主要叙述文明古国时期的科技萌芽、古希腊的科学思想、中国古代的科学技术成就。文明古国时期的科技萌芽，重点讲述古埃及、古美索不达米亚以及古印度在数学、天文学、医学等方面的科技成就。古希腊的科学思想，主要讲述古希腊从泰勒斯到盖伦近800年间的科技发展历程，包括古希腊的原子论、亚里士多德的科学成就、欧几里得的几何学、阿基米德的力学、托勒密的地心体系、盖伦的医学等。中国古代的科技成就主要介绍中国古代的数学、农学、天文学、医学及四大发明等内容，其中对中国古代的中医药学给予了重点的关注。

近代科技史部分，主要叙述近代科学革命、牛顿力学、近代化学、生物进化论、经典物理学体系、近代技术革命。近代科学革命，主要讲述天文学领域哥白尼日心说及其传播、医学领域的人体结构及心血运动方面的科学成就、科学对宗教神学的冲击和突破。牛顿力学、近代化学、生物进化论、经典物理学体系则分别讲述各自学科领域从初始思想提出到创立完善的过程，经典物理学体系中对电磁学给予了重点的关注。近代技术革命，简要讲述了第一次技术革命和第二次技术革命的过程。

现代科技史部分，主要叙述现代物理学、生命科学、地学等领域发生的革命性的突破及诞生的科学成就。现代物理学革命，主要讲述19世纪末20世纪初经典物理学所面对的危机，其后通过一场物理学思想观念上的革命而摆脱危机，诞生了相对论和量子力学。现代生物学，主要讲述在遗传领域的突破，从而诞生分子生物学。现代地学，主要讲述20世纪地学领域从大陆漂移学说的提出，到海底扩张说，再到板块构造理论的过程。

思考与练习

1.试述古希腊科学的特点。

2.按时间顺序简要介绍中国古代中医药学的主要成就。

3.试述近代科学革命的内容和意义。

4.结合近代科学史案例，谈谈你如何理解牛顿所说的 “我是站在巨人的肩上”。

5.简要叙述近代电磁探索的历程。

6.简要介绍现代物理学革命的内容；你认为为什么称之为 “革命”？

[1] 王德胜：《科学史》，沈阳出版社，1992年，第59页。

[2] 王德胜：《科学史》，沈阳出版社，1992年，第20－21页。

[3] ［德］马克思，恩格斯：《马克思恩格斯全集》（第47卷），人民出版社，1979年，第427页。

[4] ［德］马克思，恩格斯：《马克思恩格斯选集》（第3卷），人民出版社，1972年，第446页。