试题详情
简答题简述蒸气机革命的历史进程
  • 蒸汽机最初是为了满足深矿井排水的迫切需要而由法国物理学家帕潘于1690年设计的。它只有汽缸和活塞，通过蒸汽冷凝获得真空后借助大气压而抽水。这种早期的蒸汽机难于在实际中应用。1698年英国军事工程师萨弗里发明了第一种可实用的蒸汽抽水机并经过纽克门和他的同乡考利的改进而广泛应用于矿山抽水。然而对蒸汽机进行划时代的改革，使之成为“大工业中普遍应用的发动机”的是瓦特。
    瓦特蒸汽机从技术上可分为两个阶段。
    第一阶段是18世纪60年代。1764年他发明了独立的冷凝器，从而把纽克门蒸汽机改造成“单独凝汽引擎”，使热效率提高了4倍，并于1769年获得专利。
    第二阶段是18世纪80年代。瓦特于1784年发明了双向旋转式蒸汽机，从而使专门的泵用蒸汽机变成作为各工业部门普遍动力的万能发动机。1788年他又设计了离心调速器，6年后他又在发动机上装入蒸汽指示器，以对蒸汽机的运转加以适当控制，从而使第二种蒸汽机进一步得到改进与完善。
    从科学技术史的角度看，蒸汽机的出现具有划时代的意义：它作为新的动力机而区别于以往动力的本质特征在于，它从过去对自然力（人、畜、风、水等）的直接应用而过渡为对于经过能量形式转换的巨大自然力的应用。从技术原理的层次看，把自然力作为推动工具运行的直接动力不过是力学原理在技术实践中的体现，而自工业革命以来把蒸汽作为推动工具机。2、试比较产业革命和第二次工业革命的主要特点
    产业革命是用以机器为主体的工厂制度代替以手工技术为基础的手工工场的革命，以蒸气机的广泛使用为主要标志。第二次工业革命则以电力的广泛应用为主要标志，同时，内燃机取代了蒸气机成为新动力机。
    二者的不同之处在于，在第一次工业革命中，并未呈现出科学领先于技术的关系，技术上的革新主要是依靠熟练工匠的经验积累而完成。但是随着科学、技术与社会的发展，技术与社会上的需要联系起来，技术与科学的原理相互联系起来，从而改变了18世纪中叶以前科学与技术彼此割裂的状况。随着机械制造技术成为主导，技术的发展与变革势必要按照科学的理论原理而进行。这使得，在第二次工业革命中，科学发现开始领先于技术的创新，电力技术完全是在电磁理论形成与发展的基础上产生和逐步完善的。作为人类历史上第一工业革命，产业革命最为根本的特征，也是最具意义之处在于，它奠定了用机器生产机器这一最基本的工业化生产方式，从而宣告了工业化时代的来临。
    在第二次工业革命时期，人类开发和完善了钢铁、化工和电力生产三大技术，建立和发展了汽车、飞机和无线电技术三大产业，生产力的发展实现了又一次飞跃，科学技术和生产的关系日益紧密，在传统的“生产——技术——科学”发展模式仍在发挥主导作用的同时，出现了“科学——技术——生产”的发展趋势。1、达尔文进化论思想及其意义
    达尔文总结了自己和别人进行科学考察和研究的结果，得出结论：现存的生物物种都是从原始的简单生物经过长期的变异和遗传、经过生存斗争和自然选择发展而来的。自然选择学说是达尔文进化论的核心原理。自然选择包括三个始终综合发生作用的因素——变异性、遗传性和由繁殖过剩而引起的生存斗争。自然选择的结果，则是旧种的消灭和新种的形成。达尔文肯定了自然选择是生物进化的根本动因。自然选择是指生物都有繁殖过剩的倾向，而生存空间和食物是有限的，所以生物必须“为生存而斗争”。在同一种群（群体）中的个体存在着变异，那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来，并繁殖后代，不具有有利变异的个体就被淘汰。如果自然条件的变化是有方向的，则在历史过程中，经过长期的自然选择，微小的变异就得到积累而成为显著的变异。由此可能导致亚种和新种的形成。
    达尔文革命的影响之一在于把进化论用于人类起源研究的一系列成果的出现。达尔文革命的影响实际上远远超出了生物学和自然科学的领域。达尔文的贡献不仅在于提出了物种进化的理论，更在于提出了一种进化的模式，以致许多学科只要涉及进化问题，就可以用这一模式来分析。比如马克思就曾把达尔文用于解释动物器官的概念用于分析人类工具发展的技术史研究之中。这表明进化论已成为一种方法论思潮。另外，进化论思想作为19世纪自然科学的三大发现之一，大大冲击了17、18世纪的流行的机械的、形而上学的自然观，为辩证唯物主义自然观的诞生奠定了基础。2、简要说明经典电磁学建立的基本过程
    1920年奥斯特发现了电流的磁效应，标志着电学时代的开端。不久，安培提出了安培定律，欧姆提出了欧姆定律，法拉第发现了电磁感应定律，这些定律在麦克斯韦手中完成了经典物理学的第二次大的综合。
    麦克斯韦1855年发表了他的首篇论文《法拉第力线》，用数学语言来解释法拉第的新思想，并于1862年首先用区别于传导电流的“位移电流”的概念取代了法拉第“电介质极化”的概念。这一新概念的核心就是变化的电场与感生磁场之间的转换。1864～1865年，他运用矢量分析的手段，并根据库仑定律、安培定律、电磁感应定律等经验定律，得出了真空中的电磁场方程组。这一方程组把磁场的变化率和电场的空间分布，以及电场的变化率和磁场的空间分布联系起来。他运用以他的名字命名的电磁场方程预言了两个导体之间的电荷振荡可产生电磁波。这一预言在他去世九年后为赫兹用实验所证实。1、热力学第三定律的思想史意义
    热力学三定律的发现具有重要的思想史意义。
    我们知道，在热力学第二定律的各种表述中，克劳修斯突出了热机作功中热传导的不可逆性，而开尔文则强调了功和热的转化的不可逆性。但从本质上看，他们两人的表述都反映了一切自发过程中有用能量的耗散特性，即物质运动能量的变化总是朝着从利用效率较高的能量向利用效率较低的能量的方向进行；而在这种单方向的不可逆过程中熵总是增加的。根据玻尔兹曼（L.Boltzmann，1844～1906）对熵和热力学第二定律的几率解释，熵越大表示系统宏观的无序程度也越高。克劳西斯错误地把宇宙看作一个自给系统，认为宇宙的熵将趋向极大值从而最终达到热寂状态。这就是后来人们所批判的所谓“宇宙热寂说”。但是，无论如何不能否认，正是熵的概念和热力学第二定律最先把时间箭头带进了物理学，物理世界不再只是一个如牛顿力学所描绘的存在着的世界，而且是一个演化着的世界。这是对经典物理学及其机械自然观的叛逆。
    热力学对近代科学传统的叛逆，还表现于它反对在经典物理学中占统治地位的“自然过程的可逆性”概念。克劳修斯指出，能量守恒原理的正确性无可怀疑，但如果以为它证实了宇宙是永恒的循环，那就走得太远了。热力学第二定律揭示了，方向相反的变化并不总是以等量出现，宇宙在一去不复返地总朝着一个方向发展。这是对康德宇宙循环论和拉普拉斯决定论的挑战。
    应当指出，热力学第二定律仅仅从一个角度开始、而没有穷尽对自然界演化机制的探讨。当时和后世的学者们则从其他角度力图寻找不遵守热力学第二定律的自然过程及其演化机制。在物理学领域里，麦克斯韦（J.C.Maxwell，1831～1879）精心设计的“麦克斯韦妖”的理想实验是第一个违背热力学第二定律的过程，它告诉我们：与自发的随机过程不同，信息和选择行为会导致有序和组织化。在物理学领域之外，生物进化论则描绘了生物界日渐多样化、复杂化的演化史，在今天看来实际是表明有机界的时间箭头是指向有序的。20世纪生命热力学揭示出，生命有机体的熵也在不断增加，而克服熵增、摆脱无序、避免死亡的“惟一办法是从环境中不断地吸取负熵”。
    总之，不论对于个别天体还是对生命个体而言，归根结底熵增规律都是不可违抗的，除非它们尚属于远离平衡态的开放系统。20世纪以来，对有机界和无机界演化的共同物理机制的探讨，引发了耗散结构理论、协同论和超循环论的诞生，它们为演化物理学的建立奠定了重要基础。如今，人们不仅在自然科学领域，而且在社会科学领域也开始引进“熵”的概念，用以说明各种社会建制的紊乱程度及其克服方法。美国社会学家里夫金和霍华德题为《熵——一种新的世界观》的专著就建议用“熵”的观点来分析社会现象和处理社会问题。

  • 关注下方微信公众号，在线模考后查看

热门试题