第6讲 16 - 18世纪的自然科学 第一次技术革命

一、16 - 18世纪的自然科学(21) 1、数学的发展 16世纪—18世纪是数学从常量数学到变量数学的 转折时期. 在这个时期数字领域有三项重大发明 对数的发明，解析几何的创立，微积分的创立。

1）对数的发明 16世纪以后，随着天文学和航海业的发展，数学 运算日趋复杂，急需一种简便的计算方法。 1544年德国数学家施蒂韦尔在《整数算术》一书 中指出几何级数与其对应的指数之间，有其对应关系。

1，r,r2，r3，r4 ①  0，1，2，3，4 ② ①中每两项的乘积的指数等于②中相应的两项之和 ①中每两项相除，商的指数等于②中相应两项之差。

在他之后，英国人布里格斯把对数发展为以10为底的常用对数，并作出了对 1614年，英国数学家耐普尔在这种几何级数与 算术级数对应关系的启发下，发明了对数。 在他之后，英国人布里格斯把对数发展为以10为底的常用对数，并作出了对 数表，由于对数能化乘除为加减，所以计算时间大为缩短。 这项计算技术深受人们欢迎，从而在世界范围内广为传播，不久各种计算 工具相继产生，开普勒以极大的热忱出版了对数表，从而促使德国采用对数表，

1620年英国人制成世界上第一把对数计算尺。 1621年英国数学家布里格斯完成了第一个常用对 数表。

科学意义： 著名数学家拉普拉斯在评价对数计算方法的意义 时说：它“用缩短计算的时间来使天文学家的寿命加倍”。

2）解析几何的创立 解析几何是由法国数学家费马(1601—1665)和笛卡儿 (1596—1650)创立的。 解析几何又称坐标几何，是运用代数的方法，借助坐标来研究几何对象的一种数学方法，其中心思想就是把代数方程同曲线、曲面等几何概念联系起来。

费马是最早用代数的方法处理几何问题的。 到了一个用代数方程表示曲线性质的普遍方法。 椭圆方程等，但费尔马的著作比笛卡儿晚了半个世纪才发表。 1679年出版的《平面和立体的轨迹引论》一书中证明，他找 到了一个用代数方程表示曲线性质的普遍方法。 他还给出了过原点的直线方程，任意直线方程，圆方程、 椭圆方程等，但费尔马的著作比笛卡儿晚了半个世纪才发表。

笛卡儿创立了解析几何并提出两个重要数学思想 第一建立了坐标的概念。在平面上建立坐标系，这样几何平面 上的一个点就可以和一组有序的实数相对应。

第二，建立了将带有两个变量的方程与平面 上的曲线相对应的数字方法。

科学意义： 恩格斯说：数学的转折点是笛卡儿的变数，有了变 数，运动进入了数学，有了变数，辨证法进入了数学， 有了变数，微分和积分也就立刻成为必要的了，而它 们也就立刻产生了。

3）微积分的创立 17世纪数学面临着四个急需解决的问题。 第一，已知物体运动的距离是时间的函数，如何求出物体在任意时刻的速度和加速度。 第二，如何求曲线的切线。 第三，如何求函数的最大值与最小值问题 第四，如何计算曲线围成的面积和曲面围成的体积。 牛顿和莱布尼斯几乎同时创立了微积分。

系起来，一是切线问题(微分)，一是求积问题(积分)， 由此创立了微积分。 牛顿和莱布尼茨是把两个看起来不相关的问题联 系起来，一是切线问题(微分)，一是求积问题(积分)， 由此创立了微积分。 在牛顿和莱布尼茨之前，许多著名的数学家，物理学家，天文学家为解 决上述问题作了大量的卓有成效的工作，如费马尔、笛卡儿、巴罗、多普勒等 都为微积分的创立作出了贡献。

牛顿对创立微积分学的贡献 1711年出版的《运用无穷多项方程的分析学》 中，给出了求瞬时速度的普遍方法，阐明了求变化率 和求面积是两个互逆的问题，从而揭示了微分与积分 的关系，(该文于1699完成).

1736年发表了《流数术和无穷级数》对他的微 积分理论作了更深入的说明（该文于1671年完成）， 1704年发表了《求曲边形的面积》（该文写成于 1676年），文中已初步形成求极限的思想方法。 牛顿的上述三个论著是微积分发展的重要里程 碑。

莱布尼茨对创立微积分的贡献 莱布尼茨(1646—1716)德国著明的哲学家、数学 家、他才华横溢，早年研究法律，并从事数学、逻辑 学以及计算方法的研究，从1673年开始研究数学，他 的微积分思想最早记在他1675年的数学笔记中。

1684年莱布尼茨发表了第一篇微分学论文，论文 的题目是：《一种求极大极小的切线的新方法，它也 适用于分式和无理量，以及这种新方法的奇妙类型的 计算》这是历史上最早公开发表的关于微分学的论文 。 1686年，他又发表了积分学的第一篇论文。

莱布尼茨在创建微积分的过程中，创造了一 些精巧的符号，它们不仅可以起到速记的作用，而 且更重要的是能深刻精确的表达某种概念方法和逻 辑关系。

如用 dx、dy 表示微分。用∫f(x)dy 表示积分。 符号 “∫” 是拉丁文Summa(求和)的第一个字母的拉 长。 莱布尼茨创造的这些符号为此后数学的发展带来极 大的方便。 dx 、dy 、 （无穷小，是以零为极限的变量）。

莱布尼茨和牛顿创立微积分学尽管采用了不同 的方法，却都达到了同一目的、莱布尼茨侧重从几何 学来考虑，牛顿则着重从运动学来考虑。

科学意义： 微积分的创立是人类历史上的一件大事，它的创立极 大的推动了数学的发展，使数学进入了一个新的时期——变 量数学时期。 它提供了一种方法，可以极精确的和容易的计算物理 学定律。 现在它的用途已超越了自然科学，被广泛用于经济学 和社会学。

近代人们对热的研究是从测热开始的，当时人们 还不能把热和温度区别开来，认为二者是一回事。 2、物理学的发展 1）、热学 近代人们对热的研究是从测热开始的，当时人们 还不能把热和温度区别开来，认为二者是一回事。 热是一种物质或物质能量的运动，是一种能量的传递的形式。气体的温度是大量气体分子热运动 的集体宏观表现，固体的热传导是物质原子在平衡位置附近作机械运动时的能量传递，热辐射是物体内部 带电粒子热运动时引起的电磁波辐射。

热的测量与温标的建立 1593年伽利略设计了第一个空气温度计 华氏温标的建立： 1714年德国人华仑海特(1686-1736)设计了一种水银温度计，规定：水、冰、海盐的混合物的冰点为零度，这样水的冰点为32°，水的沸点为212°。

勒氏温标： 1730年，德国人勒奥默用酒精设计为温度计，规 定温标为：水的冰点为零度，沸点为80°

摄氏温标： 1742年，瑞典人摄尔修斯(1701-1744)用酒精设计温度 计规定温标水的冰点为100°沸点为0° 1750年施勒默尔将这个温标倒了过来，成为所谓的摄 氏温标。

1852年英国科学家开尔文(1824-1907)设计开氏温标，零度是 开氏温标： 1852年英国科学家开尔文(1824-1907)设计开氏温标，零度是 摄氏-273°。这就是所谓的绝对零度，在绝对零度分子、原子的 规则运动将会停止，物质处在绝对零度时，它的物理特性将出现 很大的变化。

现在华氏温标在英美比较流行，勒氏温标多为德国人 采用，摄氏全世界通用，开氏多用于科研。 各种温标的流行一方面反映了历史过程，实质上则是 一种标准上的竞争，它给世人和科学带来了不便。

1760年布莱克做了一个实验：将温度150℃的金子和同重量的 比热概念的建立 1760年布莱克做了一个实验：将温度150℃的金子和同重量的 50℃的水混合在一起，达到的平衡温度为55℃，实验过程中水温 升高了5℃，金子温度下降了95℃，水和金子之间吸热，放热的能 力之比为19：1，由此引出了比热的概念。

与此相关的另外两个物理概念，一个是热容量的概念，一个 热容量概念的建立 与此相关的另外两个物理概念，一个是热容量的概念，一个 是热量的单位，布莱克的学生麦根仑第一次明确区分了热容量和 比热的概念，后来拉瓦锡和拉普拉斯将热量的单位定义为卡 (Calorie)。

另外，布莱克还发现冰变成水所吸收的热量可以使同样重量的 溶解热和汽化热 另外，布莱克还发现冰变成水所吸收的热量可以使同样重量的 水的温度升高78℃，水蒸发为气体时也要吸收更多的热量，于是 他又提出了溶解热和汽化热，两个概念。 布莱克的研究对当时曾在爱丁堡大学的瓦特产生过影响。瓦特 后来成了改进蒸汽机的英雄。

2）电磁学 人们对电学与磁学的认识经历了一个漫长的过程， 最初的时候，磁学与电学是分开的，后来在人们发现了 电流以后，才发现了“动电”对磁的的作用，开始把电与 磁联系在一起， 开始认识宇宙间的第二种相互作用——电磁相互作用。

英国科学家威廉·吉尔伯特(1544-1603)在研究天然磁针和地球 对磁的研究 英国科学家威廉·吉尔伯特(1544-1603)在研究天然磁针和地球 磁场时做了许多实验,断定地球本身相当于一个大磁石，并解释 了地磁倾角的现象。 1600年他出版了《论磁》一书，使他在物理学史上留下了不 朽的位置。 有人把他称为关于磁学的哲学之父。伽利略在提到吉尔伯特的《论磁》这部科学著作时， 说它“伟大到令人妒忌”。

吉尔伯特关于地磁的实验和发现是划时代的。 （把地球上的磁现象设想为天外的作用，对宗教神 学来讲是重要的） 在他之前，人们为了解释磁针指北的现象，梦想在天国之外有一个具有吸引力的磁点作用在 磁针上，认为它的取向起源于“天极”还有的认为磁针的转动是由大熊星座尾部的星星引起的。

人类对电的认识是从琥珀和皮毛，玻璃和丝绸摩擦 后会吸引轻小物体开始的。 对静电的研究 人类对电的认识是从琥珀和皮毛，玻璃和丝绸摩擦 后会吸引轻小物体开始的。 这实际上就是静电吸引力，摩擦起电现象的记载最早可以追朔到公元前6世纪古希腊的哲 学家泰勒斯，我国汉代王充(27-107)也有“琥珀拾芥”的记载。 英国的吉尔伯特也研究过摩擦起电现象，“电”这 一词就是由吉尔伯特首先提出来的。

法国人杜费(1698-1739) 在重复人体导电实验后发现自然界存在两种电荷， 皮毛与树脂摩擦后树脂上带负电。 另一种是丝绸与玻璃摩擦后，玻璃上带正电，他还 发现同性相斥，异性相吸的电学性质。

用手与转动的硫磺球摩擦，使球体和人体都带电，利用这种方法他还发现电可以通过金 第一台起电机 1660年左右，德国人盖里克(1602-1686)创造了第 一台静电起电机。 用手与转动的硫磺球摩擦，使球体和人体都带电，利用这种方法他还发现电可以通过金 属杆传导给另一个物体(另外盖里克还发明了抽气机，进行了着明的马德堡半球实验)。

电容器 1745年荷兰莱顿大学的马森尔.罗克 (1692-1761) 发明了可以收集电荷的莱顿瓶，这是一种储存静电 的设备，是电容器的原始形式。

对空腹内的电荷没有作用，这便是所谓的静电屏蔽作 用。 而且他根据牛顿的万有引力理论中空的物体对内部物体是没有万有引力 1767年英国人普列斯特里实验证明：空心带电体 对空腹内的电荷没有作用，这便是所谓的静电屏蔽作 用。 而且他根据牛顿的万有引力理论中空的物体对内部物体是没有万有引力 的，因此猜想电作用遵循平方反比定律。

库仑定律 1783年，法国物理学家库仑(1736-1806)通过扭秤 实验测定了电荷之间的相互作用力，得出了静电学中 的第一个定量的定律。

电荷守恒的概念 美国物理学家富兰克林(1706-1790)对电作了大 量的研究，在杜费工作的基础上正式把电分为“正电 和“负电”同时提出了电荷守恒的概念。

避雷针的发明: 富兰克林通过风筝实验认识到闪电和地面上莱顿 瓶放电的性质是相同的，从而又一次把天地间的自然 现象统一起来。 根据这一实验，富兰克林发明了避雷针，这一伟 大发明至今还在广泛应用。

3）、光学的研究 光学是一门古老的科学，希腊时代欧几里德、托勒 密都对光学做过研究和贡献，

几何光学 1621年何兰人斯涅尔(1591-1626)发现了光的折 射定律，16年后由笛卡儿总结并发表出来。 1657年费马(1601-1665)首先提出极值原理。

几何光学的基本实验定律： ·光在均匀介质中的直线传播定律。 ·光通过两种介质界面时的反射和拆射定律。 ·光的独立传播定律和光路可逆原理。

以上基本定律在科学技术的发展中发挥过极大的 做用，它实际上是一切光学仪器的理论基础，以上定 律是由17世记以前的许多科学家在总结实验的基础上 逐步完善起来的。

波动光学 光学发展的早期，牛顿完成了著明的、让白光通过 棱镜得到白光光谱的实验。后来又完成了称之为牛顿环 的实验(据说是胡克最早发明的)

光的微粒说 牛顿根据光的直线传播性质，提出了光的微粒说， 并以此解释几何光学中的基本定律，但在解释牛顿环 时遇到了困难。

惠夏斯反对光的微粒说，认为光是在“以太”中传 播的波、惠更斯的波动说取得了一定成功，但由于波 动说的不完善和牛顿的崇高威望，微粒说在当时是占 主导地位的。

《关于光和声的实验问题》一文，对牛顿的微粒说提 出了异议。 这两种理论的争论持续一百多年 1800年英国医生托马斯·杨(1773-1829)发表了 《关于光和声的实验问题》一文，对牛顿的微粒说提 出了异议。 他说：“尽管我仰慕牛顿的大名，但我并不因此认为他是万无一失的， 我遗憾地看到他也会弄错。而他的权威也许甚至阻碍了科学的进步。”

1801年，杨氏用干涉原理令人满意的解释了白 光照射下薄膜颜色的由来，同时利用双缝显示了光 的干涉现象，第一次成功地测定了光的波动。

3、 化学的发展 化学相对于其他学科来讲是发展比较晚的学科 主要原因: 受到炼金术的影响 错误的燃素说禁锢了人们的思想 生产力和技术水平还未达到一定水平

1）从炼金术到化学 炼金术来自古代阿拉伯，用它的目标是“使贱金属变 成贵金属” 炼丹术来自中国，它追求的是能使长人不老的金丹。 这二者代表了早期的化学

文艺复兴时期炼金术分化成了三个方向； 一 延续传统的炼金术， 二 将炼金术用于医药方面，形成了所谓的医药化学， 一 延续传统的炼金术， 二 将炼金术用于医药方面，形成了所谓的医药化学， 三是将炼金术的知识用于冶炼，形成了早期 的矿务学

波义耳（1627-1691) 1661年英国科学家波义耳出版《怀疑派化学家》认为 化学应是自然哲学的研究对象，而不应是炼金家的技艺， 化学的主要任务是研究万物由什么组成，万物分解成什么 。 化学第一次明确地作为自然科学的一个独立的学科。 波义耳是真正使化学成为科学的人。

波义耳第一次为元素提出了科学的定义。指出元素应 该是用一般化学的方法不能再分解为更简单的某种实物。 以波义尔提出元素的定义作为起点，化学由炼金炼丹 的技艺转化为科学。

2） 从燃素说到氧化燃烧理论 火焰和燃烧是早期化学家遇到的最大的困难。 燃素说 17世纪末18世纪初，德国化学家贝歇尔(1635-1682)和 他的学生施塔尔(1660-1734) 创立了燃素说 。

燃素说认为：可燃物之所以能够燃烧是因为本身含 有燃素灵气，燃烧时可燃物失去燃素，变成灰烬；如 果灰烬获得燃素，又可以变成原来的可燃物。 燃素说的提出以统一的观点解释了当时已知的许多 化学过程。

燃素说还认为植物从空气中吸收燃素，动物从 植物中吸收燃素。 燃素说的一提出就被大多数科学家接收，并长 期统治人们的思想长达100多年

，从而使化学从原始状态的炼金术解脱出来。 另外它促使众多化学家进行了大量的实验，推动了化学的发展，但燃素 燃素说有一定的积极作用，使化学有了理论 ，从而使化学从原始状态的炼金术解脱出来。 另外它促使众多化学家进行了大量的实验，推动了化学的发展，但燃素 说毕竟是错误的，所以有许多克服不了的矛盾，最终随着科学的氧化燃烧说的 建立，燃素说就被抛弃了。

燃烧的氧化学的建立 1773年以前，瑞典化学家舍勒(1742_1786)在实验 中得到了一种气体、他称之为大气(即氧气)。 但舍勒坚信燃素说，认为燃烧是空气中的火气与燃 素结合的过程。

1774年8月英国化学家普利斯特 (1733_1804)用 聚光镜加热氧化汞得到了氧气，发现这种气体有很强 的助燃性，又特别适宜于动物和人的呼吸。但他也因 坚信燃素说而对面前的重大发现视而不见，他把这种 气体叫“脱燃素空气”

1774年10月拉瓦 锡(1743-1794)在巴黎见到了普 利斯特，普利斯特将他的发现告诉了拉瓦锡。 拉瓦锡立刻意识到可燃烧很可能是这种能助燃的 气体化合的过程，而不是象燃素说所认为的是分解的 过程。

拉瓦锡重复了普利斯特的实验，从氧化汞中分解 出这种气体。 1777年拉瓦锡写出了《燃烧概论》一文详尽的 论述了燃烧的氧化学说，推翻了燃素说。 拉瓦锡提出的燃烧的氧化理论对燃烧和煅烧过程的说明恰好与燃素说相反，把燃素说形式上倒 立着的化学全部正立过来了，燃烧的氧化理论是化学史上第一个科学理论，这个理论的建立被称为化学史 上的第一次革命。

4、生命科学的发展 1）细胞的发现 细胞学说是在19世纪30年代建立起来的，但是细 胞的发现及命名却始于17—18世纪。

1665年，英国人胡克在用显微镜观察软木切片时 发现了细胞。 当时胡克用自制的显微镜观察软木，发现有许多包围着小空隙的壁，他把这种小 室称为“细胞”，一直延用至今。 意大利解剖学家马尔此基和英国植物马家格鲁(Grew 1628—1712)也各自独立的发 现了植物细胞，但他们分别称之为“小囊”和“小胞”。

与望远镜极大的开扩了人类的视野，催生了天文学 革命一样，显微镜在细胞的发现以至整个生命科学的 发展中也起到了关键作用。 在哈维发现血液循环之后，人类对生命的研究就更加深入了。这种研究的深入首先是源自 显微镜的应用。

2）预成论的失败 自古希腊时期人类就对生命的“发生” 进行艰难的 探索。亚里士多德最早提出“预成论”和“渐成论” 根据宗教说法，所有的人原来都包含在亚当和夏 娃的性器官里。 预成论认为；在精子或卵子中存在着完整的生物小体，个体的发育形成只不 过是这种小体长大的结果。

在胡克用显微镜发现了细胞后。德国学者沃尔夫 (1733—1794)用显微镜仔细观察了鸡的胚胎发育过程 后发现，鸡的个体上的每个部分不是预成的，而是在 卵子的组织中逐渐发育而成的，而这种发育是细胞变 化的结果。

沃尔夫便用渐成论批驳了预成论，并且在实际上开始建立了胚胎学。 沃尔夫之后，在德国从事生物学研究的俄国人冯·贝尔(1792—1872)发展了胚胎发育理论，彻底打击了预成论。

3）生物分类学的提出 人类通过观察发现，生物具有惊人的多样性。 为了便于人们对生物进行考查和研究，对千姿百 态的动植物进行分类、命名使其系统化就成为一项十 分必要的工作了。

1735年瑞典博物学家林耐出版了他的科学名著 以雄蕊的数目决定它的纲。 《自然系统》一书。书中兼用两种系统阐述了生物分 类学的原则和见解 林耐把植物分为：纲、目、属、种， 以雄蕊的数目决定它的纲。 以雌蕊的数目决定植物应归入的目 以其中的一个名称代表属 以另一个名称代表种 林耐的分类方法为后来兴起的植物分类奠定了基 础。

5、近代自然科学方法论(281-285)(自学）

二、第一次技术革命(22) 第一次技术革命发生于18世纪30年代——18世纪末， 它是以纺织机械的改造为起点，蒸汽机的发明与使用为 标志的一次大的技术飞跃。

1、纺织机的改造 自哥伦布发现新大陆以来，海外贸易的发展推动了英 国毛纺织业的大发展，“羊吃人” 的圈地运动为纺织业提 供了足够的原料，纺织业成了英国的重要产业。

使纺车的效率一下提高了十几倍，为了纪念女儿给他的启发，他把这种纺车称为“珍妮 1733年英国的纺织机械工人凯伊(1704-1774)发明 了飞梭，使纺布机的效率提高了一倍。 1764年，纺织工人格里沃斯(1720-1778)把单绽纺 车改造成了多绽纺车， 使纺车的效率一下提高了十几倍，为了纪念女儿给他的启发，他把这种纺车称为“珍妮 纺车”并申请了专利。

1768年理发而阿克莱特(1733-1792)制成了由水利带动的滚简纺纱机。 它能纺出坚实的纱线，并且阿克莱特申请了专利，用它开办纺织厂，但这种纺织机的 缺陷是纺出的纱不均匀。 1779年当过童工的工厂主克隆普敦(1753-1827)兼珍妮机和水力纺机的优点，发明了一种新的纺机，称为骡机。 纺出的纱即均匀又结实，大大提高了纱线的质量、于是织布机又相对落后了。

但由于以水为动力必须远离城市，加之土地费用昂贵，因而受到了自然条件的限制 1785年牧师卡特莱特(1743-1823)发明了用水推 动的织布机使劳动生产率一下提高了40倍。 但由于以水为动力必须远离城市，加之土地费用昂贵，因而受到了自然条件的限制 ，这就迫切的需要一种新的动力机械。

随着纺织部门的机械化，人力不足以推动这些新机器于是产生了对动力的新需求。 2、蒸汽机的发明和完善 1）背景 随着纺织部门的机械化，人力不足以推动这些新机器于是产生了对动力的新需求。 当时抽排矿井深处的积水是用马为动力来拉动水泵进行的。16世纪时，德国的一个矿井需要用93匹马来拉动排水泵，到了17世纪英国用来抽水的马匹竞达500匹之多，这是令矿主们极为烦恼的一件事。蒸汽机正是在这种历史背景下产生的，

2）前人的工作； 早在公元1世纪赫伦就发明了一种玩具——蒸汽反冲球，这是蒸汽车最早的雏形。 文艺复兴时期达·芬奇设计了用蒸汽开动大炮的图纸。

1690年法国物理学家巴本(1647-1712)在德国发 明了第一台蒸汽机。 巴本是惠更斯的学生，曾发明过类似高压锅似的蒸煮器。在莱布尼茨的提示下，发明 了一树管式的单缸活塞蒸汽机。

1712年英国工程师纽可门(1663-1729)制成了第一 台名为“大气机”的活塞式蒸汽机。 纽可门蒸汽机的发明受到了矿主的欢迎。广泛应用达60年之久，缺点是效率低、无转动。不能作为其他机械的动力源，纽可门的机器是靠大气压而不是靠蒸气压力面工作 。

3）瓦特的贡献 真正使蒸气机能够作一种通用动力机械的是瓦特 (1736-1819) 英国格拉斯格大学仪器修理工(1736-1819)是英国一位商人的儿子，19岁在伦敦学徒，21岁到格拉斯格大学当仪器修理工。 1763年格拉斯格大学买了一台纽可门蒸汽机，但运转不灵，瓦特便着手修理，在修理过程中瓦特发现纽可门机的效率低是因为每次蒸汽压缩活塞后，在再一次充汽之前都需冷却汽缸，这需要浪费很多能量 (一匹马力需25公斤煤所以纽可门只无能供矿煤这种能源工场使用) 如果联接一个容器，保持这个容器低温这样用过的蒸汽就可以迅速进入这个容器。使活塞在大气压的作用下作功，这一创造性思维使瓦特发明了冷凝器，大大的提高了蒸汽机的效率。煤耗减少了3／4。

瓦特的发明实际上是站在巨人的肩上完成的，英国工程师斯米顿(1724-1792)曾对纽可 1769年瓦特申请了第一项专利——《在火力发动 机中减少蒸汽和燃料消耗的一种办法》 瓦特的发明实际上是站在巨人的肩上完成的，英国工程师斯米顿(1724-1792)曾对纽可 门机作了各种实验，写出130多个实验报告，积累了大量的数据、资料，实际上是为瓦特的发 明奠定了基础。

1781年后瓦特又进一步对蒸汽机进行了几项重大改进。 ①发明了将行星齿轮用于蒸汽机，将蒸汽机的往复运动变为旋转运动。这样使蒸汽机做为其他行业的动力机变的可行。 ②1782年发明的双作用蒸汽活塞使活塞在两个方向的运动中却产生动力、效率提高4倍， ③发明了离心调速装置使蒸汽机转动起来速度均匀。 ④发明了压力表使蒸汽机的汽压调节变的准确。。

这一系列的发明使蒸汽机能耗大降，性能可靠， 广泛应用于各个行业，瓦特因此名声大振，被人们誉 为“蒸汽机大王”名字传遍世界。

蒸汽机的发明，使机器第一次广泛代替了人力，人 类第一次大规模的利用能源，从动力不足的困境中解脱 出来。 世界公认第一次技术革命旗手是瓦特。

4）蒸汽机发明的伟大意义 蒸汽机发明的最重大的意义在于把人类从繁重的 体力劳动中解放出来，同时极大地提高了人类利用能 量的能力。从此人类以少量的劳动时间和强度，获得 了大量的食物、用品和高效的交通工具。

5）蒸汽机催生的技术革命（影响） 蒸汽船的发明和改进 1807年英国发明家罗伯特·富尔顿(1765-1815) 设计了“克勒蒙特”号轮船，船长150英尺，宽30英尺，排水量为100吨，用瓦特制造的蒸汽机。 这标志着以蒸汽动力取代风动力的造船新时代的开始。大大的促进了全世界的贸易往来，也加快了欧洲资本主义国家殖民、扩张、掠夺、积累财富的速度。

蒸汽机使冶金业有了鼓风的动力使炼钢水平大幅提高，英国的钢产量大幅上升。 冶金业的发展 蒸汽机使冶金业有了鼓风的动力使炼钢水平大幅提高，英国的钢产量大幅上升。 18世纪末率先进入钢铁时代，奠定了英国作为世界第一强国的基础。

印刷的机械化 1812年德国人柯尼斯(1774-1833)发明了高速印 刷机。 1814年高速印刷机印刷的《泰晤士报》首次发 行，这是印刷术发明以来一次重要的技术革新，

1845年美国人理查德 (1812-1866)发明了转轮印刷 机，并取得专利，又一次大大的提高了印刷速度，使 报刊媒体真正成为一个产业。

机械制造业的发展 蒸汽机的使用，使大规模的机器制造成为可能， 19世纪初陆续发明了各种锻压设备和机床，使机器 制造业从此建立起来。

标准与专利 机器制造业催生了相关标准的建立。人们为了使机 器的各种配件通用化，必须使尺寸一致，这样标准的 制定和标准化生产就成为必需。 伴随着各种发明与改进，为了保存技术实力，人们 纷纷申请技术专利，这促进了资本主义社会制度的良 性发展。

军事技术的发展 蒸汽机极大的促进了军事技术的发展。 1856年贝塞麦(1813-1888)首创转炉炼钢技术，而这种新技术的发明是为了炼出合格的钢作为炮筒。 蒸汽机和炮筒在船上结合则造成了炮舰，这对敲开 那些不同意与他们进行贸易的国家的大门是很有效的。

交通工具的发展 1814年矿工出身的史蒂文逊(1781-1848)制成了第 一台实用的蒸汽机车。 1838年蒸汽机驱动的“大西洋”号把哥伦布用了72 天完成的航行缩短为15天。

海上航行不再是冒险的事情。大西洋、太平洋、 印度洋各大洋似乎变的不再那么辽阔，轮船载着世界 各地的产品在各大洲航行，它通过工业化，财富、殖 民战争把世界各地联结起来。

复习思考题、作业题： 1、细胞生物学的发展依赖于哪种重要仪器？ 2、什么是预成论？什么是渐成论？ 3、了解细胞的发现、细胞学说的提出及其意义。 4、什么是人为分类法？什么是自然分类法？了解林耐的成就。 5、为什么说波义耳的元素说否定了炼金士的梦想？ 6、燃素说怎样解释燃烧现象？ 7、微积分的发明在数学史上有何意义？ 8、什么是光的微粒说？什么是光的波动说？ 9、了解吉尔伯特对磁的研究