物理学与现代科学技术发展

物理学与现代科学技术发展内容摘要：

产体制，从整体上提高经济效益，增强国际竞争能力。 重视信息利用 :由于血缘关系，欧美的信息交流十分濒繁，欧洲任何新技术动向都能在美国得到反映，其反映速度之快，往往超过欧洲邻国。 1745 年，荷兰人发明蓄电池，第二年美国人富兰克林（ 1706－ 1790）就进行天电传蓄的“费城实验”。 1803年，英国人刚把蒸汽机装到火车上，运行尚未成功，美国人 （ 1765— 18is）就发明了蒸汽机轮船①。 欧洲人发明 DDT，还没试产，美国人已进入大规模生产阶段，使马铃薯产量当年翻番。 1837年英国发明电报，第二年美国就推广使用。 今天，技术信息速度就是工业经济发展速度。 这是重要的现代信息意识。 通过创新超过别人 1850 年，美国结束了完全照搬欧洲技术的历史，走上工业技术创新之路。 从抓机械技术创新开始： 美国地多人少，劳力不足，需要发展节约劳力的机械技术。 当时，英国对美国人引进技术戒备森严，这迫使美国人依靠自己力量发展机械技术。 创新始于 E．惠特尼（ 1765— 1825）发明轧棉机。 这个发明使清除棉籽效率提高了 1000倍，从而使美国超过印度，成为世界最大棉花出口国。 美国利用出口棉 花的外汇购置技术和工业品，产生良性循环。 此发明大大地鼓舞了美国人。 当时美国总统写信给惠待尼：“你的发明很重要，我要买一台这种机器”。 现在美国专利局大门上还刻着：“专利制度（技术发明）注入兴趣这个燃料 ,使天才之火燃烧起来。 ” 电力技术革命使美国后来者居上： 电力技术革命起源于欧洲，完成在美国。 1866 年，维西门于发明电机后曾给他在伦敦的弟弟写信：“电力技术很有发展前途，它将会开创一个新纪元。 ”后来事实证明了他的预见。 继西门子的电机之后， 1876 年贝尔（ 1847－ 1922）发明了电话， 1879 年爱迪生发明电灯 ，这三大发明照亮了人类实现电气化的道路。 爱迪生的发明，在美国兴起一场电力技术革命。 美国电力技术革命对美国经济的影响如同德国化工技术革命对德国工业化的影响一样重要。 1882 年，爱迪生建成世界上第一个发电厂，发电能力为 900；马力，供 7200 个灯泡使用。 完成了电力工业技术体系。 几乎同时在欧美纷纷成立许多专业电气公司，实现电力技术产业化。 1889 年，金融大亨摩尔根参加了爱迪生的电气公司，使美国的电气化步伐加快了。 爱迪生的一生，是美国从落后农业国向工业国过渡、从全盘照搬欧洲技术到建立美国自己的技术体系的时代。 爱 迪生的奉献使美国人骄傲，美国人称他为“发明大王”、“一代英雄”。 大规模生产方式使工业史进入历史新阶段： 美国机械工业取得领先地位，重要原因之一是实现了元部件的标准化、系列化生产。 1787 年，惠特尼完成了步枪零件的标准化生产工作。 只要把大批生产的通用标准化零件随意组装，就可以大规模成批生产步枪。 这一创举，为美国领先完成专业化、单一产品化和标准化的大规模生产方式，为实现生产管理的科学化拉开序幕。 这种美国生产方式迅速在世界各国推广，成为企业降低成本提高效益的重要途径，至今已沿用 100 年之久。 直到近几年，日本才推出小批量多样化的生产方式，以最大限度地满足顾客的多种需求，引起各国企业的重视。 美国生产方式的思路，是从法国来的。 早在 1785 年，美国驻法公使杰弗逊发现法国皇室兵工厂采用部件标准化生产方法，立即写报告给政府。 实际上，惠特尼的思想是在法国影响下产生的。 现代管理科学诞生于美国的机械工业发展过程之中。 1886 年，美国机械学会就发表了企业科学管理文章。 1903 年，该学会发表了首创管理学的管理大师泰勒（ 1856 一 1915）的论文《工厂管理法》。 1911 年，他又发表《科学管理原理》一书，系统地阐 述了有关企业定额管理、作业规程管理、计划管理、专业管理、工具管理等建立在行动分析基础上的一整套理论和方法，为现代管理学奠定了基础。 该理论方法称之为“泰勒制”，它通过职工积极性与管理者责任心的结合，使生产效率空前提高。 1908 年，美国福特汽车厂的福特（ 1863～ 1947），采用了“泰勒制”，把零部件生产标准化和流水作业线结合起来，大幅度提高生产效率。 他的管理方法，大量节约人力、物力，使汽车售价由当时的 8000 美元一辆降到 850美元，从而使他有可能提高工人工资一倍（生产效率超过 4 倍），执行“高工资低价格” 政策。 1927 年，销售量达到 1500 万辆。 福特汽车公司从此扶摇直上，成为世界最大汽车厂，美国也成为“汽车王国”。 产业技术革个带来了经济繁荣： 如果说英国、德国的第一次技术革命（产业革命），还只是解决生产文明问题，那么美国的第二次技术革命（产业革命），就不只是解决生产文明（钢铁、化工和电力技术），还发展了生活文明（汽车、无线电和航空工业技术）。 首先，美国完成和完善了欧洲的钢铁、化工和电力“三大技术。 ” 在机械工业带动影响下，美国钢铁工业发展很快。 1870 年，钢产量只有 7 万吨。 1880年， 在欧洲钢铁技术基础上建成自己的钢铁生产技术体系。 1889 年，美国的一流技术使钢铁产量超过欧洲，达到 400 多万吨，占世界第一位。 美国的又一优势是石油与石油化工。 自 1859 年 8 月 29日美言国打出第一口油井以后，就极力发挥石油开采技术优势，发展石油工业．美国汽车工业与航空工业的发展促使石油工业得到空前繁荣。 特别是中东油田的大规模开采，使“黑色的金子”像水一样便宜，流入美国。 1953 年，美国用油量超过用煤量，实现了煤与油的燃料转换。 1960 年，石油消费量已占世界的 60％。 世界十大企业，其中 5 个是美国石油公司。 美 国化学工业有 120 年历史，但取得世界领先地位。 主要是靠优于德国煤化工的石油化工。 1927～ 1934 年，美国的纤维、塑料和橡胶的三大合成工业发展迅速。 杜邦公司的 卡罗瑟（ 1896— 1973）发明了“尼龙”，惊动世界，尼龙袜子成为各国妇女排队抢购的时髦货。 它标志着煤化工向石油化工转换的里程碑。 从此，石油化工以其能合成各种用品的绝技，使产值在 8 年中增加了 19 倍。 由于投资回收很快（不到 3 年），使它成为各工业部门中产品附加价值最高、规模大、发展很快的“摇钱树”工业。 美国的石油化工技术，使美国除化肥工业以外， 全部夺得冠军宝座，成为“石油化工技术王国”。 其次，美国完成和发展了汽车、飞机和无线电技术这“三大文明”。 美国石油工业促进汽车工业与航空工业的发展，美国以其巨大的优势迅速占领世界市场。 1927 年，汽车总产量已占世界的 80％。 福特公司成为世界第一企业，它使 8 个美国人就有一辆汽车。 1947 年，美国生产自动化技术有了很大发展，进一步促进汽车、航空工业的繁荣。 1903 年。 美国在自行车行业工作的莱特兄弟，在滑翔机上安装 12 马力汽油发动机，试飞成功，标志着人类进入航空时代。 1918 年，开辟了纽约到芝加哥航线。 30 年代，美国的 DC3－ 7 号螺旋桨客机投入使用。 50 年代，喷气客机投入使用，美国的波音航空公司成为世界 1000 多家航空公司中最大的航空工业公司之一。 无线电技术起源于欧洲，但发展成为工业则在美国。 1876 年，美国人贝尔发明了电话。 之后两年，美国就建立了电话局，一年后遍及纽约全城。 1885 年，电话在欧洲普及。 1892 年，美国建立世界上第一个自动拨号电话局。 1927年，美国电话台数占世界总台数的 61％。 1906 年，美国人 L．德福雷斯特（ 1873— 1961）发明了无线电关键部件三极真空管②。 1910 年美国建成第 一个无线电广播电台，收音机开始进入家庭。 1920 年实现商业广播，公布了总统大选结果，其发展速度之快令人吃惊。 1926 年，建成全国广播网，第一个节目是1927 年元旦橄榄球赛。 1929 年，美国人发明彩色电视。 1943 年，美国建成国际广播电台 —— “美国之音”。 1947年，美国利用微波通讯，实现电视电话的中继与多路传送。 1948 年，贝尔电话研究所的三位学者发明半导体，制成半导体收音机。 1960 年，美国人使激光技术得到应用，迎来“激光通讯时代”。 到此为止，美国名符其实地成为世界科技中心。 回顾美国历史， 1860 年以前，美国还处于殖民地的经济落后状态。 1860～ 1890 年，美国通过工业技术革命、创新，使产值上升 9 倍。 到 1880 年，它已经是西方第二经济大国。 1890 年，跃居世界第一，许多工业产品产量都居世界第一位，其黄金储量占世界一半。 1900年，人均收入超过欧洲， 1913 年黄金储量达到 70％，成为世界经济的一霸。 三次技术革命 技术革命：指生产技术上的根本变革。 例如从用体力、畜力生产改为用蒸汽做动力生产，用手工工具生产改为用机器生产。 第一次技术革命：是以英国为代表的蒸汽机时代。 1774 年，英 国格拉斯哥大学的一名年轻的仪器修理工人瓦特，针对纽可门蒸汽机存在缺点，参考了不少热力学有关资料，请教了校内布拉克教授，认真对纽可门蒸汽机进行分析研究。 1776 年，第一台实用型瓦特蒸汽机便开始在布鲁姆菲尔德煤矿投入使用。 瓦特蒸汽机与已有的纽可门蒸汽机相比有很大优势，它可以提高工效 5 倍；可以节约燃料 75％；与任何工具机连接都可使用。 工业革命对动力机械的迫切需要促进了蒸汽机的发明与改进，故一当蒸汽机获得了实用的时候，很快便得到了广泛的采用。 1783 年，首先被用于威尔金森铁工厂。 1785 年接着被用于纺纱机。 1787 年，美国的菲奇首先采用蒸汽机造成一艘汽船， 1789 年又被用于织布机。 1790 年以后，开始被各个纺织厂普遍采用。 1800 年以后，又被广泛运用于磨粉、酿酒、造纸、制革等轻工业部门、林业部门。 1814 年美国的史蒂文森创造了陆上运输的第一辆机车。 1830 年，英国的整个纺织业完成了从工场手工业过渡到以蒸汽机为基本动力的机器大工业的过程。 所有的大机器，其中包括火车、轮船，都因有蒸汽机带动而飞速运转，整个工业生产面貌、社会生活面貌大为改观，这就是人类史上第一次产业革命。 继英国之后欧洲大陆和美国、日 本等国全力推广蒸汽机，大规模的蒸汽机生产与应用，很快就成为了国际性的动力设备，从而形成了 19 世纪的蒸汽机时代。 第二次技术革命：是以欧美 19世纪下半叶至 20 世纪初兴起的电气时代。 蒸汽机不仅笨重，而且效率低，启动不方便，逐渐被内燃机、汽轮机和燃气轮机所代替。 而内燃机和其他一系列新型热机的出现，虽然效率有了提高，启动方便，但也不能把产生出来的机械能分散输送到各地方工作机使用，只能适应机动的汽车、机车、飞机和固定集中的工作机使用。 科学和技术的发展已经完成了开发和使用电能的全部准备，于是便又发生了近代 技术史上的第二次动力技术革命 —— 用电力代替直接使用蒸汽动力的革命。 静电现象的发现，早在古代希腊的泰利斯的著作中便有记载，我国东汉时期的王充也有“顿率掇齐”的描述，意思是琥珀经过磨擦后，能吸引轻微物体（菜芥籽、绒毛等），然而电能真正为人们生产所使用，一直到 19 世纪中叶才开始。 静电现象发现后，人们经过漫长的岁月，才从静电时代进入电动时代。 .. 这一进程中具有重大意义的几个事件 一是意大利科学家伏打于 1800 年发明了电池（被称为伏打电池）； 二是丹麦科学家奥斯特于 1820 年发现了电磁效应现象； 三是英国科学家法拉第于 1831 年建立了电磁感应定律。 法拉第电磁感应定律首先打开了电动力学的大门，为开拓电力能源应用于生产中建立了丰功伟绩。 现在电气时代的出现，关键主要是从法拉第电磁感应定律掀起。 1834 年法拉第用 U 形磁铁和铜盘创造出世界上第一台原始发电机雏形； 1845 年英国物理学家惠斯通最先采用电磁铁代替永久磁铁，制成了世界上第一台用电磁铁为磁极的发电机； 1864 年英国技师威尔德提出自激励磁法； 1866 年德国的维西门子按这一设想，研制成功了世界上第一台自激励发电机。 从此工业实用发电机便投入大规 模生产。 1870 年比利时的格拉姆改进制成环状电枢自激式发电机，能产生均匀电流。 1880。