第二次技术革命的1。19世纪科学的发展
德国科学家伦琴在1895年发现了辐射现象，揭开了X射线的神秘面纱。在生物学方面，德国科学家施莱登和王石在总结前人成果的基础上，于20世纪30年代末(65438-2009)建立了细胞理论。65438-0859年，英国生物学家达尔文的《物种起源》正式出版，从此建立了具有重大意义的达尔文进化论，深刻地启迪了人类的思想和灵魂。在化学方面，俄罗斯科学家门捷列夫在1868年发现了化学元素的周期率，奠定了无机化学的基础，有机化学从1870年开始，用了三四十年的时间创立。19世纪物理学、化学、生物学等自然科学理论体系的建立，为资本主义发展所需的新革命准备了条件。这些自然科学的大发展和一系列突破性成果迅速广泛应用于工业生产，最终引发了一场新的更大的技术革命。迈克尔·法拉第(公元1791 ~公元1867)是英国物理学家、化学家，著名的自学成才的科学家。出生于萨里郡纽因顿一个贫穷的铁匠家庭。只上过小学。1831年，他在力场上取得了关键突破，永远改变了人类文明。1865438+2005年5月，他回到皇家研究所，在大卫的指导下进行化学研究。1824 1当选为皇家学会会员，1825于2月被任命为皇家学会实验室主任，1833-1862被任命为皇家学会化学教授。1846获得了伦福德勋章和皇家勋章。
(1)电气成果
1825年，大卫委派法拉第进行光学玻璃实验，历时六年，没有重大进展。直到1829年大卫去世，法拉第才停止了这项毫无意义的工作，开始了其他有意义的实验。1831年，他开始了一系列重要的实验，发现了电磁感应。尽管他在弗朗切斯科·扎德的早期工作中可能已经预见到了这一结果，但这一发现仍然可以被称为法拉第最伟大的贡献之一。他的展览向世界确立了“磁场变化产生电场”的概念。这种关系由法拉第电磁感应定律建模，并成为四个麦克斯韦方程之一。法拉第在研究静电时发现，带电导体上的电荷只附着在导体表面，这些表面的电荷对导体内部没有影响。出现这种情况的原因是导体表面的电荷通过相互间的静电力重新分布到稳定状态，使得各电荷对产生的静电力相互抵消。这种效果被称为阴影效果，应用在法拉利的笼子上。
(2)化学方面的成就
法拉第最早的化学成就来自于他做大卫助手的时候。他花了很多时间研究氯，发现了两种氯碳化物。法拉第也是第一个通过实验观察到气体扩散的学者(虽然很粗略)。这一现象首先由约翰·道尔顿发表，其重要性由托马斯·格雷姆和约瑟夫·罗斯柴尔德揭示。他成功地液化了各种气体；他研究了不同的钢合金，制造了许多用于光学实验的新型玻璃。其中一个样品后来在历史上占有一席之地，因为法拉第将玻璃放入磁场中，发现偏振光平面被磁力偏转排斥。他发明了一种加热工具，即本生灯的前身，作为热能来源广泛应用于科学实验室。法拉第在很多化学领域都有建树，发现了苯等化学物质(他称这种物质为bicarburetofhydrogen)，发明了氧化数，还有氯气等液化气体。他发现了一种氯水合物的组成，这是大卫在1810年首次发现的。法拉第还发现了电解定律，普及了许多专业术语，如阳极、阴极、电极、离子等，这些术语大多是威廉·休厄尔发明的。
幻灯片7
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，英国物理学家和数学家。科学史上，都说牛顿统一了天上和地上的运动规律，是第一次大合成，麦克斯韦统一了电和光，是第二次大合成，所以应该和牛顿一样有名。《论电与磁》出版于1873，也被认为是继牛顿《自然哲学的数学原理》之后最重要的物理学经典。没有电磁学，就没有现代电工技术，也就没有现代文明。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的主要成就
(1)电磁通论
经过八年的努力，麦克斯韦的电磁学专著终于在1873年出版了，书名叫《电磁学通论》。在电磁学的一般理论中，麦克斯韦比以前更彻底地应用了拉格朗日方程，扩展了动力学的形式体系。在这一时期前后，英国和欧洲大陆的数学家普遍倾向于在物理问题中更广泛地使用分析动力学，麦克斯韦的方法与数学家的方法不谋而合。而且他的方法和见解很新颖，吸引了很多人。通过将这种流行的研究趋势应用于电磁学，他使时尚成为他的独特成果。麦克斯韦用了一种非常新的关于项的对称性和矢量结构的论证方式，用最常见的形式表达了电磁系统的拉格朗日函数。麦克斯韦对拉格朗日方法的应用是第一次尝试，因为它几乎是物理学理论的一种新方法。过了许多年，其他物理学家才完全使用这种方法来研究电磁场。
(2)物理学的力线上
1862年，麦克斯韦完成了他的论文《论物理力的线条》。麦克斯韦的物理磁力线理论是把磁场中的旋转假说从普通物质推广到以太。他考虑了不可压缩流体深处旋涡的排列。正常情况下，各个方向的压力都是一样的，但是旋转产生的离心力使每个旋涡纵向收缩，施加经向压力，这正好模拟了法拉第的力线理论中提到的应力分布。由于每个涡旋的角速度与局部磁场强度成正比，麦克斯韦得到了与现有理论相同的关于磁体间作用力、恒定电流和抗磁性的公式。麦克斯韦根据对流体的观察实验，认为每个涡旋之所以能够同向自由旋转，是因为每个涡旋与它相邻的涡旋之间隔着一层微小的粒子，这些粒子与电完全一样。
(3)电磁场动力学理论
1865年发表了第四篇论文《电磁场动力学理论》，为用光速解决纯唯象问题提供了新的理论框架。基于实验和几个普遍的动力学原理，证明了电磁波在空间的传播是会发生的，不需要任何关于分子涡旋或带电粒子间作用力的特殊假设。在这篇论文中，麦克斯韦完善了他的方程。他采用拉格朗日和汉密尔顿创立的数学方法，直接从方程中推导出电场和磁场的波动方程。波的传播速度是介电系数和导磁系数的几何平均值的倒数，正好等于光速。这个结果与麦克斯韦四年前的计算结果完全一致。至此，电磁波的存在是肯定的。由此，麦克斯韦大胆地得出结论:光也是电磁波。法拉第当年关于光的电磁理论的朦胧猜想，经过麦克斯韦的缜密计算，变成了科学的推论。从此，法拉第和麦克斯韦的名字，就像牛顿和伽利略的名字一样，联系在一起，在物理学界永久闪耀。麦克斯韦曾在一封信中谈到他的论文。他说:“我正在完成一个包含光的电磁理论。在我确定相反的理论产生之前，我认为这个理论是一个强有力的武器。”从1865开始，麦克斯韦辞去了皇家科学院的主席职务，开始专心从事科学研究，系统总结研究成果，撰写电磁学专著。
(4)四元方程
在麦克斯韦之前的许多年，人们已经对电和磁这两个领域进行了广泛的研究，人们都知道它们是密切相关的。各种适用于特定场合的电磁定律已经被发现，但在麦克斯韦之前没有完整统一的理论。麦克斯韦可以用列出的简短的四元方程组准确描述电磁场的特性及其相互作用关系(但很复杂)。就这样，他把混沌现象总结成了统一完整的理论。一个世纪以来，麦克斯韦方程在理论和应用科学中得到了广泛应用。
(5)天文学和热力学
虽然麦克斯韦出名主要是因为他对电磁学和光学的巨大贡献，但他也对许多其他学科做出了重要贡献，包括天文学和热力学。他的特别兴趣之一是气体运动学。麦克斯韦意识到不是所有的气体分子都以同样的速度运动。有些分子运动很慢，有些分子运动很快，有些分子运动速度极快。麦克斯韦导出了一个公式，用于求出以一定速度运动的已知气体中分子的百分比。这个公式叫做麦克斯韦分布，它是应用最广泛的科学公式之一，在物理学的许多分支中都起着重要的作用。
(6)建立卡文迪许实验室
麦克斯韦的另一项重要工作是建立了剑桥大学的第一个物理实验室——著名的卡文迪许实验室。这个实验室对实验物理的发展产生了极其重要的影响，许多著名的科学家都在这个实验室工作过。卡文迪什实验室甚至被誉为“诺贝尔物理学奖获得者的摇篮”。作为实验室的首任主任，麦克斯韦在1871的就职演说中对实验室未来的教学方针和研究精神做了精彩的阐述，这是科学史上的一次重要演说。麦克斯韦的工作路线是理论物理，但他清楚地知道，实验主导的时代还没有结束。他批判了当时英国传统的“粉笔”物理学，呼吁加强实验物理学的研究及其在大学教育中的作用，为后世奠定了实验科学精神。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(JamesPrescottJoule；1818 65438+2月24日-1889 65438+10月11)，英国物理学家，出生于曼彻斯特郊区索尔福德。由于他在热学、热力学和电学方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉——科普雷奖章。后人为了纪念他，将能量或功的单位简称为“焦耳”，并以焦耳姓的首字母“J”来标记热量。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳的主要成就
(1)热的机械当量的测定
焦耳的主要贡献是，他研究并测量了热和机械功的等效关系。该领域研究工作的第一篇论文《论电磁的热效应和热的做功值》发表于1843年《英国哲学杂志》第23卷第三辑。此后，他用不同的材料进行实验，并不断改进实验设计。发现虽然使用的方法、设备、材料不同，但结果相差不远。并且随着实验精度的提高，趋于某一值。最后，他把多年的实验结果写成论文，发表在《皇家学会哲学杂志》(第1850卷)上，论文中写道:第一，无论是固体还是液体，摩擦产生的热量总是与消耗的力的大小成正比。第二，对于1磅的水(在真空中测量，温度在50至60华氏度之间)，要产生增加1华氏度的热量，需要772磅的机械功才能下降1英尺。他一直改进到1878，测量结果上报。他近40年的研究工作为热运动与其他运动的相互转化和运动守恒提供了不容置疑的证据，因此焦耳成为能量守恒定律的发现者之一。
(2)焦耳定律的发现
1840 65438+2月，他在英国皇家学会读了一篇关于电流生热的论文，提出了电流通过导体生热的定律；没过多久，冷慈独立发现了同样的定律，所以称之为焦耳-楞次定律。
(3)热力学方面的成就:
1852年，焦耳和w .唐慕孙(即开尔文)发现了气体自由膨胀时温度下降的现象，称为焦耳-汤姆逊效应。这种效应广泛应用于低温和气体液化。他为蒸汽机的发展做了许多有价值的工作。
威廉康拉德伦琴(德语:威廉康拉德R & amp；oumlNtgen，1845 3月27日-1923 2月10)，德国物理学家，1895 1.5，发现了X射线。1901获得第一届诺贝尔物理学奖。这一发现宣告了现代物理学时代的到来，带来了医学革命。
(1)威廉·康拉德·伦琴的贡献
伦琴一生在物理学的很多领域都做过实验研究，比如电介质在带电电容器中运动的磁效应，气体的比热容，晶体的热导率，热释电和压电现象，光在气体中偏振面的旋转，光电关系，物质的弹性，毛细现象等等。1895 65438+10月5日伦琴发现了X射线。他的发现为他赢得了巨大的荣誉。1901获得第一届诺贝尔物理学奖。这一发现宣告了现代物理学时代的到来，带来了医学革命。
(2)细胞理论
细胞学说由德国植物学家施莱登和动物学家王石于1838年至1839年提出，直到1858年才完善。这是一种关于生物组成的理论。细胞理论论证了整个生物界在结构上的统一性和进化上的同源性。这一理论的建立极大地促进了生物学的发展，为辩证唯物主义提供了重要的自然科学基础。革命导师恩格斯曾称赞细胞学说、能量守恒和转化定律、达尔文的自然选择学说是19世纪最重要的自然科学发现之一。
19世纪的俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫(Dmitri mendeleev)发现了元素周期律，发表了世界上第一张元素周期表。1907年2月2日，这位享誉世界的俄罗斯化学家因心肌梗塞去世，距离他73岁生日只有6天。他的代表作《化学原理》诞生于元素周期律，在19世纪末20世纪初被国际学术界公认为标准著作，共出版了8版，影响了一代又一代的化学家。
(1)门捷列夫的主要贡献
门捷列夫对化学发展的最大贡献在于他发现了化学元素周期律。他在批判继承前人工作的基础上，对大量的实验事实进行了修正、分析和总结，总结出这样一个规律:元素(及其形成的单质和化合物)的性质随原子量(现在按国家标准称为相对原子质量)的增加而周期性变化，即元素周期律。他根据元素周期律编制了第一个元素周期表，将已经发现的63种元素全部列在表中，初步完成了元素系统化的任务。他还在表格中留下空位，预言了硼、铝、硅(门捷列夫称之为类硼、类铝、类硅，即后来发现的钪、镓、锗)等未知元素的性质，并指出当时测定的某些元素的原子量是错误的。而且他也没有机械地按照元素周期表中原子量值的顺序来排列。多年以后，他所有的预言都被证实了。门捷列夫工作的成功在科学界引起了震动。为了纪念他的成就，人们把周期律和元素周期表叫做门捷列夫的周期律和元素周期表。