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  • 1 # 沸點cbq

    19世紀是科學時代的開始。

    在天文學領域,科學家們開始論及太陽系的起源和演化。在地質學領域,英國的地質學家賴爾提出地質漸變理論。在生物學領域,細胞學說、生物進化論,孟德爾的遺傳規律相繼被發現。在化學領域,原子-分子論被科學肯定;拉瓦錫推翻了燃素說,併成為發現質量守恆定律的第一人;1869年,俄國化學家門捷列夫發表了元素週期律的圖表和《元素屬性和原子量的關係》的論文。在文中,門捷列夫預言了十一種未知元素的存在,並在以後被一一證實。十九世紀最重大的科學成就是電磁學理論的建立和發展。

    1820年7月,丹麥教授奧斯特透過實驗證實了電與磁的相互作用,他指出磁針的指向同電流的方向有關。這說明自然界除了沿物體中心線起作用的力以外,還存在著旋轉力,而這種旋轉力是牛頓力學所無法解釋的,這樣,一門新學科??電磁學誕生了。

    奧斯特的發現震動了物理學界,科學家們紛紛做各種實驗,力求搞清電與磁的關係。法國的安培提出了電動力學理論。英國化學家、物理學家法拉第在1831年總結出電磁感應定律,1845年他還發現了“磁光效應”,播下了電、磁、光統一理論的種子。但法拉弟的學說都是用直觀的形式表達的,缺少精確的數學語言。後來,英國物理學家麥克斯韋克服了這一缺點,他於1865年根據庫侖定律、安培力公式、電磁感應定律等經驗規律,運用向量分析的數學手段,提出了真空中的電磁場方程。以後,麥克斯韋又推匯出電磁場的波動方程,還從波動方程中推論出電磁波的傳播速度剛好等於光速,並預言光也是一種電磁波。這就把電、磁、光統一起來了,這是繼牛頓力學以後又一次對自然規律的理論性概括和綜合。

    1888年,德國科學家赫茲證實了麥克斯韋電磁波的存在。利用赫茲的發現,義大利物理學家馬可尼、俄國的波波夫先後分別實現了無線電的傳播和接受,使有線電報逐漸發展成為無線電通訊。所有這些電器裝置都需要大量的電,這遠遠不是微弱的電池所能提供的。1866年,第一臺自激式發電機問世使電流強度大大提高。70年代,歐洲開始進入電力時代。80年代還建成了中心發電站,並解決了遠距離輸電問題。電力的廣泛應用是繼蒸汽機之後近代史上的第二次科技革命。電磁學的發展為這次科技革命提供了重要的理論準備。由於自然科學的新發現被迅速應用於生產,第二次工業革命在歐美國家蓬勃興起。

    19世紀,自然科學在多個領域取得了輝煌的成就。物理學中一切基本問題在牛頓力學的基礎上都已基本上得到解決,科學家們給牛頓力學本來解釋不了的電磁現象虛構了一個物質承擔者--以太。把電磁現象歸結為以太的機械運動,他們認為整個物理世界都可以歸結為絕對不可分的原子和絕對禁止的以太這兩種物質始原。正當古典物理學達到頂峰,人們陶醉於“盡善盡美”的境界時,卻出人意料發生了一系列震驚整個物理學界的重大事件。首先是邁克耳遜和莫雷為了尋找地球相對於絕對靜止的以太運動進行了著名的以太漂移實驗,但實驗結果卻同古典理論的預測相反;在對比熱和熱輻射的研究中又出現了“紫外災難”等古典理論不可克服的矛盾。古典物理學再次受到嚴重的挑戰,第三次面臨重大的危機

    十九世紀末,德國物理學家倫琴發現了一種能穿透金屬板使底片感光的X射線。不久,貝克勒爾發現了放射性現象。居里夫婦受貝克勒爾啟發,發現了釙、鐳的放射性,並在艱苦的條件下提煉出輻射強度比鈾強200萬倍的鐳元素。1897年,湯姆生髮現了電子,打破了原子不可分的傳統觀念,電子和元素放射性的發現,打開了原子的大門,使人們的認識得以深入到原子的內部,這就為量子論的創立奠定了基礎。量子論是反映微觀粒子結構及其運動規律的科學。與此同時,在對電磁效應和時空關係的研究中相對論產生了。相對論將力學和電磁學理論以及時間、空間和物質的運動聯絡了起來。這是繼牛頓力學、麥克斯韋電磁學以後的又一次物理學史上的大綜合。量子論和相對論是現代物理學的兩大支柱,是促成20世紀科學技術飛躍發展的理論基礎。

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