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第 7 讲 工业革命与启蒙运动. “ 哥白尼 - 牛顿”革命的意义. 哥白尼是一位“反叛的宇宙设计师”，他导致了一场“宇宙概念结构中的革命”。这是“西方思想发展中划时代的转折点”，“是人类对大自然的理解的一次根本性的变更”。他所引发的不仅仅是科学中的革命，也是人的思想发展和价值体系中的一场革命。. 在科学光芒的照耀下！. 这场革命，经过开普勒、伽利略、笛卡尔的推波助澜，最后是牛顿使其达到了顶点。牛顿的科学成就使他本身成为那个时代的思想中心，他的宇宙观和自然哲学逐渐成为占有主导地位的社会和政治思想潮流。 哈雷在牛顿 《 原理 》 第一版“前言”写道：
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“哥白尼-牛顿”革命的意义 • 哥白尼是一位“反叛的宇宙设计师”，他导致了一场“宇宙概念结构中的革命”。这是“西方思想发展中划时代的转折点”，“是人类对大自然的理解的一次根本性的变更”。他所引发的不仅仅是科学中的革命，也是人的思想发展和价值体系中的一场革命。
在科学光芒的照耀下！ • 这场革命，经过开普勒、伽利略、笛卡尔的推波助澜，最后是牛顿使其达到了顶点。牛顿的科学成就使他本身成为那个时代的思想中心，他的宇宙观和自然哲学逐渐成为占有主导地位的社会和政治思想潮流。 • 哈雷在牛顿《原理》第一版“前言”写道： 在理性光芒的照耀下 愚昧无知的乌云 终将被科学驱散
为什么科学革命未能解放生产力？ • 17世纪初，在欧洲的总人口中，超过90%的人居住在农村，直接从事农业生产。即使是城市居民，在工厂劳动的人也非常少。能够见到的制成品，要么是在乡村的农舍小屋里产生出来的，要么是能工巧匠的产品。可以利用的自然资源不过就是水、风和木材，煤炭的使用也非常少。
技术变革引发工业革命！ • 也就是在这时，一场根本性变革率先在英格兰展开，接着，影响到欧洲和北美。这就是工业革命。18世纪这场由技术变革引发的工业革命，把人类推进到一种全新的生存方式—工业文明。
一、技术发明与英国产业革命 • 产业革命即工业革命。它表现在以机器代替人力，以大规模工厂生产代替个体手工生产，在生产力和生产关系方面均发生巨大的变革。它使人类历史进入一个全新的时期。一座座工厂在从前绿色的原野上耸立起来，高大的烟囱冒出浓黑的烟雾，机器的轰隆声惊醒了沉寂的山坳，人类生活方式在工业革命中发生着巨大的变化。
1.纺织业的发展 • 毛纺是英国的传统工业。如苏格兰的花格呢。英国社会十分喜爱棉布，一直从印度进口。1700年禁令：停止进口棉布，以挽救民族工业，刺激英国本土纺织业的发展。 • 纺织：textile ； • 纺纱：spinning 织布：weaving, knitting • 传统的纺纱：一手摇轮，一手续棉
纺纱 一人一车一锭 英国家庭作坊 东汉画像石
“珍妮机”—“意外”的发明 • 1733年，约翰·凯伊发明了飞梭，改进了织布技术。导致“纱荒”。 • 1751年，皇家学会悬赏征求“发明一架出色的能同时纺6根棉纱或麻线而只需要一人照管的机器。” • 1765年，英国詹姆斯·哈格里夫发明了立式多滚轮纺纱机：“意外”。从8根锭子到80根。
什么是“骡机”？ • 1769年，阿克赖特（1732-1792）“水力纺纱机” “骡机”=“珍妮机”＋“水力纺纱机” • 1785年，塞缪尔·康普顿：走锭纺纱机，可纺400根锭子。
2.蒸汽动力机的发明 • 说到蒸气机，就会想到瓦特，就会想到那个迷人的故事：小瓦特看到水壶中的蒸汽不断地顶开盖子，而埋下了发明“蒸汽机”的种子。
图中童年的瓦特正在观察蒸汽从煮沸的茶壶口冒出而凝结的过程。小瓦特真是坐在家中的茶桌边萌发制造蒸汽机的念头的吗？图中童年的瓦特正在观察蒸汽从煮沸的茶壶口冒出而凝结的过程。小瓦特真是坐在家中的茶桌边萌发制造蒸汽机的念头的吗？
苹果与茶壶：又是一个“神话” • “詹姆斯，我从来没见过像你这样空闲的孩子。念书去吧！或做些什么有意义的事。半小时过去了，你一言不发，一会儿把茶壶盖取下来，一会儿又盖上去；要么用茶杯，要么用银匙去挡住壶口的蒸汽；望着蒸汽如何冒出壶口，目不转睛地数着水滴。……” • —1750年詹姆斯·瓦特的姑母对瓦特的一段讲话
漫长的历程：巴本—萨弗里—纽可门—瓦特 • 1679年，巴本（1647-1712）造出了“蒸煮器”：锅体密封，蒸汽使沸点升高，在高温和高压下食物极易煮烂。锅盖上装有安全阀，防止蒸汽压力过高—高压锅。他用这种锅给查理二世做了一顿菜：炖骨头，味道鲜美。 • 1680年入选皇家学会会员；1690年研制成第一台带活塞的“蒸汽机”，撰写《一种获取廉价大动力的新方法》—单缸活塞式“蒸汽机” 。
萨弗里：“矿工之友” • 1698年政府悬赏征求解决矿井排水的难题。 • 英国工程师萨弗里（1650-1715）：蒸汽泵 —“矿工之友” 。 • 萨弗里的方法是：气缸和三根导管，一根通向蒸汽锅炉，将蒸汽注入气缸；另一根喷洒凉水使蒸汽冷却形成真空，此时将坑道中的水吸入，第二次通入蒸汽时则将气缸中的水压出。蒸汽泵是第一台投入实用的蒸汽机。节省了人力，但缺点也非常明显：效率底，高程短。
纽可门泵：一个铁匠的发明 • 纽可门（1663-1729） 吸收巴本“蒸汽机”和萨弗里“蒸汽泵”的优点： 1.气缸中活塞； 2.冷水喷射器 1705年造出第一台蒸汽机，1712年英国的煤井和矿山普遍使用。
瓦特的登场 • 纽可门式的蒸汽机发明之后，得到一些改良。到十八世纪中叶，大约有好几百台的纽可门式的引擎在英国国内和国外投入使用，但是它的使用代价太大。 • 对这样一种新动力的出现，有识之士都认识到应该提高他的工作效率，为它的推广应用开辟广阔的天地，比如纺纱、织布、面粉加工、钢铁厂等等，需要的地方实在是太多了。许多发明者都致力于这一目标，这时，詹姆斯·瓦特才开始登场。
一个木匠儿子的成才道路 瓦特1736年1月19日出生在英格兰一个木匠家庭。10岁时的志向是：做一个科学仪器的制造者。 1756年获得格拉斯哥大学“附属数学仪器制造师”的头衔。 瓦特（1736-1819）
机遇！ • 1763年，接受一项任务：修复大学的一台纽可门蒸汽泵的模型！
症结在哪里？ • 纽可门蒸汽泵的缺陷：高耗低效 加热—冷却—再加热—再冷却 • 致命难题：没有冷却就没有真空，没有真空就没有泵，也就没有蒸汽动力！
灵感闪现！ • 1765年5月的一个星期日下午，瓦特出来散步，漫步徘徊，陷入沉思：突然，一个念头出现了……
谜底：单独容器！ • 蒸汽在将活塞推上气缸顶部时，仍是炽热的，可以将蒸汽引入另一个容器将其冷凝，而在气缸内形成热态真空！
道路坎坷 • 当年，瓦特才29岁，但是在此后的11年中，瓦特的生活之路充斥着失望、不安、悲伤。如果只是依靠他自己，他的蒸汽机永远只能停留在实验室的试验阶段。 • 瓦特的谦逊、坦率和善良的品德使得他吸引了一些社会名流，这些人又将瓦特介绍给了矿山的老板、企业的经理，是他们看到了瓦特发明所蕴涵的巨大商业价值！
走向市场 • 1774年8月,在一位富裕的实业家博尔登参与下，以租赁的形式将“博尔登—瓦特”蒸汽机租借给矿厂主使用，从节约的燃煤中收取租金—逐渐扩大影响。 • 1776年，他们在本特利的一个矿山进行抽水演示，特地邀请记者参观。演示取得了巨大的成功：不到1小时，深达300英尺的矿井中深57英尺的水被抽干了！—订单在不断的飞来！
世界遗产 • 詹姆斯·瓦特于1819年8月25日去世，享年83岁。 • 瓦特的蒸汽机促使社会发生了巨大的变革：工业革命！ • 以工厂为基础的社会化大生产； • 以蒸汽为动力的交通运输； • 人口的大迁移。 • 工业革命的深远影响至今还在震撼着我们！
《铁匠铺》 • Joseph Wright (1734-1797)
蒸汽时代 • “它武装了人类微弱的手，赋予它无比的威力；它健全了人类的头脑，统辖最难以驾驭的东西。它为机械动力在未来创造奇迹、造福后代打下了坚实的基础。”
轮船 • 1801年，蒸汽首先为船只提供动力—“轮船”
Catch me who can! • 1804年，特立维的克开发出高压蒸汽机，并设计出用蒸汽推进的火车头，载着70名乘客和10吨的车厢，在轨道上滚动了9.5英里。
火车 • 1850年，铁路线如蜘蛛网一般布满了英国，随即传播到了欧洲和美国。
美国的机车：车头前的排障器，烟囱上的防火罩美国的机车：车头前的排障器，烟囱上的防火罩
3. 科学在工业革命中的滞后 • 构成18世纪工业革命的技术创新，大都是由工匠、技师或工程师这一类人做出来的。他们中间没有多少人接受过大学教育，而且他们全是在没有得益于科学理论的情况下取得这些成果的。 • 当时的科学理论也远远落后实际需要，如卡诺《论火的原动力》（1824）对蒸汽机的工作原理分析。
科学与技术的分离 • 18世纪的“科学家”们的工作大多数脱离社会的实际生活，技术行家和工程师也不主动去吸取科学知识的营养。实际应用和理论研究之间存在一道鸿沟。
爱科学？还是爱财富？ • 瓦特希望把漂白织物的氯化过程应用于商业领域，化学过程是法国科学家贝托莱（C.L.Berthollet）发现的。贝托莱是以纯科学的态度进行这项研究的。发表论文时根本没有考虑商业应用或者说经济效益。瓦特希望贝托莱能够合作，改进生产工艺，一同申请专利。贝托莱的反对：“一个人要是爱科学，就不要财富。”
谁来设计特尔福特大桥 • 对大桥设计方案的论证：要咨询全英国在这件事情上掌握有最丰富时间经验和理论知识的人。 • 两个委员会：数学家和自然科学家委员会；有经验工程师委员会，结果双方都令人失望： • 天文学家—大桥要油漆成白色的，减少太阳光纤的影响 • 数学家—长度精确到1英寸的百万分之十，重量1英两的千分之几。
科学尚未做好准备 • 欧洲的各国政府关注的是“科学”如何帮助国家进行管理，至于技术层面的问题，则仍留给没有受过大学教育的技师工匠去解决，而那些技师工匠却又不掌握理论知识。 • 那时，这样的理论知识还没有被编进教科书中，大学也没有工程科学的课程，更没有专门为培养工程师而建立的大学。 • 不过，这一现象，就要因法国大革命而改变了。
二、启蒙运动与 科学思想的传播 • 1785年，有人问德国的康德（Immanuel Kant,1724-1804）是否生活在一个开明的时代（an enlightened age）时，康德回答说：“不，我们正生活在一个启蒙的时代（an age of enlightenment）。”
1. 何谓“启蒙” • 启蒙就是人类走出自我设置的不成熟的状态。不成熟就是没有他人指导无法使用自己的才智。不是缺少才智，而是无决心和勇气进行没有他人指导的思考，叫做自我设置的不成熟。大胆求知吧！这才是启蒙运动的口号。 —康德：《什么是启蒙》（1784）
启蒙运动诞生的思想环境 • 17世纪科学革命为启蒙运动的诞生营造了基本的思想环境。自然观念的转变，不但对科学，还对人类思想的其他领域提出了大量问题。 • 机械哲学从物质和运动的角度解释一切自然现象，并用数学来表达事物之间的关系； • 理性主义赋予人类理性以极大的力量，通过仔细考察各种传统观念和信仰，摒弃那些错误的教条； • 经验主义要求从经验和实践中观察客观事物，使用这种方法人们才能秉承理性来推行秩序，并最终揭示出事物的基本结构。
