18世纪末19世纪中叶自然科学的主要成就

18世纪末19世纪中叶自然科学的主要成就星云假说赖尔地质渐变论能量守恒和转化定律尿素的人工合成细胞学说生物进化论电磁场理论元素周期律星云假说太阳系的起源对人类来说是一个带有根本性的问题，直到18世纪中叶，经典机械论在这个问题上还存在着两个没能彻底摆脱神学的空白点。一是牛顿力学为了说明太阳系运动的起源，还把“神的第一推动”作为一个必要的前提；二是还受到与天体的摄动、进动有关的天体系统的稳定性问题的困扰，仍然被作为自然界还需要上帝的不断干涉的口实。所以，经典机械现在这个问题上仍需作出改进和发展。星云假说到18世纪，关于太阳系的运动，已经取得了许多重要的观测资料，揭示出了太阳系运动的一些引人注意的重要特点。一是行星公转轨道的共面。二是行星公转方向的同向性。三是行星公转轨道的似圆性。在这个时代的思想背景下，德国哲学家康德（1724～1804）提出了太阳系起源的星云假说。星云假说1751年，英国人赖特通过对银河系的观察，认为银河系里的恒星大体分布在同一平面上。这使康德受到启发，想到太阳系和银河系是相似的，银河系作为一个整体也是旋转着的。他由此联想到，当时已发现的许多“云雾状天体”即星云，都是一个个银河系。这样，在1755年出版的《自然通史和天体论》中，提出了他的太阳系是由星云演化而成的学说。历史进入到18世纪中叶，随着工业的发展，尤其是机器制造业的发展，对金属和燃料的需求不断增加，采矿业兴旺发达起来，采矿活动中使人们看到更多的各种各样的地质现象。对这些形态万千的地质现象如何解释，引起学术界的广泛讨论和研究不同思想学派林立，英雄辈出，学术争论此起彼伏，科学史界把1790年至1830年时期称为“地质学英雄时代”。赖尔是其中的杰出代表。赖尔地质渐变论赖尔在1830年出版《地质学原理》，这是一本划时代的伟大科学著作。在著作中，提出了地质逐渐形成的思想。地质渐变论主要思想包括（1）地质历史的漫长性；（2）地质过程和作用力的古今一致性。赖尔的地质渐变论深刻地改变了人类思想，武装了一代新人，对科学的发展起了重要的推动作用。可以说，赖尔的地质渐变思想是达尔文生物进化论的先导。赖尔地质渐变论能量守恒定律可以表述为：一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。能量转化和守恒定律的提出必须建立在三个基础之上：①对热的本质的正确认识；②对物质运动的各种形式之间的转化的发现；③相应的科学思想。到19世纪，这三个条件都具备了。19世纪中叶发现的能量守恒定律是自然科学中十分重要的定律，它的发现是人类对自然科学规律认识逐步积累到一定程度的必然结果，能量守恒定律是联系机械能和热能的定律。能量守恒和转化定律1828年，德国化学家维勒第一次证明有机物可用普通的无机物制得。维勒最重要的贡献是在1828年首次人工合成尿素，最先打破了有机化合物和无机化合物的界限。根据物质的组成、结构的特性，化合物可以分成两大类。一类叫做无机化合物，如硫酸、盐酸、烧碱等；另一类叫有机化合物，如酒精、甘油、淀粉、蛋白质等。19世纪初，人们认为，有机化合物只有活的有机体在所谓“生命力”作用下才能创造出来，而不能像无机化合物可以天然产生，或能用人工方法研制出来。尿素的人工合成尿素的人工合成这种将有机化合物和无机化合物完全隔裂的观点被德国化学家维勒在1828年用人工合成尿素的事实打破。尿素原本被认为是只在人或动物体内才能生成的一种有机化合物，它大量存在人和哺乳动物的尿中，由于人工也能合成尿素这一事实的出现，给“生命力”学说以重大打击，冲破了无机界和有机界的鸿沟。自此以后，很多过去认为不可能用人工方法制取的有机化合物，一个个被制造出来。同时，维勒的成就大大鼓舞了以后的化学家们，使人们对有机物的化学性质了解的愈来愈多，有机化学作为一门实验科学开始形成。1838~1839年间由德国植物学家施莱登(MatthiasJakobSchleiden)和动物学家施旺(TheodorSchwann)所提出，直到1858年才较完善。它是关于生物有机体组成的学说。细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性，以及在进化上的共同起源。这一学说的建立地推动了生物学的发展，并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。革命导师恩格斯曾把细胞学说与能量守恒和转换定律、达尔文的自然选择学说等并誉为19世纪最重大的自然科学发现之一。细胞学说在十九世纪中叶，达尔文(1809—1882)一方面承继布丰(1707—1788)、拉马克(1744—1829)等前人生物发展学说中的正确观点，并集其大成；一方面通过自己长期调查实践，把生物发展的理论提高到更完备和更成熟的阶段，确立了进化论。达尔文学说主要内容包括人工选择和自然选择学说，遗传性及其变异性学说，物种形成学说等。达尔文的进化论，即他1859年发表的物种起源，论证了生物的进化及其机制，在生物科学上建立了历史唯物观点，推翻了唯心论、形而上学的物种特创论、物种不变论、目的论和激变论。生物进化论达尔文真正的巨大贡献在于，他以其自然选择理论所支撑的进化论思想科学地解释了人类理性所产生的物质条件。换句话说，是自然选择的力量把一种哺乳动物从大自然推到了人类的起点上，是自然选择促动了“人”的意识从本能的控制下解放出来，意识从而成为人类主导世界的内在条件。达尔文学说揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都有共同的祖先，生物的多样性是进化的结果：生物界千差万别的种类之间有一定的内在联系，从而大大促进了生物学各个分支学科的发展。生物进化论电磁场理论的产生是物理学史上划时代的里程碑之一，电磁场理论体系的核心是麦克斯韦方程组，麦克斯韦全面总结电磁学研究的全部成果，建立完整的电磁场理论体系，完成物理学的又一次大综合，他的理论成果为现代无线电子工业奠定理论基础。经典电磁场理论以及以其为基础诞生的新兴科学的应用促使人类的社会生活全面走向了现代化，对世界经济、政治和文化的发展具有深远的影响。电磁场理论19世纪60年代化学家已经发现了60多种元素，并积累了这些元素的原子量数据为寻找元素间的内在联系创造必要的条件。俄国著名化学家门捷列夫和德国化学家迈锡尼等分别根据原子量的大小，将元素进行分类排队，发现元素性质随原子量的递增呈明显的周期变化的规律。1868年，门捷列夫经过多年的艰苦探索发现了自然界中一个极其重要的规律—元素周期规律。这个规律的发现是继原子-分子论之后，近代化学史上的又一座光彩夺目的里程碑它所蕴藏的丰富和深刻的内涵，对以后整个化学和自然科学的发展都具有普遍的指导意义。元素周期律1869年门捷列夫提出第一张元素周期表，根据周期律修正了铟、铀、钍、铯等9种元素的原子量;他还预言了三种新元素及其特性并暂时取名为类铝、类硼、类硅，这就是1871年发现的镓、1880年发现的钪和1886年发现的锗。这些新元素的原子量、密度和物理化学性质都与门捷列夫的预言惊人相符，周期律的正确性由此得到了举世公认。元素周期律元素周期律揭示了元素原子核电荷数递增引起元素性质发生周期性变化的事实，从自然科学上有力地论证了事物变化的量变引起质变的规律性。元素周期表是周期律的具体表现形式，它把元素纳入一个系统内，反映了元素间的内在联系，打破了曾经认为元素是互相孤立的形而上学观点。通过元素周期律和周期表的学习，可以加深对物质世界对立统一规律的认识。元素周期律谢谢观看