科學的世紀
“科學的世紀”是指稱近代科學全面繁榮的19世紀。19世紀可續發展的規模和成熟遠遠超過17世紀的科學革命，熱力學、光學、電磁學、化學、地質學、生物學、人類學等學科都取得了重大的突破，並大都進入到理論綜合的階段，新學說、新理論如雨後春筍，使19世紀成為名副其實的科學世紀。理論自然科學
化學 |
電磁理論 |
熱的本質 |
進化論 |
1、 原子---分子時代的化學
原子論最早產生於古希臘，但那時只是一種思辨的猜測。到了近代，波義耳、牛頓也都曾提出過原子論觀
就在原子論風靡全球時，法國化學家蓋-呂薩克突然給道爾頓的原子論提出了一道難題，使道爾頓陷入了困境。蓋-呂薩克在一次實驗中偶然發現：用二體積氫氣和一體積氧氣化合，得到的水蒸氣竟然不是三體積，而是二體積，按照原子論的觀點，這個關係也意味著粒子間的關係，應該是 2粒子氫+1粒子氧=2粒子水。如果粒子就是原子，那么1個氧原子怎能產生2粒子水呢？這必定假定有半個原子存在。原子不可分，而蓋-呂薩克的發現又是事實，這使道爾頓原子論進退維谷。
就在這危急之際，義大利一位名叫阿伏伽德羅的年輕化學家，一舉解決了這個難題，使道爾頓原子論走出了困境。阿伏伽德羅仔細研究了道爾頓原子論和蓋-呂薩克的發現，提出了原子分子學說，但是分子學說遇到了大多數化學家的反對，直到1860年9月在德國卡爾斯魯厄召開的首次國際化學會議上被義大利化學家康尼查羅介紹給大家，使得原子-分子論得到了化學界的公認。
道爾頓的原子論提出後，人們對元素的概念更加清晰了，為了更深入地了解元素內部的關係，許多化學家嘗試將這些元素排列成表來探究元素的性質。早在1789年，拉瓦錫就把當時所確認的32種元素分為氣體、非金屬、金屬、土質四大類。1829年，德國化學家德貝萊納提出了“三元素組”分類法。1864年，德國化學家邁爾提出了“六元素表”，已有了周期表的輪廓。1865年，英國化學家紐蘭茲提出了“八音律”。在這些早期分類方法的基礎上，門捷列夫最終發現了元素周期表。
1824年．貝采里烏斯的學生、德國青年化學家維勒為了製取氰酸氨，把氰酸和氨水混合起來，觀察其反應，但無論用什麼方法都得不到氫化氨，但混合物經蒸發後卻得到一種結晶體---尿素。尿素的合成具有重大意義。19世紀以前，化學界多有機化合物的生成問題普遍流傳著“生命力說”，也稱“活力說”，認為有機物和無機物不同，它的生成歸根到底要靠動植物生命體，所以人們只能使有機物轉變成無機物，而無法從單質元素出發合成有機物。維勒的尿素合成成功，第一次證明了有機物和無機物之間沒有不可逾越的鴻溝，動搖了“生命力說。”對有機化學的理論開始逐步發展起來，1832年，維勒和李比希首先提出了“基因論”。1843年，日拉爾提出了“類型論”。1858年，德國著名化學家凱庫勒提出了碳的四價學說，他還因發現苯的分子結構而著稱於世。不久，俄國化學家布特列洛夫系統地提出了有機結構理論。這樣，有機化學的基本理論已經確立，從而為後來有機化工以及高分子的快速發展奠定了堅實的基礎。
2、 電磁理論
17世紀除，現代電和磁現象的鼻祖吉爾伯特在《論磁》中斷定：電和磁是兩種截然不同的現象，18世紀80年
1820年7月21日他發表了題為《關於磁針上電磁碰撞的實驗》的論文，這篇論文簡介地報告了他的實驗，向科學界宣布了電流的磁效應，它揭開了電磁學的序幕，標誌著電磁時代的到來。
在奧斯特的電磁效應論文發表以後，歐洲的科學家產生了極大的興趣，他們想，既然電與磁有密切的關係，電能產生磁，那么它的逆效應，磁能產生電嗎？
最後完成這一偉業的是法拉第，1831年8月，經過10年的努力，法拉第終於獲得了成功，他在一個圓形軟鐵環
麥克斯韋是電磁學的集大成者，他在總結法拉第等人的科學成果的基礎上，建立了完整的電磁理論體系，是物理學的有一次大綜合。1855年，他在精心研究法拉第提出的“力線”的基礎上，發表了關於電磁理論的第一篇論文《論法拉第的力線》。這篇論文用嚴格的數學方式說明了法拉第的力線，使法拉第的力線嚴密化，形式化和數學化了。1862年，麥克斯韋發表了電磁研究的第二篇論文《論物理力線》，不僅進一步發展了法拉第的思想，而且得出了新的結果：電場與磁場的相互轉化，並創造性地提出“位移
3、 熱的本質（熱學和能量守恆定律）
熱質說在18世紀一直占統治地位，儘管一些科學家根據摩擦生熱，撞擊生熱等現象提出熱是物質運動的一種表現的觀點，但並沒有真正推翻熱質說。第一個對熱的本質進行科學研究的是法國物理學家、工程師卡諾。在19世紀初，蒸汽機已得到廣泛套用，但效率很低。原因是對熱機將熱轉變成機械運動的基礎理論研究一直沒有突破，工程師們無法找到提高熱機效率的根本途徑。1821年起，卡諾就從理論上對熱機進行研究。1824年，卡諾發表了《關於火的動力的考察》一書，提出了“卡諾循環”理論，明確了熱效率的界限，從而奠定了熱力學的理論基礎。
在熱力學的框架內，熱力學第一定律和能量守恆定律是等價的。其實，熱力學第一定律是能量守恆定律在熱力學上的具體表現。第一個以論文形式闡述能量守恆和轉化定律的是德國青年醫生邁爾。1841年他寫了一篇題為《論熱的量和質的測定》的論文，但當時並未被發表。另一位對能量守恆定律做出重大貢獻的是英國物理學家焦耳，他用了20多年的時間進行了大量的實驗，並與1840年發表了《論伏打電池所產生的熱》一文，文中提出，當電流沿金屬導線流動時，所產生的熱同導體中的電阻和電流強度的平方成正比，這就是著名的焦耳定律。焦耳在1843年還完成了熱功當量的測定。此外，還有許多科學家對能量守恆定律的發現做出了貢獻，或在各自領域對能量守恆研究，或對能量守恆思想進行總結，或對能量守恆定律提出不同的表述方式。
發現熱力學第二定律的是開爾文和克勞修斯，開爾文早期信奉熱質說，直到1851年才改變立場，提出了熱力學第二定律，他認為：不可能用無生命的機器，把物質的任何一部分冷至比周圍最低溫度還低，從而獲得機械功，這就是熱二定律的“開爾文表述”。
對熱力學第二定律進行了系統研究的是德國物理學家克勞修斯。1865年，克勞修斯把熵的概念引入了熱力學，用以說明熱力學第二定律，所以熱二定律又稱“熵增原理”。後來，克勞修斯把熱二定律推向宇宙這個大系統，得出宇宙的“熱寂說”。克勞修斯悲觀的“熱寂說”揭示熵增加的方向，指出了世界有自發地向著無序化的方向發展的趨勢，而達爾文進化論則揭示了生物由簡單到複雜，又低級向高級進化的方向發展的趨勢，對於熱二定律和進化論之間的矛盾，許多人構想各種方法試圖調和它，最著名的是麥克斯韋設計的一個叫“麥克斯韋
4、 進化論
近代生物進化的思想是在18世紀中葉才開始萌芽的。18世紀中葉以前，人們受宗教神學或形上學世界觀束縛，普遍認為物種是不變的。18世紀中葉之後，隨著地質學、比較解剖學，胚胎學的發展，生物物種是進化而來的思想是進化而來的思想才被人提出來，然而從進化思想的萌芽到達爾文進化論的確立，經歷了100多年的時間。法國科學家布豐是進化論的先驅者之一，發表了不少的進化論觀點。在《自然史》中，他試圖描繪一個以恆星、太陽繫到地球，再到地球上生物界和非生物屆這樣一個完整的自然發展史和現實的自然圖景。布豐認為，物種是可變的，生物變異的原因在於環境的變化，環境變了，生物會發生相應的變異，而這些變異會遺傳給後代。
法國科學家拉馬克在對動物和化石研究的基礎上，認為今天的生物是與古代生物進化來的，並提出“用進廢退”和“獲得性遺傳”學說。拉馬克的進化論是法國進化思想發展的高峰，然而他的進化論在當時並沒有被人們廣泛接受，其中原因除了他拿不出更多事實證明他的學說，還因為他遇到了一個強有力的反對者---居維葉。
居維葉是法國著名的古生物學家，是古生物學和比較解剖學的創始人，提出了器官相關律。在科學史上，居維葉以其災變論著稱，1798年，居維葉對巴黎附近的許多化石進行了研究，發現了許多今天已經絕跡的植物和動物的化石，而且還發現，在不同的地層中，分布著不通過的動植物化石。地層時代越古老，化石就越簡單，跟現代生物差別也越大。19世紀的最初幾年，有人在西伯利亞的凍土層中發現了大批猛獁的遺體，皮肉還十分新鮮。有人認為，是西伯利亞氣候的突然變冷造成了大量猛獁的死亡，以致屍體還未來得及腐爛便被冰凍封存起來。在對這些現象解釋的基礎上，居維葉提出了系統的災變論。
居維葉的災變論，在19世紀中葉之前影響是非常大的，連賴爾和達爾文早期都信奉災變論的，雖然居維葉反對進化論，但他的研究成果在客觀上為進化論的發展提供了證據。
1859年11月，英國博物學家達爾文出版了《物種起源》一書，在這本書中，他確立了具有劃時代意義的進
近代科學發展的特點
1、實驗科學方法確立
培根-笛卡爾-伽利略在15世紀以前，在自然知識中占主要地位的實用科學和自然哲學，以及那時的天文學和力學，基本上是對生產過程和自然過程的直接觀察，是記錄和整理生產經驗和觀測到的自然事實，專門以探索為目的的活動不多，也缺乏專門用於探索自然現象的工具和機器。在中世紀末期，隨著生產力的進一步發展，知識的不斷積累，人們要求更多地認識自然現象的奧秘，同時技術進步也給人們揭示自然規律提供了日益多樣、複雜、強大的認識手段。
在哲學上充當近代實驗科學發言人的是培根，他的主要著作是在1620年出版的《學術的偉大復興》，但這部巨著只完成了兩部分，即《論科學的價值和發展》和《新工具論》，前者確立了科學研究的對象、意義，並對科學進行了分類；後者針對亞里士多德的《工具篇》，實際上是針對中世紀經院哲學的邏輯，闡明了自然研究的新方法---歸納邏輯。但是培根所主張的對經驗加工主要是指以實驗為基礎的歸納，因而對數學和演繹的作用估計不足乃至採取不信任的態度。
與培根相同時代的法國哲學家和科學家笛卡爾的思想也對近代實驗科學的發展有重要影響。儘管他對經驗的作用估計不足，但對數學的貢獻和強調數學方法的意義卻對後來的實驗科學家有重要的幫助和啟示。笛卡爾主張科學起始於懷疑，他認為必須懷疑被信以為真和一般被當作真理的東西，但這種懷疑並不是目的，而是為了保證認識的基礎絕對可靠而沒有錯誤。笛卡爾倡導科學研究中的演繹法。他認為必須從幾個不證自明的公里出發，一步一步推出其他原理，直至構成一個能夠自圓其說的知識體系，而推理的每一步都要清楚明白，只有這樣才能達到真理。笛卡爾強調演繹看輕歸納，這是片面的；但是實驗科學家普遍重視歸納方法的條件下，使人們充分注意到運用演繹法論證進行科學研究又有著積極的意義。
近代實驗科學大師伽利略把培根所倡導的實驗方法和笛卡爾所推崇的數學方法、邏輯演繹方法在自己的科學實踐中有機地結合起來，在天文學、力學、物理學等學科的研究中，開創了科學實驗與數學方法相結合的新的研究途徑。這種新方法在為研究自然開闢了無限廣闊的天地，而且成為日後自然科學研究中的典型方法，即設計適當的實驗對自然過程進行研究，探尋規律性的聯繫，然後把所發現的規律用數學語言寫下來，形成公式。
2、機械自然觀的興盛與衰落
在資本主義生產的推動下，16-18世紀自然科學擺脫了宗教神學的束縛，得到飛速發展並取得了巨大的成就。尤其是以力學運動三定律與萬有引力定律為核心建立起來的完整力學理論體系，把地球上的物體運動規律和天體運動規律概括在一個統一的理論之中，實現了以力學為中心的物理科學的第一次理論大綜合，從而排除了上帝創世說，並給予宗教神學自然觀以致命的打擊。然而與這一時期自然科學發展狀況相適應，卻形成了形上學的機械自然觀。近代形上學自然觀以實驗科學材料為基礎，基本上克服了古代自然觀中的直觀性、思辨性、猜測性的缺陷，而力圖用比較乘數的科學知識來解釋自然現象，這無疑是一個進步。但近代自然觀由於缺乏辯證法，把自然界看成是一成不變的，這比起古代自然觀那種把自然界看成是不斷發展變化的觀點來，則又是一個退步。
18世紀下半葉以來，隨著自然科學從經驗領域進入理論領域，自然科學本身的辯證性質和機械自然觀的形上學性質的矛盾逐漸激化。自然科學的一系列重大成就，在機械自然觀的壁壘上打開了一個又一個缺口，為辯證唯物主義自然觀的產生準備了條件。18世紀下半葉以來自然科學的巨大進展表明；過去被看作是孤立的、割裂的自然現象，現在被證明是統一的物質運動的不同形式；過去被當作是一成不變的事物，現在被證明是逐一形成的。它們不僅在空間上展示出多樣性，而且在時間上有其發生、發展和消亡的歷史。
3、科學共同體的形成
早期的自然科學，是人們出於對大自然的敬畏和好奇而從事的一種自發的業餘愛好和興趣運動。儘管近代科學革命以後，科學從哲學的母體中分離開來，以經驗為基礎，以實驗為手段走上了自身獨立發展的邏輯軌道，但是在一個較長的歷史時期，近代科學研究的範圍和規模都比較窄小。科學家往往以單槍匹馬、幽居獨思的活動方式為主。隨著科學的進步，熱心科學的人數迅速增加，科學家成為一種社會職業，科學共同體在這種背景下應運而生。科學共同體形成的標誌，便是學會和學院的紛紛成立，會員常常聚會，討論新問題並推進新學術。這類學會中最早的一個，1560年出現在那不勒斯，名叫“自然奧秘學院”。1603---1630年，“猞猁學院”成立於羅馬，伽利略便是其中的一員。1651年梅迪奇貴族們在佛羅倫斯成立了“西芒托學院”。
19世紀開始，科學有了長足的進展，科學以其令人心悅誠服的成果、獨一無二的價值和功能，吸引了為數眾多的人踏上科學之路，科學研究呈現出職業化和結構化的特徵。1826年，德國大化學家李比希創建了吉森化學實驗室，吉森實驗室標誌著科學家組織由學會型結構向專業型結構的過渡。1874年著名的英國劍橋大學卡文迪許實驗室的出現，不僅是近代科學向現代科學的肇始，也是科學研究傳統和主體轉換的標誌。
世界科技中心的轉移
義大利-英國-法國-德國1、近代第一個世界科技中心---義大利
近代科學技術在競相發展過程中出現了三次大轉移。17世紀中期科學家技術中心從義大利轉移到英國；18世紀後半期科學技術中心從英國轉移到法國；19世紀末科學技術中心從法國轉移到德國。這三次轉移揭示了近代科學技術的發展呈現出後浪推前浪、一浪高一浪的發展趨勢。從15世紀下半葉到17世紀初，資本主義關係首先在義大利萌生並得到迅速發展，工商業的繁榮促進了文化的繁榮，文藝復興運動也首先在義大利興起，從而為義大利近代科學技術的產生和發展奠定了基礎。
16世紀以後歐洲的經濟、政治、文化等發生了很大的變化。由於新航線的開通，貿易中心已經從地中海沿岸移向大西洋沿岸，義大利外貿經濟急劇下降。又由於戰爭的破壞，義大利的國土四分五裂，經濟上遭到破壞，政治上受西班牙控制，義大利的文化的科學技術收到嚴重摧殘，科技人員流落他鄉。從此，義大利失去科學技術中心繼續存在、發展的條件。
2、英國科技中心的崛起
17世紀中葉英國發生了資產階級革命。資產階級政治統治的確立為資本主義生產方式的發展掃清了道路，這是英國科學技術得以興起的根本原因。勝利了的英國資產階級為了鞏固自己的政治經濟地位，加強自己的實力，獲取更大利潤，迫切需要藉助科學技術的力量，科學技術作為資產階級的寵兒，備受鼓勵和提倡，英國政府採取了獎勵科技發展的政策，具體有以下幾個方面。（1）引進技術，廣招人才
英國十分注意提高技術水平，國家採取了有利於吸收國外先進技術的政策，大批由於政治動亂和宗教迫害而逃到英國來的工匠壯大了英國的技術力量。
為了加快技術引進的消化吸收，英國採取了許多措施，如為鼓勵造船業吸收外國先進技術，國家決定給造船工業以財政補貼，並歡迎外國工匠、航海家和學者到英國工作，並給予優厚的待遇和更多的關照。
（2）興辦教育，創立學會
英國特別重視科學教育事業和對科學技術人才的培養獎勵，大力興辦技術學院，完備大學教育體系。早在12-13世紀英國就建立起牛津大學和劍橋大學。早期它們受教會控制，為教會培養人才，算術、幾何、天文等科目仍在沿襲中世紀經院學派的傳統。到17世紀中葉，這些大學除了數學又陸續開設了物理學、植物學、天文學等科學講座，培養了一批科技人才。
（3）注重科研，獎勵發明
加速科技發展，最重要的是增強本國的科研實力。為此英國政府積極支持科研活動，獎勵發明創造，給予科學家和發明家以極高的榮譽和社會地位。
3、法國世界科技中心地位的確立
法國幾乎與英國同時開始了工業化進程。法國在技術創新方面、資金運用方面和工業化模式上都最大限度地借鑑了英國的經驗，並有所創新，這就使法國從18世紀後半葉到19世紀前期成為繼英國之後的近代科學技術中心。重大科技成果 | 英國 | 法國 |
1751~1800（年） | 37 | 54 |
1801~1850（年） | 92 | 144 |
其次，法國大革命後，資產階級政府採取了一系列措施扶持可續技術事業，包括：
（1）對科學家委以重任，使各項事業依靠科技進步的軌道
大革命期間和拿破崙時代，也即18世紀90年代和19世紀早期，一大批科學家被任命為革命政府的重要官員。如數學家蒙日擔任過海軍部長，數學家拉扎爾-卡諾擔任過陸軍部長，化學家克魯阿擔任過火藥局長和教育部長。
（2）強化科研組織，發展科學教育
1794年法國國民議會決定實現國家工業化，並且改造舊的皇家科學機構，使之從宮廷走向整個社會。
科學的職業化使科學在社會中獲得重要地位，也是法國在科學建制方面的一項創舉，巴黎科學院的院士成了真正的職業科學家，享有豐厚的薪金和待遇，初步確立了一些制度，如科學教授職位、某些科學系科的設定等。法國人認為自由是每個公民的神聖權利，而改革後的科學和教育機構更為這種自由提供了充分的保證，如教師、科學家可以自由聽課，同時擁有進行科學研究的自由權利，這是當時英國比不上的。
（3）大力引進技術，推行拿來主義
法國科學家技術發展起步較晚，特別是和英國相比有很大差距。為了迅速趕超英國，法國派出許多留學生出國深造，引進吸收外國的先進科學技術成果，同時主義引進機器，大量招聘外國技工。大革命以後，儘管英國政府禁止機器、圖紙和熟練技工出國，但法國政府仍然採取種種辦法將英國的新技術偷運回國。法國政府為了大量引進，還運用國家的力量來獎勵機器入口和資助來法開業的英國人，為他們開業、辦廠礦提供有利的條件，以優厚的條件招聘熟練的技術工人，充實和提高國內各個工業部門的技術水平。這使得法國在較短時間內完成了工業化進程。
4、德國科技後來居上
1830年以後，法國由於政局的動盪多變及其他社會原因，作為科學中心的地位開始喪失，法國科學出現了相對停滯的局面。而這時的德國科學後來居上，出現了科學技術革命的高潮，湧現出一批世界著名的科學家。在19世紀40年代之前，德國還遠比法國、英國落後，可是經過了19世紀前50年的基礎科學發展之後，特別是在60年代和70年代的技術科學的興盛之後，德國已在理論科學、技術科學、工業生產以及社會經濟方面迅速崛起，1875年前後世界科學中心轉移到德國。儘管到18世紀末19世紀初，自然科學已經從哲學中分化出來，但是在德國，自然哲學家們如謝林、黑格爾仍然試圖建立凌駕於自然科學之上的自然哲學體系，顯然已經不合時宜。但是也應當看到，在德國的自然哲學中，包含有豐富的辯證法思想，這對於自然科學是有益的。
德國自然哲學在社會政治領域裡主張“國家主義”，要求強化國家的權威，在公共事物領域實行政府管制，這一主張十分符合當時德國當局的立場。在這種理念指導下，德國政府動員國家資源支持科學技術和教育的發展，並採取了一系列發展額開學和教育的制度和措施。
（1）大力實行教育體質創新
1809年洪堡和其他人發起建立了柏林大學。大約19世紀20年代末30年代初，德國大學真正開始改革；1870年左後，德國科學研究和科學人才培訓已取得卓越成就。德國的科學和教育中心分散在許多大小城鎮，如薩克森弗萊堡的礦業學院、波恩大學、萊比錫大學、慕尼黑大學、海德堡大學、圖賓根大學等，德國的實驗室和研究所都由政府資助，德國科學與教育模式超過法、英和其他國家，被公認為19世紀最優越的制度。
（2）結合生產實踐進行科學研究
德國為了深入持久地進行自主科學研究，根據生產發展的需要陸續建立了各種研究。1873年建立了國立物理研究所，1877年建立了各種研究所，1879年建立了國立機械研究所。在科學研究上，提倡科學家之間互相交流，取長補短，共同提高。
重大科技成果 | 美國 | 法國 | 英國 | 德國 |
1851~1900（年） | 33 | 75 | 106 | 209 |
（3）有選擇地引進國外先進科技
德國在發展自己科學技術的道路上十分注意吸取了英國、法國起飛的經驗教訓。德國比英、法科技落後很多年，要學習的東西很多，而一時又不可能都吸收過來。為迅速縮短差距、迎頭趕上，德國採取抓住主要成果、最新成果有選擇地引進的方法。選派留學生也是有目的、有針對性的，這樣有利於調動留學生的學習積極性。在學習外國先進技術方面，也是有組織地進行的。德國還派人到英國學習鋼鐵技術，帶回本國消化吸收，使鋼鐵工業在技術與產量上獲得了飛速發展。德國在向外國學習時不墨守成規、生搬硬套，而是既有繼承又有發展，吸收最好的適用的成果，促進本國的科研和生產。同時又根據本國的特點，建立自己的生產體系和管理制度，最大限度地發揮科學技術的效能。
發明
1831年,英國物理學家法拉第發現了電磁感應原理.1866年,德國工程師西門子發現了切實可用的發電機.
1870年,比利時格拉姆發明了電動機.
1879年,美國科學家愛迪生髮明了電燈.
19世紀80 年代,巴黎出現了電力鐵路.
隨後又出現了電影、汽車、電話等一系列發明人類邁進了電氣時代.
1882年，愛迪生建立了一個小發電廠
1860年，英國發明家貝爾發明了電話
