民国科学技术史.docVIP

　　民国科学技术史 本卷提要 　　民国初期是中国科学技术走向近代的关键时期，中国的知识分子在短短的几十年间，在几乎所有的学科和技术部门建立和发展了中国近代科学技术，个别部门和个别项目已经达到当时的世界水平，这在中国科技史上无疑是十分重要的时期。 　　本书试图用简练的方式，从历史条件、科研机构的创建、科研社团的发展，以及从地学、气象、天文、物理、化学、数学、生物、农学、建筑、工程技术的建立与发展历史中，全面描述这一历史时期中国科技的面貌，说明只要具备发展近代科技的条件，中国人民完全有能力发展自己的科技事业，对全人类做出应有的贡献。 　　一、民国科技概述（一）世纪之交的近代科学技术革命从19　世纪起，西方的科学技术发生了一次巨大的飞跃。在物理学方面，19　世纪中叶发现并证实了能量的转化与守恒定律，从而明确了物质和运动的不灭原理，用实验确立了各种运动形式相互转化的当量关系，为自然界物质的统一性和多样性提供了科学的证明。由于它的普遍性，这一规律被称做自然界的“伟大的运动定律”。1869　年，门捷列夫（1834—1907　年）元素周期律的发现，揭示了各种元素之间的内在联系，显示了元素性质由量变到质变的过程，以及化学性质改变的周期性。19　世纪还创立了有机化学。布特列洛夫等人提出有机结构论，从而把分散的有机化学现象综合为系统的有机化学，成为近代化学的里程碑。在生物学方面，1838　年施来登发现细胞是生物的基本单元，认识到一切有机体都是从单一细胞开始逐步发育而成的。在地质学方面，赖尔（1797—1875　年）在19　世纪30　年代提出地质进化的渐变论，认为水、火山以及地震等自然力改变着地球的面貌，引起地壳的沉降与上升，第一次“把理性带进地质学”。达尔文（1809—1882　年）综合了当时生物学、地质学、地理学的成就创立了进化论，他用自然选择原理解释物种的起源和生物的进化，证明了在自然选择和生存竞争作用下，生物如何从单细胞发展成多细胞，从低级生物发展成为高级生物，直至人类的产生。达尔文“第一次把生物学放在完全科学的基础上，确定了物种的变异性和继承性”。进化论不仅对近代生物学，同时对中国的社会思想产生了巨大的影响，它与细胞的发现、能量转化与守恒定律并称为“19　世纪自然科学的三大发现”①。19　世纪70　年代以后，古典物理学达到了高峰，却由于物理学实验的三大发现而面临危机。首先电子的发现粉碎了原子不可分的观念；X　光与天然放射性的发现又从根本上动摇了机械原子观，从此打开了原子核的大门。在这一形势下，古典物理学的质量守恒定律、能量守恒定律、运动定律等等都面临着严峻的考验，从而引发了一场深刻的物理学革命，成为近代科学技术的先声。 1905　年爱因斯坦（1879—1955　年）创立了狭义相对论，指出时间、空间、质量具有相对意义，批判了牛顿力学的绝对时空观；导出了质量能量关系公式，使古典物理学的质量守恒和能量守恒受到动摇，代之以新的“质能守恒定律”。当多数人还未完全接受新理论的时候，他又把相对原理推广到加速运动的坐标系中，创立了广义相对论，得出时空会由于物质的引力而弯曲的结论。这一结论在1919　年的日全蚀观测中得到验证，观测到的恒星光线偏转角度与爱因斯坦事前的计算相吻合。从此广义相对论把20　世纪的物理学引导到高速运动的、无限的宇观世界中。 1900　年物理学家普朗克（1858—1947　年）提出了能量子的概念，量子论从此得到发展。1924　年，德布罗意（1892　年—）提出了波粒二象性，即认为任何一个粒子既具有粒子性质，又具有波动性质。这一革命性的观念为量子力学奠定了基础。以后薛定谔（1887—1961　年）和海森堡（1901—1976　年） 1984　年10　月版，第28　页。 20　年代里给出了不同形式的量子力学方程，把不表现相对论效应的所有现象都概括在内。1928　年，狄拉克（1902　年—）开创了相对论量子力学的研究，并预言反粒子的存在。到本世纪30　年代，量子力学形成了完整的体系，从根本上改变了只承认连续性观念和机械力学决定论的古典物理学观念。量子力学和相对论成为近、现代物理学的两大支柱。 20　年代，人们证明了元素的周期性取决于核内的电荷数，核外的电子则依量子力学规律按一定壳层分布。人们还提出了电价键、共价键理论，并开创了结构化学的新分支。在研究天然橡胶和纤维素分子结构时，人们发现了具有链状结构含分子量很高的大分子，后来卡罗泽斯合成了分子量高达2　万左右的高分子纤维。30　年代，化学家们提出了长键结构理论，建立了高分子的结构模型。高分子材料的出现为20　世纪人类社会带来了巨大财富。 1900　年由于孟德尔定律的重新发现，遗传学成为生物学的一门新学科。1926　年摩尔根（1852—1936　年）提出基因论，认为遗传的各种