1、近代化学的创始人波义耳。
把英国科学家波义耳称为近代化学的奠基人,主要有三个理由:
第一,他于1661年出版了《怀疑的化学家》一书,最先认识到化学值得作为一门独立的科学进行研究,而不应仅仅从属于医学和炼金术,并指出化学必须依靠实验来研究和确定自己的基本定律。
第二,他把严密的实验方法引入化学,最先使用了石蕊试纸,在实验中使用了天平。
第三,他给元素下了一个清楚的定义。
2、拉瓦锡推翻燃素说。
17世纪末,普鲁士国王的御医斯塔尔提出“燃素说”,认为物质燃烧时放出由火的微粒构成的元素(即燃素)。这种对燃烧的错误解释统治化学界近百年。法国化学家拉瓦锡进行了大量的燃烧实验,于1777年提出了燃烧作用的氧化学说,推翻了燃素说,并第一次提出氧气(由希腊文“酸”和“生育”两字而来)这个名称。他在《燃烧概论》中提出,“燃烧时放出光和热”,“物质在空气里燃烧时吸收了空气中的氧”,从而揭开了燃烧之谜。拉瓦锡还精确地测定了氧化汞的合成与分解,发现把45份重的氧化汞加热完全分解后,恰恰得到了415份重的汞和35份重的氧,从而证明了化学反应中的质量守恒定律。他的理论使化学的发展步入正轨,使化学得到突破性的发展。
3、道尔顿提出科学的原子论。
1803年,英国乡村教师出身的化学家道尔顿提出了在实验基础上的原子论。他认为物质是由不可分割的原子构成的,原子在化学反应中的性质不变;每一种原子都有确定的原子量(道尔顿把最轻的氢原子的质量规定为1,并以此为标准来测定其他原子的相对质量,这种相对质量即元素的原子量),每一种元素以其原子量为最基本的特征。后来,他还计算出许多元素的原子量。道尔顿的原子论,把古希腊哲学家的思想变成了科学的理论,开创了人类在物质认识方面的新纪元。
道尔顿原子论的局限性之一是忽略了原子与分子的区别。1811年意大利科学家阿伏加罗德提出了分子的概念,并阐明了分子与原子概念的区别和联系。至此,物质的分子—原子结构学说确立了,化学才取得了飞速的发展。
4、门捷列夫发现化学周期律。
俄国化学家门捷列夫的主要成就是发现化学周期律,揭示了各种元素的性质和原子量之间的周期关系。1869年他编制了第一张元素周期表,1871年又在此基础上制作了第二张周期表,并给出了周期律的定义:元素(以及由元素所形成的单质和化合物)的性质周期性地随着它们的原子量而改变。在制定周期表的过程中,他大胆地修订了一些元素的原子量数值,还预言了当时还没有发现的一些元素的化学性质,后来的发现证明了他预言的正确。周期律的建立改变了化学研究只限于对无数个别的、零散的事实作无规律的罗列的状况,是无机化学的系统化和大综合,对人工制取元素等科研工作和工农业生产的发展起了促进作用,并推进了核子物理学的建立。
五、生物学的巨大进步
1、哈维建立血液循环学说。
英国医生哈维是实验生理学的创始人之一,其最主要的成就是建立了血液循环学说。从1616年他就开始研究人体和动物的血液循环。他以大量的实验证实了人体和动物体内的血液循环现象,阐明了心脏肌肉收缩是血液流动的动力,血液经心脏推动,从动脉流向全身各部,再沿静脉返回心脏,如此循环流动不息。他还测定过心脏每搏的输出量,并指出心脏的左侧和右侧是互不相通的。哈维的血液循环学说,对破除中世纪的神学迷信、解放思想起了巨大作用。在此基础上,关于消化吸收、营养、生理化学等新陈代谢功能的研究开展起来,生理学从此确立为一门科学。
2、林耐制定植物分类法。
瑞典博物学家林耐自幼热爱植物,后赴荷兰学医,经营植物园。他创立了拉丁文“双名制”命名法,大大推进了植物分类的研究。他把植物分做纲、目、属、种,根据植物的花来分类,并把已知的植物分为“林氏24纲”。在1753年他出版的《植物种志》中,对5 938种植物进行了分类和命名。林耐应用人为分类法和双名命名法,使杂乱无章的关于植物方面的知识形成了完整的系统。至19世纪,他的人为分类法才被自然分类法所代替。
3、细胞学说的创立。
细胞学说是德意志生物学家施莱登和施旺于1838~1839年建立的。该学说认为一切动物和植物都是由细胞组成,细胞是生命的基本单位,一切有机体都是由单一细胞发展而成的。这就揭示了所有生命现象之间的本质的统一性。恩格斯对细胞学说给予高度评价,把它列为19世纪自然科学的三大发现之一。
4、达尔文创立生物进化论。
英国博物学家达尔文1831年起乘英国海军勘探船“贝格尔号”,做了历时5年的环球科学考察,在动植物和地质方面进行了大量的考察和采集。他总结了前人在分类学、比较解剖学、地质古生物学和进化思想方面的成就,再加上自己亲身考察以及对大量动植物变异作的系统研究,形成了生物进化的理论。1859年出版了《物种起源》一书,系统地阐述了生物界千万种的动植物(包括人类),都是由简单到复杂、由低级到高级进化而来的,创立了以自然选择、适者生存为基础的生物进化学说。它从根本上推翻了长期统治生物学研究的“神创论”思想,极大地震动了学术界,《物种起源》一出版,当天就被抢购一空。从此,达尔文的名字举世传扬。恩格斯对达尔文进化论给予很高的评价,认为它也是19世纪自然科学三大发现之一。一些权威的自然科学史认为,19世纪自然科学的最大成就就是进化论和电磁学的建立。
达尔文的《物种起源》一书系统地阐述了生物是由简单到复杂、由低级到高级进化而来的,创立了以自然选择、适者生存为基础的生物进化论学说。这一学说是对生物学理论的伟大综合,它从根本上推翻了长期统治生物界的“神创论”,成为19世纪自然科学的三大发现之一,为马克思主义提供了自然科学的理论依据。
5、巴斯德奠定微生物学的基础。
巴斯德是法国生物学家、化学家。1854年他在法国葡萄酒产地里尔,任里尔大学理科系主任。应酒厂老板的邀请,研究葡萄酒变质的原因,发现是由一种微生物(醋酸菌)引起的,于是建议采用缓慢加热杀死微生物的办法(后被称为巴斯德消毒法)来解决。这种消毒法很快应用于啤酒、葡萄酒、牛奶的生产以及医疗外科。60年代,他在研究蚕病、鸡霍乱、炭疽病和狂犬病中,证实了传染病是由病源微生物(病菌)引起的,并找到了用接种疫苗的方法来预防疫病。巴斯德对细菌学、免疫学的研究,奠定了微生物学的基础。
六、物理学的新时代
1、伦琴发现放射现象。
德国物理学家伦琴的最大成就是发现并深入研究了X射线(后人为纪念他,也称伦琴射线)。1895年底,为研究阴极射线,他在用黑纸密封的克鲁克斯管做放电实验时,发现克管附近的一个涂有铂氰化钡的荧光屏发出闪烁的微光。他一连几个星期在实验室里工作,做了许多实验以确定这种“放射作用”的各种性质,随后写出论文《一种新的射线》,并将这种新射线命名为“X射线”。伦琴的这一发现,成为人类探索原子内部的微观世界的重要开始。X射线的应用也很广,如在科研中用于晶体结构的研究。在工业上用于金属探伤、在医学上用于透视等。因发现X射线,伦琴获得1901年诺贝尔物理学奖,成为第一位获得诺贝尔奖的物理学家。
2、居里夫妇发现放射性元素镭。
法国物理学家皮埃尔·居里及其夫人玛丽·居里,在法国物理学家贝克勒尔发现放射性物质铀(1896年)以后,对放射性现象进行了深入的研究。1898年7月,他们从铀沥青矿中含铋的部分发现了一种新的放射性元素,命名为“钋”(以纪念
3、爱因斯坦提出相对论。
德国出生的犹太血统美国物理学家爱因斯坦,是20世纪最伟大的科学家。19世纪末,由于电磁学方面一系列的新发现、新实验同经典物理学理论发生了矛盾,物理学出现了危机。当时老一辈物理学家都企图用修补漏洞的办法来维护经典理论的框架。科学界中一个默默无闻的小人物爱因斯坦,敏锐地意识到只有对物理理论的基础进行根本性的变革,才能解决这一危机。1905年,年仅26岁的爱因斯坦发表《论动体的电动力学》,创立了狭义相对论。其要点是:第一,否定了牛顿的绝对空间和绝对时间观念,指出时间、空间与物质运动不是各自孤立存在的,时间和空间是随着物质的运动而变化的,物质的质量也是随运动速度的变化而变化的。这样,该理论就揭示了空间、时间、物质、运动之间的本质上的统一性,把牛顿的力学理论作为一种特殊情况(当运动速度远比光速低的时候)概括在内,从而建立了一个既适用于宏观、低速,又适用于微观、高速的运动理论。第二,根据狭义相对论的原理,认为质量和能量之间有密切的关系,并推导出著名的质能关系式E=mc2,即物体的能量等于质量与光速(每秒钟30万千米)平方的乘积。这一质能转化原理揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密,为原子能的利用奠定了理论基础。1915年爱因斯坦又创立了广义相对论(1916年完成了总结性论文《广义相对论基础》),进一步揭示了时空结构(四维空时)同物质分布的关系,指出了物质间所存在的万有引力,是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀(即时空弯曲)而引起的。相对论的提出是物理学思想的一场重大革命,相对论既是原子内部的微观物理学的基础,也是天体物理学和宇宙学的基础。相对论的提出,使爱因斯坦成为继牛顿之后世界上最伟大的理论物理学家。