資源簡介

第11課　物理學的重大進展
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經典力學
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1．伽利略對物理學的貢獻
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〔材料一〕外力是改變物體運動狀態(tài)的原因：
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一個運動的物體假如有了某種速度以后，只要沒有增加或減小速度的外部原因，便會始終保持這種速度──這個條件只有在水平的平面上才有可能，因為假如在沿斜面運動的狀況里，朝下運動則已經有了減速的起因。由此可知，只有水平的平面上的運動才是不變的，運動既不會減小或減弱，更不會消滅。
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──伽利略《關于兩門新科學的對話》
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〔材料二〕加速度概念的確定：
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正如勻速運動被解釋為相等時間中保持相等的速度，所以我們也可以用類似的方法，設想在一段相等的時間中，速度的增加并不會復雜，這樣我們可以認為速度是平衡的、連續(xù)的變化著，在任意相等的時間間隔中，速度的增加總是確定的。
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──伽利略《關于兩門新科學的對話》
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【解讀】《關于兩門新科學的對話》是伽利略關于自然運動科學和材料強度科學的一部重要著作，為物理學的發(fā)展作出卓越的貢獻。
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伽利略對于力學的研究，在他的科學活動中占有極為重要的地位，他所建立的擺的定律、慣性定律、落體運動定律，以及對拋體運動的研究和他提出的相對性原理，奠定了動力學的重要基礎。以后經牛頓的發(fā)展完善，建立了現代經典力學的系統(tǒng)理論。
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2．伽利略捍衛(wèi)發(fā)展哥白尼的日心說
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〔材料〕薩：如果世界的中心確是所有天層以及星體（即行星）環(huán)繞運行的中心點，那就完全可以肯定，處于宇宙中心的是太陽，而不是地球。因此，作為第一個普遍概念而言，中心的地點就是太陽的地點，而地球離開中心的距離就是它離開太陽的距離。
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辛：你是怎樣引申出行星環(huán)繞的中心是太陽而不是地球呢？
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薩：這是根據最明顯，因而也是最具有說服力的許多觀察而引申出來的。在這些把地球從中心排除出去，而把太陽放在中心的觀察中，一個最確實可靠的觀察是，我們發(fā)現所有的行星在某一個時候靠近地球，而在另一個時候又距地球較遠。
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──《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系對話》
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【解讀】《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系對話》一書，是伽利略天文學研究成果總集。在天文學方面，伽利略的貢獻是極其巨大的。他的宇宙觀的核心是維護和堅持、發(fā)展了哥白尼學說。他的日心說觀點是完全建立在對天文的長期觀測所獲得的大量新發(fā)現的可靠事實基礎之上的。
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3．伽利略的科學研究方法
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〔材料一〕哲學被寫在宇宙這本大書中，正一頁一頁的為我們展開。但我們只有先學懂它的語言，認識組成語言的字母，才能讀懂這本書。這本書是用數學的語言寫成的，它的字母就是三角形、圓和其他幾何圖形，沒有這些字母，人類就不能懂得書里的任何一個單詞：沒有這些字母，人類只能迷失在黑暗的迷宮中。
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──《伽利略的發(fā)現與見解》轉引自S．德雷克著唐云江譯《伽利略》
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〔材料二〕拋射體45度時射程最遠
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僅用數學便得到如此嚴格的證明，這使我心中充滿又驚又喜的感覺。……大炮和破擊炮轟擊時，最大射程（即炮彈發(fā)射的最遠距離），是在仰角45度時獲得的……但是要理解為什么發(fā)生這種情況，這比從別人那里得到證據甚至反復實驗得到的證據重要的多……通過探索原因而達到對某一效應的理解會使人頓開茅塞，從而使理解和確證其他事實無須再借助實驗，目前的例子恰好證明了這一點……
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──伽利略《關于兩門新科學的對話》
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〔材料三〕伽利略的發(fā)現以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。
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──英費爾德《物理學的進化》
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〔材料四〕意大利一直是古典學術復興的舞臺。也是在意大利，伽利略和他的追隨者為近代科學奠定了基礎。
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──沃爾夫《16、17世紀科學、技術和哲學史》
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【解讀】伽利略是近代科學史上劃時代的人物。他對近代科學的主要貢獻表現在三個方面：一是奠定了經典力學的基礎；二是捍衛(wèi)和發(fā)展了哥白尼的日心說；三是創(chuàng)立了實驗與數學相結合的科學研究方法。
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在觀察實驗的基礎上，經過推理和計算對現象提出假定性的說明和描述，并用數學公式表示出來，然后再用實驗方法去考核推理的結果是否正確。這是近代科學研究的一般程序和經典方法。伽利略是這種科學研究方法和傳統(tǒng)的奠基人。這種研究方法既推動了經典力學的發(fā)展，也推動了數學的發(fā)展。人們稱伽利略是近代實驗科學之父，近代科學方法的奠基人。
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4．牛頓對物理學基本概念的定義
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〔材料〕定義1物質的量是物質的度量，可由其密度和體積共同求出。
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定義2運動的量是運動的度量，可由速度和物質的量共同求出。
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定義3物質固有的力，是一種起抵抗作用的力，它存在于每一物體當中，大小與該物體相當，并使其保持現有的狀態(tài)，或是靜止，或是勻速直線運動。
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定義4外力是一種對物體的推動作用，使其改變靜止的或勻速直線運動的狀態(tài)。
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定義5向心力使物體受到指向一個中心點的吸引，或推斥任何傾向于該點的作用。
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定義6以向心力的絕對度量量度向心力，它正比于中心導致向心力產生并通過周圍空間傳遞的作用源的性能。
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定義7以向心力的加速度度量量度向心力，它正比于向心力在給定時間里所產生的速度部分。
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定義8以向心力的運動度量量度向心力，它正比于向心力在給定時間里所產生的運動部分。
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──牛頓《自然哲學之數學原理》
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【解讀】《自然哲學之數學原理》一書，是牛頓經典力學研究成果匯編。這部重要著作被稱為17世紀物理科學的百科全書。
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《自然哲學之數學原理》由四部分組成：
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前言：說明了研究理論物理的目的和方法。他指出：從物理的全部任務看來就在于從各種運動的現象來研究各種自然力，然后再用這些力去論證其他現象。
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第一、二編定義并分析了質量、動量、慣性、力、向心力、時間、空間等一系列奠定力學基礎的概念，提出了嚴謹的天體力學理論，討論了物體在有阻力的介質中的運動問題，敘述了牛頓力學三條基本運動定律和萬有引力定律，以及流體動力學的有關定律。第三編運用前兩編推導出的運動定律來解釋自然界的實際問題，如月球的運動、潮汐、二分點的歲差和彗星的運動等。
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5．經典力學理論
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〔材料一〕牛頓物體運動三大定律
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定律1每個物體都保持其靜止，或勻速直線運動的狀態(tài)，除非有外力作用于它迫使它改變那種狀態(tài)。
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定律2運動的變化正比于外力，變化的方向沿外力作用的直線方向。
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定律3每一種作用都有一個相等的反作用，或者，兩個物體間的相互作用總是相等的，而且指向相反。
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──牛頓《自然哲學之數學原理》
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〔材料二〕萬有引力定律
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命題76如果若干球體（就其物質密度和吸引力而言）相互間由其中心到表面的同類比值完全不相似，但各球在其到中心給定距離處是相似的，而且各點的吸引力隨其到被吸引物體的距離的平方而減小；則這些球體中的一個吸引其他球體的全部的力反比于球心距離的平方。
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推論3一個球相對于另一個球的運動吸引，或二者見的相對重量，在相同的球心距離處，共同正比于吸引的與被吸引的球，即正比于這兩個球的乘積。
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推理4在不同的距離處，正比于該乘積，反比于二球心距離的平方。
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──牛頓《自然哲學之數學原理》
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【解讀】經典力學理論體系由牛頓力學三大運動定律和萬有引力定律組成。
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牛頓第一定律即慣性定律，是繼承和發(fā)展了伽利略的成果。伽利略根據斜面實驗發(fā)現了水平方向的慣性運動。牛頓把它擴大到任意方向。任何物體沒有外力作用，將永遠保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。
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牛頓第二定律也是繼承和發(fā)展了伽利略的工作。伽利略糾正了亞里士多德力與速度有關的傳統(tǒng)觀念，指出力不是同速度有關而是與加速度有關。牛頓進一步指出，力與加速度和質量的乘積有關。牛頓在研究碰撞與動量問題的基礎上，又總結出運動第三運動定律，即作用與反作用定律。
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牛頓力學三大定律深刻揭示了機械運動的普遍規(guī)律，萬有引力定律則把天體的運動和地球上物體的運動聯系起來了，最后完成經典力學理論體系。
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6．牛頓提出哲學中的推理規(guī)則
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〔材料〕規(guī)則1尋求自然事物的原因，不得超出真實和足以解釋其現象者。
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因此對于相同的自然現象，必須盡可能地尋求相同的原因。
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物體的特征，若其程度既不能增加也不能減少，且在實驗所及范圍內為所有物體所共有；則應視為一切物體的普遍屬性。
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在實驗哲學中，我們必須將由現象所歸納出的命題視為完全正確的或基本正確的，而不管想象所可能得到的與之相反的種種假說，直到出現了其他的或可排除這些命題，或可使之變得更加精確的現象之時。
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──牛頓《自然哲學之數學原理》
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【解讀】牛頓的《自然哲學之數學原理》不僅是一本劃時代的科學著作，它在科學方法上也有重要意義。
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牛頓發(fā)展了從經驗事實概括為自然科學原理的方法。
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牛頓指出，在自然科學里，應該像在數學里一樣，在研究困難的時候，總是應當先用分析的方法，然后采用綜合的方法。這種分析包括做實驗和觀察，用歸納法從中做出普遍結論，并且不使這些結論遭到異議，除非這些異議來自實驗或其他可靠的真理方面。用這樣的分析方法，我們就可以從復合物論證到它們的成分，從運動到產生運動的力，一般地說，從結果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因為止，這就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已經找到，并且把它們立為原理，再由這些原理去解釋由它們發(fā)生的現象，并證明這些解釋的正確性。
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相對論的創(chuàng)立
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1．愛因斯坦提出狹義相對論
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〔材料一〕絕對靜止這概念，不僅在力學中，而且在電動力學中也不符合現象的特性，倒是應該認為，凡是對力學方程適用的一切坐標系，對于上述電動力學和光學的定律也一樣適用，對于第一級微量來說，這是已經證明了的。我們要把這個猜想（它的內容以后就稱之為“相對性原理”）提升為公設，并且還要引進另一條在表面上看來和它不相容的公設：光在空虛空間里總是以一確定的速度V傳播著，這速度與發(fā)射體的運動狀態(tài)無關。由這兩條公設，根據靜體的麥克斯韋理論，就可以得到一個簡單而又不自相矛盾的動體電動力學。
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──愛因斯坦《論動體的電動力學》
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〔材料二〕狹義相對論是以下面的公設為基礎的（而伽利略──牛頓的力學也滿足這個公設）：如果這樣來選取一個坐標系K，使物理定律參照于這個坐標系得以最簡單的形式成立，那么對于任何另一個相對于K做勻速平移運動的坐標系K′，這些定律也同樣成立。這條公設我們叫它“狹義相對性原理”。“狹義”這個詞表示這條原理限制在K′對K做勻速運動的情況，但K′同K的等效性并沒有擴充到K′對K做非勻速運動的情況。
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──愛因斯坦《論動體的電動力學》
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【解讀】愛因斯坦在物理學的許多領域中都有重大的貢獻，其中最重要的是創(chuàng)立了相對論和發(fā)展了量子論。
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愛因斯坦在1905年6月完成的《論動體的電動力學》一文中，提出了狹義相對論。這一理論告訴我們，如果我們承認光在真空中的速度傳播速度是恒定的，而且在一切慣性參照系中自然定律都是相同的，那么就可以確定，時間和物質運動的認識，發(fā)生了革命性的變化，具有劃時代的意義。2．廣義相對論的兩條公設
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〔材料〕（等效原理）物理學的定律必須具有這樣的性質，它們對于以無論哪種方式運動著的參照系都是成立的。
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（廣義協(xié)變原理）普遍的自然規(guī)律是由那些對一切坐標系都有效的方程來表示的，也就是說，它們對于無論哪種變換都是協(xié)變的（廣義協(xié)變）。
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──《廣義相對論的基礎》
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【解讀】1916年，愛因斯坦《廣義相對論的基礎》的論文，建立了廣義相對論。狹義相對論主要論述電磁現象及其在時間和空間中的傳播；廣義相對論主要研究引力理論。這個理論的中心思想是引力的實質是由于質量的存在而引起的時空連續(xù)場的彎曲。他根據廣義相對論，作出光線在引力場作用下會發(fā)生彎曲、水星近日發(fā)生運動和引力場中的光譜線向紅端移動的三大預言，以后都被實驗觀察所證實。1919年，英國物理學家湯姆生曾激動地說，愛因斯坦創(chuàng)立的相對論是“人類思想史上最偉大的成就之一”。
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3．科學應造福于人類
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〔材料〕如果你們想使你們一生的工作有益于人類，那么，你們只懂得應用科學是不夠的。關心人的本身，應當始終成為一切技術上奮斗的主要目標；關心怎樣組織人的勞動和產品分配這樣一些尚未解決的重大問題，用以保證我們科學思想的成果會造福于人類，而不致成為禍害。
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──《紀念愛因斯坦譯文集》
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【解讀】愛因斯坦的歷史地位，不僅僅因為他的科學貢獻，還有他對世界的人文關懷。他不僅是一位偉大的科學家，還是一位和平主義者。他目睹了兩次世界大戰(zhàn)對人類的摧殘，認為和平是人類的首要問題。1955年4月，彌留之際的愛因斯坦簽署了《羅素—愛因斯坦宣言》，呼吁人們團結起來，防止新型的世界大戰(zhàn)的爆發(fā)。
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愛因斯坦要求科學要造福于人類，而人類也從愛因斯坦的研究成果中獲益匪淺。
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后世得益于愛因斯坦理論的重大發(fā)明。
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太陽能電池、防盜報警器和照相機的測光表都是以光電效應為基礎的。
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核能利用了這樣一個物理現象：當鈾原子發(fā)生裂變時，總質量的微量損失可以轉變成能量，其依據正是愛因斯坦的著名等式E=MC2。如今，核能為英國提供了25%的電力。
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狹義相對論與量子理論相結合，指出了反物質的存在。科學家們利用正電子，即反物質“電子”，通過X射線層析照相術研究大腦活動。
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愛因斯坦1916年至1917年對光子的研究為人類40年后發(fā)現激光奠定了基礎。
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量子論的誕生與發(fā)展
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1．愛因斯坦對普朗克發(fā)現的評價
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〔材料〕這一發(fā)現成為二十世紀物理學研究的基礎，從那個時候起幾乎完全決定了物理學的發(fā)展。要是沒有這一發(fā)現，那就不可能建立起分子、原子以及支配它們變化的能量過程的有用理論。
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──《諾貝爾物理獎金獲得者》
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【解讀】普朗克在物理學上最主要的成就是提出著名的普朗克輻射公式，創(chuàng)立能量子概念。普朗克從1896年開始對熱輻射進行了系統(tǒng)的研究。他經過幾年艱苦努力，終于導出了一個和實驗相符的公式。他于1900年10月下旬在《德國物理學會通報》上發(fā)表一篇只有三頁紙的論文，題目是《論維恩光譜方程的完善》，第一次提出了黑體輻射公式。12月14日，在德國物理學會的例會上，普朗克作了《論正常光譜中的能量分布》的報告。在這個報告中，他激動地闡述了自己最驚人的發(fā)現。他說，為了從理論上得出正確的輻射公式，必須假定物質輻射（或吸收）的能量不是連續(xù)地，而是一份一份地進行的，只能取某個最小數值的整數倍。這個最小數值就叫能量子，輻射頻率是ν的能量的最小數值ε=hν。其中h，普朗克當時把它叫做基本作用量子，現在叫做普朗克常數。普朗克常數是現代物理學中最重要的物理常數，它標志著物理學從“經典幼蟲”變成“現代蝴蝶”。1906年普朗克在《熱輻射講義》一書中，系統(tǒng)地總結了他的工作，為開辟探索微觀物質運動規(guī)律新途徑提供了重要的基礎。
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2．愛因斯坦對光電效應的解釋
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〔材料〕能量子鉆進物體的表面層……把它的全部能量給予了單個電子……一個在物體內部具有動能的電子當它到達物體表面時已經失去了它的一部分能量。此外還必須假設，每個電子在離開物體時還必須為它脫離物體做一定量的功P（這是物體的特性值──按：即逸出功）。那些表面上朝著垂直方向被激發(fā)的電子，將以最大法線速度離開物體。
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──《愛因斯坦文集》第二卷，商務印書館1977年版，第37頁
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【解讀】在普朗克提出量子假說的基礎上，愛因斯坦提出光量子理論，光量子理論明顯地發(fā)展了量子論。
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愛因斯坦的理論發(fā)展了普朗克的觀點，是波爾得以建立起舉世聞名的原子模型。德布羅意的關于物質波的天才思想,也是直接起源于愛因斯坦的光量子觀念的。
第12課　破解生命起源之謎
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教會的禁錮
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1．中國創(chuàng)世神話
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〔材料一〕中國創(chuàng)世神話──開天辟地
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天地混沌如雞子①，盤古生其中。萬八千歲，天地開辟，陽清為天，陰濁為地。盤古在其中，一日九變，神于天，圣于地，天日高一丈，地日厚一丈，盤古日長一丈，如此萬八千歲，天數極高，地數極深，盤古極長，后乃有三皇。
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──徐整《三五歷紀》，轉引自陶陽、鐘秀著《中國創(chuàng)世神話》上海人民出版社
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〔材料二〕中國創(chuàng)世神話──萬物生成
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昔盤古氏之死也，頭為四岳，目為日月，脂膏為江海，毛發(fā)為草木。秦漢間俗說：盤古氏頭為東岳，腹為中岳，左臂為南岳，右臂為北岳，足為西岳。先儒說：盤古氏泣為江河，氣為風，聲為雷，目瞳為電。古說：盤古氏喜為晴，怒為陰。吳楚間說：盤古氏夫妻，陰陽之始也。
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──《述異記》，轉引自陶陽、鐘秀著《中國創(chuàng)世神話》
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〔材料三〕中國創(chuàng)世神話──人類起源
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俗說天地開辟，未有人民。女媧摶②黃土作人，劇務，力不暇供，乃引繩于泥中，舉以為人。故富貴者，黃土人也；貧賤凡庸者，人也。
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──漢應劭《風俗通》，轉引自陶陽、鐘秀著《中國創(chuàng)世神話》
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【解讀】陶陽、鐘秀著《中國創(chuàng)世神話》一書全面總結了我國近半世紀以來創(chuàng)世神話研究成果，勾勒出中華民族創(chuàng)世神話的概貌，是研究中國古代文化起源的重要參考資料。
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這三則材料涉及創(chuàng)世神話的一些基本主題，如天地的開辟，人類的起源，日、月的生成等，盤古開天辟地表現了原始而樸素的勞動開創(chuàng)世界的觀念，盤古化生萬物的神話，可以看出原始思維在創(chuàng)世神話中的表現。在中國創(chuàng)世神話中，女媧的兩大功績是造人和補天，而《說文》解釋“媧”字說：“媧，古之神圣女也，化萬物者也。”由此可以看出，作為女性創(chuàng)世大神，女媧神話當產生于母系氏族社會時代。摶黃土造人，是當時制陶手工業(yè)發(fā)達的反映。
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【注釋】①雞子：雞蛋。②摶:同“團”。
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2．基督教經典關于創(chuàng)世說
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〔材料〕神說：“我們要照著我們的形象，按著我們的樣式造人，使它們管理海里的魚、空中的鳥、地上的牲畜和地上所爬的一切昆蟲。”
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神就照著自己的形象造人，乃是照著它的形象造男造女。神就賜福給他們，又對他們說：“要生養(yǎng)眾多，遍滿地面，治理這里；也要管理海里的魚、空中的鳥和地上各樣行動的活物。”神說：“看哪，我將遍地一切結種子的蔬菜，和一切樹上所結有核的果子，全賜給你們作食物。至于地上的走獸和空中的飛鳥，并各樣爬在地上有生命的物，我將青草賜給它們作食物。”
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──《圣經》
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【解讀】《圣經》是猶太教、基督教的正式經典，記載了猶太民族和古代地中海地區(qū)其他民族的歷史發(fā)展和變遷，它涉及遠古社會的神話、傳說、歷史、體制、律法、民俗和理論，是一部包羅萬象的古代文化百科全書。
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這條資料是《舊約全書》之《創(chuàng)世紀》篇，《創(chuàng)世紀》全文的主旨：一是介紹創(chuàng)世的故事，展示其歷史觀；二是人世之罪的起源，闡述其原罪觀；三是扼要表明上帝對人類的拯救，通過洪水懲罰惡人、揀選以色列人為神治民族來論說其神啟觀。
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拉馬克和早期生物進化思想
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1．進化思想的萌芽
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〔材料一〕每一個曾作多次觀察而且檢查過許多標本的人，對于這樣的事都會確認。即隨著棲息地、地勢、氣候、食物、生活方式等環(huán)境約束的變化，在動物體的身長、形態(tài)、各部分間的比例、色彩、品質、輕捷性以及技能上的諸特性，也因之而發(fā)生與上述變化相比例的變化。
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──拉馬克《動物哲學》
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〔材料二〕凡是沒有達到其發(fā)展限度的動物，它的任何一個器官經常利用的次數越多，就會促使這個器官逐漸的鞏固、發(fā)展并增大起來，而且其能力的進步與使用的時間成正比例。同時，器官經常的不使用，會使其削弱或衰退，并不斷地縮小它的能力，最后會引起器官的消滅。
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──拉馬克《動物哲學》
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〔材料三〕凡是在動物居住很久的自然環(huán)境的影響下，也就是說在某一器官的更多運動的影響下，使個體得到或失去的一切，只要所獲得的變異是兩性所共有的，那么這一切變異就能通過繁殖而保持在新生的個體上。
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器官愈用的慣，愈用的久，愈能發(fā)達；體積和能力也能長進。這樣發(fā)展的情形絕不是少用器官所能比擬的。
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──拉馬克《動物哲學》
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〔材料四〕在自然界中，所有的動物都可以依照它們結構的復雜性程度排成階梯……在較低的梯級上排列著簡單的有機體；而在較高的梯級上則排列著比較復雜的有機體。
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目前我要盡力證明的是，自然耗費大量的時間，創(chuàng)造了一切動物和植物之后，在逐漸提高生物體制的復雜性方面，在兩界中形成了一種真正的階梯。但是這個階梯的梯級只有在一般序列的主要類群中才能看得出來，而不是在動物之中，甚至不是在屬之中所能看得出來的。原因就是各種動物和植物的外界條件的極端多樣性。
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──《動物哲學》
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【解讀】1809年，拉馬克出版了《動物哲學》一書，提出了比較完整的生物進化學說，為達爾文學說的建立提供了有利條件，為科學生物進化論奠定了基礎。
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拉馬克認為生物的進化遵循一條由低級到高級、由簡單到復雜的階梯發(fā)展序列，植物和動物的分類也應該遵循這種階梯序列的原則；生物的進化并不是嚴格的直線發(fā)展，而是不斷分叉，形成樹狀譜系。在進化機制方面，拉馬克認為生物進化的動力有兩種：一是生物體內固有的向上發(fā)展的傾向；二是外部環(huán)境對生物體的影響。拉馬克還提出了“用進廢退”和“獲得性遺傳”兩條重要法則。
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（1）環(huán)境對生物體的影響。（2）用進廢退和獲得性遺傳。（3）生物按等級向上發(fā)展。
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2．細胞學說的創(chuàng)立
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〔材料一〕施萊登對細胞形成過程的認識
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羅伯特·布朗是具有天才的，他發(fā)現了重要的現象。在他以前雖然也已經觀察到，但卻沒引起重視。他在蘭花的表皮上發(fā)現許多細胞具有不透明點，并命名為“細胞核”。他用幼稚的花粉細胞、胚珠、柱頭的組織，證實了這種觀察。我也曾注意到這種核常常存在于早期胚細胞中。當想到各種類型時，肯定它與細胞的發(fā)展有著密切關系。
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──施萊登《植物發(fā)生論》
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〔材料二〕施旺在提動物細胞時說：動物細胞比植物細胞的外部形態(tài)復雜，特別是高等動物在充分發(fā)育的條件下，個體組織的構造就更加復雜。肌肉和神經之間有哪些不同呢？后者與細胞組織（只是名稱和植物一樣）是否就是具有收縮性的組織以及角質組織之間的哪些區(qū)別呢？只要觀察一下這些組織的形成過程就可知道，這些繁多的形態(tài)都是由相同的細胞所構成的。所以實際上是由和植物細胞完全同樣的細胞所組成……
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──鈴木善次《生物學史話》
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【解讀】19世紀，生物學取得重大進展，最突出的成就就是細胞學說的提出、達爾文進化論的建立和遺傳學的誕生。細胞學說的確立，具有劃時代的意義，它用有機體的顯微構造證明了有機界的統(tǒng)一，揭示了動植物的共同起源。
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（1）1838年，德國植物學家施萊登發(fā)表《植物發(fā)生論》一文，提出細胞是一切植物結構的基本單位，植物體所有器官組織都是由細胞組成的。植物發(fā)育的基本過程就是細胞形成的過程。
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（2）1839年，施旺在《關于動植物的結構和生長的一致性的顯微研究》一書中，把施萊登的學說擴大到動物界，形成了整個生物界的細胞學說。由此細胞學說正式創(chuàng)立。
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達爾文與進化論
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1．生物進化論的創(chuàng)立
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〔材料一〕生活條件的變化，對生物變異十分重要；它既直接作用于生物的構造體制，又間接影響到生殖系統(tǒng)。要說變異在一切情況下都是天賦的和必然的，并不太確切。遺傳性及反祖性的強弱，決定著變異能否繼續(xù)下去。變異性受控于許多未知定律，其中最重要的是相關生長律。其中部分的可歸因于生活條件的作用，也許還相當巨大。
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──達爾文《物種起源》
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〔材料二〕在變異的生活條件下，幾乎生物構造的每一部分都會表現出個體差異；由于生物以幾何級數增加，在生命的某一年齡，在某一年，某一季節(jié)都會出現激烈的生存斗爭，這些都是無可爭辯的事實。生物相互之間，生物與生活條件之間，無比復雜的關系會引起在結構、體質和習性上對生物有利的無限變異；所以有人說，有利于生物本身的變異，從未像人類本身經歷過許多有利變異那樣地發(fā)生過，那就太奇怪了。如果對生物有利的變異的確曾發(fā)生，具有次特性的生物個體，就會在生存斗爭這獲得保存自己的最佳機會；根據強有力的遺傳原理，它們便會產生具有相似特性的后代。我把這種保存有利變異的原理，或者適者生存的原理，稱為自然選擇。自然選擇導致生物與其有機和無機的生活條件之間關系不斷得以改善，在許多情況下，能使生物體制進化。但如果低等、簡單的類型能很好地適應其生活環(huán)境，它們也可以長久地生存下去。
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──達爾文《物種起源》
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〔材料三〕每一種生物都在努力以幾何級數增加其個體的數目；每一種生物在生命的某一時期、在某一年中的某一季節(jié)，在每一代或間隔一定時期，都不得不為生存而斗爭，而且都會遭到重大毀滅。說到生存斗爭，我們聊以自慰的信念是：自然界的斗爭不是無間斷的，我們不必為之感到恐懼，死亡的來臨通常是迅速的，而強壯、健康、幸運的生物不但能生存下去，而且必能繁衍下去。
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──達爾文《物種起源》
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〔材料四〕人是從某一種在形態(tài)上不那么高貴的形態(tài)傳下來的。襯托著這個結論的一些基礎是永遠不會動搖的，因為人和低等的動物相比，在胚胎的發(fā)育上，既有密切的相似性，而在結構和素質上，又有著無數的相似之點，其中有高度重要的，也有微不足道的，例如人體上所保留的種種遺留而發(fā)育不全的器官，以及間或發(fā)生的一些變態(tài)的反祖遺傳的現象──都是無可爭辯的事實。
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──達爾文《人類的由來》
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〔材料五〕人也罷，低于人的動物也罷，在他們中間通行著相類似的一些遺傳法則，人在數量上的增長率傾向于比他的生活資料的增長率為快，因此，他時常受到一番嚴酷的生存競爭的折磨，而自然選擇或自然淘汰就會在它威力所及的范圍以內建成它所能達成的效果。自然選擇進行工作，不一定要依靠世代相傳的一些同性質的特別顯著的變異，個體身上一些輕微而波動不定的差別已經是足夠了的。
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──達爾文《人類的由來》
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【解讀】《物種起源》和《人類的由來》是達爾文全面系統(tǒng)闡述其生物進化論思想的兩部重要著作，對生物學和生物學發(fā)展史的研究有很高的參考價值。
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在這兩部著作中，達爾文第一次對整個生物界的發(fā)生、發(fā)展作出了規(guī)律性的解釋，并用歷史的觀點和方法武裝了生物學，使生物學各個分支學科相互聯系起來，有了共同的理論基礎。這是生物學乃至整個自然科學領域里的劃時代的變革。
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達爾文生物進化論學說的主要思想是：（1）生物普遍具有變異現象。在環(huán)境條件發(fā)生改變的條件下，生物可以在結構、功能、習性上發(fā)生變異。（2）一切生物都具有巨大的繁殖力，繁殖過剩為自然選擇提供了必要性和可能性。（3）生物必然為爭取生存和繁衍后代而彼此進行競爭，即生存斗爭。
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2．進化論引起軒然大波
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〔材料一〕恩格斯對《物種起源》的評價：
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“我現在正在讀達爾文的著作，寫得簡直好極了。目的論過去有一個方面還沒有被駁倒，而現在被駁倒了。此外，至今還從來沒有過這樣大規(guī)模的證明自然界的歷史發(fā)展的嘗試，而且還做得這樣成功。”
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──《馬克思恩格斯全集》，人民出版社1972年版
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〔材料二〕列寧的評價：
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達爾文推翻了那種把動植物種看做彼此毫無聯系的、偶然的、“神造的”、不變的東西的觀點，第一次把生物學放在完全科學的基礎上。
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──《列寧全集》，人民出版社1955年版
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〔材料三〕華生給達爾文的信：
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一開始讀《物種起源》，我就愛不釋手。您的主導思想，就是“自然選擇”的思想，一定會被看做是確定不移的科學真理，它有一切偉大真理所有的特征，變模糊為清晰，化復雜為簡單，并且在舊有的知識上增加了很多新的東西，您是本世紀的……博物學中最偉大的革命者。
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現在，這些新奇的觀點，已經全被提到科學工作者的面前了，似乎真正值得注意的是他們當中還有許多人不能及時地看到他們的正路。
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──轉引自《達爾文》
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〔材料四〕達爾文劍橋時代的老師塞奇威克說：
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當我讀著您的著作的時候，我感到痛苦多于愉快……其中有些地方使我狂笑起來，笑得我兩肋酸痛不堪；還有些地方使我感到極大的痛苦，因為我認為這些是完全錯誤的，而且是令人難堪的惡作劇。
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我一向把因果關系稱為上帝的意志，并且我能夠證明，上帝是為了它所創(chuàng)造的萬物的利益而有所作為的，上帝也是依照我們能夠研究并且理解的法則而行動的。
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──轉引自《達爾文》
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【解讀】這四則材料是《物種起源》出版以后所引起的不同反響，對于了解達爾文進化學說的歷史意義有參考價值。《物種起源》的出版在生物領域里產生了巨大而深遠的影響。……生物學這個仍舊被宗教神學盤踞的頑固堡壘現在終于也被炸開了。達爾文提出的進化論學說使《創(chuàng)世紀》中的真理受到人們的懷疑，而且把基督教神學的整個理論體系摧毀了。
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（1）進步學者對進化論的認可和支持。（2）堅信“神創(chuàng)論”的自然科學家對達爾文進化學說的攻擊。
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3．在斗爭中傳播
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〔材料一〕牛津大主教威爾伯福斯在一次辯論中說：達爾文先生要我們相信的，是每一頭四足獸、每一條爬蟲、每一條魚、每棵植物、每只蒼蠅、真菌全都是第一個會呼吸的生命原生質細胞傳下來的。哪一個特殊的蘑菇配得上這個非凡的榮譽呢？達爾文簡直不讓我們相信神的意志的干預是存在的，我們能夠背叛正統(tǒng)的宗教嗎？那是上帝在伯利恒賞賜給我們的，在橄欖枝上宣講的，在耶穌復活的那一天啟示出來的，我們怎能拋棄它，去相信達爾文的理論呢？朋友們，從達爾文先生的理論當中，我們只能得出兩種結論：要么是人類缺少一個不朽的靈魂，或者相反，每個動物、每種植物都有一個不朽的靈魂。每只蝦、每個土豆……甚至一條低級的蚯蚓都有不朽的靈魂。如果是這么回事，我想，今天晚上我們回家以后，就誰也別打算能吃下一份烤牛肉了！
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──《達爾文》
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〔材料二〕赫胥黎說：我認為，人類的高貴身份并不會由于人猿同祖而降低。因為，只有人才具有創(chuàng)造可理解的和合理的語言的天才，就憑這種語言，在他生存的時期逐漸積累經驗和組織經驗；而這些經驗對其他動物來說，當個體生命結束的時候就完全喪失了。因此，人類現在好像站在大山頂上一樣，遠遠高出于他的卑賤的伙伴的水平，改變了他粗野的本性，放射出真理和智慧的光芒！
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──《達爾文》
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【解讀】《物種起源》發(fā)表以后，反對進化論的保守學者同赫胥黎、胡克等進化論擁護者展開了激烈的辯論斗爭。
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保守派認為《物種起源》“是一種推翻上帝的陰謀，意在擾亂對神的信仰，企圖毀滅上帝，想把上帝屏諸門外，是大逆不道的”。他們要“撲滅邪說，拯救靈魂”。
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進化論擁護者認為：進化論戳穿了千百年來神創(chuàng)論宣傳的“上帝創(chuàng)造萬物”的謊言，把越來越多的人從宗教神學的迷信、落后和無知中解放出來。
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進化論學說在這種激烈的辯論中，被越來越多的人所接受。
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（1）大主教威爾伯福斯──進化論的反對者對進化論學說的曲解。（2）進化論支持者赫胥黎對反對理論的批駁。
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4．進化論在中國的傳播
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〔材料〕故知不變一言，決非天運。而悠久成物之理，轉在變動不居之中。是當前之所見，經廿年、卅年而革焉可也，更二萬年、三萬年而革亦可也。特據前事推將來，為變方長，未知所極而已。雖然天運變矣，而有不變者行乎其中。不變惟何？是名“天演”。以天演為體，而其用有二：曰物競，曰天擇。此萬物莫不然，而于有生之類為尤著。物競者，物爭自存也。以一物以與物物爭，或存或亡，而其效則歸于天擇。天擇者，物爭焉而獨存。則其存也，必有其所以存，必其所得于天之分，自致一己之能，與其所遭值之時與地，及凡周身以外之物力，有其相謀相劑者焉。夫而后獨免于亡，而足以自立也。而自其效觀之，若是物特為天之所厚而擇焉以存也者，夫是之謂天擇。天擇者擇于自然，雖擇而莫之擇，猶物競之無所爭，而實天下之至爭也。斯賓塞爾曰：“天擇者，存其最宜者也。”夫物既爭存矣，而天又從其爭之后而擇之，一爭一擇，而變化之事出矣。
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──《天演論》
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【解讀】赫胥黎著、嚴復譯《天演論》一書，主要講述了生物演化中，自然界的作用和人類社會的作用相互制約，相互依賴的關系，對生物的發(fā)生、進化作了科學的解釋，尤其介紹了“物競天擇、適者生存”的觀點。對當時中國的科學界、思想界產生了很大影響，不僅僅是傳播了一些先進的生物學知識，更重要的是“適者生存、優(yōu)勝劣汰”的生物進化觀點，成了當時中國人民為自己的生存要奮起反抗壓迫的鼓動力。
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5．社會達爾文主義
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〔材料一〕從一開始，人口的壓力就已經是進步的近因。全人類也多少受著上述的考驗。人類可以在人口的壓力下前進，也可以不前進，但是按照事物的性質來說，只有那些在人口壓力下確實前進的人會最后獲得生存。
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──《從動物能育性的普遍法則推論人口學說》
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〔材料二〕人這種動物，事實上在有感覺的東西的世界里，已經進展到了領導地位，并且由于他在生存斗爭中的勝利而變成了超等動物。……就人類而論，他已表現出構成生存斗爭的本質的“自我肯定”、那種不擇手段地攫取一切所能抓到的東西和頑強地把持著一切所能保持的東西等特性。
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──赫胥黎《進化論與倫理學》
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〔材料三〕社會中的人，無疑是受宇宙過程支配的。正如其他動物那樣，繁殖不斷的進行，并為尋求生存資料而進行激烈的斗爭。生存斗爭使那些比較不能自己適應于他們生存環(huán)境的人趨于滅亡。最強者和自我求生力最強者趨于蹂躪弱者。
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──赫胥黎《進化論與倫理學》
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〔材料四〕僅僅為了生存而進行的斗爭，永無止境，雖然對少數幸運者來說，它可以緩和并部分的隱蔽起來。繼這種斗爭而來的是一種使生存可以得到理解并使事物的條理與人的道德觀和諧一致的斗爭，但這種斗爭，也同樣是永無止境的。
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──赫胥黎《進化論與倫理學》
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【解讀】英國哲學家斯賓塞將本屬于自然界中的進化論引入到社會科學中，提出了“社會有機體”學說。這一學說后來被眾多的人接受并進一步演繹，逐漸形成了社會達爾文主義。他著有《從動物能育性的普遍法則推論人口學說》。赫胥黎的社會進化論思想反映在《進化論與倫理學》等著作中。
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社會達爾文主義迎合了西方資產階級資本擴張的理論需求，在西方資本主義國家被廣泛宣傳并接受，種族主義者、沙文主義者、軍國主義者、帝國主義者充分地加以利用，為他們的利益服務。
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以上四則材料都是進化論學說向人類社會的擴展，著重反映人類社會發(fā)展中的“生存斗爭”和“優(yōu)勝劣汰”。
第13課　從蒸汽機到互聯網
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“蒸汽時代”的到來
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1．瓦特改進蒸汽機
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〔材料〕瓦特，一七三六年一月十九日出生在蘇格蘭西海岸的一個小港口。父親雖是一個造船工人，有相當良好的教養(yǎng)。瓦特從小就很聰明，在留校讀書時數學最好，尤其對于自然科學特別有興趣……十八歲時……在一個理學機械師門下當學徒……
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有一次瓦特從一個學生的口里，聽到有關紐昆門抽水機的故事。結果立刻引起他對蒸汽機的興趣……然而瓦特最初想象的蒸汽機，也是利用大氣的壓力來推動活塞，這和紐昆門的抽水機并沒有什么不同。到后來瓦特在活塞的上面，用蒸汽代替了大氣的壓力，如此一改良才算發(fā)明了真正的蒸汽機……后來瓦特又繼續(xù)改良，用蒸汽的壓力使活塞在上面也能動……瓦特為了把往復運動改成回轉運動，就又研究出“曲柄”……結果又被歹人竊取設計圖……瓦特又研究出‘日月齒車’……瓦特完成回轉運動以后，他所發(fā)明的蒸汽機就可以用來發(fā)動各種機械……蒸汽機一發(fā)明，就立刻被廣泛使用，大規(guī)模的工廠一個個出現……立刻使以前的手工業(yè)完全機械化，因此那些在家庭式手工藝工廠做工的人，就都轉移到資本家經營的大工廠去。
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……瓦特所發(fā)明的蒸汽機，就是歐洲產業(yè)革命的原動力，的確是一件具有劃時代歷史意義的大事。
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──馮作民《西洋全史》，第511～514頁
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【解讀】這則材料對我們了解瓦特改進蒸汽機的情況有參考價值。最早關于蒸汽機的設想，可追溯到公元１世紀的古羅馬，利用火力推開教堂大門的機器，是世界上最早的蒸汽機。１７世紀末１８世紀初，礦井排水問題十分突出，眾多的發(fā)明家思考并設法去解決。最早發(fā)明利用蒸汽力排水機器的是英國人薩弗里，后經過許多人的研究創(chuàng)造，不斷推陳出新，英國鐵匠出身的紐可門發(fā)明了一種新的可供實用的蒸汽機，慢慢地紐可門蒸汽機的缺點凸顯出來，它加工粗糙，效率低。瓦特正是在紐可門蒸汽機的基礎上發(fā)明了新蒸汽機。
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瓦特是英國偉大的發(fā)明家，格拉斯格大學的機械修理工，他勤奮好學，善于觀察，掌握了法文、德文和意大利文，讀過許多著名物理學家、化學家的著作。1769年，瓦特對紐可門蒸汽機進行了一系列的重大改進，制成了單向蒸汽機，不久取得專利權。1785年他研制成了聯動式蒸汽機。從最初接觸蒸汽機到瓦特蒸汽機研制成功，瓦特經過了二十多年的艱難歷程，他雖然多次受挫，屢遭失敗，但仍以對科學的執(zhí)著進行革新，把那種最初只能用于礦井抽水的蒸汽機，變成了即將翻轉世界的蒸汽機。
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（１）瓦特勤奮好學，勇于創(chuàng)新。（２）瓦特的蒸汽機被廣泛使用，成為歐洲產業(yè)革命的原動力。
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2．蒸汽機的作用
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〔材料一〕瓦特的蒸汽機解決了大工業(yè)發(fā)展所必需的動力問題，推動工業(yè)革命向縱深發(fā)展。煉鐵廠用它來開動鼓風機，為高爐提供風力，煤礦用它來排除礦井積水，紡織行業(yè)用它來作為動力。1785年用于棉紡廠，1793年用于毛紡廠，1789年用于織布廠。1800年，英國全國已有蒸汽機321臺，總功率5 210馬力，1825年增至15 000臺，總功率375 000馬力。
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──劉祚昌等主編《世界通史》近代卷上，人民出版社1997年版，第81頁
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〔材料二〕蒸汽機的歷史意義，無論怎樣夸大也不為過。它提供了治理和利用熱能，為機械供給推動力的手段。因而，它結束了人類對畜力、風力和水力的由來已久的依賴。這時，一個巨大的新能源已為人類所獲得，而且不久，人類還能開發(fā)儲藏在地球中的其他礦物燃料，即石油和燃氣。
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──[美]斯塔夫里阿諾斯《全球通史──1500年以后的世界》上海社會科學院出版社，第287頁
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【解讀】這兩則材料反映了瓦特蒸汽機的發(fā)明給社會帶來了新的動力。
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英國棉紡織業(yè)是新興部門，為了打開市場，需要進行技術革新，1733年，英國鐘表匠凱伊發(fā)明了飛梭。飛梭的普遍使用，造成了紡紗和織布之間的嚴重不協(xié)調，發(fā)生“紗荒”，曾當過木工的織布工人哈格里夫斯發(fā)明了“珍妮紡車”，提高了紡紗效率。紡紗技術方面的革新，要求提供強大而方便的動力，而當時，英國主要利用風力、畜力和水力。風力不穩(wěn)定，往往無法控制；畜力如馬，費用昂貴，往往不聽使喚；水力要有足夠的落差，工廠必須建在有急流的鄉(xiāng)間，交通不便，且受季節(jié)限制。瓦特的蒸汽機正是在這種形勢下應運而生。
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（1）蒸汽機在采礦、紡織、化工、冶金、交通運輸、機械制造等行業(yè)的推廣,形成了許多集中的工業(yè)基地，完成了手工工場向工廠制機械化生產的轉變，極大地促進了工業(yè)革命的發(fā)展，并對社會歷史產生了重大影響，它宣告人類進入了“蒸汽時代”。（2）蒸汽機的使用帶給了機械化生產的迅速發(fā)展與全面展開，而且為新能源──石油、燃氣的開發(fā)提供了可能。
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3．交通運輸的革新
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〔材料一〕1825年9月27日早晨發(fā)生的情景是難以描述的。許多參加這一歷史事件的人整夜都不能合眼，一直站著。人人精神振奮，心情愉快，有些人喜形于色，另外一些人驚訝不已，使得這個場面豐富多彩。
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列車在預定的時刻開動了。“運動號”火車頭由它的制造者──史蒂芬遜──駕駛帶著列車走，火車頭后面是六節(jié)裝煤和面粉的車廂；在這六節(jié)后面的車廂里坐著鐵路的經理和老板，后面又是二十節(jié)改供乘客用的煤車，都擠滿了乘客，最后是六節(jié)裝滿煤的車廂。火車頭上面懸有一面旗，寫著：
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“私人的嘗試有益于國家。”(原文為“periculum privatumutilitas public”)
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鐵路兩旁人山人海，許多人跟著火車跑；另外一些人騎在馬上沿路旁跟隨著火車。在近達林敦的路上有一個大斜坡，史蒂芬遜決定在這個地方試驗火車頭的速度；他放出警號清除道路，加快行進速度達每小時十五英里（二十四公里）。列車進入達林敦車站時，才知道車上共有四百五十個乘客，列車載重共九十噸。
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──周一良主編《世界通史資料選輯》（近代部分上冊）第36頁
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〔材料二〕發(fā)明輪船的美國人富爾敦，是一個繪畫天分很高的人，所以最初他是一個肖像畫家……他為了研究輪船，特別去英國向辛明敦（英國船舶發(fā)明家，1802年，利用瓦特蒸汽機造了一艘有蒸汽劃水車的大船──編者）請教，同時又到法國觀摩費區(qū)（美國人，1787年發(fā)明蒸汽船──編者）的設計圖……買了一架瓦特蒸汽機，在一八七年造了一艘空前卓越的輪船，這就是有名的“克勒蒙特號”，兩側各有一個劃水的水車。
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關于“克勒蒙特號”的第一次試航，是從紐約沿哈德遜河而上，在二四〇公里的航程中，僅僅花費了三十二小時，使所有參觀的人都感到驚奇。
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──馮作民《西洋全史》第523頁
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【解讀】這兩則材料反映了蒸汽機的發(fā)明對交通運輸產生的巨大影響。進入19世紀，無論是陸地交通還是海上交通，技術革新都取得了空前的進步。大約在17世紀，英國的一些采石場和礦區(qū)周圍，就鋪有簡單的木制軌道，裝有木輪的礦車以馬匹為牽引力在上面滑行。1767年，鐵軌開始取代木軌道，1800年后，人們開始研究用蒸汽機作為牽引動力。1814年，英國人史蒂芬遜（1781—1848）成功地將蒸汽機安置在運行的車輛上，這是世界上第一臺蒸汽機車。以當時的眼界，它堪稱“精巧完美，力大無比”，上述材料一就是它當時的寫照。鐵路運輸的優(yōu)越性一經確認，鐵路建筑的狂熱隨之風速掀起。人類水上交通技術的革新，同樣來自蒸汽機的使用。1807年，美國人富爾頓發(fā)明蒸汽汽船，他使用從英國進口的萬能蒸汽機，驅動客輪在哈得遜河航行令世界注目。
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（1）蒸汽機的發(fā)明，推動了交通事業(yè)的發(fā)展，為此，也帶動了其他相關行業(yè)的發(fā)展。（2）交通運輸技術的改進和交通運輸業(yè)的發(fā)展，適應了工業(yè)革命的客觀需要，方便了人們生活，推動了社會的進步。
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電氣革命的出現
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1．電能源的被開發(fā)
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〔材料一〕恩格斯指出“蒸汽機教我們把熱能變成機械運動。而電的利用將為我們開辟一條道路。使一切形式的能──熱，機械運動，電、磁、光──互相轉化，并在工業(yè)中加以利用。
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──《馬克思恩格斯全集》第35卷，人民出版社1971年版，第455頁
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〔材料二〕馬克思預言：“自然科學正在準備一次新的革命。蒸汽大王在前一世紀中翻轉了整個世界，現在它的統(tǒng)治已到末日，另外一個更大得無比的革命力量──電力的火花，將取而代之。”
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──威廉·李卜克內里《回憶馬克思、恩格斯》
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【解讀】這兩則材料揭示了新能源電力取代蒸汽動力已成為歷史的必然。
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透過材料可看到：（1）由于近代工業(yè)的迅速發(fā)展，作為工業(yè)動力的蒸汽機已滿足不了社會的需要，其局限性明顯地暴露出來：a．蒸汽機隨著它的功率增強，體積愈益龐大，使它的使用受到很大限制。b．從蒸汽機到工作機需要一套復雜的傳動機構，如曲柄、連桿、飛輪、天軸（地軸）、皮帶等，才能將動力分配給各種工作機。這種能量傳遞方式既不方便也不經濟，很難實現遠距離傳輸，大大限制了大工業(yè)的發(fā)展規(guī)模。c．蒸汽機雖經多次改進，熱效率仍很低，使用極不經濟。d．蒸汽機只能將熱能單純地轉化為機械能，不能實現多種形式能量的互相轉化。（2）電力的優(yōu)越性日益顯示出來：a．電能可以通過發(fā)電廠和電力網，集中生產，分散使用，便于傳輸和分配。電動機能滿足工業(yè)對小型動力裝置的要求。b．以電力代替蒸汽力等其他能源，是節(jié)約能源總消費量的重要途徑。c．電能的應用靈活，易于轉化為熱、光、機械、化學等形態(tài)的能量，以滿足生產和生活多方面的需要，其他形態(tài)的能也易于轉變?yōu)殡娔堋．電能與其他能源相比，能夠實現快速，精確的控制，它作為動力能有效地促進生產過程的機械化，自動化，從而對變革生產結構具有重要意義，這就為用技術體制代替人的操縱職能，實現生產過程的機械化和自動化創(chuàng)造了前提。
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2．電能源的廣泛應用
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〔材料一〕美國和德國是第二次工業(yè)革命中的兩個發(fā)源地和“中心”。1866年，德國科學家兼工程師西門子發(fā)明了世界上第一臺大功率自激式發(fā)電機，標志著第二次工業(yè)革命的開始。1870年，比利時的格拉姆加以改進，制成環(huán)狀電樞自激式發(fā)電機，成為現代電機的雛形。1884年，英國的帕森斯模仿水輪機原理設計出多級式汽輪機，使之成為帶動發(fā)電機的理想動力設備，電機更臻完善。與此同時，電動機、內燃機得到發(fā)明，變壓、遠距離輸電等技術方法得到突破。到19世紀結束時，電作為新能源已被逐步推廣應用于工業(yè)、照明及城市公用事業(yè)等部門。
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〔材料二〕電力能源的開發(fā)，電機工程的發(fā)展，使得獨立的電力工業(yè)部門日漸成為近代工業(yè)體系中的重要部門之一。發(fā)電、輸電、變電、配電和用電有機地構成一個整體，形成日漸龐大的系統(tǒng)。同時，以電機制造、家用電器為主體的電器行業(yè)迅速崛起，成為新興的產業(yè)部門。1879年，德國造出世界上第一臺電機機車，1880年第一臺電力起重機問世，1881年生產出第一輛有軌電車。電在日常及家庭生活中的用途更是十分廣泛。1870年美國幾乎沒有無電氣設備工業(yè)，9年以后電氣設備工廠生產了價值190萬美元的產品，1890年電氣產品價值高達2 180萬美元。
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──引自王斯德主編《世界通史》，華東師范大學出版社2001年版，第272～273頁
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【解讀】這兩則材料使我們認識到電的發(fā)明和應用，開辟了一個新時代──電力時代。電力技術極大地解放了生產力。
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（1）電力技術革命改變社會的面貌，使社會文明發(fā)展到新階段；（２）電作為新能源已被逐步推廣應用于工業(yè)，照明及城市公用事業(yè)等，使電力工業(yè)部門日漸成為近代工業(yè)體系中的重要部門之一；（３）科學技術向生活各個方面滲透，使人們的消費方式，服務方式，交往方式等發(fā)生了急劇的變化；（４）電力技術革命使人的體力在更大范圍內得到解放，人的聰明才智得到更大的開發(fā)和利用。
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3．電力技術革命
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〔材料一〕在把實驗室里的發(fā)現轉變?yōu)橛I(yè)的產品過程中，可以辨識出四個主要階段，每一階段各關涉到新電學原理的一種不同的實際利用。這些階段是電報、電鍍、弧光燈照明、最后是白熾絲燈。其中第一項需要很小的電流，主要導致了電池組和接收器的改進，并且因此大大地發(fā)展了電學理論。
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在另方面，電鍍需要強大的電流，就優(yōu)先使用了某些由電機產生的電，這就導致法拉第原理的最初幾種應用，但有一種只用了永磁鐵（匹克西機），因而是弱而不夠有效。還有，電鍍工業(yè)的需要絕不會很廣泛。
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──貝爾納著《歷史上的科學》，科學出版社1981年版，第355頁
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〔材料二〕如此看來，從法拉第發(fā)現后到愛迪生的應用，中間隔了五十年，并非由于科學或技術的滯后，而主要是由于經濟的和社會的原因。十九世紀中葉還無法可以使得有組織地利用科學的意圖達到能生利的階段。可是一旦達到這個階段，也就無法遏制它。電光和電力已來到了；它們要在下一世紀里擴張得比蒸汽快得多。
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──同上書第356頁
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【解讀】上述材料說明電力技術賴以發(fā)展起來的社會條件是逐步形成的。通過資料可以看到：（１）動力技術的發(fā)展是社會需要的結果，工業(yè)發(fā)展對動力類型的需求是變化的。（２）電能應用于經濟生活，是隨著生活發(fā)展的需要而發(fā)展的。電能應用于生活，大體經歷了電訊、電鍍、照明和動力等四個階段。電訊需要很小的電流，用蓄電池就可以滿足要求，電鍍需要強大的電流，但這種需求不廣泛。只有到照明和動力的發(fā)展才提出對強大電源的需求。為電能提供便捷的設施也是促進電力發(fā)展的條件。電力的普遍應用依賴于分布很廣的電力網。人們首先設置了廣泛的給水和供應煤氣的網，后來出現了電報和電話網。只有當社會對電能提出普遍要求時，才可能出現電力網。（3）科研組織，科技人才也是科技成果運用到生產中去的主要條件。
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4．工業(yè)革命對世界的影響
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〔材料一〕1820～1890年，英國70年間生產總量增加了60倍，人口增加3倍，人均產值增加13倍。一個勞動力平均每年工作時間從3 000小時減到1 700小時，勞動生產率提高了20倍，人均壽命從35歲增至79歲。
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英國農業(yè)在國民生產總值中的比重從1770年的45%降至1841年的22%，1901年再降至6%，工業(yè)相應地從4%升至34%和69%。
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〔材料二〕18世紀下半葉至19世紀初，英國企圖壟斷先進的工業(yè)生產技術，曾頒布禁止熟練工人移民和機器出口的禁令。但是新技術是封鎖不住的，許多技術人員和熟練工人不顧禁令移民國外。
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法國在18世紀70年代引進英國的珍妮紡紗機以后，歐美大國相繼引進。他們不僅大量地進口英國的機器，而且還引進英國企業(yè)家和技術人才。
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19世紀40年代，法國一半的鐵路公司有英國的股份，英國還在美國、俄羅斯等地建立一系列股份公司。
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〔材料三〕最早開始工業(yè)革命的英國也是最大的殖民地國家。英國的機器制成的產品摧毀了印度手紡機和手織機，破壞了殖民地的城鄉(xiāng)工場手工業(yè)，英國的蒸汽機和科學技術在印度全境把農業(yè)和手工業(yè)徹底摧毀了。
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英國還打破了亞非國家的封閉和與世隔絕，破壞了傳統(tǒng)社會經濟結構。促進了這些地區(qū)的資本主義生產關系的緩慢發(fā)展。把亞非國家卷入工業(yè)化的洪流，變成世界資本主義大市場中的一部分。
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──［美］斯塔夫里阿諾斯《全球通史──1500年以后的世界》，上海社會科學出版社，2001年版
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【解讀】透過資料可看到：（１）對英國的影響：機器生產取代手工勞動，工廠制取代了手工工場，極大地提高了生產率，促進了資本主義的發(fā)展；工人的生活狀況有所改善，平均工作時間縮短，人均壽命提高，促使產業(yè)結構的變化，工業(yè)在國民生產中的總值大大超過農業(yè)。（２）對其他國家的影響，英國的技術和技術工人流向國外，工業(yè)革命擴展到英國以外的其他國家；密切了英國同其他國家的經濟聯系。（３）對亞洲的影響：較早完成工業(yè)革命的英、法、美等先進資本主義國家都積極進行殖民擴張，使亞洲一些國家淪為其殖民地或半殖民地，把它們卷入資本主義世界市場，加劇了當地的貧困和落后，造成東方從屬于西方的局面，另一方面，它們也破壞了亞洲國家的封閉與隔絕，破壞了當地傳統(tǒng)的社會經濟結構和落后的生產關系，在一定程度上改造了亞洲社會。（４）工業(yè)革命極大地促進了生產力的發(fā)展。引起了社會結構的重大變革，密切了世界各地的聯系，改變了世界面貌；科學技術是第一生產力，應充分利用工業(yè)革命的成果增強國力，促進社會的進步和發(fā)展。
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5．兩次技術革命中科學與技術的關系
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〔材料一〕科學開始時對工業(yè)沒什么影響。我們迄今所提到的紡織工業(yè)、采礦工業(yè)、冶金工業(yè)和運輸業(yè)方面的種種發(fā)明，極少是由科學家們作出的。相反，它們多半是由響應非凡的經濟刺激的、有才能的技工完成的。不過，１８７０年以后，科學開始起了更加重要的作用。漸漸地，它成為所有大工業(yè)生產的一個組成部分。工業(yè)研究的實驗室裝備著昂貴的儀器、配備著對指定問題系統(tǒng)研究的訓練有素的科學家，它們取代了孤獨的發(fā)明者的閣樓和作坊。
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──［美］斯塔夫里阿諾斯《全球通史──1500年以后的世界》，第291頁
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〔材料二〕從最早的時代起，就有機器被發(fā)明出來，它們極為重要，如輪子，如帆船，如風車和水車。但是，在近代，人們已發(fā)明了作出發(fā)明的方法，人們已發(fā)現了作出發(fā)現的方法。機械的進步不再是碰巧的、偶然的，而成為有系統(tǒng)的、漸增的。我們知道，我們將制造出越來越完善的機器；這一點，是以前的人們所未曾認識到的。
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──李普曼《道德序論》，第235頁
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〔材料三〕在工業(yè)革命的第一階段，紡織、采礦、冶金和運輸業(yè)中的種種創(chuàng)造發(fā)明，多半是由有才能的技工完成而非科學家做出，科學對工業(yè)尚無多少直接影響。１８７０年以后，工業(yè)革命進入第二階段，科學家進入工業(yè)研究的實驗室，幾乎所有的工業(yè)部門都受到科學的影響。科學的作用凸現并逐漸成為大工業(yè)生產的組成部分。
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──馬克垚主編《世界文明史》，北京大學出版社2004年版，第９８５頁
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〔材料四〕電力時代，也就是第二次技術革命，它的引發(fā)力量不是來自生產技術本身，而是來自似乎同生產毫無關系的科學研究成果。這就是：1931年法拉第發(fā)現的電磁感應定律；1864年麥克斯韋建立的電磁理論，并預言電磁波的存在；1888年赫茲發(fā)現電磁波。這些發(fā)現，引發(fā)了發(fā)電機、電動機、電報、無線電的發(fā)明。
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──李佩珊、許良英主編《20世紀科學技術簡史》，科學出版社1999年版，第748頁
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【解讀】以上材料對我們了解兩次科技革命中科學與技術之間的關系有重要的幫助作用。
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（１）第一次技術革命生產經驗起到主導作用。工具機和蒸汽機的發(fā)明主要是靠工匠的技藝和經驗的積累，科學原理只起到輔助作用。而電力技術革命，各種電力技術主要都是在電磁學理論研究的基礎上產生的，都是以科學理論的突破為前導。（２）第一次技術革命只是發(fā)揮傳統(tǒng)技術的作用，與生產融為一體。而到電力時代，技術發(fā)展為技術科學，作為科學化理論體系指導生產，成為連接科學與生產的紐帶。（３）第一次技術革命時，科學原理轉化為物質成果的速度較慢，如果說牛頓力學、熱力學用了１００～２００年的時間才完成了理論到技術的滲透或生產應用。那么，從電磁學理論到電力技術的轉移，一般只經歷了幾十年，甚至十幾年。電力技術革命以來的技術發(fā)展，越來越明顯地表現出近代技術直接為社會生產服務并依賴于社會經濟的發(fā)展。
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6．資本主義的高速發(fā)展
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主要資本主義國家工業(yè)年平均增長率（％）
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英國
美國
法國
德國
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1861～1873年
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1874～1890年
1891～1900年
（1851～1873）
3．3
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1．7
1．6
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5．0
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5．2
3．5
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（1870～1890）
2．1
2．6
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3．8
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3．5
4．8
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1870～1910年世界船舶數
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（單位：百萬凈噸）
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年份
帆船
汽船
1870年
14．1
2．7
1880年
14．5
5．5
1890年
12．0
10．2
1900年
10．0
16．2
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1870～1900年的鐵路網
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（單位：千公里）
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年份
全世界
歐洲
美洲
亞洲
非洲
澳洲
1870年
210
105
93
8
2
2
1880年
372
169
175
16
5
8
1890年
617
224
331
34
9
19
1900年
760
284
402
60
20
24
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世界貿易指數和貿易總額
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年份
世界貿易指數
(以1913年為100)
貿易總額
(單位：10億法郎)
1870年
24
45．5
1880年
36
68．8
1890年
49
94．2
1900年
68
118．2
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──吳于廑、齊世榮主編《世界史·近代史編》下，高等教育出版社第238～243頁
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【解讀】19世紀最后３０年，資本主義處于高速發(fā)展時期，從上面幾張表格的統(tǒng)計數字可得到有力證明。
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（1）經濟方面：這一時期，資本主義各國的經濟發(fā)展不平衡，美、德發(fā)展非常快。英、法老牌資本主義國家發(fā)展緩慢，但并非完全陷入停滯狀態(tài)。英國工業(yè)革命的完成使英國居世界第一位，因為當時英國國內政局安定、自由開放、招攬人才，政府重視科學技術的轉化應用。而到19世紀70年代以后，英國對待科學技術的態(tài)度由積極采用技術到抵制新技術的推廣應用。原因是蒸汽時代的輝煌成就，助長了某些產業(yè)部門的惰性，致使思想保守，目光短淺，導致英國在19世紀末退居世界第三位。（2）交通方面：交通運輸業(yè)在這一時間有較大發(fā)展，船舶是當時唯一可以把被海洋隔絕的國家和地區(qū)聯系起來的交通工具。但木帆船裝貨艙位小，航速慢、風險大、運費也高，不能適應世界貿易發(fā)展的需要。以蒸汽渦輪機，柴油機為動力的鐵殼或鋼殼輪船改變了這種狀況，它速度快，安全可靠，輪船在航運中取得優(yōu)勢地位。另外環(huán)繞世界的鐵路網也初步形成，對世界經濟的發(fā)展起了非常重要的作用。（3）貿易方面：在１９世紀５０～６０年代，卷入世界市場的大多是農業(yè)占主導地位的國家，工業(yè)中心只有一個英國。英國消費農業(yè)國的原料，同時供給它們必需的工業(yè)品。到１９世紀末２０世紀初。一批新興工業(yè)國家興起，英國貿易壟斷地位被打破。世界貿易形成了多中心的新格局。這一時期原料和工業(yè)制成品的世界貿易額呈現出均衡發(fā)展的趨勢，說明工業(yè)發(fā)達國家與初級產品生產國家之間的國際分工以及世界各國的相互依賴程度都加強了。
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7．城市化
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〔材料一〕據統(tǒng)計，到１８５１年時，英國總人口為１ ８００萬，其中農村人口占４８％，而城市人口占５２％。同期，法國、美國等仍然是農村人口占較大優(yōu)勢，而德國、俄國和意大利農村人口更是占絕大多數，與英國的城市化相比較，這些國家簡直是一些“巨大的村莊”。
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──王斯德主編《世界通史》第二編，華東師范大學出版社，第108頁
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〔材料二〕以棉紡織業(yè)中心城市曼徹斯特為例，工業(yè)革命前，這里人口僅在１萬左右，幾條又窄又暗的街道，連通城外高凹不平的舊路，河邊的獨木橋形影相吊。它沒有市政機關，也不選派議員到英國下院，作家笛福稱之為“英國最大的村落之一”。１７８６年，居民們看到了第一根煙囪，即高聳在屋頂的阿克萊特紗廠的煙囪。僅過了１５年后，曼徹斯特已有約５０個紗廠，大多數都擁有了蒸汽機，成排的大煙囪日夜不停地將滾滾濃煙吐向天空。紗廠周圍是工人的棚屋，綿延數里，幾乎將舊城區(qū)包圍。城市中心區(qū)域已經美化，那里開辟了寬闊的街道，旁邊設有商店。
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──羅伊斯頓·派克《被遺忘的苦難·英國工業(yè)革命的人文實錄》，福建人民出版社1983年版，第299頁
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〔材料三〕大批人口進入城市，促進了工業(yè)中心的發(fā)展即加速了城市化的進程。交通和醫(yī)學技術使大都市的形成成為可能。1850—1900年，倫敦和紐約的人口分別從268萬和70萬增加到658萬和344萬。到1914年，英美等西方國家國家城市人口已經占到總人口的絕對多數。
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──馬克垚主編《世界文明史》(下)，第992頁
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【解讀】上述材料描述了城市化的進程。對我們了解工業(yè)革命促進城市化進程加快有參考價值。城市化新石器時代就有了，在以后數千年間，城市的規(guī)模取決于周圍地區(qū)生產糧食的數量。工業(yè)革命后，處于分散、隔絕或聯系不大的人口，集中在一些城市，城市化進程加快。
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（1）工業(yè)化程度越發(fā)達的國家，城市人口比重越高，反之，工業(yè)化程度不發(fā)達，城市人口比重則越低。（2）從城市的規(guī)模來看，英國的水平也居于世界前列。（3）由于城市化速度過快，缺乏總體設計規(guī)劃，城市布局顯得零亂，一邊空氣清新，環(huán)境舒適，交通方便，一邊骯臟混亂，貧困饑餓，疾病四伏，這種城市的分裂，反映出近代工業(yè)社會兩大階級的對抗和沖突。（4）城市化加快，一方面城市更加繁榮，人們的生活更加美好；另一方面人口過度集中，工廠污染嚴重，也是造成環(huán)境惡化的原因之一。
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8．技術革命對生態(tài)環(huán)境的影響
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〔材料一〕“挑戰(zhàn)者”號航天飛機首次飛行的負責人１９８３年４月的報告說明了當今全球范圍的生態(tài)環(huán)境問題：“看到我們的大氣層變得這么臟真令我震驚。不幸的是，這個世界在快速變成一個灰色的行星。我們的環(huán)境顯然在快速變壞……這意味著什么呢？這意味著我們在污染我們的家園。”
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〔材料二〕酸雨是由二氧化硫和氮的氧化物與云中的水蒸氣混合而成的，它正嚴重地損害著北歐、加拿大東部和美國東北部的森林、湖泊和耕地。
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〔材料三〕“溫室效應”是因礦物燃料燃燒產生二氧化碳而形成的，它讓陽光進入大氣層，從而使地球增熱，但卻抑制熱輻射釋放到外層空間。美國環(huán)境所警告說，到２１００年全球的平均溫度可能上升攝氏５度或華氏９度，從而導致海平面升高，引起氣候的巨大變化，擾亂世界經濟。
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──［美］斯塔夫里阿諾斯《全球通史──1500年以后的世界》，第935～937頁
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【解讀】以上材料使我們認識到技術革命對生態(tài)環(huán)境的破壞。
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隨著兩次技術革命的迅速發(fā)展，它不僅影響著人類社會，還對地球這顆行星本身產生了巨大影響。第一次工業(yè)革命刺激了人口的劇增，第二次工業(yè)革命發(fā)達國家的人口出生率和死亡率大體一致，而發(fā)展中國家由于食品衛(wèi)生的提高和醫(yī)療保健條件的改進，死亡率下降，而出生率仍很高，使得世界人口的增長率不斷持續(xù)上升。
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（1）人口的壓力導致農業(yè)、工業(yè)活動頻繁，給生態(tài)系統(tǒng)產生巨大的壓力。（2）因商業(yè)性采伐和農民開墾荒地，使砍伐正向全球蔓延。工業(yè)垃圾、有毒的化學品和放射性廢棄物，導致水污染，空氣惡化。（3）大自然并非天性善良，技術也并非天生邪惡，我們必須學會如何運用我們的技術來制止大自然的恣意妄為，增加我們的安全感和舒適感。
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信息技術的發(fā)展
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1．電子計算機的發(fā)展
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〔材料〕巨型化是指高速運算、大存儲容量和強功能的巨型計算機。巨型計算機的運算能力一般在每秒百億次以上，內存容量在幾百ＭＢ甚至十幾個ＧＢ。巨型計算機主要應用于科學研究。巨型計算機的研制反映了一個國家科學技術的發(fā)展水平。
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微型化是指隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展應用及多媒體技術與其他軟件技術的成熟，計算機的處理能力、速度與性能價格比進一步提高，而計算機的體積、重量、功耗日趨降低，更廣泛地滲透到人們的工作和生活中。
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網絡化指利用現代通信技術和計算機技術，把分布在不同地點的計算機連接起來，按照網絡協(xié)議相互通信實現資源共享。計算機網絡技術的發(fā)展，對世界科技、經濟和社會產生重大影響。計算機網絡將向著體系結構和協(xié)議標準開放、各種服務應用高度集成、信息傳輸高速度和智能化方向發(fā)展。
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智能化是指要求計算機具有模擬人的感覺和思維的能力。其主要研究領域包括：自然語言的生成與理解、模式識別、自動定理證明、自動程序設計、專家系統(tǒng)和智能機器人等。
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──鄒海林、徐建培編著《科學技術史概論》，科學出版社2004年版，第319～320頁
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【解讀】上則材料對我們了解計算機的發(fā)展方向有參考價值。人類制造的計算機是用來代替人類大腦功能的工具，是信息加工的工具。１９４６年美國國防部組織的研究機構研制成功了世界上第一臺解決數值計算的計算機ＥＮＩＡＣ。這臺計算機用了18 000只電子管，重３０噸。最初運算時還常常發(fā)生電子管燒壞的現象，但當時這臺計算機解決了不少數值計算問題，節(jié)約了人力和時間。從第一臺電子計算機的誕生到現在，不斷與其他技術相配合，不斷地改進與發(fā)展，至今，已經歷了五代。第一代（１９４６～１９５６年）是電子管時代；第二代（１９５７～１９６２年）是晶體管時代；第三代（１９６３～１９７０年）是集成電路時代；第四代（１９７１年以后）是大規(guī)模集成電路時代；第五代（目前）是所謂智能計算機時代。
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（１）電子計算機大大解放了人的智力，它可以模擬并代替人腦的部分思維功能，在人類生產實踐、科學研究活動和社會生活中引起巨大變革。（２）電子計算機的應用為工業(yè)化社會過渡到信息化社會創(chuàng)造了條件，將引起一場新的產業(yè)革命。（３）電子計算機的應用引起了科學研究方法的重大變革，可以提高觀察和實驗的現代化水平，為精確地、大量地、有目的地獲取信息，處理信息提供了工具。
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2．網絡的發(fā)展
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〔材料一〕計算機網絡一般是指把分布在不同地點、具有獨立功能的多臺計算機通過線路和設備互相連接，利用功能完善的網絡系統(tǒng)軟件，按照網絡協(xié)議進行通信，實現數據資源共享的系統(tǒng)環(huán)境，也可以簡稱為網絡，最簡單的網絡就是兩臺計算機互連，最復雜的計算機網絡則是將全世界的計算機連在一起。
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──許秀中《網絡與網絡犯罪》，中信出版社2004年版，第5頁
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〔材料二〕計算機網絡是計算機技術和通信技術相結合的產物。通信技術的發(fā)展和通信網絡的建立，是實現計算機之間數據交換和信息傳遞的前提條件；同時，計算機網絡的發(fā)展也促進了通信技術的提高，提高了通信網絡的性能。從２０世紀４０年代中期計算機的出現，迅速發(fā)展到今天的計算機網絡，這短短五十多年的演變過程，學術界普遍認為大致可以將其劃分為三個發(fā)展階段，即具有通信功能的單機系統(tǒng)、具有通信功能的多機系統(tǒng)和計算機網絡系統(tǒng)。
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──同上書，第１３～１４頁
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【解讀】以上材料對我們了解互聯網的基本概念和發(fā)展有一定的參考價值。計算機網絡的構想，萌芽于美國２０世紀６０年代對分布式通信的研究。為了在戰(zhàn)爭中確保通信的暢通，建立一個類似于蜘蛛網的通信系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在某個交換節(jié)點遭到破壞的情況下，能夠自動尋找其他途徑，完成通信的自動、快捷修復；同時，能夠同步傳達指揮中心的命令，即可以共享通信的信息資源。為此，美國軍方大力推進計算機網絡研究，許多學術部門和研究機構也都加入進來，使計算機網絡得到快速發(fā)展。
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（1）互連性：網絡是計算機的群體，由多臺計算機組成，這些計算機之間通過一定的方式互連以便彼此能夠交換信息，進行通信；（2）獨立性：網絡上的計算機既相互連接，又相互獨立，任何一臺計算機都不能完全干預其他計算機的工作，這是形成網絡空間自由的基礎；（３）共享性：網絡打破了距離與國界的限制，通過交換信息，實現資源共享，且在共享的基礎上達到互動，進行交流和溝通；（4）效率性：網絡的效率性體現在一是通過信息的高速傳遞，實現實時通信。二是通過均勻負荷和分布處理，提高工作效率。
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3．信息技術的發(fā)展
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〔材料一〕我們知道，物質、能量、信息是人類社會生活的三個基本要素。沒有物質的世界是一個空虛的世界，沒有能量的世界是一個死寂的世界，沒有信息的世界則是一個混亂的世界。物質、能量及信息三者缺一不可。但是，人類對物質、能量及信息的認識和利用，卻不是同步的……人類對信息的認識與利用，實際上，是伴隨著對物質和能量的認識與利用而開始的。但是，由于信息的復雜性導致建立在理論水平上的信息技術出現的稍晚一些。但是，隨著社會的發(fā)展，各個方面對于工作速度，效率及質量的要求愈來愈高。因而，對信息的認識與應用就顯得日益迫切了。在這種需要下，70年代以來，由于大規(guī)模集成電路及微型計算機的出現，為信息技術的發(fā)展與普及創(chuàng)造了基礎性條件……也就是說，在人類社會生活三個基本要素（能量、物質、信息）中，當代最突出的是信息之運用。
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──陳筠泉、殷登祥主編《科技革命與當代社會》，人民出版社2001年版，第87～88頁
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〔材料二〕個人計算機和大型計算機的開發(fā)和應用，計算機不再只和計算相關，它正在改變（或決定）我們的生活。1996年，美國著名學者尼葛洛龐帝的《數字化生存》一書認為：“信息DNA”正在迅速取代工業(yè)經濟時代的原子，成為人類生活的交換物。移動電話，筆記本電腦，高清晰度電視，數字相機等數字化產品，進入人類生活，成為日常生活用品。它將改變我們的學習方式，工作方式，娛樂方式，一句話，改變我們的生活方式。
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【解讀】上述兩則材料對我們了解信息技術發(fā)展，以及信息技術發(fā)展引起了人們生活方式改變有參考價值。人類為了生存，首先認識和利用物質，為此，人類祖先逐步從舊石器時代、新石器時代進入青銅器時代，直至鋼鐵時代、高分子材料時代。物質認識稍后一些是能量，人類對能量的認識利用最早是人類自身的體力，隨后開始了對自然動力（畜力、風力、水力等）的認識與利用，再后是蒸汽力，電能、原子能。人類對信息的認識與利用，是伴隨對物質和能量的認識與利用而開始的。以控制論，信息論、系統(tǒng)論及計算機科學為基礎的科學成果促進了科學思維的變化，于是科學家們將信息作為人類歷史上物質與能量之后的第三個開發(fā)對象進行研究。
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（1）信息技術的開發(fā)和應用時機成熟。（2）信息技術發(fā)展改變著人們的生活方式。
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4．知識經濟興起
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〔材料一〕20世紀90年代以來，經濟增長顯示出，知識的投資，能夠直接推進經濟迅速發(fā)展，知識可以迅速擴大和提高傳統(tǒng)生產要素的生產能力和生產效率，知識促使經濟管理更加科學更加現代化，知識也是調整生產要素、創(chuàng)造革新產品和改進生產程序能力的依據。
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〔材料二〕傳統(tǒng)的促進經濟發(fā)展和增長的因素是資本、資源、勞動力的合乎科學規(guī)律的運用。而知識經濟時代，經濟增長是以知識為基礎，尤其是不間斷的新知識的創(chuàng)造以及新知識新技術在經濟、生產中的傳播、轉化、直接推動經濟、生產發(fā)展。因此，知識經濟的目標就是不斷研究和開拓新的科學技術，并迅速應用于生產和生活。經濟學家認為，20世紀末期，世界經濟正從工業(yè)經濟悄然而堅定地向知識經濟轉變的時期，經濟的重心已經轉移到獲得新技術知識，創(chuàng)造和應用新技術的重要性已經超過了工業(yè)經濟時期的傳統(tǒng)經驗與傳統(tǒng)技術。
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──均出自《高校世界歷史配套教材·現代史卷》高等教育出版社，第247～248頁
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【解讀】上述兩則材料對我們了解知識經濟有參考價值。知識經濟是指以知識為基礎的經濟，它恰當地概括了20世紀90年代末世界經濟的最新特點和發(fā)展趨勢，知識特別是經濟理論與科學技術在經濟發(fā)展中的巨大作用，尤其是第三次科技革命，信息技術迅速發(fā)展起來，知識和科技已成為經濟發(fā)展的核心要素。在現代經濟中，知識正成為真正的資本與首要的財富。
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（1）現代經濟理論已把知識列為重要的生產要素。知識經濟還處在起步階段，但作為未來經濟發(fā)展的主旋律正在越來越強烈地被人們所感受。（2）知識經濟與傳統(tǒng)的農業(yè)經濟和工業(yè)經濟相比較，傳統(tǒng)的農業(yè)經濟社會是以廣大的耕地和眾多的人口勞動力為基礎的；而工業(yè)經濟是以大量自然資源和礦藏原料的冶煉、加工和制造為基礎的，以消耗原材料和能源為特征；知識經濟則是一種以最新科技和人類知識精華為基礎、為結晶的經濟形態(tài)，是一種不斷迅速創(chuàng)新的知識密集型、智慧型的經濟形態(tài)。（3）知識經濟的興起不僅會對經濟增長方式、增長速度和經濟結構帶來革命性的影響，而且必將深刻改變人們的生活方式、思維方式和教育方式。
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5．信息高速公路
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〔材料一〕就美國來說，完成信息高速公路之建設，20年內，需要高達4 000億美元的巨額投資。政府預計總投資300億美元，其他資金主要依靠各民間渠道籌集……
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目前，美國各大公司紛紛投入信息高速公路建設的激烈競爭之中。
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〔材料二〕為了適應信息高速公路之發(fā)展，日本提出了以多媒體技術為核心的日本式“信息高速公路”的設想。這個設想利用電話比較發(fā)達的特點，加強光纖網絡的建設，使光纖網絡遍及日本列島。日本電信電話公司決定，到2015年，將投資45萬億日元，把光纜鋪設到每一家庭。日本國際電信電話公司不甘落后，抓住多媒體革命之機會，于1994年初成立了“全球多媒體工作組”，探討與世界各國通信事業(yè)經營者合作，建設國際光纖網的可能性。
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〔材料三〕為了盡快趕上美國正在建設的信息高速公路的發(fā)展步伐，1993年12月，歐洲共同體委員會公布了主席德洛爾的《經濟增長、競爭力和就業(yè)白皮書》，提出要建立歐洲的信息高速公路。建議立即得到歐共體各國領導人的贊同。目前，歐共體委員會已擬訂出為期5年、預計耗資1 500億歐洲貨幣單位（約合1940億美元）的“歐洲信息網基礎設施”計劃，并把歐洲聯盟復興的希望寄托在這個計劃上。
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〔材料四〕政府宣布在今后十年，將投資380億英鎊，建設信息高速公路。英國電信公司于1994年2月宣布，該公司準備投資100億英磅來發(fā)展英國的光纖通信網絡，全部取代原有的銅纜，這一網絡將把每個家庭、學校和辦公室聯結起來。英國決心通過建設信息高速公路來實現現代史上最激動人心的社會經濟發(fā)展。
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〔材料五〕除美國、日本、歐共體、英國、中國之外，加拿大、韓國、新加坡、印度以及巴西、阿根廷、巴拉圭、烏拉圭等南美國家，也都不甘落后，紛紛出籠了自己的“信息高速公路”計劃，掀起一股“信息高速公路熱”。
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──均出自陳筠泉、殷登祥主編《科技革命與當代社會》，第82～83頁
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【解讀】1992年，美國總統(tǒng)競選期間，克林頓打出“信息高速公路”的旗號，作為振興美國經濟的主要方式之一，并與５０年代興建州高速公路相提并論。１９９３年２月２日，美國總統(tǒng)克林頓就職不久，在加州發(fā)表了題為“促進美國經濟增長的技術──經濟發(fā)展的新方向”的報告，并把建設信息高速公路放在新政府技術政策與產業(yè)政策的核心地位。“信息高速公路”的正式名稱應該叫做國家信息基礎設施。信息高速公路建設計劃預計在１０年到２０年內，建成一個能夠給用戶提供大量信息，為人們提供多層次、全方位的信息服務。因此，在全世界掀起了“信息高速公路熱”。
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（１）信息經濟在世界各地得到全面發(fā)展，“信息基礎設施”建設受到世界各國普遍重視。（２）“信息高速公路”的影響是多方面的，一是將加快經濟的發(fā)展，帶來巨大的經濟效益；二是將改變人們的工作和生活方式；三是將引起社會結構的深刻變化。（3）以“信息高速公路”為政策發(fā)展的重點和產業(yè)發(fā)展的基礎，帶動新學科和交叉學科發(fā)展，形成高新企業(yè)群，提高生產率，增強國際競爭力，促進經濟騰飛，因此“信息高速公路”引發(fā)世界各大國紛紛競爭。
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6．知識經濟產業(yè)化
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〔材料一〕西方發(fā)達國家企業(yè)經營者在判斷一個企業(yè)的規(guī)模與實力時，首先考慮的是企業(yè)擁有多少具有最先進的管理知識的科技實力的創(chuàng)造型人才。如名列世界５００強前列的美國電報電話公司所雇用的科研人員，從１９１２年的５０人，上升到１９９８年的３萬人，其中有４０００名博士，還有７名諾貝爾獎獲得者。
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〔材料二〕知識經濟作為一種經濟產業(yè)形式的確定則是９０年代中期以來出現的，其主要標志是美國微軟公司總裁比爾·蓋茨代表的軟件知識產業(yè)的興起。比爾·蓋茨從１９９６—１９９９年連續(xù)位居世界首富榜首。其資產平均每周增加４億美元。１９９９年７月，比爾·蓋茨的微軟公司市值首次逾５０００億美元。如果把微軟公司當作一個國家的ＧＤＰ來衡量，它在全世界排名第１１位，僅次于美國７８ ０００億美元、日本４２ ０００億美元、德國２１ ０００億美元、法國１４０００億美元、英國１３ ０００億美元、意大利１１ ５００億美元、中國９ ０００億美元、巴西、加拿大和西班牙等１０國。微軟公司創(chuàng)辦者蓋茨持有19．84％的股權，市值1122．93億美元，和芬蘭的ＧＤＰ近１ ２００億美元差不多，比新加坡的ＧＤＰ９６３億美元還要大。
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──《高校世界歷史配套教材·現代史卷》高等教育出版社，第248頁
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【解讀】上述兩則材料使我們充分認識到知識投資具有越來越高的回報率。自第二、三次技術革命以來，知識（自然科學規(guī)律，社會經濟發(fā)展規(guī)律）的生產和再生產通常是在研究所或高等學府專門研究機構及實驗室內組織生產的。對于現代企業(yè)家來說，僅考慮投資，設備等傳統(tǒng)生產要素遠遠不夠，獲取新知識、新科技，開發(fā)創(chuàng)新產品，培訓生產創(chuàng)新產品的高水平專業(yè)技術勞動力更為重要。
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（１）知識投資具有越來越高的回報率，這在國際經濟競爭中已得到充分的體現。（２）知識經濟的本質特征是以智力資源為其第一要素。所以凡是體現知識密集型的技術與產業(yè)，包括知識產權、無形資產、咨詢決策以及現代化的管理方法與技術等都受到人們充分的重視。（３）微軟公司的主要產品是軟盤及軟盤中包含的知識，正是這些知識的廣泛應用，打開了計算機應用范圍，取得了巨額財富。（４）我們要牢固樹立科教興國意識，提高全民族科學文化素質，大力加強科技工作，推動科技進步，把經濟建設轉移到依靠科技進步和提高勞動者素質的軌道上，只有這樣，國民經濟才能持續(xù)，快速、健康發(fā)展。
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7．高科技對生活方式的影響
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〔材料一〕辦公室自動化和自動化大樓為信息的收集、儲存、使用、傳輸的自動化提供方便條件，改變了工作方式；家庭生活系統(tǒng)數字化，機器人用于家庭服務，將改變傳統(tǒng)的家庭生活；正在開發(fā)的便攜式信息設備，可以方便地把個人電腦的信息處理能力、因特網的通信網絡、高清晰度電視的生動圖像、電話的便利性等，各種形式的信息放在一臺機器上進行組合，人們用這種設備把電話、發(fā)送電子郵件和數據、開會以及處理其他形式的計算和通信事務聯成一體，這樣就使人類數字化生活又前進一步。
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──陳筠泉、殷登祥主編《科技革命與當代社會》，第182頁
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〔材料二〕知識經濟時代，信息量劇增，信息技術、網絡技術的發(fā)展，使網上商店、網上商場、網上商城大量涌現，人們在網上購物成為一種時尚，網上購物正以其商品信息大、可選范圍廣、成本低、消費者主動性強的優(yōu)勢，為越來越多的人接受，正在成為一種新的消費模式。從消費方式的視角觀察，網上購物、網上消費正在對人類消費方式的革命產生深刻的影響。
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──鮑宗豪《全球化與當代社會》，上海三聯書店2002年版，第123頁
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【解讀】隨著電腦和網絡技術的發(fā)展，人類進入新時代。互聯網突破了空間上的限制，使世界更緊密地連成一體，人們的工作和生活方式發(fā)生了很大變化。
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互聯網大大方便了人們的日常生活，工作環(huán)境得以改變，生活更加豐富多彩，社會交往也發(fā)生了變化。
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8．網絡的教育價值
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〔材料一〕隨著新的信息技術，尤其是互聯網的出現，傳統(tǒng)的教育體制與模式一再受到挑戰(zhàn)；網絡多媒體特質對人類感性認識產生巨大影響，正在逐步改變人們接受教育的形式；遠程教育模式、自我教育模式的形成，正在影響整個人類社會的教育功能，孕育著整個教育領域的革命。
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〔材料二〕網絡引起教育領域革命的突出標志是：網絡教育是自我教育、交互教育。自我教育、交互教育正隨著信息技術、網絡技術的發(fā)展而成為一種潮流，或許在２１世紀出國留學將成為稀罕事，到校上學反而會成為富裕人家孩子的特殊服務。因為網絡教育具有不同于傳統(tǒng)教育的明顯優(yōu)勢。
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──均出自鮑宗豪《全球化與當代社會》，第170頁
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【解讀】透過材料我們認識到互聯網的出現為教育提供了新的發(fā)展空間，引起了一場學習的革命。網絡教育的明顯優(yōu)勢有：（1）網絡教育拓寬了學生接受知識的范圍和途徑，傳統(tǒng)的教學，學生只能通過教師、課本，圖書借閱，實驗室實驗等有限幾種途徑學習，而有了網絡，學生自己就可以通過檢索數據庫，專家教學系統(tǒng)自測自學，還可以通過國際互聯網向世界各所學校調閱資料。（2）網絡教育使教育真正成為文化知識傳遞與創(chuàng)新融合的一個連續(xù)體。（3）網絡時代教育使參與式或啟發(fā)式教學成為可能，使終身學習成為普遍趨勢。（4）網絡大學，網絡教育的出現，使教師的地位和職責發(fā)生重大變化，使教育手段也發(fā)生了巨大變化，計算機可以把許多復雜的事物用模擬的方式表現出來，將抽象的概念變得容易理解。網絡資訊的極大豐富為學生的因材施教準備了條件，網絡教學既利于自學也便于檢測學習成果，更有利于教師根據學生的實際，靈活機動地安排教學方法、進度及目標等。（５）網絡教育使遠程教育逐漸普及，教師不再站在教學的絕對主導地位上，教師的作用發(fā)揮在引導學生掌握信息處理工具的方法和分析問題解決問題的能力上，如果一個教師不能適應未來網絡的需要，那么，就會被逐漸淘汰。
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9．網絡犯罪
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〔材料一〕１９８３年９月２２日，美國洛杉磯市警察逮捕了兩個青少年，倫·歐斯欽是優(yōu)秀的大學生，卡賓是出眾的中學生。他們用了整整一個夏天向美國的大型計算機網挑戰(zhàn)，結果，不僅打入了許多大學和一些智囊團的計算機，還打入了國防產業(yè)和軍事設施的計算機。他們作為利用計算機進行犯罪活動的第一批犯人被逮捕。
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〔材料二〕１９７８年，紐約港丟失了一份只有一些奇怪的數據、符號的提貨單，這張?zhí)嶝泦萎敵醪⒉蝗侨俗⒁猓欢斶@張?zhí)嶝泦温涞揭换锸煜び嬎銠C技術的歹徒手里時，他們簡直欣喜若狂。他們根據提貨單上的數碼，很快找到了控制這批貨物的計算機終端。他們利用已掌握的密碼，立即使終端顯示屏上映出了物品的名稱、數量、價值、取貨地點等。接著，他們又按動鍵盤，通知計算機將這批貨物轉到黑市出售。１億美元的貨物就這樣神不知鬼不覺地從紐約港不翼而飛了。
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──黃順基、李慶臻主編《大動力──科學技術動力論》，第420～421頁
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【解讀】計算機犯罪手段主要分暴力和非暴力兩種。暴力手段是指對計算機的物理破壞，此種犯罪易于發(fā)現和避免。非暴力手段是指使用計算機程序和指令進行犯罪活動，此種犯罪最為普遍，上面兩則例子屬于此類。現代社會中，計算機的應用已成為國家和社會安全的重要組成部分。計算機化先行的國家，從忽視計算機安全對策的沉痛教訓中總結出計算機安全必須與計算機應用同步發(fā)展，為了對付日益猖獗的計算機犯罪活動，各國正在不惜工本地加緊研制各種安全防范裝置。特別是進一步完善監(jiān)察機關和法律條例，使罪犯無機可乘，從根本上防止犯罪現象的出現。
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（１）計算機應用在給人們生產、生活帶來方便的同時，也使得犯罪活動猖獗起來。（2）人們在認識利用科技，不僅要關注它積極的一面，也不應忽視它的消極面。（3）必須加大力度研制計算機安全防范裝置和完善法律保護措施。
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