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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流现代科学技术革命的诞生.精品文档.现代科学技术革命的诞生、特征和影响一、现代科学技术革命的诞生（一）20世纪的科学革命1.现代科学革命产生的背景： 到19世纪，机械决定论和还原论仍然影响着物理学、化学、生物学、医学、心理学。它已经根深蒂固地渗透到自然科学的各个研究领域，甚至人类的文化方面。人们在研究复杂事物的过程中，主要采取从实体上进行还原的方法，“试图在所有复杂的现象中找到共同具有的物质实体（如原子），将其作为差异性的共同基础。”爱因斯但指出：“从希腊哲学到现代物理的整个科学史中，不断有人力图把表面上极为复杂的自然现象归结为几个简单的基本观
2、念和关系。”近代科学在诸如力的分解、元素的离解，生物的解剖等方面取得的成功，使人们坚信“机械分割”的思想是无往不胜的，并试图把这种方法推广到对生命现象和社会现象的研究上。机械还原论者坚信，任何复杂的运动形式，都可以最终分解为机械的或力学的运动形式。尽管19世纪的自然科学取得的某些成就已经部分地揭露了机械决定论和机械还原论的局限性，但是要动摇和突破这种规范是不容易的，因为它们是构成近代科学赖以产生和发展的基础。恩格斯说：“把自然界分解成各个部分，把自然界的各种过程和事物分成一定的门类，对有机体的内部按其多种多样性的解剖形态进行研究，这是最近400年来在认识自然界方面获得巨大进展的基本条件。” 1
3、9世纪末，许多科学家都认为，以力学为基础的经典物理学大厦已经峻工，人们在对这幢雄伟大厦表示赞叹之余，又多少流露出满足和无所作为的情绪。著名的德国科学家基尔霍夫（G.R.Kirchhoff）表示：“物理学将无所作为了，至多只能在已知规律的公式的小数点后加上几个数字罢了”。英国大物理学家W.汤姆逊在刚跨入20世纪的第一天的元旦献辞中也说：“在已经建成的科学大厦中，后辈物理学家只能做一些零碎的修补工作。” W汤姆逊在对科学大厦赞叹的同时，又不得不承认在物理学晴朗的天空还有两朵小小的令人不安的乌云。这两朵乌云是什么？为什么它们会引起这位著名物理学家深深的忧虑呢？物理学进入19世纪80年代以来，人们在实
4、验中发现了一系列令人困惑的现象，经典理论对此显得无能为力。其中现象之一，就是迈克尔逊莫雷实验。 1880年，美国物理学家迈克尔逊和化学家莫雷利用光学干涉仪进行了一项搜索“以太风”的著名实验来测量所谓的“以太漂移”。“以太”是根据牛顿经典力学观点所设想的用来传播光的介质，经典力学认为以太充满整个宇宙空间，而且是静止不动的。在牛顿力学中，任何机械运动都是相对于一个参考系进行的。地球相对太阳运动，必然能测得所谓的“以太飘移速度”（即地球和以太之间的相对运动速度）。迈克尔逊和莫雷经过不懈努力，昼夜不停地观察了五天，试验的精密度达到四十亿分之一，也没有找到“以太风”或地球相对于“以太”漂移的运动迹象，于
5、1887年12月宣布实验测得以太“漂移速度”为零的结果。这一否定性的实验结果说明地球和以太之间不存在相对运动。 这就是物理学史上有名的“零结果”，人们曾试图从各个角度对此作出说明，但都难以自圆其说。看来，人们原先对光传播所构想的物理图象是不正确的，使许多持有光是以太波动观点的物理学家大失所望。这一现象被称之为19世纪末20世纪初飘浮在物理学上空的一朵乌云。另一朵乌云与绝对黑体辐射的实验有关。热辐射是普遍的自然现象，物体在任何温度下都会以电磁波的形式向外辐射能量，其量值可以通过实验测定出来。由于绝对黑体在受光照达到热平衡时将会把能量全部以热辐射的形式发送出去，黑体的热辐射要比相同温度下其他任何物
6、体的热辐射强，所以黑体是研究热辐射的理想模型。通过研究黑体辐射来揭示热辐射现象的本质和规律，是19世纪末物理学的一个重要课题。德国物理学家维恩（wwien）发现随着辐射体温度的升高，辐射的峰值会向短波方向移动，即所谓的“位移定律”。1896年，他依据热力学，用半经验半理论的方法找到了“维恩公式”，用以说明黑体辐射谱。发现这个公式在短波段（高频辐射部分）同实验吻合，但在长波段（低频辐射部分）却系统地低于实验值。以后，英国物理学家瑞利（Lord Rayleign）根据经典统计物理学推出另一公式，它在长波段（低频辐射部分）与实验相符合，但在短波段（高频辐射部分紫外光区）完全不能适用。按公式计算的预测
7、值，在紫外一端辐射应趋向无穷大，而实验数据的结果却趋于零。这显然是荒谬的。经典物理学的理论在这里陷入困境和危机。这就是有名的“紫外灾难”。“紫外实验”成为飘浮在物理学上空的又一朵乌云。英国著名物理学家凯尔芬勋爵在1900年的讲演中把这两大疑难称之为经典物理学天空中的两朵乌云。他说：“动力学理论断言“热”和“光”都是运动的方式，现在这一理论的优美性和明晰性被两朵乌云遮蔽的黯然失色了。 实际上，当时物理学天空并非只有两朵乌云，例如被称之为19世纪末物理学的三大发现，即1895年德国物理学家“伦琴”发现X射线，1896年波兰物理学家居里对放射性元素的发现,以及1897年英国物理学家汤姆逊对电子的发现
8、，都是对经典物理学理论的极大冲击：X射线可以穿透物体，说明“不可入性”不是物质的固有属性，而传统观念认为物质是不可入的；放射性辐射表明化学元素会蜕变为其他元素；发现比原子更小的电子，说明原子并非是不可再分的最小实体。原子不可再分的观念由此而发生了根本动摇，面对一系列无法纳入旧理论框架的新事实，一些物理学家感到惊恐万分，他们惊呼：“物理学的危机来临了”“科学破产了”。他们在牛顿力学体系与一些实验发生明显矛盾时，依然坚持牛顿力学必定正确的观点，从而在物理学界造成更大的思想混乱。然而在当时著名的科学家中，也不乏有远见卓识者，如法国科学家彭加勒（H.poincare），他认为，物理学理论与试验事实出现
9、矛盾是好事而不是坏事，它预示着一种行将到来的变革，是物理学进入新阶段的前兆，他指出：要摆脱危机，就要在新实验事实基础上重新改造物理学。可惜的是，他没有跳出旧理论的框架，尽管他的电子动力学在数学形式和实验预言与以后爱因斯但的狭义相对论等价，但在物理解释上却大相径庭，他那富丽堂皇的理论，不过是经典物理学最后的宏伟建筑物而已。19世纪末的三大发现，使人类的认识第一次深入到了原子内部，彻底打破了原子不可分、元素不可变的传统物理学观念。以太漂移实验的零结果和黑体辐射研究中的“紫外灾难”，使经典物理学陷入不可克服的矛盾，成为推动这一时期科学发展的重要机制。2.世纪之交物理学革命的产生物理学危机是物理学革命
10、的前夜，经典物理学天空上的乌云倾刻化为狂风暴雨，冲击和洗刷着经典物理学的基础。世纪之交，1900年量子理论的提出和1905年狭义相对论的建立，是现代物理学革命的重要标志。量子论的提出者是德国物理学家普朗克。1894年，他从研究黑体辐射问题开始，从维恩推出的有关黑体辐射能量密度的半经验公式得到启示，把电磁学方法和热力学中熵的概念结合起来，得到电磁熵的定义式。1900年10月，他经过不懈努力，应用娴熟的数学技巧，借助内插法，得到了一个与黑体辐射实验无论在短波段或长波段都吻合得非常好的新的辐射公式。在导出这个公式时，他大胆地提出了一个和“经典物理学关于能量过程必定是连续的”结论截然相反的假说，即能量
11、的交换是不连续的，是一份一份进行的，能量的交换只能是hv的整倍数。h是普朗克常数，V是组成黑体的带电谐振子的频率，hv为能量交换的最小单位。称为“能量子”。1900年12月14比普朗克在德国物理学会年会上公布了他的这一工作。从能量子假说出发,普朗克成功地解释了他自己提出的辐射公式，解决了“紫外灾难”的问题。量子论的诞生，是对经典物理学理论的重大突破，它把经典物理学中一切因果关系都是在连续的基础上所建立的物理思想方法彻底地变革了。尽管在当时的物理学界对这一假说的反应冷淡，但在爱因斯坦、玻尔等科学家的推动下，量子理论获得了飞速发展，成为举世公认的科学理论。到20世纪30年代，经过德布罗意、薛定愕、
12、海森伯、玻恩、狄拉克以及泡利等青年物理学家的努力，形成了量子力学的完整体系。量子力学的建立，是继相对论之后对古典物理学的又一次严重冲击。它使人们从根本上改变了只承认连续性和机械力学决定论的经典观念，揭示了连续与间断统一的自然观，揭示了自然规律的客观统一性，为各门科学的量子化奠定了理论基础。在普朗克提出能量子假说的第五年，即1905年的夏天，德国物理学家爱因斯坦完成了一篇名为论运动物体的电动力学的论文，这篇论文奠定了狭义相对论的基础。爱因斯坦在这篇论文中，针对经典物理学同新的实验事实之间的矛盾，批判了牛顿力学的超距作用观点，坚持电动力学中电磁场的近距作用观点出了力学相对性原理和光速不变原理两个基
13、本假设，从而导出一系列重要结论：同时性的相对性、时缓效应、尺缩效应、光速不可逾越以及物体的质速关系式和质能关系式等。从此，单独的时间和空间不再存在，代之以“时间、空间、物质、运动”的四维统一体。在狭义相对论中，光的传播不需要以太，自然地解决了以太“漂移”实验零结果的难题。创立狭义相对论后，爱因斯坦认为运动的相对论原理必须进一步推广，扩展到非惯性系，即：自然定律对于任何参照系而言，都应具有相同的数学形式。经过10年思考，在1915年发表的论文引力的场方程创立了广义相对论。狭义相对论的建立，从根本上突破了牛顿绝对时空的旧框框，把空间、时间和物质的运动联系了起来引起了人类时空观的革命和整个物理学的革
14、命。狭义相对论无论在科学上还是在哲学的世界观和方法论上，无论是在理论上还是实践上都具有极其重要的意义，爱因斯坦因此也成为继牛顿之后最伟大的科学巨人。3. 20世纪物理学革命的延续和完成量子力学的建立是20世纪初物理学取得的最伟大成就之一。普朗克提出的能量子假说，曾一度受到冷落，只有爱因斯坦独具慧眼，于1905年把普朗克的能量子概念推广到光量子，提出了光量子假说。爱因斯坦假设电磁场的能量不仅在“交换”时呈量子化，是一份一份进行的，而且在传播时也是一份一份的，每一份能量为hv，称为光量子。爱因斯坦的光量子假说与“光电效应”的实验结果完全一致。1913年，丹麦物理学家玻尔（MBohr）在原子有核模型
15、的基础上，建立起量子化轨道的原子结构理论，提出了“玻尔原子模型”。1923年，奥地利物理学家德布罗意受爱因斯坦光量子论的启发，提出了物质波理论，认为任何物质粒子都具有波动性。1926年，奥地利物理学家薛定愕（E.Schrodinger）把德布罗意物质波思想发展为系统的波动理论。德国的另一位物理学家海森堡（W.Heisenberg）则创建了矩阵力学，从另一侧面开拓了原子结构的新局面。矩阵力学和波动力学经证明是统一的，只是表现形式不同而已，后人把它们通称为量子力学。量子力学揭示了微观物质世界的基本规律，“使人们认识到波粒二象性是微观世界最基本的特征。量子力学的创立，推动了原子物理学的发展，同时对物
16、质结构理论以及化学、生物学的发展也产生了深刻的影响。人们对微观物质结构的认识，在经历了原子结构和核结构之后，进入了对基本粒子的认识阶段，基本粒子物理学应运而生。基本粒子物理学是研究物质基本组元和它们之间相互作用规律的学科。在调射线、放射性和电子发现之后，人们对物质结构探索的重大事件是1932年英国查德威克（JChadwiek）发现中子，认识到原子核是由质子与中子组成，并把光子以及组成原子的电子、质子和中子看成是组成物质的最小单元，称为“基本粒子”。随着人们对基本粒子认识的深入，人们发现的基本粒子也越来越多，迄今已发现的粒子数已达300多种。实际上，基本粒子并不“基本”。物理学家先后提出了多种关
17、于基本粒子内部结构的模型。60年代美国物理学家盖尔曼提出了强子结构的夸克模型，标志着粒子物理学发展到一个新阶段，最近，粒子物理学家把基本粒子分成物质粒子（夸克和轻子）、规范粒子（光子、中间玻色子、胶子和超重规范粒子）和黑格斯粒子三大类，其它所有粒子都是他们的组成粒子。广义相对论的建立，为人类探索宇宙奥秘提供了有力的理论工具， 1917年，爱因斯坦依据广义相对论提出了有限无界的静态宇宙模型，开创了现代宇宙学理论的先河。1929年，美国天文学家哈勃（E.Hubble）研究了河外星系光谱红移现象，总结出星系离银河系愈远谱线红移量愈大的规律。如果用多普勒效应来解释河外星系谱线红移，可得到星系之间正在相
18、互远离的结论，或者说宇宙正在膨胀；1948年，美国物理学家伽莫夫（G.Gamov）等人在已有认识基础上，提出了热大爆炸宇宙模型。该模型由于得到河外星系谱线红移、氦元素丰度、3K微波辐射背景等观测事实的支持，被认为是标准宇宙模型。但是，这种模型无法解释宇宙为什么那么均匀（视界问题）、那么平直（平直性问题）等问题，更不能解释零时刻宇宙起源问题。这些问题的解决似乎与宇宙最初001秒中的行为有关。为了解决这些问题，20世纪80年代起，物理学家在热大爆炸宇宙模型基础上，又创立了爆胀宇宙论和量子宇宙论。现代人类对天体和宇宙的探索正在不断深入，以往关于宇宙的讨论基本上是自然哲学的，仅仅是不同哲学观念之间的思
19、辩、猜测和争论，而现代宇宙学已成为真正的自然科学的研究。4.自然科学其它分支学科的革命性进展世纪之交的物理学革命不仅引起了物理观念的彻底变革，导致20世纪物理学的大发展，而且还引起了20世纪整个科学思想的变革。物理学的思想和方法被广泛应用于自然科学的各个领域，引起化学、生物学、天文学、地球科学等领域的革命性的变化。粒子物理学、现代宇宙学、量子化学、分子生物学、系统科学等新学科的兴起，从微观粒子、宏观天体、宇宙以及生命世界的各个方面，深刻揭示了自然界的本质和规律。现代自然科学正在形成一个多层次、综合性的科学体系。量子化学的诞生是现代化学史上的革命性事件。1927年，德国人海特勒（H.Heit1e
20、r）等人首先成功地以量子力学方法研究氢分子，奠定了量子化学的基础，海特勒指出，“电子云”的几率集中分布是联系两个氢原子的化学键的本质，从而树立起新的量子化学价健理论，1932年，法国人洪德（F.Hund）提出了比价键理论更能反映客观事实的分子轨道理论。60年代，分子轨道对称守恒原理进一步发展起来了，使化学健理论进入研究化学反应的新阶段。量子化学理论体系加上计算方法的更新和电脑的广泛应用，使得现代化学从经验性和半经验性阶段摆脱出来，沿着定性分析和定量分析的系统综合途径过渡到定量化、微观化、推理化阶段。 现代物理学、化学向生理学渗透，各种强有力的研究手段的运用，使生物学取得革命性的突破，其主要标志
21、是分子生物学的诞生。1953年，美国人沃生（J.D.Watson）和英国人克里克提出DNA双螺旋结构模型，被认为是这门科学诞生的标志。在这以后、人们又进一步搞清了核酸、蛋白质等生物大分子的结构，并揭示了遗传密码和核酸信息控制蛋白质特异结构的合成机制，由此建立了生物遗传信息概念，为分子生物学的发展开辟了广阔的前景。分子生物学揭示了整个生物界在遗传物质和遗传信息上呈现出惊人的统一性，在分子水平上深化了人们对生命活动机制和生命本质的认识。以后，在分子生物学基础上产生了遗传工程，为进一步改变生物遗传性状与创造新物种开辟了光辉的前景。系统科学是二次世界大战前后兴起和形成的一组理论科学：1945年诞生了一
22、般系统论，1948年出现了控制论和信息论。系统科学使人类对有组织的多因素动态复杂系统的认识发生了革命性的转变。它着重于组成系统的要素（部分）与整体、系统与系统，系统与子系统。系统与环境的联系和关系，从结构与功能的统一上揭示其运动规律。系统科学涉及许多学科研究对象某些共同方面，诸如系统、组织、控制、反馈等性质和机理、并把它们抽取出来，以统一的科学概念和方法加以描述。力求运用数学工具进行定量处理，具有横断科学的性质，系统科学以其特有的方法为我们描绘了一幅崭新的世界图景，为人们从整体上分析与处理复杂性、系统性问题提供了有效方法，并带来人们科学观念和思维方式的革命性转变。（二）20世纪技术革命1.20
23、世纪技术革命的兴起：自20世纪40年代以来，在现代科学革命的基础上；发生了以原子能技术、电子计算机技术和空间技术为主体的现代技术革命。原子能技术是20世纪初物理学革命的物化成果之一。放射性和电子的发现，打开了微观物质世界的大门；量子力学，核物理学的发展表明人们对微观世界认识的不断深入。1939年，科学家们经过不懈努力；用中子轰击铀，实现了重核裂变和链式反应、根据爱因斯坦狭义相对论推出的质能公式，核裂变时释放的能量要比普通化学过程大百万倍，这就是原子能。1941年12月，美国总统罗斯福批准了“曼哈顿工程计划”，集中大批人力财力全力研究原子弹。1942年，美国建成世界上第一座原子反应堆。1944年
24、，成功研制出第一颗原子弹。这样，原子能终于为人类所掌握，它首先被用于军事上50年代开始和平利用，从而开创了“原子能时代”。 电子计算机的发明是人类文明发展史上又一里程碑式的重大发明。早在1671年，莱布尼茨就创制了能进行四则运算的计算器。19世纪，有人设计了差分机和分析机，这是自动计算机的前驱。电气技术被用于计算机后，曾出现过利用继电器代替齿轮传动机构的机电式计算机、由于继电器开关速度无法超越机械动作的时间局限，并不实用。电真空技术出现之后，电子管控制电流开闭的速度比继电器快1万倍。人们很自然想到了以电子器件代替继电器。1946年，第一台用电子管作为开关元件的电子计算机在美国研制成功，尽管它体
25、积庞大，运算速度只有每秒5000次，然而人类却以此为起点，步入了第一代电子计算机的发展历程。后来，美国科学家冯诺意曼（Von.Neuman）对第一台电子计算机作了革命性的改进，把二进制、贮存程序等思想引入电子计算机、1952年，冯诺意曼领导制造的电子计算机诞生，成为今天所有计算机的原型。冯诺意曼被誉为现代计算机之父。随后，美国于1959年研制成功以晶体管为开关元件的第二代电子计算机。空间技术也是在近百年科学技术全面发展的基础上诞生的。本世纪初，一批宇航先驱们开始研究探索宇宙空间的火箭技术。30年代，德国政府为了军事目的投入了极大力量，积极扶植火箭研究，建立起以冯布劳恩为首的火箭研究所。1942
26、年，在冯布劳恩主持下，德国研制成功远程液体推进火箭。战后，美苏两国都以德国的火箭技术和技术人员为基础发展洲际弹道导弹。1957年，苏联利用三级火箭成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星，开辟了人类探索宇宙空间的新纪元，人类迎来了空间时代。1961年4月，苏联发射载人宇宙飞船成功，人类首次涉足天空。美国也不甘落后，1969年阿波罗11号飞船将两名字航员送上了月球。2. 20世纪技术革命兴起的动因简析20世纪上半叶的现代技术革命的兴起，有其广阔的社会经济、政治背景和深厚的科学技术基础。首先，现代物理学和自然科学其他学科的发展，为这次技术革命奠定了科学基础。相对论、量子力学的创立，有力地促进了基础科学
27、和技术科学的发展，为新技术领域的开辟提供了理论依据。显然，没有微观物理学的发展，原子能技术不可能产生；没有无线电电子学和数理逻辑的重要进展，电子计算机的诞生也是不可能的。空间技术则是高度综合的现代科学技术，包括空气动力学，热力学、材料学、电子学、医学以及喷气推进技术、自动控制技术、真空技术等多种科学技术，它们都对航天技术的发展起到了关键性的作用。与原子能技术和空间技术密切相关的自动控制技术能得以发展的科学基础，就是自动控制理论包括系统论、信息论和控制论在内的系统科学。其次，近代两次技术革命以及19世纪末20世纪初工业生产的技术基础，也为现代技术革命的兴起提供了坚实的物质技术基础。生产过程的机械
28、化和自动化为新技术革命创造了基础条件。精密仪器设备则为科学研究、技术开发提供了必要的物质手段，如质谱仪、原子光谱仪是分析物质的成份和结构的有力工具，而电子示波器和电子显微镜则是探测微观物质现象不可缺少的手段。超高温，超低温以及高真空等极端条件的得到，又为研究极端件下的物质特性提供了可能性，从而为获得特种性能材料和发展宇航技术开辟了道路。第三，各种社会需求，尤其是生产需求为资本主义生产提供了广阔市场，成了促进现代技术革命兴起的强大动力。因而，现代技术革命的兴起和发展主要是在美国等一些资本主义国家。机器大生产提高了全社会的劳动生产率，然而却又造成了自身发展的重重矛盾：一方面大机器生产要耗费巨大的能
29、量，另一方面，动力生产却日益受到非再生性能源存量和分布的限制而不能无限增加的矛盾；机器大生产极大程度提高了生产效率，但是机器设备的复杂性、精确性、多工具性。以及机器的高速运转、又超越了人体生理所能承受的临界值而同劳动者发生了矛盾；机器生产规模的日益扩展，要求对生产过程作出经济上有依据的决定，这就要求对生产组织和劳动管理过程产生的大量信息进行收集、整理和加工，然而已有收集、整理和加工手段却远远不能适应信息量急剧增加的要求、从而又构成了新的矛盾。这些矛盾自然而然地向科学技术提出了新的要求，驱使新能源的开发、自动化水平的提高、信息处理手段的改善和革新，于是技术革命的发生就成为不可避免的了。在这种情况
30、下，原子能很快成为一种大有希望的新能源而崭露头角；电子计算机则成为生产自动化最得力的工具，并成为管理现代化的重要标志。第四，国家垄断资本主义的发展，是推动现代技术革命兴起和发展的重要因素。资本主义世界从自由竞争发展到垄断阶段之后，资本主义国家之间经济政治发展不平衡性大大加剧，主要资本主义国家之间争夺原材料产地，投资场所和市场的矛盾也越来越尖锐。垄断资本的国际竞争愈演愈烈，随之政治上、军事上的较量也日趋紧张。资本主义各国要在激烈的竞争中处于领先地位，就必须具有科技上的优势和实力，现代科学技术，尤其是尖端技术和新兴技术己成为国家政治、经济和军事实力的标志。第一次世界大战和19241933年空前严重
31、的世界经济危机后，国家垄断资本主义迅速发展起来了，使得国家提高了对科技发展的干预能力。政府不仅对私人垄断组织的科学技术研究给予资助和协调，而且直接出面主持庞大的科研项目，兴办国家科研机构，制定科技政策，以及发展教育，培训科技人才等等。在美国，政府是重大技术项目的主要组织者和科研经费的主要提供者。1942年，美国研制原子弹的著名“曼哈顿工程”，共调用了15000名科技人员，耗资20亿美元，历时3年，制造出了第一批原子弹。1961年组织的阿波罗登月计划，前后参加者计400万人，最多一年动员42万人，参加研制的单位有200家公司，120所大学，耗资300亿美元，1969年终于将人送上了月球。第五，战
32、争对现代技术革命的兴起起到了催化剂作用。战争是政治的延续，是解决政治问题的最激烈的手段。然而战争又受制于以科技为核心的经济基础，所以，战争归根到底是经济实力和科技实力的竞争。战争刺激了科技进步，为现代技术革命的加速到来准备了必要的条件。战争期间，交战双方拨出巨额资金，利用最新科技成果发展新武器；战争结束后，军事技术又迅速转化为民用技术，为提高产品竞争力、占领市场和取得垄断利润服务。作为现代技术革命重要标志的原子能技术、电子计算机和空间技术都是二次大战的产物。它们一开始都是直接服务于战争目的的。在二次大战中成长起来的一大批出色的科技专家，战后也被完整地保护下来继续发挥他们的作用。据1982年统计
33、，美国获得诺贝尔奖的124名科学家，其中116位是在二次大战结束时保护下来的科学家。二、现代科学技术革命的特征和影响（一） 现代科学技术革命的基本特征20世纪上半叶的现代科学技术革命，是以20世纪初的物理学革命为起端，以20世纪中叶的原子能技术、电子计算机技术及空间技术的开发和应用为标志的科学技术革命。现代科学技术革命有着区别于历次科学技术革命的基本特征。1科学成为生产技术的前导：科学成为生产技术的前导是现代科学技术革命的基本特征。自从人类进入文明时代以来，科学、技术与生产三者之间的关系，至少直到19世纪末到20世纪初，它所表现的主流序列关系是从生产到技术再到科学。也就是说，长期以来，无论是科
34、学还是技术。总是立足于生产实践。由于社会需要的推动，人们在生产实践中不断总结经验教训，改进工艺，发明了技术。为了改进技术，才有了有关科学理论的研究。而且，科学和技术，技术和生产在较大程度上是脱节的。如18世纪发明的蒸汽机，作为其理论基础的热力学，直到19世纪中叶才建立起来。但是19世纪中期以后，这种关系就发生了根本性的变化。科学、技术与生产三者之间的关系倒过来了。科学走到了生产和技术之前，如电磁理论对之子电磁理论的应用等，虽然类似情况并不普遍，而且将其转化为生产技术进而用于物质生产需要相隔很长时间，如1831年发现电流磁效应，但电力技术的发展和电力的应用却是19世纪70年代以后的事情，但是这种
35、情况正在迅速改观。20世纪以来，科学的前导性愈益明显了。现代技术革命以现代科学理论为指导，理论的突破往往成为技术变革的先导，而新技术的出现又极大地改变了生产的面貌，从材料与能源的开发利用，直到机器体系的组织和管理形式，以及劳动者在生产过程中的地位和作用，都表现了现代科学和技术对社会生产和经济的巨大推动作用。新技术的出现，极大地提高了劳动生产率，推动了社会经济的发展。20世纪50年代初到70年代初，是资本主义国家经济快速增长时期。19511970年，工业生产年平均增长率，美国为41，日本为141，联邦德国为75，英国为30，法国为59、都超 过了这些国家在战争期间各自的增长速度，为资本主义经济发
36、展史上所罕见。20世纪上半叶，科学革命与技术革命更是促进了社会生产的极大发展。与19世纪科学革命、技术革命和产业革命三者前后相继或平行相伴的总特点相比，现代科学技术革命体现了科学革命、技术革命与生产力变革相互促进的新特点。科学理论物化速度加快，物化周期大大缩短。19世纪前，新技术从发明到应用的周期，蒸汽机为100年（16801780），蒸汽机车约34年（17901834）。19世纪的电动机用了57年（18291886），无线电用了35年（19671902），汽车用了27年（1868l895），柴油机用了19年（18781897）。进入20世纪以来、科学技术物化速度明显加快，物化周期进一步缩短。
37、雷达只用了15年（19251940），电视机用了12年（19221934），晶体管用了5年（19481953），原子能利用从发现核裂变到第一个原子反应堆的建成只用了3年（19391942）。科学技术与生产相互关系的变化，与20世纪以来科学各分支学科在高度分化基础上的综合趋势不无关系。自然科学各门学科的发展，使得人类的认识能力从直径为10的负8米的原子集团深入入到了小于10的负13米的基本粒子内部。人的眼界从10万光年的银河系扩展到100多亿光年的宇宙，其研究对象从基本粒子、原子、分子、细胞、生物个体到地壳、天体和宇宙。随着研究对象的增多、研究层次的深化，原有学科不断深化和分化，出现大量以某一层
38、次或某一运动形式为研究对象的分支学科；另一方面，在学科分化的基础上，又出现了学科的综合。许多学科在研究同一客体时相互渗透、相互结合，甚至融为一体，形成了内涵更为广泛的综合性学科，包括交叉学科、边缘学科以及横断学科等。分化和综合是辩证统一关系，分化导致新学科的产生，综合使原有学科之间的鸿沟消失。如分子生物学的出现，使物理学和生命科学之间的空隙得以填补；系统科学的出现，使生物学与工程学之间的界限消除。分化与综合相互交替，彼此促进，使得整个科学体系成为一个前沿不断扩大、层次日益增多，最终导致科学整体化。科学技术与生产的整体化，使得科学与技术的相互依赖日趋明显，关系越来越密切。一方面，技术日趋科学化，
39、即科学理论的重大突破已日益成为技术进步的前提条件，如原子能技术出自核物理学的重大突破，航天技术是伴随空气动力学等学科的发展而逐渐发展起来的。另一方面，科学日趋技术化，随着科学研究范围不断扩大，层次不断深入，要揭示这些领域的物质运动规律不仅要依赖于丰富的想象和严密的理论思维，更需要具有特殊功能的精密科学仪器和实验装备，而这些仪器和装备依赖于现代技术手段的进步。技术水平越高，为科学研究提供的仪器、设施越先进，越是有利于科学进入未涉及的新领域。高技术是基于最新科学理论，具有高效益、高智力、高投入、高竞争、高风险和高势能的技术。高技术是科学技术与生产相结合的卓有成效的成果。科学技术与生产之间关系的变化
40、，充分说明科学技术对生产明显的超前性，科学技术成为第一生产力，科学技术成为生产力诸要素中的主导要素。2科学技术发展多元化：现代科学技术革命的深入和扩展，在许多科学技术领域出现了具有重大意义的发现和发明，形成了科学技术多元化的发展格局。在以往两次科学技术革命中，科学或技术的革命性进展只出现了一个和少数几个领域。如以牛顿力学为代表的第一次科学革命，以蒸汽机的发明和应用为代表的第一次技术革命；19世纪以电磁理论为标志的第二次科学革命，以电力和电器技术为标志的第二次技术革命等，而其它科学技术的发展不仅明显滞后于这些标志性的科学技术，而且在发展规模和深度上也不能与之比拟。然而，现代科学技术革命却在相隔不
41、远的时间内，在许多科学技术领域都发生了革命性变革、如科学领域中，继量子论和相对论之后，涌现了量子化学、分子轨道对称理论、信息论、控制沦、系统论、分子生物学、耗散结构、超循环沦、混沌理论等一批观念新、形式新、方法新、覆盖面广的科学理论。在技术领域中，继原子能技术、计算机技术和空间技术后，出现了激光技术、生物技术、新材料技术等对今后人类社会产生不可估量作用的新型技术。可以说，科学技术发展多元化是现代科学技术革命区别于前二次科学技术革命的根本特征之一。科学技术发展多元化，使得科学技术发展速度日益加快，具体表现在：第一；科学技术新成果迅速增长；据粗略统计表明，20世纪前50年取得的研究成果，远远超过了
42、19世纪。第二，科技知识更新速度加快。科学技术发展加速的原因与多种因素有关，其中科学技术发展多元化是其重要原因。因为科学技术多元化必定导致量上的扩展，而且各学科领域又相互影响、相互促进，有利于科学技术的加速发展，此外，多元化也必定导致全社会对科学技术相关行业的人力、物力和财力的投入力度增大。统计表明，20世纪以来，与科学技术相关行业的人力、物力和财力的投入也是按指数规律增长的，如科学家人数1800年为1000人；1850年为1万人；1900年为10万人；1950年为100万人。3科学技术发展的全球化：第一次科学革命发端于英国，第一次技术革命也开始干英国。第二次科学革命虽然发端于英国，但是第二次
43、技术革命则开始于德国。这二次科学革命和技术革命从发源国向其它国家转移大致分别经历了100年和50年，基本上是一个渐进的过程。但是，现代科学技术革命却以极快的速度迅速波及世界各国。原子能技术、空间技术差不多在不到20年的时间内已为包括中国在内的多个国家所掌握，计算机技术和生物技术、材料技术、能源技术等更是世界上大多数国家开发的对象。无论是发达国家还是欠发达国家都把现代科学技术革命看成是增强国力、发展经济的极好机遇。目前，由于信息技术的发展，与现代科学技术革命有关的信息已能在刹那之间传遍全球。现代科学技术革命已不是少数几个国家的“专利”。科学技术发展全球化，还表现在科学技术领域内国际合作的加强。在
44、高能物理实验领域，许多大型实验都是靠国际合作实现的，象美国的布鲁克海文实验室、欧洲核子中心等都集中了世界各国有才华的物理学家，他们合作发现了胶子三喷注、中间玻色子等极有价值的现象和新粒子。科学技术发展全球化是科学技术从个人或单个学术团体的事业转向社会性事业的必然趋势。20世纪以来科学技术发展的社会性主要表现在：一，科技活动已从较分散的个人活动转向社会，活动。本世纪以来，科技研究工作不断复杂化，研究课题日益高度综合化，致使研究活动的规模和组织形式愈来愈大。从企业规模发展到国家规模，甚至国际规模；二，现代科研实验装备日益庞大和昂贵，所需的专门设备和仪器，只有先进的工业条件下才能生产出来，甚至需要建
45、立新的生产部门进行专门生产，并要求社会财力、人力、物力的大力支持。（二）现代科学技术革命的影响20世纪上半叶现代科学革命的发生和现代技术革命的兴起并产生了深远的影响。现代科学革命改变了人们的世界图景，物理学革命展现了一个奇妙的新世界：有趣的原子结构、抽象的四维世界和弯曲时空、神秘的量子跃迁、意义深远的波粒二象性、深遂莫测的测不准原理和不相容原理等等，所有这些与直观所能把握的世界迥然不同。人们的自然观也发生了极大的变化，物理学革命所提及的许多基本概念和基本原理，形而上学观点是根本无法理解的。形而上学自然观的基础从根本上发生了动摇，辩证唯物主义自然观得到了更生动、更具体的体现。现代科学促使物质观、
46、运动观的发展，推动物质系统观的确立，现代科学描绘的宇宙和天体、地球和生命起源的绚丽多彩的生动的演化画面，导致辩证唯物主义自然观的不断丰富、深化和发展。20世纪40年代后发展起来的系统科学理论，又为现代科学自然观整体论和有机论的自然观提供了新的理论基础。人们的思想观念和思维方式也发生了深刻变化。系统思维方式促使人们从事物整体联系的角度去探索和把握自然界的复杂现象，它提供的综合整体原则，动态开放原则和最优化原则为人们研究组织性、复杂性问题提供了全新思路，克服了机械论的还原分析方法的局限性。对于量子力学所揭示的微观粒子波粒二象性，波函数的统计诠释认为，对粒子描述，难以指明它某时出现在某处，只能用统计的观点来描述它某时出现在某处的几率有多大，这就推动了非决定论思想的进一步发展，随着认识的进一步深入，人们明确了随机性在任一确定的发展过程中，都将作为内在必然的行为发生作用，统计规律是复杂系统自身所具有的一般规律，从而促使人们思维方式从决定论到非决定论的转变。20世纪科学革命和技术革命推动科学技术和生产紧密结合，不但使社会生产力获得极大的发展，而且使社会经济生活，政治生活和文化生活也发生了深刻变化。现化技术革命所提供的核武器，改变了世界战争的格局，核武器的恐怖对峙已使核战争成为不可能，和平与发展成为20世纪下半叶的重要特征。各国之间科学技术的竞争已经成为各国关注的热点问题。20世纪上半叶科