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又出现了蒸汽涡轮机和燃汽轮机。这一系列内燃机的改进、发展和应用，促
进了交通事业的发展。其后出现了汽车、轮船、飞机等现代化的交通工具。
在这一时期，化学理论取得了重大进步，因而推动了化学工业的前进。
俄国科学家门捷列夫关于元素周期律的发现和周期表的提出，是化学理论研
究的巨大成果。从此，人们利用周期律和周期表可以掌握元素的基本化学性
质，从而把握化学反应的过程，预见化学反应的结果，并可据此预见未知元
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素的存在及其性质，在门捷列夫工作的基础上，英国的莫斯莱（1887—1915）
和德国的柯塞尔 （1888—1956）对元素周期律进行了科学的阐述，进一步完
善了周期律理论。此后，一些新元素陆续被发现，如惰性气体、放射性元素、
稀土元素等。当时，门捷列夫制出的周期表，列出了66个位置，找到了63
种元素，而到1945年元素周期表列出的92个元素均已找到。在20世纪40
年代，科学家们在寻找新元素的过程中，又发现了一系列超铀元素。于是突
破了92号元素的界限，使元素周期表又一次得到修正和完善。科学家们在研
究中发现，有些元素化学性质十分相似，它们总是紧密地相聚在一起，很难
使它们分离。英国的索第 （1877—1956）由此提出了“同位素”的概念，进
一步丰富了元素周期律，完善了元素周期表。后来，物理化学、电化学、结
构化学等一系列新的理论相继产生，对化学工业的发展产生了巨大的指导作
用。
化学工业，包括无机化学工业和有机化学工业两部分。首先发展起来的
是无机化学工业。无机化学工业的主要产品是酸和碱。在19世纪初期，酸、
碱的制取都有了较为成熟的方法并逐渐形成一定的规模。而克尼奇的接触法
制酸，和索尔维的氨碱法制碱，使酸、碱生产都进入现代化阶段。
有机化学工业的兴起始自维勒和李比希。维勒不仅合成了尿素打破了生
命力论，而且和李比希一起提出了基团理论，开创了合成化学的新时代。在
他们的带动下，德国出现了一大批杰出的科学家，如凯库勒、霍夫曼等。他
们以煤焦油作原料，合成了一系列苯胺染料，其中最主要的是茜素和靛蓝，
从而结束了由植物中提取茜素和靛蓝的历史。后来合成香料、合成药品、合
成炸药均获成功。从此使煤化学成为化学的一个重要分支。合成化学取得的
一系列巨大成就，使德国开始成为世界科学的中心。
电力技术的发展，化工技术的兴起，炼钢法的出现——这是第二次技术
革命的重要成果和显著标志。
当人类社会步入铁器时代的时候，伴之而来的是铁器文化的兴起。世界
著名的埃菲尔铁塔恰似一座历史的丰碑，成为钢铁时代的象征，钢铁冶炼技
术的发展经历了从铁到钢的过程和炼钢法的一系列改进。高炉炼铁在14世纪
就已出现，18世纪随着焦炭冶炼代替木炭冶炼使炼铁技术进入了焦炭时代。
铁器的使用，提高了生产力，改善了人们的物质生活条件。在此情况下，铁
的需求量日益增加，但铁的弱点也越来越突出：生铁太脆，熟铁又太软。于
是人们开始寻求新的冶炼方法，以期得到具有韧性的钢。在19世纪下半叶，
由炼钢法的突破迎来了钢铁工业的新时代。
1856年8月，英国的贝塞麦发表了《关于不使用燃料生产可锻铁和钢》
的论文。在此之前，他发明了转炉炼钢新技术，使用了“吹气精炼法”。贝
塞麦指出，这种炼钢法只需从炉底吹入空气，“除了铁水和空气什么也不需
要”。人们对于贝塞麦的炼钢法疑惑不解，但贝塞麦的公开实验却使人们出
乎预料，大开眼界。炼钢炉鼓入空气后，不但炉温没有降低反而升高，铁水
中所含的锰、硅、磷等杂质在高温中氧化脱出，同时生铁中的碳也被氧化成
二氧化碳，用了不到半个小时的时间，炼出一炉钢水。为了便于钢水倒出，
贝塞麦把炼钢炉从固定式改为转动式结构，并获得了这一发明的专利。
贝塞麦炼钢法适用于冶炼含磷、硫量较低的矿石炼出的生铁，而对含磷、
硫量较高的生铁则不适用。这一问题的解决是由英国的托马斯完成的。托马
斯通过试验找到了理想的脱磷方法。他用向炉内添加石灰石的方法，使磷进
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入矿渣，为避免石灰石和原来的酸性炉衬起化学反应，又把原来的酸性炉衬
改为碱性炉衬，即由酸性硅酸质改变为碱性石灰质。托马斯对贝塞麦炼钢法
的改革获得极大成功。
与贝塞麦炼钢法并驾齐驱的还有平炉炼钢法亦称西门子—马丁炼钢法。
平炉有个较大的熔池，将经由下层蓄热室预热的空气和煤气送入上层，在熔
池的铁水表面吹拂、燃烧，可较彻底地将铁水中的碳和其他杂质氧化。虽然
平炉冶炼过程比转炉耗时要长，但平炉的容量大，产量高，原料广泛，炼出
的钢质优良，因此适宜于大规模生产。
19世纪末的后30年，由于现代钢铁技术体系的形成，钢铁工业发展迅
猛，30年钢产量增加了120倍，到20世纪初叶，钢铁仍在稳步发展，而且
钢的品种也不断增加，并出现了各种合金钢和特种钢。
钢铁的发展，特别是钢铁材料的使用，引起了社会生活的巨大变化。在
水泥发明之后，出现了钢筋混凝土建筑。其中有高层楼房、大型桥梁等。另
外，铁路铺设，机械产品的生产，轮船、汽车的制造等，没有大量钢铁作支
撑，是不可能发展起来的。19世纪末至20世纪初，钢铁工业的大发展和钢
铁材料的广泛应用，使世界进入钢铁时代。
如果说18世纪以前的科学史属于“力学的世纪”，19世纪和20世纪上
半叶属于“物理学的世纪”的话，那么从20世纪开始，生物学的地位越来越
显示出它的重要性。在19世纪生物学领域就已取得两大成果——进化论和细
胞学说，它们奠定了后来生命科学发展的基础。19世纪下半叶，为了探索个
体与群体之间，细胞与遗传现象之间的内在联系，遗传学应运而生并迅速得
到发展。与此同时，微生物学也在应用中悄然兴起。至此，我们看到，随着
生物学研究的不断深化，研究对象从宏观转向微观，即从生物的群体、个体、
逐步深入到揭示生命现象的微观机制。当人们发现生物与生物之间、生物与
环境之间存在着某种平衡关系时，一门新的学科——生态学诞生了，于是人
们在科学研究中把个体与群体，宏观与微观，此种生物与彼种生物等因素统
一在共同的环境中，进行共存研究。这时，生态学又使人们把对生物学的研
究引向综合。在19世纪下半叶到20世纪上半叶，生物学的理论研究取得了
一系列重大突破，在应用方面也开始取得实际效果。
达尔文这位进化论的集大成者，他的《物种起源》一书，成为19世纪最
具影响的科学著作之一。他将自己5年环球航行，20年研究、思考所形成的
思想精华熔入其中。达尔文的进化论蕴涵着丰富的辩证法思想。它指出了生
物的起源和进化问题，提出了自然选择的理论，有力地冲击了形而上学的世
界观和物种不变的神创论。达尔文在提出进化论的同时已注意到了遗传现
象。在《物种起源》一书中达尔文指出：“支配遗传的诸法则，大部分是未
知的。没有人能够说明同种的不同个体间或者异种间的同一特性，为什么有
时候能够遗传，有时候不能遗传；为什么子代常常重现祖父或祖母的某些性
状，或者重现更远的祖先的性状；为什么一种特性常常从一性传给两性，或
只传给一性……”。他认为，每一个能够各自独立变化的性状是与一种物质
载体连接在一起的；组成身体的所有细胞都能产生微粒，即所谓的生殖微粒，
这些微粒都能以不同的强度各自独立地繁殖，它们由循环系统带至生殖细
胞，集中在一起，生殖细胞就是由来自各种器官的物质组成的。