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内容提要
本书反映的是1918年至1945年世界科学技术史的概貌。书中着重介绍
了作为现代物理学两大支柱之一的量子力学的诞生及其所带来的物理学革
命；介绍了在计算工具历史发展的基础上诞生第一台电子计算机的过程；对
这一历史时期新能源等领域中的科学技术成就作了较为详尽的论述；还就两
次世界大战给科学技术带来的影响作了较为客观的反映。
本书通俗易懂，以史为主，史论结合，并对这一特定科学技术发展阶段
中的重要人物和重要事件作了专章介绍。适于具有中学以上文化程度的读者
阅读，亦可作为物理学、计算机科学以及科学技术史等方面的教学人员、研
究人员的参考用书。
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世界现代后期科技史
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一、概述
在人类的历史长河中，20世纪20—40年代是一个短暂而又非同寻常的
时期。
在这一段时间里，人类尚未抚平第一次世界大战的创口，又经历了另一
场规模更大、更为残酷的世界大战。历史上仅有的两次有众多国家卷入的战
争，给我们的星球，给爱好和平的人们带来了深重的灾难，但也从另一角度
促进、加速了科学技术的发展。
这又是一段创造奇迹的时期，科学和技术的许多方面在第一次世界大战
结束到第二次世界大战爆发之间的20年时间里获得奇迹般的发展。作为现
代数学基础理论三大支柱的抽象代数、拓扑学、泛函分析，溯源于 19世纪
末，奠基于20世纪初，而形成于两次世界大战之间。微观领域的物理学革
命，也是在这一历史时期中，突破了旧量子论的10年徘徊，建立起了真正
反映微观领域物质运动规律的量子力学理论体系，使人类对自然界的认识真
正从宏观世界深入到微观世界。
相对论和量子力学理论的创立是 20世纪上半叶物理学革命的两大战
场。由科学巨匠爱因斯坦在世纪之初创立的相对论，使人类的认识由低速领
域扩大到高速领域；由宏观领域延伸到宇观范围；从我们生存的三维空间到
时间、空间共同构成的四维时空，人们第一次深刻认识到时间和空间的相互
依赖；认识到时间和空间的相对意义；认识到时间、空间与物质运动的相互
依赖，而且，这种依赖关系不仅表现在时间、空间对物质运动的依赖，还表
现在对物质分布的依赖。广义相对论则在更深的层次上揭示了这种依赖关
系。
相对论所揭示的高速领域物质运动的规律，为全面描述处于高速运动状
态的微观粒子的运动规律打下了基础。它所揭示的质量、能量关系，还从理
论上预言了物质内部蕴涵着的极大能量，预示了核能开发的可能性。
在爱因斯坦创立相对论的过程中，量子理论的革命也已奏响了序曲。
19世纪末20世纪初，自然科学有了一系列新的重大发现。
1887年，赫兹发现了一种无法用经典理论解释的“光电效应”现象。
1897年，电子的存在得到J．J．汤姆逊等人的确证，这是人类认识到的第
一个基本粒子，是构成原子的要素之一。电子的发现动摇了原子不可分的经
典观念，说明原子中还包含着更小的物质微粒。1895年，伦琴发现X射线—
—发自原子内部的高频电磁波，进一步向人们提供了来自原子内部的信息，
而且，这种射线的发现还直接导致了次年物质放射性的发现。在不断深入探
究物质的放射性，发现更多放射性元素的过程中，卢瑟福与皮埃 尔·居里
夫妇等科学家作出了杰出的贡献。
实验向人们证实：①一些物质自发放射出的射线中，有α射线、β射线
和γ射线，其中，α射线是带正电的二价氦离子，贯穿本领较小；β射线是
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高速运动的电子流，贯穿本领大；γ射线则是一种贯穿本领极强、不被磁场
偏转的电磁波辐射。②在放射性衰变过程中，一种元素的原子可以转变为另
一种元素。到此，“原子不变”、“原子是不可再分”的经典结论已被彻底
否定。新的发现引导人们去研究这些现象的本质，去揭开原子内部结构的秘
密。新的发现也在呼唤着反映微观世界结构和描述微观世界运动规律的新的
科学理论的诞生。
然而，早期量子理论的出现并不直接源于这几个重大发现，而是源于对
黑体辐射问题的研究，具体他说是源于“绝对黑体辐射能量分布密度的公式
与实验结果不符”的事实。在解决上述矛盾的过程中，普朗克提出了一个能
与实验相符的公式，然而，根据旧有的理论却无法对这个与实验相符的公式
作出令人满意的解释。于是，他不得不于 1900年提出了一个革命性的“能
量子”的假说。
五年之后，爱因斯坦发展了“能量子”概念，提出“光量子”理论（这
一年，爱因斯坦同时创立了“狭义相对论”），对“光电效应”作出了满意
的理论解释，而且，第一次提出了“光具有波动性和粒子性这两重性质”。
普朗克和爱因斯坦的工作为量子力学奠定了重要的基石。约20年后，
爱因斯坦关于“光的二重性”观点启发了德布罗意，后者对“光的二重性”
的拓广，直接推动了量子理论的发展。
另一方面，在前面所述的重大发现的基础上，人们提出了关于原子结构
的各种模型和设想，如1902年，W·汤姆逊即开耳芬勋爵的“面包葡萄干”
模型；1911年，卢瑟福的“太阳系模型”等。但是，这些模型都先后被否定
了。1913年，玻尔在卢瑟福模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了
“原子结构的量子化轨道理论”。这一理论虽然突破了经典理论的许多框
框，成功地解决了卢瑟福模型的困难，而且还解释了许多微观实验事实，但
是，这一实际上还是基于经典理论基础上的模型，仍然面对许多无法解释的
难题。
1923年后，早期量子理论的困难才有了突破性进展。首先是德布罗意，
在爱因斯坦“光量子”论的启发下，提出了实物粒子的“波粒二重性”，使
量子理论由“早期阶段”而转入新的量子理论——量子力学的形成阶段。作
为反映微观世界运动规律正确理论的量子力学是沿着两条不同道路发展
的。一条是源于德布罗意的“物质波”，并由薛定谔完成的“波动力学”；
一条是海森堡等通过对玻尔的“对应性原理”等理论进行深入的、批判性的
研究后面形成的“矩阵力学”。后来证明，这两种描述微观世界的理论是完
全等价的，只是形式不同，因此合称量子力学。1928年，狄拉克相对论性波
动方程的导出，标志着量子力学的最终建成，并实现了量子理论和相对论的
统一。
之后，围绕量子力学理论的物理解释，科学界展开了一场规模和深度空
前的争论，对垒双方的代表分别是科学巨匠爱因斯坦和哥本哈根学派的领袖
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玻尔。这一场旷日持久、至今仍未平息的学术论争，将人们对自然界的认识
不断引向深化。
作为现代物理学两大支柱的量子力学和相对论的建立，是发生在20世
纪的最深刻的科学革命。这两个理论的共同之处是，对经典物理理论的突
破，对传统的错误或狭隘观念的否定，扩大了人类所认识的自然界的领域，
并极大丰富了人类的思想宝库。它们的诞生带来了物理学及其他学科领域的
革命性变化，导致一系列新学科和边缘学科的出现，如核物理学、物性物理
学、基本粒子物理、天体物理、宇宙学、量子化学、量子生物学等，为新的
技术革命奠定了坚实的理论基础，对20世纪乃至今后几个世纪的科学和技
术的进步，都是极大的推动。
而量子理论发展与相对论创立的一个明显不同之处在于它的研究的群
体性，至今生命力不减当年的相对论基本上是由爱因斯坦