第二次技術革命

19世紀是自然科學空前活躍並取得了一些的成果的時代。在物理學方面。英國科學家法拉第於30年代發現電磁感應現象。他在實驗中發現磁鐵與金屬線的相對運動是磁鐵產生電的必要條件，從而奠定了電機的理論基礎，為人類獲得了打開整個電能寶庫的鑰匙。1864年英國科學家麥克斯韋發表了《電磁理論》，建立了系統的電磁學理論，進而證明了電磁波的存在。電磁感應現象和電磁理論的發現為我們開闢人類生產的新時代——電氣時代創造了條件。此外，英國科學家焦耳發現了電流通過導體產生熱量的現象，進而發明了焦耳定律，隨後在1847年，他又發現了著名的被恩格斯譽為19世紀三大發現的能量守恆與轉換定律。

德國科學家倫琴發現了放射現象，並在1895年揭開了x射線的神秘面紗。在生物學方面，19世紀30年代末，德國科學家施萊登和施旺，在總結前人成果的基礎之上，建立了細胞學説。1859年英國的生物學家達爾文的《物種起源》正式出版，從此建立了具有重要意義的達爾文進化論學説，深刻啓迪人類的思想靈魂。在化學方面，俄國科學家門捷列夫在1868年發現了化學元素週期率，奠定了無機化學的基礎，在1870年的三、四十年裏有機化學也得以創立。19世紀物理、化學、生物等各門自然科學方面的理論體系的建立，為資本主義的發展所要求的新的一次革命準備了條件。 這些自然科學的大發展和一系列突破性的成果，很快的被廣泛地應用於工業生產，最終導致了一次新的更加偉大的技術革命的發生。

1.1.1邁克爾·法拉第

邁克爾·法拉第（Michael Faraday，公元1791～公元1867）英國物理學家、化學家，也是著名的自學成才的科學家。生於薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭。僅上過小學。1831年，他作出了關於力場的關鍵性突破，永遠改 變了人類文明。1815年5月回到皇家研究所在戴維指導下進行化學研究。1824年1月當選皇家學會會員，1825年2月任皇家研究所實驗室主任，1833----1862任皇家研究所化學教授。1846年榮獲倫福德獎章和皇家勳章。

（1）電學方面成就

1825年，戴維指派法拉第進行光學玻璃實驗，此實驗歷時六年，但沒有顯著的進展。直到1829年，戴維去世，法拉第停止了這個無意義的工作並開始其他有意義的實驗。在1831年，他開始一連串重大的實驗，並發現了電磁感應，雖然在福朗席斯科·札德啓稍早的工作可能便預見了此結果，此發現仍可稱為法拉第最大的貢獻之一。他的展示向世人建立起“磁場的改變產生電場”的觀念。此關係由法拉第電磁感應定律建立起數學模型，併成為四條麥克斯韋方程組之一。在對靜電的研究中，法拉第髮帶電導體上的電荷僅依附於導體表面，且這些表面上的電荷對於導體內部沒有任何影響。造成這樣的原因在於在導體表面的電荷彼此受到對方的靜電力作用而重新分佈至一穩定狀態，使得每個電荷對內部造成的靜電力互相抵銷。這個效應稱為遮蔽效應，並被應用於法拉利籠上。

（2）化學方面成就

法拉第最早的化學成果，來自於擔任戴維助手的時期。他花了很多心血研究氯氣，並發現了兩種碳化氯。法拉第也是第一個學者實驗（雖然較為粗略）觀察氣體擴散，此現象最早由約翰·道爾頓發表，並由湯瑪斯·葛蘭姆及約瑟夫·羅斯密特揭露其重要性。他成功的液化了多種氣體；他研究過不同的鋼合金，為了光學實驗，他製造出多種新型的玻璃。其中一塊樣品後來在歷史上佔有一席之地，因為一次法拉第將此玻璃放入磁場中時，他發現了極化光平面受磁力造成偏轉及被磁力排斥。他發明了一種加熱工具，是本生燈的前身，在科學實驗室廣為採用，作為熱能的來源。法拉第在多個化學領域中都有所成果，發現了諸如苯等化學物質（他稱此物質為雙碳化氫(bicarburetofhydrogen)），發明氧化數，將如氯等氣體液化。他找出一種氯水合物的組成，這個物質最早在1810年由戴維發現。法拉第也發現了電解定律，以及推廣許多專業用語，如陽極、陰極、電極及離子等，這些詞語大多由威廉·休艾爾發明。

幻燈片7

1.1.2詹姆斯·克拉克·麥克斯韋

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋，英國物理學家、數學家。科學史上，稱牛頓把天上和地上的運動規律統一起來，是實現第一次大綜合，麥克斯韋把電、光統一起來，是實現第二次大綜合，因此應與牛頓齊名。1873年出版的《論電和磁》，也被尊為繼牛頓《自然哲學的數學原理》之後的一部最重要的物理學經典。沒有電磁學就沒有現代電工學，也就不可能有現代文明。

（1）《電磁學通論》

經過了八年的艱苦努力，1873年麥克斯韋的一部電磁學專著終於問世了，書名叫作《電磁學通論》。在《電磁學通論》中，麥克斯韋比以前更為徹底地應用了拉格朗日的方程，推廣了動力學的形式體系。這一時期前後，英國和歐洲大陸的數學家中間，普遍傾向於更廣泛地在物理學問題中使用分析動力學的方法，麥克斯韋的做法與數學家的方法不謀而合。而且他的方法和見地新穎，使很多人為之吸引。通過把這種流行的研究傾向用於電磁學，他使時尚變成了他特有的結果。麥克斯韋採用風格極為新式的關於項的對稱性與矢量結構的論證，以最普遍的形式表示出電磁系統的拉格朗日函數。麥克斯韋對拉格朗日方法的運用，就其幾乎是通往物理學理論的一條新途徑來説，這是第一次嘗試。過了很多年，其他物理學家才充分地運用這一方法來研究電磁學領域。

（2）《論物理的力線》

1862年，麥克斯韋完成了論文《論物理的力線》，麥克斯韋的物理力線理論就在於把磁場中的轉動這一假説，從尋常的物質推廣到以太。他考慮了深置於不可壓縮流體中渦旋的排列。在正常情況下，壓強在各方向是相同的，但轉動引起的離心力，使每一渦旋發生縱向收縮，並施加經向壓強，這正模擬了法拉第力線學説中所提的應力分佈。由於使每一渦旋的角速度同局部磁場強度成正比，麥克斯韋得出了同已有的關於磁體、穩恆電流及抗磁體之間，力的理論完全相同的公式。根據流體的觀察實驗，麥克斯韋認為各渦旋之所以能沿同一指向自由轉動，是因為各渦旋由一層微小的粒子同與它相鄰的渦旋格開，這種粒子與電完全相同。

（3）《電磁場的動力學理論》

1865年他發表了第四篇論文《電磁場的動力學理論》，為解決與光速之間的純唯象問題提供了一個新的理論框架。它以實驗和幾個普遍的動力學原理為根據，證明了不需要任何有關分子渦旋或電粒子之間的力的專門假設，電磁波在空間的傳播就會發生。在這篇論文中，麥克斯韋完善了他的方程式。他採用拉格朗日和哈密頓創立的數學方法，由該方程組直接導出了電場和磁場的波動方程，其波動的傳播速度為一個介電係數和導磁係數的幾何平均的倒數，這一速度正等於光速。這一結果又再一次與麥克斯韋四年前的推算結果完全一致。至此電磁波的存在是確定無疑的了。由此，麥克斯韋大膽的斷定，光也是一種電磁波。法拉第當年關於光的電磁論的朦朧猜想，經過麥克斯韋精心地計算而成為科學的推論，法拉第與麥克斯韋的名字，從此像牛頓與伽利略的名字一樣，聯繫在一起，在物理學上閃爍着永久的光芒。麥克斯韋在一封信上，曾談及他的這篇論文，他説：“我在完成一篇包含光的電磁理論，在我確信相反的理論產生以前，我認為這個理論是強大的武器。”從1865年開始，麥克斯韋辭去了皇家學院的教席，開始潛心進行科學研究，系統地總結研究成果，撰寫電磁學專著。

（4）四元方程組

在麥克斯韋以前的許多年間，人們就對電和磁這兩個領域進行了廣泛的研究，人們都知道這兩者是密切相關的。適用於特定場合的各種電磁定律已被發現，但是在麥克斯韋之前卻沒有形成完整、統一的學説。麥克斯韋用列出的簡短四元方程組（但卻非常複雜），就可以準確地描繪出電磁場的特性及其相互作用的關係。這樣他就把混亂紛繁的現象，歸納成為一種統一完整的學説。麥克斯韋方程在理論和應用科學上都已經廣泛應用一個世紀了。

（5）天文學和熱力學

雖然麥克斯韋成名主要是在於他對電磁學和光學做出的巨大貢獻，但是他對許多其它學科也做出了重要的貢獻，其中包括天文學和熱力學。他的特殊興趣之一是氣體運動學。麥克斯韋認識到並非所有的氣體分子都按同一速度運動。有些分子運動慢，有些分子運動快，有些以極高速度運動。麥克斯韋推導出了求已知氣體中的分子按某一速度運動的百分比公式，這個公式叫做“麥克斯韋分佈式”，是應用最廣泛的科學公式之一，在許多物理分支中起着重要的作用。

（6）建立卡文迪許實驗室

麥克斯韋的另一項重要工作是籌建了劍橋大學的第一個物理實驗室——著名的卡文迪許實驗室。該實驗室對整個實驗物理學的發展產生了極其重要的影響，眾多著名科學家都曾在該實驗室工作過。卡文迪許實驗室甚至被譽為“諾貝爾物理學獎獲得者的搖籃”。作為該實驗室的第一任主任，麥克斯韋在1871年的就職演説中對實驗室未來的教學方針和研究精神作了精彩的論述，是科學史上一個具有重要意義的演説。麥克斯韋的本行是理論物理學，但他卻清楚地知道實驗稱雄的時代還沒有過去。他批評當時英國傳統的“粉筆”物理學，呼籲加強實驗物理學的研究及其在大學教育中的作用，為後世確立了實驗科學精神。

1.1.3詹姆斯·普雷斯科特·焦耳

詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（JamesPrescottJoule；1818年12月24日－1889年10月11日），英國物理學家，出生於曼徹斯特近郊的沙弗特（Salford）。由於他在熱學、熱力學和電方面的貢獻，皇家學會授予他最高榮譽的科普利獎章（CopleyMedal）。後人為了紀念他，把能量或功的單位命名為“焦耳”，簡稱“焦”，並用焦耳姓氏的第一個字母“J”來標記熱量。

（1）熱功當量的測定

焦耳的主要貢獻是他鑽研並測定了熱和機械功之間的當量關係。這方面研究工作的第一篇論文《關於電磁的熱效應和熱的功值》，是1843年在英國《哲學雜誌》第23卷第3輯上發表的。此後，他用不同材料進行實驗，並不斷改進實驗設計，結果發現儘管所用的方法、設備、材料各不相同，結果都相差不遠；並且隨着實驗精度的提高，趨近於一定的數值。最後他將多年的實驗結果寫成論文，發表在英國皇家學會《哲學學報》1850年第140捲上，其中闡明：第一，不論固體或液體，摩擦所產生的熱量，總是與所耗的力的大小成比例。第二，要產生使1磅水（在真空中稱量，其温度在50～60華氏度之間）增加1華氏度的熱量，需要耗用772磅重物下降1英尺的機械功。他精益求精，直到1878年還有測量結果的報告。他近40年的研究工作，為熱運動與其他運動的相互轉換，運動守恆等問題，提供了無可置疑的證據，焦耳因此成為能量守恆定律的發現者之一。

（2）焦耳定律的發現

1840年12月，他在英國皇家學會上宣讀了關於電流生熱的論文，提出電流通過導體產生熱量的定律；由於不久 э . х . 楞次也獨立地發現了同樣的定律，而被稱為焦耳-楞次定律。

（3）在熱力學方面的成就:

1852年焦耳和w. 湯姆孫 （即開爾文）發現氣體自由膨脹時温度下降的現象，被稱為焦耳-湯姆孫效應。這效應在低温和氣體液化方面有廣泛應用。他對蒸汽機的發展作了不少有價值的工作。

1.1.4威廉·康拉德·倫琴

威廉·康拉德·倫琴（德語：Wilhelm Conrad Röntgen，1845年3月27日－1923年2月10日），德國物理學家，1895年1月5日，發現X射線。他因此於1901年獲第一次諾貝爾物理學獎金。這一發現宣佈了現代物理學時代的到來，使醫學發生了革命。

（1）威廉·康拉德·倫琴貢獻

倫琴一生在物理學許多領域中進行過實驗研究工作， 如對電介質在充電的電容器中運動時的磁效應、氣體的 比熱容、晶體的導熱性、熱釋電和壓電現象、光的偏振面在氣體中的旋轉、光與電的關係、物質的彈性、毛細現象等方面的研究都作出了一定的貢獻。1895年1月5日，倫琴發現 X 射線。他的發現為他贏得了巨大的榮譽。他於1901年獲第一次諾貝爾物理學獎金。這一發現宣佈了現代物理學時代的到來，使醫學發生了革命。

（2）細胞學説

細胞學説是 1838~1839 年間由德國植物學家施萊登 (Matthias Jakob Schleiden) 和動物學家施旺 (Theodor Schwann) 所提出，直到 1858 年才較完善。它是關於生物有機體組成的學説。細胞學説論證了整個生物界在結構上的統一性，以及在進化上的共同起源。這一學説的建立地推動了生物學的發展，併為辯證唯物論提供了重要的 自然科學依據。革命導師恩格斯曾把細胞學説與能量守恆和轉換定律、達爾文的自然選擇學説等並譽為 19 世紀最重大的自然科學發現之一。

德米特里·門捷列夫

德米特里·門捷列夫，19世紀俄國化學家，他發現了元素週期律，並就此發表了世界上第一份元素週期表。1907年2月2日，這位享有世界盛譽的俄國化學家因心肌梗塞與世長辭，那一天距離他的73歲生日只有六天。他的名著、伴隨着元素週期律而誕生的《化學原理》，在十九世紀後期和二十世紀初，被國際化學界公認為標準著作，前後共出了八版，影響了一代又一代的化學家。

1.1.5德米特里·門捷列夫

（1）德米特里·門捷列夫的主要貢獻

門捷列夫對化學這一學科發展最大貢獻在於發現了化學元素週期律。他在批判地繼承前人工作的基礎上，對大量實驗事實進行了訂正、分析和概括，總結出這樣一條規律：元素（以及由它所形成的單質和化合物）的性質隨着原子量（現根據國家標準稱為相對原子質量）的遞增而呈週期性的變化，既元素週期律。他根據元素週期律編制了第一個元素週期表，把已經發現的63種元素全部列入表裏，從而初步完成了使元素系統化的任務。他還在表中留下空位，預言了類似硼、鋁、硅的未知元素（門捷列夫叫它類硼、類鋁和類硅，即以後發現的鈧、鎵、鍺）的性質，並指出當時測定的某些元素原子量的數值有錯誤。而他在週期表中也沒有機械地完全按照原子量數值的順序排列。若干年後，他的預言都得到了證實。門捷列夫工作的成功，引起了科學界的震動。人們為了紀念他的功績，就把元素週期律和週期表稱為門捷列夫元素週期律和門捷列夫元素週期表。

2.1鋼鐵與材料技術的發展

2.1.1鍊鋼技術的新進展

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（1）凱利的空氣沸騰法鍊鋼法

1847年美國匹茲堡的糖鍋製造者凱利（公元1811-1888）發明了空氣沸騰鍊鋼法，其特點是給鋼爐中的鐵水吹入空氣，這樣不僅可以除去鑄鐵中所含的碳，並由於鑄鐵中的碳快速燃燒而獲得高温。這樣就可以用簡單的方法把鑄鐵煉成鋼。

（2）貝塞麥的酸性轉爐鍊鋼法

英國人貝塞麥（公元1813-1898）發明了與凱利相同原理的鍊鋼法，並於1855年在美國取得了空氣沸騰鍊鋼法了專利。為了使鋼水易於倒出，他又將鋼爐從固定式結構改為可轉動式，即轉爐。這種轉爐由於是用純淨的硅石做爐襯，屬酸性，故稱酸性轉爐。貝塞麥轉爐只花10分鐘就可把10噸～15噸鐵水煉成鋼。若是用攪拌法需幾天時間才能完成。所以，這是一種生產率高、成本低的鍊鋼方法，成為冶金史上的一大創舉。

（3）托馬斯的鹼性轉爐鍊鋼法

貝塞麥發明的轉爐是酸性轉爐，在酸性轉爐環境中，磷很難被氧化除掉。所以，貝塞麥轉爐在歐洲只適用於擁有大量低磷、低硫鐵礦石的瑞典和奧地利等國。1879年，英國冶金學家托馬斯（1850-1885）提出了鹼性轉爐鍊鋼法，即採用白雲石高温燒成的熟料，混合焦油做成鹼性的耐火磚爐襯，冶煉過程中吹入空氣並加入生石灰。這樣便使整個反應在鹼性高温條件下進行，被氧化的磷與石灰結合起來，殘留於渣內而不返回鋼內，脱磷問題因此得以解決。托馬斯的這一方法，很快被盛產含磷鐵礦石的德國、法國廣泛應用，從而進一步促進了鍊鋼的發展。

（4）馬丁的西門子——馬丁平爐鍊鋼法

用平爐以煤氣或重油為燃料，在燃燒火焰直接加熱的狀態下，將生鐵和廢鋼等原料熔化並精煉成鋼液的鍊鋼方法。1856年德國人西門子 （K.W.Siemens）使用了蓄熱室為平爐的構造奠定了基礎。1864年法國人馬丁利用有蓄熱室的火焰爐，用廢鋼、生鐵成功地煉出了鋼液，從此發展了平爐鍊鋼法。在歐洲一些國家稱為西門子－馬丁爐或馬丁爐。此法同當時的轉爐鍊鋼法比較有下述特點：①可大量使用廢鋼，而且生鐵和廢鋼配比靈活；②對鐵水成分的要求不像轉爐那樣嚴格，可使用轉爐不能用的普通生鐵；③能煉的鋼種比轉爐多，質量較好。因此，鹼性平爐鍊鋼法問世後就為各國廣泛採用，成為世界上主要的鍊鋼方法。在1930～1960年的30年間，世界每年鋼的總產量近80%是平爐鋼。50年代初期氧氣頂吹轉爐投入生產，從60年代起平爐逐漸失去其主力地位。許多國家原有的鍊鋼主力──平爐已經或正在陸續被氧氣轉爐和電爐所代替。

2.2冶金技術與金相學

2.2.1冶金技術的發展

（1）穆舍特的自硬鋼

1868年至1882年期間，穆舍特在用鐵和木炭製作坩堝鋼過程中發明了在空氣中具有自硬性可以鍛造的鋼，這種鋼被稱為自硬鋼。這種含有Mn、W、Cr的鋼非常合適作切削用鋼，它使切削速度由高碳鋼的12m/min提升到18.24m/min。

（2）哈德菲爾德的錳鋼

1882年哈德菲爾德（公元1859-1940）研製出錳鋼。這種鋼不靠淬火即能自硬且無磁性，更由於它具有優良的耐磨性能，後來在許多方面得到應用。

（3）萊利的鎳鋼

1889年萊利發明了鎳鋼，即坡莫合金。由於在鋼中加入了Ni，使鋼的強度和延展性相互結合，強度大大增加，但延展性降低很少。

（4）德維爾的鋁球

1854年法國化學家德維爾用Na和無水AlCl製得純金屬鋁球，德維爾將其稱之為“來自年途中的白銀”，從此開始了鍊鋁的歷史。

（5）霍耳和桑特的電解鍊鋁法

1866年美國的霍爾和法國的桑特分別獨立地發明了電解鋁的方法。一般稱為冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法。最初鋁是用化學法製備，用鉀鈉之類來還原，所以非常昂貴，原因是氧化鋁熔點非常的高，無法用常規電解還原鉀鈉鹽製備鉀鈉的方法來製備鋁，後來科學家發現氧化鋁可以在較低的温度下溶解於熔融的冰晶石，後來就發展了電解法制鋁的技術。

在鋁土礦中製備氧化鋁粉，然後把氧化鋁溶解在熔融的，包含冰晶石以及如氟化鈉等的一些添加劑的溶液中，用碳作為電極通直流電，這樣單質鋁就會在陰極被還原出來，碳陽極氧化，產生二氧化碳。

（6）冶金技術的分類：物理冶金和萃取冶金

物理冶金也稱火法冶金。火法冶金是在高温條件下進行的冶金過程。礦石或精礦中的部分或全部礦物在高温下經過一系列物理化學變化，生成另一種形態的化合物或單質，分別富集在氣體、液體或固體產物中，達到所要提取的金屬與脈石及其它雜質分離的目的。

萃取冶金也稱濕法冶金。濕法冶金是在溶液中進行的冶金過程。濕法冶金温度不高，一般低於100℃，現代濕法冶金中的高温高壓過程，温度也不過200℃左右，極個別情況温度可達300℃。

2.2.2金相學

1864年由於照相技術的發明，人們試圖利用顯微照相來記錄對金屬觀察的結果，到1901年提出鐵碳平衡圖標誌着金相學作為一門學科已經形成。所謂金相學，主要是研究金屬材料組織的一門學科，其通過對金屬材料的宏觀和微觀組織的研究不同的結構組份，也即各個晶體（相）或晶體羣（共晶體，共析體等等）的含量、大小、形狀、顏色、位向和硬度。

2.3熱機的發明與應用

2.3.1內燃機的發明與改進

（1）惠更斯的設想

1673年至1680年間，荷蘭物理學家惠更斯就曾提出了真空活塞式火藥內燃機的方案。他設想利用火藥燃燒的高温氣體在汽缸內冷卻後形成真空，從而可以利用大氣壓力推動活塞做功。但由於真空力量有限，火藥的燃燒又難於控制，因而未能成功。

（2）塞西爾的煤氣機

1794年英國人斯特列特第一次提出了燃料與空氣混合作為內燃機能源的原理。1799年法國工程師勒篷提出用照明煤氣作為燃料與空氣混合，並用電火花點火的內燃機設想。然而這些設想均未實現。直到1820年塞西爾以氫煤氣為燃料的煤氣機初次運轉成功。

（3）布朗的內燃機

1823年英國人布朗發明了最早的可以實際運轉的內燃機並用於提水。它並沒有採用汽缸——活塞結構。

（4）雷諾的商業化的內燃機

法國發明家雷諾於1860年製成了第一台實用的內燃機，這是一台二衝程、無壓縮、電點火的煤氣機，它的效率不高，每馬力需要100立方英尺煤氣，熱效率僅4%，電點火也不可靠，但畢竟平穩運行了，導致了內燃機實現了批量生產

（5）德·羅莎的等容燃燒四衝程循環原理

1862年法國工程師德·羅莎提出內燃機的等容燃燒四衝程（吸氣、壓縮、做功、排氣）循環原理；為製造高效率內燃機奠定了科學基礎。

（6）奧托的奧托循環機

1876年德國人奧托發明奧托循環機。他率先依據該原理研製成功第一台四衝程往復式活塞內燃機，這是第一台單缸卧式、4馬力等容燃燒的煤氣機。此機小巧緊湊，熱效率高達12%—14%，這種內燃機得到大量推廣，性能也不斷提高。熱效率在1894年達到20%以上。這是內燃機技術的一次跨躍，擺脱了對蒸汽機的模仿，獲得了更高的機械效率；

（7）戴勒姆的汽油機

戴勒姆和邁巴赫於1883年合作研製出一種空氣冷卻的高速汽油發動機。這種發動機用白熾燈點火，裝有邁巴赫發明的汽化器。

由於改用汽油燃料，實現了內燃機的小型化和高速化，發動機的轉速已從煤氣機的200轉/分提高到900轉/分左右，這種發動機很快用於驅動車輛。

（8）狄塞爾的壓燃點火式發動機

內燃機的發展經過了煤氣機、汽油機之後，許多人又開始探索利用石油的重油成分來作為內燃機的燃料。1885年英國曾有人研製出了煤油機，然而比較完善地解決了燃燒重油的有關技術問題的則是德國的機械工程師狄塞爾(公元1858—1913)。1892年他發明了壓燃點火式柴油發動機。他在《一種合理熱機的理論與製造》一文中，闡明瞭他的內燃機的原理：在發動機中不是通過燃料和空氣的混合從外部將其引燃，而是採用提高壓力來壓縮汽缸裏的空氣，使空氣因高壓壓縮而升温，同時向高温部位噴入燃料，不用點火就能使燃料起爆。狄塞爾通過數年時而充滿自信、時而悲觀失望的努力，終於在1897年按他的設想製成了柴油發動機。儘管它比汽油機笨重，製造發動機所用材料必須要耐高温、耐高壓，但由於結構更為簡單，所用燃料便宜，輸出功率又大，因而狄塞爾的柴油發動機成為內燃機發展史上又一個偉大的新起點。笨重的柴油機最初是一種固定式發動機，裝在發電廠裏，與蒸汽機競爭。從1903年起陸續用作船舶、潛艇、機車等的發動機。進入20世紀，奧托發動機與狄塞爾發動機成了許多領域裏廣泛應用的動力機。

2.3.2燃氣輪機

無論是上述的各種內燃機還是在19世紀普遍應用的外燃蒸汽機，都是往復式活塞發動機。由於它所要帶動的工具機多是軸的轉動,因此必須通過曲柄連桿機構或者凸輪機構、搖臂機構等，使其轉換為旋轉運動，這造成了機構複雜和傳動過程的能量損耗，降低了機械效率。19世紀人們開始了轉動式發動機的探索，出現了燃氣輪機和汽輪機。我國古代的走馬燈,羅馬的煙風車，都是早期的燃氣渦輪的雛形。燃氣輪機是一種用燃氣推動渦輪直接產生旋轉運動的動力裝置。19世紀上半葉達姆貝爾和本森曾分別製造過簡陋的定容和定壓熱功循環的燃氣輪機，但無實用價值。直到第二次世界大戰時,經過無數人的努力，才使燃氣輪機進入了實用階段。在蒸汽機取得了迅速發展之後，人們又提出了汽輪機的設想，它是與蒸汽機在運動原理上完全不同的新型蒸汽動力裝置。汽輪機利用蒸汽壓力直接推動渦輪葉片產生旋轉運動。汽輪機的優點是可以使用低熱值燃料，可連續平穩作功，能提供大的功率，且結構簡單，熱效率高。

(1)拉沃爾的汽輪機

1882年瑞典科學家拉沃爾發明了可以實際應用的汽輪機。這是為了適應離心奶油分離機高速旋轉而製作的最早的衝擊型汽輪機。

(2)帕森斯的能夠應用的汽輪機

19世紀80年代中期，為適應大型發電站的動力需要，真正進行設計並製造出可供實際使用的汽輪機的，則是英國發明家帕森斯。1884年他為了驅動自己設計的高速發電機，製成了多級反作用式汽輪機。這是一種把許多葉片成排地安裝在圓筒周圍，再將其裝入有固定葉片的殼體中的裝置，它沒有噴嘴，是利用蒸汽葉片之間邊膨脹邊通過而產生的反衝作用工作的，與拉沃爾的汽輪機在結構上不同，轉速可達8000轉/分，由此奠定了汽輪機發展的基礎。1889年帕森斯的汽輪發電機投入實際運行。1897年他還建造了世界上第一台用汽輪機驅動的輪船達比尼亞號，船速達64公里/小時，證明了汽輪機是一種大功率並能連續驅動的新型動力裝置。帕森斯在大學裏學的是數學，但是他的真正興趣卻在機械方面，而數學又使他能夠成功地處理與高速葉輪旋轉有關的力學問題。在他之後，法國的拉忒針對多級反衝式蒸汽渦輪的頭幾級因氣壓高而漏氣多，造成效率不高的缺點，研製成靠蒸汽壓力直接衝擊葉片使渦輪旋轉的衝擊式汽輪機。這兩種汽輪機至今還在平行發展或二者組合起來加以應用。當年曾稱雄一時的往復式蒸汽機在今天已逐漸被新的動力機淘汰了，但蒸汽動力卻以汽輪機的形式繼續得以發展，成為20世紀火力發電的主要動力裝置。

2.3.3內燃機的應用

從17世紀末到19世紀末的大約300年間，內燃機終於從設想變成了可以實際應用的動力機。自從奧托汽油機和狄塞爾的柴油機出現之後，很快地在各個領域開始推廣應用。

(1)戴勒姆的摩托車

內燃機的應用領域之一就是汽車的發明和製造。汽車製造是近代工業中的一個重要部門。戴姆勒不僅製造了重量輕、尺寸小的汽油機，而且是第一個認識到迫切需要高速車輛動力的人，為此他製造了適合裝在車上的輕便發動機。1885年製成了封閉式發動機,同年，他把一台單缸汽油發動機裝在自行車上，製成了第一台摩托車。1886年他又用只有1.5馬力的汽油發動機驅動木製輕便遊覽車。這個有四個輪子的車輛採用傳統馬車的形式，於1887年3月4日從坎施達特駛往斯圖加特。

(2)本茨的三輪汽車

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(3)輪胎的發明

對於汽車的發展來説，充氣輪胎的發明和應用具有重要意義。1839年英國人古德伊爾把巴西的天然橡膠與硫磺混合起來，發明橡膠的硫化法，由此在美、英等國開始興建第一批橡膠工廠。1845年，湯姆森在愛丁堡獲得帶有閥門和外胎的車輛輪胎的專利權。1888年鄧祿普獲得了充氣輪胎的專利，並首先用於自行車上，馬上又用於汽車製造中。汽車應用充氣輪胎又促進了橡膠工業的發展，使天然橡膠成為一種具有世界意義的原料。由於原料稀少，德國在20世紀20年代開始研究合成橡膠。隨着汽車的發展，也使其他一些專業和附屬工業技術得以發展，諸如電磁點火裝置、起動器、車燈、喇叭和加熱器的製造技術，鋼鐵工業技術中的薄板軋製技術、玻璃製造技術以及許多其他的配套工業技術。

（4）萊特兄弟的飛機

內燃機的發明也使人類騰雲駕霧的夢想變成現實。1903年，美國萊特兄弟駕駛的由一台16匹馬力的四缸汽油發動機驅動的木架雙層飛機，首次試飛成功。儘管只飛行了59秒，高度3米，航程僅260米，但它卻表明飛行時代的開始。

（5）福特的汽車生產線

內燃機的發明和應用，汽車生產的發展，促成了大量生產方式的確立。美國在19世紀90年代初已瞭解了汽車發展的狀況，一些人也開始建立工場,裝配汽車。福特看到了汽車對交通工具變革的巨大意義，並堅信只有大批量生產簡便而結實的汽車，才能降低價格，使廣大居民有能力購買它。1903年，他在底特律創立了福特汽車公司，1908年開始成批生產T型汽車。過去裝配汽車的方法是全組工人圍着車架工作，而零件要靠託車或載重汽車從別的車間運來，很費時間。福特改變了這種小批量生產的作業方法，他在裝配約有1500個零件的汽車時，採取了流水作業，把工作分成最簡單的基礎單元。工人站在裝配線兩側，每一個人自始至終重複某一種勞動，從而大大提高了生產效率，並使汽車價格急劇降低。美國汽車的價格1908年為2000美元，到了1913年則降為850美元，福特成功地從小批量生產轉到大批量生產，使汽車從富有的象徵成為大眾化的消費品。這是從互換式生產以來作業方式的一次重大改革。福特的作業方式在世界各國得到普遍推廣，不僅在汽車裝配線上，而且在機械工廠的一切部門中都得到了普及。

2.4電能——技術革命的主角

2.4.1有線電報與電話

（1）高斯和韋伯的電磁式有線電報

1833年高斯（公元1789-1855）和韋伯（公元1804-1891），通過1.5公里長的電線在格廷根大學的物理研究所與氣象台之間進行通訊聯繫。

（2）莫爾斯電報機和莫爾斯電碼

莫爾斯是在1832年從法國返回美國的旅途中萌生了發明電報的願望的。在輪船上，美國醫生傑克遜向旅客們展示了一種叫“電磁鐵”的新器件並講述電磁鐵原理。傑克遜説：“實驗證明，不管電線有多長，電流都可以神速地通過。”這句話使莫爾斯產生了遐想：既然電流可以瞬息通過導線，那能不能用電流來進行遠距離傳遞信息呢？當時的通信只是靠人傳馬遞速度非常慢，而電的傳遞速度是30萬公里/秒。莫爾斯為自己的想法興奮不已，從這以後，他毅然改行投身於電學研究領域。1835年，他毅然告別了繪畫藝術，專心攻讀電磁學知識，一門心思地進行電報裝置的研究製作。

莫爾斯前進的道路上困難重重。由於莫爾斯物理知識貧乏，要學會和掌握電磁學的知識談何容易！回到美國後，他只得向紐約大學物理學教授蓋爾請教，蓋爾教授細心教他組裝電池和製造電磁鐵的方法，加之莫爾斯的刻苦學習，1835年底，他終於用舊材料製成第一台電報機。

莫爾斯的發報機的結構是這樣的：先把凹凸不平的字母版排列起來，拼成文章，然後讓字母版慢慢地觸動開關，得以繼續地發出信號；而收報機的結構則是，不連續的電流通過電磁鐵，牽動擺尖左右擺的前端，它與鉛筆連接，在移動的紅帶上劃出波狀的線條，經譯碼便還原成電文。莫爾斯的第一台電報機，只能在2-3米的距離內有效。這是由於收發兩方距離增大，電阻相應增加而失靈。要想使電報應用到實際生活中，那就必須進一步改進。

莫爾斯又拜著名電磁學家、感應電流的發現者亨利為師，虛心求教，亨利讓莫爾斯把電磁鐵換成使用絕緣導線的強力電磁鐵，並用繼電器把每個備有電池的電路串聯起來，另一條則用地線代替。

1836年，莫爾斯終於找到了一種新的方法，他在筆記本上記下了一個新的設計方案“電流只要停止片刻，就會出現火花。有火花出現可以看成是一種符號沒有火花出現是另一種符號；沒有火花的時間長度又是一種符號。這3種符號如果組合起來代表數字和字母，就可以通過導線來傳遞文字了。”

莫爾斯電報是如何傳遞信息的呢？在拍發電報時，電鍵將電路接通或斷開，信息是以“點”和“劃”的電碼形式來傳遞的。發一個“點”需要0.1秒，發一“劃”需要0.3秒。在這種情況下，電信號的狀態只有兩種：按鍵時有電流，不按鍵時無電流。有電流時稱為傳號，用數字“1”表示；無電流時叫空號，用數字“0”表示。一個“點”就用“1、0”來表示，一個“劃”就用“1、1、1、0”來表示。莫爾斯電報將要傳送的字母或數字用不同排列順序的“點和劃”來表示，這就是莫爾斯電碼，也是電信史上最早的編碼。經過一年的努力，終於在1837年研製成功了一台傳遞電碼的裝置，他滿懷希望地把它稱為“電報機”。

1838年1月，莫爾斯進行3英里收發電報的試驗獲得了成功。1840年4月，這項發明申請到了專利。

1844年5月24日，是世界電信史上光輝的一頁。在美國國會大廳裏舉行了一次隆重的電報機通信實驗活動。莫爾斯接通電源，向巴爾的摩發出了人類歷史上的第一份電報：“上帝創造了何等奇蹟！”莫爾斯的電報終於成功了！

1844年5月24日成了國際公認的電報發明日。莫爾斯的電報因為使用了電報編碼，具有簡單、準確和經濟實用的特點。很快，他的電報風靡全球。如今，莫爾斯電碼已成為現代電報通信的基本傳信方法。

電報的發明，拉開了電信時代的序幕，開創了人類利用電來傳遞信息的歷史。從此，信息傳遞的速度大大加快了。“嘀-嗒”-響（1秒鐘），電報便可以載帶着人們所要傳送的信息繞地球走上7圈半。這種速度是以往任何一種通信工具所望塵莫及的。

（3）格雷與貝爾的電話專利

在莫爾斯電報發明後的20多年中無數科學家試圖直接用電流傳遞語音，貝爾也把發明電話作為自己義不容辭的責任。但由於電話是傳遞連續的信號而不是電報那樣不連續的通斷信號，在當時的難度好比登天。他曾試圖用連續振動的曲線來使聾啞人看出“話”來，沒有成功。但在實驗中發現了一個有趣現象：每次電流通斷時線圈發出類似於莫爾斯電碼的“滴答”聲，這引起貝爾大膽的設想：如果能用電流強度模擬出聲音的變化不就可以用電流傳遞語音了嗎？隨後的兩年內貝爾刻苦用功掌握了電學，再加上他紮實的語言學知識，使他如同插上了翅膀。他辭去了教授職務，一心扎入發明電話的試驗中。在萬事俱備只缺合作者時他偶然遇到了18歲的電氣工程師沃特森。兩年後，經過無數次失敗後他們終於製成了兩台粗糙的樣機：圓筒底部的薄膜中央連接着插入硫酸的碳棒，人説話時薄膜振動改變電阻使電流變化，在接收處再利用電磁原理將電信號變回語音。但不幸的是試驗失敗了，兩人的聲音是通過公寓的天花板而不是通過機器互相傳遞的。

正在他們冥思苦想之時，窗外吉他的丁冬聲提醒了他們：送話器和受話器的靈敏度太低了！他們連續兩天兩夜自制了音箱、改進了機器。然後開始實驗，剛開始沃特森只從受話器裏聽到嘶嘶的電流聲，終於他聽到了貝爾清晰的聲音“沃特森先生，快來呀！我需要你？1875年6月2日傍晚，當時貝爾28歲，沃特森21歲。他們趁熱打鐵，幾經半年的改進，終於製成了世界上第一台實用的電話機。1876年3月3日（貝爾的29歲生日），貝爾的專利申請被批准，專利號為美國174465。其實，在貝爾申請電話專利的同一天幾小時後，另一位傑出的發明家艾利沙·格雷也為他的電話申請專利。由於這幾個小時之差，美國最高法院裁定貝爾為電話的發明者。

回到波士頓後兩人繼續對它進行改進，同時抓住一切時機進行宣傳。兩年後的1878年，貝爾在波士頓和沃特森在相距300多公里的紐約之間首次進行了長途電話實驗。與34年前莫爾斯一樣取得了成功。所不同的是他們舉行的是科普宣傳會，雙方的現場聽眾可以互相交談。中途出了個小小的問題：表演最後節目的黑人民歌手聽到遠方貝爾的聲音後緊張得出不了聲，急中生智的貝爾讓沃特森代替，沃特森鼓足勇氣的歌聲使雙方的聽眾不時傳來陣陣掌聲和歡笑聲，試驗圓滿成功。

1877年，也就是貝爾發明電話後的第二年，在波士頓設的第一條電話線路開通了，這溝通了查爾期·威廉期先生的各工廠和他在薩默維爾私人住宅之間的聯繫。也就在這一年，有人第一次用電話給《波士頓環球報》發送了新聞消息，從此開始了公眾使用電話的時代。

2.4.2電力技術的發展

（1）西門子的自激式發電機

1864年英國技師威爾德提出了用旋轉電樞產生的電流為電磁鐵勵磁的設想，提出了自激式發電機原理。把這一原理轉化為實際應用的則是科學家、發明家與商人特點於一身的維爾納·西門子。1866年他研製成功第一台自激式發電機。它在科學史上和瓦特的蒸汽機具有同等重要的歷史地位。

（2）戴維的弧光燈

直流發電機的發明，解決了電動機的電源問題，完善了電動機的設計製造技術。但電力的最初應用部署用作動力，而是用於照明。電的全部價值在於依靠分佈廣元的電力供應網為需要它的地方提供電能。而只有人們最普遍的需要才能建立電力網。在當時這種最為普遍的需要，就是千家萬户都要應用的點燈。

用來照明的設想在19世紀初就有了。英國科學家戴維首先用伏打電堆產生電弧，開創了點照明的歷史。弧光燈由於照明度強，迅速用於城市街道照明。但是家用照明還只是用煤氣燈和煤油燈。

（3）愛迪生的民用照明

在弧光燈開始應用的同時，人們已經開始了白熾燈的研究。通過電流把燈絲加熱，使燈絲髮光，在技術原理上是可行的，然而卻找不到耐用的燈絲材料。1860年英國化學家斯旺開始進行白熾燈研究，1878年終於用碳絲作燈絲製成可以實際應用的真空白熾燈，但其壽命仍然很短。有史以來最全面的發明家之一愛迪生在經過了無數次實驗失敗之後，用碳化棉絲作成了燈絲，更佳延長了燈絲的壽命。他還發明瞭電控開關、保險裝置、電錶等一系列電照明系統。1881年的巴黎世界電氣博覽會上，愛迪生把蒸汽機和發電機直接連接發電，通過開關，可同時點亮1000盞電燈，這被認為是當時的意向世界奇蹟。1882年愛迪生研究所在紐約製成了當時世界上容量最大的一部發電機——“巨漢”發電機，建立了世界上第一座直流發電廠，安裝了6台發電機，每台能點燃1500個15瓦燈泡，建立了第一個民用照明系統。美國的大城市，幾乎所有的歐洲國家的首都，以後又有許多城市，都競相在主要街道上安裝電燈。城市用點開始由小型電廠供給，由於用電量增加，便開始建立大電廠。

（4）交流發電機

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要把低電壓的直流電直接變為高電壓的直流電是很困難的，反之也如此，因此導致了交流電的研究，並使交流高壓輸電方式得以發展。發電機發出來的點本來就是交變的。皮克西和西門子分別於1832年和1850年研製了單向交流發電機；俄國雅布洛契柯夫製成多向交流發電機；意大利法拉第於1885年發明旋轉磁場式電機，使交流發電機初具現代實用雛形。

（5）高壓電網的建立

1883——1885年，德國的高拉德和吉布斯、美國的威斯汀豪繼發明和改進變壓器；1890——1891年從法國勞芬到德國法蘭克福架起了世界上第一條三相交流輸電線路，全場170千米，在此基礎上，歐美各國相繼建立起遠距離交流輸電線路，三相交流的發電、變電、輸送、分配和使用上的安全、經濟、可靠和方便性，為發展電力工業開闢了廣闊的前影。

（6）無線通信

有線通信的侷限性：

a.只限於定點之間的通信，無法做到移動目標之間的通信；

b.金屬導線消耗的金屬量巨大。鋪設一公里電纜需要半噸銅，2噸鉛；敷設海底電纜工程浩大，更需鉅額投資；

c.一般來説有線通信有可靠性高、保密性好的特點，但是自然和人為的原因也常造成線路故障。

這些侷限性促使人們來思考是否可以不用導線來傳輸信息。

麥克斯韋關於電磁波的預言和赫茲（1857-1894）的證實（1888），為無線通信作了理論和實踐上的準備。但是赫茲沒有預見到無線電通訊的現實可能性。赫茲的實驗鼓舞了其他科學家，他們嘗試各種辦法來通過無線電波傳輸信號。1890年法國人布蘭利發現：封在玻璃管內的金屬粉末（銅、鐵、鋁或鎳粉），對一般直流電有很高電阻，因而不導電；但當電磁波通過這些金屬粉末時，它們會凝集在一起，電導率大大增加，從絕緣體變為導體。根據這一現象他製成了他稱之為“無線電導體”的接收機。1894年利物浦大學教授洛奇改進了布蘭利的“無線電導體”，並改稱為粉末驗波器，提高了它的靈敏度；還在相隔180英尺（約54米）的地方成功地接收到了電磁波。作為教授的洛奇沒有意識到他的工作的實用價值，也沒有申請專利。

最後是意大利發明家馬可尼（1874-1937）把一種無線電報投入到實用階段。馬可尼（Guglielmo Marconi 1874-1937）家道殷實，沒有進過大學，但是把意大利最知名的學者請到了家裏來指導他學習物理學。1894年夏天，馬可尼在阿爾卑斯山度假時讀到一則年初去世的赫茲的工作報道，受到啓發。1894年12月第一次獲得成功的實驗把信號傳送至30英尺（9.15米）遠。到1896年2月他能把信號傳送到1.75英里（2.82公里）遠。他向意大利政府請求資助而未獲準，於是帶着發報機和收報機來到英國，1896年6月2日，馬可尼向英國政府提出了電報專利申請，並獲准。1897年馬可尼的收發報距離已經達到10英里同年，以馬可尼為主要股東組建了“無線電報和信號”公司。1899年在美國成立子公司，1900年更名為“馬可尼無線電報公司”。無線電報使海上航行的安全得到保障。1898年剛裝了無線電發射機沒有多少日子的一艘燈塔船被撞翻，呼救信號發出後，及時趕來的就生船救起了船員。1899年馬可尼實現了橫跨英吉利海峽的無線電通信。1901年12月12日馬可尼引人注目地完成了橫渡大西洋的無線電通訊。雖然當時只用莫爾斯電碼發送和接收了一個英文字母“S”，但這一試驗的成功標誌着無線電報開始進入遠距離通信的實用階段。馬可尼和另一位電報技術和陰極射線示波管發明者德國人布勞恩共同分享了1909年的諾貝爾物理學獎。

（一）科學與技術、工業生產緊密結合是第二次工業革命生最突出的特點

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第一次工業革命中的許多發明成果都是這些能工巧匠的實踐經驗的結晶。如，飛梭的發明者凱伊是機械師，水利紡紗機是木匠海斯發明的；珍妮紡紗機的發明者哈格里斯夫原是織工；同樣也是織工的克倫普頓也發明了騾機；就連第一次工業革命中最重要的技術成就蒸汽機，也是當過鐘錶匠和大學儀器修理工的瓦特發明的；還有發明輪船的寶石工人冒爾頓，發明了焦炭鍊鋼法的工廠主達比父子等等。由此可見第一次工業革命中能工巧匠扮演了重要的角色。他們成為新技術的帶頭人，他們的革新主要依靠多年來的實踐經驗，但是對於科學理論的研究並沒有多少，科學與技術還沒有真正的結合起來。然而在第二次工業革命當中，幾乎所有的工業部門都受到科學發明的影響。沒有物理學、生物學、熱學、化學等方面理論的發現，第二次工業革命是不會有如此巨大的成就的。

科學理論的發展推動了技術的發展，技術的發展又推動了生產的發展，因此這一時期它們之間的作用順序是科學、技術、生產依次推進發展的關係。第二次工業革命的多數發明與技術進步已經不是主要依靠能工巧匠的實踐經驗了，而是建立在科學理論的基礎之上的。科學與技術的很好的結合，也導致了技術成果應用到生產實踐的時間也大大的減短。例如，由於電的廣泛應用中，從1831年法拉第發現電磁感應先想到19世紀80年代一系列電學應用技術的出現，科學技術成果應用於生產的時間比第一次工業革命、縮短了一半。

在第二次工業革命中對科學理論研究的重視程度也大大的提升。以美國為例，從19世紀60、70年代起，先後建立了農業局、科學院等研究機構。1872年愛迪生建立的第一個工業試驗室。到了1913年美國著名的工業試驗室已經發展到了65個，並且還從大學吸收了近萬名科學家和工程師專門從事科研工作。

與第一次工業革命主要以英國為中心不同的是第二次工業革命是在多個先進的資本主義國家幾乎同時進行的。英國人、美國人、德國人、法國人、等都在不同的領域有着發明和創造。英國人貝塞麥、托馬斯等發明的鍊鋼技術曾經引領歐洲多時。但在內燃機、發電機、電動機、汽車、的製造和改進當中，德國人的功勞是最大的。美國人發明了他們引以自豪的電燈、電話、T型汽車、電影、收音機等。法國人也發明了人造纖維、橡膠輪胎等。這些只是各個國家最具代表性的技術成果，其實還有很多的發明和技術的進步是無法一一列舉清楚的。

很明顯，這與第一次工業革命中英國幾乎壟斷了所有的重要的新機器發明和新生產方法的出現不同，各個主要資本主義國家在不同的領域都有自己的貢獻。而且它們相互促進，在一方獲得重大的突破性的成果後，很快被其他的國家所吸收。各國也爭取自己能夠獲得某一方面的領先技術，這樣各方你追我趕，加快了技術的改進與更新。特別是英、美、德、法四國，到1900年四國的工業產量已佔全世界工業產值的72%。

19世紀70年代二次工業革命開始時，除英國、美國北部和法國已經完成和接近完成第一次工業革命之外，世界上的其他國家，或正處於第一次工業革命的高潮期，如美國的南部、德國、和俄國；或剛剛起步，如亞洲的日本、中國、印度等國。世界上大多數的國家在還沒有實現第一次工業革命的情況之下，第二次工業革命已經開始了。對於這些國家來説不管是哪次工業革命中的出現的先進技術成果，都是十分渴求的 ，都會對他們的經濟發展帶來巨大的好處。

這樣大多數的國家可以根據自己的情況和財力選擇購買這些先進的技術和產品，同時吸收兩次工業革命的成果。 因此，發展顯得更加迅速。有些國家還呈現出了跳躍式的發展，直接從第一次工業革命的生產力水平過渡到第二次工業革命的水平。這方面的代表是德國和日本。剛剛獨立的德國正好趕上了兩次工業革命，充分的吸收了兩次工業革命的成果，到19世紀末一躍成為歐洲最具實力的列強之一。亞洲的日本在明治維新的推動下，學習並掌握了兩次工業的革命的先進的成果，克服了國土面積狹小、資源短缺的特點，一躍成為亞洲的霸主，並在20世紀初擊敗了不可一世的沙俄帝國。

此外，第二次工業革命不但在歐洲這個中心出現了遍地開花的局面，不再是英國的一枝獨秀，而且在北美也形成了一箇中心，這樣地域上的分佈也為第二次工業革命的廣泛傳播創造了條件。再加上第二次工業革命本身的先進的交通工具的誕生與通訊技術的興起，大大促進了信息的流通，其他先進的技術也很快的傳遍了世界各地，加速了第二次工業革命的擴展。

（三）第二次工業革命主要集中發生在重工業領域

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