前言

在16世紀，以牛頓經典力學為中心的科學體系的形成，標誌著科學研究界發生了具有歷史意義的重大轉折。尤其是1543年哥白尼（1473-1543）的《天體執行論》和維薩留斯（1514~1564）的《人體結構》這兩篇著作的問世，分別提出了與過去相悖的科學理論，拉開了近代科技革命的序幕。

從15世紀中葉至18世紀，歐洲各個國家相繼展開社會了大變革。這些變革不僅震撼了全世界，而且也使它們得以從漫長的、黑暗的中世紀中擺脫出來。西歐各個國家紛紛在思想、政治、科學、技術和工業上對傳統模式發起革命，比如，發端於義大利的文藝復興運動、席捲歐洲整個大陸的宗教改革運動、確定英國君主立憲制的“光榮革命”以及聲勢浩大、過程曲折的法國大革命，在解放人們思想、掃清封建殘餘的同時，也促使新興資產階級登上歷史舞臺，有利於資本主義的自由發展。

美洲新大陸的發現、地理探險和通往印度的東方航線的開闢、環球航線的成功，給商品資本主義打開了世界市場，在巨大利益的驅使下，殖民主義開始在全球擴張。經濟的發展不僅帶來了技術上的需求，也帶來了思想上的解放，人文主義運動、英國唯物主義、大陸理性主義、法國百科全書派與啟蒙運動等等思想解放運動的展開，都強調了科學的獨立性和重要性，科學不再僅僅是為神學和哲學服務的工具，而是成為了一門有著自身特色的，需要獨立發展、自由探索的學科。

義大利、英國和法國等國家在這次科學革命中受益良多，相繼成為了當時的世界科學活動的中心、經濟發展的中心以及政治地位上的超越。16世紀中葉開始的天文學革命，17世紀以微積分為代表的數學革命，到牛頓（1643-1727）經典力學體系在《自然哲學的數學原理》中的建立，近代第一次科學革命進入了高潮。

18世紀中葉，經典力學發展到分析力學和應用力學階段，對實際應用，性的強調使科學從理論走向了實踐，近代第一次技術革命——以紡織機械技術為先導、以蒸汽動力技術為主導一開始展現出科學技術作為第一生產力的特質。這次科學與技術的革命，使西方主要資本主義國家如英國、法國、德國、美國等都相繼完成了工業革命，促使了大數國家的經濟、社會的進一步發展。

應該說，處在第一次科技革命以前的近代科學技術活動，基本上是以“個人興趣”為主的，在此前的科學與技術並沒有太大的聯絡。德國人李比希（1803-1873）於1826年建立的吉森化學實驗室和英國人卡文迪什（1731~1810）於1871年建立的實驗室開啟了專業技術與科學理論相結合的實驗模式，而美國人愛迪生（1847-1931）於1876年建立的實驗室則預示著生產技術與科學理論相結合的大趨勢，這種原本是由德國人建立的新型科學研究體制，最終在美國得到了推廣，從而形成了巨大的影響。

“小科學”作為一種經典的“科學工場手工業”，對世界工業化所做出的貢獻是不可磨滅的，而它最大的貢獻就在於將科學、技術、生產聯絡起來，使科學不再僅僅只存在於理論和書本之上，科學與技術的緊密聯絡開創了真正的“科技”進步時代。

麥克斯韋（1831~1879）於1873年提出的電磁學理論，開創了一個科學研究的新領域，從而引發了近代第二次科技革命，並促使人類的經濟、社會、科學和技術的迅速發展；隨之而來的19世紀末和20世紀則是科學技術大革命的時代，物理學領域首先爆發了科學技術大革命，並因為其巨大的影響力而擴散至化學、生物等各個領域。自然科學理論的突破帶來了技術上的革新和應用科學上的發明，並引發了第三次科技革命。

傳統意義上的科學技術王國有了翻天覆地的變化：各門學科相互影響、相互滲透，導致許多新型科學、邊緣科學、交叉科學應運而生。物理學作為與科學研究聯絡最為緊密的學科之一，受到此次科技革命的影響最為迅速和深刻，主要表現於以下三大發現：一是1895年X射線的發現七二是1896年天然放射性的發現；三是1897年電子的發現。此後，著名物理學家愛因斯坦

（1879~1955）首先指出了牛頓經典力學無法描述宏觀高速物體這一侷限性，並於1905年創立了狹義相對論，且在1915年發展出廣義相對論，從本質上揭示了空間、時間、物質、運動的一致性，從而否定了牛頓經典力學的絕對時空觀念。

經過德國物理學家普朗克(1858~1947)、丹麥物理學家玻爾(1885-1962)、法國物理學家德布羅意(1892-1987)、德國物理學家海森堡(19011976)以及奧地利物理學家薛定邊(1887-1961)等人的先後努力，現代物理學的基礎——量子力學誕生了。這一新星的理論解決了物理學大廈上空漂浮著的“紫外災難”這朵烏雲，向我們揭開了神秘的微觀物質世界的秘密，為物理學的發展指明瞭方向，開拓了新領域。

物理學作為自然科學最基礎的學科，任何一次的進步都會引發化學和生物學的重大變革。英國物理學家盧瑟福（1871-1937）在1911年做了“物理最美實驗”之 a粒子散射實驗：他用a粒子去轟擊金屬薄箔，測量發現a粒子發生了偏轉。由於電子質量很輕，可以知道原子內部必然有一個質量可視但體積很小的核，據此盧瑟福提出了原子核式模型。在原子核被發現之後，質子、中子、正電子也出現在人們的視野中。微中子假說、介子理論以及P原子的發現，使微物理學得以建立，人們對物質的認識也更加深入。

物理學革命促進化學的變革，產生了大量的二級學科和交叉學科，如量子化學、結構化學、合成化學、高分子化學等。“科技的作用日益滲透於國家經濟體的每一個部分，科技逐漸成為經濟發展的主要動力”，隨之而來的則是科學研究規模的擴大，科研經費的增加。一項科學研究活動所需要的人力、財力上的支援，已經遠遠超出了“小科學”體制所能承受的範圍，國家開始以科技事業資助人的身份登上歷史舞臺，近代科學發展到了這個階段，宣告了大科學時代的真正來臨。