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天文学方面，康德【16】（1755年）和拉普拉斯【17】（1796年）的天体演化学说打破了旧的机械唯物论的宇宙观。在近代数学和牛顿力学发展的基础上，天体力学得到了很快地发展，从而使日月食的计算和各种星表的推算都更加精确。哈雷彗星轨道的计算（1705年）和赫歇尔【18】发现天王星（1781年）。特别是1846年根据事先计算好的位置上找到海王星的重大成果，都充分显示出18世纪以来西方天文学的进步。前段时期所提出的航海天文学的各种问题，在本时期内也都得到了较好的解决。
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为了更多地开发矿藏，西方的地质学在18世纪有了很大进步。特别是1790年到1830年这段时期，被人们称之为“地质学的英雄时代”。1815年史密斯【19】出版了著名的《英国地质图》，1825年居维叶【20】发表了《地表变革论》。特别是莱伊尔【21】出版了他的《地质学原理》（1830年），这部著作“第一次把理性带进地质学中”，他正确地解释了“地球的缓慢的变化这样一种渐近作用”，从而“代替了由于造物主的一时兴发所引起的突然革命”【22】。
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在生物学研究的领域中，由于17世纪中叶以来进行的科学旅行和科学探险，加上古生物学、解剖学和生理学的不断进步和广泛地应用显微镜，尤其是19世纪20年代制成了可以消除色差的显微镜之后，使观察有机细胞的详细情况成为可能。于是施莱登【23】（1838年）和施旺【24】（1839年）分别创立了植物和动物细胞学说，微耳和【25】在运用细胞学说于病理学方面，作出了很大的贡献（1858年）。当然19世纪生物学的最大成就还应该说是“进化论”的建立。这一理论自从18世纪沃尔弗【26】对物种不变提出怀疑（1759年）时起，在大约百余年的时间里，经过拉马克【27】等人不断研究，最后由达尔文【28】完成并在1859年发表。“达尔文推翻了那种把动植物种看作彼此毫无联系的、偶然的、‘神造的’、不变的东西的观点……第一次把生物学放在完全科学的基础之上”【29】。
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能量守恒定律，细胞学说和生物进化论的建立，被恩格斯称之为19世纪前半叶科学三项重大发现。
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但是，使西方社会迅速前进并把封建的中国远远地抛在后面的，还在于由蒸汽机的广泛采用而引起的技术革命。
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这次技术革命最初是在英国，是由一种工具机——纺织机械的改革开始的。凯伊【30】首先发明了飞梭织机（1733年），哈格里沃斯【31】发明了多绽纺纱机（1764年）。随后，阿克莱【32】（1769年）和卡莱特【33】（1785年）分别把水力用于纺和织，使工作效率有几十倍甚至上百倍的提高。
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工具机的改革促进原动机的改革，蒸汽代替了人力、畜力和水力，这种改革引起了人类文明史上自从火的利用以来又一次的重大技术革命。虽然1690年法国人巴邦【34】就设想了最早的活塞式蒸汽机，1705年英国的纽可门【35】制造了以他自己的名字命名的纽可门汽机，但由于工作原理和机械制造工艺水平所限，工作的效率仍然很低。英国人瓦特【36】于公元1865年对纽可门汽机进行了重大改革，特别是当1781年瓦特又发明了利用蒸汽的膨胀力，使蒸汽由汽缸两面依次进入缸体从而推进活塞不断往复运动的新型汽机，而且利用曲拐把直线往复运动变成可以做旋转运动的所谓“万能汽机”之后，蒸汽机的用途就不像从前那样仅限于矿坑的抽水，而是可以用于工业生产的各个领域。蒸汽机成了当时最好的原动机。
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1807年美国的富尔顿【37】造出了比较实用的以蒸汽机为动力的轮船。1814年英国的斯蒂芬逊【38】也造了比较好的蒸汽机车。1819年轮船首次横渡大西洋。1825年英国建造了世界上第一条铁路，其后，铁路在西方许多国家迅速兴建发展（美国1830年，法国1833年，德国1835年，俄国1837年）。蒸汽动力的应用，使交通运输发生了根本性的变化，极大地促进了整个社会生产力的急速发展。
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冶金工业也迅速地发展。1784年科特【39】发明了搅拌法，从而使熔炉容积增大，使铁的廉价大量生产成为可能。1828年尼尔逊【40】开始使用热风炼铁。到了19世纪中叶英国的贝塞麦【41】发明了转炉炼钢（1860年），德国的西门子【42】发明了煤气发生炉并用之于冶炼（1864年），特别是法国人马丁【43】发明了平炉炼钢法之后（1865年），人类历史上的钢铁时代便真正到来了。
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在信息的传递方面，1833年发明了电报，1835年美国人摩尔斯【44】使电报这种通信更加实用化。
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总之，这是一场以蒸汽机的广泛利用为中心的技术革命。在西方各国，科学通过各种技术途径变成了直接的生产力，使社会的物质生产迅速发展。正如马克思和恩格斯在《共产党宣言》中所说的：“资产阶级在它的不到一百年的阶级统治中所创造的生产力，比过去一切世代创造的全部生产力还要多，还要大。自然力的征服，机器的采用，化学在工业和农业中的应用，轮船的行驶，铁路的通行，电报的使用，整个整个大陆的开垦，河川的通航，仿佛用法术从地下呼唤出来的大量人口——过去哪一个世纪能够料想到有这样的生产力潜伏在社会劳动里呢？”
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早期的改良主义思潮及其影响
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在鸦片战争前后，面对西方资本主义社会的迅速发展和西方列强对中国虎视眈眈的侵略野心，腐败不堪的朝政，风起云涌的农民起义和当时知识界中死气沉沉的学术空气，在地主阶级内部，逐渐分化出一些具有进步思想的知识分子。龚自珍（1792—1841）、林则徐（1785—1850）、魏源（1794—1857）等人就是其中的代表人物。他们是我国近代较早的一批提出改良朝政和向西方学习的人物。
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他们对禁烟、农政、河工、漕运、盐政、币制、广贤路、整戎政等许多有关政治和国计民生的重大问题，都提出了改革方案。
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他们力图摆脱乾嘉以来在清朝文化高压政策下形成的脱离实际，烦琐考据的学术风尚，鼓吹在当时具有一定进步意义的“经世致用”的思想。他们敢于著文立说，抨击时弊。
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他们对西方列强的侵略活动，主张坚决抵抗和斗争；同时，也主张对西方各国首先需要进行了解，而对西方先进的科学和技术则更需要进行学习。为此目的，他们编译了各种介绍西方各国政治、经济、地理、历史等情况的书籍。早在鸦片战争之前，林则徐便着手编译了《四洲志》，此后还有其他一些人编译的如：《红毛英吉利考略》（江文泰，1841年）、《海录》（杨炳，1842年）、《英吉利记》（萧令裕，1842年）等。其中最著名的要算是魏源所著的《海国图志》（1843年）和徐继畲的《瀛环志略》（1848年）。这些书籍所介绍的外国情况，使人们的耳目一新，唤起人们注意：为了“筹制夷之策”必须“知彼虚实”。这类书籍一时风行海内，还传到了日本。
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魏源在《海国图志》序言中说：“是书何以作？日：为以夷攻夷而作，为以夷款夷而作，为师夷之长技以制夷而作。”这里，他提出了“师夷之长技以制夷”的主张，即学习西方所擅长的科学和技术来抵抗西方对中国的侵略。
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在魏源看来，“夷之长技有三：一战舰，二火器，三养兵练兵之法”【45】。除了要向西方学习造船，造火器之外，他还主张在这些造船厂和枪炮厂中也造些民用船只和各种器物，如“量天尺，千里镜、龙尾车（泵），风锯、水锯、火轮机，火轮车、自来火，自转碓，千斤秤之属，凡有益民用者，皆可于此造之”【46】。而且只有自己设厂，才可以“我有制造之局，则一二载后，不必仰赖于外夷”【47】。同时他也认为“中国智慧，无所不有”【48】，学习西洋也并不困难。
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《海国图志》一书，对先进的哥白尼日心学说也进行了一些介绍，还附有地球椭圆轨道绕日运行的附图，使人易于了解。
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但是由于时代的局限性，魏源等人并没有提出从根本上改革封建社会制度的要求。同时，由于他们的社会地位所限，虽然他们的这些言论在思想界引起了不小的震动，而实际上许多建议却并没有得到实现。从学习西方先进的科学技术方面来看，也远不如后来的“洋务运动”时期所取得的成效。
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和魏源等人几乎同时，太平天国农民起义领袖之一的洪仁玕（1822—1864）在1859年向天王洪秀全陈奏的《资政新篇》中，也有类似的思想。洪仁玕提出了发展近代交通运输和通讯，兴办银行，保护工商业，奖励科技发明，保护专利权，鼓励私人资本开矿，准许雇佣劳动等等。这些建议确实带有为资本主义发展开辟道路的性质，其立足点比魏源等人要高得多。但因起义不久失败，这些建议也没能实现。退一步讲，太平天国运动即使成功，从起义的性质来看，它也不是为科技发展创造根本条件的资产阶级革命。
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二 洋务运动和西方科学技术知识的大量传入
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洋务运动
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从19世纪60年代到90年代的35年左右，历史学界经常把它称为“洋务运动”时期。这时，清朝上层统治集团在国内外政策方面有一个较大的变化，掀起了一阵兴办洋务的热潮。所谓“洋务”，除了对外交涉的内容之外，主要还包括练新军，购置洋枪洋炮和兵船战舰等武器，兴办工厂和矿山、修铁路、办电报、办学堂等等。洋务派的重要首领是和西太后勾结密切的恭亲王奕䜣和曾国藩、李鸿章等镇压太平天国农民起义运动的湘军和淮军的头目。
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