世界现代后期科技史-第19章
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（2）地质力学的建立与发展
地质力学是由中国卓越的地质学家李四光（1889—1971）在总结前人和
他人地学方面研究成果的基础上，立足于中国地质的实际情况，经过长期的
探索而倡导、创立的，并形成了有世界影响的独立学派。李四光出生于湖北
黄岗，早年曾留学日本、英国。1920年后，任北京大学地质学教授、系主任。
他还是中国第四纪冰川的发现者和第四纪冰川研究的奠基人。
地质力学是以力学的原理分析研究地质构造现象的发生、发展和内在联
系，探求地壳构造和地壳运动规律的科学。地质力学由20年代初的探索到
40年代建立起比较完整的理论体系，大致经过了三个阶段。
第一阶段是为地质力学奠定基础的阶段。20年代初，人们发现，我国北
部丰富的煤炭资源大多储存在被统称为“太原系”的石炭二叠纪沉积的地层
中。其中虽夹有若干海相地层，但主要是由陆相地层构成。然而，李四光的
研究发现，中国南部石炭二叠纪的地层是以海相地层为主。为什么时代相
同，而南北的沉积环境却有这么大的差异呢？
李四光对北半球其它地区古生代以来海水进退现象进行了对比研究之
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后，提出了自己的见解，认为大陆上海面的运动并不一定是全球一致地升
降，有可能是由赤道向两极或由两极转向赤道所造成的，并进而提出了大陆
海面变化是由于地球自转速度变化而造成的假说。他由此联想到，大陆的岩
石也会因此受到地应力的长期作用导致地壳发生形变。这一期间，魏格纳的
大陆漂移学说正处于困难、沉寂中。李四光发表了《地球表面形象变迁之主
因》的文章，批判了与大陆漂移理论抗衡的传统固定论，论证了大陆的水平
运动，认为构成这种运动的原因是地球自转速度的变化并提出“大陆东阀”
自动控制地球自转速度的新理论。这些为后来地质力学理论的建立奠定了基
础。
第二阶段通过对区域构造现象的相互关系、形成过程进行较系统的研
究，并用区域构造形迹综合追溯地壳构造运动，建立了地质力学的基本框
架。李四光研究了当时苏联境内具有强烈褶皱的山脉附近的弧形山脉与中国
江苏的宁镇山脉和芳山山脉以及广西、湖北的一些弧形山脉，对山字形及其
它某些类型的构造形式有了比较深入的认识。他运用休斯所倡导的现实主义
地质归纳法，将个别的特殊的地质构造现象上升、推广到一般，概括出“构
造体系”这一反映全球性地壳构造特征的新概念。
地球上的地质现象是异常纷繁复杂，而李四光抓住了“力的作用”这一
串联起复杂现象的纽带，对地壳运动以及各种构造形变如褶皱、断裂、隆起、
凹陷的生成关系进行研究，总结出三种基本类型，即纬向构造体系、经向构
造体系和扭动构造体系。
李四光测定了每一类型构造体系有关地区的构造运动方式和方向，确定
了大陆水平运动的存在，推断出大陆和海洋运动的主因，建立起了地质力学
的基本内容与框架。
这一时期，李四光的著作有1928年的《古生代以后大陆上海水进退的
规程》、1929年的《东亚一些典型构造型式和构造体系》等。后者涉及全球
构造及其综合解释的尝试，概括分析了东亚不同的构造形式和构造体系。
30年代到40年代初，是地质力学逐渐发展和完善的时期。在这一期间，
以“构造体系”新概念为指导，人们对一些尚未认识的构造类型作了进一步
的研究，丰富、修改和完善了构造体系的内容。地质力学的研究范围也不断
扩大，在更大的领域里发现许多构造体系的定型性、定位性和定时性以及在
同一地区这些性质的相互交错、部分重叠的复合关系。这一阶段的地质力学
不再停留在描述构造体系的一般特征上，而是对各种构造类型的起源提出合
理的解释。
在较长期的探索研究基础上，40年代正式提出了地质力学的学科体系及
学术观点。这一阶段，李四光著有《中国地质学》（1939年）和《地质力学
之基础与方法》（1945年）。前者进一步厘定了不同构造体系及其形成机制。
1962年，他的另一著作《地质力学概论》更系统地介绍了地质力学理论。
地质力学是在中国的土地上诞生和成长起来的新的地学理论，它比较客
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观地反映了地壳内部的构造特点和运动规律。
地质力学理论强调地质构造发展变化的过程，认为地球上任何一个大型
构造体系的存在，决不是一次地壳运动所造成，而是多次地壳运动综合作用
的结果。由于地球内部力的作用的存在，老的地质构造不断受到破坏，发展
变化，新陈代谢，展现出一幅生动复杂的地质图象。
李四光提出的地球自转速度变化是地壳运动主要原因的见解，是对地学
理论发展的一大贡献。他指出，如果地球始终保持恒定的自转速度，那么，
在几十亿年的运转过程中，它的外形和表层内部结构应该早已适应了地球引
力和离心力的作用而趋于平衡，也就是说不会有什么大规模的地壳运动，但
事实并非如此。因此他认为，在研究地壳运动时，应当考虑的不是地球的自
转，而是地球自转速度的变化。地球内部的较重物质向自转轴附近集中时，
地球自转速度就会加快，离心力就会增加，地壳便受到来自两极向赤道方向
的挤压产生纬向构造体系；当地球自转加快时，还会产生自西向东的惯性
力，它同样会引起地壳发生运动，产生经向构造体系。
地质力学建立以后，在寻找新矿藏资源和地震预报预测方面发挥了巨大
的作用。50年代初，李四光就提出，中国的石油勘探应实行战略转移，即由
局限于西北地区转移到松辽、华北等东部地区。从此，中国有了大庆，后来
又有了大港、胜利、华北等新油田，为中国石油工业的发展作出了巨大贡献。
1966年，河北邢台和吉林怀德相继发生地震，李四光根据地质力学原理，认
定邢台和怀德都是属于新华夏系的断裂构造，都位于新华夏系中同一沉降带
内，提出要迅速组织力量开展东北地区的地震地质工作，这对1975年成功
地预报海域地震起到了重要的作用。
中国其他的地学研究人员，以地质力学原理为基础，提出了地壳“波浪
状镶嵌构造”的新见解。这种理论不仅注意到了地壳的水平运动，而且注意
到了垂直运动，引起许多地质学家的注意，为地质力学的发展作出了贡献。
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八、两次世界大战对某些应用
技术发展的影响
1914年第一次世界大战爆发，到1945年第二次世界大战结束，期间历
经30余年。两次世界大战，特别是第二次世界大战，对人类文明是一场极
大的浩劫。它对20世纪人类社会事务的几乎所有方面都产生了持久的影响。
就科学和技术的发展而言，第二次世界大战的影响更为深远、巨大而复杂。
战争阻碍了基础科学、民用技术的发展，波兰的数学学派和哥廷根数学学派
在30年代中遭受摧残，由鼎盛而衰败，便是一个突出的例子。
然而，战争也从另一角度促进了与军事相关的应用技术和应用学科的发
展，而且战争这种特殊的社会需求所带来的促进，往往是激烈而强大的。
第一次世界大战期间，由于战争的需要，轰炸机、坦克、潜水艇、毒气、
炸药等军工技术进入成熟阶段并得到有效利用。
第一次世界大战以后，科学技术的发展出现了转折，科学技术研究向规
模化的迈进，科学技术研究体制的种种革新，推动了科学技术的进一步发
展，构成我们现代文明的中枢技术，如广播和电视使用的超短波技术、雷达
技术、自动化技术、计算机技术、喷气飞机技术、火箭技术等，大都是在继
承前人科学研究的基础上，在20年代萌芽、成长的。
30年代是20世纪科学技术发展的重要时期，这一时期技术方面的成就
比基础科学的成就要大得多，上述各项技术在此时都先后进入了成熟阶段。
在第二次世界大战中，科学技术的许多方面适应战争的需要，发展更为迅
速，科技进入战争的深度和广度也远远超过历史上任何时期。
第二次世界大战对相关应用学科的促进，突出表现在原子物理、核技术
和应用数学等方面，战争大大推进了原子能开发和利用的研究以及对新型计
算工具的研究。原子弹和电子计算机在此期间相继问世。战争中诞生的运筹
学，带动了应用数学的长足发展，这些，本书均有专章叙述。
两次世界大战对以下一些应用技术发展的影响是巨大的，当然，这些应
用技术成果的取得，与19世纪末以来科学研究的发展密不可分。
1．广播技术的发展
1906年，美国物理学家、发明家费森登（1866—1932）利用美国人亚历
山德逊（1878— ）发明的高频交流发电机，研制出一台高频无线电发射
机，利用对无线电波的振幅进行调制的办法，使调幅波可携带音频信号。这
一年圣诞节前夕的一个晚上，费森登用调幅波成功地实现了通过无线电波传
送语言和音乐的创举。在几分钟的广播中，播送了读圣经、演奏小提琴的声
音，最后祝贺听众圣诞节快乐。而第一次收听到无线电广播的幸运听众是当
时的新英格兰少数船员。
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1910年，费森登在别人的资助下完成了一套无线电台装置。1913年，
美国电工学家阿姆斯特朗（1890—1954）设计出再生式放大电路，1919年，
他又设计出了超外差线路。这期间，人们对振荡回路进行了许多改进。
1916年，美国威斯汀豪斯公司的工程师康拉德（1874—1941）建立了一
个业余无线电台，每周定期播音两次。1920年11月2日，世界上第一座领
有执照的电台，威斯汀豪斯公司的商业电台（KDKA电台）在匹兹堡正式开播。
这个电台开了商业广播的先河，还以最快的速度报道了当时总统选举的结
果，引起社会公众的重视。人们有收音机就可以收到各地的新闻报道，而电
台也可以通过广告大赚其钱，因而，美国的广播事业得到了飞速的发展。
1921年，收音机已大量普及，广播器材与收音机制造业成为美国当时发
展最快的工业部门。1924年，美国已拥有600多家商业性无线电台，1926
年建立起全美国的无线电广播网。20年代末至30年代初，听广播成为北美
最流行的娱乐节目。澳大利亚、丹麦在1921年，苏联、法国、英国在1922
年，德国在1923年，意大利在1923年，墨西哥、日本在1925年，都相继
建立了无线电台。到30年代，全球性的无线电广播系统已基本形成。
1927年，英国成立英国广播公司。1928年，苏联把无线电广播作为宣
传教育工具并用50种语言向国外广播。1943年，美国建立“美国之音”电
台，并开始向全世界的广播。
中国的第一座广播电台建于1923年，是外国人办的。中国人民广播事
业于1940年12月创建于陕北，延安新华广播电台是中央人民广播电台的前
身。
无线电通讯和广播最初使用的均是长波。第一次世界大战中，美国就开
始研究军用短波通讯技术。军事通讯的需要推动了广播信息业的发展。1918
年，波长70至150米的发射和接受设备研制成功，新一代电子器件也相应
出现。之后，陆续发明了可产生波长为几米的超短波的磁控管、适于超高频
的五极管、适于超短波放大和振荡的速调管，产生了频率调制技术。美国从
1929年开始采用超短波通讯，30年代以后，无线电通讯已进入10米以下的
超短波波段。
2．电视技术的产生
光电管的发明、阴极射线和无线电通讯研究的进展为传播声音和图象的
广播技术——电视技术的产生准备了条件。随着电子技术的进步和无线电通
讯向超短波、微波方向的发展，电视技术的产生则成为必然的趋势。
电视技术是由静止图象的无线传真发展起来的，而图象的无线传真又是
基于19世纪中叶发明的有线传递技术。
1842年，英国人拜恩（1818—1903）发明了一种通过有线电信传递静止
图象的机械扫描装置。1856年，意大利的卡斯特里利用这种装置传递了文字
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图形。19世纪末，美国人史密斯——电话发明人贝尔的助手，发明了硒光电
池。
1884年，德国科学家尼普科夫（1860—1940）发明了一种光电机械扫描
圆盘，这种圆盘上有排列成螺旋线的洞孔，当圆盘在某一图象前转动时，图
象的明暗光线被依次扫描通过圆盘上的洞孔，射到硒光电池上，转变为强弱
不同的电信号，利用相应的装置再将这些强弱不同的电信号转变为明暗不等
的光信号，按照原有的位置和次序把它们依次显现出来，就形成了一幅与原
先的图象相似的画面。这种旋转盘扫描式的传播方式，为电视的发明奠定了
基础。
1907年，俄国人罗金格（1869—1933）发明了一种可同时从上到下、从
左到右扫描画面的机械装置，并采用了阴极射线管，还使用屏幕显示图象。
英国人贝尔德 （1888—1946）改进了尼普科夫等人的机械扫描系统，用
30多条水平扫描线填满整个画面，使用电磁铁偏转电子束的阴极射线管，试
验通过无线电播映电视图象。1926年1月27日，他将信号从自己的实验室
通过电话线传到英国广播公司 （BBC）的电台，电台用无线电波将这些信号
播放出来，贝尔德在实验室中又收到了自己播发出的图象。这是第一次成功
的电视传播示范。这一天被人们视为电视正式诞生的日子。后来，贝尔德又
进一步提出了加快画面变换速度的设想，例如，在原来变换一次画面的时间
里变换画面三次，而且三次用三原色摄象，接收装置也作类似的彩色处理，
以传播、接收彩色电视图象。1928年，英国研制出机械扫描的闭路彩色电视
系统。
20年代，美国也加紧了电视技术的研究，1927年，贝尔实验室的艾文
斯成功地进行了纽约与华盛顿之间的有线传真。罗金格的学生、美籍俄国电
子学家兹渥里金（1889— ）从20年代起就开始了对电子电视系统的研究。
1923年，他取得了电子
