第二次工業(yè)革命簡述(第二次工業(yè)革命概念)

第二次工業(yè)革命：電氣時代

蒸汽機(jī)為工業(yè)制造注入了強大的動力。人類第一次徹底“馴服”了如此強大的機(jī)械力量，給工業(yè)乃至整個人類社會帶來了翻天覆地的變化。蒸汽機(jī)的功率足夠大，但是蒸汽機(jī)也有很多缺點。

蒸汽機(jī)的機(jī)械能不能滿足人們生活中需要的一些更精細(xì)的能源，比如電話所需的能源。蒸汽機(jī)的機(jī)械能不能直接制造原料，比如煉油。蒸汽機(jī)的機(jī)械動力不能直接加工精密零件，如精密機(jī)床。蒸汽機(jī)的使用非常不方便。大多數(shù)情況下，這種無法精確控制的能量主要用于改變產(chǎn)品的位置狀態(tài)（搬運、轉(zhuǎn)移、運輸?shù)龋?，而不是改變產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。充其量，它只是驅(qū)動紡紗機(jī)的旋轉(zhuǎn)。雖然機(jī)床很早就發(fā)明了，但以蒸汽機(jī)為動力的機(jī)床的精度和可操作性受到很大限制。直到電機(jī)的發(fā)明，機(jī)床才開始采用電機(jī)驅(qū)動。此后，機(jī)床開始進(jìn)入精密制造階段。

另外，過大的尺寸以及需要不斷添加燃料極大地限制了蒸汽機(jī)的應(yīng)用范圍。過大的尺寸也決定了蒸汽機(jī)只能集中驅(qū)動，即一臺蒸汽機(jī)同時驅(qū)動多臺機(jī)器。這將嚴(yán)重限制工廠機(jī)器布局和使用的靈活性。例如，20世紀(jì)的城市公交系統(tǒng)使用有軌電車而不是蒸汽機(jī)車。

總的來說，蒸汽機(jī)解決了能源系統(tǒng)的體積問題，但沒有解決能源系統(tǒng)的“質(zhì)量”問題。蒸汽機(jī)的能量規(guī)模雖然巨大，但其精確性、可控性、便捷性都存在嚴(yán)重缺陷。制造系統(tǒng)無法實現(xiàn)更高精度的制造工藝。經(jīng)過近一個世紀(jì)的改進(jìn)，蒸汽機(jī)已無法突破其天然缺陷，越來越難以滿足人們生活和生產(chǎn)的需要。人們需要一種精準(zhǔn)、可控、便捷的新能源。為了解決這個問題，人類需要另一次工業(yè)革命。

1791年，被譽為“電之父”的邁克爾·法拉第出生于英國薩里。法拉第的父親是一位鐵匠，家境相當(dāng)貧困。因此，法拉第從小就過著清貧的生活，幾乎沒有上過學(xué)。11歲時，他開始靠賣報紙謀生。幸運和機(jī)會總是留給努力的人。化學(xué)家、英國皇家學(xué)會主席戴維被法拉第的自強不息和對科學(xué)的熱情所感動，邀請他成為自己的助手。從此，法拉第開始了他輝煌的科學(xué)生涯。

當(dāng)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)時，法拉第認(rèn)為既然電可以產(chǎn)生磁，那么磁也應(yīng)該能夠產(chǎn)生電。為了檢驗這個想法，法拉第花了十年時間。1831年，法拉第終于發(fā)現(xiàn)了線圈接通和斷開時檢流計指針的微小跳動。這個小小的跳躍是引人注目的。它揭示了電磁學(xué)最基本的原理：電磁感應(yīng)。電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著電氣時代的大門已經(jīng)打開，一個前所未有的時代即將到來。

電氣時代與以前的時代完全不同。它有一個前提，那就是首先要有電。沒有電，電器的發(fā)明和應(yīng)用就毫無意義，也不可能實現(xiàn)。當(dāng)電磁感應(yīng)原理被發(fā)現(xiàn)時，利用磁力發(fā)電已不是什么秘密。早在1832年，法國的皮克西就發(fā)明了手搖發(fā)電機(jī)原型。1866年，德國西門子創(chuàng)始人維爾納·馮·西門子對發(fā)電機(jī)進(jìn)行了重大改進(jìn)，發(fā)明了第一臺真正的自勵式直流發(fā)電機(jī)，并于隨后幾年投入實際運行。1880年代，愛迪生成功建造了他的第一座火力發(fā)電廠后，世界各地開始建設(shè)發(fā)電廠。

1873年，比利時人格拉姆幸運地發(fā)明了電動機(jī)；1876年，貝爾發(fā)明了人類第一部電話；1879年，托馬斯·愛迪生試驗了數(shù)千種材料，最終發(fā)明了電燈。1880年代后，電梯、電力機(jī)車等許多電氣設(shè)備逐漸發(fā)明并投入使用。1888年，天才工程師尼古拉·特斯拉獲得了交流發(fā)電機(jī)的發(fā)明專利，隨后他大力推廣交流電系統(tǒng)。由于交流電比直流電具有許多優(yōu)點，因此交流電得到了廣泛的應(yīng)用。隨著各種電器的發(fā)明和應(yīng)用以及各種配套電力設(shè)施的完善，人類迅速進(jìn)入電氣化時代。這是以電氣技術(shù)為核心的第二次工業(yè)革命。

我們來分析一下第二次工業(yè)革命的特征和內(nèi)在機(jī)制。并非每一次技術(shù)發(fā)展都可以稱為工業(yè)革命。那么這一輪電氣技術(shù)發(fā)展能否達(dá)到工業(yè)革命的水平呢？答案是毫無疑問的。電氣技術(shù)的變革解決了蒸汽時代的四大問題。

與蒸汽機(jī)的機(jī)械能相比，電能既數(shù)量巨大，又極其精細(xì)。例如電能可以用于電燈、電話、留聲機(jī)等，這是極其重要的。由于電的出現(xiàn)，很多產(chǎn)品開始有了“功能”。這些“特征”是發(fā)明出來的。衣服的“保暖功能”已經(jīng)存在，不需要發(fā)明。電燈和電話的“功能”是不同的。如果人類沒有發(fā)明它，它就不會存在。也就是說，從第二次工業(yè)革命開始，人類可以大規(guī)模地制造出自然界原本沒有的“功能”。自從“功能”附著在產(chǎn)品上之后，產(chǎn)品體系就發(fā)生了質(zhì)的飛躍。過去的產(chǎn)品無非是衣服、鞋子、刀劍、指甲等滿足人類生存基本需要的產(chǎn)品。當(dāng)今產(chǎn)品體系的范圍已迅速擴(kuò)大到包括電燈、電話、汽車、留聲機(jī)、照相機(jī)等，這些產(chǎn)品的“功能”極大地提高了人類的生活質(zhì)量。

從制造角度來看，電力系統(tǒng)最大的優(yōu)勢在于其極其優(yōu)異的可控性。它輸出的能量可以直接用于改變產(chǎn)品系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，即精密零件加工和原材料生產(chǎn)。自從英國化學(xué)家大衛(wèi)利用電解分離金屬鈉以來，人類掌握了制造電解鋁、電解銅等原材料的新技術(shù)。人類能夠大規(guī)模、低成本制造鋁、銅等金屬材料具有重要意義?？梢哉f，人類的整個電氣時代都是以鋁、銅等材料為基礎(chǔ)的，而不是鋼。此外，與蒸汽動力系統(tǒng)相比，其體積極小、無需不斷添加燃料等優(yōu)點大大增加了電力系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

總而言之，電能在精度、可控性和便捷性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過蒸汽能源，即電力系統(tǒng)的“質(zhì)量”明顯優(yōu)于蒸汽動力系統(tǒng)。這直接引發(fā)了產(chǎn)品系統(tǒng)的爆發(fā)式發(fā)展，即產(chǎn)品的功能性和復(fù)雜性迅速增加。電力系統(tǒng)的應(yīng)用使制造業(yè)的規(guī)模和質(zhì)量得到了前所未有的發(fā)展。人類開始創(chuàng)造以前難以想象的豐富而復(fù)雜的產(chǎn)品系統(tǒng)。因此，第二次工業(yè)革命的本質(zhì)是能源系統(tǒng)“質(zhì)量”實現(xiàn)跨越式發(fā)展，從而推動產(chǎn)品系統(tǒng)“功能”爆發(fā)式增長。