1、美國科學(xué)技術(shù)史概論A Brief History of American Science and Technology,王大明中國科學(xué)院大學(xué)人文學(xué)院2015年3月18日 北京,美國建國前后的科技發(fā)展,美國憲法與專利法對(duì)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)帶來英國紡織技術(shù)的塞繆爾·斯萊特美國本土工業(yè)的奠基人——伊萊·惠特尼熱心科學(xué)的總統(tǒng)托馬斯·杰斐遜劉易斯和克拉克的西部探險(xiǎn)活動(dòng)托克維爾對(duì)美國科技的觀感,美

2、國憲法與專利法對(duì)科技發(fā)展的推動(dòng),1786年9月～1787年9月，美國憲法制定完成，1889年生效。,1789年4月30日，美國聯(lián)邦政府成立，喬治·華盛頓就任美國第一任總統(tǒng)。,美國憲法（序言）,我們美利堅(jiān)合眾國的人民，為了組織一個(gè)更完善的聯(lián)邦，樹立正義，保障國內(nèi)的安寧，建立共同的國防，增進(jìn)全民福利和確保我們自己及我們后代能安享自由帶來的幸福，乃為美利堅(jiān)合眾國制定和確立本憲法。 We the 

3、 people of  the  United  States, in order to form a more perfect union,  establish justice,  insure domestic tranquility,  provide fo

4、r the common defense, promote the general welfare, and secure the blessings of liberty to ourselves and our posterity,  do&#

5、160;ordain and  establish this  Constitution for the United States of America.,美國憲法10條修正案（民權(quán)法案）,1  1791年12月15日  信仰、出版、集會(huì)、示威自由2  1791年12月15日  攜帶武器的自由

6、3  1791年12月15日  軍隊(duì)不得進(jìn)入民房4  1791年12月15日  免于不合理的搜查與扣押5  1791年12月15日  正當(dāng)審判程序、一罪不再理、無罪推定、征用私產(chǎn)需賠償6  1791年12月15日  刑事案件接受陪審團(tuán)審判的權(quán)利7  1791年12月15日  民事案件接受陪審團(tuán)審判的權(quán)利8  1791年

7、12月15日  禁止過度嚴(yán)厲的刑罰和罰款9  1791年12月15日  憲法未列明的權(quán)利同樣受保護(hù)10  1791年12月15日  憲法未賦予政府的權(quán)利都屬于各州和人民,鼓勵(lì)科學(xué)和實(shí)用技術(shù)進(jìn)步的美國憲法,美國憲法第一條第八款中有：“為促進(jìn)科學(xué)和實(shí)用技藝的進(jìn)步，對(duì)作家和發(fā)明家的著作和發(fā)明，在一定期限內(nèi)給予專利權(quán)的保障” 為此，1790年，華盛頓總統(tǒng)簽署了美國第一部專利法：“促進(jìn)實(shí)用技

8、藝進(jìn)步法案”，規(guī)定給予新技術(shù)發(fā)明不超過14年的專屬保護(hù)期。但幾年后，1793年，當(dāng)時(shí)任國務(wù)卿的杰斐遜起草了一部新的專利法，并經(jīng)國會(huì)批準(zhǔn)，取代了前一部法案。這部法案對(duì)于專利主題的定義，一直保持到今天。而杰斐遜本人也是專利法的施行負(fù)責(zé)人。這也證明了美國從建國一開始就對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的重視程度。,美國工業(yè)革命，后來者居上,世界工業(yè)革命的先驅(qū)是英國，美國只是個(gè)后來者。從時(shí)間上看，美國的工業(yè)革命起步于18世紀(jì)末期，要比英國晚大約30多年。不過，從結(jié)

9、果來看，在工業(yè)化的道路上，最終反倒是后來者居上了。其中一個(gè)原因就是美國直接“借用”了英國工業(yè)革命最寶貴的成果——英國阿克萊特棉紡機(jī)制造技術(shù)。1790年，美國工業(yè)家塞繆爾?斯萊特仿造英國人的設(shè)計(jì)，制成了24錠新式紡紗機(jī)，從而揭開了美國工業(yè)革命的序幕。,兩位美國工業(yè)化初期的巨擘,在美國開國就重視技術(shù)創(chuàng)新的氛圍下，出現(xiàn)了兩位對(duì)美國工業(yè)化進(jìn)程產(chǎn)生重要影響的人物：從英國帶來紡織技術(shù)的斯萊特美國本土培養(yǎng)出來的發(fā)明家惠特尼,帶來英國紡織技術(shù)的

10、斯萊特,塞繆爾·斯萊特（Samuel Slater，1768－1835），生于英格蘭德比郡，是一位富裕的農(nóng)民的兒子。1782年，他到當(dāng)?shù)氐囊凰徔椆S做學(xué)徒。當(dāng)時(shí)紡織技術(shù)是英國新興的也是世界最先進(jìn)的技術(shù)領(lǐng)域。斯萊特在其七年的學(xué)徒期間，將先進(jìn)的紡織技術(shù)乃至各個(gè)細(xì)節(jié)都深深刻入腦海之中。,背景：英國工業(yè)革命,18世紀(jì)中葉的英國，以牛頓力學(xué)體系為代表的自然科學(xué)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，手工工場(chǎng)也有了高度的發(fā)展。這些早期的機(jī)械為后來大機(jī)器

11、的發(fā)明和使用提供了基本的技術(shù)基礎(chǔ)和條件。國內(nèi)外市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，使手工工場(chǎng)的生產(chǎn)已不能適應(yīng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力已成為當(dāng)務(wù)之急。正是在上述背 景條件下，英國首先爆發(fā)了工業(yè)革命。,工業(yè)革命始于紡織業(yè),英國工業(yè)革命首先始于棉紡織業(yè)。1733年，鐘表匠約翰·凱伊發(fā)明了飛梭織布機(jī)，使織布的效率大大提高?！帮w梭”造成棉紗供不應(yīng)求。嚴(yán)重紗荒的出現(xiàn)，又推動(dòng)著人們?nèi)ジ倪M(jìn)紡紗技術(shù)。最先獲得成功的是織工兼工匠J·哈格里夫斯1765年發(fā)明

12、的珍妮手搖紡紗機(jī)。提高工效上十倍。之后，1769年理發(fā)師R.阿克賴特發(fā)明了水力驅(qū)動(dòng)紡紗機(jī)，解決了人力驅(qū)動(dòng)不足的問題。,飛梭織布機(jī),珍妮紡紗機(jī)（1765）,阿克萊特紡紗機(jī)（1769）,羽翼漸豐的斯萊特,1782年，十四歲的斯萊特開始到阿克萊特合伙人紡織廠里當(dāng)學(xué)徒。到1789年時(shí)，斯萊特已經(jīng)在那里學(xué)習(xí)工作了整整七年。天資聰穎而又勤奮好學(xué)的斯萊特全面掌握了阿克萊特紡織技術(shù)的理論知識(shí)，同時(shí)也積累下了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。羽翼漸豐之后，這位21歲

13、的熟練機(jī)械師熱切希望能夠有機(jī)會(huì)在紡織業(yè)中施展抱負(fù)。然而，工廠的老板自己有三個(gè)兒子，占據(jù)著工廠里的重要職位，斯萊特在此根本就沒有出頭之日。,英國的技術(shù)和人才壟斷,阿克萊特紡織機(jī)乃是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的機(jī)器，一經(jīng)問世就被英國政府視為秘不外傳的富國之寶。為了確保英國能夠獨(dú)享工業(yè)革命的成果，英國政府早有禁令，對(duì)紡織技術(shù)和專業(yè)人才實(shí)行壟斷性控制，絕對(duì)禁止紡織機(jī)器出口，也決不準(zhǔn)許熟練紡織機(jī)械師移居國外，更不允許任何人私自攜帶紡織機(jī)器的圖紙出境。,美

14、國的政策吸引了斯萊特,就在斯萊特苦于抱負(fù)無法施展的時(shí)候，遠(yuǎn)在大洋彼岸，美國國會(huì)頒布了一條鼓勵(lì)發(fā)展制造業(yè)的法案。緊接著，急于謀求發(fā)展的美國紡織業(yè)便開始重金懸賞，尋找阿克萊特專利技術(shù)的掌握者。 一天，斯萊特在報(bào)紙上看到了一則美國尋找紡織技師的廣告，賞金為100英鎊。一石激起千層浪，斯萊特再也按捺不住躍躍欲試的心情，他決定到美國去開辟自己人生的新天地。,斯萊特到達(dá)美國,1789年，也就是美國《聯(lián)邦憲法》開始實(shí)施的這一年，已經(jīng)學(xué)徒七年，將英

15、國最先進(jìn)紡織技術(shù)熟記于心的21歲年輕人斯萊特，假扮成農(nóng)業(yè)工人，改名換姓，逃過了英國當(dāng)局的出境監(jiān)察，進(jìn)入美國，輾轉(zhuǎn)來到羅得島。1790年，在一位鐵匠的幫助下，斯萊特憑著驚人的記憶和機(jī)械制造技能，復(fù)制出了英國的阿克萊特紡織機(jī)。然后在布朗兄弟（布朗大學(xué)的創(chuàng)建者）的幫助下，借用其資金在羅得島籌建了美國第一家紡織廠。,斯萊特復(fù)制的紡紗機(jī)框架,美國的“制造業(yè)之父”,1793年，羅得島上建起的美國第一座裝有阿克萊特紡織機(jī)的工廠開工，這使得一種完全

16、不同于傳統(tǒng)紡紗技術(shù)的生產(chǎn)系統(tǒng)在北美大陸出現(xiàn)。斯萊特為美國提供了創(chuàng)業(yè)急需的新型工具機(jī)，因而被稱為美國的“制造業(yè)之父”。不少后世的學(xué)者把斯萊特復(fù)制紡織機(jī)成功的這一年定為美國工業(yè)革命的開端。,羅得島的斯萊特紡織廠原址現(xiàn)已辟為一個(gè)工業(yè)博物館,美國的功臣，英國的罪人,斯萊特不但將紡織技術(shù)帶到美國，也將管理手段帶來了，包括雇傭童工。對(duì)他的種種行為，學(xué)界有很大的爭(zhēng)議。但對(duì)他的先驅(qū)者地位，基本沒有什么疑義。,斯萊特作為一個(gè)富翁離世,1835年

17、，塞繆爾·斯萊特在美國馬薩諸塞州的韋伯斯特離開了人世，葬于市內(nèi)的錫安山公墓。逝世時(shí)，他在美國擁有13所大大小小的紡織廠，總財(cái)產(chǎn)被估算接近100萬美元，相當(dāng)于現(xiàn)在的2億5300萬美元左右。,美國現(xiàn)代工業(yè)的奠基人——伊萊·惠特尼,伊萊·惠特尼（Eli Whitney，1765-1825）出生于馬薩諸塞的一個(gè)中產(chǎn)階級(jí)家庭，父親也叫伊萊·惠特尼，是一個(gè)農(nóng)場(chǎng)主?；萏啬崾羌抑械睦洗?，他從小心靈手巧，有著

18、非凡的思考和動(dòng)手能力，對(duì)數(shù)學(xué)和機(jī)械最感興趣。,因戰(zhàn)爭(zhēng)而輟學(xué),惠特尼喜歡在父親農(nóng)場(chǎng)里的工場(chǎng)中擺弄各種工具。12歲時(shí)，惠特尼制作的一把小提琴所有部件都同普通小提琴一模一樣，演奏效果也不錯(cuò)。獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)期間，惠特尼的家鄉(xiāng)受到戰(zhàn)爭(zhēng)的很大沖擊。工廠倒閉農(nóng)田荒蕪，商品和農(nóng)產(chǎn)品大量積壓?；萏啬岣赣H的農(nóng)場(chǎng)也無法幸免，這不但導(dǎo)致惠特尼的母親去世，也使他自己被迫綴學(xué)。,獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)的創(chuàng)傷,獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)后，美國雖然掙脫了英國殖民的鎖鏈，取得了政治獨(dú)立，卻沒有出現(xiàn)興旺發(fā)

19、展的景象，甚至沒有恢復(fù)到殖民時(shí)期的經(jīng)濟(jì)繁榮。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的關(guān)鍵因素之一，就是勞動(dòng)力的缺乏。雖然新生的合眾國土地廣袤，資源豐富，但據(jù)1790年的第一次人口普查，美國人口僅為392萬多，密度為每平方英里4.5人。另外，受英國殖民政策影響，北美殖民地經(jīng)濟(jì)有著嚴(yán)重的依附性。獨(dú)立后，英國向美國大量?jī)A銷工業(yè)品，同時(shí)實(shí)行經(jīng)濟(jì)封鎖，破壞其對(duì)歐洲的貿(mào)易，讓歷經(jīng)戰(zhàn)爭(zhēng)創(chuàng)傷的美國雪上加霜。美國工農(nóng)業(yè)經(jīng)受著前所未有的打擊。,棉花生產(chǎn)和出口,當(dāng)時(shí)美國嚴(yán)重缺乏技

20、術(shù)工人，沒有現(xiàn)代工業(yè)，但美國有大量的土地，因此必須善加利用。很多美國人都意識(shí)到，只有找到一種能夠獲得高利潤(rùn)的經(jīng)濟(jì)作物，同時(shí)開發(fā)英國乃至其他海外市場(chǎng)，才是恢復(fù)和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的好辦法。開始是煙草，但煙草貿(mào)易沒有后勁。后來有了新的作物，這就是棉花。因?yàn)橛诠I(yè)革命期間，蒸汽動(dòng)力的紡織機(jī)大量出現(xiàn)，生產(chǎn)能力大為提高，而原材料卻供應(yīng)不足，這就給美國提供了前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)。,惠特尼軋棉機(jī),輟學(xué)的惠特尼靠半工半讀，不但完成了中學(xué)學(xué)業(yè)，而且攢夠了讀大

21、學(xué)的費(fèi)用，于1789年進(jìn)入耶魯大學(xué)學(xué)習(xí)，四年后的1792年畢業(yè)，然后輾轉(zhuǎn)南卡羅萊那和佐治亞等南方各州擔(dān)任家庭教師。親眼目睹了大面積棉花種植園收獲的堆積如山的皮棉，和慢如蝸牛的手工軋棉之間的反差。1793年，惠特尼發(fā)明了一種軋棉機(jī)，每天可以軋棉50磅，比人工每天只能軋1磅棉提高工效50倍。,惠特尼發(fā)明軋棉機(jī),惠特尼軋棉機(jī)其實(shí)很簡(jiǎn)單，里面有兩個(gè)滾筒，一個(gè)滾筒上布滿了鐵質(zhì)尖齒，抓住棉花，將其與棉籽分開，另一滾筒上是短而硬的毛，將第一個(gè)滾筒上

22、的棉花刷下來。使用這種機(jī)器，一個(gè)人一天可軋50磅棉花，工效提高50倍。雖然惠特尼申請(qǐng)了專利，但在專利法實(shí)行的初期，特別是南方諸州不認(rèn)可專利的情況下，山寨產(chǎn)品滿天飛，使惠特尼本人并沒有從中獲得多大的好處，但客觀上大大的促進(jìn)了美國的棉花生產(chǎn)和加工業(yè)。使美國超過印度，成為當(dāng)時(shí)世界上最大棉花出口國。年輕的惠特尼也從此聲名遠(yuǎn)揚(yáng)。,惠特尼軋棉機(jī)設(shè)計(jì)圖,軋棉機(jī)外形圖,軋棉機(jī)工作原理,棉花生產(chǎn)讓美國經(jīng)濟(jì)騰飛,美國南方氣候溫暖雨水充沛，適合棉花生長(zhǎng)。解

23、決了脫籽問題后，棉花的大規(guī)模種植成為可能?；萏啬彳埫迿C(jī)使棉花取代了煙草為最有價(jià)值的商品農(nóng)作物，和全國最大宗出口貨物。以后的每十年，棉花產(chǎn)量都要翻倍，越來越多的土地種植了棉花。1830年，美國的棉產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的一半；一八五零年后，為百分之七十。,現(xiàn)代化工業(yè)的奠基人——惠特尼,有人作過這樣的設(shè)想，一個(gè)柏拉圖時(shí)代的古希臘人要是能來到十八世紀(jì)中葉的美國，他照樣能過的很習(xí)慣。因?yàn)?，?dāng)時(shí)的美國不會(huì)讓他很陌生。但是，這個(gè)古希臘人要是來到十九世紀(jì)

24、的美國的話，他一定會(huì)目瞪口呆。十九世紀(jì)美國人的生活及工作環(huán)境、日常生活用品、交通工具，對(duì)古希臘人來說完全無法想象。其中，最讓他吃驚的一定是現(xiàn)代化工廠?，F(xiàn)代化工廠不但極大地提高了生產(chǎn)效率，而且是現(xiàn)代規(guī)模經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。,美國規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)之父,美國這個(gè)最早出現(xiàn)現(xiàn)代化工廠的國家，為此貢獻(xiàn)了兩個(gè)最重要的理念：“可替換零件”和“標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)”。伊萊·惠特尼是第一個(gè)提出這兩個(gè)理念并在他工廠中實(shí)現(xiàn)的人?；萏啬崽岢霾⒋竽憞L試將產(chǎn)品和機(jī)器分解成

25、獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)部件，按標(biāo)準(zhǔn)將各部件分別制作，最后組裝成整機(jī)。他成功地將可替換零件的思想演繹成一種生產(chǎn)方式，是名副其實(shí)的“美國規(guī)模生產(chǎn)之父”。,惠特尼轉(zhuǎn)向武器生產(chǎn),1897年，由于惠特尼的軋棉機(jī)專利被模仿，他自己的裝運(yùn)軋棉機(jī)的船只遇暴風(fēng)雨而沉沒，工廠遭火災(zāi)，車床、工作臺(tái)、工具、設(shè)計(jì)圖紙和造好的軋棉機(jī)全被燒毀。一七九七年十月，惠特尼在給米勒的信中寫道；“災(zāi)難接二連三。為了事業(yè)能繼續(xù)堅(jiān)持下去，需要百倍的努力。盡管我竭盡全力，但情況還是很糟?！?從

26、滑膛槍開始的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化,1798年，惠特尼開始轉(zhuǎn)手制作輕武器。他生產(chǎn)了各種零件標(biāo)準(zhǔn)化，從而可以交替互用的滑膛槍，從而拉開了武器大規(guī)模生產(chǎn)的序幕。,政府訂單救了惠特尼,而這時(shí)，美國也面臨同法國交戰(zhàn)的威脅，政府急需四萬枝滑膛槍，國內(nèi)僅有的兩家兵工廠，無法滿足需求。聯(lián)邦政府決定向私人公司求助。1798年5月，國會(huì)通過決議，撥款八十萬美元用于購買大炮和輕武器。急于擺脫債務(wù)的惠特尼視此之為天賜良機(jī)，他立即來到首都活動(dòng)，愿意承接一萬枝槍的制作。

27、但負(fù)責(zé)項(xiàng)目的官員對(duì)惠特尼將信將疑，按照當(dāng)時(shí)的制作工藝，每枝槍由一名工匠承制并負(fù)責(zé)裝配，他必須制作所有部件，還要使各部件吻合，生產(chǎn)進(jìn)度極慢。由于戰(zhàn)勢(shì)危急，主管官員孤注一擲與惠特尼簽訂了一萬枝槍的合同，將另外三萬枝槍交給了其他二十六個(gè)承包商。,惠特尼在紐黑文的兵工廠,今日惠特尼博物館中的車間遺址,“標(biāo)準(zhǔn)化”和“可替換零件”誕生,合同簽訂后，惠特尼在康涅狄格州紐黑文郊外建了一座工廠。他親自設(shè)計(jì)廠房，招募工人。在工廠里，他將槍分解成若干部分，用

28、專門設(shè)計(jì)的模子和機(jī)器加工制作同樣的部件，再讓工人將各部件組裝成槍。在生產(chǎn)過程中，惠特尼設(shè)計(jì)過一些機(jī)器，并制造出了用來切割金屬的第一部銑床。還制造了模子和夾具，他設(shè)計(jì)的機(jī)具使生產(chǎn)的部件之間的誤差非常微小，以致每一枝槍的主要零件都適用于其他任何滑膛槍。,多次被審查,兩年合同期限很快就到了，但惠特尼一枝完整的槍還沒造出來，他因此受到有關(guān)政府部門的批評(píng)，被一再傳喚到首都接受審查。但惠特尼每次都設(shè)法過關(guān)，得以繼續(xù)自己的技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)。在此期間，

29、美國與法國的戰(zhàn)爭(zhēng)也沒有真正爆發(fā)，為惠特尼加緊實(shí)現(xiàn)他的“可替換零件”和“標(biāo)準(zhǔn)化”生產(chǎn)方式贏得了時(shí)間。,替換表演,1801年1月，惠特尼來到華盛頓向聯(lián)邦政府解釋“標(biāo)準(zhǔn)化”生產(chǎn)方式原理。他帶去了十枝槍。在約翰·亞當(dāng)斯總統(tǒng)和當(dāng)選總統(tǒng)托馬斯·杰斐遜及其他官員面前，惠特尼將這些槍拆散，再將拆下來的部件堆放在一起。然后，他蒙上眼睛，從一大堆部件中隨機(jī)抓取重新組裝成十枝槍。表演令在場(chǎng)的人驚訝不已，因?yàn)榘磦鹘y(tǒng)方式生產(chǎn)的槍，每枝槍之

30、間都存在一定差異，部件不能混用。,得到鼓勵(lì),杰斐遜總統(tǒng)馬上就認(rèn)識(shí)到惠特尼的發(fā)明對(duì)于工業(yè)發(fā)展的意義。在他看來，惠特尼發(fā)明的不僅是機(jī)器，而且是新方法所采用的工序。只有機(jī)器，以它們不變的形狀和規(guī)格的切割，才能生產(chǎn)可替換部件。杰斐遜進(jìn)一步指出，這一生產(chǎn)原理能大大降低成本，并對(duì)于修理具有重要意義。惠特尼的演示和杰斐遜的解釋獲得了極大成功。惠特尼不但沒受到指責(zé)，還得到國會(huì)進(jìn)一步的撥款以加快研發(fā)進(jìn)度。,合同完成，大獲成功,1801年9月，惠特尼才

31、將購槍合同規(guī)定的第一批五百枝槍交貨，但質(zhì)量之好遠(yuǎn)超過人們的想象。直到1809年1月，惠特尼才最終完成了全部合同定額。盡管比合同期限晚了九年，但他的滑膛槍受到廣泛好評(píng)，以致此后的十五年內(nèi)，陸軍軍械部的所有合約，都指定要惠特尼生產(chǎn)的輕武器。各州也紛紛與惠特尼簽訂了槍枝制造合同。,標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方式推廣,對(duì)于當(dāng)時(shí)嚴(yán)重缺乏勞動(dòng)力和技術(shù)工人的美國而言，“標(biāo)準(zhǔn)化”生產(chǎn)理念大大刺激了制造業(yè)的發(fā)展。鐘表、金屬器具、縫紉機(jī)等工廠主競(jìng)相采用惠特尼的方法。工

32、程師們研發(fā)出了大量的新型加工機(jī)械，隨著機(jī)器質(zhì)量的提高，不但生產(chǎn)出的零部件精度與質(zhì)量大大提高，產(chǎn)量也迅猛增長(zhǎng)，由此拉開啟了美國大規(guī)模工業(yè)化的序幕。,最終成就了美國工業(yè)革命,到1860年代的內(nèi)戰(zhàn)前夕，美國的制造業(yè)已經(jīng)用機(jī)器在原料加工和制造成各種形狀產(chǎn)品的基本環(huán)節(jié)上取代了人工。美國人用這些機(jī)器以低成本大量生產(chǎn)工藝復(fù)雜、高效的機(jī)械。而隨著機(jī)械在生產(chǎn)中的廣泛采用，美國工業(yè)革命蓬勃地發(fā)展起來了。,惠特尼逝世,1825五年1月8日，惠特尼逝世于康

33、涅狄格州紐黑文。這一年美國的棉花產(chǎn)量為二億二千五百萬磅，是軋棉機(jī)發(fā)明前1792年的四十倍。,惠特尼的功績(jī),由于惠特尼的貢獻(xiàn)，美國人不但從棉花貿(mào)易和紡織工業(yè)中獲得巨大利潤(rùn)，而且利用標(biāo)準(zhǔn)化和可替換性開始了新的工業(yè)革命的征途?；萏啬嶙鳛橐敶髮W(xué)的優(yōu)秀畢業(yè)生，也開始證明了大學(xué)教育對(duì)于科技和工業(yè)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用。,熱心科技的總統(tǒng)托馬斯·杰斐遜,托馬斯·杰斐遜（Thomas Jefferson 1743-1826）, 美國開

34、國元?jiǎng)住ⅹ?dú)立宣言主要起草人、第三任總統(tǒng)。其任期中的重大事件包括路易斯安那購地案（1803年）劉易斯與克拉克西部探險(xiǎn)（1805-06）等。出身富裕農(nóng)場(chǎng)主家庭，14歲喪父，繼承大筆遺產(chǎn)。后就學(xué)于威廉·瑪麗學(xué)院哲學(xué)系，并學(xué)習(xí)法律，取得了佛吉尼亞律師資格。最后從政，擔(dān)任佛州議員、州長(zhǎng)等，成為著名的政治活動(dòng)家。,政治家之外的角色,除了政治事業(yè)外，杰斐遜同時(shí)也是農(nóng)業(yè)學(xué)、園藝學(xué)、建筑學(xué)、詞源學(xué)、考古學(xué)、數(shù)學(xué)、密碼學(xué)、測(cè)量學(xué)與古生物學(xué)等學(xué)

35、科的專家；又身兼作家、律師與小提琴手；也是弗吉尼亞大學(xué)的創(chuàng)辦者。許多人認(rèn)為他是歷任美國總統(tǒng)中，智慧最高者。,對(duì)科學(xué)的觀點(diǎn),他認(rèn)為：“自由是科學(xué)和道德的偉大根源，一個(gè)民族越是自由，便越會(huì)在科學(xué)和道德上有偉大成就?！薄吧仙n要我安靜地鉆研科學(xué)，我以研究科學(xué)為無上的興趣。因此，杰斐遜始終是個(gè)科學(xué)技術(shù)研究的熱心提倡者和積極身體力行者。1796年開始擔(dān)任美國學(xué)者學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)達(dá)18年。,科學(xué)實(shí)踐活動(dòng),杰斐遜長(zhǎng)期堅(jiān)持每日記錄溫度及氣壓數(shù)據(jù)。他津津有

36、味地鉆研蒸汽機(jī)、節(jié)拍器、溫度計(jì)、升降機(jī)以及諸如此類的裝置和器具。他曾為國會(huì)撰寫了一份論述美國衡具、量具標(biāo)準(zhǔn)的論文，以及一篇關(guān)于調(diào)查設(shè)計(jì)報(bào)表的精彩評(píng)論，其中對(duì)數(shù)據(jù)的收集提出了詳細(xì)的建議。他在歐洲旅行時(shí)，收集了歐洲 12 個(gè)大城市的詳細(xì)地圖和建筑圖，后來借給法國設(shè)計(jì)師朗方，供他在為美國設(shè)計(jì)首都華盛頓的藍(lán)圖時(shí)參考。,博物學(xué)興趣,對(duì)于博物學(xué)和地質(zhì)地理，杰斐遜極有興趣，1781年寫作的《弗吉尼亞札記》，其中詳細(xì)地探討了美國的地形、自然歷史和天

37、然資源等。他不但自己致力于研究在美國各地發(fā)現(xiàn)的植物、動(dòng)物和化石的分類，而且在他的總統(tǒng)任期內(nèi)，派遣了以劉易斯和克拉克為首的西部探險(xiǎn)隊(duì)，去探索未知的西部?jī)?nèi)陸的各種情況。,身體力行搞發(fā)明,他發(fā)明過麻纖維拍打器。還發(fā)明了一種阻力最小的鑄板犁，這一設(shè)計(jì)“標(biāo)志著由嘗試錯(cuò)誤的發(fā)明，過渡到按照科學(xué)法則的發(fā)明”。他還設(shè)計(jì)了一種皮制輕馬車車篷、旋轉(zhuǎn)椅及旋轉(zhuǎn)碗碟架等生活用品。此外，他還研究過黃油和奶酪的加工工藝等食品技術(shù)。他可以說對(duì)各類實(shí)用技術(shù)問題

38、的興趣極為廣泛。,出色的建筑設(shè)計(jì)師,杰斐遜也是個(gè)深具造詣的建筑師，他將英國輝格黨人喜愛的帕拉第奧式建筑帶入美國，對(duì)后世的美式建筑風(fēng)格影響深遠(yuǎn)，此種風(fēng)格與該黨對(duì)市民美德與政治自由的啟蒙思想有關(guān)。具體的建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐就是他自己的蒙特塞洛住宅。該建筑聲名遠(yuǎn)播，宅內(nèi)有自動(dòng)門、首次面世的旋轉(zhuǎn)椅、及許多杰斐遜自己發(fā)明的便利裝置。該住宅如今已成為佛吉尼亞的一處旅游勝地。另外就是離他住宅不遠(yuǎn)處的佛吉尼亞大學(xué)的許多建筑，也是他的設(shè)計(jì)杰作。,杰斐遜的蒙

39、特塞洛住宅,佛吉尼亞大學(xué)圓廳,對(duì)教育的觀點(diǎn),杰斐遜深信教育是通往人類進(jìn)步的必由之路，具有巨大的社會(huì)功能。他認(rèn)為發(fā)展教育可以促進(jìn)人們生活水平的提高和社會(huì)的進(jìn)步。他在 1818 年寫道：“除了教育之外，還有什么能夠使我們超越我們的土著鄰居（指印第安人）的狀態(tài)？”他還寫道：“如果人類的生活如我們所希望和相信的那 樣應(yīng)該一步一步地改善的話，教育應(yīng)該是達(dá)到這個(gè)目的的主要手段?！?創(chuàng)建佛吉尼亞大學(xué),因此，早在1800年他就有了創(chuàng)辦一所大學(xué)的想法

40、。1818年，弗吉尼亞州議會(huì)接受了杰斐遜創(chuàng)建大學(xué)的建議，井為此撥了一筆款，還組織了一個(gè)專門的委員會(huì)，杰斐遜是委員會(huì)的主要成員。之后的6年，他把與建校有關(guān)的一切重要工作幾乎都包攬下來。如設(shè)計(jì)校舍建筑藍(lán)圖、監(jiān)督建筑工程、籌集資金、物色教授、起草課程表、制定學(xué)生行為準(zhǔn)則和教職員工作細(xì)則、考試制度和學(xué)位授予，以及各種其他細(xì)節(jié)等等。1824年5月，弗吉尼亞大學(xué)經(jīng)過數(shù)年的籌建之后正式開學(xué)了，杰斐遜擔(dān)任校長(zhǎng)。他極珍視這個(gè)成就，他認(rèn)為，創(chuàng)辦這所大學(xué)

41、是他一生中最偉大的成就之一，并把此事寫進(jìn)了自己的墓志銘中。,1826年（83歲）辭世,其自擬的墓志銘上寫著： 佛吉尼亞大學(xué)之父　 以及佛吉尼亞宗教自由法美國獨(dú)立宣言 作者托馬斯·杰斐遜長(zhǎng)眠于此未曾提到曾經(jīng)擔(dān)任美國第三任總統(tǒng)。,后世紀(jì)念：二美元貨幣,華盛頓特區(qū)的杰斐遜紀(jì)念堂,劉易斯與克拉克遠(yuǎn)征,劉易斯與克拉克遠(yuǎn)征（Lewis and Clark expedition，1804–1806）

42、是美國國內(nèi)首次橫越大陸西抵太平洋沿岸的往返考察活動(dòng)。領(lǐng)隊(duì)為美國陸軍的梅里韋瑟·劉易斯上尉（Meriwether Lewis）和威廉·克拉克少尉（William Clark）該探險(xiǎn)活動(dòng)由杰斐遜總統(tǒng)發(fā)起。,劉易斯和克拉克探險(xiǎn)活動(dòng)的背景,美國獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束時(shí)所簽署的各項(xiàng)條約和協(xié)定對(duì)于美國國界的定義都非常含糊，那時(shí)美國政府還沒對(duì)邊界做過任何勘測(cè)，也沒有在任何適當(dāng)?shù)牡胤截Q立界碑。1803年，杰斐遜總統(tǒng)代表美國以低價(jià)（6

43、000 萬法郎 ）從法國手中購得了路易斯安那的大片土地，大約有210萬平方公里，這使美國的國土面積立刻翻了一倍。,1803年美國從法國購買的土地,對(duì)西部茫然無知,但是這片土地到底是什么樣的呢?美國購買的這片土地包括落基山脈，而當(dāng)時(shí)人們對(duì)此山脈一無所知。當(dāng)時(shí)人們只能依靠想象來推測(cè)這座現(xiàn)在被稱之為落基山脈的高度和廣度。在一張由英國制圖家阿倫·埃洛史密斯于1795年繪制的地圖上，落基山脈的海拔高度被標(biāo)注為3500英尺，而這一高度

44、只有實(shí)際高度的1/4。,總統(tǒng)指令,由于當(dāng)時(shí)美國人對(duì)密西西比河以西的大面積土地的認(rèn)識(shí)還一片空白，因此杰斐遜總統(tǒng)要求劉易斯和他的探險(xiǎn)隊(duì)，在尋找水路的同時(shí)，還要認(rèn)真記錄下這片土地生長(zhǎng)的一草一木以及那里的風(fēng)土人情，讓美國人能夠通過這次探險(xiǎn)認(rèn)識(shí)到他們國家的全貌。 杰斐遜指示：你們的任務(wù)目標(biāo)是探索密蘇里河和及其主要支流，例如，其河道和通達(dá)太平洋的水道……可作為商業(yè)用途、橫跨大陸的直接和實(shí)用的交通水路。,劉易斯和克拉克,當(dāng)時(shí)29歲的劉易斯是陸軍上尉

45、，并擔(dān)任著杰斐遜總統(tǒng)的秘書。25歲的克拉克名義上是少尉，但劉易斯始終稱其為上尉，他擔(dān)任了劉易斯的副手。他們的具體任務(wù)是：找出一條能抵達(dá)西海岸的陸地交通路線，以節(jié)省商隊(duì)的運(yùn)輸成本；與沿線的印地安土著建立聯(lián)系；撰寫沿線水文地理、動(dòng)植物分布的科學(xué)報(bào)告。 他們歷時(shí)近3年，乘船、騎馬和步行，跋涉距離達(dá)8000英里，一路上總共遇到了50多個(gè)印第安部落，最終完成了這項(xiàng)使命。,劉易斯和克拉克,克拉克（1770~1838）,劉易斯（1774~1809

46、）,從圣路易斯出發(fā),1804年5月14日，劉易斯和克拉克帶領(lǐng)著一支45人的隊(duì)伍，從現(xiàn)在的伊利諾州的圣路易斯出發(fā)，開始了對(duì)路易斯安那乃至更西部的探險(xiǎn)活動(dòng)。他們先駕駛著一艘龍骨式艇沿密蘇里河航行，來到了現(xiàn)在為南達(dá)科他州和北達(dá)科他州的地方。在這里碰上了一些印第安人的部落。經(jīng)過一番周折，劉易斯和克拉克的探險(xiǎn)隊(duì)最終與印第安人結(jié)成好友。,劉易斯和克拉克探險(xiǎn)路線圖,得到了印第安人的協(xié)助,歷史學(xué)家稱，如果沒有印第安人的幫助，這次探險(xiǎn)考察將不可能最終

47、到達(dá)目的地。1804年至1805年的冬天，他們就是在印第安的曼丹人部落里度過的。從曼丹人那里，他們了解到許多西部地區(qū)的情況。例如，他們的向?qū)Ш头g，就是一個(gè)印第安婦女。另外，他們也利用了印第安人用木棍在地上或者用木炭在動(dòng)物的皮革上所繪制的地圖?？死嗽?jīng)仔細(xì)地將這些地圖抄寫在他的筆記本里。后來，事實(shí)證明這些地圖的確十分可靠。,著名的劉易斯和克拉克探險(xiǎn)地圖,重重艱難險(xiǎn)阻,劉易斯和克拉克的探險(xiǎn)隊(duì)一路上遇到過數(shù)不清的困難和危險(xiǎn)。包括毒蛇猛

48、獸襲擊、食物短缺、土著攻擊、急流險(xiǎn)灘、懸崖峭壁、迷失方向等等。例如，就在探險(xiǎn)隊(duì)出發(fā)的第二天，劉易斯就遇到了意外。他從一個(gè)高達(dá)300英尺的懸崖摔了下去，向下滑了20英尺，最后他用一把獵刀讓自己停了下來，才算化險(xiǎn)為夷。探險(xiǎn)隊(duì)沿途主要靠漁獵補(bǔ)充食物，間或在印第安人部落也能獲得些補(bǔ)給，但挨餓是常事。,到達(dá)太平洋,在印第安人的部落度過冬天后，1805年春，雇用了法裔加拿大人夏博諾和他的印第安妻子為翻譯，探險(xiǎn)隊(duì)繼續(xù)向西行進(jìn)，經(jīng)過現(xiàn)在蒙大拿州和愛

49、達(dá)荷州的地方，發(fā)現(xiàn)了密蘇里大瀑布。在這里，他們意識(shí)到，從東部不可能有一條直通太平洋的水路，他們必須騎馬翻過大陸分水嶺，到達(dá)克利爾沃特河和哥倫比亞河源。在印第安人的幫助下，探險(xiǎn)隊(duì)員們自制獨(dú)木舟，沿哥倫比亞河順流而下，最終抵達(dá)了他們向往已久的太平洋。,對(duì)太平洋沿岸的考察,探險(xiǎn)隊(duì)花費(fèi)近一個(gè)月的時(shí)間考察太平洋海岸、附近的平原，還調(diào)查了太平洋沿岸的印第安部落情況。他們?cè)谶@里建造了一座名為科拉特索普堡的堡壘。這座堡壘的建成，宣告了美國軍事力量

50、的觸角第一次延伸到了太平洋沿岸。科拉特索普堡不但成為美國在太平洋邊的第一座哨卡，也是美國在西部的地標(biāo)。,歸途,之后，基本沿原路，于1806年秋，劉易斯和克拉克返回到了圣路易斯，探險(xiǎn)活動(dòng)勝利結(jié)束。,探險(xiǎn)隊(duì)在哥倫比亞河下游的情景,探險(xiǎn)隊(duì)西部探險(xiǎn)路線示意地圖,美國歷史上最偉大的探險(xiǎn),“劉易斯和克拉克之旅”，探險(xiǎn)隊(duì)?wèi){借簡(jiǎn)陋的條件，不屈不撓，克服重重艱難險(xiǎn)阻，行程8000英里（13000多公里），探索和記錄了西部廣袤土地的山川地理、河流形勢(shì)，豐

51、富的動(dòng)植物資源，和當(dāng)?shù)赝林娘L(fēng)土人情，最終圓滿的完成了使命，堪稱“美國歷史上最偉大的探險(xiǎn)”。,探險(xiǎn)收獲,這次探險(xiǎn)，使美國獲取了美國西部地理的廣泛的知識(shí)以及主要河流和山脈的形勢(shì)地圖。根據(jù)他們的筆記繪制成的地圖于1814年出版發(fā)行。盡管這張地圖的科學(xué)性和準(zhǔn)確性等還比較差，但它為以后北美地圖的繪制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。,探險(xiǎn)收獲,在西部宣布了美國的主權(quán)，并給各地土著留下了主權(quán)的象征——紀(jì)念章、旗幟和證書等 建立了美國與西部印地安人的廣泛聯(lián)系

52、和友誼 聚焦美國和媒介在西部的注意 開拓和鼓勵(lì)了與西部的新的毛皮貿(mào)易領(lǐng)域 觀察和描述178種植物和122種動(dòng)物種類和亞種 創(chuàng)作了一部關(guān)于西部的巨著《劉易斯和克拉克日志》,探險(xiǎn)隊(duì)繪制的黑熊和灰熊的圖片,探險(xiǎn)隊(duì)繪制的鳥類圖片,探險(xiǎn)隊(duì)繪制的幾種蛇,探險(xiǎn)隊(duì)繪制的西部魚類圖片,探險(xiǎn)隊(duì)繪制的西部植物圖片,對(duì)探險(xiǎn)的獎(jiǎng)勵(lì),由于探險(xiǎn)的成功，美國國會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)了劉易斯雙倍的獎(jiǎng)金和1600英畝（650公頃）土地。杰斐遜總統(tǒng)并于1807年任命劉易斯為路易斯安

53、娜州的州長(zhǎng)。1809年，年僅35歲的劉易斯死于一場(chǎng)意外?？死藙t被任命為密蘇里州的州長(zhǎng)，一直任職到他1838年去世。,紀(jì)念幣,1995年美國發(fā)行2美元梅里韋瑟·劉易斯和威廉·克拉克西部軍事探索紀(jì)念鈔。此鈔非臆造幣、觀賞幣，乃貨真價(jià)實(shí)的美鈔。,劉易斯克拉克學(xué)院(Lewis & Clark College)1867年在俄勒岡州建立,科教電影,Lewis & Clark: Great Journey

54、West《劉易斯與克拉克的太平洋之路》（記錄片，約40分鐘）,托克維爾對(duì)美國科技的觀感,亞歷西斯·德·托克維爾（1805-1859）出身法國貴族的政治思想家和歷史學(xué)家。其最知名的著作是《論美國的民主》（1835）以及《舊制度與大革命》（1856）。在這兩本書里他探討了西方社會(huì)中民主、平等、與自由之間的關(guān)系，并檢視平等觀念的崛起在個(gè)人與社會(huì)之間產(chǎn)生的摩擦。,美國的平等自由與反權(quán)威,與歐洲相反的是，美國社會(huì)將賺取金

55、錢視為是一種最主要的道德，結(jié)果使美國的一般百姓得以享受人類史上空前的自尊和自由。在美國社會(huì)里，幾乎所有人都抱持勤勞工作和超越他人的理想，一般百姓從不服從精英的權(quán)威，同時(shí)激進(jìn)的個(gè)人主義與市場(chǎng)資本主義發(fā)展至了前所未見的地步。,托克維爾認(rèn)為的美國價(jià)值觀,美國的先天條件孕育出了其獨(dú)特的政治和社會(huì)價(jià)值觀。到18世紀(jì)末期，崇尚賺錢、勤勞工作、以及個(gè)人主義的民主價(jià)值已經(jīng)支配美國北部，消除了大多數(shù)舊世界遺留的貴族及其價(jià)值觀。不過，美國南部消除這些事

56、物則顯得較為困難，因?yàn)榕`制度產(chǎn)生了地主貴族以及類似于舊世界的從屬關(guān)系，這種現(xiàn)象一直到南北戰(zhàn)爭(zhēng)的戰(zhàn)前時(shí)期才最后結(jié)束了。,托克維爾語錄,民主擴(kuò)展個(gè)人自由的范圍，而社會(huì)主義卻對(duì)其加以限制；民主盡可能地賦予每一個(gè)人價(jià)值，而社會(huì)主義僅僅使每一個(gè)人成為一個(gè)工具、一個(gè)數(shù)字。民主與社會(huì)主義除了平等這一詞以外，沒有任何相同的地方。但注意兩者間的差異：民主是為了自由而追求平等，社會(huì)主義則是為了壓迫和奴役而追求平等。,對(duì)美國科學(xué)重實(shí)用看法的來源,19世紀(jì)

57、30-40年代托克維爾在《論美國的民主》一書中這樣問道：“為什么美國人在科學(xué)方面偏重實(shí)踐而不關(guān)心理論 ？” 他是從美國的民主政治所帶給人們的平等自由競(jìng)爭(zhēng)社會(huì)生活情況，得出這個(gè)看法的。,高級(jí)科學(xué)或科學(xué)的高級(jí)部分的研究，最需要沉思，而在民主社會(huì)內(nèi)部，卻很少有什么東西適于沉思。在民主社會(huì)，既沒有貴族制國家的那種因?yàn)樽约河绣X而可以高枕無憂的人數(shù)眾多的階級(jí)，又沒有貴族制國家的那種因?yàn)闊o望改善處境而不再進(jìn)取的階級(jí)。每個(gè)人都在積極活動(dòng)：有

58、的是希望掌權(quán)，有的是希望致富。在這種熙熙攘攘、利害沖突頻仍、人們不斷追求財(cái)富的環(huán)境下，哪里有必要的安靜供人們進(jìn)行深刻構(gòu)思呢？當(dāng)你周圍的一切都在活動(dòng)，而你本身已被裹進(jìn)席卷萬物的激流，并且每天都漂浮在這個(gè)激流之上的時(shí)候，你怎么能停下來思考高級(jí)科學(xué)呢？,民主國家的人民，大部分都強(qiáng)烈追求物質(zhì)的和眼前的享樂。由于他們總是不滿意自己的處境，并總有擺脫這個(gè)處境的自由，所以他們滿腦子只想如何改變處境和如何增加財(cái)富。 對(duì)于持有這種思想的人來說，

59、一切可以成為發(fā)財(cái)致富捷徑的新方法，一切可以節(jié)省勞力的機(jī)器，一切可以降低生產(chǎn)成本的工具，一切便于享樂和增加享樂的新發(fā)明，才是人類智力的最優(yōu)秀成果。民主國家的人民主要是從這個(gè)角度去鉆研、認(rèn)識(shí)和尊重科學(xué)的。在貴族制度時(shí)代，人們要求于科學(xué)的，主要是精神上的享受；而在民主制度下，則主要是肉體上的享受。,因此，在人人都處于活動(dòng)狀態(tài)的時(shí)代，一般都過于重視智力的快速成果和淺膚論據(jù)，而對(duì)于深刻的和緩進(jìn)的智力勞動(dòng)則十分輕視。 這樣的輿論影響著從事科

60、學(xué)研究的人的判斷，并說服他們相信：不用沉思也能在研究當(dāng)中獲得成果，或者不去研究那些需要沉思的科學(xué)。,對(duì)美國科學(xué)重實(shí)用看法的來源,托克維爾的看法影響甚廣，不但在歐洲廣泛流傳，甚至也影響到了美國本土。《紐約時(shí)報(bào)》在1850年的一篇社論里問道：“Is there such a thing called science in America?”后來的美國物理學(xué)家羅蘭在“純科學(xué)辨”一文中質(zhì)問道：“必須怎樣做才能在這個(gè)國家建立物理學(xué)，而不是把電