第二次工业革命简述(第二次工业革命概念)

第二次工业革命：电气时代

蒸汽机为工业制造注入了强大的动力。人类第一次彻底“驯服”了如此强大的机械力量，给工业乃至整个人类社会带来了翻天覆地的变化。蒸汽机的功率足够大，但是蒸汽机也有很多缺点。

蒸汽机的机械能不能满足人们生活中需要的一些更精细的能源，比如电话所需的能源。蒸汽机的机械能不能直接制造原料，比如炼油。蒸汽机的机械动力不能直接加工精密零件，如精密机床。蒸汽机的使用非常不方便。大多数情况下，这种无法精确控制的能量主要用于改变产品的位置状态（搬运、转移、运输等），而不是改变产品的结构状态。充其量，它只是驱动纺纱机的旋转。虽然机床很早就发明了，但以蒸汽机为动力的机床的精度和可操作性受到很大限制。直到电机的发明，机床才开始采用电机驱动。此后，机床开始进入精密制造阶段。

另外，过大的尺寸以及需要不断添加燃料极大地限制了蒸汽机的应用范围。过大的尺寸也决定了蒸汽机只能集中驱动，即一台蒸汽机同时驱动多台机器。这将严重限制工厂机器布局和使用的灵活性。例如，20世纪的城市公交系统使用有轨电车而不是蒸汽机车。

总的来说，蒸汽机解决了能源系统的体积问题，但没有解决能源系统的“质量”问题。蒸汽机的能量规模虽然巨大，但其精确性、可控性、便捷性都存在严重缺陷。制造系统无法实现更高精度的制造工艺。经过近一个世纪的改进，蒸汽机已无法突破其天然缺陷，越来越难以满足人们生活和生产的需要。人们需要一种精准、可控、便捷的新能源。为了解决这个问题，人类需要另一次工业革命。

1791年，被誉为“电之父”的迈克尔·法拉第出生于英国萨里。法拉第的父亲是一位铁匠，家境相当贫困。因此，法拉第从小就过着清贫的生活，几乎没有上过学。11岁时，他开始靠卖报纸谋生。幸运和机会总是留给努力的人。化学家、英国皇家学会主席戴维被法拉第的自强不息和对科学的热情所感动，邀请他成为自己的助手。从此，法拉第开始了他辉煌的科学生涯。

当奥斯特发现电流的磁效应时，法拉第认为既然电可以产生磁，那么磁也应该能够产生电。为了检验这个想法，法拉第花了十年时间。1831年，法拉第终于发现了线圈接通和断开时检流计指针的微小跳动。这个小小的跳跃是引人注目的。它揭示了电磁学最基本的原理：电磁感应。电磁感应的发现标志着电气时代的大门已经打开，一个前所未有的时代即将到来。

电气时代与以前的时代完全不同。它有一个前提，那就是首先要有电。没有电，电器的发明和应用就毫无意义，也不可能实现。当电磁感应原理被发现时，利用磁力发电已不是什么秘密。早在1832年，法国的皮克西就发明了手摇发电机原型。1866年，德国西门子创始人维尔纳·冯·西门子对发电机进行了重大改进，发明了第一台真正的自励式直流发电机，并于随后几年投入实际运行。1880年代，爱迪生成功建造了他的第一座火力发电厂后，世界各地开始建设发电厂。

1873年，比利时人格拉姆幸运地发明了电动机；1876年，贝尔发明了人类第一部电话；1879年，托马斯·爱迪生试验了数千种材料，最终发明了电灯。1880年代后，电梯、电力机车等许多电气设备逐渐发明并投入使用。1888年，天才工程师尼古拉·特斯拉获得了交流发电机的发明专利，随后他大力推广交流电系统。由于交流电比直流电具有许多优点，因此交流电得到了广泛的应用。随着各种电器的发明和应用以及各种配套电力设施的完善，人类迅速进入电气化时代。这是以电气技术为核心的第二次工业革命。

我们来分析一下第二次工业革命的特征和内在机制。并非每一次技术发展都可以称为工业革命。那么这一轮电气技术发展能否达到工业革命的水平呢？答案是毫无疑问的。电气技术的变革解决了蒸汽时代的四大问题。

与蒸汽机的机械能相比，电能既数量巨大，又极其精细。例如电能可以用于电灯、电话、留声机等，这是极其重要的。由于电的出现，很多产品开始有了“功能”。这些“特征”是发明出来的。衣服的“保暖功能”已经存在，不需要发明。电灯和电话的“功能”是不同的。如果人类没有发明它，它就不会存在。也就是说，从第二次工业革命开始，人类可以大规模地制造出自然界原本没有的“功能”。自从“功能”附着在产品上之后，产品体系就发生了质的飞跃。过去的产品无非是衣服、鞋子、刀剑、指甲等满足人类生存基本需要的产品。当今产品体系的范围已迅速扩大到包括电灯、电话、汽车、留声机、照相机等，这些产品的“功能”极大地提高了人类的生活质量。

从制造角度来看，电力系统最大的优势在于其极其优异的可控性。它输出的能量可以直接用于改变产品系统的结构状态，即精密零件加工和原材料生产。自从英国化学家大卫利用电解分离金属钠以来，人类掌握了制造电解铝、电解铜等原材料的新技术。人类能够大规模、低成本制造铝、铜等金属材料具有重要意义。可以说，人类的整个电气时代都是以铝、铜等材料为基础的，而不是钢。此外，与蒸汽动力系统相比，其体积极小、无需不断添加燃料等优点大大增加了电力系统的应用范围。

总而言之，电能在精度、可控性和便捷性方面远远超过蒸汽能源，即电力系统的“质量”明显优于蒸汽动力系统。这直接引发了产品系统的爆发式发展，即产品的功能性和复杂性迅速增加。电力系统的应用使制造业的规模和质量得到了前所未有的发展。人类开始创造以前难以想象的丰富而复杂的产品系统。因此，第二次工业革命的本质是能源系统“质量”实现跨越式发展，从而推动产品系统“功能”爆发式增长。