18世纪60年代人类开始了第一次工业革命，并创造了巨大的生产力。100多年后人类社会生产力发展又有一次重大飞跃。我们今天所使用的电灯、电话都是在这次变革中被发明出来的，我们把这次变革叫做“第二次工业革命”，其标志是电力的广泛应用。
1870年以后，科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展。这就是第二次工业革命。当时，科学技术的突出发展主要表现在四个方面，即电力的广泛应用、内燃机和新交通工具的创制、新通讯手段的发明和化学工业的建立。控制论创始人维纳提出的概念是第二次工业革命典型特征为自动化。生产力的迅猛发展改变着社会结构和世界形势，资产阶级掌握了先进的生产力，实力日益壮大，开始确立对世界的统治。
煤气的应用
在20世纪50年代末和60年代初，在中国许多城市的公共汽车顶上，都堆放着一个大橡皮包。它既像倒放的热气球，又似江河中使用的橡皮船。
它干吗要放在车顶上，里面装的是什么东西呢？原来，它里面装的是煤气，用来代替汽油做发动汽车的燃料。真有意思，难道用煤气比用汽油更好吗？当然不，那时我国还没有大量开发出石油矿藏，缺少汽油、柴油等石油产品，这实在是没有办法的办法。你看，现在哪里还能见到这种怪模怪样的汽车！
也许，我们的读者由此产生了对煤气的兴趣。那么，就听我们聊聊煤气的故事吧。煤气，当然跟煤有关系。人类早在两千多年前就发现了蕴藏在地下的煤，但是煤真正在工业上得到普遍应用并成为工业的“粮食”，还是在英国产业革命兴起和瓦特发明蒸汽机之后。在当时，无论是人类生活中的照明、取暖、加热，或是工业生产、交通运输和发电厂等部门，都是用煤作能源的。
人类开始使用煤炭时，大都像烧木柴那样用直接燃烧的办法来得到热量，这不仅没有充分利用煤的价值，同时还对周围环境造成了污染。把煤先变成煤气，再作为能源使用，实在是人类用煤方式上的重大进步。
最初，人们无意之中发现煤能放出一种可燃的气体，那是在1667年，英国一位乡村教师雪莱，在他任教的威甘地方，发现了一个奇怪的池塘。池水中常冒出气体，多的时候池水好似沸腾一样。晚间用火一点，竟会像油锅起火似的，在池面上掠起一阵蓝莹莹的火焰。雪莱对这个奇怪的池塘进行了一番探讨，发现它原来位于厚厚的泥煤层中，那气体，想必就是地下的泥煤分解后放出来的。
1670年，雪莱的好朋友、乡村牧师克莱顿用实验证实了雪莱的想法。他把煤放在密闭的容器中干馏，得到了一些气体，并充进气囊里。他的女儿听说这种气体可能点燃，便好奇地用针将气囊刺了一个小孔，用蜡烛焰去接近逸出的气体。哎唷，好危险啊！气体烧着了，蓝色的火焰蹿得高高的，一会时间，把气囊也烧得无影无踪了。这也许就是人类第一次制得和使用煤气吧。
然而，真正称得上“煤气之父”的却是另一个英国人默多克。默多克小时候和其他的男孩子一样，有着一个令人不安的爱好——玩火。不过，默多克的玩火和其他男孩子不一样，他不满足于用已知的可燃物，如木头、纸张、煤块来点火，而常常挖空心思地找些其他人没有烧过的东西来试试。
一次，默多克在菜地里挖到了一些页岩，当地人都知道，这种石头是可以点着的。可他却别出心裁，把页岩放在水壶里加热，过一会儿，壶嘴里冒出了气体，划根火柴去点，气体烧着了。
长大成人后的默多克对玩火还是有着浓厚的兴趣，到后来，竟将“玩火”作为自己的专业了。
1792年，青年默多克重复了儿时的那次玩火，他把68千克煤放在一个铜壶里用火加热，使它产生煤气，然后用一根21米长的镀锡铁管将煤气引到自己的住室内。这气体点着后，使室内充满了光明，一时引得不少人慕名前来参观。这可说是煤气第一次用于照明，也是煤气的第一次投入实际应用。
1802年，为了纪念亚眠条约的签订日，默多克在自己的公司里举行煤气灯照明活动。他在公司大楼的顶上点燃了一排煤气灯，当那蓝色的火焰在夜空中蹿起的时候，楼房大厅里的煤气也同时大放光明。这使来宾和路人大为激动，惊奇地观赏这一由科学产生的令人炫目的成果。
与此同时，法国工程师菲利普也搞成了煤气照明，有个叫温泽的德国人也在稍后一些时候研究煤气照明取得了成功。然后，温泽就到煤气的故乡英国来大力宣传他的成果。1804年，温泽在伦敦的西姆剧院前用蹩脚的英语发表了题为“煤气煤气灯已成为旅游景点中的点缀之光”的演讲，鼓动使用煤气照明。1807年，他说服了市政府，使伦敦市的一些主要街道上用上了他的煤气路灯。1812年，温泽创办了世界第一家煤气公司。
1820年，英国人塞歇尔发表了以煤气为燃料的内燃机报告，它在实验室里曾获得每分钟60转的成绩，这是煤气机初次运转成功。大约在70年之后，它就被柴油机和汽油机所淘汰。不过，我们已经知道，到了20世纪的50年代末，它在中国还曾有过一次短暂的亮相。
煤气在19世纪60年代开始进入中国。1863年12月，英国工程师德尔在上海的泥城桥边上建造了“上海大英自来火房”，生产煤气供应英租界的58盏路灯。叫它“自来火”，是因为那东西只要一扭开开关，便会源源地自动而来的缘故。
1830年，英国人詹姆斯在自己的家中证实了煤气还可以用于炊事，开拓了煤气的另一用途。这也是我们的读者至今仍能感受到煤气的存在的用途。如今，“大英自来火房”变成了“上海煤气公司”，泥城桥旁高大的煤气贮罐的任务，只是向上海市民提供炊事用气，因为，电灯早已取代了煤气灯。知识点页岩页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状的节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。页岩形成于静水的环境中，泥沙经过长时间的沉积，所以经常存在于湖泊、河流三角洲地带，在海洋大陆架中也有页岩的形成，页岩中也经常包含有古代动植物的化石。有时也有动物的足迹化石，甚至古代雨滴的痕迹都可能在页岩中保存下来。
富兰克林与避雷针
本杰明·富兰克林于1706年1月17日生在美国，小时候家里很穷，无钱上学，就在哥哥开的印刷厂里当学徒。然而，他凭借自己的聪明才智和不懈的努力，一生中具有许多发明，而且是电学的开山鼻祖。他不仅是一位伟大的科学家，还是一位杰出的政治家和外交家，他是《独立宣言》的发起人之一，是美国第一任驻外大使。
富兰克林1746年，一位英国学者在波士顿利用玻璃管和莱顿瓶表演了电学实验。富兰克林怀着极大的兴趣观看了他的表演，并被电学这一刚刚兴起的科学强烈地吸引住了，随后富兰克林开始了电学的研究。富兰克林在家里做了大量实验，研究了两种电荷的性能，说明了电的来源和在物质中存在的现象。
在18世纪以前，人们还不能正确地认识雷电到底是什么，当时人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。一些不信上帝的有识之士曾试图解释雷电的起因，但从未获得成功，学术界比较流行的是认为雷电是“气体爆炸”的观点。在一次试验中，富兰克林的妻子丽德不小心碰到了莱顿瓶，一团电火闪过，丽德被击中倒地，面色惨白，足足在家躺了一个星期才恢复健康。这虽然是试验中的一起意外事件，但思维敏捷的富兰克林却由此而想到了空中的雷电。
他经过反复思考，断定雷电也是一种放电现象，它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是，他写了一篇名叫《论天空闪电和我们的电气相同》的论文，并送给了英国皇家学会。但富兰克林的伟大设想竟遭到了许多人的嘲笑，有人甚至嗤笑他是“想把上帝和雷电分家的狂人”。富兰克林决心用事实来证明这一设想。
1752年6月的一天，美国费城郊区，乌云密布，电闪雷鸣。在一块宽阔的草地上，有一老一少两个人正兴致勃勃地在那里放风筝。突然，一道闪电劈开云层，在天空划了一个“之”字，接着嘎嘣一声脆雷，雨点就瓢洒盆泼般地倾下来了。
只见老者大声喊道：“威廉，站到那边的草房里去，拉紧风筝线。”这时，闪电一道亮过一道，雷鸣一声高过一声。突然威廉大叫：“爸爸，快看！”老者顺着儿子指的方向一看，只见那拉紧的麻绳，本来是光溜溜的，突然怒发冲冠，那些细纤维一根一根都直竖起来了。他富兰克林和儿子在捕捉雷电高兴地喊道：“天电引来了！”他一边嘱咐儿子小心，一边用手慢慢接近接在麻绳上的那把铜钥匙。突然他像被谁推了一把似地，跌到在地上，浑身发麻。他顾不得疼痛，一骨碌从地上爬起来，将带来的莱顿瓶接在铜钥匙上。这莱顿瓶里果然有了电，而且还放出了电火花，原来天电和地电是一个样子！他和儿子如获至宝似地将莱顿瓶抱回了家。
回到家里以后，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人间的电是同一种东西的假说，在他自己的这次实验中得到了光辉的证实。
避雷针风筝实验的成功使富兰克林在全世界科学界的名声大振。英国皇家学会给他送来了金质奖章，聘请他担任皇家学会的会员。他的科学著作也被译成了多种语言，他的电学研究取得了初步的胜利。然而，在荣誉和胜利面前，富兰林没有停止对电学的进一步研究。1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做电实验的第一个牺牲者。血的代价，使许多人对雷电试验产生了戒心和恐惧。
但富兰克林在死亡的威胁面前没有退缩，经过多次试验，他制成了一根实用的避雷针。他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶上，杆上紧拴着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。1754年，避雷针开始应用，但有些人认为这是个不祥的东西，违反天意会带来旱灾。就在夜里偷偷地把避雷针拆了。然而，科学终于将战胜愚昧。一场挟有雷电的狂风过后，大教堂着火了，而装有避雷针的高层房屋却平安无事。事实教育了人们，使人们相信了科学。富兰克林发明的避雷针，一下子风靡一时，传到英国、法国、德国，传遍欧洲和美洲。但是传到英国却发生一段离奇的故事。
对避雷针的顶端的形状是尖的还是圆的好，人们发生了争执。有人想当然地认为圆头的好，但是富兰克林力排众议，坚持用尖头避雷针，最后终于被采纳了，于是，所有的避雷针都做成了尖头避雷针。不久，美国独立战争爆发，十三个州联合起来反对英国殖民主义，富兰克林当然首当其冲。这事惹恼了英国国王乔治三世。由于英国跟美国远隔重洋，英国国王鞭长莫及，一气之下，传令将宫殿和弹药仓库上的所有尖头避雷针全部砸掉，一律换成圆头的，并召见皇家学会会长约翰·普林格尔，要他宣布圆头避雷针比尖头避雷针更安全。普林格尔一听惊讶万分，正直的科学良心使他义正词严地拒绝了国王的要求：“陛下，许多事情都可以按您的愿望去办，但不能做违背自然规律的事呀！”普林格尔虽然被撤职了，但避雷针始终还是尖头的。
那么，为什么尖头避雷针更好呢？这得从导体的形状与其表面电荷分布的关系说起。在导体表面弯曲得厉害的地方，例如在凸起的尖端处，电荷密度较大，附近的空间电场较强，原来不导电的空气被电离变成导体，从而出现尖端放电现象。夜间看到高压电线周围笼罩着一层绿色的光晕，就是一种微弱的尖端放电。雷电是一种大规模的火花放电现象。当两片带异种电荷云块接近或带电云块接近地面的时候，由于电压极高，极容易产生火花放电。放电时，电流可达2万安培，电流通过的地方温度可达30000℃。一旦这种放电在云和建筑物或其他东西之间形成，就很可能会发生雷击事件。如果在高层建筑物上安上避雷针，一旦在建筑物的上空遇上带电雷雨云，避雷针的尖端就会产生尖端放电，避免了雷雨云和建筑物之间的强烈火花放电，因而达到避雷的目的。如果把避雷针的顶端做成圆形，就不会出现尖端放电，避雷的效果就远不及尖形避雷针了。知识点莱顿瓶莱顿瓶和我们今天的电容器没两样。莱顿瓶是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球。由于它是在莱顿城发明的，所以叫做莱顿瓶，这就是最初的电容器。莱顿瓶很快在欧洲引起了强烈的反响，电学家们不仅利用它做了大量的实验，而且做了大量的示范表演，有人用它来点燃酒精和火药。
