自然科学
是研究自然界各种具体物质运动形式及其规律的知识体系。它是人类在征服大自然的斗争中，在从事生产劳动的过程中，不断地创造和积累关于自然界的各种知识而形成的。
自然科学可分为基础科学和应用科学两大类。基础科学是研究自然界物质运动基本规律的科学，目前主要包括数学、力学、物理学、化学、天文学、生物学等大的学科，其主要任务是为生产提供理论基础。
应用科学是研究自然规律在各个实践领域如何应用的科学，如建筑工程学、机器制造学、气象学等等，其主要任务是研究如何应用自然规律为生产服务。应用科学又可分为技术科学和工程技术学，技术科学是以基础科学为指导，着重研究应用的基础理论，工程技术学主要研究各种专业生产中的设计、施工、研制的工艺技术等问题。
第一次工业革命
第一次工业革命也叫“产业革命”，是资本主义生产从工场手工业过渡到大机器工业阶段的过渡。从生产技术方面来说，它使机器代替了手工劳动；工厂代替了手工工场，从社会关系说，它使社会明显地分裂为两大对立的阶级——工业资产阶级和工业无产阶级。17、18世纪，英法等国资产阶级革命的胜利，为生产力的发展扫清了道路，资本主义工场手工业的发展和科学技术的发明，为向机器大工业过渡准备了条件。随着市场的扩大，以手工技术为基础的工场手工业不能满足市场的需要，资产阶级为追求利润，广泛采用新技术。工业革命在18世纪60年代开始于英国，首先从棉纺织业开始，80年代因蒸汽机的发明和采用得到了进一步发展，继英国之后，法美等国也在19世纪中期完成了工业革命。它极大地促进了社会生产力的发展，巩固了新兴的资本主义制度，引起了社会结构和东西方关系的变化，推动城市化进程，改变了人们的价值观念（时间观、金钱观、人才观、竞争观等），对世界历史进程产生了重大影响。
第二次工业革命
第二次工业革命出现于19世纪70、80年代到20世纪初。世界由“蒸汽时代”进人“电气时代”。在这一时期里，发达资本主义国家的工业总产值超过了农业总产值；工业重心由轻纺工业转为重工业，出现了电气、化学、石油等新兴工业部门。由于19世纪70年代以后发电机、电动机相继发明，远距离输电技术的出现，电气工业迅速发展起来，电力在生产和生活中得到广泛的应用。内燃机的出现及90年代以后的广泛应用，为汽车和飞机工业的发展提供了可能，也推动了石油工业的发展。化学工业是这一时期新出现的工业部门，从80年代起，人们开始从煤炭中提炼氨、苯、人造燃料等化学产品，塑料、绝缘物质、人造纤维、无烟火药也相继发明并投入了生产和使用。原有的工业部门如冶金、造船、机器制造，以及交通运输和电讯等部门的技术革新加速进行。
发电机、电动机的发明和进步
第二次工业革命从19世纪60、70年代开始，在19世纪末20世纪初基本、完成。他以电力的广泛运用为显著特点。在电力的使用中，发电机和电动机是相互关联的两个重要组成部分。发电机是将机械能转化为电能；电动机则相反，是将电能转化为机械能。发电机原理的基础是1819年丹麦人奥斯特发现的电流的磁效应以及英国科学家法拉第发现的电磁感应现象。1866年德国人西门子制成自激式的直流发电机。但是这种发电机还不够完善，经过许多努力，发电机逐步得到改进，到70年代，终于可以投入实际运行。1882年，法国学者德普勒发明了远距离送电的方法；同年，爱迪生在纽约建立了美国第一个火力发电厂，把输电线联成网络。
另一方面，随着电能需求的显著增加和用电区域的扩大，直流发电机显示出成本高、事故多的特点，所以从19世纪80年代起，人人们又投入对交流电的研究，交流电具有通过变压器任意改变电压的长处。1885年意大利科学家法拉里提出的旋转磁场原理，对交流电机的发展有重要的意义。80年代末90年代初，人们创制出三相异步发电机。这种形式的发电机，现在还在使用。1891年后，可靠的三相制交流电得以推广，电力工业的发展进入新的阶段。
内燃机的创制和使用
内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术的又一项重大成果。1876年德国人奥托制造出第一台以煤气为燃料的四冲程内燃机，成为很受欢迎的的小型动力机。1883年德国工程师戴姆勒又制成以汽油为燃料的内燃机，具有马力大、重量轻、体积小、效率高等特点，可以作为交通工具的发动机。1885年，德国工程师卡尔·本茨制成第一台汽车，本茨被称为“汽车之父’’。这种启动方便的汽车有三个轮子，每分钟转速约为250次，时速约为15千米，带有一个用水冷却的单缸发动机，用电点燃。接着德国工程师狄塞尔发明了一种结构更简单、燃料更加便宜的内燃机——柴油机，这种柴油机比汽油机笨重，但是却非常适用于重型运输工具。它不仅用做船舶发动机，而且用于火车机车和载重汽车。
以内燃机为动力的汽车作为一种新的运输工具，发展很迅速。19世纪90年代，世界各国生产的汽车每年只有几千辆，但是到了一战前夕，世界的汽车产量已经增加到50万辆。
内燃机发明和是使用还推动了石油开采业的发展，加速了石油化工工业的产生。美国在内战前夕的1859年，已钻出第一口油井，但是石油最初只是用来照明。随着内燃机的广泛使用，对燃料油的需求猛增，人们开始大量的开采石油和提炼石油，石油的产量迅速增长。
爱迪生
托马斯·阿尔瓦·爱迪生(1847——1931年)是位举世闻名的美国电学家和发明家，他除了在留声机、电灯、电话、电报、电影等方面的发明和贡献以外，在矿业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。爱迪生一生共有约两千项创造发明，为人类的文明和进步做出了巨大的贡献。
爱迪生于生于美国中西部的俄亥俄州的米兰小市镇。爱迪生8岁上学，但仅仅读了三个月的书，就被老师斥为“低能儿”而撵出校门。从此以后，他的母亲是他的“家庭教师”。由于母亲的良好的教育方法，使得他对读书发生了浓厚的兴趣。“他不仅博览群书，而且一目十行，过目成诵”。1862年8月，爱迪生以大无畏的英雄气魄救出了一个在火车轨道上即将遇难的男孩。孩子的父亲对此感恩戴德，但由于无钱可以酬报，愿意教他电报技术。从此，爱迪生便和这个神秘的电的新世界发生了关系，踏上了科学的征途。爱迪生一生共有约两千项创造发明，每十五天，就有一项专利问世。爱迪生的文化程度极低，对人类的贡献却这么巨大，这里的“秘诀”是什么呢？他除了有一颗好奇的心，一种亲自试验的本能，就是他具有超乎常人的艰苦工作的无穷精力和果敢精神。当有人称爱迪生是个“天才”时，他却解释说：“天才就是百分之二的灵感加上百分之九十八的汗水。”他在“发明工厂”，把许多不同专业的人组织起来，里面有科学家、工程师、技术人员、工人共100多人，爱迪生的许多重大发明就是靠这个集体的力量才获得成功的。他的成就主要归功于他的勤奋和创造性才能以及集体的力量，此外，他的妻子也曾起了相当重要的作用。
林耐
林耐（1707—1778)是瑞典植物学家、冒险家，首先构想出定义生物属种的原则，并创造出统一的生物命名系统。
17世纪后，随着科学技术的发展，博物学家搜集到大量的动物。植物和化石等标本。在1600年，人们知道了约6 000种植物，而仅仅过去了100年，植物学家又发现了12 000个新种。到了18世纪，对生物物种进行科学的分类变得亟为迫切。林耐正是生活在这一科学发展新时期的一位杰出的代表。
林耐1707年生于瑞典。从1727年起，林耐先后进人龙得大学和乌普萨拉大学学习。在大学期间，林耐系统地学习了博物学及采制生物标本的知识和方法。他充分利用大学的图书馆和植物园进行植物学的学习。1732年，林耐随一个探险队来到瑞典北部拉帕兰地区进行野外考察。他发现了100多种新植物，收集了不少宝贵的资料。1735年，林耐周游欧洲各国，并在荷兰取得了医学博士学位。在欧洲各国他结识了那里的一些著名的植物学家和得到了国内所没有的一些植物标本。他的《自然系统》在1735年出版的。在此书中，林耐首先提出了以植物的生殖器官进行分类的方法。从1741年起，他担任植物学教授，潜心研究动植物分类学， 1753年发表的《植物种志》一书，是他历时七年的年的心血结晶，在这部著作中共收集了5938年植物，用他新创立的“双名命名法”对植物进行统一命名。
林耐在生物学中的最主要的成果是建立了人为分类体系和双名制命名法。在他看来："知识的第一步，就是要了解事物本身。这意味着对客观事物要具有确切的理解；通过有条理的分类和确切的命名，我们可以区分开认识客观物体……分类和命名是科学的基础。"《自然系统》一书是林耐人为分类体系的代表作。在林耐以前，由于没有一个统一的命名法则，各国学者都按自己的一套工作方法命名植物，致使植物学研究困难重重。其困难主要表现在三个方面：一是命名上出现的同物异名、异物同名的混乱现象；二是植物学名冗长；三是语言、文字上的隔阂。林耐依雄蕊和雌蕊的类型、大小、数量及相互排列等特征，将植物分为24纲、116目、1000多个属和10 000多个种。纲、目、属、种的分类概念是林耐的首创。林耐用拉丁文定植物学名，统一了术语，促进了交流。他采用双名制命名法，即植物的常用名由两部分组成，前者为属名，要求用名词；后者为种名，要求用形容词。例如，银杏树学名为GINKGO BILOBA，L.GIKGO是属名，是名词；biloba是种名，是形容词；第三个字母，则是定名者姓氏的缩写，L为林耐（linne）的缩写。结合命名，林耐规定学名必须简化，以12个字为限，这就使资料清楚，便于整理，有利于交流。林耐的植物分类方法和双名制被各国生物学家所接受，植物王国的混乱局面也因此被他调理得竟然有序。他的工作促进了植物学的发展，林耐是近代植物分类学的奠基人。
林耐能取得这些成就，是因为他对植物的特殊感情和好学精神，具有广博的经历以及有利的学习、深造条件等，还在于他重视前人的工作，虚心取人之长并加以发展。如在1729年，林耐读到法国植物学家维朗特著的《花草的结构》一书，受到启发，他根据植物的雌蕊和雄蕊的数目进行植物分类。再如，古希腊时的亚里士多德建立的动、植物命名法规已经具有双名制的萌芽，只是到了林耐才将双名制完善和推广。
林耐的最大功绩是把前人的全部动植物知识系统化，摒弃了人为的按时间顺序的分类法，选择了自然分类方法。他创造性地提出双名命名法，包括了8800多个种，可以说达到了“无所不包”的程度，被人们成为万有分类法，这一伟大成就使林耐成为18世纪最杰出的科学家之一。
18世纪生物学的进步是和林耐紧紧相连的。瑞典政府为纪念林耐这位杰出的科学家，先后建立了林耐博物馆、林耐植物园等，并于1917年成立了瑞典林耐学会。
瓦特
瓦特（1736—1819）是世界公认的蒸汽机发明家。瓦特改进、发明的蒸汽机是对近代科学和生产的巨大贡献，具有划时代的意义，它导致了第一次工业技术革命的兴起，极大的推进了社会生产力的发展。
1736年，瓦特出生在英国苏格兰格拉斯哥市附近的一个小镇格里诺克。少年时代的瓦特，由于家境贫苦和体弱多病，没有受过完整的正规教育。但是，他在父母的教导下，一直坚持自学，很早就对物理和数学产生了兴趣。瓦特从六岁开始学习几何学，到十五岁时就学完了《物理学原理》等书籍。他常常自己动手修理和制作起重机、滑车和一些航海器械。凭借着自己的勤奋好学，他很快学会了制造那些难度较高的仪器。1756年，瓦特的才能引起了格拉斯哥大学教授台克的重视。在他的介绍下，瓦特进入格拉斯哥大学当了教学仪器的工人。这所学校拥有当时较为完善的仪器设备，这使瓦特在修理仪器时认识了先进的技术，开阔了眼界。这时，他对以蒸汽作动力的机械产生了浓厚的兴趣，开始收集有关资料，还为此学会了意大利文和德文。在大学里，他认识了化学家约瑟夫·布莱克和约翰·鲁宾逊等。瓦特从他们那里学到了很多科学理论知识。 1764年，学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机，在修理的过程中，瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理，并且发现了这种蒸汽机的两大缺点：活塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低，浪费原料。以后，瓦特开始思考改进的办法。直到1765年的春天，在一次散步时，瓦特想到，既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的，那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想。
在产生这种设想以后，瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。从1766年开始，在三年多的时间里，瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难，终于在1769年制出了第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了，但它同纽可门蒸汽机相比，除了热效率有显著提高外，在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。就是说，瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。瓦特以百折不挠的毅力继续研究。自1769年试制出带有分离冷凝器的蒸汽机样机之后，瓦特就已看出热效率低已不是他的蒸汽机的主要弊病，而活塞只能作往返的直线运动才是它的根本局限。1781年，发明齿轮联动装置，终于把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动。为了使轮轴的旋轴增加惯性，从而使圆周运动更加均匀，瓦特还在轮轴上加装了一个火飞轮。由于对传统机构的这一重大革新，瓦特的这种蒸汽机才真正成为了能带动一切工作及的动力机。1781年底，瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。
由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮，这时的蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动时，多消耗了不少能量。这样，蒸汽机的效率不是很高，动力不是很大。为了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的效率，瓦特在发明齿轮联动装置之后，对汽缸本身进行了研究，他发现，他虽然把纽可门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝，使蒸汽机的热效率有了显著提高，但他的蒸汽机中蒸汽推动活塞的冲程工艺与纽可门蒸汽机没有不同。两者的蒸汽都是单项运动，从一端进入、另一端出来。他想，如果让蒸汽能够从两端进入和排出，就可以让蒸汽即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。那末，他的效率就可以提高一倍。１７８２年，瓦特根据这一设想，试制出了一种带有双向装置的新汽缸。由此瓦特获得了他的第三项专利。把原来的单项汽缸装置改装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽，这是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃。通过这三次技术飞跃，纽可门蒸汽机完全演变为了瓦特蒸汽机。
从最初接触蒸汽技术到瓦特蒸汽机研制成功，瓦特走过了二十多年的艰难历程。瓦特虽然多次受挫、屡遭失败，但他仍然坚持不懈、百折不回，终于完成了对纽可门蒸汽机的三次革新。使蒸汽机得到了更广泛的应用，成为改造世界的动力。
1784年，瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装取得了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第四项专利。1788年，瓦特发明了离心调速器和节气阀；1790年，他又发明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽机发明的全过程。
瓦特为蒸汽机的推广使用做出了不可磨灭的重要贡献、有力的推动了社会的前进。恩格斯在《自然辩证法》中这样写道：“蒸汽机是第一个真正国际性的发明……瓦特个它加上了一个分离的冷凝器，这就使蒸汽机在原则上达到了现在的水平。”后人为了纪念这位伟大的发明家，把功率的单位定为“瓦特”。
莫尔斯
莫尔斯（1791——年出生在美国一个牧师家庭。莫尔斯从在电线中流动的电流在电线突然截止时会迸出火花这一事实得到启发，“异想天开”地想，如果将电流截止片刻发出火花作为一种信号，电流接通而没有火花作为另一种信号，电流接通时间加长又作为一种信号，这三种信号组合起来，就可以代表全部的字母和数字，文字就可以通过电流在电线中传到远处了。
经过几年的琢磨，1837年，莫尔斯设计出了著名且简单的电码，称为莫尔斯电码，它是利用“点”、“划”和“间隔”（实际上就是时间长短不一的电脉冲信号）的不同组合来表示字母、数字、标点和符号。
1844年5月24日，在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里，一批科学家和政府官员聚精会神地注视着莫尔斯，只见他亲手操纵着电报机，随着一连串的“点”、“划”信号的发出，远在64公里外的巴尔的摩城收到由“嘀”、“嗒”声组成的世界上第一份电报。
电报机有人工和自动两种，还有有线发送和无线发送两种方式。人工电报机是由人来按动电键，使电键接点开闭，形成“点”、“划”和“间隔”信号，经电路传输出去，收报端接到这种电信号后，便控制音响振荡器产生出“嘀”、“嗒”声，“嘀”声为“点”，“嗒”声为“划”，供收报员收听抄报。
在无线通信情况下，发报端除有发报电键外，还必须有发射机，以便将电键发出的电脉冲信号变换（即调制）成高频载波信号，才能发送出去。在接收端，除了耳机外，还必须有接收机，它将发射端发送的高频载波信号接收下来，再变换（即解调）成音频信号，供人工收听抄报。
自动电报机的发报端在发报时，事先将准备发送的报文用专用的凿孔机凿成发送凿孔纸带，然后用快机发送出去。在收报端，使用波纹收报机来收报，即在移动的纸带上自动记录莫尔斯电码波纹信号。
电报的发明，为各地气象资料的迅速传递和集中提供了条件，使绘制当日天气图成为可能。
