第一章自然科学知识与科学技术的起源.docx
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第一章自然科学知识与科学技术的起源
科学发展简史》
第一章自然科学知识与科学技术的起源
一、人类的进化与原始技术的发明
人类是从古猿进化来的。
在大约300万年前,出现了能够制造工具的人类。
人类最早使用的工具主要是石器,因此把人类以使用石器为主的时代称为石器时代。
根据石器制造技术的发展和演进情况,考古学家把石器时代分为旧石器、中石器和新石器三个时代。
旧石器时代:
石器简单加工;开始使用天然火,后来又发明了人工取火。
中石器时代:
发明了弓箭;石器加工技术进步。
新石器时代:
人类改造自然的能力进一步提高,磨光加工石器广泛流行;出现了陶器制造技术;出现了原始农业和畜牧业;建筑房屋并定居生活;发明了雪橇、独木舟、车轮。
经过人类上述长期的演化,逐步积累了经验的自然知识,科学技术开始萌芽。
原始技术发明的意义不仅在于人类开始了能动地改造自然,同时,他们在改造客观世界
的过程中也改造了人类本身,发展了人类的聪明才智,人类开始逐步认识自然物的属性。
二、原始宗教
原始宗教产生于旧石器时代中期。
原始人不具备科学文化知识,无法解释各种自然现象,对自然事物产生了虚幻和歪曲的理解,认为“万物有灵”,这是原始宗教产生的思想基础,也是原始宗教的主要内容。
原始宗教的基本形态是图腾崇拜,其宗教仪式有巫术、祭奠等。
原始宗教产生的原因:
原始社会生产力水平低下;人类认知能力极为有限;人类对自然现象产生神秘感、敬畏感。
只有在人类的智力有所进步并有了初步的抽象思维能力以后,才有原始宗教观念的出现。
原始宗教的实质:
它是原始人对无法解释的自然现象的一种解释。
它既是自然知识不足的表现,又是自然知识的一种补充,甚至是自然知识的一种特殊形态。
原始人对自然事物属性的某些认识,也是通过当时的宗教自然观来表达的。
三、人类文明时代的来临
新石器时代以后,人类进入了金属器时代。
从使用石器到使用金属制作工具是人类历史上的一次重要的技术变革。
出现了农业社会;水力灌溉、农具制造;产生了天文和数学知识;发明了文字(象形文字、楔形文字、甲骨文、字母文字)。
人类在进入奴隶制社会以后,前进的步伐显著加快了,人类抽象思维能力和总结概括能力有了很大进步,知识大大地深化,社会生产力水平提高,人类进入了文明时代。
第二章古代东方的科学技术
一、古埃及在自然科学方面的成就
1、文字与草纸书的发明。
有了文字和书写工具,就有了文化的延续和发展。
至今我们可以从保留下来的为数不多的纸草书上看到古埃及人所创造的科技成就。
2、水利与畜耕的发展。
依赖尼罗河水和沃土的养育,越来越多的共同利益使村舍之间的隔绝被打破,形成了一个统一的国家。
畜耕的出现是古埃及农业发展的另一个标志。
3、手工业与造船业。
出现了制陶工艺、饰物工艺、铜器制造工艺、纺织工艺并达到了很高的水平。
这些货物主要是通过尼罗河、地中海和红海运输,因此他们的造船业比较发达。
4、天文学的发现。
在公元4000年前,埃及人就通过对尼罗河水涨落的规律创造了人类历史上最早的太阳历。
5、数学的使用。
几何学是从古埃及测地知识发展而来的。
6、医学知识的运用。
医学在古埃及最发达,是整个西方医学的基础。
木乃伊的制作积累了解剖学和药物知识。
7、建筑方面的成就。
金字塔是埃及的象征。
作为古埃及国王的陵墓,流行于2650——1550年,现存约80座。
是世界著名的古迹。
狮身人面像——埃及著名古迹。
卡纳克神庙是古埃及建筑历史最长的神庙。
二、古代西亚的科学技术
1、楔形文字和泥板书。
楔形文字是文字史上的一个全新阶段。
用楔形文字刻写在泥板上的书叫泥板书,是世界上最古老的图书之一。
2、天文历法学。
因为两河流域涨落不规则,确定一年四季全靠天象观测,就促进了天文历法学的发展。
3、数学。
由于兴修水利的需要,数学得到了迅速的发展。
现在采用的十进制计数
法和时间的六十进制计数法都来自古巴比伦。
4、冶炼技术。
两河流域是最早进入铁器时代的地区。
5、交通运输。
公元前7000年,两河流域就有了独木船。
距今5000年前就有了装有
轮子的车辆,是世界上最早出现车子的地方。
6、城市建设。
以号称世界七大奇迹之一—巴比伦空中花园为代表。
第三章古希腊罗马的科学技术
一、自然哲学及人物:
1、泰勒斯——科学之父,政治家、数学家、天文学家、工程师。
世界是什么?
关于自然界万物的本原问题。
2、德谟克里特——原子论的创立者关于物质结构问题。
原子论是古希腊自然哲学的理论高峰。
3、毕达哥拉斯学派——毕达哥拉斯定理(勾股定理)创立者关于天体运行“中心火”的猜测。
4、柏拉图——科学的分析方法核心的哲学理论是“理念”说,主张抽象思考,创办了“柏拉图学园”。
自然哲学所蕴含的科学思想对后来的科学家们产生了深远的影响。
5、亚里士多德——百科全书式的学者,古希腊自然哲学的集大成者
1)他提出了自然科学中一系列基本理论问题。
2)在生物学上他提出了对生物的研究要建立在广泛观察的基础上的观点。
3)开创了逻辑学。
6、欧几里得——《几何原本》科学演绎法的丰碑人类历史上第一个公理化的数学体系,为后人提供了一个完整的演绎系统和公理化方法。
是古代科学的最高峰。
7、阿基米德——“力学之父”。
主要贡献表现在数学、力学和天文学方面。
8、希波克拉底——“医学之父”。
提出了“液体说”医学理论,强调“自然疗法”,
并因制订了医生必须遵守的道德规范而名垂千古。
9、托勒密——“地心说”,错误但不失伟大。
10、盖伦——古希腊以来医学的集大成者。
对人体结构与功能进行了探索,在医学中贯穿了朴素的唯物论思想。
11、实用技术方面的创造。
二、古希腊与古罗马在科学技术上的特点
1、古希腊人对自然哲学做出了巨大贡献古希腊人重视理论研究,在这个时期出现了以定理、定律形式表述出来的自然知识,被称为理论自然知识。
他们对于人类的贡献,不是在于给后人留下了伟大的工程或宏伟建筑之类的物质文明,而是在人类精神方面,是他们给后人提供了一种理性的思维方式以及后来作为近代科学思想源泉的科学理论和科学思想。
2、古罗马在技术上取得了重要成果古罗马人优先重视应用技术,对哲学不感兴趣,对理论自然科学不重视。
走上了偏爱实际、重视实用技术的道路。
对不能马上给他们带来现实利益的理论自然科学采取轻视的态度。
只注重短期的技术成果,不顾长远的科学发展,使古罗马科学日趋衰落。
第四章中国古代的科学技术
1、中国古代的实用科学与古希腊的自然哲学有哪些不同?
答:
古希腊自然哲学是通过直觉和哲学的思辩,对自然现象作出了种种对后来科学发展有重要影响的猜测和解释。
它既是古代的哲学,又是自然科学的一种形态。
(P25)古希腊自
然哲学的显著特点是它从整体上对自然现象作直观的考察,提出了许多对后来的科学发展有
重要意义的猜测,成为欧洲近代自然科学产生的重要思想渊源。
(P26)
中国古代的实用科学特别注重于生产实践和直接经验,注重于工艺过程、工艺方法和实
践操作的效益。
但是实用科学分析不足,关心效益而对原因甚少追究,知识水平常处于知其然而不知其所以然的阶段。
2、中国古代科学技术发展分为几个时期?
各有何特点?
答:
一、春秋战国时期。
这个时期不同的思想学说纷起,大量的思想家、哲学家各持主
张,到处游说,互相争辩,造成了“百家争鸣”的局面。
二、秦汉到南北朝时期。
这一时期形成了我国古代实用科学技术的模式和道路,对中国
后来的科学发展有重要影响。
三、唐宋时期。
是中国科技发展史上的高峰。
如果说唐代是许多科学技术成就的开荒时期,宋代则是结果的时期。
四、明清时期。
在科学知识和技术创造方面均有所发展,相比之下在技术创造方面更为突出。
但就科学形态和科学研究的方法看却和以前没有本质的不同。
3、中国古代实用科学的发展是由哪些原因促成的?
答:
一、秦朝采取了一系列统一全国的措施,对科学技术的发展、传播和交流产生了深
远影响。
二、在汉代,由于开辟了海上和陆上的丝绸之路,增进了同各国的经济文化往来。
三、在三国、两晋和南北朝时代,各对峙政权为了巩固自己的统治,大都采取了发展生产的措施,促进了生产技术和实用科学的发展。
第五章阿拉伯科学文化的兴起与欧洲中世纪的科学技术
1、阿拉伯人在科学上独立地做出了哪些贡献?
答:
数学方面:
创造了阿拉伯数码,发展了代数学;天文方面:
发现了太阳偏心率的变
动,修正了很多天文常量;医学方面:
最高成就是完成了《医典》巨著,还有对眼病的研究;化学方面:
兴起了炼金术,推动了实验化学的进展。
2、如何认识阿拉伯科学文化的历史作用?
答:
阿拉伯科学文化在自然科学发展史中的历史作用:
1、它使古希腊科学文献得以保
存下来,为欧洲的科学和文艺的复兴起了承上启下的作用。
2、它在东西方科学文化的交流
中起了中介作用。
3、阿拉伯的学者们还独立地发展并丰富了科学技术。
3、欧洲的中世纪被称为“黑暗的中世纪”,应怎样理解?
答:
从公元5世纪到15世纪,史称欧洲的中世纪。
这一时期,基督教会神学成为封建统治的支柱,教会垄断了整个文化领域。
神学在知识领域有最高的特权,科学成了神学的附庸,神学变成了科学的皇后。
神学从根本上否定研究自然和学习科学的必要性。
这是欧洲中世纪科学得不到发展的重要原因。
这一时期,故称为“黑暗的中世纪”。
第六章近代自然科学的产生
一、自然科学兴起的历史背景:
1、生产的发展与技术进步。
工场手工业的兴起和技术上的改进给自然科学的发展开辟了广阔的前景,生产的发展和经济上的需要越来越成为科技发展的动力。
2、航海运动与地理大发现。
推进了海外贸易,开辟了新市场,促进了欧洲与外部世界文化与知识交流。
加速了资本主义生产关系的形成和发展。
同时它还证实了地圆学说,为建立新的天文学和地理学奠定了基础。
3、文艺复兴运动。
这是近代史上一次著名的资产阶级新文化运动。
是一次思想解放运动。
所要复兴的是古希腊、古罗马的古典文化。
(1)文艺复兴的兴起:
始于意大利,那里最早出现了资本主义萌芽。
(2)文艺复兴的核心:
人文主义,以人为本。
(3)文艺复兴的结果:
培养了一批富有新鲜活力并有所建树的自然科学家。
意大利的达芬奇——文艺复兴的巨人。
他是艺术大师、科学巨匠、文艺理论家、哲学家、诗人、音乐家、工程师和发明家。
波兰人哥白尼——天文学革命的旗帜。
4、宗教改革运动
宗教改革运动最先在德国开始。
代表人物是马丁•路德。
他代表了市民对宗教改革的要求,符合资产阶级的愿望。
二、自然科学争取独立的伟大斗争
1、哥白尼的太阳中心说;2、血液循环理论的发现。
三、科学实验与实验科学的兴起
科学实验为近代自然科学的发展打下了基础。
科学实验是以认识自然为目的的活动,这种方法优于一般的观察和生产实践活动。
欧洲中世纪的科学家日益重视并提倡科学实验,把它作为战胜对手,壮大自己的有力武器。
使近代自然有了特有的实践基础,也促进了科学形态的变化,出现了与古代实用科学、自然哲学不同的学科形态,这就是实验科学。
伽利略——近代科学实验的奠基人之一,近代力学之父。
弗兰西斯•培根——近代实验和唯物主义的始祖。
法国笛卡尔——西方哲学的开创者。
著有《指导哲学之原则》、《哲学原理》。
四、近代自然科学与哲学的关系
古代自然科学(或关于自然界的知识)包括在哲学之中同哲学融为一体。
学科的发生不同步,发展不平衡,天文学、数学已具雏形,但多数自然科学学科还未出现。
到了15世纪
下半叶,一系列自然学科陆续形成,先后从哲学中分离出去,成为不同于哲学的具体学科或实证学科。
1、自然科学是自然本身具有的形态,运动的方式;哲学是世界观,并不提供关于自然界各种具体物质形态、具体运动形态的具体知识,这是自然科学的任务。
2、哲学也需要研究自然界,自然界有具体的本质,也有一般的本质;有具体的运动变化规律,也有发展的最一般规律,哲学研究的是自然界最一般的本质和最一般的规律。
3、哲学不能代替、取消自然科学,自然科学也不能代替、取消哲学。
普遍性寓于特殊性之中。
各门自然科学虽然从哲学中分离出去了,但它所蕴涵的哲理并未因此消灭。
4、哲学是通过自然科学来研究自然界的。
哲学的任务之一,就是要把蕴涵在自然科学中的哲理概括出来,使关于自然界的科学认识,转化为关于自然界的哲学认识。
第七章经典力学体系的建立
一、经典力学出现的主要原因:
1、政治稳定,经济繁荣,天文学、航海活动等社会的需求;
2、科学发展的自身要求;
3、托起牛顿的巨人们:
伽利略——物理学的真正开端。
开普勒——德天文学家。
“天空立法者”。
惠更斯——荷兰科学家。
提出“向心力定律”。
胡克——最接近发现万有引力定律的人。
二、牛顿和他的力学体系
1、万有引力定律——地球吸引地球表面物体的力,与地球吸引月球的力,以及太阳吸引行星的力,是同一种力。
这种力是任何物体、任何物质都有的,因而是万有的。
这是人类认识史上的一个重大飞跃。
2、经典力学的圣经——《自然哲学的数学原理》。
它以三大运动定律和万有引力定律为基础,建立了完美的力学理论体系。
3、完美中的遗憾——关于上帝的“第一推动”。
三、科学观变革的表现
1、科学内容及由此引发的科学形态的变化,改变了人们对科学的基本看法,使人们建立了一种新观念。
2、改变旧技术,寻求新方法,科学在改变技术中的作用被人们越发认识。
3、科学可以改善生活,知识为人类服务可以使人类生活得更幸福被更多的人接受。
4、多数学者相信科学有益于人类的进步,相信人类能够得到充分的自然知识,相信自然界可以被人正确认识。
5、神学统治的日子已经结束。
第八章近代技术的兴起与工业革命
一、英国工业革命的意义
18世纪中期,在英国发生了历史上前所未有的工业革命,它以纺织机的改革为起点,蒸汽机的发明与使用为标志。
这些机器的使用导致了产业革命,它最终引起了社会关系的变革。
作为世界上第一个工业化国家,引起了欧洲及世界各国的瞩目,并纷纷仿效。
影响了近代以来的历史进程。
开创了人类的工业文明时代。
二、工业革命的三个阶段
19世纪中叶英国完成了工业革命
1、工作机(纺纱机、织布机)的发明与应用是工业革命的第一阶段。
2、蒸汽机的发明,迎来了工业革命发展的第二阶段。
这是人类继发明火之后,在征服自然中取得的最大胜利。
蒸汽机将火转化为动力,发生了动力革命,人类进入了“蒸汽机时代”。
3、机床的发明与应用是工业革命的第三阶段。
三、蒸汽—机器时代的技术体系蒸汽动力成为中心技术,形成了各类技术相互联结、相互依存的工业技术体系。
四、工业技术体系的形成
1、采煤技术的提高;2、在纺织业中引进了漂白技术和印染技术的革新;3、基础化
学工业的发展;4、化学化肥的制造;5、建筑材料的发明和应用;6、有线通迅技术的发展。
五、工业革命技术特征和后果
(一)工业革命的技术特征
1、在科学与技术的关系上,科学的因素越来越多地溶入技术之中,表现出技术对科学的依赖。
2、机器系统的出现标志着人类改造自然活动一个划时代的变化。
3、材料技术的变革、工具机的出现,促进了劳动手段和机械设备作用的提高,出现了工人与技术人员的分工。
(二)工业革命的后果
工业革命在英国完成以后,迅速向欧洲大陆扩展,到19世纪末,整个欧洲完成了工业革命,近代工业体系已经建立起来,它的意义不仅是技术上的,更重要的是,它标志着人类
社会进入了一种新的文明形态——工业文明。
使资本主义制度在欧美先进国家得以巩固,技术变革为中心内容的工业革命产生了巨大的社会效果。
第九章近代自然科学的全面发展
一、“科学世纪”的到来
19世纪是科学的大发展时期,自然科学取得了一系列重大成就,各门自然科学都从经验科学变为理论科学,揭示出自然界许多领域的多种内外联系,并在社会上产生了广泛的影响,特别是推翻了统治人们思想长达两个世纪的机械自然观,并确立了辩证唯物主义的自然观。
1、各国发展状况:
英国在19世纪仍居于世界的前列。
法国在19世纪上半叶取得了辉煌的成就。
巴黎曾成为世界科学活动的中心。
德国的科学伴随着大学改革有了长足的进步。
德国的大学教育成为许多国家办学的样板。
2、19世纪科学发展的重要特点:
一是科学研究手段和方法的完善化;二是更注重理论上的分析、概括和综合,发展了科学思维的方法。
3、19世纪自然科学的成就:
促进了整个文化的科学化,哲学的科学化。
马克思和恩格斯创立了辩证唯物主义。
二、热力学的研究和能量守恒与转化定律的发现
1、热力学的早期研究者——卡诺,法国物理学家、工程师。
2、热力学第一定律——能量守恒定律的发现——迈尔,德国医生。
3、热力学第二定律——“熵增加原理”,由德国的克劳胥斯和凯尔文发现。
“热之唯动说”——热现象的直接原因是运动。
布郎运动——物质运动处于永恒的热运动之中。
三、天学、地学、生物学的演化理论
1、康德、拉普拉斯的星云说——第二次天文学革命。
康德——德国哲学家,提出了关于太阳系起源的星云假说,第一个把自然界看作是发展变化的演化过程。
意义:
第一次把自然界理解为一种运动发展、变化的过程,这是对18世纪形成的形而上学的自然观的重大突破。
2、地质演化理论的提出居维叶——法国生物学家,奠定了古生物学研究的基础。
英国地质学家赖尔的《地质学原理》标志着近代地质学的系统化。
奥地利地质学家休斯的巨著《地球的面貌》预示着现代地质学的崛起。
3、生物进化论早期进化论的研究:
代表人物:
布丰(法国),代表作《自然史》拉马克(法国)代表作《动物学哲学》。
进化论的确立——达尔文,英国伟大的博物学家。
代表作《物种起源》。
意义:
标志着近代生物学的一场革命,它首次把生物学建立在完全科学的基础上,促进了生物学各分支沿着正确的道路迅速发展,推动了19世纪自然科学的发展,是科学史上的一次革命。
4、遗传学的研究与细胞学的建立奥地利人孟德尔——实验遗传学的创始人。
细胞学的建立:
英国植物学家布朗发现了细胞核。
德国植物学家施莱登——《植物的发生》德国解剖学家施旺——《有关动植物结构与生长的一致性的显微镜研究》。
柏林大学教授微耳和创立了“细胞病理学”法国化学教授巴士德——创立了细菌致病学说,开创了医学上的免疫学。
四、物质结构的化学理论
1、原子——分子学说道尔顿(英)——近代原子论的奠基者。
法国化学家盖.吕萨克和意大利物理学家阿佛伽德罗提出了分子的概念,形成了科学的原子——分子论。
2、元素周期律的发现
俄国化学家门捷列夫1869年排出了第一张元素周期表。
这时已发现63种元素。
3、有机化学理论的建立
德国化学家维勒从无机物中合成出了有机物尿素,之后他又和李比希首先提出了“基因论”;凯库勒奠定了有机结构理论的基础。
19世纪化学发展的结果,改变了欧洲各国科技强弱的格局,德国成为一个迅速崛起的国家,世界科学技术的中心向德国转移,由于当时化学相对于物理和生物学更容易产业化,因而德国的工业增长势头更为强劲,1871年德国完成了政治上的统一,建立了德意志帝国,这就为新兴的强国德国与老牌强国英、法在20世纪初的明争暗斗,乃至二次世界大战埋下了伏笔。
五、电磁理论的建立
1820年,丹麦物理学家奥斯特打破了“电磁老死不相往来”的观念,拉开了电磁学发展的帷幕。
1822年法国物理学家安培发现了电流产生磁力的基本定律,奠定了电动力学的基础。
1833年德国物理学家楞次,提出了感应电流方向定律。
而总结和建立了完整的电磁理论的人是英国物理学家——麦克斯韦。
他的电磁理论体系是物理学的又一次大综合,是经典物理学的最高峰。
他在电磁学中的地位就如同牛顿在力学中的地位一样伟大。
1886年德国物理学家赫兹发现了电磁波的组成部分——电波和磁波。
六、科学与生产的关系
科学是生产力的重要组成部分。
从整体来看,科学的发展基本上取决于生产的需要,但作为人类认识自然界的知识体系的科学,其发展有着自己相对的独立性。
当科学进入到比较成熟的阶段,科学能够走在生产前面,对生产的发展起指导作用。
这是科学同生产之间一种新关系的开端。
七、辩证唯物主义自然观的确立
19世纪自然科学取得的重大成就,揭示了自然界中普遍存在的联系和发展,为辩证唯物主义自然观和方法论的建立奠定了基础。
1、19世纪自然科学一系列重要成果揭示了自然界本来的辩证本质。
2、19世纪自然科学的任务也由搜集材料进入了整理材料阶段,需要在大量经验材料基础上揭示事物的本质,找出事物之间的普遍联系,概括事物的运动发展规律。
3、德国古典哲学的优秀成果,也为这种新的世界观和方法论的诞生提供了极为有力的条件。
4、马克思和恩格斯正是在此基础上创立了科学的自然观——辩证唯物主义自然观。
基本思想是:
1)普遍联系的思想;2)发展变化的思想;3)多样性的统一
第十章近代技术的发展——以电气为中心的技术革命
一、以电气为中心的技术革命的特点:
以电气为中心的技术革命也称为第二次技术革命,是从19世纪中叶开始的,它以电机的发明和电力的应用为标志。
这次革命的种子是英国人种下的——法拉第研制出第一台电动机模型,但这次革命却首先在美国和德国开花结果。
许多先进技术是在美国广泛使用。
这次
革命引起了人类社会到整个生产体系的组织结构和经济结构的变化。
二、钢铁与材料技术的发展
1、炼钢技术的新进展
美国的凯利和英国人贝塞麦发明了空气沸腾法;后来贝塞麦又发明了转炉炼钢法。
英国技师托马斯发明了碱性转炉炼钢法。
英籍德国人西门子兄弟和法国人马丁发明了平炉炼钢法。
钢铁业在这个时期大发展,成为国家经济和军事实力的重要标志。
2、冶金技术与金相学
穆舍特发明了自硬钢;哈德菲尔德研制了锰钢;泰勒和怀特发明的高速钢;之后出现了硅钢和合金钢。
第二种重要金属。
金相学成为一个独立的学科而出现。
三、热机的新发明与应用
莱利发明了镍钢;美国人
铝的发明与应用使铝成为世界上
1、内燃机的发明与改进1838年法国的雷诺发明了第一台用于生产的内燃机。
煤气机。
1864年马尔库斯发明了用汽油作为动力的内燃机。
的汽轮机。
2、内燃机的应用与大量生产体制的建立
汽车的发明和制造。
充气轮胎的发明和应用。
状况。
柴油机的发明促进了农业生产。
三、电能—技术革命的主角
1、有线电报与电话
德国人高斯和韦伯于1833年研制实际应用的电磁式有线电报。
1838年电报从科学研究投入实际应用。
美国人莫尔斯发明了电码和电报。
1867年美国人贝尔发明了电话。
1877年爱迪生发明了碳粒话筒。
2、电机的发明
电动机技术的发展过程。
电动机技术取得的成果。
1864年,英国威尔德提出了自激式发动机原理,由维尔纳.西门子研制成功。
这项发
明在技术史上相当于瓦特的蒸气机,具有划时代的意义。
1873年,德国电器工程师阿尔狄涅克发明了自激式直流发电机,解决了电动机的电源问题。
3、电的应用:
1869年电力洗衣机出现。
1879年爱迪生又发明了炭丝电灯。
1882年制成了当时容量最大的发电机,建立了世界上第一座直流发电厂。
1881年柏林第一条电车线路开始使用。
四、以
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