科学技术对交通运输发展的作用，本文主要内容关键词为：科学技术论文,交通运输论文,作用论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
发达的今日科技使世界日益扩大，人类探索的目光不仅审视了地球上的每一块土地、每一条河流、每一座高山，而且正在占领宇宙中的其它星球。而与此同时，同样发达的今日交通又使世界显得越来越小，乘坐一架普通的客机从南极到北极只需20个小时，即使是去月球旅行，航天飞机也只要用7天就可以打个来回。今非昔比的交通工具确实使人类的许多梦想成为现实。
交通发展的历史是与科技发展史紧密联系在一起的。交通工具的更新换代经历了三次飞跃，每一次都是由突破性的科技基础性成果直接生成和推进的。从19世纪初蒸汽机的发明导致了蒸汽机车的问世，到20世纪初因为内燃机登上动力技术的舞台而更新换代的内燃机车，以及具有极大竞争力的汽车和飞机的兴起，再到本世纪中期以来，由于电子计算机、核动力和空间技术的巨大成就，出现了火箭、航天飞机等新型的交通运输工具，预示着交通发展又进入一个新的时代。
我们研究交通运输的发展历史，从中不难发现科学技术对于交通运输的决定性作用。
一、蒸汽机开创了交通运输的新纪元
在18世纪中叶以前，人类唯一可以利用和依赖的动力只有一种，就是自然力，或是驾驭动物，或是利用风、水流等大自然的恩赐，更多的是依靠人自己身体的力气，来完成生存所需要的物质生产，代代繁衍。在交通运输方面，长达两千多年的人类历史上，马一直是最主要的陆地交通动力，它为人类运送物资、载运旅客、传递信息，成为人类最忠实的伙伴。
1769年，蒸汽机的诞生预告了人类从此可以利用机器自己生产和控制动力，受自然力直接制约的被动时代到此结束了。蒸汽机一出现，立刻被用来带动纺织机的运作，使得纺织工业蓬蓬勃勃地发展起来。
蒸汽机的另一个重要应用就是开创了交通运输业。用蒸汽机作为动力推动车辆而产生的蒸汽机车，则使运输能力几十倍上百倍地提高，不仅为生产提供了强大的援助，而且开发了商业，方便了交往，给人类社会带来了巨大的影响。
虽然早在人力车和马车的时代就已经出现了铁道，但那只不过是为了减小摩擦而采取的小革新措施。只有当发明了蒸汽机车以后，铁道才成为与火车密不可分的专用术语，铁路运输才成为一个独立的产业部门并且蒸蒸日上。
与此同时，蒸汽机也使水路运输开始进入现代水平。
轮船和蒸汽机车一道，都是蒸汽机在交通运输业中实际应用的成果，从而一起构成了交通运输领域的第一次革命。
二、内燃机开辟了交通运输的新天地
19世纪末，动力机又发生了一场革命。内燃机以崭新的面貌登上了舞台，并且很快就替代蒸汽机成了主角。从本质上来讲，内燃机的运行方式要比蒸汽机优越。首先，内燃机的燃料在气缸内直接燃烧，热能直接作功，免去了蒸汽作中介工质，从而减少了热能的损失，大大提高了热效率。其次，由于内燃机的燃料直接在汽缸内爆燃作功，因此它的结构紧凑。内燃机的这些本质上的特征决定了它的先进性。但是，本质上先进的合理的东西，只有在适当的条件下才能得到充分的完善的表现。当时由于内燃机的燃料条件尚不具备，因此内燃机的尝试屡屡失败，从而转向试验蒸汽机。蒸汽机用煤作燃料，采用外燃的方式，从当时的制造条件和燃料供应方面来说，都要有利得多，因而很快得到广泛的研究和改进。蒸汽机统治了一百年，极大地促进了冶金、机器制造等工业的发展，化学工业、石油开采也在此期间成长和成熟起来，这些都为内燃机的诞生准备了必要的物质基础，此外，在蒸汽机基础上发展起来的热力学也为内燃机提供了理论基础。可以说，蒸汽机培育了内燃机，为内燃机的发展壮大准备了条件，而内燃机在理论上、结构上继承了蒸汽机的成果，又突破了它，超过了它。内燃机问世后，很快就应用在火车上了。因为其时，蒸汽机车已经遇到了一系列难题，由于蒸汽机功率小、热效率低，虽然经过不断地改进和完善，仍然没有太大的改观，一般速度达到80-100公里，再提高就困难了；而且，蒸汽机结构笨重，锅炉和凝汽器体积庞大，无法进行灵活快速的运输，这些，都不能满足当时社会的发展对交通运输急剧增长的需要。1913年，第一台内燃机车诞生，从此开始了铁路运输技术的革新，内燃机车同电力机车一道，逐步取代了蒸汽机车。
更有意义的是，内燃机的出现带来了汽车工业和飞机工业的繁荣，使交通运输业又获得一次重大的飞跃。
内燃机车、汽车和飞机都是内燃机应用于交通运输领域的成果，它们在本世纪一起构成了交通运输的全方位发展，使交通运输的发展又进入了一个新的阶段。
三、电力给交通运输注入新的血液
电力的发明也是本世纪最重大的科学技术成果之一。如果说蒸汽机的发明实现了热能向机械能的转化，那么电力的发明则实现了多种能量之间的转化。
电力在交通运输方面的运用实现了车辆动力牵引的电力化。
除此以外，电力牵引还运用在汽车上，电车是城市公共交通的重要组成部分。由于电力牵引污染小的特点，因而在城市交通运输中备受青睐。最近半个世纪蓬勃发展起来的地铁，已经成为各大城市交通的骨干。在未来的交通运输业中，电力牵引还将占据更大的地位。
四、核能的运用开拓了美好的前景
动力源经过从煤到石油（柴油、汽油），又到电能的发展，现在已经进入了第三次革命：核动力的启用。原子核能的发现和运用是本世纪科学史上的实质性飞跃。从30年代开始原子核能的研究和试验，到40年代建成了核反应堆，60年代建成了世界上第一座原子能电站，核能技术逐渐趋于成熟。核能在全世界能源结构中的比重越来越大，估计到下世纪初，核能在很多国家将取代石油和煤而上升到主导地位。
原子核的突出优点是燃料消耗少，能量大，对环境污染小，运输方便，而且便于能源的合理布局。核燃料资源十分丰富，目前地球上已探明的天然铀储量至少有460万吨，因此，核能的民用业得到迅速发展。其次，核能作为动力还应用在交通运输业。自从1959年原苏联制造出第一艘4.4万马力的核动力破冰船“列宁”号以来，迄今世界上已有不少核动力商船，功率均在1万马力以上。与内燃机船和汽轮机船相比，核动力船具有更大的功率，适合于重载、高速和大型化。现在，核动力的列车、飞机也在试制之中，预计到本世纪末或下世纪初，可容纳千名旅客、飞行速度为每小时1万公里的核动力飞机将投入使用。
五、新材料、新工艺托举起交通运输的发展
牵引动力是交通运输的关键部分，几次动力革命，都促成了运输工具的重大革新和突破。而与此同时，在发展过程中涌现的一些小的进步，或者是技术上的革新，或者是材料的更新换代，它们虽然没有惊天动地的影响，但却是交通运输发展史中不可或缺的一笔，它们与动力革命一道，才构成了交通运输事业今天的辉煌，也再次折射出科学技术的光芒。
在这样的革新中，由于新材料的应用而产生的改进占了很重要的位置。
由于新材料的使用而引发交通工具的性能乃至运行原理产生变化的实例中，最引人注目的莫过于由超导材料推出的磁悬浮列车了。超导现象的发现虽然已有近80年的历史，但超导作为一门新技术的发展，则是从60年代初期发现超导强磁材料开始的。由于超导材料的投入实验和开发利用，它所达到的性能往往是常规技术所无法企及的，因而是一项具有强大生命力的新技术，蕴藏着巨大的开发前景。
超导强磁技术的特点是，在一定的温度下，超导材料的直流电阻为零并具有完全抗磁性，可以通过强大的电流，因此可以只消耗微小的电力而在一个比较大的空间内获得极强的稳态磁场，这种强度在常规磁体中是无法实现的。由于超导强磁技术的出现，一些理想中的设计就有了实现的可能。磁悬浮列车便是其中一例。一般的列车是利用车轮与钢轨的粘着力推动前进的，它的走行阻力随速度的增加而加大，因此当速度达到一定值时，就不可能再增加了。据研究，普通轮轨粘着式铁路的速度极限值为300公里/小时-380公里/小时。再要提高速度，除非使车轮脱离轨道腾空起来。超导磁悬浮列车正是基于这样的设想。它在车轮部位装置超导磁体，由它向轨道上发出很强的磁场，而轨道是用金属铝制成的短路环线圈。列车行驶时，超导磁体产生的磁通切割短路环线圈，产生感应电流，感应电流产生的磁场与车上的超导磁体磁场相排斥，排斥力之大能使车辆在轨道上悬浮起10-20毫米高，因而没有摩擦。磁浮列车的速度可以达到500公里/小时，相当于中速飞机的速度。这样可以实现高速、平稳、安全、无噪音的陆上运行。预计到下个世纪初，磁悬浮列车将作为先进的陆上交通工具而在铁路运输中占据一定的份量。新技术的发明和成熟再一次导致了交通运输的飞跃。
综观以上交通运输发展的历史，我们可以看到：
1.科学技术是交通运输的基础。
交通运输业的诞生和发展，完全是建立在近现代科学技术成果的基础之上的。从蒸汽机到蒸汽机车，从内燃机到内燃机车、汽车、飞机，可以说，交通运输业是由近代科学技术直接生成的。交通运输的每一次飞跃都凝聚着科学技术成就的实质性突破。大到动力源的革命，小到轮船的发明，螺旋桨代替明轮推进汽船的航行，甚至汽车雨刷的多次改进，交通运输中无处不包含着科学技术的新发明和革新，无处不显示出科学技术的决定性作用。
2.科学技术成熟于交通运输。
内燃机的完善是在它运用于交通运输的过程中实现的。内燃机发明伊始，是使用燃气作燃料的，效率并不高。戴勒姆为了把内燃机用在汽车上，苦苦研究试验，终于制成了使用汽油的内燃机，使内燃机的发展有了一个突破。在交通运输史上，像这样在运用技术的过程中对技术本身实现改造的实例还有很多。交通运输是一个技术密集型产业，它往往又是最先进的科学技术的应用部门，因而也常常成为哺育襁褓中的技术婴儿的摇篮。
3.科学技术主导交通运输的水平。
交通运输的发展史，鲜明地体现出科学技术循序渐进的发展程序。随着现代科学技术的突飞猛进，交通运输也进入了现代化的水平。交通运输的现代化程度与技术的密集度成正比，从汽车、轮船到火车、飞机，速度越快，越先进的交通工具，其技术投入也必然越多。当代最先进的交通工具，如磁悬浮列车、航天飞机、电子汽车等，离我们目前具有的技术水平还有一定差距。所以，在发展和引进交通工具时，既要考虑到交通运输的先行作用，也必须结合本身所具有的技术能力，不能盲目超前发展。
4.交通运输是现代科学技术研究的一部分。
交通运输是一个特殊的产业，它不仅是社会物质生产部门之一，而且是保证社会各部门正常运转的“中枢神经”，也是使科学技术顺利发展的纽带，尤其是现代科学技术，已经不再是个人和小团体的独立研究发明，而是一个在形式、内容和手段各方面全面集团化的庞大事业，它需要多方面的合作和联系，交通运输在其中起着不可低估的作用。发展大型科学技术项目的研究，必须考虑到运输的因素。比如，美国的导弹工厂、原子能站和宇宙航行局的工厂都傍河而设，为的就是运输的方便。
（收稿日期 1995-01-17）