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自然科学发展简史--5.ppt

自然科学发展简史--5

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2019-06-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《自然科学发展简史--5ppt》,可适用于综合领域

 宁波广播电视大学继续教育学院远程教育《自然科学发展简史》() 肖国群EMAIL:gqsinacom一、世纪初的物理学革命年英国物理家凯尔文勋爵对物理学的展望和新世纪物理学的新发展电子、X射线、放射性等的发现所带来的冲击与兴奋。     “电子”一词最早使用在年是英国科学家斯托内在他的研究成果中提出的。电子是人类发现的第一代基本粒子。     年德国物理学家戈德斯坦提出玻璃管壁上的辉光是由阴极产生的某种射线所引起的他把这种射线命名为阴极射线。     世纪的热电子发射、光电效应的实验进一步证明了任何原子都包含着电子的结论。     德国人伦琴致力于研究阴极射线所引起的荧光现象。年他发现了高真空管放电时能产生X射线的现象。它的穿透性使人们看到了许多过去没有见过的新东西。     年法国科学家贝克勒尔在一种铀盐中发现了铀元素的天然放射性。它能使不透光的底片暴光。     著名的法国科学家皮埃尔·居里和他的妻子玛丽·居里经过多年的研究和实验发现了钍、钋、镭的放射性。     电子、X射线和放射性现象这三大发现是世纪末物理学的重要成就。在此基础上世纪初产生了原子物理学。…     英国物理学家汤姆生在证实了电子的存在以后于年提出了他关于原子结构的“面包夹葡萄干”的原子模型。     英国人卢瑟福在年经过实验得出结论:原子中有一个非常非常小的核它集中了原子的质量。他提出了原子有核模型行星模型。 爱因斯坦一生最重要的贡献就是相对论。他在年发表的《论动体的电动力学》一文中首先创立了狭义相对论。第一对于一切惯性系一切自然定律都同样适用相对性原理。第二对于任何惯性系自由空间中的光速都是相同的光速不变原理。一系列结论:P普朗克的量子理论物体在发射和吸收辐射时能量不是连续变化的而是以一定数值的整数倍跳跃式地变化能量也是由一份份“能量原子”构成。普朗克常数h“能量子”e=hv光电效应P世纪年代赫兹等科学家发现当光照射到金属上会使金属表面有电子逸出这就是光电效应。入射光的强度越大它从金属表面打出的电子越多被光辐射打出的电子的运动速度与入射光的频率成正比与光的强度无关如果光的频率小于某一截止频率无论光的强度多大照射时间多长都不会产生光电效应。物质波和波粒二象性法国物理学家德布罗意提出了实物粒子也具有波动性物质波的概念年美国科学家戴维逊证实了电子衍射电子也是波入=hpv=EhP是动量E是能量“入”是波长海森堡在年推出了测不准原理和公式薛定谔和海森堡所给出的量子力学的数学方程以令人满意的逻辑方式把不表现相对论效应所有现象都概括在内。由于薛定谔、海森堡、波恩、狄拉克以及泡利等人的努力量子力学在世纪年代初已经形成完整的体系。世纪的物理革命在时间、空间、运动、质量、能量、连续与非连续、必然与偶然、物质结构等一般的关系上都提出了许多崭新的见解。世纪末和世纪初物理学发展中的另一个重大的突破是量子论的产生和在此基础上建立起来的量子力学。 人们把能够全部吸收辐射而无任何发射或透射的物体叫“理想黑体”。 如何从“曼哈顿工程”去理解爱因斯坦“科学是一把双刃剑”的伟大意义。P.要点:美国政府为了研究和制造原子弹实施了代号为“曼哈顿工程”的计划。原子弹给人类带来了不幸虽然它是世纪以来核物理学的重要成果的应用。爱因斯坦“科学是一把双刃剑”的观点是对科学的滥用和恶用的有力批判。第章现代自然科学的新进展粒子世界的新发现 现代物理学的两大理论基石是量子力学和相对论。它们引起了物理学的重大变革。 年年间发明了能够获得高速粒子的回旋加速器、静电加速器和高压倍加器为核物理研究提供了强有力的工具。美国的费米和德国的哈恩发现了人工核裂变反应铀裂变时又放出中子形成链式反应发出大量能量由此开始了原子能的利用。“宇宙射线”是天然的“实验室”P第一正电子的发现第二正负电子对与光子的相互转化第三介子的发现日本的汤川秀树费米的中微子基本粒子第一代基本粒子:光子、轻子、重子、正负电子等到年约有种。第二代基本粒子:反中子、反质子等到年约有种。第三代基本粒子:是一批寿命极短的共振态的粒子。年美国物理学家盖尔曼提出“夸克”的新概念。凝聚态物理--固体物理学凝聚态物理的新进展首先是与超高压、高真空、超高温、超低温、强磁场等特殊条件的获得有关。超导现象  钕铁硼强磁铁半导体材料和晶体管的发明大陆板块和漂移学说大陆漂移说在被冷落了年后又重新被人们所重视。而板块学说指明了地球形成和发展的基本面貌使大陆漂移学说以新的形式出现。太阳地球等天体的形成和演变。宇宙探测器和宇宙飞船对科学研究的贡献年前苏联发射第一颗月球探测器太阳的热核反应和核聚变美国天文学家哈勃和哈勃望远镜宇宙大爆炸学说P年年人们第一次接收到宇宙射电的信号并在年研制成功射电望远镜打开了观测宇宙的又一个窗口。量子力学建立以后人们开始用量子力学的原理来研究分子的微观结构由此而产生了一门新的学科量子化学。世纪年代人们把量子力学的原理推广到多原子分子的研究上来。建立了两种化学键理论它们是价键理论和分子轨道理论。量子化学的推广和应用“分子设计”出新材料、新药物。晶体化学的诞生。有机合成化学和高分子化学的建立是现代化学发展的又一重要内容。有机物的提取维生素ABCDEK的合成。年美国生物学家摩尔根在孟德尔遗传学说的基础上提出了基因说把基因看作是位于染色体上的球状颗粒。从世纪发现细胞并把它作为生命的基本单位以后人们便开始研究细胞内部的结构和功能。在生物化学、生物物理、细菌学、病毒学等的相互渗透中诞生了一门新的学科分子生物学年瑞士科学家米希尔首先从细胞核中发现了一种物质叫核酸。它又可以分为去氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA。蛋白质是生命系统中最重要的物质年美国科学家指出:生物催化剂酶是蛋白质生物分泌的激素也是蛋白质核酸DNARNA也是蛋白质。促成分子生物学诞生的几个方面P第一年美国生化学家用实验的方法证明了基因与酶的关系。第二关于DNA是携带遗传信息载体的发现。DNA双螺旋结构的发现被称为是世纪生物学最伟大的发现是分子生物学诞生的标志。诺贝尔奖得主中生物学家多年我国的科学家人工合成含有个氨基酸的胰岛素。第章现代科学的技术化与技术的科学化原子能技术:美国科学家费米用中子轰击铀实现了核裂变以后。在第二次世界大战期间爱因斯坦建议美国试制原子弹。“曼哈顿工程”。年苏联和美国建造了试验性核电站揭开了核电应用的序幕。到年代核发电逐步进入使用阶段。核电站是现代“知识工业”的一个典型它需要大量高深的科学知识。 空间技术:在第二次世界大战期间在德国的贝尼明恩迪建立了火箭研究所年试验发射了重达吨的V火箭最大时速公里。年前苏联发射了第一颗人造地球卫星。年美国第一次回收从卫星上弹射出来的回收仓。年“阿波罗登月计划”世纪年代通信卫星、气象卫星、资源卫星为代表的空间技术开始转为民用。激光技术:年美国加利福尼亚的休斯研究所的梅曼使用人造红宝石创造出第一个红宝石激光器。受激辐射输出的光将使入射光得到补充和加强即实现了光放大。所谓激光就是受激辐射光放大的简称。后来人们把它叫做莱塞。激光的应用:激光制导激光加工激光传输等方面。生物工程:四个方面:P.A遗传工程B细胞工程也叫细胞融合技术C发酵工程也叫发酵技术D生物转化工程也叫酶工程。克隆技术:“多利”羊“艾米”牛生物制药技术:干扰素等电子技术和计算机技术的发展年美国的莫尔研究小组制造出了世界上第一台电子计算机被命名为“电子数值积分和计算机”又称为ENIAC。美国德克萨斯仪器公司的年轻电子工程师基尔比首先发明了能够包容晶体管和电阻、电容等元件的集成电路。第二次世界大战后电子计算机的出现为机械工业注入了新的活力。自动化机床中的数控机床出现在年。在电子计算机的发展过程中经过了五代:P.第一代电子管计算机第二代晶体管计算机第三代集成电路计算机第四代大规模集成电路计算机目前正在进入第五代用超大规模集成电路装备的具有人工智能的巨型计算机和微型机。在高度自动化的企业中以从事脑力活动为主的“白领工人”的人数比例大于从事体力劳动为主的蓝领工人。年美国数学家维纳发表了《控制论》一书并称控制论是关于在动物和机器中控制和通讯的科学。工业发达国家的机械业都很重视材料的质量同时认真研究成型方法。以节约原材料。世纪初人工制造的高分子材料已经开始生产。由于有机化学、固体物理、合成化学、高分子化学等学科的发展使高分子材料随工农业生产和日常生活的需要而迅猛发展。现代化生产在农业上也有了大发展现在许多国家的种植业的产值已经同畜牧业产值相等有的国家后者还超过了前者。农业是最古老的产业。在法国、丹麦等农业发达国家只有受过中学教育和农业基础学校教育并在农场经过实践再通过考试取得“绿色教育证书”的人才能经营农场。美国大约用了年的时间基本上实现了农业生产的机械化。而日本从年开始用了大约年的时间全面实现了农业机械化。近几十年来土壤学、农业化学、遗传生理学、气象学、作物栽培学、等农业科学成果。控制论、信息论和系统科学揭示了自然界、社会和人类思维这三个领域中许多现象的一致性。今天的社会是信息革命的社会因为如果没有信息和学习传递就不会有组织的系统也不会有有秩序的能量转化和物质交换。

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