科学改变人类100瞬间

   1.量子理论:普朗克的丰碑

  2.《梦的解析》:一本惊世骇俗的书

  3.X射线:让我们永远铭记伦琴

  4.诺贝尔奖:国际最高荣誉奖

  5.空调:这里四季如春

  6.齐奥尔科夫斯基公式:造就了一位火箭之父

  7.“飞行者”1号:划时代的飞行

  8.第一只电子管诞生:世界进入电子时代

  9.相对论:科学的新纪元

  10.真空三极管:“放大”了的电子世界

  11.洗衣机:解放妇女劳动力

  12.“毛里塔尼亚”号:海上“移动城市”

  13.同位素:揭示元素新奥秘

  14.磁悬浮列车:会“飞”的列车

  15.霓虹:不夜的明珠

  16.维生素:让生命之树常青

  17.人造棉:大众消费大众爱

  18.第一条汽车生产线:每一分钟生产一辆车

  19.大陆漂移说:大陆本是一个整块的

  20.噬菌体:细菌的天敌

  21.环流图案:勾勒出大气层运动的轨迹

  22.卡介苗:赶走结核病

  23.彩色胶片:把你的微笑留下

  24.冰箱:开启了一个“清凉世界”

  25.环球飞行:让梦想升空

  26.量子力学:揭开微观世界的奥秘

  27.电视:打开新世界的窗户

  28.青霉素:细菌的克星

  29.地幔对流:大陆漂移的内在动力

  30.石英钟:精确把握每分每秒

  31.拉链:天衣无缝

  32.微波通信线路:科技进步的“催化剂”

  33.电子显微镜:人类的第三只眼

  34.心脏起搏器:给人的心脏加把力

  35.高速公路:要想富,先修路

  36.尼龙:开辟了纺织新天地

  37.雷达:人类的“千里眼”

  38.图林机:图林的杰出贡献

  39.射电望远镜:让我们走进太空

  40.圆珠笔:书写工具之王

  41.无籽西瓜:满足人类新口味

  42.首座核反应堆:人类登陆原子新世界

  43.人工肾脏:人造的血液清洗厂

  44.原子弹爆炸:“小玩意儿”震惊世界

  45.埃尼阿克:信息时代的启明星

  46.核磁共振:打开“黑箱”的钥匙

  47.碳14测年法:考古学的时钟

  48.微波炉:炊用炉具的革命

  49.晶体管:人类微电子革命的先声

  50.信息论:让信息传播更灵通

  51.信用卡:一卡行天下

  52.录像机:昔日重来

  53.氢弹爆炸:推动人类和平利用核能

  54.DNA破译:揭示生命奥秘的金钥匙

  55.核潜艇:隐蔽杀手

  56.第一座核电站:恶魔变天使

  57.避孕药:为优生优育作出杰出贡献

  58.人造地球卫星:开发高远位置资源

  59.激光:人类的希望之光

  60.第一台工业机器人:人类忠实的耕耘者

  61.第一颗气象卫星:看云识天气

  62.抽水马桶:冲去生活的烦忧

  63.“东方”1号:加加林飞离地球

  64.夸克模型:构成物质的基本粒子

  65.断手再植:中国医生的创举

  66.IBM360:身价50亿美元的电脑

  67.杂交水稻:开创稻谷培育新纪元

  68.电视电话:天涯若比邻

  69.人工合成胰岛素:中国人的骄傲

  70.心脏移植:把我的心放在你的心里

  71.板块构造说:地球像积木

  72.深海钻探:海底世界真奇妙

  73.智能机器人:像人一样聪明

  74.因特网:将世界连成一家

  75.“阿波罗”飞船:从地球到月球

  76.“质子”号火箭:将人类送入太空

  77.PC的诞生:计算机走向大众

  78.CT扫描仪:二十世纪的“照妖镜”

  79.光纤通信:信息高速公路的基石

  80.游戏机:电子时代的时尚娱乐

  81.移动电话:现代“顺风耳”

  82.中子弹:但愿它的诞生就是终结

  83.试管婴儿:人类的新孩子

  84.告别天花:恶梦完了

  85.“哥伦比亚”号:人类的登天之梯

  86.乙肝疫苗:人类健康有保障

  87.数字式电视机:未来电视的雏形

  88.五笔字型:中国汉字再创辉煌

  89.多媒体:电脑魔术师

  90.人类基因组工程:掀开生命天书

  91.环球网:二十一世纪的大众媒体

  92.“生物圈”2号:去别的星球生活

  93.信息高速公路:新世纪的生存之道

  94.三峡工程:高峡出平湖

  95.航天器对接:科学在太空握手

  96.克隆羊:生物学界的大地震

  97.“探路者”号:首访火星的使者

  98.人机对弈:挑战人类自我

  99.阿尔法磁谱仪:寻找宇宙起源

  100.“曙光”号升空:建设国际空间站

     最伟大的十个科学发现

   著名网络科普作家塔米姆·安萨利在其近著中,提出了对社会有重大影响的10大科学发现。有些我们耳熟能详,有些却似最熟悉的陌生人。基本上,我们很难分辨,达尔文的物种进化论和牛顿的三大运动定律哪个更伟大。所以,我们要做的仅仅是站在牛顿们的肩膀上,看得更多、更远。
十、光的波粒二象性
  光的波动说与微粒说之争从十七世纪初笛卡儿提出的两点假说开始,至二十世纪初以光的波粒二象性告终,前后共经历了三百多年的时间。牛顿、惠更斯、托马斯·杨、菲涅耳等多位著名的科学家成为这一论战双方的主辩手。正是他们的努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的面纱。二十世纪初,普朗克和爱因斯坦提出了光的量子学说。
    1921年,爱因斯坦因为“光的波粒二象性”这一成就而获得了诺贝尔物理学奖。
   1911 年 10 月 29 日,在物理化学家能斯特的组织下,主题为“辐射理论与量子”的第一届索尔维会议终于在布鲁塞尔成功召开了。来自各个国家的物理学家们聚在一起,共同讨论恼人的量子问题。他们都有一种共同的感受,即经典物理学的某些基本原理处境不妙了。第一届索尔维会议使量子思想声名远播,并使更多的人投入到对量子问题的研究中。爱因斯坦的好友贝索风趣地将这次会议称为“布鲁塞尔的女巫盛宴”。
  光子的波动性与粒子性之间的联系为:光子的波动性与粒子性是光子本性在不同的条件下的表现。波动性突出表现在其传播过程中,粒子性则突出表现在物体的电磁辐射与吸收、光子与物质的相互作用中。一般地说,频率越高、波长越短、能量越大的光子其粒子性越显著;而波长越长,能量越低的光子则波动性越显著。值得提出的是,在同一条件下,光子或者表现其粒子性,或者表现其波动性,而不能两者同时都表现出来。
九、热力学四大定律
  18世纪,卡诺等科学家发现在诸如机车、人体、太阳系和宇宙等系统中,从能量转变成“功”的四大定律。没有这四大定律的知识,很多工程技术和发明就不会诞生。热力学四大定律对认识宇宙有重大意义。对宇宙来说,总的无序量一直在增加。
  热力学是法国科学家卡诺奠定的一门新科学,它的建立是由研究蒸汽机的效率开始的。1824年,卡诺发表了《论火的动力》一书,在扼要评述蒸汽机重要性之后,他提出了卡诺循环和卡诺定理,主张热是一种物质运动形式,它是不生不灭的。这是历史上关于能量守恒原理的最早表述。
  卡诺的著作生前没有引起人们的重视,1832年卡诺得霍乱过早死去,他用过的东西连同一些珍贵的手稿都被烧毁。今天,人们把卡诺视为力学中的伽利略,认为他奠定了现代热力学和热动力机械技术的基础。
热力学四大定律:
第一定律——能量守恒定律(包含了热能)
第二定律——机械能可全部转换成热能,但是热能却不能以有限次的试验操作全部转换成功(热能不能完全转化为功)
第三定律——绝对零度不可达成性
第零定律——若A与B热平衡,B与C热平衡时,A与C也同时热平衡。
八、基因
  孟德尔从未描述过基因,也没有观测到基因以及使用基因这个词。但这位奥地利传教士发现了遗传定律,仅仅通过繁育豌豆,画出其结果图,就得出了卓越的结论。孟德尔发现,在预先可测知规律下控制的组合,父母可将其独特的特性传给子女。
孟德尔遗传定律:
1、分离律:细胞中有成对的基本遗传单位,在杂种的生殖细胞中,成对的遗传单位一个来自雄性亲体,一个来自雌性亲体,形成配子时这些遗传单位彼此分离。
2、独立分配律:在后代中不同对的对立性状随机组合。性状决定于遗传单位,遗传单位的出现符合简单的统计学规律。
 1909年,丹麦生物学家约翰森根据希腊文“给予生命”之义,创造了基因(gene)一词,并用这个术语代替孟德尔的“遗传因子”。不过他所说的基因并不代表物质实体,而是一种与细胞的任何可见形态结构毫无关系的抽象单位。因此,那时所指的基因只是遗传性状的符号,还没有具体涉及基因的物质概念。
  1953年,克里克和沃森发现DNA的双螺旋结构。随着研究的深入,现在我们已经知道,在生物界并非所有的基因都是由DNA构成的。
七、物种进化
  人们习惯认为,目前在地球上的每一种生命从一开始就是这样,即没有新的物种诞生,迄今也未发生什么变化。19世纪达尔文提出进化论,揭示出地球上生命的动态性质。尽管进化论本身在科学家们之间仍有争议,但事实上,没有一名主流科学家怀疑下列事实:老的物种在死亡、新的物种在生成。
  1859年,达尔文出版《物种的起源》,提出相似的物种都是相互联系的,起源于一个共同的祖先;自然界中存在着优胜劣汰的竞争,旧种被消灭,新种不断产生,呈现物种的连续变化。进化理论自诞生之日起,直至今天仍对人类社会的发展产生着重大影响。
学术界眼中的进化论:
  “虽然进化论是用粗糙的英国方式来申论,但它对自然史的基本观点,却完全符合了我的社会主义主张。” ——社会学家马克思 (他等着拜读达尔文的著作,并透露和达尔文曾通过信,还送了一 本自己签名的《资本论》给他。)
  “在经济放任政策下,个人为了求存,就会努力展现他潜在的能力,并不断自我改善;相对的,偷懒和依赖国家社会者,其结果是无 法生存。”   ——社会学家斯宾塞 (他认为物竞天择,适者生存的理论不但能应用到自然界,也能应 用到人类社会。)
  “为什么有些人有某些特征,他的孩子却没有相同的特征呢?” ——自然科学家理查德·欧文 他在小猎犬号帮达尔文收集标本,却是达尔文最大的反对者。(他认为,进化论纯属理论,没有实验证实。)
六、电流
  19世纪,伏特等科学家们让“电”流动。使人们了解到电流是一种性质截然不同的力。发现电流要比其实际应用意义重大得多,科学家发现,电、磁、无线电波和光是各种不同形式的电磁力。
伏特在伽伐尼实险的基础上,致力研究两种不同金属的接触。他得出了新的结论,认为两金属不仅仅是导体,而且是由它们产生电流的。用伏特自己的话来说:金属是真正的电流激发者,而神经是被动的。伏特并把这种电流命名为“金属的”或“接触的”电流。
  伏特不仅发现两种不同金属接触时会发生电流效应,而且发现当金属浸入某些液体时,也会有同样的效应。伏特开始是用几只碗盛了盐水,把几对黄铜和锌做成的电极连接起来,就有电流产生。当时引起极大的轰动。这是第一个能产生稳定、持续电流的置。有了持续电流,对电学的研究打开了新的局面。为了纪念他,人们将电动势单位取名伏特。
五、血液循环
  每一个人拥有固定量血液,以固定方向绕其身体循环。这个事实在12世纪,首先由阿拉伯医生Ibnal-Nafis发现。17世纪,又被英国医生哈维再次予以发现。哈维的成就为人们充分了解人和动物的生理学开辟了新的途径。 哈维根据实验研究证实了动物体内的血液循环现象,并阐明了血液受心脏推动,沿动脉流向全身,再沿静脉返回心脏,环流不息的原理。 哈维在1628年发表的《动物心血运动的研究》,首次阐明了心液循环的原理,使人类对血液循环有了正确的认识。
 心血管系统是一个完整的封闭的循环管道,它以心脏为中心通过血管与全身各器官、组织相连,血液在其中循环流动。心脏是一个中空的肌性器官,它不停地有规律地收缩和舒张,不断地吸入和压出血液,保证血液沿着血管朝一个方向不断地向前流动。
血管是运输血液的管道,包括动脉、静脉和毛细血管。 动脉自心脏发出,经反复分支,血管口径逐步变小,数目逐渐增多,最后分布到全身各部组织内,成为毛细血管。毛细血管呈网状,血液与组织间的物质交换就在此进行。毛细血管逐渐汇合成为静脉,小静脉汇合成大静脉,最后返回心脏,完成血液循环。
四、物质的结构
  1789年,法国化学家拉瓦锡推翻燃素说,提出“元素”说。他说,这种“元素”物质不能被任何化学过程再分解。他提出的元素表是不完整的,且有一些错误,但是他对完整元素表的提出起到了重要作用。基于他的工作,科学家们提出近代的看法:即所有物质能被分解为109种元素,所有元素是由原子构成,所有原子由质子、中子和电子构成,等等……
  拉瓦锡通过金属煅烧实验,于1777年向巴黎科学院提出了一篇报告《燃烧概论》,阐明了燃烧作用的氧化学说,要点为:
①燃烧时放出光和热;
②只有在氧存在时,物质才会燃烧;
③空气是由两种成分组成的,物质在空气中燃烧时,吸收了空气中的氧,因此重量增加,物质所增加的重量恰恰就是它所吸收氧的重量;
④一般的可燃物质(非金属)燃烧后通常变为酸,氧是酸的本原,一切酸中都含有氧。金属煅烧后变为煅灰,它们是金属的氧化物。
  他还通过精确的定量实验,证明物质虽然在一系列化学反应中改变了状态,但参与反应的物质的总量在反应前后都是相同的。于是拉瓦锡用实验证明了化学反应中的质量守恒定律。拉瓦锡的氧化学说彻底地推翻了燃素说,使化学开始蓬勃地发展起来。
三、三大运动定律
  牛顿提出了运动的三大定律,解释了宇宙中所有物体的运动。牛顿还发明了微积分及解释了引力。
三大运动定律:
(一)惯性定律:物体若不受力,则始终保持原有的运动状态,即静止或作等速度运动。
(二)运动定律:物体受力必做加速度运动,其加速度正比于作用力,反比于物体的质量。
(三)作用与反作用定律:甲物体对乙物体施力之同时,乙物体会对甲物体施以大小相等、方向相反的另一个力。
二、微生物的存在
  17世纪末,荷兰透镜制造商列文·虎克从自己的牙齿刮下一些污物,并通过显微镜观看这些东西。他认为这里有“小微生物”在动。事实上,人肉眼是看不见这种“小微生物”的。约两个世纪后,对这种“不可见”微生物的了解,使巴斯德提出了疾病的微生物理论,这一理论又使医生攻克了多种疾病:伤寒、小儿麻痹症及白喉等。之后,人类对从传染病、心脏病到癌症等死亡主要原因的认识发生了变化。
  微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。它们是一些个体微小、构造简单的低等生物。大多为单细胞,少数为多细胞,还包括一些没有细胞结构的生物。主要有古菌;属于原核生物类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体;属于真核生物类的真菌、原生动物和显微藻类。
  虽然我们用肉眼看不到单个的微生物细胞,但是当微生物大量繁殖在某种材料上形成一个大集团时,或是把微生物培养在某些基质上,我们就能看到它们了。我们把这一团由几百万个微生物细胞组成的集合体称为菌落。例如腐败的馒头和面包上长的毛,烂水果上的斑点,皮鞋上的霉点,皮肤上的藓块等就是许多微生物形成的菌落。
一、勾股定理
  在每个直角三角形中,斜边的平方等于两直角边平方之和。第一个证明这一定理的是公元前6世纪的希腊哲学家毕达格拉斯。毕达格拉斯认为,物理世界的核心是数学。将物理学与数学相结合,证明是最富有成果的结合。甚至到现在,如果一项科学理论能够从数学上加以证明,人们才会认为这项科学理论是真正可靠的
  勾股定理是初等几何中的一个基本定理。这个定理有十分悠久的历史,几乎所有文明古国(希腊、中国、埃及、巴比伦、印度等)对此定理都有所 研究,希腊著名数学家毕达哥拉斯曾对本定理有所研究,故西方国家均称此定理为毕达哥拉斯定理。
  著名的希腊数学家欧几里德在巨著《几何原本》中给出一个很好的证明 (如下图):分别以直角三角形的直角边AB,AC及斜边BC向外作正方形,ABFH,AGKC及BCED,连FC, BK,作AL⊥DE。则欧几里得通过△BCF及△BCK为媒介。证明了正方形ABFH与矩形BDLM及正方形ACKG与 矩形MLEC等积,于是推得AB2+AC2=BC2。
  在我国,这个定理的叙述最早见于《周髀算经 》(大约成书于公元前一世纪前的西汉时期),书中有一段商高(约前1120年)答周公问中有「勾广三 ,股修四,经隅五」的话,意即直角三角形的两条直角边是3及4、则斜边是5。
  三国的赵爽(约3世纪), 在他的数学文献《勾股圆方图》中(作为《周髀算经》的注文,而被保留于该书之中)。运用弦图, 巧妙的证明了勾股定理。(如下图)他把三角形涂成红色,其面积叫「朱实」,中间正方形涂成黄色叫 做「中黄实」,也叫「差实」。他写道︰「按弦图,又可勾股相乘为朱实二,倍之为朱实四,以勾股 之差相乘为中黄实,加差实,亦称弦实」。若用现在的符号,分别用a、b、c记勾、股、弦之长,赵爽所述即:2ab+(a-b)2=c2,化简之得a2+b2=c2。

深情回眸20世纪科技                      中国科学院院长  路甬祥

  在人类历史中特别是自工业革命以来,科学技术已成为认识世界和改造世界的巨大力量,已成为工农业生产的重要推动力。进入20世纪以后,科学技术愈益显示出其“生产力”的功能,科技创新成为人类文明进步的强大动力和基石。 
  20世纪自然科学发展中有代表性的或里程碑式的工作有: 
  量子理论和相对论的创立与发展,堪称20世纪最伟大的科学革命。 
  DNA双螺旋结构模型的建立,宣告人类在揭示生命遗传的奥秘方面迈出了具有里程碑意义的一步。 
  信息理论的发展为通信技术、跨国经营、全球金融乃至现代经济和社会学研究等准备基础。
  大陆漂移学说和地球板块构造理论是20世纪地球科学中最伟大的成就。 
  新的宇宙演化观念的建立堪称是20世纪宇宙科学的里程碑。 
  纵观上述科学进程,我们不难发现,科学的重大突破往往基于传统理论与新发现的现象和实验结果以及新理论之间基本矛盾的解决;或源于对传统理论的思想解放和充满自信。同时,观测和实践手段的革新发明往往为新的科学发现和理论创新提供新的实验依据。 
  20世纪也是技术革命的世纪,在百年历史进程中,我们可以列举出无数改变了人类命运和生活方式的技术飞跃: 
  伴随着世界工业化的进程,新的能源技术发展迅速,能源结构发生重大调整。由于汽油机(1883年)和柴油机(1892年)的发明,交通运输得以迅速发展,因此促进了石油需求飞速增长,从而导致了新油田的大规模开发。至1974年石油已在世界能源结构比例中占据54%,并成为最重要的合成化工原料。 
  1942年12月,芝加哥建成世界上第一座可控的链式核裂变反应装置,宣告了人类利用核能时代的开始。如今,核技术在能源、农业、医学、工业、环保等方面的应用获得了迅速发展。 
  自20世纪上半叶开始的人工合成高分子材料的出现,以及各种类型复合材料的问世,改变了19世纪以来人类对木材、皮革、混凝土为代表的结构材料的依赖,为人类生产活动提供了丰富多彩的物质材料基础。 
  自从1946年2月第一台计算机投入运行和后来以硅材料为代表的微电子、光电子功能材料的发明和应用以来,人类一步步迈进了信息时代的大门。如今以互联网为代表的信息化浪潮已经极大地改变了我们的生活。 
  在1903年美国莱特兄弟制造的人类历史上第一架带发动机的载人飞机在美国北卡罗来纳升空后的近百年中,人类发明了喷气发动机,制造了多用途的飞机、火箭和载人宇宙飞船,并在1969年成功地登上了月球。 
  维生素的发现,胰岛素的分离与人工合成以及青霉素功能的发现等一系列医学、生物和基因技术的发展,使人类的平均寿命在20世纪内得到了大幅度的提高,并形成了颇具规模的生物高技术产业。 
  一个显著的特点是:现代高技术的发展往往源于基础研究的重大突破,但也离不开社会需求和市场的巨大推动。如原子弹与氢弹的研制成功,既来源于本世纪以来核物理基础研究的创新成就,但同时也是反法西斯战争强有力推动的结果;电子计算机的发明与迅速推广离不开数学、物理等基础研究成果,但军事和民用市场需求的推动也不可忽视。 
  因此,20世纪一些重大科技突破至规模产业化过程大大缩短。晶体管和激光从发明到产业化都只用了2年,从原子弹爆炸到第一座核电站的建成也只不过9年时间。
  另一方面,科技也是一把双刃剑,它既可以造福人类,也可以危害人类。它可以使人类文明获得巨大的进步,也可以被用来制造毁灭性武器、破坏生态环境和导致资源枯竭。 
  要解决这些矛盾,不仅需要科学精神与人文精神的融合,更需要自然科学、工程科学与社会科学的结合。只有这样,人类才能与大自然和谐共处,妥善把握人类社会自身发展的未来。 
  如今,当人类踏着世纪的台阶,步入千年的交点时,深情地回眸便成了极具重要意义的事情。

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