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最伟大的十个科学发现  

2010-04-09 11:50:55|  分类: 教育 |  标签: |举报 |字号 订阅

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     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。

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