20世纪科学思想.docVIP

从20世纪科学的发展，谈谈如何理解恩格斯唯物辩证的自然观（50分） 要求：不少于2000字，只能手写，请勿打印。结合参考材料。（见附件） 德国物理学家J.普吕克尔在1858年进行低压气体放电研究的过程中发现。当装有2个电极的玻璃管里的空气被抽到相当稀薄的时候，在2个电极间加上几千伏的电压，这时在阴极对面的玻璃壁上闪烁着绿色的辉光，可是并没有看到从阴极上有什么东西发射出来。这究竟是怎么一回事呢？当在阴极和对面玻璃壁之间放置障碍物时，玻璃壁上就会出现障碍物的阴影；若在它们之间放一个可以转动的小叶轮，小叶轮就会转动起来。看来确实从阴极发出一种看不见的射线，而且很像一种粒子流。在人们还没有弄清楚这种射线的庐山真面目之前，只好将它称为“阴极射线”。它甚至能够轻而易举地穿透15毫米厚的铝板！一天晚上伦琴很晚也没回家，他的妻子来实验室看他，于是他的妻子便成了在那不明辐射作用下在照相底片上留下痕迹的第一人。 当时伦琴要求他的妻子用手捂住照相底片。直到20世纪初，人们才知道X射线实质上是一种比光波更短的电磁波，波长介于 紫外线 和 γ射线 间的 电磁辐射 柏克勒尔正想重做以上的实验时，连续几天的阴雨天，他只好把包好的铀盐连同感光底片一起锁在了抽屉里。他试着冲洗和铀盐一起放过的底片，发现底片照常感光了。铀盐不经过太阳光的照射，也能使底片感光。他又增加了另外几种荧光物质。实验结果再度表明，铀盐使照相底片感光，与是否被阳光照射没有直接的关系。柏克勒尔推测，感光必是铀盐自发地发出某种神秘射线造成的。他发现所有含铀的物质都能够发射出一种神秘的射线，铀以不同的化合物存在，对铀发出的射线都没有影响，只要化学元素铀存在，就有放射性存在他把这种射线叫做“铀射线”。 他在科学院的例会上报告了这一发现。他是含着喜悦的泪水向与会者报告这一切的。这一发现吸引了许多物理学家来研究这一现象居里夫人因研究这一现象而获得重大发现皮埃尔·居里也加入了妻子的行列继提炼出钋、镭等放射性元素，居里夫人也因为这一卓越的研究工作，荣获了1903年诺贝尔物理学奖，1911年诺贝尔化学奖也授予了她借助计算机，人们可以把不同角度的X射线影像合成成三维图像，在医学上常用的电脑断层扫描（CT扫描）就是基于这一原理。α粒子即氦核由两个质子及两个中子组成通常具有放射性而原子量较大的化学元素，会透过α衰变放射出α粒子，从而变成较轻的元素，直至该元素稳定为止。β射线：高速运动的电子流，贯穿能力很强，是指当放射性物质发生β衰变，所释出的高能量电子，其速度可达至光速的99%。 在β衰变过程当中，放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核，产物中的电子就被称为β粒子。γ射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。从低压气体放电管阴极发出的电子在电场加速下形成的电子流带电粒子所带的电荷Q与其质量m之比Q/m。1897年J.J.汤姆孙通过电磁偏转的方法测量了阴极射线粒子的荷质比，它比电解中的单价氢离子的荷质比约大2000倍，从而发现了比氢原子更小的组成原子的物质单元，定名为电子。γ射线。虽然这种中性粒子的一些属性，如穿透能力很强，能打出质子，显然不同于γ射线，但他根本未想到会有一种新的中性粒子存在，所以仍然勉强地把它算作是γ射线。查德克读到约里奥—居里的论文，几乎立即就想到，这也许是他的老师卢瑟福预言的新粒子，于是马上进行了试验。一个多月后，当约里奥—居里听到查德威克的现后，就懊恼地用拳头打自己的脑袋。不停地说：“我真笨呀！”当然，他并不笨，同他的夫人曾因发现人工放射性而获得诺贝尔奖金。但他本来应当像他的岳母一样能获得两次诺贝尔奖的，却被他一时不开窍丢掉了一个，这大概同他不重视学术交流有关。卢瑟福曾到法国来讲学，谈到可能存在着新的中性粒子。卢瑟福就像当年的普里斯特列一样，亲自把科学情报送到厂巴黎。可是约里奥—居里不是拉瓦锡，他认为与其听一次学术讲演，还不如自己在实验室里做实验，所以就没去听讲。我们设想，如果约里奥—居里去听演讲，那也许就不会犯类似普里斯特列看到了氧但不认识氧的错误了。 汤川秀树的介子理论 原子核是由质子与中子组成的，那么是什么力量把质子与中子联系在一起的呢？当时人们只知道自然界有两种力——万有引力与电磁力。万有引力不能把质子与中子结合在一起，因为它们的质量太小；电磁力也不能做到这点，因为它对中子不起作用，而且还会使质子互相分开。因此，在稳定的原子核内部，必然还有一种新的、未知的力——核力。日本物理学家汤川秀树是这种力的第一个成功的探索者。汤川秀树(1907-1981，上小学与中学时就酷爱数学与物理，尤其难题。他说：我一碰到难题，就感到不可思议的快感。没有