chap.9 科学探索专用课件.ppt

§9.1 二十世纪伟大的科技成就 一、四大基础理论 1）量子力学；2）相对论； 3）基因理论；4）系统理论。 二、五大基本模型 1）宇宙演化的大爆炸模型；2）物质结构的标准模型；3）DNA双螺旋结构模型；4）图灵计算机模型；5）地壳结构的板块模型。 三、三大基本技术 1）物质变化技术；2）能量转化技术； 3）信息控制技术。 四、二十世纪的五大基本模型 1. 宇宙演化的大爆炸模型 1）20世纪20年代，弗里德曼在广义相对论的框架下，论证了宇宙 胀缩，哈勃发现了星系红移。 2）宇宙大爆炸模型：200亿年前的宇宙是基本粒子组成的“宇宙汤” →大爆炸时的温度达100亿度以上→ 四种基本力：引力、强力、 弱力、电磁力逐一分化出来→物质形态依此演化为原子、气态、 恒星体系、现在的宇宙。 3）四项观测事实证明了大爆炸理论： （1）观测表明：任何天体的年龄都小于200亿年； （2）河外天体有系统性的谱线红移，表明宇宙膨胀； （3）所有天体的氦与氢的比例大致相同：1:4； （4）1965年探测热辐射谱的微波背景辐射时，得到宇宙的温度约为3K。 2. 粒子物理的标准模型 1）20世纪发现了数百种微粒子,它们由两类十二种基本粒子构成 它们是夸克(上、下、奇异、粲、底、顶)和轻子（电子、?子、?子、 电子中微子、 ?子中微子、 ?子中微子）。 2）所有粒子的运动遵循四种基本力：引力、电磁力、强力、弱力 的相互作用。引力和电磁力在宏观世界可观察到，强力和弱力只有 在微观世界的粒子作用中才显露。弱力在中子及其它粒子衰变过程 中出现，强力是夸克相互间的作用力，其强度最大，这种力使夸克 组合成强子（现今发现的数百种粒子大多是强子）。轻子只参与引 力、电磁力、和弱力作用，而不参与强力相互作用。若以强力的强 度为1，则电磁力为10-2，弱力为10-13，引力为10-38。 3）从四种力的作用来看，基本粒子为三种：夸克、轻子、传播子 （传递力的粒子）。传递强力的是胶子（共有8种，质量为0 ），传 递弱力的是W+、W-、Z0中间玻色子（质量是质子的80-90倍），传 递电磁力的是光子（质量为0），传递引力的传播子至今尚未发现。 3.DNA双螺旋结构模型 A（腺嘌呤）—T（胸嘧啶）、G（鸟嘌呤）—C（胞嘧啶）是含氮碱 基对，它们分别以2、3个氢键相连，千万条碱基对组成遗传密码。 4. 图灵的计算机模型 1936年，图灵在其著名的论文《论可计算数在判定问 题中的应用（On Computer numbers with an Application to the Entscheidungs problem）》中，以布尔代数为基础，将逻辑中的任意命题用一种通用的机器来表示和成，并能推导出结论。这种机器，后人称之为“图灵机”。 图灵机由一个控制器和一个两端无限长的工作带组成。 工作带由大小相同的方格组成，方格内记载着字母表上的 符号。控制器带有读写头，它可读出或改写方格上的号。 这种机器能进行多种运算并可用于证明一些著名的定理。 图灵还从理论上证明了这种假想机的可能性。图灵机的 思想奠定了整个现代计算机发展的理论基础。 5. 地壳结构的板块模型 1）大陆漂移说：创始人是魏格纳，他在《海陆的起源》一书中论述了南美和非洲大陆可能拼合在一起的思想、大西洋两岸的许多生物有亲缘关系，在岩石、地层和皱褶构造等上也相当吻合。1950年代，古地磁学的研究结果进一步为大陆漂移说提供了有力证据。 2）海底扩张说：地球上部是岩石圈和软流圈，其下为高温地幔的环形对流体，它驱使地幔的炽热物质从洋脊的裂谷中涌出，冷却后形成新的海底，并推原来的海底向两侧扩张，是海底同大陆一起在地幔对流体上漂移。 3）板块构造说：在大陆漂移说和海底扩张说的基础上，岩石板块构造说成为新的全球构造理论。全球分为七大板块：太平洋、亚欧、印澳、非洲、北美、南美和南极板块。板块漂浮在软流圈上，在洋中脊处增生，在海沟处消减，其运动的动力源泉来自地幔的热对流。  §9.2 二十一世纪 的科学技术 一、中心科学技术的转移 1.信息科学技术 目前是发展高峰期，预计其中心科学 技术的地位还可持续四十年。 2.生命科学技术 现在已开始注重其发展与应用，预计 21世纪30年代开始将逐步转变为中心 科学技术。 3.认知科学技术 智能化趋势现已显露，预计21世纪70 年代开始将成为科学技术发展的中心 二、世界科技中心（地区或国家）的转移 中国（公元3世纪—公元13世纪）→ 意大利（1540年