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第三部分 现代自然科学——20世纪自然科学的发展 现代自然科学的发展一、现代数学的发展二、现代物理学的发展三、现代化学的发展四、现代天文学的发展五、现代地学的发展六、现代生物学的发展四、现代天文学的发展观测手段的进步20世纪60年代四大发现类星体脉冲星微波背景辐射星际有机分子两大基本理论恒星演化宇宙大爆炸模型 观测手段的进步1.由于天文学研究对象的特殊性,它的现代发展离不开观测手段的改进,这里主要指射电望远镜的发展和应用。2.1937年,美国的雷伯制造了第一台射电望远镜,抛物面直径达9米。3.1942年,英国海伊用军用的超高频雷达首先发现了太阳射电。4.六十年代天文学上的4大发现——类星体、脉冲星、微波背景辐射和星际有机分子,都是靠射电探测工具获得的。类星体类星体是20世纪60年代天文学的“四大发现”之一。这种天体在一般光学观测中只是一个光点,类似恒星。然而在分光观测中,它的谱线具有很大的红移,又不像恒星,因此称它为类星体。1993年底,已确认7383个类星体。2021年的星表列出23760颗类星体。 脉冲星脉冲星是在1967年首次被发现的。当时,还是一名女研究生的/view/4646.htm贝尔,检测射电望远镜收到的信号时无意中发现了一些有规律的脉冲信号,它们的周期十分稳定,经过仔细分析,科学家认为这是一种未知的/view/40760.htm天体。因为这种星体不断地发出/view/1474.htm电磁脉冲/view/54338.htm信号,人们就把它命名为脉冲星。脉冲星发射的射电脉冲的周期性非常有规律。一开始,人们对此很困惑,甚至曾想到这可能是/view/2500.htm外星人在向我们发/view/1473.htm电报联系。据说第一颗脉冲星就曾被叫做“小绿人一号”。后来证实,脉冲星就是正在快速自转的中子星(恒星演化晚期形成的)。脉冲星具有超高压、超高温、超密度、超强磁场和超强辐射等极端物理条件。微波背景辐射 来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射。20世纪60年代初,美国科学家彭齐亚斯和威尔逊为了改进卫星通讯,建立了高灵敏度的号角式接收天线系统。1964年,他们用它测量银晕气体射电强度时,发现总有消除不掉的背景噪声。他们认为,这些来自宇宙的波长为7.35厘米的微波噪声相当于3.5 K。1965年,他们又订正为3 K0,并将这一发现公诸于世,为此获得1978年诺贝尔物理学奖金。微波背景辐射 微波背景辐射的发现被认为是20世纪天文学的一项重大成就。它对现代宇宙学所产生的深远影响,可以与河外星系的红移的发现相比拟。当前,流行的看法认为背景辐射起源于热宇宙的早期。这是对大爆炸宇宙学的强有力的支持。早在40年代,伽莫夫、阿尔菲和海尔曼根据当时已知的氦丰度和哈勃常数等资料,发展了热大爆炸学说,并预言宇宙间充满具有黑体谱的残余辐射,其温度约为几K或几十K。3 K微波背景辐射的实测结果与理论预期大体相符。星际有机分子星际分子:1963年,美国科学家发现星际羟基分子(OH),此后,陆续发现大量星际有机分子。到90年代末,已发现了120多种,而且许多都是很复杂的有机分子,少数分子是地球上很难找到的或者根本找不到的。星际分子的发现有助于人类对星云特性的深入了解,可以帮助揭开生命起源的奥秘。现代恒星演化理论恒星是由星云产生的,星云经过自吸引形成星胚,星胚不断收缩,温度不断升高,当温度升高到氢核聚变反应可以进行时,就意味着恒星的诞生。恒星诞生后,它内部氢核聚变成了它的主要能源,恒星在这个阶段的停留时间最长,这就是中年的主序星阶段。核能耗尽后,恒星进入老年的红巨星阶段。最后不同大小的恒星以不同的方式死亡, 或变成白矮星,或变成中子星,或成黑 洞等。宇宙大爆炸模型宇宙演化过程起始于大约150亿年前宇宙开始是一个高温、高密度的“原始火球”,球内充满辐射和基本粒子;后来火球内的基本粒子发生核衰变反应,引起大爆炸而向外急剧膨胀,辐射温度核物质密度急剧下降,核反应便停止;其间所产生的各种元素就形成了今天宇宙中的各种物质,膨胀过程中辐射物质逐渐凝聚成星云,进而演化为今天的各种天体。此理论得到天文观测事实的支持:例如星系红移是宇宙膨胀的反应,微波背景辐射是宇宙大爆炸高温的直接遗迹等等。五、现代地学的发展大地构造理论学的新进展大陆漂移说海地扩张说板块构造理论大陆漂移说——魏格纳(1880-1930年) 魏格纳是/view/3762.htm德国气象学家、地球物理学家、天文学家,大陆漂移说的创始人。1880年11月1日生于/view/31528.htm柏林,1930年11月在/view/15938.htm格陵兰考察冰原时遇难。 1910年魏格纳在偶然翻阅世界地图时,发现一个奇特现象:大西洋的两岸——欧洲和非洲的西海岸遥对北南美洲的东海岸,轮廓非常相似,这边大陆的凸出部
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