09年7月-现代科技概论第1讲.ppt

学习背景我们是现代科学技术成果的受益者国与国之间的核心竞争力在于科技进步学习本课程的意义为素质教育服务为科学发展服务为经济社会服务为素质教育服务沟通文理培养历史感、加深对科学本身的理解，树立准确的科学形象，领悟科学精神科学史的颠覆意义科学史往往会打破通常教科书所教给学生的标准答案科学史往往鼓励对教条的东西进行怀疑，鼓励批判的态度科学史有可能诱导某些过份聪明的学生，不走正道，而试图通过非正常渠道达到科学前沿，取得突破性进展为科学发展服务促进理科教学，为科学知识包上糖衣从历史中为现实的科学难题寻找答案通常是科学家的科学史为经济社会服务科学史的意识形态功能认识到“科学技术是第一生产力”，认识“科教兴国”战略的伟大意义树立正确的世界观、人生观和方法论加强爱国主义教育科学史为现实科技政策服务研究科技的社会运行规律，帮助制定科技政策研究制约科技发展的社会文化背景第一章绪论一、科学的基本内涵科学一词，英文为Science，源于拉丁文的Scio，后来演变为scientia，其本意是学问、知识。从以下三个层面来理解科学的基本含义：(一)是人对客观世界的认识，是反映客观事实和规律的知识。(二)是反映客观事实和规律的知识体系。(三)是一种社会发展的实践力量。二、科学的特征和属性(一)科学知识的客观真理性(二)科学内容的无阶级性(三)科学劳动的探索性(四)科学认识形式的抽象性(五)科学理论的解释性和预见性三、现代科学四大基本理论相对论、量子力学、基因理论、系统理论(一)相对论狭义相对论：这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度，其它任何事物-速度、长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系（特定观察）而变化。该理论解决了许多困扰了物理学家们很长时间的问题，这个理论形成了一个著名的公式：E=MC2，也就是能量（E）等于质量（M）乘以光速（C）的平方。广义相对论：解释了引力是如何和时空弯曲联系起来的，利用数学，爱因斯坦指出物体使周围空间、时间弯曲，在物体具有很大的相对质量（例如一颗恒星）时，这种弯曲可使从它旁边经过的任何其它事物，即使是光线，改变路径。相对论的基本假设是光速不变原理，相对性原理和等效原理。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观条件下的物体。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”，“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论狭义相对论，是只限于讨论惯性系情况的相对论。牛顿时空观认为空间是平直的、各向同性的和各点同性的的三维空间，时间是独立于空间的单独一维（因而也是绝对的）。狭义相对论认为空间和时间并不相互独立，而是一个统一的四维时空整体，并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中，整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的，这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况。狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设，结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹变换。广义相对论广义相对论是爱因斯坦(AlbertEinstein)在1915年发表的理论。爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实,在10?12的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别)。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。(二)量子力学量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。1900年，普朗克提出辐射量子假说，假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式(能量子)实现的，能量子的大小同辐射频率成正比，比例常数称为普朗克常数，从而得出黑体辐射能量分布公式，成功地解释了黑体辐射现象。1905年，爱因斯坦引进光量子(光子)的概念，并给出了光子的能量、动量与辐射的频率和波长的关系，成功地解释了光电效应。1913年，玻尔在卢瑟福有核原子模型的基础上建立起原子的量子理论。法国物理学家德布罗意于1923年提出微观粒子具有波粒二象性的假说。（三）基因理论直到20世纪20年代才建立起决定性状遗传的基因理论，后来并进一步地证明了DNA是遗传信息的载体。甚至有些著名的遗传学家把遗传学堪称为基因学。