現(xiàn)代科學(xué)與新的自然觀

現(xiàn)代科學(xué)與新的自然觀第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日溫故

第3章科學(xué)的發(fā)展及其對(duì)自然觀的影響近代科學(xué)的形成和發(fā)展與機(jī)械論自然觀19世紀(jì)科學(xué)發(fā)展與辯證唯物主義自然觀的形成第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日20世紀(jì)科學(xué)革命19世紀(jì)20世紀(jì)之交的物理學(xué)革命

X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn) 量子論和相對(duì)論的提出第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日物理學(xué)新發(fā)現(xiàn)1895年，倫琴（1845-1923）研究陰極射線時(shí)意外發(fā)現(xiàn)X射線；獲得1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，是第一個(gè)獲獎(jiǎng)人。1896年，貝克勒耳（1852-1908）意外發(fā)現(xiàn)放射線；1897年，湯姆遜證實(shí)了電子的存在；提出原子結(jié)構(gòu)理論居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射線元素（釷、釙和鐳）；證實(shí)元素的嬗變；促使元素嬗變理論建立（盧瑟福，1902年）第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日列寧的《唯物主義和經(jīng)驗(yàn)批判主義》動(dòng)搖了幾千年原子和元素觀念——認(rèn)為原子不可分、是物質(zhì)組成最小單元；認(rèn)為元素不變。批判了當(dāng)時(shí)認(rèn)為物質(zhì)消失的觀點(diǎn)；物質(zhì)觀：認(rèn)為物質(zhì)不滅；提出著名的物質(zhì)的哲學(xué)定義。運(yùn)動(dòng)觀：重申，沒有運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)和沒有物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)都是不可想象的。時(shí)空觀：時(shí)空是客觀存在的，人們對(duì)時(shí)空結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是發(fā)展的、可變化的。第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日兩朵烏云中的兩道閃電以太漂移實(shí)驗(yàn)的零結(jié)果－－相對(duì)論黑體輻射的紫外災(zāi)難－－量子論第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日愛因斯坦與相對(duì)論愛因斯坦（1879-1955）針對(duì)經(jīng)典物理學(xué)與新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的矛盾，1905年發(fā)表了“論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)”這篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文，提出了相對(duì)論原理和光速不變?cè)?，狹義相對(duì)論從此誕生了。狹義相對(duì)論提出了一些重要的結(jié)論，如時(shí)緩效應(yīng)、尺縮效應(yīng)、質(zhì)量速度關(guān)系式、質(zhì)能關(guān)系式（即E=mC2）。第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日廣義相對(duì)論“雙生子佯謬”引發(fā)的思考；1916年愛因斯坦完成了廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論能解釋長(zhǎng)期困擾科學(xué)家的一種天文現(xiàn)象——水星運(yùn)動(dòng)不規(guī)則；廣義相對(duì)論還預(yù)言空間和時(shí)間會(huì)發(fā)生彎曲。1919年英國(guó)天文學(xué)家在考察日全食時(shí)，證實(shí)了愛因斯坦關(guān)于光線經(jīng)過太陽表面時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲的預(yù)言。相對(duì)論的建立，從根本上突破了牛頓絕對(duì)時(shí)空觀，把時(shí)間、空間和物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來了，引起了人類時(shí)空觀的革命和整個(gè)物理學(xué)的革命。是人類思想史上最偉大的成就之一。第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日量子論德國(guó)科學(xué)家普朗克針對(duì)黑體輻射現(xiàn)象中理論與實(shí)驗(yàn)的矛盾，1900年提出了量子概念，指出能量并不是連續(xù)發(fā)射的，而是一份一份跳躍性地發(fā)射的，這最小的能量單位就是量子。第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日量子論的發(fā)展1905年，愛因斯坦首先將量子論的思想應(yīng)用到光電效應(yīng)的研究，這項(xiàng)成果使他榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理玻爾的量子論原子模型；

德布洛意提出物質(zhì)波假說1923年；

薛定諤提出波動(dòng)力學(xué)，薛定諤方程1925-26年第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日量子論的意義量子力學(xué)是繼相對(duì)論之后對(duì)經(jīng)典物理學(xué)的又一次嚴(yán)重的沖擊。它使人們從根本上改變了只承認(rèn)連續(xù)性和機(jī)械決定論的經(jīng)典觀點(diǎn)，揭示了連續(xù)和間斷、主觀和客觀相互統(tǒng)一的嶄新的自然觀。哲學(xué)上的爭(zhēng)論：世界是決定論的（愛因斯坦），世界是非決定論（玻爾）。第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日20世紀(jì)其他領(lǐng)域的革命生物學(xué)革命宇宙學(xué)重大觀測(cè)發(fā)現(xiàn)和大爆炸理論板塊構(gòu)造理論系統(tǒng)理論的建立生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日DNA第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日2現(xiàn)代技術(shù)革命現(xiàn)代技術(shù)革命，又稱新技術(shù)革命，是指二戰(zhàn)之后興起的以信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、空間技術(shù)、海洋開發(fā)技術(shù)為主要內(nèi)容的技術(shù)革命。如果說，第一、第二次技術(shù)革命的主攻方向是動(dòng)力，是人類對(duì)潛在的“力”的發(fā)掘，是“力的革命”，那么，現(xiàn)代技術(shù)革命的主攻方向則是信息，是對(duì)潛在信息資源的發(fā)掘，是“信息革命”。第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日原子能時(shí)代1945～1955年，第一個(gè)十年，是以原子能的釋放與利用為標(biāo)志，人類開始了利用核能的新時(shí)代。愛因斯坦著名的公式E=MC2奠定了核技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1938年德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鈾受到中子的轟擊，會(huì)發(fā)生核裂變，釋放巨大的能力。1942年第一座可控核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置在美國(guó)建成。1945年美國(guó)研制原子彈成功，1954年又研制出氫彈，人類掌握了釋放核能的技術(shù)。我國(guó)在60年代也掌握了核技術(shù)。1954年前蘇聯(lián)建成世界上第一座5000KW的核電站，開始了人類和平利用的進(jìn)程。迄今為止，世界上已有500座核電站在運(yùn)行，核電占世界發(fā)電總量的20以上，法國(guó)等國(guó)的核電已占全國(guó)發(fā)電總量的70％。1979年美國(guó)三里島和1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利的核事故，警示人類必須重視核電站的安全控制問題。第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日空間時(shí)代1955～1965年，第二個(gè)十年，是以人造地球衛(wèi)星的發(fā)射成功為標(biāo)志，人類擺脫了地球引力，向外層空間進(jìn)軍。第二次世界大戰(zhàn)后，美蘇展開了激烈的太空爭(zhēng)奪戰(zhàn)。前蘇聯(lián)領(lǐng)先一步，1957年10月4日，用運(yùn)載火箭成功地將第一顆人造衛(wèi)星送入軌道。1961年4月，前蘇聯(lián)發(fā)射載人飛船成功。美國(guó)不甘落后，1969年7月20日，美國(guó)兩名宇航員成功地登上了月球。我國(guó)于1970年4月24日將我國(guó)自行研制的第一個(gè)人造地球衛(wèi)星——東方紅一號(hào)發(fā)射成功。1971年4月19日，前蘇聯(lián)將“禮炮一號(hào)”空間站送上太空軌道。1981年4月12日，美國(guó)首次發(fā)射多次往返地球的“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)。1986年2月20日，前蘇聯(lián)的“和平號(hào)”空間站升空。1990年，哈勃天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入預(yù)定的軌道。1997年7月4日，美國(guó)太空總署的遙控探測(cè)車在火星表面登陸成功。第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日生命科技時(shí)代1965～1975年，第三個(gè)十年，是以1973年重組DNA實(shí)驗(yàn)的成功為標(biāo)志，人類進(jìn)入了可以控制遺傳和生命過程的新階段。1953年DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)。此后科學(xué)家經(jīng)過近20年的艱苦努力，于1973年發(fā)明了分子生物學(xué)的人工組裝技術(shù)，現(xiàn)代生物工程由此誕生。現(xiàn)代生物工程包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程。1997年問世的“克隆羊”、1998年問世的轉(zhuǎn)基因牛、羊等、人類基因組，是近來生物技術(shù)的最驚人的成就。第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日計(jì)算機(jī)時(shí)代1975～1985年，第四個(gè)十年，是以微處理機(jī)大量生產(chǎn)和廣泛使用為標(biāo)志，揭開了人類腦力的新篇章。1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC投入運(yùn)行。它是個(gè)笨大的家伙，重176噸，占地380平方米，用了18000個(gè)電子管。50年代，隨著半導(dǎo)體出現(xiàn)，第二代計(jì)算機(jī)問世。60年代，集成電路的誕生使第三代計(jì)算機(jī)出現(xiàn)。70年代以來，出現(xiàn)大規(guī)模集成電路，此后，電子元件的集成度直線上升，平均每3年翻一番，計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了微型化趨勢(shì)，體積變小，功能翻番。90年代出現(xiàn)便攜式計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)不斷提速：90年代初，出現(xiàn)了每秒10億次的計(jì)算機(jī)；1994年提高到1000億次，1997年達(dá)到了3000億次。第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日信息時(shí)代1985～1995年，第五個(gè)十年，是以軟件開發(fā)和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化為標(biāo)志，人類進(jìn)入了信息革命的新紀(jì)元。第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日網(wǎng)絡(luò)時(shí)代1995年至今，第六個(gè)十年，是以因特網(wǎng)的應(yīng)用為標(biāo)志，人類進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)和趨勢(shì)1從數(shù)量上看，科學(xué)技術(shù)知識(shí)呈現(xiàn)出加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)2從性質(zhì)上，科學(xué)向大科學(xué)和高技術(shù)的轉(zhuǎn)型

3從地域上看，世界科技的中心在不斷的轉(zhuǎn)移

4從科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)的關(guān)系上看，科學(xué)、技術(shù)、生產(chǎn)一體化

第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日展望21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)121世紀(jì)仍將是信息革命的時(shí)代，信息科技仍將是最活躍、發(fā)展最迅速、影響最廣泛和深刻的科技領(lǐng)域。221世紀(jì)將是生命科技的世紀(jì)。321世紀(jì)將是新材料和先進(jìn)制造技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時(shí)代。421世紀(jì)將是發(fā)展和利用高效、潔凈和安全新能源的時(shí)代。521世紀(jì)還將是繼續(xù)向空間、海洋、地球深部不斷拓展的世紀(jì)。621世紀(jì)將式人、自然、社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的世紀(jì)。第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日萬物一體的系統(tǒng)自然觀系統(tǒng)科學(xué)系統(tǒng)是由要素及其相互關(guān)系組成的一個(gè)整體。

1）系統(tǒng)是由要素組成的；

2）系統(tǒng)的各要素之間存在著特定的關(guān)系；

3）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使它成為一個(gè)有特定功能的整體；

4）功能是在系統(tǒng)與外部環(huán)境的相互作用中表現(xiàn)出來的。系統(tǒng)的分類：

（1）從系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系看：孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、開放系統(tǒng)（2）從人對(duì)自然的認(rèn)識(shí)程度來看：黑（箱）系統(tǒng)、白（箱）系統(tǒng)、灰（箱）系統(tǒng)。第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日自然界層次性在非生命系統(tǒng)最低層次是夸克，到基本粒子，到原子核；原子；分子。宏觀層次，宇觀層次。在生命系統(tǒng)分子，生物大分子，細(xì)胞，器官，個(gè)體，種群，生態(tài)系統(tǒng)，生物圈。第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日萬物一體的系統(tǒng)自然觀萬物普遍聯(lián)系自然界以系統(tǒng)的方式而存在自然界的系統(tǒng)表現(xiàn)出層次性第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日生生不息的自組織自然觀宇宙的起源和演化元素的起源和演化生命的起源和生物的進(jìn)化第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日大爆炸理論原始火球大爆炸基本粒子形成階段10－6秒鐘后，強(qiáng)子時(shí)代，輕子時(shí)代（宇宙湯）核合成階段3分鐘之后發(fā)生，中子與質(zhì)子形成原子核實(shí)物階段1萬年后，原子、分子、星云第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日宇宙演化鏈宇宙時(shí)物質(zhì)形態(tài)

0秒原始火球大爆炸

10-6秒質(zhì)子與反質(zhì)子湮滅

0.01秒宇宙湯

1秒電子與反電子湮滅

3分鐘氦合成

2x109年星系合成

15.2x109年原始星際云形成

15.4x109年行星地球形成

16.1x109

最古老的巖石形成

19x109

生命起源

19.55x109

初期的魚類

19.6x109

初期的陸生植物

19.95x109

哺乳動(dòng)物

20x109

年人類起源第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日支持大爆炸理論宇宙大爆炸理論真是一部“天書”。但是,它有科學(xué)事實(shí)的有力支持。哈伯紅移3K背景輻射氦的豐度宇宙的年齡第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日宇宙演化的幾個(gè)階段第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日恒星的起源和演化：現(xiàn)代星云說

引力收縮主序星紅巨星高密恒星第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日元素的起源B2FH理論元素在恒星的搖籃中誕生氫燃燒：聚變?yōu)楹ずと紵壕圩優(yōu)樘?、氧碳燃燒：聚變?yōu)殁c、鎂、氖氧燃燒：聚變?yōu)楣?、磷、硫鐵分解：裂變?yōu)楹ぃ罅课鼰嶂卦氐男纬桑衡?、釷等第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日生命的起源和演化恩格斯曾預(yù)言,生命的起源必定是通過化學(xué)的途徑。此預(yù)言得到科學(xué)家大量模擬實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。從無機(jī)物到有機(jī)小分子(氨基酸)從有機(jī)小分子到生物大分子(蛋白質(zhì)核酸)從生物大分子到原始生命原始生命出現(xiàn)以后,經(jīng)歷了從非細(xì)胞到細(xì)胞從單細(xì)胞到多細(xì)胞從低等生物到高等生物