第一篇 第四章 宇宙的结构层次与物质的基本单元
宇宙生命层次概况表
宇宙生命层次概况表(2009-08-06 19:18:15)宇宙维层是无限的，宇宙间的生命层次也是无限的。
人类数学中的数也是无限的。
宇宙分为阴阳两大物质，而人类的数学中分正数和负数。
宇宙归纳分类，大致可分为十大基本维层，佛家称谓“十法界”。
在我们人类的数学中，一切数无论大小，都离不开0至9，也是十个数。
在这十大基本维层中，又可分化出无限的维层。
数学中在每个数后面点上一个小数点，就可以产生无限的数。
而这无限的维层又是“一”，是一个宇宙，是一个法身。
因此说“万法归一”。
人类的数学中又恰巧是逢十进一。
无论多大的数都必须逢十进一，万数归一。
而这个“一”又来自“零”，零就是代表宇宙本性的那个“空无”。
“零”就是那个无形无相、无声无息、无作无为、如如不动的宇宙本性。
而人类数学中的一切数都是从零开始，都从零中产生。
其实，人类运用的数学中已经为我们揭示了宇宙的奥秘，所有的数字，无论多大的数字，都是从零中生出的。
零似乎小得一无所有，但在零中却包涵了宇宙的一切，一切都从零开始，而零却无始无终。
在“宇宙生命层次概况表中”，各道众生虽然所处的维层及生存环境各不相同，但共同的一点，都是由不同的心理原因所造成的。
什么心对应什么道，丝毫不错。
此概况表为我们提示了“六道”的成因，由于人们的分别心分别出善恶，因而产生出“三善道”和“三恶道”。
所以，无论那些执着善还是执着恶的人，都是在造六道之因。
这正是那些修善而又执着善者出不了六道的重要原因。
此表中的另一共同点是，各道都在梦幻境中，所谓“人生如梦”，各道都在作着不同之梦，都认为万事万物及所修之法可以得到，不知“凡所有相，皆是虚妄”，都是过眼烟云，实不可得。
许多修行人更不知道“诸法空相”之理，只是梦中不觉而已。
只有佛是大梦已觉，究竟无梦。
此表还为我们揭示了“一真法界”的心因，正是佛无分无别、清静平等之心所现。
明确为我们揭示了宇宙真相是“有分别就生出十法界，无分别就是一真法界”。
此表为修行人提示了明确的修行目标，修行就是修心，只有修清静平等心才能圆成佛道。
物质的基本结构
第四章物质的基本结构本章导读世界是物质的。
物质的结构层次是怎样的？构成物质的基本单元是什么？这是自然科学研究的重大基本问题，也是从古到今，人类一直不断探索的问题。
从微观角度，物质的基本结构分为三个层次：分子和原子层次、原子核层次、基本粒子层次。
它们分别是原子物理和化学、原子核物理学和粒子物理学研究的内容。
目前，人们对微观世界的认识尺度已经达到1910 米，已发现的基本粒子有400多种，构成物质的基本单元是夸克、轻子和传播子。
基本粒子研究的内容：四种基本相互作用力，粒子的物理性质、粒子的分类、粒子的波粒二象性。
第一节 物质的基本结构人类对物质组成的最小结构的不断探索，推进了人类对微观世界的认识。
所谓的微观世界是指m 1010-（原子的直径为m 1010-）以下的物质世界。
微观世界的研究可分为三个层次：分子和原子层次微观世界 原子核层次基本粒子层次它们分别是原子物理和化学、原子核物理学和粒子物理学研究的内容。
图4-1 从分子到夸克和轻子一、对分子、原子层次的认识过程从古代开始，人类在探索自然奥秘的过程中，就不断探求物质的最小结构单元。
但运用实验和数学分析等手段和方法，真正对物质的基本结构进行科学的研究和解释，是从17世纪开始的。
1661年，英国科学家玻义耳提出了化学元素的概念，为科学地研究化学奠定了基础。
1803年，被誉为近代化学之父的英国化学家和物理学家道尔顿提出了原子论。
认为：元素的最小单元—原子是不可再分割的物质粒子。
1811年，意大利科学家阿伏加德罗提出了分子学说，弥补了道尔顿原子论中忽视了分子和原子区别的缺陷，两者结合形成了“原子—分子学说”。
使化学有了惊人的发展，许多新的化学元素不断被发现。
1871年，俄国化学家门捷列夫研究了原子量与元素性质之间的关系，提出了较完整的化学元素周期表。
周期表揭示出：元素性质的规律性变化与物质结构有关。
启示人们对物质更高层次的探索。
二、对原子核层次的认识过程19世纪，物理学家通过光谱分析技术，发现不同元素的原子都有不同的光谱结构，而同种元素的原子其光谱结构也相当复杂。
理解宇宙的基本结构
理解宇宙的基本结构在人类漫长的历史长河中，宇宙一直以来都是个谜。
对于这个浩瀚、神秘、宏大的世界，人们充满了好奇和探索的欲望。
作为一个发达的文明社会，我们早已通过各种手段，用科学的眼光，探究出了宇宙的基本结构。
一、宇宙的基本结构宇宙是无边无际、时间永恒的存在，充满了天体、行星、星系、星云和恒星等等。
它由四大基本力所构成：引力、电磁力、弱相互作用和强相互作用。
在这个过程中，物理学家们将看到的星系和恒星当做“单个物体”，用非常高的精度来描述它们。
大规模的宇宙结构也开始慢慢浮现。
根据这些规律，人们用近乎完美的数学公式描述出了物质和宇宙的工作方式。
这些描述充分证明了宇宙的普遍性和确定性。
即我们可以通过研究宇宙微观和宏观的规律，来更好地理解宇宙结构与进化。
二、物质的结构所有物质都是由基本粒子构成的。
最初被描绘出来的基本粒子是原子单位，比如电子、质子和中子。
这些基本粒子之间有着非常奇妙的相互作用，可以在一定的条件下形成化学元素。
同时，基本粒子还有三种基本相互作用：强、电磁和弱。
然而，基本粒子表现出来的这些性质只有在非常极端的条件下才能观察到，比如在粒子加速器中或者极端的宇宙环境下。
因此，人们为了更好地了解基本粒子，已经构建了一系列粒子加速器。
三、宇宙大爆炸宇宙大爆炸理论是现代宇宙学发展中最基本、最广泛接受的理论之一。
它最早由俄罗斯天文学家乔治•加莱廷和美国物理学家乔治•霍尼斯提出。
根据这个理论，宇宙是在约138亿年以前爆炸诞生的。
随着时间的流逝，宇宙不断地冷却扩大，形成了氢、氦等原始元素。
而在更长的时间尺度上，各种形状、结构和组成的星系和星云诞生了。
四、暗物质、暗能量随着人类对宇宙越来越深入的探索，越来越多的一些问题逐渐浮现。
其中之一就是暗物质和暗能量。
暗物质是一种不与电磁相互作用、不会发射电磁波的物质。
而暗能量则是一种类比于真空的术语。
它代表一种专门推动万有引力的紧密性质，会产生形成暗物质的“引力场”。
五、宇宙的未来对于宇宙的未来，人们已经有了一系列的预测。
动力地质学原理
第一章地球第一节宇宙宇宙:古人称“四方上下曰宇，古往今来曰宙”。
宇宙是无限、永恒、不断运动变化的客观物质世界。
“宇”是空间的概念，是无边无际的；“宙”是时间的概念，是无始无终的。
一、宇宙中的天体和物质：宇宙的统一性在于它的物质性，即任何宇宙空间无一不是物质的或由物质构成的。
但宇宙中的物质存在于多种形式，一部分物质以电磁波、星际物质等形式呈连续状态弥散在宇宙空间；另一部分物质则积聚、堆积成团，表现为各种堆积形态的聚集实体。
如地球、月球、行星、恒星和星云等。
把包括星际物质和各种积聚态实体在内的所有宇宙星体统称为天体。
宇宙中的天体和物质: ,恒星（star）,星际物质——星际云——星云（一）、恒星（star）：恒星是由炽热气体组成的、自身能够发光的球形或类似球形的天体。
其主要特征是：1、宇宙最重要的天体，集中了宇宙中相当大的能量；2、构成恒星的主要气体为氢、次为氦，其他元素少；3、拥有巨大质量是恒星能发光的基本原因；4、体积悬殊，小则直径千km，大者为太阳的2000倍；5、平均密度相差悬殊；6、距地球非常遥远，最近的半人马座a星4.3 l·y；7、恒星不恒，一直在运动。
（二）星际物质、星际云和星云：1、星际物质：在恒星与恒星之间存在广阔的空间，称为星际空间。
弥漫于星际空间内极其稀薄的物质称为星际物质，包括星际气体和星际尘埃。
2、星际云：星际物质的密集形式。
3、星云：星际物质更加庞大和更加密集的形式，呈云雾状。
（三）天体系统（sphere systems）和星系：宇宙中物质是运动的，并有一定的系统和规律，相互吸引和旋转，形成不同层次的天体系统。
如月地系统，太阳系、银河系等。
二、宇宙的起源：20世纪初，天文学家斯里弗尔（V.M.Slipher）发现星系以每秒数十万米高速退行；1929年，哈勃（E.P.Hubble）观测到河外星系退行资料，离我们愈远退得愈快；1916年，爱因斯坦（A.Einstien）提出广义相对论，演绎出宇宙在膨胀的理论；天文学家继续观测证明，宇宙在膨胀；宇宙大爆炸的产物; 距离今约150亿年。
宇宙基础知识(1)
宇宙基础知识（1）胡经国《宇宙基础知识》全文目录一、前言二、宇宙的基本概念三、宇宙的组成与结构四、宇宙的年龄五、宇宙大爆炸起源概说六、宇宙大爆炸学说七、大爆炸宇宙模型八、宇宙大爆炸理论的论据九、宇宙有中心吗？十、宇宙大爆炸学说评价十一、十大可能外星生命发源地下面是正文一、前言1、关于宇宙微波背景辐射图的报道据《每日邮报》2010年报道，欧洲科学家利用“普朗克”天文望远镜完成了首张全天域宇宙微波背景辐射图。
该图成功地捕捉到了宇宙大爆炸起源的遗留痕迹，对于宇宙起源和演化过程的研究具有巨大的科学价值。
宇宙微波背景辐射，又称3K背景辐射，是一种充满整个宇宙的电磁辐射，是宇宙大爆炸产生的残余电磁辐射。
其特征与绝对温标2.725K的黑体电磁辐射相同；其频率属于微波范围。
绝对温标亦称开氏温标，用符号K表示。
它也是一种热力学温标。
该温标规定：摄氏零下273.15℃，为绝对温标的零点，称为绝对零点或绝对零度。
其分度法与摄氏温标相同，即绝对温标上相差1K时，摄氏温标上相差1℃；所不同的只是，绝对温标上水的冰点定为273.15K，沸点定为373.15K。
绝对零度等于零下273.15℃，约等于零下273℃。
上述历时6个月完成的宇宙微波背景辐射图，全景展示了孕育人类的银河系的现状，同时提供了宇宙形成之初的珍贵信息。
图像上遍布于整个银河的宇宙尘埃网络，是正在形成或已经开始其生命历程的新星的摇篮。
宇宙微波背景辐射图，为人类勾画出一张137亿年前大爆炸后新生宇宙的蓝图。
图片上颜色的深浅变化代表了温度和密度的细微差别。
从某种程度上说，恰恰是这些细微差别，使最初的宇宙的某些区域密度加大，最终演化成为今天的各大星系。
宇宙微波背景辐射覆盖整个宇宙。
但是，在这张图像上，许多部分都被银河掩盖了。
科学家将通过精密的数据分析，剥离出全宇宙的微波背景辐射信息，并希望能够从中得出大爆炸后宇宙膨胀的详细过程。
2、“普朗克”天文望远镜2009年5月14日，在法属圭亚那库鲁航天中心，欧洲阿丽亚娜5-ECA型火箭发射升空。
宇宙篇宇宙的核心价值、层级架构和核心机制
宇宙篇宇宙的核心价值、层级架构和核心机制整个宇宙的核心价值，不在于形形色色的物质属性的星体和星系，不在于不可观不可感的非物质，而是承载所有类型的精神性生命体；生命体，分为精神性生命体（比如人、动物等）和非精神性生命体（比如植物等）——而承载所有类型的精神性生命体，并使其不断运动发展，是整个宇宙的核心价值；所有的精神性生命体，宗教将其分为六个类型，分别充斥于宇宙各处每一个完整、独立的星系中；极端一点的话，假设某一个星系中不存在精神性生命体，那么这个星系当不会存在，因为其没有存在的核心价值——如果整个宇宙没有任何的精神性生命体，那么整个宇宙当不会存在，因为其没有存在的核心价值；先有精神性生命体需要运动发展的需求，宇宙才会产生、各种属性的星系星体才会产生——这就是核心价值；而一切非精神性生命体，都是精神性生命体的发展辅助。
宇宙的层级架构宇宙分为三个层级架构：其一，是各处的星系星体其二，是各处的精神性生命种群其三，是各处的智慧文明整个宇宙分为这三个层级架构，以此作为发展整个宇宙的运行机制；宇宙各处，只要想实际运行宇宙的核心价值——即承载各类精神性生命种群，那么就先要在该区域建立具体的星系星体，以此作为载体，然后再发展各类型的精神性生命种群，这个顺序在宇宙各处都是必然遵守的；建立具体的星系星体、发展各类型的精神性生命种群，这两者是容易的，时间跨度相比较而言不会很漫长，但是创造并发展智慧文明，却是极其漫长的，这个过程伴随着整个宇宙的运动一起发展；在人类历史中，建立星系星体、发展各类型精神性生命种群，在远古时期的神话传说中是可以窥见的，而智慧文明则是一直在进行着的；不仅太阳系、银河系，宇宙各处的星系，都在按照这样的顺序逐渐各自发展。
宇宙的核心机制宇宙的核心，是所有类型的精神性生命种群；宇宙的核心机制，是所有类型精神性生命种群之间的【转化机制】；宇宙的层级架构，是实现【转化机制】的具体载体；为了保障所有类型的精神性生命个体都能够进行持续不断的自身运动发展，那就得有阶段与阶段之间的过渡机制，这个过渡机制就是宇宙的核心机制——【转化机制】；宇宙的核心，在于精神性生命体；宇宙的核心机制，在于各类型精神性生命体之间的转化；这个【转化机制】科学层面来说，是不同生命存在形式的转换；哲学层面来说，是不同运动发展阶段的衔接；宗教层面来说，是六道众生的相互转化。
自然科学概论教学大纲
自然科学概论教学大纲适用专业：科学教育学时数：30 学分数：21、课程类别：《自然科学概论》课程是科学教育专业开设的课程２．教学目的：通过学习，让学生了解现代科学技术已经成为社会发展的推动力，影响着国家的经济实力、政治实力、军事实力。
谁在现代科学技术上领先，谁就会占领国际激烈竞争的制高点，谁就会在政治上、经济上、军事上掌握更多的主动权。
谁在现代科学技术上落后，谁就要被动挨打受欺凌。
现代科学技术极大地推动了社会生产力的发展，使人类走向信息时代。
现代科学技术正在改变着产业结构、经济结构、社会结构、生产方式、生活方式和思维方式。
现代科学技术是人类社会发展的巨大推动力，人类社会发展进步又为现代科学技术的开拓提供了广阔的天地。
现代科学技术的发展和社会的进步都将是永恒的。
第一编当代自然科学中的重大基本问题第一章宇宙的起源和演化教学时数: 4课时教学目标：1、了解现代天文学理论下的宇宙概观；2、了解宇宙大爆炸理论的基本内容；3、了解星系的起源和演化；4、了解恒星的起源和演化；5、了解太阳系的起源和演化。
重点：宇宙概观，宇宙大爆炸理论的基本内容。
难点：宇宙的起源和演化。
教学内容：宇宙概观天文学的回顾宇宙的起源和演化星系的起源和演化恒星的起源和演化太阳系的起源与演化第二章地球的起源和演化教学时数: 4课时教学目标：1、了解地球起源和演化；2、了解地球的基本状况和物理性质；3、初步了解地球大地构造理论；重点：地球起源和演化、地球的物理性质、地球大地构造理论。
难点：地球的起源和演化教学内容：地球的起源与演化过程地球的基本状态和物理性质太阳活动与地球表面的变化地球的大地构造理论地球科学第三章生命的本质与智力的起源教学时数: 4课时教学目标：1、了解生命的物质基础；2、初步认识生命的本质；3、了解蛋白质、核酸与生命的密切关系。
重点：对生命的物质基础的了解和本质的认识。
难点：对生命本质的认识。
教学内容：生命的物质基础生命的本质生命的起源与生物进化人类智力的起源和进化第四章宇宙的结构层次和物质的基本单元教学时数: 2课时（自学）教学目标：1、了解宇宙的结构层次划分，能初步认识宇宙结构层次图；2、初步了解基本粒子的发现和分类；3、初步了解物质的基本单元和夸克模型。
宇宙进化的8个层次结构
宇宙进化的８个层次结构ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＥｉｇｈｔＬｅｖｅｌｓｏｆｔｈｅＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅＵｎｉｖｅｒｓｅ徐光宪（北京大学化学与分子工程学院,教授、中国科学院院士北京１００８７１）一、大爆炸宇宙模型［１-３］１宇宙演化与生命起源是自然界最大的奥秘自古以来,无数先哲和学者为揭开宇宙的创生和生命的起源提出了种种假设。
相传５０００年前伏羲氏得《河图》而创画八卦。
伏羲八卦方位图的要义是:太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦,八卦生六十四爻。
这就是说,天地宇宙是由简单向复杂演化的。
我们的祖先能在几千年前对天地万物的生长发展过程,提出这样高度概括的哲学总结,实是难能可贵的。
这种发现的宇宙观,并不带有上帝创造世界等神话迷信色彩。
这是朴素的唯物论,也是人类历史上最早提出了二进位记数制,直到今天仍有深远的哲学意义。
它和现代科学提出的大爆炸宇宙理论的哲学思想是一致的。
对我们先人提出的八卦图,要吸取它合理的、符合现代科学的精华,特别是它的二进位记数制。
而有些人利用八卦来搞占卜和封建迷信活动,那是反科学和反历史进步的,我们当然要予以坚决反对。
最先在１９２２年提出宇宙膨胀模型的是苏联数学家佛里德曼（１８８８～１９５３）,随后,１９２９年美国天文学家哈勃（１８８９～１９５３）发现宇宙处在膨胀之中,建立了哈勃定律。
１９４８年,俄裔美国物理学家伽莫夫（１９０４～１９６８）在爱因斯坦１９１７年提出的《根据广义相对论对宇宙所作的考查》的基础上,以哈勃定律为根据,提出宇宙起源于热爆炸的学说。
这一学说认为宇宙的过去要比现在小得多,最初可能是一个温度非常高、密度非常大的“原始火球（ｐｒｉｍｅｖａｌｆｉｒｅｂａｌｌ）”,通过大爆炸而迅速膨胀、温度迅速降低,逐渐形成现在的宇宙。
这一学说后来得到越来越多的实验和理论支持,经过许多科学家的不断改进,发展成为现在的大爆炸宇宙模型（ｔｈｅＢｉｇＢａｎｇＭｏｄｅｌ）。
２大爆炸宇宙模型的实验根据（１）哈勃（ＥＨｕｂｂｌｅ）定律１９２９年哈勃在仔细研究了一批星系的光谱之后发现,绝大多数星系的谱线都表现出红移,而且红移量大致与星系和观察者的距离成正比。
《现代科学技术导论(第四版)》电子教案 第1篇第4章宇宙的结构层次和物质
七、夸克模型
• 1964年，盖尔曼 〔M.Gell－Mann, 1929-〕和兹瓦格 〔G .Zweig〕分别独 立提出了形象的、易于 理解的强子结构模型— 夸克模型,该模型认为 “强子是由三个更根本 的粒子(现记为上夸克、 下夸克、奇异夸克)组 成〞。
现代科学技术导论-第1篇第4章宇宙的结构层次和物质
六、第一代“根本粒子〞
• 汤川秀树的理论被确立之后，原子核内相互作用的 理论研究开始活泼起来。π介子发现以后,许多物理 学家认为,组成物质的根本单元〔称为第一代根本粒 子〕都找到了。
• 物理学家立即认识到原子核由质子p和中子n组成， 通常就把质子和中子称为核子。核子由比电磁相互 作用〔电磁力〕更强的相互作用——核相互作用 〔核力〕结合成原子核，否那么，原子核就会因为 带正电荷的质子间的斥力而崩解。核力就是强相互 作用力。核力仅在原子核线度〔约10-13cm〕范 围内呈现，它是短程力，粗略地说，核力是一种强 吸引的短程力。
现代科学技术导论-第1篇第4章宇宙的结构层次和物质
• 十、粒子物理面临的挑战 20世纪60年代以来，粒子物理学有很大进展，但 仍有许多根本问题需要解决。如：为什么看不见夸 克？夸克和轻子有没有结构?难道它们是最根本的 吗?标准模型预言的希格斯粒H子为什么至今尚未发 现?弱作用下粒子反粒子变换—宇称联合反演对称 性〔CP)破坏的来源是什么?这些问题都是今后粒 子物理要研究的课题。标准模型仍存在着问题，人 们希望能在理论和实验上取得新的结果，使标准模 型有所突破。物理学的根底是实验，因此，人们寄 希望于未来的超高能和高亮度加速器。
• 大约在公元前400多年， 古希腊哲学家德谟克利 特把构成物质的最小单 元叫做“原子〞，认为 宇宙万物乃至灵魂都是 由这种不可分割的原子 构成的。
《宇宙》的主要内容
《宇宙》的主要内容
《宇宙》是一部关于宇宙的科学著作，它涵盖了宇宙的起源、演化、结构、物质组成、黑洞、星系、星云、星际介质等各个方面的知识。
1. 宇宙的起源：书中会介绍宇宙大爆炸理论，即宇宙起源于一次巨大的爆炸事件。
作者会讨论宇宙的初始状态、能量密度、温度等方面的内容，并解释宇宙在演化过程中遵循的基本物理规律。
2. 宇宙的演化：作者会详细描述宇宙的演化过程，包括宇宙的膨胀速率、星系的形成与发展、恒星的形成与演化等。
读者可以了解到宇宙在不同时间尺度上的演化过程，从宇宙的初期到现在的不同阶段。
3. 宇宙的结构：书中会介绍宇宙的结构，包括宇宙尺度的分布、星系、星云、星际介质等组成部分。
读者可以了解到宇宙中不同结构的特点、形成原因及它们的相互关系。
4. 物质组成：宇宙中的物质主要由普通物质（包括原子、分子等）和暗物质组成。
书中会介绍宇宙中各种物质的特性以及它们对宇宙演化的影响。
5. 黑洞：黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，《宇宙》中也会对黑洞进行详细介绍。
读者可以了解到黑洞的形成、性质、发现方法以及黑洞对周围物质的影响。
通过《宇宙》，读者可以更全面地了解宇宙的奥秘、宇宙学的基本概念和理论。
这本书既适合对宇宙学感兴趣的初学者，也适合希望深入了解宇宙学的专业人士阅读。
河北省高等教育自学考试课程考试大纲 .doc
河北省高等教育自学考试课程考试大纲课程名称现代科学技术基础课程代码 03130第一部分课程性质与学习目的一、课程性质与特点本课程是高等教育自学考试开设的专业基础课之一。
现代科学技术极大地推动了社会生产力的发展，使人类走向信息时代。
现代科学技术正在改变着产业结构、经济结构、社会结构、生产方式、生活方式和思维方式。
该门课程系统地介绍了现代科学技术在现代社会中的重要地位，阐述了当代自然科学中所面临的重大基本问题以及作为支撑现代文明的八大高新技术。
二、课程设置的目的和要求设置本课程，为了使考生能够把握现代科学技术基础知识，《现代科学技术基础》是一门既能增长现代科学技术的最新知识，又能从中得到指导实际工作的策略的很重要的一门基础性课程。
本课程从当代自然科学中所面临的重大基本问题以及作为支撑现代文明的高新技术两方面为我们提供了新的知识和方法。
今天的科学技术已经成为社会发展的推动力，今日的国家经济、民族文化、社会生活、人民教育等各项事业都与科学技术有着十分密切的关系。
因此，了解和认识现代科学技术基础知识以及它在生产的方方面面的应用，对于思想政治教育专业的学生来说，是十分重要而且非常必要的。
通过本课程学习，要求考生正确理解自然科学、高新技术的有关概念和特征，掌握现代科学的基础知识，了解和把握当代自然科学中所面临的宇宙的起源和演化、地球的起源、生命的本质与智力的起源、宇宙的结构层次和物质的基本单元几个重大基本问题以及作为支撑现代文明的微电子技术与计算机技术、现代信息技术、新材料技术、激光技术、空间技术、新能源技术、海洋开发技术等八大高新技术，从而开阔眼界，扩大知识面，弥补知识结构上的不足和欠缺，提高学员的科学素养，建立学员新的科学的思维方式。
三、与其它课程的关系《现代科学技术基础》是一门带有理科性质的学科，对于文科学生来说，学起来有点难度。
该课程是与《马克思主义哲学》、《科学思维方法论》等密切相关的学科，《马克思主义哲学》、《科学思维方法论》与《现代科学技术基础》是一般、特殊与具体的关系，是学习《马克思主义哲学》、《科学思维方法论》的基础，在学习本课程之后，再修《人生哲学》和《科学思维方法论》等课程，则更利于学生领会和理解其内容和本质。
现代科学技术导论题目
DNA 分子结构的是沃 森和克里克。
71、组成核糖核酸的 核苷酸有 4 种，腺嘌 呤核苷酸、 鸟嘌呤核苷 酸、胸腺嘧啶核苷酸和 胞嘧 啶核苷酸；组成
脱氧核糖核酸有 4 种， 腺嘌呤脱氧核苷氧核苷酸。
72、 一个核酸分子是 由许多核苷酸通过核 苷酸的戊糖与另一个
28、星系是宇宙 的基 本单元， 恒星是星系的
基本单元， 恒星是将宇 宙原始物质合成各种 重 元素的熔炉。星系
中恒星间的区域不是 真空， 而是充有星际物 质， 主要是气体云、尘 埃云组 成的巨大分子 云。
29、恒星的形成 30、恒星形成研 两个发展方向：
究的 单体
恒星的形成的具体过 程； 揭示恒星形成的 统计规律。 31、恒星的演化过程： 分 4 个阶段，初始阶 段、亚稳阶段、 周期性 收缩膨胀阶段、 引力塌 缩 阶段。 32、恒星的三种结局。 33、太阳大气分三层， 由内向外依次是光球、 色球和日冕。 34、光球是肉眼 所见 到德尔太阳表面层， 厚 300-500km ，其中包括 太阳黑子、 光斑、 白光 耀 斑，黑子活动周期 为 11 年，磁场极性变 化周期为 22 年。色球 是太阳大气中间一层， 是一个 充满磁场的等 离子层， 常有耀斑、 日 珥、冲浪、喷焰的爆发； 日冕是太阳大气最外 层，延伸 几个太阳半 径至更远， 由质子、 高 度电离的离子和高速 的自由电子组成， 日冕 气体向外扩散 形成太 阳风， 向空间辐射出高 温匀速低密度等离子 体流。 第二章 地球的起源和 演化
宇宙的基本结构知识点梳理
宇宙的基本结构知识点梳理1.宇宙的基本构成单位2.宇宙的大尺度结构宇宙的大尺度结构是指宇宙中的星系群、星系团和超星系团等组织形态。
星系群是由几十到几百个星系组成的天体集合。
星系团是由几百到几千个星系组成的更大规模的天体集合。
超星系团是由多个星系团组成的更大规模的结构。
3.宇宙的层次结构宇宙的层次结构是指在大尺度结构的基础上，宇宙还有更大尺度的超大尺度结构和超高度结构。
超大尺度结构是指在宇宙的大尺度结构之上，存在着更大规模的结构，比如宇宙蜂窝结构和宇宙超级簇等。
超高度结构是指在宇宙的时间维度上，存在着更高级别的结构，比如宇宙的膨胀和演化。
4.宇宙的结构形成和演化宇宙的结构形成和演化是指宇宙中结构的产生、发展和变化。
根据目前的宇宙学理论，宇宙的结构起源于大爆炸以后的微小密度起伏。
这些微小密度起伏在宇宙的膨胀和演化过程中逐渐放大，形成了现在的星系、星系群和星系团等大尺度结构。
5.宇宙的结构观测和研究方法为了了解宇宙的结构，科学家们采用了多种观测和研究方法。
其中包括天文学观测手段，如望远镜观测、射电天文观测和红外观测等；以及物理学研究方法，如宇宙学模型建立、数值模拟和数据分析等。
这些观测和研究方法帮助我们揭示宇宙中的结构形态和演化过程。
综上所述，宇宙的基本结构由星系、大尺度结构和层次结构组成。
星系是宇宙中的基本构成单位，大尺度结构包括星系群、星系团和超星系团等组织形态，而层次结构又包括超大尺度结构和超高度结构。
宇宙的结构形成和演化是通过宇宙膨胀和演化的过程中微小密度起伏的放大而形成的。
通过天文学观测和物理学研究方法，科学家们可以深入研究宇宙的结构和演化过程。
我的第一本万物科学书
我的第一本万物科学书科学是一门探索自然规律的知识体系，而万物科学则是对宇宙中无尽事物的全面研究。
我的第一本万物科学书是我对科学世界的第一次探索，它带我进入了一个充满奇妙、神秘和无限可能的领域。
第一章认识宇宙在这个章节中，我学习了地球的起源和演化，探索了宇宙中的星系、行星和恒星。
我了解到宇宙的奥秘和无限宽广，这让我对宇宙的未知感到好奇和兴奋。
第二章生命的起源在这一章节中，我学习了生命的起源和进化。
我了解到生命是如何从简单的有机分子逐渐演化成复杂的生命体的。
我也了解到了生物多样性的重要性，以及如何保护和维护生物多样性。
第三章物质的组成在这一章节中，我学习了物质的基本组成和性质。
我了解到原子是物质的基本单位，分子是由多个原子组成的。
我还学习了化学元素和化合物的特性，以及化学反应的原理和应用。
第四章力的世界在这一章节中，我学习了力的基本原理和应用。
我了解到力是物体相互作用的结果，可以改变物体的运动状态。
我还学习了力的测量和力学定律，如牛顿运动定律和万有引力定律。
第五章能量的转化在这一章节中，我学习了能量的基本概念和转化方式。
我了解到能量是物体运动和变化的基本原因，可以从一种形式转化为另一种形式。
我还学习了能量守恒定律和热力学定律，以及能源的利用和管理。
第六章光的世界在这一章节中，我学习了光的基本性质和传播规律。
我了解到光是一种电磁波，具有波粒二象性。
我还学习了光的反射、折射和干涉现象，以及光的应用，如光学仪器和光通信。
第七章电的世界在这一章节中，我学习了电的基本原理和应用。
我了解到电是带电粒子的运动，可以产生电流和电场。
我还学习了电路和电磁感应的原理，以及电能的传输和利用。
第八章数学的奥秘在这一章节中，我学习了数学的基本概念和运算规则。
我了解到数学是一种抽象的符号系统，用于描述和研究数量、结构、空间和变化。
我还学习了代数、几何、概率和统计等数学分支的应用。
第九章科学的方法在这一章节中，我学习了科学的研究方法和实验设计。
《自然科学发展概要》教学大纲
《自然科学发展概要》教学大纲一、课程基本信息英文名称：An Outline of Natural Science Development课程编号：课程学时：16学时课程学分：1学分适用专业：人文社科本科生课程性质：必修开课单位：理学院开课学期：一年级下学期先修课程：无二、课程教学目标目标1：提高人文社会科学学生对自然科学的兴趣，激发学生学习、了解、探索自然科学的热情。
目标2：了解和掌握自然科学发展的基本规律和特征，学习和掌握自然科学研究的思维方法和自然科学发明创造的基本要素。
课程教学目标与毕业要求对应关系表注：“毕业要求指标点”是指人才培养方案中“二、毕业要求”的相关内容；请在相应的表格内打“√”。
三、课程要求(本课程的教学方式，要求学生掌握的知识、方法，培养的能力，教学准备以及作业情况等要求)通过本课程的学习，使学生能够了解自然科学的基本性质、体系结构、社会功能、发展趋势和特点，清晰地理解自然科学各学科产生形成的背景和条件，发展历史，重大理论和发明的创造过程，及其对人类发展的贡献和意义。
同时，使学生掌握自然科学各学科的基本研究方法和创造性思维方式，提高他们了解自然科学的热情，促进他们对人文社会科学和自然科学的研究方法进行对比反思，为培养创造性复合人才奠定基础。
本课程教学方式采用讲座的形式，全部采用电子教案形式授课，强调内容的生动性。
课程内容重点是立足于自然科学的发展，突出各学科的发展前沿和重大基本研究问题，科学研究方法和学科发展趋势。
难点是自然科学各学科科学原理讲解深度的把握程度，做到深入浅出，通俗易懂。
教学效果力求通俗性、趣味性、知识性。
教学形式追求生动性，学术性，思维性。
体现文科学生的特点，留给学生适当自由遐想的空间。
本课程不布置额外的课后作业，鼓励学生阅读相应的参考书或者课外读物，以此扩大自然科学相关的知识面。
四、教学内容第1章当代自然科学中的重大基本问题（7学时）知识要点：1.1 宇宙的起源和演化;1.2 地球的起源和演化;1.3 生命的本质与人类智力的起源;1.4 宇宙的结构层次与物质的基本单元.第2章现代高新技术（9学时）知识要点：2.1 生物技术;2.2 微电子和计算机技术;2.3 现代信息技术;2.4 新材料技术;2.5 激光技术;2.6 空间技术;2.7 新能源技术;2.8海洋开发技术.课程教学目标与教学内容、教学方法对应关系表注：教学方法如，讲授法、讨论法、实验法、演示法等；请根据教学目标和教学内容安排适当的的教学方法，并在相应的表格内打“√”。
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第一篇第四章宇宙的结构层次与物质的基本单元（p78-79）第一节宇宙的宇观、宏观和微观三个层次构成物质的基本单位是夸克、轻子和传播子。
宇宙按其空间尺度和质量大小可分为宇观、宏观和微观三个层次。
一、微观层次（弱、强相互作用和电磁相互作用是支配微观层次的决定性因素）微观层次通常又分为粒子亚原子和原子分子两个层次。
随着原子核增大，质子间静电排斥逐渐增大，最终超过核力的约束，就不存在稳定的原子核，强相互作用与电磁相互作用的平衡条件决定原子大小的上限。
二、宏观层次（电磁相互作用是支配宏观层次的决定性因素）宏观物质是由大量原子分子形成的凝聚体系，其稳定条件是电子受原子核的为库伦吸引与电子之间因泡利不相容而有的排斥之间的平衡。
密度随体积或质量的增加而略有增加，万有引力逐渐增强并开始起作用。
三、宇观层次（万有引力相互作用则是支配宇观层次的决定性因素。
）在这个系列中，随着尺度和质量的增加，密度逐渐减小。
万有引力作用与电磁相互作用不同，它不能屏蔽和中和，随着质量的增加，万有引力逐渐占支配地位的相互作用。
弱强相互作用和电脑相互作用是支配微观层次的决定性因素，电磁相互作用是支配宏观层次的决定性因素，而万有引力相互作用则是支配宇观层次的决定性因素。
1661年，英国科学家玻意耳提出了化学元素概念，为科学地研究化学奠定了基础。
1803年，英国化学家和物理学家道尔顿用原子的概念阐明化合物的组成及其所服从的定量规律，并通过实验来测定不同元素的原子质量之比。
这种始于化学的原子假说叫做“化学原子论”。
1811年，意大利科学家阿伏伽德罗提出了分子假说，弥补了道尔顿原子学说中忽视了原子和分子区别的缺陷，两者结合成为“原子——分子学说”。
1869年，俄国科学家门捷列夫发现了元素的周期性递变规律并制成了元素周期表。
在人类认识物质结构的进程中，这是一个重大的成就。
第三节物质结构的基本单元1964年，盖尔曼提出了夸克模型，认为强子，包括质子和中子，都是由夸克组成的。
一、第一粒子——电子的发展1897年，汤姆孙发现阴极射线粒子称为“电子”。
电子有一种运动属性，叫做自旋，自旋是微观世界粒子特有的属性，电子是人类发现体现这种特性的第一个粒子。
只参与电磁相互作用和弱相互作用，电子是质量很小的粒子，成为轻子。
电子的Q=-1，轻子数L=+1。
汤姆孙1906年获诺贝尔物理学奖，被誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。
二、质子的发现英国物理学家卢瑟福证实了质子的存在。
参与包括强相互作用在内的一切相互作用。
质子的质量大，称为重子。
质子的重子数B=1。
三、中子的发现查德威克由于发现中子而获1935年度诺贝尔物理学奖。
证明了原子包含质子，中子（氢原子例外），其质量数等于质子和中子相对质量的总和，原子序数等于质子数目。
中子不带电，参与强相互作用在内的一切相互作用。
重子数B=1，自由中子是不稳定的，它会蜕变为（一个质子、一个电子、一个反中微子）（参见p84）反中微子是一种既无质量又不带电的粒子。
四、反粒子——正电子的发现安德森通过观测云室照片，发现了正电子e+，正电子的发现具有十分重要的意义，它是人类认识反粒子的开端。
正电子参与磁相互作用和弱相互作用，电子的Q=+1，轻子数L=-1。
同样，互为正反粒子的质子和反质子的质量m、寿命r、自旋J都相同，仅电荷数Q、重子数B 等符号相反。
正反粒子相互作用的特征是它们碰撞时湮没，生成相加量子数为零的态。
五、原子核结构模型与π介子的发现1936年，玻尔发现原子核的密度几乎都相同，因此提出了液滴模型。
这个模型比较好地解释了核裂变现象。
宇宙间有两种普遍的相互作用，一是万有引力，一是电磁力。
1935年，日本物理学家汤川秀树为了解释核子之间的相互作用，提出了它们之间是通过交换π介子而实现的。
汤川秀树指出，π介子的自旋角动量J=0，参与强相互作用在内的一切相互作用。
π介子有三种：π+介子，Q=+1；π0介子，Q=0；π-介子，Q=-1。
汤川秀树还预言了π介子的质量mπ。
1937年，安德森在宇宙射线的研究中发现了一种质量为电子207倍的粒子，它并不是传递核力的那种介子，而是另一种粒子叫做μ，属于轻子类。
1947年，英国物理学家鲍威尔用乳胶研究宇宙射线终于发现了π介子，其质量是电子的273倍。
以π介子传递方式产生的相互作用具有这样的特点：强度极大、独立于电荷、作用距离和作用时间均极短。
这种相互作用被称为强相互作用。
六、第一代“基本粒子”物理学家认识到原子核由质子P和中子n组成，通常就把质子和中子称为核子。
核子由比电磁相互作用（电磁力）更强的相互作用——该相互作用（核力）结合成原子核，原子核就会因为带正电荷的质子间的斥力而崩解。
核力就是强相互作用力。
核力仅在原子核线度（约10-13cm）范围内呈现，它是短程力。
核力是一种强吸引的短程力。
七、超子的发现1.∧超子的发现与奇异数S的引入∧粒子有自旋角动量J，参与强相互作用的一切相互作用。
Q=0。
∧粒子质量比核子（质子和中子）大，称为超子。
超子也属于重子一类，∧超子的重子数B=1。
奇异数是强子（重子和介子）的重要属性，它在相互作用过程前后的变化量的值是过程能否发生，是强作用、电磁作用或弱作用的判据。
2.Ω超子的寻找1964年，在美国的布洛克海文国家实验室在氢气泡室中发现了Ω-粒子，Ω-粒子的发现是超多重态理论的重大胜利。
超子是奇异数S不为零的重子的通称。
超子的寿命大于10-22s，以发射光子或以弱相互作用方式衰变。
超子的发现说明，第一代基本粒子并不是构成物质结构的基本单位。
八、夸克模型1964年，盖尔曼和茨威格分别独立提出了形象的、易于理解的强子结构模型——夸克模型，该模型认为“强子是由三个更基本的粒子（上夸克、下夸克和奇异夸克）组成”。
第四节微观粒子的性质自然界存在着四种基本的相互作用力，即万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力和强相互作用力。
微观粒子参与四种基本的相互作用。
1.万有引力万有引力表现为所有粒子之间的一种长程吸引力。
（万有引力：太阳系中任何两个天体间存在着相互吸引的作用力，并且这一引力也存在于地面的任何两个物体之间。
这一引力的大小不仅与物体间的距离平方成反比，而且与两物体的质量的乘积成正比——万有引力定律。
）2.电磁相互作用力这种力是使同号电荷相互排斥而异号电荷相互吸引的一种长程力。
电流产生、化学反应、原子和分子的构成、晶体的形成等，都是电磁力起的作用。
建立电磁场理论的是苏格兰卓越的物理学家麦克斯韦。
原子得以构成并保持其稳定性，全靠电磁力起作用。
分子的形成则是靠电磁力的剩余作用。
一切化学力都是剩余电磁力，即本质上是电磁力。
包括人类在内的所有生物的存在形式，全是由电磁力来约束的。
3.弱相互作用力弱力属于微观力。
在微观粒子世界中，粒子之间的相互作用是通过碰撞而实现的。
对于弱相互作用力来说，表现为中子的β衰变。
即：中子衰变成质子、电子与电子中微子。
实验测得这种力的强度比电磁力弱得多，于是把这种力称为弱力。
在费曼图中表现为：中子与电子中微子发生碰撞，在碰撞过程中发生了力的作用，这种力就是弱相互作用力。
碰撞后的中子改变方向，其固有能量与动量都发生改变，变成了质子（准确的说是：碰撞后中子改变运动方向，与观测时空成角，被观测成了质子）。
同样，电子中微子也改变方向，固有能量与动量也发生改变，变成了电子（准确的来说是：碰撞后电子中微子改变运动方向，与观测时空成角，被观测成了电子）。
4.强相互作用最初人们推测强力是一种能使原子核得以形成并保持稳定的力，故又称核力。
最早认识到的质子、中子间的核力属于强相互作用，是质子、中子结合成原子核的作用力，后来进一步认识到强子是由夸克组成的（根据夸克模型，介子由一个夸克和一个反夸克组成；重子由三个夸克组成。
例如，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由两个下夸克和一个上夸克组成），强作用是夸克之间的相互作用力。
强作用最强，也是一种短程力。
强作用具有最强的对称性，遵从的守恒定律最多。
强作用引起的粒子衰变称为强衰变，强衰变粒子的平均寿命最短，强衰变粒子称为不稳定粒子或共振态。
5.强子、轻子和传播子根据作用力的特点，可把微观粒子分为强子、轻子和传播子三大类。
强子是所有参与强力作用的粒子的总称，它们由夸克组成。
现有粒子中绝大部分是强子，例如质子、中子（根据夸克模型，介子由一个夸克和一个反夸克组成；重子由三个夸克组成。
例如，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由两个下夸克和一个上夸克组成）、π介子等属于强子。
轻子只参与弱力、电磁力和引力相互作用，而不参与强相互作用。
轻子共有六种，即电子、电子中微子、缪子、缪子中微子、陶子、陶子中微子。
电子、缪子和陶子是带电的，所有的中微子则不带电。
陶子是1975年发现的重要粒子。
它的质量很大，是电子的3600倍，质子的1.8倍，不参与强作用，仍属轻子，因而又称重轻子。
传播子也属于基本粒子。
每一种力都通过一种相应的传播子来传播。
弱子的传播子是W+、W-和Z0中间玻色子，它们是1983年被发现的，非常重，质量是质子的80-90倍。
电磁力的传播子是光子。
强力的传播子是胶子。
引力的传播子叫引力子，由于引力作用太弱，极难探测到，至今尚未发现。
二、微观粒子的尺度三、微观粒子的质量微观粒子的质量是粒子的主要特征量。
现有的粒子质量范围很大，包括从0到90GeV。
光子、胶子是无静止质量的；电子质量很小，只有0.5MeV；π介子质量为电子质量的280倍；质子、中子都很重，接近电子质量的2000倍，约为1GeV；已知重要的粒子是Z0，其质量为90GeV。
已被确认的六种夸克，从下夸克到底夸克，质量从小到大。
四、微观粒子的寿命粒子的寿命也不尽相同。
电子、质量、中微子和光子及其各自的反粒子的寿命长，它们被称为稳定例子，也称“长寿命”粒子，而其他绝大多数的粒子是不稳定的粒子。
（不稳定的意思是指这些粒子存在的时间很短）五、正、反粒子对称19世纪未（1897年，汤姆孙）发现了电子，测得了它的质量和所带的负电荷。
1932年安德森发现了一个与电子质量相同但带一个正电荷的粒子，称为正电子。
每一个粒子都有相应的反粒子。
质子、中子、电子、夸克和轻子均是如此。
反粒子的反粒子就是它的本身。
两个粒子是相互的反粒子，那么它们就有相反的电荷（电荷大小相等但符号相反）和相同的质量。
有些电中性的粒子，如光子，是它们自己的反粒子。
一对正、反粒子相碰可以湮没，变成携带能量的光子，即粒子质量转变为能量。
两个高能粒子碰撞时有可能产生一对新的正、反粒子，即能量也可以转变成具有质量的粒子。
六、微观粒子的自旋粒子还有另一种属性——自旋。
微观粒子一个非常重要的区别是它们的自旋角动量不同。
自旋是在数值上描述粒子绕自己的轴旋转的快慢。
自旋为半整数的粒子称为费米子，为整数的称为玻色子。