实验新发现和现代物理学革命1
科学发现,发明的事例
科学发现,发明的事例
以下是一些科学发现和发明的事例：
1．牛顿发现万有引力定律：牛顿通过观察苹果落地，发现了万有引力定律，揭示了行星运动的规律。
2．爱因斯坦发明相对论：爱因斯坦提出了相对论，揭示了时间和空间的相对性，对物理学产生了深远的影响。
3．达尔文发现物种进化论：达尔文通过研究生物多样性，发现了物种进化论，揭示了生物进化的规律。
4．瓦特发明蒸汽机：瓦特通过对蒸汽机的改进，发明了现代蒸汽机，开启了工业革命的新时代。
5．贝尔发明电话：贝尔在一次实验中，无意间发明了电话，改变了人类的通讯方式。
6．莱特兄弟发明飞机：莱特兄弟通过多次试验和改进，发明了第一架飞机，开启了航空时代。
7．居里夫人发现放射性元素：居里夫人通过多次实验，发现了放射性元素，为核能的研究和应用奠定了基础。
8．霍金提出黑洞理论：霍金提出了黑洞理论，揭示了黑洞的存在和性质，对宇宙学产生了深远的影响。
9．克隆羊多莉的诞生：科学家通过克隆技术，成功培育出了第一只克隆羊多莉，开启了克隆技术的研究和应用。
10．人类基因组计划：人类基因组计划通过测定人类基因组序列，揭示了人类遗传信息的奥秘，为生物医学研究打开了新的领域。
自然科学概论
（3）生物学革命——分子生物学的 产生 （4）系统科学的产生与发展
• 第一是研究生命系统客体的理论生物学中 产生的一般系统论。 • 第二是从研究人工技术系统客体的技术科 学中所产生的控制论、信息论和系统工程等 • 第三是从研究非生物界物理系统客体的物 理学中所产生的非平衡理论。
3、辩证唯物主义自然观的发展 （1）物理学革命，使经典物理 学的理论基础发生了翻天覆地的 变，在这种科学理的急剧变革面 前，少数物理学家在物理学革命 中走向了错误的哲学道路。
（认识纯化为理论）
认识
实践
实践
（2）注意从多角度来观察同一问题
（3）重视方法论的变化
五、本课程所讲专题 专题一、关于科学
（从认识自然规律的角度）
关注在人与自然的交往中， 人对自然的看法到科学形成 后，对科学本身的认识。
专题二、关于工程技术
(从实践的角度）
（关注运用科学理论在实践中 解决问题的技术）
•从学科内容上看，力学较完善，其他科学 基本上还处于收集材料的阶段。 •自然科学主要研究既成事物，还没研究演 化的问题。 •近代自然科学主要采取研究方法是分析解剖 的方法
（2）形而上学自然观的形成及其作用
上述研究方法久而久之，最终发展 成为一种固定的、普遍的思维形式， 即注意局部，不注意整体。
（三）近代自然科学的全面发展与 辩证唯物主义自然观的产生。 1、近代后期科学的主要成就及其对 形而上学自然观的冲击 （1）天文学新观念
• 分子生物学从分子水平上揭露了生物的统一 性，大大丰富了人类的生命观。 • 系统论的建立，发现了自然和社会（包括 技术装置）以共同的系统形式而存在和运动 的规律性。
（4）科学技术当今发展的新变化 •科学技术在社会中的地位发生了革 命性的变化。
物理学的新认识与新发现
物理学的新认识与新发现物理学是自然科学的一门重要学科，其通过实验和理论两种手段研究自然现象的本质和规律，探求物质的运动、变化和相互作用方式，推动人类认识自然世界的深入发展。
随着科技和实验技术的不断提升，物理学也在不断地取得新的认识和新的发现，推动着人类对自然的认识不断深入。
一、量子力学的发现和研究量子力学是20世纪初期物理学的重大成就，它解释了许多自然现象，如原子和分子的结构和性质，材料的磁性和光电效应等，使得我们对物质世界的认识发生了革命性的变化。
量子力学最初主要是为了解释物质粒子的运动规律，无论其是自旋、能量、动量还是位置等方面，都可以用量子力学来描述和计算。
而量子力学中的诸多特性，如缩并原理、平行运动原理和波-粒子二元论等概念为解释物质领域的奇异性现象提供了有效的基础。
二、宇宙学和空间探索中的新发现在物理学领域，宇宙学和空间探索是一个广泛而有趣的话题。
随着太空探索技术的不断提升，我们对宇宙的认识也不断深入。
例如，宇宙射线和宇宙辐射能够为我们提供宇宙大爆炸和星系的起源，进而推动我们对太阳系和星系的模拟和研究，以及未来太空探索的计划。
此外，在太空探索中，科学家们还发现了太阳系中许多新的天体，如冥王星和柯伊伯等星体。
三、能源的新材料和新技术的发现能源是人类发展的基础，而在物理学领域，新材料和新技术的发现仍在不断推动着人类对能源的使用和开发。
例如，新型的电池材料以及能量传输技术已经在城市能源和太阳能领域展示了出色的性能，使得新的节能和环保措施得以实现。
还有，人们在理解和利用光子、电子、热子等能量传导机制时，开发出了很多新的技术，例如太阳能电池、热能发电、LED灯以及太阳能控温等，这些技术方案在为全球环境保护和可持续发展做贡献的同时，关注人类历史上的能源转型和习惯的根本变革。
四、基础物理和实验技术的发展基础物理和实验技术的发展是推动物理学不断前进的另一个基础，例如原子核、粒子物理学等领域，通过探索原子核和基本粒子等基本组成部分的特性、相互作用和运动规律，人类已经建立了强、弱、电磁和引力四种基本相互作用力的统一理论。
物理学的新近发展和未来趋势
物理学的新近发展和未来趋势物理学是一门自然科学，是研究物质运动、能量传递和相互作用的基础学科，其研究范围包括微观粒子到宏观宇宙的各种物理现象。
在人类发展历史中，物理学的进步一直伴随着人类社会的发展，为人类提供了许多前所未有的科技革命和文化变革。
今天，我们来谈谈物理学的新近发展和未来趋势。
一、物理学的新近发展1、量子物理学的进步量子力学是现代物理学的一大成就，它的基本观点是所有粒子都像概率波一样，而又像粒子一样存在。
量子物理学涉及到微观领域，有许多奇特的物理现象，例如隐形材料、量子计算机、量子隧道等等。
随着量子力学研究的不断深入，这些奇特现象也逐渐得到了实际应用。
2、宇宙学的发展宇宙学是研究宇宙大规模结构和宇宙演化的领域。
在新近的宇宙学研究中，科学家们发现了黑暗物质、黑暗能量和宇宙微波背景辐射等一系列神秘的现象，这些现象对于我们认识宇宙的本质有着非常重要的作用。
3、高能物理学的探索高能物理学是研究基本粒子结构和它们之间相互作用、基本力等物理现象的领域。
随着新型加速器和探测器的不断研发和应用，高能物理学的研究也逐渐得到了突破和进展。
例如，欧洲核子中心（CERN）发现了希格斯玻色子，这是理论物理学预言的一种基本粒子，这项发现被誉为是“21世纪的重大发现”。
二、物理学的未来趋势1、量子计算机的发展量子计算机可以利用量子力学中的奇特性质来加速计算，可以解决一些传统计算机无法解决的问题，例如大规模因子分解和部分优化问题等。
未来，量子计算机有望在各种领域发挥巨大作用，例如新药研发、物流优化、人工智能等。
2、太空科学的拓展人类对于太空的探索是物理学的一个重要领域，未来，人类将继续探索太空，包括对于太阳系的探测、对于深空探索、对于组织太空实验室等等。
这些探索将会为人类理解宇宙和开拓新领域提供有力支持。
3、材料科学的创新材料科学扮演着非常重要的角色，未来，我们需要发展更加高效的能源、更加智能的电子设备和更加高性能的汽车等等，这些都需要材料科学的支持。
19世纪末物理学三大发现
各领风骚仅一年——19世纪末物理学三大发现著名物理学家开尔文说:“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦。
”但这种固步自封的思想很快被打破。
19世纪末物理学的三大发现（X射线1895年、放射线1896年、电子1897年），揭开了物理学革命的序幕，它标志着物理学的研究由宏观进入到微观，标志着现代物理学的产生。
列宁曾谈到，现代物理学的临产诞生了辩证唯物主义。
一、1895年，妙手偶得之的“Ｘ”光1895年11月8日晚, 德国的维尔芝堡大学的伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来，意外的发现1米以外的荧光屏在闪光，而这绝不是阴极射线，因阴极射线穿不透玻璃，只能行进几厘米远。
伦琴断定这是一种新射线，用它拍出了一张手掌照片，一时引起轰动。
由于Ｘ射线与原子中内层电子的跃迁有关，这说明了物理学还存在亟待搜索的未知领域。
X射线本身在医疗、研究物质结构等方面都有很多的实用价值。
很多人都曾观察到过Ｘ射线的现象，但未深究而错过机会。
伦琴善于观察，精心分析，因此他发现了“Ｘ”光。
1901年，伦琴获首届诺贝尔物理奖，当之无愧。
二、1896年，天然放射性现象的发现法国巴黎的贝克勒尔在一次阴雨绵绵的日子，将用黑纸包的感光底片与铀盐一起锁进了抽屉，结果底片仍旧被铀盐感光了，这是人类第一次发现某些元素自身也具有自发辐射现象，引起了人们对原子核问题的关注。
贝克勒尔因此获1903 年诺贝尔奖。
原子核物理学起源于放射性的研究，1933年中子的发现，核物理学诞生。
核能的开发利用，大大促进了核物理和高能物理的发展，这其中居里夫妇功不可没。
居里夫人(1867-1934) 波兰中学毕业，获金质奖章，由于波兰当时女子不能上大学，做了8年家庭教师，筹了费用，于1891年到巴黎大学学习。
1893年获物理硕士学位。
1894年与法国物理学家皮埃尔·居里相恋。
1903年获诺贝尔物理奖，1911年获诺贝尔化学奖。
居里夫妇进行了艰苦的提炼工作，从铀矿渣中提炼出了钋，它比纯铀放射性强400倍!1898年7月，为纪念自己的祖国波兰，居里夫人宣布这种元素为“钋”。
物理学中的新理论与新发现
物理学中的新理论与新发现物理学一直是人类认知世界的重要基石之一，而新理论和新发现则是推动物理学不断发展的关键动力。
近年来，随着科技不断进步和研究手段的不断完善，物理学在许多领域取得了一系列新的进展和发现，其中最具代表性的便是量子物理学和基本粒子物理学等领域的新理论和新发现。
量子物理学是近代物理学中一个最具有革命性的领域，其研究对象是微小粒子，如电子、质子、中子等粒子的运动性质和相互作用。
而在过去的几十年中，量子物理学经历了“单粒子”的探索、到“多粒子”的认知、再到“量子信息”的发展的阶段。
在“单粒子”的阶段，人们发现只有一种粒子的运动状态和行为可以用波动的特性来描述。
在这个时候，人们开发出了著名的薛定谔方程（Schrodinger Equation），从而建立起了量子物理学的基本框架。
然而，当科学家们开始关注多个粒子之间的相互作用时，就发现波动方程并不能完全描述多粒子间的相互作用。
由此，人们又提出了量子力学的另一个基本概念——量子纠缠（Quantum Entanglement），它描述了两个或多个粒子之间纠缠在一起的状态。
在这种状态下，一个粒子的状态会受到另一个粒子的影响，而这种纠缠状态会表现出许多神秘而奇妙的量子效应，如量子隐形传态（Quantum Teleportation）和量子纠缠密度矩阵（Quantum Entanglement Density Matrix）等。
除了量子物理学，在基本粒子物理学领域也取得了一系列新进展和发现。
基本粒子是物质组成的最基本单位，目前已经发现了12种基本粒子，分为6种夸克（Quark）和6种费米子粒子（Lepton）。
其中最为著名的便是标准模型（Standard Model），它能够描述夸克、费米子粒子之间的相互作用，并预测了许多粒子的性质。
然而，随着实验技术和理论手段的不断发展，在被视为基本粒子的希格斯玻色子（Higgs Boson）被斯宾塞大型强子对撞机（LHC）发现之后，标准模型也被证实仅仅是宏观世界下的一种“近似理论”，仍然存在许多未知的粒子和相互作用。
评述19世纪末物理学三大发现对物理学的发展的意义
评述19世纪末物理学三大发现对物理学的发展的意义19世纪末，物理学上出现了三大发现 X射线、放射性和电子。
这些新发现，揭开了物理学革命的序幕，它标志着物理学的研究由宏观进入微观，标志着现代物理学的产生。
著名物理学家开尔文说：“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦。
”但很快物理学上三大发现的出现打破了这种固步自封的思想。
同时，这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。
1895年11月8日晚，伦琴陷入了深深的沉思。
他以前做过一次放电实验，为了确保实验的精确性，他事先用锡纸和硬纸板把各种实验器材都包裹得严严实实，并且用一个没有安装铝窗的阴极管让阴极射线透出。
可是，他却惊奇地发现，对着阴极射线发射的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕发出了光而放电管旁边这叠原本严密封闭的底片，现在也变成了灰黑色，这说明它们已经曝光了！这个一般人很快就会忽略的现象，却引起了伦琴的注意，使他产生了浓厚的兴趣。
后来，伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来，意外的发现1米以外的荧光屏在闪光，而这绝不是阴极射线，因阴极射线穿不透玻璃，只能行进几厘米远。
伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到的射线，它具有特别强的穿透力，断定这是一种新射线。
他一连许多天将自己关在实验室里，集中全部精力进行彻底研究。
6个星期后，伦琴确认这的确是一种新的射线。
1895年12月22日，伦琴和他夫人拍下了第一张X射线照片。
其实很多人都曾观察到过Ｘ射线的现象，但未深究而错过机会。
正因为伦琴善于观察，精心分析，因此他发现了“X”光。
1901年，伦琴获首届诺贝尔物理奖，当之无愧。
天然放射性的发现与X 射线的发现直接相关。
1895 年末，伦琴发现X 射线后，把他的论文的预印本和一些X 射线照片分别寄给了欧洲各国著名的物理学家，其中包括法国科学家庞加莱。
在1896 年1 月20 日的法国科学院每周例会上，庞加莱展示了伦琴的论文和照片，立即引起了贝克勒耳的极大兴趣。
物理学中的新发现与新进展
物理学中的新发现与新进展物理学是一门理论性与实验性相结合的科学，它是研究自然世界最基本的规律的学科，是现代科学的基础和核心。
在过去的一年中，全球物理学家们在各个领域都取得了一系列重大的新发现和新进展，本文将介绍其中一些。
一、量子计算机的实用化量子计算机是一种基于量子物理规律的计算机，它的核心是量子比特。
在过去的一年中，全球各大科研机构对量子计算机的实用化进行了一系列的尝试，取得了许多进展。
首先是Google发布了其量子计算机Sycamore的重要突破，这一量子计算机在执行有难度的计算时比传统计算机快了数千倍——对于一个传统计算机而言需要数万年才能完成的任务，Sycamore可以在数秒钟内完成。
这是量子计算机首次实现了难度等级超过传统计算机的任务。
其次是以色列的研究团队开发了一种全新的量子计算机架构，得到了物理评论快报发表的正式论文。
这种量子计算机架构被称为 lattice quantum computer（简称LQC），它的核心是由小硬件核心“拼接”而成的晶格结构，这种结构可以极大地减少量子误差和噪音，使得量子计算机可以更加稳定可靠。
二、超导性的发现与研究超导性是指某些材料在极低温下电阻变为零的现象。
在过去的一年中，全球许多物理学家通过对材料的研究，发现了一系列新的超导性，并开始对这些超导性进行研究。
其中比较重要的是超导性的拓扑性质（简称拓扑超导性）。
在拓扑超导性中，通过数学上的描述，可以发现这种超导体系有两个或多个不同的拓扑量子数字，这些数字与物质的电学和热学性质有关。
这种物质具有独特的电性和热学性质，因此，拓扑超导材料在量子计算机和量子通信等领域具有潜在的应用前景。
三、引力波天文学引力波是由两个超大质量天体相互旋转合并所激发的波动，这种波动会传播到宇宙中去。
在过去的一年中，全球物理学家们通过引力波天文学，对许多重要的天文现象进行了研究，并取得了一些重要发现。
首先是哈佛大学天体物理学家利用传感器检测出了一系列偏离轨道的大小不等的黑洞，这种黑洞被称为间隔黑洞，它们位于银河系中心相对较远的位置。
名词解释物理学革命
名词解释物理学革命
物理学革命是指20世纪上半叶出现的一系列重大变革,这些变革深刻影响了现代物理学的发展方向。
这些变革包括新物理学的发现、量子力学的发展、相对论的修正、电磁学的重建、核物理学的深入研究等等。
其中最著名的是两次物理学革命。
第一次是狭义相对论的兴起,第二次是量子力学的发展。
狭义相对论改变了人们对空间和时间的看法,提出了著名的质能等价原理,并揭示了高速物体的运动规律。
量子力学则揭示了微观世界中粒子的行为规律,发展了量子态的概念和量子力学的数学描述方法。
这些发现对于人类理解物质世界的本质和探索新的科学领域产生了深远的影响。
除了物理学革命本身的成就,这些变革还推动了其他领域的发展,如计算机科学、材料科学、能源技术等。
例如,量子力学的应用在半导体工业中广泛应用,促进了计算机和信息技术的发展。
相对论在核物理学中的应用推动了核能技术的发展,为人类提供了清洁、可持续的能源。
物理学革命是20世纪上半叶最重要的科学事件之一,深刻地改变了人类对物质世界的认识和理解。
这些变革不仅推动了科学的发展,也推动了人类文明的进步。
物理学的革命
放射性
1. 结果大出所料，底片上有很多的阴影。 结果大出所料，底片上有很多的阴影。 2. 显然，这阴影与太阳无关、与荧光无关， 显然，这阴影与太阳无关、与荧光无关， 而与晶体本身有关。 而与晶体本身有关。 3. 贝克勒尔用的晶体是一种铀的化合物— 贝克勒尔用的晶体是一种铀的化合物— —硫酸双氧铀钾，这样他便发现了铀能 硫酸双氧铀钾， 自发辐射出能量。 自发辐射出能量。
两朵乌云
1. 但在展望20世纪物理学前景时，开尔文若 但在展望20世纪物理学前景时 世纪物理学前景时， 有所思地讲道： 有所思地讲道：动力理论肯定了热和光是运 动的两种方式，现在， 动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天 空却被两朵乌云笼罩了， 空却被两朵乌云笼罩了，第一朵乌云出现在 光的波动理论上， 光的波动理论上，第二朵乌云出现在关于能 量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。 量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。 2. 正是这“两朵乌云”和“三大实验发现” 正是这“两朵乌云” 三大实验发现” 引起了“物理学革命” 引起了“物理学革命”。
两个诺贝尔奖
居里夫妇在1903年获得的诺贝尔奖证书 居里夫妇在1903年获得的诺贝尔奖证书 1903
著名学者爱因斯坦曾经这样评价居里夫人： 著名学者爱因斯坦曾经这样评价居里夫人： 在我所认识的所有著名人物里面， “在我所认识的所有著名人物里面，居里夫人 是唯一不为盛名所颠倒的人。 是唯一不为盛名所颠倒的人。” 居里夫人的大半生都是清贫的， 居里夫人的大半生都是清贫的，提取镭的艰苦 过程是在简陋的条件下完成的。 过程是在简陋的条件下完成的。居里夫人拒绝 为他的任何发明申请专利， 为他的任何发明申请专利，把诺贝尔奖金和其 奖金都用到了以后的研究中去了。 奖金都用到了以后的研究中去了。居里夫妇发 现镭以后，当百万法郎、 现镭以后，当百万法郎、灿灿的金质奖章向她 微笑的时候；当成功、荣誉、 微笑的时候；当成功、荣誉、祝贺象潮水般涌 来的时候，表现了他们具有高贵的品质： 来的时候，表现了他们具有高贵的品质：毫不 夸耀，谦虚忘我！ 夸耀，谦虚忘我！
自然辩证法课程教学案例
自然辩证法课程教学案例集物理学卷案例1：光的波动说与粒子说之争波动说。
托马斯·杨（Thomas.young）出生于英国的索塞特郡。
他2岁时，就能很流畅地读书，4岁时已经通读了两遍圣经，6岁时，能整篇背诵“哥德斯密思的荒村”。
16岁时由于他反对贩卖奴隶而戒食糖。
19岁时，在伦敦、爱丁堡、哥丁根。
最后在剑桥学医。
最早研究关于眼睛的构造与光学特性。
1801-1804年是他光学发现的第一个时期。
1801年，杨在皇家学会宣读了关于薄片颜色的论文，他在这里表示他自己强烈地倾向于光的波动说。
干涉原理的引入是这篇文章跨出的重大一步。
“两个在方向上或者是完全一致或者是很接近的不同光源的波动，它们的联合效应是每一种光的运动的合成”。
杨第一次彻底地用干涉原理解释了声音和光。
他以这个原理解释了薄片的色彩和刻条纹的表面或“条纹面”的衍射颜色。
杨的观察是以极大的精密度作的，但是，他说明这些观测事实的方式，正如他的大部分论文一样，是简洁而有点模糊不清的。
他的包含有重要的干涉原理的论文成为自牛顿的时代以来发行的最重要的物理光学出版物。
但它们并没有在科学界留有印象。
布鲁厄姆在《爱丁堡评论》第二期和第三期上对这些论文发起了猛烈的攻击。
杨的文章被宣称为“没有值得称之为实验或发现的东西”、没有任何价值。
布鲁厄姆说，“我们想对革新创造发表点意见，它们除了阻碍科学的进展以外不会有别的效果。
”在指责干涉原理为“荒唐”和“不合逻辑”以后，这个评论者说：“我们现在暂时不接受这个作者无能的学究气的作品，从中我们未能找到一些有关的学问、敏锐和独创的痕迹，本来我们以为这些东西可以弥补他在顽强的思考力、冷静和耐性的研究以及通过踏实和审慎地观察自然的运转而成功地发展自然规律方面的明显缺点。
”杨发出了有力的回答，它是以一本小册子的形式发表的，但是并没有使公众的舆论转向赞成他的学说。
因为正如他自己说的一样，“只卖了一册”。
丁铎尔说：“通过那时掌握了舆论界的一个作者的激烈挖苦，这个有天才的人被压制了——被他的同胞评头论足的才智埋没了——整整20年，他事实上被当作梦呓者……他首先要感谢法国人菲涅尔和阿拉哥，感谢他们恢复了他的权利”。
物理学革命和现代科学的产生
太阳光下
1. 1896年2月，贝克勒尔把感光片包在黑纸里放到太阳下，再把荧光物质的晶体压 在上面。
2. 他的设想是：太阳光照射晶体产生荧光，如果荧光中有X射线，那么它就能穿透 黑纸使底片曝光。
3. 果然，底片冲洗出来后，上面有了阴影。这证明有放射线穿透了黑纸，贝克勒尔 断定荧光确实放出X射线。
阴天
第五，原来认为质量和能量不搭界，现在放射性物质因能量 不断释放，质量也不断减小。
三大实验发现诱发了经典物理学危机
1. 三大实验发现打开了经典物理学的缺口 2. 三大实验发现猛烈地冲击着牛顿力学的物质质
量、能量、动量等基本概念，经典物理学中质 量守恒、能量守恒、运动定律等基本定律也面 临严峻考验。面对物理学危机，一些抱残守缺 的物理学家悲观失望，唯心主义趁虚而入。
相对于牛顿的经典物理学(力学)而言的; 量子论和相对论是现代物理学的两大支柱;
两大理论的提出者分别是： • 德国理论物理学家普朗克 • 美籍德国科学家爱因斯坦
爱因斯坦和量子理论的创始人普朗克
普朗克生于基尔。1879年普朗
克在慕尼黑大学获得博士学位后，先 后在慕尼黑大学和基尔大学任教。 1900年12月14日提出量子概念。由于 量子论创立，普朗克获得1918年诺贝 尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的 法律教授。普朗克是德国人所具有的 最好品质的范例：诚恳、忠于职守， 他的业余爱好是音乐，在这方面表现 了专业艺术才干；另一项业余爱好是 他一直坚持到晚年的登山运动。
关于阴极射线本性的争论
1. X射线的发现起源于对阴极射线的研究，1856年德国盖斯勒放电管的发明为 研究真空放电现象提供了实验手段；1859年德国普吕克发现了放电管阴极发 出的绿色辉光，1876年德国戈尔茨坦指出绿色辉光是由阴极的某种射线引起 的，命名为“阴极射线”。
现代科学革命的特点和内容1
现代科学革命的特点和内容20世纪科学革命和技术革命推动科学技术和生产紧密结合，不但使社会生产力获得极大的发展，而且使社会经济生活，政治生活和文化生活也发生了深刻变化。
现化技术革命所提供的核武器，改变了世界战争的格局，核武器的恐怖对峙已使核战争成为不可能，和平与发展成为20世纪下半叶的重要特征。
现代科学革命是以物理学革命为先导，以现代宇宙学、分子生物学、系统科学、软科学的生产为重要内容，以自然科学、社会科学和思维科学相互渗透形成交叉学科为特征的一次新的科学革命。
现代物理学革命在产生了研究高速（接近光速）物理现象的相对论和研究微观现象的量子力学两大基础理论之后，迅速向宏观、宇观和微观的更深层次扩展，并向着大统一的方向推进。
天体物理学、原子核物理学、粒子物理学、凝聚态物理学和统一场论都是现代物理学中十分活跃的学科。
尤其在第二次世界大战以后，从宇宙天体物理的探索到物质结构之谜的揭示，都取得了飞速发展。
现代物理学的每一个重大突破和发展都广泛而深远地影响其他学科的发展，极大地推动着生产和技术革命，使人类进入到能源、信息、材料、生物工程等高新技术的时代。
其中物理学革命又包括：1、宇宙射线的新发现；2、粒子物理学的发展；3、凝聚态物理学的发展；4、量子化学的产生。
现代宇宙学是一门方心未艾的学科，正处于百家争鸣的进期，提出的模型很多，有的被否定，有的已得到一定程度上的支持，但都还有待进一步的检验与发展。
生命科学革命又包括：1、分子生物学的诞生；2、脑科学的进展。
系统科学的产生和发展：1、系统论、信息论、控制论的产生；2系统科学的新进展。
现代科学革命的特征1、特征：一体化、综合化和多元化。
粒子物理学、现代宇学、量子化学、分子生物学、系统科学等新科学的兴起，从微观粒子、宏观天体、以及宇宙生命世界的各个方面，深刻的揭示了自然界的本质和规律。
2、外在特征：高速化、社会化和广域化。
高速化表现在两方面一是科学理论本身的发展速度大大加快；而是科学理论物化加快，物化周期大大缩短，新技术替代旧技术的时间越来越快。
科学发现归纳
科学发现归纳科学发现是人类认识和理解自然规律的有力工具。
通过观察、实验和推理等科学方法，科学家们一次次地揭示了自然界的奥秘，并将这些发现逐渐归纳总结，形成了丰富的科学知识体系。
本文将通过对几个经典的科学发现进行归纳，展示科学发现是如何推动人类文明进步的。
1. 相对论：爱因斯坦的伟大发现1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，引领了现代物理学的革命。
相对论揭示了时空的相对性，颠覆了牛顿经典物理学的观念。
它指出光速在真空中是恒定的，不论观察者的运动状态如何，都将测量到相同的光速。
此外，相对论还提出质量与能量之间存在着质能等效的关系，即著名的E=mc²公式。
这些发现为现代物理学的发展打下了坚实的基础，促进了许多科学和技术的进步。
2. 遗传规律：孟德尔的遗产19世纪中叶，奥地利修道士孟德尔通过对豌豆杂交实验的系统观察和记录，发现了基因传递的规律，为遗传学的诞生打下了基础。
孟德尔的发现表明，基因以离散的方式遗传给后代，且存在着显性和隐性的关系。
他的遗传规律被后来的科学家们广泛接受，并在20世纪初得到了进一步的发展，为现代生物学的发展奠定了基础。
3. 地球的形状：用航海资料证实古代人们常常将地球视为平面或圆盘状，直到公元前3世纪，希腊天文学家艾拉托斯提出地球是一个球体。
然而，这一理论一度未能得到证实，直到公元2世纪，另一位希腊天文学家克拉提乌斯通过对航海资料的观察分析，证实了地球的形状。
他注意到船只在远离海岸线的地方能够看到更远处的峰顶，这很难用平面模型解释。
克拉提乌斯的发现表明地球是一个球体，为后来的地理学和天文学研究提供了基础。
4. 基因解码：人类基因组计划人类基因组计划（Human Genome Project）于2003年成功完成，揭示了人类基因组的全部序列。
这一发现导致了对基因的深入解析和理解，以及对人类疾病的认识和治疗方法的改进。
人类基因组计划的成功对医学、生物科学和遗传学等领域产生了深远的影响，为未来的生命科学研究提供了重要的基础。
物理学革命及其影响
物理学革命及其影响到19世纪末，经典科学取得了前所未有的进步和成功。
在物理学领域，牛顿的力学体系一度被看作是对科学根本问题的最终解答。
以此为基础，人们统一了声学、热学、光学和电磁学，描绘出了一幅小到原子、大到宇宙天体的似乎是最终和一劳永逸的世界图景。
这样辉煌的成就，使不少科学家产生了一种错觉，认为物理学的大厦已经落成，物理学理论已接近最后完成，剩余的工作，只不过是把物理常数测得更精确些，把一些基本规律更加广泛和准确地应用到各种具体问题的解决中去。
然而，正当他们认为物理学已经达到了顶峰，并陶醉于这种“尽善尽美”的境界之中的时候，出乎意料地爆发了物理学的危机，这场危机是由以太漂移实验和对黑体辐射现象的研究引起的。
1887年，美国物理学家迈克耳孙（A．A．Michelson，1852～1931）和莫雷（E．W．Money，1836～1923）为了寻找地球相对于绝对静止的以太运动的“以太风”，进行了著名的以太漂移实验，但实验结果却同经典物理学理论的预言完全相反，这使得物理学界大为震惊。
同时，有关气体比热的实验结果也与能量均分定理发生了尖锐的矛盾。
这两个问题被英国物理学家开尔文即汤姆孙（W．Thomson，1852～1907）在1990年4月27日的英国皇家学会的讲演中称为物理学晴朗天空中的“两朵乌云”。
其实，在19世纪末，物理学中的一系列新发现——X射线、放射性物质以及电子的发现等，都已向传统的理论提出了严峻挑战。
总之，物理学恰恰在自己的高潮之中陷入了重重危机。
在科学发展的历史的转折关头，一些人由于受经典科学思想的束缚太紧，而且不懂得真理的相对和绝对的关系，思想陷人混乱和动摇之中。
然而，恰恰也是这个翻天覆地的时代产生了自己所需要的英雄和巨人，他们推波助澜，掀起了一场空前的物理学革命，把物理学由经典物理学阶段推进到现代物理学阶段，而相对论和量子力学就是这场物理学革命的最主要的成果，它们构成了现代物理学的两大理论支柱。
自然科学发展简史
• 6. 著名的法国科学家皮埃尔·居里和他 的妻子玛丽·居里，经过多年的研究和实 验，发现了钍、钋、镭的放射性。
• 7. 电子、X射线和放射性现象，这三 大发现是19世纪末物理学的重要成就。 在此基础上，20世纪初产生了原子物理 学。
•…
8. 英国物理学家汤姆生，在证实了 电子的存在以后，于1904年，提出了他 关于原子结构的“面包夹葡萄干”的原 子模型。
• 1931年—1932年，人们第一次接收到宇宙射电 的信号，并在1936年研制成功射电望远镜，打 开了观测宇宙的又一个窗口。
量子力学建立以后，人们开始用量子力学的 原理来研究分子的微观结构，由此而产生了一门 新的学科----量子化学。
20世纪30年代，人们把量子力学的原理推广 到多原子分子的研究上来。建立了两种化学键理 论，它们是 价键理论和分子轨道理论 。
自然科学发展简史
一、20 世纪初的物理学革命
0. 1900年英国物理家凯尔文勋爵对物理学的展 望和新世纪物理学的新发展，电子、X射线、放 射性等的发现所带来的冲击与兴奋。 1. “电子”一词，最早使用在1891年，是英国 科学家斯托内在他的研究成果中提出的。电子是 人类发现的第一代基本粒子。 2. 1876年，德国物理学家戈德斯坦提出，玻璃 管壁上的辉光是由阴极产生的某种射线所引起的， 他把这种射线命名为阴极射线。
• 美国的费米和德国的哈恩发现了人 工核裂变反应，铀裂变时又放出中 子，形成链式反应，发出大量能量， 由此开始了原子能的利用。
• “宇宙射线”是天然的“实验室”
P252
• 第一，正电子的发现 • 第二，正负电子对与光子的相互转化 • 第三，介子的发现，日本的汤川秀树 • 费米的中微子
基本粒子
• 第一代基本粒子：光子、轻子、重子、 正负电子等，到1947年，约有14种。
现代科学革命ppt1 岳麓版
当堂训练:
5、我国科学家研究杂交水稻的动机是：
A、提高中国人民的生活水平
B、攻克世界级难题
C 、解决中国人民的吃饭问题 C
D、解决全球性粮食危机
当堂训练:
6、标志着我国的高性能巨型计算机研制技术 领域跨入世界先进行列的是： A、1978年巨型计算机研制工作开始起步 B、1983年“银河-1”巨型计算机诞生 C、1993年“银河-11巨型计算机研制成功
A、经典物理学的发展已经达到顶峰
B、物理学家的实验证明了以太的不存在
C C、经典物理学无法解释物理学的新发现
D、相对论的提出
练习：
2、对这场物理学革命贡献最大的科学巨 匠是： A、牛顿 C、普郎克 B、爱因斯坦 B D、玻尔
练习：
3、爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一 场重大革命。它
A、否定了牛顿的经典力学
一份发人深省的答卷—“白卷英雄”张铁 生
本人自1968年下乡以来，始终热忠于农业生产，繁重的劳 动和工作不允许我搞业务复习。因此考试期间对着几何题和 今天的数理化题只有瞪眼的份，真是心有余而力不足。 所以我愿意遵守纪律，老老实实退场。对于那些这些年来 不务正业、逍遥浪荡的书呆子，我是极反感的。考试被这群 大学迷给垄断了。在这夏锄生产的当务之急，我不忍心放弃 生产而不顾，为了自己而钻到小屋子里去，那是过于利己了。 …… 自己的政治面貌、家庭和社会关系等都清白。我没有按要 求和制答卷，我并不觉得耻辱，我感到荣幸的是，我是在贫 下中农和领导干部的推荐之下，来参加这次学习班的。
当堂训练：
4、有文章指出：“美国领先的沙漠风暴行动 通过推毁伊拉克的通讯能力一举将其击溃， 由此证明那些奔腾处理器的勇士能够决定战 争的胜负。”这说明： A、决定战争胜负的不是人而是武器 B、战争不再是双方经济实力的较量 C、现代技术的应用改变了战争的性质 D、电脑技术在战争中起很大作用 D
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围绕阴极射线的本性究竟是光波还是粒 子，德国和英国科学家展开了争论。
X射线的发现 物理学的 三大发现 放射性的发现 电子的发现
两个学派，截然相反的 两种观点，在当时双方争持 不下。 最后对阴极射线本性作 出正确而肯定答案的是英国 剑桥大学卡文迪许实验室教 授J.J.汤姆孙。
J.J.汤姆孙
二、一种新射线的发现
第五章 实验新发现和 现代物理学革命
§5.2.1 阴极射线的研究
X射线的发现起源于对阴极射线的研究， 1855年德国盖斯勒放电管的发明为研究真 空放电现象提供了实验手段；1859年德国 普鲁克尔发现了放电管阴极发出的绿色辉 光，1876年德国哥尔茨坦坦指出绿色辉光 是由阴极的某种射线引起的，命名为“阴 极射线”。
阴极射线的发现及其本性的争论
哥尔茨坦认为阴极射线应该是一种类似于 紫外光的以太波。
赫兹和他的助手勒纳德，通过实验研究发现： 勒纳德从窗透出来的射线与放电管内射线性质完 全相同。它能使荧光物质发光，在磁场中能偏转， 可使照相底片感光，可使空气电离。 另一种观点来自英国学派，他们主张阴极射 线是粒子流。（瓦尔利、克鲁克斯、J.J.汤姆孙、 休斯特）
伦琴用装有勒纳德窗的阴极射线管 研究阴极射线，发现了X射线，于1901 年获得了第一个诺贝尔物理学奖。
伦琴
§5.2.2 X射线的发现
在1895年以前，由阴极射线管产生的X射线 在实验里已经存在了30多年，在射线发现前， 不断有人抱怨，放在阴极射线管附近的照相底 片模糊或感光。 如1879年的克鲁克斯，1890年的古德斯比 德等人， 但发现 X 射线的却是伦琴。 伦琴 1845年出生于德国的一个商人家庭， 1869年在苏黎世大学获博士学位。
汤姆孙管
第三个实验：利用威尔逊所发明的云雾室，测定这 种微粒所带电荷为1.1×10-19C，有力地证明了此微粒的 质量要比氢离子小约1000倍。
这种微粒后来被命名为“电子”，电子的发现是关 于阴极射线本质的争论宣告结束。
1895年11月8日傍晚，伦琴在研究阴极射线管中气 体放电实验时，为了避免杂光对实验的影响，他用黑纸 板将管子包起来，却发现距阴极管一段距离外的一块涂 有铂氰酸钡( BaPt (CN )6 )结晶物质的屏幕发出了荧光伦琴 马上意识到,这可能是一种前所未有的新射线。
经检查发现,射线来自阴极射线管管壁。
在应用方面值得指出的是： 用X射线衍射可以对晶体表 面进行分析，尤其值得一提 的是用此方法，沃森和克里 克获得了DNA分子结构，从 而提出DNA双螺旋结构模型。
用特征X射线可对材料的元 素成分做出分析，在考古、 医学诊断、材料研究等方面 有重要应用。
DNA分子双螺旋结构
§5.2.3 放射性的发现
§5.2.6 电子的发现
一位最先打开通向 基本粒子物理学大门的 伟人——汤姆孙
汤姆孙在测荷质比
一、电子发现过程
三个关键性实验：
第一个实验：通过提高真空度，完成了阴极射线在 磁场中的偏转实验，证明阴极射线是带电粒子流。
第二个实验：利用汤姆孙管，定量测出阴极射线的 荷质比约为1011C/kg，这要比氢原子的荷质比大1000倍 左右。他结合了其他人的实验，尤其是的阴极射线能穿 过勒纳德窗（铝箔）的实验，提出这种微粒应比原子、 分子小得多，且是原子的组成部分。而且由于与阴极物 质材料无关，他进一步得出结论：这种粒子应是各种物 质不同原子所包含的普适成分。
放射线的发现看似偶然，但正如杨振宁先生在评价这一故事
时所说的那样，“科学家的‘灵感’对科学家的发现‘非常
重要’；这种灵感必源于他的丰富的实践和经验。”
重大意义：人类第一次接触到核现象，现在我们知道放 射性是来自原子核，这使人类的认识又深入一个层次。
§5.2.4 钋和镭的发现
X射线和铀的放射性激发了居里夫人（Marie Curie， 1867-1934）对放射线的研究兴趣。 居里夫人首先证实了贝克勒尔关于铀盐辐射的强度 与化合物中铀的含量成正比的结论，但她不满足于 局限在铀盐，决定对已知的各种元素进行普查。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
令人惊奇的是 当用木头等不透明物质挡住这种射线时， 荧光屏仍然发光， 而且这种射线能使黑纸包住的照相底片感光， 不被电磁场偏转。 经过一个多月的研究，他未能搞清这种射线 的本质， 因此赋予它一个神秘的名字
--X射线。
1895年12月28日，伦琴向德国物理学医学 会递交了第一篇关于X射线的论文，《论新的射 线》，并公布了他夫人的X射线手骨照片。
一、贝克勒尔的一个惊人的
意外发现
1．发现过程 起因是彭加勒对X射线来 源的一个错误推测：他认为X 射线可能是从荧光物质发出的。 贝克勒尔是研究荧光现象的世 家子弟，他用荧光物质铀盐做 实验，事隔一周后，所给出的 两次报告的结果截然不同。
贝克勒尔
一次偶然的机会使他发现，未经太阳曝晒的底片冲出 来后，出现了很深的感光黑影，这使他非常吃惊。是什么 使底片感光呢？跟荧光物质是否有关呢？
1898年7月居里夫妇从铀矿中分离出放射性比铀强 数百倍的物质。向巴黎科学院提交“论沥青铀矿中 的一种新物质”， 命名为“钋” Polonium （Poland) 1898年12月居里夫妇检测出了放射性更强的物质， 并把它命名为镭。 1902年他们经过了无数次的结 晶处理，终于成功地从8吨矿渣石制出0.1克的镭。
他进一步用不发荧光的铀化合物 进行实验，同样使底片感光；发 现铀盐本身就会放出一中肉眼看 第一张铀辐射照片 不见的射线，它与荧光完全无关， 是一中穿透能力很强的神秘射线。 这种射线还可以使空气电离。这 一性质为后来对射线强度的定量 研究打下了实验基础。
1896年3月2日，他向法国科学院报告了这一 惊人的发现，从此打开了一个新的研究领域。