近代科學(xué)技術(shù)的輝煌

近代科學(xué)技術(shù)的輝煌一近代物理學(xué)的奠基人和革命者伽利略（1564——164278歲）牛頓（1642——172785歲）普朗克（1858——194789歲）愛因斯坦（1879——195577歲）物理學(xué)革命第三次科技革命經(jīng)典力學(xué)體系→近代自然科學(xué)的形成——相對論——量子論近代科學(xué)之父→實驗科學(xué)物理學(xué)奠基第二次工業(yè)革命經(jīng)典力學(xué)奠基者（17世紀(jì)初）經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀(jì)晚期）從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到量子論、相對論（19世紀(jì)末～20世紀(jì)初）伽利略（意）牛頓（英）普朗克（德）愛因斯坦（德）近代物理學(xué)的發(fā)展過程

1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體落下的速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。自由落體定律慣性定律加速度定律作用和反作用定律物理運動三大定律1.萬有引力定律2.經(jīng)典力學(xué)體系1、牛頓對前人科學(xué)理論的發(fā)展（1）經(jīng)典力學(xué)體系的主要內(nèi)容

1687年《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》出版標(biāo)志經(jīng)典力學(xué)成熟。記載了他的力學(xué)體系及數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的研究成果。在伽利略自由落體定理基礎(chǔ)上得出慣性定律和加速度定律；在笛卡爾碰撞運動研究基礎(chǔ)上研究出作用反作用定律；吸取開普勒等天體力學(xué)成果，運用他自己創(chuàng)立的微積分計算得出萬有引力定律。1687年《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》出版標(biāo)志經(jīng)典力學(xué)成熟。地位：意義①運動三大定律構(gòu)成近代力學(xué)體系基礎(chǔ)，成為近代物理學(xué)的重要支柱。②該體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說明，完成了人類對自然認(rèn)識史上第一次理論大綜合。③經(jīng)典力學(xué)是近代自然科學(xué)理論體系中最先成熟和完善的核心理論體系，是近代自然科學(xué)形成標(biāo)志。④促進(jìn)歐洲啟蒙思想的發(fā)生。⑤萬有引力定律的確立使力學(xué)和天文學(xué)達(dá)到相當(dāng)完備并在生產(chǎn)和實踐中得到廣泛的實踐與驗證。萬有引力定律準(zhǔn)確地算出地球的平均密度和扁平率、海王星的軌道并正確解釋了潮汐的成因。內(nèi)容：（2）經(jīng)典力學(xué)體系的歷史地位

1、理論的綜合：運動三大定律構(gòu)成近代力學(xué)體系基礎(chǔ)，成為近代物理學(xué)的重要支柱。牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出了系統(tǒng)、合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)體系的建立。經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。

2、實踐的驗證：根據(jù)萬有引力定律，人們準(zhǔn)確地算出地球的平均密度和扁平率，正確地解釋了潮汐的成因。根據(jù)這一定律，人們還發(fā)現(xiàn)了海王星、冥王星。它使力學(xué)和天文學(xué)達(dá)到相當(dāng)完備程度，使科學(xué)擺脫神學(xué)束縛，并于19世紀(jì)進(jìn)入繁榮時代，各門自然科學(xué)體系建立起來。為什么說牛頓力學(xué)體系體系建立標(biāo)志著近代科學(xué)成熟?

3、歷史的動力：促進(jìn)歐洲啟蒙運動發(fā)生。

質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的物理學(xué)理論嗎？

19世紀(jì)末，面對經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：“19世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈?！?/p>

經(jīng)典物理學(xué)是以日常生活中常見的低速運動的物體為研究對象的，一旦進(jìn)入光速運動時，經(jīng)典物理學(xué)的某些結(jié)論就變得不準(zhǔn)確在這種背景下，相對論與量子論應(yīng)運而生

普朗克，生于德國基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎。他的父親是一位杰出的法律教授。普朗克是德國人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠懇、忠于職守，他的業(yè)余愛好是音樂，在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干；另一項業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登山運動。量子力學(xué)的創(chuàng)立者量子力學(xué)主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論。量子力學(xué)的基本原理包括量子態(tài)的概念，運動方程、理論概念和觀測物理量之間的對應(yīng)規(guī)則和物理原理。量子論的意義

量子力學(xué)標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。（二）現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展----相對論的建立

1、狹義相對論。

1905年，德國愛因斯坦發(fā)表了《論動體的電動力學(xué)》，創(chuàng)立了狹義相對論。狹義相對論時空觀：時間和空間都與物質(zhì)的運動有關(guān)，隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化。狹義相對論的基礎(chǔ)：相對性原理光速不變原理傳統(tǒng)時空觀：時間是不快不慢均勻流逝的，空間是一成不變的擺放物體的盒子。狹義相對論與牛頓定律的關(guān)系：相對論使得牛頓的絕對時間和絕對空間不存在，但并不徹底否定牛頓定律，經(jīng)典力學(xué)反映物質(zhì)低速運動規(guī)律，相對論反映高速運動規(guī)律愛因斯坦愛因斯坦論述了質(zhì)能關(guān)系式為E=mc2這一公式成為原子能釋放的理論依據(jù)。因此他被稱為“原子彈之父”世界上第一顆原子彈爆炸到現(xiàn)在世界上已有了上萬枚核彈頭。1982年，美蘇兩國的核彈頭就有15500多枚。2、廣義相對論

1916年，愛因斯坦將勻速高速運動的俠義相對論推廣到加速度運動的參考系中建立了廣義相對論。廣義相對論認(rèn)為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強(qiáng)度。廣義相對論第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。3、相對論建立的意義（1）愛因斯坦相對論的建立，是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時間的可變性，時空的變化和時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運動和狀態(tài)密不可分，標(biāo)志著人類進(jìn)入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)時代。（2）這種全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。（3）相對論和量子力學(xué)一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基本框架。相對論的現(xiàn)實意義舉例——相對論能修正GPS（全球定位系統(tǒng)）

全球定位系統(tǒng)——GPS的應(yīng)用也已普及化了，許多城市的公共汽車、出租車上都安裝了它。早期的GPS接收器確定物體位置的誤差是在15米范圍內(nèi)，這個誤差可以用愛因斯坦相對論來修正。二、追尋生命的起源evolution

1859年《物種起源》出版標(biāo)志著進(jìn)化論誕生。大量事實論證自然界生物物種是不斷進(jìn)化不斷從低級向高級發(fā)展。進(jìn)化規(guī)則是“物競天擇，適者生存，”進(jìn)化論給上帝創(chuàng)造萬物以致命打擊一、達(dá)爾文的進(jìn)化論1、關(guān)于達(dá)爾文

達(dá)爾文（1809～1882）出生在英國，祖父和父親都是有名的醫(yī)生。他從小就活潑好動，喜歡采集昆蟲，特別熱衷于打獵和騎馬旅行.16歲時，為了讓他將來繼承祖業(yè)，父親送他到愛西堡大學(xué)學(xué)醫(yī)。但他對醫(yī)學(xué)并不感興趣，常到海邊向人學(xué)習(xí)采集生物標(biāo)本，對動物進(jìn)行解剖、分類和作觀察記錄。

19歲那年，達(dá)爾文又進(jìn)入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)神學(xué)。在這期間，他結(jié)識了一些朋友。從他們那里，他學(xué)會了如何發(fā)掘并鑒定地質(zhì)礦物標(biāo)本等，為他將來從事自然科學(xué)的研究打下了基礎(chǔ)。

22歲那年，經(jīng)朋友推薦，達(dá)爾文以博物學(xué)者的身份登上了“貝格爾”號遠(yuǎn)航考察船，隨船進(jìn)行為期5年的科學(xué)考察。那時候，達(dá)爾文還相信生物是由上帝創(chuàng)造的。每到一個地方，達(dá)爾文都要仔細(xì)考察當(dāng)?shù)貏游?、植物資源。許多實例引起他的思考，并使他對“上帝造物論”產(chǎn)生了懷疑。達(dá)爾文（1809—1882）

在南美洲，達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)了古犰狳（qiuyu）的化石。它們與現(xiàn)代生活的犰狳十分相似，但又有不同。這是否說明現(xiàn)代的動物是由古代的動物發(fā)展而來的呢？在加拉帕戈斯群島上，達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)，這里不同島上的地雀各有其特點。這種現(xiàn)象使達(dá)爾文想到物種可能在不斷地變化著。各地的所見所聞，都說明隨著時間的推移，生物是在逐漸進(jìn)化的。但是，當(dāng)時達(dá)爾文還不能說明引起生物進(jìn)化的原因?？疾鞖w來，達(dá)爾文就開始研究這個問題。達(dá)爾文耐心地收集資料和證據(jù)。他訪問過農(nóng)夫、種子供應(yīng)店店主和家畜、家禽飼養(yǎng)人。他還親自飼養(yǎng)鴿子，觀察家鴿在人工飼養(yǎng)下所產(chǎn)生的變異.

經(jīng)過大量的觀察和研究，達(dá)爾文終于成功地用自然選擇學(xué)說解釋了生物進(jìn)化的原因，并于1859年出版了《物種起源》這部巨著，引起極大的反響。達(dá)爾文的進(jìn)化論被恩格斯贊譽(yù)為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一?！柏惛駹柼枴迸灥暮叫?/p>

達(dá)爾文認(rèn)為長頸鹿的進(jìn)化原因是：長頸鹿產(chǎn)生的后代超過環(huán)境承受能力（過度繁殖）；它們都要吃樹葉而樹葉不夠吃（生存斗爭）；它們有頸長和頸短的差異（遺傳變異）；頸長的能吃到樹葉生存下來，頸短的卻因吃不到樹葉而最終餓死了（適者生存）。達(dá)爾文的進(jìn)化論物種從低級向高級逐漸進(jìn)化。進(jìn)化的規(guī)則是物競天擇，適者生存。2、達(dá)爾文的生物進(jìn)化觀

自然界中生物的物種是不斷進(jìn)化的，是不斷從低級向高級發(fā)展的。自然界進(jìn)化的規(guī)則是物競天擇（自然選擇），適者生存。1859年11月24日清晨，霧靄中，倫敦幾家書店的門口人聲鼎沸，人們爭先恐后地排隊購買剛出版的新書——《物種起源》。初版1250本書在發(fā)行的當(dāng)天就被銷售一空。……書中的觀點震撼了世界，動搖了禁錮人們思想許多個世紀(jì)的特創(chuàng)論。

——引自《科學(xué)簡史》

《物種起源》一書為什么能引起人們的熱情？什么觀點震撼了世界？標(biāo)志著生物進(jìn)化論的誕生（英國）影響歷史進(jìn)程的經(jīng)典著作震撼世界的十本書之一對人類發(fā)展進(jìn)程產(chǎn)生過廣泛影響的巨著影響中國近代社會的經(jīng)典譯作１９８５年美國《生活》雜志評選的人類有史以來的最佳圖書１９８６年法國《讀書》雜志推薦的理想藏書一部劃時代的著作。標(biāo)志著１９世紀(jì)絕大多數(shù)有學(xué)問的人對生物界和人類在生物界中的地位的看法發(fā)生了深刻的變化。是十九世紀(jì)三大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。

1859年11月3日達(dá)爾文的科學(xué)名著《物種起源》出版。初版的1250冊新書，當(dāng)天就被爭購一空。

此兩圖是當(dāng)時宗教人士為諷刺達(dá)爾文所作，他們?yōu)槭裁匆@樣做？科學(xué)理論傳播的艱難進(jìn)化論給上帝創(chuàng)造萬物以致命一擊?？茖W(xué)與宗教在人類起源問題上產(chǎn)生分歧的根源根本分歧:生命是自然界進(jìn)化的結(jié)果，還是上帝創(chuàng)造的產(chǎn)物根源：生產(chǎn)力的發(fā)展情況。古代生產(chǎn)力的落后，人們對自然認(rèn)識的有限性。你的祖父是猴子變過來的嗎？

1860年6月30日，英國教會在牛津大學(xué)精心策劃了一場關(guān)于進(jìn)化論的辯論會，這就是在人類科技史上著名的“人類起源大論戰(zhàn)”。

赫胥黎通過大辯論，沉重打擊了宗教勢力。1863年，赫胥黎發(fā)表《人類在自然界中的位置》，通過比較解剖學(xué)的研究，論證了“人的構(gòu)造和其他動物一樣，尤其和猿更接近”。它使人猿同祖論進(jìn)一步得到了確立，促進(jìn)了進(jìn)化論的傳播。赫胥黎（1825—1895）二、赫胥黎及《人類在自然界中的位置》生命起源產(chǎn)生的重大影響

1、挑戰(zhàn)了封建神學(xué)，否定了神創(chuàng)說，促進(jìn)了人類認(rèn)識的飛躍；

2、把發(fā)展變化思想引入生物界，開創(chuàng)了生物科學(xué)發(fā)展的新時代；

3、對處于國家危亡時期的中國思想界也產(chǎn)生巨大震動。救亡圖存的變法運動和革命運動蓬勃興起。進(jìn)化論學(xué)說在不斷發(fā)展和完善中1、地球上的無機(jī)物在原始地球環(huán)境下，合成簡單的有機(jī)化合物；2、簡單的有機(jī)化合物聚合成復(fù)雜的大分子有機(jī)物分子——氨基酸和核苷酸。3、氨基酸可合成蛋白質(zhì)，核苷酸可合成核酸，這是生命最基本的物質(zhì)。于是地球上產(chǎn)生出最簡單的生命形態(tài)4、簡單的生命幾經(jīng)進(jìn)化，從簡單至復(fù)雜，從水生到陸生，由低級到高級，形成多種多樣的生物三、人類文明的引擎1、瓦特改良蒸汽機(jī)的過程：

18世紀(jì)中期，瓦特改進(jìn)紐可門蒸汽機(jī)

1782年設(shè)計出雙向汽缸的蒸汽機(jī)

1782年設(shè)計連桿曲柄傳動裝置

——使蒸汽機(jī)成為“萬能的原動機(jī)”（效率顯著、可用于一切動力機(jī)械的“原動機(jī)”）。（一）蒸汽動力與“蒸汽時代”2、蒸汽機(jī)對社會發(fā)展的作用

——促進(jìn)“蒸汽時代”的到來。

材料一蒸汽機(jī)是人類繼發(fā)明用火之后，在馴服自然力方面所取得的最大成果。有了蒸汽機(jī)產(chǎn)生的動力，工廠不必再建在水流湍急的地方。大規(guī)模生產(chǎn)不僅成為可能，而且成為必要。紡織業(yè)、采礦業(yè)和冶金業(yè)在蒸汽機(jī)的帶動下迅猛發(fā)展，機(jī)器制造業(yè)也繁榮起來。工廠的大量出現(xiàn)，使原來恬靜的田園生活被打破。材料二19世紀(jì)英國一個欣欣向榮的新興工業(yè)城市，它曾經(jīng)是寧靜的農(nóng)村，但蒸汽機(jī)和工廠的出現(xiàn)，使它變得濃煙蔽日，臭水橫流。資料三大多數(shù)人認(rèn)為，蒸汽等科學(xué)技術(shù)的新發(fā)明促進(jìn)了生產(chǎn)力的大幅度提高，推動了社會的發(fā)展。恩格斯也說：“17世紀(jì)和18世紀(jì)從事制造蒸汽機(jī)的人們，誰也沒有料到，他們所創(chuàng)造的工具，比其他任何東西都會使全世界的社會狀況革命化……”結(jié)合所學(xué)知識，分析上述材料，闡述蒸汽機(jī)發(fā)明的意義：歷史跨入一個新的時代——蒸汽機(jī)時代。促進(jìn)工廠制度的形成推動工商業(yè)城市的興起促進(jìn)社會生產(chǎn)力的提高推動社會變革使世界聯(lián)系成為一個整體1、法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奠定了發(fā)電機(jī)研制的理論基礎(chǔ)。（二）電力的廣泛應(yīng)用與“電氣時代”

出生在英國一個鐵匠的貧困家庭，只上過兩年小學(xué)，14歲當(dāng)裝訂書籍的學(xué)徒。在七年的學(xué)徒期間，利用訂書的空閑時間，如饑似渴、廢寢忘食地閱讀了許多自然科學(xué)的書籍。后來，他毛遂自薦，在22歲時當(dāng)了大化學(xué)家戴維的實驗助手。1831年，法拉第經(jīng)過7年反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗示意圖法拉第2、電氣技術(shù)的應(yīng)用例如：德國工程師西門子制成發(fā)電機(jī)。比利時人格拉姆制成了直流電動機(jī)。美國人愛迪生創(chuàng)建第一個發(fā)電站。3、電氣技術(shù)的應(yīng)用對社會發(fā)展的作用

（1）

19世紀(jì)末到20世紀(jì)初電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的發(fā)明，使電力得到廣泛應(yīng)用，使世界跨入“電氣時代”（2）推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：電力成為一種新能源電力成為工業(yè)生產(chǎn)的主要動力推動了電氣工業(yè)的發(fā)展（3）壟斷形成，主要資本主義國家向帝國主義過度四、向距離挑戰(zhàn)1、計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)明和發(fā)展（1）電子計算機(jī)的研制：

1946年，美國研制出第一臺電子計算機(jī)。至今，電子計算機(jī)經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路和大規(guī)模集成電路四個發(fā)展階段，第五代新型計算機(jī)正在研制之中。（2）電子計算機(jī)