20世纪重大科技发明(我国有什么对人类文明有重大贡献的发明创造)
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2024-04-25
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1. 20世纪重大科技发明,我国有什么对人类文明有重大贡献的发明创造?
近30年,我国人民对人类文明是做出过巨大贡献的。其中,最有重大贡献的发明创造,毫无疑问,当属“中国特色社会主义道路”的理论体系探索、构建和实践。
什么是中国特色社会主义道路中国特色社会主义道路,是在中国共产党领导下,立足基本国情,以经济建设为中心,坚持四项基本原则,坚持改革开放,解放和发展社会生产力,巩固和完善社会主义制度,建设社会主义市场经济、社会主义民主政治、社会主义先进文化、社会主义和谐社会、社会主义生态文明,促进人的全面发展,逐步实现全体人民共同富裕,建设富强、民主、文明、和谐、美丽的社会主义现代化强国。
中国特色社会主义道路,是中国人民经过几十年的不断探索、实践和总结,逐渐形成的建设、发展、强国之路,完全是属于中国人民的发明创造。
中国特色社会主义道路对人类文明的重要贡献首先,走出了中国特色社会主义的建国之路。没有共产党就没有新中国,我党自成立之初,就一直以探索救国、建国之路为己任,经过艰苦卓绝的不懈努力,终于推翻了压在人民头上的“三座大山”,人民翻身得解放,建立了新中国。
其次,走出了中国特色社会主义的富国之路。70年的时间发展,我们国家实现了14亿人的基本脱贫,尤其是最近几年的扶贫攻坚工作,短短几年时间内,让几亿人彻底摆脱贫困,这对世界都是个巨大的贡献。
再次,走出了中国特色社会主义的强国之路。当然,我们还不会忘记,几十年前尤其是改革开放之前,我们的国力确实非常弱,我们国家的国民生产总值也是排在全世界几十位甚至百位之外。但几十年后的今天,我们成为了仅次于世界头号超级强国美国的全球第二大经济体,成了名副其实的世界强国。
最后,走出了中国特色社会主义的民族伟大复兴之路。今天,我们每一位中华儿女都肩负起了一项重大的使命,就是实现中华民族的伟大复兴。我们已经步履坚定地走在了实现伟大复兴的路上,当第二个一百年到来时,我们的目标任务一定会实现。
结束语:中国特色社会主义道路,是中国共产党对现阶段纲领的概括,是中国人民的历史选择,是实现中国梦的必由之路。
作为我们国家的独创,中国特色社会主义道路,改变了我们14亿国人的命运,实现了我们所要的幸福,同时也必将对人类文明建设发展做出巨大的贡献。
2. 历史上意大利有哪些伟大的发明?
意大利是世界文明古国,在艺术和时尚领域都很有名,是全球拥有世界遗产第二多的国家。在历史上有很多世界之首的伟大发明:
1.从熨斗,眼镜,电池,电话的发明到第一架钢琴,第一部缆车,第一架直升机,第一艘气垫船的制造。
2.从公元前400年就能用金、象牙和骨作假牙。
3.1222年,欧洲第一所大学在博罗利亚建成。
4.1472年3月4日,世界第一所现代意义的银行在锡耶纳诞生,包括今天所使用的金融术语财会、账户、预算等都来自意大利语。
意大利不单以文化艺术闻名于世,文艺复兴也是科学进步期:
1.气压计。1643年出生于罗马的物理学家和数学家埃万杰利斯塔发明了第一个工作气压计。
2.降落伞。艺术家博学家达芬奇早在18世纪就设计了降落伞,这是世界上第一款可以工作的降落伞。
3.温度计。现代华氏温度计是18世纪德国物理学家丹尼尔发明的,但是早在16世纪意大利科学家伽利略就已经成功实验了对水温的测试。
4.机器人骑士。达芬奇1945年世界上第一个现代机器人的原型,被称为“机器人骑士”。2002年美国机器人专家马克罗什姆和美国宇航局机器人设计师根据达芬奇的设计制作了第一个可以工作的机器人骑士模型。
5.风速计。1450年出生于热那亚的莱昂巴蒂斯设计了一种名为风速表的风速测量装置-风速计。
不仅如此,意大利人还制作了小提琴,发明了通用的斜体字体。
意大利人的聪明,推动了世界的发展。
3. 古人有哪些不可思议的发明创造?
中国“文明古国”的称号绝不是浪得虚名的!在悠悠五千年的文化历史中,除了我们脑海中经常出现的传统四大发明,中国古代“创客”的各种神奇发明也能让我们佩服得五体投地。【先秦人的“蒸煮三件套”】
▲商代妇好墓出土三联甗
甗(yǎn)是中国先秦时期的蒸食用具,可分为两部分,下半部是鬲,用于煮水,上半部是甑,两者之间有镂空的箅,用来放置食物,可通蒸汽。这样的甗可以同时蒸煮几种食物。类似现在的煤气灶,一种复合炊具。
【云纹铜禁】▲云纹铜禁
周朝的“云纹铜禁”,说是烧烤用的,但从其工艺的精细度来看,更多是作为礼器使用。
【炙炉】▲西汉的皇家御用的炙炉
在古代,烧烤叫做“炙肉”,所谓“残羹冷炙”,说的就是这个冷掉的烤肉。
【东汉人的“烧烤炉”】▲东汉釉陶烧烤炉
考古专家曾在鲁南临沂市内五里堡村出土的一座东汉晚期画像石残墓中发现两方刻有烤肉串的画像石,这些庖厨图反映出1800年前鲁南民间饮食风俗。经研究发现这两幅画中所见的人物形象皆汉人,他们烤的肉串是牛羊肉串。
【古人“潜水装备”】关于“潜水装备”在《天工开物》里有记载:“凡没人以锡造弯环空管,其本缺处对掩没人口鼻,令舒适呼吸于中,别以熟皮包络耳项之际。极深者至四、五百尺,拾蚌篮中。气逼则撼绳,其上急提引上,无命者或葬鱼腹。凡没人出水,煮热毯急覆之,缓则寒栗死。宋朝李招讨设法以铁为构,最后木柱扳口,两角坠石,用麻绳作兜如囊状,绳系舶两旁,乘风扬帆而兜取之。然亦有漂溺之患。”
【汉代的“计程车”】▲记里鼓车
据载,这个是张衡发明的,计里鼓车每向前走一里,车上的木人就会敲一下鼓,每走十里敲一下钟,故名为“记里鼓车”。
【诸葛亮的弓箭】▲诸葛连弩
诸葛亮制作了一种弩,又被称作元戎弩,一次能发射十支箭,火力很强,但是体积、重量偏大,单兵无法使用,主要用来防守城池和营塞。
汉末魏朝马钧对其进行了改进,改成了一种五十矢连弩,使其体积、重量大大减轻,成为一种单兵武器。
【汉代的“透光镜”】▲汉代的透光镜
著名的西汉透光镜一面铭文为“内清质以昭明”,另一面铭文为“见日之光,天下大明”。
西汉时期发明的魔镜“见日之光”是世界上最奇异的物品之一,它的制作工艺在宋代(公元1000年左右)即已失传。
透光镜乍看上去与一般铜镜并无区别,但若以一束阳光照到镜面,反射后投影到壁上,壁上的光斑中就会奇迹般地显现出镜背面的图案、铭文,好像光线透过铜镜,把背面图案、文字映在壁上似的,故称“透光镜”。
众所周知,青铜是不透光的,为什么还会有透光效果呢?
这奥妙之深让中外学者探讨了几百年,直到近20年,我国科技工作者才终于解开了这个谜团。原来这种铜镜在铸造过程中,镜背的花纹图案凹凸处由于厚薄不同,经凝固收缩而产生铸造应力,铸造后经研墨又产生压应力,因而形成物理性质上的弹性形变。当研墨到一定程度时,这种弹性形变迭加地发生作用而使镜面与镜背花纹之间产生相应的曲率,从而导致出现这种透光效果。
【北宋时期的“天文台”】▲水运仪象台
北宋天文学家苏颂等人创建了水运仪象台。它是集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器,实际上是一座小型的天文台,也是世界上最古老的天文钟。
【汉朝的“节能环保灯”】▲彩绘雁鱼青铜釭灯
该灯鸿雁伫立,回首衔鱼,雁颈与灯体以子母口相接,鱼身与雁颈、腹腔中空相通。圆形灯盘附柄,可自由转动,盘下圈足与雁背直口套合。
鱼腹部与灯盘相对应为圆形覆口,覆口与灯盘之间插立两块弧形屏板,交错开合,既能挡风,又可调节灯光亮度,灯火点燃时,烟雾通过鱼腹和雁颈导入雁腹,可防止油烟污染空气。此物设计精巧,颇有科技含量,现收藏于山西博物院。
【香炉】▲陕西西安出土的鎏金镂空花鸟球形银香炉
熏香是古代达官贵人享受生活必不可少的物品,不过,这种熏香球里里外外有好几层,不仅可以熏香,也可做手炉取暖,把熏香放在里层的小碗里,不论这个球怎么滚动,里面的熏香或者碳火都不会掉出来。
现代物理学认为,要使具有一定重量的物体不倾斜翻倒,最佳的方法是采用支点悬挂,香炉就用了这种现代机械的陀螺仪结构。
【战国时期的皮鞜履】▲战国时期的皮鞜履
皮鞋自古以来就有了,早在战国时代,古人就已经穿上了皮鞋。据资料考证,战国之后皮靴盛行了两千年,隋唐宋元明几乎代代皆穿用,直到清朝才改为布制靴子。
【南宋时期的牛皮球靴】▲南宋球靴
这双出土的南宋球靴是用牛皮制成的鞋面,在鞋底上钉上圆头铁钉,向外突出,很耐磨,再涂以桐油,使之不漏水。
【红衣罗汉的“人字拖”】▲红衣罗汉图
这幅赵孟頫的红衣罗汉图,菩提树下,一罗汉穿着红色袈裟,盘膝而坐,左手向前平伸,掌心向上,作“说法接引”姿态。设色大胆地使用了红配绿,色重而不俗,整体和谐、典雅。注意看罗汉下方,赫然有一双人字拖,与今天的人字拖相差无几。
【古时的“高尔夫球”捶丸】捶丸,来源于唐代的“步打球”,与现代曲棍球十分相似。
但到了宋朝,步打球由原来的对抗性竞赛逐渐演变为非对抗性比赛,取消了球门,该用球穴,球进穴得一分。竞赛形式变了,名称也随之改变了,叫“捶丸”,这大概就是现代的高尔夫球雏形了。
【南宋时期的“足球”蹴鞠】▲蹴鞠图
在中国古代,蹴鞠是最早形式的足球,深受上至皇帝下至平民的喜爱,南宋时期,宋代的球员还组织了博纳养生杯,相当于现在的中超联赛。
【明代“坦克”】(剧照)这个“坦克”也就是戚继光在蓟州造的偏厢车。其创建的车骑营中的战车部队中有车营编官兵3100余名,佛朗机炮256门,大将军(重型大口径火炮)8门;每车营有战车128辆,每辆战车配有佛郎机2门、鸟铳4杆、火箭手4 人,平均每12名士兵装备一门火炮,临战之时火枪轮番射击可以终日不停;骑营编官兵约2700名,装备有60门虎蹲炮。
【明代的“地雷”】▲明代的地雷。
【帝王的“收纳盒”】▲乾隆款雕漆百什件匣
这件乾隆的雕漆百什件匣,通体以剔红装饰,花纹精美繁复,散发着富贵大气的皇家风范。这百什匣凭借精巧的空间设计,箱中套盒,盒中安屉,屉中分格,每格盛放书画、器物等珍玩。这样的一箱或一匣中,少者可纳入数件、十数件,多者达到上百件。
【楚国人的“座便器”】安吉县天子湖工业园楚国墓葬发掘出了一件腐蚀严重的木制漆器。考古人员经过仔细的还原与研究,最后制作出了一张还原图,发现原来是一个坐便器——马桶的祖宗。
【战国时期的“冰箱”】▲1978年出土两件战国曾侯乙楚墓冰釜
【战国时期的“水晶杯”】1990年浙江省杭州市半山镇石塘村战国墓出土 浙江省杭州市文物考古研究所藏。敞口,斜壁,圆底,圈足外撇。素面无纹饰,透明,器表经抛光处理,器中部和底部有海绵体状自然结晶。此杯是用优质天然水晶制成的宝用器皿,国内罕见。
【“游标卡尺”】▲东汉时期的铜卡尺,现藏于扬州博物馆
【“分格餐盘”】▲越窑方格盒
【“熨斗”】▲唐代张萱《捣练图》局部
【牙刷】▲牙刷(于内蒙赤峰辽国墓葬出土)
【隋朝“背带裙”】其实古代生活并没有我们想象的那么平淡枯燥,古人也不是我们想象的那么落后迂腐。从他们的“创意发明”便可窥见一斑。4. 中国古代有哪些伟大的发明?
我国古代发明的器物太多太多,数不胜数,数也数不过来。发明的器物毫不客气的说,传承于整个世界。
一、军事
①、热火器
热火器大炮、枪、火箭的远古始祖,发明于我国唐朝中后期;大量运用于军事,在我国古代唐朝末年。
由竹炮、青铜、生铁发展铸造而来。后有宋、辽、金、元、明逐步发展而成。
元朝时期攻打波斯已及欧洲战时大量采用。之后元军丢弃的热火器由波斯仿造传入欧洲。
②、铠甲、盾
铠甲在我国上古炎黄时代就已经发明,有皮甲(动物皮革)、藤甲、藤盾(藤蔓植物编织而成)、竹木甲(由小块竹、木片制作而成)逐步发展为青铜、铁甲、『布甲(热火器时代的克星)』。铠甲在我国唐朝时代发展得最为鼎盛。
如:明光铠,世界铠甲巅峰。透气舒适防御及强。我国铠甲品种繁多就不一一道来。
二、我国古代科技
①、青铜卡尺(汉代)
②、三星堆盘形法器
③、南宋球靴
④、战国水晶杯
⑤、独孤信多面体煤精组印
⑥、三国时期的饭盒
⑦、被中香炉(现代机械的陀螺仪机构)
⑧、唐代的挎包
⑨、北燕玻璃器
⑩、朱然墓出土漆木屐
⒈香皂盒
2、选仙钱
3、瓜棱灰陶杯(4000年前)
⒋兵马俑的铜车马
6、镀铭技术
7、记忆合金(2300年前)
8、鼓里车
9、铜姜礤
10、辽代骨质牙刷
太多太多需要一本书来写
5. 一共经历了三次技术革命?
人类迄今共有六次科技革命,其中近代史上共发生了三次科技革命。
第一次科技革命也叫第一次工业革命,它发生在18世纪中后期到19世纪初。首先从英国的棉纺织业。技术发明和应用主要集中在轻工业部门,要是纺织业和交通运输业。1765年,哈格里夫斯发明了一种一次能纺出多根纱线的纺纱机,使纺织效率提高了40倍以上,他把它命名为珍妮机。
1771年,阿克莱特在曼彻斯特建立了第一座水利纺纱厂,近代机器大工业诞生了。并且出现了新的生产组织管理形式,资本主义大工厂制度。
传统的水利助力分立为主的动力。严重的制约了机器的使用和工厂制的推广,瓦特改良了蒸汽机——万能蒸汽机。他把气缸和冷凝器分离,使蒸汽机的热效率提高了八倍至十倍,结束了人类对水利、畜力和风力的依赖,人类进入了"蒸汽时代"。
工业革命极大地提高了英国的社会生产力,使英国率先从农业社会向工业社会转变。英国成为"世界工厂"。
此外,蒸汽动力的使用也推动了交通运输业的革命。1807年,美国人富尔顿发明了汽船,1814年,英国人史蒂芬孙发明了蒸汽机车。
第二次科技革命发生在19世纪中后期到20世纪初。第二次工业革命是以美国和德国为发源地和中心,以电力的发明和使用为标志,人类进入"电气时代"。
1866年德国工程师西门子发明了世界上第一台大功率发电机,标志着第二次工业革命的开始。
第二次工业革命涉及到能源,交通,石油化工,电信,农机等生产部门。
1885年,卡尔本茨和戴姆勒发明了世界上最早的汽车。
1893年德国人本茨开始生产四轮车,标志着现代汽车工业兴起。1894年福特制造出了美国第一辆汽车。
1903年,美国莱特兄弟发明了飞机。
1867年,瑞典科学家诺贝尔发明了炸药。
1837年,美国人莫斯发明了有线电报。
1876年美国人贝尔发明了电话机。
1894到1896年,意大利人马可尼发明了无线电报。
1902年,美国人哈特和帕发明了汽油拖拉机。
此外,发明大王爱迪生还研制了电灯。改进了贝尔发明的电话,试验电车成功,发明了留声机和电影放映机等。
电力的使用不仅推动了通讯、交通和能源等部门的革命。还推动了钢铁制造业、汽车工业、石油工业化工技术、绝缘材料、人造纤维、化学肥料,农药等产业的发展。
伴随着生产效率的提高和资本的高度集中,在第二次工业革命中产生了垄断组织。出现了一批巨型企业,如美孚石油公司,美国国际电话电报公司等。
与第一次工业革命不同的是,第二工业革命使科学技术与生产力紧密结合在一起。
第三次工业革命发生在第二次世界大战后。它以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为标志,还包括人工合成材料,分子生物学和遗传工程等高新技术。
这场科技革命发源于美国,迅速扩展到西欧,日本,大洋洲和世界各地。是人类进入"电子时代","信息时代"和"太空时代"。
第三次科技革命充分体现了科学技术是第一生产力,大量的新兴技术应用于生产,使生产科学化,出现了"科学——技术——生产"的一体化。
6. 科学发现和科技发明?
大家好,我是仰天望空。做为一名科学领域的原创作者,在这里我想简单发表一下我的个人观点,希望可以对您有所帮助。
科学发现和科技发明,哪个重要?
我认为,科学发现和科技发明同等重要,它们相辅相成,互相影响,缺一不可。
首先,科学发现和科技发明都很重要。科学发现是发现宇宙中的固有规律,扩充人类认识自然的知识库,并对人类发现更深层次的规律起奠基石的作用。人类最伟大的科学家之一牛顿曾经说过,“我看的远,是因为站在巨人的肩上”。科学发现一直在发展。科技发明主要是发明方便人们劳动的工具,提高劳动效率,促进生产力的发展,对于推动社会进步起着非常巨大的作用。
其次,科学发现促进科技发明,科学发现为科技发明提供理论支持,是科技发明的理论基础。缺少理论支持的发明是不可靠的,甚至是不可能。科技发明是科学发现的成功应用,人们往往是有了科学理论的支持以后才能找到劳动工具改进的方法,进而促进科技发明。
再次,科技发明反作用与科学发现。伟大的发明总是能极大的提高生产效率,进而促进科学发现的发展。比如,计算机的发明极大的提高了科学数据的计算能力、管理能力、传输能力,使科学家能够更好的、更快的模拟科学实验,促进科学发现。
以上就是我的观点,希望可以对你有所帮助,同时也希望大家关注我的头条号,我会定期的发表一些科学、科普相关的文章。
在这里同时也希望大家能够喜欢我的分享,大家如果有更好的关于这个问题的解答,还望分享评论出来共同讨论这个话题。
我最后在这里,祝大家每天开开心心工作、快快乐乐生活,积极探讨、学习科学知识,健康生活每一天,家和万事兴,年年发大财,谢谢!
7. 十九世纪自然科学三大发现都有哪些?
19世纪自然科学的三大发现
1 细胞学说
【简介】细胞学说是1838~1839年间由德国的植物学家施莱登(Schleiden)和动物学家施旺(Schwann)所提出,直到1858年才较完善。它是关于生物有机体组成的学说,主要内容有:
① 细胞是有机体,一切动植物都是由单细胞发育而来,即生物是由细胞和细胞的产物所组成;
② 所有细胞在结构和组成上基本相似;
③ 新细胞是由已存在的细胞分裂而来;
④ 生物的疾病是因为其细胞机能失常。
⑤.细胞是生物体结构和功能的基本单位。
⑥.生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。
细胞学说的生物体意义是:
【历史】
在18世纪的德国,自然哲学非常盛行。这个体系的内容之一是描述他们认为是组成有机世界多样性的典型单位。歌德认为叶子是各种不同植物的典型单位结构,而奥肯则主张脊椎节是一般动物原型结构的基本单位。奥肯还进一步认为有机体由粘液囊泡或活的单位所组成,并在它们暂时所属的有机体死亡后继续生存着,形成另一个生物的一部分。在19世纪早期,这样一种观点相当流行,并且同对动植物结构的显微镜观察结合在一起,导致了细胞学说的发展。
在17世纪初胡克、马尔比基和列文胡克,都曾用显微镜看到了植物细胞,但是并没有被认为是植物世界的独立的、活的结构单位。
在19世纪初期,植物解剖的研究复活了,德国植物学家特雷维拉努斯和冯·莫尔认识到细胞是植物的结构单位。19世纪20年代,意大利的亚米齐和其他人制成了改进的消色差显微镜,使人们得以观察到有机细胞的详细情况。一个伦敦医生罗伯特·布朗于1831年观察到植物细胞一般具有一个核,不过他对自己的发现并不怎样重视。捷克人普金叶在1835年用显微镜观察了一个母鸡卵中的胚核,并指出动物的组织在胚胎中是由紧密裹在一起的细胞质块所组成,这些细胞质块与植物的组织很类似。
这些观察导致耶拿大学的植物学教授马提阿斯·施莱登于1838年宣布,细胞是一切植物结构的基本活动单位和一切植物借以发展的根本实体的学说。卢万大学的解剖学教授泰奥多尔·施旺于1839年把细胞说扩大到动物界。
19世纪40年代许多研究者纠正了他们其中的一些错误观点,特别是植物学家冯·莫尔,耐格里和霍夫迈斯特以及动物学家克里克尔、莱迪希和雷马克,他们证明新细胞是靠分裂形成的,细胞核先在母细胞内分裂为二,然后是母细胞分裂为两个子细胞。
【意义】
细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性,以及在进化上的共同起源。这一学说的建立推动了生物学的发展,并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。恩格斯曾把细胞学说誉为19世纪最重大的发现之一。
施莱登和施旺的细胞学说为19世纪细胞的研究指出了方向。然而,他们虽然正确地指出新的细胞可以由老的细胞产生,却提出了一个错误的概念即新细胞在老细胞的核中产生,由非细胞物质产生新细胞,并通过老细胞崩解而完成。由于这两位科学家的权威,使得这种错误观点统治了许多年。
许多研究者的观察表明,细胞的产生只能通过由原先存在的细胞经过分裂的方式来完成,1858年德国病理学魏尔肖概括为“一切细胞来自细胞”的著名论断,这不仅在更深的层次上揭示细胞作为生命活动的基本单位的本质,而且通常被认为是对细胞学说的重要补充,甚至有人认为直至于此细胞学说才全部完成。
尽管细胞学说的某些部分已成为历史的陈迹,然而其中心思想仍广泛而深刻地影响了后来生物学的发展,任何生物学的重要问题都必须从细胞中寻求最后的解答。
【主要贡献人】
在十九世纪以前许多学者的工作都着眼于细胞的显微结构方面,从事形态上的描述,而对各种有机体中出现细胞的意义一直没有作出理论的概括,直到19世纪30年代德国人施莱登Matthias Jacob Schleiden 、施旺Theodar Schwann提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物的基本单位。这一学说即“细胞学说(Cell Theory)”,在19世纪已有不少科学家的工作对细胞学说的创立做出了很大的贡献,如:
1. Jean-Baptiste de Lamark (1744~1829),获得性遗传理论的创始人,法国退伍陆军中尉,50岁成为巴黎动物学教授,1909年他认为只有具有细胞的机体,才有生命。“It has been recognized for a long time that the membranes which form the envelopes of the brain,of the nerves,of vessels,of all kinds of glands,of viscera,of muscles and their fibers,and even the skin of the body are in general the productions of cellular tissue。 But no one,so far as I know, has yet perceived that cellular tissue is the general matrix of all organization and that without this tissue no living body would be able to exist,nor could it have been formed。”
2. Charles Brisseau Milbel(1776~1854),法国植物学家,1802年认为植物的每一部分都有细胞存在,“the plant is wholly formed of a continuous cellular membranous tissue。Plants are made up of cells,all parts of which are in continuity and form one and the same membranous tissue。”。
3. Henri Dutrochet (1776~1847),法国生理学家,1824年进一步描述了细胞的原理,他认为“All organic tissues are actually globular cells of exceeding smallness,which appear to be united only by simple adhesive forces; thus all tissues, all animal (and plant) organs, are actually only a cellular tissue variously modified。This uniformity of finer structure proves that organs actually differ among themselves merely in the nature of the substances contained in the vesicular cells of which they are composed” 。
4. Matthias Jacob Schleiden(1804~1881),德国植物学教授,1938年发表“植物发生论”(Beiträge zur Phytogenesis),认为无论怎样复杂的植物都有形形色色的细胞构成。他认识到了Brown发现细胞核的重要意义,这一点Brown本人并未做到,他试图重建细胞发育的过程,为此他聪明地选择了胚胎细胞作为他研究的起点,他还在细胞中发现了核仁。
5. Theodor Schwann(1810~1882),德国解剖学教授,一开始就研究Schleiden的细胞形成学说,他完全接受了这个学说,并把它扩展为所有生命现象的起源和基础的一般理论。他把Schleiden在植物中的发现应用到动物中去,并于1838年提出了“细胞学说”(Cell Theory)这个术语;1939年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显微研究”(Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen)。因此细胞学说的创立被认为归功于Schleiden和Sehwann两个人,而且年份也被定到1839年。
Schwann提出:
1) 有机体是由细胞构成的;
2) 细胞是构成有机体的基本单位。
1855 德国人R. Virchow 提出“一切细胞来源于细胞”(Omnis cellula e cellula)的著名论断,进一步完善了细胞学说。
把细胞作为生命的一般单位,以及作为动植物界生命现象的共同基础的这种概念立即受到了普遍的接受。恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之一。
2 达尔文进化论
【生物进化论】简称进化论,是生物学最基本的理论之一。进化(Evolution),是指生物在变异、遗传与自然选择作用下的演变发展,物种淘汰和物种产生过程。地球上原来无生命,大约在30多亿年前,在一定的条件下,形成了原始生命,其后,生物不断的进化,直至今天世界上存在着170多万个物种。生物进化论最早是由查尔斯·罗伯特·达尔文提出的,在其名著《物种起源》有详细的论述。
进化论有三大经典证据:比较解剖学、古生物学和胚胎发育重演律。
生物进化可以分成三个层次:微进化(生物群体中基因频率的改变)、新种生成和大进化(从一个类型到另一个类型的跃变,比如从鱼类进化到两栖类)。现代综合学说完美地解释了微进化和新种生成,并认为由微进化和新种生成的研究所得的结果可以进一步推广到大进化。但是一些生物学家对这个推论表示怀疑,他们认为生物大进化可能有属于自己的机理。按照他们的观点,生物新类型的产生是在生物胚胎发育过程中基因突变的结果。胚胎发育时的微小突变可以导致成体的巨大变化。最近发育生物学的研究似乎证明了这一点:如果在胚胎发育过程中,某种基因的表达速度变慢,就会使鱼鳍变成肢足。可以预见,随着发育生物学的发展,越来越多的大进化难题将被解决。
3. 能量守恒与转化定律
定律内容 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变。能量守恒定律如今被人们普遍认同,但是并没有严格证明。
(1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。
(2)不同形式的能量之间可以相互转化:“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且是通过做功来完成的这一转化过程。
(3)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。
能量守恒的具体表达形式
保守力学系统:在只有保守力做功的情况下,系统能量表现为机械能(动能和位能),能量守恒具体表达为机械能守恒定律。
热力学系统:能量表达为内能,热量和功,能量守恒的表达形式是热力学第一定律。
相对论性力学:在相对论里,质量和能量可以相互转变。计及质量改变带来能量变化,能量守恒定律依然成立。历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。
总的流进系统的能量必等于总的从系统中流出的能量加上系统内部能量的变化,能量能够转换,从一种形态转变成另一种形态。
系统中储存能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的能量
[编辑本段] 能量守恒定律的重要意义
能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物,大到宇宙天体。小到原子核内部,只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术,这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用,都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。
小医生与啤酒匠发现科学新理
[编辑本段] ——能量守恒和转化定律的发现
能量守恒和能量转化定律与细胞学说,进化论合称19世纪自然科学的三大发现。而其中能量守恒和转化定律的发现,却是和一个“疯子”医生联系起来的。
这个被称为“疯子”的医生名叫迈尔(1814~1878),德国汉堡人,1840年开始在汉堡独立行医。他对万事总要问个为什么,而且必亲自观察,研究,实验。1840年2月22日,他作为一名随船医生跟着一支船队来到印度尼西亚。一日,船队在加尔各达登陆,船员因水土不服都生起病来,于是迈尔依老办法给船员们放血治疗。在德国,医治这种病时只需在病人静脉血管上扎一针,就会放出一股黑红的血来,可是在这里,从静脉里流出的仍然是鲜红的血。于是,迈尔开始思考:人的血液所以是红的是因为里面含有氧,氧在人体内燃烧产生热量,维持人的体温。这里天气炎热,人要维持体温不需要燃烧那么多氧了,所以静脉里的血仍然是鲜红的。那么,人身上的热量到底是从哪来的?顶多500克的心脏,它的运动根本无法产生如此多的热,无法光靠它维持人的体温。那体温是靠全身血肉维持的了,而这又靠人吃的食物而来,不论吃肉吃菜,都一定是由植物而来,植物是靠太阳的光热而生长的。太阳的光热呢?太阳如果是一块煤,那么它能烧4600年,这当然不可能,那一定是别的原因了,是我们未知的能量了。他大胆地推出,太阳中心约2750万度(现在我们知道是1500万度)。迈尔越想越多,最后归结到一点:能量如何转化(转移)?
他一回到汉堡就写了一篇《论无机界的力》,并用自己的方法测得热功当量为365千克米/千卡。他将论文投到《物理年鉴》,却得不到发表,只好发表在一本名不见经传的医学杂志上。他到处演说:“你们看,太阳挥洒着光与热,地球上的植物吸收了它们,并生出化学物质……”可是即使物理学家们也无法相信他的话,很不尊敬地称他为“疯子”,而迈尔的家人也怀疑他疯了,竟要请医生来医治他。他因不被人理解,终于跳楼自杀了。
和迈尔同时期研究能量守恒的还有一个英国人——焦耳(1818~1889),他自幼在道尔顿门下学习化学、数学、物理,他一边经营父亲留下的啤酒厂,一边搞科学研究。1840年,他发现将通电的金属丝放入水中,水会发热,通过精密的测试,他发现:通电导体所产生的热量与电流强度的平方,导体的电阻和通电时间成正比。这就是焦耳定律。1841年10月,他的论文在《哲学杂志》上刊出。随后,他又发现无论化学能,电能所产生的热都相当于一定功,即460千克米/千卡。1845年,他带上自己的实验仪器及报告,参加在剑桥举行的学术会议。他当场做完实验,并宣布:自然界的力(能)是不能毁灭的,哪里消耗了机械力(能),总得到相当的热。可台下那些赫赫有名的大科学家对这种新理论都摇头,连法拉第也说:“这不太可能吧。”更有一个叫威廉·汤姆孙(1824~1907)的数学教授,他8岁随父亲去大学听课,10岁正式考入该大学,乃是一位奇才,而今天听到一个啤酒匠在这里乱嚷一些奇怪的理论,就非常不礼貌地当场退出会场。
焦耳不把人们的不理解放在心上,他回家继续做着实验,这样一直做了40年,他把热功当量精确到了423.9千克米/千卡。1847年,他带着自己新设计的实验又来到英国科学协会的会议现场。在他极力恳求下,会议主席才给他很少的时间让他只做实验,不做报告。焦耳一边当众演示他的新实验,一边解释:“你们看,机械能是可以定量地转化为热的,反之一千卡的热也可以转化为423.9千克米的功……”突然,台下有人大叫道:“胡说,热是一种物质,是热素,他与功毫无关系”这人正是汤姆孙。焦耳冷静地回答到:“热不能做功,那蒸汽机的活塞为什么会动?能量要是不守恒,永动机为什么总也造不成?”焦耳平淡的几句话顿时使全场鸦雀无声。台下的教授们不由得认真思考起来,有的对焦耳的仪器左看右看,有的就开始争论起来。
汤姆孙碰了钉子后,也开始思考,他自己开始做试验,找资料,没想到竟发现了迈尔几年前发表的那篇文章,其思想与焦耳的完全一致!他带上自己的试验成果和迈尔的论文去找焦耳,他抱定负荆请罪的决心,要请焦耳共同探讨这个发现。
在啤酒厂里汤姆孙见到了焦耳,看着焦耳的试验室里各种自制的仪器,他深深为焦耳的坚韧不拔而感动。汤姆孙拿出迈尔的论文,说道:“焦耳先生,看来您是对的,我今天是专程来认错的。您看,我是看了这篇论文后,才感到您是对的。”焦耳看到论文,脸上顿时喜色全失:“汤姆孙教授,可惜您再也不能和他讨论问题了。这样一个天才因为不被人理解,已经跳楼自杀了,虽然没摔死,但已经神经错乱了。”
汤姆孙低下头,半天无语。一会儿,他抬起头,说道:“真的对不起,我这才知道我的罪过。过去,我们这些人给了您多大的压力呀。请您原谅,一个科学家在新观点面前有时也会表现得很无知的。”一切都变得光明了,两人并肩而坐,开始研究起实验来。
1853年,两人终于共同完成能量守恒和转化定律的精确表述。
能量的转化和守恒定律有三种表述:永动机不能造成,能量的转化和守恒定律及热力学第一定律。这三种表述在文献中是这样叙述的:“热力学第一定律就是能量守恒定律。”“根据能量守恒定律,……所谓永动机是一定造不成的。反过来,由永动机的造不成也可导出能量守恒定律。”这里不难看出,三种表述是完全等价的。但笔者认为,这种等价是现代人赋予它们的现代价值,若从历史发展的角度来考查就会发现,三种表述另有它连续性的一面,但还有差异性的一面。这种差异反映了人类认识定律的不同阶段。
1定律的经验性表述——永动机是不可能造成的(1475~1824)
很早以前,人类就开始利用自然力为自己服务,大约到了十三世纪,开始萌发了制造永动机的愿望。到了十五世纪,伟大的艺术家、科学家和工程师达·芬奇(Leonard·do·Vinci 1452~1519),也投入了永动机的研究工作。他曾设计过一台非常巧妙的水动机,但造出来后它并没永动下去。1475年,达·芬奇认真总结了历史上的和自己的失败教训,得出了一个重要结论:“永动机是不可能造成的。”在工作中他还认识到,机器之所以不能永动下去,应与摩擦有关。于是,他对摩擦进行了深入而有成效的研究。但是,达·芬奇始终没有,也不可能对摩擦为什么会阻碍机器运动作出科学解释,即他不可能意识到摩擦(机械运动)与热现象之间转化的本质联系。
此后,虽然人们还是致力于永动机的研制,但也有一部分科学工作者相继得出了“永动机是不可能造成的”结论,并把它作为一条重要原理用于科学研究之中。荷兰的数学力学家斯台文(SimonStevin 1548~1620),于1586年运用这一原理通过对“斯台文链”的分析,率先引出了力的平行四边形定则。伽俐略在论证惯性定律时也应用过这一原理。
尽管原理的运用已取得了如此显著的成绩,但人们研制永动机的热情不减。惠更斯(C·Huygens1629~1695)
在他1673年出版的《摆式时钟》一书中就反映了这种观点。书中,他把伽俐略关于斜面运动的研究成果运用于曲线运动,从而得出结论:在重力作用下,物体绕水平轴转动时,其质心不会上升到它下落时的高度之上。因而,他得出用力学方法不可能制成永动机的结论;但他却认为用磁石大概还是能造出永动机来的。针对这种情况,1775年,巴黎科学院不得不宣布:不再受理关于永动机的发明。
历史上,运用“永动机是不可能制成”的这一原理在科研上取得最辉煌成就的是法国青年科学家卡诺(sadi Carnot 1796~1832)。1824年,他将该原理与热质说结合推出了著名的“卡诺定理”。定理为提高热机效率指明了方向,也为热力学第二定律的提出奠定了基础。但这里要特别强调的是,卡诺虽然将永动机不能造成的原理运用于热机,但他的思想方法还是“机械的”。他在论证时将热从高温热源向低温热源的流动同水从高处向低处流动类比,认为热推动热机作功就像水推动水轮机作功一样,水和热在流动中并无任何损失。
可见,从1475年达·芬奇提出“永动机是不可能造成的”起到1824年卡诺推出“卡诺定理”止,原理只能在机械运动和“热质”流动中运用,它远不是现代意义上的能量的转化和守恒定律,它只能是机械运动中的能量守恒的经验总结,是定律的原始形态。
1891年,亥姆霍兹(H·Helmloltz1821~1894)400)
在回顾他研究力的守恒律的起因时说:“如果永动机是不可能的话,那么在自然条件下的不同的力之间应该存在什么样的关系呢?而且,这些关系实际上是否真正存在呢?”可见,“永动机是不能造成的”还很肤浅,要认识它的深刻的内涵,还须人们付出艰苦的劳动。
2定律的初期表述——力的守恒(1824~1850)
“能量的转比和守恒定律”的提出必须建立在134三个基础之上:对热的本质的正确认识;对物质运动的各种形式之间的转化的发现;相应的科学思想。到十九世纪,这三个条件都具备了。
1798年,伦福特(C· Rumford 1753~1814)向英国皇家学会提交了由炮筒实验得出的热的运动说的实验报告。1800年,戴维(D·H·Davy 1778~1829)
用真空中摩擦冰块使之溶化的实验支持了伦福特的报告。1801年,托马斯·杨(ThomasYoung 1773~1829)在《论光和色的理论》中,称光和热有相同的性质,强调了热是一种运动。从此,热的运动说开始逐步取代热质说。
十八世纪与十九世纪之交,各种自然现象之间的相互转化又相继发现:在热向功的转化和光的化学效应发现之后,1800年发现了红外线的热效应。电池刚发明,就发现了电流的热效应和电解现象。1820年,发现电流的磁效应,1831年发现电磁感应现象。1821年发现热电现象,1834年发现其逆现象。等等。
世纪之交,把自然看成是“活力”的思想在德国发展成为“自然哲学”。这种哲学把整个宇宙视为某种根源性的力的发现而引起的历史发展的产物。由这种观点看来,一切自然力都可以看作是一种东西。当时,这种哲学思想在德国和西欧一些国家占有支配地位。
这时,力的守恒原理的提出就势在必行了。
历史上,最早提出热功转换的是卡诺。他认为:“热无非是一种动力,或者索性是转换形式的运动。热是一种运动。对物体的小部份来说,假如发生了动力的消灭,那么与此同时,必然产生与消灭的动力量严格成正比的热量。相反地,在热消灭之处,就一定产生动力。因此可以建立这样的命题:动力的量在自然界中是不变的,更确切地说,动力的量既不能产生,也不能消灭。”同时他还给出了热功当量的粗略值。
可惜,卡诺的这一思想是在他死了46年以后的1878年才被人们发现的。而这之前的1842年,德国的迈耳(J·R·Mayer 1814~1878)400)
最先发表了比较全面的《力的守恒》的论文《论无机界的力》。文中他从“自然哲学”出发,以思辩的方式,由“原因等于结果”的因果链演释出二十五种力的转化形式。1845年,他还用定压比热容与定容比热容之差:Cp-Cv=R,计算出热功当量值为1卡等于365g·m。
1843年,英国实验物理学家焦耳(J·P·Joule 1818~1889)400)this.style.width=400;">
在《哲学杂志》上发表了他测量热功当量的实验报告。此后,他还进行了更多更细的工作,测定了更精确的当量值。1850年,他发表的结果是:“要产生一磅水(在真空中称量,其温度在55°和60°之间)增加华氏1°的热量,需要消耗772英磅下落一英尺所表示的机械功。”焦耳的工作,为“力的守恒”原理奠定了坚实的实验基础。
德国科学家亥姆霍兹于1847年发表了他的著作《论力的守恒》。文中,他提出了一切自然现象都应用中心力相互作用的质点的运动来解释
由此证明了活力与张力之和对中心力守恒的结论。进面,他还讨论了热现象、电现象、化学现象与机械力的关系,并指出了把“力的守恒”原理运用到生命机体中去的可能性。由于亥姆霍兹的论述方式很有物理特色,故他的影响要比迈耳和焦耳大。
虽然,到此为止,定律的发现者们还是把能量称作“力”;而且定律的表述也不够准确,但实质上他们已发现了能量的转化和守恒定律了。将两种表述比较,可以看出:“力的守恒”比“永动机不能造成”要深刻得多。“力的守恒”涉及的是当已认识到的物质的一切运动形式;同时,它是在一定的哲学思想指导下(迈耳),在实验的基础上(焦耳),用公理化结构(亥姆霍兹)建立起的理论。如果现在仍用“永动机不能造成”来表述定律的话,那已赋予它新的内涵了,即现在的机器可以是机械的,也可以是热的,电磁的、化学的,甚至可以是生物的了;同时,永动机不能永动的原因也得到揭示。
另外,也要看到,“力的守恒”原理虽然有焦耳的热功当量和电热当量的关系式,还有亥姆霍兹推出的各种关系式,但它们都是各自独立的,还没能用一个统一的解析式来表述。因此“力的守恒”还是不够成熟的。
3定律的解析表述——热力学第一定律(1850~1875)
要对定律进行解析表述,只有对“热量”、“功”、“能量”和“内能”这些概念的准确定义才行。
“热量”的慨念早在十八世纪就给出了,就是热质的量。1829年,蓬斯莱(J·V· Poncelet 1788~1867)在研究蒸汽机的过程中,明确定义了功为力和距离之积。而“能量”的概念则是1717年,J·伯努力(J·Bernoulli 1667~1748)在论述虚位移时就采用过了的。托马斯·扬于1805年就把力称为能量,用过了的。托马斯·扬于1805年就把力称为能量,由此定义了扬氏模量。但他们的定义一直未被人们接受,难怪迈耳、焦耳和亥姆霍兹还用“力”来称为能量。这对定律的表述极不利,再加上热质说的影响还远未肃清,因此“力的守恒”原理一直不为大多数人所接受。当然,也有一批有识之士认识到定律的重大意义并为它的完善进行了卓有成效的工作。其中最著名的是英国的W·汤姆孙(W·Thomson1824~1907)和德国的克劳修斯(R·Clausius 1822~1888)正是他们在前人的基础上提出了热力学第一和第二定律,由此建立了热力学理论体系的大厦。
1850年,克劳修斯在德文版《物理学和化学年报》第79卷上,发表了《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》的论文。文中指出:卡诺定理是正确的,但要用热运动说并加上另外的方法证明才行。他认为,单一的原理即“在一切由热产生功的情况,有一个和产生功成正比的热量被消耗掉,反之,通过消耗同样数量的功也能产生这样数量的热。”是不够的;还得加上一个原理即“没有任何力的消耗或其它变化的情况下,就把任意多的热量从一个冷体移到热体,这与热素来的行为相矛盾。”来论证。他说,只有这佯,才能把热看成一种状态量。接下来他作了以下的十分重要的工作:
对于永久气体,下式成立:
pV=R(273+t) (1)
P是压力,V是单位质量的体积,t是摄氏温度。再考虑微小的卡诺循环,可由(1)式得出这一过程中所做的功为:
同时也可计算这一过程消耗的热量:
设热功当量的系数为A,应用焦耳原理,由(2)和(3)得:
这时克劳修斯引进了一个新的态函数U,(4)式变为:
对于这个新的态函数,他指出“其性质有如人们通常所说的那样,假定它为总热量,是一个V和t的函数,由变化的过程的初态和终态完全确定。”
U=U(V,t) (6)
就这样,他得出了热力学第一定律的解析式:
dQ=dU=dW (7)
我们知道,一个知识领域只有发展到了揭示和把握对象的规定和量的联系时,也就是当用上了数学工具时,它才真正成为了一门科学。因此,只有到了这个时候,能量的转化和守恒定律才同热力学第二定律的熵的表述一起构成了热力学的理论体系的基础。
1853年,W·汤姆孙重新提出了能量的定义。他是这样说的:“我们把给定状态中的物质系统的能量表示为:当它从这个给定状态无论以什么方式过渡到任意一个固定的零态时,在系统外所产生的用机械功单位来量度的各种作用之和。”他还把态函数U称为内能。直到这时,人们才开始把牛顿的“力”和表征物质运动的“能量”区别开来,并广泛使用。在此基础上,苏格兰的物理学家兰金*(W·J·M·Rankine 1820~1872)才把“力的守恒”原理改称为“能量守恒”原理。
热力学理论建立之后,很多人还是觉得不好理解,尤其是第二定律。为此,从1854年起,克劳修斯作了大量的工作,努力寻找一种为人们容易接受的证明方法来解释这两条原理(当时还是叫原理),并多次用通俗的语言进行宣讲。这样,直到1860年左右,能量原理才被人们普遍承认。
4定律的准确表述——能量的转化和守恒定律(1875~1909)
1860年后,能量定律“很快成为全部自然科学的基石。特别是在物理学中,每一种新的理论首先要检验它是否跟能量守恒原理相符合。”但是,时至那时,原理的发现者们还只是着重从量的守恒上去概括定律的名称,而没强调运动的转比。那到底是什么时候原理才被概括成“能量的转比和守恒定律”的呢?从恩格斯在《反杜林论》的一段论述中,可以得到问题的答案。
恩格斯说:“如果说,新发现的、伟大的运动基本规律,十年前还仅仅慨括为能量守恒定律,仅仅概括为运动不生不灭这种表述,就是说,仅仅从量方面概括它,那么这种狭隘的、消极的表述日益被那种关于能量的转化的积极表述所代替,在这里过程的质的内容第一次获得了自己的权利,……”恩格斯这段话发表于1885年,他说十年前消极表述日益被积极表述所代替,由此判断,“能量的转化和守恒定律”这一准确而完善的表述应形成于1875年或稍后一点。
到此为止,似乎有关定律的一切问题都解决了。其实不然。
我们知道,直到二十世纪初,热力学中的一个重要基本概念——热量还是沿用的十八世纪的定义,而这个定义是以热质说为基础的。也就是说,在热力学大厦的基石中还有一块是不牢固的。因此,1909年,喀喇氏(C·Caratheeodory)对内能进行了重新定义:“任何一个物体或物体系在平衡态有一个态函数U,叫做它的内能,当这个物体从第一态经过一个绝热过程到第二态后,它的内能的增加等于在过程中外界对它所做的功W。”
U2-U1=W (8)
这样定义的内能就与热量毫不相关了,它只与机械能和电磁能有关。在这一基础上可以反过来定义热量:
Q=U2-U1-W (9)
直到这个时候,热力学第一定律(能量的转化和守恒定律)、第二定律及整个热力学理论才同热质说实行了最彻底的决裂。
综观全文,可知“能量的转化和守恒定律”的三种表述反映了人类认识这一自然规律的历程。这三种表述一种比一种更深刻,一种比一种更接近客观真理。人类正是这样一步一步地认识物质世界的。
[编辑本段] 能量守恒定律的检验
任何物理学定律都需要经过严格的,反复的检验,特别是在把特点领域里发现的定律移植到其他相关领域的时候,往往会发生定律被破坏的情况,比如宇称守恒定律在弱相互作用和电磁相互作用中先后被实验打破。这是不以人的意志为转移的,即使是被人类社会广泛认同的定律,在没有经过严格检验的领域内,仍然不能一厢情愿地认为它是正确的。
焦耳在研究机械能和热能的基础上提出能量守恒定律,当时科学界还不了解电磁相互作用,所以能量守恒定律没有经过在电磁相互作用下的检验。我们知道,在一般情况下电磁能是符合能量守恒定律的,但是不能排除特殊情况下的例外,比如宇称守恒定律也曾经被证明在一般电磁相互作用中是正确的,但是后来被发现在Anapole的特殊结构中就不正确。由于电磁结构的多样性和复杂性,给物理学定律的检验带来很大的困难,导致这样的检验是漫长的,没有止境的。
我们可以说能量守恒定律在现有的知识领域内是正确的,但是如果说它在任何领域,任何情况下永远正确就不是科学研究者应有的态度。
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1. 20世纪重大科技发明,我国有什么对人类文明有重大贡献的发明创造?
近30年,我国人民对人类文明是做出过巨大贡献的。其中,最有重大贡献的发明创造,毫无疑问,当属“中国特色社会主义道路”的理论体系探索、构建和实践。
什么是中国特色社会主义道路中国特色社会主义道路,是在中国共产党领导下,立足基本国情,以经济建设为中心,坚持四项基本原则,坚持改革开放,解放和发展社会生产力,巩固和完善社会主义制度,建设社会主义市场经济、社会主义民主政治、社会主义先进文化、社会主义和谐社会、社会主义生态文明,促进人的全面发展,逐步实现全体人民共同富裕,建设富强、民主、文明、和谐、美丽的社会主义现代化强国。
中国特色社会主义道路,是中国人民经过几十年的不断探索、实践和总结,逐渐形成的建设、发展、强国之路,完全是属于中国人民的发明创造。
中国特色社会主义道路对人类文明的重要贡献首先,走出了中国特色社会主义的建国之路。没有共产党就没有新中国,我党自成立之初,就一直以探索救国、建国之路为己任,经过艰苦卓绝的不懈努力,终于推翻了压在人民头上的“三座大山”,人民翻身得解放,建立了新中国。
其次,走出了中国特色社会主义的富国之路。70年的时间发展,我们国家实现了14亿人的基本脱贫,尤其是最近几年的扶贫攻坚工作,短短几年时间内,让几亿人彻底摆脱贫困,这对世界都是个巨大的贡献。
再次,走出了中国特色社会主义的强国之路。当然,我们还不会忘记,几十年前尤其是改革开放之前,我们的国力确实非常弱,我们国家的国民生产总值也是排在全世界几十位甚至百位之外。但几十年后的今天,我们成为了仅次于世界头号超级强国美国的全球第二大经济体,成了名副其实的世界强国。
最后,走出了中国特色社会主义的民族伟大复兴之路。今天,我们每一位中华儿女都肩负起了一项重大的使命,就是实现中华民族的伟大复兴。我们已经步履坚定地走在了实现伟大复兴的路上,当第二个一百年到来时,我们的目标任务一定会实现。
结束语:中国特色社会主义道路,是中国共产党对现阶段纲领的概括,是中国人民的历史选择,是实现中国梦的必由之路。
作为我们国家的独创,中国特色社会主义道路,改变了我们14亿国人的命运,实现了我们所要的幸福,同时也必将对人类文明建设发展做出巨大的贡献。
2. 历史上意大利有哪些伟大的发明?
意大利是世界文明古国,在艺术和时尚领域都很有名,是全球拥有世界遗产第二多的国家。在历史上有很多世界之首的伟大发明:
1.从熨斗,眼镜,电池,电话的发明到第一架钢琴,第一部缆车,第一架直升机,第一艘气垫船的制造。
2.从公元前400年就能用金、象牙和骨作假牙。
3.1222年,欧洲第一所大学在博罗利亚建成。
4.1472年3月4日,世界第一所现代意义的银行在锡耶纳诞生,包括今天所使用的金融术语财会、账户、预算等都来自意大利语。
意大利不单以文化艺术闻名于世,文艺复兴也是科学进步期:
1.气压计。1643年出生于罗马的物理学家和数学家埃万杰利斯塔发明了第一个工作气压计。
2.降落伞。艺术家博学家达芬奇早在18世纪就设计了降落伞,这是世界上第一款可以工作的降落伞。
3.温度计。现代华氏温度计是18世纪德国物理学家丹尼尔发明的,但是早在16世纪意大利科学家伽利略就已经成功实验了对水温的测试。
4.机器人骑士。达芬奇1945年世界上第一个现代机器人的原型,被称为“机器人骑士”。2002年美国机器人专家马克罗什姆和美国宇航局机器人设计师根据达芬奇的设计制作了第一个可以工作的机器人骑士模型。
5.风速计。1450年出生于热那亚的莱昂巴蒂斯设计了一种名为风速表的风速测量装置-风速计。
不仅如此,意大利人还制作了小提琴,发明了通用的斜体字体。
意大利人的聪明,推动了世界的发展。
3. 古人有哪些不可思议的发明创造?
中国“文明古国”的称号绝不是浪得虚名的!在悠悠五千年的文化历史中,除了我们脑海中经常出现的传统四大发明,中国古代“创客”的各种神奇发明也能让我们佩服得五体投地。【先秦人的“蒸煮三件套”】
▲商代妇好墓出土三联甗
甗(yǎn)是中国先秦时期的蒸食用具,可分为两部分,下半部是鬲,用于煮水,上半部是甑,两者之间有镂空的箅,用来放置食物,可通蒸汽。这样的甗可以同时蒸煮几种食物。类似现在的煤气灶,一种复合炊具。
【云纹铜禁】▲云纹铜禁
周朝的“云纹铜禁”,说是烧烤用的,但从其工艺的精细度来看,更多是作为礼器使用。
【炙炉】▲西汉的皇家御用的炙炉
在古代,烧烤叫做“炙肉”,所谓“残羹冷炙”,说的就是这个冷掉的烤肉。
【东汉人的“烧烤炉”】▲东汉釉陶烧烤炉
考古专家曾在鲁南临沂市内五里堡村出土的一座东汉晚期画像石残墓中发现两方刻有烤肉串的画像石,这些庖厨图反映出1800年前鲁南民间饮食风俗。经研究发现这两幅画中所见的人物形象皆汉人,他们烤的肉串是牛羊肉串。
【古人“潜水装备”】关于“潜水装备”在《天工开物》里有记载:“凡没人以锡造弯环空管,其本缺处对掩没人口鼻,令舒适呼吸于中,别以熟皮包络耳项之际。极深者至四、五百尺,拾蚌篮中。气逼则撼绳,其上急提引上,无命者或葬鱼腹。凡没人出水,煮热毯急覆之,缓则寒栗死。宋朝李招讨设法以铁为构,最后木柱扳口,两角坠石,用麻绳作兜如囊状,绳系舶两旁,乘风扬帆而兜取之。然亦有漂溺之患。”
【汉代的“计程车”】▲记里鼓车
据载,这个是张衡发明的,计里鼓车每向前走一里,车上的木人就会敲一下鼓,每走十里敲一下钟,故名为“记里鼓车”。
【诸葛亮的弓箭】▲诸葛连弩
诸葛亮制作了一种弩,又被称作元戎弩,一次能发射十支箭,火力很强,但是体积、重量偏大,单兵无法使用,主要用来防守城池和营塞。
汉末魏朝马钧对其进行了改进,改成了一种五十矢连弩,使其体积、重量大大减轻,成为一种单兵武器。
【汉代的“透光镜”】▲汉代的透光镜
著名的西汉透光镜一面铭文为“内清质以昭明”,另一面铭文为“见日之光,天下大明”。
西汉时期发明的魔镜“见日之光”是世界上最奇异的物品之一,它的制作工艺在宋代(公元1000年左右)即已失传。
透光镜乍看上去与一般铜镜并无区别,但若以一束阳光照到镜面,反射后投影到壁上,壁上的光斑中就会奇迹般地显现出镜背面的图案、铭文,好像光线透过铜镜,把背面图案、文字映在壁上似的,故称“透光镜”。
众所周知,青铜是不透光的,为什么还会有透光效果呢?
这奥妙之深让中外学者探讨了几百年,直到近20年,我国科技工作者才终于解开了这个谜团。原来这种铜镜在铸造过程中,镜背的花纹图案凹凸处由于厚薄不同,经凝固收缩而产生铸造应力,铸造后经研墨又产生压应力,因而形成物理性质上的弹性形变。当研墨到一定程度时,这种弹性形变迭加地发生作用而使镜面与镜背花纹之间产生相应的曲率,从而导致出现这种透光效果。
【北宋时期的“天文台”】▲水运仪象台
北宋天文学家苏颂等人创建了水运仪象台。它是集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器,实际上是一座小型的天文台,也是世界上最古老的天文钟。
【汉朝的“节能环保灯”】▲彩绘雁鱼青铜釭灯
该灯鸿雁伫立,回首衔鱼,雁颈与灯体以子母口相接,鱼身与雁颈、腹腔中空相通。圆形灯盘附柄,可自由转动,盘下圈足与雁背直口套合。
鱼腹部与灯盘相对应为圆形覆口,覆口与灯盘之间插立两块弧形屏板,交错开合,既能挡风,又可调节灯光亮度,灯火点燃时,烟雾通过鱼腹和雁颈导入雁腹,可防止油烟污染空气。此物设计精巧,颇有科技含量,现收藏于山西博物院。
【香炉】▲陕西西安出土的鎏金镂空花鸟球形银香炉
熏香是古代达官贵人享受生活必不可少的物品,不过,这种熏香球里里外外有好几层,不仅可以熏香,也可做手炉取暖,把熏香放在里层的小碗里,不论这个球怎么滚动,里面的熏香或者碳火都不会掉出来。
现代物理学认为,要使具有一定重量的物体不倾斜翻倒,最佳的方法是采用支点悬挂,香炉就用了这种现代机械的陀螺仪结构。
【战国时期的皮鞜履】▲战国时期的皮鞜履
皮鞋自古以来就有了,早在战国时代,古人就已经穿上了皮鞋。据资料考证,战国之后皮靴盛行了两千年,隋唐宋元明几乎代代皆穿用,直到清朝才改为布制靴子。
【南宋时期的牛皮球靴】▲南宋球靴
这双出土的南宋球靴是用牛皮制成的鞋面,在鞋底上钉上圆头铁钉,向外突出,很耐磨,再涂以桐油,使之不漏水。
【红衣罗汉的“人字拖”】▲红衣罗汉图
这幅赵孟頫的红衣罗汉图,菩提树下,一罗汉穿着红色袈裟,盘膝而坐,左手向前平伸,掌心向上,作“说法接引”姿态。设色大胆地使用了红配绿,色重而不俗,整体和谐、典雅。注意看罗汉下方,赫然有一双人字拖,与今天的人字拖相差无几。
【古时的“高尔夫球”捶丸】捶丸,来源于唐代的“步打球”,与现代曲棍球十分相似。
但到了宋朝,步打球由原来的对抗性竞赛逐渐演变为非对抗性比赛,取消了球门,该用球穴,球进穴得一分。竞赛形式变了,名称也随之改变了,叫“捶丸”,这大概就是现代的高尔夫球雏形了。
【南宋时期的“足球”蹴鞠】▲蹴鞠图
在中国古代,蹴鞠是最早形式的足球,深受上至皇帝下至平民的喜爱,南宋时期,宋代的球员还组织了博纳养生杯,相当于现在的中超联赛。
【明代“坦克”】(剧照)这个“坦克”也就是戚继光在蓟州造的偏厢车。其创建的车骑营中的战车部队中有车营编官兵3100余名,佛朗机炮256门,大将军(重型大口径火炮)8门;每车营有战车128辆,每辆战车配有佛郎机2门、鸟铳4杆、火箭手4 人,平均每12名士兵装备一门火炮,临战之时火枪轮番射击可以终日不停;骑营编官兵约2700名,装备有60门虎蹲炮。
【明代的“地雷”】▲明代的地雷。
【帝王的“收纳盒”】▲乾隆款雕漆百什件匣
这件乾隆的雕漆百什件匣,通体以剔红装饰,花纹精美繁复,散发着富贵大气的皇家风范。这百什匣凭借精巧的空间设计,箱中套盒,盒中安屉,屉中分格,每格盛放书画、器物等珍玩。这样的一箱或一匣中,少者可纳入数件、十数件,多者达到上百件。
【楚国人的“座便器”】安吉县天子湖工业园楚国墓葬发掘出了一件腐蚀严重的木制漆器。考古人员经过仔细的还原与研究,最后制作出了一张还原图,发现原来是一个坐便器——马桶的祖宗。
【战国时期的“冰箱”】▲1978年出土两件战国曾侯乙楚墓冰釜
【战国时期的“水晶杯”】1990年浙江省杭州市半山镇石塘村战国墓出土 浙江省杭州市文物考古研究所藏。敞口,斜壁,圆底,圈足外撇。素面无纹饰,透明,器表经抛光处理,器中部和底部有海绵体状自然结晶。此杯是用优质天然水晶制成的宝用器皿,国内罕见。
【“游标卡尺”】▲东汉时期的铜卡尺,现藏于扬州博物馆
【“分格餐盘”】▲越窑方格盒
【“熨斗”】▲唐代张萱《捣练图》局部
【牙刷】▲牙刷(于内蒙赤峰辽国墓葬出土)
【隋朝“背带裙”】其实古代生活并没有我们想象的那么平淡枯燥,古人也不是我们想象的那么落后迂腐。从他们的“创意发明”便可窥见一斑。4. 中国古代有哪些伟大的发明?
我国古代发明的器物太多太多,数不胜数,数也数不过来。发明的器物毫不客气的说,传承于整个世界。
一、军事
①、热火器
热火器大炮、枪、火箭的远古始祖,发明于我国唐朝中后期;大量运用于军事,在我国古代唐朝末年。
由竹炮、青铜、生铁发展铸造而来。后有宋、辽、金、元、明逐步发展而成。
元朝时期攻打波斯已及欧洲战时大量采用。之后元军丢弃的热火器由波斯仿造传入欧洲。
②、铠甲、盾
铠甲在我国上古炎黄时代就已经发明,有皮甲(动物皮革)、藤甲、藤盾(藤蔓植物编织而成)、竹木甲(由小块竹、木片制作而成)逐步发展为青铜、铁甲、『布甲(热火器时代的克星)』。铠甲在我国唐朝时代发展得最为鼎盛。
如:明光铠,世界铠甲巅峰。透气舒适防御及强。我国铠甲品种繁多就不一一道来。
二、我国古代科技
①、青铜卡尺(汉代)
②、三星堆盘形法器
③、南宋球靴
④、战国水晶杯
⑤、独孤信多面体煤精组印
⑥、三国时期的饭盒
⑦、被中香炉(现代机械的陀螺仪机构)
⑧、唐代的挎包
⑨、北燕玻璃器
⑩、朱然墓出土漆木屐
⒈香皂盒
2、选仙钱
3、瓜棱灰陶杯(4000年前)
⒋兵马俑的铜车马
6、镀铭技术
7、记忆合金(2300年前)
8、鼓里车
9、铜姜礤
10、辽代骨质牙刷
太多太多需要一本书来写
5. 一共经历了三次技术革命?
人类迄今共有六次科技革命,其中近代史上共发生了三次科技革命。
第一次科技革命也叫第一次工业革命,它发生在18世纪中后期到19世纪初。首先从英国的棉纺织业。技术发明和应用主要集中在轻工业部门,要是纺织业和交通运输业。1765年,哈格里夫斯发明了一种一次能纺出多根纱线的纺纱机,使纺织效率提高了40倍以上,他把它命名为珍妮机。
1771年,阿克莱特在曼彻斯特建立了第一座水利纺纱厂,近代机器大工业诞生了。并且出现了新的生产组织管理形式,资本主义大工厂制度。
传统的水利助力分立为主的动力。严重的制约了机器的使用和工厂制的推广,瓦特改良了蒸汽机——万能蒸汽机。他把气缸和冷凝器分离,使蒸汽机的热效率提高了八倍至十倍,结束了人类对水利、畜力和风力的依赖,人类进入了"蒸汽时代"。
工业革命极大地提高了英国的社会生产力,使英国率先从农业社会向工业社会转变。英国成为"世界工厂"。
此外,蒸汽动力的使用也推动了交通运输业的革命。1807年,美国人富尔顿发明了汽船,1814年,英国人史蒂芬孙发明了蒸汽机车。
第二次科技革命发生在19世纪中后期到20世纪初。第二次工业革命是以美国和德国为发源地和中心,以电力的发明和使用为标志,人类进入"电气时代"。
1866年德国工程师西门子发明了世界上第一台大功率发电机,标志着第二次工业革命的开始。
第二次工业革命涉及到能源,交通,石油化工,电信,农机等生产部门。
1885年,卡尔本茨和戴姆勒发明了世界上最早的汽车。
1893年德国人本茨开始生产四轮车,标志着现代汽车工业兴起。1894年福特制造出了美国第一辆汽车。
1903年,美国莱特兄弟发明了飞机。
1867年,瑞典科学家诺贝尔发明了炸药。
1837年,美国人莫斯发明了有线电报。
1876年美国人贝尔发明了电话机。
1894到1896年,意大利人马可尼发明了无线电报。
1902年,美国人哈特和帕发明了汽油拖拉机。
此外,发明大王爱迪生还研制了电灯。改进了贝尔发明的电话,试验电车成功,发明了留声机和电影放映机等。
电力的使用不仅推动了通讯、交通和能源等部门的革命。还推动了钢铁制造业、汽车工业、石油工业化工技术、绝缘材料、人造纤维、化学肥料,农药等产业的发展。
伴随着生产效率的提高和资本的高度集中,在第二次工业革命中产生了垄断组织。出现了一批巨型企业,如美孚石油公司,美国国际电话电报公司等。
与第一次工业革命不同的是,第二工业革命使科学技术与生产力紧密结合在一起。
第三次工业革命发生在第二次世界大战后。它以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为标志,还包括人工合成材料,分子生物学和遗传工程等高新技术。
这场科技革命发源于美国,迅速扩展到西欧,日本,大洋洲和世界各地。是人类进入"电子时代","信息时代"和"太空时代"。
第三次科技革命充分体现了科学技术是第一生产力,大量的新兴技术应用于生产,使生产科学化,出现了"科学——技术——生产"的一体化。
6. 科学发现和科技发明?
大家好,我是仰天望空。做为一名科学领域的原创作者,在这里我想简单发表一下我的个人观点,希望可以对您有所帮助。
科学发现和科技发明,哪个重要?
我认为,科学发现和科技发明同等重要,它们相辅相成,互相影响,缺一不可。
首先,科学发现和科技发明都很重要。科学发现是发现宇宙中的固有规律,扩充人类认识自然的知识库,并对人类发现更深层次的规律起奠基石的作用。人类最伟大的科学家之一牛顿曾经说过,“我看的远,是因为站在巨人的肩上”。科学发现一直在发展。科技发明主要是发明方便人们劳动的工具,提高劳动效率,促进生产力的发展,对于推动社会进步起着非常巨大的作用。
其次,科学发现促进科技发明,科学发现为科技发明提供理论支持,是科技发明的理论基础。缺少理论支持的发明是不可靠的,甚至是不可能。科技发明是科学发现的成功应用,人们往往是有了科学理论的支持以后才能找到劳动工具改进的方法,进而促进科技发明。
再次,科技发明反作用与科学发现。伟大的发明总是能极大的提高生产效率,进而促进科学发现的发展。比如,计算机的发明极大的提高了科学数据的计算能力、管理能力、传输能力,使科学家能够更好的、更快的模拟科学实验,促进科学发现。
以上就是我的观点,希望可以对你有所帮助,同时也希望大家关注我的头条号,我会定期的发表一些科学、科普相关的文章。
在这里同时也希望大家能够喜欢我的分享,大家如果有更好的关于这个问题的解答,还望分享评论出来共同讨论这个话题。
我最后在这里,祝大家每天开开心心工作、快快乐乐生活,积极探讨、学习科学知识,健康生活每一天,家和万事兴,年年发大财,谢谢!
7. 十九世纪自然科学三大发现都有哪些?
19世纪自然科学的三大发现
1 细胞学说
【简介】细胞学说是1838~1839年间由德国的植物学家施莱登(Schleiden)和动物学家施旺(Schwann)所提出,直到1858年才较完善。它是关于生物有机体组成的学说,主要内容有:
① 细胞是有机体,一切动植物都是由单细胞发育而来,即生物是由细胞和细胞的产物所组成;
② 所有细胞在结构和组成上基本相似;
③ 新细胞是由已存在的细胞分裂而来;
④ 生物的疾病是因为其细胞机能失常。
⑤.细胞是生物体结构和功能的基本单位。
⑥.生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。
细胞学说的生物体意义是:
【历史】
在18世纪的德国,自然哲学非常盛行。这个体系的内容之一是描述他们认为是组成有机世界多样性的典型单位。歌德认为叶子是各种不同植物的典型单位结构,而奥肯则主张脊椎节是一般动物原型结构的基本单位。奥肯还进一步认为有机体由粘液囊泡或活的单位所组成,并在它们暂时所属的有机体死亡后继续生存着,形成另一个生物的一部分。在19世纪早期,这样一种观点相当流行,并且同对动植物结构的显微镜观察结合在一起,导致了细胞学说的发展。
在17世纪初胡克、马尔比基和列文胡克,都曾用显微镜看到了植物细胞,但是并没有被认为是植物世界的独立的、活的结构单位。
在19世纪初期,植物解剖的研究复活了,德国植物学家特雷维拉努斯和冯·莫尔认识到细胞是植物的结构单位。19世纪20年代,意大利的亚米齐和其他人制成了改进的消色差显微镜,使人们得以观察到有机细胞的详细情况。一个伦敦医生罗伯特·布朗于1831年观察到植物细胞一般具有一个核,不过他对自己的发现并不怎样重视。捷克人普金叶在1835年用显微镜观察了一个母鸡卵中的胚核,并指出动物的组织在胚胎中是由紧密裹在一起的细胞质块所组成,这些细胞质块与植物的组织很类似。
这些观察导致耶拿大学的植物学教授马提阿斯·施莱登于1838年宣布,细胞是一切植物结构的基本活动单位和一切植物借以发展的根本实体的学说。卢万大学的解剖学教授泰奥多尔·施旺于1839年把细胞说扩大到动物界。
19世纪40年代许多研究者纠正了他们其中的一些错误观点,特别是植物学家冯·莫尔,耐格里和霍夫迈斯特以及动物学家克里克尔、莱迪希和雷马克,他们证明新细胞是靠分裂形成的,细胞核先在母细胞内分裂为二,然后是母细胞分裂为两个子细胞。
【意义】
细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性,以及在进化上的共同起源。这一学说的建立推动了生物学的发展,并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。恩格斯曾把细胞学说誉为19世纪最重大的发现之一。
施莱登和施旺的细胞学说为19世纪细胞的研究指出了方向。然而,他们虽然正确地指出新的细胞可以由老的细胞产生,却提出了一个错误的概念即新细胞在老细胞的核中产生,由非细胞物质产生新细胞,并通过老细胞崩解而完成。由于这两位科学家的权威,使得这种错误观点统治了许多年。
许多研究者的观察表明,细胞的产生只能通过由原先存在的细胞经过分裂的方式来完成,1858年德国病理学魏尔肖概括为“一切细胞来自细胞”的著名论断,这不仅在更深的层次上揭示细胞作为生命活动的基本单位的本质,而且通常被认为是对细胞学说的重要补充,甚至有人认为直至于此细胞学说才全部完成。
尽管细胞学说的某些部分已成为历史的陈迹,然而其中心思想仍广泛而深刻地影响了后来生物学的发展,任何生物学的重要问题都必须从细胞中寻求最后的解答。
【主要贡献人】
在十九世纪以前许多学者的工作都着眼于细胞的显微结构方面,从事形态上的描述,而对各种有机体中出现细胞的意义一直没有作出理论的概括,直到19世纪30年代德国人施莱登Matthias Jacob Schleiden 、施旺Theodar Schwann提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物的基本单位。这一学说即“细胞学说(Cell Theory)”,在19世纪已有不少科学家的工作对细胞学说的创立做出了很大的贡献,如:
1. Jean-Baptiste de Lamark (1744~1829),获得性遗传理论的创始人,法国退伍陆军中尉,50岁成为巴黎动物学教授,1909年他认为只有具有细胞的机体,才有生命。“It has been recognized for a long time that the membranes which form the envelopes of the brain,of the nerves,of vessels,of all kinds of glands,of viscera,of muscles and their fibers,and even the skin of the body are in general the productions of cellular tissue。 But no one,so far as I know, has yet perceived that cellular tissue is the general matrix of all organization and that without this tissue no living body would be able to exist,nor could it have been formed。”
2. Charles Brisseau Milbel(1776~1854),法国植物学家,1802年认为植物的每一部分都有细胞存在,“the plant is wholly formed of a continuous cellular membranous tissue。Plants are made up of cells,all parts of which are in continuity and form one and the same membranous tissue。”。
3. Henri Dutrochet (1776~1847),法国生理学家,1824年进一步描述了细胞的原理,他认为“All organic tissues are actually globular cells of exceeding smallness,which appear to be united only by simple adhesive forces; thus all tissues, all animal (and plant) organs, are actually only a cellular tissue variously modified。This uniformity of finer structure proves that organs actually differ among themselves merely in the nature of the substances contained in the vesicular cells of which they are composed” 。
4. Matthias Jacob Schleiden(1804~1881),德国植物学教授,1938年发表“植物发生论”(Beiträge zur Phytogenesis),认为无论怎样复杂的植物都有形形色色的细胞构成。他认识到了Brown发现细胞核的重要意义,这一点Brown本人并未做到,他试图重建细胞发育的过程,为此他聪明地选择了胚胎细胞作为他研究的起点,他还在细胞中发现了核仁。
5. Theodor Schwann(1810~1882),德国解剖学教授,一开始就研究Schleiden的细胞形成学说,他完全接受了这个学说,并把它扩展为所有生命现象的起源和基础的一般理论。他把Schleiden在植物中的发现应用到动物中去,并于1838年提出了“细胞学说”(Cell Theory)这个术语;1939年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显微研究”(Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen)。因此细胞学说的创立被认为归功于Schleiden和Sehwann两个人,而且年份也被定到1839年。
Schwann提出:
1) 有机体是由细胞构成的;
2) 细胞是构成有机体的基本单位。
1855 德国人R. Virchow 提出“一切细胞来源于细胞”(Omnis cellula e cellula)的著名论断,进一步完善了细胞学说。
把细胞作为生命的一般单位,以及作为动植物界生命现象的共同基础的这种概念立即受到了普遍的接受。恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之一。
2 达尔文进化论
【生物进化论】简称进化论,是生物学最基本的理论之一。进化(Evolution),是指生物在变异、遗传与自然选择作用下的演变发展,物种淘汰和物种产生过程。地球上原来无生命,大约在30多亿年前,在一定的条件下,形成了原始生命,其后,生物不断的进化,直至今天世界上存在着170多万个物种。生物进化论最早是由查尔斯·罗伯特·达尔文提出的,在其名著《物种起源》有详细的论述。
进化论有三大经典证据:比较解剖学、古生物学和胚胎发育重演律。
生物进化可以分成三个层次:微进化(生物群体中基因频率的改变)、新种生成和大进化(从一个类型到另一个类型的跃变,比如从鱼类进化到两栖类)。现代综合学说完美地解释了微进化和新种生成,并认为由微进化和新种生成的研究所得的结果可以进一步推广到大进化。但是一些生物学家对这个推论表示怀疑,他们认为生物大进化可能有属于自己的机理。按照他们的观点,生物新类型的产生是在生物胚胎发育过程中基因突变的结果。胚胎发育时的微小突变可以导致成体的巨大变化。最近发育生物学的研究似乎证明了这一点:如果在胚胎发育过程中,某种基因的表达速度变慢,就会使鱼鳍变成肢足。可以预见,随着发育生物学的发展,越来越多的大进化难题将被解决。
3. 能量守恒与转化定律
定律内容 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变。能量守恒定律如今被人们普遍认同,但是并没有严格证明。
(1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。
(2)不同形式的能量之间可以相互转化:“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且是通过做功来完成的这一转化过程。
(3)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。
能量守恒的具体表达形式
保守力学系统:在只有保守力做功的情况下,系统能量表现为机械能(动能和位能),能量守恒具体表达为机械能守恒定律。
热力学系统:能量表达为内能,热量和功,能量守恒的表达形式是热力学第一定律。
相对论性力学:在相对论里,质量和能量可以相互转变。计及质量改变带来能量变化,能量守恒定律依然成立。历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。
总的流进系统的能量必等于总的从系统中流出的能量加上系统内部能量的变化,能量能够转换,从一种形态转变成另一种形态。
系统中储存能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的能量
[编辑本段] 能量守恒定律的重要意义
能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物,大到宇宙天体。小到原子核内部,只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术,这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用,都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。
小医生与啤酒匠发现科学新理
[编辑本段] ——能量守恒和转化定律的发现
能量守恒和能量转化定律与细胞学说,进化论合称19世纪自然科学的三大发现。而其中能量守恒和转化定律的发现,却是和一个“疯子”医生联系起来的。
这个被称为“疯子”的医生名叫迈尔(1814~1878),德国汉堡人,1840年开始在汉堡独立行医。他对万事总要问个为什么,而且必亲自观察,研究,实验。1840年2月22日,他作为一名随船医生跟着一支船队来到印度尼西亚。一日,船队在加尔各达登陆,船员因水土不服都生起病来,于是迈尔依老办法给船员们放血治疗。在德国,医治这种病时只需在病人静脉血管上扎一针,就会放出一股黑红的血来,可是在这里,从静脉里流出的仍然是鲜红的血。于是,迈尔开始思考:人的血液所以是红的是因为里面含有氧,氧在人体内燃烧产生热量,维持人的体温。这里天气炎热,人要维持体温不需要燃烧那么多氧了,所以静脉里的血仍然是鲜红的。那么,人身上的热量到底是从哪来的?顶多500克的心脏,它的运动根本无法产生如此多的热,无法光靠它维持人的体温。那体温是靠全身血肉维持的了,而这又靠人吃的食物而来,不论吃肉吃菜,都一定是由植物而来,植物是靠太阳的光热而生长的。太阳的光热呢?太阳如果是一块煤,那么它能烧4600年,这当然不可能,那一定是别的原因了,是我们未知的能量了。他大胆地推出,太阳中心约2750万度(现在我们知道是1500万度)。迈尔越想越多,最后归结到一点:能量如何转化(转移)?
他一回到汉堡就写了一篇《论无机界的力》,并用自己的方法测得热功当量为365千克米/千卡。他将论文投到《物理年鉴》,却得不到发表,只好发表在一本名不见经传的医学杂志上。他到处演说:“你们看,太阳挥洒着光与热,地球上的植物吸收了它们,并生出化学物质……”可是即使物理学家们也无法相信他的话,很不尊敬地称他为“疯子”,而迈尔的家人也怀疑他疯了,竟要请医生来医治他。他因不被人理解,终于跳楼自杀了。
和迈尔同时期研究能量守恒的还有一个英国人——焦耳(1818~1889),他自幼在道尔顿门下学习化学、数学、物理,他一边经营父亲留下的啤酒厂,一边搞科学研究。1840年,他发现将通电的金属丝放入水中,水会发热,通过精密的测试,他发现:通电导体所产生的热量与电流强度的平方,导体的电阻和通电时间成正比。这就是焦耳定律。1841年10月,他的论文在《哲学杂志》上刊出。随后,他又发现无论化学能,电能所产生的热都相当于一定功,即460千克米/千卡。1845年,他带上自己的实验仪器及报告,参加在剑桥举行的学术会议。他当场做完实验,并宣布:自然界的力(能)是不能毁灭的,哪里消耗了机械力(能),总得到相当的热。可台下那些赫赫有名的大科学家对这种新理论都摇头,连法拉第也说:“这不太可能吧。”更有一个叫威廉·汤姆孙(1824~1907)的数学教授,他8岁随父亲去大学听课,10岁正式考入该大学,乃是一位奇才,而今天听到一个啤酒匠在这里乱嚷一些奇怪的理论,就非常不礼貌地当场退出会场。
焦耳不把人们的不理解放在心上,他回家继续做着实验,这样一直做了40年,他把热功当量精确到了423.9千克米/千卡。1847年,他带着自己新设计的实验又来到英国科学协会的会议现场。在他极力恳求下,会议主席才给他很少的时间让他只做实验,不做报告。焦耳一边当众演示他的新实验,一边解释:“你们看,机械能是可以定量地转化为热的,反之一千卡的热也可以转化为423.9千克米的功……”突然,台下有人大叫道:“胡说,热是一种物质,是热素,他与功毫无关系”这人正是汤姆孙。焦耳冷静地回答到:“热不能做功,那蒸汽机的活塞为什么会动?能量要是不守恒,永动机为什么总也造不成?”焦耳平淡的几句话顿时使全场鸦雀无声。台下的教授们不由得认真思考起来,有的对焦耳的仪器左看右看,有的就开始争论起来。
汤姆孙碰了钉子后,也开始思考,他自己开始做试验,找资料,没想到竟发现了迈尔几年前发表的那篇文章,其思想与焦耳的完全一致!他带上自己的试验成果和迈尔的论文去找焦耳,他抱定负荆请罪的决心,要请焦耳共同探讨这个发现。
在啤酒厂里汤姆孙见到了焦耳,看着焦耳的试验室里各种自制的仪器,他深深为焦耳的坚韧不拔而感动。汤姆孙拿出迈尔的论文,说道:“焦耳先生,看来您是对的,我今天是专程来认错的。您看,我是看了这篇论文后,才感到您是对的。”焦耳看到论文,脸上顿时喜色全失:“汤姆孙教授,可惜您再也不能和他讨论问题了。这样一个天才因为不被人理解,已经跳楼自杀了,虽然没摔死,但已经神经错乱了。”
汤姆孙低下头,半天无语。一会儿,他抬起头,说道:“真的对不起,我这才知道我的罪过。过去,我们这些人给了您多大的压力呀。请您原谅,一个科学家在新观点面前有时也会表现得很无知的。”一切都变得光明了,两人并肩而坐,开始研究起实验来。
1853年,两人终于共同完成能量守恒和转化定律的精确表述。
能量的转化和守恒定律有三种表述:永动机不能造成,能量的转化和守恒定律及热力学第一定律。这三种表述在文献中是这样叙述的:“热力学第一定律就是能量守恒定律。”“根据能量守恒定律,……所谓永动机是一定造不成的。反过来,由永动机的造不成也可导出能量守恒定律。”这里不难看出,三种表述是完全等价的。但笔者认为,这种等价是现代人赋予它们的现代价值,若从历史发展的角度来考查就会发现,三种表述另有它连续性的一面,但还有差异性的一面。这种差异反映了人类认识定律的不同阶段。
1定律的经验性表述——永动机是不可能造成的(1475~1824)
很早以前,人类就开始利用自然力为自己服务,大约到了十三世纪,开始萌发了制造永动机的愿望。到了十五世纪,伟大的艺术家、科学家和工程师达·芬奇(Leonard·do·Vinci 1452~1519),也投入了永动机的研究工作。他曾设计过一台非常巧妙的水动机,但造出来后它并没永动下去。1475年,达·芬奇认真总结了历史上的和自己的失败教训,得出了一个重要结论:“永动机是不可能造成的。”在工作中他还认识到,机器之所以不能永动下去,应与摩擦有关。于是,他对摩擦进行了深入而有成效的研究。但是,达·芬奇始终没有,也不可能对摩擦为什么会阻碍机器运动作出科学解释,即他不可能意识到摩擦(机械运动)与热现象之间转化的本质联系。
此后,虽然人们还是致力于永动机的研制,但也有一部分科学工作者相继得出了“永动机是不可能造成的”结论,并把它作为一条重要原理用于科学研究之中。荷兰的数学力学家斯台文(SimonStevin 1548~1620),于1586年运用这一原理通过对“斯台文链”的分析,率先引出了力的平行四边形定则。伽俐略在论证惯性定律时也应用过这一原理。
尽管原理的运用已取得了如此显著的成绩,但人们研制永动机的热情不减。惠更斯(C·Huygens1629~1695)
在他1673年出版的《摆式时钟》一书中就反映了这种观点。书中,他把伽俐略关于斜面运动的研究成果运用于曲线运动,从而得出结论:在重力作用下,物体绕水平轴转动时,其质心不会上升到它下落时的高度之上。因而,他得出用力学方法不可能制成永动机的结论;但他却认为用磁石大概还是能造出永动机来的。针对这种情况,1775年,巴黎科学院不得不宣布:不再受理关于永动机的发明。
历史上,运用“永动机是不可能制成”的这一原理在科研上取得最辉煌成就的是法国青年科学家卡诺(sadi Carnot 1796~1832)。1824年,他将该原理与热质说结合推出了著名的“卡诺定理”。定理为提高热机效率指明了方向,也为热力学第二定律的提出奠定了基础。但这里要特别强调的是,卡诺虽然将永动机不能造成的原理运用于热机,但他的思想方法还是“机械的”。他在论证时将热从高温热源向低温热源的流动同水从高处向低处流动类比,认为热推动热机作功就像水推动水轮机作功一样,水和热在流动中并无任何损失。
可见,从1475年达·芬奇提出“永动机是不可能造成的”起到1824年卡诺推出“卡诺定理”止,原理只能在机械运动和“热质”流动中运用,它远不是现代意义上的能量的转化和守恒定律,它只能是机械运动中的能量守恒的经验总结,是定律的原始形态。
1891年,亥姆霍兹(H·Helmloltz1821~1894)400)
在回顾他研究力的守恒律的起因时说:“如果永动机是不可能的话,那么在自然条件下的不同的力之间应该存在什么样的关系呢?而且,这些关系实际上是否真正存在呢?”可见,“永动机是不能造成的”还很肤浅,要认识它的深刻的内涵,还须人们付出艰苦的劳动。
2定律的初期表述——力的守恒(1824~1850)
“能量的转比和守恒定律”的提出必须建立在134三个基础之上:对热的本质的正确认识;对物质运动的各种形式之间的转化的发现;相应的科学思想。到十九世纪,这三个条件都具备了。
1798年,伦福特(C· Rumford 1753~1814)向英国皇家学会提交了由炮筒实验得出的热的运动说的实验报告。1800年,戴维(D·H·Davy 1778~1829)
用真空中摩擦冰块使之溶化的实验支持了伦福特的报告。1801年,托马斯·杨(ThomasYoung 1773~1829)在《论光和色的理论》中,称光和热有相同的性质,强调了热是一种运动。从此,热的运动说开始逐步取代热质说。
十八世纪与十九世纪之交,各种自然现象之间的相互转化又相继发现:在热向功的转化和光的化学效应发现之后,1800年发现了红外线的热效应。电池刚发明,就发现了电流的热效应和电解现象。1820年,发现电流的磁效应,1831年发现电磁感应现象。1821年发现热电现象,1834年发现其逆现象。等等。
世纪之交,把自然看成是“活力”的思想在德国发展成为“自然哲学”。这种哲学把整个宇宙视为某种根源性的力的发现而引起的历史发展的产物。由这种观点看来,一切自然力都可以看作是一种东西。当时,这种哲学思想在德国和西欧一些国家占有支配地位。
这时,力的守恒原理的提出就势在必行了。
历史上,最早提出热功转换的是卡诺。他认为:“热无非是一种动力,或者索性是转换形式的运动。热是一种运动。对物体的小部份来说,假如发生了动力的消灭,那么与此同时,必然产生与消灭的动力量严格成正比的热量。相反地,在热消灭之处,就一定产生动力。因此可以建立这样的命题:动力的量在自然界中是不变的,更确切地说,动力的量既不能产生,也不能消灭。”同时他还给出了热功当量的粗略值。
可惜,卡诺的这一思想是在他死了46年以后的1878年才被人们发现的。而这之前的1842年,德国的迈耳(J·R·Mayer 1814~1878)400)
最先发表了比较全面的《力的守恒》的论文《论无机界的力》。文中他从“自然哲学”出发,以思辩的方式,由“原因等于结果”的因果链演释出二十五种力的转化形式。1845年,他还用定压比热容与定容比热容之差:Cp-Cv=R,计算出热功当量值为1卡等于365g·m。
1843年,英国实验物理学家焦耳(J·P·Joule 1818~1889)400)this.style.width=400;">
在《哲学杂志》上发表了他测量热功当量的实验报告。此后,他还进行了更多更细的工作,测定了更精确的当量值。1850年,他发表的结果是:“要产生一磅水(在真空中称量,其温度在55°和60°之间)增加华氏1°的热量,需要消耗772英磅下落一英尺所表示的机械功。”焦耳的工作,为“力的守恒”原理奠定了坚实的实验基础。
德国科学家亥姆霍兹于1847年发表了他的著作《论力的守恒》。文中,他提出了一切自然现象都应用中心力相互作用的质点的运动来解释
由此证明了活力与张力之和对中心力守恒的结论。进面,他还讨论了热现象、电现象、化学现象与机械力的关系,并指出了把“力的守恒”原理运用到生命机体中去的可能性。由于亥姆霍兹的论述方式很有物理特色,故他的影响要比迈耳和焦耳大。
虽然,到此为止,定律的发现者们还是把能量称作“力”;而且定律的表述也不够准确,但实质上他们已发现了能量的转化和守恒定律了。将两种表述比较,可以看出:“力的守恒”比“永动机不能造成”要深刻得多。“力的守恒”涉及的是当已认识到的物质的一切运动形式;同时,它是在一定的哲学思想指导下(迈耳),在实验的基础上(焦耳),用公理化结构(亥姆霍兹)建立起的理论。如果现在仍用“永动机不能造成”来表述定律的话,那已赋予它新的内涵了,即现在的机器可以是机械的,也可以是热的,电磁的、化学的,甚至可以是生物的了;同时,永动机不能永动的原因也得到揭示。
另外,也要看到,“力的守恒”原理虽然有焦耳的热功当量和电热当量的关系式,还有亥姆霍兹推出的各种关系式,但它们都是各自独立的,还没能用一个统一的解析式来表述。因此“力的守恒”还是不够成熟的。
3定律的解析表述——热力学第一定律(1850~1875)
要对定律进行解析表述,只有对“热量”、“功”、“能量”和“内能”这些概念的准确定义才行。
“热量”的慨念早在十八世纪就给出了,就是热质的量。1829年,蓬斯莱(J·V· Poncelet 1788~1867)在研究蒸汽机的过程中,明确定义了功为力和距离之积。而“能量”的概念则是1717年,J·伯努力(J·Bernoulli 1667~1748)在论述虚位移时就采用过了的。托马斯·扬于1805年就把力称为能量,用过了的。托马斯·扬于1805年就把力称为能量,由此定义了扬氏模量。但他们的定义一直未被人们接受,难怪迈耳、焦耳和亥姆霍兹还用“力”来称为能量。这对定律的表述极不利,再加上热质说的影响还远未肃清,因此“力的守恒”原理一直不为大多数人所接受。当然,也有一批有识之士认识到定律的重大意义并为它的完善进行了卓有成效的工作。其中最著名的是英国的W·汤姆孙(W·Thomson1824~1907)和德国的克劳修斯(R·Clausius 1822~1888)正是他们在前人的基础上提出了热力学第一和第二定律,由此建立了热力学理论体系的大厦。
1850年,克劳修斯在德文版《物理学和化学年报》第79卷上,发表了《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》的论文。文中指出:卡诺定理是正确的,但要用热运动说并加上另外的方法证明才行。他认为,单一的原理即“在一切由热产生功的情况,有一个和产生功成正比的热量被消耗掉,反之,通过消耗同样数量的功也能产生这样数量的热。”是不够的;还得加上一个原理即“没有任何力的消耗或其它变化的情况下,就把任意多的热量从一个冷体移到热体,这与热素来的行为相矛盾。”来论证。他说,只有这佯,才能把热看成一种状态量。接下来他作了以下的十分重要的工作:
对于永久气体,下式成立:
pV=R(273+t) (1)
P是压力,V是单位质量的体积,t是摄氏温度。再考虑微小的卡诺循环,可由(1)式得出这一过程中所做的功为:
同时也可计算这一过程消耗的热量:
设热功当量的系数为A,应用焦耳原理,由(2)和(3)得:
这时克劳修斯引进了一个新的态函数U,(4)式变为:
对于这个新的态函数,他指出“其性质有如人们通常所说的那样,假定它为总热量,是一个V和t的函数,由变化的过程的初态和终态完全确定。”
U=U(V,t) (6)
就这样,他得出了热力学第一定律的解析式:
dQ=dU=dW (7)
我们知道,一个知识领域只有发展到了揭示和把握对象的规定和量的联系时,也就是当用上了数学工具时,它才真正成为了一门科学。因此,只有到了这个时候,能量的转化和守恒定律才同热力学第二定律的熵的表述一起构成了热力学的理论体系的基础。
1853年,W·汤姆孙重新提出了能量的定义。他是这样说的:“我们把给定状态中的物质系统的能量表示为:当它从这个给定状态无论以什么方式过渡到任意一个固定的零态时,在系统外所产生的用机械功单位来量度的各种作用之和。”他还把态函数U称为内能。直到这时,人们才开始把牛顿的“力”和表征物质运动的“能量”区别开来,并广泛使用。在此基础上,苏格兰的物理学家兰金*(W·J·M·Rankine 1820~1872)才把“力的守恒”原理改称为“能量守恒”原理。
热力学理论建立之后,很多人还是觉得不好理解,尤其是第二定律。为此,从1854年起,克劳修斯作了大量的工作,努力寻找一种为人们容易接受的证明方法来解释这两条原理(当时还是叫原理),并多次用通俗的语言进行宣讲。这样,直到1860年左右,能量原理才被人们普遍承认。
4定律的准确表述——能量的转化和守恒定律(1875~1909)
1860年后,能量定律“很快成为全部自然科学的基石。特别是在物理学中,每一种新的理论首先要检验它是否跟能量守恒原理相符合。”但是,时至那时,原理的发现者们还只是着重从量的守恒上去概括定律的名称,而没强调运动的转比。那到底是什么时候原理才被概括成“能量的转比和守恒定律”的呢?从恩格斯在《反杜林论》的一段论述中,可以得到问题的答案。
恩格斯说:“如果说,新发现的、伟大的运动基本规律,十年前还仅仅慨括为能量守恒定律,仅仅概括为运动不生不灭这种表述,就是说,仅仅从量方面概括它,那么这种狭隘的、消极的表述日益被那种关于能量的转化的积极表述所代替,在这里过程的质的内容第一次获得了自己的权利,……”恩格斯这段话发表于1885年,他说十年前消极表述日益被积极表述所代替,由此判断,“能量的转化和守恒定律”这一准确而完善的表述应形成于1875年或稍后一点。
到此为止,似乎有关定律的一切问题都解决了。其实不然。
我们知道,直到二十世纪初,热力学中的一个重要基本概念——热量还是沿用的十八世纪的定义,而这个定义是以热质说为基础的。也就是说,在热力学大厦的基石中还有一块是不牢固的。因此,1909年,喀喇氏(C·Caratheeodory)对内能进行了重新定义:“任何一个物体或物体系在平衡态有一个态函数U,叫做它的内能,当这个物体从第一态经过一个绝热过程到第二态后,它的内能的增加等于在过程中外界对它所做的功W。”
U2-U1=W (8)
这样定义的内能就与热量毫不相关了,它只与机械能和电磁能有关。在这一基础上可以反过来定义热量:
Q=U2-U1-W (9)
直到这个时候,热力学第一定律(能量的转化和守恒定律)、第二定律及整个热力学理论才同热质说实行了最彻底的决裂。
综观全文,可知“能量的转化和守恒定律”的三种表述反映了人类认识这一自然规律的历程。这三种表述一种比一种更深刻,一种比一种更接近客观真理。人类正是这样一步一步地认识物质世界的。
[编辑本段] 能量守恒定律的检验
任何物理学定律都需要经过严格的,反复的检验,特别是在把特点领域里发现的定律移植到其他相关领域的时候,往往会发生定律被破坏的情况,比如宇称守恒定律在弱相互作用和电磁相互作用中先后被实验打破。这是不以人的意志为转移的,即使是被人类社会广泛认同的定律,在没有经过严格检验的领域内,仍然不能一厢情愿地认为它是正确的。
焦耳在研究机械能和热能的基础上提出能量守恒定律,当时科学界还不了解电磁相互作用,所以能量守恒定律没有经过在电磁相互作用下的检验。我们知道,在一般情况下电磁能是符合能量守恒定律的,但是不能排除特殊情况下的例外,比如宇称守恒定律也曾经被证明在一般电磁相互作用中是正确的,但是后来被发现在Anapole的特殊结构中就不正确。由于电磁结构的多样性和复杂性,给物理学定律的检验带来很大的困难,导致这样的检验是漫长的,没有止境的。
我们可以说能量守恒定律在现有的知识领域内是正确的,但是如果说它在任何领域,任何情况下永远正确就不是科学研究者应有的态度。
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