20世纪的科技发展和21世纪的科技发展

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• 水儿依依

  20世纪是一个硕果累累的世纪,21世纪科学技术发展更是突飞猛进、日新月异。

  一、20世纪初科学两大成就

  1、相对论

  1905年，20世纪最伟大的科学天才爱因斯坦在他26岁时创立了狭义相对论，提出了不同于经典物理学的崭新的时空观和质（m）能（E）相当关系式E＝mc2（此处光速C＝3×108米／秒），在理论上为原子能的应用开辟了道路。

  关于E＝mc2，即物体贮藏的能量等于该物体的质量乘以光速的平方，这个数量大到令人难以想象的程度。我们不妨打个比方说，1克物质全部转化成的能量，相当于常规状态下36000吨煤所释放的全部热能；或者说，1克质量相当于2500万度的电能。

  1915年，爱因斯坦又创立了广义相对论，深刻揭示了时间、空间和物质、运动之间的内在联系——空间和时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的。它成为了现代物理学的基础理论之一。

  从1923年开始，爱因斯坦用他的后半生致力于统一场论的探索，企图建立一个既包括引力场又包括电磁场的统一场理论，虽然他没有取得成功，但是杨振宁和米尔斯于50年代创立了“杨—米尔斯场方程”，发展了所谓“规范场”的理论，使爱因斯坦梦寐以求的统一场论可望在规范场的基础上得以实现。

  2、量子力学

  1900年，普朗克创立了量子论，提出能量并非无限可分、能量的变化是不连续的新观念。1905年，爱因斯坦提出了光量子论，揭示了光的“波粒二象性”。1913年，玻尔把量子化概念引进原子结构理论。1923年，德布罗意提出物质波理论。1925年，海森伯和薛定谔分别建立矩阵力学和波动力学。1928年，26岁的狄拉克提出电磁场中相对论性运动方程和最初形式的量子场论，使包括矩阵力和波动力学在内的量子力学取得了重大的进展。

  20代末量子力学的建立，是继1905-1915年相对论建立之后对经典物理学的又一次性的突破，它成功地揭示了微观物质世界的基本规律，加速了原子物理学和固态物理学的发展，为核物理学和粒子物理学准备了理论基础，同时也促进了化学键理论和分子生物学等的产生。因此，量子力学可以说是20世纪最多产的科学理论，迄今仍具有强大的生命力。

  二、20世纪中后期5大科学成就

  1、物质的基本结构

  从远古时代开始，人们就在探讨物质是由什么组成的，有没有公共的基本单元。直到19世纪末，人们都认为这种共同的基元就是原子。1911年，卢瑟福发现原子内部有一个核；1913年，玻尔指出放射性变化发生在原子核内部，于是研究原子核的组成、变化规律以及内部结合力的核物理学应运而生。

  1932年，查德威克发现了中子。从此，人们认识到各种原子都是由、质子和中子组成的，于是把这三种粒子和光子称为基本粒子。

  但是，基本粒子并不“基本”。一方面，正、中微子、介子等新的基本粒子相继发现；另一方面，基本粒子还有其内部结构。60年代以来，出现了基本粒子结构的“夸克模型”、“层子模型”等，使40年代末诞生的一门新的学科——基本粒子物理学（又称高能物理学）至今方兴未艾，成果累累。

  2、宇宙大理论

  现代宇宙学的研究发端于爱因斯坦。他在1915年创立广义相对论后，用它来考察宇宙的结构问题，于1917年提出有限无边的宇宙模型。1922年，弗里德曼提出的非静态宇宙模型，认为宇宙是可能膨胀的。1929年，哈勃确定了星系红移（即退行速度）和距离之间的线性关系，证实了宇宙膨胀理论。1932年，勒梅特提出了宇宙说。

  1948年，伽莫夫把核物理学的知识同宇宙膨胀理论结合起来，发展了大理论，并用它来说明化学元素的起源。这一宇宙大理论在1965年发现的宇宙背景辐射现象和1998年哈勃望远镜探测到距地球120亿光年之遥的星系中得到了有力的支持。

  3、DNA分子双螺旋模型

  1953年4月25日，英国《自然》杂志刊登了25岁的沃森和37岁的克里克合作研究的成果——DNA双螺旋结构的分子模型，这一成就后来被誉为20世纪生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志。

  DNA是遗传基因的物质载体——脱氧核糖核的英文简称。1915至1928年间，摩尔根通过果蝇实验，证明了坐落在细胞核内染色体上的基因决定着生物性状，从而创立了基因理论。染色体是由蛋白质和DNA组成的。过去生物学界一直认为蛋白质是遗传信息的载体，直到1944年埃弗里等人通过实验才证明了遗传载体不是蛋白质，而是DNA。1953年DNA分子结构双螺旋模型的建立是打开遗传之谜的关键。

  60年代尼伦柏格等人破译了遗传密，证明地球上所有生物的遗传密都是相同的——DNA的4种核苷碱基的序列代表了基因的遗传信息，决定着蛋白质的20种氨基的组成和排列顺序。作为基因载体的DNA是生命的后台指挥者，生命的一切性状通过受DNA决定的蛋白质来表现。

  4、大地板块构造学说

  1912年，魏格纳提出漂移说，认为在地质历史上的古生代，全球只有一块巨地，周围是一片大洋；中生代以来，这块古陆开始、漂移，逐渐成为现在的几个和无数岛屿，原来的大洋则分割成几个大洋和若干小海。

  漂移说经半个多世纪的发展，由地幔对流说（1928年）、海底扩张说（1961年）等阶段，到1968年勒比雄等提出了全球大地板块构造学说，建造了全球被分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳洲、南极六大板块和若干小板块的结构模型，得到了越来越多的科学验证，特别是海洋地质学的有力支持。

  5、信息论、控制论、系统论

  1948年，申农《通讯的数学理论》、维纳《控制论：关于动物和机器中控制和通信的科学》、贝塔朗菲《生命问题》的出版，标志着交叉科学信息论、控制论、一般系统论的诞生；1957年，古德等《系统工程学》的出版为系统工程论奠定了基础。60年代以来，又出现了新的交叉科学——突变论、协同论和耗散结构理论。

  交叉科学不仅沟通了为数众多的自然科学学科，而且在方上也沟通了自然科学与社会科学。它向人们了定量、精确和最优的认识世界的方法，对人类社会产生了深刻的影响。

  三、20世纪的5大尖端技术成果

  1、核能与核技术

  原子核的裂变和聚变反应将产生和释放出远大于机械能、化学能等产生的能量。核能的和平利用，为人类了一个既安全又清洁、取之不尽而用之不竭的能源宝库。

  1942年，美国建成了世界上第一座原子反应堆，首次实现了人工控制的链式核裂变反应。1945年第一颗原成功。1952年第一颗轻核聚变的成功。1954年，苏联建成世界上第一座原子能发电站。60年代以后，核电站进入实用阶段，发展至今已成为一种重要能源，约占全球发电总量的1／5。

  核技术还广泛应用于农业、医疗、材料、考古和环保等领域。40年代放射性同位素开始大量生产，1947年比利发明了C14测定年代的方法，1951年开始使用Co60等放射性元素癌症，70年代以来计算机x射线断层扫描技术（CT）广泛应用于临床，80年代初发展到核磁共振扫描技术（MRI）。

  2、航天和空间技术

  1903-1914年，齐奥尔科夫斯基提出以为动力的航行理论，奠定了航天学的基础。1919年，戈达德提出飞行的数学原理，并于1926年成功地发射了世界上第一枚液体的。1942年，布劳恩主持设计发射的液体用飞箭成为二战后各国发展的蓝本。

  1957年，苏联用洲际的装置发射了世界上第一颗人造地球卫星，“空间时代”从此开始。1961年，苏联发射载人宇宙飞船，人类首次飞向太空。1969年，美国“阿波罗”11号飞船登月，人类在月球上留下了第一个脚印。1971年，苏联建造空间站，人类首次在太空中有了活动基地。1981年，美国发射航天飞机成功，从此人类可以自由进出太空。

  自50年代后期起，人类开始对月球和太阳系各大行星，以及遥远的行星际空间进行探测，至今已发射了100多颗空间探测器，去揭示宇宙的形成与演化，探索生命的起源以及空间环境对人类生存环境的影响。

  3、信息技术

  信息技术是20世纪发展最快的技术领域。它对人类社会、经济、政治、文化等产生了全方位的巨大而深远的影响。

  1906年，三极管的发明使电信号放大，从而使远程无线电通信成为可能。1947年，第一只晶体管的诞生为电路集成化和数字化了重要的基础。1945年问世的计算机，已经历了第一代（管，40年代中至50年代末）、第二代（晶体管，50年代末至60年代中）、第三代（集成电路，60年代中至70年代初）和（大规模和超大规模集成电路，70年代初开始）等发展阶段，80年代开始对新一代的智能计算机、光学计算机和量子计算机的探索已取得初步成果。

  随着大规模集成电路的出现，计算机向巨型化和微型化两极发展。70年代中，巨型机的向量运算速度超过了每秒亿次；微机则进入了千家万户，标志着个人电脑时代的来临。当今，巨型机的运算速度已达每秒3．9万亿次，而计算机互联网络则在2亿多网民的学习、研究、交流、贸易甚至等方面创造了崭新的工作和生活方式。

  4、激光技术

  1917年，爱因斯坦在研究光的辐射的过程中，提出了“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。1958年激光被发现。1960年美国制成了世界上第一台激光器，它用红宝石晶体做发光材料，用发光强度很高的脉冲氙灯做激发光源，在这种受激辐射作用下产生的一种超强光束就是激光。

  继红宝石激光器之后，半导体激光器（1963年）、气体激光器（1964年）、自由激光器（1977年）乃至原子激光器（1977年）等相继问世。

  5、生物技术

  基因重组技术（又称基因工程）是20世纪下半叶蓬勃兴起和发展的现代生物技术的最前沿领域。60年代末至70年代初，阿尔伯和史密斯发现细胞中有两种“工具酶”，能对DNA进行“剪切”和“连接”；内森斯则使用工具酶首次实现了DNA切割和组合。DNA的重组能创造性地利用生物，实现人类改造生物的遗传特征、产生人类所需要的生物类型的意愿。80年代以来，已获得上百种转基因动植物，对农业发展具有重要意义。转基因的和生产则将为人类的健康带来新的福音。

  除基因工程外，生物技术（即生物工程）还包括细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等领域。1978年首例试管路易斯诞生、1996年克隆羊多莉的出现都是细胞工程的杰作；加酶洗衣粉和嫩粉等则是酶工程的产品；现代发酵始于青霉素的生产，现已大规模利用发酵工程生产抗生素等。至于根据需要对天然蛋白质的基因进行改造，生产出新的、自然界原本不存在的优质蛋白质，更是日益受到重视，被誉为第二代基因工程。

  五、21世纪科技发展特点

  1、电视步入数字时代

  2、互联网已经让人无法离开

  3、人类基因“密”已被破译

  4、云计算不用频繁换电脑

  5、能源可以更清洁更低耗

  6、机器人就在我们身边

  7、手机不只是通话工具

  8、标签物联网雏形已现

  9、转基因食品让人“爱纠葛”

  10、高铁“无翅飞机”贴地飞行

  浏览 433赞 155时间 2023-11-15
• 水蓝色的风铃

  科技发展带来的变化
  今天，布置了一篇作文。要求是：把今天教的这篇课文读给或妈妈听，请他们说说科技发展带来的发展，再把他们的话写下来。
  一回到家，我就放开嗓门大声嚷嚷道：“妈妈请你告诉我，科技给我们带来了哪些变化？”妈妈说：“以前的生活可苦了，哪像现在，要什么有什么.。”“有哪样苦啊？”我疑惑不解地问。妈妈叹了口气:“唉，以前的铅笔一角钱就有好几支，哪像现在呀！有些笔几十元才一支呢，林荣啊，你正好赶上享福期喽！”“不会吧，一角钱就能买好几支笔，那些笔是假的吧？”我打破沙锅问到底。妈妈回答道：“以前的人不管笔的好坏，只要有笔写，他们就心满意足了！”“哦，原来是这样啊！从前的人可真勤劳啊！”
  妈妈还说：“以前的学费比你们现在的零花钱还少。”我问：“以前学费要多少啊？”“二元钱”。“那么便宜啊！”“在我们以前的时候，二元钱也是来之不易的。现在的学费要好几百块钱，现在的生活和以前的生活相比，真是焕然一新了。
  啊！现在的生活比以前的生活好了很多，可是，未来的生活一定会比现在的生活

  浏览 198赞 135时间 2023-05-15
• 先米团子

  寒假作业，我写的：
  科技： 生活：
  人类登上月球 电视 电话
  人类潜入深海 冰箱 电脑
  人类探索原子核世界的奥秘 空调 洗衣机
  人类洞察百亿光年外的天体 手机 因特网
  核弹成功
  卫星上天
  神舟五、六、七号上天
  龙芯的开发

  浏览 177赞 107时间 2023-02-25
• AA佳立航

  量子力学

  浏览 272赞 75时间 2022-09-20
• 木木停留

  211641268412181222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

  浏览 480赞 114时间 2022-08-29