《现代科学技术》ppt课件

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1、现代科学技术,主 要 内 容,一、科学技术的重要意义 二、科学技术简史 三、二十世纪的科学技术 四、二十一世纪的科学技术,科学技术的 重要意义,诺基亚的神话,1. 芬兰的诺基亚公司原是生产橡胶鞋的工厂， 后来引进信 息技术，转变到生产手机的公司。2000年销售的手机占 领全球市场的37%。 2. 诺基亚现在全球有雇员54000名，其中22000人在芬兰， 另有20000人在芬兰依附诺基亚而工作。 3. 2000年3月诺基亚的市值达3000亿美元，超过欧 洲的任 何公司。2001年全球销售额250亿美元，大致相当芬兰政 府整个年财政预算。 4. 诺基亚成为芬兰经济的火车头，它占了芬兰股市值的2/

2、3， 和该国总出口的1/5，把500万芬兰人与世界上各地无形 网网络中的总计10亿人连起来。,全球首富比尔盖茨,1)比尔盖茨1973年（19岁）离开哈佛大学从商, 1975年以5000美元资本创办微软，抓住信息技 术的关键操作系统来发展企业,到1987年成 为亿万富翁，1994年成为世界首富，现已连续 九年居首位。 2福布斯环球商业与金融杂志（2003）报道， 盖茨的个人财产为410亿美元，比前一年减少 了100多亿美元。但比第二名沃伦.巴菲特还是 领先很多（沃伦.巴菲特的个人净资产为305 亿美元,2002年为350亿美元） 。,邓小平同志的指示,1989年，邓小平同志讲： “科学技术是第一

3、生产力；科学是了不起的事情，要重视科学，最终可能是科学解决问题”。,“科学技术是第一生产力” 的思想内涵 (1)“科学技术是第一生产力”的使命是把经济搞上去。 (2)“科学技术是第一生产力”的真谛在于科技与经济要一体化。 (3)“科学技术是第一生产力”是巩固和发展社会主义制度的重要保证。 (4)发挥“科学技术是第一生产力”作用的关键是提高全社会的科技意识。,什么是科学？什么是技术？ 科学回答“为什么”技术回答“怎么做” 科学回答“是什么” 技术回答“做什么” 科学是发现，技术是发明 科学技术一个整体,科学技术简史,从宇宙史到科技史,宇宙史：150200亿年 地球史：47亿年 人类史：240多万

4、年 人类文明史：至多6000年 人类科技巨大变革时间：300多年 人类认识科技作用时间：最近50多年,科技时代,1石器时代： 公元前240万年公元前 4000年 2金属时代： 公元前4000年公元1000年 3水与风时代：公元1000年公元1732年 4蒸汽时代： 公元1733年公元1878年 5电气时代： 公元1879年公元1946年 6电子时代： 公元1947年公元1972年 7. 信息时代： 公元1973年下世纪,十九世纪以前的 科学技术,牛顿的科学成就,1. 微积分奠定了近代数学的基础 1666年论流数一文手稿被发现，这是最 早的关于微积分的论述。 2. 光谱分析奠定了近代光学的基础

5、1666年牛顿用三棱镜做分光实验，1704年出 版光学一书。 3. 力学三定律奠定了经典力学的基础 1682年发表自然哲学的数学原理 阐明了运动三定律和万有引力定律。 4. 万有引力定律奠定了近代天文学的基础。,瓦特的发明开始了 第一次工业革命,世界上第一台完整的蒸汽机于1776年由瓦特发明。 2. 1781年瓦特发明“太阳一行星机构”， 使往复运动转换成旋转运动。 3. 1788年发明离心式调速器，以保证转速的稳定。 4. 1794年发明蒸汽压力指示器，以防锅炉爆炸。,十九世纪的科技成就(1),一、三大科学理论 1能量守恒与转化 英国的焦尔(JPJoule)于1843年测定了热功当量 为46

6、0千克厘米。 2细胞学说 德国施莱登(MJSchleiden)与施旺(TSchwann) 分别于1838、1839年提出植物和动物均由细胞组成。 3生物进化论 英国达尔文(C RDarwin)1859年11月24日出版 物种起源,提出了“自然选择，优胜劣汰”的进化论。,十九世纪的科技成就(2) 二、重要技术发明 1.蒸汽机车：1814年7月25日由英国司蒂芬森 (GStepherson)发明 2.电磁相互作用原理：1821年由法拉第(M. Faraday) 发现 3.发电机：1866年由西门子(EWSiemens)发明 4.电话：1876年由贝尔发明 5.电灯：1879年由爱迪生发明 6.无线

7、电通信:1895年分别由意大利马可尼和俄罗斯 波波夫发明 7.汽车：1885年由德国本茨发明 8.飞机：1903年由美国莱特兄弟发明,二十世纪的 科学技术,二十世纪伟大的科技成就,一、四大基础理论 1）量子力学；2）相对论； 3）基因理论；4）系统理论。 二、五大基本模型 1）宇宙演化的大爆炸模型；2）物质结构的标准模型；3）DNA双螺旋结构模型；4）图灵计算机模型；5）地壳结构的板块模型。 三、三大基本技术 1）物质变化技术；2）能量转化技术； 3）信息控制技术。,二十世纪的五大基本模型（1）,1. 宇宙演化的大爆炸模型 1）20世纪20年代，弗里德曼在广义相对论的框架下，论证了宇宙 胀缩，

8、哈勃发现了星系红移。 2）宇宙大爆炸模型：200亿年前的宇宙是基本粒子组成的“宇宙汤” 大爆炸时的温度达100亿度以上 四种基本力：引力、强力、 弱力、电磁力逐一分化出来物质形态依此演化为原子、气态、 恒星体系、现在的宇宙。 3）四项观测事实证明了大爆炸理论： （1）观测表明：任何天体的年龄都小于200亿年； （2）河外天体有系统性的谱线红移，表明宇宙膨胀； （3）所有天体的氦与氢的比例大致相同：1:4； （4）1965年探测热辐射谱的微波背景辐射时，得到宇宙的温度约为3K。,二十世纪的五大基本模型（2）,2. 粒子物理的标准模型 1）20世纪发现了数百种微粒子,它们由两类十二种基本粒子构成

9、它们是夸克(上、下、奇异、粲、底、顶)和轻子（电子、子、子、电子中微子、 子中微子、 子中微子）。 2）所有粒子的运动遵循四种基本力：引力、电磁力、强力、弱力 的相互作用。引力和电磁力在宏观世界可观察到，强力和弱力只有 在微观世界的粒子作用中才显露。弱力在中子及其它粒子衰变过程 中出现，强力是夸克相互间的作用力，其强度最大，这种力使夸克 组合成强子（现今发现的数百种粒子大多是强子）。轻子只参与引 力、电磁力、和弱力作用，而不参与强力相互作用。若以强力的强 度为1，则电磁力为10-2，弱力为10-13，引力为10-38。 3）从四种力的作用来看，基本粒子为三种：夸克、轻子、传播子 （传递力的粒子

10、）。传递强力的是胶子（共有8种，质量为0 ），传 递弱力的是W+、W-、Z0中间玻色子（质量是质子的80-90倍），传 递电磁力的是光子（质量为0），传递引力的传播子至今尚未发现。,二十世纪的五大基本模型（3）,3.DNA双螺旋结构模型 A（腺嘌呤）T（胸嘧啶）、G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）是含氮碱 基对，它们分别以2、3个氢键相连，千万条碱基对组成遗传密码。,二十世纪的五大基本模型（4）,4. 图灵的计算机模型 1936年，图灵在其著名的论文论可计算数在判定问 题中的应用（On Computer numbers with an Application to the Entscheidungs -

11、problem）中，以布尔代数为基 础，将逻辑中的任意命题用一种通用的机器来表示和成， 并能推导出结论。这种机器，后人称之为“图灵机”。 图灵机由一个控制器和一个两端无限长的工作带组成。 工作带由大小相同的方格组成，方格内记载着字母表上的 符号。控制器带有读写头，它可读出或改写方格上的号。 这种机器能进行多种运算并可用于证明一些著名的定理。 图灵还从理论上证明了这种假想机的可能性。图灵机的 思想奠定了整个现代计算机发展的理论基础。,二十世纪的五大基本模型（5）,5. 地壳结构的板块模型 1）大陆漂移说：创始人是魏格纳，他在海陆的起源一书中论述了南美和非洲大陆可能拼合在一起的思想、大西洋两岸的许

12、多生物有亲缘关系，在岩石、地层和皱褶构造等上也相当吻合。1950年代，古地磁学的研究结果进一步为大陆漂移说提供了有力证据。 2）海底扩张说：地球上部是岩石圈和软流圈，其下为高温地幔的环形对流体，它驱使地幔的炽热物质从洋脊的裂谷中涌出，冷却后形成新的海底，并推原来的海底向两侧扩张，是海底同大陆一起在地幔对流体上漂移。 3）板块构造说：在大陆漂移说和海底扩张说的基础上，岩石板块构造说成为新的全球构造理论。全球分为七大板块：太平洋、亚欧、印澳、非洲、北美、南美和南极板块。板块漂浮在软流圈上，在洋中脊处增生，在海沟处消减，其运动的动力源泉来自地幔的热对流。,二十世纪的重大技术成就(1),1.诺贝尔、伦

13、琴和居理夫人。 2.1903年美国莱特兄弟发明飞机。俄国齐奥尔科夫斯基 提出火箭飞行理论。现在民用飞机已可载运500多人， 可以环球飞行。正在研制l000人的超音速客机。军用 飞机的飞行速度己达5M(马赫数)。 3.1957年10月4日苏联发射第一颗人造卫星，1969年7月 21日美国阿波罗1l号飞船第一次登月，1977年第一次 航天飞机载人飞行。 4.1946年莫切里与埃克特发明第一台计算机ENIAC，计算 机发展到现在已经五代：电子管晶体管集成电路 大规模集成电路超(甚)大规模集成电路，正向智 能计算机发展。,二十世纪的重大技术成就(2),5.1945年8月6日在日本广岛，8月9日在长崎投

14、下原 子弹。1952年美国完成了第一次氢弹爆炸(苏1953 年，中l967年试验氢弹)。 6.1901年马可尼(意)实现第一次无线通讯，1904年 弗莱明发明真空二极管，1948年肖克利发明晶体 管，l968年美国实现第一条光纤通讯。现在正向 信息高速公路发展。 7.1965年日本制成第一辆磁悬浮列车，时速400 500公里。1997年实验时速达503公里小时，为 世界之最。 8.1997年英国成功培育出世界上第一只用体细胞克 隆技术产生的羊“多莉”，实现了生命的复制。,20世纪改变世界的重要机电产品,人类已进入到信息时代,1946年J. W. Mauchly和J. P. Eckert演示了E

15、NIAC计算机，科学界认为人类进入到电子时代 科学界认为1973年开始人类已进入信息时代 主要标志是： 1）S. N. Cohen及H. W. Boyer演示了世界上第一例基因工程，用化学方法完成了DNA（脱氧核糖核酸）基因分子重组，改变了遗传密码。从信息论上看，是一个划时代的飞跃。 2）Alan Kay发明了第一台“办公室计算机”。 3）T. B. Martins及R. B. Cox发明了第一台可理解语言指令的计算机. 4）超大规模集成电路（LSI）：第一次在一个芯片上做出了1万个以上的晶体管（现在已超过900万个管子）。 5）J. Malland在苏格兰阿巴丁大学发明了核磁共振扫描（NMR

16、S），用于医学检查。,二十一世纪的 科学技术,21世纪科学技术发展总趋势(1),一、中心科学技术的转移 1.信息科学技术 目前是发展高峰期，预计其中心科学 技术的地位还可持续四十年。 2.生命科学技术 现在已开始注重其发展与应用，预计 21世纪30年代开始将逐步转变为中心 科学技术。 3.认知科学技术 智能化趋势现已显露，预计21世纪70 年代开始将成为科学技术发展的中心,21世纪科学技术发展总趋势(2),二、世界科技中心（地区或国家）的转移 中国（公元3世纪公元13世纪） 意大利（1540年1610年） 英国（1660年1730年） 法国（1770年1830年） 德国（1810年1920年） 美国（1920年 ） 可能转向东方（日本、中国）,从科学发现到技术发明,高技术及其产业的领域,(1) 信息科学技术（包括微电子、光电子科学技术） (2) 生物科学技术（包括生命科