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20世纪中后期5大科学成就

02月27日 编辑 39baobao.com

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20世纪中后期5大科学成就 30年代以来,物质基本结构、规范场、宇宙大爆炸、遗传物质分子双螺旋结构、大地构造板块学说以及信息论、控制论、系统论等理论的创建,使人类的视野进一步拓展到更为宇观、宏观和微观的领域,成为人类文明进步的巨大推动力。

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电子、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,正电子、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独立学科——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、宇宙大爆炸理论 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,勒梅特提出了宇宙爆炸说。 1948年,伽莫夫把核物理学的知识同宇宙膨胀理论结合起来,发展了大爆炸理论,并用它来说明化学元素的起源。 这一宇宙大爆炸理论在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——脱氧核糖核酸的英文简称。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码,证明地球上所有生物的遗传密码都是相同的——DNA的4种核苷酸碱基的序列代表了基因的遗传信息,决定着蛋白质的20种氨基酸的组成和排列顺序。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,魏格纳提出大陆漂移说,认为在地质历史上的古生代,全球只有一块巨大陆地,周围是一片大洋;中生代以来,这块古陆开始分裂、漂移,逐渐成为现在的几个大陆和无数岛屿,原来的大洋则分割成几个大洋和若干小海。 大陆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,而且在方法论上也沟通了自然科学与社会科学。它向人们提供了定量、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。

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