第7章：20世纪的科学技术与社会

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1、第7讲：20世纪的科学技术与社会科学技术与世界文明考试说明课件公共邮箱：kxjsysjwm@sohu.com;密码：111111按教学计划，本课程为2-11周，其中第11周为考试周。考试方式与注意事项：（1）开卷考试（允许带纸质材料，不允许带任何电子设备，如笔记本电脑等）（2）考试内容：课堂讲授内容（3）考试时间：11月24日，18:00-19:30（4）考试地点：平时上课的教室主M401（5）考题类型：简答，论述（6）在答题纸的右上角注明学号和姓名（7）自己带足考试用笔科学技术与世界文明20世纪主要科学技术成就第二个科学的世纪理论科学两大科学革命四大

2、理论模型应用科学两大超级能量两大生活技术科学技术与世界文明19、20世纪之交的物理学革命：背景19世纪末20世纪初，光学、电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的完整，经典物理学被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽庙堂”。三大发现：（1）X-射线（1895，伦琴）（2）放射性（1896，贝克勒尔）（3）电子（1897，汤姆逊）科学技术与世界文明物理学新发现1895年，伦琴（1845-1923）研究阴极射线时意外发现X射线；获得1901年诺贝尔物理学奖，是第一个获奖人。通过X射线促进了或激励了一连串发现。1896年，贝克勒耳（1852-19

3、08）意外发现放射线；1897年，汤姆逊证实了电子的存在；居里夫妇发现放射线元素（钍、钋和镭）；证实元素的嬗变；促使元素嬗变理论建立（卢瑟福，1902年）；动摇了几千年原子和元素观念——认为原子不可分、是物质组成最小单元；认为元素不变。1896年李鸿章访问德国科学技术与世界文明洛伦兹：“在今天，人们提出了与昨天所说的截然相反的主张。这样一来，已经没有真理的标准了，也不知道科学是什么了。我真后悔我未能在这些矛盾出现前五年死去。”生活于19世纪末20世纪初的荷兰物理学家洛伦兹，创立了经典电子论，确定了电子在电磁场中所受的力(洛伦兹力)。预言了正常的塞曼效应

4、，并在错误的以太学说的基础上提出了与相对论建立有关的高速运动的参考系与静止参考系之间时间、空间坐标的变换关系(洛伦兹变换)。像威廉·汤姆生一样，他认为当时“科学的大厦已经建成”。科学技术与世界文明物理学革命当时物理学家中的泰斗——开尔文勋爵在新年贺词中把物理学的19世纪发展和20世纪的前景比喻为“物理学一片晴朗天空，只有两朵小小乌云”。它们是黑体辐射问题和以太问题，当时没有得到解决。科学技术与世界文明两朵小小乌云：（1）黑体辐射中的“紫外灾难”（2）迈克尔逊-莫雷所做的“以太漂移实验”理论拟合的曲线2理论拟合的曲线1实验曲线黑体辐射中的“紫外灾难”L1

5、光源接收器L2运动方向以太迈克尔逊-莫雷所做的“以太漂移实验”科学技术与世界文明经典力学、热力学、经典电磁理论的矛盾和危机：（1）经典力学相对性与经典电磁理论的相对性不相容（2）热力学第二定律的不可逆性与牛顿力学可逆性的对立原子论的危机：电子的发现演化方向上：生物学进化,热力学退化（熵增定律）力学与统计解释的矛盾：决定论（确定论）与统计论简单性与复杂性线性与非线性之间的关系全面危机科学技术与世界文明物理学革命以太漂移实验1905年，爱因斯坦（1879－1955）发表了三篇重要的论文。一篇关于光电效应（光的强度只与电子的多少有关而与电子的发射能量无关），

6、一篇关于布朗运动，一篇关于狭义相对论，名“论动体的电动力学”。以同时性的相对性为突破口，给出了新的时间空间理论1916年，爱因斯坦提出广义相对论，把惯性质量与引力质量的等同性做了一个自然的解释1921年，获诺贝尔物理奖科学技术与世界文明（1）爱因斯坦（1879-1955）相对论相对性原理在所有惯性参照系中，物理学规律都是相同的，不存在一个优于其他惯性系的绝对惯性系。光速不变原理在所有惯性参照系中，真空中的光线都是以确定的速度c运动的,不管这光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。1905年6月，《论运动物体的电动力学》提出狭义相对论科学技术与世界文明“

7、同时性”概念：“对于一个观察者来说是同时发生的两个事件，对别的观察者来说，就不一定是同时的。”因此，同时性只是相对的。爱因斯坦以相对性原理和光速不变原理作为公理前提，并利用同时性的相对性，导出了空间坐标和时间坐标在不同惯性参照系之间的变换关系式（在形式上与洛伦兹变换相同），从而最终把力学和电磁学在运动学水平上统一了起来。几个推论：1、光速是运动速度极限2、距离在运动方向上收缩3、运动时钟变慢（双生子）4、质量随速度增加而增大5、1907年，狭义相对论科学技术与世界文明广义相对论思想实验：爱因斯坦电梯1916年，《广义相对论的基础》建立完整的广义相对论理

8、论，把惯性质量与引力质量的等同性做了一个自然的解释1919年，广义相对论理论被验证科学技术与世