【導(dǎo)讀】客觀世界及其內(nèi)在規(guī)律性的反映與認(rèn)識(shí)。其外延則包括迄今為止人類所從事的?？茖W(xué)分為自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)兩大類，今天所說的科學(xué)一般指。自然科學(xué)是人類對(duì)自然界各種物質(zhì)與物質(zhì)。在近代科學(xué)產(chǎn)生以前，自然科學(xué)還僅僅?；a(chǎn)生了不同的學(xué)科，才使自然科學(xué)從哲學(xué)中分離出來。制作和使用工具是技術(shù)的主要特征。研究人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的歷史。我國(guó)在1982年召開了全國(guó)科技史教學(xué)會(huì)。步較晚，從事這一專業(yè)的人數(shù)不多，發(fā)展水平較低。族的振興，一個(gè)國(guó)家的強(qiáng)盛離不開科技，高科技更是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn)。學(xué)習(xí)《科學(xué)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史》就是要了解科技發(fā)展的歷程，增。新信息，掌握新資料，從而開發(fā)智力，增強(qiáng)科研能力。自然科學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了從低級(jí)到高級(jí)、從樸素到辨證的過程。人類社會(huì)的起源和科技萌芽。業(yè)學(xué)習(xí)都不容易，我們所要學(xué)的是自然科學(xué)的發(fā)展給人類社會(huì)所帶來的影響。目前發(fā)現(xiàn)最早的在東非肯尼亞地區(qū)。新世、中新世、上新世、更新世和全新世。

　　

【正文】 革。 1905 年他在《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的探討》一文中，把普朗克的量子概念擴(kuò)充到光在空間中的傳播，提出光量子假說，認(rèn)為：對(duì)于時(shí)間平均值（即統(tǒng)計(jì)的平均現(xiàn)象），光表現(xiàn)為波動(dòng)；而對(duì)于瞬時(shí)值（即漲落現(xiàn)象），光表現(xiàn)為粒子（見量子光學(xué)）。這是歷史上首次揭示了微觀粒子的波動(dòng)性和粒子性的統(tǒng)一 ，即波粒二象性。以后的物理學(xué)發(fā)展表明：波粒二象性是整 個(gè)微觀世界的最基本的特征。根據(jù)光量子概念，他圓滿地解釋了經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的光電效應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，為此獲得 1921 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 1916 年他又把量子概念擴(kuò)展到物體內(nèi)部的振動(dòng)上去，基本上說明了低溫下固體比熱容同溫度間的關(guān)系。 1916年他繼續(xù)發(fā)展量子論，從 。在這項(xiàng)研究中他把統(tǒng)計(jì)物理概念和量子論結(jié)合起來，提出自發(fā)發(fā)射及受激發(fā)射等概念。從量子論的基礎(chǔ)直到受激發(fā)射概念，對(duì)天體物理學(xué)有很大的影響。其中受激發(fā)射概念，為 60 年代蓬勃發(fā)展起來的激光技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。分子運(yùn)動(dòng)論愛因斯坦在 《根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)論研究靜止液體中懸浮微粒的運(yùn)動(dòng)》一文中，以原子論解釋布朗運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)是一些極小的微粒懸浮在液體中的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，首先被。 3 年后 ，法國(guó)物理學(xué)家 理論預(yù)測(cè)，從而解決了半個(gè)多世紀(jì)來科學(xué)界和哲學(xué)界爭(zhēng)論不休的原子是否存在 37 的問題，使原子假說成為一種基礎(chǔ)鞏固的科學(xué)理論。 相對(duì)論作為愛因斯坦終生事業(yè)的標(biāo)志是他的相對(duì)論。他在 1905 年發(fā)表的題為《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》的論文中，完整地提出了狹義相對(duì)論，在很大程度上解決了 19 世紀(jì)末出現(xiàn)的經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)，推動(dòng)了整 個(gè)物理學(xué)理論的革命。 19世紀(jì)末是物理學(xué)的變革時(shí)期，新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沖擊著伽利略、 經(jīng)典物理學(xué)體系。以 論框架上解決舊理論與新事物之間的矛盾。愛因斯坦則認(rèn)為出路在于對(duì)整個(gè)理論基礎(chǔ)進(jìn)行根本性的變革。他根據(jù)慣性參考系的相對(duì)性和光速的不變性這兩個(gè)具有普遍意義的概括，改造了經(jīng)典物理學(xué)中的時(shí)間、空間及運(yùn)動(dòng)等基本概念，否定了絕對(duì)靜止空間的存在 ，否定了同時(shí)概念的絕對(duì)性。在這一體系中，運(yùn)動(dòng)的尺子要縮短，運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘要變慢。狹義相對(duì)論最出色的成就之一是揭示了能量和 質(zhì)量之間的聯(lián)系，質(zhì)量 (m)和能量 (E)的相當(dāng)性： E＝ mc2，是作為相對(duì)論的一個(gè)推論。由此可以解釋放射性元素（如鐳）所以能放出大量能量的原因。質(zhì)能相當(dāng)性是原子物理學(xué)和粒子物理學(xué)的理論基礎(chǔ)，滿意地解釋了長(zhǎng)期存在的恒星能源的疑難問題。狹義相對(duì)論已成為后來解釋高能天體物理現(xiàn)象的一種基本的理論工具。 狹義相對(duì)論建立后，愛因斯坦力圖把相對(duì)性原理的適用范圍擴(kuò)大到非慣性系。他從伽利略發(fā)現(xiàn)的引力場(chǎng)中一切物體都具有同一加速度（即慣性質(zhì)量同引力質(zhì)量相等）的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，于 1907 年提出了等效原理： “ 引力場(chǎng)同參照系的相當(dāng)?shù)募铀俣仍?物理上完全等價(jià)。 ” 并且由此推論：在引力場(chǎng)中 ，時(shí)鐘要走快，光波波長(zhǎng)要變化，光線要彎曲。經(jīng)過多年的努力，終于在 1915 年建立了本質(zhì)上與牛頓引力理論完全不同的引力理論 —— 廣義相對(duì)論。根據(jù)廣義相對(duì)論，愛因斯坦推算出水星近日點(diǎn)反常進(jìn)動(dòng)，同觀測(cè)結(jié)果完全一致，解決了 60多年來天文學(xué)一大難題。同時(shí)，他推斷由遙遠(yuǎn)的恒星所發(fā)的光，在經(jīng)過太陽附近會(huì)彎曲（見光線引力偏折）。這一預(yù)言于 1919 年由 .。1916 年，他預(yù)言引力波的存在。后人通過對(duì) 1974 年發(fā)現(xiàn)的射電脈沖雙星 PSR1913＋ 16 的周期性 變化進(jìn)行了四年的連續(xù)觀測(cè) ， 1979年宣布間接證實(shí)了引力波的存在，對(duì)廣義相對(duì)論又是一個(gè)有力的證明。 廣義相對(duì)論建立后，愛因斯坦試圖把廣義相對(duì)論再加以推廣，使它不僅包括引力場(chǎng)，也包括電磁場(chǎng)，就是說要尋求一種統(tǒng)一場(chǎng)理論，用場(chǎng)的概念來解釋物質(zhì)結(jié)構(gòu)和量子現(xiàn)象 。由于這是當(dāng)時(shí)沒有條件解決的難題，他工作了 25 年之久，至逝世前仍未完成。 70 年代和80 年代一系列實(shí)驗(yàn)有力地支持電弱統(tǒng)一理論，統(tǒng)一場(chǎng)論的思想以新的形式又開始活躍起來。社會(huì)進(jìn)步事業(yè) 愛因斯坦在科學(xué)思想上的貢獻(xiàn) ，歷史上只有 白尼、 以與之媲美?？墒菒垡蛩固共⒉话炎约旱淖⒁饬ο抻谧匀豢茖W(xué)領(lǐng)域，以極大的熱忱關(guān)心社會(huì)，關(guān)心政治。在第一次世界大戰(zhàn)期間，他投入公開的和地下的反戰(zhàn)活動(dòng)。 1933 年納粹攫取德國(guó)政權(quán)后，愛因斯坦是科學(xué)界首要的受迫害對(duì)象，幸而當(dāng)時(shí)他在美國(guó)講學(xué) ，未遭毒手。 1939 年獲悉鈾核裂變及其鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)現(xiàn)，在匈牙利物理學(xué)家 ，上書羅斯福總統(tǒng)，建議研制原子彈，以防德國(guó)搶先。于是羅斯福決心制造原子彈，于1945 年在新墨西哥州試驗(yàn)成功。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前夕 ，美國(guó)在日本廣島和長(zhǎng)崎上空投擲原子彈，愛因斯坦對(duì)此強(qiáng)烈不滿。戰(zhàn) 后，為開展反對(duì)核戰(zhàn)爭(zhēng)的和平運(yùn)動(dòng)和反對(duì)美國(guó)國(guó)內(nèi)法西斯危險(xiǎn)，進(jìn)行了不懈的斗爭(zhēng)。愛因斯坦對(duì)當(dāng)時(shí)中國(guó) 38 勞動(dòng)人民的苦難寄予深切同情。九一八事變后，他一再向各國(guó)呼吁，用聯(lián)合的經(jīng)濟(jì)抵制的辦法制止日本對(duì)華軍事侵略。 1936 年沈鈞儒等 “ 七君子 ” 因主張抗日被捕，他熱情參與了正義的營(yíng)救和聲援。 三、 核物理和粒子物理 十九世紀(jì)末，倫琴射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)，人們認(rèn)識(shí)到原子不是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的最小單位，人們的認(rèn)識(shí)進(jìn)入原子核層次，基本粒子也不基本。 1932 年盧瑟福發(fā)現(xiàn)了中子。 中子不帶電，用中子做炮彈轟擊重核，易于進(jìn)入原子核內(nèi)部，為此，科學(xué)家 制造了中子源，實(shí)現(xiàn)重核裂變。首先發(fā)現(xiàn)原子核裂變的是德國(guó)物理學(xué)家哈恩 。 核裂變和核聚變 核裂變是一個(gè)原子核分裂成幾個(gè)原子核的變化。只有一些質(zhì)量非常大的原子核像鈾、釷等才能發(fā)生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個(gè)中子以后會(huì)分裂成兩個(gè)或更多個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)放出二個(gè)到三個(gè)中子和很大的能量，又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變 …… ，使過程持續(xù)進(jìn)行下去，這種過程稱作鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。原子核在發(fā)生核裂變時(shí)，釋放出巨大的能量稱為原子核能，俗稱原子能。 1 克鈾235 完全發(fā)生核裂變后放出的能量相當(dāng)于燃燒 噸煤所產(chǎn)生的能量。比原子彈威 力更大的核武器是氫彈，就是利用核聚變來發(fā)揮作用的。核聚變的過程與核裂變相反，是幾個(gè)原子核聚合成一個(gè)原子核的過程。只有較輕的原子核才能發(fā)生核聚變，比如氫的同位素氘、氚等。核聚變也會(huì)放出巨大的能量，而且比核裂變放出的能量更大。太陽內(nèi)部連續(xù)進(jìn)行著氫聚變成氦過程，它的光和熱就是由核聚變產(chǎn)生的。 39 原子彈和氫彈 建造原子彈的關(guān)鍵在于能否獲得高濃縮的鈾 235 和钚 239 這兩種核裝料。自從美國(guó)物理化學(xué)家尤雷發(fā)明了用氣體擴(kuò)散法提取鈾 235 以后，美國(guó)政府就在1943年建造了規(guī)模巨大的鈾氣體擴(kuò)散工廠，生產(chǎn)出為制造原子彈 所需要的大量鈾 235核裂變?nèi)剂?。而另外一種核裂變?nèi)剂项?239 也在華盛頓州的漢福特原子能中心的生產(chǎn)堆上，經(jīng)過同位素分離最后被獲得。原子彈就是利用這兩種核裂變?nèi)剂系牧炎冩準(zhǔn)椒磻?yīng)所釋放出的巨大能量，來達(dá)到殺傷破壞的一種爆炸性核武器。 在原子彈的研制過程中，最值得一提的是美國(guó)杰出的物理學(xué)家奧本海默的重要貢獻(xiàn)。就在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前后，他已被公認(rèn)是世界上十名首席理論物理學(xué)家之一。加上他所具有的特殊才能和組織管理能力，使他在 1942 年夏天被美國(guó)政府正式任命為設(shè)計(jì)和制造原子彈的主要負(fù)責(zé)人。由他直接領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督管理研 制原子武器的“冶金計(jì)劃”，當(dāng)時(shí)他只有 38 歲，在所有領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)與戰(zhàn)爭(zhēng)勝利有關(guān)的歷史使命的科學(xué)家中，他是最年輕的一位。后來的結(jié)果表明他確是一位令人滿意的非常杰出的科學(xué)家，因而人們常把他稱為原子彈之父，即第一個(gè)制成原子彈的人。 當(dāng)時(shí)各種大小問題幾乎多達(dá)好幾百個(gè)，而奧本海默最成功之處就是能集思廣益，抓住其中最主要的問題，這就是能引起原子彈爆炸所需要的“臨界質(zhì)量”問題。而所謂臨界質(zhì)量是指使裂變物質(zhì)在特定條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所需的最少裂變物質(zhì)的數(shù)量，與臨界質(zhì)量相對(duì)應(yīng)的裂變物質(zhì)的體積被叫作 臨界體積。顯然這些都是核武器裝料中所涉及的重要問題，它同裂變物質(zhì)的種類、純度、密度以及裝料的幾何形狀和特殊的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。 從結(jié)構(gòu)上看，我們可把原子彈看成是由核裝料、引爆裝置和彈殼等部分組成的。一旦引爆后，普通炸藥把核燃料迅速地推合在一起，形成不可控的裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。而堅(jiān)固的彈體能使反應(yīng)有充裕的時(shí)間，可提高核爆炸的威力。另外根據(jù)起爆裝置構(gòu)造的不同，原子彈的具體結(jié)構(gòu)可分成槍型和內(nèi)爆型兩大類。 1945 年 8 月 6 日，美國(guó)投在日本廣島的第一顆原子彈，就是這種槍型結(jié)構(gòu)式原子彈，代號(hào)“小男孩” (也 叫瘦子 )。它的核裝料為鈾 235，同位素純度為 ％。總裝料為 16～ 25 公斤鈾 235。核彈總重約 4100 公斤，彈直徑約為 7l 厘米，彈長(zhǎng)約 30 厘米。由前可知一公斤鈾 235(或钚 239)全部裂變將釋放大約 18000 噸梯思梯當(dāng)量。由此可見其核裝料利用率很低還不到 5％。 40 第二種類型的原子彈是“內(nèi)爆型”原子彈，它是一個(gè)利用雙層普通烈性炸藥制成的球形裝置，在球的中心安置著一個(gè)小于臨界質(zhì)量的核裝料小球，小球的外圍為反射層。球心處裝有用來引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的中子源。通過電雷管同步點(diǎn)火，使外層炸藥各點(diǎn)同時(shí)起爆，這 樣就能形成一種向球心聚焦的壓縮波 (又稱內(nèi)爆波 )，而小球瞬間將受到猛烈的向心壓緊力，結(jié)果使核裝料密度大大增加，達(dá)到超臨界質(zhì)量條件。此時(shí)可用球心上的中子源控制點(diǎn)火時(shí)間，等到壓縮波效應(yīng)最大時(shí)，在中子源作用下形成核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，最后引起威力巨大的核爆炸。由于這種“內(nèi)爆型”結(jié)構(gòu)的原子彈產(chǎn)生壓縮效應(yīng)的時(shí)間遠(yuǎn)比“槍型”結(jié)構(gòu)的合攏時(shí)間為短，因此可避免過早點(diǎn)火的缺點(diǎn)。這樣在“槍型”結(jié)構(gòu)中難于安全應(yīng)用的钚 239 裝料，往往能在“內(nèi)爆型”結(jié)構(gòu)中被采用。 1945 年 8 月 9 日，美軍投在日本長(zhǎng)崎的第二顆原子彈，就是采用“內(nèi)爆型” 結(jié)構(gòu)，用钚 239 作核裝料的炸彈。它由三個(gè)同心球構(gòu)成，外球殼用鈾 238作反射層，內(nèi)球是兩個(gè)次臨界質(zhì)量的钚半球，而中心則是一個(gè)乒乓球大小的鈹球作為內(nèi)中子源，即從钚 239 所放射的α粒子作用于鈹就能產(chǎn)生中子。在超臨界條件下，钚 — 鈹中子源能加速鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行，并能保證在規(guī)定的瞬間發(fā)生核爆炸的可靠性。而球體外面是兩層楔形烈性炸藥組成的炸藥球，每層有 36 小塊。同時(shí)為了能可靠地同時(shí)引爆，每塊安上兩個(gè)電雷管。彈體總重約 4500 公斤，其中钚 239 的裝料為 5～ 10 公斤。外形尺寸高為 米，而最粗處的直徑約為，因此人們 把它叫做“胖子”。 然而，原子彈的研制工作畢竟是一項(xiàng)耗資巨大的工程。美國(guó)政府差不多在整整四年時(shí)間內(nèi)，調(diào)集了 15 萬科技人員，動(dòng)用了全國(guó)三分之一的電力，總共花費(fèi)了 20 多億美元。共制造了三校原子彈，除了投放在日本廣島和長(zhǎng)崎的兩顆外，還有 — 顆是在 1945 年 7 月 16 日凌晨 5 時(shí)半用來進(jìn)行原子彈爆炸試驗(yàn)的。這是一個(gè)根據(jù)內(nèi)爆型原理設(shè)計(jì)的钚試驗(yàn)裝置。其準(zhǔn)備工作從當(dāng)年 6 月底開始，試爆地點(diǎn)選在離洛斯阿拉莫斯約 160 公里的阿拉莫戈多附近的沙漠里進(jìn)行。這里四面環(huán)山，人煙稀少，很適合安全和保密等試驗(yàn)條件。 全部試驗(yàn)工作 都是按照原定計(jì)劃進(jìn)行的，而且取得了圓滿的結(jié)果。所有這一切也是和奧本海默得力的指揮和周密計(jì)劃分不開的。原子彈試爆裝置被安裝在預(yù)先專門設(shè)計(jì)建造好的鋼塔上，遠(yuǎn)距離控制的引爆裝置是由一系列十分復(fù)雜的電子儀器所組成的。操縱中心離鋼塔幾公里，能把爆炸過程中的各種情況詳細(xì)地記錄下來。定時(shí)信號(hào)正確無誤地告訴人們?cè)訌椉磳⒈ǖ臅r(shí)間。 在爆炸前 20 分鐘，全體工作人員各就各位，而在營(yíng)地上的人們都奉令臉向地面，腳朝爆炸方向臥倒，并用雙手蒙住閉起的眼瞧。爆炸的時(shí)刻終于到了，一瞬間，天空中出現(xiàn)了比幾千個(gè)太陽還要亮的閃光。 幾秒鐘后，人們就聽到由強(qiáng)大的沖擊波所形成的隆隆巨響。此時(shí)人們才能翻身站起，并戴上事先準(zhǔn)備好的黑色防護(hù)眼鏡進(jìn)行觀看。只見一個(gè)大火球似 41 的五顏六色的火云，上下不斷翻滾，并逐漸擴(kuò)大向天空升起，最后形成巨大的蘑菇云，扶搖直上成為高達(dá)十公里的擎天柱，其情景十分壯觀。同時(shí)也測(cè)得了原子彈內(nèi)部本身的演變情況，其中包括爆炸威力的大小、波及的范圍以及爆炸后在地面上和空氣中所產(chǎn)生的放射性污染程度，等等。 當(dāng)時(shí)在場(chǎng)參觀的約有 1000 多名各方面代表，其中有放射醫(yī)學(xué)家、氣象學(xué)家、工程師、數(shù)學(xué)家、爆炸專家、軍事參謀、政府官員 和英國(guó)等外國(guó)政府代表。大家對(duì)原子彈的巨大爆炸威力 (相當(dāng)于 20200 噸黃色炸藥 )感到非常震驚。在半徑為 公里范圍內(nèi)，所有蔬菜、各種動(dòng)物 (試驗(yàn)前預(yù)先安置好的 )以及其它各種有生命的東西都被破壞無遺，就連一條響尾蛇或一根青草都劫數(shù)難逃。而半徑 360 米以內(nèi)的砂石，都因高溫變成綠黃色玻璃狀物質(zhì)。 至于供試驗(yàn)用的那座高塔也完全被高溫蒸發(fā)得無影無蹤，卻留下了一個(gè)邊緣傾斜的大坑。當(dāng)時(shí)即使被人們一向認(rèn)為是冷靜和理智的費(fèi)米，平時(shí)他總是自己開車，此時(shí)也無力自己開車了，只得由他的同事駕駛汽車送他回家。 第一顆原子 彈首次試爆成功的消息，很快傳遍了曼哈頓工程區(qū)的每一個(gè)角落。特別是那些直接參加試制工作的科學(xué)家和工作人員，他們更是被原子彈的巨大破壞力和強(qiáng)烈的放射性污染而深感不安。為此許多人曾聯(lián)名向有關(guān)當(dāng)局遞交了請(qǐng)?jiān)笗?，反?duì)輕率使用這種武器來對(duì)付當(dāng)時(shí)的敵國(guó)日本，并且要求美國(guó)政府立即著手對(duì)這種新式武器必須實(shí)行國(guó)際監(jiān)督。但是所有這一切絲毫也