【導讀】客觀世界及其內在規(guī)律性的反映與認識。其外延則包括迄今為止人類所從事的?？茖W分為自然科學和社會科學兩大類，今天所說的科學一般指。自然科學是人類對自然界各種物質與物質。在近代科學產生以前，自然科學還僅僅?；a生了不同的學科，才使自然科學從哲學中分離出來。制作和使用工具是技術的主要特征。研究人類認識自然、改造自然的歷史。我國在1982年召開了全國科技史教學會。步較晚，從事這一專業(yè)的人數不多，發(fā)展水平較低。族的振興，一個國家的強盛離不開科技，高科技更是一個國家綜合國力的體現。新信息，掌握新資料，從而開發(fā)智力，增強科研能力。自然科學的發(fā)展經歷了從低級到高級、從樸素到辨證的過程。人類社會的起源和科技萌芽。業(yè)學習都不容易，我們所要學的是自然科學的發(fā)展給人類社會所帶來的影響。目前發(fā)現最早的在東非肯尼亞地區(qū)。學說被普遍接受所需要的豐富證據。人不僅會使用工具，而且會制造工具，這是人和動物的本質區(qū)別。

　　

【正文】 解決舊理論與新事 物之間的矛盾。愛因斯坦則認為出路在于對整個理論基礎進行根本性的變革。他根據慣性參考系的相對性和光速的不變性這兩個具有普遍意義的概括，改造了經典物理學中的時間、空間及運動等基本概念，否定了絕對靜止空間的存在 ，否定了同時概念的絕對性。在這一體系中，運動的尺子要縮短，運動的時鐘要變慢。狹義相對論最出色的成就之一是揭示了能量和質量之間的聯系，質量 (m)和能量 (E)的相當性： E＝ mc2，是作為相對論的一個推論。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。質能相當性是原子物理學和粒子物理學的理論基礎，滿意 地解釋了長期存在的恒星能源的疑難問題。狹義相對論已成為后來解釋高能天體物理現象的一種基本的理論工具。 狹義相對論建立后，愛因斯坦力圖把相對性原理的適用范圍擴大到非慣性系。他從伽利略發(fā)現的引力場中一切物體都具有同一加速度（即慣性質量同引力質量相等）的實驗事實，于 1907 年提出了等效原理： “ 引力場同參照系的相當的加速度在物理上完全等價。 ” 并且由此推論：在引力場中 ，時鐘要走快，光波波長要變化，光線要彎曲。經過多年的努力，終于在 1915 年建立了本質上與牛頓引力理論完全不同的引力理論 —— 廣義相對論。根據廣義相對 論，愛因斯坦推算出水星近日點反常進動，同觀測結果完全一致，解決了 60多年來天文學一大難題。同時，他推斷由遙遠的恒星所發(fā)的光，在經過太陽附近會彎曲（見光線引力偏折）。這一預言于 1919 年由 .。1916 年，他預言引力波的存在。后人通過對 1974 年發(fā)現的射電脈沖雙星 PSR1913＋ 16 的周期性變化進行了四年的連續(xù)觀測 ， 1979年宣布間接證實了引力波的存在，對廣義相對論又是一個有力的證明。 廣義相對論建立后，愛因斯坦試圖把廣義相對論再加以推廣，使它不僅包括引力場，也包括電磁場 ，就是說要尋求一種統(tǒng)一場理論，用場的概念來解釋物質結構和量子現象 。由于這是當時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 年代一系列實驗有力地支持電弱統(tǒng)一理論，統(tǒng)一場論的思想以新的形式又開始活躍起來。社會進步事業(yè) 愛因斯坦在科學思想上的貢獻 ，歷史上只有 白尼、 ?？墒菒垡蛩固共⒉话炎约旱淖⒁饬ο抻谧匀豢茖W領域，以極大的熱忱關心社會，關心政治。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。 1933 年納粹攫取德國政權后，愛因斯坦是科學界 首要的受迫害對象，幸而當時他在美國講學 ，未遭毒手。 1939 年獲悉鈾核裂變及其鏈式反應的發(fā)現，在匈牙利物理學家 ，上書羅斯?？偨y(tǒng)，建議研制原子彈，以防德國搶先。于是羅斯福決心制造原子彈，于1945 年在新墨西哥州試驗成功。第二次世界大戰(zhàn)結束前夕 ，美國在日本廣島和長崎上空投擲原子彈，愛因斯坦對此強烈不滿。戰(zhàn)后，為開展反對核戰(zhàn)爭的和平運動和反對美國國內法西斯危險，進行了不懈的斗爭。愛因斯坦對當時中國 38 勞動人民的苦難寄予深切同情。九一八事變后，他一再向各國呼吁，用聯合的經濟抵制的辦法制止日本對華軍事 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救和聲援。 三、 核物理和粒子物理 十九世紀末，倫琴射線、放射性和電子的發(fā)現，人們認識到原子不是物質結構的最小單位，人們的認識進入原子核層次，基本粒子也不基本。 1932 年盧瑟福發(fā)現了中子。 中子不帶電，用中子做炮彈轟擊重核，易于進入原子核內部，為此，科學家制造了中子源，實現重核裂變。首先發(fā)現原子核裂變的是德國物理學家哈恩 。 核裂變和核聚變 核裂變是一個原子核分裂成幾個原子核的變化。只有一些質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 原子核在吸收一個中子以后會分裂成兩個或更多個質量較小的原子核，同時放出二個到三個中子和很大的能量，又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變 …… ，使過程持續(xù)進行下去，這種過程稱作鏈式反應。原子核在發(fā)生核裂變時，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于燃燒 噸煤所產生的能量。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，是幾個原子核聚合成一個原子核的過程。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。核聚變也會放出巨大的能 量，而且比核裂變放出的能量更大。太陽內部連續(xù)進行著氫聚變成氦過程，它的光和熱就是由核聚變產生的。 39 原子彈和氫彈 建造原子彈的關鍵在于能否獲得高濃縮的鈾 235 和钚 239 這兩種核裝料。自從美國物理化學家尤雷發(fā)明了用氣體擴散法提取鈾 235 以后，美國政府就在1943年建造了規(guī)模巨大的鈾氣體擴散工廠，生產出為制造原子彈所需要的大量鈾 235核裂變燃料。而另外一種核裂變燃料钚 239 也在華盛頓州的漢福特原子能中心的生產堆上，經過同位素分離最后被獲得。原子彈就是利用這兩種核裂變燃料的裂變鏈式反應所釋放出的巨大能量 ，來達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杰出的物理學家奧本海默的重要貢獻。就在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前后，他已被公認是世界上十名首席理論物理學家之一。加上他所具有的特殊才能和組織管理能力，使他在 1942 年夏天被美國政府正式任命為設計和制造原子彈的主要負責人。由他直接領導監(jiān)督管理研制原子武器的“冶金計劃”，當時他只有 38 歲，在所有領導這項與戰(zhàn)爭勝利有關的歷史使命的科學家中，他是最年輕的一位。后來的結果表明他確是一位令人滿意的非常杰出的科學家，因而人們常把他稱為原子彈之 父，即第一個制成原子彈的人。 當時各種大小問題幾乎多達好幾百個，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“臨界質量”問題。而所謂臨界質量是指使裂變物質在特定條件下，能夠實現自持鏈式反應所需的最少裂變物質的數量，與臨界質量相對應的裂變物質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，它同裂變物質的種類、純度、密度以及裝料的幾何形狀和特殊的結構等因素有關。 從結構上看，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式反應。而堅固的彈體能使反應有充裕的時間，可提高核爆炸的威力。另外根據起爆裝置構造的不同，原子彈的具體結構可分成槍型和內爆型兩大類。 1945 年 8 月 6 日，美國投在日本廣島的第一顆原子彈，就是這種槍型結構式原子彈，代號“小男孩” (也叫瘦子 )。它的核裝料為鈾 235，同位素純度為 ％?？傃b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“內爆型”原子彈，它是一個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小于臨界質量的核裝料小球，小球的外圍為反射層。球心處裝有用來引發(fā)鏈式反應的中子源。通過電雷管同步點火，使外層炸藥各點同時起爆，這樣就能形成一種向球心聚焦的壓縮波 (又稱內爆波 )，而小球瞬間將受到猛烈的向心壓緊力，結果使核裝料密度大大增加，達到超臨界質量條件。此時可用球心上的中子源控制點火時間，等到壓縮波效應最大時，在中 子源作用下形成核裂變鏈式反應，最后引起威力巨大的核爆炸。由于這種“內爆型”結構的原子彈產生壓縮效應的時間遠比“槍型”結構的合攏時間為短，因此可避免過早點火的缺點。這樣在“槍型”結構中難于安全應用的钚 239 裝料，往往能在“內爆型”結構中被采用。 1945 年 8 月 9 日，美軍投在日本長崎的第二顆原子彈，就是采用“內爆型”結構，用钚 239 作核裝料的炸彈。它由三個同心球構成，外球殼用鈾 238作反射層，內球是兩個次臨界質量的钚半球，而中心則是一個乒乓球大小的鈹球作為內中子源，即從钚 239 所放射的α粒子作用于鈹就能 產生中子。在超臨界條件下，钚 — 鈹中子源能加速鏈式反應的進行，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。同時為了能可靠地同時引爆，每塊安上兩個電雷管。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耗資巨大的工程。美國政府差不多在整整四年時間內，調集了 15 萬科技人員，動用了全國三分之一的電力，總共花費了 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崎的兩顆外，還有 — 顆是在 1945 年 7 月 16 日凌晨 5 時半用來進行原子彈爆炸試驗的。這是一個根據內爆型原理設計的钚試驗裝置。其準備工作從當年 6 月底開始，試爆地點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行。這里四面環(huán)山，人煙稀少，很適合安全和保密等試驗條件。 全部試驗工作都是按照原定計劃進行的，而且取得了圓滿的結果。所有這一切也是和奧本海默得力的指揮和周密計劃分不開的。原子彈試爆裝置被安裝在預先專門設計建造好的鋼塔上，遠距離控制的引爆裝置是由一系列十分復雜的 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地記錄下來。定時信號正確無誤地告訴人們原子彈即將爆炸的時間。 在爆炸前 20 分鐘，全體工作人員各就各位，而在營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。爆炸的時刻終于到了，一瞬間，天空中出現了比幾千個太陽還要亮的閃光。 幾秒鐘后，人們就聽到由強大的沖擊波所形成的隆隆巨響。此時人們才能翻身站起，并戴上事先準備好的黑色防護眼鏡進行觀看。只見一個大火球似 41 的五顏六色的火云，上下不斷翻滾，并逐漸擴大向天空升起， 最后形成巨大的蘑菇云，扶搖直上成為高達十公里的擎天柱，其情景十分壯觀。同時也測得了原子彈內部本身的演變情況，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生的放射性污染程度，等等。 當時在場參觀的約有 1000 多名各方面代表，其中有放射醫(yī)學家、氣象學家、工程師、數學家、爆炸專家、軍事參謀、政府官員和英國等外國政府代表。大家對原子彈的巨大爆炸威力 (相當于 20200 噸黃色炸藥 )感到非常震驚。在半徑為 公里范圍內，所有蔬菜、各種動物 (試驗前預先安置好的 )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難逃。而半徑 360 米以內的砂石，都因高溫變成綠黃色玻璃狀物質。 至于供試驗用的那座高塔也完全被高溫蒸發(fā)得無影無蹤，卻留下了一個邊緣傾斜的大坑。當時即使被人們一向認為是冷靜和理智的費米，平時他總是自己開車，此時也無力自己開車了，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)的每一個角落。特別是那些直接參加試制工作的科學家和工作人員，他們更是被原子彈的巨大破壞力和強烈的放射性污染而深感不安。為此許多人曾聯名向有關當局遞 交了請愿書，反對輕率使用這種武器來對付當時的敵國日本，并且要求美國政府立即著手對這種新式武器必須實行國際監(jiān)督。但是所有這一切絲毫也沒有觸動美國政府為了贏得戰(zhàn)爭勝利而進行研制新式炸彈的既定方針，它還是一心想使用原子彈。 原來積極要求愛因斯坦寫信給當時美國總統(tǒng)羅斯福敦促盡快發(fā)展核彈的西拉德，此時此刻也意識到這件事的嚴重性。為此他就又起草了不要使用原子彈的請愿書，并征集了 69 位著名科學家的簽名，最后把請愿書直接送到了杜魯門總統(tǒng)的手里。而總統(tǒng)的科學顧問又把此事提交給由奧本海默、勞倫斯、費米和康普頓四人所組成 的臨時科學討論小組，請他們提出如何對待這一問題的決策報告。 當時康普頓在建議書中曾寫下了這樣一段話來表明他的意見：“在使原子力量能為人類利用的偉大創(chuàng)舉中，我們都為自己曾經貢獻自己一份智能而感到歡欣和驕傲。然而這真是一幕悲劇，這種巨大無比的力量將第一次被用來進行傷害人類的勾當。不過，如果因此而能得以縮短戰(zhàn)爭的時間，并能拯救更多的生靈，如果它能意味著人類將更接近放棄用戰(zhàn)爭作為解決爭端的時刻。那才是我們內心真正的期望，才是我們敢于使用原子彈的論點”。 另外他對科學家的討論結果又寫道：“我們科學界的 同事們，對于使用這種武器的意見頗不一致，大家建議的范圍很廣，從純技術性的示威到直接投擲原子彈迫使敵人投降的策略都有……”。 42 最后，科學顧問們?yōu)榱双@得一個能代表大家看法的折衷意見，就進一步征求那些了解當時戰(zhàn)爭形勢人們的看法，并請他們投票表決。其分工如下：奧本海默負責洛斯阿拉莫斯地區(qū)；勞倫斯負責柏克萊；康普頓負責芝加哥。結果在芝加哥“冶金研究所”有 87％的人贊成將原子彈用于戰(zhàn)場。 這樣一來，美國官方決策人物不但取得了能實際使用原子彈的物質條件，而且也為原子彈的使用作了輿論上的準備?？傊?，這樣就為 最終能在日本投擲原子彈鋪平了道路。 當然，第二次世界大戰(zhàn)本身是由帝國主義國家間的壟斷資本集團，為了爭奪殖民地而引起的。但到 1945 年 8 月，希特勒在蘇聯紅軍的沉重打擊下早已