【正文】 幾十公里，而密度則大得驚人，它的外殼的密度約為1011～1014克／厘米3，里層密度約為1014～1015克／厘米3，內(nèi)部密度則更達1016克／厘米3。黑洞也是廣義相對論所預(yù)言的一種天體。因為對于任何探測手段來說它完全是“黑”的，所以把這種天體稱為黑洞。70年代中期又有人推斷黑洞不是完全“黑”的，它也可能向外輻射，甚至會出現(xiàn)劇烈爆發(fā)?，F(xiàn)代宇宙模型的研究始于愛因斯坦。所謂“有限無邊”的意思，是說宇宙空間是一個彎曲的封閉體，它的體積是有限的。愛因斯坦的假說給了人們很大的啟發(fā)，不過他的靜態(tài)觀點并不為人們所信服。此后相繼出現(xiàn)了多種假設(shè)，其中主要的有如下述。此時天文觀測有了很大的進步，天文觀測表明銀河以外的星系普遍有光譜紅移現(xiàn)象，就是說它們都在遠離我們而去。這樣，河外星系的紅移現(xiàn)象就給了膨脹宇宙模型以有力的支持。一些新的觀測資料已經(jīng)說明哈勃關(guān)系應(yīng)當作某些修正，河外星系的譜線紅移究竟能不能以多普勒效應(yīng)來解釋也是一個問題。這個學說認為，宇宙始于約200億年前爆炸的一個高溫、高密度的“原始火球”，它由光子和其他基本粒子所組成，它的起始溫度高達1032K，爆炸1分鐘后它的溫度降至約1010K，基本粒子開始結(jié)合成原子核，溫度緩慢下降，幾十萬年后降至約109K，形成了氫、氦等原子，繼續(xù)降至約106K后核反應(yīng)逐漸停止，宇宙則繼續(xù)膨脹，至溫度為幾千度時輻射減退，這時宇宙間的物質(zhì)主要為氣態(tài)物質(zhì)，其后彌散于空間中的物質(zhì)慢慢聚集成星云，進一步演化成為各種各樣的天體。后來宇宙背景輻射的發(fā)現(xiàn)給了人們很大的鼓舞，因為它使爆炸宇宙模型的這個預(yù)言成為真實。我們記得，當人們的知識從宏觀領(lǐng)域進入微觀領(lǐng)域的時候曾經(jīng)發(fā)生過許多困惑。需要注意的是，天文學家們所討論的宇宙是指以天文觀測手段所能觀測到的一切，與哲學家們所討論的宇宙含義不完全相同，以往曾有人分不清這兩個概念的區(qū)別，由此而對現(xiàn)代宇宙學所討論的問題橫加指責，在蘇聯(lián)和在我國都曾經(jīng)發(fā)生過這種令人啼笑皆非的情況，但愿這種事情永遠成為過去。 第四節(jié) 地學的重大突破本世紀以來，地質(zhì)科學活動的規(guī)?？涨皵U大，探測手段不斷更新，人們認識到了更多、更豐富的地質(zhì)現(xiàn)象，地質(zhì)學的理論性更強，它在實踐中的作用也更大了。不過，也有學者注意到世界地圖上非洲西海岸與南美洲東海岸的鋸齒狀擬合，由此而猜測這兩塊大陸原先可能連接在一起，后來才分離成為兩塊大陸，這就是說大陸曾經(jīng)發(fā)生過橫向的移動。德國氣象學家和地球物理學家韋格納(Alfred Lothar Wegener，1880～1930)也是受到非洲和南美洲海岸線的吻合這一事實的啟發(fā)開始思考這個問題的。他的主要觀點是：大陸為較輕的剛性硅鋁質(zhì)所組成，它漂浮在較重的硅鎂質(zhì)之上，距今大約2．5億年前，大陸是一塊完整的、單一的大陸，它的位置約在今天北極到非洲的周圍。韋格納的學說比較圓滿地解釋了今日大西洋兩岸的輪廓、地形、地質(zhì)構(gòu)造、古生物群落的相似性等一系列現(xiàn)象。韋格納認為，使大陸產(chǎn)生漂移的力量來自兩個方面：一是地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的力；二是太陽和月亮的吸引所產(chǎn)生的自東向西推動的力。從那時候直至本世紀40年代的幾十年內(nèi)，大陸漂移說幾乎銷聲匿跡。1928年霍姆斯就此提出了“地幔對流說”。當兩股地幔流相向流動而匯合時將向下流動，它的擠壓力和向下運動的力量使陸塊下沉而造成了海洋和地槽。霍姆斯對他自己的想法沒有信心，說這只是“純屬臆想的概念”。然而，他所“臆想”的一些證據(jù)后來竟然在海洋里找到了。本世紀30年代以后，出于軍事上和漁業(yè)上的目的以及石油和其他礦產(chǎn)資源開發(fā)的需要，系統(tǒng)的海洋調(diào)查工作規(guī)模不斷擴大。50年代以后更展開了大規(guī)模的國際合作，為海底地貌、海底地質(zhì)和海底地磁提供了十分豐富的資料，被海水所深深覆蓋著的洋底越來越清晰地展現(xiàn)在人們的眼前。1925～1927年德國調(diào)查船“流星號”的調(diào)查使人們知道，洋底并不像過去想象那樣平坦，而是存在著一系列山脈。在1957～1958年的“國際地球物理年”活動中，各國調(diào)查船合作以聲納探測洋底，證實了存在著一個遍及全球，跨越各大洋盆地，延伸達65000公里的海底山脈。大洋中脊突兀于海底，相對高差平均約為1～2公里，寬度在200～400公里左右。在海底山脈里找不到任何沉積巖的蹤跡，它完全由火成巖組成，巖石的年齡比大陸上的巖石年輕得多，最老的也不超過l～2億年。按照原先的想象，遠離大陸的大洋深處非常寧靜，但人們發(fā)現(xiàn)洋底頻繁發(fā)生地震，震中基本上都位于大洋中脊處。地球表面熱流量的平均值約為1．25微卡／厘米2秒，～3微卡／厘米2秒。磁性巖石之所以具有磁性，是因為這些巖石形成時被地球磁場所磁化的緣故，它的磁場方向必定與當時地球磁場的方向一致。這就表明地球磁極曾經(jīng)發(fā)生過多次倒轉(zhuǎn)。50年代美國“先鋒號”調(diào)查船在美國西部測量海底地磁，發(fā)現(xiàn)洋底巖石的磁場存在著有規(guī)律的變化，磁場的強度強弱相間并且磁場方向依次正逆變化。這就是“洋底磁條帶”。1963年英國劍橋大學博士研究生瓦因(Frederich John Vine，1939～ )和他年青的導師馬修斯(Drummond Hoyle Matthews，1931～ )認為，洋底磁條帶可能是沿大洋中脊噴發(fā)出的巖漿凝固時所打上的那時地球磁場的印記。他構(gòu)想了這樣一個圖像：地幔對流的上升處位于大洋中脊，地幔向兩側(cè)分流時把地殼拉開，由此而產(chǎn)生了中央裂谷，地下的巖漿在中央裂谷處溢出，凝固形成新的洋底地殼，洋底地殼不斷生成并且受到地幔流的拖曳，持續(xù)地向兩側(cè)擴張。他推算每隔兩三億年全部洋底地殼就要更新一次。巖漿自大洋中脊裂谷溢出后逐漸冷卻，獲得了與當時地球磁場方向相同的磁性，新的巖漿繼續(xù)涌出，已凝固的巖石則被推離中脊的兩邊而去，在這個過程中地球磁場多次倒轉(zhuǎn)，這樣就形成了磁條帶。 板塊構(gòu)造說的誕生 海底擴張說表明，以大洋中脊為中心的海底擴張必然引起大陸的運動，大陸漂移的機制得到了說明。勒比雄把整個地球巖石圈劃分為六大板塊，即太平洋板塊、歐亞板塊、澳洲板塊、非洲板塊、美洲板塊和南極洲板塊。板塊的運動造成了大陸的漂移。板塊邊界按其作用力的狀態(tài)可以分為三種情況：擠壓性狀態(tài)，即兩板塊相對運動而相互擠壓；引張性狀態(tài)，即兩板塊相背離去而相互牽引；剪切性狀態(tài)，即兩板塊之間有相對旋轉(zhuǎn)運動。板塊構(gòu)造說能夠說明許多地質(zhì)現(xiàn)象，使人們大為振奮，但是它仍然留下不少疑問。不少地質(zhì)學家認為這是地球科學史上的一次重大革命。R．Darwin，1809—1882)的《物種起源》—書的發(fā)表。也就是說，達爾文把現(xiàn)存的物種看成是進化的結(jié)果。他考察了物種在空間上的分布，還比較了古生物學所揭示出來的物種變化的結(jié)果，在長期考察中形成了“物種可變”的思想萌芽。他參加了養(yǎng)鴿俱樂部以及因賽馬和毛紡織業(yè)的需要而分別建立的養(yǎng)馬、養(yǎng)羊俱樂部的工作，同時，經(jīng)常同人工選擇的專家即育種和園藝工作者接觸。達爾文由此受到啟發(fā)，他認為大自然代替了人而把生物生殖、發(fā)育中所出現(xiàn)的偶然性變異，按照一種在生物與環(huán)境的斗爭以及種間和種內(nèi)的生存斗爭中實現(xiàn)的趨勢即“適者生存、不適者淘汰”的趨勢進行選擇，并且經(jīng)過遺傳把這種變異積累、加強和流傳下去，造成了現(xiàn)存的物種。當然，達爾文也承認：“照字面講，沒有疑問，自然選擇這用語是不確切的；然而……避免‘自然’一詞的擬人化是困難的；但我所謂的‘自然’，只是指許多自然法則的綜合作用及其產(chǎn)物而言，而法則則是我們所確定的各種事物的因果關(guān)系。自然選擇包括三個始終綜合發(fā)生作用的因素——變異性、遺傳性和由繁殖過剩而引起的生存斗爭。達爾文肯定了自然選擇是生物進化的根本動因。甚至達爾文的進化論思想最初是以達爾文與華萊士(A．R．Wallace，1823—1912)的通信形式提出的。只是在好友賴爾和J?胡克（．Hooker，1817—1911)的說服下，達爾文才同意將華萊土的論文和自己于1844年撰寫但未出版的約230頁論文的摘要在1858年?月1日舉行的倫敦林奈學會會議上同時宣讀，并于8月27日共同發(fā)表在學會的會議錄上?！庇H身與會的胡克說，論文激起了強烈的好奇心，但沒有“進行討論的跡象”。”問題在于僅僅發(fā)表通過自然選擇而進化的觀點是不夠的，與“聯(lián)合論文”相比，達爾文于次年(1859)發(fā)表的《物種起源》之所以引起歐洲科學界的軒然大波，并引發(fā)了生物學領(lǐng)域的一場革命，是因為達爾文給出大量富于挑戰(zhàn)性的觀察證據(jù)，并論證了個體生存的機會依賴于個體的特定變異，而最適合于環(huán)境的、因而最有可能通過遺傳保留下來的變異乃是進化的原料。華萊士認為，《物種起源》一書不僅使達爾文與牛頓齊名，而且他的工作將永遠成為19世紀最偉大的成就。如他認為自然選擇是進化的主導力量，或多或少有一點外因論的味道。自然選擇的條件是外部環(huán)境的變化，但自然選擇的根據(jù)是變異。又比如，他強調(diào)生存斗爭、特別是種內(nèi)斗爭，無視生物界的共生關(guān)系；強調(diào)進化的漸進性與緩慢性，而否認物種的突變即飛躍。無論如何，他由生物學的大量事實概括得出的生物進化論是人類對生物界認識的偉大成就，并給形而上學的物種不變論和宗教的神創(chuàng)論(即特創(chuàng)論)以沉重的打擊。首先是以“達爾文的斗犬”聞名于世的赫胥黎(1825—1895)在1863年出版的《人類在自然界的位置》中將人類納入生物界進化的譜系，提出著名的“人猿同祖論”；然后是達爾文本人于1871年在《人類的由來及其性選擇》一書中提出的“人是與某些較低級的古老物種一起，從同一祖先進化而來的”小心翼翼的結(jié)論；以及?？藸栐凇度祟惖倪M化》(1874)中將他在1866年提出的生物重演律用于人類進化方面，從而發(fā)展與深化了進化論。達爾文的貢獻不僅在于提出了物種進化的理論，更在于提出了一種進化的模式，以致許多學科只要涉及進化問題，就可以用這一模式來分析。這表明進化論已成為一種方法論思潮。這個學說認為，一切動植物都是由細胞發(fā)育而來，并且是由細胞和細胞產(chǎn)物所構(gòu)成的。施來登、施旺作出這種理論概括不是偶然的，而是長期實驗事實所揭示的結(jié)果。白1665年至19世紀30年代，人們利用顯微鏡觀察到了細胞的各種形態(tài)，如有的又細又長，有的則呈圓形。之后。正是在這個基礎(chǔ)上，施來登、施旺才做出了理論上的概括，得出一切有機體都是由細胞所構(gòu)成、細胞是生物結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)和有機體發(fā)育的起點的普遍結(jié)論。它說明所有生物均有共同的結(jié)構(gòu)，所有生物的生長不過是細胞的分裂和分化，生物的生理活動不過是細胞的機能。鑒于細胞理論對揭示自然界普遍聯(lián)系的巨大價值，恩格斯把這一理論同能量守恒定律和生物進化論等一起看成是辯證唯物論的自然觀的重要證據(jù)。所以講“悄然出現(xiàn)”，是因為它的奠基人、奧地利修道士孟德爾(Grreor Johann Mendel，1822～1884)是在鄉(xiāng)間修道院發(fā)現(xiàn)遺傳定律，并因種種原因而被長期埋沒。這種影響無論從深度和廣度上看都不亞于甚至超過進化論。1844年深受德國自然哲學影響的德國著名植物學家耐格里(K．Nageli，1817—1891)提出生物通過內(nèi)在動力發(fā)生進化的理論；并認為生命的基本單元不是細胞，而是含有遺傳物質(zhì)的更小的分子團——細胞種質(zhì)。孟德爾受到細胞種質(zhì)學說的啟發(fā)，于1854年開始以豌豆為材料進行雜交育種的遺傳研究。經(jīng)過8年的豌豆試驗研究，孟德爾于1865年2月8日和3月8日兩次在布隆自然科學協(xié)會上報告了他的實驗研究結(jié)果。豌豆雜交第一代通過白花授粉所產(chǎn)生的雜種第二代中，表現(xiàn)顯性性狀與表現(xiàn)隱性性狀個體的比例約為3：1；(2)自由組合規(guī)律。孟德爾為解釋這些結(jié)果，提出了一些假設(shè)。1865年他把研究成果寫成《植物雜交試驗》的論文在布隆博物學會上宣讀，并于次年發(fā)表在該會的會報上。由于耐格里不大精通數(shù)學，又不屑于花費精力重復孟德爾的實驗，因此對孟德爾的發(fā)現(xiàn)反應(yīng)平淡?？上Т笾参飳W家耐格里到死也不知道由于他的態(tài)度而對遺傳學以及他自己的種質(zhì)學說的進一步發(fā)展犯了一個多么大的錯誤。但最令人惋惜的是孟德爾本人也未意識到他的學說對進化論和整個生命科學的價值，否則他將百折不撓地繼續(xù)他的研究。過了35年，孟德爾的工作才被重新發(fā)現(xiàn)并引起重視。 19世紀醫(yī)學技術(shù)進展產(chǎn)業(yè)革命后，醫(yī)學得到了大的發(fā)展，物理和化學對醫(yī)學技術(shù)的影響明顯增強，許多其他學科的成果被直接應(yīng)用到醫(yī)學中來。血壓具有很重要的臨床意義。由于物理醫(yī)學派認為身體就是機器，血管就是輸水管，那么測一下這根“管子”里的壓力自然是很必要的。約在18世紀初，英國人哈．爾斯用一根長達9英尺的玻璃管一頭連上很尖的銅管，插入了馬腿的動脈內(nèi)，血液在垂直的玻璃管內(nèi)升到8．3英尺的高度，測得了馬的血壓。它包括橡皮球、橡皮囊臂帶以及裝有水銀的玻璃管三部分。不過，這套裝置只能測動脈的收縮壓而且不準。其測量方法簡便、準確，一直沿用至今。奧地利醫(yī)生奧恩布魯格(Auenbrugger)發(fā)明了叩診。后來，奧恩布魯格把這個方法用在人的胸腔，以尋找“病灶”。但叩診法的推廣應(yīng)用，還是]9世紀的事。1796年英國醫(yī)生巳詹納發(fā)明牛痘接種法是18世紀預(yù)防醫(yī)學的一件大事。18世紀初，這種方法經(jīng)土耳其傳到英國，詹納在實踐中發(fā)現(xiàn)牛痘接種比人痘接種更安全。麻醉術(shù)的發(fā)明使大的外科手術(shù)成為可能，但它的發(fā)展并不順利。但由于地處偏僻，他的成就沒能為世人所知。后來韋爾斯去哈佛大學醫(yī)學院應(yīng)用氧化亞氮麻醉作拔牙表演，由于麻醉深度不足，拔牙時病人大呼疼痛不止，韋爾斯在一片嘲笑和叫罵中被趕出了大門。人們折服了，在場的著名外科醫(yī)學家比奇洛斷然當眾宣布：“我今天所見的事情，將會風行全球。18世紀時預(yù)防醫(yī)學有了某些改進，但大多是個人努力的結(jié)果，實施范圍也很有限。英國于1848年設(shè)立衛(wèi)生總務(wù)部，頒布了一些預(yù)防疾病的法令。統(tǒng)計資料顯示，疾病的傳染媒介是飲用水，于是采取了適當?shù)念A(yù)防方法，從而逐漸遏止了疫情。繼他之后，研究職業(yè)病的勞動衛(wèi)生學、研究食品工業(yè)的營養(yǎng)和食品衛(wèi)生學相繼產(chǎn)生。英國的南丁格爾曾在德國學習護理知識，在克里米亞戰(zhàn)爭中率護土進行戰(zhàn)地救護，收效顯著。近代醫(yī)學技術(shù)的進展為人類醫(yī)學在20世紀的大發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，許多初步的臨床應(yīng)用技術(shù)只是由于不夠完善和嚴密而顯得粗糙，經(jīng)過理論和實踐上的發(fā)展完善，醫(yī)學吸收物理學、化學、數(shù)學等優(yōu)秀成果獲得了長足的進展，為人類的生命和健康做出了巨大的貢獻。人類利用微生物釀酒的歷史，可以追溯到4000多年前的中國龍山文化時期，但對微生物的觀察和研究直到17世紀才剛剛起步。1854年，從而把細菌歸類為植物。19世紀60年代，巴斯德、科赫等人開創(chuàng)了微生物的生理學或病理學研究，這才是真正的微生物學的肇始。他的祖上幾代人均以制革為生，父親曾在拿破侖的軍隊中任軍曹長，這也許是巴斯德忠君思想的根源所在。巴斯德的科學生涯始于學