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现代科学与技术概论教案 第一章　绪论第一节　 科学一、科学的基本概念科学一词，英文为Science，源于拉丁文的Scio，后来演变为scientia，其本意是学问、知识。可以从以下三个层面来理解科学的基本含义：首先，科学是一种特殊形式的社会活动，即知识生产活动，是一种创造性智力活动；其次，科学是一种知识体系。我国的《辞海》给科学下的定义是：科学是关于自然界、社会和思维的知识体系。这是科学概念的最基本内涵。科学知识体系是一个动态系统，随着实践的发展而不断变化；第三，科学是社会发展的实践力。科学不仅是知识生产活动和知识体系，而且是社会发展的实践力量。科学作为实践力量，通过被人们掌握、利用而发展着，起到改造客观世界的作用。所以说，知识就是力量。在英语中，科学主要指自然科学。在汉语中，科学既指自然科学，也指人文科学和社会科学。本书讲的现代科学主要指现代自然科学。二、科学的特征和属性(一)科学知识的客观真理性(二)科学内容的无阶级性(三)科学劳动的探索性(四)科学认识形式的抽象性(五)科学理论的解释性和预见性三、现代科学四大基本理论（一）相对论相对论（狭义相对论和广义相对论）的创立具有重大的意义。狭义相对论建立在两个基本原理上：一为相对性原理，即在一切惯性系中，物理规律的表现形式都相同；二为光速恒定原理，即在所有惯性系中，光速都相同。以这两条原理为前提，可以导出洛伦兹变换，从而导出同时的相对性、运动尺子缩短、运动时钟变慢的结论。相对论原理揭示了时空和运动物质不可分割的联系，而且随物质运动状态而改变，证明了时空存在着内在的、本质的联系。广义相对论实质上是在考虑到非惯性系的情况下而建立的一种引力理论。（二）量子力学量子力学的创立从普朗克(M.K.Plank,1858～1947)开始，又经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森堡、薛定鄂和狄拉克等众多科学家的共同努力，于20世纪30年代形成了一种完整的理论体系，成为对于自然界一切微观领域的普遍适用的理论，从而从根本上改变了经典物理观念，为自然科学的发展开辟了广阔的前景。（三）基因理论在20世纪中，随着化学、物理学的新成就渗透到生命科学之后，对生命现象的研究从整体深入到细胞、亚细胞和分子水平。分子生物学，包括分子遗传学，在生命科学中占有主流的地位。千百年来，人类对生命现象的研究在很大程度上倾心于探索道传之谜。直到20世纪20年代才建立起决定性状遗传的基因理论，后来并进一步地证明了DNA是遗传信息的载体。甚至有些著名的遗传学家把遗传学堪称为基因学。基因携带的信息由基因的结构所决定，信息的表达是由基因的功能而实现的，因此所有生命现象的机制追根到底都与基因的结构与功能相关。（四）系统理论20世纪以来，在科学系统中产生深远影响的横断科学如信息论（学）、控制论（学）和系统论等都得到了迅速的发展。这些与另一门典型的横断科学――数学科学，一起广泛地向其他学科渗透，从横断面上把众多分支学科联结为一体。人类对信息的利用几乎伴随人类的出现就开始。物质、能量和信息是构成世界的三大要素，因而这大千世界的一切，不外是物质变化、能量转换和信息控制这三种基本客观过程及其相互关系。事物运动的形式、结构、关系等都可以用信息来表征，因而信息比物质和能量显得更为基本。狭义信息论是研究信息的基本性质、度量方法以及信息的获取、传输、存贮、处理和交换的一般规律的学科；而广义信息论被称为信息科学，它不仅包括了狭义信息论和一般信息论的主要内容，而且还研究有关信息的广阔领域，如语义信息、有效信息和模糊信息等。四、现代科学五大基本模型（一）宇宙演化的热大爆炸模型20世纪，天文学的最大两项成就是大爆炸宇宙学和恒星演化理论。前者导致了热大爆炸模型的建立。在20世纪20年代，弗里德曼(H.Frideman,1916～)在广义相对论的框架下，论证了宇宙胀缩；哈勃(Hubble Edwin,1989～1953)发现了星系红移。后来，在20世纪40年代末，美国物理学家伽莫夫(Gamov George,1904～1968)等提出了大爆炸宇宙理论，它认为宇宙起源于温度和密度极高的原始火球的一次大爆炸。大爆炸的时刻就是今天所观察到的宇宙的开端，这时的温度高达100亿度以上，物质密度极大，整个宇宙体系达到平衡，宇宙间只有由中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态物质混合而成的宇宙汤，四种基本力，即引力、强力、弱力和电磁力，逐一地分化出来。后来，物质形态依次演化为原子、气态物质、各种恒星体系，最后发展成今天所看到的宇宙。（二）粒子物理的标准模型在20世纪下半叶，人们对深层物质结构有了新的认识。物理学从最基本的粒子夸克开始直到整个宇宙的探索，人们总想知道物质世界究竟由什么构成，又是什么在维系着这样复杂的世界。迄