物理學革命有哪些成就

A. 近代物理學中有哪些主要成就

一、物理學在近代取得那些突出的成就
（1）經典力學體系的建立。英國科學家牛頓系統地闡述了運動三大定律--慣性定律、加速度定律、作用和反作用定律，開創了經典力學體系。同時。他還發現了萬有引力定律。牛頓力學體系正確地反映了宏觀物體低速運動的客觀規律，實現了自然科學的第一次理論性的大綜合，這是人類對自然界認識的一個飛躍。牛頓力學體系的建立是近代科學形成的標志。
（2）量子理論和量子力學的建立：德國科學家普朗克在物理學中引入量子形成量子理論。在量子理論的基礎上展導致量子力學的建立。量子理論使人們從根本上改變了近代物理學中的傳統觀念，使整個物理學和自然科學的觀念發生重大變化。
（3）相對論的產生。美籍德國物理學家愛因斯坦1905年建立了狹義相對論，從而揭示了時間、空間、質量同運動的內在聯系。
1916年，愛因斯坦又建立了廣義相對論，進一步揭示了時空結構，指出了物質間所存在的萬有引力，是由於物質的存在和分布使時間和空間的性質不均勻而引起的。相對論同量子理論一起構成了現代物理學的基本理論框架。
二、20世紀物理學的主要成就：
●1900-1926年
建立了量子力學。
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1926年
建立了費米狄拉克統計。
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1927年
建立了布洛赫波的理論。
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1928年
索末菲提出能帶的猜想。
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1929年
派爾斯提出禁帶、空穴的概念，同年貝特提出了費米面的概念。
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1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發明了晶體管，標志著信息時代的開始。
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1957年
皮帕得測量了第一個費米面超晶格材料納米材料光子。
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1958年傑克.基爾比發明了集成電路。
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20世紀70年代出現了大規模集成電路。

B. 二十世紀以來物理學取得了哪些成就

1. 普朗克（德國）發現普朗克輻射定律，並在論證過程中提出能量子概念和常數h（後稱為普朗克常數），成為此後微觀物理學中最基本的概念和極為重要的普適常量，成為量子論誕生和新物理學革命宣告開始的偉大時刻。
   

2. 愛因斯坦（德）提出光子假設，成功解釋了光電效應，確定了光子的存在。

3. 康普頓（美）進一步證實了愛因斯坦的光子理論，揭示出光的二象性。（康普頓-吳有訓效應）

4. 玻爾（丹麥）通過引入量子化條件，提出了玻爾模型來解釋氫原子光譜；提出互補原理和哥本哈根詮釋來解釋量子力學，他創立了哥本哈根學派，對二十世紀物理學的發展有深遠的影響。
   

5. 愛因斯坦1905年創立狹義相對論，1915年創立廣義相對論。愛因斯坦的工作為核能開發奠定了理論基礎，改變了人類的時空觀。

6. 海森堡（德）得益於愛因斯坦的相對論思路而於1925年創立起了矩陣力學，並提出不確定性原理及矩陣理論。

7. 玻恩（德）對波函數做出統計學詮釋。

8. 埃倫費斯特（荷蘭）--研究普朗克輻射定律的統計力學基礎。埃倫費斯特的浸漸原理是經典物理和量子物理之間的一座橋梁。

9. 德布羅意（法國）--提出物質波概念。

10. 薛定諤（奧地利）建立量子力學中描述微觀粒子在運動速率遠小於光速時的運動狀態的基本定律，後人稱之為薛定諤方程。

11. 狄拉克（英）給出描述費米子的物理行為的狄拉克方程，並且預測了反物質的存在。

12. 朗之萬（法）對順磁性及抗磁性的研究。他提出用現代的原子中的電子電荷去解釋順磁性和抗磁性。1905年他提出關於磁性的理論，用基元磁體的概念對物質的順磁性及抗磁性作了經典的說明。

13. 泡利（奧地利）提出泡利不相容原理，預言中微子的存在。

14. 科恩和霍恩伯格（美）提出密度泛函理論的基礎。

15. 費曼（美）的路徑積分。費曼提出了費曼圖、費曼規則和重正化計算方法，這成為了研究量子電動力學和粒子物理學不可缺少的工具。

16. 朗道（蘇聯）提出的密度矩陣，相變理論，鐵磁疇理論，液氦II的超流理論，費米液體理論等。
    

17. 薩拉姆和溫伯格（美）等提出的描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子的理論(標准模型理論)。
    

18. 楊振寧（中）和R.L.米爾斯（美）合作提出非阿貝爾規范場理論；他在粒子物理和統計物理方面做了大量開拓性工作，提出楊－巴克斯特方程，開辟了量子可積系統和多體問題研究的新方向等
    

19. 楊振寧-李政道-吳健雄（中）：弱相互作用中宇稱不守恆定律。

20. 格勞伯（美）於20世紀60年代提出光的相乾性量子理論。利用光的相乾性量子理論，人類可以研究光子大量的非經典特性，從而開拓更多研究領域和應用。
    

21. ...

C. 現代物理學領域三大理論成就

回顧了物理學發展的歷史，討論了二十一世紀物理學發展的方向。認為二十一世紀物理學將在三個方向上繼續發展：（1）在微觀方向上深入下去；（2）在宏觀方向上拓展開去；（3）深入探索各層次間的聯系，進一步發展非線性科學。可能應該從兩方面去探尋現代物理學革命的突破口：（1）發現客觀世界中已知的四種力以外的其他力；（2）通過審思相對論和量子力學的理論基礎的不完善性，重新定義時間、空間，建立新的理論。
二十世紀即將結，二十一世紀即將來臨，二十世紀是光輝燦爛的一個世紀，是個類社會發展最迅速的一個世紀，是科學技術發展最迅速的一個世紀，也是物理學發展最迅速的一個世紀。在 這一百年中發生了物理學革命，建立了相對信紙和量子力學，完成了從經典物理學到現代物理學的轉變。在二十世紀二、三十年代以後，現代物理學在深度和廣度上有了進一步的蓬勃發展，產生了一系列的新學科的交叉學科、邊緣學科，人類對物質世界的規律有了更深刻的認識，物理學理論達到了一個新高度，現代物理學達到了成熟的階段。

D. 近代物理學中有哪些主要成就

近代物理學中有哪些主要成就
1、時代背景：

⑴中世紀亞里士多德的學說長期被教會奉為教條。

⑵近代科學誕生後，亞里士多德的力學不斷受到質疑。

2、經典力學的奠基者——伽利略

⑴突出成就是創立自由落體定律，推翻亞里士多德的學說。

⑵製造的望遠鏡證明了哥白尼的「日心說」(屬於天文學成就)

3、經典力學的建立者——牛 頓

⑴牛頓經典力學體系：

①牛頓力學三定律：慣性定律和加速度定律(伽利略研究為基礎)

作用力與反作用力定律(笛卡爾研究為基礎)

②萬有 引力 定律：萬 有 引 力 定 律(開普勒研究,自己創立的微積分做計算工具)

⑵建立標志：1687年,《自然哲學的數學原理》

⑶歷史地位：

①牛頓力學三定律構成了近代力學體系的基礎，成為近代物理學的重要支柱。

②牛頓力學體系完成了人類對自然界認識史上第一次理論大綜合。

③使力學和天文學在理論上達到完備的程度,並得到應用和驗證。

(根據萬有引力定律准確算出了地球的平均密度和扁平率；解釋潮汐的成因；發現海王星)

④使科學擺脫神學束縛,19世紀進入全面繁榮時期,各自然科學理論體系紛紛建立.成為近代科學形成標志。

二、現代物理學理論的發展

1、量子論的誕生與發展——從普朗克到愛因斯坦

⑴背景：①19世紀的物理學領域，以牛頓力學為基礎，形成了完整的理論體系。

②19世紀末，物理學界的重大研究課題是黑體輻射，量子理論就是在此過程中發現的。

⑵誕生：①奧地利斯蒂芬：1879年發現黑體輻射的總能量與其溫度之間的定量關系。

②德國 普 朗克：1900年在《關於正常光譜能量分布定律的理論》提出量子概念.(標志)

⑶發展：①德國愛因斯坦：1905年解釋光電效應，得出光具有波粒二象性的結論。

②法國德布羅意：1923年物質波理論。

③奧德物理學家：數年後建立量子力學。

⑷意義：改變了近代物理學中的傳統觀念，使物理學乃至整個自然科學的觀念都發生重大變革。

2、相對論的建立——愛因斯坦

E. 物理學對科學技術與人類文明的貢獻有哪些

物理學的發展引發了一次又一次的產業革命推動著社會和人類文明的發展。可以說社會的每一次大的進步都與物理學的發展緊密相連。
一、物理學與第一次技術革命
物理學的貢獻18世紀從英國發起的技術革命是技術發展史上的一次巨大革命，是以蒸汽機被廣泛使用為標志的。它開創了以機器代替手工工具的時代，這不僅是一次技術改革，更是一場深刻的社會變革這次工業革命是牛頓力學與生產技術的結合在研究提高蒸汽機效率的基礎上才創立了熱力學的理論，熱力學的理論又促進了熱機的發展。
二、物理學與第二次技術革命
物理學的貢獻，丹麥物理學家奧斯特在一次講座快結束時，發現電流接通時附近的小磁針轉動了一下，這一現象被人們稱做電流的磁效搜正應。1840年，法拉弟發現了電磁感應現象，並逐漸形成了完整的電磁場理論。
三、物理學與第三次技術革命
晶體管與計算機，晶體管的發明促進了集成電路的發展，使計算機業飛速發展在更多領域得到廣泛應用，然而也帶來了新能源的應用。
20世紀70年代，微觀物理方面取得重大突破，開創了微電子工業，使世界開始進入了以電子計算祥漏碧謹舉機應用為特徵的信息時代。
物理學的目的在於發現自然界的結構和作用，且物理的發展往往帶隨著人類的發展和人類文明的發展，物理學的高技術和強滲透性也使之成為社會發展的重要推動力。

F. 十七世紀的科學革命最偉大的科學成就是什麼

一、兩個重要歷史概念1、近代科學：是在收集材料的基礎上，從現象深入本質，從經驗上升為系統的科學理論。2、傳統科學：基本屬於現象的描述和經驗的總結，沒有形成系統的理論和相對獨立的學科體系。二、天文學革命——近代科技革命的開端1、天文學革命的背景①物質基礎：資本主義經濟的發盯改展。②思想基礎：（前面3課我們學習了三場資產階級思想解放運動：文藝復興、宗教改革和啟蒙運動，大家想一想是其中的哪一場運動給天文學革命奠定了思想基礎）文藝復興運動的影響③主觀原因：一批科學家的刻苦鑽研。2、代表人物（1）哥白尼①思想產生的背景：基督教宣揚的地球中心說占據統治地位。②代表作：《天體運行論》③主張：太陽中心說④意義積極：日心說改變了人類對宇宙的認識，從根本上動搖了歐洲中世紀宗教神學的理論基礎。（正是因為有這樣的重大意義，所以人們才將日心說的提出稱為「天文學革命」，「革命」指的是改變了認識呢？還是動搖了歐洲中世紀宗教神學的理論基礎呢？）局限性：宇宙是無限的。⑤地位：是近代天文學的奠基人，2、伽利略（1）代表作：《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》（2）成就①創制了天文望遠鏡，發現了木星的四顆衛星，論證了哥白尼的日心說。②開創了以實驗事實為根據並具有嚴密邏輯體系的近代科學（簡要提及：比薩斜塔的雙球實驗，推翻了亞里士多德的主張）（3）評價與地位：①被譽為「天上的哥倫布」②被稱為「近代科學之父」③為牛頓經典力學的創立奠定了基礎。三、物理學革命——牛頓的經典力學1、成就①物理學：建立了經典力學體系（牛頓力學三大定律和萬有引力定律）②數學上：創立了微積分（牛頓滾尺與德國數學家萊布尼茨分別獨立創立了微積分）③天文學：後人用牛頓的經典力學體系發現了海王星2、代表作《自然哲學的數學原理》（用數學方法精確描述宇宙運行的自然法則）3、影響：①建立了完整的的力學理論體系，實現了物理學史上的第一次大飛躍。②牛頓力學的創立，標志著人類科學時代的開始。③引發了以英國工業革命為首的第一次技術革命，使人類進入蒸汽時代。④為法國啟蒙思想和唯物主義哲學奠定了科學基礎。四、生物學革命——達爾文的進化論1、背景：19世紀以前，神創論占統治地位。2、思想形成過程：實地考察（聯系課本101頁「達爾文考察路線」圖，告訴學生是經過五年的實地考察，得出的結論）3、代表作：《物種起源》、《人類的起源》4、核心主張：物競天擇、適者生存。5、影響①從根本上改變了19世紀絕大多數人對生物界和人類在生物界的位置的看法。②使科學最終戰勝了神學。（最重要的影響）③進化論被運用到人文領域，形成了許多新學說。五、動力革命和能源革命（一）動力革命——第一次工業革命1、背景：英國工業革命開始後，迫切需要解決動力不足的問題。2、標志：1769年，瓦特開始改良蒸汽機，標志著動力革命的開始。3、意義：①使蒸汽機得到廣泛運用，成為改造世界的動力機械，解決了工業革命的動力問題。②推動了社會生產力的發展，使人類進入了蒸汽時代。③引發了交通運輸業的革命。（火車和汽輪。聯系課本103頁圖）（二）能源革命——第二次工業革命1、能源革命中出現的新能源是電力和石油。2、電的應用：愛迪生3、愛迪生的發明：愛迪生一生中的發明有1000多項，他發明和改進了有電燈、電話、電報，電影，被稱為「發明大王」。4、意義：①以發電機為標志的電氣技術，提供了更為便捷又廉價的動力，極大地推動了工業生產的發展，掀起了第二次工業革命。②科學技術轉化為生產力，推動了社會變革和文明進步。③資本主義從此確立全球趨勢，世界各地聯系更加密切。④科技革命還改變了人們的生活方式，人們的生活從此更加豐富多彩。【重點問題突破】1、近代西方科學的探索方式：實驗法和數學方法描述。（近代西方科技的特點）2、「李約瑟難題」第十九課 詩歌、小說和戲劇一、浪漫主義和批判現實主義文學產生的背景1、18世紀後半葉至19世紀中期，歐洲資產階級革命和改革不斷，社會動盪。2、革命和改革成功後，歐洲各國並沒有出現啟蒙學者所描繪的自由、民主、平等、博愛的美好景象，而是出現了資產階級剝削工人階級，私慾橫流的社大則高會現象，人們普遍對社會現實不滿。二、浪漫主義詩歌1、拜倫（英國浪漫主義詩人）（1）詩歌風格：詩歌中具有民主思想和反叛精神，激烈抨擊封建專制和資本主義社會的丑惡現象，塑造出一些追求個人幸福、愛情和自由的人物。（2）代表作：①《恰爾德·哈羅爾德游記》（這首敘事長詩是拜倫被稱為「詩壇上的拿破崙」）②《唐璜》（被譽為「諷刺現代社會積弊」的網路全書）2、雪萊（英國浪漫主義詩人）（1）詩歌風格：將人類的未來寄託於普遍的愛，詩中充滿幻想和憧憬，體現了一種真正的樂觀主義精神。（2）代表作：《西風頌》①內容簡介：以寒冷的冬天比喻社會黑暗，以春天比喻美好的未來，用冬去春來鼓舞人們從黑暗中看到光明，充滿了樂觀主義精神。②名言：「如果冬天來了，那麼春天還會遠嗎？」 「過去屬於死神，未來屬於你自己。」（3）恩格斯贊美他是「天才的預言家」3、拜倫和雪萊浪漫主義風格的不同拜倫筆下的人物一般都具有反叛精神，追求個人幸福；雪萊詩歌體現樂觀主義精神，對未來充滿希望。三、批判現實主義小說1、產生的背景：浪漫主義的時代是工業革命沒有普遍完成下人們對社會的不滿，對未來充滿希望；而批判現實主義則是工業革命後，對社會現實的真是描寫和深刻揭露。2、代表人物：巴爾扎克①自稱是法國社會的「書記員」②「其中每一章都是一篇小說，每一部小說都描寫一個時代」③「拿破崙用劍沒有辦到的，我要用筆來完成」3、代表作：《人間喜劇》①內容：展示了19世紀前期整個法國的社會狀況，尤其揭露了資本主義社會金錢的罪惡（《人間喜劇》以資產階級發跡和封建貴族的沒落為中心，充分描寫了圍繞這一階級變動所引發的整個社會生活的變化，淋漓盡致地展示了金錢如何成為主宰一切的力量，典型代表人物葛朗台）②評價：被譽為「資本主義社會的網路全書」【重點問題突破】浪漫主義和批判現實主義的不同1、浪漫主義注重內心描寫，批判現實主義注重對社會現實的描寫；2、浪漫主義把現實和理想結合起來；批判現實主義是對社會現實的深層揭露。四、現實主義小說1、代表人物：托爾斯泰2、代表作：《戰爭與和平》（史詩體長篇歷史小說）①內容：是一部人民戰爭的英雄史詩。描繪了俄國人民反抗侵略的戰爭場景，贊揚了人民的愛國精神和英雄氣概，深刻揭示了人性的光輝和陰暗面。②評價：列寧稱它為「俄國革命的一面鏡子」。 羅曼羅蘭「我們時代里最偉大的史詩，是近代的《伊利亞特》」五、現代荒誕派戲劇1、產生時間：20世紀的五六十年代2、開山之作：法國作家貝克特的《等待戈多》3、產生背景和表現內容：現代代資本主義文明中人們的失望、苦悶和迷惘。4、特點：反傳統5、作用：「使現代人從貧困境地得到振奮」荒誕派戲劇的主題不斷重復現實的丑惡，人生的痛苦與絕望，看似毫無意義的內容能使人對社會和自己的生活狀況有清醒的認識，鼓勵他們不斷斗爭。

G. 簡述現代物理學革命內容

19世紀末，物理學領域連續發生了三個重大事件，這就是X射線、放射性現象和電子的發現。這三大發現，使人類的認識第一次深入到了原子內部，徹底打破了原子不可分、元素不可變的傳統物理學觀念。以太漂移實驗的零結果和黑體輻射研究中的「紫外災難」，使經典物理學陷入不可克服的矛盾，成為推動這一時期科學發展的重要機制。 牛頓力學和麥克斯韋電磁理論，在以太問題上都遇到了根本性的困難。在牛頓力學中，任何機械運動都是相對於一個參考系進行的，如果以太彌漫於整個宇宙空間，它就是一個理想的參考系，各種運動都可以看作是相對於以太進行的。在麥克斯韋電磁理論中，電磁作用（包括光）是靠以太為介質來傳遞的，以太無所不在。為了驗證以太的存在，物理學家進行了大量的實驗和觀測。1887年美國物理學家邁克耳遜和化學家莫協進行了一項搜索以太風的著名實驗，但是沒有找到以太風或地球與以太的相對運動。這個實驗被許多人所重復，所得到的是否定以太風存在的「負結果」。1905年，愛因斯坦針對經典物理學同新的實驗事實之間的矛盾，在《論動體的電動力學》一文中提出了相對性原理和光速不變原理，作為狹義相對論的兩條基本原理，從而導出一系列重要結論：同時性的相對性、時緩效應、尺縮效應、光速不可逾越以及物體的質速關系式和質能關系式等。狹義相對論的建立以及1915年廣義相對論的建立，從根本上突破了牛頓絕對時空的舊框框，把空間、時間和物質的運動聯系了起來，引起了人類時空觀的革命和整個物理學的革命。 「紫外災難」是在研究黑體輻射的能量分布問題中產生的。1879年玻耳茲曼發現黑體輻射第一個經驗定律，1893年維恩發現第二個經驗定律。1900年，英國物理學家瑞利推算出一個不同的能量分布公式，後經英國物理學家金斯加以修正，合稱瑞利—金斯公式：熱物體的輻射強度正比於它的絕對溫度，而反比於這個發射光線波長的平方。這個公式與維恩定律相反，只在長波部分才能很好地與實驗符合，當波長變短時，這個公式就失效了。由於這一公式在紫區出了問題，故被稱為「紫外災難」。1900年，普朗克在玻耳茲曼統計觀點啟發下，大膽地提出了一個與經典物理學的連續性觀念根本不同的能量子假說，認為物體在發射輻射和吸收輻射時，能量不是連續發生變化的，而是以一定數量值的整數倍跳躍式地變化，即能量的變化是一份一份的進行的。他把一份一份的能量稱為「能量子」或「量子」。其數學表達式為：E=hv，E為量子，h為普朗克常數，v為頻率。從能量子假說出發，普朗克成功地解釋了他自己提出的輻射公式，解決了「紫外災難」的問題。量子論的誕生，是對經典物理學理論的重大突破，它把經典物理學中一切因果關系都是在連續的基礎上所建立的物理思想方法徹底地變革了。盡管在當時的物理學界對這一假說的反應冷淡，但在愛因斯坦、玻爾等科學家的推動下，量子理論獲得了飛速發展，成為舉世公認的科學理論。到20世紀30年代，經過德布羅意、薛定諤、海森伯、玻恩、狄拉克以及泡利等青年物理學家的努力，形成了量子力學的完整體系。量子力學的建立，是繼相對論之後對古典物理學的又一次嚴重沖擊。它使人們從根本上改變了只承認連續性和機械力學決定論的經典觀念，揭示了連接與間斷統一的自然觀，揭示了自然規律的客觀統計性，為各門科學的量子化奠定了理論基礎。 肇始於19世紀末20世紀初的現代科學革命，是以相對論和量子力學的誕生為主要標志。這次革命初期主要在物理學領域發生，到20世紀中葉在各個領域得到迅速發展。

麻煩採納，謝謝!

H. 愛因斯坦的現代物理學中三項偉大的成就都有哪些

1905年，在伯爾尼瑞士專利局工作的愛因斯坦利用業余時間發表的論文中，包括現代物理學中三項偉大的成就：分子運動論、狹義相對論和光量子假說。這些成為20世紀科學革命的真正發端，也是20世紀科學革命的豐碩果實。其偉大意義，在整個科學史上，只有牛頓創立萬有引力理論可以與之相比。因此這一年被稱為「愛因斯坦奇跡年」。

I. 20世紀物理學的主要成就有哪些

1、相對論

1905年，20世紀最偉大的科學天才愛因斯坦在他26歲時創立了狹義相對論，提出了不同於經典物理學的嶄新的時空觀和質（m）能（E）相當關系式E＝mc2（此處光速C＝3×108米／秒），在理論上為原子能的應用開辟了道路。

關於E＝mc2，即物體貯藏的能量等於該物體的質量乘以光速的平方，這個數量大到令人難以想像的程度。我們不妨打個比方說，1克物質全部轉化成的能量，相當於常規狀態下燃燒36000噸煤所釋放的全部熱能；或者說，1克質量相當於2500萬度的電能。

1915年，愛因斯坦又創立了廣義相對論，深刻揭示了時間、空間和物質、運動之間的內在聯系——空間和時間是隨著物質分布和運動速度的變化而變化的。它成為了現代物理學的基礎理論之一。

從1923年開始，愛因斯坦用他的後半生致力於統一場論的探索，企圖建立一個既包括引力場又包括電磁場的統一場理論，雖然他沒有取得成功，但是楊振寧和米爾斯於50年代創立了「楊—米爾斯場方程」，發展了所謂「規范場」的理論，使愛因斯坦夢寐以求的統一場論可望在規范場的基礎上得以實現。

2、量子力學

1900年，普朗克創立了量子論，提出能量並非無限可分、能量的變化是不連續的新觀念。1905年，愛因斯坦提出了光量子論，揭示了光的「波粒二象性」。1913年，玻爾把量子化概念引進原子結構理論。1923年，德布羅意提出物質波理論。1925年，海森伯和薛定諤分別建立矩陣力學和波動力學。1928年，26歲的狄拉克提出電磁場中相對論性電子運動方程和最初形式的量子場論，使包括矩陣力和波動力學在內的量子力學取得了重大的進展。

20代末量子力學的建立，是繼1905-1915年相對論建立之後對經典物理學的又一次革命性的突破，它成功地揭示了微觀物質世界的基本規律，加速了原子物理學和固態物理學的發展，為核物理學和粒子物理學准備了理論基礎，同時也促進了化學鍵理論和分子生物學等的產生。因此，量子力學可以說是20世紀最多產的科學理論，迄今仍具有強大的生命力。

20世紀中後期5大科學成就

30年代以來，物質基本結構、規范場、宇宙大爆炸、遺傳物質分子雙螺旋結構、大地構造板塊學說以及資訊理論、控制論、系統論等理論的創建，使人類的視野進一步拓展到更為宇觀、宏觀和微觀的領域，成為人類文明進步的巨大推動力。

1、物質的基本結構

從遠古時代開始，人們就在探討物質是由什麼組成的，有沒有公共的基本單元。直到19世紀末，人們都認為這種共同的基元就是原子。1911年，盧瑟福發現原子內部有一個核；1913年，玻爾指出放射性變化發生在原子核內部，於是研究原子核的組成、變化規律以及內部結合力的核物理學應運而生。

1932年，查德威克發現了中子。從此，人們認識到各種原子都是由電子、質子和中子組成的，於是把這三種粒子和光子稱為基本粒子。

但是，基本粒子並不「基本」。一方面，正電子、中微子、介子等新的基本粒子相繼發現；另一方面，基本粒子還有其內部結構。60年代以來，出現了基本粒子結構的「誇克模型」、「層子模型」等，使40年代末誕生的一門新的獨立學科——基本粒子物理學（又稱高能物理學）至今方興未艾，成果累累。

2、宇宙大爆炸理論

現代宇宙學的研究發端於愛因斯坦。他在1915年創立廣義相對論後，用它來考察宇宙的結構問題，於1917年提出有限無邊的宇宙模型。1922年，弗里德曼提出的非靜態宇宙模型，認為宇宙是可能膨脹的。1929年，哈勃確定了星系紅移（即退行速度）和距離之間的線性關系，證實了宇宙膨脹理論。1932年，勒梅特提出了宇宙爆炸說。

1948年，伽莫夫把核物理學的知識同宇宙膨脹理論結合起來，發展了大爆炸理論，並用它來說明化學元素的起源。這一宇宙大爆炸理論在1965年發現的宇宙背景輻射現象和1998年哈勃望遠鏡探測到距地球120億光年之遙的星系中得到了有力的支持。

3、DNA分子雙螺旋模型

1953年4月25日，英國《自然》雜志刊登了25歲的沃森和37歲的克里克合作研究的成果——DNA雙螺旋結構的分子模型，這一成就後來被譽為20世紀生物學方面最偉大的發現，也被認為是分子生物學誕生的標志。

DNA是遺傳基因的物質載體——脫氧核糖核酸的英文簡稱。1915至1928年間，摩爾根通過果蠅實驗，證明了坐落在細胞核內染色體上的基因決定著生物性狀，從而創立了基因理論。染色體是由蛋白質和DNA組成的。過去生物學界一直認為蛋白質是遺傳信息的載體，直到1944年埃弗里等人通過實驗才證明了遺傳載體不是蛋白質，而是DNA。1953年DNA分子結構雙螺旋模型的建立是打開遺傳之謎的關鍵。60年代尼倫柏格等人破譯了遺傳密碼，證明地球上所有生物的遺傳密碼都是相同的——DNA的4種核苷酸鹼基的序列代表了基因的遺傳信息，決定著蛋白質的20種氨基酸的組成和排列順序。作為基因載體的DNA是生命的後台指揮者，生命的一切性狀通過受DNA決定的蛋白質來表現。
4、大地板塊構造學說
1912年，魏格納提出大陸漂移說，認為在地質歷史上的古生代，全球只有一塊巨大陸地，周圍是一片大洋；中生代以來，這塊古陸開始分裂、漂移，逐漸成為現在的幾個大陸和無數島嶼，原來的大洋則分割成幾個大洋和若干小海。
大陸漂移說經半個多世紀的發展，由地幔對流說（1928年）、海底擴張說（1961年）等階段，到1968年勒比雄等提出了全球大地板塊構造學說，建造了全球被分為歐亞、美洲、非洲、太平洋、澳洲、南極六大板塊和若干小板塊的結構模型，得到了越來越多的科學驗證，特別是海洋地質學的有力支持。
5、資訊理論、控制論、系統論
1948年，申農《通訊的數學理論》、維納《控制論：關於動物和機器中控制和通信的科學》、貝塔朗菲《生命問題》的出版，標志著交叉科學資訊理論、控制論、一般系統論的誕生；1957年，古德等《系統工程學》的出版為系統工程論奠定了基礎。60年代以來，又出現了新的交叉科學——突變論、協同論和耗散結構理論。
交叉科學不僅溝通了為數眾多的自然科學學科，而且在方法論上也溝通了自然科學與社會科學。它向人們提供了定量、精確和最優的認識世界的方法，對人類社會產生了深刻的影響。
20世紀的5大尖端技術成果
在科學的先導和生產的促進下，20世紀發展起來五大尖端技術：核技術、航天技術、信息技術、激光技術和生物技術，在能源、材料、自動化、海洋和環境等高新技術方面也有了長足的進步。
1、核能與核技術
原子核的裂變和聚變反應將產生和釋放出遠大於機械能、化學能等產生的能量。核能的和平利用，為人類提供了一個既安全又清潔、取之不盡而用之不竭的能源寶庫。
1942年，美國建成了世界上第一座原子反應堆，首次實現了人工控制的鏈式核裂變反應。1945年第一顆原子彈爆炸成功。1952年第一顆輕核聚變的氫彈爆炸成功。1954年，蘇聯建成世界上第一座原子能發電站。60年代以後，核電站進入實用階段，發展至今已成為一種重要能源，約佔全球發電總量的1／5。
核技術還廣泛應用於農業、醫療、材料、考古和環保等領域。40年代放射性同位素開始大量生產，1947年比利發明了C14測定年代的方法，1951年開始使用Co60等放射性元素治療癌症，70年代以來計算機x射線斷層掃描技術（CT）廣泛應用於臨床，80年代初發展到核磁共振掃描技術（MRI）。
2、航天和空間技術
1903-1914年，齊奧爾科夫斯基提出以火箭為動力的航行理論，奠定了航天學的基礎。1919年，戈達德提出火箭飛行的數學原理，並於1926年成功地發射了世界上第一枚液體燃料的火箭。1942年，布勞恩主持設計發射的液體軍用飛箭成為二戰後各國火箭發展的藍本。
1957年，蘇聯用洲際導彈的火箭裝置發射了世界上第一顆人造地球衛星，「空間時代」從此開始。1961年，蘇聯發射載人宇宙飛船，人類首次飛向太空。1969年，美國「阿波羅」11號飛船登月，人類在月球上留下了第一個腳印。1971年，蘇聯建造空間站，人類首次在太空中有了活動基地。1981年，美國發射太空梭成功，從此人類可以自由進出太空。
自50年代後期起，人類開始對月球和太陽系各大行星，以及遙遠的行星際空間進行探測，至今已發射了100多顆空間探測器，去揭示宇宙的形成與演化，探索生命的起源以及空間環境對人類生存環境的影響。
3、信息技術
信息技術是20世紀發展最快的技術領域。它對人類社會、經濟、政治、文化等產生了全方位的巨大而深遠的影響。
1906年，三極電子管的發明使電信號放大，從而使遠程無線電通信成為可能。1947年，第一隻晶體管的誕生為電子電路集成化和數字化提供了重要的基礎。1945年問世的電子計算機，已經歷了第一代（電子管，40年代中至50年代末）、第二代（晶體管，50年代末至60年代中）、第三代（集成電路，60年代中至70年代初）和第四代（大規模和超大規模集成電路，70年代初開始）等發展階段，80年代開始對新一代的智能計算機、光學計算機和量子計算機的探索已取得初步成果。
隨著大規模集成電路的出現，計算機向巨型化和微型化兩極發展。70年代中，巨型機的向量運算速度超過了每秒億次；微機則進入了千家萬戶，標志著個人電腦時代的來臨。當今，巨型機的運算速度已達每秒3．9萬億次，而計算機互聯網路則在2億多網民的學習、研究、交流、貿易甚至娛樂等方面創造了嶄新的工作和生活方式。
4、激光技術
1917年，愛因斯坦在研究光的輻射的過程中，提出了「受激輻射」的概念，奠定了激光的理論基礎。1958年激光被發現。1960年美國製成了世界上第一台激光器，它用紅寶石晶體做發光材料，用發光強度很高的脈沖氙燈做激發光源，在這種受激輻射作用下產生的一種超強光束就是激光。
繼紅寶石激光器之後，半導體激光器（1963年）、氣體激光器（1964年）、自由電子激光器（1977年）乃至原子激光器（1977年）等相繼問世。
5、生物技術
基因重組技術（又稱基因工程）是20世紀下半葉蓬勃興起和發展的現代生物技術的最前沿領域。60年代末至70年代初，阿爾伯和史密斯發現細胞中有兩種「工具酶」，能對DNA進行「剪切」和「連接」；內森斯則使用工具酶首次實現了DNA切割和組合。DNA的重組能創造性地利用生物資源，實現人類改造生物的遺傳特徵、產生人類所需要的生物類型的意願。80年代以來，已獲得上百種轉基因動植物，對農業發展具有重要意義。轉基因葯物的研製和生產則將為人類的健康帶來新的福音。
除基因工程外，生物技術（即生物工程）還包括細胞工程、酶工程、發酵工程和蛋白質工程等領域。1978年首例試管嬰兒路易斯誕生、1996年克隆羊多莉的出現都是細胞工程的傑作；加酶洗衣粉和嫩肉粉等則是酶工程的產品；現代發酵工業始於青黴素的生產，現已大規模利用發酵工程生產抗生素等。至於根據需要對天然蛋白質的基因進行改造，生產出新的、自然界原本不存在的優質蛋白質，更是日益受到重視，被譽為第二代基因工程。
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J. 20世紀頭30年的物理學革命及其影響是怎樣的

20世紀頭30年裡，俄國十月革命的爆發開辟了人類政治生活的新紀元；而在此期間默默進行的物理學革命，開辟了人類科學文化生活的新紀元。在第一次世界大戰期間，愛因斯坦（1879—1955）發表了他的廣義相對論，這個理論預言，在日食時可以觀測到光線在太陽引力場中的偏轉。1919年5月29日恰逢日食，英國天文學家愛丁頓（1882—1944）領導的觀察隊的工作，證實了相對論的這一預言。1919年11月6日，英國皇家學會和皇家天文學會確認了這一結果。