现代自然科学进展精品文稿.ppt

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1、现代自然科学进展现代自然科学进展第1页，本讲稿共37页第一节第一节 20世纪初的物理学革命世纪初的物理学革命n n一、世纪之交物理学三大发现一、世纪之交物理学三大发现n n二、经典物理学上空的二、经典物理学上空的“两朵乌云两朵乌云”n n三、世纪的序幕三、世纪的序幕量子诞生记量子诞生记n n四、四、19051905创造奇迹的一年创造奇迹的一年n n五、广义相对论的建立五、广义相对论的建立n n六、量子力学理论体系的建立六、量子力学理论体系的建立第2页，本讲稿共37页一、世纪之交物理学三大发现一、世纪之交物理学三大发现n nX-射线：1895，（德）伦琴n n放射性：1896，（法）A H 贝克

2、勒尔n n电子：1897，（英）J J 汤姆逊 第3页，本讲稿共37页二、经典物理学上空的二、经典物理学上空的“两朵乌云两朵乌云”n n“以太漂移”的探索：1887，M-Mn n黑体辐射研究中发生的“紫外灾”难题：1900，瑞利 第4页，本讲稿共37页三、世纪的序幕三、世纪的序幕量子诞生记量子诞生记1黑体辐射研究遭遇“紫外灾难”n n基尔霍夫（基尔霍夫（KirchhoffKirchhoff，1824182418871887）n n18591859年，基尔霍夫定律：年，基尔霍夫定律：n 1860年，基尔霍夫引入了绝对黑体的概念 第5页，本讲稿共37页l l18961896年，维恩辐射定律年，维恩

3、辐射定律 。维恩由于发现了这一辐射定。维恩由于发现了这一辐射定律而获得律而获得19111911年诺贝尔物理学奖金。年诺贝尔物理学奖金。n式中B和是常量，为频率。n维恩辐射定律在波长较短、温度较低时才与实验结果相符，而在长波区域却与实验结果之间有着很大的偏差。第6页，本讲稿共37页l l1900年，瑞利金斯公式。n应用瑞利金斯公式求出来的理论值，当频率较低时，与实验结果符合得比较好，但是，随着频率的升高，与实验结果之间出现越来越大的偏差。n当频率极高时，辐射能量将趋向于无穷大，即在紫色一端发散。后来，这个失败被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。第7页，本讲稿共37页2普朗克普朗克“量子量子”假说的提出

4、假说的提出l l18991899年，普朗克依据热力学理论推导出维恩辐射定年，普朗克依据热力学理论推导出维恩辐射定律律 。l l19001900年年1010月，用月，用“内插法内插法”去寻求新的辐射公式，使去寻求新的辐射公式，使其在长波部分渐进于瑞利其在长波部分渐进于瑞利金斯公式，在短波部分金斯公式，在短波部分渐进于维恩公式。渐进于维恩公式。l l19001900年年1010月月1919日，维恩辐射定律的改进日，维恩辐射定律的改进 n这一公式与测量数据在任何情况下都令人满意地一致。第8页，本讲稿共37页19001900年年1212月月2424日，量子论的诞生之日。日，量子论的诞生之日。l l关于

5、正常光谱的能量分布定律关于正常光谱的能量分布定律关于正常光谱的能量分布定律关于正常光谱的能量分布定律能量能量能量能量“量子化量子化量子化量子化”的假设：物的假设：物的假设：物的假设：物体在发射辐射和吸收辐射的过程中，能量不是无限可分的，而是有体在发射辐射和吸收辐射的过程中，能量不是无限可分的，而是有体在发射辐射和吸收辐射的过程中，能量不是无限可分的，而是有体在发射辐射和吸收辐射的过程中，能量不是无限可分的，而是有一个最小的单元。这个不能再分的最小的能量单元，称为一个最小的单元。这个不能再分的最小的能量单元，称为一个最小的单元。这个不能再分的最小的能量单元，称为一个最小的单元。这个不能再分的最小

6、的能量单元，称为“能量子能量子能量子能量子”或或或或“量子量子量子量子”，它的数值的大小与其震动频率，它的数值的大小与其震动频率，它的数值的大小与其震动频率，它的数值的大小与其震动频率成正比，其关系式成正比，其关系式成正比，其关系式成正比，其关系式可写成可写成可写成可写成 n 普朗克辐射公式普朗克辐射公式 （h h 为普朗克常数为普朗克常数）第9页，本讲稿共37页3爱因斯坦与普朗克爱因斯坦与普朗克 对待对待“量子量子”的不同态度的不同态度n n“能量子能量子”假说与经典物理学理论是如此的格格不入假说与经典物理学理论是如此的格格不入 n n普朗克虽然发现了能量子，却没能够立刻理解能量普朗克虽然发

7、现了能量子，却没能够立刻理解能量子，他当时认为能量子的存在子，他当时认为能量子的存在“纯粹是一种形式上的纯粹是一种形式上的假说假说”，他对它，他对它“没有想得太多没有想得太多”。n n19051905年年3 3月，爱因斯坦发表论文关于光的产生和转月，爱因斯坦发表论文关于光的产生和转化的一个推测性观点，提出化的一个推测性观点，提出“光量子光量子”假说。假说。n n普朗克总想回到经典理论的立场。普朗克总想回到经典理论的立场。n n由于关于量子论的发现对物理学的发展所起的重大由于关于量子论的发现对物理学的发展所起的重大贡献，普朗克获得贡献，普朗克获得19181918年度的诺贝尔物理学奖。年度的诺贝尔

8、物理学奖。第10页，本讲稿共37页四、四、1905爱因斯坦的奇迹年爱因斯坦的奇迹年 1905 1905年，爱因斯坦写下了五篇著名的论文：年，爱因斯坦写下了五篇著名的论文：n n“关于光的产生和转化的一个启发性观点关于光的产生和转化的一个启发性观点”，讨论了光量子及光电效应；，讨论了光量子及光电效应；n n“分子大小的新测定分子大小的新测定”，推导出计算分子扩散速度的数学公式；，推导出计算分子扩散速度的数学公式；n n“关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动”，提，提供了分子确实存在的证明；供了分子确实存在的证明；n n“论动体的

9、电动力学论动体的电动力学”，给出了著名的狭义相对论理论；，给出了著名的狭义相对论理论；n n“物体的惯性是否决定其内能物体的惯性是否决定其内能”，根据狭义相对论提出了质量与，根据狭义相对论提出了质量与能量可互换的思想。能量可互换的思想。第11页，本讲稿共37页1关于光量子论和关于光量子论和 光的波粒二象性光的波粒二象性n n19051905年年3 3月，爱因斯坦在德国物理学纪事上发表月，爱因斯坦在德国物理学纪事上发表了题为关于光的产生和转化的一个启发性观点的了题为关于光的产生和转化的一个启发性观点的论文，提出了光量子假说，并利用光量子概念圆满地论文，提出了光量子假说，并利用光量子概念圆满地解释

10、了光电效应。解释了光电效应。n n光是由一粒粒运动着的大量光子组成的粒子流，光的光是由一粒粒运动着的大量光子组成的粒子流，光的能量集中在光子上，其能量值为能量集中在光子上，其能量值为 E E，光的能量不仅在，光的能量不仅在吸收和发射时是不连续的，在传播过程中也是不连续的；吸收和发射时是不连续的，在传播过程中也是不连续的；它与物质发生作用时也是以它与物质发生作用时也是以 E E 为最小单位进行吸收和为最小单位进行吸收和发射的。发射的。第12页，本讲稿共37页爱因斯坦光电效应的解释爱因斯坦光电效应的解释 n n电子若要脱离金属表面，需要具备一定的逸出功。射向金电子若要脱离金属表面，需要具备一定的逸

11、出功。射向金属表面上的光，实质上就是具有能量是属表面上的光，实质上就是具有能量是E E 的光粒子（光量的光粒子（光量子）流，当它照射到金属表面时，金属中的电子由于子）流，当它照射到金属表面时，金属中的电子由于吸收了光子流中的光子而使自己的能量增加，能量增吸收了光子流中的光子而使自己的能量增加，能量增加值加值E E。n n如果照射光的频率过低，则电子所增加的能量仍然小如果照射光的频率过低，则电子所增加的能量仍然小于其脱离金属表面所需要的逸出功，电子就不能脱离于其脱离金属表面所需要的逸出功，电子就不能脱离金属表面，所以就不能产生光电效应。金属表面，所以就不能产生光电效应。n n如果照射光的频率提高

12、到使电子所增加的能量如果照射光的频率提高到使电子所增加的能量E E 大于大于逸出功，则电子吸收后就会具有足够的能量克服逸出逸出功，则电子吸收后就会具有足够的能量克服逸出功，从而脱离开金属表面。功，从而脱离开金属表面。第13页，本讲稿共37页爱因斯坦得出的光电方程爱因斯坦得出的光电方程 l l光电子的能量光电子的能量 、照射光的能量和逸出功、照射光的能量和逸出功 A A 三者之三者之间的关系可以表示成间的关系可以表示成 n爱因斯坦1909年在维尔兹堡会议上首次提出光的波粒二象性的概念.n“由于其在理论物理方面的贡献和发展了光电效应定律”而获得1921年诺贝尔物理学奖。第14页，本讲稿共37页2对

13、布朗运动的研究最终证实了对布朗运动的研究最终证实了 分子和原子的真实性分子和原子的真实性n n18031803年年1010月月1818日，英国化学家道尔顿创立了新原日，英国化学家道尔顿创立了新原子论。子论。n n18111811年，意大利物理学家阿佛伽德罗提出分子假说。年，意大利物理学家阿佛伽德罗提出分子假说。n n奥地利物理学家马赫（奥地利物理学家马赫（Ernst MachErnst Mach，1838183819321932）和德国物理学家奥斯特瓦尔德（和德国物理学家奥斯特瓦尔德（Wilhelm OstwaldWilhelm Ostwald，1853185319321932）分别从实证论和

14、）分别从实证论和“唯能论唯能论”观点出发，对观点出发，对原子原子分子理论提出了怀疑和批判。分子理论提出了怀疑和批判。第15页，本讲稿共37页l l18271827年，英国植物学家布朗（年，英国植物学家布朗（年，英国植物学家布朗（年，英国植物学家布朗（R.BrownR.Brown，1773177318581858）观察到布朗运动。）观察到布朗运动。）观察到布朗运动。）观察到布朗运动。l l1905190519051905年，爱因斯坦在论文中指出，悬浮粒子（布朗粒子）的年，爱因斯坦在论文中指出，悬浮粒子（布朗粒子）的年，爱因斯坦在论文中指出，悬浮粒子（布朗粒子）的年，爱因斯坦在论文中指出，悬浮粒子

15、（布朗粒子）的运动是由于液体分子从四面八方对它们撞击所引起的。一方运动是由于液体分子从四面八方对它们撞击所引起的。一方运动是由于液体分子从四面八方对它们撞击所引起的。一方运动是由于液体分子从四面八方对它们撞击所引起的。一方面，由于这种撞击是不规则的，所以，来自不同方向的作用面，由于这种撞击是不规则的，所以，来自不同方向的作用面，由于这种撞击是不规则的，所以，来自不同方向的作用面，由于这种撞击是不规则的，所以，来自不同方向的作用相互之间不能完全抵消；另一方面，由于悬浮粒子非常小，相互之间不能完全抵消；另一方面，由于悬浮粒子非常小，相互之间不能完全抵消；另一方面，由于悬浮粒子非常小，相互之间不能完

16、全抵消；另一方面，由于悬浮粒子非常小，使其发生运动所需要的作用力不大。所以，周围分子不均匀使其发生运动所需要的作用力不大。所以，周围分子不均匀使其发生运动所需要的作用力不大。所以，周围分子不均匀使其发生运动所需要的作用力不大。所以，周围分子不均匀碰撞所产生的不平衡力的作用足以使这些悬浮粒子发生运动。碰撞所产生的不平衡力的作用足以使这些悬浮粒子发生运动。碰撞所产生的不平衡力的作用足以使这些悬浮粒子发生运动。碰撞所产生的不平衡力的作用足以使这些悬浮粒子发生运动。并定量分析，推算出悬浮粒子在单位时间内位移的平均值、并定量分析，推算出悬浮粒子在单位时间内位移的平均值、并定量分析，推算出悬浮粒子在单位时

17、间内位移的平均值、并定量分析，推算出悬浮粒子在单位时间内位移的平均值、溶质分子的大小和克分子数。溶质分子的大小和克分子数。溶质分子的大小和克分子数。溶质分子的大小和克分子数。l l1908190819081908年，法国物理学家佩兰（年，法国物理学家佩兰（年，法国物理学家佩兰（年，法国物理学家佩兰（Jean Baptiste PerrinJean Baptiste PerrinJean Baptiste PerrinJean Baptiste Perrin，18701870187018701942194219421942）通过精确的实验得出了与爱因斯坦理论相同的结果。）通过精确的实验得出了与爱

18、因斯坦理论相同的结果。）通过精确的实验得出了与爱因斯坦理论相同的结果。）通过精确的实验得出了与爱因斯坦理论相同的结果。第16页，本讲稿共37页n n19081908年，奥斯特瓦尔德转变了对原子论的敌视态度，年，奥斯特瓦尔德转变了对原子论的敌视态度，指出：指出：“原子假说由此提高了地位，成为一种基础巩原子假说由此提高了地位，成为一种基础巩固的科学理论。固的科学理论。”n n马赫直到逝世前两年依然顽固地声称：马赫直到逝世前两年依然顽固地声称：“我不得不断然我不得不断然否认我是相对论者的先驱，正像我拒绝今天的原子论否认我是相对论者的先驱，正像我拒绝今天的原子论的信仰一样。的信仰一样。”n n普朗克：

19、普朗克：“科学的重大革新很少通过说服他的反对者科学的重大革新很少通过说服他的反对者并使他们转变立场来实现，索耳是难以变成保耳的，并使他们转变立场来实现，索耳是难以变成保耳的，事实上倒是，反对者逐渐死去，新生的一代一开始事实上倒是，反对者逐渐死去，新生的一代一开始就熟悉新思想。就熟悉新思想。”第17页，本讲稿共37页3 3狭义相对论的建立狭义相对论的建立 n n论文论动体的电动力学（论文论动体的电动力学（论文论动体的电动力学（论文论动体的电动力学（19051905年）年）年）年）两个基本原理两个基本原理两个基本原理两个基本原理：爱因斯坦相对性原理：爱因斯坦相对性原理：爱因斯坦相对性原理：爱因斯坦

20、相对性原理 光速不变原理光速不变原理光速不变原理光速不变原理 洛仑兹变换方程组洛仑兹变换方程组洛仑兹变换方程组洛仑兹变换方程组 时空观的变革时空观的变革时空观的变革时空观的变革：尺缩效应；钟慢效应；：尺缩效应；钟慢效应；：尺缩效应；钟慢效应；：尺缩效应；钟慢效应；质增效应；质能关系式质增效应；质能关系式质增效应；质能关系式质增效应；质能关系式第18页，本讲稿共37页两个基本原理n n1、爱因斯坦相对性原理：物理体系的状、爱因斯坦相对性原理：物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是两个在互相化时所参照的坐标系究竟是两个在互相匀速运动

21、着的坐标系中的哪一个并无关匀速运动着的坐标系中的哪一个并无关系。系。n n2、光速不变原理：任何光线在、光速不变原理：任何光线在“静止的静止的”坐标系中都是以确定的速度坐标系中都是以确定的速度C运动着，不运动着，不管这道光线是由静止的还是由运动的物管这道光线是由静止的还是由运动的物体发射出来的。体发射出来的。第19页，本讲稿共37页洛仑兹变换方程组1-v2/C 2x=x-vty=yz=z1-v2/C 2t=t-(v/c2)xyzxoyxzov第20页，本讲稿共37页时空观的变革尺缩效应尺缩效应钟慢效应钟慢效应质增效应质增效应质能关系式质能关系式1-v2/C 2L=L 01-v2/C 2T=T

22、01-v2/C 2m=m 0E=mc2第21页，本讲稿共37页五、广义相对论的建立五、广义相对论的建立l l19161916年，爱因斯坦建立广义相对论年，爱因斯坦建立广义相对论年，爱因斯坦建立广义相对论年，爱因斯坦建立广义相对论l l验证：水星轨道近日点的反常进动验证：水星轨道近日点的反常进动验证：水星轨道近日点的反常进动验证：水星轨道近日点的反常进动 光在引力场中传播时发生频移光在引力场中传播时发生频移光在引力场中传播时发生频移光在引力场中传播时发生频移 光线在引力场中发生偏转光线在引力场中发生偏转光线在引力场中发生偏转光线在引力场中发生偏转l l相对论否定了牛顿的绝对时空观，揭示了空间与时

23、间、空相对论否定了牛顿的绝对时空观，揭示了空间与时间、空相对论否定了牛顿的绝对时空观，揭示了空间与时间、空相对论否定了牛顿的绝对时空观，揭示了空间与时间、空间时间与物质及其运动、质量与能量之间存在的辩证关间时间与物质及其运动、质量与能量之间存在的辩证关间时间与物质及其运动、质量与能量之间存在的辩证关间时间与物质及其运动、质量与能量之间存在的辩证关系。系。系。系。第22页，本讲稿共37页六、量子力学理论体系的建立六、量子力学理论体系的建立l l1900190019001900年年年年12121212月月月月4 4 4 4日，普朗克提出能量子基本假设（日，普朗克提出能量子基本假设（日，普朗克提出能

24、量子基本假设（日，普朗克提出能量子基本假设（=h=h=h=h），），），），量子力学诞生。量子力学诞生。量子力学诞生。量子力学诞生。l l1905190519051905年，爱因斯坦年，爱因斯坦年，爱因斯坦年，爱因斯坦“光量子光量子光量子光量子”l l1913191319131913年，玻尔原子结构的量子论（玻尔轨道模型，玻尔年，玻尔原子结构的量子论（玻尔轨道模型，玻尔年，玻尔原子结构的量子论（玻尔轨道模型，玻尔年，玻尔原子结构的量子论（玻尔轨道模型，玻尔量子跃迁假说）量子跃迁假说）量子跃迁假说）量子跃迁假说）l l1923192319231923年，德布罗衣物质波年，德布罗衣物质波年，德布罗

25、衣物质波年，德布罗衣物质波l l1925192519251925，海森堡，矩阵量子力学，海森堡，矩阵量子力学，海森堡，矩阵量子力学，海森堡，矩阵量子力学l l1926192619261926年，雪定额，波动量子力学年，雪定额，波动量子力学年，雪定额，波动量子力学年，雪定额，波动量子力学l l1928192819281928年，狄拉克，相对论量子力学年，狄拉克，相对论量子力学年，狄拉克，相对论量子力学年，狄拉克，相对论量子力学第23页，本讲稿共37页l l量子力学的发展，经历了一条：实验量子力学的发展，经历了一条：实验量子力学的发展，经历了一条：实验量子力学的发展，经历了一条：实验假说假说假说假

26、说验证验证验证验证修改（完善）假说修改（完善）假说修改（完善）假说修改（完善）假说验证验证验证验证理论理论理论理论 的过程。（爱因斯的过程。（爱因斯的过程。（爱因斯的过程。（爱因斯坦的研究方法则与此不同，他用的是理想实验的方法，从假坦的研究方法则与此不同，他用的是理想实验的方法，从假坦的研究方法则与此不同，他用的是理想实验的方法，从假坦的研究方法则与此不同，他用的是理想实验的方法，从假说推出理论，再接受实验的检验。）说推出理论，再接受实验的检验。）说推出理论，再接受实验的检验。）说推出理论，再接受实验的检验。）l l经过一批科学家的努力，到经过一批科学家的努力，到经过一批科学家的努力，到经过一

27、批科学家的努力，到20202020世纪世纪世纪世纪20202020年代，量子力学体系被建年代，量子力学体系被建年代，量子力学体系被建年代，量子力学体系被建立起来。立起来。立起来。立起来。l l量子力学标志了对微观世界认识的深入，揭示了连续性与量子力学标志了对微观世界认识的深入，揭示了连续性与量子力学标志了对微观世界认识的深入，揭示了连续性与量子力学标志了对微观世界认识的深入，揭示了连续性与间断性、波动性与粒子性的辩证统一，凸现了量子现象的间断性、波动性与粒子性的辩证统一，凸现了量子现象的间断性、波动性与粒子性的辩证统一，凸现了量子现象的间断性、波动性与粒子性的辩证统一，凸现了量子现象的整体性，

28、打破了机械决定论的观念。整体性，打破了机械决定论的观念。整体性，打破了机械决定论的观念。整体性，打破了机械决定论的观念。第24页，本讲稿共37页微观粒子的波粒二象性微观粒子的波粒二象性德布罗衣（德布罗衣（德布罗衣（德布罗衣（de Brogliede Broglie）19241924年提出了具有静止质年提出了具有静止质年提出了具有静止质年提出了具有静止质量的微观粒子（如电子）如同光一样也具有波粒二量的微观粒子（如电子）如同光一样也具有波粒二量的微观粒子（如电子）如同光一样也具有波粒二量的微观粒子（如电子）如同光一样也具有波粒二象性。象性。象性。象性。德布罗衣波长公式：德布罗衣波长公式：德布罗衣波

29、长公式：德布罗衣波长公式：hmhm（波性物性）（波性物性）（波性物性）（波性物性）其中：其中：其中：其中：h h为普朗克常数（为普朗克常数（为普朗克常数（为普朗克常数（6.62510-34J/s6.62510-34J/s），），），），为为为为波长，波长，波长，波长，mm为质量，为质量，为质量，为质量，为运动速率。德布罗衣的预为运动速率。德布罗衣的预为运动速率。德布罗衣的预为运动速率。德布罗衣的预言言言言1927192719271927年被电子衍射实验真实。年被电子衍射实验真实。年被电子衍射实验真实。年被电子衍射实验真实。(1929(1929(1929(1929年获得年获得年获得年获得诺贝尔奖

30、诺贝尔奖诺贝尔奖诺贝尔奖)第25页，本讲稿共37页例：根据德布罗衣波长公式例：根据德布罗衣波长公式 hmm宏观物体宏观物体子弹：子弹：m=10gm=10g，=300m/s=300m/s，=210 =210-25-25 nm.nm.宏观物体宏观物体人：人：m=50kgm=50kg，=10m/s=10m/s，=1.310 =1.310-27-27 nm.nm.微观物体微观物体电子：电子：m=9m=9.110110-31-31kgkg，=1.010 =1.0106 6m/sm/s，=0.73nm =0.73nm，直径约直径约1010-6-6 nm.nm.结论：宏观物体，因其质量和体积大，它们所显结论

31、：宏观物体，因其质量和体积大，它们所显结论：宏观物体，因其质量和体积大，它们所显结论：宏观物体，因其质量和体积大，它们所显示的波动性极微，通常不予以考虑。示的波动性极微，通常不予以考虑。示的波动性极微，通常不予以考虑。示的波动性极微，通常不予以考虑。第26页，本讲稿共37页第二节第二节 现代物理学中现代物理学中 微观结构理论的迅速发展微观结构理论的迅速发展 一、关于原子核的基本结构理论的发展一、关于原子核的基本结构理论的发展二、基本粒子理论的发展二、基本粒子理论的发展 1 1核物理实验手段的提高核物理实验手段的提高 加速器、对撞机加速器、对撞机 计数器计数器 2 2基本粒子理论的发展和新粒子的

32、发现基本粒子理论的发展和新粒子的发现第27页，本讲稿共37页第三节第三节 现代天文学进展现代天文学进展一、宇宙学与对宇宙演化的研究一、宇宙学与对宇宙演化的研究 大爆炸宇宙学大爆炸宇宙学标准宇宙模型标准宇宙模型二、关于星系的起源和演化的研究、二、关于星系的起源和演化的研究、最有影响的是康德最有影响的是康德拉普拉斯星云说拉普拉斯星云说三、关于恒星起源与演化的研究三、关于恒星起源与演化的研究 弥漫说弥漫说第28页，本讲稿共37页一、宇宙（总星系）的起源和演化一、宇宙（总星系）的起源和演化（1）基本离子形成阶段）基本离子形成阶段（2）元素起源阶段）元素起源阶段（3）实物阶段）实物阶段（4）宇宙未来阶段

33、）宇宙未来阶段取决于今天观测到的宇宙密度取决于今天观测到的宇宙密度开放型宇宙；振荡型宇宙。开放型宇宙；振荡型宇宙。第29页，本讲稿共37页时代时代时时 间间（秒）（秒）温温度度（K）事件事件普朗克时代普朗克时代大统一时代大统一时代强子强子时代时代轻子轻子时代时代核合成时代核合成时代复合复合时代时代10-4310-3610-610-2100102101310151016610171032102810131011101010941033006028粒子产生，时空量子化粒子产生，时空量子化宇宇宙宙膨膨胀胀，正正反反粒粒子子数数不对称生成不对称生成质子质子-反质对湮灭反质对湮灭中微子退出热平衡中微子退

34、出热平衡电电子子-正正电电子子对对湮湮灭灭，氦氦原子核生成原子核生成中中性性氢氢生生成成，热热平平衡衡消消失失，宇宇宙宙进进入入物物质质为为主主时期时期星系和恒星形成星系和恒星形成人类进入文明社会人类进入文明社会宇宙热历史宇宙热历史第30页，本讲稿共37页支持大爆炸宇宙论的观测事实支持大爆炸宇宙论的观测事实河外星系的谱线红移河外星系的谱线红移(1929,哈勃）哈勃）宇宙中普遍存在着宇宙中普遍存在着30%的氦丰度的氦丰度绝对温度绝对温度3度的微波背景辐射度的微波背景辐射第31页，本讲稿共37页二、星系的起源和演化二、星系的起源和演化 在“康德拉普拉斯星云说”基础上的进一步发展第32页，本讲稿共3

35、7页三、恒星的起源和演化三、恒星的起源和演化星际弥漫物质星际弥漫物质星云星云原恒星原恒星引力收缩（红外星）引力收缩（红外星）主序星主序星红巨星红巨星白矮星白矮星超新星爆发超新星爆发黑矮星黑矮星星际物质星际物质中子星中子星黑洞黑洞第33页，本讲稿共37页第四节第四节 现代地质学进展现代地质学进展现代地壳运动理论三部曲n n大陆漂移说：大陆漂移说：19101910年，魏格纳年，魏格纳 ；n n海底扩张说：海底扩张说：19611961年，美国的赫斯和迪兹创立；年，美国的赫斯和迪兹创立；n n板块构造说：板块构造说：19681968年，法国地质学家勒皮顺等人提年，法国地质学家勒皮顺等人提出。出。第34

36、页，本讲稿共37页第五节第五节 现代化学进展现代化学进展n n量子化学的建立和现代化学发展的趋势n n结构化学与高分子化学 第35页，本讲稿共37页第六节第六节 现代生物学的进步现代生物学的进步一、遗传学的创立一、遗传学的创立一、遗传学的创立一、遗传学的创立关于生物性状遗传的研究关于生物性状遗传的研究关于生物性状遗传的研究关于生物性状遗传的研究n n孟德尔，孟德尔，18661866年，植物杂交实验，年，植物杂交实验，“分离定律分离定律”、“自自由组合定律由组合定律”。n n约翰逊，约翰逊，19091909年，提出用年，提出用“基因基因”这个术语代替孟德尔的遗这个术语代替孟德尔的遗传传“因子因子

37、”。n n摩尔根，与其合作者从摩尔根，与其合作者从19081908年开始果蝇杂交实验，先后年开始果蝇杂交实验，先后进行了进行了2020多年，发现了多年，发现了“连锁定律连锁定律“，19331933年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。第36页，本讲稿共37页二、分子生物学的创立二、分子生物学的创立n n1 1遗传学中的信息学派遗传学中的信息学派DNADNA是遗传信息携是遗传信息携带者的证实（带者的证实（19441944年）；否定了蛋白质是遗传年）；否定了蛋白质是遗传信息的携带者（信息的携带者（19521952年）。年）。n n2 2遗传学中的结构学派遗传学中的结构学派DNADNA是螺旋结构的证实是螺旋结构的证实n n3 3碱基配对原则的发现（碱基配对原则的发现（19481948年）年）n n4 4分子生物学的创立（分子生物学的创立（19531953年）。年）。第37页，本讲稿共37页