1、现代科学技术概论专接本复习第一章 现代科学技术的特点和作用一、基本概念（名词解释等）1 基础科学研究自然界中物质的结构和各种基本运动形态和运动规律的科学。基础科学是现代科学技术的基础，起着指导作用。2 技术科学在基础科学理论的指导下，研究某类技术的特殊规律，并解决工程技术中普遍性问题的科学。3 工程科学具体研究把基础科学和技术科学转化为生产技术、工程技术和工艺流程的原则和方法。4 实验技术为了科学认识而探索自然客体所采用的技术，是基本技术和产业技术的基础。包括力学实验技术、物理实验技术、化学实验技术、生物实验技术。5 基本技术既可以为实验技术提供仪器、设备来推动其发展，又可以通过劳动过程中的技
2、术来推动产业技术的进步。按照人工自然过程的四种基本形式，基本技术可分为四类：广义的机械技术、物理技术、化工技术、生物技术。6 产业技术由不同劳动过程中的各种不同技术组成。可以划分为劳动密集型技术、资本密集型技术、知识密集型技术。基本技术的开发必然会促进产业技术的巨大发展。7 大科学（对比小科学P21）是相对于小科学而言的，是指在按指数规律高速增长的基础上科学已经成为全社会范围内的、以集体合作形式有计划地进行研究的事业。诞生标志：1942年美国研究原子弹的曼哈顿工程。8 高技术指那些与基础科学理论的前沿紧密相连，对一个国家或地区的经济、政治、军事等各方面的进步产生深远影响、并能形成产业的技术群。
3、标志事件：1942年12月世界上第一座核反应堆运行。9 高技术产业指把产生过程和产品建立在高技术基础上所形成的产业。是一项技术密集度高、技术创新速度快、具有高附加值、节约资源并能对相关产业产生辐射效果的新型产业。10可持续发展指在社会经济发展过程中“既满足当代人需要，又不对后代人满足其需要的能力危害”，即减少对不可再生资源的浪费，扩大对再生资源的利用，实现人和自然的协调发展。二、基本原理（简答、填空、判断等）1现代科学技术的体系结构要点：参考图11叙述即可。现代科学技术是由现代科学和现代技术构成的，再分别说现代科学的三种科学及它们之间的关系、现代技术的三种技术及它们之间的关系、现代科学与技术的
4、关系。2现代科学技术的发展趋势要点：（1） 发展高速化：科学技术自身的加速发展（科研项目日益增多、人员数量急剧增加、知识更新周期缩短、技术和产品老化速度加快）；向现实生产力转化的周期缩短（2） 发展综合化：科学和技术自身发展的综合（学科内部科学理论趋于综合、学科之间综合）；科学的技术化（现代科学中有大量的技术科学研究）；技术的科学化（已有的技术上升到技术科学反过来完善和提高已有技术、技术创造发明是根据已有的基础科研成果而作出）；科学技术与人文社会科学的结合（相互渗透融合产生新兴学科，把科学技术与人文社会科学连成有机整体）；科学技术和生产的一体化（科学是先导、技术是中介和桥梁、社会生产是最终归宿
5、）。（3） 发展社会化：科技活动主体社会化（由个人研究到研究所研究再到国家组织研究、国际合作研究）；科技活动过程社会化（从选题目的、研究开展的步骤、研究中的协调工作均已经社会化，成果转化必须通过社会组织形式进行）；科学技术功能的社会化（科学技术是第一产生力、科学技术对社会生活方式产生积极作用、现代科学技术通过物质生活、社会结构和社会文化对社会价值观念形成了影响）3大科学的形成、特征和发展战略要点：形成原因：主要是因为现代科学技术革命的推动，以及科学技术的社会体制化和各种社会条件的作用。标志事件：曼哈顿工程、阿波罗登月计划、人类基因组计划（HGP）大科学特征：科研的规模巨大、创造性的集体研究、巨
6、额的科研投资、科研设备庞大复杂、社会化高效的科研组织管理。发展战略：树立大科学观念（整体观念、综合观念、协调观念）、建立大科学体制（优化组织结构、学科结构、人才结构、时空结构、投资结构）、实行大科学管理（核心是规划管理：对宏观和较长期的科研方向和发展计划的管理，也是大科学区别于小科学的重要标志。管理要坚持统筹原则、重点原则、协调原则、创新原则。其次是目标管理，再次是经费管理）、加速大科学流通（各门学科之间相互交流、整合、与外部社会的功能转换与价值交换）、培养大科学文化（改善大科学物质文化、健全大科学规范文化、弘扬大科学精神文化）、实施大科学教育（更新教育观念、改革教育体制、优化教育内容、从专才
7、教育模式转变为通才教育模式）、营造大科学环境（增进公众理解、加强法律保护、扩大对外开放、提供科学文化和人文文化的整合）。4高技术的基本特征高智力、高渗透、高投入、高风险、高竞争、高效益、高战略5高技术领域包括哪些（要求能举例和对号）电子信息技术、新材料技术、新能源技术、生物技术、海洋技术、空间技术6高技术产业的主要特征首先，投入比例相对于传统产业要高得多，这是其获得竞争优势的根本保证；其次，技术密集度很高，这是保持其获得竞争优势的核心因素；第三，技术创新速度快、产品寿命周期短；第四，市场国际化程度很高。7高技术对现代社会的影响要点：积极作用：（1） 高科技促进社会生产的发展机械化转变为自动化，
8、刚性生产方式转变为柔性生产方式，大规模集中型生产方式转变为规模适度的分散型生产方式，分割型生产方式转变为系统整体生产方式，不断生产新产品、新产业，产业结构、分布、就业结构、市场交换方式均发生变化，财产占有方式、社会阶层、社会结构变动。（2）高科技引起社会生产方式的进步新材料为人们提供了万紫千红的新型衣料，现代生物使人们的饮食结构发生革命性变化（如基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程），新型建筑材料改善人们的居住条件，微电子技术和新材料改善人们的信息交换和出行方式（如互联网、高铁、超音速飞机），高科技带来了“4A”革命：工厂自动化（FA）、办公室自动化（OA）、实验室自动化（LA）、家庭自动化（
9、HA），增加了人们的闲暇时间和改善了人们的闲暇生活。（3）高科技改变了人们的价值观念，提升了人们的思维方式从单纯追求经济增长到追求社会、经济、自然和人的协调发展，促进了对人才和知识的尊重创新素质的肯定，形成了科学技术价值的新取向，即加强科学技术对社会和人的发展的积极影响。负面效应（1）环境问题核心是环境污染和生态平衡的破坏。主要包括大气质量恶化、水污染与水资源短缺、土地资源流失、生态危机。（附：世界八大公害事件）（2） 资源问题核心是自然资源的需求大大增加，而资源的绝对量有限，引起全世界范围的耕地资源、森林资源、水资源危机。（3）高科技战争高科技在军事上的应用，生产了大量高科技武器，进入现代战
10、争的战场，使战争的规模、样式、进程都发生了深刻的变革，出现了“高科技”战争。（4）高科技引发法律和社会伦理问题如计算机犯罪、克隆技术对人类自身的应用、核技术的扩散、信息网络的安全、基因研究与个人隐私。8人文文化与科学文化人文文化的核心是人文精神，科学文化的核心是科学精神，这是两个不同系列的价值观念，由一定的信仰、理想、行为准则构成。科学精神主要指养生科学技术的价值，重视科学技术的作用，强调领先科学技术推动社会发展。人文精神指着重人的价值，重视人文文化的作用，强调依靠调动人的积极性来推动社会发展。两者既相互对立又相互补充。历史上两种精神形成了对立（文艺复兴之后的哥白尼），而现代科学技术要求两者相
11、互融合。现代社会，需要培养高科技时代的人文精神。（简答）：培养高科技时代的人文精神，可以参考小书P16下开始到P17。三、基础理论（论述题等）1论述科学技术是第一产生力思想的产生和内涵。要点：产生：从历史上看（1）从科学技术与经济发展结合的历程说明了科学技术是第一生产力（古代科学对经济发展所起的作用是深层次的、隐蔽的、间接的，文艺复兴和宗教改革之后，人们自觉地认识到科学技术对社会经济发展的作用（如培根的知识就是力量）。18世纪下半叶到19世纪中叶，科学技术的进步为欧美各国社会的加速发展起到了不可替代的作用，20世纪特别是二次大战以后，经济增长主要来自于科学技术的应用，科学技术的作用已经超过了资
12、金、劳力和资源，科学技术作为第一生产力的地位得到完全确立）（2）世界各国的发展道路说明了科学技术是第一生产力（当代世界发展的历史，依靠科技进步，实现国家富强，是许多国家的共同经历。英、德、美、日等发达国家投资科技以带动促进经济的长期增长，提高国家的综合国力和国际竞争力的成功实践，也充分论证了“科学技术是第一产生力”思想的正确性的概括能力）（3）近代以来中国的历史教训说明了科学技术是第一生产力（19世纪本文国家科技崛起，而中国却停滞不前，沦为了半殖民地、半封建的社会，说明科技落后就要挨打，20世纪六七十年代，世界上出现了长达十多年的经济快速增长，而中国却在进行“文化大革命”，丧失了良好的发展时期
13、）从理论上看（1）当代许多著名的科学家、学者就现代科学技术对经济、社会发展的作用作了精辟论述。（如托夫勒、贝尔、奈比斯特、熊彼得）（2）马克思从资本主义产生的前提阐述了科学技术是生产力，对资本主义社会劳动生产力进行了深入分析，阐明了科学技术在生产力系统中的特点：科学技术是一个相对独立的因素，是生产力的动因，从资本主义和科学技术的关系方面阐述了科学技术是生产力的思想。（3）邓小平70年代通过对科学技术和生产力关系的探索，在1988年9月首次突破了马克思100年前的说法，提出了“科学技术是第一生产力”的思想。内涵：（小书P12）2论述科教兴国战略思想主要内容小书P13第8行第17行。第二章 现代物
14、理学一、基本概念（名词解释等）1 以太牛顿力学认为，存在着绝对静止的运动参照系，所有物体的机械运动都是相对于绝对坐标系的运动，这种坐标系中有一种神秘的物质，以太虽然不能为人的感官所感觉，但可以作为传播光或者其它电磁波的媒介，这就是“以太”。2 以太危机科学家从1851年互1887年间用多种方法测量地球相对于以太的运动（比如迈克尔逊莫雷实验），得到的结果是不定的，这就引起了“以太危机”。3 惯性系先说参照系：力学中为了精确描述物质的相对运动，必须选取一定的参照系。再说惯性系：相互作匀速直线运动的参照系称为惯性系。相对于一个惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。4 伽利略变换见小书P18倒数第3
15、行至P19正数第6行。（附：经典力学的相对性原理：一切力学规律在相互作匀速直线运动的惯性系内部都是相同的）5 黑体任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波被称之为热辐射。对外来辐射能力强的物体称为黑体。6绝对黑体绝对黑体是指完全吸收所有辐射而又毫无反射和透射的物体。显然自然界不存在真正的黑体，但许多较好的黑体近似。7.黑体辐射公式（很少考）1893年德国科学家维恩通过理论和实践相结合的方法得出了黑体辐射公式（此公式适用于短波），1899年英国物理学家瑞利和琼斯总结出了瑞利琼斯公式（此公式适用于长波）见小书P23。8.紫外光灾难瑞利琼斯公式在辐射波长很短（如紫外光）时、频
16、率很大时，辐射密度趋于无穷大，这时，只能用维恩公式处理，这种在紫外光波段统计公式发生的问题，就是有名的“紫外光灾难”。“紫外光灾难”和“以太危机”是经典物理学存在的两大困难。9.能量子“能量子”（量子）是能量的最小单元，每一能量振子都有能量=h，原子吸收或发射能量是量子化的，是按这个最小单元一份一份进行的，即振子的能量只能取h的整数倍。这个理论是普朗克提出来的。（对比：在经典物理学的理论中能量是连续变化的，可以取任意值。19世纪后期，科学家们发现很多物理现象无法用这一理论解释。于是1900年12月14日，德国物理学家普朗克提出了能量子的假说，即能量元不是任意的、连续的。推广：光量子，大书P87
17、）相关知识占补充：光电效应：物质在光的照射下发射电子的现象。（1887年赫兹发现的）10.德布罗意波为概率波，此波即指物质在空间中某点某时刻可能出现的几率，一切实物粒子的波动频率同它的能量之间共同遵守量子论公式=h。（比如一个电子，如果是自由电子，那么它的波函数就是行波，就是说它有可能出现在空间中任何一点，每点几率相等。）相关知识点补充：光的波粒二象性（小书P25），光的干涉、衍射（干涉是指两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。而衍射是指光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。
18、而光电效应说明了光具有粒子性。）11.场场是物质存在的一种基本形式。这种形式的主要特征在于场是弥散于全空间的。物质之间的相互作用不是超距相互作用，而是通过相应的场作为中介传递的。相关系知识点：自然界物质存在的四种相互作用。（小书P29）；场和粒子的统一性：每一和场都有与其相关系的基本粒子，场通过交换有关中介粒子实现场与粒子之间的相互作用。场和实物粒子的统一性表现在粒子和场在一定条件下可以相互转化。12.基本粒子原子以下的各种粒子统称为基本粒子（如质子、中子等）。（判断：辩证唯物主义认为基本粒子仍然是可分的，即物质是无限可分的。）目前，已经发现300多种基本粒子，这些粒子可以从质量、寿命、电荷、
19、自旋四个方面进行分类。物理学家将基本粒子分为以下四大类：光子族。成员是光子。轻子族。包括电子、中微子等。13.夸克模型是1964年美国物理学家盖尔曼等人提出的一种描述强子结构的模型。该模型认为质子和中子由三个夸克组成，介子由两个夸克组成。夸克与夸克之间通过不同色荷之间的超强相互作用而结合在一起，形成强子。14.夸克幽禁（夸克禁闭）当科学家试图把夸克从强子内部分享出来时，夸克之间的作用几乎是无穷大，导致无法分离出自由夸克的现象称为夸克幽禁。（相关概念：当夸克之间距离很小时，夸克之间的结合又是松散的，这种现象称为“渐近自由”）15.大统一理论把自然界物质之间四种相互作用统一表述的理论，目前有多种方
20、案。（相关知识点：为解决夸在幽禁问题而提出的“超弦理论”）16.核反应堆又称为原子反应堆或反应堆，是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置。二、基本原理（简答、填空、判断等）1.物质的相互作用小书P29第2-4行。2.粒子基本属性一是质量，即粒子的静质量，即粒子包含物质的多少。二是寿命，即粒子从生成到转化为其它粒子的这段时间。三是电荷，即基本粒子携带的正电量或负电量。电荷的基本单位是电子电量e,e=1.60210-19库。除了中性粒子外，所有带电粒子所带电量都是e的整数倍。但夸克理论认为在夸克层次可能存在分数电荷。四是自旋，即基本粒子绕自身旋转运动的描述单位（以光子的自旋为基本单位）
21、3.基本粒子的分类小书P31第5-14行。4.粒子理论的应用与发展前景（1）核能的应用：一是核裂变（提示定义：指由重的原子，主要是指铀或钚，分裂成较轻的原子的一种核反应形式。原子弹以及裂变核电站或是核能发电厂的能量来源都是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见，加热后铀原子放出2到4个中子，中子再去撞击其它原子，从而形成链式反应而自发裂变，有质量亏损并释放出巨大能量和射线）释放出巨大能量（比如原子弹爆炸放出在巨大能量、核反应堆用于核能发电等），二是核聚变（提示定义：核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大
22、的能量释放的一种核反应形式）释放出巨大能量（比如太阳燃烧就是巨大的聚变反应，目前应用很少有人工核聚变，但是却是未来新能源开发中一条倍受关注的途径），三是不断用于其它领域，比如环境科学分析污染物，材料科学中开发新能源材料，医学和生命科学中诊治疾病，农业科学中改良品种、消灭病虫害等等。（2）粒子理论的发展：涉及到当代物理学前沿，关系着物理学发展的未来。主要有大统一理论，即把四种自然界物质间的作用力统一表述的理论，目前有多种不同的方案；弦理论，为解决夸克幽禁问题而提出的理论。（附：弦是有张力并在一定条件下发生振动的物质客体）三、基础理论（论述题等）1.狭义相对论（是对牛顿时空观的修正！）1905年爱
23、因斯坦提出了狭义相对性的两条基本原理：（1）狭义相对性原理：物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。或者简要地表述为：在所有彼此作匀速直线运动的参照系内，物理定律有相同的形式。（2）光速不变原理：真空中的光速是恒定不变的，它与淘汰的运动速度无关，对任意惯性系的观察者来说，光速都是C。（相关知识点：牛顿时空观及其数学形式伽利略变换，小书P18-19）2.量子力学量子力学是研究微观微观客气状态及其运动规律的力学。量子力学与经典力学的差别：首先表现在对粒子的状态和力学量的描述及其变化规律上。在量子力学中，粒子的状态用波函
24、数描述，它是坐标和时间的复函数。为了描写微观粒子状态随时间变化的规律，就需要找出波函数所满足的运动方程。这个方程是薛定谔在1926年首先找到的，被称为薛定谔方程。（相关知识：当微观粒子处于某一状态时，它的力学量(如坐标、动量、角动量、能量等)一般不具有确定的数值（而宏观物体却是有的），而具有一系列可能值，每个可能值以一定的几率出现。另：测不准关系：在微观世界中，完全与主体无关的、独立于观测者之外的客体是不存在的；观测过程，成为观察者通过科学仪器介入客体的过程，使观测过程成为观测者、观测仪器和观测客体三方面相互作用的过程，我们既不能避免这种相互作用的干扰，又不能完全预料这种干扰将使观测对象牌什么
25、样的状态。3.时间空间的相对性要点：（1）同时的相对性（2）时间的延缓效应（钟慢效应）（3）空间的收缩效应（尺缩效应）4.相对论原理的应用和影响（概略）（1）质量随速度的增长（小书P22上）（2）相对论质能关系（小书P22上）（3）空间、时间的四维结构第三章 现代天文学一、基本概念（名词解释等）1.天文学天文学是研究天体、宇宙的组成、构造、运动规律和发展历史的科学。2.赫罗图指恒星光谱型和光度的图。3.银河系（相关：河外星系）是一个直径约9万光年，中心厚约1.3万光年，边缘厚约6000光年的天体系统。银河中大约有1500亿颗恒星，太阳位于离银河系中心约3万能光年处。外形：从侧面看如铁饼状，从下
26、面看如旋涡状，有几条旋臂从中心伸出，太阳位于其中一条旋臂上。4.射电天文学是通过观测天体的无线电波来研究天文现象的一门学科。5.类星体（桑德奇发现）形状类似于恒星，而又有强烈的射电辐射的天体，即像恒星一样的射电源。1960年，美国天文学家桑德奇等 人用海耳望远镜发现的一射电源处有一种新型天体。6.微波背景辐射（彭齐亚斯和威尔逊发现）指来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，也叫宇宙背景辐射。（来自宇宙深处的微弱的无线电噪声，这种噪声无论朝向天空哪个方向，总是消除不掉，且健在均匀，好象是一种宇宙背景）7.脉冲星（贝尔和休伊斯发现）指具有短周期脉冲辐射的新型恒星。（休伊斯证实脉冲星就是天文学家预言
27、的中子星，获得了1974年诺贝尔物理学奖。）8.星际分子（汤斯等人发现）指存在于星际空间的无机分子和有机分子。9.宇宙学从整体的角度来研究宇宙的结构和演化，即从大尺度的范围来研究时间、空间的性质，物质及运动的基本规律的科学。10.宇宙模型指对观测可及的大尺度时空结构和物质演化的统一的理论描述。（相关知识点：爱因斯坦提出的有限无边静态宇宙模型、费里德曼提出的动态的彭胀的宇宙模型、大爆炸宇宙模型、鼓胀模型） 另：宇宙学原理的两个假定（大书P139）11.红移（现象）当一个光源和观察者作相对运动时，观察收到的波长和会发生变化。二者相互离开时，接收到的波长变长，即光谱向长波方向-红端移动。（1914年
28、美国天文学家斯莱弗在对光谱作了多年研究后发现的）12.多普勒效应（包括红移和紫移）奥地利物理学家多普勒发现，当一个光源和观察者作相对运动时，观察收到的波长和会发生变化。二者相互接近时，接收到的波长变短，其光谱线向紫端偏移，二者相互离开时，接收到的波长变长，出现谱线红移。这一现象称为“多普勒效应”。13.哈勃定律哈勃指出：一个星系的退行速度同这个星系离我们的距离成正比，呈现有规律的增长。即离我们越远的星系，远离我们的速度越快。（哈勃定律说明了什么？大书P141下）14.暗物质科学家提出的一种物质，实验室遵守牛顿动力学定律，用动力学方法可以测量出它的质量，但它“暗”，用光度学的方法就测不出它的质量
29、。（补充理解：暗物质是指那些自身不发射电磁辐射，也不与电磁波相互作用的一种物质。）二、基本原理（简答、填空、判断等）1.太阳的组成、结构及演化组成、结构：小书P34倒数第9行起到第3行。（另：太阳黑子，大书P123）演化：小书P35第5行开始：太阳有前身直到第12行。2.恒星的分类（与赫罗图联系在一起）在赫罗图上的分布：主序星：特点是随着恒星表面温度的降低，其光度也相应地减小（比如太阳）。分布在赫罗图从左上角到右下角的狭窄对角线上，约占90%巨星或红巨星：特点是体积大，光度大、温度低。分布在赫罗图的右上方，约占10%白矮星：特点是表面温度相当高而光度又相当小。分布在赫罗图的左下角，数量很少。（
30、上述分类也是也是恒星演化不同阶段的表现）3.恒星演化理论要点：1950年，美国天文学家史瓦西提出的理论。内容是：恒星从主星序到红巨星的转变可以用两种模型来解释：一是氢壳层的燃烧，二是核心引力收缩。他把恒星能源和结构的演化进程结合起来，大致描绘了恒星的一生发展历程：（1）幼年期，原恒星阶段。（2）中年期，主星序阶段。（3）晚年期，红巨星阶段。（4）衰亡期，白矮星或中子星阶段。4.恒星的末态恒星的末态取词于其能量耗尽后所剩物质质量的大小。理论上有白矮星、中子星、“黑洞”三种可能的末态。（阅读三种末态的细节）5.银河系的组成与结构旋涡结构：大书P129倒数第3行至P130第5行。6.星系的分类哈勃分
31、三大类：小书P37上第1-5行。7. 20世纪60年代天文学四大发现要点：桑德奇发现类星体，彭齐亚斯和威尔逊发现微波背景辐射、贝尔和休伊斯发现脉冲星、汤斯等人发现星际分子。8.宇宙学研究的新成果要点：（1）爱因斯坦有限提出的无边静态宇宙模型（联想：球面有固定面积但无边缘，大书P139下）（2）费里德曼提出的动态的彭胀宇宙模型（联想：表面上有着许多小点的气球彭胀时小点的四散分开，且各向同性）（3）大爆炸宇宙模型（联想：最初一次爆炸） 注意区别（4）彭胀模型（针对大爆炸模型的困难而提出的）9.天文学与宇宙观：宇宙处处是平等的，人类所处的地球没有特殊的地位。10. 1937年美国的雷伯自制了一台射电望远镜并开始投入工作，他成了世界上第一位射电天文学家。1931年无线电工程师央斯基发现了来自银河系中心的人马座的无线电波。11.天文学对人类社会的重要作用（了解，小书P42）第四章 分子生物学一、基本概念（名词解释等）1.分子生物学以核酸和蛋白质等大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，阐明遗传、生殖、生长发育等生命基本特征的分子机理。（是从分子水平上研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科
