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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,假如说19世纪是科学世纪话，,20世纪则被称作是科学革命世纪！,第1页,19世纪理论科学巅峰状态及其隐含危机以物理学最为经典，牛顿力学无比强大理论威力，光学、电磁学、力学统一使物理学显示出一个形式上完整，被誉为“,一座庄重雄伟建筑体系和感人心弦漂亮庙堂,”。以致普朗克老师曾劝他说“年轻人，物理学是一门已经完成了科学，不会再有多大发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”,1900年4月27日，英国著名物理学家开尔文勋爵作了题为,热和光动力理论上空19世纪之乌云,长篇讲演。,第2页,当代自然科学,物理学,背景,-物理学大厦落成与危机,物理学晴朗天空“两朵乌云”把物理学由经典阶段推进到当代阶段，,以太漂移试验,和,黑体辐射现象,。,相对论和量子力学组成当代物理学两大理论支柱。,以太漂移：以太被称为一个介质，按照当初科学界,说法，人们能够由光速在不一样方向差异，判定一个,惯性系相对于静止以太运动状态，并确定以太存,在。试验却明白无误地表明，光速是完全不变。,紫外灾难：黑体是物理学中为了研究物体吸收和辐射规,律而结构一个理想模型，能百分子百吸收辐射到它上,面电磁波，一样温度下，它所发出热辐射也比其它,任何物体都强。德国维恩和英国瑞利得到相反公式、,结果而无法解释。,第3页,相对论,：是关于物质运动与时间空间关系理论，是当代物理学和科学技术主要理论基础之一。,-背景：以太及以太漂移试验。,当代自然科学,物理学,-狭义相对论（1905）,（1）理论基础：光速不变理论(,在彼此相对作匀速直线运动任一惯性参考系中，所测得光速都是相同,）和狭义相对性理论（,一切彼此作匀速直线运动参考系，对描述运动一切规律来说都是等价，它表明，绝对静止参考系是不存在,）。,（2）主要结论：尺缩效应（,物体相对于观察者为静止时，其测得长度最大；为运动时其长度缩短,）；钟慢效应（,对静止观察者，一切发生在运动物体上过程都变慢了,）；,爱因斯坦：从光速不变事实去分析力学与电磁学形式,上差异。实际上是对权威反叛。学生时代对哲学,兴趣和思辨，休谟、马赫、彭加勒怀疑和批判主义精,神；接收斯宾渃莎关于世界物质统一性。,第4页,当代自然科学物理学,相对论,：,是关于物质运动与时间空间关系理论，是当代物理学和科学技术主要理论基础之一。,-狭义相对论（1905）,（2）主要结论：,四维时空（,时间坐标与空间坐标紧密联络在一起,）；,速度变换（,物体质量随其运动速度增加而增加,）；,质能关系（,质量与能量间存在内在关系，质能关系式,E,=,mc,2,）。,（3）意义：,指明了质量与能量间内在联络，改变了经典物理学中相关质量和能量传统看法，为利用原子能提供理论基础。,第5页,-广义相对论（1916）,（1）理论基础：广义协变原理（,自然定律对于任何参考系而言都含有相同数学形式,）和等效原理（,用一个非惯性系与用内部存在一均匀引力场惯性系来描述物理过程规律是完全等效,）。,（2）意义：深入揭示时间、空间根本属性及其与物质分布、运动之间内在深刻联络。,-思想试验：爱因斯坦列车试验、升降机试验、旋转圆盘试验。,-相对论建立，深刻揭示出时间、空间、物质及其运动统一性，为辩证唯物主义时空观提供科学依据；为人们探索自然奥秘提供理论武器；为物理学发展开辟全新方向；为当代科学技术发展奠定基础。,当代自然科学,物理学,第6页,量子力学,-概念：研究微观粒子如电子、原子、分子等运动规律理论，是当代物理学又一主要基础理论；极大地推进当代科学技术迅猛发展，如原子能技术、激光技术、大规模集成电路等。,-背景：紫外灾难（热辐射和热吸收）。,当代自然科学,物理学,第7页,量子力学,-建立,1900，德国物理学家普朗克分析维恩、瑞利矛盾两个公式，拼出新公式，提出“能量子假说”，不连续能量状态。,1905，爱因斯坦为解释赫兹光电效应（1887）；提出“光量子”概念，揭示光波粒二象性。,量子论深入发展源于对原子结构问题研究。1913，玻尔“量子化”概念与原子核模型及电子轨道。,1924，德布罗意基于光波粒二象性提出“物质波”假说，微观粒子波粒二象性；,两条路径完成量子力学理论建立，德国物理学家海森伯及玻恩矩阵力学和薛定谔波动力学，同一理论两种数学表示。,当代自然科学,物理学,第8页,量子力学,-完善：波函数概率解释、不确定原理、相对论波动方程、不相容原理等。,-基本概念：物质波实质上是概率波；互补性与不确定原理（在微观世界中，人们不能用试验伎俩来同时准确地测定微观粒子位置和动量）等。,-作用和意义：推进人们对微观世界认识，改变了科学观念；揭示波粒二象性是自然基本矛盾，为对立统一规律提供新证据；揭示连续性与间断性、偶然性与必定性、决定论与因果律之间辨证关系，宣告机械论自然观破产。,当代自然科学,物理学,量子理论形式诠释一直是人们争论焦点：,宏、微观粒子运动统一性；微观粒子运动,试验观察与解释等。,第9页,当代自然科学,化学,元素周期理论新发展,-以19世纪原子论为基础，1869，门捷列夫和迈尔各自独立发觉元素周期律；,-原子核式结构模型，提出描述原子中电子运动状态四个量子数（,主量子数、轨道量子数、磁量子术和自旋量子数,）以及电子在核外分布规律，所以，元素性质和周期性改变是由,原子电子壳层结构,周期性改变决定，元素性质是随,原子序数,而,非原子量,增加而周期性增加，其区分在同位素概念上。,-元素周期律深刻地反应了元素之间内在联络，尤其是反应原子核外电子排列分布，能指导人们认识原子结构和发觉新元素。,第10页,当代自然科学,化学,当代化学键理论：,分子中原子间结协力,-化学键。1916年柯塞尔和路易斯开始用原子模型来解释价键，提出价键是由原子外围电子决定。有离子键、共价键和金属键三种基本类型，,离子键,是经过静电作用形成；,共价键,是相同元素依靠共用电子对结合；,金属键,是成键电子被金属离子共用而成。,-量子化学。1927，海特勒和伦敦开创新领域，提出只能概率性描述电子运动状态，即电子云；共价键本质是电子云重合。,-价键理论。1931年，鲍林依据波叠加原理提出杂化轨道理论解释碳四面体结构。,-分子轨道理论。1932年洪德和莫立肯等提出用单电子波函数描述化学键本质。1965年，伍德凡德和霍夫曼提出,分子轨道对称守恒原理,，解释和预示一系列化学反应难易，了解反应产物立体结构，标志着当代化学从研究分子静态跨入到研究分子动态新阶段。,量子化学，使化学家单纯依靠试验方法研究到能够经过,数学计算来研究，从被动性研究到预见性研究。分,子设计与新材料、新药品、新试剂等开发。,第11页,当代自然科学,宇观世界探迷,宇观与宇观尺度,-,宇观,：我国天文学家,戴文赛,引入“宇观”概念表征宇宙规模物质过程，,宇观物体,就是像太阳、恒星、行星等天体，其,最大特征,是其表面万有引力起支配作用。,-宇观质量以,太阳质量m,（1.9910,33,g,）,为单位。如，地球为10,-6,m,，整个宇宙为10,21,m,。,-距离：以地球绕太阳公转椭圆长半轴作为,天文单位,（AU,1AU为1.50,10,13,cm）,量度天体距离，恒星间距离单位是秒差距（pc,1pc=,10,5,AU=3.26,光年）,；,光年,是指光线在一年内所经过距离；,哈勃半径,是指当前我们观察宇宙最深处天体离我们距离，约为1.3,10,10,ly,（光年）,。,-存在非重子,暗物质,，是宇观客体另一特征。,第12页,宇宙观演变,-中国古代：宇宙三学说，,盖天说,认为大地是平坦，天像一把伞；,浑天说,认为天地如蛋，地在中心，天围在周围；,宣夜说,认为天是无限而空虚。,-古希腊和罗马：,中心火焰说,，宇宙中心是一团大火焰；,地心说,，地球为中心；,日心说,，地球绕太阳运动。,-,宇宙论,：17世纪牛顿用力学方法研究宇宙，建立,经典宇宙论,；广义相对论建立和天文观察为基础，产生,当代宇宙论,。,当代自然科学,宇观世界探迷,第13页,银河系,：18世纪后期，用反射望远镜观察计数了117600颗恒星，得出恒星系统呈扁盘状结论；20世纪初定义它为银河系并确定银河系结构。银河系结构确实定扩大了人类认识到时空结构，也再一次否定了人类及其居住星球特殊地位。银河系组成包含：恒星（球状星团、疏散星团等）、星际物质（亮星云、暗星云、星际气体及尘埃）。,河外星系,与,哈勃定律,：,1918年，威尔逊山天文台建成口径2.54m反射望远镜（,胡克望远镜,）；1922年，在星云中发觉一些变星；1923年，哈勃用胡克望远镜经过摄影观察找到,造父变星,，推出它们距离比银河系盘直径大五倍，统称为,河外星系,。哈勃1929年所作划时代工作说明，河外星系红移与它距离成正比，即,哈勃定律,。,当代自然科学,宇观世界探迷,太阳系总质量约99%集中于太阳，太阳系大小为,40AU；银河系质量为,10,12,m,，直径约为30kpc；,太阳距其中心距离约为8.5kpc。,第14页,宇宙观察及其意义,：天文学是数据贫乏科学，宇宙观察内容：,-,宇宙微波背景辐射,：宇宙微波背景辐射提供了一个宇宙起源于热大爆炸基本依据。1964年，彭齐亚斯和威尔逊发觉相当于绝对温度3.5K背景辐射，并确信是原始火球大爆炸遗址。“他们发觉，是一项带有根本意义发觉，它使我们能够取得很久以前，在宇宙创生时期所发生宇宙过去信息。”所以获1978年度诺贝尔物理学奖。,-,膨胀,：标准宇宙论一个最基本性质是宇宙膨胀，世界各地观察者测量了28000个星系光谱，大都含有支持膨胀宇宙红移。,当代自然科学,宇观世界探迷,第15页,宇宙观察及其意义,-均匀性和各向同性：宇宙中不存在任何特殊点或宇宙中全部点是平权，人们称之为宇宙论原理或宇宙平庸原理、哥白尼原理，其最好证据是微波背景温度一致性。,-宇宙年纪：能够用各种方法测定，当前各种方法给出宇宙年纪为100-200亿年。,-轻元素丰度：预测丰度与“推断”原初丰度比较，提供了一个对标准宇宙模型有力检验。轻元素氘、氦等。,-物质密度及宇宙中暗物质。,-宇宙大尺度结构。,当代自然科学,宇观世界探迷,第16页,星系起源与演化,-星系形成：1692年，牛顿指出，均匀物质在粒子相互引力作用下最终必定聚集成一个巨大团块或聚集成为数众多独立团快；1901年，金斯提出引力不稳定性理论，金斯长度或临界长度由介质密度和介质中声速所决定；1940年，膨胀宇宙，提出决定宇宙结构生成三个基本尺度，即视界尺度（光速与宇宙年纪乘积）、金斯尺度（由宇宙物质状态决定声速与宇宙年纪乘积）和阻尼尺度（由破坏物质成团各种原因所决定特征尺度），三个特征尺度可转化为特征质量，均随宇宙演化而演化。,-星系、星系团和超星系团形成时期分别对应于红移z,100、10、1时期,。,-星系分类：哈勃从星系形态特征出发，把星系分成为：椭圆星系、旋涡星系和不规则星系三大类，旋涡星系又分为正常旋涡星系和棒旋星系。,当代自然科学,宇观世界探迷,恒星在星系中轨道运动、位置及其年纪存在极其亲密,联络：球状星团是银河系中最年长组员，它们组成,以星系核为中心球状分布系统；O型和B型是最年轻,组员，它们组成几乎与银道面重合极扁平系统；其,他恒星处于二者之间，形成一个中介系统。,第17页,恒星一生,-,恒星形成,：星系形成早期是一个较均匀称为,星云物质团,。观察表明，恒星毫无例外地一大堆一大堆地同时诞生。当一万个太阳质量星际气体和尘埃以很高速度自行收缩时，就可能形成云块，再行收缩凝聚，就形成恒星。,-,恒星分类,：,恒星表面温度,是决定能谱一个指标，为恒星分类提供了依据。,-,赫罗图,：,指恒星光度和光谱关系图，由丹麦天文学家赫茨普龙和美国天文学家罗素各自独立创制，光谱型为横坐标，光度为纵坐标,。,当代自然科学,宇观世界探迷,有90%以上恒星分布在图中左上方到右下方对角,线狭窄带区内，称“,主星序,”，该区恒星称“,主序,星,”；主星序右上角是几乎成水平走向“,巨星系,”，,图上部一些分散星称“,超巨星序,”，主序星下面是,“,亚矮星,”，再下是“,白矮星序,”。,太阳,处于主星序中,部，是一个中等质量、中等温度也恰好是中年一颗恒,星。,第18页,恒星演化,-,钱德拉塞卡极限,：,指白矮星质量上限为太阳质量1.44倍，1930年由印度20岁大学毕业生钱德拉塞卡导出，是描述恒星演化、决定恒星命运一个主要质量极限。恒星质量小于太阳质量1.44倍，最终止局是,白矮星,；质量大于1.44倍而小于2.4倍太阳质量，最终止局是,中子星,；,质量大于2.4倍太阳质量，最终止局是,黑洞，,黑洞质量普通为太阳质量3-50倍，在其表面连光也无法逃离其引力束缚,。,太阳、太阳系起源和太阳形成,-,是太阳系“君王”,：全部行星、彗星等天体都不停地围着太阳转，是太阳系唯一发光天体，是太阳系光和热源泉；其任何微小改变都引发整个太阳系显著改变。,-,是恒星“经典代表”,：太阳是一颗G2型中年主序星，是一颗极普通恒星。,-,太阳系起源和太阳形成,：星云说或共同形成说，整个太阳系是由同一块星云物质形成，这块星云称,原始星云,。,当代自然科学,宇观世界探迷,第19页,当代自然科学,微观结构之迷,微观世界,-是整个世界主要组成部分。,-其空间尺度小到10,-,10,10,-15,m。,-是宏观世界与宇观世界基础，微观世界物质性质和规律实际上决定宏观与宇观世界物质性质和规律。,第20页,当代自然科学,微观结构之迷,穷究物质结构之谜：,-,古人之物质本原,：公元前7世纪，印度人提出物质4元素为水、火、土、气；中国提出阴阳五行学说，金、木、水、火、土；古希腊思想家把水、火、土、气等看成万物本原。,-,古代原子论,：古希腊 哲学家留基伯提出、德谟克利特完成，认为物质由不可分、不可入永恒原子组成；原子在无限虚空中各个方向上运动着，其相互分离或结核及其排列次序、位置和原子形状多样性决定事物存在形式多样性。,-,近代原子论,：,牛顿,使原子论进入科学殿堂，他认为世界上一切物质都由原子组成；因为物理学刚成立，缺乏试验研究方法和伎俩，原子论依然属于自然哲学思辨范围。,伴随化学产生和发展，真正科学原子论得以建立。19世纪初,道尔顿,提出科学原子论；随即发觉元素周期律，化学使原子论最终纳入试验科学，实现了原子论从思辨性自然哲学向科学转化，从思辨型向经验型转变。,第21页,当代自然科学,微观结构之迷,穷究物质结构之谜：,-揭开原子世界面纱三大发觉,X射线,预示着原子内部复杂结构。1895年，德国科学家伦琴在研究阴极射线时发觉。,天然放射线,显示原子是可变。1896年，法国科学家贝克勒尔在荧光试验中发觉。,电子,发觉打破了原子不可分观念。1897年，英国物理学家汤姆孙在阴极射线试验中发觉。,-揭示原子结构：卢瑟福首先用,粒子散射试验确立了原子核式结构；,1919,年，用,粒子轰击氮、硼、氟、钠、铝等原子核打出氢核，命名为质子；,1920,年，提出“中子”假说，并被他学生查德威克于,1932,年证实。人们总结，原子由电子、质子和中子组成。狄拉克,1931,年提出“反电子”、“正电子”。,第22页,物质微观层次结构：,-微观粒子基本性质：,质量,：每种粒子都含有一定质量，其质量随速度增加而增加，任何物体所含有质量与能量是相关。,寿命,：每种粒子在衰变前平均存在时间，简称寿命。,电荷,：任何粒子所带电荷都是电子电荷整数倍，即电子电荷为电荷最小单位。,自旋,：每种粒子都有确定自旋角动量，其值能够用一个自然数或一个自然数加1/2来表示。,粒子分类：,依据相互作用性质分三类，即强子（直接参加强相互作用粒子，如质子和中子）、轻子（只参加弱相互作用、电磁相互作用、引力相互作用自旋为半整数粒子，如电子）、传输子（传输相互作用基本粒子，如光子）。,夸克模型：,1964年由,盖尔曼,提出，认为当初发觉全部强子都由更基本粒子夸克组成。,-微观世界基本规律；重子数守恒定律、轻子数守恒定律、奇异数守恒定律、同位旋守恒定律、宇称守恒定律、守恒律和对称性。,世界统一性：统一场理论、规范统一场论、弱相互作用理论、弱电统一理论、大统一理论、超大统一理论。,当代自然科学,微观结构之迷,诺贝尔奖取得者、美国科学家格拉肖曾提议，把比夸克,更深层次粒子叫“毛粒子”，以纪念毛泽东提倡“物质,是无限可分”哲学论断。,第23页,当代自然科学,地球、环境、生态,从不一样角度、用不一样方法研究同一客体，产生不一样学科：,-从包含人类在内地球系统角度研究人和地球表层关系产生了,地球系统科学,。,-从环境质量演化角度研究人和地球关系及地球改变产生了,环境科学,。,-从生物生存环境角度研究地球改变产生了,生态学,。,-,地球系统科学、生态学、环境科学,是三门含有血缘关系而又不能相互替换姊妹学科。,第24页,当代自然科学,地球、环境、生态,地球系统科学,-将地球大气圈、水圈、岩石圈、生物圈作为一个相互作用系统，研究其物理、化学和生物过程及其与人类关系学科。最早由美国国家航空与宇航管理局提出。,-地球科学产生：1678年，牛顿将力学定律利用于研究地球静态和动态特征；依据力学定律，牛顿、康德曾研究潮汐摩擦得出地球自转变慢结论；达尔文分析潮汐现象理论推导地球旋转效应；20世纪，泰勒用力学方法研究全球结构；李四光在地质力学之基础与方法中依据力学原理探求地壳运动原因；古地球物理学、地球化学、地质化学、分子和细胞古生物学发展等。,第25页,当代自然科学,地球、环境、生态,地球系统科学,-地球系统科学产生：20世纪60至70年代地质学革命，地球科学发展成包含地质科学、水文科学和大气科学知识体系；80年代人地新型关系集合，产生地球系统科学。,-1983年，美国国家航空和宇航管理局出资20亿美元，资助美国20所大学地理系地球系统科学研究，每5年出一份汇报，主张将地球大气、海洋和陆地作为一个大系统，综合研究其中相互联络物理、化学和生物过程，并将研究重点放在今后几十年到几百年时间尺度。1992年，美国22所大学将地球系统科学教育纳入课程之内，联合国21世纪议程将地球系统科学作为可连续发展战略科学基础。,第26页,地球系统科学,-研究对象：经过研究大气圈、水圈、岩石圈和生物圈组成地球表层系统，探讨系统各圈层相互作用物理、化学和生物机制，分析人类活动引发地球生态环境改变，提升地球系统生命承载能力。,-全球改变：是地球系统科学关键问题，包含：温室效应、海平面上升、海岸线变迁、湖泊变迁等自然环境改变，森林、草地、湿地、家田、水体叶绿素等生物量改变以及工业化、城市化等人类活动生态效应。,-发展趋势：自然科学与社会科学综合；推进可连续发展研究；关注人类活动对地球系统影响。,当代自然科学,地球、环境、生态,地球系统科学首先研究全球改变，第二层次研究区域,模型（经济和发展模型对环境、生物影响），第三,层次是区域之间宏观调控。,第27页,生态学,-概念,生态学是硕士命系统和环境系统之间相互作用机理、规律科学，生命系统包含动物、植物和微生物。,生态系统指整个生物群落及其所在环境物理化学原因，是自然系统整体。,当代自然科学,地球、环境、生态,第28页,生态学,-发展历程,古代,：公元前4世纪，希腊学者亚里士多德依据动物活动环境类型将其分为陆栖和水栖两类；公元6世纪中国贾思勰,齐民要术统计朴素生态学观念。,近代,：18世纪，瑞典博物学家林奈综合考查外部环境对植物、动物影响；1798年马尔萨斯,人口论开阔生态学视野；1859年达尔文物种起源提出自然选择理论；1869年，海克尔经过研究有机体与环境关系，首先提出生态学概念，生态学源于生物学，在硕士物之间依存关系及其与环境间相互作用后不停独立成一门科学。但在20世纪以前，生态学研究处于描述性时期。,当代自然科学,地球、环境、生态,第29页,生态学,-发展历程,近代：,20世纪上半叶，出版一批生态学专著，如瓦尔明植物生态学、埃尔顿动物生态学及克莱门茨和席尔福德生物生态学，开展了种群和以种群为重点研究；1935年，坦斯勒提出“生态系统”概念，是生态学上重大突破；1942年，林德曼在美国生态学杂志发表关于食物链和金字塔营养结构研究汇报，确立了生态系统物质循环和能量流动理论。,当代：,20世纪50年代，生态学进入当代生态学发展时期，人类活动渗透到全部生态系统，人工生态系统处处代替天然生态系统，生态学向人类生态学转变是当代生态学发展主要标志。1922年，美国地理学家哈伦巴洛斯首次提出“人类生态学”概念，主张生态学要联络人类活动研究自然环境。,当代自然科学,地球、环境、生态,人类生态学研究人类和物理环境、生物环境、社会环境,相互关系，探讨人类社会自然资源利用，考查人类活,动对自然界影响以及自然环境对人类社会发展作用，,以处理人类面临人口、粮食、能源、环境等全球问题。,人类生态学产生标志着生态学重点从研究以生物为,主体生态转向以人为主体生态，把人和自然相互作,用作为一体进行研究，使生态学找到了真正归宿。,第30页,生态学,-,研究内容,生态学致力于探索处理经济发展和环境保护之间矛盾，辨识能流、物流、信息流之间耦合，合理开发自然资源，提升生产力水平，实现连续发展。研究领域如：生态系统种群规模调控、生物生产力管理、人工生物群落稳定、生态指标体系等。,-,发展趋势,一是向各个学科渗透，如行为生态学、社会生态学等；二是硕士物圈功效，如水陆界面相互作用机制等；三是为可连续发展提供理论基础，如废物利用问题。,当代自然科学,地球、环境、生态,第31页,环境科学,-概念,研究人类活动与环境质量关系科学。,宏观上，研究人类和环境之间相互作用、促进、制约统一关系，揭示经济发展和环境保护二者之间协调发展规律。,微观上，研究环境各组成部分尤其是人类活动排放污染物在有机体迁移、转化、积累中运动规律。,当代自然科学,地球、环境、生态,第32页,环境科学,-产生,农业文明时代资源耗竭：过分狩猎、过量砍伐和土地破坏。,工业文明时代环境污染：,世界八大公害事件。,环境运动：1962年美国生物学家卡而逊寂静春天掀起环境运动；1972年罗马俱乐部发表研究汇报增加极限，“70年代爆炸性杰作”，之后又发表系列汇报；世界各地环境保护运动。,当代自然科学,地球、环境、生态,公害事件：,马斯河谷烟雾事件，发生于1930年比利时马斯河谷工,业区，因为二氧化硫和粉尘污染对人体 造成综合影响，,一周内有近60人死亡，数千人患呼吸系统疾病。,公害事件：,洛杉矶光化学烟雾事件：发生于1943年美国洛杉矶，当,时该市200多万辆汽车在排放大量 汽车尾气，在紫,外线照射下产生光化学烟雾，大量居民出现眼睛红肿、,流泪、喉 痛等症状，死亡率大大增加。,公害事件：,多诺拉烟雾事件，发生于1948年美国宾夕法尼亚州多,诺拉镇，因炼锌厂、钢铁厂、硫酸厂 排放二氧化硫,及氧化物和粉尘造成大气严重污染，使5900多居民患,病。事件 发生第一天有17人死亡。,公害事件：,伦敦烟雾事件，发生于1952年英国伦敦，因为冬季燃煤,排放烟尘和二氧化硫在浓雾和中积聚不散，头两个星,期死亡4000人，以后两个月内又有8000多人死亡。,公害事件：,四日市哮喘病事件，发生于1961年前后日本四日市，,因为石油化工和工业燃烧重油排放废 气严重污染大,气，引发居民呼吸道病症剧增，尤其是使哮喘病发病,率大大提升，50岁以上老人发病率约为8%，死亡10,多人。,公害事件：,水俣病事件，发生于19531956年日本熊本县水俣市，,因石油化工厂排放含汞废水，人们食用了被汞污染和,富集了甲基汞鱼、虾、贝类等水生生物，造成大量居,民 中枢神经中毒，死亡率达38%，汞中毒者达283人，,其中60多人死亡。,公害事件：,富山痛痛病事件，发生在19551972年日本富山县神通,川流域，因锌、铅冶炼厂等排放 含镉废水污染了河,水和稻米，居民食用后而中毒，1972年患病者达258,人，死 亡128人。,公害事件：,爱知米糠油事件，发生于1968年日本北九州市、爱知县,一带，因食用油厂在生产米糠油时，使用多氯联苯作脱,臭工艺中热载体，这种毒物混入米糠油中被人食用后,中毒，患 病者超出10000人，16人死亡。,第33页,环境科学,-研究内容：自然环境演化、人与自然关系及相互作用、环境改变对人类生存影响、环境污染治理以及自然系统研究等。,当代自然科学,地球、环境、生态,第34页,当代自然科学,生命科学,当代生命科学,-概念：包含当代遗传学、分子生物学、生物化学和神经科学等多学科，其中以分子生物学为代表；分子生物学主要研究大 分子结构及其与功效之间关系。,-当代遗传学与分子生物学,孟德尔1865年发表植物杂交试验提出两条遗传规律：分离定律和独立分配定律。,摩尔根等在遗传物质基础（1919）、基因理论（1926）系统叙述基因理论。,-DNA双螺旋结构：1953，克里克和沃森建立。,-中心法则，遗传密码，核酸、基因、染色体，转录、翻译。,第35页,当代生命科学,-基因是含有遗传效应DNA分子中一定核苷酸次序，是遗传信息贮存、传递、表示、性状分化和发育依据。,-转录是指以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对标准，合成RNA过程，它是在细胞核内完成。,-翻译是指以信使RNA为模板，合成含有一定氨基酸次序蛋白质过程，在细胞质中进行。,-中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质转录和翻译过程，以及遗传信息在DNA分子中复制。,当代自然科学,生命科学,第36页,生命起源：无机物有机小分子生物大分子多分子体系原始生命。,人类起源,-拉马克动物学哲学，人类由四手类进化而来。,-达尔文人类由来及性选择，人类由古猿进化而来。,-恩格斯劳动在从猿到人转变过程中作用，人类发展四个特殊阶段。,脑科学、认知科学和人工智能。,当代自然科学,生命科学,第37页,是对于各种详细科学（如物理学、生物学、化学和社会学等）中系统进行科学阐述理论，以及作为适合用于一切系统（或其确定子类）根本原理普通系统论。是以系统存在和发展规律为研究对象学科体系。,当代自然科学,系统科学,第38页,当代自然科学,系统科学,普通系统论,-发展过程：发展两条线索：,线索一，贝塔朗菲缘于理论生物学研究，1968年出版普通系统论：基础、发展和应用；,线索二，系统分析和系统工程方法，泰勒合理安排工序与“系统工程”和兰德企业最正确行动方案与“系统分析方法”。,第39页,普通系统论,-基本概念,系统：存在于一定环境之中，由若干相互联络、相互作用要素所组成含有特定功效整体。,分类：按组成性质分为自然系统、人工系统 和复合系统；按时空存在状态分动态和静态系统、稳态和非稳态系统；按与外部环境关系分为开放和封闭系统。,结构：系统内部各要素之间相互联络和作用方式。,功效：系统在与外部相互联络和作用过程中所含有行为、能力和功效。,基本标准：整体性、层次性、有序性、开放性。,系统方法：逻辑维、时间维、知识维。,当代自然科学,系统科学,第40页,控制论和信息论：研究系统中信息传递以及控制规律以实现系统功效整体优化目标。,-产生,维纳，滤波理论和负反馈机制，1948年出版控制论。,1948年，申农发表通信数学理论。,-基本概念：控制（产生原因系统对产生结果系统有目标影响干预）；反馈（系统输出经过一定路径返回输入端而对系统输入、输出施加影响过程）；信息是控制基础。,-方法：功效模拟、黑箱、信息方法。,当代自然科学,系统科学,第41页,探索复杂性,-普里戈金耗散结构理论，,-H哈肯协同学，,-混沌理论，,-分形学。,当代自然科学,系统科学,第42页,
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