物理学是一门以实验为本的自然科学自然科学的发展开始(2)省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页第2页第3页物物物物理理理理学学学学是是是是一一一一门门门门以以以以试试试试验验验验为为为为本本本本自自自自然然然然科科科科学学学学。自自自自然然然然科科科科学学学学发发发发展展展展开开开开始始始始于于于于观观观观察察察察，当当当当人人人人们们们们不不不不满满满满足足足足于于于于在在在在自自自自然然然然条条条条件件件件下下下下去去去去观观观观察察察察研研研研究究究究对对对对象象象象，要要要要求求求求对对对对研研研研究究究究对对对对象象象象进进进进行行行行主主主主动动动动干干干干预预预预时时时时，就就就就要要要要使使使使用试验方法。用试验方法。用试验方法。用试验方法。科科科科学学学学从从从从观观观观察察察察阶阶阶阶段段段段进进进进入入入入试试试试验验验验阶阶阶阶段段段段是是是是一一一一个个个个质质质质飞飞飞飞跃跃跃跃。尤尤尤尤其其其其是是是是在在在在当当当当代代代代物物物物理理理理学学学学研研研研究究究究中中中中，物物物物理理理理学学学学试试试试验验验验方方方方法法法法不不不不但但但但促促促促进进进进了了了了理理理理论论论论诞诞诞诞生生生生，而而而而且且且且愈愈愈愈来来来来愈愈愈愈成成成成为为为为当当当当代代代代物物物物理理理理学学学学各各各各分分分分支支支支领领领领域域域域研究主要工具。研究主要工具。研究主要工具。研究主要工具。4-3 4-3 物理试验方法延伸物理试验方法延伸第4页总总总总之之之之，提提提提供供供供事事事事实实实实、验验验验证证证证理理理理论论论论，测测测测定定定定常常常常数数数数，推推推推广广广广应应应应用用用用这这这这四四四四个个个个方方方方面面面面基基基基本本本本上上上上概概概概括括括括了了了了试试试试验验验验在在在在物物物物理理理理学学学学发发发发展展展展中作用。中作用。中作用。中作用。张文裕张文裕张文裕张文裕正正正正如如如如我我我我国国国国著著著著名名名名物物物物理理理理学学学学家家家家张张张张文文文文裕裕裕裕教教教教授授授授所所所所指指指指出出出出：“科科科科学学学学试试试试验验验验是是是是科科科科学学学学理理理理论论论论源源源源泉泉泉泉，是是是是自自自自然然然然科科科科学学学学根根根根本本本本，也是工程技术基础。也是工程技术基础。也是工程技术基础。也是工程技术基础。”他他他他还还还还说说说说：“基基基基础础础础研研研研究究究究、应应应应用用用用研研研研究究究究、开开开开发发发发研研研研究究究究和和和和生生生生产产产产四四四四方方方方面面面面要要要要紧紧紧紧密密密密结结结结合合合合在在在在一一一一起起起起，必必必必需需需需有有有有一一一一条条条条红红红红线，这条红线就是科学试验。线，这条红线就是科学试验。线，这条红线就是科学试验。线，这条红线就是科学试验。”第5页伽伽伽伽利利利利略略略略提提提提倡倡倡倡试试试试验验验验理理理理论论论论相相相相结结结结合合合合，用用用用试试试试验验验验来来来来检检检检验验验验理理理理论论论论正正正正确确确确性性性性，开开开开创创创创了了了了以以以以试试试试验验验验为为为为基基基基础础础础含含含含有有有有严严严严密密密密逻逻逻逻辑辑辑辑理理理理论论论论体体体体系系系系近近近近代代代代科科科科学学学学，他他他他进进进进行行行行一一一一系系系系列列列列出出出出色色色色试试试试验验验验，为为为为物物物物理理理理学学学学快快快快速速速速发发发发展展展展成成成成为为为为一一一一门门门门真真真真正正正正独独独独立立立立科科科科学学学学作出了巨大贡献。作出了巨大贡献。作出了巨大贡献。作出了巨大贡献。能能能能够够够够说说说说物物物物理理理理学学学学是是是是试试试试验验验验方方方方法法法法发发发发源源源源地地地地，伴伴伴伴伴伴伴伴随随随随物物物物理理理理学学学学发发发发展展展展试试试试验验验验方方方方法法法法内内内内容容容容极极极极其其其其丰丰丰丰富富富富多多多多彩彩彩彩，技技技技术术术术精妙绝伦。精妙绝伦。精妙绝伦。精妙绝伦。因因因因为为为为物物物物理理理理学学学学中中中中试试试试验验验验方方方方法法法法取取取取得得得得辉辉辉辉煌煌煌煌结结结结果果果果，今今今今后后后后，自自自自然然然然科科科科学学学学研研研研究究究究，逐逐逐逐步步步步推推推推广广广广了了了了经经经经过过过过专专专专门门门门设设设设计计计计科科科科学学学学试试试试验验验验，以以以以寻寻寻寻找找找找科科科科学学学学规规规规律律律律，建建建建立立立立科科科科学学学学理理理理论论论论科科科科学学学学方方方方法法法法。同同同同时时时时，物物物物理理理理学学学学试试试试验验验验方方方方法法法法也也也也在在在在社社社社会会会会科科科科学学学学中延伸，发挥了巨大作用。中延伸，发挥了巨大作用。中延伸，发挥了巨大作用。中延伸，发挥了巨大作用。第6页4-3-1 4-3-1 4-3-1 4-3-1 物理试验方法在生命科学中应用物理试验方法在生命科学中应用物理试验方法在生命科学中应用物理试验方法在生命科学中应用十十十十九九九九世世世世纪纪纪纪五五五五十十十十年年年年代代代代早早早早期期期期，英英英英国国国国物物物物理理理理学学学学家家家家克克克克里里里里克克克克和和和和美美美美国国国国生生生生物物物物化化化化学学学学家家家家华华华华特特特特生生生生利利利利用用用用X X光光光光衍衍衍衍射射射射试试试试验验验验，对脱氧核糖核酸对脱氧核糖核酸对脱氧核糖核酸对脱氧核糖核酸(DNA)(DNA)分子进行分析。分子进行分析。分子进行分析。分子进行分析。说说说说明明明明了了了了存存存存在在在在于于于于细细细细胞胞胞胞核核核核中中中中DNADNA分分分分子子子子是是是是染染染染色色色色体体体体结结结结构构构构主主主主要要要要组组组组成成成成部部部部分分分分，其其其其基基基基本本本本空空空空间间间间结结结结构构构构是是是是双双双双链链链链螺螺螺螺旋旋旋旋结结结结构构构构，以以以以及及及及它它它它四四四四种种种种核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸中中中中所所所所含含含含碱碱碱碱基基基基配配配配对对对对规规规规律律律律，从从从从而提出了生物遗传内部机制。而提出了生物遗传内部机制。而提出了生物遗传内部机制。而提出了生物遗传内部机制。第7页在在在在生生生生物物物物界界界界，用用用用动动动动物物物物来来来来模模模模拟拟拟拟人人人人生生生生理理理理过过过过程程程程或或或或病病病病理理理理过过过过程程程程，应应应应用用用用就就就就是是是是物物物物理理理理模模模模拟拟拟拟试试试试验验验验。比比比比如如如如为为为为了了了了研研研研究究究究气气气气管管管管炎炎炎炎发发发发病病病病自自自自然然然然条条条条件件件件，能能能能够够够够将将将将猴猴猴猴子子子子、大大大大白白白白鼠鼠鼠鼠等等等等试试试试验验验验动动动动物物物物置置置置于于于于烟熏、低温等条件下观察其发病过程。烟熏、低温等条件下观察其发病过程。烟熏、低温等条件下观察其发病过程。烟熏、低温等条件下观察其发病过程。为为为为了了了了考考考考查查查查尼尼尼尼古古古古丁丁丁丁毒毒毒毒害害害害，能能能能够够够够将将将将尼尼尼尼古古古古丁丁丁丁从从从从烟烟烟烟草草草草中中中中提提提提取取取取出出出出来来来来，注注注注射射射射到到到到试试试试验验验验动动动动物物物物体体体体内内内内，观观观观察察察察由由由由此此此此引引引引发发发发各各各各种种种种病理改变。病理改变。病理改变。病理改变。用用用用试试试试验验验验动动动动物物物物作作作作为为为为人人人人体体体体生生生生理理理理模模模模型型型型和和和和病病病病理理理理模模模模型型型型进进进进行行行行试试试试验验验验，能能能能够够够够到到到到达达达达比比比比较较较较大大大大规规规规模模模模，而而而而且且且且能能能能够够够够依依依依据据据据试试试试验验验验需需需需要要要要不不不不停停停停重重重重复复复复和和和和进进进进行行行行剖剖剖剖检检检检。当当当当代代代代医医医医学学学学总总总总是是是是首首首首先先先先在在在在试试试试验验验验动动动动物物物物即即即即物物物物理理理理模模模模型型型型上上上上进进进进行行行行大大大大量量量量工工工工作作作作，得得得得到到到到可可可可靠靠靠靠结结结结论论论论，然然然然后再应用于临床。后再应用于临床。后再应用于临床。后再应用于临床。第8页光光光光一一一一直直直直是是是是人人人人类类类类认认认认识识识识和和和和改改改改造造造造自自自自然然然然有有有有力力力力工工工工具具具具。2020世世世世纪纪纪纪6060年年年年代代代代激激激激光光光光技技技技术术术术出出出出现现现现后后后后，人人人人类类类类利利利利用用用用光光光光本本本本事到达了一个新高度。事到达了一个新高度。事到达了一个新高度。事到达了一个新高度。激激激激光光光光技技技技术术术术应应应应用用用用历历历历史史史史即即即即使使使使不不不不长长长长，然然然然而而而而效效效效果果果果也也也也相相相相当当当当显显显显著著著著，下下下下面面面面是是是是激激激激光光光光技技技技术术术术在在在在一一一一些些些些主主主主要要要要领领领领域域域域基基基基本作用。本作用。本作用。本作用。第9页(1)(1)工工工工业业业业材材材材料料料料加加加加工工工工。激激激激光光光光束束束束经经经经聚聚聚聚焦焦焦焦后后后后，在在在在工工工工作作作作面面面面上上上上能能能能够够够够形形形形成成成成直直直直径径径径为为为为1010 m1m1 mm光光光光斑斑斑斑，加加加加工工工工点点点点能能能能够够够够取取取取得得得得极极极极高高高高能能能能量量量量密密密密度度度度，能能能能够够够够对对对对过过过过去去去去难难难难以以以以处处处处理理理理硬硬硬硬度度度度大大大大、熔熔熔熔点点点点高高高高、脆脆脆脆性性性性大大大大材材材材料料料料进进进进行行行行打打打打孔孔孔孔、切割、焊接等加工。切割、焊接等加工。切割、焊接等加工。切割、焊接等加工。比比比比如如如如激激激激光光光光能能能能够够够够在在在在1mm1mm汽汽汽汽冷冷冷冷高高高高温温温温反反反反应应应应堆堆堆堆燃燃燃燃料料料料颗颗颗颗粒粒粒粒上上上上打打打打出出出出0.8mm0.8mm孔孔孔孔。7070年年年年代代代代，在在在在工工工工业业业业许许许许多多多多领领领领域已经实现了利用激光常规生产。域已经实现了利用激光常规生产。域已经实现了利用激光常规生产。域已经实现了利用激光常规生产。第10页(2)(2)农农农农牧牧牧牧业业业业应应应应用用用用。用用用用激激激激光光光光照照照照射射射射种种种种子子子子，农农农农作作作作物物物物不不不不但但但但对对对对促促促促进进进进当当当当代代代代农农农农作作作作物物物物增增增增产产产产、早早早早热热热热、诱诱诱诱变变变变育育育育成成成成小小小小麦麦麦麦、水水水水稻稻稻稻、蔬蔬蔬蔬菜菜菜菜等等等等新新新新品品品品种种种种或或或或新新新新品品品品系系系系方方方方面面面面取取取取得得得得了了了了很很很很多多多多结结结结果果果果，有有有有新新新新品品品品种种种种还还还还已已已已大大大大面面面面积积积积推推推推广广广广，而而而而且且且且对对对对提提提提升升升升农农农农畜畜畜畜精精精精液液液液品品品品质质质质，提提提提升升升升母母母母牛牛牛牛繁繁繁繁殖殖殖殖力力力力，促促促促进进进进家家家家禽禽禽禽胚胚胚胚胎胎胎胎发发发发育育育育，提提提提升升升升孵孵孵孵化化化化率率率率和和和和成成成成活活活活率率率率等等等等方方方方面面面面也做出了许多成绩。也做出了许多成绩。也做出了许多成绩。也做出了许多成绩。尤尤尤尤其其其其值值值值得得得得提提提提出出出出是是是是，近近近近几几几几年年年年来来来来应应应应用用用用激激激激光光光光束束束束进进进进行行行行细细细细胞胞胞胞融融融融合合合合、染染染染色色色色体体体体切切切切割割割割、外外外外源源源源基基基基因因因因转转转转移移移移等等等等遗遗遗遗传工程中取得了可喜进展。传工程中取得了可喜进展。传工程中取得了可喜进展。传工程中取得了可喜进展。第11页(3)(3)医医医医学学学学治治治治疗疗疗疗。利利利利用用用用激激激激光光光光高高高高温温温温高高高高压压压压作作作作业业业业表表表表现现现现性性性性能能能能优优优优势势势势，可可可可将将将将二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳激激激激光光光光用用用用作作作作手手手手术术术术刀刀刀刀，与与与与普普普普通通通通手手手手术术术术刀刀刀刀相相相相比比比比含含含含有有有有自自自自动动动动止止止止血血血血，伤伤伤伤口口口口基基基基本本本本无菌、感染率小等优点。无菌、感染率小等优点。无菌、感染率小等优点。无菌、感染率小等优点。所所所所以以以以，在在在在眼眼眼眼科科科科、胸胸胸胸科科科科、牙牙牙牙科科科科、皮皮皮皮肤肤肤肤科科科科、妇妇妇妇科等手术中都有广泛应用。科等手术中都有广泛应用。科等手术中都有广泛应用。科等手术中都有广泛应用。第12页(4)(4)光光光光通通通通讯讯讯讯。激激激激光光光光通通通通讯讯讯讯含含含含有有有有容容容容量量量量大大大大、保保保保密性好、抗干扰能力强、结构轻便等优点。密性好、抗干扰能力强、结构轻便等优点。密性好、抗干扰能力强、结构轻便等优点。密性好、抗干扰能力强、结构轻便等优点。19601960年年年年英英英英国国国国提提提提出出出出了了了了用用用用玻玻玻玻璃璃璃璃纤纤纤纤维维维维进进进进行行行行远远远远距距距距离离离离光光光光信信信信息息息息传传传传输输输输可可可可能能能能性性性性，19701970年年年年美美美美国国国国康康康康宁宁宁宁企企企企业业业业研研研研制制制制出出出出衰衰衰衰减减减减率率率率低低低低于于于于2020分分分分贝贝贝贝/公公公公里里里里纯纯纯纯二二二二氧氧氧氧化化化化硅硅硅硅光学纤维。光学纤维。光学纤维。光学纤维。同同同同年年年年，诞诞诞诞生生生生了了了了适适适适合合合合用用用用于于于于光光光光纤纤纤纤通通通通讯讯讯讯光光光光源源源源双双双双异异异异质质质质结结结结半半半半导导导导体体体体激激激激光光光光器器器器，由由由由此此此此使使使使光光光光纤纤纤纤通通通通讯讯讯讯成成成成为现实。为现实。为现实。为现实。第13页(5)(5)全全全全息息息息摄摄摄摄影影影影。普普普普通通通通摄摄摄摄影影影影得得得得到到到到是是是是平平平平面面面面象象象象，因因因因为为为为感感感感光光光光胶胶胶胶片片片片上上上上统统统统计计计计只只只只是是是是物物物物体体体体辐辐辐辐射射射射或或或或反反反反射射射射光光光光强强强强度度度度分布，而无法统计光位相信息。分布，而无法统计光位相信息。分布，而无法统计光位相信息。分布，而无法统计光位相信息。19471947年年年年，英英英英国国国国科科科科学学学学家家家家盖盖盖盖伯伯伯伯(D.(D.Gabor)Gabor)提提提提出出出出了了了了统统统统计计计计光光光光强强强强度度度度和和和和位位位位相相相相从从从从而而而而得得得得到到到到物物物物体体体体三三三三维维维维立立立立体体体体像像像像全全全全息摄影理论。息摄影理论。息摄影理论。息摄影理论。19611961年年年年1010月月月月，美美美美国国国国利利利利恩恩恩恩(E.N.(E.N.Leith)Leith)和和和和乌乌乌乌帕帕帕帕特特特特尼尼尼尼克克克克斯斯斯斯(J.Upatnieks)(J.Upatnieks)利利利利用用用用激激激激光光光光拍拍拍拍摄摄摄摄到到到到了了了了第第第第一一一一张张张张实实实实用用用用离离离离轴轴轴轴全全全全息息息息图图图图，用用用用激激激激光光光光参参参参考考考考波波波波照照照照射射射射时时时时，实实实实现现现现了了了了逼逼逼逼真真真真三三三三维维维维物物物物体体体体像像像像。2020世世世世纪纪纪纪7070年年年年代代代代后后后后，激激激激光光光光全息摄影开始走向实用。全息摄影开始走向实用。全息摄影开始走向实用。全息摄影开始走向实用。第14页(6)(6)准准准准直直直直、测测测测距距距距和和和和制制制制导导导导。许许许许多多多多工工工工程程程程都都都都需需需需要要要要一一一一条条条条直直直直线线线线基基基基准准准准，利利利利用用用用激激激激光光光光良良良良好好好好方方方方向向向向性性性性能能能能够够够够制制制制成成成成准准准准直直直直仪仪仪仪。在在在在调调调调准准准准了了了了3km 3km 长直线加速器时，总偏差不超出长直线加速器时，总偏差不超出长直线加速器时，总偏差不超出长直线加速器时，总偏差不超出0.25mm0.25mm。处用稳频激光作为长度标准，比用传统光源星程长、亮度高、精度高，测量1m长度，精度可达10710 8m。因为这种优良测距性能，加之激光抗干扰能力，配置激光制导系统炮弹和导弹，基本能够百发百中。年7日美国又首次试飞了载有激光炮波音747-400型飞机，这种装载着“激光炮”波音飞机，听说可在1.2万米高空巡查。“激光炮”射程可达300-600公里，能击毁被五角大数列入威胁名单29种导弹中任何一个。第15页因因因因为为为为科科科科学学学学发发发发展展展展，人人人人们们们们已已已已经经经经认认认认识识识识到到到到生生生生命命命命在在在在地地地地球球球球上上上上是是是是由由由由非非非非生生生生命命命命物物物物质质质质在在在在适适适适宜宜宜宜条条条条件件件件下下下下，逐逐逐逐步步步步发发发发展展展展演演演演化化化化来，生命是物质一个运动形式。来，生命是物质一个运动形式。来，生命是物质一个运动形式。来，生命是物质一个运动形式。在在在在地地地地球球球球上上上上，由由由由没没没没有有有有生生生生命命命命无无无无机机机机物物物物演演演演化化化化、发发发发展展展展成成成成为为为为含含含含有有有有生生生生命命命命特特特特征征征征蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，这这这这个个个个过过过过程程程程可可可可分分分分为为为为三三三三个个个个阶阶阶阶段段段段：由由由由无无无无机机机机物物物物到到到到有有有有机机机机物物物物；由由由由简简简简单单单单有有有有机机机机物物物物到到到到生生生生物物物物大大大大分子；由生物大分子到蛋白体出现。分子；由生物大分子到蛋白体出现。分子；由生物大分子到蛋白体出现。分子；由生物大分子到蛋白体出现。第16页在在在在地地地地球球球球形形形形成成成成早早早早期期期期，地地地地面面面面温温温温度度度度很很很很高高高高，原原原原始始始始大大大大气气气气和和和和原原原原始始始始海海海海洋洋洋洋中中中中几几几几乎乎乎乎没没没没有有有有氧氧氧氧，而而而而含含含含有有有有一一一一些些些些象象象象甲甲甲甲烷烷烷烷、氯氯氯氯化化化化氢氢氢氢、一一一一氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳、二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳、氮氮氮氮、氨氨氨氨、氢氢氢氢和和和和水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气等等等等物物物物质质质质。陨陨陨陨石石石石及及及及火火火火山山山山暴暴暴暴发发发发也也也也不不不不停停停停提提提提供供供供一一一一些些些些碳碳碳碳化化化化物物物物和和和和其其其其它它它它物物物物质质质质。这些物质就是化学进化物质条件。这些物质就是化学进化物质条件。这些物质就是化学进化物质条件。这些物质就是化学进化物质条件。以以以以后后后后在在在在太太太太阳阳阳阳紫紫紫紫外外外外光光光光、电电电电离离离离辐辐辐辐射射射射、闪闪闪闪电电电电、火火火火山山山山、高高高高温温温温、局局局局部部部部高高高高压压压压等等等等原原原原因因因因长长长长久久久久作作作作用用用用下下下下，使使使使这这这这些些些些物物物物质质质质以以以以及及及及从从从从地地地地球球球球内内内内部部部部冲冲冲冲出出出出金金金金属属属属碳碳碳碳化化化化物物物物相相相相互互互互作作作作用用用用，形形形形成成成成了了了了大大大大量量量量氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸、核核核核酸酸酸酸、单单单单糖糖糖糖、腺腺腺腺三三三三磷磷磷磷等等等等各各各各种种种种各各各各样样样样有有有有机机机机物物物物，它它它它们们们们溶溶溶溶解解解解在在在在海海海海水水水水中中中中，日日日日久久久久天天天天长长长长，不不不不停停停停积积积积累累累累，使使使使海海海海水水水水成成成成为为为为富富富富有有有有有机物溶液。有机物溶液。有机物溶液。有机物溶液。海海海海水水水水中中中中这这这这些些些些有有有有机机机机物物物物之之之之间间间间又又又又不不不不停停停停发发发发生生生生化化化化学学学学反反反反应应应应，逐逐逐逐步由简单有机物聚合成生物大分子蛋白质和核酸等。步由简单有机物聚合成生物大分子蛋白质和核酸等。步由简单有机物聚合成生物大分子蛋白质和核酸等。步由简单有机物聚合成生物大分子蛋白质和核酸等。第17页19521952年年年年，米米米米勒勒勒勒用用用用甲甲甲甲烷烷烷烷、氨氨氨氨、氢氢氢氢和和和和水水水水汽汽汽汽混混混混合合合合成成成成一一一一个个个个与与与与原原原原始始始始地地地地球球球球大大大大气气气气基基基基本本本本相相相相同同同同气气气气体体体体，把把把把它它它它放放放放进进进进真真真真空空空空玻玻玻玻璃璃璃璃仪仪仪仪器器器器中中中中，并并并并连连连连续续续续施施施施行行行行放放放放电电电电，以以以以模模模模拟拟拟拟原原原原始大气层闪电。始大气层闪电。始大气层闪电。始大气层闪电。结结结结果果果果只只只只用用用用了了了了一一一一星星星星期期期期时时时时间间间间，竟竟竟竟然然然然在在在在这这这这种种种种混混混混合合合合气气气气体体体体中中中中得得得得到到到到了了了了五五五五种种种种组组组组成成成成蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质重重重重氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸。而而而而在在在在自自自自然然然然界界界界，完完完完成成成成这这这这种种种种转转转转化化化化需需需需要要要要很很很很长长长长年年年年代代代代。这这这这表表表表明明明明这这这这种物理试验为硕士命起源开辟了一条新路径。种物理试验为硕士命起源开辟了一条新路径。种物理试验为硕士命起源开辟了一条新路径。种物理试验为硕士命起源开辟了一条新路径。第18页激激激激光光光光是是是是2020世世世世纪纪纪纪6060年年年年代代代代诞诞诞诞生生生生新新新新技技技技术术术术，它它它它在在在在工工工工农农农农业业业业及及及及国国国国防防防防中中中中应应应应用用用用历历历历史史史史即即即即使使使使不不不不长长长长，然然然然而而而而效效效效果果果果已已已已相相相相当当当当显显显显著著著著，尤尤尤尤其其其其值值值值得得得得提提提提出出出出是是是是，近近近近些些些些年年年年来来来来，激激激激光光光光试验技术在生命科学中也取得广泛应用。试验技术在生命科学中也取得广泛应用。试验技术在生命科学中也取得广泛应用。试验技术在生命科学中也取得广泛应用。激激激激光光光光对对对对微微微微生生生生物物物物细细细细胞胞胞胞生生生生长长长长、代代代代谢谢谢谢、生生生生理理理理性性性性能能能能和和和和遗遗遗遗传传传传特特特特征征征征等等等等方方方方面面面面试试试试验验验验研研研研究究究究，为为为为工工工工农农农农业业业业微微微微生生生生物物物物激激激激光光光光育育育育种种种种以以以以及及及及开开开开抬抬抬抬遗遗遗遗传传传传育育育育种种种种新新新新领领领领域域域域等等等等提提提提供供供供了了了了理理理理论论论论依依依依据据据据和和和和实实实实用用用用技技技技术术术术。这这这这将将将将促促促促进进进进激激激激光光光光生生生生物物物物学学学学、激激激激光医学等新兴边缘学科发展。光医学等新兴边缘学科发展。光医学等新兴边缘学科发展。光医学等新兴边缘学科发展。第19页4-3-2 4-3-2 4-3-2 4-3-2 物理试验方法在其它学科应用物理试验方法在其它学科应用物理试验方法在其它学科应用物理试验方法在其它学科应用物物物物理理理理试试试试验验验验方方方方法法法法思思思思想想想想和和和和技技技技术术术术受受受受到到到到了了了了其其其其它它它它学学学学科科科科高高高高度度度度赞赞赞赞赏赏赏赏和和和和广广广广泛泛泛泛借借借借鉴鉴鉴鉴。甚甚甚甚至至至至象象象象数数数数学学学学这这这这么么么么纯纯纯纯理理理理论论论论学科也建立起数学试验室。学科也建立起数学试验室。学科也建立起数学试验室。学科也建立起数学试验室。象象象象会会会会计计计计学学学学这这这这么么么么属属属属于于于于社社社社会会会会学学学学学学学学科科科科也也也也已已已已经经经经有有有有了了了了会计试验室。会计试验室。会计试验室。会计试验室。第20页遥遥遥遥感感感感试试试试验验验验技技技技术术术术是是是是近近近近代代代代研研研研究究究究地地地地理理理理学学学学主主主主要要要要伎伎伎伎俩俩俩俩。利利利利用用用用遥遥遥遥感感感感技技技技术术术术采采采采集集集集数数数数据据据据，能能能能够够够够深深深深入入入入了了了了解解解解地地地地球球球球资资资资源源源源、自自自自然然然然灾灾灾灾害害害害、生生生生态态态态环环环环境境境境等等等等方方方方面面面面情情情情况况况况及及及及动动动动态态态态改改改改变变变变，从从从从而而而而为为为为国国国国土土土土整整整整改改改改、大大大大型型型型工工工工程程程程建建建建设及经济发展规划提供依据。设及经济发展规划提供依据。设及经济发展规划提供依据。设及经济发展规划提供依据。第21页穆穆穆穆斯斯斯斯堡堡堡堡尔尔尔尔效效效效应应应应指指指指是是是是 射射射射线线线线无无无无反反反反冲冲冲冲发发发发射射射射和和和和共共共共振振振振吸吸吸吸收收收收效效效效应应应应，是是是是核核核核物物物物理理理理学学学学中中中中一一一一个个个个特特特特殊殊殊殊现现现现象象象象，是是是是法法法法国国国国年年年年轻轻轻轻物物物物理理理理学学学学家家家家穆穆穆穆斯斯斯斯堡堡堡堡尔尔尔尔于于于于19581958年发觉。年发觉。年发觉。年发觉。穆斯堡尔穆斯堡尔穆斯堡尔穆斯堡尔穆穆穆穆斯斯斯斯堡堡堡堡尔尔尔尔效效效效应应应应因因因因为为为为含含含含有有有有很很很很高高高高能能能能量量量量分分分分辨辨辨辨率率率率特特特特点点点点，其其其其试试试试验验验验方方方方法法法法被被被被广广广广泛泛泛泛应应应应用用用用于于于于化化化化学学学学、生生生生物物物物医医医医学学学学、冶冶冶冶金金金金、地质考古、环境科学和材料学等技术领域。地质考古、环境科学和材料学等技术领域。地质考古、环境科学和材料学等技术领域。地质考古、环境科学和材料学等技术领域。第22页X X射射射射线线线线衍衍衍衍射射射射试试试试验验验验方方方方法法法法用用用用于于于于胰胰胰胰岛岛岛岛素素素素氢氢氢氢原原原原子子子子结结结结构构构构信信信信息息息息取取取取得得得得，标标标标志志志志着着着着蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质结结结结构构构构分分分分析析析析和和和和结结结结构构构构精精精精化工作到达了一个新水平。化工作到达了一个新水平。化工作到达了一个新水平。化工作到达了一个新水平。等等等等离离离离子子子子体体体体物物物物理理理理试试试试验验验验技技技技术术术术开开开开创创创创了了了了离离离离子子子子注注注注入入入入水水水水稻稻稻稻诱诱诱诱变变变变育育育育种种种种新新新新方方方方法法法法，为为为为“设设设设计计计计育育育育种种种种”理理理理想想想想提提提提供供供供了可能路径。了可能路径。了可能路径。了可能路径。第23页扫扫扫扫锚锚锚锚隧隧隧隧道道道道显显显显微微微微试试试试验验验验技技技技术术术术用用用用于于于于矿矿矿矿物物物物学学学学研研研研究究究究取取取取得得得得主主主主要要要要结结结结果果果果，图图图图象象象象到到到到达达达达原原原原子子子子级级级级分分分分辨辨辨辨率率率率。其其其其分分分分辩辩辩辩率率率率普普普普通通通通都都都都到到到到达达达达60-7060-70 A A，有有有有高高高高达达达达3030 A A，今今今今天天天天 已已已已能能能能在在在在原子水平上直观地研究物质运动。原子水平上直观地研究物质运动。原子水平上直观地研究物质运动。原子水平上直观地研究物质运动。量量量量子子子子化化化化学学学学、量量量量子子子子生生生生物物物物学学学学是是是是用用用用物物物物理理理理学学学学中中中中量量量量子子子子论论论论观观观观点点点点和和和和试试试试验验验验方方方方法法法法研研研研究究究究化化化化学学学学、生生生生物物物物学学学学中中中中问问问问题题题题，取取取取得得得得突出成绩。突出成绩。突出成绩。突出成绩。其其其其试试试试验验验验方方方方法法法法在在在在免免免免疫疫疫疫学学学学、蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质拆拆拆拆叠叠叠叠、神神神神经经经经网网网网络络络络，甚甚甚甚至至至至在在在在交交交交通通通通管管管管理理理理、股股股股票票票票市市市市场场场场预预预预测测测测等等等等方方方方面面面面都都都都有有有有可观用途。可观用途。可观用途。可观用途。第24页混混混混沌沌沌沌理理理理论论论论和和和和试试试试验验验验方方方方法法法法用用用用于于于于医医医医疗疗疗疗卫卫卫卫生生生生器器器器械械械械对对对对治疗癫痫病，实践表明前景乐观。治疗癫痫病，实践表明前景乐观。治疗癫痫病，实践表明前景乐观。治疗癫痫病，实践表明前景乐观。伴伴伴伴随随随随试试试试验验验验设设设设计计计计水水水水平平平平提提提提升升升升，试试试试验验验验伎伎伎伎俩俩俩俩改改改改进进进进，试试试试验验验验规规规规模模模模扩扩扩扩大大大大，试试试试验验验验技技技技术术术术精精精精湛湛湛湛，试试试试验验验验方方方方法法法法将将将将对对对对发发发发展展展展科科科科学学学学理理理理论论论论、推推推推进进进进社社社社会会会会发发发发展展展展起起起起来来来来越越越越来来来来越越越越主主主主要要要要作用。作用。作用。作用。第25页4-4 4-4 熵概念建立和拓宽熵概念建立和拓宽4-4-1 4-4-1 4-4-1 4-4-1 熵概念建立熵概念建立熵概念建立熵概念建立英英英英国国国国出出出出色色色色哲哲哲哲学学学学家家家家培培培培根根根根说说说说过过过过，一一一一个个个个人人人人成成成成功功功功价价价价值值值值，并并并并不不不不在在在在于于于于他他他他作作作作出出出出了了了了一一一一些些些些令令令令人人人人惊惊惊惊异异异异创创创创造造造造，而而而而在在在在于于于于他他他他在在在在大大大大自自自自然然然然原原原原野野野野上上上上燃起一点星火。燃起一点星火。燃起一点星火。燃起一点星火。培根培根培根培根这这这这星星星星火火火火骤骤骤骤然然然然燎燎燎燎原原原原燃燃燃燃起起起起炯炯炯炯炯炯炯炯火火火火焰焰焰焰，照亮我们现成知识疆域遥远边缘。照亮我们现成知识疆域遥远边缘。照亮我们现成知识疆域遥远边缘。照亮我们现成知识疆域遥远边缘。这这这这火火火火焰焰焰焰愈愈愈愈烧烧烧烧愈愈愈愈烈烈烈烈、越越越越照照照照越越越越亮亮亮亮，倾倾倾倾刻刻刻刻间间间间使使使使自自自自然然然然界界界界一一一一切切切切最最最最幽邃秘密都大白于天下。而幽邃秘密都大白于天下。而幽邃秘密都大白于天下。而幽邃秘密都大白于天下。而“熵熵熵熵”正是这么星星之火。正是这么星星之火。正是这么星星之火。正是这么星星之火。第26页它它它它提提提提出出出出由由由由经经经经验验验验方方方方法法法法开开开开始始始始，又又又又经经经经过过过过理理理理性性性性方方方方法法法法深深深深化化化化了了了了它它它它内内内内涵涵涵涵，最最最最终终终终在在在在逻逻逻逻辑辑辑辑方方方方法法法法推推推推进进进进下下下下它它它它不不不不停停停停丰富和泛化，终于形成了燎原烈火。丰富和泛化，终于形成了燎原烈火。丰富和泛化，终于形成了燎原烈火。丰富和泛化，终于形成了燎原烈火。熵熵熵熵概概概概念念念念提提提提出出出出和和和和发发发发展展展展处处处处处处处处表表表表达达达达了了了了物物物物理理理理方方方方法法法法作作作作用。用。用。用。（视频文件见下页（视频文件见下页)第27页熵物理意义 12.6MB,17分35秒第28页十十十十八八八八世世世世纪纪纪纪，英英英英国国国国人人人人瓦瓦瓦瓦特特特特两两两两次次次次改改改改进进进进了了了了蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽机机机机，人人人人类类类类找找找找到到到到了了了了把把把把热热热热能能能能转转转转变变变变为为为为机机机机械械械械能能能能详详详详细细细细方方方方法法法法，蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽机问世产生了人类社会第一次工业革命。机问世产生了人类社会第一次工业革命。机问世产生了人类社会第一次工业革命。机问世产生了人类社会第一次工业革命。但但但但效效效效率率率率非非非非常常常常低低低低，人人人人们们们们希希希希望望望望最最最最大大大大程程程程度度度度地地地地提提提提升升升升热热热热机机机机效效效效率率率率，但但但但却却却却不不不不知知知知道道道道热热热热机机机机效效效效率率率率是是是是否否否否有有有有上上上上限限限限？同同同同时时时时也不了解到底提升效率关键问题在哪里？也不了解到底提升效率关键问题在哪里？也不了解到底提升效率关键问题在哪里？也不了解到底提升效率关键问题在哪里？在在在在研研研研究究究究蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽机机机机效效效效率率率率过过过过程程程程中中中中，卡卡卡卡诺诺诺诺提提提提出出出出了了了了著著著著名名名名卡卡卡卡诺诺诺诺定定定定理理理理，它它它它表表表表明明明明热热热热不不不不能能能能全全全全部部部部转转转转变变变变成成成成功功功功。人人人人们们们们马马马马上发觉它与能量守恒定律存在矛盾。上发觉它与能量守恒定律存在矛盾。上发觉它与能量守恒定律存在矛盾。上发觉它与能量守恒定律存在矛盾。1.1.熵概念建立历史背景熵概念建立历史背景熵概念建立历史背景熵概念建立历史背景第29页能能能能量量量量守守守守恒恒恒恒定定定定律律律律和和和和卡卡卡卡诺诺诺诺定定定定理理理理都都都都是是是是经经经经过过过过观观观观察察察察和和和和试试试试验验验验证证证证实实实实基基基基本本本本规规规规律律律律，二二二二者者者者差差差差异异异异说说说说明明明明了了了了什什什什么么么么呢？呢？呢？呢？是是是是不不不不是是是是仅仅仅仅用用用用能能能能量量量量一一一一个个个个概概概概念念念念不不不不能能能能完完完完全全全全描描描描述述述述状状状状态态态态转转转转化化化化过过过过程程程程差差差差异异异异呢呢呢呢？这这这这个个个个矛矛矛矛盾盾盾盾处处处处理理理理，造造造造成成成成了熵这个新概念诞生。了熵这个新概念诞生。了熵这个新概念诞生。了熵这个新概念诞生。第30页18501850年年年年，克克克克劳劳劳劳修修修修斯斯斯斯观观观观察察察察了了了了大大大大量量量量能能能能量量量量转转转转化化化化现现现现象象象象，如如如如摩摩摩摩擦擦擦擦生生生生热热热热、气气气气体体体体膨膨膨膨胀胀胀胀与与与与收收收收缩缩缩缩、水水水水流流流流动动动动等等等等等等等等后后后后，他他他他发发发发觉觉觉觉自自自自然然然然界界界界中中中中各各各各种种种种正正正正转转转转变变变变(无无无无需需需需任任任任何何何何赔赔赔赔偿偿偿偿能能能能够够够够自自自自行行行行发发发发生生生生转转转转变变变变)都都都都是是是是不不不不可可可可逆逆逆逆转转转转变变变变，一一一一切切切切自自自自发发发发过过过过程程程程不不不不可可可可逆逆逆逆性性性性不不不不是是是是过过过过程程程程本本本本身身身身属属属属性性性性，而而而而反反反反应应应应了了了了初初初初始始始始和和和和末末末末了了了了两两两两态态态态存存存存在在在在某某某某种种种种性性性性质质质质上上上上。本质差异，这种差异就是概率大小不一样。本质差异，这种差异就是概率大小不一样。本质差异，这种差异就是概率大小不一样。本质差异，这种差异就是概率大小不一样。也也也也正正正正是是是是这这这这一一一一差差差差异异异异，决决决决定定定定了了了了过过过过程程程程进进进进行行行行方方方方向向向向，为为为为了了了了定定定定量量量量描描描描述述述述这这这这一一一一性性性性质质质质，需需需需要要要要引引引引入入入入新新新新物物物物理理理理量量量量熵熵熵熵(用用用用S S表表表表示示示示)。熵熵熵熵改改改改变变变变指指指指明明明明了了了了自自自自发发发发过过过过程程程程进进进进行行行行方方方方向向向向，并并并并给给给给出出出出了了了了