2016国考常识判断备考：现代科学技术
现代自然科学的发展和重要成就20世纪以来的自然科学发展历程中，出现了以相对论、量子力学、基因理论和系统理论创立为主
要内容的现代科学革命，从而使自然科学的认识领域突破了宏观世界，迅速向宏观、微观和中观世界 进军。
(一)现代物理学
19世纪末物理学三大发现拉开了现代物理学的序幕。物理学研究领域也由宏观低速运动进人微观
高速运动领域。相对论和量子力学是这场物理学革命的两大硕果，构成了现代物理学的两大基础理论。
1.三大发现
(1)X射线的发现。
德国著名物理学家伦琴在实验中发现真空放电管放出的射线不仅能促使某些物质发出荧光，而
且还具有很强的穿透力。这些性质都不是阴极射线所具有的。伦琴称这种性质未知的射线为X射 线。1895年12月28日伦琴宣布了自己的这一发现。
(2)天然放射性现象的发现。
法国物理学家贝克勒尔发现发射射线是铀原子本身的性质。这就是最早发现的放射性现象，铀 成为人们发规的第一个放射性元素。
对放射性研究做出重大贡献的是波兰出生的物理学家居里夫人。1898年7月，居里夫妇两人合
作工作，找到新放射性元素钋;1898年11月，他们又宣布发现了一种比铀强得多的新放射性元素镭。
(3)电子的发现。
1897年，英国物理学家汤姆逊对阴极射线作了定性和定量的研究，终于弄清了阴极发出的射线实
际上是带负电的粒子流，各种金属作阴极都会发射出同样的粒子流，其荷质比是恒定值。汤姆逊把这 种粒子称为电子。
2.原子核物理学
原子是由原子核和电子组成的，原子核含中子和质子，统称核子。原子核裂变产生的巨大能量即原 子能。
1919年，著名物理学家卢瑟福用a粒子做炮弹轰击原子核时，首次发现了质子。1932年，英国的查
德威克又在实验中发现了构成原子核的另一种基本粒子，即中子。质子和中子统称为核子。
意大利物理学家费米提出了原子核裂变的链式反应观点，即认为用铀核裂变时放出的新中子去
轰击其他铀核使之发生连锁反应，裂变时由于质量亏损会放出巨大能量。这就是原子弹和原子能反
应堆的基本原理。1942年，费米制成世界上第一个原子能反应堆后，原子能便从实验转向应用。现代
原子能工业已得到迅速发展，为人类的能源开发创造了极其美好的前景。
3.粒子物理学
(1)三类基本粒子。
迄今为止，人们已认识到构成物质的最小组分：轻子(只参加弱相互作用、电磁相互作用的费米
子)，夸克(感受强作用力的带电粒子)，媒介子(传递相互作用的粒子)。
(2)三种作用力。
所有作用在物质上的力可归结为三种：引力——由引力子传递的最弱的力，但在宇宙大距离、大
质量尺度上却是强有力的一种力;强力——由胶子携带仅在原子核内夸克之间起作用的短程力，即将
夸克胶结在一起的色力，使原子核保持为一个整体;统一的电弱力——以电磁力和弱力两种表现形式 出现的同一基本力，经受了实验检验的电弱统一理论描述的一种力。
例：强子是有内部结构的粒子。强子内部更小的点状粒子为( )
A.电子 B.中子
C.质子 D.夸克
【解析】答案为D。在20世纪60年代早期，物理学家盖尔曼发现强子的结构可以用更加基本的粒子解释，这种粒子即夸克。(2009年四川•泸州)
4.相对论
相对论是爱因斯坦创立的物理学理论，描述物体的高速运动和相关的时空性质。相对论引发了
现代物理学革命，同时也深刻影响了人类的时空观，包括狭义相对论和广义相对论。
(1)狭义相对论。
狭义相对论假定：光的传播不需媒介，真空中的光速在一切惯性坐标中均是一个常数(C)。在此
基础上进一步认为:一切客观物体的运动规律，在各个不同的惯性坐标中均有相同的形式。根据狭义
相对论，运动的尺子要缩短，运动的钟会变慢，光速是物质运动的极限，两个事件的同时发生是相 对的。
(2)广义相对论。
爱因斯坦从牛顿第二定律中的惯性质量和万有引力定律中的引力质量两者相等的事实出发，提
出著名的等效原理和广义协变原理,建立了新的引力理论——广义相对论。根据广义相对论，时空的
性质不但取决于物质的运动，而且也取决于物质在空间的几何分布。物质和运动在决定时空性质方
面有等价性。在引力场中，空间不再平直，而是弯曲的。物质密度高的地方引力场强度大，时空也弯
曲得厉害，其中时间的弯曲是指时间流逝的节奏。“物质告诉时空怎样弯曲，时空告诉物质怎样运 动。”物质、运动和时空三者之间有不解之缘。
(二)现代化学
19世纪，门捷列夫发现元素周期律后，元素性质随原子量的增加而呈周期性变化的现象引起很多 科学家的关注。
原子核电荷数的研究科学地解释了元素在周期表中的排列顺序，解决了长期以来门捷列夫按原
子量排列的化学元素周期表中有几对元素位置颠倒的问题，将周期律提到了一个新的理论高度。
新元素的发现扩大了元素周期表。1869年，门捷列夫公布的元素周期表中只有66个元素，到1894
年，已发现的元素增至75种。到1945年，先后发现了锝、钫、砹和钷,样，1～92号元素全部被发现。
(三)生命科学
1.生命的物质基础
(1)细胞。
细胞是一切生命体的基本单位，植物和动物的发育过程就是新细胞形成的过程。细胞内部有细
胞核，外部是细胞质，最外层是细胞膜。细胞质主要由蛋白质和核糖核酸(RNA)构成，细胞核中最重 要的物质是脱氧核糖核酸(DNA)。
(2)蛋白质。
蛋白质是一类极为复杂的含氮化合物，它是构成生物体的主要成分,也是构成细胞的基本物质材
料，占生物体干物质重的50%。所有的蛋白质都含有碳、氢、氧、氮四种元素。组成蛋白质的基本单位 是氨基酸。
(3)核酸。
核酸同生物的生长、发育、繁殖、遗传和变异有着密切的关系。核酸的基本单位是核苷酸，每个核苷酸
分子由戊糖、磷酸和含氮碱基组成。组成核苷酸的戊糖有两种:核糖和脱氧核糖。
(4)新陈代谢。
只要生命存在，生物体就要和外部环境不断进行物质和能量交换，这就是新陈代谢。
绿色植物借光合作用，以水、二氧化碳和无机盐等无机物制造有机物，并放出氧;非绿色植物可分 解现成的有机物，释放出二氧化碳和水。
2.基因的概念
基因是DNA中的最小遗传功能单位。基因在DNA分子中是以特定顺序排列的、含有几百到几
千个核苷酸的特定区段，是传递指挥DNA复制命令和控制性状遗传指令的作用因子，也称遗传因子。
3.遗传和变异机制
19世纪，人们已经认识到，细胞核中含有重要物质核酸和蛋白质。核酸根据所含糖类的不同可分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。1944年，艾弗里等人通过研究发现，只有DNA能控制
生物的遗传性。
DNA双螺旋结构的发现，被誉为20世纪以来生物学上最伟大的发现，它标志着分子生物学的诞生。
遗传信息并不是直接由DNA传递给蛋白质，因为DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成
则是在细胞质中进行的。DNA所携带的遗传信息，是通过细胞质中的RNA传递到细胞质中，再来指
导蛋白质合成反应。这样一个交替过程包括两个步骤，即“转录”和“翻译”。转录是指DNA的遗传信 息流人RNA，翻译是指RNA中的遗传信息流入蛋白质。
上述全部遗传信息复制、转录、翻译过程，被统称为“中心法则”。但后来发现，有些病毒的RNA
也可以自我复制，还发现在蛋白质合成过程中，不仅仅是DNA决定RNA，有时RNA也可以反过来 决定DNA。这些发现是对“中心法则”的一个重要补充。
变异是指同种生物世代之间或同代不同个体之间的性状差异。变异可分为遗传的变异和不遗传 的变异。
(四)现代恒星演化理论
恒星演化大体上经历四个阶段。
第一阶段，引力收缩阶段,是恒星的幼年时期。此时的恒星叫星胚，它是由弥漫稀薄的低密度星
际物质通过引力收缩而凝聚成的密度较大的气体、尘埃云。在收缩过程中，星胚中心密度增大，内核
温度增高，逐渐发光发热。这一阶段，恒星的主要能源是自身的引力收缩而释放的能量。
第二阶段，主序星阶段，是恒星的中年期。恒星内部物质主要是氢，占78%。氢也是主要燃料，其
次是氦等。由于引力收缩，当星胚中心温度上升到7X10S°C～8X10S°C时，中心发生氢燃烧，即四个
氢核聚变为一个氦核的热核聚变反应过程。此阶段的恒星叫主序星，是恒星生命中最稳定最旺盛的 时期。
第三阶段，红巨星阶段，是恒星老年期。当氢燃烧后，核心的氢只剩下1%～2%，氦质量占恒星质
量的12%时，氢核聚变反应停止。核心部分失去足以和引力相抗衡的内部压力，在引力作用下收缩。
收缩又使核心温度上升，当温度和密度均达到一定程度时，便发生氦燃烧。氦燃烧是红巨星的主要 能源。
第四阶段，高密恒星阶段，是恒星的临终期。这一阶段，恒星的主要燃料是炭聚变反应，称为炭燃 烧，还有氧、硅燃烧等。
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