省考常识判断：现代科学技术(1)
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。
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