現(xiàn)代科技博覽

內(nèi)容概要

本書是一部介紹科學(xué)技術(shù)知識(shí)的科普?qǐng)D書。    科學(xué)是反映自然、社會(huì)思維等的客觀規(guī)律的分科的知識(shí)體系，它涉及對(duì)物質(zhì)世界及其各種現(xiàn)象進(jìn)行無(wú)偏見的觀察和系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等各種智力活動(dòng)?？茖W(xué)技術(shù)創(chuàng)造了文明，使人們走出了混沌狀態(tài)，使人類走向輝煌的未來(lái)。然而終究什么是科學(xué)技術(shù)？科學(xué)技術(shù)的內(nèi)涵是什么？科學(xué)技術(shù)與我們的生活有怎樣關(guān)聯(lián)？科學(xué)技術(shù)能夠創(chuàng)造怎么樣的未來(lái)？所有這些疑問(wèn)都能在本書中找到答案。

書籍目錄

第一章  科學(xué)內(nèi)涵  科學(xué)  物質(zhì)  分子  原子  元素  放射性  數(shù)  數(shù)的分類  模糊數(shù)學(xué)  幾何學(xué)  力與運(yùn)動(dòng)  能量與功  簡(jiǎn)單機(jī)械  光和色  光的應(yīng)用  聲音  波  電和磁  時(shí)間與空間  電子學(xué)  氣象學(xué)  化學(xué)  化學(xué)反應(yīng)  化學(xué)工業(yè)  醫(yī)學(xué)  生物學(xué)  天文及地學(xué)  計(jì)算機(jī)  通信  新型材料  建筑技術(shù)  生物技術(shù)  醫(yī)學(xué)技術(shù)  核技術(shù)  軍事技術(shù)第二章  科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)發(fā)明  “龍骨”上的古老文字——甲骨文的發(fā)現(xiàn)  龐貝古城的發(fā)現(xiàn)  始祖鳥是鳥嗎  幾何學(xué)的源流《幾何原本》  澡盆里的發(fā)現(xiàn)——浮力定律  道士們的“煉丹秘訣”——火藥的發(fā)明  蘋果砸出來(lái)的定律——牛頓和萬(wàn)有引力  在世俗的羈絆下航海鐘的發(fā)明  “癡人”的預(yù)言——元素周期表的發(fā)現(xiàn)  命運(yùn)多舛的數(shù)學(xué)之花——非歐幾何的創(chuàng)立  血液循環(huán)理論  天花不再開——牛痘的故事  化肥小史話  肥皂的發(fā)明  哥德巴赫猜想  揭秘尼龍  捕捉雷電的風(fēng)箏——雷電的本質(zhì)和電學(xué)新紀(jì)元  笑著做手術(shù)——麻醉劑的發(fā)明  飛翔的夢(mèng)想——飛機(jī)的發(fā)明  阿司匹林的故事  抽水馬桶的前世今生  享譽(yù)世界的中國(guó)制造——侯氏制堿法  蒸汽機(jī)車的歷程——斯蒂芬森的發(fā)明  改變世界的一個(gè)聲音——電話的發(fā)明  零距離接觸無(wú)線電發(fā)明的故事  電視機(jī)的誕生  愛情的產(chǎn)物——打字機(jī)  一場(chǎng)打賭帶動(dòng)的電影發(fā)明  徹底改變了空戰(zhàn)——導(dǎo)彈的發(fā)明  生命的密碼——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)  操作系統(tǒng)的傳奇——比爾·蓋茨和計(jì)算機(jī)  康托爾和集合論  格氏試劑的發(fā)明  大爆炸理論  楊振寧的研究  袁隆平和雜交水稻  納米技術(shù)及其應(yīng)用第三章  科學(xué)與生活  怎樣理解科學(xué)技術(shù)是把“雙刃劍”  什么是白色污染’  克隆技術(shù)真的是人類倫理的終結(jié)者嗎  氟利昂與臭氧層空洞  汽車——流動(dòng)的污染源  白水變雞汁——味精的爭(zhēng)議  最具殺傷性的發(fā)明——炸藥  讓人堪憂的抗生素  滴滴涕(DDT)還能用嗎  為什么說(shuō)電池是地球污染的超級(jí)公害  向人類智慧發(fā)起挑戰(zhàn)——深藍(lán)引發(fā)的思考  正視網(wǎng)絡(luò)游戲  巨型大壩真的會(huì)給人們的生活帶來(lái)益處嗎  過(guò)分講究衛(wèi)生反而會(huì)導(dǎo)致老病種復(fù)發(fā)或產(chǎn)生新病種  流感病毒是從冬季開始活動(dòng)的  核燃料臨界事故是怎么回事  在整個(gè)地球海底流動(dòng)的深層海流正在發(fā)生變化  什么是厄爾尼諾現(xiàn)象  拉尼娜現(xiàn)象  無(wú)休止的變暖會(huì)使地球像金星那樣達(dá)到470攝氏度嗎  機(jī)器人  原子能技術(shù)  液晶  微波通信  智能驚人的自動(dòng)化技術(shù)  智能機(jī)器人  電子出版物  科技領(lǐng)域的數(shù)字化  數(shù)字化電視  電子水印技術(shù)  網(wǎng)上銀行——虛擬銀行  密鑰技術(shù)  光計(jì)算機(jī)  現(xiàn)金的替代者——電子貨幣  激光的產(chǎn)生  激光照排  科學(xué)家制造“人造熱眼”第四章  科學(xué)創(chuàng)造未來(lái)  未來(lái)服裝的設(shè)計(jì)理念  會(huì)散熱的服裝  能調(diào)節(jié)溫度的服裝  數(shù)字化軍裝  會(huì)說(shuō)話的衣服  “隱身衣”  多功能合一的服裝  電子和生物通信服裝  豐富多彩的未來(lái)鞋  未來(lái)食品  人造食品與合成食品  太空食品  藥物食品  昆蟲食品  超高壓食品  綠色食品  輻照食品  人類未來(lái)的糧食——石油蛋白  分子食品  方便食品  保健食品  未來(lái)的人類居住環(huán)境  漂浮屋  乾坤大挪移——圓形屋  太空屋  生態(tài)村  懸掛建筑  太陽(yáng)能采暖房  紙屋  可生長(zhǎng)的房屋——植物建筑  梯田式住宅  地下城市  “天上宮闕”——太空城  去宇宙旅行  在“彗星故鄉(xiāng)”種植巨型宇宙樹——綠化銀河系

章節(jié)摘錄

分子分子是構(gòu)成并保持物質(zhì)原有屬性的最小微粒。它是物質(zhì)從宏觀結(jié)構(gòu)到微觀結(jié)構(gòu)的第一個(gè)層次。分子由一個(gè)或者若干個(gè)原子構(gòu)成，由一個(gè)原子構(gòu)成的稱為單原子分子(如氦He、氖Ne等)；由兩個(gè)原子構(gòu)成的稱為雙原子分子(如氯化氫Hcl等)；由三個(gè)或者三個(gè)以上的原子構(gòu)成的稱為多原子分子(如水H2O)。分子式分子式是用元素符號(hào)表示物質(zhì)分子的組成及相對(duì)分子質(zhì)量的化學(xué)式。分子式可示出物質(zhì)的名稱、相對(duì)分子質(zhì)量、一個(gè)分子中所含元素的原子數(shù)目及元素質(zhì)量比等。如水分子的分子式為H2O，它表示一個(gè)水分子由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成。分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)是建立在光譜學(xué)數(shù)據(jù)之上，用來(lái)描述分子中原子的三維排列方式。也稱分子立體結(jié)構(gòu)、分子形狀、分子幾何。分子結(jié)構(gòu)在很大程度上影響了化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)性、極性、相態(tài)、顏色、磁性和生物活性。由于溫度的升高會(huì)導(dǎo)致分子運(yùn)動(dòng)的加劇，所以分子結(jié)構(gòu)最好是在接近絕對(duì)零度的狀態(tài)下測(cè)定。同分異構(gòu)體化學(xué)上，同分異構(gòu)體是指具有相同化學(xué)式，相同的化學(xué)鍵但原子排列順序不同的化合物。簡(jiǎn)單地說(shuō)，具有相同分子式而結(jié)構(gòu)不同的化合物互為同分異構(gòu)體；化合物具有相同分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱做同分異構(gòu)現(xiàn)象。同分異構(gòu)體的組成和分子量完全相同而分子的結(jié)構(gòu)不同、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也不相同。分子及分子運(yùn)動(dòng)分子永遠(yuǎn)處在不停的運(yùn)動(dòng)中。固體分子位置固定，只能進(jìn)行振動(dòng)；液體分子可以運(yùn)動(dòng)，不過(guò)相互之間仍有聯(lián)系；而氣體分子則能自由飛行，并會(huì)沿直線運(yùn)動(dòng)，除非撞到其他氣體分子或物體才會(huì)改變運(yùn)動(dòng)方向。分子的大小與質(zhì)量水分子是由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成，因此，水分子比氫原子大好幾倍，質(zhì)量是氫原子的18倍。就以肉眼幾乎無(wú)法辨認(rèn)的霧粒來(lái)說(shuō)，其中所含的水分子數(shù)甚至比全世界人口數(shù)還多。擴(kuò)散氣體中的分子運(yùn)動(dòng)得非?？?，所以氣體會(huì)向外散發(fā)，以占據(jù)更多的空間，這種現(xiàn)象稱做擴(kuò)散。比如，在廚房里做飯時(shí)，飯菜的香味會(huì)立即擴(kuò)散到整個(gè)房間。液體也有擴(kuò)散現(xiàn)象，如，將墨水倒人盛滿水的杯子中，墨水中的染料分子在水中自由擴(kuò)散，于是水杯中的水都變?yōu)槟念伾?。氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的分子在受熱條件下，都會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象。膨脹加熱一件物品，物品的粒子就會(huì)運(yùn)動(dòng)得更快，并且占據(jù)額外的空間，這種現(xiàn)象稱為膨脹。氣體、液體、固體都有受熱膨脹的現(xiàn)象，液體的膨脹率大約比固體大10倍，氣體則比液體大100倍左右。有時(shí)，物體膨脹會(huì)帶來(lái)很大破壞，因此，人們往往采取一些辦法緩解物體膨脹帶來(lái)的破壞。例如，為了防止鐵軌受熱膨脹后損壞，所以中間就會(huì)留出一定的空隙。布朗運(yùn)動(dòng)英國(guó)植物學(xué)家布朗用顯微鏡觀察水中懸浮的花粉時(shí)，驚奇地發(fā)現(xiàn)水中的花粉粒子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。愛因斯坦后來(lái)解釋這種現(xiàn)象的成因是由于微小的、看不見的水分子不斷地劇烈撞擊花粉粒子。后人稱這種運(yùn)動(dòng)為“布朗運(yùn)動(dòng)”。分子運(yùn)動(dòng)和三態(tài)分子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致物質(zhì)分為固體、液體、氣體三種狀態(tài)。固體物質(zhì)分子間的位置是固定的，即使變動(dòng)，也不過(guò)稍微振動(dòng)一下。液體物質(zhì)分子的位置能夠移動(dòng)，但無(wú)法脫離分子間既定的間隔。氣體分子可以自由地活動(dòng)。分子運(yùn)動(dòng)的原因由于分子與分子之間的引力一定，與溫度的高低無(wú)關(guān)，因此，當(dāng)分子所擁有的能量較小時(shí)，引力就比運(yùn)動(dòng)力大，分子與分子之間就會(huì)緊緊地互相吸引而排列在一起，這種情況是固體狀態(tài)。如果分子獲得能量而漸趨活潑，分子就會(huì)慢慢脫離原先的束縛，開始活動(dòng)起來(lái)。然而，分子還不能完全脫離彼此問(wèn)的引力，這就是液體狀態(tài)。如果分子再獲得更多的能量，使活動(dòng)力超過(guò)彼此間的引力，分子便可以自由地活動(dòng)，此時(shí)就是氣體狀態(tài)。潛熱物質(zhì)在狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，吸收或放出的熱量稱潛熱。例如，水加熱至100攝氏度即開始沸騰，再繼續(xù)加熱，溫度也不會(huì)超過(guò)100攝氏度，那是因?yàn)樗拥臒崮芤艳D(zhuǎn)變成潛熱了。原子科學(xué)上把在化學(xué)反應(yīng)中不能再分的微粒叫做原子，因此，原子是化學(xué)變化中的最小微粒。但隨著科技的進(jìn)步，人類已認(rèn)識(shí)到原子由原子核和核外電子組成，而且它并不是不可分割的最小微粒，其內(nèi)部還存在著一個(gè)復(fù)雜的天地。原子處于不斷運(yùn)動(dòng)之中，同種原子的性質(zhì)相同，不同種原子的性質(zhì)不同。原子核1911年，英國(guó)科學(xué)家盧瑟福根據(jù)d射線照射金箔的實(shí)驗(yàn)中大部分射線能穿過(guò)金箔，少數(shù)射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)的事實(shí)確認(rèn)：原子內(nèi)含有一個(gè)體積小而質(zhì)量大的帶正電的中心，即原子核。原子核位于原子的核心部分，由質(zhì)子和中子兩種微粒構(gòu)成。原子核極小，體積只占原子體積的幾千億分之一，但卻集中了99.95％以上的原子質(zhì)量。原子量化學(xué)家用原子的相對(duì)質(zhì)量來(lái)量度原子的質(zhì)量，而不是以原子的單位質(zhì)量來(lái)表示原子量。1961年以后，碳的原子量被定為12，并以碳原子質(zhì)量的十二分之一作為計(jì)算其他元素原子量的標(biāo)準(zhǔn)。所以，一個(gè)元素的原子量指的就是相對(duì)于十二分之一碳原子量的比值。原子能原子核的能量極大。構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子之間存在著巨大的吸引力，能克服質(zhì)子之間所帶正電荷的斥力而結(jié)合成原子核，使原子在化學(xué)反應(yīng)中原子核不發(fā)生分裂。當(dāng)一些原子核發(fā)生裂變(原子核分裂為兩個(gè)或更多的核)或聚變(輕原子核相遇時(shí)結(jié)合成為重核)時(shí)，會(huì)釋放出巨大的原子核能，即原子能。原子概念的形成公元前5世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家德謨克利特等人提出，物質(zhì)由一種不可再分的微?！霸印彼鶚?gòu)成，希臘語(yǔ)原意即“不可分割”。后世學(xué)者也提出過(guò)類似的觀點(diǎn)，但都沒有得到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的證明。1803年，英國(guó)科學(xué)家道爾頓在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析的基礎(chǔ)上提出了原子學(xué)說(shuō)，開創(chuàng)了化學(xué)研究的新時(shí)代。19世紀(jì)末，道爾頓的學(xué)說(shuō)又受到一系列重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的有力沖擊。隨著科學(xué)研究的不斷深入，現(xiàn)代原子概念逐步得到了發(fā)展和完善。核武器核武器是指利用核裂變或聚變反應(yīng)釋放的能量，產(chǎn)生有大規(guī)模并具有殺傷破壞效應(yīng)爆炸作用的武器總稱，主要包括原子彈和氫彈。原子彈依據(jù)的是核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；氫彈是原子彈的進(jìn)一步發(fā)展，它依據(jù)的是核聚變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；還有一種新型核彈——中子彈。中子彈裂變的成分非常小，而聚變的成分非常大，因而沖擊波和核輻射的效應(yīng)很弱，但中子流極強(qiáng)。它靠極強(qiáng)的中子流起殺傷作用，據(jù)稱能做到殺人于無(wú)形而不用毀壞建筑等設(shè)施。電子帶負(fù)電荷的粒子稱為電子。電子是一種極微小的粒子，它沿著一定軌道環(huán)繞著原子核運(yùn)動(dòng)。電子排列在殼層中，每個(gè)殼層的電子繞著該原子核以等距的軌道運(yùn)行。電子帶負(fù)電荷，與帶正電荷的質(zhì)子數(shù)目相等。這使整個(gè)原子呈電中性。若原子獲得或失去電子，則導(dǎo)致電荷不平衡，變成帶電的原子，稱為離子。

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