作为杰出的教学工作者，能够保证教课的顺利开展，高中教师要准备好教案，这是高中教师的任务之一。教案可以更好的帮助学生们打好基础，帮助高中教师更好的完成实现教学目标。您知道高中教案应该要怎么下笔吗？下面是小编帮大家编辑的《第7课自然科学》，仅供您在工作和学习中参考。

第7课自然科学

一、近代数学的建立

项目

基本概况

点评

解析几

何学

创立

法国笛卡尔①使数学进入高等数学阶段（以变数为主要研究对象）②17世纪实现了从常量数学到变量数学的转折

成M.JaB88.Com

就

①实现了几何和代数的数与形的结合②成为研究和解决某些运动变化问题的有力工具③把变量引进数学，实现了数学的转折

微

机分

创立

英国牛顿、德国莱布尼茨分别独立建立

意义

使精密的测量和变量计算有了可能※注：初等数学：建立在常量计算基础上的数学；高等数学：以变数为主要研究对象的数学；二、牛顿力学体系的建立

项目

基本概况

巨著

《自然哲学的数学原理》

成就

提出机械运动的三大定律和万有引力定律；

意

义

①牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志；②是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合；

应用

根据牛顿力学理论的推测发现了海王星和冥王星；三、电磁学的成就1、19世纪以前的磁学研究（1）时间：1600年；（2）成果：英国人吉尔伯特发表《论磁学》，研究天然磁石的性质；2、19世纪电学的重大成果：发现电和磁可以转化；

国家

人物

成就

点评

丹

麦

奥斯特

发现了电流的磁效应：通电的导线附近发生磁针转动的现象；电流磁效应和电磁感应现象的发现，为人类开辟生活的新时代（电的时代）创造了条件

英

国

法拉第

证明

电磁

感应

现象

时间

1831年；

现象

导体有磁场中运动时可产生电流；

意

义

使机械能可以转化为电能，为制造发电机提供了可能；

英

国

麦克

斯韦

时间

19世纪60年代；

成就

建立了系统的电磁学理论，并预言电磁波的存在；

德国

赫兹

1888年，发现了电磁波，证明了麦克斯韦的理论；四、近代化学的进步1、化学的起源：化学作为一门科学是从炼金术和化学工艺中发展而来的；2、近代化学的出现（1）时间：17世纪；（2）创始人：英国科学家波义耳把严密的实验方法引入化学；（3）燃素说的出现：①时间：17世纪末；②观点：燃素是化合物燃烧时析出的一种特殊的物质；③影响：统治化学界近一百年；3、近代化学步入正轨（1）时间：18世纪末；（2）科学家：拉瓦锡；①认为燃烧是燃烧的物质和空气中的氧进行化合的过程，推翻了“燃素说”；②提出质量守恒定律的第一人；③意义：拉瓦锡的理论使化学的发展步入正轨；4、近代化学的发展时期

项目

基本概况

时间

19世纪；

道尔顿原子论

时间

19世纪初；英国科学家的创立；

观点

①各种物质的原子具有不同的质量；②化合物是由以一定数量关系结合起来的原子组成的；③同一元素的原子，其形状、质量及性质都一样；

意义

标志着近代化学发展时期的开始；

分子论

创立

意大利科学家阿伏加德罗提出分子的概念；

提示

19世纪中期，分子—原子结构学说确立，推动了化学的飞速发展；

元素周期律

发现时间

19世纪60年代末；

发现人物

俄国化学家门捷列，发现并制定了元素周期表；

周期现象

元素的化学性质随相对原子量的增加而呈现周期性变化的现象；

发现意义

元素周期律的发现是无机化学的系统化和大综合；五、生物学的巨大进步1、背景：生物学受中世纪神学的影响最大；2、突出成就

时间

基本概况

17世纪早期

血液循环学说

建立

英国科学家哈维；

意

义

对人体生理机能有了正确的基本了解；奠定了近代生理学的基础；

18世纪

瑞典生物学家林奈制定了植物分类法；

18世纪下半叶至19世纪生物科学的重大转折

细胞学说

植物

细胞

学说

创立

1838年，德意志植物学家施莱登；细胞学说的确立推动了现代生物学和医学的发展；

观

点

①细胞是一要植物结构的基本单位；②植物发育的基本过程就是细胞形成的过程

动物细胞学说

创立

1839年，德意志动物学家施旺；

成

就

发现动物组织也是由细胞组成；形成了适用整个生物学界的细胞学说；

进化论

提

出

人物

19世纪早期，法国博物学家拉马克；

观点

动物器官的构造和机能因环境引起的变异可遗传给后代；

确立

人物

19世纪中期，英国生物学家达尔文；

成

就

①提出生物生存斗争和自然选择原理；②1859年发表《物种起源》，提出“优胜劣汰”原则；

作

用

①达尔文的《物种起源》使生物学确立在科学的基础之上；②进化论从根本上推翻了长期统治生物学的“神创论”思想；

19世纪

19世纪60年代，法国科学家巴斯德奠定了微生物学的基础；六、物理学的新时代1、19世纪末20世纪初物理学的总体成就：（1）电子和元素放射性的发现，打开了原子的大门，使人们的认识深入到原子内部；（2）对电磁效应和时空关系的研究中产生了相对论；（3）量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，是促成20世纪科技飞跃发展的理论基础；2、具体体现：（1）物理学的革命性变化：

项目

基本概况

意义

时间

19世纪晚期至20世纪早期Χ射线和放射线的发现动摇了“经典”力学，为以相对论和量子理论为基础的现代物理学开辟了道路

表现

Χ射线

发现

德国物理学家伦琴首先发现；

性能

能穿透金属板使底片感光；

作用

被广泛应用于医疗；

放射性

①居里夫妇发现钋、镭的放射性；②居里夫妇提炼镭成功；③1903年，居里夫妇与另一位科学家共获诺贝尔物理学奖；（2）物理学相对论；①提出：20世纪初，德国科学家爱因斯坦；

2②提示了时空的可变性，使人们能进一步去研究微观高速运动；③质能关系式：E=mc；是利用原子能的理论基础；④否定了牛顿的绝对时空论，是物理学思想的一次重大革命；七、近代科学技术发展的原因和影响1、发展之因（1）在资本主义创造的物质文明的基础上发展的，经济上的需要是科学发展的主要动力；（2）科学家们对前人成果的继承与发展；（3）科学家本人勤奋踏实，及为科学献身的精神；2、发展影响（1）推动了生产的发展，用科学指导技术改革、开发自然资源，为社会创造出大量的物质财富，表明科学是一种潜在的、巨大的社会生产力；（2）科学在反封建迷信斗争中是一支不可忽视的重要力量；

相关知识

自然科学类文章阅读

作为杰出的教学工作者，能够保证教课的顺利开展，作为高中教师就要精心准备好合适的教案。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐，帮助高中教师掌握上课时的教学节奏。写好一份优质的高中教案要怎么做呢？为满足您的需求，小编特地编辑了“自然科学类文章阅读”，仅供参考，欢迎大家阅读。

自然科学类文章阅读
所谓“自然科学类文章”是指研究各种自然现象的科学的文章，其主要特点是逻辑的严密性和语言的简明性。它的阅读，就是要通过阅读及逻辑思维的过程，准确把握文章的重要信息，正确认知文章中的科技内容，它与我们平时所学的科技说明文有所不同，高考不是靠科技知识而是以介绍自然科学知识的文字为媒介，考查考生的阅读理解能力。在选材上，既体现鲜明的时代特色，又不乏地方特色，在题型上，多以选择题形式出现，在知识考查点上，词句理解，信息筛选是热点，文章把握能力要求逐渐增强。
自然科学类文章往往具有三个特点：①语意的单一性，一个用语，一个句子，说什么就是什么。②表达的直白性，要说什么就说什么，不用曲笔。③相对的纯理性，情感成分不多。
从内容的角度看，每一篇自然科学类文章都会向人们提供新的知识、新的信息，涉及的内容基本上是全球科技领域的新发现和新发明，反映的是当代科学技术发展的前沿成果；从时限看，一般是最近几年的文章，有的甚至就是当年的文章。否则，它就没有阅读价值。其中的新知识、新信息大都是通过概念、判断、推理传达出来的。所以，要准确无误地理解这类文章，就要准确无误地理解它的概念、判断和推理。近年来，高考对自然科学类文章阅读的考题基本上着眼于这三点，以选择题的形式，今年只有浙江、广东、北京卷是客观题与主观题综合考查，将概念、判断、推理隐含其中来进行。在知识点的考查上，词句理解、信息筛选、推断想象是热点，文章把握能力要求逐渐增强。
一、（09年湖北卷）阅读下面的文字，完成6-9题。
数字海洋
海洋是地球生命的摇篮，是人类生存与可持续发展的重要空间。建设数字海洋，就是充分运用高科技手段，有效获取和利用信息，实现海洋信息化。在科学家们看来，数字海洋是通过立体化、网络化、持续性的全面观测海洋，获取海量数据来构建一个虚拟的海洋世界。它能够将海洋化学、生物、物理等要素数据变成人类利用海洋、保护海洋的有效工具；并通过对当前海洋景观的直接表达和对未来海洋场景的预测、预现，促使人类对海洋开发利用的方式更趋合理。
数字海洋建设由三个层次的内容构成：一是数据立体实时和持续采集。对海洋的立体观测包括空间观测，即利用各类遥感新技术，对海面及海面下一定深度范围内的海洋特性进行全面观测；海面观测，即由海面观测网对海洋实行全天候观测；海底观测，即由海底工作平台等智能终端组成海底观测网，对海洋深处的各种海洋要素数据进行精确而持续的采集。现代网络技术和能源技术使得这种立体观测能够长时间持续进行。二是信息网格集成。数字海洋通过网格技术协同数据采集、集成信息处理、统一运行计算，使网络上的所有资源合力工作，从而完成传统方式无法完成的海洋活动中的各种复杂计算，建立功能强大的各种应用与决策模型，实现对海洋的深入精确认识。三是知识综合应用。不同用户对海洋信息的需求和应用不尽相同。建设完整的数字海洋体系，必须在海量信息集成平台上，搭建公共性强、综合性广、功能齐全的基础海洋信息服务平台和产品开发的综合应用平台，按照资源合理开发利用的原则，实现海洋信息的一次采集、一次集成、统一开发、各家共用的理想目标。不同用户既可从中获取各自所需的专业信息，又可根据自身需要对相关信息进行二次开发。
数字海洋建设带来了人类认识、管理、开发海洋的一场革命。首先，海洋是一个变化复杂的整体，仅仅依靠海洋观测站等传统方式，人们对海洋的认识往往是有限的、滞后的，缺乏对海洋变化过程的了解。数字海洋的数据立体实时和持续采集，以及信息网格集成，使科学家能够实际掌握海洋变化过程，实现人类对海洋认识的质的飞跃。其次，现代海洋管理包括海洋权益、海洋资源、海洋环境三类海洋行政管理。数字海洋的应用可以实现海洋管理的信息化、网络化和智能化。例如在维护海洋权益上，数字海洋的实时立体观测体系，能够对我国沿海200海里内的经济专属区海域进行全天候无遗漏的实时监测，任何违反我国法律的海洋活动，都将在第一时间内被反映到我国海监指挥中心，以便及时形成维权决策，确保国家海洋权益不受侵犯。最后，海洋是人类赖以生存的第二疆土，以获取和控制资源为目标的海洋开发历来是沿海国家的重点发展战略。数字海洋具有强大的信息集成和综合展示功能，可以为具体的海洋开发项目提供大范围、精确的海洋环境数据，并能用来对项目的需求、效益、成本，以及对周边海域的影响等进行综合测评，为决策者提供最佳方案。这既避免了海洋开发的盲目性，也为海洋的可持续发展提供了保障。
6．下列对“数字海洋”的说明，不正确的一项是
A．数字海洋是运用高科技手段全面、持续地观测海洋，从而采集到的有关海洋世界的各种数据。
B．数字海洋是以信息技术为支撑，在对海洋信息综合处理的基础上构建出来的一个虚拟海洋世界。
C．数字海洋拥有海洋化学、生物、物理等有关海洋世界的多种信息，能够为不同用户提供服务。
D．数字海洋不仅可以直接反映现实的海洋世界，还可以根据有关需求预测未来海洋世界的状况。
【答案】A
【解析】文中说“在科学家们看来，数字海洋是通过立体化、网络化、持续性的全面观测海洋，获取海量数据来构建一个虚拟的海洋世界”，可见数字海洋不仅仅是数据，而是一个数据构建的虚拟的海洋世界（我们可以理解为数据的集成）。
7．下列有关数字海洋建设内容的表述，符合原文意思的一项是
A．借助现代网络技术和能源技术，建立海面观测、海底观测的完整的立体观测体系，进行数据采集。
B．通过信息网格集成来建立各种应用与决策模型，完成传统方式无法完成的各种复杂计算。
C．建设基础海洋信息服务平台和产品开发的综合应用平台，针对不同用户进行二次开发。
D．建设数字海洋要注意完整性，以实现海洋信息的一次采集、一次集成、统一开发和各家共用。
【答案】D
【解析】A、对海洋的立体观测包括空间观测、海面观测、海底观测，见第二段。B、原文说“数字海洋通过……工作，从而完成传统方式无法完成的海洋活动中的各种复杂计算，建立功能强大的各种应用与决策模型”，计算在前，建立模型在后。C、原文说“不同用户既可从中获取各自所需的专业信息，又可根据自身需要对相关信息进行二次开发”，可见二次开发的主体是“不同用户”。
8．下列对“数字海洋建设带来了人类认识、管理、开发海洋的一场革命”的理解，不准确的一项是
A．建设数字海洋使人类以全新的方式观测海洋、获取信息，为人类深入地认识海洋奠定了坚实的基础。
B．通过数字海洋建设，采用信息网格集成来处理观测数据，科学家实际掌握海洋变化过程就能成为现实。
C．建设数字海洋适应了时代需要，通过实现海洋管理的信息化、网络化和智能化，完成了海洋管理任务。
D．通过数字海洋建设所提供的有效手段，人类对海洋的开发利用更趋合理，从而保障海洋的可持续发展。
【答案】C
【解析】化未然为必然，文中说“数字海洋的应用可以实现海洋管理的信息化、网络化和智能化”，是一种预测，而不是“完成了”这样的结果。
9．根据原文提供的信息，下列推断不正确的一项是
A．数字海洋之所以能对未来海洋场景进行预测、预现，与它强大的信息集成和综合展示功能有关系。
B．开发海洋资源与保护海洋环境并不存在矛盾，因为数字海洋可提供科学的开发和保护海洋的最佳方案。
C．海洋资源受海洋权益保护，维护我国海洋权益就是维护我们自己的切身利益，我们应当具有这种意识。
D．只有实现海洋的可持续发展，才能保障整个地球的可持续发展，也才会有人类自身的可持续发展。
【答案】B
【解析】文中说“数字海洋……进行综合测评，为决策者提供最佳方案”，“既避免了海洋开发的盲目性，也为海洋的可持续发展提供了保障”。是说数字海洋提供的方案可以让海洋可持续发展，但这并不意味着这种方案是“科学的开发和保护海洋的最佳方案”。
二、（09年四川卷）阅读下面的文字，完成5—7题。
抗生素滥用与DNA污染
青霉素问世后，抗生素成了人类战胜病菌的神奇武器。然而，人们很快发现，虽然新的抗生素层出不穷，但是，抗生素奈何不了了的耐药菌也越来越多，耐药菌的传播令人担忧。2003年的一项关于幼儿园口腔卫生情况的研究发现，儿童口腔细菌约有15%是耐药菌，97%的儿童口腔中藏有耐4~6中抗生素的细菌，虽然这些儿童在次前3个月中都没有使用过抗生素。
从某种意思上说，现代医学正在为它的成功付出代价。抗生素的普遍使用有利地抑制了普通细菌，客观上减少了微生物世界的竞争者，因而促进了耐药性细菌的增长。
细菌耐药基因的种类和数量增长速度之快，是无法用生物的随机突变来解释的。细菌不仅在同种内，而且在不同的物种之间交换基因，甚至能够从已经死亡的同类散落的DNA中获得基因。事实上，这些年来，每一种已知的致病菌都已或多或少获得了耐药基因。研究人员对一株耐万古霉素肠球菌的分析表明，它的基因组中，超过四分之一的基因，包括所有耐抗生素基因，都是外来的。耐多种抗生素的鲍氏不动杆菌也是在与其他菌种交换基因中获得了大部分耐药基因。
研究人员正在梳理链霉菌之类土壤微生物的DNA，他们对近500个链霉菌品系的每一个菌种都检测了对多种抗生素的耐药性。结果，平均每种链霉菌能够耐受七八种抗生素，有许多能够耐受十四五种。对于实验中用到的21种抗生素，包括泰利霉素和利奈唑胺这两种全新的合成抗生素，研究人员在链霉菌中都发现了耐药基因。研究发现，这些耐药基因与致病菌中耐药基因有着细微的差异。有证据表明，耐药基因在从土壤到重危病人的旅途中，经过了许多次转移。
人类已经认识到滥用抗生素对自身健康的严重威胁，并且也认识到在牲畜饲养中大量使用抗生素的严重危害。在饲料中添加抗生素，可以促进牲畜的生长，但同时也会是牲畜体内的病菌产生耐药性。世界卫生组织呼吁，为防止滥用抗生素而导致细菌产生耐药性，抑制耐药菌的传播，世界各国应限制对牲畜使用抗生素。欧盟决定从2006年1月起，全面禁止将抗生素作为牲畜生长促进剂。
人畜粪便如果流入河道，或是作为饲料的一部分被撒入农田，其中的细菌就更加容易繁殖和传播其耐药基因。目前，研究人员正在调查，人畜粪便是如何在耐抗生素基因的蔓延中起作用的。
抗生素滥用造成的DNA污染威胁着人类的健康。
5.对上文划线句子中“付出代价”的理解，不正确的一项是
A各种耐药菌的快速传播现状令人担忧。
B现在抗生素无法对付的细菌越来越多。
C细菌耐药基因的种类和数量增长速度很快。
D细菌能从死亡同类散落的DNA中获得基因。
答案：D
解析：本题重点考查考生理解文中重要句子的能力，需要准确把握原文信息作答。
答非所问，不符合划线句子的语境，原文说的是“现代医学正在为它的成功付出代价”，“细菌能从死亡同类散落的DNA中获得基因。”不属于“现代医学”范畴，不符合题干“付出代价”。
6.以下理解符合原文意思的一项是
A耐万古霉素肠球菌的耐药基因是可以从其体外获得的。
B土壤中链霉菌品系的每一个菌种对抗生素都有耐药性。
C只要彻底杀死各种细菌就可阻断耐药基因的传播途径。
D欧盟已经全面禁止在牲畜饲养过程中使用各种抗生素。
答案：A
解析：本题重点考查考生筛选文中信息的能力，需要准确把握原文信息作答。
B、以偏概全，文中说“他们对近500个链霉菌品系的每一个菌种都检测了对多种抗生素的耐药性。结果，平均每种链霉菌能够耐受七八种抗生素，有许多能够耐受十四五种。”只是检测了近500种，但不能得出“每一个菌种对抗生素都有耐药性”；C、无中生有，文中说“细菌不仅在同种内，而且在不同的物种之间交换基因，甚至能够从已经死亡的同类散落的DNA中获得基因。”可见，即使杀死细菌，同样不能阻止耐药菌的传播。D、以偏概全，文中说“欧盟决定从2006年1月起，全面禁止将抗生素作为牲畜生长促进剂。”并没有说要禁止各种抗生素。
7根据原文提供的信息，以下推断正确的一项是
A人类需要不断开发各种新型抗生素来战胜各种不通的耐抗生素病菌。
B土壤中的耐药基因经过多次转移，传播给人后其耐药性会逐步下降。
C检测牲畜排泄物中有无耐药基因即可判定其饲料是否添加了抗生素。
D只要科学、合理地使用抗生素，人们就不会感染各种耐抗生素病菌。
答案：A
解析：本题重点考查考生根据文章内容进行推断和想象的能力，需要根据原文信息和科学知识推断。
B、无中生有，文中说“有证据表明，耐药基因在从土壤到重危病人的旅途中，经过了许多次转移。”但并没有说明其耐药性会逐步下降。C、已然和未然混淆，文中说“目前，研究人员正在调查，人畜粪便是如何在耐抗生素基因的蔓延中起作用的。”也就是说，目前还不能通过这种方式来检测。D、以偏概全，抗生素滥用只是产生耐抗生素病菌的其中一个途径。
三、（08年重庆卷）阅读下文，完成第5～7题。
什么是人体生物钟？科学家研究证实，每个人从他诞生之晶直至生命终结，体内都存在着多种自然节律，如体力、智力、精绪、血压等的变化，人们将这些自然节律称作生物节律或生命节律。人体内还存在一种决定人们睡眠和觉醒的生物节律，它根据大脑的指令，以24小时为周期发挥作用。
早在19世纪末，科学家就注意到了生物体具有“生命节律”的现象。科学家们将体力、情绪与智力盛衰起伏的周期性节奏绘制成三条波浪形的人体生物节律曲线图。到了20世纪中叶，生物学家又根据生物体存在周期性循环节律活动的事实，创造了“生物钟”一词。
生物钟的位置到底在何处？一般认为，生物钟应该存在于大脑中，但对于其体位置的说法却又各不相同。有人认为，生物钟的确切位置在下丘脑前端，视交叉上核内，该核通过视网膜感受外界的光与暗，使之和体内的时钟保持同一节奏。也有人认为：生物钟现象与体内的襚黑素有密切关系，由于褪黑素是松果腺分泌的，因此生物钟也应该位于松果体上。
生物钟是受外界因素的影响，还是由人体自身内在的因素决定的？长期以来，科学家们一直在争论。外源说认为，某些复杂的宇宙信息是控制生命节律现象的动因。学者弗兰克?而朗博士认为，人类对广泛的外界信息，如电场变化、地碰变化、重力场变，宇宙射线、其他行星运动周期、光的变化、月球引力等极为敏感，这些变化的周期性，引起了人的生命节律的周期性。内源说认为，生命节律是由人体自身内在的因素决定的。人在恒温和与外界隔绝的地下，也表现出近似于24小时的节律。?
长久以来，生物钟的作用机制一直是个谜。科学家们只知道生物钟可以控制人类睡眠和觉醒的周期、体内激素分泌、新陈代谢速率、体温等多种生理行为，但对生物钟的组成和其通过什么形式完成上述工作不能搞清。?
加利福尼晋大学的一个科研小组在《细胞杂志上撰文称》他们发现了人体生物钟是如何发挥作用的：生物钟通过在细胞内部制造蛋白而控制着负责不同功能的基因发挥各自的作用。它的这一系列活动促使着人们感觉饥饿、享受睡眠、改变体温等。这看上去仿佛是人体生物种非常熟练的掌握了整个DNA链上的每一个环节，并在白天或黑夜某个必要的时段中按下所需的按键来控制着人体各个器官的运作。?
5.从原文看，下列对“生物钟”的理解最准确的一项是?
A.一种决定睡眠和觉醒的生物节律?
B.体力、情绪与智力盛衰起伏的周期性节律?
C.生物体中存在的周期性循环的生命节律?
D.感觉饥饿、改变体温的生命节律?
6.根据原文提供的信自，对“生物钟”的形成没有影响的一项是?
A.通过视网膜感受光与暗的视交叉上核?
B.人体内松果腺所分泌的褪黑素?
C.广泛的外界信息的周期性变化?
D.体内激素分泌、新陈代谢速率?
7.根据原文提供的信息，下列推断不正确的一项是?
A.生物钟的研究可以在运动员成绩的提高方面有所作为?
B.生物钟的研究可以为合理安排作息时间提供帮助?
C.生物钏的研究可以自由改变人的生活与工作状态?
D.生物钏的研究可以加深对人体细胞蛋白制造的认识?
【参考答案及解析】
5、C（其他三项都是生物钟调控的某些具体方面）
6、D（这是生物钟发挥作用控制的两个方面）
7、C（自由改变这一说法夸大）
高考选用自然科学类文章，主要是考查筛选、提取、整合信息的能力。换言之，主要是考查对文章内容的理解、分析和综合能力。为此，阅读应注重下列四点：
1．理解文中的基本概念
自然科学类的文章，总是要运用科学概念的。而文中基本概念的含意，就是文中的重要信息。因此高考自然科学类文章阅读测试的第1题往往就是考查对基本概念的理解。近两年如2002年第1题“下列对沙尘暴的解释，最准确的一项是”，2003年第1题“下列对‘温室效应’这一概念的理解，准确的一项是”，都是如此。
换个角度说，文章的基本概念都是用词语来表达的，因此，理解基本概念，又可以说成理解文中的重要词语，即理解作为科学概念的重要词语。
在具体的文章中，基本概念的含意有时是用下定义的形式来集中表述的，如“温室效应，在物理学上是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏对流等热交换而产生的保温效应。”也有分散表述的，如前面曾引用过的《转基因作物》对“转基因作物”的阐释。如果是前者，理解基本概念就是对句子的理解；如果属后者，就需要有一个筛选、提取、整合的过程。
2．理解文中重要句子的含意
这里所谓“重要句子”主要是从表达的内容上说的，是指突出体现文章的主要内容，含义比较丰富，语言比较精练的句子，与文学作品理解重要句子不同的是，这里只考查对句子所表达内容的理解、分析，一般不涉及表达技巧。不过，过去侧重于对句子本身的理解，如：
根据文意，对肠脑中几乎能够找到颅脑赖以运转和控制的所有物质”一句理解正确的一项是（）
A．颅脑赖以运转和控制的绝大部分物质存在于肠脑之中。
B．颅脑依赖肠脑中的绝大部分物质进行运转和控制活动。
C．肠脑中具有与颅脑赖以运转和控制所需相同的绝大部分物质。
D．肠脑中所有的物质与颅脑赖以运转和控制的物质几乎相同。
像这样的题目就可以通过结构分析（即找句子主干）便可认定C项是正确的。换言之，这句话是说明肠脑的物质构成的。近年来理解句子的试题有所变化，即在理解句子的基本上考查对相关内容的理解和分析。
如2003年的一道试题：
下列对“全球气候变暖是人类自身活动造成的灾难”这句话的理解，不正确的一项是（）
A．世界各国迟迟不采取果断和必要的措施，不改变能源结构和大力植树造林，以致大气层的温室效应越来越严重。
B．1850年工业革命以来，大量开采和燃烧煤炭、石油、天然气等化石燃料的结果，大大加大了大气层中温室气体的含量。
C．由于人类无限制的破坏，地球上大片森林和草地急剧消失，沙漠进一步扩大，使得地表气温也随之不断升高。
D．因雷击和虫害而造成的森林火灾、草地衰退，导致能够吸收二氧化碳的植被日益减少，而人类对此却束手无策。
这道题的四个选项都不是来自题干中文句的本身，而是来自文中的其他段落，不过依据“人类自身活动造成的灾难”这一标准，也可看出答案是D。因为D项说的是人类对于自然灾害“束手无策”，而不是说人类自身活动所造成的灾害。
3．筛选、整合文中的重要信息
高考常有这样的分析、综合性的试题，如1999年：“文中认为HP在冬眠中具有重要的作用’下列不能作为这一观点的根据的一项是”；2002年“下列对沙尘暴灾害加剧的原因，表述不正确的一项是”等。这类试题，不论要求说明“根据”，还是要求分析“原因”，在文中涉及的面都比较宽，都需要根据试题的要求，作筛选和整合，否则难以作出正确回答。其实，阅读的任务之一，就是要筛选出自己所需要的信息，并通过整合，才能形成较为完整的看法，所获得的信息才会有实际的价值。
4．能根据内容作合理推断
根据文章内容作推断，以得出新的结论，这是阅读能力强的重要标志。这里强调推断的“合理”，主要是指推断的前提正确，推断的过程合乎逻辑，推断的结论在文意允许的范围之内，符合事理。只有这三者具备，推断才是正确的，否则就是错误的。譬如2003年第10题D项：“假如大气层中二氧化碳的浓度持续降低，全球气温就有可能持续降低，人类也许将面临另一场全球变冷的挑战。”文中说：“二氧化碳在大气层中的含量直接影响着地表气温，当大气层中二氧化碳增加时，地表气温就相应升高”。据此可以推出“假如大气层中二氧化碳的浓度持续降低，全球气温就有可能持续降低……”，加“有可能”意味着不排斥其他因素的作用，表达准确。可见该项正确。而B项说：“一旦人类能够控制大气层中二氧化碳的含量，从根本上防止温室效应加剧，那么滑雪运动在欧洲将能继续，台风将远离日本。”这样的推断则犯了绝对化的错误。“从根本上防止温室效应加剧”，欧洲滑雪运动能继续也只是具备了一个条件，还有其他条件呢？推断却忽视了这一点。再则，文中指出全球变暖“使台风将频频涉击日本”，防止温室效应加剧，只能减少袭击的次数，而不能使之“远离日本”，可见该项是错的。
因此，在判断推断正误时，一定要注意推断的“合理”性。
上列四点，归纳起来说，阅读自然科学类的文章，就是要把握文中所阐释的科学道理，又因为自然科学类文章的语言是相当严密的，所以阅读时要十分重视准确理解文章的语言。
【误区点拨】
自然科学类文章阅读的误答一般有以下几种情况：
1.平时阅读品质不良，缺少精读细品、全面把握文旨的习惯。
科技文章语言简明，科技信息含量大，一旦阅读不细，很重要的信息就会从眼边溜走。若养成了囫囵吞枣的习惯，势必在考场上丢失应得的分数。
2.临场心态不佳，不能正常发挥。
科技类文章的内容一般比较抽象，读起来不易理解，有的考生在平时做题时由于得分率不高，考场一旦阅读不顺，便产生烦躁情绪，越烦躁越读不进去，以致严重影响了做题质量。
3.摆不正阅读与做题的关系。
有的考生阅读投入少，做题投入多，还没从整体上控制全文的要旨，就急于动手做题。在做题中遇到了困难，又到原文中反复搜寻查找。其结果，浪费了时间，又没有从根本上找到问题的症结，以致把答案做错。
4.做题方法不够科学。
科技类文章阅读试题一般是单选性的，题支干扰性很强，过早地阅读题支，极容易把头脑搞乱，自己招来了更多的干扰因素。有的考生看不透这一点，做题中，读完题干，不假思索，就急于读题支，以期迅速得到该题的答案。其结果，只能欲速则不达，不但没有节省时间，反而找来了更多的麻烦。
5.缺少整体阅读意识。
任何文章都是一个有机的整体，任何试题的答案也必须依附在这个整体之上，如果不从整体着眼，只把答案盯在局部，就难免把答案搞错。
一、阅读下文，回答1－4题。（每小题3分，共12分）
科学家曾这样想象：如果由带正电的电子与带负电的原子核组成原子，那么就是反原子，反原子则可构成反物质。倘若反物质与物质相遇就会爆炸成光辐射。这一“反物质假说”，在21世纪将逐步变成现实。2002年9月欧洲核子研究中心宣布，世界各地9个研究所的39位科学家通力合作，在受控条件下成功制造了约5万个反氢原子。科学家也在研究过程中发现了正电子，这使他们更相信所有粒子都有其反粒子，从而更有信心揭开反物质之谜。
世界公认的宇宙诞生理论大爆炸学说认为，宇宙是从140亿年前一个“极小的点”爆炸而来的，在那个点之外，“没有时间、没有空间、没有能量、没有物质”，大爆炸产生了大量的正能量和负能量，而总能量仍然为零。能量与物质是可以相互转化的，那么，大量的能量亦应转化为正物质和反物质。这是反物质理论研究的基础。但要想在反物质乃至宇宙诞生理论研究上取得突破，还需要在研究实践中寻求更新的科学思想作指导。
140亿年前宇宙诞生时产生了大体相等的物质与反物质。这些反物质在哪里？宇宙存在着由反物质组成的星系，是一种解释；宇宙诞生产生的物质多于反物质，二者相互湮灭后，剩余的物质构成了现在之宇宙，是另一种解释。科学家没有放弃在自然界中寻找反物质的努力，并且成功的在实验室中制造出反物质，以便更直接的研究反物质现象。科学家认为，先进的探测手段在反物质理论研究中不可或缺。根据伽玛射线探测卫星提供的有关资料，有的科学家认为在银河系上方3500光年处可能存在不断喷射反物质的源头。航天飞机携带的阿尔法磁谱仪升空探测虽未发现反物质，但它年近几年在太空采集的大量数据，对反物质理论研究的突破性进展会有巨大帮助。在自然界寻找反物质的难度甚大，而利用加还器将负离子流射向氙原子核已能制造反氢原子，因此科学家更注重在实验室中进行的反物质研究。
目前在实验室制造反基本粒子并不困难，但将正电子与负原子核结合并能证实它们已成为反原子的工作极为复杂。欧洲核子研究中心耗资1150万美元研制的加速器利用磁场将高能反质子减速为光速1/10的反质子，制造出约5万个低能量状态的反氢原子。跨过这个里程碑再前进，还需要科学家研制功能更强大的“工具”。
“反物质假说”认为：反物质与物质相遇会释放所有的能量。科学家预测该释放率远远高于氢弹爆炸。航天专家已经对反物质燃料的价值表示神往。科学发现的应用价值是人所关心的。当年一位贵妇人问电的发现者法拉第：“电有什么用呢？”法拉第反问了一句：“新生的婴儿有什么用呢？”关于反物质的应用价值，目前只能作些模糊预测。
1．下列对“反物质假说”内容的叙述，正确的一项是（）
A．宇宙中存在的反物质是由带正电的电子与带负电的原子核结合形成的。
B．“反物质假说”不是科学幻想，正电子的发现证实了宇宙中存在反物质。
C．如果有反原子构成的反物质存在，它一旦与物质相遇，会释放所有的能量。
D．科学家根据宇宙诞生理论想象，宇宙存在由带负电的反原子构成的反物质。
2．下列有关“反物质理论研究”的描述，不符合文意的一项是（）
A．宇宙大爆炸时产生的大量正、负两种能量，其总量为零；这两种能量应转化为物质和反物质。
B．为科学界公认的宇宙大爆炸学说体现了最新的科学理念，推进了“反物质理论研究”的进展和突破。
C．今之宇宙是由物质构成的，而在“大爆炸”时产生的反物质已与同时产生的物质中的一部分相互湮灭。
D．借助先进科技手段进行太空探测采集大量相关数据，是深入进行“反物质理论研究”的重要条件。
3．依据文中的信息进行推断，不正确的一项是（）
A．低能量状态的反原子是在受控条件下制造的，制造高能量状态的反原子必须解除受控条件。
B．140亿年前爆炸的那个“极小的点”，可能有能量和物质存在，并且具有时间性和空间性。
C．人类能够得用高科技手段在实验室制造反原子，并不意味宇宙中一定有自然状态的反物质。
D．如何将反物质与物质相遇引发的爆炸辐射纳入可控制系统，是研制反物质燃料必须解决的难题。
4．准确揭示作者引述贵妇人与法拉第对话的用意的一项是（）
A．形象的反映了法拉第的价值观：科学发现的价值远远高于应用价值。
B．主张人们关注科学发现的应用，但科学家不能助长世俗者急功近利。
C．说明科学发现之于应用是一个过程，其应用价值是难以确切预测的。
D．表明法拉第无意戏谑贵妇人，而是以科学态度审视自己的重大发现。
二、阅读下文，完成1－3题。（9分，每小题3分）
食品添加剂，防不胜防（节选）
据统计，食品业每年花在食品添加剂上的投资高达200亿美元，生产商用这些食品添加剂来改变食品的色、香、质和延长保质期，估计我们每个人每年要吃进六至七千克的食品添加剂。
食品业常常为自己辩解说，使用食品添加剂是为了防止食物变坏，保护消费者免遭食物中毒。但事实上，用于阻止有害微生物滋生的化学制剂（即防腐剂）和防止油脂变质的化学制剂（即抗氧化剂）只占食品添加剂总量的1%不到。大约90%的食品添加剂是装饰性的，其中包括40种不同的染色化学制剂（多数在谷类食品、零食、糖果和饮料中），13种甜味剂和4500种食品香料。此外还有乳化剂、稳定剂之类的食品加工助剂，它们的作用是使食品中的水油混合在一起，常常添加在人造黄油和蛋黄酱等食品中。
如何管理这些化学添加剂？在20世纪50年代之前，任何化学制剂只要不在明令禁止的名单上就可以添加到食品中。而现在大多数国家规定，只有获得许可的添加剂才能在食品中使用。1983年，欧盟采用E-NUMBER编号系统，将数百种获准使用的添加剂列入许可名单。
到目前为止，欧盟已宣布540种食品添加剂对人体有害。英国食品标准局的食品添加剂部门负责人罗德里?埃文斯博士解释了如何计算食品添加剂的安全程度。他说：“首先要获得大量安全性资料，显示某些食品添加剂对人体健康有影响。研究结果由独立的科学专家进行评估，如果可以接受，我们将根据这些结果确定每种食品添加剂的日认可摄取量—---它是指人在有生之年每天摄取多少添加剂不会对健康产生重大威胁。”
批评食品添加剂检测系统的人对多达250种获得使用许可认的食品添加剂的安全性提出怀疑。他们说，几乎检测食品添加剂的研究都在老鼠身上进行实验，但实验结果是否同样适用于人还是一个未知数。此外，大多数研究是由生产食品添加剂的公司进行的。
科学政策专家埃里克?米尔斯通说：“我认为应该让与食品添加剂生产商无关的独立实验室进行检测，并不断更新研究成果。此外，我们还需要确定实验用鼠和人的相似度有多高。”他说，应该多用经过人体证实的证据来下结论。他说：“如果你去问那些生产或使用食品添加剂的相关行业工会，工会官员们会告诉你，工厂里的人会出现喘息不止、慢性头疼、出皮疹等种种症状。但在评估食品添加剂对人体健康的影响时却没有把这些证据包括在内。”
1.下列对“食品添加剂”的理解，最准确的一项是（）
A食品添加剂可以强化食品颜色，增加香味，提高产品的质量，延长食品的保质期。
B.使用食品添加剂的目的是阻止微生物滋生，防止食品霉变，使消费者避免食物中毒。
C食品添加剂一般包括防腐剂、抗氧化剂、甜味剂、香料以及作为食品加工助剂的乳化剂、稳定剂等。
D世界食品添加剂标准是欧盟1983年制定的，使用这个系统可以防止过量使用食品添加剂。
2、下列表述，不符合文意的一项是（）
A半个世纪以前只要不是明令禁止的食品添加剂就可使用，而现在世界各国规定只有获得许可的添加剂才能在食品中使用。
B英国有关人士认为食品添加剂无害的标准是人一生在不威胁健康的情况下能够摄入的量，而不是实验室结论。
C即使是以生产或使用添加剂有关的行业工会的官员也都会坦言食品添加剂对人体健康的危害。
D对食品添加剂的安全性持怀疑态度的人最主要的怀疑理由是研究途径存在着问题。
3.根据原文提供的信息，下列推断错误的一项是（）
A食品添加剂中的香料，尽管其种类极多，但被欧洲主要国家认可并认为对人体无害的却是极小一部分。
B食品安全不能只考虑添加剂，还要考虑食品制作过程中的其他问题，但最根本的办法是多吃新鲜食品。
C对食品添加剂检测系统持批评态度的人，其主要根据是只有极少数检测食品添加剂的研究是在人身上进行实验。
D如果我们记住对人体有毒害的食品添加剂种类，不吃含有这些添加剂的食物，就可以保持身体健康。
三、阅读下面一段文字，完成1～4题。（每题3分，共12分）
高新技术带来的负效应
高新技术的发展，应包括健全其抗御“灾害”的功能。但迄今为止，高新技术进步并未与高可靠性工艺、高可靠性监控、高可靠性管理的系统支撑及质保体系相匹配。因此，频频出现难以预料的尴尬局面。海湾战争中，美国“爱国者”导弹命中率并不是100％，美军启用的高新技术武器竟然演出过误伤多国部队的“悲剧”。80年代初日本地铁总线ATS自动停车装置因失控机率不为零而发生撞车事故，之后又有苏联切尔诺贝利核事故的发生。至于一位患关节炎的病人在接受微波治疗时，因干扰使他的心脏起搏器程序出现问题而致死，更迫使人们正视高新技术发展的负效应。
这种负效应还表现在导致高新技术产业不景气的“巴洛克化”上。附加在各类高新技术产品上的许多理想化的机能派不上什么用场，最多不过是未来成功的早产儿。高新技术的“绿色化”也是人们极为关注的问题。地球及其大气层是有限空间，容纳生物及平衡生态的能力存在极值。高新技术所带动的现代工业化极大发展了人类社会的物质文明，也同步缩小了宝贵的有限空间，“极值”再也不是想像中的数值了。诚如人言：“以马达和电子线路为武器的‘灰色技术’指挥人类向地球宣战，地球赂以干旱和酸雨；只有当‘绿色技术’升帐后，才可能中和酸雨时代。”
人类走向航天空间30多年了，3600多颗人造星体为太空添丁，这是人类的骄傲。但“神龟虽寿，犹有竞时”，至今外空间的残骸、失效的整体装置、飞行物残片、宇航员丢弃的工具等，已多达10亿余个，这无异于开辟了太空垃圾场。高新技术迫切需要解决的问题已作为跨世界的课题等待人类攻克。
1．就第一段来说，对文中“高新技术发展的负效应”一句的理解，最准确的一项是（）
A．高新技术与高可靠性工艺、高可靠性监控、高可靠性管理的系统支撑及质保体系相匹配。
B．高新技术发展中不可避免地产生各种风险事故，影响了高新技术的推广。
C．高新技术系统进行中出现的“尴尬局面”对其再发展带来障碍。
D．当今高新技术系统的抗御“灾害”功能不够健全使其在实施中出现危害。
2．对文中画线句子的意思，理解最恰当的一项是（）
A．“地球赂以干旱和酸雨”的局面必须改变。
B．以“高新技术”替代“灰色技术”，才能消灭酸雨。
C．减少公害，才可能进一步扩大高新技术的正效应。
D．努力改变物质文明与公害同步发展的状况。
3．对文章中“太空垃圾场”一词的比喻义，理解正确的一项是（）
A．航天技术的负效应大于正效应。
B．高新技术的负效应造成了环境污染。
C．航天技术必须尽快克服负效应。
D．高新技术的负效应在航天领域的表现。
4．下列说法符合原文意思的一项是（）
A．高新技术的发展，不可避免地会带来负效应，人类对此必须有清醒的认识。
B．只有努力提高可靠性，提高使用价值，减少公害，才能克服高新技术的负效应。
C．追求“巴洛克化”，将缺乏实用价值的理想化机能附加在高新技术产品上导致了高新技术产业不景气。
D．克服高新技术的负效应已成为高新技术发展过程中迫切需要解决的问题。
四、阅读下面的文字，完成1-4题。（每题3分，共12分）
随着国际原油期货价格逼近“恐怖”的140美元大关，有一种担忧正在整个地球蔓延。按照世界石油消费量的增长率估算，可能到2040年左右，目前地球上已探明的可采储量就会用光。不断跳高的燃油价格也许将强烈刺激着每一个司机的神经，“明天怎么出行”几乎成了一个灰暗的难题。
毫无疑问，太阳能在与其他多种潜在替代性能源，比如风能、潮汐、沼气等的比较当中，是看上去最为“出类拔萃”的一种，比如分布绝对广泛，清洁而且“采之不竭”等，因而太阳能技术无论在研发还是政策扶持上，都已然成为新能源开发的首选。
但尽管如此，太阳能的推广状况也远远不能说令人满意。为何造成这种状况？被普遍归结为两点技术原因：光电转化效率太低造成的电池板面积巨大，以及工艺不成熟造成的造价高昂。基于这样的理解，未来的发展方向被确定为研发效率更高的光电池板以及降低造价。
不过在我看来，太阳能技术推广缓慢的最主要原因应该不在技术方面，而在利用模式方面。按照目前的利用模式，太阳能主要依靠产品本身背负巨大的光电池板来获取。拿汽车来说，即使不说电池板造成的负载和空间占用的增加，光是其价格对消费者而言，就是一笔“额外负担”。跟使用燃油相比，光电转换设备的购置成本是一次性支出的，不能像燃油那样“用多少卖多少”，处于“看不见摸不着”的状态。为看不见摸不着的东西一次性支付一笔费用，无论绝对价格怎样，对于消费者心理而言，恐怕都是“昂贵”的。
所以，一次性购置成本的存在，应该是太阳能推广的关键障碍所在。这其实是一个社会配置机制的问题。把电池板卖给消费者，实际上等于让消费者自己承担转化工作，并且无论消费者的实际消费量多少，一次性投入的成本却是固定的。这样，就取消了消费者“用多少买多少”的权利，相当于被迫改变消费习惯。而产品推广以改变消费者习惯为前提的话，是违反经济规律的。
这样看来，从尊重消费者的传统消费习惯着眼来探索太阳能的推广模式，应该是需要首先考虑的问题。不妨这样设想：假如汽车的外观不变，并不负载巨大的光电池板，而是变使用燃油为使用电池，当“没电了”的时候，可以随时驶入路边的“充电站”充电，用多少电付多少费，应该不失为一个充分延续既有消费模式的解决方案。而这个模式的关键，其实在于汽车能够配备价格合适的快速充电电池。但就目前来说，这样的电池其能量比起汽车的需要来说仍然有距离。这样看来，新型电池应该获得更多研发投入也就在情理之中了。
不过按照上述构想，能源的一次性来源将不再是关键，或许核能发电将比太阳能更适合成为大规模电能供应的来源。也正因为能源生产过程更加集中，才更有利于利用有效政策引导新能源技术发展的方向。目前，可再生能源已经占到我国一次性能源消费量的8%左右，并且还在持续增长，我国已制定了到2020年，一次性能源消费量20%来自可再生能源的目标。这个目标的实现，不仅需要技术的提高，更需要不断研究合理的社会配置模式，这样更容易被消费者所接受。可以设想，如何有效地利用太阳能也许会是一个漫长而缓慢的过程，但经过多年的不懈努力，再加上持续的投资，我们有理由对它的未来充满信心。
(选自《第一财经日报》2007年12月20日，有删改)
1．下列对“新能源开发的首选”理解正确的一项是（）
A．太阳能在与风能、潮汐、沼气等的比较当中，分布广泛，清洁且“采之不竭”，因而对太阳能技术的研发，成为当今解决能源危机的第一选择。
B．虽然太阳能已经被列为新能源研发和政策扶持的首选，但是由于技术、推广模式等多方面的原因，太阳能的推广状况还远远不能说令人满意。
C．因为在太阳能利用过程中光电转化效率太低和造价高昂，故太阳能技术的研发和政策扶持的重点是研发效率更高的光电池板以及降低造价。
D．按世界石油消费量的增长率估算，到2040年左右，目前地球上的石油储量就有可能被用光，所以政府重点支持开发新能源，也就在情理之中。
2．对文中“太阳能的推广状况还远远不能说令人满意”的归因，理解全面的一项是（）
A．造成太阳能推广现状的主要原因，当前普遍归结为两点技术原因：电池板因光电转化效率低而导致面积巨大和造价高昂；作者对此持有异议。
B．太阳能推广状况“远远不能令人满意”是因为当前不能研发出效率更高的光电池板来降低电板造价，以致要消费者被迫改变自己的消费习惯。
C．文章认为从尊重消费者的传统消费习惯着眼来探索太阳能技术的推广模式，应该是解决太阳能推广状况还远远不能说令人满意的首要问题。
D．作者认为当前太阳能电板的价格对消费者是一笔额外负担，跟使用燃油相比，太阳能电板的购置成本对于消费者的心理而言显得有些“昂贵”。
下列不属于作者推广太阳能设想的一项是（）
A．使汽车的外观不变，并不负载巨大的光电池板，变使用燃油为使用太阳能电池，消费者可以随时到“充电站”充电，用多少电付多少费。
B．尊重消费规律，取消太阳能电板高昂的购置成本，研发效率更高的光电池板，并想办法提高光电转化效率，降低造价，刺激消费者欲望。
C．尽力提高研发技术，不断研究合理的社会配置模式，充分延续既有消费模式，利用政策引导太阳能技术发展，使太阳能生产过程更集中。
D．由于一次性购置成本的存在，很可能是太阳能推广障碍的关键所在，所以，亟需要一个顺应经济规律充分延续既有消费模式的解决方案。
4．根据原文有关信息，下列分析或推断不正确的一项是（）
A．按石油消费量增长率来估算，不断跳高的燃油价格也许将强烈刺激着每一个司机的神经，能源危机在不久之后将会是一个世界性的难题。
B．随着太阳能研发技术进一步发展，我们可以设想，在本世纪末期汽车能够配备到灵便小巧，价格合适的快速充电电池在高速公路上奔驰。
C．将来某一天，解决世界能源问题的办法也许很简单，找一块阳光充足的地方，然后设法利用那儿太阳的能量，那么问题就能够得以解决。
D．如果经过多年的不懈研究，加上一群真正有信心的投资者持续投资，所生产出来的高效率、价格低廉的太阳能光电板必将为人们所接受。
五、阅读下面的文字，完成1--3题。（每题3分，共9分）
武松兄弟为何一高一矮
①景阳冈上打老虎的武松，是人人崇拜的英雄好汉。他身长八尺，相貌堂堂，浑身上下似有千百斤力气，一只斑斓猛虎，竟然被他赤手空拳地打死了。可他的亲哥哥武大郎，却身不满五尺，只有武松的一半多点儿，且面目丑陋，头脑可笑，因此人们都称他为“三寸丁谷树皮”。同是一母所生，为什么这两个亲兄弟的身高竟如此悬殊呢？
②人体里有两类腺体，一类是有管道的腺体，即外分泌腺，如汗腺、消化腺等。这些腺体产生的物质，如汗液、唾液、胃液、肠液等均通过导管排放出来。另一类是无管道腺体，即内分泌腺。影响人的身体高矮的因素主要与人体的内分泌腺有关系。
③人体重要的内分泌腺有甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、胰腺、性腺、胸腺和脑垂体等。它们能分泌激素（即“荷尔蒙”），这些激素都具有神奇的“魔力”，只要有一丁点儿进入血液，就能发挥出巨大的威力。不同的激素，各有不同的功能，与人体身高有关的激素主要是由脑垂体、甲状腺、肾上腺和性腺分泌的。
④甲状腺激素能促进新陈代谢，促进骨骼与生殖器官的发育，它若分泌不足，人就长不大，矮小且不成熟。性腺对男女青春期的影响很大，那时它大量分泌，人的身高就猛长。脑垂体是控制身高最主要的腺体，它分泌的多种激素能影响其他激素的分泌，与人体身高关系极大。要是它们太多或不足，都会影响人体发育，这就叫内分泌失调。分泌过多，就会长成巨人；分泌过少，就成为侏儒。武大郎矮小的原因，很可能就是脑垂体分泌的生长激素过少的结果。
⑤生长激素是怎样促进人体长高的呢？美国的两位诺贝尔奖金获得者研究后认为，生长激素对骨骼并无直接作用，它先作用于肝脏等组织，并在营养充足的情况下产生生长因子，再通过生长因子来促进生长。要是儿童有了肝病、肾病或营养不良，由于生长因子的产量不足，人就长不高。
⑥人的身高也有人种的因素，如白种人通常比黄种人高。人的身高更有父母遗传的因素，通常父母身材高的，子女身材也高。因此有的科学家认为，人的身高75％取决于遗传因素。英国有份调查材料说，45％的身材矮小儿童是由遗传造成的。1995年，有位中国学者调查了50对一起无恙长大的双胞胎的身高，异卵双胎的平均相差4.4厘米，而同卵双胎的平均只差1.7厘米。显然，这是因为同卵双胎遗传基因完全一致的缘故。
1、关于人体身高的影响因素，下列哪一项是没有起作用的（）
A．有管道的腺体，即外分泌腺，如汗腺、消化腺等
B．无管道腺体，即内分泌腺
C．肝脏等组织
D．父母遗传的因素
2、关于武大郎身材矮小的原因，以下表述属于不可能的因素是（）
A．能促进新陈代谢，促进骨骼与生殖器官的发育的甲状腺激素分泌不足。
B．对青春期的影响很大的性腺分泌较少。
C．控制身高最主要的腺体脑垂体分泌的生长激素过少的结果。
D．父母遗传的因素。
3、生长激素是促进人体长高的原理，下列说法正确的一项是（）
A．生长激素先作用于肝脏等组织，然后就产生生长因子。
B．生长激素分泌太多或不足，都会影响人体发育。
C．生长激素是先通过生长因子，然后再对骨骼起直接作用。
D．如果有了肝病、肾病或营养不良，由于生长因子的产量不足，人就长不高。
六、阅读下面的文字，完成1—3题。（每题3分，共9分）
科学家提出新方案：五步走，火星变地球
科学家提出了一项宏伟的计划：只需采用五个步骤，用1000年的时间，就可以使火星这颗“红色星球”变成拥有青山绿水的另一个地球。
步骤一：切中“外星环境地球化”的要害
根据朱布林的理论，火星殖民地化将分为三步走，第一步是勘测，这个我们已经开始进行了，但还需载人飞船登陆火星，以揭开火星矿物质、冰层沉淀物和适宜生活环境之谜；接下来，将修建火星基地；最后，将火星建设成一块自给自足的殖民地。
现在，是开始“外星环境地球化”的时候了。我们假定2150年实施火星地球
化工程。要将火星地球化，首先要使火星升温，朱布林将其描述为“用温室效应恢复火星温暖”，他提出了三套行星升温方案。评论家们经过仔细分析，认为前两种方案基本无效，第三种虽然介绍的比较粗略，但还是可以实行的。
步骤二：解放火星土壤中的气体
最起码30亿年前，火星表面被厚厚的二氧化碳大气所覆盖。现在，虽然残余大量的二氧化碳已经被土壤吸收起来，但只要气候变暖，这些二氧化碳将重获自由。换句话说，火星现在气候又冷又烦人，将气体都吸到土壤里去了，但是“加热”火星的话将迎来一个“二氧化碳行星盛宴”。
为了保证在1000年内完成任务，朱布林说：“火星土壤中解放出来的额外气体将在20年的时间里使气温上升10华氏度，然后一些冰得到融化，水份蒸发，火星气候得到初步改善。”综合考虑这些情况，计算得出，从2150年火星地球化工程开始到2200年短短的50年间，将完成10%二氧化碳的恢复量。
步骤三：“火星花园”开业
2250年，火星地球化工程100周年的时候，第一个四氟化碳生产厂将正式开业，那时火星大气浓度将达到地球的1／5：大约21%的大气中，将含有20%的二氧化碳。届时，火星居民将能够脱掉太空服在火星上行走(虽然仍需要氧气瓶)。这不仅会迎来行星间首次时装秀，而且那时的火星气候将允许种植花草树木、飞机起飞和建造圆顶(这将使氧气管理更为有效)城市。
一旦火星赤道表面温度保持不低于32华氏度，火星上就会有液态水，同时也预示着“火星花园”可以开业了。但是，朱布林提出警告：“一开始肯定不能种植枫树，要先从能光合作用的细菌和地衣养植起。”
步骤四：收获的季节
虽然成长中的植物开始将二氧化碳转化为美味可口的氧气，但是存在一个速度问题：如果像地球上那样处理死亡植物的话，腐烂时将会释放更多的二氧化碳，这将减缓二氧化碳的转化过程。朱布林认为应该为火星居民找到一个解决办法，小心处理死亡的植物，避免二氧化碳的泄漏。
遗传工程学也将在火星改造过程中一展身手。朱布林希望能够用遗传工程学的方法，培育出具有超级氧气生产能力的植物变种，这样就可以制造更多的氧气了。
步骤五：等上1000年
一切看起来似乎很简单：50年改造大气，50年火星漫步，但是要制造足够火星殖民者呼吸的氧气还要耐心等上1000年。这1000年中，火星居民将不停地耕种和收获，扮演着“大自然的力量”，加速二氧化碳转化氧气的速度，以尽快制造出能让人类直接呼吸的大气。
1．对朱布林的理论阐述正确的一项是（）A．火星殖民地化将分为三个步骤，并且提出了三套行星升温方案。
B．朱布林认为火星上不能种植枫树，火星植物要先从能光合作用的细菌和地衣培殖起。
C．火星土壤中的气体解放出来以后，火星气候就会得到改善，火星升温就可以实现了。
D．朱布林的理论为火星居民找到一个处理死亡植物的办法，从而避免二氧化碳的泄漏。
2．下面的各项中不能作为“火星升温”的原因的一项是（）
A．火星升温是实现火星地球化的首要条件。
B．“加热火星”能使大量被土壤吸收的二氧化碳得以释放。
C．火星赤道表面温度保持高于或等于32华氏度，火星上才会有液态水。
D．火星土壤中释放出来的气体将在20年的时间里使气温上升10华氏度。
3．根据原文的信息下列推断正确的一项是（）
A．2250年，火星居民就可以脱掉太空服，在火星上自由自在的行走。
B．用遗传工程学的方法可以培育出具有超级氧气生产能力的植物变种，制造出更多的
氧气。
C．按计划只要实施五个步骤，过步1000年，火星就可以变得像地球一样生机勃勃。
D．1000年后，只要火星上的二氧化碳已转化为氧气，人类就可以大规模移居火星。
七、阅读下面的文字，完成1—4题.（每题3分，共12分）
太阳系内存在“暗彗星”？
英国天文学家日前通过计算机模型推测，太阳系中存在大量彗星，而人们只观测到了其中很小一部分的原因，可能是太阳系内存在很多不发光的“暗彗星”。
彗星被称为“太阳系中的流浪汉”。传统观点认为它们的“家乡”位于距离地球5万到10万个天文单位（1个天文单位相当于地球和太阳之间的距离，约1.5亿公里）的奥特星云，那里可能含有数千亿颗彗星。不时路过太阳系的恒星通过引力干扰奥特星云，将彗星推向太阳。彗星的固体核很小，彗发和彗尾的物质全部来自彗核的蒸发，所以彗星每接近太阳一次，它的核就变小一些，最后将消失，剩下的只是一群沿轨道运行的尘埃颗粒，它们在与地球相遇时会引发流星雨。
鉴于奥特星云的体积，天文学家计算出太阳系中应该有大约3000颗彗星，远大于目前观察到的400多颗。科学界普遍持有的一种解释是，彗星在围绕太阳飞行一两圈后就分解了。但是，英国的两位天文学家对这种理论提出了疑问。英国《自然》杂志网站近日报道说，这两位分别来自英国阿马天文台和加的夫大学的天文学家通过计算机模型推算，如果传统观点正确，那么地球上观测到的流星雨次数就应该大增，达到每年30次。因此他们推测，太阳系中实际上存在一些观测不到的“暗彗星”。这些彗星由漆黑的碳化合物组成，一旦这种彗星离开奥特星云，就会一直吸收可见光，而不反射光，所以一直保持黑暗。
美国宇航局的“星尘”号探测器收集到的“怀尔德—2”彗星的尘粒似乎为这两位天文学家的理论提供了支持。该探测器提供的信息表明，这颗彗星向外喷射漆黑的碳化合物。
但是，其他天文学家却对这种新理论表示怀疑。他们指出，尽管这种所谓的“暗彗星”不反射光，但它应该释放小股热量，那么美国宇航局的“斯皮策”红外太空望远镜就应该能观测到这些彗星。而两位英国天文学家反驳这种说法的理由是，“斯皮策”观测的范围太小。解决这个问题，可能要等到2008年美国宇航局发射“广域红外勘察者”探测器了，它的观测范围会更广。
1．下面有关“暗彗星”的表述，正确的一项是（）
A．“暗彗星”理论是由两位英国天文学家提出并得到计算机模型推测的。
B．如果“暗彗星”确实存在，那么它们是不宜被称作“太阳系中的流浪汉”的。
C．英天文学家认为“暗彗星”由漆黑的碳化合物组成，它们之所以一直保持黑暗，是因为它们一直被奥特星云吸收可见光，而不反射光。
D．“星尘”号探测器证明彗星向外喷射漆黑的碳化合物，为“暗彗星”理论提供了支持。
2．下面对文中相关观点的表述，不正确的一项是（）
A．两位英国天文学家在反驳其他同行的质疑时，并未否认“暗彗星”会释放小股热量。
B．两位英国天文学家对太阳系中应该有3000颗彗星的传统观点持反对态度。
C．反对者怀疑“暗彗星”理论的主要依据是“斯皮策”红外太空望远镜没有监测到这些彗星的热量。
D．两位英国天文学家认为，太阳系中的大多数彗星是一些观测不到的“暗彗星”，但并未否定彗星绕太阳飞行而分解的看法，只是认为不是所有的未观测到的彗星都分解了。
3．根据原文提供的信息，下列表述不符合原文意思的一项是（）
A．彗星的固体核很小，彗星在接近太阳时，彗发和彗尾就逐渐蒸发，直至最后从宇宙中消失。
B．流星雨是彗星在太阳作用下分解而成的颗粒与地球相遇时引发的一种自然现象。
C．在地球上观测到的流星雨的次数没有达到每年30次，由此可见，太阳系中的许多彗星并不是在太阳作用下分解了。
D．传统观点认为太阳系中本应有3000颗彗星，而目前只观测到400多颗，是因为绝大多数彗星在围绕太阳飞行一两圈后就分解了。
4．根据原文提供的信息，下列推断正确的一项是（）
A．奥特星云是属于太阳系的一种天体。
B．2008年美国“广域红外勘察者”探测器发射后，才能证实英国科学家“暗彗星”理论的正确性。
C．英国天文学家对“暗彗星”来自于奥特星云持怀疑态度。
D．奥特星云可能含有数千亿颗彗星，“暗彗星”的家乡就在奥特星云。
八、阅读下面的文字，完成1~2题。（每题3分，共6分）
我们需要抗腐烂的西红柿吗
基因技术在植物栽培方面的应用，即绿色基因技术有一定的难度。随着基因技术合成药物的成功，基因技术方法应用于医学在社会上得到了越来越广泛的支持，然而植物基因技术却始终被侧目而视。从生态学的结果对于人类健康可能产生的威胁到借助基因技术方法达到的培育目标有无意义的讨论持续不断：我们需要抗腐烂的西红柿吗？根据2006年消费研究协会的调查，四分之三的德国公民强烈反对基因实验室的产品。赞同绿色基因技术的人，也可以用同样多的论点来反驳。例如，植物基因技术可以增加产量，并且使经济作物具有或加强对付虫害或者极端恶劣气候的抵抗力，既有助于取得更高的产量并降低收获时的损失，又有助于保护人类超负荷居住的地球上有限存在的自然资源和解决世界性的饥荒问题。
可以预见的是，除了医学之外农业可能是基因技术方法最重要的应用领域。市场研究者预言，到2010年的时候，农业生物技术的经济效益将上升到11亿欧元，其中美国将占有最大的份额。第一种被准许供人消费的通过基因技术改变的植物是被称为“福拉福?萨福”的抗腐烂西红柿。它是由美国卡尔根公司在1994年5月推向市场的。在这种西红柿中，通过精密的基因技术方法除去了一个控制成熟的基因。这个基因在西红柿自然成熟的过程中合成一种能够分解细胞壁的酶，以便使种子从成熟的果实中释放出来。没有这个基因的话，西红柿可以长时间地保持丰满、新鲜的表皮。从1996年2月开始，英格兰也以番茄酱和番茄泥的形式供应福拉福?萨福西红柿。
植物基因技术的第一次突破发生在80年代初，当时科学家们已经成功地改善了将基因技术应用于植物的可操作性。例如，植物细胞被一层稳定的细胞壁包围，逾越它并不那么简单。同样，从一个经过基因技术改变的单细胞培育出一颗完整的植物也不是一件简单的事情。科学家在自然界找到了自己的“老师”——一种名叫根癌土壤杆菌的土壤微生物。从最开始起，它的细菌基因就被长期地植入植物细胞中。如今，这种微生物作为多用途的运输工具，将外来基因植入某个植物细胞中。在一个被称为“重组”的过程中，通过基因技术改变的细胞长大成为一个全新的植物有机体。人们得到的是一株“转基因植物”，它除了自己原有的基因之外，还有一个能够给予它所需特征的附加基因。1980年，第一株通过细胞控制得到的转基因植物在科隆福革昌的马克斯普朗克育种研究所诞生。植物基因技术者最主要的目标要算是提高产量。他们借助分子生物技术试验影响植物的新陈代谢，使之尽可能多地生成有用部分或者有用成分。它可以是淀粉、木头或者棉花的纤维。例如，美国的蒙萨托公司培育出一种转基因的土豆，这种土豆的块茎存储了特别多的淀粉。在它的细胞里添加了一种肠道细菌，即大肠杆菌的基因。对产量有直接影响的因素还包括植物抵抗虫害或者恶劣气候的能力，因此基因技术者的另一个重要目标就是培植对于此类应激因素反应不怎么强烈的植物，例如具有附加基因的烟草植物，即便在盐碱地也能够茁壮生长。人们还培育出对寒冷的敏感度较小的转基因植物。
原则上，转基因植物也可以合成出自然界植物体内从来没出现过的蛋白质。研究者的观点是有朝一日能够培植出可以降解塑料、制造生物塑料，或者含有合成疫苗和其他药物重要成分的转基因植物，那么到时候只要收割就可以了。
（摘编自艾伯哈特?麦兹格著，梅西译《生命的分子：神奇的遗传学》）
1．下列对于“抗腐烂的西红柿”的理解，正确的一项是（）
A．“福拉福?萨福”的抗腐烂西红柿是第一种通过基因技术改变的植物。
B．在这种西红柿中，通过精密的基因技术方法直接去除了一种能够分解细胞壁的酶。
C．“福拉福?萨福”的抗腐烂西红柿没有控制成熟的基因，所以可以长时间地保持丰满、新鲜的表皮。
D．继美国卡尔根公司之后，英格兰也向市场推出了“福拉福?萨福”西红柿。
2下列理解和分析，符合原文意思的一项是（）
A．80年代初，科学家们首次突破了植物基因技术，成功地将基因技术用于植物。
B．可以预见的是，除了医学之外，农业是基因技术方法最重要的应用领域。
C．根癌土壤杆菌的土壤微生物被植入其他植物细胞中，经过“重组”成为一个全新的“转基因植物”。
D．“转基因植物”与正常植物的不同之处在于除了自己原有的基因之外，还有一个能够给予它所需特征的附加基因。
【答案】
一、1．C（A项，肯定描述，不是假说。B项，后一分句不是假说内容，且不符合文意。D项“带负电的反原子”说法错误。）
2．B（宇宙大爆炸学说不能体现最新的科学理念。）
3．A（制造高能量状态的反原子，更需要在受控条件下进行。）
4．C（引述对话的目的，强调在科学发现始初阶段，其应用价值难以确切预测。）
二、1、C（A文章中“改变食品色、香、质”，其中“改变质”所指的内容很多，如改变食物品质，“提高质量”仅是其中一个方面而已，该项属以偏概全。B项的说法是添加剂生产者的辩解，不合事实。因为“约90%的添加剂是装饰性的”D这个编号系统是欧盟使用的，而不是“世界食品添加剂标准”。
2、A（现在大多数国家规定只有获得许可证的添加剂才能使用，而不是“世界各国”）
3、D(没有毒素的添加剂也有可能从其他方面危害人体健康，如乳化剂可以使食品含有更多的脂肪，就容易引起肥胖，导致其他疾病.)
三、1．D（“高新技术发展的负效应”在第一段的最后一句，做“正视”的宾语。A项说的是高新技术的发展应该怎么样；B项谈的是高新技术发展过程中的风险事故影响了高新技术的推广，不属于“高新技术的负效应”；C项中的“尴尬局面”在第一段中就是风险事故。答案为D。）
2．C（此句在文中是形象化的说法，由两个分句组成。第一个分句是说“灰色技术”给地球带来的公害；第二个分句是说“绿色技术”才能补救之。整个句子的重点是后一句。A项不合；B项应是“绿色技术”替代“灰色技术”，才能中和酸雨；D项“努力改变……状况”也不合语意。答案为C。）
3．C（文中的“太空垃圾场”是一种比喻的说法。如今，外空间的残骸、失效的整体装置、飞行物残片、宇航员丢弃的工具等，已多达10亿余个，这无疑严重污染了外空间的环境，影响了人类的生存空间。这些都是航天技术带来的负效应。A不合题意；B说的不准确；D项说的是表现，不是危害。答案为C。）
4．A（B项“提高使用价值”，未涉及。C项“导致了高新技术产业不景气”，不当。文中说的是“最多不过是未来成功的早产儿”。D项不合文意。文章最后一句说“高新技术迫切需要解决的问题已作为跨世界的课题等待人类攻克”。答案为A。）
四、1．A（A选项从文章第二段可以分析出来。B应该是“大阳能技术已经被列为新能源研发和政策扶持的首选”而不是“太阳能”；C政策具体如何扶持太阳能技术在文中没有具体讲，不能确定，文章中讲的只是“太阳能技术在研发和政策扶持上已成首选”；D文中所讲的是“目前地球上已探明的可采储量就会用光”，同时，这一项也不是对“开发首选”的理解。)
2．D(D选项从文章第四段末尾可以看出；A项中“现状”不同于文中“这种状况”，选项中的“现状”至少应该包括“太阳能技术推广缓慢的状况”和“太阳能技术在研发和政策扶持上都已然成为新能源的首选”等；其后归因错误。B要改变消费者消费习惯并非因为电板造价太高，而是由于推广模式所致。C文章第五段应该是“探索太阳能的推广模式”，而不是“探索太阳能技术的推广模式”。模式：某种事物的标准形式或者使人照着做的标准形式。)
3．B(B“取消太阳能电板的购置成本”不可能。文章当中也没有相关信息，“一次性购置成本”不等于“购置成本”。A从第六段“不妨这样没想……”可以看出；C由文本最后一段不难看出。D从第四段可以看出。)
4．B(B文中并没有给出有关太阳能发展前景的具体时间，无法推出。A选项是对现实的推断，由文章第一段可以推出；C选项并未限定具体时间，从文章末尾看，这是有可能的。D经过努力，生产出高效率、价格低廉的太阳能光电板有可能，为人所接受在情理之中。)
五、1、A（原文第二段中说“影响人的身体高矮的因素主要与人体的内分泌腺有关系”，而A项是属于人的外分泌腺，故没有对人体身高起影响作用。）
2、D（同是一母所生，两个亲兄弟的身高竟相差悬殊，显然不是父母遗传的因素。原文“有的科学家认为，人的身高75％取决于遗传因素。英国有份调查材料说，45％的身材矮小儿童是由遗传造成的”，仅是对单一个体而言，并非普遍现象。）
3、B（A项表达错误，缺少条件，“在营养充足的情况下。”C项说法错误，生长激素对骨髓并无直接作用。D项的前提条件应该是儿童，范围扩大。）
六、1．A（本题考查对概念和文意的理解。B项是朱布林针对火星上种植物的警告，原文是“一开始肯定不能”；C项应为“火星土壤中的气体解放出来以后，火星气候会得到初步改善”，也不能就此肯定“火星升温就可以实现了”；D项原文是“朱布林认为应该为火星居民找到一个解决办法”。）
2．D（本题考查学生把握文意和筛选信息的能力。ABC三项均可以看作“火星升温”的原因；D项只是火星升温的一个具体表现，并且说法和原文也有些出入，原文为“额外气体”，去掉“额外”二字，意思也就变化了。）
3．C（本题考查对文意的理解和根据文意进行推断的能力。C项的意思可以从第一段中提取，是正确的；A项少了一个必要的条件，即“仍需要氧气瓶”；B项按照文中的表述，此项内容仅是朱布林的希望；D项推断绝对化了。）
七、1．A（B项既然彗星被称为“太阳系中的流浪汉”，那么“暗彗星”也应是“太阳系中的流浪汉”；C不是奥特星云吸收可见光，而是离开奥特星云自身吸收可见光；D项原文是“怀尔德—2”彗星向外喷射漆黑的碳化合物，此处扩大了范围；原文是“似乎为这两位天文学家的理论提供了支持”）
2．B（英国天文学家对有3000颗彗星的传统观点并未持反对态度。提出“暗彗星”理论，但并未否定彗星绕太阳飞行而分解的看法，只是认为不是所有的未观测到的彗星都分解了）
3．A（“彗发和彗尾就逐渐蒸发”不对，原文是彗核蒸发为彗发和彗尾；“从宇宙中消失”也不对，还剩下了尘埃颗粒）
4．D（A项由奥特星云“可能含有数千亿颗彗星”而太阳系“有大约3000颗彗星”可以得出这个观点是错的；B项说证实“暗彗星”理论的“正确性”不对；C英国天文学家所说的“暗彗星”来自于奥特星云）
八、1．D（A第一种被准许供人消费的通过基因技术改变的植物B通过精密的基因技术方法除去了一个控制成熟的基因，这个基因在西红柿自然成熟的过程中合成一种能够分解细胞壁的酶C原文是说除去了一个控制成熟的基因）
2．D(A80年代初，当时科学家们已经成功地改善了将基因技术应用于植物的可操作性，这是植物基因技术的第一次突破；B可以预见的是，除了医学之外农业可能是基因技术方法最重要的应用领域。C这种微生物作为多用途的运输工具，将外来基因植入某个植物细胞中)

自然科学论文选读

一名优秀的教师就要对每一课堂负责，教师要准备好教案，这是教师的任务之一。教案可以让学生更容易听懂所讲的内容，帮助教师缓解教学的压力，提高教学质量。那么如何写好我们的教案呢？小编收集并整理了“自然科学论文选读”，希望对您的工作和生活有所帮助。

语文：《自然科学论文选读》教学设计示例（新人教版）
教学目标
1.初步了解自然科学领域的有关知识；
2.阅读四篇课文，培养学生筛选信息、勾玄提要的能力；
3.激发、培养学生对自然科学的兴趣。
教学建议
关于进行单元整体教学的建议
由于高三的课时紧张，所以宜于进行单元整体教学。
教师可选取一篇文章作为单元教学的切入点，通过对这一篇文章的指导让学生掌握阅读自然科学论文的基本方法，然后让学生自读其他几篇文章，并作阅读笔记。
关于每课教学重点的建议
本单元的教学重点宜放在对学生筛选信息、勾玄提要能力的培养上。
《数学与文化》重点可放在让学生总结数学文化的特点以及作者是如何来论述这些特点的。
《熵：一种新的世界观》的阐述既有概述，又有解说。可将重点放在总结概括作者论述的要点上。
《千篇一律与千变万化》可结合课后第二题来进行阅读训练。
《宇宙的未来》重点可放在让学生筛选重要语句、概括作者的主要观点上。
关于阅读与训练结合的教学建议
由于高考几乎每年都有一道自然科学类的文章阅读题，所以，在进行本单元教学时，教师可以将阅读与训练结合起来，训练的题目既可以是历年的高考试题，也可以是教师自己组织的训练题。重点是指导学生掌握阅读自然科学类文章的方法。
教学设计示例
教学目标
1.初步了解自然科学领域的有关知识；
2.阅读课文，培养学生筛选信息、勾玄提要的能力；
3.激发、培养学生对自然科学的兴趣。
教学重点
筛选信息，勾玄提要
教学过程
导入
自然科学是是基础科学，科学技术推动着我们社会不断向前发展，作为新世纪的学生，我们必须了解自然科学的有关知识，这一单元，我们就将阅读几篇自然科学的文章，在阅读的过程中，我们应该能够通过勾玄提要从中筛选出文章的主要信息，做好阅读笔记，只有这样，我们才能够掌握文章所要传达的信息，才能逐渐积累我们的科学素养，为以后的工作和学习打好基础。
第一课时《数学与文化》
一、简介数学与文化
简单介绍数学与文化的定义。
数学：数学是研究空间形式和数量关系的科学，是研究模式与秩序的一门学科。是人类文化的重要组成部分，构成了公民所必须具备的一种基本素质。
文化：文化是一个包括人在社会中所习得的知识、信仰、美术、道德、法律、风俗，以及任何其它的能力与习惯的整体。
二、阅读课文
学生默读课文，边阅读边将文章中的重点语段标注出来。
三、总结文章要点
师生共同总结：
1.数学文化的几个特点
2.数学与社会文化的关系
3.数学与其他学科的关系
4.数学中逻辑思维和感性思维的关系
四、总结扩展
快速阅读《论数学（节选）》或《关于数学和科学的随想》，结合自己学习数学的体会，谈谈对这一学科的认识。
第二课时《熵：一种新的世界观》
一、引入“熵”这一名词
熵
物理学上指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度。
科学技术上泛指某些物质系统状态的一种量度，某些物质系统状态可能出现的程度。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。
二、阅读课文
三、总结文章要点
师生共同总结：
找出作者论述的要点，并作简要分析。
四、扩展延伸
熵在科学技术上泛指某些物质系统状态的一种量度，某些物质系统状态可能出现的程度。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。结合课文，谈谈你对这句话的理解。
第三课时
自读第三、四课，作阅读笔记，写出文章的内容提要。
第四课时
教师选取历年高考科技文阅读作为训练题目，指导学生进行阅读训练。

扩展资料
关于数学和科学的随想

乌拉姆

[乌拉姆（1909——），美国数学家。1945年，他同被誉为“计算机之父”的冯诺依曼合作，首次引进随机遍历定理。1950年参加美国第一颗氢弹的计算工作。1967年任美国总统科学顾问委员会顾问，并当选为美国国家科学院和艺术研究院院士。他是美国导弹计划的发起人之一。]
究竟什么是数学？许多人给它下了定义，但没有人能真正成功，定义和它本身总是不尽相符。粗略地说，人们知道数学是用模型、关系和运算来处理数和图型的，在形式上它包括公理、证明、引理、定理这些步骤，从阿基米德时代起就没变过；还知道数学是用来构成一切理性思维的基础的。
有些人会说，是外部世界使我们的思维——即人脑的运转——形成现在称之为逻辑的东西；另一些人——哲学家和科学家都可能——说，逻辑思维（思维过程）？是头脑的内部功能“独立”于外界作用而进化发展的产物。显然，数学是有二重性的。它似乎是这样一种语言，既是描述外部世界用的，又或许更是分析我们自身的。人脑这个器官有百多亿根神经，神经之间的连通物更多，在进化过程中，它肯定是由于许多外界事变的影响才从原始的神经系统变化发展而来的。数学是确实存在的，因为事实上存在着命题和定理。它们陈述起来是很简单的，但证明就需要好几页纸来说明。没有人知道为什么应该是这样。许多这样的命题的简明性既有美学上的价值又有哲学上的意义。
在数学的整个发展过程中，它的美学意义具有压倒一切的重要性。一个定理是否有用倒没多大关系，重要的是它是否漂亮。不是数学家的人，即使是其他科学家，也很少能充分理解数学的美学价值，但一个数学家在这方面就决不会是外行。但是，也要从另一角度看到数学的可称为非常乏味的一面，这包括必须精雕细镂，每一步骤都要搞到严格可靠。数学上不是粗笔勾勒就能完事的，所有细节都得及时交代清楚。
庞加勒说过：“数学是一种无法用以表达不精确或含糊思想的语言。”我记得他是许多年前在圣路易斯一次论述世界科学的讲话中说的。他还描述了自己说英语而不说法语时的异样感觉，以此为例来说明语言对思维的影响。
我比较赞同他的说法。众所周知法语有一种明晰性，而其他语言就没有，我觉得在进行数学和科学写作时这就会造成差别。思想会被不同的表达方式所驾驭。用法语时，概括性充斥了头脑，促使我趋于扼要和简明；用英语时感受到的是实用观念；德语则容易让人感到有些什么深意而其实并不见得有那么回事。
波兰语和俄语适合于一种思想的酝酿和发展，就像茶越来越浓那样。斯拉夫语容易引起忧郁、深情、豪放，更富于心理意味而不是哲学意味；但并不像德语那样朦胧或耽于词藻，词和音节重重叠叠，有时并没有多少关联的意思也被串到了一起。拉丁语又另有一功，它整齐有序，总是很清晰，词和词的分隔很清楚，不像德语中的词粘在一起，这二者的差别就好比煮得好的米饭和煮过头的米饭。
总的来说，我本人对各种语言的感觉如下：讲德语时讲的一切都显得太过分，用英语则相反，感到没能充分表达。只有说法语觉得恰到好处，还有波兰语也是这样，因为是我的母语，觉得很自然。
一些法国数学家写东西往往风格很流畅，不去过多地陈述那些具体的定理，这比起现在的研究论文和著作的那种每页上满是符号公式的文体要舒服得多。一看见行文很少而只有公式和符号，我就会厌烦。看着那么些东西但不明白主要想说明什么，真是太吃力了。我怀疑有多少数学家会真正去阅读和喜欢这样的东西。
诚然，重要的然而不太顺畅和不那么漂亮的定理是有的，例如某些与偏微分方程有关的工作往往形式上文体上不大“优美”，但它可能很有“深度”，很可能包含着有待从物理上阐释的重要结论。那么在今天人们如何去作价值评判？从某种意义上说分析自己工作的动因和原由也是数学家的职责，但连他们都往往对自己不负责任，觉得自己的主要任务就是证明定理，至于对这些定理的重要性在哪里哪怕作一些简要说明也认为是不必要的。这样看来，要把美作为惟一的标准，不有点故弄玄虚吗？
我相信未来几十年中对于美的程度甚至在形式层次上都会有更多的理解。当然那时候评价标准可能又会有所变化，会有一种不可分析的高层次上的超级美。迄今为止，想要极为精确地刻划出数学的美学标准而提出的定义都显得太狭隘短浅。美的标准必须与关于外部世界的其他学说或人脑的发展过程联系起来考虑，除非是纯粹惟美的、就音乐那样的领域来说的非常主观的东西。而且我相信就是音乐的本质也是可以分析的——当然仅仅是在某种程度上——至少从形式的标准来看，通过把类比的想法数学化就行。
一些多年没有解决的老问题正在处理。有些解决得很成功，另一些虽然解决了但可以说还留有非议。看来同样重要同样令人感兴趣的问题中这两种情况都有。但有一些甚至是著名的经典问题却是用相当特殊的方法解决的，以致这方面没有什么再可提可说的了。另一些不那么有名而得到直接解决的则引起了兴趣，那些方面成了热门，看来会开辟出新天地。
在出版物上，今天的数学家们几乎像被逼着似地要把他们获得结果的路子隐藏起来。死于21岁的年轻法国天才埃瓦利斯特伽罗华在那场致命的决斗前，写的最后一封信里着重指出了实际的发现过程和最终见诸铅字的证明是多么不同。这是值得再三强调的很重要的一点。总的和一般地来说，工作着的数学家们对于独特成就和新理论的价值方面的确都有上面所说的这种感觉。因此，即使还没有下定义，对于什么是数学给出的美感的确存在着某些客观的确定的东西，有时候它也是和数学在本身和其他科学分支中的有效性有关的。为什么数学对于描述物质世界那么有用，至少对我来说还是个哲学上的谜。尤金魏格纳写过一篇极富魅力的文章谈论数学的这种“不可思议”的有效性，并以“数学的超乎理性的有效性”为题。
当然，数学是把所有理性思维形式化的一种很简明的方式。
由于做习题就像所有别的游戏一样能锻炼器官，所以数学在小学、中学和大学阶段都有明显的训练大脑的作用。我说不出今天数学家的头脑是否比希腊时代的更敏锐些，不过从长期的进化过程来看肯定是这样的。我深信数学可能具有伟大的发生学作用，它可能是人脑臻于完善的很少方法之一。如果确是如此，那么对人类来说，是作为一整个群体还是只有一些个人进入自身命运的一个新纪元就是最为重要的了。数学可能是一条在物质上——从解剖学的意义而言——开发脑中新的连通线路的途径。它有使思维敏捷的作用，尽管它的文献资料爆炸般地剧增有点让人受不了。
每个形式体系，每个规则系统里都有某种戏法。犹太教法典甚至希伯莱神秘教义的有些东西看起来对智力没有什么益处，它们是符合某种语法规则的烹饪配方法的庞大集子，有的或许还有点想象力，有的就玄妙莫测，反正是相当随心所欲的。但许多世纪以来，千万个学者对这些著作进行了钻研、记录、分析和归类，这些工作可能就锻炼了人们的记忆力和推理能力。正像磨刀石可以磨刀一样，大脑可以在思考对象之钝物上磨砺得敏锐起来，各种方式的勤奋思索都有它的价值。
数学上有许多命题，就像那个叫做“费马大定理”的，似乎很特殊，与数论的主体无关。它们陈述起来很简单，却使得那些最了不起的天才想要证明它们的全部努力都付诸东流。这些命题激发了青年人才（包括我本人）去思考更为一般的问题。就费马问题来说，由于它本身的专门和自成一脉，在数学发展最近三个世纪里已经导致了数学思想上颇有生命力的新概念的创立。尤其是代数结构中的所谓理想理论。数学史上有一系列这样的创造。
可以创造一般的空间概念。它无疑是我们感觉到的物质空间的抽象，但既不完全受其规律支配，也非惟一地为其映象；它可以推广到n大于三的n维甚至直到无限多维空间；它至少作为一种语言在描述物理自身的基础上极为有效——这些都是人脑的能力所创造的奇迹吗？还是物质现实的本性所展现的呢？无限有着不同的等级和种类这一点究竟是发明还是“发现”，这对于敏感善思的头脑不仅有哲学上的影响而且不止于此，还有显著的心理学影响。
说到数学当然还有其他科学——特别是物理——的奇异的魅力和神秘的吸引力，不妨注意一下经常发生的一种现象，即下象棋的水平不高的棋手甚至普通新手走出了很有深度的妙局。我经常注意不熟练的或棋艺平常的初学者。在约莫15步以后看他们的盘面就常常会发现双方都有许多妙着可走，这大概总是出于偶然而不是事先构想好的。我就奇怪，撇开那甚至尚未看出这些妙着的幼稚棋手不谈，从这盘棋本身来说是怎么一步步走到这样极富艺术性和耐人寻味的局面的。我不知道“走”的游戏里是否也会有类似的情况。虽然由于对这种绝妙的游戏的门道我本人知之不多而无法判断，但我很想知道，一个内行面对游戏的一个局面是否就说得出这是偶然造成的还是那巧妙游戏的正常的合乎逻辑的发展。在科学上，特别是数学上，某些算法似乎有类似的奇妙而有趣的现象。它们自身似乎有逐步展开的能力，就像求解问题的过程和观点的逐步发展形成，开始看来只是为特定目的而设计的工具会有一些预想不到、出乎意外的新用途。
顺便说起，我想起一个我不知道如何解答的小小哲学难题：假定有一种单人或两人玩的纸牌游戏过程中，玩牌者可以作弊一到二次。例如在坎菲尔德纸牌游戏里，如果有一次而且仅有一次，将牌面改换一二张牌，游戏或者说对策并没有被破坏。它还是一场数学意义上严格、完整的纸牌对策，不过是另一种纸牌对策而已，只是内容变得更丰富一点、更一般化。但要是取一个数学系统，一个公理系统并允许加入一二条错误的命题，结果马上就会是胡说八道，因为只要有一条假命题，就会要什么结果就推得出什么结果。这两者的区别在哪里？也许在于事实上只有游戏可以允许某一类的举动，而数学上一旦引入一条错误命题就会马上得出“零等于一”这样的命题。因此必定有方法可以把数学对策加以推广，使得可以犯一些错误但不会得出绝对的胡说，而只是得到一个更广的系统。
霍金斯和我考虑过如下的有关问题，这是由“20个问题”变化来的一个对策：一个人想好一个1和100（这个数正好是小于22的）之间的数，另一个人可以问最多20个问题，对每个问题第一个人只回答是或不是。很明显可以这样来猜到那个想好的数，即先问：这个数是在100的前一半里吗？然后下个问题再用“一半”来缩小数的范围，这样问下去，最后在10^2（100）次之内就能猜到这个数。现在假定答者可以说一到二次谎，这样要问几次才能得到正确答案？显然需要问n次以上才能在2n个数里猜中一个，因为不知道什么时候说谎。这个问题没有得到一般的解决。
数学观念和灵感有二个主要的来源——一方面，由外部现实即物质世界的影响而引起；另一方面，由人的生理或许基本上是脑的生理发展过程而引起。从一个不太明显和比较特殊的意义上说，这一点在今天和不久以后的计算机运用上已经和将会继续得到反映，有一个同态象。
即使最唯心的认为数学纯粹是人心的创造的观点也须得符合这样的事实：即几何定义和公理——实际上大多数数学概念都是如此——的选择是由外界刺激和对在“外部世界”里进行的观察实验的内省，通过我们的意识获得的印象的结果。例如，概率论就是由有关机会的游戏中的一些问题发展而来的。今天，有许多计算机是专为解决特定数学问题而设计的，靠它们就有希望大为广泛地进行思想实验，将经验理想化，并概括出更为抽象的思维模式。
几年前在普林斯顿，庆祝冯诺伊曼计算机建成25周年大会上，我在讲话时忽然心血来潮，默默地估算起每年数学杂志上有多少定理发表（指那些标明为“定理”的、发表在公认的数学杂志上的命题）。我很快地心算着，连自己也奇怪竟能在谈着完全不相干的事的同时，算出每年约有十万个定理。我马上转过话题，把这说了出来，听众不禁倒吸了一口冷气。读者可能会感兴趣的是，听众中有两个青年数学家第二天跑来跟我说，由于被这极大的数字所震动，他们在院图书馆作了一次系统详细的调查，将杂志种数乘以一年的期数，再乘上每期的页数和平均每页上的定理数，估计下来一年有近二十万条定理。这样一个巨大的数字无疑值得好好思考。人们如果承认数学的意义应该比游戏和智力测验大些，那么这就是一件令人担忧的事情了。危险显然在于数学本身将遭到割裂，分成互不相关的不同科学或许多联系松散的独立学科。我本人希望不要发生这种情况，因为如果定理多到让人无法概观，那么谁能来判断什么是“重要”的呢？这也是个保存资料、存储和检索科学成果的问题。而这现在成了个首要问题，没有人机对话，就无法找出最需要的东西。要始终跟得上当代的成果，即使仅仅是那些突出的引人注意的成果，实际上也是不可能的。那种认为数学将作为一门统一的科学存在下去的观点与此怎么一致得起来呢？正像一个人不可能见过所有的美女或所有优美的艺术作品而最后只娶了一个美人一样，可以说在数学上一个人是和他自己的小领域结婚的。正因为这样，数学研究的价值评判越来越困难，我们大多数人基本上成了技术师。年轻科学家所研究的数学客体的种类正指数倍地增长，也许，人们不应该把这种现象称之为对思维的亵渎，不过它到有点像大自然造就了无数种不同的昆虫那样，使得世界丰富多彩。但是，多少总让人感到，这同我们对于科学的本质观念，即要去理解、缩写、概括、尤其是发展关于理智和自然现象的记号系统这一点有点背道而驰。
在科学发展上，只有那些出乎意料的东西、真正的新思想新概念对于年轻心灵的震动，才会不可逆转地铸就一个人才。直到成年或老年，甚至已不大敏感或精疲力竭时，那意外的东西造成的好奇还会引起新的兴奋。用爱因斯坦的话说：“我们能体验到的最美的东西就是那神妙莫测的，这是所有真正的艺术和科学的源泉。”
数学产生出概念，它们将自己独立地生存发展。数学就这样创造了新思维对象——可以叫做超现实。它们一旦诞生，就不再是哪个个人所能控制的，只有一类头脑，既永恒交替的数学家群体才能驾驭它们。
数学上的天才和智者很难定量地确定。我似乎觉得从碌碌之辈直到高斯、彭加勒和希尔伯特那样最高层次的人的过渡是几乎连续的。很大程度上不仅仅取决于脑。肯定有我所称的“内分泌因素”（由于找不到更合适的词）或品格特征：坚韧性、体魄，工作的意愿，有些人叫做“激情”的东西。这些在很大程度上取决于多半是儿童或少年时代造成的习惯，这里早期的偶然影响起很大作用。毫无疑问，那称为想象力和直觉的特质基本上由脑的生理结构特性决定，但通过经验导致一定的思考习惯和思考过程的方向后，脑的生理结构也是可以得到部分改善的。
是否愿意投身于未知和不熟悉的问题是因人而异的。数学家有截然不同的类型——一类喜欢进击现有的问题或者在现成的基础上进行再建，另一类喜欢摸索新模式新路子。第一种人可能占大多数，约在80％以上。年轻人想要成名就往往去攻一个前人已搞过但未解决的问题，这样，要是他运气好并且能力也行，那就会像个运动员那样打破纪录，跳得比哪个前人都高。虽然通常有较大价值的是形成新的概念，但年轻人即使懂得其重要性和美学价值也往往不愿作此努力，因为不知道这新思想会不会被赏识。
我是那种不愿作改进和雕凿而喜欢开创新东西的。开创的基始越简单越“低”我越喜欢。我不记得用过什么复杂的定理去证明更复杂的定理（当然，这都是相对而言的，“太阳底下没有新东西”——一切都可以溯源至阿基米德甚至更早）。
我还相信一生中改换工作领域能够恢复活力。在一个小领域或狭范围的问题上搞得太久就会固步自封，阻碍获得新观点，使人变得迂腐。不幸的是，这种不利于数学创造性的情况并不少。
除了其壮观的前景、美学价值和对新现实的想象力以外，数学还有一种不太明显或者说不太有益的特性即能使人上瘾。这或许类似一些化学麻醉品的作用。哪怕最小的游戏题，一下子就看得出是肤浅或老一套的，也会有这种诱惑力，只要开始去解它就会被吸引住。我记得《数学月刊》有一次偶然刊登了一位法国几何学家送去的，关于在平面上排列圆、直线和三角形的极平常的问题，正像德国人所说的是“次要的”。不过一旦开始去想怎么解法，这些图形就可能吸引住你，即使你始终明白答案是不会导致什么令人激动或较有普遍性的问题的。这很可以同我提到过的费马定理的情况对照一下，费马定理是导致创造了大批代数新概念的。二者的区别或许在于一般问题经过一定程度的努力后总是能解决的，而费马问题却仍未解决，一直保持着诱惑力。不过这两种类型的数学好奇心都能让数学爱好者上瘾，因为想当数学家的人有分别感兴趣于普通枝节和最有感染的问题的。
在科学家工作习惯的其他方面，变化是比较慢的。今天科学象牙塔里的生活方式的特点是科学会议更多，参与政府工作更多。
不过像写信这样既简单又要紧的事情上也有很大变化。这在过去往往是一种艺术，不仅仅属于文学界的艺术。数学家写起信来是很长的，他们用普通手写体详细地交流数学思想，也谈私人琐事。而今由于秘书代劳的便利，反倒使那种私人间的交流成了难事，并且由于专业细节难于口授，一般说来科学家尤其是数学家之间通信少了。我保存着所有相识的科学家来过的信，前后时间跨度40多年，从这些信里可以看出一个逐渐发生，并在战后加速了的变化过程，即从长的、私人交往式的、手写的信件日益变为公务式的、枯燥乏味的、打字的条子了。在我近年的通信往来中，只有两个人写信还是用普通手写体：乔治加莫夫和保罗厄多斯。诺贝尔奖获得者物理学家杨振宁讲过一个故事，说明了现在数学家和物理学家在认知方面的关系：
一群人一天晚上来到某城，因为有衣服要洗，就上街去找洗衣店，找到一个橱窗里有“此处接收需洗衣物”招牌的地方，其中一个人就问：“把我们的衣服给你们行吗？”店主说：“不，我们这里不洗衣服。”客人说：“怎么，你橱窗里的招牌上不是写着吗？”回答是：“这里是造招牌的。”这就有点像数学家的情形，数学家是制作招牌或者说记号的，并且希望自己制作的记号能适合一切可能发生的情况。不过，物理学家也创立过许多数学思想。
在社会科学方面，据我这样一个外行看来，目前还没有什么称得上理论或深刻的学识的东西，这也许是因为我无知。不过我总有这样的一种感觉，即只要注意表面，或者看看比方说《纽约时报》，就能在经济学上像大专家一样有眼光有学问了。因为我认为除了一些人人都能懂的常识，目前那些专家没半点办法能创造出较大的经济或社会—政治奇迹。如果有朝一日发现宇宙中——可能在远离太阳系千万光年以外——存在其他智能生物，那这一进展的影响将是我们所无法估量的，我认为它将比任何现在的宗教信仰都要大得多。完全有可能突然发现并破译了很久以前发出的电磁波。如有迹象或证据表明确有不可能与之进行双向通讯的那种东西存在，那对人类将有极大的影响。这可能很快就会发生，它或者会引起极大恐慌，或者相反，造成新的信仰。
我们都读到过关于飞碟和其他不明飞行物的情况。在爱德华U康登指导下对这个问题作了彻底的研究。很容易证明了大多数情况要么是视觉上的幻象，要么是正常的大气现象。但还有一些是确有根据的令人大惑不解的UFO现象。例如威尔逊山的天文学家曾在散步时看见一个很奇怪的流星状物，待回到天文台时又发现放射量达到峰值。也有一些飞行物，由飞机上的仪器和雷达同时示踪，也没有得到解释。
费米曾经问道：“众生何在？其他生命的踪迹何在？”
就我所见，未来10到15年内将比任何别的因素更能改变世界的生活方式的是新的生物学。有些初看起来相当普通的发现已经对世界的组成发生了甚至比世界大战更大的影响了：比如新的药品，像青霉素和避孕药就从两个相反的方面改变了人口平衡。
我最近在一星期之内就听说了两项癌症研究上的重要成果，这足以说明生物科学进展速度之快。一项是密执安的一位科学家在人乳腺癌细胞里发现了一种病毒。另一项是在波尔德实际完成的实验，那里有一台极好的电子显微镜，用它搞成了一种惊人的新技术。基思彼特和他的同事们培养出了能取出细胞核的细胞，这些细胞核并未损伤，可以移植到其他已去核的细胞里，所以这实际上是细胞间核的交换。例如可以把一个癌细胞的核取出并放入正常细胞里，于是这新的细胞会变得正常起来。这是非常了不起的成就，它说明有些指令可能不是像通常所认为的来自细胞核，而是来自细胞质。
将来，影响地球上人类生活面貌和生活方式的，主要是食物生产和更换的新途径，它将比任何现在词义上的政治—社会—经济进展的影响都大得多。所有这些可能都是很显然的，但有时候很明显的事情，在实现以前还是有必要再三强调。世界将大为改观。
加莫夫的兴趣，冯诺伊曼的远见，巴拿赫和费米的工作，与其他人的才华一起，都为扩展今日科学范围、大大拓宽物理和数学的前景作出了贡献。各门科学这样偶然和侥幸的融合产生了那么多新面貌新成就，这真是奇迹啊！
论数学（节选）

冯纽曼
在我看来，刻划数学特点的最有力的事实，是它和自然科学的特有联系。或者更一般的说，它和任何一类比处于纯粹描述水准要高级一些的、能对经验作出解释的科学的特有联系。
大多数数学家和非数学家都将会同意，数学不是一门经验科学，或者至少可以说它不是以某种来自经验科学技术的方法实现的，但是它的发展和自然科学却紧密相联。它的一个主要分支几何学，实际上起源于自然科学、经验科学。某些现代科学中最大的灵感（我认为是最大的）清楚地来源于自然科学，数学方法渗透和支配着自然科学的许多“理论”分支。在现代经验科学中，能否接受数学方法和与数学相近的物理方法，已愈来愈成为该学科成功与否的主要标准。确实，整个自然科学一系列不可分割的相继现象的链，都被打上数学的标志，几乎和科学进步的理念是一致的，这也变得越来越明显了。生物学变得更受到化学和物理渗透，这些化学是实验和理论的物理，而物理是形式甚为数学化的理论物理。无可否认，在人们能想象的那部分纯粹数学中，某些最激动人心的灵感来自自然科学，我将提及两个最值得纪念的事实。
第一个例子是几何学。几何学是古代数学中的一个主要部分，现在仍是现代数学中的一部分。无庸置疑，它的古代起源是经验的。欧氏的公理化处理是几何学脱离经验向前跨出的一大步标志，但它全然不能简单地被看成是决定性的、绝对的、最终的一步。欧氏的公理化在某些方面并不能满足现代绝对的公理化对严格性的要求。当然这并不是主要的方面。尽管自欧几里得以来，几何学与经验脱离方面已经逐步地取得了进展，但是哪怕在今天，它也决没有变得十分完备。非欧几何学的讨论提供了这方面的一个好的说明。它也对数学思想的矛盾状态提供了一种说明，尽管这种讨论大部分发生在高度抽象的水平上，它所处理的欧氏“第五公理”是否为其它公设的推论的纯粹逻辑问题；形式上的论战由克莱因的纯粹数学的典范作品所总结。他证明了一个欧氏平面，可以通过形式地重新定义某些概念而成为非欧平面。这里从开始到结束，都还是由经验促进的。
第二个例子是微积分，或者说是由它生成的数学分析。微积分是近代数学的最早的成果，对它的重要性，作任何估价都很难认为是过高的。尽管我认为它的确比现代数学发端中的任何其它事物具有更多的歧义性，但是数学分析的系统，它的逻辑展开仍然是精确思维方面最大的技术上的进步。
微积分的起源显然是经验的，开普勒尝试着做的最早的积分，被称为“dolicho-metry”---小桶的量度---即量度由曲面包围起来的物体的容积。这是非公理化、经验的几何学，而不是欧几里得以后的那种几何学，开普勒是完全知道这些的。牛顿和莱布尼茨的那些主要成果和主要发现确实起源于物理学。牛顿发明的“流数”运算，本质是为了力学。事实上，这两门学科，微积分和力学，是由它们或多或少地结合在一起而得到发展的。微积分的最初的一些陈述，数学上甚至可以是不严格的。一个不精确的半物理的陈述，是牛顿以后一百五十多年来仅有的一种可供使用的陈述！没有数学家想排斥它。那个时期确实也产生了第一流的数学。即使在本质上是由Cauchy重建的严格性盛行之后，一种特殊的半物理方法在黎曼那里仍然得到了复萌。黎曼的科学的个性本身就是一个数学的两重性的光辉榜样。自Weierstrass以来，分析数学似乎变得完全抽象、严格和非经验了，其实这也不少绝对真实的。在最近两代人中发生的有关数学和逻辑的“基础”的争论，驱散了许多关于这方面的错误的幻想。
这为我们带来了第三个例子，这个例子更多地是论述数学与哲学或认识的关系，而不是数学和自然科学的关系，它用一种引人注目的方式说明“绝对的”数学严格性的概念并不是不可改变的。严格性概念的可变性表明：在数学抽象之外的某些事物，作为补偿不足必须进入数学。在分析关于“基础”的争论时有两件事是清楚的：第一，已经引入某些非数学事物，这是本质的，不管它与经验科学或者哲学或者两者任何联系，它的非经验的特点，仅当人们假设哲学能够独立于经验而存在时才能使人注意。第二，不管关于“基础”的争论可能作出的最好解释，数学的经验来源是受到我们较早提到的例子（几何学和微积分）的强有力地支持的。
我希望上述的三个例子已足以说明许多最好的灵感来自于经验。很难相信，存在着与人类所有经验相联的绝对的、不可动摇的数学严格性的概念。
对任何数学家来说，很难相信数学是一门纯粹经验科学，或者说，所有数学概念都来源于经验主体。现代数学中有各式各样重要部分，它的经验来源是不可追溯的。或者说，如果可以追溯的话，也是如此间接，显然地自它割断它的经验根源之后，就面目全非了。在有些数学领域中，数学家的主观上的成功标准和作用价值，是自身相容、符合美学和脱离（或几乎脱离）经验。在集合论中，这更为明显。对于实变函数论和实点集论也是如此。然而可能在十年之后，有的可能在一个世纪之后，却变得对物理学十分有用。
数学概念来源于经验，尽管有时系谱是长远的曲折的，这种说法是一个适当的对真理的逼近。真理太复杂了，以致能容纳任何事物，而不是逼近。但是一旦它们被设想出来后，这个主题开始按它自己特有的活力生长，并且在几乎完全按美学动机给出的创造物方面；它将比任何事物，特别是经验科学来得好。但是，我相信还有问题需要进一步强调，因为一门设想学科远离它的经验来源，或者说，如果仅是间接地来自“现实性”，是由现实激励生成的第二或第三代学科的话，这是一个最大的危险。它将变得愈来愈美学化，愈来愈艺术化。如果这个领域是由相关联的仍然与经验紧密相联的学科围绕着的话，或者说，如果这些学科处于受到特殊的、训练有素的人的影响之下的话，这不是坏事。但也有一种重大的危险，学科只沿着远离根源的流一直持续展开下去，并且分割成多种没有意义的分支，学科将变成一种繁烦的资料堆积。换言之，远离经验根源，一门数学学科将有退化的危险。
在任何事件中，不管它已达到什么样的阶段，对我来说仅有的补救是回复到源泉去：把它或多或少地重新对应到经验概念中去。我相信，这些要求过去是保持学科的生机勃勃和有效性的必要条件，今后，它同样将仍然是正确的。
科学家的创造性

汤川秀树
[汤川秀树（1907——1981），日本物理学家。生于东京。1938年获大阪帝国大学理学博士学位。1939年任京都大学教授。1948年至1953年在美国任教。日本帝国科学院和美国国家科学院院士，日本物理学会和美国物理学会会员。主要从事基本粒子和力场研究。发现新的基本粒子“介子”。还于1936年发现“K俘获”现象。由于这些贡献，于1949年被授予诺贝尔物理学奖。著有《量子力学入门》等多种。]
像我们这些从事科学研究和教育的人，每年总想做点独创性的工作。不但我们自己，而且还希望青年人都能发挥具有独创性的创造精神。怎样才能达到这个目的呢？这是我经常考虑的一个问题。然而，科学家要想发挥独创性，干点出色的工作，确实是一件相当困难的事情。在长期研究生活中，能够做到这点的人也是屈指可数的，机会也是难得的。同样都认为是在发挥创造性，但其大小程度实际上也是不同的。假若能发挥一点点创造性，那么也算是取得了一些成绩；如果稍微大一点，一生一次……当然，这一次也是难得的。若能做出两次，也已经是相当了不起了。但一次也无建树，莫如说是常见的。
如果说运气好，一次就成功了，或者说特别走运，两次都成功了，即使这样的话，那么，在那些其他漫长的岁月里，到底干了些什么呢？用功了？玩了？还是休息了？……不管是怎样度过的，但在这段时间里并没有发挥什么创造性。不仅搞学术是这样，就是从事艺术或技术工作的，不管想怎样拼命地干，想发挥独创性，但顺利地发挥出来也是少有的。这样说是否就意味着其余的时间就完全是虚度了呢？当然不是那个意思。5次，10次，即使都失败了，也决不能泄气，失败100次还是要继续干，只能在那种反复失败的过程里寻求某些成功的机会。
是否可以这样说，一个研究人员的经历，一般也是30到40年，在这30到40年里，能有一次或二次成功就是很不错的。即使一次也未见效，只要努力，也一定会从中得到教益。不能说没有成功就丝毫没有意义。关于这类问题，我想只限于就与自己专业有关的科学家的创造性讲些个人的看法。
坚持己见是个必要条件
像方才所说的那样，所谓研究工作，只要自己有能力，即使已经发现有失败的可能时，也应该继续下去。有时虽也认为停止研究工作就好了，但又舍不得放弃，自己觉得还是应该干下去。幸运的是，对于我们这样在大学里工作的人有个退休的规定。如京都大学，曾把退休年龄规定为60岁，战后改为63岁。究竟是60岁合适还是63岁合适，其说法也因人而异。不管怎样，反正有个退休问题，所以总想一定努力坚持到退休。如以失败告终的话，那也只好死心塌地！虽然这样想，但是不死心的人们仍然认为，即使不在大学，只要自己努力干，还是有希望的。
若从我们学者的经历来考虑，在这个问题上我是很主观的。主要原因是从事学术工作本身就需要坚持己见，也就是依靠“己见”来干工作。恐怕从事学术工作的人们一定都是怀有这种“己见”的。但是“己见”强烈到什么程度？坚持到什么程度？这是因人而异的。但决不能说因为坚持己见就能作出贡献。不管怎样坚持己见仍旧未能作出贡献的人也的确是有的。如果用数学上常用的话来说，就是要使某一个问题成立，应该有必要的充分的条件。我认为，坚持己见确实是必要的条件，但它也确实不是充分的条件。
为什么持有“己见”？这个问题不大容易说清楚。如果进一步考虑的话，我认为这和人本身存在的非常深刻的内部矛盾有着密切的关系。世界上有普通的人，有杰出的人，也有无所作为的人、古怪的人或超群的人等等，他们也具有各式各样的类型。
大体划分的话，一类圣者，也就是像所谓圣人那样的人，这已经是属于“大彻大悟”的类型了。我自己远未达到这种程度，所以对圣者或圣人的情况不太了解。但我认为这种类型的人是没有己见的。他们在过去可能有，但后来克服了。
与此相对应的另一种类型——天才，或者虽未达到天才水平，但却已具有相当优秀才能而勤奋从事自己工作的人。这类人或许有那样的觉悟也未必可知，但仍然还是带有一些“己见”的。用一点不大好听的话来说，也就是“固执己见”吧。人，过于出类拔萃的话，我看就不能从事学术或艺术工作了。和圣者、圣人不同类型的天才或接近天才的人，自己头脑里总是残存着深刻的矛盾。对某一种观点持有己见时，对相反的观点也并不容易从自己的头脑中清除出去。不是这样吧？也许不是这样？换个别的办法是否会好一些呢？科学家就是这样在相信与怀疑之中日夜不倦地工作着。
当然不能一概而论，我们从事的理论物理、基础物理研究工作就属此类。某位科学家坚信某一学说，看来好像百分之百的相信，但料想不到的是，自己头脑里也在考虑着相反的观点。这样的事也不少吧！善于工作的人就是这样。也正因为这样，才有惊人的力量。自己完全觉悟了的话，就不必再写论文了。写论文这件事，好像为的是给别人看的，其实首先是读给自己听的。
天才和怪人
不管怎样，只要内心有了那样的矛盾，就会以某种形式表现出来。表现形式可能有各种各样，尤其叫人看着有点奇怪时，那就成为圣人了。能够做出点奇事情的人，才被认为是天才。但是天才和怪人并不完全一致，虽然是天才，但有时可能干出怪人的行为来。但干出怪人的行为，并不一定是天才。人们的性格是很奇怪的，总是喜欢说别人如何非凡如何出奇，所以很愿意把怪人说成是天才，不像怪人的人，说成天才总觉得不够意思。对于自己熟悉的人，能够进行正确的评价，也不致于评价过高。若是遇到不熟悉的人时，稍微有点古怪就认为杰出人才也未可知。相反，没有古怪脾气的就不认为是天才。实际上是容易产生这种判断的。但是，独创性真正发挥出来没有？莫如说是自己的灵魂深处还隐藏着内部矛盾，并且很激烈，这就涉及到怎么解决的问题。我认为这里有两种情况：一是在其外部表现为怪人时；二是外部没有表现出来，从外部看来没有什么出奇的。
不管哪种情况，所谓矛盾和固执己见，两者具有密切联系。但究竟是包含着矛盾，还是在一个问题上坚持己见？简单讲，坚持己见也有各种不同的情况。如有非常远大的理想，尽管是不容易达到的，也许是十分遥远的，但想要完成这样任务的人，他的工作视野和规模就会逐渐扩大，取得巨大工作成果的可能性就会随之而来。与此相反，一生之中，始终庸庸碌碌的可能性会是很大的，我认为这是一个根本点。
记忆力、理解力、演绎逻辑能力
所谓创造性，是一时很难说清楚的问题。从表面看，它也是有着重要的历史或社会意义的。若不从问题的性质上，不深入到内部或不从内部来观察的话，我认为那是难以抓住其本质的。
前面曾说过坚持己见和自己头脑里有矛盾的重要性。当然，只有这些还是不够的。一提到创造能力，就容易联想到一种好像与其相反的能力，如记忆力等。实际上，记忆力非常好，在学校学习时成绩优秀的人，出了校门之后，一向无所建树，就是成为专家也未能搞出什么独创成果的也大有人在。另外还有一个所谓理解能力的问题。理解事物的能力很强，但自己提不出独创性观点，这种类型的人也是司空见惯的。但是，记忆力和理解力是发挥创造性的必要基础，这是人所共知的。
所谓理解力，说来简单，但是其中包含着各种因素。如合理的思考能力就可以认为是其中的一种。如果把它想得更狭窄一些，就成为逻辑的，特别是演绎逻辑的思考力了。从某一前提出发，经过理论上的推导则可得出结论。也就是因为这样而得出这个结论。这样反复推论下去，就能成为发挥创造性的基础，或者作为工具，这些都是十分重要的。但只有这些还是不够的。如果只说演绎逻辑能力的话，恐怕电子计算机更为优越，速度也更快，在操作中劳累、搞错或者中断等现象都是很少出现的。现在的电子计算机也有记忆能力，但跟人相比时，在记忆数量这一点上，计算机还是远远落后的。不管怎样说，计算机是具有记忆力和逻辑思考力的，但是我们不能说计算机有创造力。若是那样的话，除此之外，人还有什么能力呢？
类推
人的各种智能，都是大脑活动的结果。任何人都在某种程度上具有这种能力，但跟创造性工作有着最密切联系的是类推的作用。关于类推的作用很早以前就曾有过论述，各位听了我的说明以后，就比较容易理解了。
我们想使别人理解一个难懂的问题时，常用的办法是列举众人皆知的事例进行比喻。因为跟已知的事物相类比，即使是很难理解的问题也好像容易使人接受，这就会使说者和听者双方都能明白。但关键是要找到跟疑难问题相似而易懂的事例。某人若能用易懂而相似的事例，使任何人都认为难懂的问题得到解决的话，就可以说是开始发挥了真正的创造性。实际上，在古代的哲学书籍中，例如在希腊和中国的古书中，有很多“例如”的字样。古代的思想家，实际上用这种所谓“例如”的办法，不只向人们传授了很难懂的思想方法，而且恐怕他们之中自己依靠这种类推而达到独创性思想水平的人也是很多的。
即使是现在，如果能正确地运用这种“例如”，也会使人感到满意和高兴。为了使别人承认“确实是这样”时，“例如”是起着巨大作用的。如果在事后能够细致地思考一下的话，确实是被那种“例如”所吸引，自己也深感找到了意料不到的结论。当自己考虑什么新的问题或想弄清什么疑难问题的时候，“类推”在今天也还是相当起作用的。
关于创造性这个问题涉及到各个方面。正好我是研究理论物理的，所以只讲跟我有着密切联系的方面。从现今开始，正在进入比过去的机器文明更为高度发展的世界，在这个世界里，创造性就不那么重要了吧？大家可能都在同样地考虑着这个问题。持有这样消极悲观看法的，我想可能大有人在。但是机器文明越是向前高度地发展，在那个世界里，人类得怎样才能更进一步地发挥创造性呢？这是每个人都必须要加以认真考虑的问题。笛卡儿已经在300年前就研究过自我培养理智的问题了。处在现代的我们，不但不能自我培养，而且由于客观上的原因，成年累月到处奔波，连这样的事情都不太知道的话，那不是将要处于十分狼狈落后的状态吗？为了摆脱那样的处境，请回忆一下笛卡儿，研究他的一些观点，我认为是有帮助的。
好奇心是科学研究的原动力

——丁肇中教授在上海交通大学的讲演（节选）
中国在世界科学和技术两个方面的发展中做出了重要贡献，这在古代论著上都有记载。在科学方面，中国早期的科学成就，例如光与物质的相互作用、超新星的观测记录等，为物理研究打下了基础；在技术方面，中国的贡献包括火药、指南针、造纸术和印刷术等发明。这些都对人类历史的进程产生了重要影响。
今天，我们正享受着由基础研究所带来的前所未有的技术成果，例如在通讯、计算机、交通、医疗保健等诸多领域，大大提高和改善了我们的生活质量。这就是为什么要支持基础研究工作的理由。
基础研究应该得到有力的支持
基础研究工作的原始动力是好奇心，而不是出自于经济利益的考虑。比如，20年来与中国科学家合作寻找宇宙中的最基本的粒子。为寻找质量的来源，21世纪将建成能量更高的加速器。在寻找由反物质粒子组成的宇宙（反宇宙及暗物质）而执行的AMS－01（阿尔法磁谱仪）计划中，所用的永久磁铁是中国建造的。美国宇航局（NASA）计划于2003年在国际空间站上安装科学搭载，AMS一02将采用超导磁铁，从而大大提高了在太空中长时间采集更多数据的能力。这些基础的研究工作是出自于对自然界和宇宙的好奇心而不停地探索，首先并不是出于经济利益的考虑。
基础研究工作需要充分的自由空间以及社会给予的宽容态度。科学研究就是发现不知道的东西。科学家的预言往往会出错。比如，1880年开尔文勋爵说：“X射线是一个骗局”，而现在医学上普遍使用着X射线治病。1930年物理学家卢费福说：“用打碎原子的办法产生能量是希望十分渺茫的事情，任何人期望从原子的嬗变获取能量是荒唐的臆想”，结果此后十五年实现了原子弹爆炸。伟大的科学家也会犯错误。当人们深入到未知的领域时就很难得出预言。研究如同进入一个黑房子去摸索，不知道会碰到什么东西，所以也不要去责怪那些没有寻找到原来目标的研究项目。投资几十亿美元，结果没有搞到最初的设想，社会对此要能给予宽容，理解他们的处境。基础研究工作不会总是一帆风顺的，而错误是成功的一个组成部分。
基础研究要有长期的展望，政府要给予稳定的支持。基础研究要不断拓宽、充实，就如同给庄稼地施肥，肥施得好，庄稼就长得好。基础研究为新技术提供了原理，反过来又拓宽了基础研究，它们的作用是相互的，不能对立起来。基础研究给我们的社会生活带来了巨大的变化。例如，经典物理的成就带来了蒸汽机、照相机、电子工程、收音机、电视、飞机等。原子物理和量子物理引发了新材料，而半导体和超导体的应用进一步拓展出晶体管、霓虹灯、激光、计算机等。原子核物理产主的同位素技术，在医学和核能方面得到了广泛应用。没有任何理由说基础研究不会继续扩大。从发现一个新现象到市场化，历时大约需要20～40年，这对于政治家和实业家来说，确实是太长了些；但是，基础研究的过程确实是漫长的。基础研究需要大量的资源（人力、物力、财力）和长远的眼光，政府要给予稳定的支持。没有对基础研究和教育方面的投资，实用主义地发展经济是不可能持久的。是支持所谓“无用的”基础研究，还是将资源集中于技术转化和应用研究方面，从历史的观点看，后一种观点是目光短浅的，如果一个社会将自己局限于技术转化，经过一段时间后，基础研究不能发现新的知识和新的现象，也就没有什么可以转化的了。技术的发展是生根于基础研究之中的。基础研究应该得到有力的支持，它是新技术和工业发展的原动力。
寻找宇宙中的基本粒子
如何寻找宇宙中最基本的粒子呢？现在我用四个故事向大家介绍一下，这些故事是我在过去的三十年里所亲身经历的。
第一个故事是测量电子的半径。现代电磁学的理论认为电子的半径为零。在1964年的时候，美国的麻省理工学院和哈佛大学制造了一个当时最大的加速器，这个加速器周长为1000英尺。当电子在加速器中旋转时就产生光子，光子具有60亿的光子能量，因为光子能量很高，所以可打入电子。当时来自哈佛大学和康乃尔大学的世界上很有名的专家，在这个加速器里做一个很重要的实验，实验结果同时证明量子电动力学是错误的，电子是有半径的。这是一个非常重要的实验。1966年，我在德国用不同的方法重新做了这个实验，结果发现电子的半径确实小到不可测量，电子是没有半径的，这是实验的结果和理论的预测等于1，等于1即是说电子的半径等于零，也就是说以前许多专家所做的实验结果是错误的。所以我第一个体会是不要盲从专家的结论。
第二个故事是关于新粒子加速的发现。到了七十年代，所有已经知道的基本粒子都可归结为由三种夸克组成，所有的现象都可以用三种夸克来解释。我就问为什么宇宙中只有三种夸克？为了寻找新粒子，我决定建造一个高灵敏度的探测器。当时我决定将新夸克和旧夸克的灵敏度达到一百亿分之一。何为一百亿分之一呢？上海下雨的时候，大概每秒钟有一百亿个雨滴，其中有一个是蓝的，要把它找到。但这个实验不受物理界的欢迎。第一，当时的所有物理现象都可以用三种夸克来解释，所以人们不需要第四种夸克；第二，没有人相信这种困难的实验可以做成。因此这个实验几乎被天下所有的加速器拒绝了。后来，终于在美国的布尔凯文国家实验室用AJS做了这个实验。我们发现了一种很新的粒子，完全想像不到的一种粒子。这是正电子负电子质量到达3.1的时候，突然就产生一个很高的峰，根据以前所有的理论，这个峰是不应该存在的，找到这种J粒子以后，很快和这种J粒子同样一种加速的粒子就存在了。这是J粒子，J粒子有一个加速，这个加速和正负电子加速的性质是一样的。所以当我们完成了布尔凯文（地名）国家实验室的实验以后，我们发现了一种全新的夸克，这种夸克有很特别的性质，第一它们质量比其它所有粒子重三倍；第二，它的寿命比其它所有粒子长1000倍，这意味着什么呢？大家都知道，所有的人在世界上活到100岁左右，但你突然发现一个村子里的人能活到10000岁，这就表示这些人可能有很特别的性质，这种长的寿命可能由新的夸克组成。所以，以前的人认为只有三种夸克的看法是错误的，当然，有了这第四种夸克，你就可以问有没有第五种、第六种——至今为止，已发现了六种。因此我的第二个体会是永远要对自己有信心，做你自己以为正确的事，别人反对是别人的事。
第三个故事是关于1979年胶子的发现。大家都知道在原子里有电子和原子核，电子和原子核之间的力由光子传送。在质子里有不同的夸克，夸克之间的力在理论上来说是由胶子传送。那时我们正在德国用正电子负电子对撞接力做一个量子电动力学的实验，在做这个实验的时候，突然想到假设用正电子负电子对撞这种理论是对的话，则可以产生夸克、反夸克和胶子，这样的话就会出现三个喷柱的现象。果然当正负电子对撞的时候，当胶子能量很小的时候，只有两个峰；当胶子的能量增大的时候，就会出现三个喷柱现象。三个喷柱现象的存在就表示胶子是存在的。当年，美国物理学会对这个事例作了详细介绍。虽然最初这套实验仪器并非为这个实验而设计的，但却获得了意外的结果。所以第三个体会就是对意料之外的事情要有充分的准备。
第四个故事就是寻找反物质的宇宙。这在国际空间站上叫做AMS。反物质的存在，是由玻尔狄拉克在理论上推导出的。他在1933年12月12日获得了诺贝尔奖。他注意到，相对论的公式和量子电动力学的公式，质量都是乘平方的，也就是说等于m×m，也等于－m×－m，狄拉克问－m是什么意思，从这儿就推导反物质的理论。这也表示拿诺贝尔奖是很容易的。因为现在我们从实验上知道，所有的粒子有反粒子。我所要问的是另一个问题，大家都知道，宇宙是大爆炸形成的，大爆炸的理论中，宇宙起源时的温度高，因为大爆炸以前什么都没有，所以有一个电子则应该有一个反电子，有一个夸克也应该有一个反夸克，所以在刚爆炸的时候，物质和反物质应该是一样多。问题是经过150亿年之后由反物质组成的宇宙在什么地方。我们知道宇宙在有He、有Ti的太空中飘行，有没有反物质所组成的宇宙也产生反He和反Ti。所以我们从实验上需要知道的是由反物质组成的宇宙在何处。假设它存在的话，我们应该在太空中找到反He反Ti原子。反He、反Ti原子不能在地面上找到，因为在穿过大气的时候，它们会被湮灭掉。因为原子和反原子有相反的电荷，所以寻找反原子必须用磁铁来测量，在磁场上的轨道，正的向一个方向旋，负的向另一个方向旋，这就是我现在所做的实验的目标，即AMS，它是空间站上唯一的物理实验。
过去40年内，许多的实验用哈勃望远镜、用人造卫星测量光子，但在宇宙中除了光子以外，还有带电的粒子。带电粒子因为有质量，所以在经过大气的时候很快就被消灭掉了，故不能在地面上找到。因为带电，所以需要用磁铁分出正负，这是人类第一次测量这些东西，所以觉得现在的结果很奇怪，可能过了三、五年之后，对这种现象了解以后，就会觉得很自然了，这是我最简单的解释。美国宇航局决定在2003年5月将AMS实验作为在空间站上的第一个科学实验。原结构中用的中国制造的永久磁铁改为超导磁铁，大幅度提高AMS控测力，从太空中长期产生更多的数据，超导磁铁用于太空中是高技术发展的一个体现，不多久前还认为是不可能的。这是我们所制造的超导磁铁，在英国和瑞士制造的，这是磁铁的线圈，带上2500升的液体的He，在空间站上做三年，这是整个探测器，这儿有超导磁铁，这个仪器用于分辨电子和质子，这个仪器测量不同的粒子，这个用于测量电子和光子。假使不出错误，到2003年的晚上，天晴的话，可以看到这个空间站，因为它非常大，可以看到它像星星一样转，到那时你会记住上面有一个AMS的实验。它要解决两个问题，一是宇宙如起源于大爆炸，一半的宇宙是正物质组成，另一半的宇宙是反物质组成，那么反物质所组成的宇宙在什么地方；第二个问题是90％的宇宙是观察不到的，它是由暗物质组成的，暗物质是什么？这些都是理论，到底会发现什么呢？可以从下一个图里看出。现在向大家介绍一下在过去50年内加速器的发展。最早的加速器是袁家骝教授所用的布尔凯文国家实验室的加速器，至今快50年了，原定的目标是π质子相互作用，袁先生作了非常重要的贡献。除了这以外，更重要的是发现两种中微子，时间繁衍的破坏j粒子，费尔美国家实验室在芝加哥，原来是做中微子物理实验，发现的是第五种、第六种夸克。斯坦福直线加速器原来是做电子质子弹性散射和量子电动力学，结果发现的是部分Si－partical和第三种氢子。日内瓦的质子质子对撞机，原目标是找Z和W，结果发现是质子质子总切面的增加。所以要做加速器，先找理论物理学家帮你写一个目标。根据过去50年的经验，原来的目标和实际发现完全是两回事情。因为这是最先进的科学，是没有办法预见的。所以最后一个体会，就是要实现一个目标，最重要的要有好奇心。对自己做的事情感兴趣，要勤奋地工作！　
(丁肇中　实验物理学家。1936年1月27日生于美国密歇根州安阿伯镇，祖籍山东日照。出生3个月后随父母回中国，1956年入美国密歇根大学，1960年获硕士学位，1962年获物理学博士学位。曾在瑞士欧洲核子中心工作一年。1964年起在美国哥伦比亚大学工作。1967年起任麻省理工学院物理系教授。丁肇中是美国科学院院士，中国科学院外籍院士，研究方向是高能实验粒子物理学。他领导的实验组先后在几个国际实验中心工作。1974年，丁肇中实验组发现了一个质量约为质子质量3倍的长寿命中性粒子。丁肇中把这个新粒子取名为J粒子。与此同时，美国人B里希特也发现了这种粒子，并取名为ψ粒子。后来人们就把这种粒子叫做J/ψ粒子。为此丁肇中和里希特共同获得1976年诺贝尔物理学奖。丁肇中教授对中国的科学技术事业十分关心，1977年访华期间，向邓小平建议中国科学院派遣物理学家参加他在德国汉堡进行的大型实验。此后先后有100多名我国物理学家和研究生到他领导的实验组工作和学习，其中许多人现已成为我国高能物理实验的骨干。)
偶然性宇宙

诺伯特维纳
[诺伯特维纳（1894——1964），美国数学家。生于哥伦比亚城。哈佛大学哲学博士。长期任马萨诸塞理工学院教授。早期研究概率论和函数论。在第二次世界大战期间，将随机过程理论用于火炮的自动控制系统。1948年前后与人合作，提出了控制论，对现代科学有重要的影响。因此被人称为“控制论之父”。著有《控制论》等书。1933年当选为美国科学院院士，1934年任美国数学学会副会长。]
20世纪的开始不仅标志着新旧世纪的更替。从基本上平静的19世纪到我们刚经历过的半个世纪的战争，是一个政治变动；但早在这种变动之前，人们的思想观点已经发生了真正的变化。这首先反映在科学方面。那些影响科学的因素，很可能还同时引起了19世纪文艺与20世纪文艺之间显著的脱节。
从17世纪末到19世纪末，牛顿物理学一直独霸天下，几乎无人反对。它把宇宙描写成一切都是按照某种定律精确地发生的，宇宙是一个结构严密的组织，未来的一切都是由过去的一切严格决定的。这种描述，从实验上永远是既无法全部肯定，也无法全部否定的。在很大程度上这是对世界的一种看法，它补充了实验的不足，但从某些方面来看，却比实验所能证实的任何东西部更为普遍。用我们的不完备的实验永远也不可能证实这些或那些物理定律是否正确到最后一位小数。可是牛顿的学说却不得不认为物理学是受这些定律支配的。现在这种观点已经不再在物理学中占统治地位了。为摧毁这种观点的垄断地位而作出最大贡献的，是德国的波尔茨曼和美国的吉布斯。
这两位物理学家彻底应用一种令人鼓舞的新思想，把统计学引进物理学。这可能并不新鲜，因为麦克斯韦等人已经考虑过，由大量粒子所组成的世界只能用统计方法来处理。但波尔茨曼和吉布斯的贡献在于把统计学更彻底地引入物理学，使统计方法不仅对极其复杂的系统有效，而且对于像力场中的单个粒子这样的简单系统也有效。
统计学是研究分布现象的科学，这些现代科学家所考虑的并不是关于大量相同粒子的分布，而是研究那种可以作为一个物理系统初始状态的各种不同位置和速度的分布。换句话说，在牛顿的体系中，同一个物理定律可以应用于具有不同初始位置和初始动量的各种系统。新统计学家赋与这种观点以新的解释。他们仍然承认按系统的总能量来区分不同系统的原则，但是他们否定了有相同的总动量的各个系统可以无限明确地加以区分，并且永远可以用固定不变的因果律进行描述的假定。
实际上，牛顿的著作中也隐含着重要的统计思想，虽然在牛顿生活的18世纪没有人注意到这一点。任何物理学测量都不是完全精确的，所以在考虑机器或其他动力学系统的时候，我们应当期望的实际上并不是在给定完全精确（这永远也不可能办到）的初始位置和初始动量的条件下所得到的结果，而只是在这些初始状态以所能达到的精确度给出之后所得到的结果。这只是表明，我们并不完全知道初始状态，而只知道它们的某些分布。也就是说，实用物理学不能不考虑事件的不确定性和偶然性。吉布斯的功劳在于，他最早指出了研究这种偶然性的一种明确的科学方法。
研究科学史的人，如果只看一条发展线索，那是徒劳无益的。吉布斯的工作虽然想法很好，但做得很差。因此他所开创的工作还有待其他人来完成。他的研究是建立在这样的直观基础上的，即一般来说，如果有某一类物理系统能持续地保持它的特点不变，那么几乎在任何情况下，其中每一个物理系统最终都会重复实现这类物理系统在任意给定时刻所具有的分布。也就是说，在一定的场合下，经过足够长的时间，一个系统就会遍历能量与其相一致的位置和动量的所有分布。
但是，最后这个结论既是错误的，又是不可能的，除非是毫无意义的系统。不过支持吉布斯的假说，还有另一条途径。巴黎有人非常成功地开辟了这条途径，而那时吉布斯还在纽黑文进行研究，这真是个历史的讽刺。直到1920年，巴黎和纽黑文两方面的工作才富有成果地结合起来；在帮助这种结合取得第一个成效的过程中，我也有幸地作出了我的一部分贡献。
吉布斯当时不得不研究测度论和概率论。虽然这些理论至少已有25年的历史，但完全不能满足他的需要。与此同时，巴黎的波雷尔和勒贝格正在研究积分理论，后来证明这种积分理论和吉布斯的想法是相符合的。波雷尔是一位已经在概率论方面负有盛名的数学家，并且在物理学方面有出色的理解力。他开创了测度理论的研究，但是没有达到完备的地步。这一地步是他的学生勒贝格——一个性格完全不同的人——完成的。勒贝格对物理学既无理解力，又无兴趣。可是勒贝格解决了波雷尔所提出的问题，他认为这个问题只不过是研究傅立叶级数和其他纯粹数学分支的一种工具。当他们二人都被提名为法国科学院院士候选人时，他们之间发生了争吵。经过多次互相辱骂之后，他们才一起获得了这一荣誉。波雷尔坚持认为，勒贝格和他自己的工作是物理学的重要工具，而我相信，是我在1920年第一个把勒贝格积分用到一个专门的物理学问题即布朗运动问题的。
这些都是在吉布斯死后很久发生的事情。20年来，他的工作一直是一个科学之谜，看上去似乎毫无用处，但实际上却是可行的。很多人的直觉远远超越了他们的时代，在数学物理方面也确实如此。当吉布斯把概率引进物理学的时候，他所需要的概率理论还远未出现。不过，尽管有这种种不足的情况，我还是认为，应当把20世纪物理学的第一次大革命首先归功于吉布斯，而不是归功于爱因斯坦、海森堡或普朗克。
这次革命的结果，使得今天的物理学已不再处理那些必然发生的事情，而是处理那些最可能发生的事情了。最初吉布斯本人的工作，是把偶然性观点叠加在牛顿体系上的，他只研究服从全部牛顿定律的那些系统的概率。吉布斯的理论实质上是新的，但其相应的一些考虑同牛顿却是一样的。在这以后，物理学中就破除了或者修改了牛顿体系的严格基础，而吉布斯的偶然性就极其明显地成了物理学的全部基础。诚然，不少著作中还在继续进行这场争论，爱因斯坦和德布罗意（在某些方面）仍然坚持，一个严格的决定论世界要比一个偶然性的世界更能被人们接受，但是这些大科学家在同占压倒优势的年轻一代的斗争中只能勉强守住阵脚了。
发生了一个有趣的变化：从总体来看，在概率性的世界中，我们处理的不再是涉及一个特定的真实宇宙的数量和陈述，取而代之的是提出一些问题，这些问题在大量相似的宇宙中可以找到答案。因此，偶然性就不仅成为物理学的数学工具被接受下来，而且成了物理学的一个不可分割的组成部分。
承认世界上存在着非完全的决定论的因素，存在着几乎是不合乎理性的因素，这在一定程度上是与弗洛伊德承认在人的行为与思维中存在着隐藏得很深的不合乎理性的成份相类似的。在现在这个政治和智力都充满混乱的世界上，人们很自然地会将吉布斯、弗洛伊德和现代概率论的创始人列为代表相同倾向的同一类人物。但我不能坚持这种说法。弗洛伊德的思想方法虽是直观的，但又有点推理性，这与吉布斯——勒贝格的思想方法差别太大了。然而，在承认偶然性是宇宙本身结构的基本要素这一点上，这些学者彼此是差不多的，而且也与圣奥古斯丁的传统很相近，我们把这种随机因素，把这种组织上的不完善性称之为恶，也不算夸大其词；这是圣奥古斯丁表征“不完善性”的消极的恶，而不是摩尼教教徒所说的积极的和存心不良的恶。
本书是从吉布斯观点在应用科学中所引起的实质性变化，以及由此而间接引起的我们对生活的看法的变化这两个方面来研究吉布斯观点对于现代生活的影响的。因此以下各章既包含有技术内容，也包含哲学内容，涉及到我们应该做些什么和应该如何反映我们面临的新世界等问题。
我再重复一遍，吉布斯的革新在于他研究的不是一个世界，而是对于外界的一些问题都可能作出答案的所有那些世界。他的中心思想是：对某些世界所提问题的解答，在更多的世界中是可能的。此外，吉布斯还提出一个理论，他认为随着宇宙的衰老，这个可能性的概率也会自然增加。这个概率的度量就是熵，而熵的特性就是不断增加。
随着熵的增加，宇宙以及宇宙中的一切封闭系统就会自然地退化，失去可分辨性，从最小可能状态趋向最大可能状态，从存在着各种差异的各种形式的有区别、有组织状态，趋向于混沌的无差别状态。在吉布斯的宇宙中，秩序是最小可能的，而混乱是最大可能的。如果真的存在着整个宇宙的话，那末当宇宙在整体上趋于寂灭时，却存在着一些同宇宙的一般发展方向相反的局部小岛，在这些小岛上存在着组织性增加的有限度的暂时趋势。正是在这类小岛上，生命找到了安身之处。控制论这门新科学就是以这个观点为核心发展起来的。

高二历史自然科学教案

第一节自然科学

概况：

国家

人物

时间

成就

作用地位

近代数学的建立

法国

笛卡尔

提出解析几何学

17世纪，数学的发展突飞猛进；把形与数统一起来，实现了从常量数学向变量数学的转折，使精密测量和变量计算成为可能。

英国

牛顿

提出微积分学

德国

莱布尼茨

牛顿力学

英国

牛顿

机械运动三大定律和万有引力定律

是对自然规律的理性概括，是近代科学形成的标志

电磁学

英国

吉尔伯特

《论磁体》

为制造发动机提供了可能，开辟了电的时代

丹麦

奥斯特

发现电流磁效应

英国

法拉第

用实验证明电磁感应现象

英国

麦克斯韦

建立系统电磁学理论

德国

赫兹

证明麦克斯韦的理论

化学

英国

波义耳

把实验方法引入化学

近代化学的创始人

法国

拉瓦锡

提出质量守恒定律

意大利

阿伏加德罗

提出分子概念

标志近代化学发展时期的开始

英国

道尔顿

创立原子论

俄国

门捷列夫

发现元素周期律

是无机化学的系统化和大综合

生物学

英国

哈维

血液循环理论

奠定了近代生理学的基础

瑞典

林奈

制定植物分类学

德国

施来登

提出细胞学说是植物的基本单位

德国

施旺

形成细胞学说

法国

马克

提出生物进化观点

英国

达尔文

确立进化论

是对生物学的大综合

法国

巴斯德

奠定微生物学的基础

物理学新时代

德国

伦琴

发现X射线

居里夫妇

提炼镭

德国

爱因斯坦

狭义和广义相对论

否定绝对时空观，发展了牛顿力学

一、近代数学的建立

1、解析几何学的创立。

解析几何学是法国著名哲学家、数学家笛卡尔于1637年创立的。他最早导入运动着的一点的坐标概念，指出了平面上的点和实数对(X，Y)的对应关系，提出对于一个二元方程F(X，Y)=0满足这方程的X，Y值无穷多，X，Y不同的数值所确定平面上许多不同的点，便构成了一条曲线。这样，就把过去数学里孤立着的两个研究对象“形”和“数”结合起来，并在数学中引入“变量”，完成了数学史上一项划时代的变革。正如恩格斯所说，“数学中的转折点是笛卡尔的变数。有了变数，辩证法进入了数学；有了变数，微分和积分也就立刻成为必要的了。”

2、微积分学的建立。

微积分学是英国科学家牛顿和德国科学家莱布尼茨于1665～1673年间，在前人研究的基础上，分别独立地创建的。牛顿从运动学的观点，莱布尼茨从几何的角度，分别研究得出了导数(求导数即微分学)、积分(求积分即积分学)的基本概念和运算法则，阐明了求导数和求积分是互逆的两种计算，从而建立了微积分的初步基础。微积分的产生，使精密的测量和变量计算有了可能；从微积分以后，数学开始进入一个新的以变数为主的领域，即“高等数学”。这不仅在数学史上而且在整个人类的认识史上都是一次巨大的飞跃。

二、牛顿力学体系的建立

1、牛顿力学体系的建立。

牛顿出身于一个贫苦的小农家庭，后以减费生进入剑桥大学，在他的舅父和老师的帮助下，成长为英国著名的物理学家、数学家、天文学家。牛顿在科学史上享有崇高地位，在自然科学领域内作出了奠基性的贡献。1687年，他发表了科学巨著《自然哲学的数学原理》，把物体的运动规律归结为运动三大定律和万有引力定律，由此建立起一个完整的力学理论体系，即牛顿力学体系(也称经典力学体系)。

2、牛顿力学体系建立的巨大意义。

牛顿力学体系正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，它把过去一向认为是截然无关的地球上的物体运动规律和天体运动规律概括在一个统一理论中，实现了自然科学的第一次理论性的大综合。这是人类对自然界认识的一个飞跃。牛顿力学是整个物理学和天文学的基础，也是现代一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。

3、本目小字写了海王星、冥王星的发现，旨在说明牛顿理论的预见性、科学性。利用万有引力定律可以计算天体的质量，海王星、冥王星的发现就是应用该定律取得重大成就的例子。

三、电磁学的成就

1、奥斯特发现电流的磁效应。

电和磁是两千多年前就已发现了的自然现象，但在19世纪以前，人们始终认为两者是互不相关的。1820年，丹麦物理学家奥斯特首次发现电流周围存在着磁场。在一次实验中，他在一根直导线的附近放了一枚小磁针，使磁针和导线平行，当导线中有足够强的电流通过时，磁针突然偏转，并与导线垂直，从而证明了电流周围存在着磁场。这就是著名的奥斯特实验。这一发现把电和磁联系起来，为电磁学的系统研究工作奠定了基础。此后，电和磁的研究在欧洲一些主要国家中迅速开展。

2、法拉第的电磁感应定律。

在奥斯特发现电生磁以后，英国物理学家、化学家法拉第就开始探索怎样“把磁转化为电”。经过10年的努力，终于在1831年通过实验发现了电磁感应现象：闭合电路中一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时，闭合电路中就有电流产生。1851年，他确立了电磁感应定律：电路中感生电动势Σ的大小，与穿过这一电路的磁通量Φ的变化率成正比。电磁感应现象的发现，是19世纪电磁学的辉煌成就，为制造发电机和电动机提供了理论基础，为人类开辟了一种新的能源，打开了电力时代的大门。但从法拉第实验到应用于生产的发电机，中间还经历了35年(1866年西门子研制成功自激直流发电机)。19世纪70年代，以电力的广泛应用为首要标志的第二次工业革命开始了，人类由蒸汽机时代跨进了电气化时代。从电磁学的实验和理论研究到电力时代的出现，生动地表明，科学对生产的发展，不仅能起直接的推动作用，而且已经走在生产的前面，起了指导作用。由此，我们也可以加深对邓小平同志提出的科技是第一生产力的观点的理解。本目小字叙述电能开发的重大意义，其目的也在于使学生加深对科技与生产关系的理解。

四、化学的进步

1、近代化学的创始人波义耳。

把英国科学家波义耳称为近代化学的奠基人，主要有三个理由：

第一，他于1661年出版了《怀疑的化学家》一书，最先认识到化学值得作为一门独立的科学进行研究，而不应仅仅从属于医学和炼金术，并指出化学必须依靠实验来研究和确定自己的基本定律。

第二，他把严密的实验方法引入化学，最先使用了石蕊试纸，在实验中使用了天平。

第三，他给元素下了一个清楚的定义。

2、拉瓦锡推翻燃素说。

17世纪末，普鲁士国王的御医斯塔尔提出“燃素说”，认为物质燃烧时放出由火的微粒构成的元素(即燃素)。这种对燃烧的错误解释统治化学界近百年。法国化学家拉瓦锡进行了大量的燃烧实验，于1777年提出了燃烧作用的氧化学说，推翻了燃素说，并第一次提出氧气(由希腊文“酸”和“生育”两字而来)这个名称。他在《燃烧概论》中提出，“燃烧时放出光和热”，“物质在空气里燃烧时吸收了空气中的氧”，从而揭开了燃烧之谜。拉瓦锡还精确地测定了氧化汞的合成与分解，发现把45份重的氧化汞加热完全分解后，恰恰得到了41?5份重的汞和3?5份重的氧，从而证明了化学反应中的质量守恒定律。他的理论使化学的发展步入正轨，使化学得到突破性的发展。

3、道尔顿提出科学的原子论。

1803年，英国乡村教师出身的化学家道尔顿提出了在实验基础上的原子论。他认为物质是由不可分割的原子构成的，原子在化学反应中的性质不变；每一种原子都有确定的原子量(道尔顿把最轻的氢原子的质量规定为1，并以此为标准来测定其他原子的相对质量，这种相对质量即元素的原子量)，每一种元素以其原子量为最基本的特征。后来，他还计算出许多元素的原子量。道尔顿的原子论，把古希腊哲学家的思想变成了科学的理论，开创了人类在物质认识方面的新纪元。

道尔顿原子论的局限性之一是忽略了原子与分子的区别。1811年意大利科学家阿伏加罗德提出了分子的概念，并阐明了分子与原子概念的区别和联系。至此，物质的分子—原子结构学说确立了，化学才取得了飞速的发展。

4、门捷列夫发现化学周期律。

俄国化学家门捷列夫的主要成就是发现化学周期律，揭示了各种元素的性质和原子量之间的周期关系。1869年他编制了第一张元素周期表，1871年又在此基础上制作了第二张周期表，并给出了周期律的定义：元素(以及由元素所形成的单质和化合物)的性质周期性地随着它们的原子量而改变。在制定周期表的过程中，他大胆地修订了一些元素的原子量数值，还预言了当时还没有发现的一些元素的化学性质，后来的发现证明了他预言的正确。周期律的建立改变了化学研究只限于对无数个别的、零散的事实作无规律的罗列的状况，是无机化学的系统化和大综合，对人工制取元素等科研工作和工农业生产的发展起了促进作用，并推进了核子物理学的建立。

五、生物学的巨大进步

1、哈维建立血液循环学说。

英国医生哈维是实验生理学的创始人之一，其最主要的成就是建立了血液循环学说。从1616年他就开始研究人体和动物的血液循环。他以大量的实验证实了人体和动物体内的血液循环现象，阐明了心脏肌肉收缩是血液流动的动力，血液经心脏推动，从动脉流向全身各部，再沿静脉返回心脏，如此循环流动不息。他还测定过心脏每搏的输出量，并指出心脏的左侧和右侧是互不相通的。哈维的血液循环学说，对破除中世纪的神学迷信、解放思想起了巨大作用。在此基础上，关于消化吸收、营养、生理化学等新陈代谢功能的研究开展起来，生理学从此确立为一门科学。

2、林耐制定植物分类法。

瑞典博物学家林耐自幼热爱植物，后赴荷兰学医，经营植物园。他创立了拉丁文“双名制”命名法，大大推进了植物分类的研究。他把植物分做纲、目、属、种，根据植物的花来分类，并把已知的植物分为“林氏24纲”。在1753年他出版的《植物种志》中，对5938种植物进行了分类和命名。林耐应用人为分类法和双名命名法，使杂乱无章的关于植物方面的知识形成了完整的系统。至19世纪，他的人为分类法才被自然分类法所代替。

3、细胞学说的创立。

细胞学说是德意志生物学家施莱登和施旺于1838～1839年建立的。该学说认为一切动物和植物都是由细胞组成，细胞是生命的基本单位，一切有机体都是由单一细胞发展而成的。这就揭示了所有生命现象之间的本质的统一性。恩格斯对细胞学说给予高度评价，把它列为19世纪自然科学的三大发现之一。

4、达尔文创立生物进化论。

英国博物学家达尔文1831年起乘英国海军勘探船“贝格尔号”，做了历时5年的环球科学考察，在动植物和地质方面进行了大量的考察和采集。他总结了前人在分类学、比较解剖学、地质古生物学和进化思想方面的成就，再加上自己亲身考察以及对大量动植物变异作的系统研究，形成了生物进化的理论。1859年出版了《物种起源》一书，系统地阐述了生物界千万种的动植物(包括人类)，都是由简单到复杂、由低级到高级进化而来的，创立了以自然选择、适者生存为基础的生物进化学说。它从根本上推翻了长期统治生物学研究的“神创论”思想，极大地震动了学术界，《物种起源》一出版，当天就被抢购一空。从此，达尔文的名字举世传扬。恩格斯对达尔文进化论给予很高的评价，认为它也是19世纪自然科学三大发现之一。一些权威的自然科学史认为，19世纪自然科学的最大成就就是进化论和电磁学的建立。

达尔文的《物种起源》一书系统地阐述了生物是由简单到复杂、由低级到高级进化而来的，创立了以自然选择、适者生存为基础的生物进化论学说。这一学说是对生物学理论的伟大综合，它从根本上推翻了长期统治生物界的“神创论”，成为19世纪自然科学的三大发现之一，为马克思主义提供了自然科学的理论依据。

5、巴斯德奠定微生物学的基础。

巴斯德是法国生物学家、化学家。1854年他在法国葡萄酒产地里尔，任里尔大学理科系主任。应酒厂老板的邀请，研究葡萄酒变质的原因，发现是由一种微生物(醋酸菌)引起的，于是建议采用缓慢加热杀死微生物的办法(后被称为巴斯德消毒法)来解决。这种消毒法很快应用于啤酒、葡萄酒、牛奶的生产以及医疗外科。60年代，他在研究蚕病、鸡霍乱、炭疽病和狂犬病中，证实了传染病是由病源微生物(病菌)引起的，并找到了用接种疫苗的方法来预防疫病。巴斯德对细菌学、免疫学的研究，奠定了微生物学的基础。

六、物理学的新时代

1、伦琴发现放射现象。

德国物理学家伦琴的最大成就是发现并深入研究了X射线(后人为纪念他，也称伦琴射线)。1895年底，为研究阴极射线，他在用黑纸密封的克鲁克斯管做放电实验时，发现克管附近的一个涂有铂氰化钡的荧光屏发出闪烁的微光。他一连几个星期在实验室里工作，做了许多实验以确定这种“放射作用”的各种性质，随后写出论文《一种新的射线》，并将这种新射线命名为“X射线”。伦琴的这一发现，成为人类探索原子内部的微观世界的重要开始。X射线的应用也很广，如在科研中用于晶体结构的研究。在工业上用于金属探伤、在医学上用于透视等。因发现X射线，伦琴获得1901年诺贝尔物理学奖，成为第一位获得诺贝尔奖的物理学家。

2、居里夫妇发现放射性元素镭。

法国物理学家皮埃尔·居里及其夫人玛丽·居里，在法国物理学家贝克勒尔发现放射性物质铀(1896年)以后，对放射性现象进行了深入的研究。1898年7月，他们从铀沥青矿中含铋的部分发现了一种新的放射性元素，命名为“钋”(以纪念居里夫人的祖国波兰)；同年12月又在含钡的部分发现了另一种新的放射性元素“镭”，其放射性强度要比纯铀强900倍。以后，他们又在极其恶劣和简陋的条件下，不顾个人健康，艰苦工作了整整4年，终于在1902年从数吨铀沥青矿渣中提炼出微量的氯化镭，并初步测定出镭的原子量是225。居里夫妇由于发现放射性元素钋与镭等重要成就，而与发现放射性铀的贝克勒尔共同获得1903年的诺贝尔物理学奖。

3、爱因斯坦提出相对论。

德国出生的犹太血统美国物理学家爱因斯坦，是20世纪最伟大的科学家。19世纪末，由于电磁学方面一系列的新发现、新实验同经典物理学理论发生了矛盾，物理学出现了危机。当时老一辈物理学家都企图用修补漏洞的办法来维护经典理论的框架。科学界中一个默默无闻的小人物爱因斯坦，敏锐地意识到只有对物理理论的基础进行根本性的变革，才能解决这一危机。1905年，年仅26岁的爱因斯坦发表《论动体的电动力学》，创立了狭义相对论。其要点是：第一，否定了牛顿的绝对空间和绝对时间观念，指出时间、空间与物质运动不是各自孤立存在的，时间和空间是随着物质的运动而变化的，物质的质量也是随运动速度的变化而变化的。这样，该理论就揭示了空间、时间、物质、运动之间的本质上的统一性，把牛顿的力学理论作为一种特殊情况(当运动速度远比光速低的时候)概括在内，从而建立了一个既适用于宏观、低速，又适用于微观、高速的运动理论。第二，根据狭义相对论的原理，认为质量和能量之间有密切的关系，并推导出著名的质能关系式E=mc2，即物体的能量等于质量与光速(每秒钟30万千米)平方的乘积。这一质能转化原理揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密，为原子能的利用奠定了理论基础。1915年爱因斯坦又创立了广义相对论(1916年完成了总结性论文《广义相对论基础》)，进一步揭示了时空结构(四维空时)同物质分布的关系，指出了物质间所存在的万有引力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀(即时空弯曲)而引起的。相对论的提出是物理学思想的一场重大革命，相对论既是原子内部的微观物理学的基础，也是天体物理学和宇宙学的基础。相对论的提出，使爱因斯坦成为继牛顿之后世界上最伟大的理论物理学家。

爱因斯坦的相对论提出以后，牛顿力学是否失去了光辉

爱因斯坦的相对论和牛顿力学体系的关系。

①牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。

②爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观，指出时间和空间不是绝对不变的，它们随着物质的运动而变化，物质质量随运动速度的增大而增加。爱因斯坦还提出质能转化原理，加深了人们对物质和运动的认识。

相对论出现以后，牛顿力学并投有失去光辉，因为：

(1)牛顿在人类科学史上作出了杰出贡献，他的力学体系一直被称作近代科学形成的标志。

(2)爱因斯坦只是否定了牛顿的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立的时空论，同时也发展了牛顿力学，牛顿力学只是相对论力学在低速运动状态时的一个特例。而牛顿创造的概念至今仍指导着我们的物理学思想。牛顿提出的关于运动的三个定律，仍是整个力学的基础。

19世纪自然科学的三大发现：细胞学说、进化论、能量守恒定律

分析：近代自然科学发展的原因、作用、认识

原因：

资本主义创造的物质文明奠定了近代自然科学的物质基础

经济上的需要是近代自然科学发展的主要动力

面对现实，重视实践和理性的风气推动了自然科学的发展

作用：

科学反作用于生产，指导技术改革，开发自然资源，创造了大量的物质财富

启示认识：

近代自然科学的发明都历经了长期的、曲折的复杂过程，是一代又一代勇于献身的科学家不断奋斗、不懈努力的结晶。

近代自然科学是在资本主义创造的物质文明的基础上发展的，社会经济的需要是科学发展的主要动力。

自然科学的成就反作用于生产，指导技术革命、开发自然资源，为社会创造了巨大的物质财富。因此，科技是第一生产力。

自然科学在反对封建迷信的斗争中，又起到了巨大作用。

理解和认识自然科学与资本主义经济发展、资产阶级思想之间的辩证关系。

近代自然科学是资本主义经济发展的结果，经济上的需要是科学发展的主要动力，为科学的发展提出越来越多的新课题和更有利的条件；科学又反作用于生产，对社会生产力的发展起着越来越大的推动作用，为资本主义制度的巩固和完善提供了更强大的物质基础。近代自然科学为反对封建迷信，为启蒙思想甚至科学社会主义的产生提供了科学依据。

自然科学的重大理论突破在现代社会发展中的先导、革命作用。

在18世纪工业革命时期，是“生产手段的革命”促进生产力发展进而导致社会变革，随后，自然科学的革命作用日益重要。自然科学理论的突破导致技术革命，新技术与生产结合，促进社会生产力的发展。自然科学发现了新的物质，揭示了新的规律，导致了一些全新的生产部门的产生。科学技术成为现代生产力的先导。

认识近现代自然科学发展的三个阶段。

近现代自然科学的发展，大体经历了三个阶段：

①兴起阶段：17世纪近代数学建立、牛顿力学体系创立、近代化学创立、近代生物学创立等，都体现了这个阶段的特点。

②综合化阶段：19世纪前期电磁感应现象的发现，综合了电和磁的关系，并取得了电磁关系研究的飞跃。分子－原子结构学说的确立、化学元素周期律的发现、达尔文生物进化论的提出、爱因斯坦相对论的创立等，都是各学科发展过程中综合化的表现。

③飞跃阶段：20世纪四五十年代新技术革命兴起，科技的各个领域都有突破性的进展，而且整体化、综合化的程度更高，出现了许多新科学。

高二历史上册《自然科学》复习学案

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高二历史上册《自然科学》复习学案

第五章17世纪至20世纪初的自然科学和文学艺术

第一节自然科学

一、近代数学的建立：

（一）历史转折：常量数学—变量数学（初等数学—高等数学）。这是人类认识上的一次巨大的飞跃。

（二）代表人物及成就：

1、笛卡尔（法）——解析几何学（把变量引进了数学，数形统一）

2、牛顿（英）和莱布尼茨（德）——微积分学（使精密的测量和变量计算有了可能）

二、牛顿力学体系的建立：

（一）成就：《自然哲学的数学原理》——运动三定律和万有引力定律

（二）地位：近代科学形成的标志；人类认识史上第一次对自然规律的理论性概括和综合。

三、电磁学的成就：

（一）吉尔伯特（英）——发表了《论磁学》一书（1600年）

（二）奥斯特（丹）——发现了电流的磁效应。

（三）法拉第（英）——实验证明了电磁感应现象（1831年）

（四）麦克斯韦（英）——建立了系统的电磁学理论（19世纪60年代）

（五）赫兹（德）——证明了麦克斯韦的理论。（1888年）

电流的磁效应和电磁感应现象的发现，是19世纪电磁学的辉煌成就，它为开辟人类生活的新时代——电的时代创造了条件。

四、化学的进步：

（一）波义耳（英）——英国科学家把严密的实验方法引入化学(17世纪，近代化学创始人)

（二）拉瓦锡（法）——（1）推翻“燃素说”（2）提出质量守恒定律的第一人（化学发展步入正轨）

（三）道尔顿（英）——原子论的创立（标志着近代化学发展时期的开始）

（四）阿伏加德罗（意）——提出了分子的概念

（五）门捷列夫（俄）——发现元素周期律（19世纪60年代末）

五、生物学的巨大进步：

（一）哈维（英）——建立了血液循环学说（17世纪早期）

（二）林奈（瑞典）——制定了对植物的分类法（18世纪）

（三）施来登和施旺（德）——细胞学说确立（19世纪早期）

（四）拉马克（法）——提出生物进化的观点（19世纪早期）

（五）达尔文（英）——确立了进化论（提出生物生存斗争和自然选择原理）（19世纪中期）（细胞学说、进化论、能量守恒定律为19世纪三大发现）

（六）巴斯德（法）——奠定了微生物学的基础（19世纪60年代）

六、物理学的新时代：

19世纪晚期至20世纪早期，物理学发生了革命性变化

1、伦琴（德）——发明“X设线”

2、居里夫人——提炼出镭（发射性元素）

3、爱因斯坦（德）——相对论（E=mc）

七、科学发展的基本条件

1、资本主义创造的物质文明为基础

2、相对稳定的社会环境和良好的政治体制

3、思想解放

4、继承与创新

5、科学家艰苦探索

八、科学发展的影响

1、科学是社会生产力，创造物质文明

2、冲击动摇封建迷信思想

3、促进世界整体化

文章来源：http://m.jab88.com/j/93562.html

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