《科学技术概论》复习题参考答案

《科学技术概论》复习题参考答案一、填空题：导论1、科学不仅是一种知识体系，同时也是一项基本的社会事业和一种社会发展过程。2、科学主要回答自然事物本身“是什么”、“为什么”；而技术则是改造和控制自然。3、一般认为科学中心经历几次转移，其顺序是：意大利、英国、法国、德国、美国。第一篇近代科学技术1、14—15世纪欧洲，文艺复兴、宗教改革和地理大发现为近代科学的诞生创造了条件。2、牛顿力学是整个近代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、近代科学史上物理学已完成了几次大综合。第一次是牛顿力学、第二次是能量守恒定律、第三次是麦克斯韦的电磁学理论。4、17世纪上半叶，笛卡尔创立了解析几何，推动了数学的发展乃至整个自然科学的发展。5、英国的化学家玻意耳提出了元素的定义，把化学确立为一门科学。法国的拉瓦锡否定了“燃素说”，建立燃烧的氧化理论。6、荷兰人惠更斯创立了光的波动说。1785年法国人库仑提出了库仑定律，使电学进入定量研究阶段。7、在科学方法上，培根强调观察和实验，笛卡尔推崇理论思维。伽俐略提出理想实验方法。惠更斯阐述了假说的作用。牛顿提出分析和综合方法。8、18世纪60年代以英国的凯伊发明了飞梭为导火索开始了第一次产业革命，以瓦特发明的蒸汽机为重要标志。9、1709年，英国的比达父子发明了用焦炭炼铁的方法。1814年英国人史蒂芬森发明了火车。10、18世纪，法国在分析力学方面的工作是首屈一指的。11、19世纪下半叶，康德和拉普拉斯先后提出了太阳系形成的星云假说。英国人赫歇尔发现了天王星，并把人们对天空的认识扩展到了银河系。12、19世纪初，地质学之父史密斯的主要贡献是提出了化石层序律。古生物学家居维叶提出了地质变动的灾变论。13、1865年，德国的克劳修斯提出了“熵”的概念。把热力学第二定律推广到整个宇宙，提出了“热寂说”。14、1803年英国人道尔顿提出了原子论，1811年意大利人阿佛伽德罗提出了分子论。1828年，德国人维勒成功合成尿素。李比希提出基团理论奠定了有机化学基础。15、德国植物学家施莱登和动物学家施旺于1839年先后创立了细胞学说。16、关于进化论，法国人拉马克的进化原则是用进废退和获得性遗传。英国人达尔文的进化理由是物竞天择，适者生存。17、1885年德国的戴姆勒和本茨以汽油机为动力制成了最早实用的汽车。1888年英国人发明了充气轮胎。1913年美国人福特发明了流水汽车生产线。18、第二次工业革命的特点之一就是科学与工业的紧密结合，有机化学之父李比希创办了吉森实验室，美国第一个工业实验室是大发明家爱迪生创办的。19、在工程管理和军事国防系统中系统工程侧重处理战略性的全局问题，运筹学侧重战术性的具体问题。20、美国的重大发明有：1793年惠特尼发明轧花机。1807年富尔顿发明汽船。1831年麦考密克和赫西发明马拉收割机。1844年画家莫尔斯发明电报。1876年贝尔发明电话。1879年爱迪生发明白炽灯。1903年莱特兄弟发明滑翔机。1906年福雷斯特发明了真空三极管。1910年建成第一个电台。1929年发明彩电。1945年莫尔小组成功试制出第一台电子计算机。1948年贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿发明晶体管。1960年梅曼发明激光。第二篇第二篇现代自然科学第五章物理学革命及其影响1、1887年美国的迈克尔逊和莫雷实验否定了绝对静止的以太存在，导致了相对论的诞生。2、爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设是狭义相对性原理和光速不变原理；广义协变原理是说自然定理对于任何参照系都应具有相同的数学形式。等效原理是说，非惯性系可以用一个内部存在一均匀引力场的惯性系等效。3、狭义相对论的核心是洛仑兹变换。狭义相对论认为同时是相对的，运动的长度缩短，运动的时钟变慢。狭义相对论推出质能公式为E=mc2公式。4、19世纪末，普朗克提出了能量子假说，解决了黑体辐射现象这朵乌云，宣告了量子理论的诞生。5、光和实物粒子都具有波粒二象性。能量E动量P与频率ν和波长λ的关系是：E=hν；P=h/λ6、海森堡的测不准关系实际上是对玻尔的互补原理的定量化，是说有些物理量不能同时精确测定，因此在微观领域引用宏观量（经典概念）会引起冲突。这导致一件非常有趣而又费解的事，即微观粒子的轨道概念无意义。7、根据量子力学，原子中的电子状态需要有四个量子数ｎ、ｌ、ｍl、ｍs描述，电子的能量由量子数ｎ确定。8、化学键有三种基本类型：离子键、共价键、金属键。其中共价键的本质乃是电子云的重叠。第六章宇观世界探索1、太阳质量ｍ☉=1.99×1030kg，1AU=1.5×1011m。1pc=2.06×105AU=3.26ly2、哈勃定律为ｖ=H0ｒ。类星体是所谓目前观测到的具有最大红移的天体，因此离我们最遥远。宇宙的年龄约为150亿年。3、1948年伽莫夫提出了大爆炸宇宙论，其预言了背景辐射，被观察所证实，但目前奇点问题仍未解决。4、哈勃把星系分成椭圆星系、旋涡星系和不规则星系三大类。5、当恒星中心温度达到700万K以上时，开始氢聚变为氦，形成了正常的恒星，进入了主序星阶段。6、恒星的归缩由其质量决定，对于小于1.44倍太阳质量的所谓钱德拉塞卡极限的恒星，其结局为白矮星；质量大于它小于2.4倍太阳的恒星最终结局是中子星，再大的恒星变成黑洞。7、太阳系大小为40AU。行星运动具有：共面性、近圆性和同向性，，距离分布符合波特定则。第七章深入微观世界和追求物质的统一性1、19世纪末物理学的三大发现是X射线、天然放射性和电子。2、一切粒子都有反粒子，反粒子的质量、寿命、自旋等性质是相同的，只是电荷或磁矩相反。3、强力：电磁力：弱力：引力=1：10-2：10-5：10-40。4、强力的传播子是胶子，弱力的传播子是中间玻色子。，电磁力的传播子是光子。5、强子由夸克组成，介子由一个夸克和一个反夸克组成，重子是由三个夸克组成。6、1954年杨振宁和米尔斯提出了规范统一场理论，目前弱电统一理论已取得成功。强弱电三者的统一理论称大统一理论；四种力的统一理论称超大统一理论。7、对称性是指物理规律在一定变换下的不变性，往往与时间空间的某种属性有关。时间和空间具有均匀性。时间平移的不变性导致能量守恒定律，空间旋转不变性导致角动量守恒定律。第八章地球系统科学、生态学和环境科学1、地球系统科学将大气圈、水圈、岩石圈、生物圈作为一个相互反作用的系统，研究其间的物理、化学和生物的过程。1992年联合国《21世纪议程》将它作为可持续发展战略的科学基础之一。2、生态系统的物质和能量流动理论认为：进入任何一个营养级的物质和能量只有一部分转移到次一级生物即十分之一定律。将光、食物这样高效能量降低为热这样的低效能量。3、世界自然保护大纲的三大目标是①保护过程和生命支持系统②保护遗传基因的多样性③保护现有物种，促进生物资源的可持续利用。4、生态系统是一个开放系统，只有物质、能量的输入和熵的排出，开放系统便可维持平衡。第九章生命科学与智能探索1、现代遗传学的奠基人是奥地利的孟德尔，摩尔根系统论述了基因理论。在量子力学的创立人薛定谔发下，克里克和沃森建立了DNA模型。2、遗传信息从DNA传递给RNA再从RNA传递给蛋白质的过程，以及DNA的复制，刻划了基因调节和控制的机制这被称为“中心法则”。3、超循环理论说：生命体系中，蛋白质是代谢物质，核酸是遗传物质。离开了核酸的信息蛋白质不能合成，离开了蛋白质，核酸不能完成复制。它们形成了封闭循环。4、20世纪80年代科学家发现RNA自身可以起蛋白质的作用，可以在没有蛋白质的帮助下自我复制。5、蛋白质是由20种氨基酸按一定的顺序连接而成的。估计地球上蛋白质种类可达1010~1012种。6、64种密码中，3个是合成蛋白质的终止密码它们是UAG、UAA、UGA。另一个AUG是合成蛋白质的起始码。7、人脑有1000亿个神经元，神经元由细胞体、树突、轴突三部分组成，神经元与神经元之间的接触点称突触，该处输送化学递质分子。8、人工智能理论的奠基人是英国的图灵，人工智能主要有两个学派：符号主义学派已取得很大成就，冯·诺依曼型计算机的成熟是其标志；而“脑型”计算机是联接主义学派理论的产物。分布性、并行性和连接性是这种计算机的主要特征。第十章系统科学与探索复杂性1、系统论创始人贝塔郎菲认为“系统”即有相互作用的元素的综合体。系统的功能即取决于系统的要素，又取决于系统的结构。2、有生命活力的系统必备的基本原则有：整体性原则、层次性原则、有序性原则和开放性原则。3、运用系统方法研究问题，霍尔提出三维结构方法，这三维分别为逻辑维、时间维和知识维。4、信息本质上讲是标志事物存在及其关系的属性，就认识意义而言，信息是认识主体接收到的可以消除对事物认识不确定性的新内容和新知识。5、控制论中反馈主要是负反馈，它是通过输出返回输入反抗系统偏离目标的运动，使系统趋于稳定。6、自组织理论刻划客观事物的结构化、有序化的过程。系统可能实现自组织的主要原因是系统中存在非线性的相互作用。7、只有开放系统，才能从外界输入负熵流来抵消系统本身的熵增。才可能使系统从无序走向有序或使系统保持有序状态。8、协同学认为自组织的形成是通过子系统之间的协同作用实现的，有两种协同作用一是序参量与其他参量之间的合作关系和作用，一种是序参量之间的合作关系和作用。9、混沌具有三个具体特征：①内在随机性，②初值敏感性，③非规则的序。10、点、线、面、体分别可看成0、1、2、3维的。根据维数的定义式D=lnk/lnλ，D为分数称为分维。（λ为线度放大倍数，K为体积放大倍数）11、具有分数维的形状称为分形，它具有无穷嵌套自相似结构。第三篇第三篇当代高技术第十一章当代高技术的崛起及其特点1、高技术是指比其它技术更高的科学输入的某些技术创新。2、比较公认的六大高技术领域有信息、能源、材料、空间、海洋和生物新技术领域。3、1942年世界上第一座原子能反应堆的建立成了现代高新技术的标志。第十二章略第十三章生物技术1、酶是一类具有特殊催化能力的蛋白质；酶工程主要利用酶来催化化学反应高效地获得所需的产品的一门技术，其中固定化酶技术是酶工程的核心。2、发酵工程是利用微生物来生产有用物质的技术，主要有菌体细胞以及其代谢产物的利用。3、微生物发酵生产蛋白质的速度比植物快500倍，比动物快2000倍。因此利用发酵工程进行单细胞蛋白的生产前景十分诱人。4、细胞工程分细胞培养、细胞融合、和细胞亚结构移植。5、目前已经证实植物细胞具有全能性。克隆泛指无性繁殖。目前动物克隆技术实际上属于细胞亚结构移殖技术。6、获得目的的基因方法有：①从生物基因组中分离，一般用限制性内切酶切下目的基因的DNA片断；②逆转录合成；③人工合成。7、基因疗法主要有：①跟踪体内细胞，②治疗疾病，③预防疾病。其中，由于基因长期表达产物是较难解决的问题，因此基因疫苗技术可能最早成熟。第十四章新材料、新能源技术1、新材料主要包括新型金属材料、新型无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和光电材料。2、高分子合成材料可分：化学纤维、合成橡胶、塑料三类。3、人类利用能源经历了3个时期，即柴草、煤炭和石油时期。新能源指两类，即①刚认识的能源，②用新技术开发的古老能源。4、地球表面的太阳能总能量为8×1013KW。目前全世界总能耗约为5×109KW，相当于石油近100亿吨。非晶硅薄膜很可能成为太阳能电池材料的主体。5、约有2%的太阳能变成风能，风力发电的优点是简单易行、投资小，无污染、资源丰富。6、每年植物固定的太阳能相当于约700亿吨石油。生物能的利用除了直接燃烧生物质外，还有利用微生物制酒精、沼气和氢。氢燃料电池将是绿色汽车首选能源。7、海洋能主要有潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能。8、非再生能源近100%是核聚变能。将海水中的氘全部利用可供人类使用数十亿年，而石油只供约40年，天然气约60年，煤可供约500年，铀可供几万年。9、核能的利用目前已占世界能耗的60%，核反应堆分热中子和快中子堆。10、实现核聚变的可能方式有磁约束和惯性约束两种。著名的托卡马克