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| 相对论剧场 |
说明:相对论剧场
介绍: 广义相对论的基本论点是:引力来源于弯曲。正是太阳或曰其质量,引起或迫使其周围的空间发生了弯曲(或者说产生了引力)。正是"空间弯曲"影响着行星和光的运动。使它们不是按照牛顿力学所描述的方式,而是不得不按照现在实际存在的方式,沿着这一弯曲时空中所可能的"最短"的路线而运动; 水星进动现象是"弯曲空间"的最有利证据,爱因斯坦利用广义相对论成功地解释了它的"近日点"会不断移动的现象,成为广义相对论的有力支柱; 光线偏折现象,1919年5月29日,两支观测队利用日全食观测到光线经过太阳附近时发生偏折,从而实证了弯曲时空观; 引力红移现象,广义相对论还预言,光在引力场中传播时,它的频率会发生变化,从巨大星体上某一种元素发出来的光将比地球上同种元素发出来的光颜色变红,这就是所谓光的引力红移。 量子论的历程 1)量子论的历程--1900年普朗克所提出的能量量子化假设,开启了科学家们探索量子论的历程。量子是什么呢?简单地说,它就是自然的一种本性--分立性或非连续性,而量子的历史就是人们研究这种非连续性的探险历程。 2)连续与不连续--根据我们熟悉的经典理论,任何过程的能量变化都是连续的,普朗克能量子的存在打破了一切自然过程都是连续的经典定论,第一次向人们揭示了自然的非连续本性。物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量。 3)波粒二象性--我们将原子看成是实实在在的微粒,但它们还具有波的特性;我们总认为所有事件都象钟表那样精确运行,但测不准原理却说,世界存在着内在的不确定性。 经典物理实验室 当人们普遍接受道尔顿提出的近代原子论后,一个新问题又向科学家提出了挑战:原子内部又是如何的呢?科学家们设计了许多巧妙的实验,如阴极射线实验、α粒子散射实验、威尔逊云雾室……他们从实验事实出发,结合经典物理学的理论推理,逐步加深了对微观世界的认识。经典物理学对微观世界的描述能够成功说明一些实验事实,但是与另一些实验事实不相符合。要进一步认识微观世界,科学家还要另辟蹊径。 孟德尔与基因的发现 1856年,奥地利的孟德尔在修道院中开始了长达8年的豌豆杂交实验。在此期间,他尽可能多地观察和统计,在一次实验中,他竟仔细观察并统计了7,324株豌豆!孟德尔发现,豌豆的一些性状,如红花和白花,在杂交后代中存在一定比例关系。他认为,这是遗传因子在起作用,遗传还遵循孟德尔定律: 遗传是公正平等的,每个遗传因子均有50%的遗传机会。 遗传因子的结合是自由的,两两结合的机会符合统计规律。 但是,遗传因子是什么,它又"躲"在哪里呢?孟德尔并没有做出回答。 摩尔根与基因的发现 1910年,美国遗传学家摩尔根在一群红眼果蝇中,发现一只雄性白眼果蝇,他让这只果蝇与红眼雌果蝇交配,结果子二代的白眼果蝇全部是雌性的。显然,决定白眼性状的基因应当与决定性别的基因有联系。由于在此之前已有实验证明,性别由染色体决定,所以,摩尔根得出结论:基因住在染色体上。人们终于明白,染色体就是基因的载体! 摩尔根被尊为细胞遗传学的创始人,并于1933年获得了诺贝尔生理学或医学奖。但是,基因究竟是不是一种物质实体呢?这个谜语还需后人来解答。 格里菲斯与基因的发现 格里非斯在1928年开展了肺炎双球菌转化实验。他发现肺炎双球菌的两种菌株,一种为R型,外面没有荚膜,注入小鼠后小鼠正常;另一种是 S型,外面有一层多糖类荚膜,光滑,注入小鼠后很快导致小鼠死亡,加热杀死后注入小鼠,小鼠正常。如果将S型菌株杀死,与活的R型细胞一起注入小鼠,R型菌可以转化为S型,而且可以传代,这表明S型肺炎双球菌具有转化物质,能够进入R型细胞,引起稳定的遗传变异。 1944年美国细菌学家艾弗里及其同事进行的肺炎球菌实验,用致死菌株的细胞膜、蛋白质和DNA分别试验,只有DNA可以完成转化。他们认识到,DNA就是遗传物质,而过去则认为蛋白质是遗传的基础。所以,有人称艾弗里的实验标志着DNA"黑暗时代"的结束和"分子遗传学"的开始。还有人称,艾弗里是分子遗传学的鼻祖。 蔡斯与基因的发现 1952年美国微生物学家赫尔希和蔡斯等人进行了噬菌体感染研究。当人们为艾弗里的实验而激烈争论时,赫尔希等人在考虑,能否将蛋白质和DNA完全分开,单独观察DNA的作用呢?关于噬菌体的研究证实,进入细菌细胞的噬菌体是核酸;进而说明,携带遗传信息的是核酸,而不是蛋白质。噬菌体的DNA不但包括噬菌体自我复制的信息,而且包括合成噬菌体蛋白质所需要的全部信息。此后,再也无人怀疑DNA是遗传物质了。 华生、克里克与基因的发现 DNA双螺旋模型 1953年4月,英国物理学家克里克和美国分子生物学家沃森提出了脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋梯形结构模型。双螺旋结构中,碱基的平面垂直于纤维结构长轴,每一条链上的碱基顺序都是同另一条链互补的,腺嘌呤同胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤同胞嘧啶配对。 DNA双螺旋结构的发现是20世纪生物学领域最伟大的成就之一,"在整个生物学史上与DNA双螺旋结构的发现相比,几乎没有更为决定性的突破。" 此外,克里克在1957年提出了中心法则,并在三联体密码的破译做出了重大贡献。 耐盐作物 栽培作物中,大多不耐盐,更不可能在海边滩涂种植。在人口不断增加、耕地日趋减少、淡水资源严重不足的情况下,运用现代生物技术培育耐盐作物成为重大课题。科学家们从耐盐的红树等植物中发现并克隆了多种与植物耐盐性相关的蛋白质和基因,利用转基因技术将耐盐基因转入西红柿、茄子、辣椒等作物中,并取得了成功。 多利羊与克隆 1996年,一只名叫多莉的羊羔降生成为科学创造的奇迹!科学家从一只白色绵羊身上取下乳腺细胞,从另一只黑面绵羊体内取得卵细胞,并将卵细胞的细胞核(DNA的载体)除去。科学家把乳腺细胞放入去核的卵细胞中,使两个细胞合而为一,然后,再将合成的细胞植入黑面母羊体内。4个月之后,这只举世震惊的多莉终于诞生了。 科学家使动物的体细胞可以形成遗传上与亲体完全系统的新个体,突破了自然界哺乳动物的繁殖限制,具有划时代的科学意义。 加速器探索微观粒子的奥秘 打碎粒子,就能揭开其内部的奥秘,这是一个普通的道理。但是,要打碎原子核却不容易,因为原子核内部结合得非常紧密,要"打碎"它们需要极大的"力量"。加速器,能使微观粒子运动速度加快,当高速粒子相互碰撞时,就会获得打碎原子核所需要的能量。以速度来获取能量,正是科学家了不起的设想。人们利用加速器相继发现了许多放射性同位素和人造元素,发现的基本粒子有400余种。 |
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