Red de conocimiento informático - Conocimiento informático - Shandong Zhongjie Tecnología de programación Co., Ltd.

Shandong Zhongjie Tecnología de programación Co., Ltd.

12 de los logros científicos y tecnológicos más deslumbrantes del siglo XX.

Wang Hesheng

El siglo XX es un siglo de rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología. Los logros tecnológicos y la riqueza material creados por la humanidad en este siglo superan los de cualquier época anterior. Son factores decisivos para promover el desarrollo económico y social sostenible y han cambiado y seguirán cambiando la faz del mundo. Algunos de ellos son reconocidos como grandes logros en la comunidad científica y tecnológica y siempre brillarán en la historia de la humanidad.

Dos grandes logros de la revolución científica de principios del siglo XX.

La ciencia del siglo XX se desarrolló sobre la base de los principales logros teóricos del siglo XIX, como la termodinámica y el electromagnetismo, el atomismo químico, la evolución biológica, la teoría celular, etc. Los tres grandes descubrimientos del siglo XIX (rayos X, radiactividad y electrones) desencadenaron una revolución en la física en los primeros 30 años del siglo XX, dando origen a la teoría de la relatividad y a la mecánica cuántica, que se convirtió en precursora y fundamento de la Desarrollo científico en el siglo XX.

1. Teoría de la Relatividad

En 1905, a la edad de 26 años, Einstein, el mayor genio científico del siglo XX, creó la teoría especial de la relatividad y propuso un nuevo concepto. del espacio y del tiempo y de la masa (m) La relación de equivalencia de la energía (e) e = mc2 (aquí la velocidad de la luz c = 3×108m/s) abre el camino para la aplicación teórica de la energía atómica.

Sobre e = mc2, es decir, la energía almacenada en un objeto es igual a la masa del objeto multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz, lo cual es inimaginable. Por ejemplo, la energía convertida completamente por 1 gramo de material equivale a toda la energía térmica liberada al quemar 36.000 toneladas de carbón en circunstancias normales, es decir, la masa de 1 gramo equivale a 25 millones de kilovatios-hora de electricidad; energía.

En 1915, Einstein fundó la teoría general de la relatividad, que reveló profundamente la conexión interna entre el tiempo, el espacio, la materia y el movimiento: el espacio y el tiempo cambian con la distribución de la materia y la velocidad del movimiento. Se ha convertido en una de las teorías básicas de la física moderna.

A partir de 1923, Einstein dedicó el resto de su vida a la exploración de una teoría de campo unificado, intentando establecer una teoría de campo unificado que incluyera tanto el campo gravitacional como el campo electromagnético. Aunque fracasó, él y Mills crearon la "ecuación de campo de Yang-Mills" en la década de 1950 y desarrollaron la llamada teoría del "campo de calibre", haciendo realidad la teoría del campo unificado soñada por Einstein basada en el campo de calibre.

2. Mecánica cuántica

En 1900, Planck fundó la teoría cuántica y propuso el nuevo concepto de que la energía no es infinitamente divisible y que los cambios de energía son discontinuos. En 1905, Einstein propuso la teoría cuántica de la luz, revelando la "dualidad onda-partícula" de la luz. En 1913, Bohr introdujo el concepto de cuantificación en la teoría de la estructura atómica. En 1923, De Broglie propuso la teoría de las ondas materiales. En 1925, Heisenberg y Schrödinger establecieron la mecánica matricial y la mecánica ondulatoria, respectivamente. En 1928, Dirac, de 26 años, propuso la ecuación de movimiento relativista de los electrones en el campo electromagnético y la forma original de la teoría cuántica de campos, que logró avances significativos en la mecánica cuántica, incluidas las fuerzas matriciales y la mecánica ondulatoria.

El establecimiento de la mecánica cuántica a finales del siglo XX fue otro avance revolucionario en la física clásica tras el establecimiento de la teoría de la relatividad entre 1905 y 1915. Reveló con éxito las leyes básicas del mundo material microscópico, aceleró el desarrollo de la física atómica y la física del estado sólido, preparó la base teórica para la física nuclear y la física de partículas y promovió el surgimiento de la teoría de los enlaces químicos y la biología molecular. Por lo tanto, se puede decir que la mecánica cuántica es la teoría científica más abundante del siglo XX y todavía tiene una gran vitalidad en la actualidad.

Cinco logros científicos importantes de mediados a finales del siglo XX

Desde la década de 1930, la estructura básica de la materia, los campos de calibre, BIGBANG, la estructura de doble hélice de las moléculas de material genético, teoría de placas, teoría de la información y teorías como la cibernética y la teoría de sistemas se han ido estableciendo sucesivamente, ampliando aún más la visión humana a campos macro y micro más completos y convirtiéndose en una enorme fuerza impulsora para el progreso de la civilización humana.

1. La estructura básica de la materia

Desde la antigüedad, la gente ha estado discutiendo de qué está hecha la materia y si existen unidades básicas comunes. Hasta finales del siglo XIX, la gente pensaba que el mismo primitivo era el átomo.

En 1911, Rutherford descubrió que hay un núcleo dentro del átomo; en 1913, Bohr señaló que dentro del núcleo se producían cambios radiactivos, dando lugar así a la física nuclear, que estudia la composición, los patrones de cambio y las fuerzas internas de unión del núcleo.

En 1932, Chadwick descubrió el neutrón. Desde entonces, la gente se ha dado cuenta de que varios átomos están compuestos de electrones, protones y neutrones, por lo que estas tres partículas y fotones se denominan partículas elementales.

Sin embargo, las partículas elementales no son "elementales". Por un lado, se han ido descubriendo nuevas partículas elementales, como positrones, neutrinos y mesones, y por otro lado, las partículas elementales también tienen sus estructuras internas; Desde la década de 1960, el modelo de quarks y el modelo de estratones de estructuras de partículas elementales han ido apareciendo uno tras otro, haciendo que una nueva disciplina independiente nacida a finales de la década de 1940: la física de partículas elementales (también conocida como física de altas energías) siga en ascenso y sea fructífera. .

2. La teoría del Big Bang

El estudio de la cosmología moderna tuvo su origen en Einstein. Después de crear la teoría general de la relatividad en 1915, la utilizó para examinar la estructura del universo y en 1917 propuso modelos de universo finito e infinito. En 1922, Friedman propuso un modelo de universo no estático, creyendo que el universo podía expandirse. En 1929, Hubble determinó la relación lineal entre el desplazamiento hacia el rojo (es decir, la velocidad de retorno) de las galaxias y la distancia, confirmando la teoría de la expansión del universo. En 1932, Lemaître propuso la teoría de la explosión del universo.

En 1948, Gamov combinó los conocimientos de la física nuclear con la teoría de la expansión cósmica, desarrolló la teoría del Big Bang y la utilizó para explicar el origen de los elementos químicos. Esta teoría del Big Bang está firmemente respaldada por el fenómeno de radiación cósmica de fondo descubierto en 1965 y las galaxias detectadas por el Telescopio Hubble en 1998, que se encuentran a 1.200 millones de años luz de la Tierra.

3. Modelo de doble hélice de la molécula de ADN

El 25 de abril de 1953, la revista británica "Nature" publicó un modelo molecular de la estructura de doble hélice del ADN. -años El resultado de una investigación colaborativa entre Watson y Crick, de 37 años. Este logro fue posteriormente aclamado como el mayor descubrimiento de la biología en el siglo XX y también fue considerado un símbolo del nacimiento de la biología molecular.

ADN es la abreviatura de ácido desoxirribonucleico y es el material portador de los genes genéticos. Entre 1915 y 1928, Morgan demostró mediante experimentos con moscas de la fruta que los genes ubicados en los cromosomas del núcleo determinan las características biológicas, estableciendo así la teoría genética. Los cromosomas están compuestos de proteínas y ADN. En el pasado, los biólogos pensaban que las proteínas eran portadoras de información genética. No fue hasta 1944 que Avery y otros demostraron que el portador genético no era una proteína, sino el ADN. 1953 El establecimiento del modelo de doble hélice de la estructura molecular del ADN es la clave para descubrir los misterios de la herencia. En la década de 1960, Nealon Berger y otros descifraron el código genético y demostraron que el código genético de todos los organismos de la Tierra es el mismo: las cuatro secuencias de bases de nucleótidos del ADN representan la información genética del gen y determinan la composición y el orden de los 20. aminoácidos en las proteínas. Como portador de genes, el ADN es el comandante detrás de escena de la vida. Todos los rasgos de la vida se expresan mediante proteínas determinadas por el ADN.

4. Teoría de las placas tectónicas.

En 1912, Wegener propuso la teoría de la deriva continental, creyendo que durante la Era Paleozoica en la historia geológica, solo existía una enorme masa de tierra en el mundo, rodeada por un océano a partir de la Era Mesozoica; La tierra antigua comenzó a dividirse y a la deriva, convirtiéndose gradualmente en varios continentes e innumerables islas. El océano original estaba dividido en varios océanos grandes y varios mares pequeños.

Después de más de medio siglo de desarrollo, la teoría de la deriva continental ha evolucionado desde la teoría de la convección del manto (1928) y la teoría de la expansión del fondo marino (1919) hasta la teoría de la tectónica de placas global propuesta por Rebichon. et al. en 1968, dividiendo el mundo en Europa, Asia, América, África, Pacífico, Australia y Antártida.

5. Teoría de la información, cibernética, teoría de sistemas

En 1948, la "Teoría matemática de la comunicación" de Shennong y la "Cibernética de Wiener: control y comunicación en animales y máquinas" publicaron " La ciencia de" y "Los problemas de la vida" de Bertalanffy marcaron el nacimiento de la teoría científica interdisciplinaria de la información, la cibernética y la teoría general de sistemas.

Desde 65438 hasta 0957, la publicación de "Ingeniería de sistemas" de Goode et al. sentó las bases para la teoría de la ingeniería de sistemas. Desde la década de 1960 han surgido nuevas disciplinas interdisciplinarias: la teoría de la catástrofe, la teoría de la sinergia y la teoría de la estructura disipativa.

La ciencia interdisciplinaria no sólo conecta un gran número de disciplinas de las ciencias naturales, sino que también conecta las ciencias naturales y las ciencias sociales en términos de metodología. Proporciona a las personas una forma cuantitativa, precisa y óptima de entender el mundo y ha tenido un profundo impacto en la sociedad humana.

Cinco logros científicos y tecnológicos de vanguardia del siglo XX.

Bajo la guía de la ciencia e impulsados ​​por la producción, en el siglo XX se han desarrollado cinco tecnologías de vanguardia: tecnología nuclear, tecnología aeroespacial, tecnología de la información, tecnología láser y biotecnología, energía, materiales, automatización, océano, medio ambiente, etc. Las altas y nuevas tecnologías han logrado grandes avances.

1. Energía nuclear y tecnología nuclear

La energía producida y liberada por las reacciones de fisión y fusión nuclear es mucho mayor que la energía producida por la energía mecánica y la energía química. El uso pacífico de la energía nuclear proporciona a la humanidad un tesoro energético seguro, limpio e inagotable.

En 1942, Estados Unidos construyó el primer reactor atómico del mundo, realizando la primera reacción de fisión nuclear en cadena controlada manualmente. La primera bomba atómica explotó con éxito en 1945. 1952 Explota con éxito la primera bomba ligera de fusión nuclear de hidrógeno. En 1954, la Unión Soviética construyó la primera central nuclear del mundo. Después de la década de 1960, las centrales nucleares entraron en la etapa práctica y se han convertido en una importante fuente de energía, representando aproximadamente 1/5 de la generación total de energía mundial.

La tecnología nuclear también se utiliza ampliamente en agricultura, atención médica, materiales, arqueología y protección ambiental. La producción a gran escala de isótopos radiactivos comenzó en la década de 1940 y Billy inventó el método de datación C14 en 1947. En 1951 se utilizaron elementos radiactivos como el Co60 para tratar el cáncer. La tomografía computarizada (TC) se ha utilizado ampliamente en la clínica desde la década de 1970 y se desarrolló como exploración por resonancia magnética (IRM) a principios de la década de 1980.

2. Aeroespacial y tecnología espacial

De 1903 a 1914, Tsiolkovsky propuso la teoría de la navegación propulsada por cohetes, sentando las bases de la ciencia aeroespacial. En 1919, Goddard propuso los principios matemáticos del vuelo de cohetes y lanzó con éxito el primer cohete de combustible líquido del mundo en 1926. Desde 65438 hasta 0942, las flechas militares líquidas diseñadas y lanzadas por Braun se convirtieron en el modelo para el desarrollo de cohetes en varios países después de la Segunda Guerra Mundial.

En 1957, la Unión Soviética lanzó el primer satélite terrestre artificial del mundo utilizando un dispositivo de cohete misil intercontinental y comenzó la "Era Espacial". En 1961, la Unión Soviética lanzó una nave espacial tripulada, lo que hizo que los humanos volaran al espacio por primera vez. En 1969, la nave espacial estadounidense Apolo 11 aterrizó en la Luna, dejando las primeras huellas humanas en la Luna. En 1971, la Unión Soviética construyó una estación espacial y la humanidad tuvo por primera vez una base activa en el espacio. En 1981, Estados Unidos lanzó con éxito el transbordador espacial y desde entonces los seres humanos han podido viajar libremente al espacio.

Desde finales de la década de 1950, el ser humano ha comenzado a explorar la luna, los planetas del sistema solar y el espacio interplanetario distante. Hasta ahora, se han lanzado más de 65.438.000 sondas espaciales para revelar la formación y evolución del universo, explorar el origen de la vida y el impacto del entorno espacial en el entorno de vida humano.

3. Tecnología de la información

La tecnología de la información es el campo tecnológico de más rápido crecimiento en el siglo XX. Ha tenido un impacto enorme y de largo alcance en la sociedad, la economía, la política y la cultura humanas.

En 1906, la invención del tubo de electrones triodo amplificó las señales eléctricas, haciendo posibles las comunicaciones inalámbricas de larga distancia. En 1947, el nacimiento del primer transistor proporcionó una base importante para la integración y digitalización de circuitos electrónicos. La computadora electrónica que apareció en 1945 ha pasado por la primera generación (tubo de electrones, desde mediados de los años 40 hasta finales de los 50), la segunda generación (transistor, desde finales de los 50 hasta mediados de los 60) y la tercera generación. (circuito integrado, a partir de los años 1960) La etapa de desarrollo de la cuarta generación (circuitos integrados de gran y muy gran escala, a partir de principios de los años 1970).

Con la aparición de los circuitos integrados a gran escala, los ordenadores se están desarrollando hacia los extremos del tamaño gigante y la miniaturización. A mediados de la década de 1970, la velocidad de cálculo vectorial de las supercomputadoras superó los 100 millones de veces por segundo; las microcomputadoras entraron en miles de hogares, lo que marcó la llegada de la era de las computadoras personales. Hoy en día, la velocidad de cálculo de las supercomputadoras ha alcanzado los 3,9 billones de veces por segundo. La Internet informática ha creado una nueva forma de trabajar y vivir en el estudio, la investigación, la comunicación, el comercio e incluso el entretenimiento de más de 200 millones de usuarios de Internet.

4. Tecnología láser

En 1917, Einstein propuso el concepto de "radiación estimulada" mientras estudiaba la radiación de la luz, sentando las bases teóricas de los láseres. El láser fue descubierto en 1958. En 1960, Estados Unidos construyó el primer láser del mundo. Utiliza cristal de rubí como material luminiscente y una lámpara de xenón de pulso de alta intensidad luminosa como fuente de luz de excitación. El haz ultraintenso producido por esta radiación estimulada es un láser.

Tras el láser de rubí, aparecieron uno tras otro los láseres semiconductores (1963), los láseres de gas (1964), los láseres de electrones libres (1977) e incluso los láseres atómicos (1977).

5. Biotecnología

La tecnología de recombinación de genes (también conocida como ingeniería genética) es la vanguardia de la biotecnología moderna y floreció en la segunda mitad del siglo XX. Desde finales de los años 1960 hasta principios de los años 1970, Albert y Smith descubrieron que hay dos "enzimas herramienta" en las células que pueden "cortar" y "unir" el ADN. Por primera vez, Nathan utilizó enzimas herramienta para cortar y unir el ADN. La recombinación del ADN puede utilizar creativamente recursos biológicos para hacer realidad la voluntad humana de transformar las características genéticas biológicas y producir los tipos de organismos que los humanos necesitan. Desde la década de 1980 se han obtenido cientos de plantas y animales genéticamente modificados, lo que es de gran importancia para el desarrollo agrícola. El desarrollo y la producción de medicamentos modificados genéticamente aportarán nuevos beneficios a la salud humana.

Además de la ingeniería genética, la biotecnología (bioingeniería) también incluye la ingeniería celular, la ingeniería enzimática, la ingeniería de fermentación y la ingeniería de proteínas. El nacimiento del primer bebé probeta, Louis, en 1978, y el nacimiento de la oveja clonada Dolly, en 1996, fueron obras maestras de la ingeniería celular. El detergente enzimático y el ablandador de carne son productos de la ingeniería enzimática; la industria de la fermentación moderna comenzó con la producción de penicilina y ahora tiene una producción a gran escala de antibióticos mediante la ingeniería de la fermentación. En cuanto a los genes que necesitan modificar proteínas naturales para producir nuevas proteínas de alta calidad que no existen en la naturaleza, se les presta cada vez más atención y se denomina ingeniería genética de segunda generación.

El legado que traerá al siglo XX el desarrollo de la ciencia y la tecnología en el siglo XX incluirá la globalización y socialización de la ciencia, la cientificización de la sociedad, la interseccionalidad, complejidad y amplitud de la ciencia, y la la estrecha integración de la ciencia y la tecnología y la sociedad y la interacción, el papel de la ciencia y la tecnología en la promoción de la paz mundial y el desarrollo coordinado del hombre y la naturaleza. ¡Con estas bases, la humanidad puede dar la bienvenida con confianza a la nueva era de la economía global del conocimiento!