高中物理教学中引入物理学史初探刘志男高中物理课程标准中明确提出,高中物理教学旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生,使学生通过高中物理的学习逐步养成科学方法、科学态度、科学思维习惯、科学世界观,引导学生认识科学和技术的差别、科学技术对社会的影响、技术对环境的影响,强调认识和领悟科学的本质、科学与人文的关系,培养学生的社会责任感等。物理学史集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程。任何一个具体的物理知识和理论体系都是汇集许多人的研究成果而建立起来的,常常是几十年、甚至上百年的努力才能迈出有意义的一步,它包含着认识论和方####的因素,包含着探索者的艰辛与悲欢,又体现着认识过程中理论与实践、继承与突破、理性与非理性的辨证统一,因而也包含着丰富的“教书育人”的教育因素,因此,在高中物理教学中引入物理学史教育具有非常重要的意义。一、有助于培养良好的物理学习品质英国哲学家培根在四百多年前提出了一句“知识就是力量”的名言,近代自然科学已经一步步向世人显示了这句名言的真理性。这位哲人还提出一句关于知识的名言:“读史使人明智。”只有当学生对学习的知识有了兴趣,才能表现出学习的自觉性、主动性,才能在学习中发扬开拓和探索精神,以顽强毅力去克服学习中遇到的困难。这就要求我们在教学中,不仅要把日常生活、生产劳动中发生的现象、问题与教材紧密联系起来,使学生认识到学习的现实意义。还须把历史引入教学中。把科学理论的建立,科学发现的过程,科技发明对人类社会发展的贡献用生动事例展示给学生。并通过了解物理学家的生平、各学派间的争端以及尚未解开的物理课题来激发学生学习物理的兴趣,让学生从中学习到物理学家严谨的科学态度和科学的思维方法,不断提高自身科学素质、养成良好的学习习惯,变被动学习为主动获取知识。例如,牛顿是举世公认的伟大科学家,在高一一开始以专题讲座的形式,介绍牛顿的生平及其科学研究历程,从而消除了科学研究的神秘感,拉近了科学家与学生的距离,激励他们把对科学家的崇拜转化为刻苦学习的动力。因此,物理学史能告诉学生物理学思想的逻辑行程和历史行程,让学生理解物理学的本身。只有了解了物理学家探索物理世界所具有的科学思想、科学品质和科学精神,并像他们那样去对待自己的工作、生活、科研,形成科学的情感、态度和价值观,才算真正懂得了物理学知识。同时,通过对物理学史的回顾,使学生消除对已有物理知识来源的神秘感,了解科学技术发展的过程,懂得任何一个定律的发现和理论的建立既与社会生产力密切相关也受到物理学发展内在规律的制约,任何一部分物理知识的获得都离不开实验,可靠的、精确的、可重复的实验是物理学中决定一切的基础。因此,了解物理学史可提高人们进行科学创造的自信心和自觉性,这对于培养学生实事求是的科学态度和创造力有着十分重要的意义。同时,物理学史中有许多科学家为真理献身的动人事迹,如伽利略为宣传哥白尼的日心说而被教会终身监禁,利赫曼为引雷电而捐躯,居里夫人为研制放射性而作出了巨大的牺牲,法拉第舍弃荣华富贵,几次拒绝接受封爵而甘“平民法拉第”,亚里士多德富有批判和怀疑精神等。这些科学家不畏艰险,不惜生命,不慕利禄,不怕权威,追求真理的高尚品质,有利于培养学生实事求是的科学态度、献身科学的探索精神,为以后的学习和研究打下良好的基础。二、有助于对物理知识的理解和把握根据教材编排特点,分单元讲解、分析发展史不仅有助于学生了解各概念、定理、定律的来龙去脉和科学知识的运动过程,而且有助于学生按规有的形式和体系来理解和把握物理知识,从而逐步掌握正确的科学思维方法。例如关于惯性概念,调查发现有些学生虽然能将其定义倒背如流,但仍不能掌握它,用它来分析解释生活中有关惯性的现象和问题。倘若我们从这一概念产生的历史出发,从亚里士多德的“强迫运动定律”、到伽利略的“理想斜面实验”,再到笛卡儿的“惯性原理”、最后到牛顿的“第一运动定律”,在回顾惯性概念的形成过程中,使学生头脑中的观念不知不觉地发生改变,从而纠正原有思维中的错误。这比直接从现象和概念出发不但要生动得多,而且印象也深刻的多。三、有助于弥补传统物理教学的人文缺陷我国是世界四大文明古国之一,在物理学的理论和实践有着辉煌的成就。例如,在理论著作方面,《墨经》中对力学、光学的论述;《天工开物》中关于简单机械的记述;《梦溪笔谈》对磁角的论述,《论衡》中关于简单电现象的记述《考工记》中关于工程技术,声音传播的记载等在当时都是遥遥领先于世界各国,就是在今天仍有参考价值。在实用技术方法,更是举不胜举。指南针、地球仪、浑天仪、船闸、石拱桥、火箭等,都是我国最早发明的。教学中结合教材内容,介绍我国在物理学方面对世界的杰出贡献,可以使学生了解祖国古代灿烂文化,激发他们的民族自尊心和自豪感。物理学发展的历史表明:物理学的发展与人类哲学理论的发展有着极为特殊的密切关系,中学物理教学内容中,概念、定理、定律充满了辩证唯物主义内容。在教学中,有意识地用辩证唯物主义观点去分析物理学发展历史,阐明概念、规律。结合物理学特点,进行物质第一性、物质的运动性和对立统一、量变与质变、否定之否定规律的教育,可以使学生从中领会其中所包含的辩证唯物主义观点。例如介绍爱因斯坦的相对论时,我们就可以把“新生事物不可战胜”这一哲学观点渗透进去,讲到万有引力定律时可将“物质是普遍联系的”这一哲学观点渗透进去。
物理学发展的三个时期 物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的,它经历了漫长的发展过程。纵观物理学的发展史,根据它不同阶段的特点,大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。 (一)物理学萌芽时期 在古代,由于生产水平的低下,人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察,和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测,来把握自然现象的一般性质,因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时,物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。 在这个时期,首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中,有力的概念(“力,形之所以奋也”)的记述;光学方面,积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述,并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面,发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。声学方面,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。 在这个时期,观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法,但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如,我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验,以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。 总之,从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末,由于生产的发展,虽然积累了不少物理知识,也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验,但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。 (二)经典物理学时期 十五世纪末叶,资本主义生产关系的产生,促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴运动,解放了人们的思想,激发起人们的探索精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中,导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪,物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论,得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作,建立了分析力学;光学、热学和静电学也完成了奠基性工作,成为物理学的几门基础学科。人们以力学的模型去认识各种物理现象,使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。到了十九世纪,物理学获得了迅速和重要的发展,各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现,新数学方法被广泛引进物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系,使经典物理学臻于完善。由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性,为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。 (三)现代物理学时期 十九世纪末叶物理学上一系列重大发现,使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机,从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展,精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革,这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。相对论的量子力学的建立,克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。1927年以后,量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学,得到了迅速的发展。物理学向其它学科领域的推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,并为现代科学技术提供了新思路和新方法。现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化,对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。现在越来越多的事实表明,物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面,正酝酿着新的重大突破。现代物理学的理论成果应用于实践,出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命,促进生产的发展。而随着生产和新技术的发展,又反过来有力地促进物理学的发展。这就是物理学的发展与生产发展的辨证关系。发展史 经典物理与近代物理 第一,立足于牛顿力学的经典物理学和经典自然科学在很在程度上是关于自然事物,自然属性,自然过程和自然界规律性的知识,但它往往没有对这些事物,属性,过程和规律性的机制(道理)从因果性上作出解释;近代自然科学所能做到的或应当做到的,则是依据于对微观过程的了解,解决这些"为什么"的问题. 第二,经典自然科学有它的普遍性和整体性,但就对整个自然事物的反映看,经典理论基本上是关于特殊的,局部的自然领域的知识;近代自然科学则具有更高程度的普遍性和更大范围的全局性 第一章 发展中的物理学 1 相对论 相对论是现代物理学的重要基石.它的建立20世纪自然科学最伟大的发现之一,对物理学,天文学乃至哲学思想都有深远的影响.相对论是科学技术发展到一定阶段的必然产物,是电磁理论合乎逻辑的继续和发展,是物理学各有关分支又一次综合的结果.相对论经迈克耳逊,莫雷实验,洛伦兹及爱因斯坦等 人发展而建立. 2 量子力学 1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入了能量了概念,为量子理论奠定了基石.随后爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾,提出了光量子假说,并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念,为量子理论的发展打开了局面.1913年,玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用了量子化概念,对氢光谱作出了满意的解释,使量子论取得了初步的胜利.之后经过玻尔,索末菲海森堡,薛定谔,狄拉克等人开创性的工作,终于在1925年-1928年开成了完整的量子力学理论. 3 原子核及基本粒子 原子核物理学起源于放射性的研究,是19世纪末兴起的崭新课题.在这以前,人类对这年领域毫开所知.从事这项研究的物理学家,他们通过作新创制的简陋仪器进行各种实验和观察,从中收集数据,总结经验,寻找规律,探索不断开拓新的领域. 1933年以后,原子核物理理论才逐渐形成. 4 固体物理学 20世纪初,固体物理学就开始深入到微观领域,人们开始利用微观规律来计算实验观测量.量子力学首先应用于简谐振子及简单的原子上,并显示了其正确性,其次又在化学键的问题上取得了效果.二十世纪20年代后,固体物理学作为一门学科在物理学领域中诞生. 5 物理学与技术 物理学的发展为新技术提供了基础,与此相反的关系也完全存在.假如不采用电子技术的各式各样的机器,今天的物理学,甚至整个科学研究都可能连一天也存在不下去.要建造超高能物理学所不可缺少的巨大加速器,必须要动员当前最先进的精密机械技术和电子学技术才行.同时由于对技术进步的不断要求,作为这些技术基础的物理学的研究也正在日益加强.可以说,没有上述各方面的条件,就不可能存在今天这种大规模,多方面的物理学研究. 6 科学的体制化 近代物理学的基础工程学科化这种趋势,当然是由围绕科学的新的社会状况的出现所形成和促进的. 7 物理学在地理上的扩大 物理学的变迁,同时也伴有物理学在地理上扩大.俄国(苏联),美国,日本,中国及欧洲,亚洲,非洲物理学在地理上的扩大,必将会进一步扩大在进行尖端物理学研究,所以,没有理由认为这些国家将来不会产生真正的物理学研究. 8 研究技术化 可以把这一趋势同由物理学所支撑着的各种各样新技术所持有的可能性相结合,看作是社会进步的一个标志. 第二章节近代物理学的序幕 一 电子的发现 背景: 电子的发现起源于对阴极射线的研究.阴极射线是低压气体放电过程中的一种奇特现象.这一观点得到赫兹等人的支持,赞成以太说的大多是德国人.英国物理学家克鲁克斯以及舒斯特根据各自的实验及解释都认为阴极射线是由粒子组成的.德国学派主张以太学说,英国学派主张带电微粒说. J.J.汤姆生对电子研究 ⒈定性研究:J.J.汤姆生还改进了赫兹的静电场偏转实验,他进一步提高了真空度,并且减小极间电压,以防止气体电离,终于获得了稳定的静电偏转. ⒉定量研究 :一种方法是用静电场偏转管在管子两侧各加一通电线圈以产生垂直于电场方向的磁场,然后根据电场和磁场分别造成的偏转,计算出阴极射线的荷质比e/m,另一种方法是测量阴极的温升.因为阴极射线撞击到阴极,会引起阴极的温度升高.J.J.汤姆生把热电偶接到阴极,测量它的温度变化,两种不同的方法得到的结果相近,荷质比 ⒊普遍性证明 二 X射线的研究 1895年,德国的维尔茨堡大学,伦琴教授 阴极射线研究 发现了X射线 三,放射性的发现 对阴极射线研究引起了放射性物质的发现 .1896年5月18日,贝克勒尔发现了放射性. 贝克勒尔发现放射性虽然没有伦琴发现X射线那样轰动一时,意义却更为深远.因为这是人类第一次接触到核现象,为后来居里夫妇,卢瑟福等对放射性研究发展开辟了道路. 第三章 相对论的建立 相对论的研究起源于"以太漂移"的探索以及光行差的观测.1678年惠更斯把光振动类比于声振动,看成是以太中的弹性脉冲.但是后来由于光的微粒说占了上风,以太理论受到压抑,牛顿就认为不需要以太,他主张超距作用.1800年以后,由于波动说成功地解释了干涉,衍射和偏振等现象,以太学说重新抬头.在波动说的支持者看来,光既然是一种波,就一定要有一种载体,这就是以太.他们把以太看成是无所不在,绝对静止,极其稀薄的刚性"物质". 机械波的波动方程与电磁波的波动方程 机械振动只有在弹性介质中传播才形成机械波,在弹性介质中应用牛顿定律和胡克定律,即可建立机械波的波动方程,一维横波的波动方程为 机械波的波动方程和波速这些性质是否也适用于电磁波(包括光波)呢 电磁波有类似于机械波的波动方程,那么,电磁波的波动方程是相对于什么样的参考系建立的 真空中速度是相对于什么参考系的. 1861年,英国物理学家麦克斯韦总结前人的实验规律基础上,推导真空中电磁波的波动方程,其一维形式的真空波动方程为: 3.迈克耳逊―莫雷实验 波动理论假定了真空中充满以太,光相对于以太的速度C传播,地球上的观察者所测到真空中光速的数值将是多大呢 如果认为地球运动时以太完全没有被带动,地球上测到的真空光速应该是光对以太的速度与地球相对于以太速度的矢量差,为了能够显示出光相对于地球的传播速度不同于C,迈克耳逊设计了一个十分巧妙的实验. 在迈克耳逊最初装置中,采用地球公转速度可得0.04个条纹,这是一个很小的效应,但他的仪器装置观察到的只是0.02个条纹的变动,即使进一步改进,结果都没有观察到条纹的移动. 4.洛伦兹等人的贡献 斐兹杰惹于1889年,洛伦兹于1892年先后独立地提出了著名的洛伦兹―斐兹杰惹收缩假定.他们都承认以太的存在,在以太中静止的一个长为L的物体,当它沿长度方向相对于以太速率V运动时,将缩短到 5. 爱因斯坦与狭义相对论 将相对性原理应用于电磁理论,如果认为电磁场的麦克斯韦方程组是正确的(方程组中真空中光速C的普适常数出现).则必须同时承认真空中光速C对所有惯性系相同,与波源的运动无关.然而,这却是于牛顿力学不相等的.在牛顿力学中,速度总是相对于一定的参考系,不允许在动力学方程中出现普适的速度. 6.广义相对论的建立 狭义相对论建立之后,爱因斯坦并没有止步,他认为狭义相对论还有许多问题没有解决,例如:为什么惯性质量随能量变化 为什么一切物体在引力场中下落都具有同样的加速度 1916年,爱因斯坦发表了《广义相对论的基础》,对广义相对论的研究作了全面的总结.在论文中,爱因斯坦证明了牛顿理论可以作为相对论引力理论的第一级近似,并且组给出了谱线红移,光线弯曲,行星轨道近日点进动的理论预言 7.爱因斯坦的成功分析 1.兼收并蓄 2.敢于创新,突破常规精神 3.哲学修养 美发射探测卫星 验证88年前爱因斯坦的预言 第四章 量子力学的发展 一 黑体辐射的研究 1859年 基尔霍夫物体热辐射的发射本领e(v,T)和吸收本领a(v,T)的比值都相等,并等于该温度下黑体对同一波长的辐射度 1879年 斯特潘根据实验总结出黑体辐射总能量与黑体温度四次方成正比的关系 1893年 维恩经验式子 1900年 瑞利 为了解决上述困难,普朗克利用内插法,将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利―金斯公式衔接起来.在1900年提出了一个新的公式 普朗克与统一思想的波动 普朗克对量子论的研究工作中犹豫徘徊,畏缩不前的主要原因是物理学的统一性问题,即如何对量子论的解释. 玻尔理论的形成 光谱 卢瑟福 量子理论 玻尔理论 1913年《原子构造和分子构造》 提出了两条基本假设:定态,跃迁 1914年,夫兰克和G.赫兹以能量分立的指导思想,进行电子与原子的碰撞实验设计.他们利用慢电子与稀薄水银蒸气碰撞方法,来确定银原子的激发电位或电离电位.从而证实原子只能处在一定的分立能量状态当中.由此突破了"自然无飞跃"能量连续性的经典物理观点.这个实验成为玻尔原子理论的一个重要证据之一, 1918年,玻尔为了解释谱线强度这一当时原子理论无法解决的难题,提出了协调经典物理理论与微观量子理论之间相互关系的对应原理 玻尔的直觉与创新研究方法 玻尔的科研思想与他的直觉相联系在一起,他从不畏缩不前,也不遵循所谓严格的逻辑道路的方法.玻尔灵活的思维特点与思想方法在今天已成为越来越多的人所理解和赏识. 量子力学的建立 1924年泡利提出不相容原理.这个原理促使乌伦贝克和高斯密特,在1925年提出电子自旋的设想.从而使长期得不到解释的光谱精细结构,反常塞曼效应和斯特恩―盖拉赫实验等难题迎刃而解.同年,海森伯创立了阵矩力学,使量子理论登上了一个新的台阶.1923年德布罗意提出物质波假设,导致了薛定谔在1926年以波动方程的形式建立了新的量子理论.不久薛定谔证明,这两种量子理论是完全等价的,只不过形式不同罢了.1928年狄拉克提出电子的相对论性运动方程――狄拉克方程,奠定了相对论性量子力学的基础. 第五章中国物理学者在近代物理学发展中贡献 一 出国留学 中国学者出国留学可追溯到,在19世纪中叶,清朝赴欧留学得就达一百多人.清朝洋务活动的"求强","求富"过程中,为训练新式陆海军和创办近代军事工业和民安企业,曾陆续派出许多学生到各国求学.在1862―1900年间,有几百人,以官费,自费出国游学,但主要是学习语言,驾驶,架线,电工,炮术,造船,铸造,采矿,机织等实用技术和军事技术,当时不可能也没有眼光派学生去学习数理化基础学科. 二 物理学教育的发展 在1895年和1897年分别创办了天津西学堂和上海南洋公学.中西学堂分设头等学堂,二等学堂,前者相当于大学. 1898年创办的京师在大学堂, 三 研究机构的建立 1928年3月在上海成立国立理化实业研究所,同年6月中央研究院创立,同年11月理化实业研究所之一部分改名为物理学研究所,隶属中央研究院. 1929年9月在北平建立了北平研究院 20世纪20年代末,国家批准有条件大学设立研究部,在教学同时开展科学研究. 四 中国物理学会 中国物理学会成立于1932年,它是中国物理学教学,研究发展的必然结果,截止1932年左右,物理学工作者约300人左右. 中国物理学报于1933年创刊.在1933―1935年出版了第一卷共三期,至1950年共出版了七卷.该学报以外文(主要为英文,个别为法文,德文)发表,附以中文摘要.它在国内外学术交流中起到了很好的作用. 五 国外物理学家对我国近代物理学发展得作用 1 国外物理学家对我国物理学者得培养与帮助.我国许多物理学家都得到了国外著名物理学者的培养. 2 国外物理学家来华讲学极大地促进了我国物理学的发展.1921年蔡元培和夏元0访问爱因斯坦,并邀请他来中国讲学 .朗之万于1931年底来华讲学.1937年5月31日至6月4日,玻尔来华进行了讲学. 六 我国物理学者在近代物理学中得主要贡献 吴有训在美国研究Compton效应著称,他的关于Compton效应中变线与不变线的能量分布比率的两篇实验论文,确凿地证明了Compton效应的存在,丰富的和发展了Compton工作,并加速国际学术界对Compton效应的认识.吴有训回国后,或独自或带领研究生继续从事有关的研究. 赵忠尧在研究硬射线的吸收系数及其散射的实验中,最早观察到正负电子对的产生和湮没现象 萨本栋在30年代关于三相电路并矢代数的研究,是属于数学,物理和电机的三角地带,被美国电气工程师学会评为1937年度"理论和研究最佳文章荣获".40年代萨本栋从事交流电机研究,以标么值系统分析交流电机问题.他根据在厦门大学和美国讲课的素材编写的《交流电机基础》一书,被英国,美各国高等院采作教材.开创了中国科学家编写的教材被国外采用的先例. 1949年,张文裕在吸收介子的云室研究中,发现了子和子辐射现象,开拓了奇异原子物理研究的新领域.国际上曾称此二发现为"张辐射"和"张原子". 黄昆在1947年发现了后来被称为"黄散射",即固体中杂质缺陷导致X光漫散射,它直接有效地成为研究晶体微观缺陷的手段.1950年,黄昆和(李爱扶)共同提出了多声子辐射和无辐射跃迁的量子理论,在国际上被称为黄理论.1947-1951年间,黄昆与合著《晶格动力学》一书,它成为该领域的一本基本理论著作而在国际上享有盛名. 谢玉铭于1932-1934年间在美国与W.V.Houston合作研究氢原子光谱Balmer系的精细结构,发现了在40年代后期才得以肯定的"Lamb"移位,并提出了40年代后期有关重整化理论的发展方向相同的大胆建议.W.E.Lamb于1947-1948年间所作的类似实验及发现而获得1995年诺贝尔物理学奖. 宇宙起源及超导体材料的研究. 量子力学中的,量子密码学,量子计算机,等等和量子有关的分学科 往更小和更大的方面发展。 更小---了解物质的构成,看看夸克是否可以再分。 更大---了解宇宙了!宇宙物理学 外星人的存在与否
电子商务发展-速度和战略 我们都知道,世界是普遍联系的,是发展的。电子商务和打印机又是怎样联系的呢?一个是新兴的商务模式,一个是不断升级的外设产品。它们之间又会发生点什么关系呢?我倾向于它们是一种互动关系,电子商务需要网络终端及外设的广泛应用和普及,而网络终端及外设产品又需要商务活动方式的改变来推动。 一、电子商务要速度 从电子商务的内容模式上讲,我认为主要有两部分内容,简单地说,就是信息流和物流。在物流和信息流的交界处,有一种很难引起你的注意的信息处理终端设备。谈到网络终端设备,让我们以打印机为切入点做一次观察思考。我们可以发现,从一开始,打印设备从功能上就是PC及其它终端不可替代的。可是打印设备在应用上多年来没有发生本质的变化,为什么?答案很简单,打印机只有四肢而没有大脑,它无法独立地接受和处理信息。 互联网络的出现让聪明的设备制造商们看到游戏的规则正在发生变化,一次新标准和新概念的赛跑已经开始,而机会就孕育在改变之中。打印机作为电脑外设的角色会慢慢淡化,而会逐渐转演变为独立的网络信息处理终端。 互联网络无疑是未来信息传递的主要载体。而人对信息交流的处理就产生了对网络终端的个性化需求。在商务活动中一个人的职业化程度首先从他做事的速度上表现出来,在瞬息万变的商业活动信息化的社会里,速度成为每一个商业细胞生存的第一追求。网络传递信息的速度是极快的,可总会有这样的时候,我们花掉很多时间在网络终端面前等待。如果象佳能S系列中这样基于因特网打印的打印机接入网络,并且具有很快的响应和打印速度,使信息传递、处理、呈现的速度都大大提高,从而降低了交易成本,我想这也是电子商务的真正的利益所在。 当前,网络经济和电子商务的大潮滚滚而来。网站建设呈爆炸式增长。据统计,至三月底,国内的商业网站已有近9000家。仅商务网站就有近800家,网上书店就有近200家,网上拍卖店铺180家。网站的爆炸式增长和网站的无效益落地形成了巨大的反差。一场网络企业的淘汰赛已经开始。因此,认真研究电子商务的竞争战略问题,就十分必要了。 二、电子商务要战略 抢占快车道战略 抢占快车道战略是一种抢先控制市场的战略。抢占快车道战略的优点在于,电子商务资料库'"7(/3-";24;;.5易于形成一种商业龙卷风,迅速增强互联网企业的业务扩展能力;易于调动企业内部的驱动力,使企业各方面的力量为抢占市场形成一种合力;易于吸引人才和争取宽松的外在市场环境;易于增强和各方对手谈判的主控力;易于调动媒体不花钱的嘴,进行炒作,动摇竞争对手在同一业务领域扩展的信心。 新浪、网易、搜弧均是当前抢进快车道的网站。以新浪为例,抢占快车道的战略确实给它帮了大忙,使它既打出了品位又得尽了香火。特别是当他具有了抗风险能力以后,又加快了全线的资本运作,迅速地进军电子商务,快捷地并购小型网站,使网站迈入了快速发展的历程。 抢占快车道战略有优点也有弊端。一是目标具有不可替代性,因此不好随意变动和更改,否则将丧失竞争中的有利形势和主动地位。二是你的战略目标是暴露的。你的决心、招法、态势、技术上的进展、访问量的多少、成交量的大小、人员的变动、机构的调整,一切一切,都会成为对手研究分析的重点。 抢先还具有冒险性。这种冒险性主要表现在:较早地进行了大量的资源投入,用于竞争的成本过大,难于短期收回;进入快车道后,需要强大的技术和资金支持,一旦有的环节出现问题,被别人反超的可能性很大;迅即膨胀起来的机构,必然造成管理上的黑洞,留下很大的隐患。 专一化战略 专一化战略,是一种避免全面出击,平均使用兵力的个性化战略。这种专一,是从全局出发的专一。专一的出发点和落脚点是为了争得在全局中的有利形势和主动地位。它把有限的人力、财力、物力、领导的关注力、企业的潜在力,集聚在某一方面,力求从某一局部、某一专业,进行渗透和突破,形成和突现出局部优势。进而通过局部优势的能量累积,争得竞争中全局的主动地位和有利形势。 8848网站是实施专一化战略的突出代表。该网站从自身具有进销存和市场促销经验的实际出发,以自己熟悉的软件、音像制品、图书等为切入点,进军电子商务领域,获得了较快的发展。 在网上商城构建上,目前,他们的日访问量已近200万PageView,日营业额在30~50万元。经营的商品已达30万余种,已成为一座大型的网上超市。 在配送体系上,他们建立了专业和民间双向配送系统,从而保证了他们在全国400多个城市可以实现送货上门。 在支付手段上,他们 采取了多种支付方式。既可以在网上即时划付,又可以从银行转账、邮局汇款,部分地区可以货到付款,使网民感受到了电子商务的便利。 在技术支撑上,他们建立了从接单开始,全程跟踪的一整套电子管理系统。自主开发出了一套高适应性、高扩展性的在线销售系统,并且取得了英特尔公司的后续支持,从而保证了电子商务的安全运行。 单看某一项局部的突破,其能量都是有限的。但是,无数局部的连锁突破,就会形成一种增量无形资本。正是这种增量无形资本,使8848网站站住了脚,挺直了腰。 在电子商务实践中,个性化越强的网站,越有稳定的客户群。像国内首家消费者权威资讯网站--阿凡提网站;全国最大的少年儿童网上超市--乐友网站;肾病人的专业网站--肾移植网站等,都以其鲜明的专一特色,赢得了网民的喜爱。 人才风险战略 人才是互联网企业的未来。人才的竞争,比资源的竞争、市场的竞争,更加外露,更加明显,更加激烈。 1、 无声走失风险。这是当前各个网络公司遇到的最普遍、最头痛的一个问题。绝大多数网络企业都经历了因人才流失而造成的痛苦与无奈。因此,对于人才走失可能造成的风险和震颤,不少企业已经体会很深。在各种诱惑之下,他们经常拔腿走人,无声离去。 2、无形资产流失风险。网络企业一项最重要的资本就是无形资产。通过获取竞争对手的商业秘密、技术机密,把对手搞垮是一种非常险恶的招法。由于网络实在太没有规则,太缺少秩序,恰恰给竞争者们太多的施展心计的余地和机遇。他们会选择你最困难的时候下手。既挖走了人才,又获取了价值连城的无形资产。 值得指出的是,当前一些网络公司的领导,缺少对竞争残酷性的认识。一面善待竞争对手,一面继续对人才进行大幅度调整。有的单位人才的进出比高达50%。这种大进大出的最大恶果,在于破坏了网络企业稳定的工作环境、心理环境和文化氛围。企业筛选人才的自自由度越大,人才流动的随意性越大,人才带走的无形资产越多。长此以往,要么成了给工资的培训学校。这些人,今后将使企业增加十倍的管理成本。 3、竞争战略外泄风险。通过获取对手的竞争战略,把对手搞垮,是现代商战中常用的手法。竞争战略外泄,一般有三种可能:一是核心人员走电子商务资料库))$$5+":/;&6*.#失而带去的;二是竞争对手刺探挖去的;三是内部人员无意泄露的。因此,我们一定要有清醒的认识和恰切的估价,并尽快建立起抵抗人才风险的机制和严格的管理制度,防范和化解人才风险。 4、整合聚才风险。电子商务网站增多的结果,必然是部分有实力网站的迅速崛起和一批弱小网站的接连倒闭。这就是市场的法则。这种法则在人才问题上的最激化的表现,就是"为了得到鱼仔而吞掉鱼"。通过收并弱小网站,迅速地把各路人才聚拢起来,搭建起自己的、合理的人才构架。这被那些正在崛起的网站,看成是最便宜的事。这里,整合是手段,赤裸裸地挖人才是目的。事情的结果,已经不是人才的个别和局部的流失,而是整个网站的灭失。 从不定式中寻找定式战略 一条道大家都走,必然拥挤不堪。于是人们开始另辟蹊径。在我们进军电子商务的进程中,很有必要把这种另辟蹊径的思路,提升到战略高度来审视。 当前电子商务中,业界公认的有三种商业运作模式。即CtoC模式、BtoC模式和BtoB模式。第一种模式是一种交易市场模式。网站提供交易区和拍品,消费者对消费者自由竞价成交。雅宝、易趣网均是这种类型的。第二种模式是商家通过网站,把商品直接交给最终消费者。亚马逊和8848网站均是这种类型。第三种模式是从企业到企业之间进行的买卖行为。通用、波音、福特等一大批企业,较早地就在互联网上进行了这种商务运作,极大地降低了他们采购成本. 克隆以上三种模式似乎成了电子商务的定式。于是,它获得了多种技术支持。然而,我国市场发育尚不健全,市场的不确定性,地域情况的差异性,资源的受约性,产业发展的外在性,都要求我们结合我国国情进行新的探索。 当初,书生之家网站就走出了这样一条探索之路。王东临没有因袭亚马逊模式。他认为做单和构建庞大的配送系统,不是自己的优势。而在中文全息化技术上,在数十万源代码软件的积累上他具有自己的优势。他扬其所长,避其所短,找到了一种以自己独有技术为依托,以网上开架浏览为特点,以销售服务延伸下家,连锁完成配送,发展出BtoBtoC的新模式。王东临走出了一条电子商务模式的创新之路,而且形成和利用了自己的无形资产,减少了技术上的依赖性。 隐形进攻战略 所谓隐形进攻战略是避开对手锋芒的一种进攻战略,是 在竞争态势上隐蔽地进攻,渐进地成长,悄然地发展。后起的、弱小的网站宜采用这种战略。其主要特点是: 1、利用特色,快速发展。网上营销要有特色。有特色,才能有人气;有人气,才能有商机。为了让网上竞标和网下交易在大学更加方便,易趣网前不久开展了一项别具特色的校园行活动。他们这样做的战略出发点,是想完善校园物品交换的网络平台和条件,抓住1000万网民中最有希望、最活跃的群体,使之成为网站的主体。他们还把网上交流和网下交易有机地结合起来,让网上交易促进网下交易市场的形成和发展;网下交易,成为网上交易的发展和延伸。 2、利用夹缝,快速发展。大山深处的几朵小花,往往长得很茂盛。当别人发现它们的时候,它们已经具有了抗风险能力。 实行夹缝战略要随时掌握全局的动态和发展。商战中,竞争的态势千变万化,商机的出现稍现即逝。我们必须适时地、谨慎地做出第一反应。与此同时,还要抓好理财。摒弃那种一掷千金的阔少作风,力争以最小的投入产出比,在最快的时间内,走出亏损。 3、参与整合,寻求发展。随着竞争的加剧,网络企业必然出现狼吃小羊的现象,收购和兼并是竞争的必然。你越有特色,越容易成为整合的目标。这时,有两种办法。一是参与整合,获得发展。要在参与的过程中借船出海,借鸡下蛋,使自己尽快发展壮大起来。"脱壳整合",不失为另一上策。作为被整合者,脱空交壳,既可以实现无形资产的无成本转移,又可以增强谈判的实力,其实是一种反竞争战略。 总之,速度和战略都会影响电子商务的发展,在其发展中会起到或阻碍或推动的作用。因此,认真研究电子商务的竞争速度和战略问题才是最最重要的.
1绪论1.1研究背景和研究意义1.2研究思路和技术路线2发展历程和现状2.1电子商务环境下的促销手段的发展历程2.2电子商务环境下的促销手段的发展现状2.3电子商务环境下的促销手段的制约因素3对策分析
现状:抄袭严重 缺少原创趋势:自主化 本土化5分太贵 写不下了...
自从有了人类,化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火,用火烧煮食物,烧制陶器,冶炼青铜器和铁器,都是化学技术的应用。正是这些应用,极大地促进了当时社会生产力的发展,成为人类进步的标志。 今天,化学作为一门基础学科,在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。从古至今,伴随着人类社会的进步,化学历史的发展经历了哪些时期呢? 远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺,主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的,化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。 炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年,炼丹术士和炼金术士们,在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中,为求得长生不老的仙丹,为求得荣华富贵的黄金,开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍,在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化,为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来,炼丹术、炼金术几经盛衰,使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期,出版了一些有关化学的书籍,第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry起源于alchemy,即炼金术。chemist至今还保留着两个相关的含义:化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。 燃素化学时期。从1650年到1775年,随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结感性知识,认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程,可燃物放出燃素后成为灰烬。 定量化学时期,既近代化学时期。1775年前后,拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说,开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律,提出了原子学说,发现了元素周期律,发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。 科学相互渗透时期,既现代化学时期。二十世纪初,量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言,解决了化学上许多悬而未决的问题;另一方面,化学又向生物学和地质学等学科渗透,使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。化学的英文词为Chemistry,法文Chimie,德文Chemie,它们都是从一个古字、即拉丁字chemia,希腊字Xηwa(Chamia),希伯莱字Chaman或Haman,阿拉伯字Chema或Kema,埃及字Chemi演化而来的.它的最早来源难以查考.从现存资料看,最早是在埃及第四世纪的记载里出现的.所以有人认为可以假定是从埃及古字Chemi来的,不过这个名字的意义很晦涩,有埃及、埃及的艺术、宗教的迷惑、隐藏、秘密或黑暗等意义。 其所以有这些意义,大概因为埃及在西方是化学记载诞生的地方,也是古代化学极为发达的地方,尤其是在实用化学方面。例如,埃及在十一朝代进已有一种雕刻表示一些工人下在制造玻璃,可见至少在公元前2500年以前,埃及已知道玻璃的制造方法了。再从埃及出土的木乃伊看,可知在公元前一、二千年时已精于使用防腐剂和布帛染色等技术。所以古人用埃及或埃及的艺术来命名“化学”。至于其它几种意义,可能因为古人认为化学是一种神奇和秘密的事业以及带有宗教色彩的缘故。 中国的化学史当然也是毫不逊色的。大约5000-11000年前,我们已会制作陶器,3000多年前的商朝已有高度精美的青铜器,造纸、磁器、火药更是化学史上的伟大发明。在十六、十七世纪时,中国算得上是世界最先进的国家。“化学”二字我国在1856年开始使用。最早出现在英国传教士韦廉臣在1856年出版的《格物探原》一书中。 化学的发展可以说是日新月异,尤其是它的边缘学科或者说是它的分支学科,譬如生物化学、物理化学、晶体化学等等,令人目不暇接。就眼下炒得过热的基因工程、克隆技术以及共轭电场论等,更是令人眼花缭乱。而古往今来,有多少化学家为化学的发展做出了难以估量的贡献。你想了解他们吗?化学名人风采将带您走近他们..
物理学给人类提供了大量的物质财富,同时也提供了精神财富。物理学的高技术和强渗透性也使之成为社会发展的重要推动力。下面是我为大家整理的物理学论文,供大家参考。
摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.
关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理
1引言
物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照教育部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程报告论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.
2物理学是科技创新的源泉
且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=9.11×10-31kg,电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.
1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现笔记本电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为21.4千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.
20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.
1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.
2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land),在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].
2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.
3结语
论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.
参考文献:
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〔6〕姚启钧,光学教程[M].北京;高等教育出版社,2002.138-139.
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一、全息教学在初中物理教学中运用的策略
1.运用全息理论,对初中物理教学课型进行合理选择与搭配
新课改以后,物理课堂教学由传统的讲授内容方面转变到物理的过程方面,其核心是给学生提供机会、创造机会。因此,在物理教学中,教师要善于运用全息教学理论,并根据学生的生活经验和已有的知识背景,对课型合理地选择与搭配,带领学生运用多种方法对物理知识进行重演在现,激励学生发现并提出问题,进而激发学生学习物理的兴趣,培养学生创新和探究能力。例如:在讲静电屏蔽时,首先带领学生对静电屏蔽进行了实验,并得到了正确的结果。突然有一个学生提出问题“:用电吹风吹头时,电吹风其对电视信号有影响,那么是不是静电屏蔽不完全成立?”于是带领学生们又做了如下实验:将一个手机放在一个密闭的纸盒内,用另一部手机呼叫,学生们听到了响声。再让同学思考,如果将手机放在前面做过实验的金属笼内,是否能听到铃声?多数学生根据静电屏蔽原理猜测肯定不能。然而将手机放进铁笼后,仍能听到铃声。学生们都感到疑惑,难道静电平衡理论有误?针对这种现象让大家思考了“静电”二字,然后向学生们解释手机信号是一种电磁波而不是静电,其属一种交变的电磁场,遇到金属网时,金属网会感应出同频率的电磁波,只是强度变小,因此在仍能听到笼中手机铃声,也解释了,也就解释了为什么吹风机对电视信号有影响。这样通过对物理知识重演再现与对比的方式,加深了学生对物理知识的理解,从而提高了教学质量。
2.运用全息理论,根据物理教材和学情选择合适的教学方法
在进行物理教学时,物理教材中的安排的知识点难易程度不同,如果各个知识点都按照相同的教学方法去讲解,容易理解的知识点学生会掌握的相对熟练,而对于相对较难的知识点,就可能会导致学生对其似懂非懂,这样就会不利于学生的学习。这样物理教师在运用全息理论时,不要一味的按照一个教学方法进行讲解要注意对教学方法的改变,使学生能够熟练地掌握知识点。另外,每个学生对于知识点的掌握情况不同,有些学生可能掌握的好一些,有些学生掌握的差一些,因此物理教师要根据学情来选择教学方式,既要照顾那些掌握知识差的同学,也要让掌握较好的同学能够学到更多的知识。例如,在向同学讲解“测量”的知识点时,对与学生来说这个相对知识点相对容易,在日常生活中很容易接触到,因此教师在运用全息教学论时,可以先向学生对所要内容的主旨,主要思路进行讲解,然后对主要知识点进行仔细讲解,经过这样的讲解,学生会很容易对测量知识进行掌握。而在向学生讲解“光学规律”时,学生对其中的规律和容易混淆,如果物理教师还按照讲解“测量”方法向学生进行讲解,学生就很难掌握。因此,教师要改变教学方法,既要向学生进行理论讲解,也要带领学生对个规律进行实验,通过实验加深学生对光学规律的理解,使学生对知识点能够更好地掌握。3.运用全息理论,根据知识内容和特点选择合适的评价方式在物理教学中,物理教师对学生的评价方式非常重要,有的评价方式会激发学生学习物理的知识的兴趣,而有的评价方式可能使学生受到打击,从而失去学习物理的兴趣。因此教师要合理的运用全息理论,并且根据知识内容和特点选择合适的评价方式,激发学生学习物理的兴趣。例如,在课堂上让学生回答问题时,学生回答对了要给与肯定的评价,而如果学生回答错了,要用积极的评价方式去评价,用全息理论去告诉他,其在探讨知识的过程中,没有选择正确的方式方法,让其用正确的方式再去进行探讨,这样既让学生知道了自己了不足,也对学生进行了鼓励学生,这样学生就会乐意去学习,从而大大地提高物理教学质量。
二、结束语
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经典物理学发展史 古希腊时代的阿基米德已经在流体静力学和固体的平衡方面取得辉煌成就,但当时将这些归入应用数学,并没有将他的成果特别是他的精确实验和严格的数学论证方法汲入物理学中。从希腊、罗马到漫长的中世纪,自然哲学始终是亚里士多德的一统天下。到了文艺复兴时期,哥白尼、布鲁诺、开普勒和伽利略不顾宗教的迫害,向旧传统挑战,其中伽利略把物理理论和定律建立在严格的实验和科学的论证上,因此被尊称为物理学或科学之父。 伽利略的成就是多方面的,仅就力学而言,他以物体从光滑斜面下滑将在另一斜面上升到同一高度,推论出如另一斜面的倾角极小,为达到同一高度,物体将以匀速运动趋于无限远,从而得出如无外力作用,物体将运动不息的结论 。他精确地测定不同重量的物体以同一加速度沿光滑斜面下滑,并推论出物体自由下落时的加速度及其运动方程,驳倒了亚里士多德重物下落比轻物快的结论,并综合水平方向的匀速运动和垂直地面方向的匀加速运动得出抛物线轨迹和45°的最大射程角,伽利略还分析“地常动移而人不知”,提出著名的“伽利略相对性原理”(中国的成书于1800年前的《尚书考灵曜》有类似结论)。但他对力和运动变化关系的分析仍是错误的。全面、正确地概括力和运动关系的是牛顿的三条运动定律,牛顿还把地面上的重力外推到月球和整个太阳系,建立了万有引力定律。牛顿以上述的四条定律并运用他创造的“流数法”(即今微积分初步),解决了太阳系中的二体问题,推导出开普勒三定律,从理论上解决了地球上的潮汐问题。史称牛顿是第一个综合天上和地上的机械运动并取得伟大成就的物理学家。与此同时,几何光学也有很大发展,在16世纪末或17世纪初,先后发明了显微镜和望远镜,开普勒、伽利略和牛顿都对望远镜作很大的改进。 法国在大革命的前后,人才辈出,以P.S.M.拉普拉斯为首的法国科学家(史称拉普拉斯学派)将牛顿的力学理论发扬光大,把偏微分方程运用于天体力学,求出了太阳系内三体和多体问题的近似解,初步探讨并解决了太阳系的起源和稳定性问题,使天体力学达到相当完善的境界。在牛顿和拉普拉斯的太阳系内,主宰天体运动的已经不是造物主,而是万有引力,难怪拿破仑在听完拉普拉斯的太阳系介绍后就问 :你把上帝放在什么地位?无神论者拉普拉斯则直率地回答 :我不需要这个假设。 拉普拉斯学派还将力学规律广泛用于刚体、流体和固体,加上W.R.哈密顿、G.G.斯托克斯等的共同努力,完善了分析力学,把经典力学推进到更高阶段。该学派还将各种物理现象如热、光、电、磁甚至化学作用都归于粒子间的吸引和排斥,例如用光子受物质的排斥解释反射,光微粒受物质的吸引解释折射和衍射,用光子具有不同的外形以解释偏振,以及用热质粒子相互排斥来解释热膨胀、蒸发等等,都一度取得成功,从而使机械的唯物世界观统治了数十年。正当这学派声势煊赫、如日中天时,受到英国物理学家T.杨和这个学派的后院法兰西科学院及科学界的挑战,J.B.V.傅里叶从热传导方面,T.杨、D.F.J.阿拉戈、A.-J.菲涅耳从光学方面,特别是光的波动说和粒子说(见光的二象性)的论争在物理史上是一个重大的事件。为了驳倒微粒说,年轻的土木工程师菲涅耳在阿拉戈的支持下,制成了多种后以他的姓命名的干涉和衍射设备,并将光波的干涉性引入惠更斯的波阵面在介质中传播的理论 ,形成惠更斯-菲涅耳原理,还大胆地提出光是横波的假设,并用以研究各种光的偏振及偏振光的干涉,他创造了“菲涅耳波带”法,完满地说明了球面波的衍射,并假设光是以太的机械横波解决了光在不同介质界面上反射、折射的强度和偏振问题,从而完成了经典的波动光学理论。菲涅耳还提出地球自转使表面上的部分以太漂移的假设并给出曳引系数。也在阿拉戈的支持下,J.B.L.傅科和A.H.L.菲佐测定光速在水中确比空气中为小,从而确定了波动说的胜利,史称这个实验为光的判决性实验。此后,光的波动说及以太论统治了19世纪的后半世纪,著名物理学家如法拉第、麦克斯韦、开尔文等都对以太论坚信不疑。另一方面,利用干涉仪内干涉条纹的移动,可以精确地测定长度、速度、曲率的极微细的变化;利用棱镜和衍射光栅产生的光谱,可以确定地上和天上的物质的成分及原子内部的变化。因此这些光学仪器已成为物理学、分析化学、物理化学和天体物理学中的重要实验手段。 蒸汽机的发明推动了热学的发展 ,18世纪60年代在 J.瓦特改进蒸汽机的同时,他的挚友J.布莱克区分了温度和热量,建立了比热容和潜热概念,发展了量温学和量热学,所形成的热质说和热质守恒概念统治了80多年。在此期间,尽管发现了气体定律,度量了不同物质的比热容和各类潜热 ,但对蒸汽机的改进帮助不大,蒸汽机始终以很低的效率运行。1755年法国科学院坚定地否决了永动机 。1807年T.杨以“能”代替莱布尼兹的“活力” ,1826年 J. V. 彭赛列创造了“功”这个词。1798年和1799年,朗福德和H.戴维分析了摩擦生热,向热质说挑战;J.P.焦耳从 19 世纪 40 年代起到1878年,花了近40年时间,用电热和机械功等各种方法精确地测定了热功当量 ;生理学家 J.R.迈尔和H.von亥姆霍兹 ,更从机械能、电能、化学能、生物能和热的转换,全面地说明能量既不能产生也不会消失,确立了热力学第一定律即能量守恒定律。在此前后,1824年,S.卡诺根据他对蒸汽机效率的调查,据热质说推导出理想热机效率由热源和冷却源的温度确定的定律。文章发表后并未引起注意。后经R.克劳修斯和开尔文分别提出两种表述后,才确认为热力学第二定律。克劳修斯还引入新的态函数熵;以后,焓、亥姆霍兹函数、吉布斯函数 等态函数相继引入 ,开创了物理 化学 中的重要分支——热化学。热力学指明了发明新热机、提高热机效率等的方向,开创了热工学;而且在物理学、化学、机械工程、化学工程 、冶金学等方面也有广泛的指向和推动作用。这些使物理化学开创人之一W.奥斯特瓦尔德曾一度否认原子和分子的存在 ,而宣扬“唯能论”,视能量为世界的最终存在 。但另一方面,J.C.麦克斯韦的分子速度分布率(见麦克斯韦分布)和L.玻耳兹曼的能量均分定理把热学和力学综合起来,并将概率规律引入物理学,用以研究大量分子的运动,创建了气体分子动力论(现称气体动理论),确立了气体的压强、内能、比热容等的统计性质,得到了与热力学协调一致的结论。玻耳兹曼还进一步认为热力学第二定律是统计规律,把熵同状态的概率联系起来,建立了统计热力学。任何实际物理现象都不可避免地涉及能量的转换和热量的传递,热力学定律就成为综合一切物理现象的基本规律。经过20世纪的物理学革命,这些定律仍然成立。而且平衡和不平衡、可逆和不可逆、有序和无序乃至涨落和混沌等概念,已经从有关的自然科学分支中移植到社会科学中。 在19世纪20年代以前 ,电和磁始终认为 是两种不同的物质,因此,尽管1600年W.吉伯发表《论磁性》,对磁和地磁现象有较深入的分析 ,1747 年B.富兰克林提出电的单流质理论,阐明了正电和负电,但电学和磁学的发展是缓慢,1800年A.伏打发明伏打电堆,人类才有能长期供电的电源 ,电开始用于通信 ;但要使用一个电弧灯 ,就需联接2千个伏打电池,所以电的应用并不普及。1920年H.C.奥斯特的电流磁效应实验,开始了电和磁的综合,电磁学就迅猛发展,几个月内 ,通过实验A.-M.安培建立平行电流间的安培定律 ,并提出磁分子学说 ,J.-B.毕奥和F.萨伐尔建立载流导线对磁极的作用力(后称毕-萨-拉定律),阿拉戈发明电磁铁并发现磁阻尼效应,这些成就奠定了电磁学的基础。1831年M.法拉第发现电磁感应现象,磁的变化在闭合回路中产生了电流,完成了电和磁的综合,并使人类获得新的电源。1867年W.von 西门子发明自激发电机 ,又用变压器完成长距离输电,这些基于电磁感应的设备,改变了世界面貌,创建了新的学科——电工学和电机工程。法拉第还把场的概念引入电磁学;1864年麦克斯韦进一步把场的概念数学化,提出位移电流和有旋电场等假设,建立了麦克斯韦方程组,完善了电磁理论,并预言了存在以光速传播的电磁波。但他的成就并没有即时被理解,直到H.R.赫兹完成这组方程的微分形式,并用实验证明麦克斯韦预言的电磁波,具有光波的传播速度和反射 、折射干涉、衍射、偏振等一切性质,从而完成了电磁学和光学的综合,并使人类掌握了最快速的传递各种信息的工具 ,开创了电子学这门新学科。 直到19世纪后半叶 ,电荷的本质是什么 ,仍没有搞清楚,盛极一时的以太论,认为电荷不过是以太海洋中的涡元。H.A.洛伦兹首先把光的电磁理论与物质的分子论结合起来 ,认为分子是带电的谐振子 ,1892年起 ,他陆续发表“电子论”的文章 ,认为1859年 J.普吕克尔发现的阴极射线就是电子束;1895年提出洛伦兹力公式,它和麦克斯韦方程相结合,构成了经典电动力学的基础;并用电子论解释了正常色散、反常色散(见光的色散)和塞曼效应。1897年J.J.汤姆孙对不同稀薄气体、不同材料电极制成的阴极射线管施加电场和磁场,精确测定构成阴极射线的粒子有同一的荷质比 ,为电子论提供了确切的实验根据。电子就成了最先发现的亚原子粒子 。1895年W.K.伦琴发现X射线,延伸了电磁波谱 ,它对物质的强穿透力,使它很快就成为诊断疾病和发现金属内部缺陷的工具 。1896年A.-H.贝可勒尔发现铀的放射性 ,1898年居里夫妇发现了放射性更强的新元素——钋和镭,但这些发现一时尚未引起物理学界的广泛注意 20世纪的物理学 到19世纪末期 ,经典物理学已经发展到很完满的阶段,许多物理学家认为物理学已接近尽头,以后的工作只是增加有效数字的位数。开尔文在19世纪最后一个除夕夜的新年祝词中说:“物理大厦已经落成,……动力理论确定了热和光是运动的两种方式,现在它的美丽而晴朗的天空出现两朵乌云,一朵出现在光的波动理论,另一朵出现在麦克斯韦和玻耳兹曼的能量均分理论。”前者指的是以太漂移和迈克耳孙 - 莫雷测量地球对(绝对静止的)以太速度的实验,后者指用能量均分原理不能解释黑体辐射谱和低温下固体的比热。恰恰是这两个基本问题和开尔文所忽略的放射性,孕育了20世纪的物理学革命。 1905 年 A. 爱因斯坦为了解决电动力学应用于动体的不对称(后称为电动力学与伽利略相对性原理的不协调),创建了狭义相对论,即适用于一切惯性参考系的相对论。他从真空光速不变性出发,即在一切惯性系中,运动光源所射出的光的速度都是同一值,推出了同时的相对性和动系中尺缩 、钟慢的结论 ,完满地解释了洛伦兹为说明迈克耳孙 -莫雷实验提出的洛伦兹变换公式,从而完成了力学和电动力学的综合。另一方面,狭义相对论还否定了绝对的空间和时间,把时间和空间结合起来,提出统一的相对的时空观构成了四度时空;并彻底否定以太的存在,从根本上动摇了经典力学和经典电磁学的哲学基础,而把伽利略的相对性原理提高到新的阶段,适用于一切动体的力学和电磁学现象。但在动体或动系的速度远小于光速时,相对论力学就和经典力学相一致了。经典力学中的质量、能量和动量在相对论中也有新的定义,所导出的质能关系为核能的释放和利用提供了理论准备。1915年,爱因斯坦又创建广义相对论,把相对论推广到非惯性系,认为引力场同具有相当加速度的非惯性系在物理上是完全等价的,而且在引力场中时空是弯曲的,其曲率取决于引力场的强度,革新了宇宙空间都是平直的欧几里得空间的旧概念。但对于范围和强度都不很大的引力场如地球引力场,可以完全不考虑空间的曲率,而对引力场较强的空间如太阳等恒星的周围和范围很大的空间如整个可观测的宇宙空间 ,就必须考虑空间曲率。因此广义相对论解释了用牛顿引力理论不能解释的一些天文现象,如水星近日点反常进动、光线的引力偏析等。以广义相对论为基础的宇宙学已成为天文学的发展最快的一个分支。另一方面 ,1900年 M.普朗克提出了符合全波长范围的黑体辐射公式,并用能量量子化假设从理论上导出,首次提出物理量的不连续性。1905年爱因斯坦发表光量子假设,以光的波粒二象性,解释了光电效应;1906年又发表固体热容的量子理论;1913年N.玻尔(见玻尔父子)发表玻尔氢原子理论,用量子概念准确地地计算出氢原子光谱的巴耳末公式,并预言氢原子存在其他线光谱,后获证实。1918年玻尔又提出对应原理,建立了经典理论通向量子理论的桥梁;1924年L.V.德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假设,预言电子束的衍射作用;1925年W.泡利发表泡利不相容原理,W.K.海森伯在M.玻恩和数学家E.P.约旦的帮助下创立矩阵力学 ,P.A.M.狄拉克提出非对易代数理论 ;1926 年 E.薛定谔根据波粒二象性发表波动力学的一系列论文,建立了波函数,并证明波动力学和矩阵力学是等价的,遂即统称为量子力学 。同年6月玻恩提出了波函数的统计解释 ,表明单个粒子所遵循的是统计性规律而非经典的确定性规律;1927年海森伯发表不确定性关系;1928年发表相对论电子波动方程,奠定了相对论性量子理论的基础。由于一切微观粒子的运动都遵循量子力学规律,因此它成了研究粒子物理学、原子核物理学、原子物理学、分子物理学和固体物理学的理论基础,也是研究分子结构的重要手段,从而发展了量子化学这个化学新分支。差不多同时,研究由大量粒子组成的粒子系统的量子统计法也发展起来了 ,包括1924年建立的玻色-爱因斯坦分布和1926年建立的费米-狄拉克分布 ,它们分别适应于自旋为整数和半整数的粒子系统。稍后,量子场论也逐渐发展起来了 。1927年 ,狄拉克首先提出将电磁场作为一个具有无穷维自由度的系统进行量子化的方案,以处理原子中光的自发辐射和吸收问题。1929年海森伯和泡利建立了量子场论的普遍形式,奠定了量子电动力学的基础。通过重正化解决了发散困难,并计算各阶的辐射修正,所得的电子磁矩数值与实验值只相差2.5×10-10 ,其准确度在物理学中是空前的 。量子场论还正向统一场论的方向发展,即把电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用和引力相互作用统一在一个规范理论中,已取得若干成就的有电弱统一理论、量子色动力学和大统一理论等。“实践是真理的唯一标准”,物理学也同样遵循这一标准。一切假说都必须以实验为基础,必须经受住实验的验证。但物理学也是思辨性很强的科学,从诞生之日起就和哲学建立了不解之缘。无论是伽利略的相对性原理、牛顿运动定律、动量和能量守恒定律 、麦克斯韦方程乃至相对论、量子力学,无不带有强烈的、科学的思辨性。有些科学家例如在19世纪中主编《物理学与化学》杂志的J.C.波根多夫曾经想把思辨性逐出物理学,先后两次以具有思辨性内容为由,拒绝刊登迈尔和亥姆霍兹的论能量守恒的文章,终为后世所诟病。要发现隐藏在实验事实后面的规律,需要深刻的洞察力和丰富的想像力。多少物理学家关注θ-τ之谜 ,唯有华裔美国物理学家李政道和杨振宁,经过缜密的思辨,检查大量文献,发现谜后隐藏着未经实验鉴定的弱相互作用的宇称守恒的假设。而从物理学发展史来看,每一次大综合都促使物理学本身和有关学科的很大发展,而每一次综合既以建立在大量精确的观察、实验事实为基础,也有深刻的思辨内容。因此一般的物理工作者和物理教师,为了更好地应用和传授物理知识,也应从物理学的整个体系出发,理解其中的重要概念和规律。 应用 物理学是广泛应用于生产各部门的一门科学 ,有人曾经说过,优秀的工程师应是一位好物理学家。物理学某些方面的发展,确实是由生产和生活的需要推动的。在前几个世纪中,卡诺因提高蒸汽机的效率而发现热力学第二定律,阿贝为了改进显微镜而建立光学系统理论,开尔文为了更有效地使用大西洋电缆发明了许多灵敏电学仪器;在20世纪内,核物理学、电子学和半导体物理、等离子体物理乃至超声学、水声学、建筑声学、噪声研究等的迅速发展,显然和生产 、生活的需要有关。因此,大力开展应用物理学的研究是十分必要的。另一方面,许多推动社会进步,大大促进生产的物理学成就却肇始于基本理论的探求,例如:法拉第从电的磁效应得到启发而研究磁的电效应,促进电的时代的诞生;麦克斯韦为了完善电磁场理论,预言了电磁波,带来了电子学世纪;X射线、放射性乃至电子 、中子的发现 ,都来自对物质的基本结构的研究。从重视知识、重视人才考虑,尤应注重基础理论的研究。因此为使科学技术达到世界前列,基础理论研究是绝不能忽视的。 展望 21世纪的前夕 ,科学家将从本学科出发考虑百年前景。物理学是否将如前两三个世纪那样,处于领先地位,会有一番争议,但不会再有一位科学家像开尔文那样,断言物理学已接近发展的终端了。能源和矿藏的日渐匮乏,环境的日渐恶化,向物理学提出解决新能源、新的材料加工、新的测试手段的物理原理和技术。对粒子的深层次探索,解决物质的最基本的结构和相互作用,将为人类提供新的认识和改造世界的手段,这需要有新的粒子加速原理,更高能量的加速器和更灵敏、更可靠的探测器。实现受控热核聚变,需要综合等离子体物理、激光物理、超导物理、表面物理、中子物理等方面知识,以解决有关的一系列理论技术问题。总之,随着新的技术革命的深入发展,物理学也将无限延伸。
这个题目太扯了!500字就能写出物理学发展史?光罗列一下对物理学作出杰出贡献的物理学家,500字都不够用的。要写物理学发展史,500万字起,你别嫌多,还不打折!即使这样,写出来的也只能叫着简史,也不能叫着发展史!初中的,就写物理学发展史?你知道的物理学家超过10个没有?除了牛顿、爱因斯坦,你还知道开尔文、麦克斯韦、卡文迪许、赫兹、洛伦兹、卢瑟福、薛定谔、海森堡、德布罗意、泡利吗?这些人都是对物理学起到决定性作用的人。你听说过吗?你学过高等数学吗?不会高等数学能写物理学发展史?你懂得发展史的基本写法吗?或者说,你明白历史的意义吗?所以,这个玩笑开大了,请打住! 所以,唯一比这个题目更扯的就是你们老师本人了!
科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史,也是人类文明史的重要组成部 分。今天,当人类豪迈地飞往宇宙空间,当机器人问世,当高清晰度数字化彩电进入日常家 庭生活,当克隆羊多利诞生惊动整个世界,当人们在为现代科学技术的神奇功能而叹为观止 的时候,你是否了解化学工程的一个分支学科——分离科学——的优异功效在现代科学技术 发展中的贡献与地位呢? 信息科学、材料科学和生物工程被誉为当今三大前沿科学,新材料还被誉为现代文明的支柱 之一。这是因为没有花样繁多、品种齐全、功能奇特、高纯度的新材料,所有的高新技术只 能是空中楼阁,电脑、机器人、宇宙飞船等都只能是天方夜谭,所以不管怎么样的高新技术 ,都是要以开发和利用自然资源,进而分离或合成出高纯的材料为基础的。化工分离纯化技 术作为科学技术的一个组成部分,为人类的各种需求变成现实提供了可靠的保证。现代分离 技术已经可以使产品的杂质含量低于十亿分之一,被誉为现代分离能手的溶剂萃取(液�液 萃取)就是现代分离技术中的一种。例如在核燃料的后处理中,用萃取分离技术对被辐照过 的核燃料进行处理,提取人工核素钅不�239,其中铀和钚的收 率均可以达到99�9%。去除强放射性物质的效果(去污系数)可以达到106~108。 “溶剂萃取”作为一个名词,也许很多人不太熟悉,但作为一种实用的分离方法,却早已被 人们应用于实践中。溶剂萃取用于无机化合物分离的历史是有案可查的。1842年皮尔哥德(P eligot)首 先发现用二乙醚可以从硝酸溶液中萃取硝酸铀酰。随后人们又在实践中发现了其他一些无机 物也能被某些有机物所萃取,并据此初步建立了半经验的液�液平衡的定量关系。到19世纪 末,能斯特(Nernst)利用热力学基本原理对液�液平衡关系进行了进一步阐述,提出了著名的能斯特分配定律,该定律为萃取化学和化工的发展奠定了早期的理论基础。19世纪末到20世纪初, 人们开始将萃取分离技术应用于有机化工和石油化工领域中,如用酯类萃取剂萃取醋酸,用 液态二氧化硫作为萃取剂从煤油中去除芳烃。20世纪30年代,人们试图将萃取分离技术应用 于稀土元素的分离,但由于当时条件的限制,没有取得实质性的进展。40年代,原子能工业 在战火中诞生,基于生产核燃料的需要,萃取分离技术无论在理论上还是在实际应用中均得 到了迅速的发展,特别是磷酸三丁酯作为核燃料的萃取剂得到应用后,萃取分离技术进入了 一个崭新的阶段。随后,萃取分离技术在稀土的分离、湿法冶金、无机化工、有机化工、医 药、食品、环境等领域不断得到应用,并取得了很好的效果。到现在,萃取分离技术几乎可以涉及元素周期表中的所有元素,已成为分离技术中的主要成员之一。因此,只要你认真了 解一下萃取分离技术的辉煌历史,就会被其优异的功能所吸引。 我们现在正处于一个由工业化社会向信息化社会转变的历史时期,在这样一个大背景下,现代科学技术也在从大科学技术时代向超大科学技术时代转变。这个时代的科技发展既有别于个人主导下的小科技时代,也有别于政府主导下的大科技时代,而是一个以企业科技创新为主体的多元化的科技发展时代,超常规科学技术的发展将逐步取代常规科学技术成为未来科学技术发展的主流。 在这样一个历史转型时期,我国科学技术事业的发展正面临着一次严峻的挑战和一个非常良好的发展机遇。科技发展的超大科技时代必然引起各国科技发展战略和政策的调整。作为一个关注我国科技事业发展的研究人员,本人愿在此与广大网友就“超大科技”问题及中国特色的自主创新之路建设问题与网友进行互动与探讨,以期为国家发展献计献策。 中国现代科学史研究亟待开展 “人创造历史,却对自己正在创造的历史茫然无知。”西方哲人的这句名言陈述的好像正是我们面对的现实。100多年来,我们这个具有悠久史学传统的文明古国,在近代化的大潮中颠簸沉浮,进退失据,至今仍然处于追赶先进的路途上。因此,对于自己的近代史,往往觉得乏善可陈,不堪回首,或不屑一顾,或无暇顾及,或有意回避,甚至刻意编造。近代与古代的强烈对比,尤以科学技术史为特出,加之一段时期极左思潮的泛滥使人们讳言近现代史,所以在相当长的一段时期,古代科学技术史是中国科学技术史研究的主流,近现代科技史则少人问津,在相当程度上仍隐身于历史的重重迷雾之中。
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动物行为学论文
动物行为学的形成与发展
一、摘要
20世纪60年代以来,动物行为学的研究就受到各国科学家的关注。欧洲的一些动物行为学家对动物行为研究的发展做出了重大的贡献。随着人们对动物行为研究重要性的认识,动物行为学已成为生物学中极为活跃和重要的一个分支学科。它除了研究动物行为本身外,还把研究内容从行为维系群体的作用,扩展到行为的个体发育进化史、行为的控制及社会性组织等方面。
二、动物行为学的研究历史20世纪以前是动物行为学的萌芽时期,是动物行为学经历的一个缓慢发展的阶段。早在旧石器时代(34000~10500年前),人们开始注意观察周围的动物,随着动物家养的开始,人类也需要了解动物的生活周期和行为。
1、在文明时代的早期,古埃及人开始尝试人工孵卵。古希腊的亚里斯多德(384~322BC)开始了观察、描述动物行为的新纪元。在他的论著中,记录了540种动物的生活史和行为,对后人关于生命的认识方面产生了相当大的影响。
2、17、18世纪,开始了比较不同物种行为的研究和行为的理论探讨。如德国人约翰(Johunn Pernaller)研究了不同鸟的行为差异,涉及取食地、社会行为、筑巢、领地、季节性羽毛色彩变化、迁徙、鸣叫和育雏等方面。法国的勒雷(Chorles George Lereg)对狼、狐的捕食行为及野兔的恐惧表现有过生动的描述,提出了动物依靠它们的记忆和生活经验能够聪明地生活。
3、1859年,达尔文的《物种起源》的发表,对动物行为学的研究产生了深远的影响。他的《人类的由来》(1871)一书研究比较了人与动物,及本能行为。19世纪末,人们使用述宫,研究老鼠的学习行为。现代行为学中许多术语,如Behaviour(行为)、Animod Behaviour(动物行为),都首次出现在他的论著中。20世纪是动物行为学迅速发展和真正延伸的世纪。
4、1906年,动物学家詹宁斯(H.S.Jennings)对原生动物的行为进行了详细研究,写出了《原生动物的行为》一书,这是第一本专门论述动物行为的著作。柏林的海因罗特(Oskar Heinorth)在1871年至1945年间,详尽研究了多种鸭、鹅,比较了它们的运动方式、解剖学特征、社会行为、鸣叫及繁殖行为,并且发现了灰雁从孵卵箱中孵出后的印记行为。他
5、动物学家罗曼内斯(H.S Reimarus)发展了达尔文的思想,并正式建立了比较行为学这一学科,为现代的行为生物学奠定了基础。随后摩尔根(C.L.Morgun)和杰姆斯(W.James),以及劳埃波(J.Loeb)等都在方法、概念上对行为的发展做出了贡献。
6、1931年至1941年,欧洲著名的行为生物学家廷伯根和劳伦兹在自然和半自然条件下对动物进行了长期的观察,发表了诸如“社会性鸦的行为学”、“鸟类环境世界中的伙伴”、“关于本能的概念”、“对雁鸭类行为的比较研究”等论文,建立了物种的行为图谱,发现了所研究的行为型的功能。提出了显示、位移、仪式化等等新概念和新的研究课题。
三、动物行为学的现代进展
1、近年来,动物行为学的研究获得了蓬勃的发展,主要是把动物行为与生命科学中许多其它的许多分支学科相互渗透在一起,形成了许多新的研究领域,从不同的角度进一步完整、系统地阐述动物行为的原因、机制、发生或发育。进化与适应功能等问题。动物行为学的分支很多,本文仅以行为遗传学和行为生态学为中心,作一简要介绍。
2、行为遗传学 行为遗传学是用遗传学方法研究行为的遗传基础。自1960年,美国学者hompson第一个总结了有关资料,写成《行为遗传学》一书,从而宣布这一新学科的诞生。其后,相关研究大量涌现。10年以后,一份专业期刊,《行为遗传学》问世。
3、1967年,Benzer第一个通过人工诱导和选择的方法得到了果蝇的行为突变体,从而为行为遗传学的研究开辟了道路。从此以后,行为突变体的研究很快在果蝇、线虫、草履虫、细菌及其他生物的研究中大量开展起来。目前,已在分子水平分析的基础上,进一步做行为基因的分离、克隆和转移的研究。
4、行为生态学行为生态学主要是研究生态学中的行为机制、动物行为的生态学意义和进化意义,在理论及方法论方面是动物行为学中发展最快、最为活跃的一个领域。行为生态学主要涉及到取食行为生态学。防御行为生态学、繁殖行为生态学、社会生态学、时空行为生态学(如栖息地的选择、定向和导航、巢域和领域现象等),以及行为生态学预测等内容。
5、1975年,E.O Wilson出版了《社会生物学》一书,系统地介绍了这门学科的观点、理论体系和研究方法。社会生物学把达尔文自然选择的概念应用于社会行为的研究,又把生态学、行为学、遗传学和进化沦加以综合,提出了内在适合度和亲缘选择的新概念。
6、这些新概念把社会行为的研究提高到了新的高度。目前,这一领域所展示的迷人前景正吸引着越来越多的科学家。尤其是关于行为经济学和进化稳定对策(ESS)的研究,正显示着强大的生命力。尽管在我国这一领域还几乎是个空白,但随着这一学科的迅猛发展,也必将引起我国学术界的巨大兴趣。
7、动物行为的研究在我国正处于起步阶段,研究的内容主要是描述性的,在理论研究方面,在研究的广度和深度方面,与国外存在着很大的差距。到目前为止,国内仍没有形成专门的动物行为学教材、期刊。
动物行为学
20世纪以前是动物行为学的萌芽时期,是动物行为学经历的一个缓慢发展的阶段。早在旧石器时代(34000~10500年前),人们开始注意观察周围的动物,随着动物家养的开始,人类也需要了解动物的生活周期和行为。在文明时代的早期,古埃及人开始尝试人工孵卵。古希腊的亚里斯多德(384~322BC)开始了观察、描述动物行为的新纪元。在他的论著中,记录了540种动物的生活史和行为,对后人关于生命的认识方面产生了相当大的影响。17、18世纪,研究动物行为的人更多了,开始了比较不同物种行为的研究和行为的理论探讨。如德国人约翰(Johunn Pernaller)研究了不同鸟的行为差异,涉及取食、社会行为、筑巢、领地、季节性羽毛色彩变化、迁徙、鸣叫和育雏等方面;法国的勒雷(Chorles George Lereg)对狼、狐的捕食行为及野兔的恐惧表现有过生动的描述,提出了动物依靠它们的记忆和生活经验能够聪明地生活。1859年,达尔文的《物种起源》的发表,对动物行为学的研究产生了深远的影响。他的《人类的由来》(1871)一书研究比较了人与动物,及本能行为。19世纪末,人们使用迷宫,研究老鼠的学习行为。劳埃德(C.Lioyd MOrgun)研究鸡的本能、学习、模拟行为。现代行为学中许多术语,如Behaviour(行为)、Animod Behaviour(动物行为),都首次出现在他的论著中。早在19世纪上半叶,G.居维叶和E.G.圣提莱尔便就动物学研究方法发生过争论:前者强调实验室研究,后者主张在自然条件下进行观察。在他们的影响下,有关动物行为的研究,形成了两个传统。一方面的代表多是生理学家和生理心理学家。如 巴甫洛夫、美国E.L.桑代克和B.F.斯金纳等。他们在实验室里对狗、猫、大鼠等的学习行为进行了大量研究。经典条件反射和操作式条件反射便是他们的著名贡献。另一方面的代表主要是具有博物学倾向的动物学家,如奥籍德国人 K.von弗里施、奥地利人K.Z.洛伦茨和荷籍英国人N.廷伯根等。他们在自然环境中通过观察和实验,分析行为的动因,探讨行为的适应功能,并力求推导行为的进化途径。 20世纪是动物行为学迅速发展和真正延伸的世纪。霍布豪斯(Hobhouse)在1901年发现了猴及其它动物能使用一定的工具(棍、箱子)得到食物。1906年,动物学家詹宁斯(H.S.Jennings)对原生动物的行为进行了详细研究,写出了《原生动物的行为》一书,这是第一本专门论述动物行为的著作。柏林的海因罗特(Oskar Heinorth)在1871年至1945年间,详尽研究了多种鸭、鹅,比较了它们的运动方式、解剖学特征、社会行为、鸣叫及繁殖行为,并且发现了灰雁从孵卵箱中孵出后的印记行为。他独自阐述的同源性学说,到21世纪初还被许多人认为是行为学真正诞生的标志之一。动物学家罗曼内斯(H.S Reimarus)发展了达尔文的思想,并正式建立了比较行为学这一学科,为现代的行为生物学奠定了基础。随后摩尔根(C.L.Morgun)和杰姆斯(W.James),以及劳埃波(J.Loeb)等都在方法、概念上对行为的发展做出了贡献。1931年至1941年,欧洲著名的行为生物学家廷伯根和劳伦兹在自然和半自然条件下对动物进行了长期的观察,发表了诸如“社会性鸦的行为学”、“鸟类环境世界中的伙伴”、“关于本能的概念”、“对雁鸭类行为的比较研究”等论文,建立了物种的行为图谱,发现了所研究的行为型的功能。提出了显示、位移、仪式化等等新概念和新的研究课题。特别是劳伦兹提出的“印记”这一术语,极好地说明了先天性和后天获得性行为的结合问题。在行为分析、行为生态方面作出了很大的贡献。 动物行为学的研究获得了蓬勃的发展,主要是把动物行为与生命科学中许多其它的许多分支学科相互渗透在一起,形成了许多新的研究领域,从不同的角度进一步完整、系统地阐述动物行为的原因、机制、发生或发育。进化与适应功能等问题。动物行为学的分支很多,不可能在此全面论述,本文仅以行为遗传学和行为生态学为中心,作一简要介绍。相关图书行为遗传学是用遗传学方法研究行为的遗传基础。自1960年,美国学者Thompson第一个总结了有关资料,写成《行为遗传学》一书,从而宣布这一新学科的诞生。其后,相关研究大量涌现。10年以后,一份专业期刊,《行为遗传学》问世。1967年,Benzer第一个通过人工诱导和选择的方法得到了果蝇的行为突变体,从而为行为遗传学的研究开辟了道路。从此以后,行为突变体的研究很快在果蝇、线虫、草履虫、细菌及其他生物的研究中大量开展起来。在分子水平分析的基础上,进一步作行为基因的分离、克隆和转移的研究。行为遗传学为动物行为学的研究开辟了一个新天地,对于阐明行为遗传的规律和机制都具有重要意义。 行为生态学主要是研究生态学中的行为机制、动物行为的生态学意义和进化意义,在理论及方法论方面是动物行为学中发展最快、最为活跃的一个领域。行为生态学主要涉及到取食行为生态学。防御行为生态学、繁殖行为生态学、社会生态学、时空行为生态学(如栖息地的选择、定向和导航、巢域和领域现象等),以及行为生态学预测等内容。其中,在社会生态学或社会生物学方面,取得了突出的进展。K.Lorenz对鸟类社会行为的研究、N.Tinbergen(1974)对人类社会行为的研究,以及K.Von Frisch对蜜蜂社会行为的研究,奠定了社会生物学的基础。1975年,E.O Wilson出版了《社会生物学》一书,系统地介绍了这门学科的观点、理论体系和研究方法。社会生物学把达尔文自然选择的概念应用于社会行为的研究,又把生态学、行为学、遗传学和进化沦加以综合,提出了内在适合度和亲缘选择的新概念。这些新概念把社会行为的研究提高到了一个新的高度。这一领域所展示的迷人前景正吸引着越来越多的科学家。尤其是关于行为经济学和进化稳定对策(ESS)的研究,正显示着强大的生命力。尽管在我国这一领域还几乎是个空白,但随着这一学科的迅猛发展,也必将引起我国学术界的巨大兴趣。动物行为的研究在我国正处于起步阶段,研究的内容主要是描述性的,在理论研究方面,在研究的广度和深度方面,与国外存在着很大的差距。到目前为止,国内仍没有形成专门的动物行为学教材、期刊。但据已公开发表的有关论文和资料显示,我国在动物行为某些领域方面的研究已取得了一定的进展。
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动物权利保护研究以动物权利立法的完善为视角
在现代,保护动物思想和立法实践是伴随着奴隶解放和妇女运动甚至人性解放发展起来的。在这一过程中,人类的道德视野和道德关切不断扩展,人类对保护动物立法的认识也不断深化。动物有无权利,动物的权利如何保护,人类和动物是何种关系,这一系列问题正在逐步被人类找到答案。在我国,社会人群对动物权利的看法各有不同,“拥护主义”认为动物拥有和人类同等权利且神圣不可侵犯,“反对主义”认为动物只是作为一种物品存在并不具有权利,还有“中立主义”,他们认为动物拥有的是以满足人类利益为前提而存在的权利。因为有这些观点存在,“动物权利”问题的争论从未休止过。
近年来,国内动物受侵害的案件时有发生,而“凶手”却得以逍遥法外,例如2002年的清华大学生刘某伤熊事件,2005年复旦大学生虐猫事件。这类事件一旦被揭露便通过网络迅速传播,引发众多社会争议。绝大多数人都会强烈谴责行为人残酷的行为,感叹社会之风日益败坏,人民道德素质亟待提升。但是在声讨的同时,我们应该看到发生这类事件的另一不容忽视的原因——动物权利保护立法的缺失。我国对动物权利立法的忽视,极大程度上纵容了这类虐待动物的“施暴者”。
本文主要针对我国动物生存现状,以问卷形式了解社会人群对动物权利的看法,收集我国法律法规进行研究,并结合案例,分析目前我国动物权利立法存在的问题及带来的后果,指出法律漏洞出现的原因,并提出相关法律的完善建议,期望在未来引起立法者的重视,对动物权利进一步加以保护,同时,唤醒人们对动物权利的保护意识。
一、现状调查
(一)对社会人群的调查
1.调查内容与结果。本项目以发放500份问卷和户外采访的形式,针对动物是否拥有权利,动物拥有什么程度的权利,权利保障途径以及是否满意我国相关立法,对四川、重庆和广东地区群众进行了调查。利用统计学原理,显示表明,82%的人认为动物拥有权利,14%的人持不关心态度,仅4%的人认为动物不存在权利。在动物拥有怎样的权利上,仅35%的人(其中大部分为在校大学生)认为动物拥有与人类同等权利,约62%的人认为动物拥有部分权利,并以人类利益为前提:大众对权利保障的途径选择主要分为法律的完善和人民道德素质提升两种,而在是否满意我国相关立法上,大部分人都持不关注的态度,少数人认为我国立法存在问题需要完善。
2.调查意义。了解群众对动物权利的态度,为立法奠定基础。法律应代表大众的意识,实际上,人们普遍都接受动物拥有权利,只是基于人类处于生物链顶端,很少有人能接受动物拥有与人同等的权利罢了。因此,对动物权利立法的完善并不违背人民的意志,是大众观的体现。
探寻社会对以法律保障动物权利的看法,突出法律完善的迫切性。有趣的现象是,虽然大部分人对相关立法并不关注,但是这大部分人里面有相当比例的人却认为法律的完善是动物权利保障的途径之一;而认为我国立法存在问题需要完善的人群在动物权利保护的途径上几乎都选择了立法。这说明,虽然群众或许并不了解法律,但是法律的完善对动物权利的保障作用是毫无疑问的,在目前动物生存状态下也是迫切需要进行的。
(二)对国内立法的调查
1.我国现行法律法规的收集与分析。目前,我国现行与动物权利保护相关的法律法规主要有《中华人民共和国野生动物保护法》、《中华人民共和国水生野生动物保护实施条例》、《陆生野生动物保护实施条例》、部分省实施的《中华人民共和国野生动物保护法》,以及涉及动物保护的《宪法》、《渔业法》、《动物防疫法》、《环境保护法》、《进出境动植物检疫法》、《海洋环境保护法》等。
对这些法律法规进行收集与分析之后,可以总结出两个主要问题:第一,目前我国法律保护的动物范围十分有限,并未有一部动物保护的法律法规纳入了所有的动物i第二,这些法律法规实际更多是在对野生动物资源的权属和利用进行规范,连保障动物福利都称不上,更不足以称之为是对动物权利的保护。下面我们以动物保护立法相对详细的具有代表性的《中华人民共和国野生动物保护法》为例。本法一共分为五章,分别是“总则”、“野生动物保护”、“野生动物管理”、“法律责任”和“附则”。
总则。首先,针对本法保护的对象,我们可以发现本法的保护范围仅限于珍贵、濒危野生动物,其他动物例如宠物猫或狗的权利是没有纳入法律保护的范围之内的。而本法所规定的“野生动物”的外延还要比对野生动物范围的通常性解释窄得多。其次,针对立法目的,本法把野生动物常称之为“野生动物资源”,又结合第一条的规定“保护、发展和合理利用野生动物资源”和整部立法,不难解读出本法的立法目的在于,通过对野生动物资源的保护来最大化满足人类利益需求。另外,法条中规定有“开发利用”、“野生动物资源科学研究”等,说明我国动物保护立法并没基于“动物权利”层次——毕竟严格意义上的动物权利是不允许对动物任何性利用或者杀害的,而全世界还没有国家做到了这一点,而基于的是“动物福利”角度,当然法律保护的效果我们姑且不谈。
野生动物保护。第二章应当是该法着重强调如何保护动物的一章。但是通读这几个法条,除了第八条立法者笼统地规定野生动物及其生存环境禁止任何单位和个人非法捕猎或者破坏和第十三条规定国家和地方重点保护野生动物受到自然灾害威胁时,当地政府应当及时采取拯救措施外,我们很难再找到能作为动物权利保护标准的法条了。该法第十八条规定,猎捕非国家重点保护野生动物的,必须取得狩猎证,并且服从猎捕量限额管理。笔者对动物权利应得到怎么样的保护,同现代动物保护思想家汤姆·睿根的观点一致:动物应当享有和人类同等的权利,即穿貂皮大衣、吃猪肉、将鸟关在笼中这样的行为都侵犯了动物权利——虽然笔者并不支持我国目前立法应当走到这一步(原因在后文说明)。《野生动物保护法》第十八条的规定即是在默认我国是允许猎捕非国家重点保护野生动物的,只是在猎捕时需要经过一系列程序和受到一定限制。这说明我国的动物保护立法先不提对权利的保护,连是否对动物基本生存状态进行了保护都存在疑问。所以可以说该法并不是动物权利保护法,也不是成熟完整的动物福利保障法,因为它允许了对动物权利侵害的行为的存在,而这些行为连合理都不一定称得上。
关于野生动物的 管理和法律责任。野生动物的管理我国主要是针对猎捕,出售、收购,驯养繁殖,运输携带以及经营野生动物或者其产品的行为作出规范性的规定,站在“拥有者”的角度,对野生动物资源进行一系列的管理,以免资源被损害或者盗用,而看不到对野生动物权利的提及。法律责任方面,《野生动物保护法》的法律责任主要是没收违法所得,处以罚款或者吊销执照等,而涉及追究刑事责任的,本法分为两种,一是构成其他法律例如《刑法》的罪名的,依照或者比照他法有关规定处罚;另一种是在本法中规定,情节严重、构成犯罪的,依法追究刑事责任,但是并没有详细规定, 实践中很难适用。
目前国内立法中,《野生动物保护法》是相对于其他法律法规对动物保护的规定最为详细的,但是仍存在很多的问题。而究其根本,该法的保护野生动物实则是为人类开发利用资源和维持生态平衡服务,并未对动物权利的有无、动物权利的保护进行思考,因此从某种程度上来说,我国不存在保护动物权利建立的法律。
2.国内外立法的对比。对于动物,如果他们是生命主体,他们就拥有权利,就和我们一样——这就是关于动物权利的所有问题的最终归宿(唯一结论)。在未来,法律对动物权利保护有必要上升到以人权的保护为参考标准——法律应给予动物同人类一样的权利。但是,基于对 社会 经济 发展阶段的考量,在法律方面,笔者认为目前乃至以后很长的时间,应首先基于“动物福利”的程度进行保护动物的立法,暂时不用也没有能力从“动物权利”保护的程度考虑立法。而在“动物福利”程度的法律立法保护方面,我国落后于西方国家。
德国1998年《动物福利法》是我国学习的榜样。该法第一条规定,本法旨在保护动物之生命,维护其福利。此举乃是基于人类对于地球其他生命伙伴之责任而为之。任何人不得无合理之理由致动物痛苦或受伤害。每部法律的第一条都对整部法的立法目的作了具体的规定,并贯穿于法条之中。将该法第一条与我国的《野生动物保护法》第一条对比,我们发现了立法目的的巨大差别。该法旨在定义动物和人类的关系从而对动物进行保护,规定无正当理由不许对动物施以的伤害行为。而《野生动物保护法》却以保护野生动物为手段,利用野生动物为目的,一直将动物当作可利用资源看待。两部法律立法目的的差别决定了其对动物保护处于何种程度的差别,也就决定了动物所处的生存 环境。虽说德国《动物福利法》看来只是对动物福利的保障,还并未上升到动物权利的保护,但是对于我国未来动物立法的走向仍有重大的借鉴意义。
其实,西方国家已经逐渐建立起了比较完善的动物保护立法,例如英国除《动物保护法》外,还就农场动物、实验动物、伴侣动物、 工作动物、娱乐动物、野生动物等进行了专门立法,并针对一些具体动物的福利问题作了详细的规定,其单行法规数量达百部之多;例如美国的联邦动物福利法规中包括了,适用于驯养动物的《二十八小时法》、《人道屠宰法》等,联邦野生动物法规《海洋哺乳动物保护法》、《濒危物种法》等,以及各州防止虐待动物法规。对比于国外的法律法规,我国应看到国内外动物权利保护的差距所在,尽快完善我国的动物保护法律法规,改善动物生存环境。
3.调查意义。整合我国动物权利保护相关立法,对其进行总体评价。我国动物保护的法律法规只能说与动物权利保护有关,但是并未有任何动物权利保护的立法。目前大多数国家都仍致力于保障动物福利的方面对立法进行完善,这是未来过渡到动物权利保障的必经过程,我国也不例外。但是我国的动物保护立法,由于立法目的的偏移,导致整个立法体系出现很多问题。其并未以动物权利为首要考虑因素,取而代之的是人类利益,因此相关法律法规显现出的是如何对动物加以充分的利用,几乎看不到纯粹的基于动物权利意识的动物保护立法。
对比国内外法律法规,表明完善我国动物保护立法已刻不容缓。立法很大程度上决定了动物在本国的生存状况,西方国家普遍已经建立起了较为完善的动物保护法律体系。当今世界已有100多个国家和地区制定了动物福利法,在这样的法律体系之下,动物能够生存在较为舒适的环境之下并不被虐待。而我国的动物保护法律基本没有形成体系,仅零散的法律且并不旨在基于权利意识对动物进行保护,这导致我国动物的生存环境恶劣,时常发生虐待动物的事件。民主发达的社会环境下,我们已不能满足于人权的保障,动物是同人类一样的生命主体,社会亟待对动物权利进行更全面的保护。
二、我国现行法律存在的问题
(一)我国法律对动物保护范围过窄
我国法律只规定了对野生动物进行保护,使得其他非野生动物不在法律的保护范围内。我们倡导人人平等,却人为地将动物分为了“三六九等”,这显然是不合理的,且也在实践中产生了一系列的问题。例如,我们对虐猫事件、清华学生伤熊事件、象牙买卖这三类案例进行分析并比较行为人侵害动物权利所造成的后果和应承担的责任。虽同样是对动物权利的侵害,同样造成了很大的社会影响,但是,虐猫(狗等宠物)这类事件的行为人不用受到除舆论道德谴责外的惩罚,伤熊事件行为人最后认定为故意毁坏财物罪并免于刑事处罚,象牙买卖在我国则是禁止的。造成责任有无、责任大小的不同的原因便是我国现行法律的问题所
在——对动物保护的“区别对待”。对动物的保护应当一视同仁,若仅仅对野生动物保护进行立法,也就意味着非野生动物的权利被架空,无论以何种行为对待非野生动物,施行行为者都不会受到实质性的惩罚。
(二)我国对保护野生动物的法律规定过于笼统
暂不谈非野生动物保护的法律空白,对《野生动物保护法》的分析可以看出,我国对野生动物的保护立法也存在很大漏洞——法律法规主要针对野生动物如何管理制定一系列规定,对保护野生动物仅仅作了笼统的规范。这使得实践中虽然存在一系列的野生动物侵害案件,但是法院很难认定行为人违反了法律法规的规定应受到处罚,使得损害动物权利行为人在利益趋势下更加肆无忌惮。
(三)法律责任的规定存在问题
我国法律对行为人实施侵害动物权利行为的法律责任规定或是过轻,或是缺失,或是界限不明。一部法律需要人民遵守,必然得有违法的惩罚性规定的存在,《刑法》便是很好的例子。在动物保护立法方面,先不说行为人很难被认定为违反动物保护相关法律,即使行为人违法,大多数也不过是被处以罚款等处罚,更是有些法律条款仅仅作了禁止性规定,却没有规定违反规定的处罚,使得权利落空。
三、现行法律问题出现的原因
(一)现行立法实际目的的偏移
分析我国目前法律存在的问题后,可以发现造成问题的重要原因之一就是立法目的的偏移。为何我国和西方国家在动物权利的保护上有如此大的差异,其中一个解释就是立法目的的差别——西方国家正视动物与人类的关系,把动物从人类附属品中抽离出来,认定动物为人的同类,并基于此要求要对动物权利进行保护;依据我国的法律规定,我国默认动物是为造福人类而存在,因此动物权利的保护类别、保护方式等都是基于人类利益而存在的,是人类利益认可的前提成立才对动物进行保护。
(二)社会发展程度决定一部保护所有动物的法律目前在我国还发挥不了作用
我国没有解决非野生动物的保护并非立法者的疏忽,而是由于我国的社会发展程度还不足以顾及到对所有动物的保护。我国仍处于社会主义初级阶段,若是对所有动物进行保护,会导致本就紧张的司法资源更加匮乏,甚至在与人权的保护上本末倒置。但是在未来,随着社会经济的发展,扩大受保护动物的范围是主要趋势,也是维持生态平衡的必经之路。
(三)动物保护立法的完善需要经历很长的过程,并非一日之功
虽然目前国内立法存在诸多问题,但我们必须认可立法者在动物保护立法上所做出的不菲贡献,笔者也并不支持立法的完善一蹴而就。比起过去几十年,动物保护立法已经有了很大的进步,但每个法律体系的完善都要经历漫长的岁月,人权的法律保护就是鲜活的例子,动物保护立法的完善需要立法者一代代的重视和不断的探索研究,因此,现行法律仍存在众多问题也在情理之中。
四、调查结论
我国动物保护立法体系的建设已落后于西方发达国家,法律在当下无法正常地保护动物的权利。找准立法存在的问题的同时,我们也在探寻完善的建议:
(一)纠正立法目的
上文已强调了我国动物保护法律立法目的的偏移,而对于一部法律而言,立法目的是根基和线索,因此,我国若要在动物保护立法上有所改善,首先立法者必须纠正立法目的——从人类利益本位转变为动物权利本位,这样,未来的动物保护法律的制定才能体现出对动物权利的保护,才不会使动物权利法律的功能产生偏移。
(二)对现有法律法规进行完善
现有法律法规虽存在很多缺陷,但是并不可对之持置之不理的态度,正因为我们发现了现行立法的问题,因此立法者应当不断去完善它。一部好的法律并不是一旦制定就完美无缺的,英国1911年制定的《动物保护法》至今已修改了8次,我国法律也应当是在一个不断完善的过程中进步的。
现有法律法规的完善应当以除坚持正确立法目的以外的这几个因素为导向:第一,扩大
动物权益主体的范围。通过对西方具有典型意义的国家动物福利法的阐述与分析,我们可以明显地看出这样一个趋势:其动物福利法律 实践是一个权益主体范围不断扩大,内容逐渐完善并日趋成为一个完整的动物福利法体系的过程。我国应当适当扩大保护范围,而不能将法律的恩泽仅被及珍稀、濒危或者有重大科研价值的野生动物;第二,坚持从动物福利逐渐上升到动物权利的立法过程。虽然西方国家有一套较完善的动物保护法律体系,但仍站在动物福利的层次上。笔者赞成世界各国家理应致力于动物福利保障的研究,这是受 社会 发展阶段决定,但是,在立法的思想上必须是以动物作为同人类一样的生命主体,享有同等权利来进行立法,以之为立法总体理想,而不仅仅是出于“人道主义”考虑;第三,严格惩罚措施。例如行为人往往考量狩猎带来的 经济利益和违法狩猎产生的罚款之间的得失,若是惩罚力度太低,是起不到规制违法行为的效果的,这样只会使法律成为摆设。
(三)坚持对制定保护动物权利法律进行研究
虽然我国现状下该法律存活空间不大,也不一定要执着于立法,但是完善立法的同时,我国应当与时俱进,秉持“扬弃”的态度借鉴西方国家成熟的 经验,对动物权利保护的法律进行持续性探讨和研究,不仅可以反作用于现行法的完善,也为时机成熟时颁布真正意义的动物权利保护法律法规做好准备。
(四)加强动物权利保护的宣传,纠正“人类中心主义”的价值观
一部法律是人民意志的体现,我国法律出现立法目的的偏移不外乎也体现了立法者和群众以人类利益至上的态度对待动物。捍卫人权是人类的本能,因此我们始终致力于人类的解放,而动物虽然是另一个物种,但是它们并不是奴隶,它们应当拥有与人类同等权利。所以,未来我国应将人们历来对人权的重视转为对人与动物权利同等重视,改变人们的“人类中心主义”观念,将人们长期忽略的动物权利重新拉回人们视野中来,使动物得到完全解放。
所有的权利都面临着被侵犯、被抑制的危险,因为权利人主张的利益常常与否定其利益主张的他人的利益相对抗。所以权利的前提就在于时刻准备着去主张权利,要实现权利,就必须时刻准备着为权利而斗争。人类处于生物链顶端,因此在与动物利益存在冲突时,人类毅然选择了自身利益的保留,而在我国明显地体现在了动物保护的立法之中。
随着社会的发展,越来越多的人意识到了,要替动物主张动物的权利。本文通过收集国内外的法律法规,对我国法律进行分析,并将其与西方国家法律相对比,站在动物权利保护的高度,支持通过动物福利保障向动物权利保护过渡,从我国相关法律法规的完善视角入手提出建议,希望在未来国家可以通过立法改善我国动物生存状况,也呼吁人民群众摒弃“人类中心主义”思想,关注动物权利的保护。
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