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广义相对论指出，在引力场的区域，空间的性质不再服从欧几里德几何，而是遵循非欧几何，并得出结论：现实的物质空间不是平直的欧几里德空间，而是弯曲的黎曼空间(即三角形三个内角之和大于180度、曲率为正的空间)，它的弯曲度取决于物质在空间的分布情况。物质密度大的地方，引力场的强度也大，空间弯得也厉害，时间也要相应地变慢。爱因斯坦为了证明广义相对论的思想，他作出了三个预言： 第一，水星近日点的运动。自1859年发现水星近日点的运动以来，有每百年43秒的变动是用牛顿力学无法解释的。曾有人怀疑这是由一颗未发现的星引起的，但天文观测一直没有发现这颗星。爱因斯坦广义相对论，通过理论计算说明，太阳引力使空间弯曲，水星近日点的进动每百年就应有43秒的剩余值。 第二，光谱线的引力红移，即在强引力场中，光谱应向红端移动。这一结论后来被天文观测所证实。 第三，引力场使光线偏转。爱因斯坦预言，光线经过太阳表面，将会发生1.75秒的偏转。1919年5月29日发生日全食，在英国天文学家爱丁顿的建议下，英国皇家学会组织了两路观测人马，分赴巴西北部的索布拉尔和西非的普林西比岛，拍摄了日全食时在太阳周围看到的恒星照片。爱丁顿把这些照片和半年后的夜晚拍摄的天空同一位置的照片进行细致的对照，最终结论是，星光在太阳附近的确发生了偏转，并且数值与爱因斯坦的预言极为接近。这结果一公布，立即轰动了世界。人们开始把爱因斯坦与牛顿相提并论。 经典力学的困境 在经典力学体系中，时间和空间的量度是绝对不变的。正如牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中写的：“绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而且永远是相同的和不动的。”随着生产实践，特别是科学实验的发展，却出现了一些由“绝对时空观”解释不了的实验事实。比如，电磁波、光的传播和快速的电子运动，等等，都不遵循牛顿的力学定律。为了检验以太存在的假说，1887年，美国物理学家迈克耳逊和莫雷，利用光的干涉效应，全神观察干涉条纹的移动，试图探测地球相对于以太运动的速度，寻找以太绝对静止坐标系。虽然实验本身达到了很高的精确度，但是并未观察到干涉条纹的移动。这个实验被许多人所重复，结果都相同。实验的“零”结果否定了以太风的存在，这就是以太的飘移实验。很显然，新的发现与古典理论发生了矛盾，迫使人们重新考虑、大胆怀疑绝对时空观的正确性。新的实验表明，牛顿力学的致命弱点，就是把时空和物质运动割裂开来，忽视了它们之间的内在联系，因而当物体运动接近光速时，牛顿理论的终极真理性被否定了。这种状况表明，一种新的更为普遍性的理论的产生已成为不可避免了。 普朗克和量子论的发展 普朗克(1858—1947)是近代伟大的德国物理学家，量子论的奠基人。1858年4月23日生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1900年，他在黑体辐射研究中引入能量量子。12月14日，在德国物理学会的例会上，普朗克作了《论正常光谱中的能量分布》的报告。在这个报告中，他激动地阐述了自己最惊人的发现。他说，为了从理论上得出正确的辐射公式，必须假定物质辐射(或吸收)的能量不是连续地、而是一份一份地进行的，只能取某个最小数值的整数倍。这个最小数值就叫能量子，辐射频率是ν的能量的最小数值ε=hν。其中h，普朗克当时把它叫做基本作用量子，现在叫做普朗克常数。由此，量子论创立。由于这一发现，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。他一生发表了215篇研究论文和7部著作。在普朗克诞辰80周年的庆祝会上，人们“赠给”他一个小行星，并命名为“普朗克行星”。量子论不仅给光学，也给整个物理学提供了新的概念，故通常把它的诞生视为近代物理学的起点。 第一个意识到量子概念的普遍意义并将其运用到其他问题上的是爱因斯坦，他建立了光量子理论解释光电效应中出现的新现象。此外，玻尔、德布罗意等许多科学家也对量子论的发展作出了重要贡献。量子论的发展经历了三个主要阶段：古典量子论(普朗克，爱因斯坦，玻尔，索未菲，康普顿)，量子力学(德布罗意，薛定谔，海森伯，约尔丹，玻恩)以及最新的相对论量子力学或量子场论。但是，否定量子论或对它有疑问的科学家也不少，即使是赞同量子论的科学家之间也有很大的争论，如爱因斯坦和玻尔。尽管人们对量子理论的争论一直没有消除，但它在实践中获得的成就却是令人吃惊的。用量子理论来研究金属和宝石这些晶体，可以解释很多现象，例如为什么银是电和热的良导体却不透光，金刚石不是电和热的良导体却透光?实际上，更为重要的是量子理论很好地解释了处于导体和绝缘体之间的半导体的原理，为晶体管的出现奠定了基础。而且量子论在工业领域的应用前景也十分美好。科学家认为，量子力学理论将对电子工业产生重大影响，是物理学一个尚未开发而又具有广阔前景的新领域。 3.插图说明 《伽利略望远镜及伽利略观察到的月亮》 1608年，荷兰的眼镜匠利帕希(1570—1619)造出了第一架望远镜。事情是极为偶然的，他的一个学徒没事干时拿两个透镜片在眼前对着看，结果发现远处的物体变得近在眼前而且清晰，学徒将这件怪事告诉了利帕希，利帕希经试验证明确实有这种效果，他就将两个透镜片装在筒里，制成了人类历史上第一架望远镜。第二年，伽利略从朋友那里得知这种新仪器，他立即动手制作了一架，并且不断改进，于12月造出一架能放大约30倍的望远镜。 用这架望远镜，伽利略首先发现了月亮上的山脉和火山口，次年1月，他又发现了木星的四颗卫星。这一发现对于证实哥白尼学说具有重大的意义，托勒密学说的维护者们有一个很强的理由，他们说只有地球才可能有天体绕着转动，因为这些天体是地球的仆从。3月，伽利略将他的新发现写成了《星界的报告》一书，在书中叙述了他用望远镜观察到的新天象，即月亮并不像亚里士多德所说的那样完美无缺，木星有四颗卫星，它们绕木星而不是绕地球转动，银河由大量恒星组成。 4.参考书目 《百年科学发明》，黄天祥主编，吉林科学技术出版社2000年版。 《百年科学发现》，姜岩主编，吉林科学技术出版社2000年版。 《大突破：20世纪重要科技发明与发现》，王一川主编，东方出版社2000年版。 《科学技术史新编》，施若谷编著，厦门大学出版社1998年版。 《青年必知科学历程手册》，刘里远主编，中国国际广播出版社2000年版。 《科学的历程》，吴国盛著，北京大学出版社2002年版。 《科学的故事》，林成滔编著，中国档案出版社2001年版。 《科学技术发展简史》，黄理稳、李学荣编著，华南理工大学出版社1999年版。 一、教学目标 基督教的神创说 世界万物包括人都是上帝创造的 18世纪下半期到19世纪生物学领域发生重大转折，取得革命性进展的原因;达尔文生物进化论对思想界、科学界、宗教界和社会革命和社会进步所产生的巨大影响 联系中国的创世说，说明神创说长期盛行的原因 迷信、愚昧阻碍社会进步，社会落后滋生愚昧、迷信 细胞学说和早期进化论 施莱登、施旺提出和确立细胞和细胞学说，拉马克的进化论观点 通过生物进化论的影响，探究科学在社会进步中的巨大作用，明确崇尚科学、反对迷信的重要意义 科学家的顽强探索和不懈努力赢得了科学的进步，科学的进步又推动了人类历史的发展，科学技术是第一生产力 达尔文生物进化论 1859年达尔文发表《物种起源》，1871年发表《人类的起源》及其进化论观点 二、教材分析和教学建议 达尔文进化论产生的历史条件及进化论思想的影响。 难点 达尔文进化论思想的内容。 教材内容分析与建议 本课引言从生物学研究的发展和生物学知识的积累，西方思想解放运动的高涨，科学技术的发展和达尔文的主观努力等四个方面阐述了生物进化论的诞生和人类破解生命起源之谜取得重大突破的历史必然性。旨在说明达尔文生物进化思想是时代进步的综合产物，同时也是科学家顽强探索、大胆创新的结果。引言提纲挈领，建议教师引导学生认真分析以加深学生对教材正文的理解。 本课教材主要从两个方面向学生介绍了人类在生命起源问题上两种截然不同的观点。即神创说和进化论思想。进化论思想取代神创说反映了人类认识水平的不断提高，揭示了人类认识的普遍规律;这两种观点产生的特定时代背景和对历史的重大影响，则说明了社会存在和社会意识的相互作用。建议教师在教学过程中，适当补充一些翔实的材料，加深学生对这两种观点的认识，并注意培养学生的理性思维能力，提高学生的认识水平，使学生在学习过程中树立正确的世界观。 第一目“谁是万物的创造者”。教材以简捷的笔触叙述了进化论诞生之前，世界各种文化对生命起源的共同认识──神创说，着重介绍了基督教世界的上帝创世说及由此而形成的基督教神学的精神独裁。 (1)世界是神创造的──神创说 由于神创说是本课重要概念，建议教师对神创说作简单介绍，以便使学生明白几千年来人类对生命起源的总体认识，并为分析神创说统治世界几千年的原因奠定基础。 世界各民族由于所处的地区、生产活动、生活习俗都不尽相同，在此基础上也就产生了不同的文化。各种文化都毫无例外地留下了关于人类起源的神话。这些神话虽然说法不一，并带有强烈的民族特色，但都认为世界的万物，包括人类，都是神创造的，这就是神创说。 (2)基督教的上帝创世说和精神独裁 在欧洲封建社会，基督教是当时人们普遍信仰的宗教，基督教神学也由此成为包括和贯通一切的“科学的皇后”。基督教神学认为：上帝在7天的时间内按一定的次序“各从其类”地创造世界，最后用泥土按自己的形象造人，他用泥土创造了男人亚当，用亚当的一条肋骨创造了女人夏娃，他们就是人类的始祖。所以上帝是一切存在的本原。基督教神学还为现实社会的不平等进行辩护，这适应了封建统治者的需要，基督教会成为封建统治的精神支柱。基督教神学教义也被奉为金科玉律，一切与其不符的学说则统统被斥之为“异端”而遭无情打击和迫害，由此形成了基督教神学的精神独裁。 教学建议，本目不是教学重点，不用花费太多的力气，但要注意：第一，可适当引用《圣经》中的有关故事来烘托课堂气氛。第二，可利用【学思之窗】中的问题让学生讨论，激发学生兴趣，培养学生对比分析问题的能力。第三，设计问题让学生思考为什么“神创说”能够成为生命起源的共识并长期流行的原因，以此提高学生的分析和发散思维能力。 第二目“物竞天择，适者生存”。“物竞天择，适者生存”是生物进化的基本原则。教材以较大的篇幅阐述了生物进化论诞生的背景、基本内容和历史意义。 (1)生物进化论诞生的历史背景 教材从社会历史的各个方面和不同的角度，说明了进化论能够在19世纪中期诞生的历史条件。 欧洲思想解放运动的高涨是催生进化论思想的重要条件。16世纪以来，随着资本主义的产生，新兴的资产阶级为了维护自身的政治、经济利益开始在意识形态领域展开反封建斗争，文艺复兴、宗教改革和启蒙运动相继发生。这三大运动有力地冲击了基督教神学，摧毁了基督教会的精神独裁，极大地促进了欧洲的思想解放，使资产阶级“人文主义”和“理性主义”深入人心。这就使人类的视野不断拓展，思想文化领域更加开放，风气更活跃。面向现实世界，重视实践，崇尚理性的追求蔚然成风。 资产阶级革命和工业革命对进化论的诞生起了巨大的推动作用。17～18世纪的西欧，更是一个狂飚突进的时代，英法相继爆发资产阶级革命，封建专制统治被推翻，为资本主义发展创造了条件。同时由于世界市场扩大的需求，工业革命从英国兴起并进而席卷欧洲，资本主义迅猛发展。资本主义的发展一方面为科学技术的发展创造了条件，另一方面也对科学技术提出了新的要求。 科学技术进步，生物学知识积累为进化论的诞生奠定了基础。文艺复兴运动和启蒙运动之后，伴随着经济的发展，科学技术长足进步，这为生物学研究创造了条件。19世纪初期，生物学本身也有了较大的发展，特别是细胞学说的建立。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,每个细胞不仅能独立地活动，而且能作为整个机体组成单位而行使其功能。这就揭示了所有生命现象的本质统一性。细胞学说被恩格斯称为19世纪自然科学的三大发现之一。细胞学说为生物进化论的创立奠定了基础。 进化论产生的历史条件是教材的重点内容，教材在叙述时涉及面宽，跨度大。建议教师在教学过程中引导学生用普遍联系的观点对教材内容进行认真分析和归纳，以培养学生分析归纳问题的能力;同时加深对进化论是时代进步的综合产物的认识，进一步把握政治、经济、思想、科学几者之间的关系，充分体会历史发展的复杂性。 (责任编辑：admin) |