科学技术史（第2版） 第三篇 课件 第二十五章 应用科学和技术的发展

第二十五章

应用科学和技术的发展目

录导体、半导体和超导体研究

材料科学和新材料技术

能源的开发利用

农业科学技术的发展

现代医学的进展克隆技术的影响建筑技术环境科学和可持续发展

ProjectNameMercuryistheclosestplanettotheSunandthesmallestoneintheSolarSystem—it’sonlyabitlargerthanourMoon.Theplanet’snamehasnothingtodowiththeliquidmetal,sinceMercurywasnamedaftertheRomanmessengergod导体、半导体和超导体研究导体、半导体和超导体均属于固体。1912年，在德国人劳厄发现的基础上，弗里德里希和柯尼平用晶体的晶格做光栅，发现了X射线衍射现象，也为研究晶体的微观结构提供了一种方法。紧接着，英国布拉格父子用X射线衍射深入研究晶体结构，证明晶体中的原子排列是周期性和对称性的，可用点群和空间群来描述。布拉格父子对导体的研究1900年，德国人特鲁德提出了金属电子论：自由电子在电场作用下运动，相互碰撞，形成电阻。德国人索末菲创立了金属导电的量子理论。1933年，英国人A·威尔逊在这一理论的基础上给出了区分绝缘体、半导体和导体的微观判据。索末菲对半导体的研究1905年，美国人布里奇曼发明了可产生1万个大气压的超高压装置；1908年，荷兰莱顿实验室依靠超高压液化氦气，取得了4

2K的低温。1949—1950年，美国贝尔电话实验室的肖克利根据能带理论的基本思想，创立了半导体的PN结理论。1954年第一只硅晶体管出现在美国市场上。1960年，用涂料光刻技术制成的平面型晶体管出现了。肖克利超导体的理论和技术1908年，荷兰莱顿大学的昂内斯在实现氦的液化时获得4

2K低温，此时他发现金属电阻随温度的下降而下降。1950年，美国的马克斯韦以及查尔斯·雷诺兹与伯纳德·塞林领导的团队，分别独立发现了金属的超导临界温度同组成该金属的同位素的平均质量有关。1954—1956年，昂内斯进行了持续两年半时间的持久电流实验，表明超导体的电阻可以认为是零。昂内斯1950年，F伦敦指出，超导体是一种宏观尺度上的量子结构。同年，美籍德国人弗茹里赫和巴丁同时认为，超导电性是由电子与晶格（声子）振动相互作用而产生的。1958年，美国伊利诺伊大学的巴丁、库柏、斯里弗提出了BCS理论（巴库斯理论）。1991年初，由赵忠贤（1941—）领导的中国科学院超导研究室获得的超导临界温度是132K，处于世界领先地位。ProjectNameMercuryistheclosestplanettotheSunandthesmallestoneintheSolarSystem—it’sonlyabitlargerthanourMoon.Theplanet’snamehasnothingtodowiththeliquidmetal,sinceMercurywasnamedaftertheRomanmessengergod材料科学和新材料技术在对材料的微观结构研究方面，1863年英国人索比首次用显微镜发现了金属的显微结构。在1875年美国人吉布斯提出的“相律”概念的基础上，1886年荷兰人罗泽布姆阐明了铁碳系统的相图。1934年，泰勒提出了位错理论。英国人哈德菲尔德于1882年研制的锰钢具有耐磨抗震性能，是合金钢发展史上的重要一步。吉布斯1854年，法国人克莱尔德维尔在实验室中得到了铝；1886年，美国人霍尔和法国人埃罗发明了电解炼铝法；1906年，法国工程师维尔姆发明了一种铝合金。1941年，一家美国公司从海水中提炼出镁，开辟了生产镁的新途径。20世纪50年代以来，大量稀有金属和稀土元素得到开发应用，以满足半导体、原子能反应堆、宇航等技术的发展。在19世纪平炉和转炉炼钢技术的基础上，20世纪以来金属（尤其是需要量最大的各种钢）冶炼技术取得显著进步。克莱尔·德维尔高分子合成材料是20世纪最重要的非金属材料之一。1912年，德国为满足军事工业的需要合成了甲基橡胶；1930年，杜邦公司的卡罗瑟斯研制出了氯丁橡胶。20世纪50年代以来，合成橡胶生产的聚合工艺得到改进，合成橡胶的种类和性能都有增加。最早的合成塑料是美籍比利时人贝克兰于1907年制成的酚醛塑料（电木）。20世纪30年代，德国和美国开始工业化生产绝缘性好、耐腐蚀的聚氯乙烯塑料，并分别发现了聚苯乙烯。贝克兰最早的化学纤维是卡罗瑟斯在1935年发明的尼龙。1940年，第一批尼龙袜的出售震动了纺织市场，二战中尼龙被用于制作降落伞。除尼龙外，化学纤维中最主要的还有德国人1939年最先合成的锦纶、英国人1940年最先合成的涤纶、日本人1948年最先实现工业化生产的维尼纶以及1950年问世的人造毛。这些化学纤维与棉毛丝麻等天然纤维各有千秋，满足了服装产业和其他行业的需要。卡罗瑟斯陶瓷是一种无机非金属材料，也是最古老的材料之一，但它在现代焕发了第二次青春。19世纪末，出现质地坚硬的碳化硅，逐渐成为金刚石的代用品；20世纪20—30年代，德国人制成了烧结刚玉，其硬度仅次于金刚石；1948年，苏联研制出能用作铸铁和某些合金钢切削工具的氧化铝陶瓷；1955年，出现了性能优良的压电陶瓷。近年来，新的陶瓷产品不断涌现，其应用遍及原子能、空间探索、发动机制造、新能源、计算机等一系列新兴技术领域。碳化硅玻璃也是一种古老的无机非金属材料。近代最早发明的望远镜和显微镜都是用普通玻璃制造的。1794年，瑞士人纪南在十年努力的基础上开始试制光学玻璃。1866年，德国耶拿大学的阿贝在蔡司的工厂中建立了光学仪器厂，并于1886年发明了复消色差显微镜，还和肖特一起研制了一系列光学玻璃。1915年，美国的科学玻璃公司研制出熔点高且不易碎的钾玻璃，1938年又创制了具有高折射率、低色散的镧系玻璃。阿贝水泥是人类社会极其重要的建筑材料。古埃及人将石灰石加热后与其他矿物质融合，制成有黏结性的原始水泥。古罗马人则将石灰和火山灰混合以制作水泥。19世纪20年代以来，钢筋混凝土开始广泛应用，这是现代地面建筑中几乎无处不在的基本复合材料。1873年，英国人兰塞姆（F

Ransome）创造了生产水泥的回转窑，使水泥能够大规模连续生产，此后水泥的质量和产量逐年上升。就20世纪的历史来看，所有国家的工业化过程都离不开对水泥的大量生产和使用。兰塞姆ProjectNameMercuryistheclosestplanettotheSunandthesmallestoneintheSolarSystem—it’sonlyabitlargerthanourMoon.Theplanet’snamehasnothingtodowiththeliquidmetal,sinceMercurywasnamedaftertheRomanmessengergod能源的开发利用人类最基本的能是自己的体能。用火和人工取火是第一次对化学反应产生的热能的利用，这种热能的主要来源是木材和薪草。后来，人类社会逐渐开始利用畜力、水的位能和动能（水磨），以及风能（风车）等机械能。煤是比木材和薪草效率更高的能源。1782年，瓦特的蒸汽机在工业中得到应用后，煤成为工业的“主粮”，产量逐年上升。19世纪中期以后，煤焦油成为重要的化工原料。煤石油及其可燃性也由古代中国人最先发现。工业革命以来的第一口油井是美国工程师德雷克于1859年在宾夕法尼亚州打成的。洛克菲勒于1862年建立炼油厂，1882年他已成为世界上最富有的人。1897—1906年，由诺贝尔家族与俄国人合作，在巴库油田和黑海旁的城市巴统之间铺设了900千米长的世界上第一条输油管道。1928年，世界的石油产量达到19000万吨。1950—1960年，中东发现了大油田。洛克菲勒原子能的利用得益于现代原子核物理学的发展。原子能是人类依靠科学的进步发现的一种强大的新能源。1942年，美国为制造原子弹在芝加哥大学由费米负责建造了第一个原子能反应堆。1954年6月，苏联在奥布宁斯克建成世界上第一座核电站。1957年12月，美国建成了希平港核电站，英、法、德等国也都相继发展了核电站。1982年，全世界已运行的有249座原子能发电站，正在建造的有250座，分布在20多个国家和地区。2024年，全球核电站达450多座，其中美国96座、法国58座、中国50座。2025年核发电量占全球总发电量的10%上下。核电站工业革命以来，人类对水能的利用率空前提高了，滚滚的江河水已成为给工厂带来生机、给城市夜空带来光明的重要能源。世界上第一座水力发电站是由法国人于1878年建成的。美国从1941年至20世纪60年代建成了11座大型水电站，50年代以后苏联的水电站建设速度也很快。发展中国家建成的著名水电站有埃及尼罗河上的阿斯旺水坝工程、巴西和巴拉圭于1975—1991年合建的伊泰普水电站等。中国20世纪50年代以来在黄河、长江上建设了一批大型电站，最宏伟的长江三峡水电工程于1994年12月正式开工，2020年11月1日完成整体竣工验收全部程序，是世界上最大的水电工程。阿斯旺水坝全球可开发的风能比水能大10倍。1891年，丹麦建成世界上第一个风力发电站。20世纪以来，法国、德国、荷兰等国都发展了小规模风力发电设备。1973年的世界石油危机与全球生态环境恶化的压力，促使无污染、可再生的风能获得了长足发展。美国于1974年开始实行联邦风能计划，风机装机容量最多。近几十年，工业发达国家和发展中国家都在发展风电。中国在20世纪80年代后期，先后从欧美引进一批风机，在北方和沿海岛屿建风力发电厂，2010年已超越美国，成为世界上最大风能生产国。风力发电厂二战以来，对沼气（生物能）的利用进入实用阶段。到1972年，英国已有15个利用污水处理生产沼气的工厂。法国也已建立许多大大小小的利用有机废物和污水生产沼气的工厂，以便在处理环境问题的同时减轻能源进口的压力。发展中国家在这方面比较重视的是印度。意大利最早利用地热发电，自1904年在拉雷瑞罗地区试验发电成功后，目前地热发电量已有50万千瓦左右。1979年，美国的地热发电量达到66

3万千瓦，居世界首位。火山众多的菲律宾也在发展地热发电。地热发电太阳能是地球上大多数能源的来源，但人类从工业角度利用太阳能是20世纪的事。20世纪60年代以来，希腊、法国、美国、日本、苏联及其他工业发达国家先后研制出太阳能利用设备。美国、日本、欧盟国家、俄罗斯目前在这方面处于领先地位。太阳能利用技术最普遍的是太阳炉。已研制成功的还有太阳能汽车和太阳能飞机。太阳能电站则是美国航空航天局和能源部制定的一个在外空利用太阳能发电的庞大计划。太阳能21世纪的人类十分关注海洋能源的开发。海洋中有不可再生的一次性能源，如海底的石油和天然气，以及许多矿藏，还包括海水中的铀、氘等核能资源。海洋中还有可再生的海水动能、海水温差能和盐差能。据科学家估算，海洋中无污染、可再生的能源已超过750亿千瓦，是目前全世界能量消费总量的数百倍。法国于1941—1966年就研究并建成了潮汐发电站，此后法国、美国和瑞士等国还研制并建成了海水温差发电站。另外，对波浪能的利用也已开始。海洋能ProjectNameMercuryistheclosestplanettotheSunandthesmallestoneintheSolarSystem—it’sonlyabitlargerthanourMoon.Theplanet’snamehasnothingtodowiththeliquidmetal,sinceMercurywasnamedaftertheRomanmessengergod农业科学技术的发展古代的农业主要依靠畜力（牛、马、驴、骡等）耕种和拉运，依靠镰刀收割，还依靠畜力打碾和磨粉，也发明了水磨、水车等器具。1831年，美国人麦考密克发明了收割机；1855年，美国人赫西发明了蒸汽犁；1873年，美国人帕尔文制成了履带式蒸汽型拖拉机；19世纪末20世纪初，以汽油机和柴油机为动力的拖拉机出现了。20世纪20年代，先出现了由拖拉机牵引的收割机，接着又出现了脱粒机、指型摘棉机等。收割机农业的基础是土壤。1883年出版的库恰耶夫的《俄国的黑钙土》一书奠定了发生土壤学的基础。此后，俄国人威廉斯根据对腐殖质的研究指出土壤团粒是肥力的基础，美国人瓦克斯曼则分析了腐殖质的成分。在土壤微生物研究方面，在发现豆科植物固氮能力的基础上，1888年荷兰人拜耶林克从豆科植物中分离出了固氮的根瘤菌。库恰耶夫和《俄国的黑钙土》肥料是农业丰收的重要因素。古代农业的肥料主要是灰肥、粪肥。化学肥料研究的先驱是英国人劳斯、吉尔伯特和德国人李比希，他们的工作都开始于19世纪40年代。1908年，德国人哈柏直接用高压和高温将氮与氢合成氨。1913年，德国人建立了世界上第一个大规模的合成氨工厂，1920年又开始大量生产尿素。美国紧跟德国之后也开始了氮肥的工业化生产。20世纪50年代以来，含氮、磷、钾三要素中两种或三种成分的复合肥料发展起来。由于保护环境的要求，未来农业应该减少对化肥的使用。哈柏19世纪后期，法国的一个农民偶然发现了波尔多液对葡萄霜霉病的防治效果。这种效果在1882年被法国人米亚尔代肯定后开创了化学农药时代。最早大量使用的农药DDT是瑞士人缪勒于1938年合成的，1825年由法拉第合成的杀虫剂六六六于1945年才大量生产，此间美国人又合成了化学除草剂，还合成了有机磷杀虫剂。农药对粮食、蔬菜和环境的污染，是20世纪的一大公害。21世纪，微生物农药也许会彻底取代化学农药。哈柏在林业方面，由于工业对木材的需要量增加而扩大了森林采伐面积，而采伐和拉运的机械化又加快了森林采伐速度。在森林资源迅速消耗的过程中，19世纪20年代以来，首先是工业发达而国土有限的欧洲各国，接着是世界上许多其他国家，都制定了森林法，其主要内容是均匀采伐，采伐后必须栽植更新，以便持续使用森林资源。另外，对森林的管理，尤其是防火受到了重视，但特大森林火灾仍然时常发生。由于资源紧缺，人类在木材加工方面采用了更节省木料的工艺和方法。哈柏在畜牧业方面，最明显的进步是由遗传学带动的牲畜良种选育和人工授精方法。其中，人工授精方法最先由意大利人斯帕兰扎尼于1786年研究成功，欧洲第一次用人工授精方法育出的马出现于1890年，20世纪以来这种方法已被推广到全世界。另外，随着营养学的发展，专供城市人口消费的畜禽饲养场自20世纪中期以来逐步采用有各种添加剂的配合饲料，以缩短喂养期；医药学的进步还使畜禽的疾病防治得到加强，有些疾病被消灭，有些则得到控制。当然，也有一些畜禽疾病被发现，如牛海绵状脑病和禽流感。斯帕兰扎尼在渔业方面，法国人最早于19世纪70年代制成了蒸汽机拖网渔船，到1925年，欧美国家和苏联等都已采用以内燃机为动力的拖网渔船。20世纪40—70年代，出现了用电磁波、超声波工作的探鱼仪和扫描声呐。渔船动力和探鱼技术的发展已在局部海域造成鱼类资源的枯竭。21世纪以来，近海国家和地区正在实现“耕海牧鱼”的设想，企图把养殖、增殖和捕捞结合起来。所谓海洋农场，主要种植各种海藻，海藻是人类的理想食品。在海洋牧场上，将人工繁殖的鱼苗经强壮培育后放入大海，长成后再合理捕获，则是所谓蓝色农牧业。哈柏在植物方面，目前已有人将马铃薯的基因导入西红柿，得到了抗寒性西红柿，英国有人正在培育能在冰点下生长的草莓和马铃薯。美国科学家正努力把仙人掌的基因移入小麦、玉米或大豆，以培育抗旱的新品种。在动物方面，近几十年来，美国科学家培育出抗白血病的转基因鸡；墨西哥科学家培育出一种矮牛，可节约草场，多产奶和肉，在人工技术帮助下其繁殖率高；澳大利亚科学家培育出了“特大号绵羊”；加拿大科学家培育出了转基因的“超级鸡”；中国科学家培育出了转基因大鲤鱼；日本科学家利用基因工程方法培育了大鳟鱼、鲇鱼和鲑鱼。转基因大鲤鱼ProjectNameMercuryistheclosestplanettotheSunandthesmallestoneintheSolarSystem—it’sonlyabitlargerthanourMoon.Theplanet’snamehasnothingtodowiththeliquidmetal,sinceMercurywasnamedaftertheRomanmessengergod现代医学的进展20世纪初，英国人赖特制备出可增加白细胞吞噬细菌能力的伤寒菌苗。差不多同时，霍乱疫苗也开始使用。20世纪20年代至30年代中期，白喉和破伤风疫苗也出现了。20世纪中期，由法国人卡尔麦特和介兰实验成功抗结核病的免疫疫苗——卡介苗，这种疫苗在20世纪中期得到肯定和广泛推广。同时，美国人索克和美籍俄国人萨宾先后分别制成小儿麻痹症的疫苗，后来还出现了麻疹的预防疫苗。卡尔麦特

免疫疗法的进步激素对内分泌紊乱的调节人体内部通过血液被运送到靶组织的激素，起着调节生长发育和新陈代谢的作用。1891年，英国人默里第一次用羊甲状腺提取液治疗黏液性水肿病人，取得了惊人疗效，促进了这方面的研究。1902年，英国人贝利斯和斯塔林在小肠黏膜提取液中发现了一种激素。激素的发现带动了对内分泌疾病的治疗和对人体生理过程和机能的认识。贝利斯营养学和维生素的发现20世纪前20年，美国人奥斯本和门德尔系统地研究了各种蛋白质的营养价值；30年代，美国人罗斯分析了各种氨基酸的营养价值。这些研究引起了人们对食物构成和膳食习惯的注意。维生素研究的开创者是荷兰医生埃伊克曼发现未碾过的米能治脚气病。1911年，波兰血统的美国人冯克从米糠中提出了维生素B1，并将它命名为“维生素”冯克输血和麻醉1910年，奥地利血统的美国人兰德斯泰纳发现人有A、B、AB、O四种不同的血型。他对血型的研究很快解开了输血致死之谜。麻醉药的始祖是中国东汉时的华佗。19世纪中叶，欧洲的外科医生在动手术时就开始使用让乙醚、氯仿、一氧化二氮等通过患者呼吸道的方法，对其实现全身麻醉。1904年，出现了局部麻醉剂普鲁卡因。华佗器官移植和人造器官1905年后，法国医生卡雷尔研究了器官移植，他当时认为人体器官离开机体仍可以存活，任何人体器官都可取下培养，然后移植到他人身上，这是把人体看成像机器一样的系统。20世纪中期，美国人斯内尔和法国人多塞提出组织相容性理论，这显然有助于器官移植的成功。中国医生陈中伟于1963年成功实现了断臂再植，使中国在断肢再植方面的技术达到世界水平。陈中伟物理诊断和治疗技术从1898年起，美国人坎农先后创造了铋盐和钡盐造影透视法，使内脏蒙上这些不易被X射线穿透的物质，以反衬出内脏（肠、胃）的异常现象。1903年荷兰人爱因托芬改进了的心电图诊断心率法；1925年贝格尔发明的脑电图方法；20世纪初开始应用并于60年代在光导纤维技术基础上得到改进的各种内窥镜；20世纪40年代兴起的超声波技术；20世纪60年代兴起的电子技术（用各种电磁波治疗慢性病）和激光技术（激光手术刀）等。爱因托芬基因诊断和治疗基因诊断的DNA探针，可及时、准确地对遗传病做出诊断，甚至可检测乙型肝炎病毒、艾滋病病毒等。1990年7月，美国对一位先天性免疫缺陷综合征患儿做了基因治疗，使他开始了正常人生活。1991年10月8日，美国的罗森伯格给一名黑色素瘤癌症患者实施了基因治疗。20世纪80年代以来，艾滋病在非洲和世界其他地区流行开来，目前仍无有效治疗的技术和药物。爱因托芬药物的发展16世纪，西班牙传教士发现美洲土著用金鸡纳树皮治疗热病，后带回欧洲用以治疗疟疾，这标志着西药奎宁的有效使用。19世纪，欧洲人发现了柳叶缓解疼痛的有效成分水杨苷，还从中提取出更有效的水杨酸。1897年，德国人霍夫曼在水杨酸分子中加入乙酰基，发明了乙酰水杨酸，即阿司匹林。1909年，德国人埃尔利希和他的日本学生秦佐八郎研制成606（胂凡纳明），它的改进型914对梅毒有显著疗效。霍夫曼精神病学的诞生这方面有三位重要人物：德国人克雷佩林、美国人迈耶和奥地利人弗洛伊德。克雷佩林1883年出版了《精神病学纲要》，该书提出了精神疾病的分类体系。弗洛伊德提出了“潜意识”概念，其研究涉及了梦、性等科学从未曾涉足的问题，因而形成了一个影响巨大、观点纷呈的学派，其影响已大大超出精神病学领域，在20世纪的心理学、哲学、文化学及人类学等方面都打上了深刻的烙印。弗洛伊德ProjectNameMercuryistheclosestplanettotheSunandthesmallestoneintheSolarSystem—it’sonlyabitlargerthanourMoon.Theplanet’snamehasnothingtodowiththeliquidmetal,sinceMercurywasnamedaftertheRomanmessengergod克隆技术的影响克隆（clone）的意思就是无性繁殖。自然界中的细菌，就是通过简单的细胞分裂而无性繁殖的。20世纪后半期，科学家发展了克隆技术，这便是用人工方法“制造”生命。50年代，中国科学家朱洗用卵细胞无性繁殖了蟾蜍。1996年，美国科学家宣称用胚胎切割技术培育了两只猴子。1997年2月，维尔穆特宣布，他们成功地用一个6岁母绵羊的乳腺细胞克隆出了一只名叫“多莉”的母绵羊。“多莉”“克隆羊”的产生在世界上引发了关于“克隆人”的争论。从技术上看，由于人、羊均属于哺乳动物，克隆人已不算难题了，只不过碰到了伦理的困惑。显然，克隆人就是用技术彻底改变人类繁衍的自然过程。反对克隆人的意见认为：这样做过分干预了“生产人”的自然过程，会摧毁当代社会在人伦方面的基础。可以肯定，克隆人将会被置于严格的法律控制之下。甚至赞成克隆人的人也无法否认，这项技术会给人类的繁衍和文明带来巨大风险。转基因大鲤鱼从技术上看，由于人、羊均属于哺乳动物，克隆人已不算难题了，只不过碰到了伦理的困惑。显然，克隆人就是用技术彻底改变人类繁衍的自然过程。近年，人体干细胞研究成为焦点问题。干细胞是人或动物受精卵发育过程中产生的细胞，它具有高度更新和多向分化的功能，可塑性大，被称为“万能细胞”。同类的重组DNA技术，也叫转基因技术。总之，生命科技将发生重大突破。如果以往的科技只是改变了世界的皮毛，那么21世纪的生命科技将改变世界的骨肉和灵魂。转基因大鲤鱼ProjectNameMercuryistheclosestplanettotheSunandthesmallestoneintheSolarSystem—it’sonlyabitlargerthanourMoon.Theplanet’snamehasnothingtodowiththeliquidmetal,sinceMercurywasnamedaftertheRomanmessengergod建筑技术古埃及人以神庙和金字塔为主的石建筑是他们留下的不朽的纪念碑。西亚地区的古建筑多为泥砖结构，巴比伦的废墟和波斯波里斯王宫的残柱留下了古文明的遗迹。欧洲的古建筑风格以古希腊、古罗马的宏伟庙宇和大型公共娱乐场所为代表，中世纪以来又增加了哥特式风格的教堂建筑。印度和南亚次大陆的建筑有塔、石窟、宏伟的王宫和伊斯兰风格的寺庙。中国古建筑的特点是木结构、砖墙（或泥墙）、瓦顶，其风格讲究对称，殿宇雄浑，民房雅致。“多莉”1902年，美国人威利斯·开利发明了空调机。暖气、空调之类的设备，给现代建筑的使用者带来了舒适感，提高了宜居度。20世纪以来，钢筋混凝土的应用已极为普遍，玻璃、塑料、金属板材、瓷砖、水磨石和其他特殊材料越来越多地被用于建筑。20世纪以来，建筑机械也有很大发展。今天的大型建筑工地已不再是人山人海的工匠和劳工，而是一台台推土机、挖掘机、起重机、卷扬机、吊车、打桩机、搅拌机、盾构机和操纵着它们的工人。威利斯·开利ProjectNameMercuryistheclosestplanettotheSunandthesmallestoneintheSolarSystem—it’sonlyabitlargerthanourMoon.Theplanet’snamehasnothingtodowiththeliquidmetal,sinceMercurywasnamedaftertheRomanmessengergod环境科学和可持续发展环境科学是20世纪才产生的。工业革命以来，地球上的森林锐减，随之采煤量大增，在英国伦敦最先出现由煤烟污染空气造成的毒雾，1873年12月—1892年12月共发生了五次。20世纪20年代以后，由于石油天然气工业的发展和以汽车为主的机动车辆的猛增，许多工业城市中的空气受到严重污染，城市上空有时出现有害健康的光化学烟雾。1952年12月，伦敦的一次毒雾竟使3600人死亡。20世纪中期，日本化工集中的熊本县水俣湾的含汞废水，造成了人畜中毒。“多莉”1962年，美国女海洋生物学家卡逊的科普著作《寂静的春天》出版。该书认为有机农药的无节制使用会带来威胁人类生存的大破坏，这引起了西方社会的强烈反响，为环境问题敲了一声警钟。1970年4月22日，美国环保人士发起并组织了约有2000万人参加的“地球日”游行和集会，后来4月22日成为世界性的“地球日”。1972年出版的由D梅多斯等人写的《增长的极限》一书。沃德和杜博斯主编的《只有一个地球》是他们受联合国秘书长委托，为当年6月在斯德哥尔摩召开的人类环境会议提供的一份非正式报告。这次会议通过了《联合国人类环境宣言》。1973年1月，成立了“联合国环境规划署”。“地球日”游行1984年5月成立的世界环境与发展委员会在时任挪威首相的布伦特兰夫人（1939—）的主持下，于1987年向联合国提供了一份题为《我们共同的未来》的报告。1992年6月，在巴西里约热内卢召开了180多个国家和地区及60多个国际组织和团体的代表参加的联合国环境与发展大会。1997年12月，《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次大会在日本召开，通过了旨在限制发达国家温室气体排放量的《京都议定书》。小

结

导体、半导体和超导体均属于固体。特鲁德的金属电子论属于经典理论范围。索末菲创立了金属导电的量子理论。布洛赫和布里渊等建立了固体的能带理论。威尔逊给出了区分绝缘体、半导体和导体的微观判据。肖克利根据能带理论创立了半导体的PN结理论。在此基础上，美国人发明了晶体管，成为现代电子技术重要的基础元件。昂内斯发现了超导现象，巴丁、库柏、斯里弗提出了BCS理论，初步解释了超导现象。约瑟夫森效应的发现揭示了超导电的本质。对超导材料的研究，可能引发一场电力技术革命，不少国家都投入了科研力量，争取实现突破。思考题1了解20世纪的导电理论。2什么是PN结？它有何特点？有何作用？3哪些人对晶体管的发明有贡献？4谁开创了超导研究？5了解关于超导的理论。6超导研究是否会引发一场技术革命？7古代社会主要应用过的材料有哪几种？8材料力学研究什么问题？9

20世纪的材料研究应用了哪些新理论和新技术。10略述工业革命以来金属材料的发展和应用。11简述20世纪高分子合成材料的发展和应用。12了解20世纪无机非金属材料（陶瓷、玻璃、水泥等）的发展和应用。13什么是纳米材料？纳米技术的前景如何？思考题14古代社会主要使用哪些能源？15了解工业革命以来人类对化石燃料（煤和石油）的开发利用及其前景。16了解核能发电的情况、问题及前景。17了解人类利用水能、风能、生物能、地热能、太阳能的情况。18人类可望从海洋中取得哪些能源和资源？19了解现代农业在耕作机械化、土壤保持和改良、施肥、选育良种及使用农药等方面的进步。20什么是“耕海牧鱼”？21如何看待基因工程？22如何看待传统农药向无污染农药的转变？23如何看待转基因食品的安全性？24现代医学（西医）的理论基础主要有哪些学科？思考题25了解现代医学和治疗技术的新发展。26基因诊断和基因治疗有何特殊之处？27和古代相比，现代医用药物的种类有哪些增加？28弗洛伊德的精神病学研究哪