天文学方面的成就范文
时间:2023-12-07 18:02:00
导语:如何才能写好一篇天文学方面的成就,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
关键词:张衡;科技成就;地动仪;浑天学说;木圣
世界文化名人、“科圣”张衡是我国汉代伟大的科学家、发明家。他对世界地震学、天文学及机械制造方面的卓著业绩彪炳千秋。他在世界科技发展史上占有突出的地位,产生了深远而广泛的影响。
1 地动仪:地震测量的先驱
公元132年,张衡利用地震波的传播和力学的惯性原理,制造出世界上第一台测定地震方位的地动仪。据范晔《后汉书・张衡列传》记载,公元138年,陇西(今甘肃省东南部)发生了地震,张衡的地动仪准确测出了距京师洛阳一千多里的地震。自此开始,人类历史上出现了第一台测量地震的科学仪器。它揭开了地震科学的新纪元。它表明,人类在同地震作斗争的历史上,中国天才学者张衡写下了最光辉的一页。正是在张衡奠定的坚实基础上,当代地震科学家才得以成功预报多次地震。[1]
1976年英国《金融时报》载文称:“地震预报的第一次实际应用是中国人进行的。因为早在公元130多年就出现了中国张衡地动仪――现代地动仪的先驱。”英国剑桥大学李约瑟教授在《中国科学技术史》第24章“地震学”中指出:“地震仪的鼻祖出在中国,这一点是无可置疑的。这是张衡卓越的贡献。关于张衡,不少现代的西文地震学家,如米尔恩、西伯格、贝尔拉格等,都曾坦率地承认张衡在这一方面的巨大功绩。”1703年,欧洲人德・拉・奥特弗耶根据振动时水银从盘中溢出的原理制成现代地震仪。其制作原理和制造工艺,尚没有张衡地动仪先进。1751年,英国学者比纳试制成一架垂直摆的地震仪,其制作原理和张衡地动仪类似,但当时还不能投入实际观察。至1879年,英国人埃文才制造成有实际效用的地震仪。1889年,德国学者伯希维茨用设在波茨坦的地震仪,第一次记录到日本发生的地震,比张衡地动仪成功验震晚了1750多年。1906年,德国人维歇尔研制一台地震仪,它和张衡地动仪尽管外型有差异,但其内部构造和工作原理基本一致,都是应用处于不稳平衡的倒立摆结构和相对运动的原理,同为机械传力方式。不难看出,当年维歇尔在研制该仪器时,在设计思路上可能受了张衡地动仪的启迪,然而却比张衡晚了1700多年。[2]
2 天文学:浑天学说和浑天仪
张衡在天文学方面的重要贡献,是写下了天文学著作《灵宪》。该书从哲学和科学的高度阐述了天地的生成和结构,解释了日月星辰的本质和运行规律。他指出,天地万物及其变化并不是由神创造和安排的,因此具有无神论的性质。张衡明确提出宇宙无限的科学概念,他认为“宇之表无极,宙之端无穷”,即宇宙在时间和空间上都是无限的。张衡第一次用科学的方法解释了日月食形成的原因。
张衡通过卓越的科学实验和理论研究,建立当时不但在中国,而且在世界范围内也是具有先进意义的最系统、最完备的浑天学说的理论体系。他通过对天体运转情况的观测,得出一周天为三百六十五又四分之一度的结论,与近代所测地球绕太阳一周历时365天5小时48分46秒的数值相差无几。
西方和张衡同时代的天文学家是古希腊的托勒密。托勒密的“地球中心说”认为地球静止不动,是运动的中心,太阳、月亮均围绕地球旋转。地球之外有九重天,上帝就住在第九层。托勒密学说给自然界蒙上了神秘色彩,为宗教利用这个学说打开了方便之门。张衡的天文学说和托勒密的宇宙理论相比要先进得多。张衡关于行星运动规律的认识,在世界天文学发展史上具有重要意义。他比近代德国天文学家开普勒著名的“行星运动三定律”要早1500多年。
张衡不但是浑天学说的集大成者,还依据此种理论于公元117年研制成功观测天象的仪器――浑天仪。这是世界上第一台用水推动的大型铜质天文仪器,其形状是球形的,相当于现在的天球仪。此种精密的科学仪器提供了极精巧的观察天象的工具,对世界天文学的研究产生很大的启发和借鉴作用。
3 木圣:机械制造的高手
张衡在前人劳动生产成果的基础上,刻苦钻研,撷其精华,发明制造了指南车、记里鼓车、独飞木雕、候风仪等精巧的器物。指南车是一种双轮独辕车,由马拉动。车箱内采用一种能自动离合的齿轮系,车箱外壳上,置有一个木制仙人。无论车朝哪个方向转弯,它的伸臂都指向南方。
张衡制造的记里鼓车也是利用齿轮的差动关系制成的。据晋代崔豹《古今注》记载:“记里车,车上为二层,皆有木人,行一里下层击鼓,行十里上层击镯。”张衡的指南车和记里鼓车均已失传,现在我国考古专家已经把两种车复制成功,现存中国历史博物馆。它们的精密设计是机械制造技术的卓越成就。它所利用的齿轮差动原理,早于西方同类技术1800多年,受到西方学者高度评价,称誉它是一切控制机械的蓝本之一。在木制机械方面,张衡还发明了独飞木雕。张衡于公元126年写成的《应间》里说:“三轮可使自动,木雕犹能独飞。”《后汉书・本传》里记载:“张衡尝作木鸟,假以羽翮,腹内施机,能飞数里。”张衡的机械飞行器不但是中国最早的飞行器,也是世界最早的飞行器。国外机械飞行器的最早记录是公元1754年俄国的莫洛诺索夫用钟表发条带动螺旋桨推进器的试验。但他只是天平盘中的试验,未能实现空中飞翔。它比张衡制作的“独飞木雕”晚了1500多年。
据魏晋人所著的《三辅黄图》记载,张衡还发明一种气象学的仪器――候风仪。这种铜质仪器遇风乃动,因此又称“相风铜鸟”。它既能测量风向,又能测量风速,和西方国家屋顶上出现的候风鸡相类似。西洋的候风鸡到12世纪时始有记载,比张衡相风铜鸟的记载晚了1000年。[3]由于张衡在木制机械方面的辉煌成就,他同三国时期的马钧,一齐被后人称为“木圣”,受到后人永久的尊崇。在数学方面,张衡在其数学专著《算罔论》中推算出圆周率的值为3.1416,这和今天所知的圆周率虽有距离,但比印度和阿拉伯数学家算出的同样的数值分别早400年到600年,比欧洲人测算出的数值早1300多年。
张衡伟大的科学献身精神,受到世界人民的景仰。早在上世纪五十年代,张衡就被列入世界文化名人。外国人把他同哥白尼、伽利略、牛顿、达尔文齐名并题。俄罗斯莫斯科大学门前10位世界科学家铜像中就有张衡。1970年,国际天文学联合会命名月球上一座环形山为“张衡山”,1977年,国际天文学联合会将太阳系中一颗编号为1802的行星,命名为“张衡星”。这是当今世界对建造世界文明的科学巨匠表示的最崇高的敬意。
参考文献:
[1]刘永平.张衡地动仪在亚洲和世界的影响.
篇2
几十年来,研究人员一直在使用无线电天文望远镜观测天空,以期探测到外星球文明发来的信号,结果呢,至今他们也没有接收到任何信号。当然,科学家们也在这场看似没有结果的探索中取得了一些可喜的成就。
我们现在已经知道,围绕大熊座星系、编号为47的恒星运转的行星,看似跟我们的太阳系比较相近,该系外星体比木星大2.5倍,正围绕着一个近乎正圆的轨道运转,离中心恒星的距离是地日距离的二倍。天文学家本以为会发现不少这样的的行星,但迄今为止,已经发现的70颗行星中,只有两颗是这样的。
如何搜索来自外星人的信号?
如今,致力于往宇宙更深处探索外太空奥秘的天文学家,很想知道是否存在其他太阳系。国际上专门有一个搜索地外生命的项目组,该研究项目缩写为SETI,全名为“搜寻地外文明计划”。参与该项目的天文学家,将在整个宇宙中搜索智慧生物的迹象,工作主要包括监听宇宙信号,以期能探听到宇宙中外生物的交谈。他们使用的这些巨型天线,就是“无线电望远镜”,用来探测来自遥远外太空的信号。那他们使用什么办法进行搜索呢?
一种是扫描整个太空―既然不知道外星人一般都在哪儿出没,那就只好开展地毯式搜查,没准会发现目标呢。
科学家们经常采用的另一种方式叫做“定向搜索”法。比方说,嘿!瞧,很有可能外星人出没的那颗行星正是围绕一颗类日恒星运转的,所以,我们便将天文望远镜对准这类类似太阳表兄弟的恒星体系。
SETI的主打项目是“凤凰计划”。由于没有自己的天文望远镜,凤凰团队必须向世界各地的天文台申请观察时间,他们将SETI的接受器架在其他观测台的巨型无线电望远镜上,几周后,再带回美国,研究接收到的数据。
最近,“凤凰计划”拥有了属于自己位于波多黎各的阿雷西波无线电望远镜,架设在世界最大的无线电天线上。通过这么一个逾千米宽的碟状天线,SETI研究员的观测范围可扩展到附近1000颗恒星。可惜的是,目前发现的奇特星体们都没有显示任何地外生命的迹象。
透过恒星的摆动找寻地外行星
不到十年的时间里,天文学家已经发现了70 多颗地外行星。实际上,没有人真正见过这些行星。天文学家究竟是如何追踪这些根本看不见的行星的呢?如果了解一段寻找行星的基本知识,就会知道这些成绩的取得,简直太不可思议了!
首先,行星体系离地球出奇的远,行星一般离它们环绕运动的恒星几亿公里远。
其次,并非所有行星都能反射光线,而且相比之下,它们环绕运行的恒星,则是光彩夺目。幸运的是,行星的运转,还是为寻找它们的天文学家提供了一丝线索。其实,行星并非一定围绕母星运转,而是围绕着彼此的质心旋转。这一点,在双星的体系中很容易看出。如果两颗恒星质量完全一样,质心便在它们中间,它们之间的相对运动是显而易见的。
然而,多数双星系统中,两者质量都不一样,如果质量差距足够大,质心就会大幅偏向较大的恒星。于是,这颗恒星表面上看来,就只来回小幅度地摆动,而质量较小的恒星则围绕其运转。对于行星而言,这种效果更加微妙。
利用光谱的变化来寻找地外行星
天文学家利用一种叫做“多普勒效应”的现象,来测定恒星运转情况,而恒星的摆动是由于行星在其身边造成的,从而测出行星的情况。
那“多普勒效应”又是怎么回事呢?我们知道,警笛调音越来越高,会告诉我们救护车正朝我们驶来,那是因为警笛的音波压缩成了更高的音调或频率。车辆驶过时,音波又降到低音或低频率。
多普勒效应同样也适用于光线,因为光线传播在某些方面类似于一种音波,光源向我们接近时,光波频率升高,当光线离远时,光波频率则降低。摆动的恒星就是一种不断接近和远离光源的状态。
天文学家可以通过在望远镜上安装一种叫做“摄谱仪”的仪器来测定这种波动。当望远镜接受到的星光通过摄谱仪时,会分散到光谱的各种颜色中。随着恒星来回移动,光谱属性也跟着来回移动,它们移向光谱的蓝色末端,代表更高频率。随后移向红色末端,代表更低频率,如此往复。
通过这种方法,1995年,来自瑞士的一个天文学家团队,发现了天马座星系中的这一颗巨大行星,这在当时真是一个令人震惊的发现!科学家们在夏威夷莫纳克亚山的凯克天文台,安装了世界上最大的光学望远镜。这里的望远镜能观测到离地球较近、微小昏暗的恒星。我们一直在观察这些不起眼的小恒星,名叫“红矮星”。我们银河系包含着两亿颗恒星,其实,大多数都是由这些不起眼的小恒星组成的。
如何知道行星的“高矮胖瘦”?
SETI天文学家劳伦斯道尔希望借助“行星移位现象”来解决测量行星大小这一难题。这种位移方法基于的原理是:当行星在视线范围内经过一颗恒星时,我们能看到恒星变暗,几个小时之后又恢复正常。此外,行星经过恒星时,行星的明暗程度取决于行星的面积大小。因此,当行星经过恒星时,还可以测算出它的面积,进而推断出该行星面积的大小,最终计算出它的密度。
通过这种观测行星移位的方法,天文学家们最近证明了此前借助多普勒效应发现的行星中,确实有一颗与木星很相似。但是发明“移位法”的天文学家,已经转到了一种更难以捉摸的游戏,他们用一种电子光线检测仪――“光度计”,来测量恒星光照黯淡程度,精度可达千分之一。即使如地球一般大小的行星经过母星时,它也能检测到这种细微的变化。
如果你是外星球上的天文学家,而且你也正好在搜索地球文明,借助无线电和其他设备能探测到地球的唯一方法,就是“位移法”,每年都能观测到一次。你们也许会发现:当地球绕经太阳时,太阳表面的光线会变暗。
看,科学家们通过这种“位移法”,知道了遥远行星的高矮胖瘦!
篇3
中国春节老人的“家”
星座苑(落下闳故居)
解说参考资料
游春节老人故里,
品千年历史文化;
给春节老人拜年,
保一年四季平安!
大门,落下闳故居星座苑匾下
阆中钟灵毓秀,名人辈出,宛如天空中闪耀的群星。西汉天文历算学家落下闳,无疑是其中最为灿烂的星座。
落下闳故居具置史籍无明确记载。阆中有一条管星街,是纪念三国著名天文学家周群祖孙家居住于此而得名的。民间传说周群的父亲周舒,选择邻近落下闳住处不远的地方修院建楼、观天望候。就在管星街西侧50米处的马王庙街14号,便是落下闳生活或工作过的地方——“星座苑”,一个放射着星座光辉的民居古院。
院坝中
请看堂屋两边的对联:
历定太初,测推寰宇光万世;
情居故土,迪启人文灿群星。
上联说落下闳测算天文、制定太初历的功业光耀万世;下联说他对故乡特别有感情,辞官回到这里,启迪影响后人,使阆中成了人文荟萃之地。
背后还有一副:
科学巨匠名垂千古;
春节老人福遗万家。
落下闳是名扬世界的科学家,也是百姓爱戴的春节老人,他的贡献使千家万户世代受益。
堂屋(主展馆)
这一尊落下闳坐像,左手拿着28宿矩度盘,右手将写着太初历的竹简放在双膝之上,庄重睿(ruì)智,神采奕奕,充分展现了一位古代老年科学家博大的气度和超人的风采。这尊坐像与锦屏山观星楼前中年落下闳的站像,都是国内外享有盛誉的阆中籍著名雕塑家伍明万教授的力作。
落下闳简介板前
落下闳大约生活在公元前156-公元前87年,姓落下,名闳,字长公。西汉巴郡阆中(今四川阆中市)人。他是世界级杰出天文学家、历算学家。
汉武帝元封年间(公元前110-前104),经同乡、太常令谯(qiáo)隆和太史令司马迁推荐,他赴京城长安参加改制历法。他与邓平等合作创制的新历,优于同时提出的其他17种,被汉武帝采用,于元封七年(前104)颁行,改年号为“太初元年”,新历因称“太初历”。这是我国第一部有完整文字记载的历法。
他在天文学、数学、农学等方面有一系列开创性的贡献,已为世界学术界公认。他的成就是我国古代科技史上的一座丰碑,影响中国乃至东方科技和农事、民俗两千多年,也使家乡阆中成为科技人文之乡。
人们盛赞他的功业“炳曜千秋”,(指匾)这是宋代大书法家米芾书写的金字大匾。
太空星表板
2004年9月16日,经国际天文学联合会小天体提名委员会批准,中国科学院国家天文台已将其发现的国际永久编号为16757的小行星命名为“落下闳星”。在北京召开的命名大会上,国家天文台领导代表国际天文学组织给落下闳家乡阆中市人民政府颁发了命名证书和《落下闳星运行图》。
木刻书法
这两幅古色古香的木刻书法热情歌颂了落下闳的功绩。
右边一幅颂扬他在天文历法方面的贡献:宇宙茫茫无字书,碧空星斗幻龙鱼。穷推大衍(yǎn)浑天术,历法新颁定太初。(自贡杨启宇撰,阆中刘先湜书)
左边一幅表达了百姓对他制历融入节气、确定岁首的热情讴歌:历循节序驭(yù)时空,农事人居瑞气融。正月从兹为岁首,迎春接福颂长公。(阆州流澄撰书)
卓越贡献(馆一)
这里概括介绍了落下闳的卓越贡献——
一、主创《太初历》。是我国历史上第一部有文字记载的历法。
二、他是“浑天说”的代表人物。他首创的浑仪,在中国用了二千多年。比欧洲早1600多年。
三、发明“通其率”算法。其数学原理和方法,合于近代“连分数”的原理。
四、他将24节气纳入历法体系,改革闰法。这种置闰法一直沿用到1700年后的清代才进行了部分调整和修改。
篇4
关键词: 高中物理教学 天文学 航天知识
2012年浙江高考理科综合卷的第15题,考查学生用物理知识和天文航天知识,以及用数学知识解决物理问题的能力。同样的,浙江2011年的第19题,2010年的第20题和2009年的第19题,考的都是这些知识和能力。其他省份和全国卷也都存在这一现象:天文和航天知识在物理高考中几乎年年出现。这表明在新课程标准的指导下,现行的高中物理教材和考试题型都紧跟时代的发展,反映现代科技的进步。教师在课堂教学过程中,需要注意增加物理的实用性和趣味性,使学生能把枯燥的物理理论和当代高新科学技术发展联系起来,增强学生的求知欲。特别是天文学和航天技术的发展这些内容。
一、物理学与天文知识、航天技术的关系
天文学在物理学中扮演着一个很特殊的角色。它是物理学的一个重要分支,又占据了物理学中一个相对重要的地位。它的发展是极其曲折而又激动人心的,每一次进步都带动了整个物理学界的巨大变革。而物理学界里程碑似的成绩无不有与之相关的地方,无不有其应用的地方。哥白尼的日心说带来了天文学的一次翻天覆地的变革。之后导致了天体物理学的自诞生以来最为飞速的一次发展,其中牛顿的万有引力的影响是极其深远的。它给天文学家解释许多问题提供了一个最有力的论证。
航天技术是一门高度综合性的科学技术,是很多现代科学和技术成就的综合集成。航天技术的设想来源于基础物理学中的力学和热学,而其发展主要依赖于电子技术、自动化技术、遥感技术和计算机技术等众多先进技术的发展。而这些技术的发展都离不开物理学基础理论的研究。如没有电磁学的发展,人类就无法使用电能,也无法生产电子产品,其他的高新技术就更加无法实现了。
二、扎实掌握高中物理基础知识
1.构建完整的知识脉络。
与天文、航天联系的物理问题主要考查了学生的力学和电磁学方面的知识。如:圆周运动,万有引力,洛伦兹力等知识点。如2009年浙江理综卷第19题,“关于太阳和月球对地上相同质量海水的引力”,考查的就是万有引力定律。2010年浙江理综卷的第20题“宇宙飞船以周期为T绕地球做圆周运动……”考查的就是圆周运动与航天知识,以及用数学解决物理问题的能力。2011年浙江理综卷的第19题“探测X星球”,考查的也是万有引力和圆周运动,体现了理的实用性。
通过认真理解题目信息,联系所学物理知识,建立物理模型,就能运用所学的知识轻松解决这类问题。这需要学生全面、完整、系统地掌握相关的知识。具体有开普勒的三大行星运动定律:轨道定律、面积定律和周期定律;万有引力定律,包括万有引力定律的发现,定律公式,引力常量及其测定G,以及万有引力定律在实际中的应用:计算地球质量、中心天体质量和发现未知天体。宇宙航行章节中的三个宇宙速度及人造地球卫星的运行都需要扎实地掌握。
2.补充天文知识,激发学习兴趣。
有高中物理中,在介绍万有引力定律时,为了让学生感受万有引力定律的巨大作用,我引用了这样两个事实:哈雷应用万有引力定律预言了彗星的回归和勒维耶根据万有引力定律完成了对海王星位置的推算。这不仅证明了万有引力定律的正确性,而且是物理学和天文学互动发展的有力例证。
教师还可以在课堂上及时补充一些天文常识,开阔学生的视野,提高学生的兴趣,激发他们学好物理的主动性。如:中国为何远古就有“金木水火土”五行说呢?虽不科学,但也并非完全不科学,因为太阳系中唯有“金木水火土”五大行星,是用肉眼能观察到的,其他都要用望远镜才能观测到,而我们的祖先很早就对此有了记录,作为后辈的我们更要鞭策自己不断努力了。
再比如金星,又名太白金星,它是天空中最亮的星星,所以一眼就能看到它。它又叫启明星,每天天快要亮时,它出现在东方,很明亮,太阳出来后消失。它又被叫做长庚星,因为傍晚太阳落下不久,最早在西方天边出现的星星就是它。由于它的明亮,西方人把它叫做“爱神之星”。木星,体积最大的行星,它的亮度仅次于金星,也较早呈现天空中,西方人把它命为“众神之父”。
三、关注天文学的热点和新发现
宇宙大爆炸理论,黑洞,中子星这些都是天文学上最热门的研究领域,也是高考的热点。如果学生平时对这些知识有所关注,就可以在短时间内迅速理解题意,正确解答出来。
如2009年安徽理综卷的第16题,先给出宇宙大爆炸理论,假如真是这样,要求学生选出标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系图像。该题考查的知识点很简单,就是对运动图像的分析,看懂题目,准确了解题意,选择正确的图像并不难。
2009年江苏高考物理第3题以“英国《新科学家》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最”之一的“最小黑洞”为背景,紧跟国际新动向。但此题考查的仍然是万有引力定律的应用。虽然知识点非常简单,但是具备相关的天文知识,却能帮助学生更快地解题。尤其是其中计算结果精确到数量级,是天文中常见的估算法的运用。
2009年四川6月的高考,引用的是当年4月底美国的天文发现:代号为2009HC82,与太阳系其他行星逆向运行的小行星。可见高考对天文上的新发现的关注程度。
四、关注我国航天事业的发展
当我国重大天文和航天事件发生时,物理高考中常常会联系这些问题。比如2000年1月26日我国发射卫星,全国卷和天津、广东卷都考了;又如和平号退役,神舟2号、神舟4号、嫦娥一号等重大科技事件的发生,也在当年的高考中体现出来。如2008年的广东卷第12题的“嫦娥一号”奔月示意图,北京卷第17题“嫦娥一号”卫星,2009年福建理综卷的第14题的“嫦娥一号”月球探测器,2009年重庆理综题第17题都以“嫦娥一号”为背景,考查万有引力和圆周运动的知识点。
2010年安徽理综卷第17题,虽然考查的知识点依旧是万有引力定律的应用,却是以“我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器‘萤火一号’”为背景,时代感很强。可以预见,火星探测器项目还会随着今后航天技术的发展而在未来的高考题中成为被高度关注的对象。
在今年的高考中,江苏高考物理第8题也考到了我国航天的最新发展:2011年8月,“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道,我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图所示,该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上,一飞行器处于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动,则此飞行器的(?摇?摇?摇)
(A)线速度大于地球的线速度
(B)向心加速度大于地球的向心加速度
(C)向心力仅由太阳的引力提供
(D)向心力仅由地球的引力提供
该题并不难,考查的是匀速圆周运动的知识,但了解一定的航天知识对学生题意理解和考场发挥起着很重要的作用。因此,教师应该多关注生活中发生的重大事件,特别是我国航天事业的新发展。同时也引导学生多关注这方面的知识。关注我国天文和航天技术的发展,还有助于增强学生的民族自豪感和社会责任感,同时使学生对物理学在实际科技生产中的应用有更深的认识,激发学生对物理学习的兴趣,提高学生的积极性和主动性。
参考文献:
篇5
对于普通人来说,黑洞,那是一个神秘的世界。人们对于有关黑洞的种种,都充满想象。世界上从事黑洞研究的科学家很多,但是,要发现它们却不容易。二十世纪以来,在爱因斯坦和霍金等伟大的科学家的努力之下,我们对宇宙的认知不断突破,但是仍然不能窥其全貌。
有这么一位东方女性天文物理研究者,她颠覆了大家对传统天文物理的认知,带领研究小组花费四年时间,观测到人类迄今为止所知宇宙最大两个黑洞,为人类揭开黑洞的神秘面纱提供了更多可靠的信息和依据。她就是美国伯克利加州大学的华裔女天文物理学家马中佩。她优雅、时尚,还是一位热爱音乐,热爱生活的母亲。
发现最大黑洞
提起天文物理学家,人们想到的往往是头发苍白、老态龙钟的形象。但是华裔女科学家马中佩却带给了人们不一样的感觉。现年47岁的马中佩生于1966年,是宇宙论与粒子天文物理学家,在伯克利加州大学担任教授。
马中佩来自中国台湾的一个新闻世家,其父亲马骥伸是知名新闻学者,母亲是资深媒体人黄肇珩。马中佩从小就喜欢阅读科幻小说,初中时就读于复兴中学和北一女中,高二时从台北市立第一女中直接跳级,赴美求学,在麻省理工学院攻读天文物理及宇宙学,并一路取得物理学博士学位。据母亲黄肇珩回忆,马中佩从小就对天文学极感兴趣,认真夜观天象,从来不是为了好玩或睡不着觉才临时起意。有时,她甚至在凌晨三点要求妈妈陪着她登上台北自家屋顶,观看星星和月全食。马中佩说自己12岁起就知道自己将来要做的事,那就是研究物理和天文学,成为杰出的物理学家。
2007年,马中佩从伯克利加大、德州大学奥斯汀分校、多伦多大学、密西根大学及亚利桑那州国家光学天文台找来八位志趣相投的研究生和教授,与她指导的27岁研究生Nicholas McConnell一起组成研究小组,开启黑洞研究计划。
科学界一直认为有黑洞的存在,但是它并不能被直接观测到,因为强大引力会把一切都往内拉,甚至包括原本可以让外界发现黑洞存在的光线和其他辐射线。马中佩和研究小组用三个在地面的天文望远镜,一个在卫星上的哈柏望远镜,历经无数次运算,最终发现两个质量是太阳系100亿倍大的黑洞。而在此之前,已知最大的黑洞质量约达太阳的68亿倍,比起新发现的黑洞,算是小巫见大巫。这两个黑洞规模庞大可能是因为不只有能力吞噬行星和恒星,同时也能吸进小星系,此过程可以长达数十亿甚至数百亿年。2011年12月8日,国际学术期刊《自然》杂志公布了他们的这一发现。
回想四年来的研究过程,马中佩和Nicholas McConnell感慨颇多。枯燥的数据分析与测量,整个的研究过程,靠的是天时地利人和。“每年我们都要飞到夏威夷或德州一两次,那是我们使用天文望远镜的所在地,仅是这一两天得到的资料,就够我们接下来研究好几个月,然后我们又回到电脑前。”Nicholas McConnell说。马中佩则说,“申请天文望远镜的时间也很关键,使用需要排队,好不容易分配上的那几夜,去观测时又碰上天气不好,或者仪器故障。”
马中佩在接受美国广播公司采访时说:“我会将黑洞比喻成潜伏在太空的一个怪兽,你看不见它,但在靠近它时,它就会把你吸进去。黑洞是宇宙内引力最大的区域。”通常情况下,在两个星系合并时,它们会形成一个更大的星系,它们的黑洞也会合并,形成一个更大的黑洞。“我感到非常兴奋,因为通过对这些黑洞进行研究能够帮助我们进一步了解星系如何形成。我们认为它们在母星系形成时形成。让我感到非常好奇的是,这些黑洞如何拥有如此巨大的质量。它们潜伏在一个很小的区域内,质量却是一个天文数字。”马中佩和她的研究小组表示,发现这两个黑洞只是开始,目前还有五六个银河,等待进行数据分析,希望能探索到更多的黑洞。
一切都要从兴趣出发
马中佩的超级大黑洞观测之后,震惊了全球天文学界。人们惊讶地发现,这位柏克利大学的华裔天文物理学家,不但是天文物理学界中少数的女性,更是其中的佼佼者。如果单从学术角度来看,马中佩是一个不折不扣的“女强人”,但她却没有通常那些女强人的“强势”。生活中的马中佩热爱音乐,并与音乐结下了不解之缘,被学界称为是“左手做物理研究,右手拉小提琴”的女科学家。
马中佩四岁开始学习拉小提琴,她在音乐方面也曾被视为天才儿童,八岁开始在儿童交响乐团表演,不过,她对物理天文和音乐同样着迷,九岁时音乐老师问她想不想到维也纳学音乐,马中佩的回答是,“不要学音乐,要当太空人。”因为她觉得,“物理学家可以玩音乐,音乐家却无法研究科学”。最终,她选择了研究物理天文作为自己的终身职业,但对音乐的爱好也一直没有放弃。
在大学和研究所期间,马中佩学习物理和音乐的比例大概是各一半,暑假没有课业压力的时候会多学一点小提琴,期考的时候就多念一点书。有时候碰到演奏会和考试撞期,就会先计划好时间表。大学时代,马中佩一边选择拿麻省奖学金,一边在新英格兰音乐学院修小提琴,后来还与麻省的教授组建乐团。在拿到博士学位前两年,马中佩决定把小提琴停一下,先在事业上冲刺。到伯克利之后,工作上更忙碌,玩音乐反而成为一种生活的调和。对于马中佩来说,物理天文和音乐在她人生中都占相当重要的地位。“我大学到现在认识的朋友,如果不是经过物理,就是透过音乐认识的,等于对我的人生开启一个不同的面向,让我接触到另一个很美的世界。”马中佩与丈夫也是因音乐而相识。丈夫在大学里担任音乐教授,是一位中提琴家。如今,他们两人每年都应邀参加表演。
很多人都好奇,为何马中佩能同时将物理和音乐都“玩得很转”?对于这个问题,她自己的看法是,一切从兴趣出发,慢慢进步,熟能生巧,进而越发感兴趣,科学是如此,音乐也是如此。另外还有就是自主与独立,这是马中佩父母教育她时留给她的最好的财富。九岁的时候,马中佩曾经为了观测月全蚀半夜不睡觉,父母也不但未阻拦女儿探索星空的热情,还拿着毯子上楼陪她一起观看。“我从小就很独立,有自己的看法,如果不是错误的事情,父母还是会放手让我去做。母亲觉得职业音乐家的生活好像不是很平衡,但是如果我想做,他们还是会支持我。”谈到对孩子的教育,也已身为人母的马中佩说,“其实很多小孩都很有自己的主见,如果父母常常否定、打压小孩的想法,可能就会磨灭了他们的自主性。”马中佩3岁的儿子活泼可爱,也开始学习拉提琴,但马中佩却从不勉强儿子,因为她深知“学琴很苦”,一切都要从兴趣出发。
天文让你看生命更宏观
在世界物理天文学界,女性研究者并不多,而能在这一学科上取得卓越成就的,那就更是少数。2011年12月8日《自然》发表柏克莱加州大学华裔女天文物理学家马中佩和研究生麦克尼尔共同发表的论文,公布研究小组在距离地球3亿光年的银河系,观测到两个质量各相当于太阳100亿倍的超级大黑洞。
一连发现两个黑洞,并且单个品质是33年前发现的黑洞的两倍。迄今为止,这是人类所知宇宙最大的两个黑洞。“我们原来的计划不是为了要创记录,我们是为了了解宇宙里这些很大很大的星系,比我们的银河(系)大很多的这些星系,它的来源是什么?那时候我们才发现,这些最大的,宇宙最大的,质量最高的黑洞也可能在这些最大的星系的中间。所以我们的目的是了解,所以有点碰巧,刚好这两个是创记录的。”马中佩这个带有东方女性气质的物理学家受到了业界的认可和关注。
凭借对宇宙起源和人类未来命运的一股狂热,马中佩在天文物理的研究路上坚持探索,在科学的道路上获得了一个又一个成就。1997年,她得到表彰宇宙天文学杰出学者的“安妮卡农奖”,这也是该奖设立63年来首位华裔得主。2000年,她以“微中子宇宙学研究”获得了海外华人物理协会年度杰出年轻研究学者奖;2001年,获得了海外华人物理学会杰出青年研究人员奖;2003年,获得了由美国物理学会颁发的迈尔夫人物理奖。这一奖项为了纪念历史上第二位女性诺贝尔奖得主迈尔夫人而专门设立的,主要颁给获博士学位十年内展现具体物理成就的高潜力女性。2012年,马中佩获得世界日报、凤凰卫视等十多家知名华文媒体和机构联合推选的“影响世界华人大奖”提名。
总结自己走过的路,马中佩觉得,“以天文物理为工作的职位非常的少,如果想要朝这个方向发展的话,大部分就是留在学术界。像我们学校申请硕士、博士都是百里挑一,拿到博士学位后又要做博士后研究、申请教授职位,每一步都是越来越难。现在经济不景气,很多人卡在不同的环节。还是兴趣最重要,只有你内心喜欢,才能支撑你继续下去。”
在马中佩看来,学天文最大的一个好处,就是开启你的视野,看事情会用一个比较宏观的角度去思考。“有时候会觉得地球上有这么多问题,地球却只是宇宙中渺小的一点。对我而言,死亡只是生命的逝去,我并不害怕自身的死亡。我觉得死亡比较可怕的是对周遭人的影响,对活着的人有比较难面对的问题。”
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关键词:古代科学技术;科学思想的发展
中国古代科学技术在世界科技发展史上有其重要历史地位。它的发展从远浅析古时代原始积累,春秋战国奠定基础,两汉、宋元两次,中经魏晋南北朝的充实提高和随唐五代的持续发展,至明万历以后虽比诸同时期的西方已经大为落后,但仍有缓慢进展,也出现了一系列集大成的著作,传统科学思想从高峰走向总结。
一、我国古代科学技术的发展,特别是科学思想的发展,既有连续性,又显示出阶段的特点
春秋战国时期可以说是我国古代科学技术的全面奠基时期,也是第一次大发展时代,其成就不仅赶上而且超过了早期科学技术最发达的古希腊。
春秋末期出现了块炼铁渗碳钢,战国时期又出现了白口铁处理技术,这些冶铁技术的发明,大大促进了农业和手工业的发展。在农业方面形成了以精耕细作为主要内容的中国传统农业以都江堰、郑国渠两个大型灌溉工程的兴建为标志,展现出为农服务水利工程设施的空前发展。《考工记》是我国古代第一部工程技术知识的总汇。《墨经》中包含有关于力学、光学、声学、逻辑学以及对物质结构的猜测等科学成就,它不仅是我国第一部几何光学著作,而且在世界上也是领先的,比欧几里德几何光学要早百余年。
在数学、天文学与历法方面都有了广泛的发展与进步。在地学方面,人们的地理知识已从地理资料的积累,上升到进行某种形式的综合论述与区域对比。医学方面,以《黄帝内经》等著作为代表,构成了我国特有的医学体系的最初基础。
两汉时期是我国古代科学技术发展的又一高峰期,数学算术化是其特征。今天,由于计算机的出现,算术化倾向于现代数学中的作用已日渐显著,中国古代算术的思想与方法和现代计算机科学与技术正相融合。
历法已确立了我国后代历法体系、规范和基本内容的原始框架。《汉书、地理志》的出现,开拓了沿革地理研究的新领域。《神农本草经》是我国秦汉以来药物知识的总结,它为后世本草学奠定了基础;《伤寒杂病论》不仅确立了辩证论治的医疗原则,而且大为充实了中医药体系的内容。《汜胜之书》可以说是对农业知识的总结。
我国的科学技术自两汉而后,经魏晋南北朝的充实和提高,到隋唐五代技术发展,并呈现一股继续高涨的趋势。前者对中国古代科技的贡献,以刘徽与祖冲之的数学、裴秀地学、贾思勰的农学、王叔和、皇甫谧与陶宏景等的医药学、葛洪的化学等为标志;后者主要有李淳风、一行等的天文学、李淳风与王孝通的数学,孙思邈的医药学以及柳宗元、刘禹锡等人的天人论与宇宙观等。这种趋势困宋元时期经济发展、文化昌盛、理学形成、战争和其他需要而得到强化。
作为世界古代文明标志的指南针、火药和印刷术三大发明的出现或大规模使用均始于北宋,正是诸多尊敬的科技前辈先后在各方面的努力,不断将宋元时期的科学技术推进到一个新的高度。
以宋元秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰数学四大家为代表,使宋元数学在中国古代以筹算为主要计算工具的传统数学的发展达到登峰造极的阶段。大规模的恒星观测,各种天文观测仪器的研制成功把我国古代天文学推向它的发展高峰。沈括在磁学方面的成就在当时是处于世界领先水平的。金元时期的四大医学学派和相应的医学流派使中国医药学得到全面发展。宋代动植物志、谱录的大量出现并形成出书,和宋景《欧希范五脏图》、所显示的解剖学上的发展,应该说这时的生物学也是成就不小的。在这一时期,地学方面的成就也很突出。杜绾著《云林石谱》的出现,反映了矿物学在宋代已较前有了很大进展。
二、经验性、描述性、实用性与本土化是我国古代科学技术的一个突出特点
我国古代科学技术特点是在封建社会初创的秦汉时期形成的,从建立与巩固新的封建秩序出发,要求科学技术直接为发展生产服务就成为必然的事,因此它更多地具有实用性的色彩。
同时,由于在延续2000多年的中国封建社会中,自给自足的小农经济一直是社会生产的基础与主体,它对科学技术能提供的经验往往是片断而零星的,不可能有其系统性,这样,在这个基础上进行的科学抽象当然多数也就只能是经验性的;同时在这样的社会生产条件下,为科学实验与观测所提供的仪器设备,总的讲也必然是既有限又简陋的,这就使人们对自然现象的观测受到限制,对其本质的揭示只能停留在描述阶段,或者在理论上给予某些定性的说明,或者作出些天才的猜测。而这种情况,与着眼于实用要求,特别关注工艺技巧与可操作性是密切相关的。
三、与农业关系密切的学科更多地得到发展是我国古代科学技术的又一特征
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一、 关联词法。记叙文过渡,有时只需恰当选用一个关联词语,上下文就会贯通起来。如《哥白尼》开头写哥白尼在意大利留学九年,学习内容很广博,紧接着用一句话“但是他最感兴趣的还是天文学”,这里用关联词“但是”过渡,下面重点写他在天文学方面的成就就十分自然。
二、段落法。在两个段落间写上一句或几句既能承接上文,又能引出下文的话,就可把上下文联系起来。《谁是最可爱的人》共写三件事,在写完第一件事后,作者写道:“我们的战士对敌人这样狠,而对朝鲜人民却是那样的爱,充满国际主义的深厚感情。”这个段落就起了承上启下的过渡作用。
三、 回忆联想法。鲁迅在《故乡》中写“我”回到故乡与母亲谈起闰土后,插入几段回忆,追叙“我”和闰土少年时代的友谊,先用过渡句:“这时候,我脑里忽然闪出一幅神奇的图画来……”,引出少年闰土。回忆结束又写道:“现在我的母亲提起了他,我这儿时的记忆,忽而全都闪电似的苏醒过来,似乎看到了我的美丽故乡了。”这与前面文字衔接起来,使下文得以继续进行。
四、 内容提示法。即在上一层次结束时写上一两句对下文有提示作用的话,使上下自然联系。如《澜沧江边的蝴蝶会》,作者对大理蝴蝶会作了转述和描写后写道:“其实所谓蝴蝶会并不是大理地方所独有。”这个过渡句的提示就使下文写昆明蝴蝶盛会顺理成章。
五、 转换话题法。由一个意思转换为另一个意思,可以直接告诉读者。如的散文《内蒙访古》开头一段写了“最古老的长城”后,接着写道:“现在让我们离开赵长城谈一谈阴山一带的汉代城堡。”这就明确告诉读者下文要转换内容。
六、 设问法。一层内容写完,需转换另一内容,可以设问一句,设置悬念。如鲁迅散文《藤野先生》开头写了在东京的情况后,接着用“到别的地方去看看,如何呢?“一句设问过渡,自然地转到下文写去仙台的情况。
七、 时间推移法。记叙文有时要把发生在不同时间的事勾连起来,可用表时间的词语过渡。如《牛郎织女》开头写牛郎小时受兄嫂虐待去放牛,后来用“一年一年过去了,牛郎渐渐长大了”一句过渡,又写牛郎被兄嫂赶出门遇织女结婚成家的情况。
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2011年9月24日上午,“观天治水、恩泽百世――纪念郭守敬诞辰780周年书画联展”在北京天文馆隆重开幕。这次书画联展分别于9月24日至10月10日在北京天文馆、10月侣日至10月31日在邢台市民俗文化园举行,共展出全国各地书画名家160幅有关郭守敬生平和科学成就的书画精品力作。此次联展是京邢两市有史以来第一次在北京举办天文方面的书画联展,其规模之大、规格之高都是前所未有。
牛城邢台传承守敬
这次书画联展共征集作品549幅,不仅北京和河北邢台的作者踊跃参加,还吸引了全国其它地区作者积极参与。从中精心挑选出的160幅书画精品中,书画家们饱含真情实感,以书法和绘画这两种独特艺术的表现形式,描绘了郭守敬在人生各个阶段的成长历程和事迹、在多领域的科学创新成就及其应用对人类的发展进步所作的贡献,抒发了他们对祖国、对家乡、对时代的挚爱之情。潜心创作的过程让作者感受崇尚科学、勇于实践、敢于创新的郭守敬精神,体会了科技创新精神的伟大,也让心灵经历一次历久弥新的精神洗礼。
参展作品或浑然古朴、隽秀工整,或刚劲有力、雄奇险劲,或秀逸空灵、雅拙古朴,把真挚情感与深切感悟尽情地挥洒在尺素之上,无不体现出作者对建设创新型国家,推进科技进步和科学发展的真诚祝福。《金水河迎来吉祥鸟》大写意反映了1273年郭守敬开金水河引玉泉山水至大内皇宫,入太液池的历史。这是一条既供给皇家饮用,又补充园林景观环境用水的专用供水道。《鹤渡岭春晓》中的太行山脉韵味十足,郭守敬之所以能取得卓越的科技成就,成为世界级科技伟人,固然与他个人努力有关,但也与太行山水和太行文化对他的哺育有着密切的关系。他既汲取了邢台太行文化的精华,又继承发展光大了太行文化。《莲花漏畅想》挥洒自如,展现的是郭守敬在其十五六岁的时候就显露出的科学才能,他得到了一幅“莲花漏图”,根据图纸独立制成工艺失传的计时仪器“莲花漏”的故事。
恰逢时机凭刻苦展天赋
本次书画展,无论从质量还是格调都是高水平的。作品中的一笔一画,一草一木,一山一石,一景一物,浸润着各作者对郭守敬的挚爱之情。郭守敬受祖父郭荣影响颇深。祖父精通五经,熟知天文、算学,擅长水利技术,祖父一面教郭守敬读书,一面也领着他去观察自然现象,体验实际生活。郭守敬自小就喜欢自己动手制作各种器具,有人说他是“生来就有奇特的秉性,从小不贪玩耍”。其实,由于他把心思用到制作器具上,所以就不想玩耍了。在刚刚20岁那年,他查勘了邢台北郊河道上下游的地形。根据他的指点,竟挖出了被战乱毁坏多年的桥基并修复,可见年轻的郭守敬已经能对地理现象作颇为细致的观察了。
郭守敬身处元朝统治时期,当地的农田水利由于战乱遭到了严重的破坏,人口大量减少,生产急剧下降。这种状况对于元朝的建立发展是十分不利的。以元世祖为首的蒙古贵族觉察了这一点,逐步进行了一些改革,实行了一些鼓励农桑增产的措施。农业生产必须适应天时,农田排灌需要水利建设,于是对天文历法和水利工程的研究就成为迫切的要求。因此,元朝的天文学和水利学,在金、宋两朝的基础上,有了进一步的发展。郭守敬正是在这个时期,在这两门科学方面作出了许多贡献。
铭记历史功绩恩泽后世
西夏治水,郭守敬垒偃筑坝、建桥浚渠,使一片荒原重披万顷生机,“西夏”终于更名为“宁夏”。如今仍享受惠泽的宁夏人,定还记得那个曾在几百年前辛苦奔走的郭守敬。为编订新历,他化繁为简,改浑仪为简仪,这使人想起武术截拳道的创立,去掉没有用的花架子,直取击倒对方的目的本身。为编订新历,他在全国设立了27个天文观测站,“东至高丽,西极天地,南逾朱崖,北尽铁勒”,在中世纪,这是世界上规模空前的地理大测量。他制定了当时最先进的《授时历》,而《授时历》确定的一年比实际时间仅仅差了26秒,无怪乎英国著名科学家李约瑟对他赞赏有加、推崇备至。
郭守敬最大的成就体现在元大都的水利建设上。他曾主持开发白浮堰,开通通惠河,不仅促进了元大都的经济发展,也为今天北京城的水资源开发利用奠定了基础并提供了宝贵的经验。郭守敬在北京没有被忘记,北京有不少以历史名人名字建立的纪念馆或博物馆,但是专门为古代著名的科学家建立的纪念馆,郭守敬纪念馆恐怕是独一无二。此次展览有作者在准备作品时,专门查阅了有关历史书籍,进而丰富了自己的创作内容;有参观者年轻时在邢台工作,得知郭守敬书画展的消息,在展出的前一天就迫不及待地赶到北京天文馆,希望通过画展更加了解郭守敬,了解邢台的文化。
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2、智圣诸葛亮:诸葛亮其名无人不知,无人不晓,尤其是《三国演义》将“智绝”卧龙诸葛的名头传播得更为广泛,而诸葛亮《出师表》的那一句“臣本布衣,躬耕于南阳”,让南阳这个地方也被更多人所熟知,诸葛亮一生辅佐刘备,开创三足鼎立之势,屡建奇功,才智双绝,功绩无数,被人认为是智慧的象征和化身,深受世人敬仰。
3、医圣张仲景:张仲景是东汉时期伟大的医学家,他的医术甚至可以影响到整个世界,开启了辨证论治方法的先河,尤其是他的《伤寒杂病论》让后人受益无数,是第一部临床治疗方面的医学巨著,被所有医者所拜读,乃至今天,这本书仍然是精品之中的精品,美国华盛顿大学教授曾言:“爱因斯坦创立了相对论,但张仲景早在1800年前,就已把相对论的原理运用到实践中去,张仲景是我们人类的骄傲。”在今天的南阳,还有仲景堂的存在,还保留着医圣祠,被慕名而来的人拜寻参观。
4、谋圣姜子牙:姜子牙出生于古代的吕国,就是今天的河南南阳市,他在商朝末期的时候,被周文王姬昌所赏识,亲自来求姜子牙出山辅佐他,年迈的姜子牙后来不仅帮助他成功伐纣,灭掉商朝建立周朝,而且让周朝得以昌盛800年,成为历史上最长的朝代,没有之一。姜子牙之谋略,可以打天下,又可以治天下,以年迈之躯辅佐了周朝好几代的国君,他活着的时候,其风头无人能出其右。
5、商圣范蠡:范蠡是越王勾践的得力谋士,帮助勾践成就霸业,一生功成名就,但是他又特别识大体,在“功高盖主”的情况下直接选择急流勇退,隐去功与名,弃掉官职隐姓埋名去经商,然后变成了富甲一方的大商人,范蠡此人当官可以封侯拜相,经商可以腰缠万贯,可谓是真正的人生赢家,被人们尊为“商圣”膜拜至今。
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英国物理学家、天文学家、数学家和自然哲学家,经典力学体系的奠基人,被称为力学之父,在物理学的很多分支都有很大的成就。他对力学进行了系统的研究,建立了牛顿三定律,奠定了经典力学的基础。他还发现了万有引力定律……后人为纪念他,将力的单位定名为牛顿。
2. 帕斯卡
法国数学家和物理学家。帕斯卡在物理方面的主要成就是对流体静力学和大气压强的研究。1653年,他发现了液体传递压强的规律。他还指出盛有液体的容器的器壁所受的压强也跟深度有关,还做了大气压随高度变化及虹吸现象等实验。此外,他还证明了空气有质量,驳倒了当时流行的“大自然厌恶真空”的错误说法。为了纪念他,后人用他的名字来命名压强的单位。
3. 开尔文
英国物理学家,热力学的主要奠基人之一。他在物理学的各个领域,尤其是热学、电磁学及工程应用技术方面有巨大的贡献。1848年,他创立了绝对温标,即热力学温标;1851年,他和克劳修斯各自独立地发现了热力学第二定律;1852年,他和焦耳一起发现了焦耳―汤姆逊效应,这一发现成为获得低温的主要方法之一,被广泛地应用到低温技术中。开尔文一生不懈地为科学事业奋斗的精神,永远为后人敬仰。人们为了纪念他,把国际单位制中的热力学温度的单位定做“开尔文”。
4. 瓦特
英国发明家,他对当时已出现的原始蒸汽机作了一系列重大的改进,大大提高了蒸汽机的效率和可靠性,使蒸汽机成了一种实用动力,从而引起一场产业革命。瓦特引入了第一个功率单位:马力;发明了压容图,用图示的形式表明蒸汽压力如何随汽缸的有效容积而变动。为了纪念他,功率的单位用瓦特命名。
5. 摄尔修斯
瑞典天文学家,他创立了摄氏温标,即现在常用的温度单位。
6. 库仑
法国物理学家、发明家,在固体摩擦、静电学和磁学方面都有重大贡献。1785年,他发现并总结出静止电荷间相互作用力的规律,即库仑定律。为了纪念他,电量的单位被命名为库仑。
7. 伏打
意大利物理学家、发明家。他发现了两种不同的金属接触时产生电势差的现象,以此发明了伏打电池;发现了电流使水分解的现象,奠定了电化学的基础;发明了起电盘。为纪念他,电压的单位被命名为伏特。
8. 欧姆
德国物理学家,曾做过多年中学教师,在极缺少仪器设备的条件下发现了欧姆定律。他独立地用库仑的方法制造了电流扭力秤,用来测量电流强度,引入和定义了电动势、电流强度和电阻的精确概念。他受热传导研究的启发,对电流的流动和热量的流动进行科学类比,以找出相似的规律。为了纪念他,电阻的单位用欧姆命名。
9. 焦耳
英国物理学家。1840年,他写了《电流析热》的论文,阐明了电流的热效应的规律,即焦耳―楞次定律。焦耳的最大贡献就是电热和机械当量的研究。1843年,他在《论电磁热效应和热功当量》的报告中指出自然界的能量是不能消灭的,消耗了机械能,总能得到相当的热能。他用自己精心设计的量热器,经过近四十年,用各种方法进行了四百多次实验,精确地测得热功当量的数值,为建立能的转化和守恒定律作出了贡献,是热力学第一定律的奠基人之一。为了纪念他,在国际单位制中,将能量或功的单位命名为焦耳。
10. 法拉第
英国物理学家和化学家,1831年,他发现电磁感应现象,确立了电磁感应的基本定律(法拉第电磁感应定律),这是现代电工学的基础。他还发现当时认为是各种不同形式的电,本质上都是相同的。1833―1834年,他发现了电解定律(法拉第电解定律),这是电荷不连续性最早的有力证据。他反对超距作用,认为作用的传递必须通过某种媒介,并用实验证明电介质在静电现象中对作用力的影响。他还详细地研究了电场和磁场,得到许多观点。为了纪念他,电容的单位被命名为法拉。
11. 安培
法国物理学家、数学家,电动力学的奠基人之一。他是将数学分析应用于分子物理学方面的先驱。他的主要科学工作是在电磁学上,对电磁学的基本原理有许多重要发现,如安培力公式、安培定则、安培环路定律等都是他发现的。他还首先提出了磁体的磁性是由各个分子的环行电流所决定的。由于他在电学方面的研究成果十分突出,被后人誉为“电学中的牛顿”,以他的名字安培命名的电流单位,为国际制的基本单位之一。
12. 特斯拉
南斯拉夫血统的美国电工学家、发明家,在科学技术上的最大贡献是开创了交流电系统,促进了交流电的广泛应用。为了纪念他,国际电气技术协会决定,把国际单位制中磁感应强度的单位命名为特斯拉。
13. 韦伯
德国物理学家,在电磁学上的贡献是多方面的。韦伯在建立电学单位的绝对测量方面卓有成效。他提出了电流强度、电量和电动势的绝对单位和测量方法;提出了电流强度的电动力学单位、电阻的绝对单位。韦伯与柯尔劳施合作测定了电量的电磁单位对静电单位的比值。1832年,高斯在韦伯协助下提出了磁学量的绝对单位。为了进行研究,他发明了许多电磁仪器:双线电流表、电功率表、地磁感应器等。后人为了纪念韦伯的科学贡献,以他的姓氏为磁通量的国际制单位命名。
14. 高斯
德国数学家、物理学家和天文学家,长期从事数学、物理学、天文学和大地测量学等领域的研究,著述丰富,成就甚多。为纪念他在电磁学领域的卓越贡献,在电磁学量的CGS单位制中,磁感应强度单位命名为高斯。
15. 亨利
美国物理学家,曾改进电磁铁,发明了继电器,并将其应用于电报中。亨利最大的贡献是发现了通电线圈的自感现象,并提出重要的自感定律。他还研究了自感现象,并在法拉第之前发现了电磁感应现象,在赫兹之前发现了无线电波。为了纪念他,电感的单位用亨利命名。
16. 赫兹
德国物理学家,1887年,他首先发表了关于电磁波的发生和接收的实验论文,总结了电磁波的传播规律,从而奠定了无线电通信的基础。他还肯定了电磁波和光波一样,具有发生反射、折射和偏振等性质,验证了麦克斯韦关于光波是一种电磁波的理论。他还首先发现了光电效应。为了纪念他,频率的单位被命名为赫兹。
17. 奥斯特
丹麦物理学家,1820年,奥斯特发现了电流的磁效应,他的这一发现,被作为划时代的一页载入了史册。从1934年起,磁场强度的单位命名为奥斯特。
18. 贝尔
美国发明家,1876年发明电话。贝尔还发明了收音机、听度计、无痛检查了人体内金属的仪器、扁平式和圆筒式录唱机,制成第一个唱片。为纪念贝尔为人类作出的贡献,后人把电学和声学中计量功率或功率密度比值的单位定为“贝尔”。在工程计算上常以贝尔的十分之一为单位,称为分贝。
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