工程熱力學(xué)發(fā)展史精選(九篇)

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第1篇：工程熱力學(xué)發(fā)展史范文

1物理學(xué)史的引入可激發(fā)學(xué)生嘗試科學(xué)探究與實踐的興趣

新課程重視科學(xué)探究對激發(fā)學(xué)生的求知欲，使學(xué)生受到科學(xué)方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力方面的重要意義.科學(xué)探究的要素包括：提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作.物理學(xué)史中這方面的例子很多，如在講到法拉第電磁感應(yīng)定律時，通過相關(guān)物理學(xué)史的介紹，使問題的引入自然.科學(xué)來源于實踐，科學(xué)的動力在于人類的求知本性和在大自然中生存和發(fā)展的需要.教師可介紹富蘭克林在用萊頓瓶進(jìn)行放電實驗的過程中，面對著電火花的閃光和劈啪聲，總是禁不住聯(lián)想到天空的雷電.他意識到萊頓瓶的電火花可能就是一種小型雷電.為了驗證這個想法，必須將天空中的雷電引到地面上來.1752年7月的一個雷雨天，富蘭克林用綢子做了一個大風(fēng)箏.風(fēng)箏頂上安上一根尖細(xì)的鐵絲，絲線將鐵絲聯(lián)起來通向地面，絲線的末端拴一把銅鑰匙，鑰匙則一個萊頓瓶中.富蘭克林將風(fēng)箏放上天空等待打雷.突然，一陣?yán)纂姶蛳聛恚灰娊z線上的毛毛頭全都豎立起來，用手靠近銅鑰匙，即發(fā)出電火花，天電終于被捉下來了.富蘭克林發(fā)現(xiàn)，儲存了天電的萊頓瓶可以產(chǎn)生一切地電所能產(chǎn)生的現(xiàn)象，這就證明了天電和地電是一樣的.

2物理教學(xué)中穿插物理學(xué)史有助于學(xué)生全面理解物理規(guī)律

物理規(guī)律(包括物理定律、定理、原理、法則、公式等)反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律.在進(jìn)行物理教學(xué)時，為了讓學(xué)生最有效地掌握好物理規(guī)律，應(yīng)使其對物理規(guī)律的建立過程有一定的了解，這就需要教師經(jīng)常把物理學(xué)史知識滲透到物理教學(xué)之中.這是由于物理學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展是具有連續(xù)性的，后人的研究工作總是以前人的研究成果為基礎(chǔ)，重要的物理規(guī)律都是經(jīng)歷了艱難和曲折的歷史發(fā)展過程的.讓學(xué)生了解這些規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，會對學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律、形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和作風(fēng)產(chǎn)生重大的影響.例如在講述萬有引力定律和牛頓運(yùn)動三定律時，可以給學(xué)生介紹當(dāng)時的社會背景：l6世紀(jì)以后的歐洲，由于航海、戰(zhàn)爭和工業(yè)的需要，大大地促進(jìn)了力學(xué)的發(fā)展，推動了對天體的觀測和研究.波蘭天文學(xué)家哥白尼對天象進(jìn)行了長期的觀測，獲得了大量的觀測資料，在對這些觀測資料進(jìn)行了整理和分析后，提出了“日心說”的理論體系，了統(tǒng)治天文學(xué)領(lǐng)域一千多年的托勒密“地心說”體系，打開了自然科學(xué)的大門.繼哥白尼之后，丹麥天文學(xué)家第谷以他驚人的毅力和畢生的精力對行星的運(yùn)動進(jìn)行了精確的觀測，并采集到大量的觀測數(shù)據(jù)，這為他的學(xué)生開普勒的進(jìn)一步研究打下了良好的基礎(chǔ).開普勒有著豐富的想象力和杰出的數(shù)學(xué)才能，在整理和研究第谷所觀測到的數(shù)據(jù)中總結(jié)出了開普勒三定律.

3物理學(xué)史加強(qiáng)科學(xué)研究方法教育，可培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀

物理學(xué)是一門實驗科學(xué).1901年～1992年，共有142位物理學(xué)者榮獲諾貝爾物理學(xué)獎，其中因?qū)嶒灦@獎的有103位.正如丁肇中教授所說：“物理學(xué)是從物理實驗中產(chǎn)生的.”在實驗課中引入物理學(xué)史，一方面是提高實驗效果；另一方面是從歷史上闡述相關(guān)理論的產(chǎn)生、發(fā)展、驗證和形成的過程，通過史料知識把相關(guān)的理論知識連成網(wǎng)絡(luò)，形成知識面，從而可以使學(xué)生更好地理解物理學(xué)中理論和實驗的辯證關(guān)系，物理學(xué)發(fā)展與社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的辯證關(guān)系，使學(xué)生不僅理解物理概念、定律和原理這樣一些科學(xué)成果，而且理解獲得這些科學(xué)成果的基本過程.另外，每位科學(xué)家又有其研究問題的獨(dú)特的科學(xué)方法.結(jié)合物理學(xué)史加強(qiáng)科學(xué)研究方法教育，有利于培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀.

4運(yùn)用物理學(xué)史可幫助學(xué)生澄清一些歷史事實

萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，并不是從蘋果落地的“頓悟”中產(chǎn)生的.早在17世紀(jì)初，吉爾伯特、開普勒、伽利略等人就提出過天體間存在萬有引力的思想.1654年，法國天文學(xué)家布里阿爾德奧已提出太陽對行星的引力和二者的距離的平方成正比的假說.在牛頓正式提出萬有引力定律之前，1616年英國皇家學(xué)會已成立一個專門委員會研究重力問題.胡克、哈雷、雷恩在萬有引力定律問題的研究上都作出了重大貢獻(xiàn).胡克已覺察到引力和地球上物體的重力有相同的本質(zhì)；哈雷和惠恩也在1679年按照圓形軌跡，由開普勒第三定律和惠更斯的向心力公式證明了作用于行星的引力與它們到太陽距離的平方成反比.由于無法找到能證明吸引力與距離的平方成反比的普遍規(guī)律，哈雷于1684年8月還曾到劍橋大學(xué)向牛頓請教.牛頓在研究和概括前人的成果，并用數(shù)學(xué)方法對月球與地球間引力及運(yùn)動規(guī)律作了大量的驗證工作之后，于1685年提出了萬有引力定律的表達(dá)式.結(jié)合這段歷史不但澄清了歷史事實，而且消除了學(xué)生頭腦中關(guān)于“萬有引力定律”是牛頓的偶然性創(chuàng)造的錯誤認(rèn)識.

第2篇：工程熱力學(xué)發(fā)展史范文

當(dāng)前中學(xué)物理教學(xué)工作中，人們不斷地強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法的重要性，其根本原因是科學(xué)方法具備科學(xué)知識沒有的和相對獨(dú)立的知識認(rèn)知功能。科學(xué)教育方法和科學(xué)知識在本質(zhì)上是相互統(tǒng)一的，但是這兩者之間有著非常大的區(qū)別?？茖W(xué)教育方法所涉及的并不是物質(zhì)觀念下的世界本身，而是人們對物質(zhì)世界認(rèn)知的一種途徑與形式，是一種高度抽象化的觀念，而其本身也具備較為獨(dú)特的表達(dá)形式，它通常隱藏在知識點(diǎn)的后面，支配著物理知識的獲得和運(yùn)用。所以，科學(xué)教育方法具備以下幾個方面的功能：

1.導(dǎo)源功能

科學(xué)教育方法中的導(dǎo)源功能主要是指在科學(xué)的發(fā)現(xiàn)中作為一個相對獨(dú)立存在的理論體制，針對科學(xué)理論所形成的一種開源的作用。也就是說，科學(xué)研究形式要是形成，就會對科學(xué)理論的長遠(yuǎn)發(fā)展起到?jīng)Q定性的作用。對于還沒有被發(fā)現(xiàn)的科學(xué)理論就像沒有被發(fā)現(xiàn)的寶藏，而科學(xué)教育方法就是尋找寶藏的線索和途徑。楊振寧在對愛因斯坦的研究過程中發(fā)現(xiàn)，在狹義相對論建立初期，物理學(xué)在世界上的發(fā)展主要是通過物理實驗得到的方程，從中總結(jié)出物理規(guī)律以及整個物理理論體系。比如經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)以及電磁學(xué)基本都是遵循這種途徑，這就是通過實驗歸納的科學(xué)方法。在狹義相對論已經(jīng)建成之后，這個過程就相應(yīng)地被調(diào)轉(zhuǎn)回來，物理學(xué)首先建立起物理方程、理論的結(jié)構(gòu)，然后再回歸到物理實驗當(dāng)中，通過物理實驗來驗證理論的真?zhèn)巍?/p>

2.突破功能

科學(xué)教育方法具備突破的功能。從物理學(xué)的發(fā)展歷程中可以看出，在物理教學(xué)過程中所有取得的重大突破和進(jìn)展，基本都是在遵循科學(xué)正確的理論指導(dǎo)下，通過無數(shù)次的實驗和實踐所得出的。在物理學(xué)的發(fā)展史上，著名的黑體輻射公式的得出就很好地說明了這個特點(diǎn)。普朗在1900年前就通過假設(shè)的方式引入了兩字的概念，并且通過插入法得出了實驗結(jié)果和理論結(jié)果完全一致，他成功的關(guān)鍵就在于遵循科學(xué)的方法。

二、中學(xué)物理教學(xué)中實施科學(xué)教育方法的有效渠道

第3篇：工程熱力學(xué)發(fā)展史范文

關(guān)鍵詞：量子力學(xué) 教學(xué)研究 哲學(xué)思想

“大學(xué)之道，在明明德，在親民，在止于至善?！睖毓手瘢褂谥辽?，提高當(dāng)代大學(xué)生的哲學(xué)素養(yǎng)、人文情懷和科學(xué)素養(yǎng)，是素質(zhì)教育的要求之一。以牛頓運(yùn)動三定律、電磁理論和熱力學(xué)及統(tǒng)計物理學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)誕生于17世紀(jì)，成功地解釋了大量物理學(xué)現(xiàn)象，取得了輝煌的科學(xué)成就，曾經(jīng)被人們信奉為客觀真理。在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人類以巨大的熱情來研究原子核和放射現(xiàn)象，導(dǎo)致了兩大理論成果的誕生：量子理論和相對論。隨后，激光器、二極管、三極管、集成電路、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、登月等等，這些輝煌的成就促使人類邁進(jìn)了信息時代。運(yùn)動著的電子――一個小小的微觀粒子，卻促使人類文明進(jìn)入了電子信息時代。事實表明，現(xiàn)代信息技術(shù)的理論基礎(chǔ)是物理學(xué)，信息的產(chǎn)生、發(fā)送、接收和處理，都是由一個個物理的系統(tǒng)來實現(xiàn)，因此信息世界的物理體系歸根結(jié)底要受到物理定律的制約?，F(xiàn)在人們明白了，經(jīng)典物理理論僅適用于宏觀低速運(yùn)動的物體的場合，而對于微觀小尺度下、接近于光速運(yùn)動的粒子的運(yùn)動規(guī)律誤差會變得很大，必須使用相對論和量子理論來描述。而經(jīng)典物理理論僅僅是量子理論和相對論在低速宏觀范圍下的良好近似。

量子理論是二十世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。量子理論的形成和發(fā)展，是整個物理學(xué)發(fā)展中最值得書寫的，也是對青年大學(xué)生最具有啟發(fā)意義的過程，在此期間包括了愛因斯坦的奇跡年（1905年）。梳理和探究整個過程中所包含的科學(xué)思維，科學(xué)方法，科學(xué)理論，科學(xué)素養(yǎng)……都是值得我們?nèi)ヌ剿?、去深思、去挖掘的?/p>

一、對青年大學(xué)生物質(zhì)觀和運(yùn)動觀的進(jìn)一步加深具有重要意義

科學(xué)技術(shù)發(fā)展到21世紀(jì)，人類對于物質(zhì)世界的認(rèn)識進(jìn)入到了納米尺度。材料學(xué)科的研究中出現(xiàn)了很多量子效應(yīng)。量子理論中的許多不同于經(jīng)典力學(xué)的物理現(xiàn)象顛覆性地發(fā)展了經(jīng)典力學(xué)的思維，拓寬了人類認(rèn)識物質(zhì)世界的視野，使人們對運(yùn)動的本質(zhì)有了更進(jìn)一步的了解。隨著人類認(rèn)識的不斷深入和材料尺寸的不斷縮小，電子運(yùn)動的量子效應(yīng)愈加明顯?，F(xiàn)在人們已經(jīng)明白了，電子既是一種微觀粒子，同時也是一種波，這就是所謂的波粒二象性。與經(jīng)典物理現(xiàn)象不同的是，微觀粒子的諸多物理量之間受到量子規(guī)律的束縛，其中之一便是著名的不確定性原理，例如時間與能量之間、動量與位置之間等。此外，另一個有趣的現(xiàn)象是電子的勢壘貫穿效應(yīng)，即能量小于勢壘高度的電子或者其它微觀粒子可以以一定的幾率，越過勢壘，運(yùn)動到勢壘的右邊去。盡管一個理性的人對這種解釋可能不滿意，但是我們必須明白“隧穿”僅僅是我們?yōu)榱死斫獾姆奖愣鴺?gòu)造的一個東西，除非人們對量子世界的認(rèn)識更進(jìn)一步。我們唯一能確定的是當(dāng)滿足一定條件的時候，隧穿效應(yīng)就會發(fā)生。

二、對青年大學(xué)生思維拓展與創(chuàng)新具有重要的啟發(fā)意義

量子理論是描述微觀粒子運(yùn)動規(guī)律的理論，其概念體系與研究宏觀現(xiàn)象及其規(guī)律的經(jīng)典物理學(xué)有很大的不同。量子理論的出現(xiàn)，是人類對物質(zhì)世界認(rèn)識日益深化的結(jié)果，為其他自然學(xué)科的發(fā)展開辟了廣闊的前景。從培養(yǎng)研究型科學(xué)人才的角度來說，量子理論是與現(xiàn)代科學(xué)研究聯(lián)系最緊密的課程之一。這對當(dāng)代青年大學(xué)生提出了更高、更嚴(yán)格的要求。

第一，必須尊重客觀世界的運(yùn)動規(guī)律，堅持創(chuàng)新思維，深刻認(rèn)識微觀世界的規(guī)律。規(guī)律是物質(zhì)在運(yùn)動過程中表現(xiàn)出來的必然的、穩(wěn)定的、永恒的聯(lián)系，任何事物之間都有聯(lián)系，都是矛盾的對立統(tǒng)一體，這就需要在實際的學(xué)習(xí)探索中抓住主要矛盾以及矛盾的主要方面。同時，矛盾具有特殊性，內(nèi)因是事物發(fā)展的根據(jù)，決定著事物發(fā)展的方向和主要性質(zhì)，外因是事物發(fā)展的次要因素。在實際的處理過程中要區(qū)別對待。

第二，注意量變到質(zhì)變的積累。量變是指事物單純數(shù)量上的增加或減少，事物保持其質(zhì)的穩(wěn)定性。質(zhì)變是指事物根本性質(zhì)的變化，“量變質(zhì)變新的量變”是事物發(fā)展的基本規(guī)律。注意收集數(shù)據(jù)，逐步地總結(jié)規(guī)律。任何重大的發(fā)現(xiàn)，都有一個辛苦的積累過程，面對紛繁雜蕪的實驗數(shù)據(jù)，如何去偽存真，由表及里，層層剖析？這需要尊重客觀規(guī)律，逐漸挖掘深層次的信息，切勿急于求成或者違背客觀規(guī)律。這方面在量子理論的發(fā)展過程中體現(xiàn)得尤為重要。

第三，量子理論是開放的理論，對量子理論的爭論一直在繼續(xù)。量子理論過去的成功并不意味著它是一個徹底完善的物理學(xué)理論。自量子理論誕生以來，關(guān)于量子理論的思想基礎(chǔ)和基本問題的爭論，從來就沒有停止過。人們對于量子理論本身的完備性及其一些基本觀念的理解，甚至持有截然不同的觀點(diǎn)。其他的理論也是在不斷地爭論中不斷完善。

三、量子力學(xué)中的數(shù)學(xué)思想及其知識框架

量子力學(xué)中主要的數(shù)學(xué)知識，主要是Hilbert內(nèi)積空間，這是學(xué)生在學(xué)完微積分初步、線性代數(shù)以及概率論后需要掌握的、在工程領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的一門數(shù)學(xué)學(xué)科，也是對空間解析幾何的推廣和延伸。其中包括了對前面提到的幾門學(xué)科的綜合應(yīng)用，例如量子力學(xué)中的力學(xué)量，用線性算符來描述，則必須是厄米的；用海森堡的矩陣力學(xué)表示，則要求該矩陣的本征值和平均值均為實數(shù)；還有，在計算不同物理量表象的矩陣元時，要用到定積分的運(yùn)算；而不同表象之間的變換，需要用到矩陣變換；此外，在講到微擾論和變分法時，還需要進(jìn)一步的用到更多的數(shù)學(xué)知識。這些數(shù)學(xué)學(xué)科分支的交叉出現(xiàn)，足以讓學(xué)生對該門課程的進(jìn)一步學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏懼心理。如何消除和轉(zhuǎn)變學(xué)生的這種畏懼心理，這就要求教師在課堂上增強(qiáng)授課的趣味性。事實上，一部量子力學(xué)的發(fā)展史，包含了太多的啟迪、方法、思維和科學(xué)研究的因素，因利勢導(dǎo)，重視基礎(chǔ)知識的講解，將所有涉及到的數(shù)學(xué)知識及其發(fā)展史，生動地傳授給學(xué)生。筆者經(jīng)過近五年的課堂教學(xué)，認(rèn)為對當(dāng)前的大學(xué)本科學(xué)生，倘能在授課中能做到這一點(diǎn)，那么，學(xué)習(xí)《量子力學(xué)》的意義就達(dá)到了。

結(jié)論：以量子理論為核心的量子物理無疑是本世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一。它不僅代表了人類對微觀世界基本認(rèn)識的革命性進(jìn)步，而且?guī)砹嗽S多劃時代的技術(shù)創(chuàng)新，直接推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生活。讓學(xué)生在不斷的思考和探索中，體會到學(xué)習(xí)和思考的快樂；對學(xué)生的世界觀、物質(zhì)觀以及運(yùn)動觀的進(jìn)一步深入，具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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第4篇：工程熱力學(xué)發(fā)展史范文

1 原子物理部分的知識點(diǎn)及高考考綱要求

α粒子散射實驗，原子的核式結(jié)構(gòu)(Ⅰ)；氫原子的能級結(jié)構(gòu)。光子的發(fā)射和吸收(Ⅱ)；氫原子的電子云(Ⅰ)；原子核的組成。天然放射現(xiàn)象。α射線、β射線、γ射線、衰變。半衰期(Ⅰ)；原子核的人工轉(zhuǎn)變。核反應(yīng)方程。放射性同位素及其應(yīng)用(Ⅰ)；放射性污染和防護(hù)(Ⅰ)；核能、質(zhì)量虧損、愛因斯坦的質(zhì)能方程(Ⅱ)；重核的裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、核反應(yīng)堆(Ⅰ)；輕核的聚變，可控?zé)岷朔磻?yīng)(Ⅰ)；人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(Ⅰ)。

2 對教材的處理

筆者的做法是將“原子和原子核”放在20世紀(jì)初到21世紀(jì)初這一跨度為100年的背景上審視這部分內(nèi)容，將其視為一個開放性的系統(tǒng)，在不變更其主體結(jié)構(gòu)的前提下，滲透“科學(xué)、技術(shù)與社會”的思想，突顯這部分內(nèi)容在方法論上的價值，對“原子和原子核”的復(fù)習(xí)安排從三個維度展開。

2.1 知識維度 “原子和原子核”按從大到小，從外向內(nèi)，采取“剝蔥式”的方式展現(xiàn)知識網(wǎng)絡(luò)，具體線索為：原子結(jié)構(gòu)原子核結(jié)構(gòu)基本粒子核技術(shù)和核能的應(yīng)用。

原子結(jié)構(gòu)的知識脈絡(luò)：湯姆生棗糕式原子模型盧瑟福有核模型玻爾模型(經(jīng)典理論基礎(chǔ)加上量子化的模型)。這一層次以玻爾模型為重點(diǎn)，作為學(xué)生認(rèn)識過程中的臺階，在研究和解釋某些現(xiàn)象涉及到原子結(jié)構(gòu)知識時，也以玻爾模型為依據(jù)。

貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核是可變的、可分的，使傳統(tǒng)的自然觀受到很大的沖擊，這一部分讓學(xué)生知道原子核的衰變、人工轉(zhuǎn)變、核組成、質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)、人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)及相關(guān)的應(yīng)用。

原子核能――尤其是通過裂變和聚變這兩條有效途徑獲得核能，是當(dāng)前解決能源問題中大家關(guān)心并積極研究的大事情。我們有必要讓學(xué)生了解這方面的基礎(chǔ)知識和進(jìn)展情況，何況高考也有這方面的要求。愛因斯坦質(zhì)能方程的復(fù)習(xí)中，我們有責(zé)任讓學(xué)生體會其中的科學(xué)美。你看E=mc2是如此簡潔、完美、真是“秋水文章不染塵”，沒有任何渣滓，直達(dá)深處，徑直揭示出宇宙的奧秘。

2.2 方法維度 人們對原子和原子核的研究，為我們展示了一條非常清晰的科學(xué)研究的途徑：實驗(事實)――理論假設(shè)――實驗(提供新的事實)――修正理論(甚至建立新的假設(shè))，人們在不斷修正錯誤中逼近事物的本質(zhì)，獲得真理性的認(rèn)識。

1895年發(fā)現(xiàn)X射線，1896年發(fā)現(xiàn)天然放射性現(xiàn)象，1897年發(fā)現(xiàn)電子，連續(xù)出現(xiàn)的三大發(fā)現(xiàn)在科學(xué)界和哲學(xué)界產(chǎn)生的影響是十分巨大的，給整個物理學(xué)界帶來了困惑和論爭，法國著名物理學(xué)家彭加勒、路?烏爾維格、意大利的奧?利希、奧地利的馬赫，甚至革命導(dǎo)師列寧也加入了這場討論，馬赫將這稱作為“原理的普遍毀滅”(原子的不可分割、不變性被打破了，物質(zhì)不滅和能量守恒的規(guī)律受到新的檢驗等等)。唯心論者認(rèn)為“原子非物質(zhì)化，物質(zhì)消失了”。我們用今天眼光審視過去，不難發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)在這些發(fā)現(xiàn)后達(dá)到了一個新的高度。

人們認(rèn)識原子的歷程中方法論的因素非常豐富，科學(xué)理論的發(fā)展并不是新理論毀滅了舊理論的成果，而是新理論既指出了舊理論的優(yōu)點(diǎn)也指出它的局限性，從而使我們能把自己的理念提高到更高的理論水平。不僅原子和原子核理論如此，任何物理學(xué)的變化，無論看起來有怎樣的革命性，都是如此。

2.3 情感態(tài)度與價值觀的維度 100年來，人類認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史，可以說是波瀾壯闊。我們不妨回憶一下這一串光輝的名字：貝克勒爾、盧瑟福、玻爾、瑪麗?居里和皮埃爾?居里夫婦、約里奧?居里和伊利芙?居里夫婦、查德威克、錢三強(qiáng)和何澤慧夫婦、李政道和楊振寧、王淦昌等等。撣去灰塵，打開塵封的歷史，我們會發(fā)現(xiàn)這閃光名字背后鮮活的科學(xué)事件。教學(xué)中滲透科學(xué)史的知識，有助于培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的正確認(rèn)識，有助于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，有助于學(xué)生理性懷疑意識的建立和批判精神的形成。

1909年盧瑟福在做α粒子散射實驗時發(fā)現(xiàn)大約有八千分之一的α粒子發(fā)生超過90°的大角度散射。盧瑟福后來提起這件事時曾說：“這是我一生中最不可思議的事件。這就像您對著卷煙紙射出一顆15英寸的炮彈，卻被反彈回來的炮彈擊中一樣地不可思議?！边@促使盧瑟福去思考他的老師J?J?湯姆生原子模型的正確與否這一問題。本來，湯姆生為β散射建立個一個多次碰撞的理論，可以解釋大角度散射。但當(dāng)用到α粒子散射時，由于α粒子比電子質(zhì)量大得太多，故兩者多次碰撞幾率趨于零。而實驗結(jié)果卻是八千分之一，這是一個極大的矛盾。

一邊是恩師的理論，一邊是千真萬確的實驗結(jié)果，盧瑟福陷入了極其矛盾的境地，經(jīng)過長時間思考，1910年底，盧瑟福終于作出決斷，放棄湯姆生模型，承認(rèn)原子有核，建立原子核式結(jié)構(gòu)模型，為原子物理和核物理的發(fā)展奠定了最主要的基礎(chǔ)。

批判精神的核心是理性懷疑精神，表現(xiàn)為不迷信權(quán)威，不迷信書本，堅持真理。哈佛大學(xué)以“與柏拉圖相知，與亞里士多德相知，更重要的是與真理相知”作為自己的校訓(xùn)，亞里士多德的名言“吾愛吾師，吾更愛真理”，更是批判精神的寫照。物理學(xué)的發(fā)展史就是一個反思、懷疑、批判、求真、求美，求新的一部發(fā)展史。從光的微粒說、波動說到波粒二象性和光子說，從古典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)再到相對論力學(xué)，從熱質(zhì)說，熱力學(xué)到能量說，愛因斯坦與玻爾之間就量子力學(xué)是否完備發(fā)生的長期爭論等，都是讓學(xué)生體悟批判精神的生動素材；對物理學(xué)史的閱讀、聽講、討論本身就是一種培養(yǎng)批判精神的過程。

在復(fù)習(xí)教學(xué)中使學(xué)生的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀都得到提升，一定量的訓(xùn)練是一個重要手段。

3 高考中的“原子和原子核”的問題聚焦

注重考查近代物理，是近幾年高考命題的一個顯著特點(diǎn)，命題者往往將這部分知識和現(xiàn)代科技進(jìn)展聯(lián)系起來，考查應(yīng)試者采集信息、處理信息、綜合應(yīng)用知識解決問題的綜合素質(zhì)，體現(xiàn)了高考物理與時俱進(jìn)、學(xué)以致用的鮮明時代特色，“原子和原子核考點(diǎn)”因而成為近年高考的熱點(diǎn)?，F(xiàn)選擇部分習(xí)題，以供參考。

3.1 與原子結(jié)構(gòu)模型相關(guān)問題

例1 ［2001年上海物理卷］盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有（ ）答案：ACD

A．原子的中心有個核，叫原子核

B．原子的正電荷均勻分布在整個原子中

C．原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里

D．帶負(fù)電的電子在核圍繞著核旋轉(zhuǎn)

3.2 原子的能級躍遷問題

例2 ［2004年江蘇物理卷］若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時，會將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出去，此電磁輻射就是原子的特征X射線。內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機(jī)制，其中的一種稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時，將躍遷時釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子)。21484Po原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，可將能量交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子，K、L、M標(biāo)記原子中最靠近核的三個電子層)使其電離，實驗測得從

3.3 電磁場中的核衰變問題

例3 ［2003年全國理綜新課程卷］K－介子衰變的方程為：K－π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負(fù)的基元電荷，π0介子不帶電。一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強(qiáng)磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點(diǎn)相切，它們的半徑RK-與Rπ-之比為21。π0介子的軌跡未畫出。由此可知π－的動量大小與π0的動量大小之比為（ ）答案：C

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A.11 B．12

C．13 D．16

3.4 與守恒定律相關(guān)的的綜合問題

例4 ［2000年全國春季理綜卷］云室處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，一靜止的質(zhì)量為M的原子核在云室中發(fā)生一次衰變，α粒子的質(zhì)量為m，電量為q，其運(yùn)動軌跡在于磁場垂直的平面內(nèi)。現(xiàn)測得α粒子運(yùn)動的軌道半徑為R，試求在衰變過程中質(zhì)量虧損(注：涉及動量問題時，虧損的質(zhì)量可忽略不計)

答案：Δm=M(qBR)22c2m(M-m)

3.5 愛因斯坦質(zhì)能方程問題

例5 ［2006年廣東物理卷］據(jù)新華社報道，由我國自行設(shè)計、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實驗裝置（又稱“人造太陽”）已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是( )答案：AC

A．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是21H+31H42He+10n

B．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是 23592U+10n14156Ba+9236Kr+310n

C．“人造太陽”釋放的能量大小的計算公式是ΔE=Δmc2

D．“人造太陽”核能大小的計算公式是 E=12mc2

例6 ［2006年江蘇物理卷］天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%。有關(guān)研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條：一是在宇宙誕生3min左右生成的；二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的。

（1）把氫核聚變就簡化4個氫核（11 H）聚變成氦核（42 He），同時放出2個正電子（01e）和2個中微子（νe），請寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程，并計算一次反應(yīng)釋放的能量。

（2）研究表明，銀河系的年齡約為t=3.8×1017s，每s鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為1×1037J（P＝1×1037J/s），現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng)，試估算銀河系中氦的含量（最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

（3）根據(jù)你的估算結(jié)果，對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷。

（可能用到的數(shù)據(jù)：銀河系的質(zhì)量約為M＝31×1041kg，原子質(zhì)量單位1u＝1.66×10-27kg，1u相當(dāng)于1.5×10-10J的能量，電子的質(zhì)量m＝0.0005u，氦核的質(zhì)量mα＝4.002 6u，氫核的質(zhì)量mp＝1.008 7u，中微子νe質(zhì)量為零。

答案：（1）411H42He+201e+2νe；

ΔE=Δmc2=4.14×10-12J。

（2）氦的含量 k≈2%。

（3）由估算結(jié)果可知，k≈2%遠(yuǎn)小于25%的實際值，所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的。

除上面幾種類型的問題外，還有半衰期等問題，限于篇幅不再贅述。

第5篇：工程熱力學(xué)發(fā)展史范文

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；節(jié)能技術(shù)；影響

中圖分類號：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

人類生活對建筑的需求，大致經(jīng)歷了掩蔽建筑階段、舒適建筑階段、健康建筑階段和綠色建筑階段。自20世紀(jì)90年代以來，中國建筑業(yè)始終保持高速發(fā)展，中國城市人口迅速增長，城市化水平快速提高，因此，人們對室內(nèi)環(huán)境舒適的要求也逐步提高。但由于目前我國建筑的圍欄結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能不好，空調(diào)采暖系統(tǒng)效率不高，導(dǎo)致單位建筑面積能耗不理想，能源浪費(fèi)較嚴(yán)重，因此，我國對建筑節(jié)能發(fā)展提出新的要求?？v觀建筑發(fā)展史可見，一個好的建筑要求其設(shè)計應(yīng)該是各個專業(yè)完美的結(jié)合，反映不同形式的技術(shù)語言的運(yùn)用，因此，這就需要在建筑設(shè)計中綜合考慮各種影響因素來滿足建筑室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計要求。

一、建筑節(jié)能理念在建筑設(shè)計中的重要性

近年來，我國國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市建筑快速建設(shè)，大多數(shù)建筑節(jié)能設(shè)計不到位，導(dǎo)致我國的建筑能耗逐年大幅上升，如果繼續(xù)執(zhí)行節(jié)能水平較低的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，將留下很重的能耗負(fù)擔(dān)和治理困難的問題，因此，在建筑設(shè)計中應(yīng)貫徹節(jié)能設(shè)計理念勢在必行。我國的能源總量不容樂觀，雖然我國地大物博，資源豐富，但由于自然資源在不斷擴(kuò)大的消耗，尤其是煤炭資源始終是我國能源利用的主體能源，且能源分布不均衡，能源供應(yīng)比例嚴(yán)重不協(xié)調(diào)和儲備資源嚴(yán)重缺乏及能源的利用率偏低等問題，傳統(tǒng)的不可再生能源目前已經(jīng)面臨枯竭的危險。因此，節(jié)能建筑的全面應(yīng)用將促進(jìn)社會的能源消耗的良性循環(huán)，有利于經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，并從根本上改善社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源的高消耗之間的矛盾狀況，同時改善人民的生活環(huán)境水平，保障國家的環(huán)境、能源安全，提高人民的環(huán)保意識，進(jìn)一步全面貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀。

二、節(jié)能技術(shù)對于建筑設(shè)計的影響

節(jié)能技術(shù)對于建筑設(shè)計的影響主要包括對于建筑平面形態(tài)設(shè)計、建筑立體形態(tài)造型設(shè)計及建筑立面形態(tài)設(shè)計等三個方面的影響。

1、節(jié)能技術(shù)對于建筑平面形態(tài)設(shè)計的影響

在節(jié)能建筑的平面設(shè)計過程中，對于建筑的平面凹凸、門窗朝向、房間布局都要考慮周全。據(jù)研究顯示，建筑體形系數(shù)每降低 0.1%，建筑能耗可下降 8kWh/(.a)，因此，在單體設(shè)計中的建筑盡量減少平面的凹凸，保證外形簡單，建筑外表面積與體積的比值越小，與室外空氣接觸的部位就越少，建筑的能耗也就越少。同時，不同朝向的建筑物，在相同季節(jié)獲得的的太陽輻射熱量和熱損失也不一樣，所以建筑的朝向與建筑節(jié)能也有直接關(guān)系。合理的建筑朝向可利用自然環(huán)境來使室內(nèi)達(dá)到最大的舒適度。將住戶經(jīng)常出入的廳、主要臥室設(shè)置在日照條件良好和通風(fēng)條件最佳的位置可在冬天充分利用溫暖的日照，又可在夏季獲得良好的自然通風(fēng)條件，實現(xiàn)室內(nèi)冬暖夏涼的效果，為住戶節(jié)約采暖和空調(diào)的能耗。

2、節(jié)能技術(shù)對于建筑立體形態(tài)造型設(shè)計的影響

新節(jié)能技術(shù)以流體力學(xué)、空氣動力學(xué)、熱力學(xué)等相關(guān)物理學(xué)知識為形體處理依據(jù)決定建筑多表現(xiàn)為流線型。建筑節(jié)能技術(shù)向建筑形態(tài)的轉(zhuǎn)譯過程是以一種抽象的形態(tài)結(jié)構(gòu)關(guān)系傳達(dá)信息，使得建筑變形，從而更具流動性和非幾何性的特征。

3、節(jié)能技術(shù)對于建筑立面形態(tài)設(shè)計的影響

在建筑的整個護(hù)結(jié)構(gòu)中，墻體能耗所占整個建筑耗能比例最大，約 25%左右。外墻除了應(yīng)具有基本的承重、安全圍護(hù)等功能外，還具有保溫作用。實踐證明，節(jié)能外墻可使室內(nèi)溫度與普通外墻相差在10℃左右。目前我國建筑中采用的新型墻體材料和保溫節(jié)能墻板等有效提高建筑節(jié)能效率。此外，在建筑能耗方面，鋁、塑窗散熱量平均約占建筑護(hù)結(jié)構(gòu)總散熱量的50%左右。因此，窗戶作為薄壁的輕質(zhì)構(gòu)體，是建筑護(hù)結(jié)構(gòu)中耗熱的薄弱環(huán)節(jié)。所以改善門窗的絕熱性能是節(jié)能工作的關(guān)鍵之一。

三、貫徹落實全面的建筑節(jié)能設(shè)計

1、建筑設(shè)計中實現(xiàn)建筑節(jié)能的基本條件

應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段有利于實現(xiàn)建筑節(jié)能。建筑工程項目應(yīng)按照具體施工要求設(shè)計相應(yīng)方案以降低施工技術(shù)對建筑的能耗。

盡量選用投資少節(jié)能效率高的技術(shù)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展基本情況選用建筑新技術(shù)。

2、建筑設(shè)計中實現(xiàn)建筑節(jié)能的方法

（1）合理選址。由于在建筑設(shè)計中,既要使建筑在其整個施工過程中保持適宜的氣候環(huán)境, 為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件, 同時又不破壞施工區(qū)域生態(tài)環(huán)境的平衡。因此要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、地質(zhì)、水質(zhì)、地形及周圍環(huán)境條件等因素的綜合狀況來進(jìn)行建筑選址。

（2）合理的外部環(huán)境設(shè)計。通過設(shè)計合理的外部環(huán)境設(shè)計來滿足建筑功能的需求。

（3）合理的規(guī)劃和體型設(shè)計。合理的確定建筑群整體體量、建筑單體體型、建筑形體組合和建筑日照及朝向等方面。

（4）建筑單體的節(jié)能設(shè)計。通過對建筑外墻、屋面及相關(guān)熱橋、門窗等部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計、對內(nèi)部功能空間的合理分隔和新型建筑節(jié)能材料和設(shè)備的設(shè)計等，達(dá)到降低能量損耗和改善室內(nèi)氣候環(huán)境的效果。

3、建筑各部位的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計。

在滿足建筑的基本組成部分之外,通過對屋頂、采暖與非采暖之間樓板、采暖與非采暖之間的內(nèi)墻體、外墻、外門窗等的保溫及構(gòu)造方面進(jìn)行優(yōu)化，同時充分利用建筑外部的氣候環(huán)境,以達(dá)到建筑各部位節(jié)能的效果和改善室內(nèi)環(huán)境的目的。

主要包括以下等方面：

（1）通過采用坡屋頂、加強(qiáng)屋面保溫或設(shè)置保溫隔熱屋面等措施達(dá)到屋頂節(jié)能的效果；利用樓板層結(jié)構(gòu)中空間, 以及樓板吊頂造型達(dá)到樓板層節(jié)能的效果。

（2）采用適當(dāng)?shù)谋?、防潮、隔熱等措施及能夠改善氣候環(huán)境條件的特殊構(gòu)造達(dá)到墻體節(jié)能的效果。

（3）考慮控制建筑不同朝向的窗墻面積比；設(shè)置遮陽措施；采用自然通風(fēng)。

（4）外門應(yīng)根據(jù)地各地氣候采取相應(yīng)的保溫隔熱節(jié)能措施。

（5）采用高性能的建筑門窗和幕墻技術(shù)達(dá)到門窗節(jié)能的效果。

（6）建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部要采納以下措施：

①熱橋部位應(yīng)采取口可靠的保溫與"斷橋"措施。

②外墻出挑構(gòu)件及附墻部件采取隔斷熱橋和保溫措施。

③窗口外側(cè)四周墻面,應(yīng)進(jìn)行保溫處理。

④門、窗框與墻體之間的縫隙, 應(yīng)采用高效保溫材料填充。

⑤門、窗框四周與抹灰層之間的縫隙采用保溫材料和嵌縫密封膏密封。

⑥全玻璃幕墻的隔墻、樓板或梁與幕墻之間的間隙需填充保溫材料。

4、合理的設(shè)計建筑空間。

在充分滿足建筑使用功能要求的前提下, 對建筑內(nèi)部空間進(jìn)行合理分隔以此改善室內(nèi)保溫、通風(fēng)、采光等微氣候條件，滿足降低能耗的目的。

5、選用節(jié)能型建筑材料。

全面建筑節(jié)能的一個重要方面就是合理選用節(jié)能型建筑材料。應(yīng)用新型高效材料同時結(jié)合施工環(huán)境的具體要求選擇健康、高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的建筑材料應(yīng)用到建筑節(jié)能中去。

6、加強(qiáng)建筑節(jié)能設(shè)計方面的學(xué)習(xí)。

要求建筑師加強(qiáng)建筑節(jié)能方面的學(xué)習(xí)同時推行建筑節(jié)能的新理念，強(qiáng)調(diào)中國節(jié)能建筑發(fā)展的民族性、地域性。

結(jié)語：由于目前我國資源多為不可再生能源，建筑節(jié)能設(shè)計為能源節(jié)約提供了巨大的潛力。隨著人們思想觀念的不斷提高和建筑業(yè)的不斷發(fā)展，為建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展提供了新的課題,同時建筑節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展也推動了建筑設(shè)計的進(jìn)步。所以當(dāng)代建筑師應(yīng)密切節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，將其運(yùn)用于建筑形態(tài)的設(shè)計，使建筑的平面布局、空間功能和結(jié)構(gòu)體系都能進(jìn)一步的達(dá)到節(jié)能的目的，使建筑、環(huán)境、能源消耗之間的達(dá)到最佳結(jié)合方式。當(dāng)然在實際的建筑設(shè)計中需要注意的問題還有很多，但相信只要建筑設(shè)計者能夠認(rèn)真地進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計工作，就可以有效地降低建筑能耗，為我國的建筑發(fā)展和能源保護(hù)工作做出更多貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]韓春梅. 設(shè)計工作中應(yīng)重視建筑節(jié)能設(shè)計[J]. 山西建筑,2010,1.

第6篇：工程熱力學(xué)發(fā)展史范文

制約中國經(jīng)濟(jì)的“心臟病”

2月10日，俄羅斯總理梅德韋杰夫命令稱，俄羅斯聯(lián)邦政府批準(zhǔn)了與中國聯(lián)合研發(fā)先進(jìn)重型直升機(jī)（AHL）的政府間協(xié)議。AHL的起飛重量將達(dá)38噸，貨艙載重量10-15噸，最大時速300公里，航程630公里，實際升限5700米。俄羅斯直升機(jī)公司與中國中航直升機(jī)有限責(zé)任公司有關(guān)AHL的談判始于2008年。但有關(guān)發(fā)動機(jī)的選擇，令A(yù)HL的設(shè)計和生產(chǎn)工作長期停滯不前。

航空發(fā)動機(jī)（Aircraft engine 或aero-engine）直接影響飛機(jī)的性能，是“飛機(jī)的心臟”，是經(jīng)典力學(xué)在工程應(yīng)用上逼近極限的一門技術(shù)，是衡量一個國家綜合科技水平、科技工業(yè)基礎(chǔ)實力和綜合國力的重要標(biāo)志。

世界上大大小小飛機(jī)制造廠很多，能夠制造飛機(jī)的國家超過二十個，但是，全球能夠獨(dú)立研制高性能航空發(fā)動機(jī)的國家，只有美、英、法、俄等少數(shù)幾個國家，門檻之高可見一斑。而這一領(lǐng)域也是困擾中國多年的短板。

航空發(fā)動機(jī)研究屬于實驗性科學(xué)，存在極大的高風(fēng)險性和高投入性。由于任何一種高性能航空發(fā)動機(jī)都必須進(jìn)行數(shù)以萬計的科學(xué)試驗和適應(yīng)性檢測，大量的試驗就像“一邊大規(guī)模投入一邊取得實驗數(shù)據(jù)”的“燒錢游戲”。

美國國家關(guān)鍵技術(shù)計劃說明文件，將航空發(fā)動機(jī)稱為“一個技術(shù)精深的使新手難以進(jìn)入的領(lǐng)域”，“需要國家充分保護(hù)并利用該領(lǐng)域的成果，長期數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的積累，以及國家大量的投資”。有數(shù)據(jù)顯示，過去50年中，美國在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的累計投入達(dá)到1000億美元。

由于我國在上世紀(jì)60、70年代世界航空發(fā)動機(jī)大發(fā)展時代，沒能有足夠的資金投入到發(fā)動機(jī)科研領(lǐng)域，那個時代就造成我們的航發(fā)斷檔落后了30年。

多年以來，幾代航空人矢志追求為我國自主研制的飛機(jī)裝上“中國心”。

然而，盡管已歷經(jīng)過多年的努力，但中國在航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)方面實現(xiàn)的突破非常有限。直至今日，中國幾乎所有民航飛機(jī)發(fā)動機(jī)都依賴進(jìn)口，軍用發(fā)動機(jī)則以“仿研+引進(jìn)”為主，自主研制的型號很少。

在商業(yè)航空領(lǐng)域，將于2017年首飛的中國旗艦飛機(jī)C-9型噴氣式客機(jī)使用的是通用電氣公司航空集團(tuán)和賽峰集團(tuán)的合資公司CFM國際公司制造的發(fā)動機(jī)。

著名航空動力專家劉大響院士認(rèn)為中國航空發(fā)動機(jī)研制存在五大不足：一、基礎(chǔ)研究薄弱，技術(shù)儲備不足，試驗設(shè)施不健全；二、國家經(jīng)濟(jì)相對落后，研制經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足；三、對發(fā)動機(jī)的技術(shù)復(fù)雜性和研制規(guī)律認(rèn)識不足；四、基本建設(shè)戰(zhàn)線過長、攤子過大、力量過散、低水平重復(fù)；五、管理模式相對落后，缺乏科學(xué)民主的決策機(jī)制和穩(wěn)定、權(quán)威的中長期發(fā)展規(guī)劃。

如今，即使中國制造業(yè)在四代航發(fā)上取得了巨大進(jìn)步，但國內(nèi)制造的最先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)只相當(dāng)于美國20世紀(jì)90年代的技術(shù)水平，這種差距仍達(dá)到30年。

“心臟病”是中國飛機(jī)研制開發(fā)的一個技術(shù)短板，不但一直制約中國航空工業(yè)的發(fā)展，還制約著中國經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展。

航空發(fā)動機(jī)被形象地被稱為“工業(yè)之花”。由于航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)價值鏈長，覆蓋面廣，涉及機(jī)械、材料、電子、信息等諸多行業(yè)，對基礎(chǔ)工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有巨大的輻射效應(yīng)， 對國民經(jīng)濟(jì)的帶動作用明顯。

行業(yè)專家表示，按照產(chǎn)品單位重量創(chuàng)造的價值計算，如果以船舶為1，則小汽車為9、電視機(jī)為50、大型噴氣飛機(jī)為800、而航空發(fā)動機(jī)高達(dá)1400，經(jīng)濟(jì)價值十分突出。

目前，民用航空發(fā)動機(jī)市場上，真正具有技術(shù)和商業(yè)優(yōu)勢的只有美、英、法三國的四家公司――美國通用電氣航空集團(tuán)公司（GE航空）、普惠公司（P&W）、英國羅羅公司（R&R）以及法國斯奈克馬公司（SNECMA）。這四家公司在全世界民用發(fā)動機(jī)市場份額接近90%。在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，與領(lǐng)先國家相比，我國還有著很大的提升空間。

趕超的步伐

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至今，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)（Gas turbine 或Combustion turbine）取代了活塞式發(fā)動機(jī)，開創(chuàng)了噴氣時代，居航空動力的主導(dǎo)地位。在技術(shù)發(fā)展的推動下，渦輪噴氣發(fā)動機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)、渦輪軸發(fā)動機(jī)和槳扇發(fā)動機(jī)，等等，在不同時期，在不同的飛行領(lǐng)域內(nèi)，發(fā)揮著各自的作用，使航空器性能跨上一個又一個新的臺階。

航空燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機(jī)發(fā)展到今天，已經(jīng)經(jīng)歷了好幾代。（見p53圖表）

北京航空航天大學(xué)教授、中國工程院院士劉大響指出，“具有獨(dú)立自主研發(fā)航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計能力、制造能力和產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)俏覈蔀閯?chuàng)新型國家的重要標(biāo)志之一，是我國向科技創(chuàng)新型國家結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)型的必要條件?！?/p>

中國開始加大航空發(fā)動機(jī)的投入只有20年，軍用發(fā)動機(jī)領(lǐng)域也僅僅是把渦扇-10太行發(fā)動機(jī)做到了基本堪用的最低要求。

航空發(fā)動機(jī)是裝備制造業(yè)的尖端，是國之重器，盡快在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，對于增強(qiáng)我國經(jīng)濟(jì)和國防實力、提升綜合國力具有重大意義。數(shù)十年來，幾代中國人鍥而不舍地為研發(fā)屬于中國自己的航空發(fā)動機(jī)而努力奮斗。

2016年，注定是中國航空發(fā)動機(jī)發(fā)展史上關(guān)鍵之年。國家級航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)公司――中國航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)高規(guī)格成立并確立建設(shè)世界一流航空發(fā)動機(jī)企業(yè)的目標(biāo)，“航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)研發(fā)國家隊”集結(jié)，國家重大科技專項建設(shè)提速……連續(xù)出臺的重磅舉措，彰顯了我國自主打造先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的決心，早日實現(xiàn)航空大國向航空強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。

8月28日，中國航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)有限公司成立大會在京舉行。新成立的中國航空發(fā)動機(jī)公司正是要集中致力于發(fā)動機(jī)設(shè)計、制造、試驗、相關(guān)材料研制等方面，建立中國航空動力研制和生產(chǎn)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，以提升我國航空發(fā)動機(jī)整體水平。立足自主創(chuàng)新解決中國航空動力。

12月28日，由中國航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)組建的中國航空發(fā)動機(jī)研究院正式掛牌成立。這是我國第一家國家級航空發(fā)動機(jī)研究院，承擔(dān)著航空發(fā)動機(jī)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃研究、基礎(chǔ)與應(yīng)用技術(shù)研究、共性技g研究、仿真技術(shù)研究、研發(fā)系統(tǒng)建設(shè)、信息化建設(shè)、對外合作等職責(zé)，致力于建成國家級航空發(fā)動機(jī)創(chuàng)新中心。

而此前，“航空發(fā)動機(jī)專項行動”也一直在積極籌備中，根據(jù)從多個渠道獲取的信息，這一專項行動將重點(diǎn)聚焦渦扇、渦噴發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，同時兼顧有一定市場需求的渦軸、渦槳和活塞發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，主要研發(fā)大涵道比大型渦扇發(fā)動機(jī)、中小型渦扇/渦噴射發(fā)動機(jī)、中大功率渦軸發(fā)動機(jī)等重點(diǎn)產(chǎn)品。

為了快速有效地推進(jìn)重點(diǎn)產(chǎn)品的研發(fā)，專項行動還將安排包括商用航空發(fā)動機(jī)運(yùn)營、航空發(fā)動機(jī)智能化生產(chǎn)線等在內(nèi)的多個產(chǎn)業(yè)示范工程。而先進(jìn)大涵道比風(fēng)扇系統(tǒng)、高級壓比高壓壓氣機(jī)等關(guān)鍵零部件，以及長壽命渦輪、先進(jìn)航空復(fù)合材料等關(guān)鍵技術(shù)，也會是專項行動的攻堅重點(diǎn)之一。

中國航空發(fā)動機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀調(diào)研分析及發(fā)展趨勢預(yù)測報告（2017版）預(yù)計，未來20年我國將新增民用客機(jī)和貨機(jī)5363架，市場價值達(dá)8300億美元。而波音公司預(yù)測未來20年，中國新增民用飛機(jī)數(shù)量將達(dá)到6330架，市場價格約為9500億美元。若取預(yù)測市場價值的平均值，再以航空發(fā)動機(jī)占整機(jī)價值的30%進(jìn)行估算，未來20年，我國民用航空發(fā)動機(jī)市場空間約為2572億美元。

招商證券研報認(rèn)為，隨著國家發(fā)動機(jī)公司的成立以及重大專項的投入，作為國家隊體系的中航動力、中航動控、成發(fā)科技和南通科技一方面將得到大量的研發(fā)投入和項目資源，另一方面新的集團(tuán)公司成立，有助于其體制變革和經(jīng)營效率等的提升，整體將最為受益。另外，體系外企業(yè)利用自身技術(shù)優(yōu)勢和靈活的經(jīng)營機(jī)制，有望在材料、零部件加工和小型發(fā)動機(jī)等細(xì)分領(lǐng)域獲得較快成長。

和自己較勁的工業(yè)之花

中國航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展，牽動著每一個中國人的心。盡管中國已經(jīng)將航空發(fā)動機(jī)列為國家重大發(fā)展項目；盡管中國成立了航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)，從頂層理順了航空發(fā)動機(jī)的研制生產(chǎn)體制；盡管繼美國和俄羅斯之后，中國是世界第三個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)大推力小涵道比軍用渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的國家；盡管近幾年，中國航空發(fā)動機(jī)開始呈現(xiàn)型號井噴發(fā)展的喜人形勢；盡管中國制造業(yè)在四代航發(fā)上取得了不小的進(jìn)步；盡管……

但是，與美歐國家相比，中國在先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)研制上依然像一個初學(xué)者，國內(nèi)制造的最先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)只相當(dāng)于美國20世紀(jì)90年代的技術(shù)水平。

航空發(fā)動機(jī)是典型的技術(shù)和知識密集型高科技產(chǎn)品，亦有“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠”之稱，是基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)的集大成者。如果說飛機(jī)制造是世界工業(yè)金字塔的塔尖，那么航空發(fā)動機(jī)就是塔尖上鑲嵌的鉆石。美國長期把航空發(fā)動機(jī)列為僅次于核武器的第二敏感技術(shù)。

中國航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)的專家指出，航空發(fā)動機(jī)是當(dāng)今世界上最復(fù)雜的、多學(xué)科集成的工程機(jī)械系統(tǒng)之一，涉及氣動熱力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、控制理論等眾多領(lǐng)域。

一方面，航空發(fā)動機(jī)需要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高載荷的嚴(yán)酷條件下工作。這意味著航空發(fā)動機(jī)要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)極高。

溫度有多高？目前先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)工作溫度在1850K，大大超過發(fā)動機(jī)渦輪葉片鎳基合金的熔點(diǎn)。壓力有多大？發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)增壓后的壓力高達(dá)數(shù)十個大氣壓，相當(dāng)于四五個蓄滿水后的三峽大壩底部壓力。旋轉(zhuǎn)有多快？轉(zhuǎn)子每分鐘旋轉(zhuǎn)幾萬轉(zhuǎn)，葉尖承受的離心力相當(dāng)于40噸重卡車的拉力。

另一方面，航空發(fā)動機(jī)還得滿足推力/功率大、重量輕、可靠性高、安全性好、壽命長、油耗低、噪聲小、排污少等眾多十分苛刻而又互相制約的要求。這意味著航空發(fā)動機(jī)研發(fā)的復(fù)雜性極高。

發(fā)動機(jī)燃燒室及渦輪處的溫度能達(dá)到1600―1700℃，加力燃燒室內(nèi)溫度高達(dá)1800―1900℃，而目前高溫合金材料耐受的最高溫度僅為1100℃。這就必須在發(fā)動機(jī)中采用復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，設(shè)置迷宮一樣的冷卻通道、成千上萬個引入冷氣的細(xì)微小孔。

由于要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速等條件下使用，同時還有“體積要小、重量要輕、壽命要長、可以重復(fù)使用”的要求，因而航空發(fā)動機(jī)又被稱為“和自己較勁的工業(yè)之花”。

毫無疑問，研制高性能的航空發(fā)動機(jī)本身是一項難度極大的系統(tǒng)工程。這種難度不僅體現(xiàn)在，高性能的航空發(fā)動機(jī)要求通過不斷結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，才能達(dá)到先進(jìn)的總體設(shè)計和高循環(huán)參數(shù)要求。而且，研制航空發(fā)動機(jī)難在，超過極限的參數(shù)要求最終都要落實到發(fā)展尖端的材料、制造工藝和測試手段上。

一顆合格的飛機(jī)“心臟”，要通過的檢測達(dá)數(shù)百項之多，還須經(jīng)受各種極端環(huán)境的考驗：漫天的黃沙“往肚里吞”；鴿子蛋大的冰雹，打進(jìn)發(fā)動機(jī)里；“誤入歧途”的鳥兒闖進(jìn)來……

設(shè)計和研制航空發(fā)動機(jī)，就是要讓它在這些苛刻的約束條件下使性能得到最大發(fā)揮。

2000多攝氏度的高溫考驗、數(shù)千小時的測試、近5萬個零部件的組裝、知識需求涵蓋幾乎所有一般工業(yè)類學(xué)科領(lǐng)域……航空發(fā)動機(jī)是歷經(jīng)千錘百煉的、基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)的“集大成者”。

“渦槳”、“渦軸”可先“發(fā)動”

日前，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》（下文簡稱《規(guī)劃》），對“十三五”期間我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、政策措施等作出全面部署安排?！兑?guī)劃》特別指出：加快航空發(fā)動機(jī)自主發(fā)展。依托航空發(fā)動機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)重大專項，突破大涵道比大型渦扇發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，支撐國產(chǎn)干線飛機(jī)發(fā)展。發(fā)展1000千瓦級渦軸發(fā)動機(jī)和5000千瓦級渦槳發(fā)動機(jī)，滿足國產(chǎn)系列化直升機(jī)和中型運(yùn)輸機(jī)動力需求。發(fā)展使用重油的活塞式發(fā)動機(jī)和應(yīng)用航空生物燃料的渦輪發(fā)動機(jī)，推進(jìn)小型發(fā)動機(jī)市場化應(yīng)用。

相對來講，渦槳及渦軸發(fā)動機(jī)工作環(huán)境沒那么嚴(yán)苛，容易做到較高的使用壽命和大修間隔時間，在國產(chǎn)渦扇發(fā)動機(jī)性能一時無法追上先進(jìn)國家之際，不如在此領(lǐng)域先有所突破。其實俄羅斯、法國也都是按這個思路發(fā)展的。

法國在渦扇和渦噴發(fā)展不如英美時，也是優(yōu)先發(fā)展了自己熟悉的渦槳及渦軸發(fā)動機(jī)，建立起自己的直升機(jī)工業(yè)體系。中國的運(yùn)-7、運(yùn)-8、運(yùn)-9飛機(jī)就是一直使用國產(chǎn)渦槳發(fā)動機(jī)，雖然是仿制改進(jìn)自蘇聯(lián)產(chǎn)品，但多年下來可靠性有保證。直-10（英文：CAIC Z-10，中方代號：霹靂火 Fiery Thunderbolt）據(jù)說也是使用純國產(chǎn)的渦軸-9發(fā)動機(jī)，至少目前觀察還是可堪使用的。因此，今后的直-20或其它直升機(jī)也很可能采用國產(chǎn)動力。這些渦槳及渦軸發(fā)動機(jī)也可以作為大型無人機(jī)動力使用。

“玉龍”發(fā)動機(jī)是我國第一型完全自主研制、并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)渦軸發(fā)動機(jī)，配裝于新一代5.5噸級直升機(jī)；“金沙”發(fā)動機(jī)是在某型自主研制渦軸發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展的民用技術(shù)驗證機(jī)，用于適航關(guān)鍵技術(shù)探索與攻關(guān)，為我國民用渦軸發(fā)動機(jī)自主創(chuàng)新研制探索道路；1600千瓦渦軸發(fā)動機(jī)是通過集成創(chuàng)新自主研制的大功率先進(jìn)渦軸發(fā)動機(jī)，它的出現(xiàn)填補(bǔ)了國內(nèi)該功率等級渦軸發(fā)動機(jī)型譜的空白；渦軸-16在研制中以全壽命成本最低為原則，具備了低油耗、高可靠性等特點(diǎn)，適用于7-8噸級雙發(fā)直升機(jī)和13噸級三發(fā)直升機(jī)。

第7篇：工程熱力學(xué)發(fā)展史范文

20世紀(jì)以來，在世界范圍內(nèi)興起了一場新技術(shù)革命。其影響之廣泛，意義之深遠(yuǎn)，是以往任何一次技術(shù)革命所不可能比擬的。過去的工業(yè)技術(shù)革命，均是為了把人類從沉重的體力勞動中解放出來，是人類體力的增大與外部器官的延伸；而這次技術(shù)革命，卻是把人類從繁雜的腦力勞動中擺脫出來，是人類腦力的增大。古生物學(xué)家斯蒂芬·古爾德(Stephen.J.Gould)曾經(jīng)寫道：“我所讀到的生命史，是一連串穩(wěn)定狀態(tài)，其間有少數(shù)迅速發(fā)生的重大事件所界定的間隔，并借此建立了一個穩(wěn)定狀態(tài)。”[1]這個歷史的間隔即所謂的技術(shù)革命。雖然人們對技術(shù)革命的存在及歷史地位予以承認(rèn)并達(dá)到一致，但對于技術(shù)革命特別是20世紀(jì)以來所發(fā)生的新技術(shù)革命的劃分以及起始時間，在認(rèn)識上仍有相當(dāng)差異。人們從不同的認(rèn)識角度，用不同的認(rèn)識方法，對客觀歷史進(jìn)程作出多種不同的描述。然而由于科技革命不僅是研究科技?xì)v史的重要工具（例如，世界古代科學(xué)史與近代科學(xué)史的分期線是1543年，即哥白尼的偉大著作《天體運(yùn)行論》的出版，這也是第一次科學(xué)革命的開始），也是研究社會問題的基點(diǎn)之一。這是因為它不僅極大地推動了人類社會經(jīng)濟(jì)、政治領(lǐng)域的變革，也影響了人類生活方法、思維方式的發(fā)展。因此對上述問題的澄清和界定，具有一定的必要性和現(xiàn)實意義。

二、關(guān)于稱謂

當(dāng)今學(xué)術(shù)界，對于上述新技術(shù)革命的稱謂，至今還是見仁見智，莫衷一是。迄今為止的人類歷史上規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的科技革命，稱謂竟沒有為世人基本認(rèn)同，似乎與其偉大意義難以相稱?？偨Y(jié)眾多學(xué)者的描述，這場新技術(shù)革命常見的稱謂有：“現(xiàn)代科技革命”、“新技術(shù)革命”、“第三次浪潮”、“第三次或第四次科技革命”及“智能技術(shù)革命”等幾種提法。這些稱謂都可以從不同的角度指征這場科技革命，但讓人總覺有所不足。鑒于以下理由，我們將這場新技術(shù)革命稱為“信息技術(shù)革命”。

理由一：“現(xiàn)代科技革命”中的“現(xiàn)代”和“新技術(shù)革命”中的“新”這兩個詞都是時間概念。“現(xiàn)代”一詞對于現(xiàn)代的人們可以確切地知道它所指的內(nèi)涵，但幾百年以后，仍用“現(xiàn)代”來指征這場科技革命，則就難以切中了。而“新”字，今天可以稱“新”，他年可能應(yīng)該稱“舊”，因此，也沒有揭示這場科技革命的基本特征[2](P9)

理由二：“第三次浪潮”、“第三次或第四次科技革命”中的“第幾次”這個次第數(shù)字只能說明這次科技革命相對于前幾次科技革命所發(fā)生的排序，是一個相對的概念，僅從字面上也不能指征這次科技革命的基本特征。況且，究竟是第幾次，標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。

理由三：按照技術(shù)功能論的思想，信息技術(shù)就是一切能夠擴(kuò)展人的信息器官功能的技術(shù)。具體包括有關(guān)信息的產(chǎn)生、收集、交換、存儲、傳輸、顯示、識別、提取、加工和利用等技術(shù)，其中最重要的是傳感技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)和控制技術(shù)。而在這四項信息技術(shù)（又稱信息技術(shù)四基元）中，通信技術(shù)和智能技術(shù)處在整個信息技術(shù)的核心地位，而傳感技術(shù)和控制技術(shù)則是核心技術(shù)與外部世界的接口。目前為止甚至還有人提出廣義信息技術(shù)的概念，把信息技術(shù)的的基礎(chǔ)技術(shù)（指新材料、新能量技術(shù)）、支撐技術(shù)（指機(jī)械技術(shù)、電子與微電子技術(shù)、激光技術(shù)和生物技術(shù)等）和信息技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)（即應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)、社會領(lǐng)域的各類具體技術(shù)）也包括進(jìn)來。例如，曼紐爾·卡斯特就認(rèn)為：“我把遺傳工程及其日益擴(kuò)大的相關(guān)發(fā)展與應(yīng)用，也包括在信息技術(shù)里。這不僅是因為遺傳工程的焦點(diǎn)是對生物信息符碼的解碼、操縱，以及最后的重組，也是因為生物學(xué)、微電子學(xué)和信息科學(xué)無論在應(yīng)用與材料上，甚至更基本的概念取向上，似乎已經(jīng)彼此匯聚互動。”[3](P6)

一般來說，新技術(shù)革命自興起至今大致經(jīng)歷了兩個基本階段（見下文的討論），20世紀(jì)40-50年代是新技術(shù)革命的形成階段，其主要標(biāo)志是原子能、電子計算機(jī)和空間技術(shù)的誕生，其中計算機(jī)技術(shù)開辟了人類智力的新紀(jì)元。從20世紀(jì)70年代開始，新技術(shù)革命進(jìn)入全面發(fā)展的新階段。其主要標(biāo)志是信息高速公路，即網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信的新表現(xiàn)方式，從技術(shù)的角度來看，網(wǎng)絡(luò)是由計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)等技術(shù)相結(jié)合而成。

我們把整個世界作為—個龐大的通信系統(tǒng)，通信與計算機(jī)的關(guān)系應(yīng)被確認(rèn)為，計算機(jī)與通信具有同等重要的地位，而不是把通信看作是計算機(jī)的設(shè)備。智能技術(shù)是思維器官功能的延長，僅包括計算機(jī)（軟件和硬件）技術(shù)、人工智能專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。所以，“智能技術(shù)革命”不足以指征這場新技術(shù)革命的基本特征。況且智能是與體能相對應(yīng)的概念，這正像我們沒有將“蒸汽技術(shù)革命”和“電力技術(shù)革命”稱謂為“體能技術(shù)革命”一樣，同樣也不能將這場新技術(shù)革命稱謂為“智能技術(shù)革命”。

綜上所述，信息技術(shù)是新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的計算機(jī)技術(shù)與光纖通信技術(shù)結(jié)合在—起，形成了新技術(shù)革命的核心，它目前是新技術(shù)革命的主導(dǎo)技術(shù)。我們知道技術(shù)革命就是指人類改造世界的技術(shù)手段的巨大變革，是舊技術(shù)體系的揚(yáng)棄，新技術(shù)體系的確立，實質(zhì)上就是不同歷史時期起主導(dǎo)作用的技術(shù)以及以主導(dǎo)技術(shù)為核心的技術(shù)群的更迭過程。因此，如果把前兩次技術(shù)革命依次稱為“蒸汽技術(shù)革命”和“電力技術(shù)革命”的話，那么這場新技術(shù)革命就可被稱為“信息技術(shù)革命”。

三、信息技術(shù)革命的起訖時間與劃分

（一）歷史的回顧

人類的技術(shù)革命之產(chǎn)生可以追溯到由新石器時代向青銅時代的過渡時期，這一次偉大的轉(zhuǎn)變被西方的一些學(xué)者稱為第一次浪潮，而完整意義上的科學(xué)技術(shù)革命則是發(fā)生于近代史上的事情。因此本文對于科技革命的考察是從近代科技革命入手的，類擬于信息技術(shù)革命的稱謂，近代歷史上究竟發(fā)生過幾次科技革命，目前也有不同的觀點(diǎn)，但比較有代表性的說法主要有四種，即二次說、三次說、四次說及多次說。

二次說認(rèn)為，第一次科技革命是18世紀(jì)起源于英國的工業(yè)革命，標(biāo)志是在牛頓力學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的蒸汽技術(shù)及其廣泛的應(yīng)用；第二次科技革命是第一次科技革命之后至今仍在進(jìn)行的革命，其標(biāo)志是電力的應(yīng)用以及現(xiàn)代科技革命。

三次說對第一次科技革命的認(rèn)識與前者是相同的。而第二次科技革命是指19世紀(jì)末以電的應(yīng)用為標(biāo)志而發(fā)展起來的電機(jī)、電訊及汽車等一系列的新技術(shù)。二次大戰(zhàn)后期至今則是第三次科技革命，標(biāo)志是原子能技術(shù)、空間技術(shù)、電子計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及生物技術(shù)等的發(fā)展。此外，三次說還有另一種觀點(diǎn)，即第三次科技革命開始于20世紀(jì)70年代，并不是開始于二次大戰(zhàn)后期即20世紀(jì)40年代。

四次說關(guān)于第一次、第二次科技革命的認(rèn)識與上述基本一致，其區(qū)別在于進(jìn)一步提出第四次科技革命，認(rèn)為第三次科技革命是從20世紀(jì)40年代開始的原子能技術(shù)、電子技術(shù)及空間技術(shù)為中心內(nèi)容的科技革命。第四次即現(xiàn)在正在進(jìn)行中的科技革命，時間及標(biāo)志是70年代以來以微電子技術(shù)及通信技術(shù)為核心的新興技術(shù)群引起的當(dāng)代技術(shù)領(lǐng)域的巨大變革。

多次說關(guān)于第一次、第二次科技革命的認(rèn)識也與上述基本一致。但其認(rèn)為第二次世界大戰(zhàn)以來，幾乎每過10年，科技都要發(fā)生一次革命性的巨變：

1945-1955年，第一個10年，以原子能的釋放與利用為標(biāo)志，人類開始了掌握核能的新時代；1955-1965年，第二個10年，以人造地球衛(wèi)星的成功發(fā)射為標(biāo)志，人類開始了擺脫地球引力向外層空間進(jìn)軍的時代；1965-1975年，第三個10年，以重組DNA實驗的成功為標(biāo)志，人類進(jìn)入了可以控制遺傳和生命過程的新階段；1975-1985年，第四個10年，以微處理機(jī)的大量生產(chǎn)和廣泛使用為標(biāo)志，揭開了擴(kuò)大人腦能力的新篇章；1985-1995年，第五個10年，以軟件開發(fā)和大規(guī)模的信息產(chǎn)業(yè)的建立為標(biāo)志，人類進(jìn)入了信息革命的新紀(jì)元；1995年至今，以互聯(lián)網(wǎng)成為核心技術(shù)并滲透到人類生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域為標(biāo)志，人類開始進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)社會。

（二）問題的癥結(jié)

關(guān)于近代科技革命發(fā)生的歷史，以上幾種說法比較常見的主要有三次說和四次說，只有較少數(shù)的學(xué)者贊成二次說和多次說。二次說的主要代表是《大不列顛百科全書》，書中認(rèn)為，1760-1830年的工業(yè)革命是世界上迄今為止最重要的發(fā)展階段，因為它標(biāo)志著現(xiàn)代工業(yè)化的開始，并導(dǎo)致了都市化。書中沒有把第一次革命與在此之后發(fā)生的第二次、第三次或第四次革命并列看待，而認(rèn)為在第一次“革命”之后，一些重要事件對世界經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展有重大“影響”。在此我們不想對二次說做過多的討論，關(guān)于電力和計算機(jī)技術(shù)的革命性在許多書中許多學(xué)者都曾做過論證。筆者認(rèn)為，近代科技革命的二次說主要是對電力和計算機(jī)技術(shù)革命的影響性及革命性認(rèn)識不足，而且其判斷的標(biāo)準(zhǔn)主要是工業(yè)的現(xiàn)代化和城市化或都市化。而由上可知，多次說認(rèn)為，幾乎每過10年，科技都要發(fā)生一次革命性的巨變，但從他們的認(rèn)識來看，很難斷定每次巨大變化是否是真正意義上的科技革命。綜上所述，人們對近代以來的第一次科技革命（即蒸汽技術(shù)革命）和第二次科技革命（即電力技術(shù)革命）的認(rèn)識基本上達(dá)到一致。因此，近代歷史上所發(fā)生過的科技革命的起始時間及劃分，各種說法的主要區(qū)別和爭議之處，即問題的癥結(jié)，應(yīng)主要包括以下兩個方面：

第一、信息技術(shù)革命是否發(fā)生在二戰(zhàn)后20世紀(jì)40-50年代，即信息技術(shù)革命的起始時間問題。

第二、20世紀(jì)40年代與70年代所發(fā)生的技術(shù)變革是否屬于同一次革命，即三次說還是四次說。（三）問題該怎樣認(rèn)識

下面將分別對上述兩個問題進(jìn)行討論。

1.計算機(jī)的發(fā)明及應(yīng)用是人類科技史上一次重大的事件，是科學(xué)技術(shù)歷史上的一次歷史的間隔。以以下幾點(diǎn)作為前提，我們認(rèn)為信息技術(shù)革命發(fā)生于20世紀(jì)40-50年代。

(1)相應(yīng)科學(xué)理論的建立。1948年控制論創(chuàng)始人維納在研究人與機(jī)器的通信后得出“信息既不是物質(zhì)，也不是能量，信息就是信息”的不朽論斷，并從理論高度對信息的本質(zhì)進(jìn)行了闡述，信息成了獨(dú)立的科學(xué)研究對象。另一位信息論奠基人申農(nóng)于1948年發(fā)表了“通信的數(shù)學(xué)理論”，提出了著名的申農(nóng)公式，申農(nóng)的主要貢獻(xiàn)在于解決了信息度量問題，并創(chuàng)造了信息的基本單位比特。維納和申農(nóng)以及同期的其他科學(xué)家創(chuàng)立了信息科學(xué)。這為以后信息資源學(xué)說、數(shù)字化革命、信息技術(shù)的擴(kuò)散、電象產(chǎn)業(yè)的興起奠定了基礎(chǔ)[4](P10)。

(2)計算機(jī)應(yīng)用賴以擴(kuò)散的條件產(chǎn)生。雖然第一臺計算機(jī)誕生于1946年，但由于它是由真空管構(gòu)成，巨大的體積與功耗使計算機(jī)技術(shù)向其他領(lǐng)域擴(kuò)散成為不現(xiàn)實的空想。1948年6月貝爾實驗室宣布，肖克利、巴丁和布拉頓發(fā)明了晶體管（1947年問世），為擴(kuò)散帶來了希望。之后，1954年，人類首次利用硅；1957年，創(chuàng)造了集成電路。1959年，菲爾克公司研制成第一臺大型通用晶體管計算機(jī)，從此，計算機(jī)進(jìn)入了第二代。由于使用晶體管邏輯元件和快速磁芯存儲器，計算機(jī)的速度從每秒幾千次提高到幾十萬次，主存儲器容量從幾千字提高到十萬字，體積、功耗和售價也都大幅下降。如此一系列的技術(shù)進(jìn)步都為計算機(jī)應(yīng)用范圍的擴(kuò)散創(chuàng)造了較好的環(huán)境。人們因此也把研制成功的第二代計算機(jī)視為計算機(jī)發(fā)展史上的第。

(3)計算機(jī)的革命性。按馬克思的觀點(diǎn)，人類社會劃分的標(biāo)志不是社會能生產(chǎn)什么，而是社會用什么生產(chǎn)，即：生產(chǎn)工具的制造和利用既是人類區(qū)別于其他動物的標(biāo)志，又是人類社會各發(fā)展階段的標(biāo)志。電子計算機(jī)這一新的“機(jī)器”同歷史上出現(xiàn)過的機(jī)械有本質(zhì)不同，表現(xiàn)在過去所有的機(jī)械都是代替人類的體力勞動，而計算機(jī)則是代替人類的部分腦力勞動，其實質(zhì)是人類智力的解放。因此，1946年電子計算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，開辟了運(yùn)用機(jī)器代替人類腦力勞動的新時代，給人類生活帶來了生產(chǎn)自動化、科學(xué)實驗自動化和信息自動化。從體力解放到腦力解放這一重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移是技術(shù)以至社會的一個巨大變革。

2.20世紀(jì)70年代所發(fā)生的技術(shù)上的飛躍仍屬于信息技術(shù)革命的范疇，即40年代與70年代所發(fā)生的技術(shù)變革屬于同一次革命。其主要原因如下：

(1)其主導(dǎo)技術(shù)的性質(zhì)未變。如前所述，技術(shù)革命其實質(zhì)就是不同歷史時期起主導(dǎo)作用的技術(shù)以及以主導(dǎo)技術(shù)為核心的技術(shù)群的更迭過程。但是，我們知道40-50年代的計算機(jī)技術(shù)、60年代的微電腦技術(shù)、70年代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及與此相關(guān)的軟件系統(tǒng)都屬于計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及其應(yīng)用技術(shù)，當(dāng)然更應(yīng)納于信息技術(shù)的范疇。

(2)70年代新技術(shù)體系的產(chǎn)生，必須溯及技術(shù)發(fā)現(xiàn)與擴(kuò)散的自主動態(tài)過程，包含各種關(guān)鍵技術(shù)的綜合效果。于70年代群集于美國，以及某種程度上群集于加州的信息技術(shù)變革，乃是建立在先前20年（甚至更早的時間）發(fā)展上，它們主要都是以既存的知識和因此形成的創(chuàng)新氛圍為基礎(chǔ)，并且都是關(guān)鍵技術(shù)的延續(xù)發(fā)展。70年代以來的重大技術(shù)變革不僅是關(guān)鍵技術(shù)的延續(xù)發(fā)展，而且其發(fā)展與此以前的技術(shù)演變都是或近乎是交叉進(jìn)行的。以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為例，如果追溯今天復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理，我們甚至可以把目光投到1940年9月10-13日的在達(dá)特茅茨學(xué)院召開的一次美國數(shù)學(xué)協(xié)會的會議，貝爾實驗室的喬治·斯蒂彼茨為了演示后來被稱為“貝爾實驗室模型1號”的“復(fù)雜計算機(jī)”，就是在會場外的過道里安放的。這次實驗甚至比1946年誕生第一臺電子管計算機(jī)還早6年，不少探討電腦網(wǎng)絡(luò)歷史的書之所以首先提到這臺“模型1號”，是因為這次實驗向人們顯示了遠(yuǎn)距離控制計算機(jī)的需要和可能。1951年麻省理工學(xué)院成立著名的林肯實驗室，其主要的研究項目就是“遠(yuǎn)距離預(yù)警”，是由中央控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是第一個真正實時的人機(jī)交互作用的電腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1962年，保羅巴蘭發(fā)表《論分布式通信網(wǎng)絡(luò)》，提出分布式通信網(wǎng)絡(luò)的模型及包切換的原理。1965年，梅里爾代表“美州電腦公司”提議在馬薩諸塞州和加利福尼亞州之間進(jìn)行一次聯(lián)網(wǎng)實驗，這是人類第一次遠(yuǎn)距離接通兩種不同電腦，而且系統(tǒng)使用的是“分時”的方式。如此等等都說明了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展貫穿了二戰(zhàn)以后至今的整個人類的歷史。

(3)考察近代以來的前兩次科技革命的情況可以發(fā)現(xiàn)：雖然工業(yè)革命帶來了成群的新技術(shù)，并且也真的在后續(xù)階段里陸續(xù)形成與轉(zhuǎn)化了工業(yè)化系統(tǒng)，但工業(yè)革命的核心部分仍是蒸汽機(jī)的發(fā)明，雖然在化學(xué)、鋼鐵、內(nèi)燃機(jī)、電報和電話方面有許多驚人的發(fā)展，但電力仍是第二次工業(yè)革命的核心力量。同樣，雖然20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了像微電腦、軟件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)群的突破與創(chuàng)新，但計算機(jī)技術(shù)也仍是信息技術(shù)革命的真正核心，它與各種信息技術(shù)彼此緊密相關(guān)，構(gòu)成了以電子學(xué)為基礎(chǔ)的技術(shù)史。就此我們可以認(rèn)為，就如同在工業(yè)革命時一樣，將會有更多的“信息技術(shù)革命”。出現(xiàn)在20世紀(jì)40-50年代、70年代的只是第一波和第二波，也許還會有第三波甚至第四波等等。

綜上所述，信息科技革命為近代歷史上所發(fā)生的第三次科技革命，其起始時間大約為20世紀(jì)40-50年代，主要標(biāo)志為計算機(jī)、原子能等技術(shù)的誕生，雖然微處理器的發(fā)明、網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)以及軟件技術(shù)的發(fā)展都可以說是電子計算機(jī)史上的革命，但考慮到其他技術(shù)群的變革與技術(shù)創(chuàng)新體系的形成，至今為止的信息技術(shù)革命約分為兩個階段，即40年代的啟動階段和70年代的擴(kuò)散階段。

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