新蘇教版科學六年上冊教參各單元輔助資料

新蘇教版小學科學六年上冊教參各單元輔助資料

第1單元物質的變化

d物理變化和化學變化

物理變化：指物質的形態(tài)雖然發(fā)生了變化，但一般說來物質本

身的組成成分卻沒有改變。例如：位置、體積、形狀、溫度、壓強

的變化，以及固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)間相互轉化等。還有物質與電磁場

的相互作用。光與物質的相互作用，以及微觀粒子（電子、原子核、

基本粒子等）間的相互作用與轉化，都是物理變化。

物理變化的實質：保持物質化學性質的最小粒子本身不變，只

是粒子之間的距離發(fā)生了變化，沒有生成新的物質。

化學變化：是指產生了新物質的變化，如鐵釘生銹、節(jié)日的

焰火、酸堿中和、木條的燃燒等。從宏觀上可以看到各種化學變化

都產生了新物質。這是化學變化的特征。從微觀上可以理解化學變

化的實質。化學反應前后原子的種類、個數沒有變化，僅僅是原

子與原子之間的結合方式發(fā)生了改變。

化學變化常伴有光.熱、氣體、沉淀產生或顏色、氣味改變等

現象發(fā)生。但要注意跟物理變化的區(qū)別。物理變化也常伴有發(fā)光

（電燈）.發(fā)熱（摩擦）、放出氣體（開啟汽水瓶蓋）,顏色變化

（氧氣變成液氧），產生沉淀物（明磯凈水）等，只是沒有新物質

生成，這是物理變化與化學變化的根本區(qū)別。

物質在化學變化中表現出來的性質是化學性質?；瘜W變化里一

定包含物理變化，物理變化里一定沒有化學變化。

2蠟燭燃燒

蠟燭的主要成分是石蠟，石蠟是從石油分儲制得的，是幾種高

級烷羥的混合物。石蠟易熔化，受熱熔化為液態(tài)，輕微受熱易揮發(fā)。

我們看到的蠟燭燃燒并不是石蠟固體的燃燒，而是點火裝置將棉芯

點燃。放出的熱量使石蠟固體熔化，再汽化，生成石蠟蒸氣，石蠟

蒸氣是可燃的。蠟燭充分燃燒時，燃燒的產物是二氧化碳和水。

3生銹與防銹

銹通常指金屬（包含合金）表面所產生的氧化物，常見的有鐵

銹、銅銹、鋁銹等。但未必所有金屬的氧化物都稱為“銹工概言之，

常見的金屬才會用“銹”來指示其氧化物。另外，同一種金屬的氧化

物可能不止一種，所以同樣叫做鐵銹，但可以是三氧化二鐵、氫氧

化鐵或其混合物等。生銹是一種化學變化，本質上是金屬的氧化反

應。若只是生銹為金屬氧化的話，大部分金屬都會生銹；部分金屬

如鋁氧化后會產生致密氧化物，反過來可保護內層金屬。

鐵銹是鐵氧化物的統(tǒng)稱，通常為暗紅色。由鐵和氧氣行氧化還

原反應生成。不同情況下會生成不同形式的鐵銹。鐵銹主要由三氧

化二鐵的水合物和氫氧化鐵組成。足夠的時間后，在氧氣和水充足

的情況下，鐵會完全氧化成銹。銹沒有致密的組織，水和氧氣會穿

透銹，繼續(xù)使內部的鐵生銹。若

要防銹，就需要有可以防止生銹的致密表層。不銹鋼的表面是

一層不易反應的三氧化二路。若使用鎂、鈦、鋅、鋁，也會產生類

似不易反應的致密氧化物表層。鍍鋅是一種常見的防銹處理方式，

在要保護的物品上，利用電鍍或熱浸鍍鋅的方式鍍上一層鋅。若在

腐蝕性更強的環(huán)境中（例如鹽水中），會用鎘來代替鋅。

生銹會造成鋼鐵制品結構的劣化。銹的體積比相同質量的鐵

大，因此能會擠壓相鄰未生銹的部分，從而告成損壞。例如1983

年美壓國康涅狄格州的MianusRiverBridge倒塌事件就是銹蝕造成

的。其中使用的軸承內部生銹，使得吊桿從栓銷上滑脫，其中一角

沒有支撐，造成橋面倒塌。

4二氧化碳

二氧化碳是一種碳氧化合物，化學式為C02常溫常壓下是一種

無色無味的氣體，也是一種常見的溫室氣體，還是空氣的組分之一

（約占大氣總體積的0.03%）。

在物理性質方面，二氧化碳的熔點為-78.5℃z沸點為-

56.6℃（527kPa下），密度比空氣密度大（標準狀況下），能溶

于水。

在化學性質方面，二氧化碳的化學性質不活潑，熱穩(wěn)定性很高

（2000P時僅有1.8%分解）,不能燃燒，通常也不支持燃燒,屬

于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因與水反應生成的是碳酸，

所以是碳酸的酸酊。

二氧化碳一般可由高溫燃燒石灰石或由石灰石和稀鹽酸反應

制得。

其他制法：小蘇打（主要成分是碳酸氫鈉）和白醋混合在一起時，發(fā)

生復分解反應，放出二氧化碳氣體。

收集方法：由于二氧化碳密度比空氣大，能溶于水且能與水反

應，所以采用向上排空氣法。

檢驗方法：將生成的氣體通入澄清的石灰水，石灰水變渾濁，

證明該氣體為二氧化碳。驗滿方法：將燃著的木條放在集氣瓶口（不

能伸入瓶內），如果火焰熄滅，證明已集滿。

高純二氧化碳主要用于電子工業(yè)、醫(yī)學研究及臨床診斷等。固

態(tài)二氧化碳廣泛用于冷藏奶制品、肉類、冷凍食品和其他轉運中易

腐敗的食品，在許多工業(yè)加工中作為冷凍劑。氣態(tài)二氧化碳用于碳

化軟飲料、水處理工藝的pH控制、化學加工、食品保存等。液態(tài)

二氧化碳用作制冷劑，飛機、導彈和電子部件的低溫試驗，提高油

井采收率，橡膠磨光以及控制化學反應，也可用作滅火劑。

5

汽水就是帶有氣體的飲料，汽水中的氣體是二氧化碳。市場上

銷售的汽水。大約是1體積水中溶有4.5體積一氧化碳。當

然大部分汽水中除含二氧化碳外。為了改善口味，還加入適量白糖、

果汁和香精。

二氧化碳在汽水中主要起兩個作用：（1）二氧化碳溶解于水

成為碳酸，使液體產生酸味，碳酸對人略有刺激，口感好。有些汽

水飲料，如可樂，會在汽水中加入磷酸以增強酸性。（2）二氧化

碳會使飲料中各種原料風味更協(xié)調。汽水中溶解的二氧化碳越多，

汽水的質量越好。二氧化碳在水中的溶解度主要取決于溫度和壓力

兩個因素。

二氧化碳在低溫時溶解度更大，在標準大氣壓下，20°C時，1

升水可以溶解0.88升二氧化碳；0°C時,1升水可以溶解1.71升

二氧化碳。止匕外，二氧化碳的溶解度隨壓力增加而增加。汽水工廠

制造汽水時，通過加壓的方法來增加二氧化碳的溶解度。

二氧化碳無毒，且不能被人體吸收。飲用時，在嘴里由于溫度

高使部分二氧化碳從溶液析出，產生刺激帶走口中熱量。所以給飲

用者以清涼感。進入胃中后，肚子里的溫度比較高，二氧化碳就會

從口腔中排出來。當二氧化碳被排出來的時候。熱量也被帶了出來。

于是人會感覺身涼。

二氧化碳不僅會使人感覺涼爽，而且對胃壁有刺激作用。在二

氧化碳的刺激下，胃液分泌加快，從而加快消化。加之果汁果味

的適量添加及酸甜味道適當，因此碳酸飲料長盛不衰。喝冰鎮(zhèn)汽水

時，由于汽水的溫度更低，溶解的二氧化碳更多，有更多的二氧

化碳要從體內排出，能帶走更多的熱量，所以降低腸胃的溫度更加

明顯。因此，千萬不能大量飲用冰鎮(zhèn)汽水,以免對腸胃產生強烈的

冷刺激，引起胃痙攣.腹痛，甚至誘發(fā)腸胃炎。止匕外，過量的汽水

會沖淡胃液，降低胃液的消化能力和殺菌作用，影響食欲，甚至加

重心臟、腎臟負擔，引起身體不適。

化學和化學家

〃化學〃一詞，若單從字面解釋就是“變化的科學“?；瘜W是一門

以實驗為基礎的自然科學，是在分子、原子層次上研究物質的組成、

性質、結構與變化規(guī)律、創(chuàng)造新物質的科學?；瘜W是人類用以認識

和改造物質世界的主要方法和手段之一，它的成就是社會文明的重

要標志。

化學家是專修于物質變化的學問及其應用的研究工作者?；瘜W

家研究化學元素、原子、分子及它們如何相互作用?；瘜W家也研究

并測試藥物、炸藥及其他的東西。化學是一門十分重要的科學，現

在大多數的新藥物都是通過化學技術而研制出的。一個化學家與其

他人做事的不同之處是他們通常都會很小心地檢香身邊每一種物

質的變化。他們的工作，大部分是研究怎樣可以大量生產各種藥

用或者工業(yè)用化學品，造福大眾。

拉瓦錫測定空氣成分

拉瓦錫把少量汞放在密閉容器中加熱12天，發(fā)現部分汞變成

紅色粉末，同時容器中空氣體積減少了1/5左右。通過對剩余氣體

的研究。他發(fā)現這部分氣體不能供給呼吸，也不助燃，他誤認為這

全部是氮氣。拉瓦錫又抑加熱生成的么色粉末收集起來。放在另

一個較小的容器中再加強執(zhí)，得到汞和氧氣，且氧氣體積恰好等于

密閉容器中減少的空氣體積。他把得到的氧氣導入前一個容器，所

得氣體跟空氣性質完全相同。

通過實驗，拉瓦錫得出了空氣由氧氣和氮氣組成，氧氣占其中

的1/5。在測定中，裝置中剩余的氣體約占空氣體積的4/5,該實

驗從另一方面說明該氣體具有的性質是不能燃燒或不能支持燃燒。

19世紀前，人們認為空氣中僅有氮氣與氧氣。后來陸續(xù)發(fā)現了一

些稀有氣體。目前，人們已能精確測定空氣成分。

第2單元遺傳與變異

B變異的類型

變異的類型：可遺傳的變異和不可遺傳的變異

可遺傳的變異是由遺傳物質的變化引起的，可傳遞給下一代；

不可遺傳的變異是由環(huán)境因素引起的，遺傳物質沒有發(fā)生變化?？?/p>

遺傳的變異的來源主要有基因重組、基因突變和染色體變異。

基因重組是指來自兩個親本的非等位基因間的重新組合?；?/p>

重組能產生大量的變異類型，但只產生新的基因型，不產生新的基

因。基因重組是雜交育種的理論基礎。

基因突變是指基因的分子結構發(fā)生改變，即基因中的脫氧核昔

酸的排列順序發(fā)生改變，從而導致遺傳信息的改變?；蛲蛔兊念l

率很低，但能產生新的基因。對生物的進化具有重要意義?；蛲?/p>

變是誘變育種的理論基礎。

染色體變異是指染色體的數目或結構發(fā)生改變。重點是數目的

變化。一個染色體組中沒有同源染色體，沒有等位基因，但一個染

色體組中所包含的遺傳信息是一套個體發(fā)育所需要的完整的遺傳

信息，即常說的一個基因組。染色體組數是偶數的個體一般都具有

生育能力，但染色體組數是奇數的個體是高度不孕的，如一倍體和

三倍體等。

2遺傳.變異及其相互關系

遺傳從現象來看是親代和子代之間的相似現象，即俗語說的“

種瓜得瓜，種豆得豆二它的實質是生物按照親代的發(fā)育途徑和方

式，從環(huán)境中狀取物質，產生和親代相似的子代。

遺傳是相對穩(wěn)定的，生物不輕易改變從親代繼承的發(fā)育途徑和

方式。因此，親代的優(yōu)良性狀很有可能在子代中重現；而親代的

缺陷和遺傳病，同樣也可能傳遞給子代。遺傳是一切生物的基本屬

性，它使生物界保持相對穩(wěn)定，使人類可以識別包括自己在內的生

物界。

變異從現象上來看是指親代和子代之間，同胞兄弟姊妹之間，

以及同種個體之間的差異現象，即俗語說的“一母生九子，九子各

不同二世界上沒有兩個絕對相同的個體，包括攣生同胞在內，這

充分說明了遺傳的穩(wěn)定性是相對的，而變異是絕對的。

生物的遺傳與變異是同一事物的兩個方面，遺傳可以發(fā)生變

異，發(fā)生的變異可以遺傳。正常健康的父母，可以生育出智力與

體質方面有遺傳缺陷的子女，并把遺傳缺陷（變異）傳遞給后代。

遺傳和變異的物質基礎：染色體、基因、DNA、RNA生物的遺

傳和變異是否有物質基礎的問題，在遺傳學領域爭論了數十年之

久。現代生物學認為遺傳和可遺傳的變異都是由遺傳物質決定的，

這種遺傳物質就是脫氧核糖核酸（DNA）。

生物的遺傳物質在細胞水平上是染色體，在分子水平上是基

因，它們的化學構成是DNA,基因就是DNA鏈上的一個特定的片

段。在極少數沒有DNA的原核生物（如煙草花葉病毒等）中，核

糖核酸（RNA）是潰傳物質。

真核生物的細胞具有結構完整的細胞核，在細胞質中還有多種

細胞器，真核生物的遺傳物質就是細胞核內的染色體。但是，細胞

質在某些方面也表現出一定的遺傳功能。人類親代和子代之間的物

質聯系是精子與卵子，而精子與卵子中具有遺傳功能的物質是染色

體，受精卵根據染色體中DNA包含的遺傳信息，發(fā)育成和親代相

似的子代。

第3單元化石的奧秘

口化石

化石是保存在地層中的古生物遺體、遺物或遺跡。通常是生物

有機體中不易腐爛的堅硬部分，被封閉保存在沉積物里。在隨后的

歲月中，這些生物遺體中的有機質被分解殆盡。堅硬的部分如外殼、

骨骼、枝葉等與包裹它們的沉積物一起經過石化變成了石頭，但是

它們原來的形態(tài)、結構（甚至一些細微的內部構造）依然保留著；同

樣，那些生物生活時留下的痕跡也可以這樣保留下來。

大部分化石都是動植物的堅硬或不易腐爛的部分保存而成

的。貝殼、骨骼、樹干和牙齒都比較容易保存為化石，因此貝類

和脊椎動物擁有較好的化石記錄。

在極少數情況下，不僅動植物的堅硬部分可以保存為化石，容

易腐爛的動物軟組織同樣可以通過印痕的形式保存下來，堪稱地質

“奇跡這種情況通常發(fā)生在特殊的地質環(huán)境下，其中最著名同時

也最古老的“奇跡”便是加拿大不列斯量倫比形省的布爾吉斯頁巖。

這是一種形成干5.05億年前的黑色、細膩的寒武紀頁巖，其中保存

了大量精美的化石，許多都是世界僅有的種類。通過這些化石，我

們可以窺見非常早期的生命世界圖景以及通常情況下難以保存下

來的動物種類。

遺跡化石包括足跡（比如恐龍尋找食物時經過松軟沉積物留下

的腳?。?、潛穴（動物逃脫天敵追捕或產卵時留下的洞穴）等。大

部分情況下遺跡化石不會和造跡生物的遺體化石一起保存下來。盡

管我們可以推測潰跡所表現出的行為，但經常無法確定到底是哪種

動物留下的。

2我石的重建

要想揭開遠古動物的真面目，首要之事是將其化石碎片盡可能

準確地重建完整。這項任務相當繁瑣，尤其是對有大量細小骨骼的

脊椎動物的化石而言。在這個過程中，兩種不同卻互補的方法可以

用于化石的重建，直至推測化石物種的生活習性。一種方法是將已

滅絕動物的牙齒、四肢和其他結構與現生物種中的類似結構進行類

比。其基本原理是認為相似的結構可能對應著相似的功能，因此用

于類比的物種無須有親緣關系。

這種“尋找類似物”的方法一直備受古生物學家青睞，但顯然并

不是萬無一失的：很多化石物種無法找到可用于類比的現生物種，

有些類比也經不起仔細推敲。于是第二種方法應運而生一一直接分

析化石物種的身體構造。如果一個化石物種的身體由一種獨特的方

式構建而成，那么它的一個結構只可能用于少數幾種功能。這一方

法的關鍵就在于判斷這些可能性中哪種最可信。它假定自然界所有

的結構都是高效的，這一假定在大多數情況下也是合理的。

3

恐龍是生活在中生代（分為三疊紀、侏羅紀和白堊紀）的一類

爬

行動物的統(tǒng)稱?？铸埓嬖跁r間長達1.6億年?？铸埖捏w型相差很大，

恐龍小的只有鴿子那么大，大的則如笨重巨大的卡車?？铸垖儆谂?/p>

行動物，但與現生爬行動物有極大的不同。

恐龍可分為兩個大的分支：蜥臀目和鳥臀目。小盜龍比鴿子大不了

多少，是已知最小的恐龍之一。這種恐龍全身覆蓋著羽毛，靠把四

肢張開像兩對翅膀一樣在樹林中飛翔（或至少能滑翔）。作為馳龍

類的一員，小盜龍是伶盜龍的近親，同屬肉食性恐龍，它不是鳥類。

科學家在中國找到了很多小盜龍的化石，其中有超過20件保存完

好的骨骼。和鳥不一樣，這種動物長有牙齒和尾椎，前肢上還長有

大爪子，但化石下也清晰地顯示有飛翔的E痕。小盜龍沒有拍劃

走K所需的大塊K行肌，但它可以利用翅膀滑翔，就像晤鼠那

樣。它的尾巴末端是菱形的尾扇，上面長有羽毛，其作用或許是在

飛行過程中保持平衡。后肢上長長的羽毛在奔跑行走時會很礙事，

因此小盜龍一般只待在樹上。

4猛嗎象

在冰河時期，儀表威嚴的猛嗎象曾成群結隊地游蕩于北美洲、

歐洲和亞洲廣袤的平原上。猛瑪象與現象有著很近的親緣關系一一

對西伯利亞冰封猛打象戶體的研究表明，它們擁有與現生象基本相

同的DNA。已知的猛嗎象一共有8種，其中最廣為人知的當屬3700

年前滅絕的真猛雞。

真猛犯全身覆蓋著濃密的長毛，長毛底下還有一層細密的絨

毛。大部分成年真猛嗎體型比非洲象稍大，但人們也曾在北極島嶼

上發(fā)現身高僅2米的“侏儒真猛打”。成年真猛嗎長著又大又彎的長

牙，肩上還有像駱駝一樣的背峰。真猛嗎生活在冰期的草原上，它

的臼齒能幫助它更好地咀嚼堅韌的野草等小型植物。

5

魚龍是生活在中生代海洋中的魚形爬行動物。它們最初是由陸

生爬行動物演化而來，極好地適應了水中生活，其中還有一些最后

演化出了類似海豚的形態(tài)。跟海豚一樣，它們在水中捕獵、繁殖和

分娩，但是必須回到水面呼吸空氣。魚龍有著巨大的眼睛，擁有良

好的水下視力，還有用來劃水和保持平衡的鰭。

6大地懶

大地懶生活在更新世的中美洲和南美洲。大地懶與現在的樹懶

血緣很近，所不同的是，大地懶巨大如象，在地面上生活。它通常

四足行走，但也可以用后肢站立，并用彎彎的爪子拉下高處的枝條。

大地懶的糞便化石顯示它是植食性動物。

7|熱河生物群

熱河生物群是生活在中生代晚期，分布于中國北方（尤其是河

北北部、遼寧西部和內蒙古東南部）的一個化石生物群。遼西地區(qū)

是研究熱河生物群的經典地區(qū)，包括義縣組和九佛堂組兩個地層，

共跨越約1800萬年。

這里保存了大量精美的化石，含20多個重要生物門類，化石

分布之廣、數量之大、種類之多、保存之好轟動了世界。特別是以

保存許多生物的軟組織特征而聞名于世，包括恐龍、鳥類、翼龍和

哺乳動物中發(fā)現的羽毛、毛狀物和毛發(fā)，以及許多生物中都保存的

軟組織結構如皮膚印痕、軟骨結構、角質喙等。因此，熱河生物群

被譽為“20世紀全球最重要的古生物發(fā)現之一”。

8大陸漂移說

早在1596年，比利時地圖學家亞伯拉罕?奧特柳斯就指出非洲

和南美洲的海岸線彼此契合?？茖W家他認為美洲是由于地震和洪水

而從歐亞大陸撕裂出來的。1912年,德國阿爾弗雷德?魏格納正式

提出大陸漂移說。

大陸漂移說認為，地球上的大陸曾經是一個相連的整體，稱為

泛大陸。大約2億年前，泛大陸解體，各大洲持續(xù)而緩慢地漂移到

它們目前所在的位置。魏格納用巖石.化石、古氣候證據來支持他

的大陸漂移說。他的假說最初不被接受，因為他無法合理解釋大陸

是怎樣移動的，以及是什么力量驅動大陸移動的。

這一假說直到20世紀60年代初才為世人所廣泛接受。當時出

現了新的地球物理學證據，揭示了在大陸移動的同時，海底也在不

斷擴張；而位于地殼和上地幔下面半熔化巖層的流動也在推動大陸

移動。

查爾斯?達爾文

英國博物學家、生物學家，進化論的奠基人。達爾文曾以博物

學家的身份參加英國海軍貝格爾艦環(huán)繞世界的考察航行，進行了為

期五年的科學考察°達爾文在動植物和地質方面進行了大量的觀察

和采集。經過綜合探討形成了生物進化的觀念。

1859年出版了震動整個學術界的《物種起源》，提出了生物進

化論。書中用大量燙料證明了形形色色的生物都是由共同祖先進化

來的，生物通過生存斗爭和自然選擇，由簡單到復雜、由低等到

高等。不斷發(fā)展變化。生物進化論給神創(chuàng)論和物種不變論以沉重打

擊。生物進化論與細胞學說、能量守恒和轉化定律一起被恩格斯譽

為19世紀自然科學的三大發(fā)現。

其主要著作還有《人類的由來及性選擇》《人類和動物的表情》

《貝格爾號航海志》等。

10科學小論文

科學小論文是同學們在科學活動中進行科學觀察、實驗或考察

后，對活動過程和成果的書面總結。它的表現形式是多種多樣

的：可以是對某一事物進行細致觀察和深入思考后得出結論；可

以是動手實驗后分析得出結論；也可以是對某地進行考察后作出總

結；還可以是靠邏輯推理得出結論?.

科學性.創(chuàng)造性、實踐性是衡量科學小論文的質量標準。

第4單元探索宇宙

■太陽系

太陽系由太陽、八大行星、衛(wèi)星、矮行星■小行星.彗星、流

星體和行星際物質等組成。太陽是太陽系的中心天體，其質量占

太陽系總質量的99.86%,由此而產生的引力約束著其他天體繞它

運行。

八大行星按照質量和表面物態(tài)，分為類地行星和類木行星兩

類。

類地行星包括水星.金星、地球、火星，它們的特征類似于地

球，如質量小.體積小、平均密度大、巖態(tài)表面.自轉慢、衛(wèi)星少；類

木行星包括木星.土星、天王星、海王星，它們的特征類似于木星，

如質量大，體積大.平均密度小，氣態(tài)表面、自轉快、衛(wèi)星多。太

陽是太陽系中唯一能自身發(fā)光的天體，它發(fā)出的光和熱，照亮并溫

暖著整個太陽系。

銀河系

銀河系是太陽所在的星系，由恒星、星團、星際物質以及暗物

質聚集而成。銀河系可見物質的質量約為太陽質量的1400億倍。

銀河系屬于棒旋星系。具有巨大的盤面結構。擁有四條清晰

明確的旋臂。太陽位于銀河系的一條旋臂獵戶臂的內側，至銀河系

中心的距離大約是2.6萬光年。

銀河系的主要結構成分有核球、銀盤、銀暈和暗暈。銀盤是可

見物質的主要集聚區(qū)，呈扁平圓盤狀。銀盤中心隆起的近似于球形

的部分叫做核球，在核球區(qū)域恒星高度密集。核球中心有一個很小

的致密區(qū)，叫做銀核。銀盤外面是一個范圍更大、近于球形的區(qū)域，

其中物質密度比銀盤中低得多，叫做銀暈。銀暈外面還有銀冕，它

的物質分布也大致呈球形。

中國天眼（FAST）

FAST是位于中國貴州黔南布依族苗族自治州的500米口徑球

面射電望遠鏡的英文縮寫，被譽為“中國天眼二它由我國天文學家

南仁東于1994年提出構想，從預研到建成歷時22年，于2016年

9月啟用。它是由中國科學院國家天文臺主導建設，具有我國自主

知識產權，世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。FAST可用于

從宇宙起源到星際物質結構的探討，脈沖星、地外生命的搜索，深

空探測的地面跟蹤與遙控等。

截至2019年8月28日，FAST已發(fā)現132顆優(yōu)質的脈沖星候選

體，其中有93顆已被確認為新發(fā)現的脈沖星。

為什么要找脈沖星？脈沖星會不斷地發(fā)出脈沖信號，這種信號

非常穩(wěn)定，找到以后就可以應用于深空探測、星際旅行，可以起

到導航作用?？茖W家曾經舉例說；如果你要走到火星，或者走出

太陽系，甚至走出銀河系，根本無法用地球上的GPS去導航，但

如果能知道宇宙中很多脈沖星的位置，就可以通過它們來定位、導

航。

飛行器

飛行器是能在大氣層內或大氣層外空間（太空）飛行的機器或

裝置的總稱。飛行器包括航空器、航天器、火箭和導彈。

在大氣層內飛行，依靠空氣的靜浮力或與空氣相對運動產生的

氣動力升空飛行地稱為航空器，如氣球、飛艇、飛機等。

在太空飛行，在運載火箭的推動下獲得必要的速度進入太空，

然后依靠慣性做與天體類似的軌道運動的稱為航天器，如人造地球

衛(wèi)星、載人飛船、空間探測器、航天飛機等。

火箭是以火箭發(fā)動機為動力裝胃的飛行器。可以在大氣層

內。也可以在大氣層外飛行。如探空火箭、運載火箭等。導彈是

裝有戰(zhàn)斗部、飛行軌跡可控的飛行器，如彈道導彈等。

5中國航天事業(yè)大事記

1970年4月24日，中國第一顆人造衛(wèi)星東方紅1號發(fā)射成功，

1975年11月26日，中國第一顆返回式衛(wèi)星發(fā)射成功。

1984年4月8日，長征3號火箭成功發(fā)射東方紅2號并定點成功。

1999年11月20日，長征2號F運載火箭將我國第一艘無人試驗

飛船神舟1號發(fā)射升空。

2003年10月15日，中國第一艘載人飛船神舟5號搭載中國第一

名航天員楊利偉進入太空。

2005年4月12日，神舟6號飛船搭載航天員賈俊龍、聶海勝升空,

中國載人航天實現了兩人多天參與空間科學研究。

2007年10月24日，嫦娥1號探月衛(wèi)星發(fā)射升空，中國首次月球

探測工程圓滿成功C

2008年9月25日,神舟7號飛船搭載航天員翟志剛、劉伯明、景

海鵬升空。9月27日，翟志剛成功進行空間出艙活動。

2010年10月1日，嫦娥2號探月衛(wèi)星成功發(fā)射。

2013年12月14日，嫦娥3號探測器實現月面軟著陸。

2011年9月29日，天宮1號空間實驗室發(fā)射升空。

2012年6月16日，神舟9號飛船搭載航天員景海鵬、劉旺、劉洋

升空，神舟9號飛船與天宮1號目標飛行器交會對接。

2013年6月11日，神舟10號飛船搭載航天員聶海勝、張曉光、

王亞平升空。

2016年9月中旬，天宮2號空間實驗室發(fā)射成功。

2017年4月中旬，天舟1號貨運飛船發(fā)射成功。

嫦娥工程

2004年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程二嫦娥

工程規(guī)劃為“繞、落、回”三期。

繞”是指研制和發(fā)射中國第一顆月球探測衛(wèi)星，對月球進行

全球性、整體性與綜合性探測，以獲取月球的三維立體圖像等；"

落”是指發(fā)射月球軟著陸器，試驗月球軟著陸和月球車巡視勘察，

就地對月球進行探測，并開展月基天文觀測等；“回”是指向月球發(fā)

射軟著陸器和小型采樣返回艙，采集關鍵性月球樣品返回地球。

自2013年12月14日月面軟著陸以來,我國嫦娥3號月球探

測器創(chuàng)造了全世界在月工作最長紀錄。其拍攝的照片是人類時隔

40多年再度獲得的最清晰月面照片，其中包含大量科學信息，照

片和數據向全球免費開放共享。

第5單元科技改變生活

1輪子

通常，輪子被視作人類最古老、最重要的發(fā)明?？茖W家常常把

它與火的使用相提并論。人類馴服火的歷史超過150萬年，而使用

輪子只有區(qū)區(qū)六千載光陰。

在掌握鋒利而堅固的工具以前，人類是不可能擁有輪式車輛

的。因為用石器工具難以將木頭加工成合適的圓柱形。更不必說復

雜到帶輻條的輪子了。車輪的出現只能是青銅時代以后的事情。

據考古發(fā)現，最古老的輪子出現在中東美索不達米亞地區(qū)，最

早的輪子只是一些圓形地板，和車軸牢牢地釘在一起，美索不達

米亞的古巴比倫人用它制作成批的陶器。最簡單的陶輪只需一對盤

形的輪，輪盤之間裝一根軸，軸直立豎放；陶工一面用腳旋轉下

面的輪盤。一面用手將柔軟的黏土置于上面的輪盤中，塑捏成形。

這是人類最早的工藝品和容器?？脊艑W家認為車輪的前身就是這

些制陶用的輪子。

大約公元前3000年，當地人已經將車軸裝到了手推車上，輪

子不再直接和車身相連。這種原始的手推車雖然笨拙得很，但比從

前一直使用的人的肩膀和馱獸（通常是驢子）要好得多。以后不久，

就出現了裝有輪輻的車輪。車輪很早就用于制造戰(zhàn)車。這種戰(zhàn)車先

是用來沖擊敵陣，迫使敵人潰散；后來又當作作戰(zhàn)平臺來使用。

士兵站在車上朝敵人擲標槍，發(fā)射弓箭，殺死敵人。

美國著名人類學家羅伯特?路威曾斷言：凡使用輪車的民族，無

一不是直接或間接從古巴比倫人學來的。美洲的印第安人只知道在

滾木上拖船，也使用紡輪，又有滾鐵環(huán)之戲，但以輪行車始終沒有

想到。羅伯特?路威對輪子起源的觀點也是當前大多數考古學家的

觀點。

車輪的最偉大作用是使人可以搬動大大超過自身重量的物

體，因此輪子最普遍的用途是運輸。在車輪發(fā)明以前。古人借助

滑撬來搬運重物。最簡單的滑撬就是一個斜面，復雜一些的還會在

重物下墊幾根滾杠一一古埃及人就是用這種方法把巨大的石科堆

成金字塔的。雖然古埃及人更應該受滾杠的啟發(fā)而發(fā)明車輪，但最

早使用車輪的卻不是古埃及人而是古巴比倫人。我們可以來想象

一下，帶輪的車是怎樣發(fā)明的。最初用的是滾子的滾動來移動重物，

后來，人們就把它的中間部分削細一些。于是，它就變成了一個兩

端帶著寬圓滾的軸。我們猜想，軸是處在某一種最簡陋的梁木架下，

并在梁木架下轉動的。于是，人類就有了一輛最簡單的帶輪子的車。

后來，車輪就開始單獨制造，人們把它固定在一個可以自由活動的

軸上，并且裝上了輪箍。再后來，人們給這樣的車裝上車廂，于是

車就成型了。輪子是現代工業(yè)革命的代表物。

卓別林在電影《摩登時代》中借助被卡在巨大齒輪中的工人暗

示了人類已經成為機器的奴仆。也許有人認為在信息時代和即將到

來的生物技術時代中，輪子會退出歷史舞臺，但事實肯定不是這樣。

在我寫這篇文章的時候，電腦的硬盤正在嗚嗚作響，光驅、軟驅也

在工作；而在為基因組測序的各個現代實驗室中，離心機軸承正在

不停地旋轉以完成蛋白質的分離。既然我們從文明之初就選擇了輪

子，那么它很可能會伴隨人類的始終。

2火的使用

人類最偉大的發(fā)明之一就是火的使用。

自人工取火之后，火已經成為人類的一種必不可少的需求。但

是從歷史的角度來看，火對人類并非必不可少。因為人類本身的

歷史已經長達二三百萬年，而人類用火的歷史只有四五十萬年，人

工取火的歷史僅兩三萬年。在這三者之間存在著巨大的時間差。這

種時間差表明，人類不用火和不能保證經常用火的歷史，要比用

火和可以人工取火的歷史要長得多。

從猿到人，攝取熟食是一個關鍵點，熟食可以使人更好地消化

食物，充分利用能量，同時避免病菌的侵襲，所以熟食一下子使人

和其他動物的競爭站在不同的起跑線上。那么，人類是如何取得火

種的呢？

人類與火的接觸主要是從自然界的森林大火開始的。目前，

全世界每年都要發(fā)生20多萬起左右的森林火災，其中多數是自然

火，因為森林中的腐爛物一旦堆積過多，就會因為氣候干燥等原因

而燃起大火。在原始時代，森林的面積比現在要大得多，植物的生

長比現在也茂盛得多。森林大火的發(fā)生率也就會比現在高得多。早

期的直立人大多生活在森林或鄰近森林的地區(qū)，他們與自然森林火

接觸的機會，無疑就比今天的人要多得多。

森林大火對于火區(qū)內的動物是一種毀滅性的災難，但對于火區(qū)

附近的動物卻是一種恩賜。森林大火之后，火區(qū)內會留下大量現

成的食物。久而久之，原始人就形成了一種觀念「森林大火二獲得

食物二這樣的話，一見到森林大火。他們不再像其他動物一祥逃

得遠遠的。而是在一旁興奮地等候著?；饎菀宦?，他們就會立刻向

火去跑去，迫不及待地尋找燒死的動物、烤熟的硬果殼和植物的塊

莖。這時候。他們發(fā)現烤熟的野獸肉，如果沒有被燒焦的話，不

但比生肉容易嚼爛嚼碎，而且味道也比生肉鮮美得多。

此外，他們還會遇到尚在燃燒著的余火，這種余火不但不可怕，

而且還能給他們帶來溫暖、光明和安全。在火區(qū)尋找食物的原始人，

很有可能來自幾十里以外的山洞，遙遠的路程和豐富的食物，使他

們難以在當天返回他們的所居住的山洞里。并且，火區(qū)內也不一定

有現成的洞穴，于是他們只好在火區(qū)露宿。為了抵御寒風的侵襲，

防止猛獸的侵害，他們會圍著山中地余火堆坐下，并不斷往于火中

添加燃料，使火堆保持不滅。豐碩的收獲也使他們一直難以入睡，

大伙也許還會情不自禁地圍繞著火堆慶祝一番。在這種情況下，-

些興奮的人，特別是一些貪玩的孩子，會拿著燃燒的樹枝，互相追

逐嬉鬧，孩子們玩火的行為，也許會給他們當中的聰明人一些啟發(fā)。

也不知是哪一天，或者是哪一次，在一場大火之后，在一次慶

祝之后，他們中的一個首領果斷地決定：把火種帶回山洞。把火帶

回山洞，是人類歷史上面最偉大的決定之一。它給人帶來的不僅僅

是溫暖、光明和各種可口的食物，更為根本的還是它使人成為真正

的人.徹底地從動物世界當中脫離出來了。

據專家考證，原始人進化分為4個階段，這4個階段所處的大

體年代如下：

能人階段，大約是在350百萬年至145萬年之間；直立人階段，

大約在145萬年到45萬年之間；智人階段，大約在45萬年到10

萬年之間？

新人階段，新人就是我們現代人，新人階段大約10萬年左右。

這個進化過程表明，在學會用火之前，人類的進化歷程極其緩慢，

大約需要用200多萬年乃至更長的時間，原始人才從能人進化到直

立人，這僅僅完成了一個階段的進化。而在45萬年左右，人類把

火帶回山洞之后，掌握了用火的技術之后。很快就結束了直立階段。

然后又相繼完成了智人向新人的躍進，進化成為解剖學意義上的

當代人。

毫無疑問，在經歷了如此巨大的變化之后，人的感覺性能也會發(fā)

生巨大的變化，他們再也吃不下血淋淋的生肉，他們再也不能對寒

冷的天氣漠然待之，他們再也不能對黑夜毫不畏懼。總之，他們離

不開火了。

最初，原始人只是從自然界的雷擊、山火中獲得火種。這些火

種雖然能被保存，但畢竟不方便，常因阻雨天氣或保存不周而熄滅。

經常熄滅的火種，迫使人們發(fā)明人工取火技術。

傳說上古時，“燧人氏見鳥啄燧木，粲然火出，頓悟，遂折燧

枝，鉆木而取火「這就是中國版“鉆木取火”的故事。從直接利用自

然火，到保存火種不滅，一直到學會人工取火，人類這才算是第次

控制了這種變革物質的強大自然力，這是文明的一大飛躍。

人類何時學會人工取火，至今還未找到可信的證據。一般認為，

到了舊石器時代后期，人類掌握了人工取火的方法。因為在德國尼

安德特人遺址中已經發(fā)現了用敲擊燧石的方法進行人工取火的遺

跡。不過短短的幾萬年，人類已經掌握了通過敲擊和摩擦把機械能

轉化為熱能的經驗知識，也掌握了通過燃燒利用燃料能源的方法。

這樣，火就成為人類隨時可利用的戰(zhàn)勝自然、改造自然的武器，人

工取火的發(fā)明結束了人類茹毛飲血的時代。

正是由于人類掌握了駕馭火的自由，進而才能燒制陶器、冶煉

金屬，開創(chuàng)了人類文明的新紀元。

13蒸汽機

瓦特從開始改良蒸汽機到最后研制成復動式蒸汽機，前后花了

30多年，僅在解決活塞與汽缸之間的漏氣問題上，瓦特就反復試

驗了很長時間。這也說明了一個問題：蒸汽機的發(fā)明對世界來說是

多么重要，人們好像一直在等待瓦特的成功。不僅僅是瓦特的合作

伙伴馬修。博爾頓，全世界都在等待蒸汽機帶來的奇跡。

第一次工業(yè)革命始于18世紀的英國，“珍妮紡紗機”、“騾機”

的出現，提高了紡織品的產量和質量，為英國全球貿易和擴張?zhí)峁?/p>

了一次加速，這也使英國與其他強國之間的經濟實力差距拉大。蒸

汽機出現后，英國已經把其他國家遠遠地甩在后面。

1712年，蘇格蘭鐵匠紐克曼發(fā)明了空氣蒸汽機。瓦特是在幾十

年后在格拉斯哥大學做修理工的時候才第一次見到紐克曼蒸汽機

模型，從此，他便開始研究如何讓這臺笨拙的機器變成“永動機“。

瓦特蒸汽機的發(fā)明嚴格意義上說不是發(fā)明，它是改良。18世紀

60年代瓦特在紐克曼蒸汽泵的基礎上改良成功。這種紐克曼蒸汽

泵又稱‘火機’，它發(fā)動起來渾身冒火，主要在礦山上使用，是抽

水用的，所以又叫礦工之友L它和泵連在一塊，所以體積很大?！?/p>

由于這臺機器的局限，幾十年來，它一直只用來抽水用。并沒有廣

應用于其他方面。”英國的煤田有個特點，都在海平面以下，礦山

積水非常嚴重。礦山要解決一個問題就是先把水抽干，才能夠把煤

挖掘出來。所以紐克曼的蒸汽機主要用于礦山，當然還有一個用處

就是用在鹽田，也是抽水用。這個蒸汽機的最大缺點就是熱效率太

低，要用大量的燃料。用在煤礦沒問題，煤礦有煤，即便效率低也

沒關系。

瓦特想改良這個蒸汽機，主要是想怎么用作一種動力。60年代

他改良成功了，這次改良成功的還是單動式的，就是來回運動的蒸

汽機，還是不能給機器提供動力，因為機器動力需要圓周運動，他

把單動式變成聯動式花了20年時間。他用分離汽缸的方式，再加

上一個冷凝器，就提高了它的熱效率。

英國有豐富的煤鐵資源，但是煤礦、鐵礦大都在丘陵和山區(qū)，

一些工業(yè)城市往往根據礦山分布而發(fā)展。隨著工業(yè)化規(guī)模擴大，擺

在英國人面前的一大問題就是交通，如何解決原料地之間的交通問

題很關鍵。英國隨著新工業(yè)中心形成后，怎么解決與市場之間以及

同其他原料地之間的距離的交通問題？一些工廠就會考慮它要重

新布局。如果沒有這樣的蒸汽機提供動力，它就不能離開山區(qū)，這

樣，蒸汽機就帶動了英國交通革命。

蒸汽機的應用具有劃時代的意義，對人類社會的各個方面都產

生了極其深遠的影響，到了20世紀乃至今天也沒有完全失去其作

為動力機的意義.正如馬克思所說，蒸汽機的發(fā)明與應用，在短時

間內改變了整個世界的面貌.

4互聯網：世界之腦的誕生

人類文明發(fā)展過程先后經歷了農業(yè)革命和工業(yè)革命，現在已經

進入信息革命時代C互聯網已經融入社會生活和生產的方方面面，

深刻改變了人們的生產和生活方式?；ヂ摼W是通過改變人類的生活

和生產方式發(fā)生作用，具體則通過技術來實現。技術的發(fā)展常常令

人炫目，其中一些技術像流星一樣風靡一段時間后就難覓蹤跡。而

有些技術將會長期影響和改變人類的生活方式并不斷升級?；ヂ摼W

對人類文明的影響便是如此。

互聯網對促進人類文明邁上新臺階的作用是強大的、不容置疑

的?；ヂ摼W的快速發(fā)展正在深刻地改變著社會結構、社會關系，數

字化生存、網絡化生活將成為常態(tài)?；ヂ摼W的本質規(guī)律是無窮大和

無窮小?；ヂ摼W的用戶會無窮多，對用戶的收費會越來越少。互聯

網的裂變式發(fā)展對各行各業(yè)的影響都是巨大的、全方位地和深層次

的。它不僅僅是一個偉大的技術發(fā)明。它還給人類帶來了一種偉大

的精神力量，這就是合作共贏，共建共享的精神。

互聯網對傳統(tǒng)行業(yè)形態(tài)的改變非常顯著，強烈影響著國家的政

治和經濟發(fā)展，對文化與價值觀念甚至語言的演變同樣具有巨大影

響?；ヂ摼W的發(fā)展推動了文化的傳播乃至占領。語言的演變以前所

未有的速度加快。放眼當今世界，正是憑借對網絡空間的掌控，一

些經濟文化大國通過對本民族文化和價值觀念的宣揚與傳播，哨然

侵蝕著他國的傳統(tǒng)文化。

互聯網將改變傳統(tǒng)行業(yè)的形態(tài)，而傳統(tǒng)行業(yè)自身又很難產生出

適應互聯網特點的新機制。網絡購物不是百貨大樓發(fā)起的；新媒體

的出現不是源自于傳統(tǒng)紙媒體；數碼相機的廣泛使用不是卡達公司

的本意；數字出版不是傳統(tǒng)出版社的強項；互聯網金融業(yè)不是傳統(tǒng)

銀行的發(fā)明；MOOC的發(fā)展也不會是以傳統(tǒng)大學為主。

互聯網對人類文明的影響將不斷提升，第一階段為信息互聯，

主要是解決人類知情權的平等；第二階段為消費互聯。為人類的物

質生活需求提供方便；第三階段為生產互聯，服務于人類就業(yè)和事

業(yè)發(fā)展；第四階段為智慧互聯，幫助人類實現對知識和精神生活的

追求；最終發(fā)展成為生命互聯，滿足人類健康長壽的愿望。

5

20世紀40年代以前，人類一直嘗試獲得比磺胺療效更好、更

安全的抗菌藥物。當時若某人患了細菌感染的大葉性肺炎，就意味

著此人兇多吉少。為了改變這種局面，科研人員進行了長期探索，

然而在這方面所取得的突破性進展卻源自一個意外發(fā)現。

1929年，亞歷山大.弗萊明(AlexanderFleming)發(fā)現，培養(yǎng)葡

萄球菌的營養(yǎng)瓊脂平皿受到了點青霉菌(penicilliumnotatum)的

污染，青霉菌菌落能將葡萄球菌溶解，并抑制周邊葡萄球菌的生長。

弗萊明參加過第一次世界大戰(zhàn)的戰(zhàn)傷救治工作，對抑菌現象有

著職業(yè)敏感性。他意識至青霉菌能分沙出有效殺滅葡萄球菌的成

分。他稱之為青霉素。在試圖提純青霉素未能成功后，他將點青霉

菌菌種提供給感興趣的英國病理學家弗洛里(FloreyH.W)和生物

化學家錢恩(ChainE.B)。二人使用冷凍干燥技術成功獲得了青霉

素晶體，并通過實驗鼠證實青霉素具有優(yōu)越的抗菌效果。

第二次世界大戰(zhàn)迫切需要高效抗感染藥物用于傷病救治，促進

了青霉素研究的進展。1943年，美國將開發(fā)青霉素列為僅次于核

計劃的頂級項目，實現了藥品大規(guī)模工業(yè)化生產。至1945年6月，

青霉素年產量達到了近6500億個單位，挽救了成千上萬名傷病員

的生命。1945年，弗萊明、弗洛里及錢恩三人榮獲諾貝爾生理學

及醫(yī)學獎。

青霉素問世是人類有效控制感染性疾病的里程碑。青霉素

(青霉素G)是最早廣泛用于臨床治療并延續(xù)至今的第一個天然抗

生素，對革蘭陽性菌、革蘭陰性球菌和放線菌具有強大抗菌活性。

包括葡萄球菌、溶血性鏈球菌、草綠色鏈球菌、肺炎鏈球菌、腦膜

炎奈瑟球菌、炭疽芽泡桿菌、白喉棒狀桿菌、梭狀芽泡桿菌屬以及

革蘭陽性厭氧桿菌如產氣莢膜菌、破傷風桿菌、艱難梭菌等常見致

病菌，青霉素還對梅毒螺旋體、回歸熱螺旋體、鉤端螺旋體敏感。

在青霉素問世之前，人類對這些嚴重威脅到健康與生命安全的

致病菌幾乎束手無策。如新生兒和產婦被破傷風桿菌感染后的病死

率很高。再如梅毒是傳染性很強的性傳播疾病，傳統(tǒng)方法是使用

重金屬制劑治療，不僅毒性很大且療效不確切，梅毒螺旋體仍可能

侵犯到心臟與神經系統(tǒng)，造成患者痛苦與死亡。

第一次世界大戰(zhàn)期間，大量傷病員得不到有效治療，傷口很容

易感染化膿。以至于醫(yī)院里充滿了腐臭氣味，傷員即使手術成功，

也可能因感染化膿截肢與死亡。第二次世界大戰(zhàn)后期，青霉素開始

大量用于盟軍部隊，對控制傷口感染非常有效，大大提高了傷病員

的生存率和部隊士氣，被視之為神藥。

青霉素開創(chuàng)了抗生素治療感染性疾病的新紀元，極大地推動了

抗生素的研發(fā)與臨床應用。1940.1950年代，從土壤中分離到多種

抗生素產生菌，研發(fā)成功了鏈霉素.氯霉素、多粘菌素.金霉素.

土霉素.紅霉素、卡那霉素.利福霉素等臨床藥物。

1953年，發(fā)現了對青霉素酶穩(wěn)定的頭泡菌素。為1970年代

頭抱菌素類藥物迅速發(fā)展奠定了基礎。

1959年，從青霉素發(fā)酵液中成功分離提純到青霉素母核，6-

氨基青霉烷酸（6-APA）,致1960年代半合成青霉素系列產品迅速

問世，各具抗酸、耐酶、抗菌活性增強與廣譜等特色。如氯嚶西林

抗革蘭陽性菌有耐酶的特點；阿莫西林是抗一般革蘭陰性菌的廣譜

抗生素。并可口服給藥；哌拉西林則是抗銅綠假單胞菌作用突出

的廣譜抗生素。

在抗生素蓬勃發(fā)展的百花叢中，天然青霉素雖經久力衰，但仍

在臨床上占有一席之地。如目前仍推薦青霉素用于敏感肺炎鏈球

菌、口腔從菌、產氣莢膜桿菌與螺旋體引起的感染，并推薦作為衣

氏放線菌、腦膜炎球菌的首選藥物。

6化肥

古代的人們就認識可以用肥料來改善土壤。他們給耕地使用

堆肥和動物糞肥。這樣做莊稼通常會長得很壯。他們雖然知道首這

樣做有用但卻不知道為什么。160多年前，德國著名化學家李比希

的研究成果為化肥的誕生提供了理論基礎。

李比希自幼酷愛化學，18歲便進入埃爾蘭根大學學習化學。

1822年取得博十學位后。他回到家鄉(xiāng)的一所大學教書，并開創(chuàng)性

地建立了實驗室，以極大的熱情投入到了有機化學這個新領域中。

當時德國農業(yè)遭受自然災害，糧食減產。李比?？吹竭@種情形內心

十分焦急，決心要用化學知識去幫助農民提高農業(yè)生產，于是開始

了對土壤的肥力及其物質構成的研究。他從古代給土地使用人畜

糞便想到：或許是糞便中含有使土壤肥沃的成分，使莊稼吸收到生

長所需的物質。這種成分是什么呢？有沒有一種物質具有糞便的功

能，使莊稼增產呢？

于是，李比希開始在自己的實驗室中埋首研究。終于，他發(fā)現

氮、氫、氧這3種元素是植物生長不可缺少的物質，而且鉀、石灰、

磷等物質對植物的生長發(fā)育有一定的促進作用。在做了大量的實驗

后，李比希開始把研制出含有無機鹽和礦物質的人工合成肥料作為

自己的目標。

1840年的一天，李比希把自己親研制出的第一批鉀肥和磷肥小

心地施在試驗田里。然而，始料未及的一場大雨卻將肥料滲入到土

壤深層，而試驗田里的作物的根部卻大多分布在土壤淺層。結果可

想而知，收獲季節(jié)到了，可莊稼沒有絲毫增產的跡象。有了失敗的

經驗，李比希接下來的工作就是將這些化肥變成難溶于水的物質。

這一回，他把鉀和磷酸鹽晶體合成為難溶于水的鹽類，并且加入

了少量的氨。使這種鹽類成為含有氮、磷、鉀3種元素的白色晶體。

李比希在一塊貧瘠的土地上重新開始了試驗，過了一段時間，

農民們發(fā)現原本荒廢的土地上竟然長出了莊稼。而且，這些施過白

色晶體的莊稼比農民們良田里的莊稼長得都要好。而這個白色晶體

就是最早的人造化學肥料。

后來，李比希把他的實驗成果寫在《化學在農業(yè)和生理學上的

應用》一書中。在這本書中，他科學地論證了土壤的肥力問題，強

調無機質肥料一一人造化肥對農業(yè)發(fā)展的重要性，這在科學史上還

是第一次，他的研究表明，除碳、氫、氧、氮之外，植物還需要硫、

鉀、磷、鈣、鐵、鎰、硅等許多元素。他還指出,作物從土壤中吸

走的礦物質養(yǎng)分必須以肥料形式如數歸還十壤，否則土壤將日益貧

瘠。李比希是第一個主張用化肥代替天然肥料施肥的人，因此被稱

為“農業(yè)化學之父二

7電動機

電動機，又稱為馬達或電動馬達，是一種將電能轉化成機械

能。并可再使用機械能產生動能，用來驅動其他裝置的電氣設備。

電動機充滿著我們生活的各個角落。在你的電腦里至少有兩個電動

機，一個支持硬盤旋轉，另一個是冷卻風扇旋轉；或許在你們家

的吹風機、抽風機或電動剃須刀里、空調卡縮機都能找到電動機。

在家里、工廠，所有你可以看得見地機械運動都是由電動機引起的。

電動機向我們證明，它一直都是這個時代最好的發(fā)明之一。你或許

會驚訝它們是那么常見，在你的房間你可以找到多少個電動機呢？

你知道，電動機的發(fā)明者是誰嗎？他是英國的一位偉大的電磁學

家，叫邁克爾?法拉第。他被愛因斯坦評為物理學發(fā)展史上最具影

響的科學家之一。

1791年9月22日出生于英格蘭薩里郡紐因頓的一個普通的鐵

匠家庭，家境貧寒c9歲時，因父親去世，失去主要經濟支柱的母

親不得不將小法拉第送進一家文具店當學徒。14歲時進入一家書

店當圖書裝訂工，這使他有機會接觸各類書籍。和一般年輕學徒不

同的是，法拉第熱愛讀書，并在繁忙的工作之余，擠出一切休息時

間，把只要他裝訂過的書都從頭到尾讀了一遍。其中對他影響最大

的要數《大不列顛百科全書》和馬塞爾夫人的《化學對話》了。這

為他以后的研究奠定了很好的科學基礎。工作之余，他自己也利用

空瓶子做電池，嘗試種種實驗，而且下定決心要成為學術研究者。

在兄長的贊助下，年輕的法拉第時常去聽皇家科學院舉辦的自

然科學講座。與絕大多數聽眾不同的是，法拉第的筆記做得十分詳

細、工整，每次聽后都重新譽抄筆記，并畫下儀器設備圖。1812

年，法拉第聽了4次戴維的講座。他很感興趣，就把這位名學者的

每句話都記下來，對講演內容還做了補充，并把筆記精心裝訂成冊，

名為《亨?戴維爵士講演錄》。這本筆記本，書法娟秀，插圖精美，

顯示出法拉第一絲不茍和對科學的熱愛。1812年圣誕節(jié)前，他把

這個精美的筆記連同一封自薦信寄給戴維。

法拉第的努力終于得到回報。戴維接到他的祭品和自薦信后，

很為法拉第的細心和熱誠感動。在戴維的介紹下，法拉第進入了皇

家學院實驗室，并當了他的助手。也許，當初戴維也沒有想到過法

拉第取得的成就會遠遠超過他，之后也曾嫉妒過他。但戴維還是把

發(fā)現法拉第作為自己最重要的功績而引以為榮。

法拉第終于躍進了“龍門“，剩下的就該大顯身手了。經過幾年

的蟄伏，法拉第在1816年出手了第一篇科學論文。論述了生石灰

的性質。從此在科學界嶄露頭角。后來，他發(fā)現通電流的導線能繞

磁鐵旋轉，制成了世上最早的電動機，從而躋身著名電學家的行列。

不過，他的這一項發(fā)明是受到了丹麥科學家奧斯特一個實驗的啟

發(fā)。

1820年的一天，丹麥哥本哈根大學的教授奧斯特發(fā)現，當屋外

有閃電時。室內的指南針會發(fā)生不規(guī)則的擺動。在這個啟示下，他

猜想是電流使磁針擺動，于是，在課堂上他進行了這個實驗：將電

池的兩極用導線短接，把導線靠近指南針。導線是水平放置并與磁

針呈直角。因而沒有觀察出對磁針的影響。當他結束講演，將導線

放到與磁針平行的位置時，卻立即發(fā)現磁針產生了明顯的偏轉。他

立刻換了個大的電池，重復進行這個實驗。

1820年6月，他寫了一本小冊子《電流對磁針作用的實驗》，

這本書中記載了他觀察到的現象，這就是奧斯特發(fā)現的電流的磁效

應。電流的磁效應是科學史上的一個重要發(fā)現，它把電學和磁學從

此聯系起來了。

兩年以后，英國科學家法拉第從中得到啟發(fā)，認為假如磁鐵固

定，線圈就可能會運動。根據這種設想，他成功地發(fā)明了一種簡單

的裝置。在裝置內，只要有電流通過線路，線路就會繞著一塊磁鐵

不停地轉動。事實上法拉第發(fā)明的是第一臺電動機，是第一臺使用

電流將物體運動的裝置。雖然裝置簡陋，但它卻是今天世界上使用

的所有電動機的祖先。

電動機的應用使得工業(yè)生產發(fā)生了重大的變革，現在每一個機

器都可以裝備它自己的電動機，使控制更為簡便，并且提高了傳輸

效率，在農業(yè)上使用電動機很大程度地減少了人類的勞動量，像脫

谷機，水泵等，家用電器更是減少了巨大的勞動量，使得人們生活

更安全、更方便、更舒適。

回顧電動機的歷史，使我們更加認識到電動機對日常生活的作

用，更能體會科技所帶來的變革性力量，在獲得啟迪的同時，讓我

們用智慧去創(chuàng)造，用我們的雙手去推動科技的創(chuàng)新。

18電燈

燈是人類征服黑夜的一大發(fā)明。19世紀前，人們用油燈、蠟燭

等來照明，這雖已沖破黑夜，但仍未能把人類從黑夜的限制中徹底

解放出來。只有發(fā)電機的誕生，才使人類能用各色各樣的電燈使世

界大放光明，把黑夜變?yōu)榘讜?，擴大了人類活動的范圍。贏得更多

時間為社會創(chuàng)造財富。

在電燈問世以前，人們普遍使用煤油燈和煤氣燈作為照明工

具。燃料在燃燒過程中會產生濃烈的黑煙和刺激的氣味，并且使用

起來很不方便，還容易引發(fā)火災，人們迫切需要一種既安全又方便

的照明燈。

1812年，英國化學家漢弗萊?戴維將2000節(jié)電池和兩根碳棒連

接起來，制成了世界上第一盞電光源---弧光燈。但弧光燈的光

線太強，無法用于室內照明，只能在街道或廣場等地方使用。1845

年，美國發(fā)明家約翰?威靈頓?斯塔爾在真空泡內使用碳絲制成了電

燈。但由于當時抽真空的技術很差，燈泡中殘余的空氣使得燈絲很

容易燒斷，這種燈的壽命僅有個把小時，不具有實用價值。

1878年英國科學家約瑟夫?斯旺試制成功了