世界科技大博览 走进国民科普大课堂 下PDF电子书下载

物质世界的探索 2

从X射线到原子能时代 2

伦琴发现了X射线 2

世界上第一张X光照片：伦琴夫人 2

第一次看见了自己左手的骨骼 2

英国物理学家克鲁克斯和阴极射线管 3

法国物理学家贝克勒尔发现放射性是物质的一种特殊属性 3

居里夫人首次提出“放射性”概念，并与丈夫皮埃尔·居里发现了两种新的放射性物质 4

居里夫妇设计的第一部放射线探测仪器 4

英国物理学家约翰·汤姆逊1897年发现了电子，从而打开了探索原子内部世界的大门 5

约翰·汤姆逊发现电子后借助于想象建立了第一个原子理论模型 5

电子和电子时代 5

农民出身的科学家卢瑟福 5

电子之父——约翰·汤姆逊 5

曾当过农民的物理学家卢瑟福发现了原子核，提出的原子核模型被称为“第二太阳系” 6

20世纪之交，科学的迅速发展和突破使许多科学家陷入了短时间的困惑和迷惘之中 7

盖革计数器 7

光电倍加管 7

首次拍到原子的照片 8

物质形态与分子运动 8

冷热本质与分子运动 8

质子的发现 8

原子的大小和重量 8

分子原子电子和离子 9

约翰·汤姆逊于1910年发现了同位素 9

查德威克发现了击破原子核的中子 9

利用放射性碳测定年代的方法可以比较准确地测定已经淹灭不载的远古文物的年代 10

地球诞生以来就已存在的各种类型的辐射，构成了地球上一切生物生存环境的组成部分 10

地球上存在的放射性物质和人为的核辐射对于构成生物体细胞的分子造成的损害 11

一头名叫格兰尼的老牛与核辐射科学研究 11

现代人类为了精确计时而发明的原子钟 11

1905年爱因斯坦提出了一个惊天动地的质能转换公式，27年后在实验室得到了证实 12

人类在经历了太阳能、机械能、化学能、电能等能源的利用之后进入了原子能的时代 12

英国物理学家卢瑟福在实验室里用α粒子第一次把原子核击碎 13

安德森发现了正电子：能量转变成了质量 13

约里奥·居里夫妇发现了人工放射性 13

费米与第一座反应堆 14

美籍意大利裔物理学家恩里科·费米的“链式反应”理论使原子核裂变反应成为现实 14

天方夜谭棋盘上的麦粒和雪崩式的核爆炸 14

德国物理学家奥托·哈恩发现核裂变 14

原子弹与氢弹的爆炸标志着地球人类掌握使用核裂变与核聚变的巨大能量的时代到来了 15

探究量子世界 16

德国物理学家普朗克首先提出量子论 16

量子理论是20世纪物理学的一场革命。爱因斯坦的光量子学说推动了量子理论的发展 16

尼尔斯·玻尔在量子理论上的重大贡献 16

在物理学家J·惠勒讲述的关于量子的故事中，量子像被追问而出的并非事先存在的谜底 17

法国物理学家德布罗意提出物质波概念 17

电子衍射实验证实了“物质波”的理论 17

薛定谔方程为波动力学的建立奠定基础 18

埃尔温·薛定谔为描述对量子迭加态的思索而设计的名垂科学史的“猫佯谬”思想实验 18

海森伯的矩阵力学使量子力学更为完善 18

一批科学家对微观物质世界的不断探索而创立的量子理论引发了20世纪的物理学革命 19

海森伯从对物质测量能否准确的怀疑中提出的测不准原理动摇了人们对客观实在的认识 19

海森伯提出“测不准原理”后，玻尔经深思熟虑，提出了描述量子世界的“互补原理” 20

两个科学巨人爱因斯坦与玻尔之间关于量子理论的世纪大论战 20

互补与中国哲学思想 20

现代物理学家对光的波—粒二象性的认识与中国的老、庄哲学 21

玻尔和中国的太极图 21

当你问量子是什么的时候你是在提出一个毫无意义的问题。量子学说不回答世界是什么 21

物质的基本结构和粒子的世界 22

人类已知的最小尺度物质的基本构造 22

对物质构成的不断追索与宇宙中的对称性 22

英国物理学家狄拉克预言正电子的存在 22

赵忠尧与安德森 22

科学家们猜测宇宙中可能有反物质存在并试图寻找一个假想的宇宙中可能存在的反星球 23

等离子态是物质的第四态，宇宙中99.9％的物质为等离子态 23

宇宙中的中子态 23

物质的真空态 24

基本粒子的概念虽然隐含矛盾但寻找基本粒子的努力仍在持续 24

从原子到夸克：探索基本粒子的不断发现成为20世纪物理学研究中最激动人心的事情 24

英国物理学家考克罗夫特和瓦尔顿率先制造出发射质子的高压大炮：高能粒子加速器 25

用100美元造出150万伏的高压发生器 25

美国物理学家洛伦斯发明了回旋加速器 26

为了能直接观察到各种基本粒子的情况，格拉泽在威尔逊云室的基础上发明了泡沫室 26

20世纪物理学的新分支：基本粒子物理学 26

基本粒子有轻子、夸克和规范子三大家族，它们具有引力、电磁力和强、弱四种作用力 27

日本物理学家汤川秀树从电磁理论得到启发，于1935年提出了关于核子力的介子理论 27

捕捉胶子的尝试：基本粒子物理学家们认为胶子有可能将自然界的三种力统一起来 28

美国物理学家盖尔曼于1962年在日内瓦首次提出了强子的子结构“夸克”概念及模型 28

1967年首次验证了夸克的存在，到1995年6种夸克均已发现 29

中国物理学家朱洪元胡宁提出了层子模型 29

找到顶夸克之后 29

物质世界里规模最小的实验：两位美国物理学家用激光轰击钾原子将一个电子劈成两半 30

夸克并不是最小的物质：物理学家们认为夸克还有内部结构 30

希格斯玻色子 30

相对论和基础研究的发展 31

20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦创立相对论是对古老的以太学说革命性思考的结果 31

爱因斯坦和他创立的狭义相对论 32

1916年，爱因斯坦发表《广义相对论的基础》，标志着划时代的广义相对论最终完成 33

相对论与空间弯曲 33

爱因斯坦关于相对论的一个比喻 34

相对论中的四度空间与时间维度 34

世界各国关于什么是基础科学研究的定义 34

系统工程概念的提出及理论的形成与发展 35

生物学家贝塔朗菲创立了一般系统论 35

20世纪80年代兴起的原子团簇科学 35

作为物质一般属性的质量和能量概念 36

中国哲学中的阴和阳的概念与现代物理学 36

对物质构造“子”和“场”的两种认识 36

物理学研究中的重要分支：声波和声子 36

光的量子理论、光子的质量和光的压力 37

试图将自然界四种力统一起来的超弦理论 37

物理学家对大自然中神奇的对称性与物理学中众多守恒定律间的必然联系曾深信不疑 37

20世纪在基本粒子理论物理学研究中作出杰出贡献的两位华裔科学家杨振宁和李政道 38

实验物理学家吴健雄以精确的实验，证实了杨振宁和李政道提出的宇称不守恒假设 39

1956年夏天，在国际高能物理会议上杨振宁李政道提出弱相互作用的宇称不守恒假设 39

量子色动力学建立之后，科学界提出了强、弱和电磁三种相互作用力统一的大统一理论 40

大统一理论被用以解释早期宇宙的演化，并与超对称等理论相结合，向更深层次发展 40

英国物理学家狄拉克预言存在磁单极子 41

美国物理学家卡布勒拉发现了磁单极子 41

数学是一切科学的基础。20世纪的数学的发展和广泛应用，支持了科学技术的进步 42

追求简单性与探索复杂性的统一，已成为20世纪后半叶科学家们的共识和努力的目标 43

20世纪自然科学的发展，深刻地揭示出物理学和数学之间在基础上内在的统一和联系 43

在物理学的传统中，从柏拉图伽利略到牛顿爱因斯坦，无一不执着追求自然界的对称性 44

当杨振宁李政道的宇称不守恒假设被吴健雄证实，自然界显露了对称性破缺的魅力 44

非对称创造了世界：诺贝尔奖获得者温伯格认为，对称性破缺是支配一切现象的原则 45

东西方科学思想的融合：汤川秀树说，庄子在2300年前就已洞察了现代人类的状况 45

面对21世纪的挑战，反省西方科学思想中的缺陷，许多科学家意识到新的综合在形成 46

人类智慧在东方称之为道，在西方称之为科学，两者的交融将产生一种新的科学之道 46

大地 48

地球的秘密 48

地球的形状和体积 48

地球的年龄约为46亿年，地球的构造是由四大圈层共同组成的 48

地壳、地幔、地核是地球的三个圈层，它们组成地球球体 49

陈国达地壳演化理论 49

莫霍洛维奇界面 49

贝尔·古登堡1914年发现古登堡间断面 50

地壳运动：格林尼治与华盛顿距离缩短 50

多旋回构造运动学说 50

黄汲清理论是20世纪著名地质学说之一 51

岩石按成因分为三类，岩石圈划分成板块 51

地层和断层的研究对人类活动意义重大 51

从19世纪至今出现过多种大地构造假说 51

1912年6月年轻的魏格纳首次提出大陆漂移说，沉寂了30余年后大陆漂移说再度兴起 52

英国科学家A·霍姆斯提出地幔对流说，成为支持大陆漂移说的最有影响力的理论之一 53

美国海洋地质学家赫斯发现了海底平顶山，他与曲茨共同提出重要的海底扩张理论 53

1968年摩根、勒比雄、麦肯齐提出板块构造说，以简洁的形式解释了一系列重大问题 54

1971年摩根提出引起科学界争议的地柱说 54

1972年地体构造理论的提出解释了大陆构造的许多疑难问题 55

中国地质学家李四光 55

德国地理学家克里斯泰勒提出中心地点论，引起地理科学中在计量理论方面的重要革命 55

计量地理学于50年代初开始形成，60年代末开始成熟，70年代以后构成较完整体系 56

理论地理学在60年代后进入现代发展期 56

非线性地球物理学是80年代兴起的新学科 56

事件地层学强调突变和灾变，着眼于记录在地层中的特殊事件 57

国际科学联盟发起地圈与生物圈计划 57

大陆反射剖面合作组织计划具有重要价值 57

地质年代的划分方法 58

“第四纪”的意义 58

地球历史上曾经有过三次大规模的冰期 58

气候地貌在20世纪60年代成为独立学科 58

化石是生物遗体或遗迹经过漫长的石化作用后保留在地层中的 58

岩溶地貌的特征 59

冰川地貌的形态 59

火山和火山岛弧 59

重大火山爆发记录 59

地震与震级：1935年里克特提出地震标度 59

地震烈度与7个方面的情况密切相关 59

“全球地震时序”研究法是由中国人杨伟国于1973年提出来的 60

天文地质学的提出 60

环境地质学的研究包括两方面重要内容 60

莱吉特和鲍恩的两本书总结城市地质学 60

农业地质学是农学和地质学的边缘科学 61

医学地质学研究环境与人类健康的关系 61

水文学的发展历程 61

水资源水文学研究水资源的质量分析、供需分配和整体工程调度 62

瑞典弗肯马克于80年代创立比较水文学 62

城市水文学自60年代以来已经形成水文学领域的一个重要分支 62

天体撞击地球的大灾变论并非虚构，科学家推测太阳可能有一颗神秘伴星“复仇女神” 63

布容首先发现地球存在着磁极倒转现象 63

小行星撞击地球：意大利会议的结论 64

关心地球未来命运的科学家们如是说 64

渴望发现 65

已发现人类最早描绘的地图：巴比伦石刻图、阿那克西曼德地图、毛罗·弗拉地图和禹迹图 65

中国2000多年前的地理著作《禹贡》 65

斯特拉波《地理学》 66

郦道元的《水经注》 66

《马可·波罗游记》最早向西方介绍中国，它的影响极为深远 66

明斯特尔《宇宙志》 66

中国航海家郑和 67

迪亚斯发现好望角 67

哥伦布的伟大航行鼓舞了人类的探索精神 67

根据研究与发现推测，中国人、非洲人以及冰岛人，可能都早于哥伦布到达过美洲大陆 68

葡萄牙航海家斐迪南·麦哲伦于16世纪首次完成了人类历史上的全球航行 68

白令发现新海峡 69

南极大陆的发现 69

库克与澳大利亚 69

伽马开辟印度航线 69

南森四次赴北极探险证实北极有一个海洋 70

1909年美国探险家皮里第一个到达北极点 70

挪威探险家阿蒙森成为征服南极第一人 70

中国测定珠穆朗玛峰高程为8848.13米 71

大陆漂移首次测量：欧洲与北美正在远离 71

中国进行南极科学考察，设立长城考察站 71

尧茂书于1985年进行首次长江漂流探险献出生命，中国长江漂流探险活动前赴后继 72

对全球进行长期观测的“地球使命”计划 72

中、美、法、英、日、苏国际考察队横穿南极，行程5986千米 72

冰天雪地 73

冈瓦纳古陆分裂形成南极洲，日本南极观测站证实它仍在升高 73

自从日本科学家首次在南极发现陨石，南极陨石的秘密正在揭开 73

南极洲的矿物资源 73

南极的生物 74

南极的植物 74

南极海洋丰富的磷虾是最富饶的宝藏 74

20世纪初，捕鲸船开始进入南极海域 75

南极洲是企鹅居住的世界，企鹅约有20种 75

雄企鹅忍饥卧冰60多天，孵育小企鹅 76

威德尔海豹是科学家最感兴趣的南极动物 76

锯齿海豹、豹海豹、罗斯海豹和象海豹 76

在南极栖息的海燕大都来自世界其它地方 76

衣冠楚楚但行为不轨的南极大鸥和在南北两极安家的燕鸥 77

极地研究的国际合作 77

第一次南极会议于1955年在巴黎召开 77

12国签署南极条约 77

保护南极海洋生物资源公约草案协商会议 78

南极发现中生代蛇颈龙化石和4000万年前的有袋类动物化石 78

天空 80

大气与人类 80

地球的大气是由多种气体和悬浮在天空中的液态、固态的杂质组成，主要有氮气和氧气 80

没有大气，地球上就不会有各种生命活动 80

太阳的活动与地球气候的变化密切相关 80

陆地和海洋吸收来自空间43％的太阳辐射 80

地球表面辐射与大气和太阳辐射相互作用 81

对流层形成风和雨 81

平流层时常艳阳天 81

中间层又叫电离层 81

热层出现美丽的极光 81

逸散层空气十分稀薄 82

自1787年～1950年大气圈层被逐渐发现 82

大气科学研究对人类的各项活动均有重要影响，20世纪50年代以后它的发展十分迅速 82

热带大气运动对全球气候变化有决定影响 83

全球大气研究计划促进卫星气象学的发展 83

风，就是空气在水平方向上的自由运动 83

最早给风力定级的人是中国唐代的学者李淳风，他将风力划分为24个方位、8个等级 84

测风器发明最早是在19世纪的英国和瑞士 地球大气压力分布的规律：气压带和风带 84

德国布兰德斯是气压系统和现代气象学先驱，他是第一个绘制天气图以供研究气象的人 85

厄尔尼诺现象为全球带来灾难性气候 85

肖特、皮叶克尼斯始创厄尔尼诺现象研究 85

地球的大气环流一般分为三个等级：行星风带，季风、气旋等和海陆风、山谷风等等 86

挪威人V·皮叶克尼斯提出大气环流定理，1921年他又提出了十分著名的大气环流图案 86

动力气象学已经成为大气科学的基础学科 87

动力气象学的发展在半个世纪内形成体系 87

风云变幻 88

荷兰气象学家白贝罗提出了著名的白贝罗定律，据此可以更进一步了解风暴发生的规律 88

常年出现的天气状况被称为气候，根据其成因，世界的气候分为不同的气候带和气候型 88

德国气象学家苏潘将全球气候区分为35个 89

德国气象和气候学家柯本1900年首创气候分类法，将全球气候分为湿润与干燥两大类 89

随季节做有规律变化的风叫作季风，受季风影响地区的气候，气象学上称为季风气候 89

20世纪40年代应用气候学诞生，它所关注的问题直接关系到人类生产实践和日常生活 90

热带地区占全球表面积一半左右。热带气象学自60年代以后成为十分活跃的新兴学科 90

人类农业生产不能不受气候、气象等条件的制约，农业气象学的研究意义深远效益巨大 91

历史上许多战事成败都与气象有关，军事气象学成为各国大气科学领域倍受重视的学科 91

近代航空气象学的发展始于20世纪50年代以后，它的最新方向是人工改善气象条件 92

美国发射第一颗气象卫星着之后，卫星气象学诞生，它使气象研究手段愈来愈高技术化 92

航海气象学于20世纪60年代以后成为现代学科，“策略航线”选择技术成为尖端技术 93

亚历山大·洪堡的世界等温线图给比较气象学的创立奠定基础，是自然地理的杰出理论 93

气团是物理性质较均匀的大块空气，热带风暴是热带洋面上的巨大空气旋涡，两者不同 93

云可分为四族：高云、中云、低云和直展云 94

1906年提出国际云型分类法形成统一标准 94

中国的雨量的等级 94

雨量器发明在中国 94

1946年美国人沙佛发明人工降雨造福后人 94

在闪电经过的通道，气温瞬间可以达到两万度；水滴汽化猛烈膨胀发出巨响，成为雷鸣 95

人类最早的气象学专著为亚里士多德所作 95

人类的第一个气象观测站建于意大利 95

“微爆发”易造成飞机失事，气象学家麦卡锡、詹姆斯·威尔逊于1982年首开研究先例 96

城市气候学的创立已有170多年的历史 96

城市气候学关系城市生态环境和生活质量 96

海洋 98

寻访生命的故乡 98

地球是太阳系中唯一的一个“水球” 98

海与洋的重要区别 98

日本科学家在深海研究生命起源，认为生命可能起源于强磁环境 98

海洋是地球上所有生命共同的摇篮 98

最大的太平洋，包括12个海的大西洋，四大洲之间的印度洋和地球上最小的 99

北冰洋如果海浪从东非大裂谷汹涌而出，非洲大陆将会变成第五大洋 99

原始大气凝聚假说 99

岩浆析出假说和地幔分泌假说的观点 100

80年代后期美国科学家提出了“彗星说” 100

詹姆斯·基卢利提出陆壳“大洋化”理论 100

海岸分为岩岸、沙岸、泥质和珊瑚礁海岸 100

奎年、希曾等人发现海底存在强大的浊流 101

英国科学家发现海底雪山和海底瀑布 102

大洋中脊组成了连绵伸展的海底山脉 103

日本进行深海调查发现海底板块裂缝 104

“的里雅斯特”号深潜器在马里亚纳海沟发现深海海底存在大量生物体的活动 105

海洋学家罗伯特·波义耳证实海洋发光生物 105

海洋的藻类十分丰富 106

藻类的营养价值很高 106

浑身是宝的鱼类和世界著名四大海洋渔场 106

鲨鱼共有350余种 107

鲸是地球上最大的哺乳动物，它具有较高级的中枢神经系统，体重超过100吨 107

南极大洋盛产蓝鲸 108

逆戟鲸成为各国捕鲸船队追杀的对象 108

挪威人拉尔生首开捕鲸先例遗害至今 108

富有智慧的鲸能创作并演唱优美的歌曲 108

海豚智力水平在动物中超过猩猩和猴子 109

海豚对人类的帮助 109

保护军舰的海豚 109

世界上有14种海狮 109

打捞坠海火箭的海狮 109

全球海象数量已经减少到不足300万头 110

生长在寒带的海豹 110

海牛就是古代流传的美丽故事中的美人鱼 110

到海洋最深处去 111

20年代德国“流星”号进行大西洋考察 111

美国探险家毕比成为第一个潜入深海的人 111

“信天翁”号深海考察大洋沉积速度，发现4300米厚的沉积层 112

英国“挑战者”号创造世界最深采泥纪录 112

美国太平洋考察活动 112

苏联“勇士”号在太平洋发现最深的海渊 112

美国历时15年实施的“深海钻探计划” 113

瑞士科学家奥古斯特·皮卡德发明的“的里雅斯特”号深潜器1960年首次到达太平洋底 113

“法姆斯”海底探险——美国和法国等国海洋科学家联合进行大西洋中脊海底探测 114

“阿基米德”号潜入堪察加海沟创下纪录 115

“格洛玛·挑战者”号考察船历经15载，获多项重要科学发现，改写了地球演化的历史 115

深海大洋钻探成功取得77500米地球岩芯 115

蔚蓝色的诱惑 116

海洋科学的四大学科 116

轻视学位但重视实践的近代海洋科学鼻祖——约翰·默里 116

海洋科学领域中的两个分支——海洋物理学和海洋化学的内容以及未来的发展方向 116

彼得森倡导海洋研究和开发的国际合作 117

一生多数业余时间弹钢琴的V·W·埃克曼 117

H·彼得森始创用放射性元素研究地球化学 117

美国亨利·斯托梅尔对墨西哥湾流的研究 118

海洋生物学的重点 118

海洋地质学的内容 118

培养出一大批优秀人才的学者沃尔特·蒙克 118

建立了现代海洋力学理论的V·皮叶克尼斯 118

军事海洋学 119

战争促使H·V·斯维尔德鲁普研究军事海洋学，并取得重大成果 119

海洋生态系的概念 119

1914年霍尔特发表《大渔业的变化》成为水产资源学重要文献 119

卫星海洋学 120

国际海洋法 120

专属经济区 120

国际海底区域 120

海洋技术是21世纪最重要的高技术领域 120

美国海洋学家率先发展海洋声学层析技术 120

多国合作执行世界大洋环流实验计划 121

多国参与1986年开始的全球海洋通量计划 121

为期10年的热带海洋和全球大气计划 121

国际耦合海气响应实验在西太平洋进行 121

1958～1960年中国首次对中国海域进行大规模海洋调查，海洋研究逐渐接近国际水平 122

前景广阔的大开发 123

海洋开发和海洋技术自20世纪后半叶迅猛发展，是21世纪科学技术领域的重大主题 123

中国有1800千米海岸线，是海洋资源富国，渔场面积世界第一 123

日本无人深潜器创世界纪录，在“黑潮”研究方面居领先地位，海底矿床勘探活跃 124

海洋生物技术：中国的转基因鱼和美国的虹鳟基因转移技术 124

海洋是蓝色医药宝库 124

开发海洋发光生物 125

海水养殖业自20世纪80年代发展迅速 125

发展中的海洋农牧化 125

海洋增养鱼技术包括5项关键性的内容 125

开发海洋增养虾技术具有远大的经济前景 126

海洋贝类增养殖技术于90年代获得突破 126

海藻有多种价值，开发海藻成为技术热点 126

海藻增养殖技术领先的国家是日本、中国 127

、朝鲜、美国和菲律宾海洋增养殖工程 127

开发海洋化学资源 128

海水镁的纯度高 128

海水提镁技术的发展 128

海水镁的最大生产国 128

海水提铀60年代从日、美、法等国开始 128

日本开发海水铀成功 128

英国1964年的失败 128

海水提碘技术 129

海水提溴技术 129

海水提锂技术 129

海水提钾技术 129

海水淡化为中东地区的干旱国家带来福音 129

约瑟夫·科尔纳提出搬运冰山解决淡水不足 129

从英国女王的命令到“多级闪急法” 130

世界上已经探明的海洋矿产资源达数十种 130

英国科学家首先发现并命名锰结核，锰结核的开采将在21世纪构成新兴的海洋矿产业 130

海底锰结核分布情况对全世界公开发布 131

日、德、法争先实施锰结核开发计划 131

中国获得15万平方米的国际海底矿区 131

日本发明、法国验证连续链斗式采矿系统 131

日本投巨资研制成功液、气压提升系统 132

美国、法国研制成功海底自动采矿系统 132

深海采矿技术的未来 132

全球海洋中已发现30余处海底热液矿床 132

“西亚纳”号潜水器1974年发现热液矿床 133

美国、日本、加拿大迅速勘探热液矿 133

世界上已探明和开采的主要海洋金属砂矿 133

各国普遍采用的海洋砂矿的四种基本开采方式 134

：链斗式、泵吸式、钢索式和空气提升式 134

围海造地扩展空间 134

日本是世界海上人工岛技术最发达的国家 134

海洋工程是人类科技和人文理想的体现 135

海上人工岛的发展 135

神户人工岛填海用土石方达8000万立方米 135

日本再建海上城市 135

海上工厂的发展将在21世纪获得重大突破 135

美国工程师设想未来海上城市为金字塔形 136

莫格里奇和马丁提出英国海上城市的构想 136

地球生物圈 138

生命活动的空间 138

生物圈是地球上一切生物及其生存环境的总称 138

包裹着地球的大气圈 138

岩石圈和水圈构成了壮丽的山河大地 138

经过几十亿年的漫长生命演进地球上形成了种类纷繁的微生物植物和动物组成的生物界 139

生命的存在不是一个孤立的现象，生命的相互依存造成了地球上的生物带和生物群落 139

微生物的世界 140

显微镜使人类得以观察微生物的世界 140

微生物在地球的每个角落里安然地生活 140

人类很早就开始利用微生物世界中的真菌 140

微生物家族对食物各有所好，从它们对氧气的好恶态度可以将之分为好氧菌和厌氧菌 141

土壤是微生物生活的天堂，即使在荒芜不堪、了无生机的土壤里，微生物仍能生存繁衍 141

人类食品与乳酸菌 142

酵母菌与人类的生活 142

看不见的空中旅行者——浮游微生物和居住在水中的隐士——水中微生物 142

沼泽中的甲烷菌 143

醋酸杆菌和食醋 143

苏云金杆菌 143

放线菌和抗生素药 143

球菌、杆菌和螺旋菌造成的传染疾病曾无数次改写了人类历史 144

即使是在一个单细胞细菌体内，大自然也一丝不苟地安排了一个运转巧妙的生命机制 144

细菌的自我保护机制 144

动物的世界 145

昆虫社会中存在着的某种高度组织化、社会化和精密的分工现象，令人类为之惊叹不已 145

昆虫是地球生物最早的空中飞行探索者，生存竞争使它们发展出独特的智慧和生存技能 145

昆虫的口器：为了获取各种各样的食物，昆虫进化出了各式各样形态和构造的“嘴巴” 146

昆虫在地球上的所有动物中，最早进化发展出翅膀。比起鸟类来，昆虫的翅膀更为先进 146

昆虫一生中的变态 147

在经过长久的跟踪、研究、分析之后，生物学家终于发现了昆虫的语言——外激素 148

科学家们已经破译了 200多种昆虫的语言并制成生物诱虫剂 148

蜜蜂按照一种特殊的社会分工机制过着各负其责、互相配合、相依为命的集体生活 149

谁把杀人蜂带进南美洲：令美洲人闻“蜂”丧胆的杀人蜂是一个偶然的失误造成的 149

神奇的超级蚂蚁社会：在某一个蚂蚁合众国里竟生活着3000亿工蚁和100万个蚁后 150

蚁口余生：爱华斯博士在墨西哥的历险 150

在2000多年前的古印度，医生们曾将蚂蚁用于外科手术 151

对亚马孙地区酸雨成因的最新研究表明，酸雨和蚂蚁有关 151

竹节虫——自然界中最高明的伪装能手 151

一位美国生物学家从昆虫的基因中发现了昆虫具有抗药性的秘密 152

地球上的10000多种蝗虫是昆虫外部形态的典型代表，也是对农业危害最大的昆虫之一 152

蜻蜓是地球上最早在空中飞行的昆虫1 53

有两层翅膀的瓢虫 153

蚊子因传播疾病是人类一直试图予以消灭的有害昆虫之一 153

根据瑞典生物学家尼尔森的最新研究，发现象鼻鱼脑组织的耗氧量竟然超过了人类 154

美、日科学家发现了一种能够根据环境需要随意变性的热带鱼 154

判断鱼的年龄 154

有大约10余种海洋鱼类并非冷血动物 154

看似海中花草，实为貌似植物的海底动物 155

鱼中霸王——吃人鱼 155

珍稀鱼类——中华鲟 155

海马像马不是马，海马是鱼不像鱼 155

带电的鱼——电鳐 155

鸟类的生活空间是广阔的：从大陆到海洋，从高山到平原，自由自在的鸟类振翅翱翔 156

始祖鸟、原始鸟和孔子鸟：谁是鸟的始祖 156

鸟羽的构造精巧绝伦，既保暖又助飞行 156

振翅翻飞悬停滑翔：鸟的四种飞行方式 157

鸟巢：鸟类为自己营造了各式各样的家园 157

即使是“和平”鸽也会有穷凶极恶的时候 157

年复一年，候鸟按时踏上漫漫迁飞之旅 158

地球上最大的、最不会飞的鸟——鸵鸟 158

在非洲的布隆迪乡村有一种会打狼的鸟 158

为了保护35只大鸨鸟，高速铁路延期开工 158

行动迟缓的龟类，是动物之中的长寿家族 159

鳄类是地球上现存最大的两栖爬行类动物 159

毒蛇是最狡猾和最经济的狩猎者和捕食者 159

哺乳类动物的特征和哺乳动物的分类 160

灵长类动物之中的袖珍品种——侏狨 161

地球上最古老的哺乳类动物——鸭嘴兽 161

隐居在川、滇、黔密林中的中国金丝猴 161

偶然在非洲原始森林里发现的白猩猩 161

非洲象和亚洲象 162

在人迹罕至的密林深处举行的大象葬礼 162

海豚与人接触易患病 162

中国台湾生物学家李家维和徐锦源在蜜蜂腹部发现了蜜蜂用以辨别方向的“超顺磁铁” 162

许多动物都具有利用自然疗法给自己治疗疾病的高超本领 163

康拉德·劳伦兹对动物印记学习能力的研究 163

动物所具备的智力 163

一桩真实而扑朔迷离的印度红蝙蝠杀人案 164

机警的猎犬 164

生物学家试图复活猛犸使灭绝的动物再生 164

植物的世界 165

地球上丰富的植物 165

海尔蒙脱的实验揭开了植物饮食的秘密 165

普利斯特利的实验 165

植物的光合作用和呼吸对地球生命的意义 166

水在植物体内为什么会向上流动？ 166

植物寿命的长短、营养的供应、对环境的适应能力和家族的繁衍都取决于根系是否发达 167

植物的果实分真果和假果以及单果和复果 167

地球上能形成种子的植物大约有20多万种 167

植物的花千姿百态争奇斗艳，它们都是植物的生殖器官 168

世界上最大的花 168

植物的茎长短不同，但它们的基本功能都是支撑植物并将养分输送到植物的全身 168

植物的叶子是结构复杂的“养料化工厂” 169

微观植物家族：单细胞藻类衣藻和硅藻 169

像树一样的木本蕨类植物——桫椤（树橛） 169

地球上裸子植物家族只有4纲9目12科800多种但裸子植物森林却占森林总数80％ 170

具有极顽强抗旱能力的橛类植物——卷柏 170

依附着高大老树生活的附生植物——槲蕨 170

分布于热带及亚热带地区的裸子植物铁树 171

银杏是中国独存的2亿7000万年前 171

的古树 171

千年不凋的远古活化石植物——千岁兰 171

历经冰川劫难而硕果仅存的珍稀植物银杉 171

柏树寿命长耐贫瘠四季青可入药宜于栽种 172

被子植物是植物进化到目前的最高阶段 172

竹子生长在东方，分布在中国的南方和东南亚一带，生长速度高于所有植物 172

珙桐花似白鸽是中国特有的珍稀被子植物 172

原产于南美洲的王莲是世界上最大的莲花 172

不仅动物能吃植物，植物也能吃动物：捕食昆虫的“食肉”植物 173

奇异的洗衣树 173

生长在热带和亚热带海滨湿地里的奇特“胎生”植物——红树 173

见血封喉剧毒树 173

科学研究证明植物也具有喜悦、恐惧等丰富的情感和记忆能力 174

植物也爱听音乐，它们对贝多芬、巴赫、莫扎特、瓦格纳、海顿以及摇滚乐各有好恶 174

植物也想跑 174

由于植物在生物圈中所处的关键地位，植物科学研究将再次成为生物学科研的前沿 175

植物在严酷的生存竞争中逐渐学会并掌握的“化学武器” 176

大自然向人类发出了紧急警告：在未来的30年间大约有6万种植物将遭到灭绝的危险 176

现代农业 178

育种与栽培 178

作物育种的基本步骤延续几千年，由于20世纪生物学的发展进入了细胞和分子水平 178

苏联植物育种学家和遗传学家尼古拉·瓦维洛夫对栽培植物起源中心的研究和贡献 178

纯系育种方法在作物良种选择和培育中的作用及其局限 179

农作物的辐射育种 179

杂种优势在农业上广泛应用于良种培育 180

回交育种方法 180

杂交水稻育种的三系 180

湖南农业科学院研究员袁隆平用一颗海南岛的野生稻开创了中国杂交水稻培育的新纪元 180

“鲁棉一号”的育成 181

杂交玉米的诞生 181

中国水稻专家丁颖1926年培育成功杂交水稻“中山一号” 181

中国遗传育种学家鲍文奎历时20余年，历尽坎坷，终于培育成功了8倍体黑小麦良种 182

中国农业科学家、小麦育种学家金善宝 182

便于收集和贮存大量种质的植物花粉种质资源保存技术 183

采用低温、超低温保存花粉种质技术 183

中国在油菜杂种优势利用技术的许多方面处于世界领先地位 183

用小麦花粉育成植株 183

中国发展轻型栽培 184

日本生物学家培育成功三倍体无籽西瓜 184

西红柿结瘤固氮 184

远缘遗传物质重组的细胞融合育种技术 184

单倍体育种 185

对植物成熟的或未成熟的胚进行人工离体培养的胚培养技术 185

20世纪生物技术在农业上的应用之一是发明了具有完整个体结构的胚状体：人工种子 185

无土栽培和营养液 186

将作物栽种在泡沫板上：20世纪兴起无土栽培法的研究和实践 186

日本率先开发出工厂化水稻育秧技术 186

利用组织培养实现植物的快速繁殖技术 186

利用组织培养技术获取无毒植株的植物脱毒技术，已广泛应用 187

美国科学家里斯在苜蓿提取物中发现了植物生长激素三十烷醇 187

野生水稻品种是个宝 187

日本研究出温室栽培茶树新技术，一年可以收获九次茶叶 187

贮存种子的新方法 188

中国和澳大利亚农业科学家联合培育出一种能固氮的小麦良种 188

国际水稻研究所培育了许多优良稻种，并正培育一种超级水稻 188

再生纸作稻田地膜 189

台湾育成超甜玉米 189

英国的微型马铃薯 189

联合国粮农组织向全球发出警告：地球上的作物品种正大量消失，这将威胁人类生存 189

美国育成彩色棉花 189

土壤与耕作 190

道库恰耶夫提出发生土壤学的观点，奠定了现代土壤学的基础 190

威廉斯与生物土壤学 190

土壤水与植物和大气构成连续的循环过程 190

不断得到深化和发展的现代土壤化学研究 190

土壤微生物研究受到世界各国的重视，中国土壤微生物方面的研究与应用取得重要进展 191

威廉斯的草田轮作制 191

20世纪40年代，以生物耕作取代机械耕作的免耕技术受到重视 191

农田小气候的改造直接影响到作物的生长 192

美国实施推广“残留物管理法”耕作技术 192

美国农民罗杰·萨尔弗实施的无耕耕作法 192

日本农业广泛推广使用地膜覆盖栽培技术 192

欧美的地膜覆盖技术 193

20世纪70年代以来，中国大力推广地膜覆盖栽培技术，并研制成功植物纤维降解地膜 193

取代天然土壤的人造土壤、塑料土壤、聚合物土壤和纸屑土壤 193

澳大利亚人创造生物动态法耕作新法 194

联合国粮农组织向亚洲推广利用益虫消灭稻田害虫的自然耕种法 194

1989年日本尝试用小型直升飞机直播水稻 194

一个法国农民玉米高产秘诀 194

世界农业灌溉的三种方法：引水灌溉、机械喷灌和定位自动滴灌 195

过量抽取和使用地下水，将导致灌溉消失 195

色彩能使作物增产 195

化肥与农药 196

中国是最早认识到肥料对土地的作用并广泛使用天然肥料的国家 196

欧洲农业11世纪开始使用肥料，早期的肥料主要是骨肥和鸟粪 196

李比希建立农业化学 196

化肥的发明与发展 197

20世纪的现代农业进入使用化肥的时代，氮肥、磷肥和钾肥的工业化生产大规模展开 197

智利的硝石与世界早期矿物氮肥的生产 197

大型合成氨企业在20世纪的出现以及合成氨工业化生产的发展 198

微肥的出现和发展 198

化学农药的使用 198

1882年，法国植物学家米拉德在葡萄园旁散步时一个偶然发现导致了波尔多液的出现 199

20世纪现代农业的重大科技成果：开始使用有机化学除草剂 199

综合防治作物虫害 199

砒霜的杀虫特性 200

烟叶的杀虫特性 200

有机磷杀虫剂 200

六六六的发明者 200

农药乐果 200

农药滴滴涕曾在世界广泛使用，并被用于防治引起伤寒的昆虫 200

人类与老鼠的战争 200

防止和杀灭植物病原线虫的各种化学药剂 201

植物在与危害自己的微生物和昆虫的战斗中，发展了自身的抗虫性和丰富的作战本领 201

西药阿斯匹林还可以作为新型除草剂使用 201

生物工程的成果迅速在农用杀虫剂的研制上得到应用，其结果是既有好处也有坏处 202

农药对人类的报复 202

以虫治虫可保护环境 202

用真菌克制象鼻虫 203

利用昆虫的气味来防治害虫对作物的侵袭 203

自然界里的平衡：金小蜂克制棉红铃虫 203

日本利用性信息素诱捕蝗虫取得成功 203

将污水淤泥变肥料 204

猪粪太多也会造成环境污染，荷兰开发猪粪再循环技术 204

当人们逐步认识到化肥的局限时，就转而开发各种高效肥料 204

畜牧、养殖与渔业 205

人类6000年前驯养牛从而进入农耕时代 205

对马的驯化使人类扩大了活动的范围 205

7000年前野猪开始逐渐被驯化为家猪 205

英国农学家贝克韦尔与家畜良种培育 206

1890年，英国人希普首次采用的家畜胚胎移植技术，今天已成为良种培育的基本手段 206

加拿大动物学家赫尼克发明一个机器母猪 206

2400年前中国人已掌握了人工养鱼及其人工繁殖技术，今天这一技术仍在不断创新 207

人类古老的捕鱼技术在20世纪发展出新花样：大规模利用声、光、电诱捕和围捕鱼虾 207

加拿大大力发展人工养殖鲑鱼技术 208

虾的人工养殖 208

利用温水人工养鱼 208

红墨斗鱼的人工授精 208

体外人工授精的试管动物使传统的畜牧业生产发生巨大变化 208

美国的农场主使用电脑帮助饲养奶牛 209

双胞胎试管牛 209

牛闻香味多产奶 209

法国农民养牛新招：给牛按摩加喂啤酒 209

韩国农民给牛喂药草，培养出一种味道独特的“韩药牛” 209

科学家利用杂交优势培育良种猪和利用生长激素培育瘦肉型猪 210

移植卵巢、培育杂交良种鸡、甚至给鸡扎针灸，美、日、德科学家各有高招让鸡多下蛋 210

英国育成试管鸡 210

1992年法国农艺研究所的科学家通过模拟家兔受孕，首次成功实现了家兔的单性繁殖 211

中国科学家人工饲养无菌苍蝇变害为利 211

2000余年前，中国农民利用马和驴杂交而培育出了杂种家畜骡子 211

人类开始将野生动物驯化为家畜的时候兽医学即已萌芽，几千年来兽医学研究不断发展 212

饲料添加剂 212

园艺及果蔬 213

园艺与人类生活 213

园艺和果蔬栽培 213

中国古代园艺栽培技术的形成与发展 213

西瓜栽培的起源和自西域传入中国的历史 214

原产于中国的柑桔 214

米丘林与果树杂交 214

20世纪后半叶，生物工程技术在园艺上的应用，给古老的园艺栽培业带来了巨大变化 215

从采摘雨后森林里的各种野生蘑菇，到人工栽培食用菌，再发展到新法栽培食用菌技术 215

20世纪40年代后期无土栽培法开始应用于园艺作物栽培 216

在日本静冈市山脚下有一座“植物工厂” 216

白蓝菜：杂交种子产生新品种蔬菜 216

20世纪90年代，世界各地兴起了利用最新生物工程技术培育各种新奇异型蔬菜的潮流 217

用生物技术培育出的微型异色新奇果蔬 217

90年代日本研制出撕开就能吃的蔬菜纸 217

农业机械化 218

西方发达国家农业机械化的发展进程 218

农机具的改革与近代欧美农业的技术变革 218

伴随着蒸汽机的发明，19世纪在英美等西方国家，早期的蒸汽动力拖拉机出现于田野 218

在20世纪20年代之前，早期出现的各种类型的拖拉机大多是由美国人研制和发明的 219

1906年美国人霍尔特发明了第一台履带式拖拉机，1924年第一台轮式拖拉机驶向田野 219

美国的果农首先想到给拖拉机装配橡胶轮胎 220

1820年英国人布朗发明了第一台收割机，1930年苏联研制出世界上第一台联合收割机 220

18世纪的播种机 221

播种机的改进与发展 221

农用拖拉机与各种中耕机械的结合使用 221

美国人惠特尼于18世纪发明了轧花机 221

几千年来人类一直用自己的双手采摘棉花，18世纪末美国人发明了能采摘棉花的机器 222

以稻米为主食的日本人研制出水稻插秧机 222

早期的割草机研制成绩和后来的不断改进 222

19世纪一位苏格兰人发明了玉米收割机 223

19世纪英国出现脱粒机时曾引起骚乱 223

在20世纪90年代，经营一个现代化的大型农场所必需具备的各种农业机械的清单 223

1877年瑞典人发明了第一台牛奶脱脂机 223

19世纪欧美各国研制的早期挤奶机器 224

美国人斯汤和丹尼森发明了草莓采摘机器 224

能够识别水果、蔬菜、蛋的颜色、大小、好坏的自动分拣机器人 224

19世纪50年代美国人发明了草打捆机 225

摘苹果的机器人 225

美国水陆两用拖拉机 225

柑桔采摘机器人 225

美国中西部平原“玉米带”和农业机械化 225

澳大利亚80年代制造出剪羊毛的机器人 225

日本研制用于养鱼业中的多种机器人 226

前苏联研制出一种智能型机器人饲养员 226

机器人从事挤奶工作 226

家禽加工机器人 226

果园土壤管理机 226

21世纪田野里将会出现万能农业机器人 226

芬兰研制出电脑控制的无人驾驶拖拉机 227

农业收割机器人 227

种植业中的机器人 227

农用飞机于20世纪的最初10年在欧洲和美国飞临田野上空，现在已为各国普遍应用 228

90年代已出现了会选秧苗的机器人、自动施肥农业机器人、收获番茄和辣椒的机器人 228

高新技术与农业现代化 229

20世纪40年代至70年代以推广水稻小麦玉米等高产品种为标志的第一次“绿色革命” 229

1990年世界粮食理事会第16次部长会议提出了在发展中国家开展第二次“绿色革命” 229

面向21世纪的可持续发展农业新概念 230

美国在建国以来的200年的时间里，经历了三次大规模的农业革命，实现了农业现代化 230

日本实现农业现代化的三个发展阶段 230

在全球范围内推进的生态农业浪潮 231

发展中国家也开始重视发展生态农业 231

中国在发展现代农业的同时推行生态农业 231

由于生态农业具有的优势而为各国所关注 231

发展具有中国特色的农林复合生态工程：林粮间作、稻田养鱼以及基塘等生态系统 232

核农学：随着原子核物理学的发展和放射性技术广泛应用而逐步建立的一门边缘性科学 232

辐射育种、灭虫和保藏食品技术及其发展 233

日本建立工厂化蔬菜生产的“洁净农场” 233

用生物工程技术改变小麦性状及改良玉米 233

以微生物技术为基础的新型“白色农业” 234

美国利用生物工程培育的防虫转基因棉花 234

1994年美国正式批准基因工程番茄上市 234

科学家将萤火虫的基因植入玉米的细胞 234

巴西科学家采用先进的生物工程技术提高大豆的抗虫能力，使巴西大豆的产量翻了一番 234

20世纪发展起来的计算机技术在农业上日益广泛的应用，迅速改变着传统农业的内含 235

电脑模拟农作物生长的虚拟农场、农业数据库和计算机网络服务：21世纪的农业雏形 235

电子医生给花治病 236

英国科学家用基因技术育出防虫害烟草 236

美国研制的转基因大豆已进入商业耕作 236

到20世纪90年代，基因工程在农业生产及植物工程的应用上已经取得了多方面的进展 236

让绿色覆盖大地 238

几十亿年形成的地球森林生态系统 238

是哺育人类成长的绿色摇篮 238

林业的形成和发展与人类文明的历史同步 238

森林是一个具有生命活力的大系统，林学把森林当作整体来研究 239

人类重整绿色大地的努力：植树造林 239

世界各国的植树节 239

80年代发现的38株古杉改写了中国植树史 239

从19世纪中叶开始，欧洲的学者逐渐建立了森林土壤学 240

世界各国在植树造林中都试图寻找并营造生长快速的速生林 240

人工防护林的发展 240

人类为保护自己而建设的绿色长城：中国全面启动长江中上游地区人工防护林建设工程 241

森林和阳光、雨露、风和雾：各国学者自19世纪起对森林气象的研究形成森林气象学 241

森林不是人类的柴火和木材仓库，森林是地球的肺，森林是地球行云降雨的调节器官 242

人类的先辈在2000多年前就已经开始了林木育种的实践 242

李时珍的《本草纲目》与中国林木育种 242

植物学沿革和“植物学”一词的由来 243

中外森林植物学研究的历史脉络和成就 243

林学基础：树木生理学的基本理论和发展 243

中外学者在对各种林木病害的研究中逐步形成了森林病理学 244

人类逐渐认识到森林里的鸟兽与森林之间的共生依赖关系 244

各种特用经济林 244

17世纪中国的伐木者创造了最早的材积表开森林测量先河 245

森林昆虫学的研究 245

21世纪机器人可能接管林业：现代科技手段广泛应用于林业生产 245

20世纪50年代以后森林工业发达国家开始全面实施森林采伐作业的机械化研究和配套 246

森林资源利用与发展中的林产化学加工业 246

世界森林资源调查 246

1989年全球森林覆盖面积排座次，排出了居前20位的国家名单 247

1826年德国森林经济学家洪德斯哈根提出了“法正林”的概念 247

历尽劫难幸存于中国的活化石植物：水杉 247

建设20世纪的绿色长城——中国“三北”防护林体系工程 248

广泛应用现代科学技术手段，合理地开发和利用地球森林资源 248

森林开发利用的方向 248

木材在不同的使用中要求其具有不同的含水量因而需干燥处理 249

各种木材胶粘剂 249

利用木材的边角余料，用粘胶剂压制成的人造板及其制造技术已成为一大新兴林产工业 249

热带森林被毁灭之后其亿万年来形成的生态系统是无法再生的 250

泰国发生的森林悲剧 250

大自然赋予树木以抵抗盛夏酷暑阳光曝晒的自备生物空调系统 250

花草及矮小的植物在夏天的储蓄水功能 251

美国应用基因技术培育出一种转基因杨树 251

人类植树造林已不仅为美化环境，还希望利用生物技术培育方形的树和能生产石油的树 251

把树苗装入冰制炸弹用飞机空投植树新法 252

20世纪60年代联邦德国研制的升降式锯机 252

意大利研制出灵敏的森林火灾红外监测器 252

美、日、欧开发能扑灭森林火灾的机器人 252

能源的开发与利用 254

利用能源的历史 254

能源是能量的来源，人们把它分为 254

一次能源与二次能源以及再生性能 254

源和非再生性能源 254

人类对自然力的利用从古至今一直在发展和改进着，人们为此发明出了各种各样的方法 254

人类对能源的利用从使用火开始，迄今已跨越了五个历史阶段，其中有过三次重大转变 255

机械能与热能可以相互转化的现象被发现，导致了蒸汽机的问世 256

医生迈亚和科学家焦耳发现能量守恒定律 256

关于能源的几个概念 257

可供人类利用的自然资源是有限的，“能源危机”并非耸人听闻 257

人类对能源的利用能力影响了人口的增长，现代社会中的人口平均能耗正在大幅度提高 257

煤炭 258

人类发现和使用煤已有数千年历史，人们以煤作为燃料从事冶炼、烧砖、制陶和酿造等 258

从使用自然力为主转变到以煤为主要能源，人类在利用能源的历史上完成了第一次革命 258

采用矿物重选法选矿 259

用跳汰机和重介质分选机进行选煤，选煤技术向自动化方向发展 259

实现采煤综合机械化 259

现代采煤业已拥有成熟的矿井施工技术，矿井开掘规模越来越大，自动化程度普遍提高 260

露天采煤是早期的采煤方式，现代露天采煤手段已非常先进 261

利用褐煤与土坯煤技术生产煤球和蜂窝煤 261

利用煤的气化技术可以生产与天然气相媲美的民用燃料——煤气 261

煤气生产中采用的鲁奇气化法、柯-托气化法和温克勒气化法 262

20世纪20年代美国出现了可利用煤炭气化装置进行发电的技术 262

门捷列夫最早提出进行煤的地下气化设想地下气化法已受重视 262

经过液化的煤浆燃料有可能代替石油燃料 263

柏基斯直接液化法和费托合成间接液化法 263

可怕的煤田瓦斯是可资利用的重要能源 264

煤炭既是燃料，也是重要的化学工业原料 264

管道输煤技术出现于19世纪末，20世纪开始建设大型输煤管道 265

全世界已探明的煤炭储量和中国的煤炭资源状况并不令人乐观，节能已经成为当务之急 265

世界现代煤炭工业的发展完成了五大转变 265

石油与天然气 266

从发现石油、了解石油形成的机理到开发利用石油，是人类能源发展史上的又一次革命 266

美国人德雷克1859年在宾夕法尼亚州钻出世界上第一口油井，揭开了石油时代的序幕 266

世界石油资源的分布状况与石油计量方法 267

20世纪初，美国发明了石油开采旋转钻井法与导向钻井技术 267

海上石油钻探和开采 267

海洋石油的生成过程 267

20世纪60年代中国开始开发建设大庆油田 268

全球海洋石油和天然气田的分布状况 268

20世纪70年代以来，世界陆地和海上石油钻探设备在高新技术的支持下得到迅速发展 268

海上采油技术不断完善，采油平台日益多样化，更先进的深海采油设备正在研制发展中 269

北海油田的开发使英国的经济得以复苏，北海油田的采油平台多次发生火灾震惊了世界 269

与陆地相比，海底油气田的开发费用昂贵 270

中国从20世纪60年代开始对南海、渤海和东海进行油气勘探，并加紧开发海上油气田 270

石油与天然气的勘探手段已越来越先进 271

电子系统的应用使石油开采技术效率更高 271

通过复杂的加工技术从油页岩中提取石油 271

石油是世界各国工业生产的命脉，石油的储藏和海上运输成为国际最受关注的焦点问题 272

石油化学工业是现代国民经济的支柱产业之一，炼油厂的规模巨大，炼油能力不断提高 272

20世纪80年代初，伊朗与伊拉克之间展开激烈的“油轮战” 273

世界石油输出国组织 273

输油管道的敷设使原油和成品油的输送成本大幅度降低，世界各国的输油管道越来越长 273

世界天然气产量越来越大，各国采用先进技术和管理系统来铺设越来越长的天然气管道 274

大规模的石油开采和勘探表明，未来世界的石油与天然气资源并不像人们想象的那样多 274

电能的利用 275

电磁学研究的先驱者丹麦科学家奥斯特 275

1852年，英国的物理学家法拉第通过一个实验证实了电磁的存在 275

英国人麦克斯韦在法拉第研究的基础上建立了完整的电磁学理论 275

电力是由一次性能源转换而得的二次能源，它在人类的能源利用过程中具有特殊的地位 276

电能比其它任何能源都具有更多的优点 276

法拉第通过他的磁铁试验发现了发电原理 276

19世纪初人们开始研制各种直流发电机 277

交流发电机是许多发明家共同努力的结果 277

俄国物理学家雅各比制造出第一台船用电动机，西门子对电动机和发电机作了重大改进 277

偶然失误导致的新发现——发电机变成了电动机。电动机的发明使人类进入了电气时代 278

1882年法国人德普雷成功地进行了首次直流输电试验，现代电力传输向高压输电发展 278

变压器发明后迅速得到各国的推广和应用 279

爱迪生的助手特斯拉发明变压器，使电流的远距离高压传输和用户低电压用电成为可能 279

平衡电力供需关系的电网技术迅速发展 279

意大利人伏特1800年发明了化学电池，法国人伯朗台19世纪60年代发明了充电电池 280

世界上最小的电池和不含汞充电碱性电池 280

橡胶电池有可能成为未来汽车的新动力 280

高能量的燃料电池已成为各国研究的热点，美国工程师罗杰·布姆研制出一种巨能电池 281

节约能源和减少污染的未来磁流体发电 281

世界各国关于发电的各种奇思异想和试验 281

核能 282

核能的利用是人类能源发展史上一次巨大飞跃，它已成为未来能源发展的一个重要方向 282

受控核裂变的成功为核能利用奠定了基础，各种形式的核反应堆为人类提供了强大动力 282

1954年苏联建成世界第一座核电站 283

1991年12月，中国自行设计的第一座核电站一次并网发电成功 283

与其它的发电形式相比，核能发电的耗费低而污染少，安全性强，因而得到迅速的发展 283

原子时代不断出现的核事故引起巨大恐慌 284

使用广泛的压水型反应堆的安全防护 284

一体化快速反应堆 285

1979年3月，美国宾夕法尼亚州三里岛核电站发生严重核泄漏 285

1986年苏联切尔诺贝利核电站发生有史以来最可怕的核事故，引起全世界的广泛关注 285

核电站发生意外事故会不会引起核爆炸 286

世界各国都在研究核废物处理的有效方法 286

欧洲联合核聚变试验室第一次试验受控核聚变获得重大成功，核聚变能的利用前景广阔 286

太阳能 287

太阳是地球上最大的能量源泉，太阳能源理论的创立为人类合理利用太阳能提供了依据 287

1960年法国人穆肖设计了世界上第 288

一个太阳能灶，从此各种各样的太阳能灶相继出现 288

太阳能集热器将太阳辐射能转为热能，有平板集热器、聚光集热器和平面反射镜等类型 288

平板集热器被广泛用于家庭太阳能热水器 289

印度设计了一种可以利用太阳能取暖的墙 289

第一座被动式的太阳能暖房诞生于1882年，第一座主动式的太阳能暖房诞生于1938年 289

美国特克博士1949年在多佛建造了著名的太阳房，90年代德国又建造出新型太阳房 290

日本建造了一座无窗楼，里面却阳光灿烂 290

美国建成了一座巨大的太阳能热水游泳池 291

利用太阳能海水蒸馏器进行海水淡化生产 291

法国科学家特朗比设计建造了一座太阳城 291

用太阳能加热氨溶液可制造太阳能冷冻机用于家庭空调和冰箱 292

1988年美国科学家温斯顿设计制造出威力强大的太阳聚光镜 292

以色列一位名叫罗道夫布洛赫的人最早设想用人工盐水湖储存太阳能，这个设想实现了 292

利用太阳的辐射能进行的热发电和光发电 293

1839年贝克雷尔首先进行太阳电池的研制，现代太阳能电池发电已进入广泛应用阶段 293

日本学者桑野幸德提出了建立全球太阳电池能源网的设想，以应付未来的能源短缺危机 294

世界各国都在进行各种形式的试验，努力发展充分利用太阳的辐射能量进行发电的电站 294

美国科学家试验在沙漠地带建设各种形式的太阳能电站，苏联已建成大型的太阳能电厂 295

德国的太阳能电站和太阳能烟囱发电试验 295

用太阳光压推动太阳帆的设想和人造月亮 296

美国人彼得·格拉泽设想在太空建立一个巨大的太阳能电池板以把太阳光能转变为电能 296

利用地下岩洞和特殊物质来储存太阳热能 297

波尔·马克利迪发明的一架依靠太阳能电池供电的飞机“太阳先锋”号飞越英吉利海峡 297

性能优异的非晶硅太阳光电池已逐步取代单晶硅太阳光电池 297

正在开发的几种新能源 298

常规能源已经被人类广泛地认识和开发利用，新能源的开发和利用将可能取代常规能源 298

地热能的利用主要是取暖、灌溉和发电，1904年意大利人首先进行了地热能发电试验 298

各国建设的地热能发电站规模越来越大 299

美国、日本和英国率先尝试利用岩浆发电 299

早期的风能利用 300

丹麦制造了世界首座风力发电装置，欧美大力进行风力发电试验 300

利用对流层风力进行发电并非异想天开 301

生物质能的利用和转换技术处于试验阶段 301

含油植物有可能成为未来重要的燃料来源 301

海洋种植燃料的试验 302

沼气是由生物能源转而来的重要燃料，制取方便安全，在农村地区有广泛的发展前景 302

世界各国科学家试图从城市污泥中提炼出可供发电的新型燃料 302

1882年美国建造了世界上第一座水电站，伊泰普水电站成