全国化学实验教学研讨会

科技史话与科技创新冯守华中国教育学会化学教学专业委员会第十五届学术年会暨第十二届实验教学创新研讨会2015年10月28日，厦门科技史就是文明史农耕文明工业文明信息文明文明就是解放农耕文明–种子，耕种，水利，酿造，铸造-生活的解放-工业文明-马达，电力，核能，化工，计算机-人力的解放-信息文明-信息，网络，量子，生物，高技术-思想的解放-科技的时代性与持续性天体-黑洞核裂聚变生命密码卫星导航认知时代——原理时代——技术时代未来是更深层次的认知-原理-技术研究科技发展与未来技术

自然认知时代：公元前-1500年

揭示原理时代：1500年-2000年

技术应用时代：2000年-未来

未来技术：信息技术，生物技术，量子技术未知技术：暗物质暗能量技术，反物质技术，…宇宙起源-奇点大爆炸宇宙是由大约138.2亿年前，发生的一次大爆炸形成的。3分钟以后，98％的目前存在的或将会存在的物质都产生了。

太阳系和星系不膨胀，空间本身也不膨胀，是星系在飞速彼此远离。远星系光谱线红移的规律-多普勒效应：河外星系红移量与星系离人们的距离成正比。太阳系1929年：哈勃常数：Vf=H0xD,H0=67.15公里/秒.百万秒差距1秒差距=3.26光年；1光年=光在真空中一年时间内传播的距离，约九兆四千六百亿公里。138亿年宇宙加速膨胀2011年诺贝尔物理学奖索尔•佩尔穆特（SaulPerlmutter），布莱恩•施密特（BrianSchmidt），亚当•里斯（AdamRiess）由于具有引力效应，得知暗物质的存在。整个宇宙中常规物质大约仅占到5%左右，暗物质则占了宇宙组成的大约25%。宇宙中剩余的大部分空缺由暗能量填充70%，目前这是一个巨大的谜团。寻找暗物质与暗能量某种放射物质半衰变成其它元素的时间总是确定的。这种稳定而可靠的衰变速度可以用做一种时钟。只要计算出一种物质现在有多少放射量，在以多快的速度衰变，就可以推算出它的年龄。地球的年龄大约在45.4亿年。地球形成与放射性核素中国科学家张衡创造浑天仪（公元78年－139年）祖冲之计算出圆周率（公元426年-500年）李时珍创建了中医药学科（公元1518年-1593年）中国学者屠呦呦获2015年度诺贝尔医学奖宏观世界运动规律-牛顿力学1684年，有人问若太阳的引力与行星离太阳距离的平方成反比，行星运行的曲线会是什么样。牛顿说会是一个椭圆。万有引力：任何两个物体的引力与每个物体的质量成正比，以两者之间距离的平方反比来变化。F=Gmm*/r2

《自然哲学的数学原理》：物体朝着推力的方向运动；它始终做直线运动，直到某种别的力起了作用，使它慢下来或改变它的方向；每个作用都有相等的反作用，以及宇宙里的每个物体都吸引每个别的物体。麦克斯韦电磁方程Maxwell1865年建立的一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。电荷如何产生电场的高斯定律、磁单极子不存在的高斯磁定律、电流和时变电场产生磁场的麦克斯韦-安培定律、时变磁场产生电场的法拉第感应定律。微观世界运动规律-量子力学薛定谔方程：质子是原子极其微小的组成部分，质子小到什么程度？像字母"i"上的点这样大小的一滴墨水，就可以拥有约5000亿个质子，要比组成1.5万年的秒数还多。原子的大小：1毫米的千万分之一。E=hʋh=6.626176x10-34Js量子化，几率，波粒二象，测不准。氢原子20世纪初由普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔、泡利、德布罗意、玻恩、费米、狄拉克、爱因斯坦、康普顿等人创立。量子纠缠－量子通讯

同时生成的一对微观粒子，无论它们相距多远，总是相互联系的。量子元件-原子尺度晶体管由三种价态金属构成了最小尺度的二极管。eg1t2g3egot2g3eg0t2g2built-infieldAtomicScalep-nJunctionS.Feng,etal.,J.Mater.Sci.(2008)43:2131-2137.SKL-ISPC-JLUHydrothermal&SolidStateGroup质量与能量：爱因斯坦质能方程

质量和能量是等价的。它们是同一东西的两种形式：能量是获释的质量；质量是等待获释的能量。由于c2（光速的平方）是个大得不得了的数字，这个等式意味着，每个物体里都包含着极大的能量。真空中的光速是一个常数（c）299,792,458米/秒。

理论解释了放射作用是怎么发生的：一块铀怎么源源不断地释放出强辐射能量，而又不像冰块那样融化，只要把质量极其有效地转变为能量，解释了恒星为什么可以燃烧几十亿年而又不把燃料用尽。物质构成：门捷列夫元素周期表周期表是人类发明的最优美、最系统的图表。化学的黄金时代化学始终是核心，创新和实用学科。化学与生命科学结合将揭示生命的秘密。化学与材料科学结合将创造更加巧妙的新材料。“化学+”体现化学的核心和辐射价值。1964年，英国物理学家彼得·希格斯（）提出一种粒子场的存在，预言一种能吸引其他粒子进而产生质量的玻色子的存在。2012年7月4日，当欧洲核研究组织宣布发现这种“上帝粒子”。已发现标准方程预言的62个基本粒子。希格斯粒子-赋予粒子质量的玻色子2013年物理学诺贝尔奖物态：波色-爱因斯坦凝聚Bose-EinsteinCondensationInsomematerials,youmayfindasecondgapthatexcludespartoftheelectrons--it'scalledapseudogap,becauseit'snotacompletegap.STMARPESBi2201(Bi2Sr2-xLaxCuO6+d)超导-费米子玻色化生命起源-大诞生画家米开朗基罗的作品《上帝创造亚当》在某个时刻，有一小囊化学物质躁动一下，于是就有了生命。它吸收营养，轻轻搏动几下，经历了暂短的存在。经过进化，它一分为二，产生了后代。生命水热化学－由甲醛到多肽SKL-ISPC-JLUHydrothermal&SolidStateGroupS.Feng,etal.,J.Mater.Sci.(2008)43:2418-2425.生命密码-人类基因组谱图基因组谱图有结构，有编码，但没有“操作手册”。蛋白质组-Proteome一种基因组所表达的全套蛋白质，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。干细胞研究LatestNews,WebDate:April25,2013

PuttingStemCellsInTheirPlaceRegenerativeMedicine:Polymercoatingcouldhelpstemcellstargetinflamedbloodvesselstoregrowhealthytissue健康生活与药物开发C&EN,Volume91Issue16|pp.14-15，IssueDate:April22,2013CoverStories:DrugCandidatesAZD5423,ForChronicObstructivePulmonaryDisease分子马达-MolecularMotor分子马达靠很小的增值来工作，转入蛋白质构象的改变从而能进行有引导的运动，它需要一条引导马达装配的运动轨道进行有规则的运动来通过一段距离。认知科学-CognitiveScience盗梦空间LeonardoDiCaprio混沌与分形科学Chaos&FractalSciences有多少科学家试图用数学或某种数理方程描述世界，认为这个世界可控。事实上我们生活在一个不可控的世界里，这种不可控就是存在一种没有规律的科学和自然，这就是自组织现象。

我们目前知道自组织多少？Science&Nature把它列头号研究对象。信息时代特征：网络与大数据世界就在你的手中维系生态和环境是如此重要

C&EN,Volume91Issue13|p.13|NewsofTheWeek：IssueDate:April1,2013PesticidesShownToDamageBeeBrainsRegulation:LatestresearchaddsfueltoalawsuitcallingforEPAtobanneonicotinoidinsecticides二氧化碳转化为燃气甲烷FeSizeImpact:<100nm,finalreducedproduct,methaneSKL-ISPC-JLUHydrothermal&SolidStateGroupS.Feng,etal.,ACSSustainableChem.Eng.2013,1(3),313-315.Hypoxylonandsimilarfungiarecommonintropicalandsemitropicalplantsandthevolatileorganiccompoundstheyproducemaybeuseableasfuelsorfueladditives.2013.EndophyticFungi

生物质科技Oxygenatoms(red)onapairofphosphorylgroupsintheinteriorofatetrahedralcavityofanewMOFbindUO22+(goldandred),strippinguraniumfromwater.海洋科技Theworld’soceansholdnearly1,000timesmoreuraniumthanallknownland-basedsources.Thetotal,anestimated4billionmetrictons,couldsupplythenuclearpowerindustry’sfuelneedsforcenturies,eveniftheindustrygrowsrapidly.C&EN,Volume91Issue16|p.8|NewsofTheWeek，IssueDate:April22,2013

SoakingUpUraniumNanotechnology:Porousframeworkcompoundmayworktoextractthedissolvedmetalfromseawater有效利用太阳能盗梦空间Acustomized3-Dprintercancreatepatternedmaterials(bottom)bystickingtogetherdifferenttypesoflipid-coated,dye-filledwaterdroplets.MaterialsScience:Patterneddropletstructuresmightonedayhelpgrowartificialtissue3D打印技术商业化图案化液滴结构人工组织

国际上通常采用R&D活动的规模和强度指标反映一国的科技实力和核心竞争力。一国的R&D水平体现着一国的政治经济实力，一个企业的R&D水平，体现着一个企业的竞争力。科技企业研发中心

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