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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153

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