1发明与创造全上课讲义.ppt

一、发明与创造1、二十世纪的十大发明 1901年无线电 1903年飞机 1907年塑料 1928年青霉素 1923年电视机 1942年核武器 1943年计算机 1953DNA 1957年人造卫星 1967器官移植 1978试管婴儿 1901年无线电 早期几乎没有人能够想象一种电磁波可以在没有任何金属线或电缆作导体的情况下穿行任何有意义的距离那么无线电信号怎么可能沿着地球的表面行进呢当然它可以沿着一直线射离地平线但是古格里尔莫马可尼认为，如果提供一些条件的话，无线电波是可以沿着地球表面行进的1895年，在他的出生地意大利，他发射了一个无线电信号，穿行了15英里；6年后，即1901年12月12日，年仅27岁的马可尼创造了奇迹，他将无线电天线牢牢地系在高飞的风筝上，发射了一个摩尔斯电码“S”它穿行了约2000英里，横跨了大西洋这个信号从英国康沃尔郡的波尔德胡镇发出，在不到1秒钟的时间内就到达了接收地纽芬兰的圣约翰，马可尼听到了三声微弱的滴答声这是通讯事业宣告诞生的声音，是电子时代到来的第一道冲击波这个时代包括了无线电广播、电视和蜂窝式，因此这是一项将会打开我们想象力的发现 1907年塑料 几百年来，从小刀的把手到台球，一切都以象牙为标准原料。

19世纪80年代，象牙供应的逐步减少与台球运动的兴起就曾引发了一场危机美国最大的台球生产商费兰与考兰德公司迫不及待地悬赏价值1万美元的黄金，这是一笔很可观的奖赏，招募任何能够提供代替象牙的合成品的“发明天才” 一直到1907年，利奥贝克兰，一位曾因发明了用于拍摄快速运动照片的相纸而获丰厚利润的比利时籍发明家，无意中发明了苯酚和甲醛的化合物这种首创的纯合成塑料酚醛塑料，具有防热、防电和防腐蚀的功能它不仅使台球游戏获益，塑料的好处在于其用途的多面性，从机到马桶，从烟灰缸到飞机零件，一切东西都用得上塑料 1928年青霉素 青霉素是最有贡献的药品，它的发明者是英国细菌学家亚历山大弗莱明1928年，这位发明家在一次细菌培养实验中偶然地发现有一种后来被称为青霉素的霉菌正吞噬他在培养皿中培养的细菌根据弗莱明研究的成果，英国牛津大学的研究者们经过十年的努力，终于找到了提炼这种霉菌的办法，并投入医学治疗试验1943年，为了医治在二战中负伤的战士，盟军开始将青霉素投入工业生产在半个多世纪中，青霉素救活了无数人的生命，并促使人们开始重视抗生素家族的研究开发 1923年电视机 电视机的发明者是英国的电子工程师约翰贝尔德，1923年他为自己发明的能产生8线图像的装置申请了专利。

1930年底卖出了第一台电视机1932年，英国广播公司播出了世界上第一个规范的电视节目从此，人类开始步入了电视时代今天，人们利用卫星等途径，将电视信号传播到地球的每一个角落 1942年核武器 原子时代开始于1942年为了打败轴心国法西斯，美国最高当局决定启动旨在研制原子武器的“曼哈顿工程”年底，作为“曼哈顿工程”的一部分，第一个核反应堆在芝加哥大学一个体育设施下面建成并开始运行1945年的7月16日，一团蘑菇云从位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯原子能研究中心腾空而起，世界上第一颗原子弹爆炸成功是年的8月6日和9日，美国先后将两颗取名为“胖子”和“小男孩”的原子弹投向日本的广岛和长崎日本天皇随后宣布无条件投降，原子弹似乎为赢得二战的胜利立了大功，但是人类从此便生活在可怕的原子武器的阴影中 1943年计算机 计算机是人类社会进入信息时代的基础，但它是因战争而诞生的1943年，为破译德国的密码，英国数学家阿兰图灵设计了第一台名为“巨人”电动机械式计算机，虽然这仅仅是一台用于解码的假想计算机，但却开创了计算机技术发展的先河，从此计算机技术的发展日新月异1947年，晶体管计算机问世；1959年，集成电路计算机诞生；1970年，大规模集成电路计算机产生；从80年代开始，新一代微型计算机异军突起。

在此基础上，人类迎来了网络新时代 1953DNA 1953年2月28日，英国著名遗传学家弗朗西斯克里克宣布他“发现了生命的秘密”克里克和他美国的同行詹姆斯沃森多年来一直致力于生命科学的研究，终于从细胞核中发现了决定生命遗传的脱氧核糖核酸双螺旋分子结构，破译了人类、植物和动物的遗传密码这个发现初步揭示了生命的秘密，推进对各种疾病的研究和医治，也促进了人类对改善食物结构的研究在本世纪的前20年，人类就可能通过采用基因治疗的办法消除遗传缺陷，进而攻克癌症、心脏病、血友病、糖尿病以及其它致命的机能失调症人类对DNA分子结构的研究成果，无疑是对人类研究生命、治疗疾病具有极大的作用，但是也使人们面临着因此而造成的道德危机，比如克隆技术的发展，就给人类自己出了个难题 1957年人造卫星 1957年10月4日，苏联为了纪念十月革命胜利40周年，发射了人类历史上第一颗人造地球卫星，标志着航天时代的开始1961年4月2日，苏联宇航员加加林乘飞船进入太空，成为第一个进入太空的人1969年7月20日，美国两名宇航员乘宇宙飞船登上月球卫星可以传输电视、广播节目信号，还可以为航空、海航、天气预报、科技信息等提供服务，从而把地球大大地“缩小”了。

为了进一步探索宇宙的奥秘，人类在太阳系的主要行星上投放了许多探针，并且建立国际太空站的宏伟计划 1967器官移植 1967年，南非外科医师克里斯蒂安巴纳德成功地进行了首次心脏移植手术此后，随着医药和医疗器械越来越先进，医学家们逐渐解决了移植器官感染等难题，成功地进行了手肢、肝脏、皮肤、视网膜甚至睾丸的移植手术医学界认为，器官移植的下一个前沿技术就是脑细胞移植，来根治诸如老年痴呆症和帕金森氏症等医学顽症下世纪，医学家们将致力于攻克异种器官移植难题，将其它动物的器官移植到人体中 1978试管婴儿 英国姑娘路易斯布朗是世界上第一个试管婴儿此后，体外孕技术不断发展完善，1984年，胚胎冷冻技术试验成功；1990年，胚胎移植技术试验成功试管婴儿的培育成功，给了那些不育夫妇很大的希望2、影响未来的发明 过去100年间，人类的生活已经被许许多多的发明彻底改变了从20世纪前20年的扬声器、飞机、速溶咖啡，30年代的易拉罐、家用电冰箱，40年代的尼龙丝袜、原子弹、微波炉，50年代的人类发明了信用卡、口服避孕药，60年代的电脑鼠标，70年代的人类发明了袖珍计算器、，80年代的光盘、因特网，90年代的短信，以及进入21世纪后突破性的人类发明：人造肝脏、免清洁窗户等等。

人造钻石罗伯特里纳莱斯通过高压气态碳的方法制造出了一块完美的四分之一克拉碳晶体，也就是钻石罗伯特在无意中实现了科学家多年以来始终未能实现的梦想，那就是制造能用于订婚戒指的人工钻石人造金刚石并不是一项新技术，早在上世纪50年代人造金刚石每年的产量已经达到80吨，大量低质量的人造金刚石在打孔机等工业生产工具中广泛应用然而高质量的人造钻石对于人类而言具有更重大的意义例如，科学家们非常渴望能够生产钻石微芯片，现在用于制造微芯片的硅晶体在200华氏度以上就会突变，而钻石则可以抗住1000华氏度的高温，并且电子可以更轻松的通过，这意味着科学家们可以在钻石微芯片上集成更多的电路如果人类能够找到生产人造钻石的方法，势必会带来电子产业的一场革命 果蝇知道些什么？ 加利福尼亚理工学院生物工程学教授迈克尔迪金森是全球果蝇飞行力学领域的著名专家，多年来他一直在研究果蝇的飞行，在了解了果蝇的飞行原理后，他将研究方向转向了果蝇如何知道自己要去哪里的问题果蝇眼睛的构造同人类不同，在它的眼睛里，这个世界仅仅是一个2525的矩阵，那么它是如何在一个空旷的教室里找到一只小小的酒杯并准确地着陆在酒杯边缘呢？昆虫学家对于昆虫追踪气味的能力一直飞常感兴趣，很多昆虫都可以轻松地跟踪到一公里之外气味的源头。

迪金森认为昆虫的这种能力对于人类将有很大的用处，例如人类如果生产出具有类似能力的微型飞行器，就可以帮助警察准确地在丛林中找到失踪者让塑料发光 未来的、电视、手表、计算机内将会广泛使用廉价的塑料芯片剑桥大学的里查德弗兰德正在研究塑料新的用途目前绝大多数电子产品采用硅，但是弗兰德认为，未来的、电视、手表、计算机内将会广泛的使用廉价的塑料芯片弗兰德在上世纪八十年代和九十年代就发现塑料可以用于制造芯片的基本元件晶体管以及发光二极管，当电流通过它的表面时就会发光目前，弗兰德已经研发出了可以用于几乎所有电子产品的超轻薄、明亮、廉价以及灵活的电子屏幕他现在正在研发一种新型材料，这种物质甚至能够喷涂在墙上，随天气变化而改变颜色可以折叠的电子书已经出现，通用电气正与美国能源部合作开发能照亮整间屋子的可折叠塑料薄片 沿着升降机爬上太空 1991年，日本科学家开发了一种碳纳米管，它比钢的强度要大上很多倍因此，美国国家宇航局（NASA）已经开始研究太空升降机科学家设想，采用太阳能动力的机器人在三英尺宽的碳纳米管太空升降机上以每小时120英里的速度升降，从而使向地球轨道运送材料的成本由每磅一万美元下降至100美元。

他们认为这一项目在20年内就有望实现，NASA就此表示：“这将大大提升我们的发射能力 让计算机当司机 这些计算机驾驶员反应迅速，能在驾驶员遇到麻烦时担负起驾驶的任务，降低事故率利用计算机芯片监控汽车内的所有设备，而未来的一项新技术则要使计算机成为汽车的驾驶员这些计算机驾驶员反应迅速，能在驾驶员遇到麻烦时担负起驾驶的任务，降低事故率汽车制造商们已经在计算机驾驶系统研发领域展开了激烈的竞争，宝马、戴姆勒克莱斯勒、通用汽车等行业巨头已经开发出了原型产品计算机驾驶系统能够有效地防止汽车超速、打滑，也能防止驾驶员酒后驾车和走神，上述这些问题占到汽车事故原因的40%. 用芯片支持记忆 科学家们正在设计一种新型计算机芯片，希望有一天能够支持大脑的记忆库南加州大学生物学工程师特德博格正在研究一个新的课题，他通过显微镜观察老鼠大脑切片，同时通过微电极收听神经细胞之间的信号博格希望能够理解细胞的语言，因为他正在设计一种新型计算机芯片，希望有一天能够支持大脑的记忆库最先受益的将是中风、阿尔茨海默氏病的患者，也许有一天他们可以通过这种芯片体验到量子计算机和F-16战斗机的乐趣在从事模拟神经细胞工作10多年后，博格设计的计算机程序已经能够部分模仿神经细胞的行为。

太空作物 把农产品的种子送入太空后带回到地球，然后科学家们对它们进行了细致的筛选，并且培育出了性状稳定的下一代未来的农产品可能与目前地球上的产品大不相同科学家已经种出了垒球大小的西红柿，垒球棒那么长的黄瓜他们采用的就是曾经发射到太空的作物种子，这些种子在太空期间长期暴露在如失重、粒子辐射以及亚原子等七种外太空条件下这些种子回到地球后，科学家们按照体形、外观和营养等特性对它们进行了细致的筛选，并且培育出了性状稳定的下一代越来越多的中国公司加入到了太空作物的研发上来，它们的最终目的就是提升农作物的产量，让有限的土地养活更多的人 超轻型汽车 用碳纤维制造的汽车能减轻重量一半以上，因而燃油的效率也将提高一倍要进一步提高能源的使用效率，汽车制造商必须要解决一个问题汽车的重量在传统汽车上，只有1%的汽油用于运送乘客，其余都用于驱动汽车本身运动解决方案之一是采用碳复合材料取代钢铁，这种材料已经用于制造网球拍和高尔夫球球棒，下一代飞机也计划使用这种材料使用碳纤维的汽车能减轻重量一半以上，因而燃油的效率也将提高一倍，也就是说使用同等重量的燃油可以运行以前两倍的距离碳纤维汽车在碰撞后应该能保护乘客，因为材料会破碎成很小的碎片，从而减缓了撞击。

基因电路 在一个典型的“基因电路”中，某一种化学物质能触发某个基因扮演“开关”的角色，启动另一个基因将细菌杀死科学家可能很快就能为细胞设定程序，其中包括人类细胞，例如科学家已经通过向细菌注入基因制造胰岛素波士顿大学的研究人员詹姆斯柯林斯将细菌变成了紫外线传感器为人类细胞设定程序的研究对于医学的发展将会是巨。