20世纪高技术时代

(1) 原子能时代
20世纪，人类进入了一个原子能时代。核裂变链式反应的发现便是其代表。1919年，卢瑟福用a粒子轰击氮原子核，使氮原子嬗变成了氧原子，首次实现了原子核人工嬗变，把一种化学元素变成了另一种化学元素，被誉为当代炼金术。卢瑟福的一部著作取名就叫 《新炼金术》。1932年，卢瑟福的学生查得威克发现中子。由于中子是电中性的，不受静电力的影响，因此很适合作为 “炮弹” 去轰击原子核。1934年，约里奥-居里夫妇用a粒子轰击铝，产生了一个天然不存在的放射性元素即磷的同位素，这个同位素是不稳定的，产生之后很快蜕变为稳定元素硅，同时放出正电子。这一实验的重大意义在于，它首次人工产生了放射性元素。迄今为止，虽然原子物理学仍在很快发展，但人们还看不到原子能广泛利用的可能性。最先敲开原子大门的卢瑟福在1933年的一次演说时说： “一般说来，我们不能指望通过这种途径来取得能量，这种生产能的方法是极端可怜的，效率也是极低的。把原子嬗变看成是一种动力来源，只不过是纸上谈兵而已。” 爱因斯坦也作如是观，当记者问他原子能是否可能被实际利用，他回答说： “那就像夜里在鸟类稀少的野外捕鸟一样。” 最伟大的科学家都没料到原子能时代已经近在咫尺。约里奥-居里夫妇的实验激励实验物理学家们致力于轰击原子核的工作。
1934年，意大利物理学家费米(1901—1954) 改用新发现的中子去逐个轰击元素周期表上的元素原子，到氟时终于得到了放射性同位素，在短短几个月内发现数十种放射性同位素。费米还意外的发现，在中子源与被轰击的银金属之间放一块石蜡后，所激发的核反应更为强烈，这就是说，经过减速后，中子引导核反应的能力更强了。这一发现被认为是原子时代的 “真正起点”。费米因此而获得1938年诺贝尔物理学奖。费米的研究小组继续沿着元素周期表往下实验，轰到铀时，他们猜想应该能得到一个原子序数为93的超铀元素，虽结果有些异常，但他们还是以为出现了超铀元素，未对异常现象进一步深究。后来，有不少其他核物理学家同时发现了异常现象，主要的异常是，用中子轰击之后的铀产生了许多新的放射性元素，而这些元素在周期表中并不与铀邻近。德国女化学家诺达克提出，在中子轰击下，铀分裂成几块，只有这样才能解释新出现的放射性元素与铀并不邻近的 “奇怪” 现象。但这一观点不被人们接受，因为看起来，慢中子能量这样小，怎么能将铀的核打碎呢？
1938 年，德 国 物 理 学 家 哈 恩(1879—1968)受约里奥—居里夫人实验报告的启发，重作了有关的实验，并且确信铀嬗变后出现的确实是钡、镧等这样一些与铀相距甚远的元素，哈恩对实验结果感到十分迷惑，便将这些结果和疑问写信告诉了奥地利女物理学家迈特纳 (1878—1968)，迈特纳提出了一个大胆的猜想，铀核在俘获了一个中子后分裂成两个大致相等的部分，她称这一过程为 “分裂核”(玻尔后来改称为 “核裂变”)，她认为裂变过程要发生质量亏损，根据爱因斯坦的质能关系式，裂变将放出大量的能量。迈特纳的侄儿弗里希将姑母的这个想法告诉了玻尔，并说自己要着手验证这个想法，玻尔当时正准备起程去美国开会，刚一到美国，弗里希就电告实验已经证实了迈特纳的想法。玻尔立即将消息告诉了与会的物理学家们，引起了强烈的轰动，有的人连报告都没有听完就赶回去做实验。原子核裂变的实验事实很快就得到了公认。哈恩为此获1944年诺贝尔物理奖。
核裂变的发现很自然促使人们想到链式反应的可能性。所谓链式反应就是，当中子轰击铀核使核发生了分裂时，又有新的中子产生从而再轰击别的铀核，使这一反应像链条一样一环扣一环地持续下去。费米在得到核裂变的消息后，当即提出了链式反应的概念，并预言一个重核裂成两个轻核时一定会出现多余的中子。约里奥-居里夫妇率先证实了链式反应的可能性，他们发现，链式反应速度非常之快。就在第二次世界大战爆发前两天，玻尔和惠勒指出，铀235比铀238更能发生裂变，而慢中子更能引起裂变。释放原子核能的理论和实验依据已经齐备，科学家们已经清楚地认识到，只要链式反应一开始，无比巨大的能量就会在极短的时间内爆发出来。
(2) 航天航空时代
阿波罗计划： 人类登上月球。1961年4月21 日，苏联宇航员加加林驾着“东方1号” 飞上了太空，成功地实现了人类历史上的第一次太空飞行。在加加林飞出地球的43天之后，美国实施了著名的 “阿波罗计划”。阿波罗计划分三步走，第一步是 “水星计划”，即将宇航员送上太空，以测试人在太空中的活动能力。水星计划于1963年5月15日用 “水星9号”载入发射，飞行了34小时，绕地球21圈，宣告水星计划结束； 第二步是 “双子星座计划”。一是将两个航天器在太空中长时间停留可能引起的生理问题，一是将两个航天器在太空中进行对接，从而奠定登月技术的基础，1965年便实施了。第三步是 “土星计划”，即制造能将载人飞船送出地球进入月球轨道的大动力火箭，最终完成登月行动计划。1969年7月16日，阿波罗11号飞向太空，标志着人类登上月球。自阿波罗11号登月成功之后，美国又相继进行了5次登月飞行 (阿波罗12号、14号、15号、16号和17号)，共有12名宇航员登上了月球。阿波罗登月计划在人类文明史上具有划时代的意义，它首次将人类文明带进了地外空间，显示了人类文明的伟大成就，使人类真正进入了一个空间时代。
(3) 电子计算机与信息时代
1945年底美国研制成了世界上第一台电子计算机 (爱尼阿克，即电子数值积分计算机)，但该计算机的最大弱点便是计算程序是外插型的，需花很多时间先将程序准备好，这样便大大影响了运算速度。1949年美国数字家，冯诺意曼研制成功了离散变量自动电子计算机，标志着电子计算机进入工业生产阶段。我国在20世纪50年代末也制造出了第一台电子计算机。随着电子技术的发展，计算机也出现了数次较大的变革，电子真空管计算机是第一代，晶体管计算机是第二代，集成电路和大规模集成电路计算机则为第三和第四代。1959年，美国菲克公司制造了第一台晶体管计算机，计算速度达到每秒几十万次。1961年，美国IBM公司生产了一台大型电子计算机，运算速度达每秒百万次。1976年美国CDC公司研制的计算机速度达每秒2.5亿次。计算机的出现不仅在数学和科学技术研究方面发挥了智能作用，而且开辟了一个信息化时代，对人类社会的政治、经济、法律、教育等发生重大影响。信息的传输、接受和处理过程是一个社会的基本运行方式之一，计算机在这方面具有高效能和通用性，它不仅准确迅速，而且对任何信息处理都敞开大门。计算机在社会生活中发挥越来越大的作用，我们确实已经进入了一个信息时代。

20世纪高技术时代

1.原子能时代
20世纪，人类进入了一个原子能时代。核裂变链式反应的发现便是其代表。1919年，卢瑟福用a粒子轰击氮原子核，使氮原子核变成了氧原子，首次实现了原子核人工嬗变，把一种化学元素变成了另一种化学元素，被誉为当代炼金术。卢瑟福的一部著作取名就叫《新炼金术》。1932年，卢瑟福的学生查得威克发现中子。由于中子是电中性的，不受静电力的影响，因此很适合作为 “炮弹”去轰击原子核。1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝，产生了一个天然不存在的放射性元素即磷的同位素，这个同位素是不稳定的，产生之后很快蜕变为稳定元素硅，同时放出正电子。这一实验的重大意义在于，它首次人工产生了放射性元素。迄今为止，虽然原子物理学仍在很快发展，但人们还看不到原子能广泛利用的可能性。最先敲开原子大门的卢瑟福在1933年的一次演说时说： “一般说来，我们不能指望通过这种途径来取得能量，这种生产能的方法是极端可怜的，效率也是极低的。把原子嬗变看成是一种动力来源，只不过是纸上谈兵而已。”爱因斯坦也作如是观，当记者问他原子能是否可能被实际利用，他回答说： “那就像夜里在鸟类稀少的野外捕鸟一样。”最伟大的科学家都没料到原子能时代已经近在咫尺。约里奥-居里夫妇的实验激励实验物理学家们致力于轰击原子核的工作。
1934年，意大利物理学家费米 (1901—1954)改用新发现的中子去逐个轰击元素周期表上的元素原子，到氟时终于得到了放射性同位素，在短短几个月内发现数十种放射性同位素。费米还意外的发现，在中子源与被轰击的银金属之间放一块石蜡后，所激发的核反应更为强烈，这就是说，经过减速后，中子引导核反应的能力更强了。这一发现被认为是原子时代的 “真正起点”。费米因此而获得1938年诺贝尔物理学奖。费米的研究小组继续沿着元素周期表往下实验，轰到铀时，他们猜想应该能得到一个原子序数为93的超铀元素，虽结果有些异常，但他们还是以为出现了超铀元素，未对异常现象进一步深究。后来，有不少其他核物理学家同时发现了异常现象，主要的异常是，用中子轰击之后的铀产生了许多新的放射性元素，而这些元素在周期表中并不与铀邻近。德国女化学家诺达克提出，在中子轰击下，铀分裂成几块，只有这样才能解释新出现的放射性元素与铀并不邻近的 “奇怪”现象。但这一观点不被人们接受，因为看起来，慢中子能量这样小，怎么能将铀的核打碎呢？
1938年，德国物理学家哈恩 (1879—1968)受约里奥-居里夫人实验报告的启发，重作了有关的实验，并且确信铀嬗变后出现的确实是钡、镧等这样一些与铀相距甚远的元素，哈恩对实验结果感到十分迷惑，便将这些结果和疑问写信告诉了奥地利女物理学家迈特纳 (1878—1968)，迈特纳提出了一个大胆的猜想，铀核在俘获了一个中子后分裂成两个大致相等的部分，她称这一过程为 “分裂核” (玻尔后来改称为 “核裂变”)，她认为裂变过程要发生质量亏损，根据爱因斯坦的质能关系式，裂变将放出大量的能量。迈特纳的侄儿弗里希将姑母的这个想法告诉了玻尔，并说自己要着手验证这个想法，玻尔当时正准备起程去美国开会，刚一到美国，弗里希就电告实验已经证实了迈特纳的想法。玻尔立即将消息告诉了与会的物理学家们，引起了强烈的轰动，有的人连报告都没有听完就赶回去做实验。原子核裂变的实验事实很快就得到了公认。哈恩为此获1944年诺贝尔物理学奖。
核裂变的发现很自然促使人们想到链式反应的可能性。所谓链式反应就是，当中子轰击铀核使核发生了分裂时，又有新的中子产生从而再轰击别的铀核，使这一反应像链条一样一环扣一环地持续下去。费米在得到核裂变的消息后，当即提出了链式反应的概念，并预言一个重核裂成两个轻核时一定会出现多余的中子。约里奥-居里夫妇率先证实了链式反应的可能性，他们发现，链式反应速度非常之快。就在第二次世界大战爆发前两天，玻尔和惠勒指出，铀235比铀238更能发生裂变，而慢中子更能引起裂变。释放原子核能的理论和实验依据已经齐备，科学家们已经清楚地认识到，只要链式反应一开始，无比巨大的能量就会在极短的时间内爆发出来。
2.航天航空时代
1961年4月21日，苏联宇航员加加林驾着“东方1号”飞上了太空，成功地实现了人类历史上的第一次太空飞行。在加加林飞出地球的43天之后，美国实施了著名的“阿波罗计划”。阿波罗计划分三步走，第一步是 “水星计划”，即将宇航员送上太空，以测试人在太空中的活动能力。水星计划于1963年5月15日用 “水星9号”载入发射，飞行了34小时，绕地球21圈，宣告水星计划结束； 第二步是 “双子星座计划”，一是将两个航天器在太空中长时间停留可能引起的生理问题，一是将两个航天器在太空中进行对接，从而奠定登月技术的基础，1965年便实施了。第三步是 “土星计划”，即制造能将载人飞船送出地球进入月球轨道的大动力火箭，最终完成登月行动计划。1969年7月16日，阿波罗11号飞向太空，标志着人类登上月球。自阿波罗11号登月成功之后，美国又相继进行了5次登月飞行 (阿波罗12号、14号、15号、16号和17号)，共有12名宇航员登上了月球。阿波罗登月计划在人类文明史上具有划时代的意义，它首次将人类文明带进了地外空间，显示了人类文明的伟大成就，使人类真正进入了一个空间时代。
3.电子计算机与信息时代
1945年底美国研制成了世界上第一台电子计算机 (爱尼阿克，即电子数值积分计算机)，但该计算机的最大弱点便是计算程序是外插型的，需花很多时间先将程序准备好，这样便大大影响了运算速度。1949年美国数学家，冯诺意曼研制成功了离散变量自动电子计算机，标志着电子计算机进入工业生产阶段。我国在20世纪50年代末也制造出了第一台电子计算机。随着电子技术的发展，计算机也出现了数次较大的变革，电子真空管计算机是第一代，晶体管计算机是第二代，集成电路计算机和大规模集成电路计算机则为第三代和第四代。1959年，美国菲克公司制造一了第一台晶体管计算机，计算速度达到每秒几十万次。1961年，美国IBM公司生产了一台大型电子计算机，运算速度达每秒百万次。1976年美国CDC公司研制的计算机速度达每秒2.5亿次。
计算机的出现不仅在数学和科学技术研究方面发挥了智能作用，而且开辟了一个信息化时代，对人类社会的政治、经济、法律、教育等发生重大影响。信息的传输、接受和处理过程是一个社会的基本运行方式之一，计算机在这方面具有高效能和通用性，它不仅准确迅速，而且对任何信息处理都敞开大门。计算机在社会生活中发挥越来越大的作用，我们确实已经进入了一个信息时代。