（一）概述 1918年至1945年世界科学技术史的概貌。书中着重介绍了作为现代物理学两大支柱之一的量子力学的诞生及其所带来的物理学革命；介绍了在计算工具历史发展的基础上诞生第一台电子计算在人类的历史长河中，20世纪20-40 年代是一个短暂而又非同寻常的时期。
这又是一段创造奇迹的时期，科学和技术的许多方面在第一次世界大战结束到第二次世界大战爆发之间的20年时间里获得奇迹般的发展。作为现代数学基础理论三大支柱的抽象代数、拓扑学、泛函分析，溯源于19世纪末，奠基于20世纪初，而形成于两次世界大战之间。微观领域的物理学革命，也是在这一历史时期中，突破了旧量子论的10年徘徊，建立起了真正反映微观领域物质运动规律的量子力学理论体系，使人类对自然界的认识真正从宏观世界深入到微观世界。
相对论和量子力学理论的创立是20世纪上半叶物理学革命的两大战场。由科学巨匠爱因斯坦在世纪之初创立的相对论，使人类的认识由低速领域扩大到高速领域；由宏观领域延伸到宇观范围；从我们生存的三维空间到时间、空间共同构成的四维时空，人们第一次深刻认识到时间和空间的相互依赖；认识到时间和空间的相对意义；认识到时间、空间与物质运动的相互依赖，而且，这种依赖关系不仅表现在时间、空间对物质运动的依赖，还表现在对物质分布的依赖。广义相对论则在更深的层次上揭示了这种依赖关系。
相对论所揭示的高速领域物质运动的规律，为全面描述处于高速运动状态的微观粒子的运动规律打下了基础。它所揭示的质量、能量关系，还从理论上预言了物质内部蕴涵着的极大能量，预示了核能开发的可能性。
19世纪末20世纪初，自然科学有了一系列新的重大发现。
1905年，爱因斯坦1932年2 月，卢瑟福的学生查德威克宣布发现中子；1934年，费米领导的研究小组成功地利用中子轰击原子核，创造了一系列新的放射性同位素并发现了" 慢中子效应".这一效应的发现被誉为" 核时代的实际起点". 1938 年，哈恩和斯特拉斯曼经过对有关实验结果的慎密分析后指出，利用中子轰击铀核将产生" 重核裂变现象".1939年2 月，麦特纳与弗瑞士撰文解释哈恩的重核裂变实验，并指出，重核裂变的同时发生了" 质量亏损" 的现象，根据爱因斯坦质能关系式，核分裂必然伴随着巨大的能量释放。
同年，费米和其他科学家发但从理论到工程实践，从科学家的实验室到制出实物还需要进行大量的应用研究、工程研究和生产工艺等方面的研
究，要解决许多极为复杂的技术问题，而且，需要大规模有组织的
协作和投入大量的人力、物力和财力。所有这些在和平时期是很难想象的。第二次世界大战的形势促成美国下决心研制原子武器，希特勒在欧洲的法西斯暴行迫使当时世界上许多最优秀的科学家云集到美国，这些都构成了原子弹研制成功的先决条件核物理学的研究成果为核能的开发和利用、为研制原子武器奠定了基础
现了重要1941年12月6 日，在珍珠港事件的前一天，美国科学研究发展总局局长宣布了全力以赴地制造原子弹的决定。的" 链式反应" 的原理，证明在极短的时间原子内部可以释放出极大的能量。创立狭义相对论时，提出了著名的质量能量关系式E ＝MC2 ，从理论上预言了物质内部蕴涵着极大的能量1887年，赫兹1923年后，早期量子理论的困难才有了突破性进展发现了一种无法用经典理论解释的" 光电效应" 现象爱因斯坦创立相对论的过程中，量子理论的革命也已奏响了序曲。 在这一段时间里，人类尚未抚平第一次世界大战的创口，又经历了另一场规模更大、更为残酷的世界大战。历史上仅有的两次有众多国家卷入的战争，给我们的星球，给爱好和平的人们带来了深重的灾难，但也从另一角度促进、加速了科学技术的发展机的过程；对这一历史时期新能源等领域中的科学技术成就作了较为详尽的论述；还就两次世界大战给科学技术带来的影响作了较为客观的反映
20世纪的两次世界大战对科学和技术发展的影响是深远、巨大而复杂的。特别是第二次世界大战对相关应用技术和应用学科的促进，不仅仅表现在核技术和计算机技术方面，构成我们现代文明的许多中枢技术，如广播和电视使用的超短波技术、雷达技术、自动控制技术、喷气机技术、火箭技术等，也都是在前人科学研究的基础上，于20年代开始萌芽、成长，30年代先后进入了成熟阶段，第二次世界大战中开花结果的。战争还根二、从量子论到量子力学的物理学革命本改变了科学技术在人类社会中所处的地位，并使其出现了一系列崭新的特点。
二、从量子论到量子力学的物理学革命
1.物理学的几项重要发现
(1)电子的发现
电子的发现是科学家们对" 阴极射线" 长期探究的结果。早在1836年，法拉第(1791-1867)就注意到低压气体中的放电现象，并预言这种放电现象将给以后的电学研究带来很大影响
(2)伦琴发现X 射线——短波段的一种电磁波
X 射线是发自原子内部的一种高频电磁波的本质得到确定，但是，这种高频电磁波的产生机制，直到量子力
学建立之后，才获得了解释。
X 射线的发现导致一系列划时代的重大发现和新的技术学科的诞生。首先，它
直接导致放射性的发现，接着又导致X 射线光谱学、放射化学、放射医学等技术学科的产生，在后来的医学、工业、晶体结构分析方面有着广泛的应用。X 射线的发现在现代科学发展史中占重要的地位。
伦琴因发现X 射线获得1901年的诺贝尔物理学奖，诺贝尔资金是1901年开始颁发的，因此，伦琴是第一位获得诺贝尔奖的科学家。
(3)放射性的发现
X 射线是伦琴在进行阴极射线研究时发现的
1898年，居里夫人首先研究了贝克勒尔关于铀射线的报告，并重复了铀的放射性实验,她认识到铀盐的这种放射本领是铀原子的特性1898年7 月，他们终于克服种种困难，分析出了这种类似铋的物质，其放射性比铀强400 倍。7 月18日，居里夫妇把新的发现报告给法国科学院。
他们命名这种新的放射性元素为钋(Polonium），接着，居里夫妇经过几个月的不懈努力，从沥青铀矿所含的各种元素中又分析出一种新的放射性元素——镭(Radium），其拉丁语原意就是" 放射". 1898年12月，他们宣布发现镭的消息，再次轰动物理学界。镭、钋等新的放射性元素的发现动摇了当时流行的物理学、化学的经典概念
1900年4 月30日，法国化学家维拉德(1860-1934)宣布，他在放射性元素发出的射线中发现了另外一种贯穿本领极强但不被磁场偏转的射线——γ射线。1914年，卢瑟福根据晶体对γ射线的衍射实验，证明了γ射线是一种电磁波辐射。
1913至1914年间，索迪的研究证明，一切放射性元素都要变成稳定的元素铅，进一步为放射性理论提供了可靠的证据。
人们还发现，镭不仅能自发地产生辐射，而且还自发地释放出热量。卢瑟福和索迪的研究指出，这些能量是来自原子内部的，其之巨大，是化学能所无法比拟的。
放射性现象的发现和放射性理论的产生对传统观念和经典物理学的某些定律产生了巨大的冲击。放射性元素自发放出热量冲击着经典热力学定律；放射性元素可以自发辐射并转变成另一种元素，冲击着元素永恒不变、一种元素不可能变成另一种元素的传统观念。
电子的发现告诉人们，原子中还包含着更小的物质微粒；X 射线虽然是电磁波，但它似乎也只能发自原子内部，这些已经向旧的原子观发出挑战，而放射性现象的发现及放射性理论的建立，更是严重动摇了" 原子是物质的不可分的基石" 的观念。劳厄在其著作《物理学史》中指出，几乎没有任何东西象放射性那样对原子概念的变化有那
么大的贡献。物理学的这些重大发现打开了微观世界的大门，揭开了经典物理学向微观领域的现代物理学迈进的序幕
(4)光电效应现象的发现
2
.早期量子论
(1)" 紫外灾难" 和黑体辐射问题
(2)普朗克的" 能量子" 假说
3)爱因斯坦的" 光量子" 理论
4)玻尔关于原子结构的量子化轨道理论
3.量子力学的诞生与发展
(1)德布罗意的物质波
(2) 海森堡和矩阵力学
(3)薛定谔和波动力学
(4)狄拉克与相对论性的量子力学
(5)几率波、测不准关系和互补原理
三、第一台电子计算机的诞生
1.计算工具的历史发展
(1)人工计算工具的发展
(2)帕斯卡和第一台机械计算机
(4)巴贝吉的差分机和分析机
(5)物理学家的探索
(6)继电器和布尔代数
(7)霍勒瑞斯统计分析机——机电计算机的先驱
(8)继电器计算机
2.电子技术的突破
(1)爱迪生效应和" 弗莱明管"
(2)德福雷斯特制成第一个三极管
3.第一台电子计算机的诞生
(1)阿塔纳索夫的探索
(2)第一台电子计算机——ENIAC 的诞生
4.冯.诺依曼和EDVAC 机
5.图灵和" 理想计算机"
四、数学的发展
1.现代数学初创
(1)泛函分析的诞生
(2)抽象代数的兴起
2.一些颇有影响的数学学派
(1)波兰数学学派(2)哥廷根数学学派(3)法国布尔巴基学派(4)崛起的苏联数学学派
3.应用数学的发展
五、现代化学的进展
1.物理学革命对现代化学的影响
2.高分子化学与合成化学的发展
(1)合成橡胶(2)塑料的人工合成 (3)合成纤维(4)合成药品①有机合成农药②从六○六合成到" 磺胺类家族" 的出现。 ③抗生素的合成。④维生素的合成
六、核能的开发和利用
1.中子和慢中子效应的发现 2.铀核裂变和链式反应的研究3.曼哈顿工程——第一批原子弹的研制4.核聚变能和其他一些能源技术的初步研究
七、其他领域的科学技术成就及发展
(1)物性物理学的形成①磁性与低温物理特性②金属学与结晶学
(2)粒子物理学的兴起
(3)宇宙射线的研究
2.天文学的新成就
3.现代地学理论的诞生
(1)魏格纳与大陆漂移学说
(2)地质力学的建立与发展
八、两次世界大战对某些应用技术发展的影响
1.广播技术的发展
2.电视技术的产生
3.迅速发展的雷达技术
4.喷气式飞机的诞生
5.火箭的发明与运用
6.早期遥感技术
（一）概述 1918年至1945年世界科学技术史的概貌。书中着重介绍了作为现代物理学两大支柱之一的量子力学的诞生及其所带来的物理学革命；介绍了在计算工具历史发展的基础上诞生第一台电子计算在人类的历史长河中，20世纪20-40 年代是一个短暂而又非同寻常的时期。
这又是一段创造奇迹的时期，科学和技术的许多方面在第一次世界大战结束到第二次世界大战爆发之间的20年时间里获得奇迹般的发展。作为现代数学基础理论三大支柱的抽象代数、拓扑学、泛函分析，溯源于19世纪末，奠基于20世纪初，而形成于两次世界大战之间。微观领域的物理学革命，也是在这一历史时期中，突破了旧量子论的10年徘徊，建立起了真正反映微观领域物质运动规律的量子力学理论体系，使人类对自然界的认识真正从宏观世界深入到微观世界。
相对论和量子力学理论的创立是20世纪上半叶物理学革命的两大战场。由科学巨匠爱因斯坦在世纪之初创立的相对论，使人类的认识由低速领域扩大到高速领域；由宏观领域延伸到宇观范围；从我们生存的三维空间到时间、空间共同构成的四维时空，人们第一次深刻认识到时间和空间的相互依赖；认识到时间和空间的相对意义；认识到时间、空间与物质运动的相互依赖，而且，这种依赖关系不仅表现在时间、空间对物质运动的依赖，还表现在对物质分布的依赖。广义相对论则在更深的层次上揭示了这种依赖关系。
相对论所揭示的高速领域物质运动的规律，为全面描述处于高速运动状态的微观粒子的运动规律打下了基础。它所揭示的质量、能量关系，还从理论上预言了物质内部蕴涵着的极大能量，预示了核能开发的可能性。
19世纪末20世纪初，自然科学有了一系列新的重大发现。
1905年，爱因斯坦1932年2 月，卢瑟福的学生查德威克宣布发现中子；1934年，费米领导的研究小组成功地利用中子轰击原子核，创造了一系列新的放射性同位素并发现了" 慢中子效应".这一效应的发现被誉为" 核时代的实际起点". 1938 年，哈恩和斯特拉斯曼经过对有关实验结果的慎密分析后指出，利用中子轰击铀核将产生" 重核裂变现象".1939年2 月，麦特纳与弗瑞士撰文解释哈恩的重核裂变实验，并指出，重核裂变的同时发生了" 质量亏损" 的现象，根据爱因斯坦质能关系式，核分裂必然伴随着巨大的能量释放。
同年，费米和其他科学家发但从理论到工程实践，从科学家的实验室到制出实物还需要进行大量的应用研究、工程研究和生产工艺等方面的研
究，要解决许多极为复杂的技术问题，而且，需要大规模有组织的
协作和投入大量的人力、物力和财力。所有这些在和平时期是很难想象的。第二次世界大战的形势促成美国下决心研制原子武器，希特勒在欧洲的法西斯暴行迫使当时世界上许多最优秀的科学家云集到美国，这些都构成了原子弹研制成功的先决条件核物理学的研究成果为核能的开发和利用、为研制原子武器奠定了基础
现了重要1941年12月6 日，在珍珠港事件的前一天，美国科学研究发展总局局长宣布了全力以赴地制造原子弹的决定。的" 链式反应" 的原理，证明在极短的时间原子内部可以释放出极大的能量。创立狭义相对论时，提出了著名的质量能量关系式E ＝MC2 ，从理论上预言了物质内部蕴涵着极大的能量1887年，赫兹1923年后，早期量子理论的困难才有了突破性进展发现了一种无法用经典理论解释的" 光电效应" 现象爱因斯坦创立相对论的过程中，量子理论的革命也已奏响了序曲。 在这一段时间里，人类尚未抚平第一次世界大战的创口，又经历了另一场规模更大、更为残酷的世界大战。历史上仅有的两次有众多国家卷入的战争，给我们的星球，给爱好和平的人们带来了深重的灾难，但也从另一角度促进、加速了科学技术的发展机的过程；对这一历史时期新能源等领域中的科学技术成就作了较为详尽的论述；还就两次世界大战给科学技术带来的影响作了较为客观的反映
20世纪的两次世界大战对科学和技术发展的影响是深远、巨大而复杂的。特别是第二次世界大战对相关应用技术和应用学科的促进，不仅仅表现在核技术和计算机技术方面，构成我们现代文明的许多中枢技术，如广播和电视使用的超短波技术、雷达技术、自动控制技术、喷气机技术、火箭技术等，也都是在前人科学研究的基础上，于20年代开始萌芽、成长，30年代先后进入了成熟阶段，第二次世界大战中开花结果的。战争还根二、从量子论到量子力学的物理学革命本改变了科学技术在人类社会中所处的地位，并使其出现了一系列崭新的特点。
二、从量子论到量子力学的物理学革命
1.物理学的几项重要发现
(1)电子的发现
电子的发现是科学家们对" 阴极射线" 长期探究的结果。早在1836年，法拉第(1791-1867)就注意到低压气体中的放电现象，并预言这种放电现象将给以后的电学研究带来很大影响
(2)伦琴发现X 射线——短波段的一种电磁波
X 射线是发自原子内部的一种高频电磁波的本质得到确定，但是，这种高频电磁波的产生机制，直到量子力
学建立之后，才获得了解释。
X 射线的发现导致一系列划时代的重大发现和新的技术学科的诞生。首先，它
直接导致放射性的发现，接着又导致X 射线光谱学、放射化学、放射医学等技术学科的产生，在后来的医学、工业、晶体结构分析方面有着广泛的应用。X 射线的发现在现代科学发展史中占重要的地位。
伦琴因发现X 射线获得1901年的诺贝尔物理学奖，诺贝尔资金是1901年开始颁发的，因此，伦琴是第一位获得诺贝尔奖的科学家。
(3)放射性的发现
X 射线是伦琴在进行阴极射线研究时发现的
1898年，居里夫人首先研究了贝克勒尔关于铀射线的报告，并重复了铀的放射性实验,她认识到铀盐的这种放射本领是铀原子的特性1898年7 月，他们终于克服种种困难，分析出了这种类似铋的物质，其放射性比铀强400 倍。7 月18日，居里夫妇把新的发现报告给法国科学院。
他们命名这种新的放射性元素为钋(Polonium），接着，居里夫妇经过几个月的不懈努力，从沥青铀矿所含的各种元素中又分析出一种新的放射性元素——镭(Radium），其拉丁语原意就是" 放射". 1898年12月，他们宣布发现镭的消息，再次轰动物理学界。镭、钋等新的放射性元素的发现动摇了当时流行的物理学、化学的经典概念
1900年4 月30日，法国化学家维拉德(1860-1934)宣布，他在放射性元素发出的射线中发现了另外一种贯穿本领极强但不被磁场偏转的射线——γ射线。1914年，卢瑟福根据晶体对γ射线的衍射实验，证明了γ射线是一种电磁波辐射。
1913至1914年间，索迪的研究证明，一切放射性元素都要变成稳定的元素铅，进一步为放射性理论提供了可靠的证据。
人们还发现，镭不仅能自发地产生辐射，而且还自发地释放出热量。卢瑟福和索迪的研究指出，这些能量是来自原子内部的，其之巨大，是化学能所无法比拟的。
放射性现象的发现和放射性理论的产生对传统观念和经典物理学的某些定律产生了巨大的冲击。放射性元素自发放出热量冲击着经典热力学定律；放射性元素可以自发辐射并转变成另一种元素，冲击着元素永恒不变、一种元素不可能变成另一种元素的传统观念。
电子的发现告诉人们，原子中还包含着更小的物质微粒；X 射线虽然是电磁波，但它似乎也只能发自原子内部，这些已经向旧的原子观发出挑战，而放射性现象的发现及放射性理论的建立，更是严重动摇了" 原子是物质的不可分的基石" 的观念。劳厄在其著作《物理学史》中指出，几乎没有任何东西象放射性那样对原子概念的变化有那
么大的贡献。物理学的这些重大发现打开了微观世界的大门，揭开了经典物理学向微观领域的现代物理学迈进的序幕
(4)光电效应现象的发现
2
.早期量子论
(1)" 紫外灾难" 和黑体辐射问题
(2)普朗克的" 能量子" 假说
3)爱因斯坦的" 光量子" 理论
4)玻尔关于原子结构的量子化轨道理论
3.量子力学的诞生与发展
(1)德布罗意的物质波
(2) 海森堡和矩阵力学
(3)薛定谔和波动力学
(4)狄拉克与相对论性的量子力学
(5)几率波、测不准关系和互补原理
三、第一台电子计算机的诞生
1.计算工具的历史发展
(1)人工计算工具的发展
(2)帕斯卡和第一台机械计算机
(4)巴贝吉的差分机和分析机
(5)物理学家的探索
(6)继电器和布尔代数
(7)霍勒瑞斯统计分析机——机电计算机的先驱
(8)继电器计算机
2.电子技术的突破
(1)爱迪生效应和" 弗莱明管"
(2)德福雷斯特制成第一个三极管
3.第一台电子计算机的诞生
(1)阿塔纳索夫的探索
(2)第一台电子计算机——ENIAC 的诞生
4.冯.诺依曼和EDVAC 机
5.图灵和" 理想计算机"
四、数学的发展
1.现代数学初创
(1)泛函分析的诞生
(2)抽象代数的兴起
2.一些颇有影响的数学学派
(1)波兰数学学派(2)哥廷根数学学派(3)法国布尔巴基学派(4)崛起的苏联数学学派
3.应用数学的发展
五、现代化学的进展
1.物理学革命对现代化学的影响
2.高分子化学与合成化学的发展
(1)合成橡胶(2)塑料的人工合成 (3)合成纤维(4)合成药品①有机合成农药②从六○六合成到" 磺胺类家族" 的出现。 ③抗生素的合成。④维生素的合成
六、核能的开发和利用
1.中子和慢中子效应的发现 2.铀核裂变和链式反应的研究3.曼哈顿工程——第一批原子弹的研制4.核聚变能和其他一些能源技术的初步研究
七、其他领域的科学技术成就及发展
(1)物性物理学的形成①磁性与低温物理特性②金属学与结晶学
(2)粒子物理学的兴起
(3)宇宙射线的研究
2.天文学的新成就
3.现代地学理论的诞生
(1)魏格纳与大陆漂移学说
(2)地质力学的建立与发展
八、两次世界大战对某些应用技术发展的影响
1.广播技术的发展
2.电视技术的产生
3.迅速发展的雷达技术
4.喷气式飞机的诞生
5.火箭的发明与运用
6.早期遥感技术