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  • 野生鸟类之友——奥杜邦协会

    1905年9月20日这一天,全美奥杜邦协会正式宣布成立。快速预览

    奥杜邦协会观鸟活动科学史

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    野生鸟类之友——奥杜邦协会

    奥杜邦协会观鸟活动科学史

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    人类有组织的观鸟活动发端于20世纪初,起源最早、影响力较大、最受好评的观鸟组织有3个,全美奥杜邦协会就是其中之一。


    全美奥杜邦协会始建于1905年,是一个非盈利的环境保护组织。它致力于科学、教育,推动平民百姓肩负环境保护的使命。这个组织的创立,涉及鸟类研究史上的两位世界级著名人物:一位是协会的组织者乔治波尔多格林尼尔;另一位是协会的命名者,美国鸟类学家、自然主义者、著名鸟类画家约翰詹姆斯奥杜邦。


    奥杜邦自小就对大自然和野生动物感兴趣,这一爱好让他的生活屡屡陷入艰难,在最困难的时候,奥杜邦带着自己的画作来到伦敦,在这里印刷并出版了他的第一批画作。生物学家达尔文看过他的画作后,大为感慨。奥杜邦一举成为了举世闻名的“爱鸟之王”,也被世人尊为“鸟类精品画作之王”。


    全美奥杜邦协会的另一位关键人物格林尼尔是美国自然学家、矿物学家和探险家,是《森林与河流》杂志创立者与编辑。1886年,他在美国黄石公园的考察经历促使他建立一个皆在保护野生鸟类的组织——“全美奥杜邦协会”。


    1905年9月20日这一天,全美奥杜邦协会正式宣布成立。协会有两项经典工作即每年12月的“圣诞数鸟活动”和候鸟的研究与保护。在全美奥杜邦协会的促进下,1916年8月美国与加拿大签署了世界上第一个“候鸟条约”(《美加候鸟保护条约》)。


    现如今,世界上已经把保护鸟类看做一个国家文明进步的标志。如何观鸟、善待鸟、尊重鸟、爱护鸟,既表现出一个国家的文明高度,又说明了社会进步的程度。


    转载于《科学历2018科学史上的今天》,由科学π工作室出版。

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  • 揭开费马大定律之谜

    费马大定律向人们整整挑战了358年,直到1994年9月19日,怀尔斯揭开了费马大定律之谜,成为登上这个数学顶峰的第一人。快速预览

    费马大定律怀尔斯科学史

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    揭开费马大定律之谜

    费马大定律怀尔斯科学史

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    费马大定律向人们整整挑战了358年,直到1994年9月19日,怀尔斯揭开了费马大定律之谜,成为登上这个数学顶峰的第一人。


    给世人出这道难题的是皮耶·费马。有一天,费马读到了“毕达哥拉斯定理”,他把这个定理稍加改造,用n次方代替平方,他想,能不能找到一个不是0的自然数,它的n次方等于另外两个自然三个月n次方的和呢?“当n大于2时,这是不可能的,于是,我确信发现了一个美妙的证法,可惜这里的空白太小,写不下了。”就这样,费马把这个谜留给了后人。


    费马之后的一百年过去了,欧拉首先获得了一点突破,他证明出了n=3和n=4时,无自然数解。之后又过了近百年,直到索菲出现,她找到了一种创新的方法,可以证明n等于素数时,在100以内方程几乎无解。后来狄立希和勒让德利用索菲的方法,分别独立地证明了n=5的情况。索菲之后,又过了一百年。让人竟想不到的是,第二次世界大战之后,一对日本青年谷山和志村提出的“谷山-志村猜想”竟然成为破解费马大定律的关键。


    1984年,在德国黑森林的一个小镇,有数学家提出“谷山-志村猜想”一旦成立,费马大定律也就被证实了。经过多年潜心研究,英国的怀尔斯终于取得突破。1993年6月,在剑桥大学数学学会上怀尔斯公开了他的成果。讲座分三次进行,分别是模形式、椭圆曲线和伽罗华表示论。怀尔斯沉浸在成功的喜悦之中,但他万万没有想到,在他200页的稿件中竟然有一处小纰漏。1994年9月19日这一天,终于再度现出了曙光,怀尔斯突发奇想终于彻底证明了费马大定律。沿着怀尔斯的足迹,破解费马大定律的后人像井喷一样蜂拥而出。


    转载于《科学历2018科学史上的今天》,科学π工作室出版。



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    费马大定律(Fermat's Last Theorem):又被称为“费马最后的定理”,由17世纪法国数学家皮耶·费马提出。


    当整数n>2时,关于x,y,z的方程xn+yn=zn没有正整数解。


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  • 暗物质探索——丁肇中

    2014年9月18日,丁肇中研究组的研究结果发表在《物理评论通讯》杂志上。这项成果是半个世纪以来人类在探索暗物质上的一个非常重要的进展...快速预览

    他做事严谨,对错误零容忍,自己一丝不苟,也要求他人一丝不苟;他不畏多数,不怕讥讽,不迷权威。他就是科学界有“科学沙皇”之称的丁肇中。


    著名的华裔美籍实验物理学家丁肇中,1936年1月生于美国密歇根州安娜堡,祖籍中国山东省日照市。1974年,在他38岁的时候,因发现宇宙新粒子——“J粒子”获得诺贝尔物理学奖。始终位居高能物理实验研究最前沿的丁肇中,在他58岁的时候,又开始了一个难度更高的征程——探索宇宙暗物质。


    这是一个雄心勃勃的目标,也是一项艰难的工程,更是一个往里“砸”大钱的计划。为实现这一目标,实验室要搬到国际空间站,仪器要具有世界级的最高灵敏度,但结果却并不一定看好。近20多年来,他率领着来自16个国家的数百位科学家,一边寻找着看不见摸不着的暗物质粒子,一边抵抗着某些科学家的冷嘲热讽。


    实验的准备过程艰巨而漫长,在丁肇中的死命坚持下,NASA终于把他们的阿尔法磁谱仪送上了天。2013年3月,在美国科学促进会上,丁肇中作为麻省理工学院研究团队的领衔人和发言人,正式对外宣布,阿尔法磁谱仪发现了弱相互作用的大质量粒子WIMP存在的证据。



    2014年9月18日,丁肇中研究组的研究结果发表在《物理评论通讯》杂志上。这项成果是半个世纪以来人类在探索暗物质上的一个非常重要的进展,它不仅显示了暗物质存在的新证据,而且也为这项艰巨的研究计划找到了一个突破口,证明这一探索手段是可行的,因而给人以极大的鼓舞,由此掀起了暗物质研究的热潮。


    转载于《科学历2018科学史上的今天》,科学π工作室出版。


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    暗物质(Dark Matter):是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质,它可能是宇宙物质的主要组成部分,但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力的现象可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。现代天文学通过天体的运动、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中,其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型(ΛCDM模型)可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%。


    目前一种被广泛接受的理论认为,组成暗物质的是“弱相互作用有质量粒子”(weakly interacting massive particle, WIMP),其质量和相互作用强度在电弱标度附近, 在宇宙膨胀过程中通过热退耦合过程获得目前观测到的剩余丰度。此外,也有假说认为暗物质是由其他类型的粒子组成的,例如轴子(axion),惰性中微子(sterile neutrino)等。


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  • 人工合成牛胰岛素及其历史地位评价

    谁也没有想到,经过6年多的艰苦工作,中国科学院生物化学研究所等单位共同迈出了关键的一步:人工合成结晶牛胰岛素实验成功。这是当时人工合成...快速预览

    人工合成牛胰岛素及其历史地位评价

    糖尿病人工合成牛胰岛素诺贝尔奖科学史

    颗粒在线 | 3天前

    在人体十二指肠旁边,有一条长形的器官,那就是胰腺。胰腺中,散布着许许多多的细胞群,叫做胰岛。当胰岛中的β细胞受到比如葡萄糖、乳糖、胰高血糖素等刺激,就会分泌一种蛋白质激素——胰岛素。人的胰腺每天产生1到2毫克胰岛素,一旦不足,就会引起代谢障碍,尤其是葡萄糖不能被有效地吸收,过多的糖随尿排出——这就是糖尿病的由来。


    事实上,胰岛素的发现不仅是糖尿病历史上,也是整个医学史的里程碑。1889年,德国的敏柯斯基(OskarMinkowski)首次发现了胰脏和糖尿病的关联后,就不断有人尝试分离胰脏的“神秘内分泌物质”,陆续地,也有报导指出胰脏的萃取物具有降血糖的作用——但不是效果不够好,就是副作用大,都没有得到同行的认可。


    尽管早早被人类发现,但胰岛素的作用多样,结构复杂,迟迟不能完全为人类了解。真正的纯化及结构决定,要到1955年,才由英国剑桥大学的弗雷德里克·桑格用生物降解和标记方法确定了第一个活性蛋白质——牛胰岛素分子的氨基酸连接顺序(一级结构)。尽管如此,人工合成胰岛素还是一件很难完成的课题,50年代末期,英国著名的《自然》杂志曾刊发一篇文章预测:“人工合成胰岛素还有待于遥远的将来。”这几乎是当时所有主流科学家和学术界的一致观点。



    然而,谁也没有想到,经过6年多的艰苦工作,中国科学院生物化学研究所等单位共同迈出了关键的一步:人工合成结晶牛胰岛素实验成功。这是当时人工合成的具有生物活力的最大的天然有机化合物。这一天是1965年9月17日,中国成为第一个合成蛋白质的国家。这一天无疑是值得我们铭记的!值得我们骄傲的!但是这个课题项目的完成过程却充满了困难和坎坷,并不亚于原子弹和氢弹的研究。尤其是当时我国生命科学才刚刚开始发展,还很不成熟的情况下,完成了这样一个具有世界性影响力的课题,无疑是值得我们好好探究和挖掘的。那么让我们来回顾一下整个人工合成牛胰岛素课题的进程吧:


    1958年12月底,我国人工合成胰岛素课题正式启动。课题启动后,中国科学院生物化学研究所考虑到工作难度、工作量问题,先后请求与中国科学院有机化学研究所、北京大学化学系有机教研室合作。北京大学同意了加入合作,抽出了人员来参与研究。北京大学的邢其毅教授、张滂教授和陆德培等4位青年教师、季爱雪等4位研究生一起,带领有机专业的十多名应届毕业生展开研究;上海生化所则建立了由邹承鲁、钮经义、曹天钦、沈昭文等人分别负责的5个研究小组,他们也各带了一批年轻的科研人员,分头探路。由此,这场人工合成胰岛素的奋战,也被称为“大兵团合作”。后来,经过上海生化所所长王应睐的提议,这种费钱、费力而不讨好的合作研究方式告一段落。


    当时的蛋白质研究正是世界生物化学领域研究的热点,甚至被视作“破解生命之谜的关节点”。作为蛋白质的一种,胰岛素由胰腺的胰岛乙细胞分泌,由A、B两条肽链,共26种51个氨基酸组成。虽然看上去只有26种,而且一共只有51个氨基酸,应该是比较好合成的,但是难度就在于这51个氨基酸的分布和排列,如何构型。这些都是极为繁杂和具有挑战的。为此,我国的研究人员把这个复杂的步骤拆分出三块来,概括起来,整个研究过程其实可以分成三步:第一步,先把天然胰岛素拆成两条链,再把它们重新合成为胰岛素,研究小组在1959年突破了这一关,重新合成的胰岛素是同原来活力相同、形状一样的结晶;第二步,合成胰岛素的两条链后,用人工合成的B链同天然的A链相连接——这种牛胰岛素的半合成在1964年获得成功;第三步,经过考验的半合成的A链与B链相结合。这样在工作量上虽然大大增加,但是51个氨基酸的排布被拆分成十几个十几个这样子的氨基酸排布,这无疑是大大降低了合成的难度。


    纵然如此,整个实验还是有一些难点和障碍,其中如何将A链和B链组合起来就是一个问题。为此,研究人员将重点放在了解决“如何使A链和B链通过氧化重新组合起来”上。参与当时课题实验的邹承鲁院士分析道:“胰岛素是由两对二硫键联结的两条肽链组成的。除链间二硫键外,在A链上还有一对链内二硫键。因此,在工作初期,曾考虑了三种合成方案以供选择。其中最为现实可行的方案是分别合成A链和B链,然后通过巯基的氧化使两条链正确组合。当时我的任务是摸索胰岛素分子先经过还原、分离纯化之后的A链和B链是否能通过氧化重新组合形成天然的胰岛素分子。这一问题是胰岛素人工全合成成功的关键。”为了氧化被还原的肽段,研究组人员历经艰辛,最终发现了不使用氧化剂而使氧化反应在低温下由空气缓慢完成的方法。这使肽链获得10%的活力恢复,由于肽链能以不同比例组合,巯基间形成二硫键的可能性是数不胜数的,在理论上应该说是无穷的。因此所得的10%的产率大大超过了巯基间随机配对可能得到的产率。其结果暗示着胰岛素的天然结构是其所有可能结构中最稳定的一个。接下来便是具体合成两条肽链了,尽管当时已有了一些保护基团和去除这些基团的方法,但每种蛋白都有其独特的性质,具体问题需具体对待,因此肽链的合成远非是一种成熟的常规的技术,对活泼的侧链基团而言,必须小心地保护它们以防它们参与肽链的延伸反应而形成分叉的肽链。但在必要时,却又要去掉这些保护基团,才能成功地合成所需的胰岛素肽链。因此这又是一个难点,但是研究小组最终还是攻克了这一难关。最后,通过小鼠惊厥实验证明了纯化的人工合成胰岛素确实具有和天然胰岛素相同的活性。


    合成过程中,研究人员向人工合成的牛胰岛素中搀入了放射性14C作为示踪原子,与天然牛胰岛素混合到一起,经过多次重新结晶,得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶,证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体,它们是同一种物质。随后,由中国科学院生物生化研究所副所长曹天钦主持起草了论文,将这一重要科学研究成果首先以简报形式发表在1965年11月的《中国科学》杂志上,1966年4月,全文发表。以上就是整个牛胰岛素合成的过程,看似简单,实则非常艰辛。



    谈到整个牛胰岛素的合成在中国科技界的地位,其意义当然是极为重要。在最近的新中国六十周年科技大事件评选中,牛胰岛素的合成成为了新中国四大发明之一。仅次于袁隆平的杂交水稻和汉字激光照排,前两项发明是具有划时代意义,并且应用相当广泛,许多普通百姓都知道这两项发明。而牛胰岛素的合成则完全是学术上的巨大成功,在整个生物科学领域和世界性的范围内都有重大的影响。人工牛胰岛素的合成,标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途中,迈出了关键性的一步,其意义与影响是巨大的。这是人类有史以来第一次人工合成有生命的蛋白质。


    但是,虽然牛胰岛素的人工合成具有重大的学术价值和意义,可是其应用性并不广泛,实际使用价值也不高。担任过人工合成胰岛素课题北大研究组长张滂甚至认为“人工合成胰岛素没有任何应用价值,人工合成的价格很贵,而今用的胰岛素都是用生物方法合成。”那么为什么这样一个应用基础薄弱的学术成果却能在民间有巨大的影响力呢?这不得不提及本次成果与诺贝尔奖的渊源,可以说人工合成牛胰岛素是中国人在科学学术上离诺奖最近的一次。不但在当时寄予了很多人们的希望,直到现在还是依旧有很多人讨论合成牛胰岛素这一重要成果为何与诺奖擦肩而过。本文也结合当时的历史背景在这里分析一下为何牛胰岛素合成最终未能获得诺贝尔奖的一些原因。


    对于没有拿到诺奖的原因,现在在众多说法中颇有影响力的是:每次诺奖最多只能授予三人,但中国一下子报了十几个,平衡了半天至少也得上四人,所以就没有得奖。于是多少年来国人对此“痛心疾首”。但是,首先事实的确是如此么?其次,撇开其他因素,这项研究工作真的有资格拿到诺贝尔生理学或医学奖或者化学奖吗?我觉得可以从以下几个角度上去分析:


    其一,从有机合成的角度上来讲,牛胰岛素是一种由58个氨基酸残基组成的多肽。在中国化学家把它人工合成出来之前,美籍化学家Vincent du Vigneaud已经在世界上第一个合成出了一种由8个残基组成的,具有生物活性的多肽——催产素。与Vincent du Vigneaud相比,中国科学家在合成牛胰岛素的方法上并没有本质上的突破和创新,所以这也就从根本上决定了我国的工作是不可能被授予诺贝尔奖的!反之,美国化学家Robert Bruce Merrifield由于发明了多肽的固相合成方法,这在方法学上是一个重大的突破,所以他获得了1984年的诺贝尔化学奖。由此可见:诺奖最看重的是方法本质上的突破和创新。


    其二,从生理学的角度上来讲,牛胰岛素也不是第一个人工合成的具有生物活性的多肽或者蛋白。在它之前,介于牛胰岛素和催产素分子量大小之间的其它多肽也已被合成出来;在它之后,分子量更大的多肽也陆续被人工合成出来了。所以合成牛胰岛素并不是说前无古人,后无来者,它的重要性还没有达到必须授予诺贝尔奖的地步。


    第三,从当时的背景上来看,毕竟是处于“文革”期间,真正的科学研究被压制,许多科学研究工作者们收到牵连。但这并不妨碍当时的领导利用胰岛素合成在西方的名气大做文章。有些从未参与胰岛素具体工作的人自己挤到前面,或被领导推至前台。举个例子,1973年,中国与美国的互访成为可能。同年,一个生物化学家代表团访美。当年的胰岛素协作组长,此时在名义上仍是上海生物化学研究所所长的王应睐教授被任命为副团长,而一个在胰岛素化学合成即将结束时才刚毕业参加工作的人,由于某些原因,被指定担任团长。可以说当时人人都想参与进来,各种利益错综复杂,这也是妨碍此项工作获得诺贝尔奖的关键。


    当然以上几点也只是一个猜测和分析,关于最终未能获得诺贝尔奖,北大研究组长张滂教授也曾解释,“中国没有因人工合成胰岛素获得诺贝尔奖,不过也没有其他国家因为合成胰岛素而获奖。”这句话可谓是一语中的,诺贝尔奖的要求之一是“必须完全创新”,而人工合成牛胰岛素的研究中,合成技术是已知的、没有创新的方法,自然无缘诺贝尔奖。


    以今天的眼光回望,或许这项研究被赋予更多的是象征意义。但是我们依旧无法否认人工合成胰岛素在新中国科技史上的地位,它不仅仅是最接近诺贝尔奖的一项成果,是生命科学史上的一个里程碑,更重要的是在当时的历史条件和背景下,这样一个科学项目的成功带给人民群众的信心并传播了科学的影响力。最终使得在那个动荡的十年,中国的科学研究还是得以延续和进步,从而为之后我国的生命科学领域乃至整个科学研究奠定了基础。



    参考文献

    [1]陈江:中国在60年代的人工合成牛胰岛素研究没有获得诺贝尔奖的真正原因 / 方舟子的博客http://blog.sina.com.cn/fangzhouzi 

    [2]邹承鲁:关于人工合成胰岛素的回忆 / http://www.bioon.com/biology/Class422/950.shtml

    [3]新中国科技60年 /《环球科学》/ 中国科技报研究会 2009年第10期

    [4]薛攀皋: 关于向诺贝尔奖委员会推荐我国人工合成牛胰岛素成果的历史真相

    http://hi.baidu.com/antipseudoscience/blog/item/83648e8fabb893fa513d92d8.html

    [5]百度百科 / http://baike.baidu.com/view/275376.htm?fr=ala0


    本文系颗粒在线转载于网络,原文出自:施雨,生命科学学院生命科学,人工合成牛胰岛素及其历史地位,2014年03月04日。

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  • “百年星舰”计划——反物质动力星际飞船

    2012年9月16日,是在美国休斯敦举行的天文学国际研讨会的最后一天。在这次会议上,“百年星舰”计划正式出台。大会名誉主席、前总统克林...快速预览

    “百年星舰”计划——反物质动力星际飞船

    美国国家航空航天局百年星舰反物质动力星际飞船科学史

    颗粒在线 | 4天前

    2010年10月,在旧金山召开的一次会议上,美国国家航空航天局(NASA)加州艾姆斯研究中心主任西蒙彼得沃尔顿道出了一项政府的超级机密——“百年星舰”计划。这项计划的最终目标是要在100年内,打造一艘载人恒星际飞船,飞往另一个恒星系统。


    根据估计,完成这次星际航行,至少也得19000年。这意味着人类在旅途上要经过600-2700代的繁衍更替,这是难以想象的。


    2012年9月16日,是在美国休斯敦举行的天文学国际研讨会的最后一天。在这次会议上,“百年星舰”计划正式出台。大会名誉主席、前总统克林顿在开幕词中说:“我很兴奋,我们有机会作为未来宇航技术的领路人,并重新构想我们的未来。我只希望100年后,我们能够起航。”



    在所有这些想到的因素中,最大的挑战还是集中在“能源”上,它是太空飞行所需一切的最根本保障。人类的常规能源不能满足星际航空需求,于是人们想到了反物质能源。然而,反物质能量的产生、利用和储存,却成为一项最大的挑战。


    反物质的潜能极大,与同样密度和数量的普通光子束流相比,由于正反物质湮灭后,全部质量都化作能量释放,这种能源的效率最高,比核电站产出的能量效率高出1000倍,比核聚变能高出300倍,所以反物质有“第四代核能”之称。在恒星际航行中,除了就地吸收来自伽马射线暴的反物质粒子以外,人类也可以制造反物质。然而,目前这个量还太小,用于“百年星舰”计划它只能算是个起步。


    “百年星舰”计划要解决的难题很多,听起来实现这项计划很遥远,但百年之计就始于足下。


    转载于《科学历2018科学史上的今天》,科学π工作室出版。


    科学小讲堂


    反物质动力星际飞船(Antimatter Powered Starship):科学家发现反物质可以提供密度最高的能量源,非常适合于进行恒星际航行。该反物质反应释放能量是自发性的,不需要任何复杂的反应堆系统或者笨重的启动程序进行诱导反应的进行。一种反物质火箭动力系统的可能性技术涉及到施温格电子偶产生的量子效应,目前我们通过实验探索到宇宙中所有已知形式的能量,宇宙可被准确描述为是一种量子场域。每个真空行为的模式就像一个简谐波振动发生器,简谐振动的量子机械属性是基态波动的展现,作为海森堡不确定性原理的一个结果。当反物质不断积累到足够的量时,宇宙飞船就有了返航时的燃料供应,以满足回程时加速段和减速段的动力需求,科学家认为这是一种未来用于人类恒星际航行探索的可能方法。


    本文系颗粒在线根据网络资源整理编辑。

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  • 蒸汽机车之父——史蒂文森

    1830年9月15日是英国有史以来最辉煌的一天,也是史蒂文森最风光的一天。这一天,被称为英国首条大动脉的一条铁路宣布建成,它起自利物浦...快速预览

    史蒂文森蒸汽机车之父科学史

    浏览量 14 颗粒在线 | 6天前

    蒸汽机车之父——史蒂文森

    史蒂文森蒸汽机车之父科学史

    颗粒在线 | 6天前

    1781年,乔治·史蒂文森出生在一个英国的矿工家庭,由于家境贫寒,直到18岁时还是一个文盲。青年时候的史蒂文森,生活过得也不顺利。为了维持生计,他先后辗转多地打工。此时的他感受到受教育的重要性,于是白天在矿上干活,晚上进入夜校学习。


    1810年,在他29岁的时候,凭着平时的观察与经验,他顺利修好了煤矿水泵的发动机。经过几年试验,在1814年,他制成了第一台矿用蒸汽机车。这是世界上第一辆用“凸缘铁轮”在轨道上行走的机车。它一边行驶一边冒着蒸汽,不时还喷出火花来,人们把它们叫做“火车”。


    经过了十多年的改进,史蒂文森在儿子罗伯特的协助下,终于成功设计制造第一辆载人的蒸汽机车,并给它命名“旅行者号”。首辆蒸汽机车试验成功,史蒂文森大受鼓励。在1826年,史蒂文森创建了自己的公司与建造厂,先后制造了多列改进后的新型机车,世界上第一次大规模的蒸汽机车的表演闪亮登场了。



    1830年9月15日是英国有史以来最辉煌的一天,也是史蒂文森最风光的一天。这一天,被称为英国首条大动脉的一条铁路宣布建成,它起自利物浦,终点到达曼切斯特。从这一天开始,蒸汽机车正式步入英国的历史,成为英国工业革命时期的里程碑事件。史蒂文森从此担任了英国铁路系统的总工程师,英国进入了铁路运输的大发展时代。


    史蒂文森从18岁目不识丁开始,成为世界蒸汽机车的创始人。继而成为世界著名铁路机车工程师与铁路大规模建设的开创者。


    转载于《科学历2018科学史上的今天》,科学π工作室出版。


    科学小讲堂


    蒸汽机车(Steam Locomotive):是利用蒸汽机,把燃料(一般用煤)的化学能变成热能,再变成机械能,而使机车运行的一种火车机车。1814年,英国人乔治·斯蒂文森发明了第一台蒸汽机车,从此开始,人类加快了进入工业时代的脚步,蒸汽机车成为这个时代文化和社会进步的重要标志和关键工具。


    本文系颗粒在线根据网络资源整理编辑。

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  • 洪堡学者的由来

    亚历山大·冯·洪堡(Alexander von Humboldt),1769年9月14日生于德国柏林,德国著名的自然地理学家和博物学家...快速预览

    洪堡洪堡学者德国科学史

    浏览量 17 颗粒在线 | 7天前

    洪堡学者的由来

    洪堡洪堡学者德国科学史

    颗粒在线 | 7天前

    亚历山大·冯·洪堡(Alexander von Humboldt),1769年9月14日生于德国柏林,德国著名的自然地理学家和博物学家,近代气候学、植物地理学、地球物理学的创始人之一,是19世纪的科学界中最杰出的人物代表之一。



    怀揣一颗赤诚的好奇心,洪堡走遍了西欧、北亚和南、北美洲,凡是足迹所到之处,高山名川无不登临,奇珍异草无不采集。其涉猎范围非常广泛,包括天文地理、地形地貌、生物植被、矿石矿产等等。先后发表了著作《1799~1804年新大陆热带区域旅行记》30卷,《新西班牙王国地理图集》(1810年),《植物地理论文集》(1805年)和《中央亚细亚》3卷以及毕生大著《宇宙》。


    洪堡的成就不局限于科学考察成果方面,他对于科学理论方面也颇有贡献。他根据前人和自己所测定的世界各地温度,于1817年绘制了第一张全球等温线图,使得同纬度各地的气候得以相互比较,海洋气候和大陆气候的差别才因此得以显现。


    洪堡还对东方科学文献进行了详尽的研究。其对于东方的文化,尤其是中国的文化,有极高的评价。他还积极推广科学知识,他曾提议世界各国广泛建设气象台和地磁台,并被多国采纳。


    同时,洪堡还是一位资产阶级的人道主义者。他认为不同人种无论黄种、白种和黑种人同属于一科,倡导人人平等,人无高低贵贱之分,极其有力地驳斥了当时风靡一时的书籍《人种的不平等》,该书倡导白种人为优等民族的邪说。


    洪堡终身未娶,倾尽一生都奉献给了热爱的科学事业。1859年5月6日,洪堡因中风逝世于德国柏林,终年90岁。


    洪堡不仅仅是德国的瑰宝,像他这样能高瞻远瞩、抱宝怀珍的一流科学家,实亦世界之瑰宝。


    为了纪念德国伟大的科学家亚历山大·冯·洪堡,于1860年在德国柏林建立了洪堡基金。1923年之前,洪堡基金仅资助德国学者到外国进行科学考察,1925年后,这项基金转为支持外国科学家和博士研究生在德国学习。1945年,洪堡基金会停止了活动。直至1953年12月10日,根据原洪堡学者的倡议,洪堡基金会由联邦德国再次建立(具备法人资格),办公地点设在德国波恩市巴德·哥德斯堡。


    洪堡基金会在世界上享有盛誉,每年为2000余名来自全世界的青年学者提供资助。迄今为止,洪堡基金会已经向140多个国家的2.8万名科学家和学者提供了研究资助,其中50多名洪堡学者成为诺贝尔奖获得者。


    中国学者也是德国洪堡基金会资助的最主要外国学者群体之一,从1953年到2017年间,先后有2170名中国学者获得洪堡基金会各类奖学金资助,包括中国科学院前院长路甬祥、教育部前副部长韦钰、中国科学院生物物理所陈霖院士以及水利行业第一位获得洪堡基金资助的学者王兆印博士等。


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    洪堡基金会(简介)


    洪堡基金会既为刚踏上科研道路的年轻博士后,也为已有一定声望的专家学者提供赴德的资助,以此来促进德国学者和外国学者间的合作。


    提供给博士后的奖学金项目是针对那些获得博士学位不超过4年,刚踏上学术研究道路的杰出外国学者,洪堡基金会希望借此为他们提供在德国长期从事科研的机会。


    奖学金项目由洪堡基金会和德国的科研机构共同运作。申请人应自选科研题目和科研机构并独立制定研究计划。洪堡基金会每年大约提供600个洪堡科研基金名额(博士后及知名学者)。资助的额度为每月2250欧元。


    2007年起,洪堡基金会每年还向来自美国、俄罗斯和中国的,且具有领导才能的未来领袖人才颁发10份德国总理奖学金。申请人可自选德国院校,完成各自制定的研究计划。该资助的目的是让这些有领导潜力的人才在事业开始阶段就有机会在德国开展长期的学习。


    针对中国申请人的申请截止日期请查看洪堡基金会的网站(以材料到达洪堡基金会的时间为准)。


    更多关于洪堡基金会的资助项目请见洪堡基金会的主页:

    http://www.humboldt-foundation.de/web/programmes.html

    关于德国联邦总理奖学金的信息请查看:

    http://www.humboldt-foundation.de


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  • 地震,真的能够预测吗?

    1984年9月13日,日本地震研究权威人士、九州大学教授真部先生收到我国山东省平原县农技中学一位教师给他的信。信中说,在9月份头两...快速预览

    地震预测日本宋松

    浏览量 20 颗粒在线 | 7天前

    地震,真的能够预测吗?

    地震预测日本宋松

    颗粒在线 | 7天前

    1984年9月13日,日本地震研究权威人士、九州大学教授真部先生收到我国山东省平原县农技中学一位教师给他的信。信中说,在9月份头两周,日本将发生里氏6级左右的地震。


    9月14日,日本东京、京都一带果真发生了一场6.9级地震。当真部教授把这封中国一名普遍中学教师的来信向外界公布后,日本新闻界也“地震”了,全日本的新闻报刊都登载了这封信,英美通讯社将消息播向全世界。


    这位被国外报纸誉为“地震科学家”的中学教师就是宋松。


    宋松是在唐山大地震后开始探索地震奥秘的。地震造成的巨大损失,久久震撼着他的心,怀揣一种为人类解除地震灾害的责任心和义务感,促使他走上了业余研究地震之路:他决心通过观察云霞测报地震。八年来,他先后攻读了地质、气象学方面的几十种专著,长期坚持观察云霞,绘制了上万张云图,终于掌握了云霞与地震的对应规律。他先后向有关单位预报地震五十多次,对应率在70%左右。


    1984年9月3、4日,他根据观察到的地震云分析,经周密计算后,向真部教授作了预报,结果与预报情况完全吻合。如此全面、准确的预报,在观云测震的历史上是罕见的。真部教授真诚地表示,在研究地震云方面要向中国学习。


    (此段内容节选于人民网资料)



    一说起地震,大家可能都很害怕,地震悄无声息地出现在我们的周围。很多人可能会有疑问:地震真的能预测吗?如果不能预测,那为什么还有这么多人在从事这项工作呢?


    作为非地震学专业的小编,不禁发问:这位中国的宋松老师真的掌握了准确预报地震的方法吗?


    自1949年建国以来,我国相继发生了察隅大地震(西藏,1950年8月15日,8.5级),邢台大地震(河北,1966年3月8日,6.8级),通海大地震(云南,1970年,1月5日,7.7级),海城大地震(辽宁,1975年2月4日,7.3级),唐山大地震(河北,1976年7月28日,7.8级),澜沧、耿马大地震(云南,1988年11月6日,7.6级、7.2级),汶川大地震(四川,2008年5月12日,8.0级),玉树大地震(青海,2010年4月14日,7.1级)。每一次大地震都会给发生地带来毁灭性的打击,也都会在中国灾难史上留下沉重的一笔。


    如果宋松老师真的能够通过观测云霞来观测地震甚至准确预报地震,那为什么他却未能通过一己之力让自己的同胞们逃躲过一次又一次的地震灾难呢?


    除此之外,众所周知,日本是一个地震频发的岛国国家,日本平均每年约发生一万多次地震,有震感的地震平均每天约有4次。在地震如此高频多发的国度中,偶然一次“准确地”预测到日本将会于未来两周内发生地震也就不足为奇了。


    因此,关于宋松老师能够通过观测云霞来准确预测地震的发生这件事件是存在很多疑虑的。


    能否准确预测地震?这一直是科学界长期存在争议的话题。为此,小编整理了一篇方舟子撰写的关于地震的文章:科学大争论——地震能否准确预测?该文通过回顾近现代中世界各国在地震预测方面的所做的工作,以科学的角度,理性地分析了地震能否准确预测这个问题。欢迎感兴趣的读者们进行查阅。



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    地震在不同权威书籍中的释义。


    1、【汉语词典】

    地震:指地球表面的振动。分天然地震和人工地震。天然地震分为地壳构造活动引起的构造地震,火山爆发引起的火山地震,岩层崩塌陷落造成的塌陷地震。人工地震指工业爆炸、核爆炸等人为方法引起的地震。


    2、【维基百科】

    地震:为地球表面或内部的振动造成的地面振动,可由自然现象如地壳突然运动、火山活动及陨石撞击引起,亦可由人为活动如地下核试验造成。历史曾记载的灾害性地震主要由地壳突然运动所造成,地壳在板块运动的过程中累积应力,当地壳无法继续累积应力时破裂释放出地震波,使地面发生震动,震动可能引发山泥倾泻甚或火山活动。如果地震在海底发生,海床的移动甚至会引发海啸。


    3、【百度百科】

    地震:地震又称地动、地振动,是地壳快速释放能量过程中造成的振动,期间会产生地震波的一种自然现象。地球上板块与板块之间相互挤压碰撞,造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂,是引起地震的主要原因。


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  • 集成电路之父——基尔比

    1958年9月12日,美国物理学家杰克·基尔比宣布发明了世界上第一块集成电路,这个特殊的装置揭开了人类二十世纪电子产业革命的序幕,同时...快速预览

    你可能从未听过他的名字,但你每天的生活都离不开他的发明。他就是“集成电路之父”——杰克·基尔比(Jack Kilby)。


    1958年9月12日,美国物理学家杰克·基尔比宣布发明了世界上第一块集成电路,这个特殊的装置揭开了人类二十世纪电子产业革命的序幕,同时也宣告了全新数字时代的来临。



    也许,你感觉不到那个遥远的秋日有多么的重要。那么,请认真打量你眼前的电脑,小巧、轻便,安静地等候着随时为你服务。可是,在计算机诞生之初,它只是个存在于实验室的庞然大物。假如电子技术止于电子管,恐怕我们就不能拥有今天的便捷生活。


    杰克·基尔比,美国物理学家,1923年11月8日生于密苏里州杰裴逊城。1947年获伊利诺大学理学士学位,1950年获威斯康星大学理科硕士学位。1947~1958年任全球联合公司设计负责人。1958~1970年任德克萨斯仪器公司助理副经理。1978年后任德克萨斯农工大学教授。基尔比在集成电路方面获50项专利。2005年6月20日因癌症在德州达拉斯市逝世,享年82岁。他死后,其照片与爱迪生等一起悬挂在美国国家发明家荣誉厅内。


    由于在电子技术领域的特殊贡献,基尔比相继获得巴伦坦奖章、萨尔诺夫奖章、美国国家科学奖章、V.K.兹沃雷金奖章和伊利诺大学迪斯廷校友奖等。2000年,77岁高龄的基尔比因集成电路的发明被授予诺贝尔物理学奖。这是一个迟来42年的诺贝尔物理学奖。这份殊荣,因为获奖时间相隔愈久,也就愈能突显出成就的伟大之处。


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    集成电路(Integrated Circuit):是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。


    集成电路的发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。


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  • 现代直升机之父——西科斯基

    在积累了无数教训和经验,创造了多次辉煌后,西科斯基仍未忘记儿时的梦想,让他下定决心研制出一架真正的直升机。不到3年功夫,他解决了直升机...快速预览

    直升机航空史西科斯基科学史

    浏览量 18 颗粒在线 | 9天前

    现代直升机之父——西科斯基

    直升机航空史西科斯基科学史

    颗粒在线 | 9天前

    纵观整个现代航空史,人类发明飞机以后总是想研发一款能够垂直起降同时带有悬停功能的飞行器,这样既能解决场地不足带来的起飞难的问题,又能解决因失速带来的坠毁问题。二十世纪20-30年代期间,世界上各大工业强国掀起了研制直升机的热潮,受限于直升机的技术困难(发动机动力不足)以及飞行理论水平较低等原因,虽然各国的飞行器设计师们脑洞大开,但是设计出的各种方案和试飞结果总是不尽如人意。


    直升机的发明与发展历经上百年的历史,但真正称得上是现代直升机之父的是俄国著名的飞行器设计师伊戈尔·西科斯基(Igor Sikorsky)。他重新定义了现代直升机的基本样式,采用机身上方的大螺旋桨提供升力,而尾部的小螺旋桨(尾桨)只是用来抵消前方螺旋桨带来的大转问题,从而研制出能够飞行的直升机。西科斯基的飞机设计生涯波澜壮阔而又跌宕起伏,充满传奇色彩。


    1889年5月25日,西科斯基出生于乌克兰基辅。4岁时在火炉边玩,碰倒火炉上的开水,导致双手严重烫伤。虽经治疗,但双手变形。一天母亲从街上买来一个来自中国的玩具——竹蜻蜓,从此西科斯基迷上了飞翔事业。在12岁那年,他曾仿造竹蜻蜓制作出一架橡筋动力的直升机模型,显示出富于创造的天赋。


    真正坚定了他投身航空的决定性事件是莱特兄弟发明了世界上第一架载人动力飞机,1908年,威尔伯·莱特驾机来到巴黎做飞机表演,西科斯基有幸目睹到了前辈们的英姿后,便决定要自己动手制造这种“会飞的机器”。


    1909年,他开始研制直升机,但受限于当时的发动机技术和飞行理论水平低下,直升机根本不可能研制成功。经过多次失败后,西科斯基不得已停下来,转而研制固定翼飞机,这一放,就是三十年。西科斯基研制的S-6型飞机在1912年2月举办的莫斯科航空展览会上一举夺魁,后来发展成S-11型,成为第一次世界大战中著名的战斗机。


    1913年5月,他亲自驾驶被称作“俄罗斯勇士”的大型飞机飞上蓝天,飞行高度122米,时速104公里,这是第一架拥有封闭仓和客舱的飞机。之后,他又成功制造了世界上首架拥有4引擎的重型轰炸机“伊里亚·穆罗梅茨”。


    1928年他移居美国,并于次年组建了西科斯基飞机公司,开始研制水上飞机,先后交付了S-38,S-40,S-42和S44等型号,其中S-44曾创下飞越大西洋的最快记录──14小时17分钟。


    在积累了无数教训和经验,创造了多次辉煌后,西科斯基仍未忘记儿时的梦想,让他下定决心研制出一架真正的直升机。不到3年功夫,他解决了直升机最大的难题──直升机在空中打转儿的毛病。他巧妙地在机尾装了一副垂直旋转的抗反作用力的小型旋翼──尾桨,终于在1939年9月11日成功制造出世界首架直升机VS-300。1939年9月14日,西科尔斯基身穿黑色西服,头戴鸭舌帽,爬进座舱,轻松地把一架直升机升到空中,高约二三米,平稳地悬停了10秒钟之久,然后轻巧地降落回地面。这在航空史上是崭新的一章,这项杰出的成果使得西科斯基达到技术成就的巅峰,他也因此被人们称为“现代直升机之父”。



    1972年10月26日,西科斯基在美国康涅狄格州伊顿逝世,终年84岁。他传奇般的一生正如他生前所说过的一句话:“人类征服天空发明飞行器是最令人引为自豪的伟大成就,而这成就起源于人类的一个梦想。这个梦想让人想象,最后通过人得以实现。”


    2011年10月,西科斯基年轻时代在基辅的故居被当地政府列为历史遗址,所在街道以他的名字重新命名。2012年11月,俄罗斯军方以他的名字命名了一架重型超声战略轰炸机Tu-169。


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    《伊戈尔·西科斯基:现代直升机之父》:是2009年航空工业出版社出版的图书,作者是弗兰克·德尼尔。



    本书以西科斯基的飞机设计生涯为主线,生动详尽地叙述了他波澜壮阔而又跌宕起伏的传奇人生。主要讲述了他受莱特兄弟飞行成功的影响,如何开始设计制造飞机、直升机的过程,以及来到美国后从艰苦创业到成功的过程等,在对他长达40多年的设计生涯描述的同时,也有触及了那个时代航空史上发生的重要事件和与之有关联的重要人物。此外,还把他所处时代的历史事件也呈现了出来。


    《伊戈尔·西科斯基:现代直升机之父》适合对航空史有兴趣的航空爱好者阅读,同时对从事航空事业的专业人士有较高的借鉴和参考价值。


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