20世纪人类自然科学三大发现是？

1、相对论 1905年，20世纪最伟大的科学天才爱因在他26岁时了狭义相对论，提出同于经典物理学的崭新的时空观和质（m）能（e）相当关系式e＝mc2（此处光速c＝3×108米／秒），在理论上为原子能的应用开辟了道路。 关于e＝mc2，即物体贮藏的能量等于该物体的质量乘以光速的平方，这个数量大到令人难以想象的程度。我们不妨打个比方说，1克物质全部转化成的能量，相当于常规状态下燃烧36000吨煤所释放的全部热能；或者说，1克质量相当于2500万度的电能。 1915年，爱因斯坦又创立了广义相对论，深刻揭示了时间、空间和物质、运动之间的内在联系——空间和时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的。它成为了现代物理学的基础理论之一。 从1923年开始，爱因斯坦用他的后半生致力于统一场论的探索，企图建立一个既包括引力场又包括电磁场的统一场理论，虽然他没有取得成功，但是杨振宁和米尔斯于50年代创立了“杨—米尔斯场方程”，发展了所谓“规范场”的理论，使爱因斯坦梦寐以求的统一场论可望在规范场的基础上得以实现。2、量子力学 1900年，普朗克创立了量子论，提出能量并非无限可分、能量的变化是不连续的新观念。1905年，爱因斯坦提出了光量子论，揭示了光的“波粒二象性”。1913年，玻尔把量子化概念引进原子结构理论。1923年，德布罗意提出物质波理论。1925年，海森伯和薛定谔分别建立矩阵力学和波动力学。1928年，26岁的狄拉克提出电磁场中相对论性电子运动方程和最初形式的量子场论，使包括矩阵力和波动力学在内的量子力学取得了重大的进展。 20代末量子力学的建立，是继1905-1915年相对论建立之后对经典物理学的又一次**性的突破，它成功地揭示了微观物质世界的基本规律，加速了原子物理学和固态物理学的发展，为核物理学和粒子物理学准备了理论基础，同时也促进了化学键理论和分子生物学等的产生。因此，量子力学可以说是20世纪最多产的科学理论，迄今仍具有强大的生命力。3、混沌理论 混沌理论 ：是系统从有序突然变为无序状态的一种演化理论，是对确定性系统中出现的内在“随机过程”形成的途径、机制的研讨。 “相对论消除了关于绝对空间和时间的幻想；量子力学则消除了关于可控测量过程的牛顿式的梦；而混沌则消除了拉普拉斯关于决定论式可预测的幻想。” 一点就是未来无法确定。如果你某一天确定了，那是你撞上了。 第二事物的发展是通过自我相似的秩序来实现的。看见云彩，知道他是云彩，看见一座山，就知道是一座山，凭什么？就是自我相似。这是混沌理论两个基本的概念。 混沌理论还有一个是发展人格，他有三个原则，一个是事物的发展总是向他阻力最小的方向运动。第二个原则当事物改变方向的时候，他存在一些结构。一 混沌理论（chaos theory）是一种兼具质性思考与量化分析的方法，用以探讨动态系统中（如：人口移动、化学反应、气象变化、社会行为等）无法用单一的数据关系，而必须用整体、连续的数据关系才能加以解释及预测之行为。二 混沌一词原指宇宙未形成之前的混乱状态，我国及古希腊哲学家对于宇宙之源起即持混沌论，主张宇宙是由混沌之初逐渐形成现今有条不紊的世界。在井然有序的宇宙中，西方自然科学家经过长期的探讨，逐一发现众多自然界中的规律，如大家耳熟能详的地心引力、杠杆原理、相对论等。这些自然规律都能用单一的数学公式加以描述，并可以依据此公式准确预测物体的行三 近半世纪以来，科学家发现许多自然现象即使可化为单纯的数学公式，但是其行径却无法加以预测。如气象学家edward lorenz发现，简单的热对流现象居然能引起令人无法想象的气象变化，产生所谓的「蝴蝶效应」，亦即某地下大雪，经追根究底却发现是受到几个月前远在异地的蝴蝶拍打翅膀产生气流所造成的。一九六○年代，美国数学家stephen smale 发现，某些物体的行径经过某种规则性的变化之后，随后的发展并无一定的轨迹可寻，呈现失序的混沌状态。四 混沌现象起因于物体不断以某种规则复制前一阶段的运动状态，而产生无法预测的随机效果。所谓「差之毫厘，失之千里」正是此一现象的最佳批注。具体而言，混沌现象发生于易变动的物体或系统，该物体在行动之初极为单纯，但经过一定规则的连续变动之后，却产生始料所未及的后果，也就是混沌状态。但是此种混沌状态不同于一般杂乱无章的的混乱状况，此一混沌现象经过长期及完整分析之后，可以从中理出某种规则出来。混沌现象虽然最先用于解释自然界，但是在人文及社会领域中因为事物之间相互牵引，混沌现象尤为多见。如股票市场的起伏、人生的平坦曲折、教育的复杂过程。五 混沌理论在教育行政、课程与教学、教育研究、教育测验等方面已经有些许应用的例子。由于教育的对象是人，人是随时变动起伏的个体，而教育的过程基本上依循一定的准则，并历经长期的互动，因此，相当符合混沌理论的架构。也因此，依据混沌理论，教育系统容易产生无法预期的结果。此一结果可能是正面的，也有可能是负面的。不论是正面或是负面的，重要的是，教育的成效或教育的研究除了短期的观察之外，更应该累积长期数据，从中分析出可能的脉络出来，以增加教育效果的可预测性，并运用其扩大教育效果。六 过去决策基础的三个主要假定和三个新的现实 　　根据混沌理论，格拉斯提出，过去作为决策基础的三个主要假定已经不再成立。这些假定是： 　　假定1：企业是一个“说到做到”的封闭系统。外界对企业决定采取的行动没有多大干扰。 　　假定2：经营环境是稳定的。管理者能够充分把握经营环境，从而制定出详尽具体的战略。 　　假定3：管理者对事件的因果关系有着足够的认识。他们能够顺藤摸瓜，找出每一事件将会导致的变化。 　　在格拉斯看来，这些旧的假定已经被三个新的现实所代替： 　　现实1：企业是复杂的“开放”系统，既影响着其所处的环境，又在很大程度上受环境的影响。这意味着，企业的行动可能无法达到它所预期的结果。 　　现实2：环境是瞬息万变的（不断创造着机会和威胁）。高层管理者不能指望制定出在付诸实施时仍完全有效的详尽战略。 　　现实3：作为传统决策理论基础的简单线性因果关系模型已经失灵。因此，各种事件的后果是无法预料的。关于混沌学说的哲学意义 zhengzi先生在他的“混沌哲学”发帖中提出三个重要观点： 1、 理性混沌------留意悖论和思维困境的现实存在.这是当今世界的一种逻辑悬念. 2、进化混沌-------留意生态危机和人类种群的扩展.它将有可能揭示生命历史的真实背景和未来动向. 3、**沌--------留意人类社会内部矛盾的滞留. 对此我把它剖解为人类社会发展中三种基本矛盾形态： 1、理性混沌------ 这是否是说：悖论是一种内含在逻辑局限当中的困局，而思维则陷入了与存在抽象思辨的另一种困局？这两者均是根植我们认知方式之中的混乱之源？ 2、进化混沌------- 生态危机是自然界向整个人类敲响的警钟，人类却依然在自由市场经济给定的利益单元中处理人和自然的关系。其乱源是：人们自以为个人利益、个人**和由此派生的**利益仍然是市场经济围之运转的不可动摇的神话。人们就根据这种神话处理他们各自为战的人与自然关系的。 目前人类种群的划分，大致有两种：一是历史上和现实中均作为一个发展连续统的法定单元——民族**。二是以一定的宗教、文化、信仰为核心，尚不具有构成**性质的松散**团体，和业已具有构成**性质、尚未被国际社会肯定的社会发展单元。可悲的是，在属于后者的两者情况中，都想挤入国际社会。于是这两者均成为世界大国玩弄全球战略利益的牺牲品——于是**不可遏制的在全球泛滥开来。 以上两种情况，显然是由人类认知主体的狭隘盲目、自以为是、违背人类社会发展规律所致。 3、**沌-------- 由于人类在推动社会**、经济、文化变革方面，特别是在与对象世界对等认知的主体性划分方面，仍然滞留在工业社会早期和后期的发展水平上，导致人们的**观、自然观（宇宙观）和社会发展观的严重滞后，以致在新的历史条件之下，促使社会的内部各种矛盾交织一起、不断恶化。这是社会内部各种矛盾“无解”、滞留乃至恶化的根本原因。 它象人们表明 ，“混沌不是一种现象，而是一种结构”（zhengzi先生语）。它的哲学意义在于：它从理性混沌、进化混沌和**沌的不同角度陈明了目前人类**沌的大致状况。说到底，这也是人类社会发展进程中内在秩序的混沌，是本体论意义上的混沌。 那么，如何使这种状况的历史改变成为可能呢？是凭籍个体认知的智慧哲学吗？是某种形而上的哲学可以挽救的吗？回答当然是否定的！因为这类哲学，毕竟是体认文化的产物（见认知哲学与本体论哲学：），它的终极关怀的对象只能是无以诉说其本质的抽象之人！ 体认文化及其哲学一个最大的特点是：人们在投身社会生产生活的活动中，只是从当时社会生产力发展的水平上评价人和周围世界的关系及事物，只是把这类关系和事物类属于人的有用性方面，作为分析人类（个体）本性的尺度。以致于任何以生命个体为认知原点的（唯物主义或唯心主义）哲学均无法超脱这个尺度！所以，我们需要一种新的观照视野：即把现实发展植根在人类全部历史与文化进程的物在基础之上，从中寻找和厘定把人类现实为一个物在主体的文化根源与关系框架，进而由此引申出它对现实走向的历史制约和对未来发展的本体观照。 这样，我们就需要一种具有动在生命特质的、以整个人类作为终极关怀对象的新历史唯物主义哲学——人化哲学。 zhengzi先生说得好，所谓混沌，就是“是一种对称,一种潜在,或暗藏的对称,是一种运动着的秩序”。它引导我们超越哲学认知的常态，从一种大跨度的、历史纵深的思维理性中重新审视人类社会的过去、现在和将来！混《混沌 :开创新科学》或者《混沌学》。沌理论，是系统从有序突然变为无序状态的一种演化理论，是对确定性系统中出现的内在“随机过程”形成的途径、机制的研讨。美国数学家约克与他的研究生李天岩在1975年的论文“周期3则乱七八糟(chaos)”中首先引入了“混沌”这个名称。美国气象学家洛伦茨在2o世纪6o年代初研究天气预报中大气流动问题时，揭示出混沌现象具有不可预言性和对初始条件的极端敏感依赖性这两个基本特点，同时他还发现表面上看起来杂乱无章的混沌，仍然有某种条理性。1971年法国科学家罗尔和托根斯从数学观点提出纳维-斯托克司方程出现湍流解的机制，揭示了准周期进入湍流的道路，首次揭示了相空间中存在奇异吸引子，这是现代科学最有力的发现之一。1976年美国生物学家梅在对季节性繁殖的昆虫的年虫口的模拟研究中首次揭示了通过倍周期分岔达到混沌这一途径。1978年，美国物理学家费根鲍姆重新对梅的虫口模型进行计算机数值实验时，发现了称之为费根鲍姆常数的两个常数。这就引起了数学物理界的广泛关注。与此同时，曼德尔布罗特用分形几何来描述一大类复杂无规则的几何对象，使奇异吸引子具有分数维，推进了混沌理论的研究。20世纪70年代后期科学家们在许多确定性系统中发现混沌现象。作为一门学科的混沌学目前正处在研讨之中，未形成一个完整的成熟理论。但有的科学家对混沌理论评价很高，认为“混沌学是物理学发生的第二次**”。但有的人认为这似乎有些夸张。对于它的应用前景有待进一步揭示。但混沌理论研究同协同学、耗散结构理论紧密相关。它们在从无序向有序和由有序向无序转化这一研究主题有共同任务，因而混沌理论也是自组织系统理论的一个组成部分。近几年来，科学家们在研究混沌控制方面已取得重要进展，实现了第一类混沌，即时间序列混沌的控制实验。英、日科学家还在试验用混沌信号隐藏机密信息的信号传输方法。混沌出现，古典科学便终止了。由於长久以来世界各地的物理学家都在探求自然的秩序，而面对无秩序的现象如大气、骚动的海洋、野生动物数目的突然增减及心脏跳动和脑部的变化，却都显得相当无知。这些大自然中不规则的部份，既不连续且无规律，在科学上一直是个谜。但是在七零年代，美国和欧洲有少数的科学家开始穿越混乱来开辟一条出路。包括数学家、物理学家、生物学家及化学家等等，所有的人都在找寻各种不规则间的共相。生理学家从造成神秘猝死的主要原因－－人类心脏所产生的混沌中，找到令人讶异不已的秩序。生态学家研究数量的起伏，经济学家挖出股票价格资料去尝试新的分析方式。这些洞察力开始显现出来引导我们走向自然世界－－云朵的形状、闪电路径、血管微观的纠结交错、星族聚集。从研究者互不相识到世界疯狂加入新科学的风行。十年之后，混沌已经变成一项代表重新塑造科学体系的狂飙运动，四处充斥了为混沌理论而举行的会议和印行的期刊，**在预算中将更多的**、中央情报局和能源部门研究经费投入探索混沌现象，同时成立特别部门来处理经费的收支。在每一所大学和联合研究中心里，理论家视混沌为共同志业，其次才是他们的专长。在罗沙拉摩斯，一个统合混沌和其他相关问题的非线性研究中心已经成立，类似机构也出现在全国各处校园里。混沌创造了使用电脑与处理特殊图形、在复杂表相下捕捉奇幻与细腻结构图案的等殊技巧。这支新的科学衍生出它自己的语言，独具风格的专业用语－－－分形、分歧、间歇、周期、摺巾（folded-towel）、微分同相（diffeomorph**ms）、以及平滑面条映象（smooth noodle maps）。这些运动的新元素，就像传统物理学中的夸克、gluons是物质的新元素一般，对有些物理学家而言，混沌是一门进展中的科学而不是成品，是形成而非存在。混沌现象似乎是俯拾皆是：袅绕上升的香菸烟束爆裂成狂乱的烟涡、风中来回摆动的旗帜、水龙头由稳定的滴漏变成零乱。混沌也出现在天气变化中、飞机的航道高速公路上车群的壅塞、地下油管的传输流动；不论以什麼做为介质，所有的行为都遵循这条新发现的法则。这种体会也开始改变企业家对保险的决策、天文学家观测太阳系及**学者讨论武冲突压力的方式。混沌夸越了不同科学学门的界线，因为它是各种系统的宏观共相，它将天南地北各学门的思想家聚集一堂，一位管理科学预算的海军官员，曾经对一群数学家、生物学家、物理学家和医生的听众陈述：『十五年前，科学正迈入钻牛角尖的危机，但这种细密的分工，又戏剧化地因混沌理论而整合起来了』。对新科学最热烈的拥护者认为，二十世纪的科学中传世之作只有三件：相对论、量子力学、和混沌理论。他们主张混沌已经成为这世纪中物理科学发生的第三次大**，像前两次**一样，混沌理论撕下了牛顿物理中奉为圭臬的信条。就像一位物理学家所表示的：相对论否定了牛顿对绝对空间与时间的描述；量子理论否定了牛顿对於控制下测量过程的梦想；而混沌理论则粉粹了拉普拉斯（ laplace ）对因果决定论可预测度所存的幻影。混沌理论的**适用於我们可以看到、接触到的世界，在属於人类的尺度里产生作用，世界上日常生活的经验和个人及真实景象已经变成了研究的合适目标，长久以来有种不常公开表达出来的感觉－－理论物理学似乎已远离了人类对世界的直觉（例如：你真的相信羽毛和石头掉落的速度是一样的吗？伽利略从比萨斜塔抛下球体的故事简直是神话！）没有人知道某个新学说会成为结实累累的异端或仅仅是平凡的异端，但是对有些逼入墙角的物理学家而言，混沌理论则是他们的新出路。混沌理论的研究从原本物理学范畴中落后的部份突显了出来。粒子物理学主宰二十世纪的全盛时期已然过去，使用粒子物理的术语来解释自然法则所受到的限制，除了最简单的系统外，这些法则对大部分问题几乎束手无策。以可预测度来说，在云雾实验室里让两颗粒子绕著加速器赛跑而在尽头碰撞是一回事，至於在简单导管里慢慢移动的流体、地球天气或者人类脑袋则完全不是同一回事。当混沌**继续进展时，顶尖物理学家发现自己心安理得的回归到属於人类尺度的某些现象，他们不只研究星云，也开始研究云。他们不只在克雷超级电脑执行大有斩获的电脑研究，同时也在麦金塔个人电脑上进行。一流期刊上刊载有关一粒球在桌上跳跃的奇异动力，和量子力学的文章平起平坐，最简单的系统也能够制造出让人手忙脚乱的可预测度问题。尽管如此，秩序依旧从这些系统中突然绽现－－秩序与混沌共存。只有一种新的科学可以连接微观：例如一颗水分子、一粒心脏组织的细胞、一支中子；和宏观上百万的物体集体行为之间的深深鸿沟。观察瀑布底端两块紧邻的泡沫，你能猜想到它们原来在瀑布顶端时的距离如何？事实上无迹可寻，就像标准的物理学所认为的一样，彷佛上帝秘密地将所有的水分子放在黑盒子里搅动。通常当物理学家看到这麼复杂的结果，他们便去寻找复杂的原因，当看到进出系统的种种事物之间混乱的关系，他们会认为必须用人为加入扰动或误差，而在任何现实可行的理论里加入随机因素。开始於六零年代的混沌理论的近代研究逐渐地领悟到，相当简单的数学方程式可以形容像瀑布一样粗暴难料的系统，只要在开头输入小小差异，很快就会造成南辕北辙的结果，这个现象称为『对初始条件的敏感依赖』。例如在天气现象里，这可以半开玩笑地解释为众所皆知的蝴蝶效应－－今天北京一支蝴蝶展翅翩跹对空气造成扰动，可能触发下个月纽约的暴风雨。当混沌理论的探险者开始回想新科学的发展源流时，追溯到许多过去知识领域的褴褛小径。但是其中之一格外清晰，对於**旅程的年轻物理学家和数学家而言，蝴蝶效应是他们的共同起点。 20210311