近幾十年有哪些重大科學發現甚至於修正了教材?
現在的課本和剛建國那會兒,有什麼近些年才發現的科學或者歷史事件?比如冥王星排出九大行星之類的。
一些基礎物理中的重要發現:
- 1998年 我們才發現宇宙在加速膨脹(之前以為在減速膨脹),現代宇宙學的標準模型 (ΛCDM) 才隨之建立。大學課本里涉及 宇宙學 的內容都隨之改寫。
- 幾乎所有現代版基本粒子的知識都是在1950年後獲得的。
量子電動力學 在50年代建立,夸克模型、弱電統一理論都在60年代提出,量子色動力學在70年代建立,從而才有了現在所謂的粒子物理「標準模型」。這個理論的實驗驗證直到1995年發現頂夸克和2013年LHC發現希格斯玻色子才算基本完成。
此外,中微子振蕩的現象在60年代末發現最初線索,但直到20世紀末、21世紀初才獲得明確的實驗驗證。
對課本的影響:中學課本新增對夸克的介紹。大學課本就不用說了,物理學一大分支幾乎被重寫。 - 量子力學裡的 幾何相位 和 阿哈羅諾夫 - 玻姆效應,在50年代有最初的討論與實驗,但直到80年代中才有明確的實驗驗證和理論上的重視與發展,現在在所有本科基礎量子力學教材里都有這內容。
- 量子力學裡的 貝爾不等式 提出於1964年,實驗上的違背於70年代最初發現,直到近一兩年仍有新實驗試圖進一步(即 更少實驗邏輯漏洞)驗證其違背。這個發現在 *一定程度上* 解決了 30年代時 愛因斯坦與玻爾那有名的關於量子力學完備性的辯論,對量子力學的解讀意義深遠。詳見 http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr%E2%80%93Einstein_debates
所有有關量子信息的課本都有這內容,部分基礎量子力學的課本也有介紹。 - 整數/分數量子霍爾效應分別發現於1980/1982年,可謂是現代凝聚態物理的開端。幾乎所有新寫的凝聚態物理的課本都有這內容。
- 高溫(90K (-183℃) 以上)超導材料在1986年被發現。在中學教材中就可能有科普性的介紹,可惜本科、研究生課本里一般也只有科普性的介紹,因為至今沒有好的理論能解釋這現象(但低溫超導(發現於1911年)在1957年就有理論能解釋了)。
關於冥王星不再是行星的一點評論:
在表面上,這只是一群人開個會、投個票做出的一個(似乎很隨意的)決定。但這個決定背後有著大量新增的科學知識:
我們過去嚴重(錯誤地)高估了冥王星的質量和體積,嚴重(錯誤地)低估了冥王星軌道附近其他天體的數量與大小。直到1992年前,我們都沒觀察到柯伊伯帶的存在。而現在,我們發現冥王星其實十分渺小,並明確觀察到了柯伊伯帶的穩定存在 以及其中一些接近、甚至可能超過冥王星大小的天體,終於意識到冥王星只不過是柯伊伯帶中一個稍大點的天體,與八大行星很不一樣。
同時,在天體動力學上 "gravitationally dominant" 這一概念的數學發展也使我們可以毫不含糊地找出太陽系中除了太陽以外最重要的天體——八顆行星。冥王星遠遠不夠格。
(詳見:Clearing the neighbourhood)
這麼多新增知識的積累 才導致了國際天文學聯合會取消冥王星行星資格的決定。只是這緩慢知識積累的過程沒有一個戲劇性的高潮,但取消冥王星行星資格卻能引起眾人關注,所以很多人只知道後者不清楚前者。
突然想起:其實「醫學」這個圈裡,近幾十年最偉大的應該是抗生素……青黴素用於臨床,也不過是20世紀40年代往後的事。
其實這個答案最開始說的是一個小故事——一個看起來微不足道的小故事。
說起醫學,其實個人感覺諾貝爾生理學或醫學獎已經逐漸往「分子生物學獎」方向演變了,如 @陶福安 所說,偉大的發現太多,但多數集中於分子、細胞領域,很多時候化學獎和生理/醫學獎傻傻分不清啊,所以偏於臨床的研究成果顯得更加稀有。
所以我來說個通俗點的:幽門螺桿菌與胃潰瘍之間的關係。
大家知道胃液是酸性的,而胃酸這個環境是不太適合生命繁衍的,所以當這個觀點首次被澳大利亞學者巴里·馬歇爾和羅賓·沃倫提出的時候,顯得不太靠譜。
由於乍聽起來似乎太荒誕,兩位英雄被不少人鄙視,於是巴里·馬歇爾決定做一個足夠有說服力的試驗:
傲慢的老爺們,你們不是不信嗎?我有人體試驗結果你們總該信了吧?違背倫理?那你瞧好了!
於是他自己喝下幽門螺桿菌,並「如願以償」患了潰瘍。
2005年,這項改寫歷史(以及診療指南)的發現獲諾貝爾獎。
主人公專訪見此。作者是果殼的@ 桔子幫小幫主
【果殼網專訪】巴里·馬歇爾:幽門螺桿菌喝起來什麼味兒?
一說到建國,我就想到1949年由伯明翰大學的兩位科學家,Cottrell和Bilby,提出的鋼鐵發生塑性形變時的屈服原理和加工硬化的神預測,而該預測直到1985年才由牛津大學的Chang在其博士畢業論文中驗證。綿延數十年的爭論終於塵埃落定,而兩位大神的預測,為現代鋼鐵工業的發展做出了無法估量的貢獻。下面簡單介紹一下這個理論。
對於金屬材料來說,如果對其施加作用力,材料會發生形變,下圖是典型的塑性材料應力應變曲線。
不難發現,材料最初要經歷一段彈性形變,這時的應力和應變是一種線性關係,符合胡克定律;然而當材料進一步形變時,材料會發生屈服(yield),在之後的形變過程中,如果撤銷作用力,材料的塑性形變部分是不會恢復到初始狀態的,這也就意味著,如果金屬部件發生塑性形變,那麼其後果將是永久的,不可逆的。當然,我們不希望汽車開著開著輪子就飛出來了,或者飛機不知道什麼時候發動機葉片就斷了。於是乎,提高材料強度,使其能夠承受的作用力提高,成為了現代工業的重中之重。
而鋼鐵,作為最為廣泛使用的金屬材料,尤其重視強度的提高。以往人們發現純鐵實在是太軟了,根本硬不起來啊!但在冶煉過程中加入碳則能夠提高其強度,這就是傳說中的鋼,但碳的增強原理一直無法詳細解釋。直到1949年,在我們偉大祖國成立的同時,Cottrell和Bilby提出,碳原子在鋼中的分布並不是均勻的,而且,其大量聚集在位錯周圍,形成類似「碳氣團」而鎖住位錯,當材料發生屈服時,位錯突破這層氣團發生滑移從而產生塑性形變。而這層「碳氣團」,之後便被命名為Cottrell atmosphere。其中需要解釋的是,位錯是一種材料缺陷,導致晶格畸變,也是材料發生塑性形變的罪魁禍首(之前雖然強調位錯在材料加工階段的重要性,但在材料服役階段,我們還是希望材料保持起碼的穩定性),而這種晶格畸變產生的應力場會吸引尺寸嬌小的碳原子來到位錯周圍,這也就是形成Cottrell atmosphere的根本原因。所以,要移動這個被碳原子層層包裹著的位錯,需要更大的作用力,也就意味著材料變得更強。但是限於當時表徵技術的限制,這個假說僅限於理論計算,沒有人親眼見過碳原子在位錯周圍的分布,而直到1983年,原子探針斷層攝像技術(APT)的發明,才讓我們有幸一睹Cottrell atmosphere的芳容。
可以看到,紅色標識的碳原子密集地聚集在一條線缺陷(位錯)的中心,而隨著離位錯中心的位置越來越遠,碳原子逐漸變得稀鬆,這和Cottrell和Bilby的計算完全吻合。之後對其他材料的APT實驗也驗證了Cottrell atmosphere的存在。作為對人類現代工業最重要的金屬材料,鋼在很長一段時間都將是科研的重點,而Cottrell atmosphere的提出,不僅僅是修改教科書這樣的作用,它或許使很多關鍵技術的突破,提前了幾十年也未可知。
板塊構造學說
板塊構造學說是在20世紀,60年代以來快速發展的學說,並在80年代引入中國。此前統治地學界的理論是槽台說,它的影響力之強以至於現在在某些地方還會見到諸如克拉通之類的說法。
板塊構造學說解釋了大陸與洋盆,陸殼與洋殼的形成和演化,地震和火山作用,地磁和地熱現象,闡明了全球性的中洋脊和裂谷系、島弧一海溝系以及環太平洋和地中海構造帶的形成,揭示了地槽、造山作用及地台活化的機理。它將許多地學分支學科聯繫起來,構建了一幅宏大而精美的圖像。可以說,板塊構造學說的興起,不亞於一場地球科學的革命。
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槽台說認為地殼可分為兩個基本構造單元,即活動性較強的地槽和穩定性較大的地台,而且地槽經過發展也可以轉變為地台。地槽前期表現強烈的沉降作用,伴有火山作用和變質作用。後期逐漸穩定下來變成地台。
然而,槽台說是根據人們觀察實際構造層,褶皺帶後抽象總結出來的概念,因此缺乏對周圍地質事件的側向聯繫,以至於無法解決實際問題。經過一百多年的時間,總結出來的地槽地台類型甚至有50多種。隨著面臨的狀況越來越多,槽台說搭建出來的體系越來越複雜,越來越臃腫。使得它的生命力逐漸消失。
大家感受一下。
相對於板塊構造學說,大家可能更熟悉魏格納的大陸漂移說(1912)。相傳是他在療養時觀察世界地圖得到的啟發,當然這可能像牛頓的蘋果一樣也是杜撰出來的。他提出泛大陸的概念:泛大陸(Pangaea)又叫超大陸(但也有將Pangaea翻譯成盤古大陸),形成於二疊紀末期,在三疊紀早期達到全盛,包括北方的勞亞大陸和南方的岡瓦納大陸。隨後逐漸裂解,形成先現今大陸的樣子。
二十世紀六十年代初,赫斯和迪茨等人提出的關於海底擴張學說,是對大陸漂移說的進一步發展,又為板塊構造說打下了基礎。
這個學說認為,洋中脊和世界裂谷系統是地幔對流物質的出口,新的海底地殼就是由這裡產生的。新的海底地殼產生後,它就會逐漸向洋中脊或裂谷兩側擴張。海底地殼到達海溝後,則又重新沉降到地幔中去。海底地殼一面生長,一面消失,不斷更新,因而在洋底沒有比侏羅紀或晚三疊世更老的岩石。根據地磁反轉年代測定的海底擴張速度每年大約為1—10厘米。海底擴張的現象有許多觀測資料作為證明,其中最突出的證據是地磁異常的條帶狀排列和地磁場的倒轉。
(顏色越紅,代表年齡越年輕,即擴張中心)板塊構造的內容暫且不提,只說它的特點:
它是迄今以來第一個具有某種定量和預測性質的大地構造學說。舉例說,板塊的擴張速度、匯聚速度,海底熱流和水深的遞變均可以定量計算;海底年齡可根據磁異常條帶和海底擴張模式作出預測,這種預測已為深海鑽探資料所證實;根據新學說對洋底轉換斷層的錯動方向作出了預言,這一預言已為震源機制和深潛器考察所證實。
板塊理論的另一個特點是,以極其簡潔、明快的形式(最根本的就是板塊的生長、漂移、俯衝和碰撞),深刻地解釋了絕大多數全球性地質現象和作用(主要指內動力作用)。它解釋了大陸與洋盆、陸殼與洋殼的形成和演化,解釋了地震和火山活動,地磁和地熱現象,岩漿和變質作用,生物演化和礦產的分布,也闡明了全球性的中洋脊和裂谷系、島弧一海溝系以及環太平洋和地中海構造帶的形成,揭示了地槽、造山作用及地台活化的機理。以往的大地構造假說只能孤立地解釋上述一部分地質現象,然而,這一系列現象和作用在板塊構造理論中卻獲得相互關聯的統一的解釋,它們在傘球構造格架中組合成了一幅有規可循、協調而精緻的圖象。板塊構造所擁有的這兩個基本特點,使它不再是一種泛泛而論的假說,而是一項關於全球構造演化的科學理論體系。它對於地球科學的發展,產生了深遠的影響。板塊理論的確立,動搖了地質學的許多陳腐信條。既承認水平運動也承認垂直運動的活動論觀念,取代了一度居統治地位的固定論。人們開始認識到,地球的各部分並不是靜止的、孤立的;而是有生有滅,運動不息,充滿了無窮的活力。對於「地球是怎樣活動的」這一基本問題,地球科學家第一次作出了比較完善的解答。無疑,要建立一種能適合一切地質現象的,完整統一、無懈可擊的全球構造總理論,尚有待長期艱苦的努力。可是,這一理論的初始輪廓似己呈現在人們的面前了。
板塊理論極大地開拓了地球科學研究的深度和廣度。板塊構造學的研究不限於地殼,它已經深入到岩石圈以致上地幔軟流層;板塊學說發端于海洋地質領域,進而返回大陸,人們開始將海洋和大陸當作一個整體來研究。地球科學已經從狹隘的區域研究,發展到了全辣擁模的探索.
引自-金性春,板塊構造學基礎,上海科學技術出版社,1984年12月第1版
板塊構造學說引進國內後,與槽台說發生激烈的碰撞,儘管當時有些學者試圖對兩種學說兼并,融合,但最終以失敗告終。自此,槽台說就漸漸的被淘汰了,只留下少數一些術語仍被使用。1.細胞膜上的通道蛋白,水進入細胞並非完全是自由滲透。至少在我高中的時候,生物書上寫的還是自由滲透,稍稍提及了一點通道蛋白。
2.0族元素在空氣中的單質,以前教科書上應該是惰性氣體吧,講性質的時候都是不會與其他物質反應形成化合物。60年代巴菲利特合成了六氟合鉑酸氙,再後來陸續的合成出來稀有氣體化合物,現在教科書裡面也把0族元素在空氣中穩定存在的單質改稱稀有氣體了,性質也從不會形成化合物變成很難形成化合物了
量子力學裡的Berry相, 1984年的文章. 這個應該是進了本科教材的.
後母戊大方鼎,竟然沒人說。
---發佈於2015年1月9日上午8點21分,修改於下午15點12分---
好吧,面對一樓的同志我汗顏……
後母戊鼎(又稱後母戊大方鼎,舊稱司母戊鼎),是中國商代後期(約公元前13世紀至公元前11世紀)王室祭祀用的青銅方鼎。因其鼎腹內壁著有銘文「後母戊」三字而得名。「後母戊」是武丁妻妾婦妌(jǐng)的廟號。現藏中國國家博物館,是中國國家一級文物。
後母戊鼎器型高大厚重,故又稱後母戊大方鼎,高133厘米、口長110厘米、口寬79厘米、重832.84千克,鼎腹長方形,上豎兩隻直耳(發現時僅剩一耳,另一耳是後來據另一耳複製補上),上有虎噬人圖案,下有四根圓柱形鼎足,是中國目前已發現的最重的青銅器。該鼎是商王祖庚或祖甲為祭祀其母所鑄。
(該圖片引自大河網河南日報2011年3月5日報道「司母戊」?「後母戊」?)
長期以來該鼎一直被稱為司母戊鼎。1970年代,學術界經過深入考證,認為「司」字或應為「後」字,原因是甲骨文和金文可以正寫亦可以反寫,「司」與
「後」實際上是同一個字。然而由於長期習慣,加之教科書的宣傳,「司母戊鼎」一名的社會認可度遠高於「後母戊鼎」。2011年3月的《新聞三十分》中首次
將鼎名報為「後母戊鼎」引起一定爭議。擴建後的中國國家博物館已將鼎說明牌更換為新名,教科書也正在準備進行相應修改。 但在該鼎出土地——殷墟以及中國唯一一個以文字為主題的國家級博物館——中國文字博物館,它的釋名仍為司母戊鼎。目前關於「司母戊鼎」和「後母戊鼎」的爭論仍在持續。
——摘自維基百科後母戊鼎
最初給該鼎命名的是郭沫若先生,稱其為司母戊鼎,他認為「司母戊」即為「祭祀母親戊」。另一著名學者羅振玉也曾認為:「商稱年曰祀又曰司也,司即祠字。」於是,這一命名便一直沿用下來了。但爭議一直不斷,有多位學者提出,「司」字應作「後」字解,因為在古文字中,司、後是同一個字。於是在此後出版的《辭海》
對「司母戊鼎」作了這樣的描述:商代晚期的青銅器,鼎腹內有銘文「司母戊」三字(或釋「後母戊」)。是商王為祭祀其母戊而做。如今,把「司」改為「後」,
實際上是否定了從前把「司」理解為「祭祀」的說法。大部分專家認為「後母戊」的命名要優於「司母戊」,其意義相當於「偉大、了不起、受人尊敬」,與「皇天
后土」中的「後」同義。改為「後母戊」,意思相當於:將此鼎獻給「敬愛的母親戊」。
2011年3月底,中國國家博物館新館開館,後母戊鼎正式由中國歷史博物館移至該館,亮相時鼎前的標牌已赫然顯示「後母戊鼎」。央視播出後,隨即在社會上引起軒然大波,「司」「後」之爭也由學界擴展到社會爭論,令人尷尬的事情出現了:中國國家博物館、殷墟博物苑、中國文字博物館三個中國舉足輕重的博物館,在展示同一件青銅大鼎(殷墟、文字博物館為複製品)時,出現了不同的稱謂,位於首都的中國國家博物館稱「後母戊鼎」,而在其出土地——殷墟、國內唯一以文字為主題的國家級博物館——中國文字博物館,它的釋名為「司母戊鼎」。
有限單元法於20世紀60年代正式誕生,它的出世意味著計算力學作為一門學科的崛起。相關數學理論、數值技術和工程應用開始蓬勃發展,諸多同胞方法不斷形成。
作為一門應用技術學科,看一看監凱維奇第一版和第七版《有限單元法》的出版時間和容量,其發展速度你會懂得。
作為計算數學的重要分支,有限單元法與泛函分析、Sobolev空間理論協同發展,相互促進。
我來談談分子生物學方面的進展,每次發現絕對都是對過去教科書的重寫。
1.1865年孟德爾宣讀的他發現的遺傳學的規律(《植物雜交試驗》),他在論文中提出了遺傳單位是遺傳因子(現代遺傳學稱為基因)的論點,並揭示出遺傳學的分離規律和自由組合規律,為遺傳學的誕生和發展奠定了堅實的基礎。
2.1944年Avery等才提出來核酸,特別是DNA,就是遺傳的物質基礎,這是1944年科學的一個重大的里程碑。
3.美國的科學家詹姆斯?沃森在英國劍橋的卡文迪什物理實驗室工作的時候,與英國物理學家弗朗西斯?克里克兩個人合作,提出了DNA的雙螺旋結構,他們在1953年,在《Nature》(《自然》)雜誌發表這篇文章,這一年,沃森年僅25歲,克里克也只有37歲。這一期雜誌還發表了富蘭克琳和威爾金斯的兩篇論文,以實驗報告和數據分析支持了沃森、克里克的論文。
4.1961年,美國國家衛生院的Matthaei與馬歇爾·沃倫·尼倫伯格破解了首個密碼子,1965年,哈爾·葛賓·科拉納破解了其它密碼子,接著羅伯特·W·霍利發現了負責轉錄過程的tRNA。
5.1973年美國舊金山加州大學的Herbert Boyer教授和美國斯坦福大學的Stanley Cohen教授,他們合作發表了一篇論文,發表在PNAS(美國科學院院刊),提出了我們大家以後常用的重組DNA的技術(轉基因)。1976年4月7日,科萊勒·帕金斯(Kleiner Perkins)公司(一家風險投資公司的合伙人)與加州大學的生化學家赫伯·玻伊爾(Herbert Boyer)教授創建了基因泰克公司。1977年,公司製造出荷爾蒙生長抑制素;1978年,公司合成了人類胰島素。該公司在2009年3月26日被瑞士羅氏製藥集團出資約468億美元全額收購。
6.Kary Mullis在Cetus公司工作期間發明了PCR。
1983年4月的一個星期五晚上,他開車去鄉下別墅的路上,猛然閃現出「多聚酶鏈式反應」的想法。
1983年12月,Mullis用同位素標記法看到了10個循環後的49 bp長度的第一個PCR片段;
1985年10月25日申請了PCR的專利,1987年7月28日批准(專利號4,683,202 ),Mullis是第一發明人;
1985年12月20日在Science雜誌上發表了第一篇PCR的學術論文,Mullis是共同作者;
1986年5月,Mullis在冷泉港實驗室做專題報告,全世界從此開始學習PCR的方法。
7.轉基因在植物(煙草)中實現是1983年,在農作物中實現是1996年。
之後的發展大家都比較熟知了,以上只是我稍微了解的一些重大發現,說得不對的請各位指正。
說一說物理裡面的:
1. 量子力學裡的Berry相,以及在凝聚態領域裡Berry相的一些研究。在這個方面UT Austin的牛謙教授做了很大貢獻。 一些新的固體物理教科書里講Bloch方程的那部分已經加進去了這個內容。當年學量子力學和固體物理的時候學過兩次,不過老忘QAQ
2. Topological Insulators(TI)現在凝聚態領域大熱的研究方向;雖然還沒寫進基礎課程(比如固體物理)教科書,不過未來有足夠的可能性寫進去。
3. 高溫超導,上世紀80年代開始取得突破,現在也寫進了教科書。
以下幾點不是凝聚態的:
4. 大家都知道的量子信息,最近很多高校已經把量信導論作為本科生基礎課講述。
5. Higgs boson,13年才證實其存在,應該會寫進最新修訂的教科書中去。
想起來的就這麼多吧。。。
前面的人說了很多了,我再補充幾個:
2000年左右,對宇宙微波背景輻射的觀測發現宇宙擁有接近平坦的空間結構。
2013年, Higgs Boson被LHC探測到。
其實生物領域應該是這個時代知識更新最快的領域。除了前人說過的,不得不說1970年代以來,如今在生物領域如此廣泛應用的分子克隆技術這一套技術才逐漸被發展起來。很難想像在幾十年前,生物學的研究者從那麼複雜的體系中提取出信息來,那些實驗多難設計。除此以外還有冷凍電鏡、高通量的測序等技術手段的發展。
還有最近這幾年的多能幹細胞。還有一門課,不斷創新,不斷補充著教材:
建國來:從毛澤東思想、鄧小平理論,到三個代表,到科學發展觀,還有和諧社會;
不斷提出新概念,新的偉大理論。
我相信,它還會不斷發展,誕生更多偉大思想!!
地理教材將陝甘劃入華北經溫家寶挑錯後重修訂
我想表達的意思是:對於中小學教材而言,即便哪裡出錯了,改掉的幾率是非常低的。
在長期,不存在失業率和通貨膨脹率的替代關係。
http://en.m.wikipedia.org/wiki/CRISPR
提一個我最近正在用的CRISPR/Cas,歷史很短,但是影響很大。
Since 2013, the CRISPR/Cas system has been used for gene editing (adding, disrupting or changing the sequence of specific genes) and gene regulation in species throughout the tree of life.
目前大學本科生物教科書里可能還沒有它(前兩天搜到一本書,裡面一個chapter專門講CRISPR,但是那本書已經有點「專」了),但個人覺得它上教科書希望還是很大滴。
說的就好像生物化學,分子生物學和計算機科學中有多少發現是在建國以前就被做出來了一樣。
同性戀不是精神病。
經過數十年的潛心鑽研,專家們終於弄清了魯迅在罵誰。
於是,魯迅的部分作品從教科書上消失了。。。
PS:回答個問題好像多麼大逆不道得罪了天下人似的,請隨意在評論中表達自己的觀點,答主尊重任何人的任何觀點,但請不要人身攻擊啊喂。。。
語文書上再沒有魯迅了。經研究,魯迅罵的不是別人。
九大行星變成了八大行星,2006年把冥王星踢出局了。
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