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中国科技发展(作文)急死我了。
科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史,也是人类文明史的重要组成部
分。今天,当人类豪迈地飞往宇宙空间,当机器人问世,当高清晰度数字化彩电进入日常家
庭生活,当克隆羊多利诞生惊动整个世界,当人们在为现代科学技术的神奇功能而叹为观止
的时候,你是否了解化学工程的一个分支学科——分离科学——的优异功效在现代科学技术
发展中的贡献与地位呢?
信息科学、材料科学和生物工程被誉为当今三大前沿科学,新材料还被誉为现代文明的支柱
之一。这是因为没有花样繁多、品种齐全、功能奇特、高纯度的新材料,所有的高新技术只
能是空中楼阁,电脑、机器人、宇宙飞船等都只能是天方夜谭,所以不管怎么样的高新技术
,都是要以开发和利用自然资源,进而分离或合成出高纯的材料为基础的。化工分离纯化技
术作为科学技术的一个组成部分,为人类的各种需求变成现实提供了可靠的保证。现代分离
技术已经可以使产品的杂质含量低于十亿分之一,被誉为现代分离能手的溶剂萃取(液?液
萃取)就是现代分离技术中的一种。例如在核燃料的后处理中,用萃取分离技术对被辐照过
的核燃料进行处理,提取人工核素钅不?239,其中铀和钚的收
率均可以达到99?9%。去除强放射性物质的效果(去污系数)可以达到106~108。
“溶剂萃取”作为一个名词,也许很多人不太熟悉,但作为一种实用的分离方法,却早已被
人们应用于实践中。溶剂萃取用于无机化合物分离的历史是有案可查的。1842年皮尔哥德(P
eligot)首
先发现用二乙醚可以从硝酸溶液中萃取硝酸铀酰。随后人们又在实践中发现了其他一些无机
物也能被某些有机物所萃取,并据此初步建立了半经验的液?液平衡的定量关系。到19世纪
末,能斯特(Nernst)利用热力学基本原理对液?液平衡关系进行了进一步阐述,提出了著名的能斯特分配定律,该定律为萃取化学和化工的发展奠定了早期的理论基础。19世纪末到20世纪初,
人们开始将萃取分离技术应用于有机化工和石油化工领域中,如用酯类萃取剂萃取醋酸,用
液态二氧化硫作为萃取剂从煤油中去除芳烃。20世纪30年代,人们试图将萃取分离技术应用
于稀土元素的分离,但由于当时条件的限制,没有取得实质性的进展。40年代,原子能工业
在战火中诞生,基于生产核燃料的需要,萃取分离技术无论在理论上还是在实际应用中均得
到了迅速的发展,特别是磷酸三丁酯作为核燃料的萃取剂得到应用后,萃取分离技术进入了
一个崭新的阶段。随后,萃取分离技术在稀土的分离、湿法冶金、无机化工、有机化工、医
药、食品、环境等领域不断得到应用,并取得了很好的效果。到现在,萃取分离技术几乎可以涉及元素周期表中的所有元素,已成为分离技术中的主要成员之一。因此,只要你认真了
解一下萃取分离技术的辉煌历史,就会被其优异的功能所吸引。
我们现在正处于一个由工业化社会向信息化社会转变的历史时期,在这样一个大背景下,现代科学技术也在从大科学技术时代向超大科学技术时代转变。这个时代的科技发展既有别于个人主导下的小科技时代,也有别于政府主导下的大科技时代,而是一个以企业科技创新为主体的多元化的科技发展时代,超常规科学技术的发展将逐步取代常规科学技术成为未来科学技术发展的主流。
在这样一个历史转型时期,我国科学技术事业的发展正面临着一次严峻的挑战和一个非常良好的发展机遇。科技发展的超大科技时代必然引起各国科技发展战略和政策的调整。作为一个关注我国科技事业发展的研究人员,本人愿在此与广大网友就“超大科技”问题及中国特色的自主创新之路建设问题与网友进行互动与探讨,以期为国家发展献计献策。
中国现代科学史研究亟待开展
“人创造历史,却对自己正在创造的历史茫然无知。”西方哲人的这句名言陈述的好像正是我们面对的现实。100多年来,我们这个具有悠久史学传统的文明古国,在近代化的大潮中颠簸沉浮,进退失据,至今仍然处于追赶先进的路途上。因此,对于自己的近代史,往往觉得乏善可陈,不堪回首,或不屑一顾,或无暇顾及,或有意回避,甚至刻意编造。近代与古代的强烈对比,尤以科学技术史为特出,加之一段时期极左思潮的泛滥使人们讳言近现代史,所以在相当长的一段时期,古代科学技术史是中国科学技术史研究的主流,近现代科技史则少人问津,在相当程度上仍隐身于历史的重重迷雾之中。
中国科学发展网的创始人是谁
中国古代著名天文学家
羲和,中国远古时代天文历法学家。
甘德,战国时代天文学家。
石申,战国时期魏国天文学家。
贾逵(30~101),东汉时天文学家、经济学家。
张衡(78~139),东汉时期伟大的天文学家。
刘洪,东汉末天文学家。
何承天(370~447),南北朝时代天文学家。
祖冲之(429~500),南北朝时期杰出的数学家、天文学家。
刘焯(544~610),隋朝天文学家。
李淳风(602~670),唐代初期天文学家、数学家。
一行(本名张燧,683~727),唐代著名天文学家和佛学家。
曹士为(生卒年不详),历法家,活动于唐德宗建中年间。
梁令瓒(),唐代天文仪器制造家。
苏颂(1020~1101),宋代天文学家、数学家。
杨忠辅(生卒年不祥),宋代天文学家。
郭守敬(1231~1316),元代天文学家。
王恂(1235~1281),元代天文学家、数学家。
邢云路(),明代天文学家。
徐光启(1562~1633),明末杰出科学家、天文学家。
薛凤祚(1600~1680),明末清初数学家、天文学家。
王锡阐(1628~1682),明清之际民间天文学家。
梅文鼎(1633~1721),清代天文学家、数学家。
李善兰(1811~1882),清代天文学家、数学家。
中国近现代著名天文学家
高鲁(1877~1947),现代天文学家,中国天文学会创始人,参与紫金山天文台选址;
余青松(1892~1978),现代天文学家、紫金山天文台创建人;
张云(1897~1958),现代天文学家;
李珩(1898~1989),现代天文学家;中国科学院上海天文台首任台长,名誉台长。
陈遵妫(1901~?),现代天文学家;
张钰哲(1902~1986),现代天文学家;中国科学院紫金山天文台首任台长。
程茂兰(1905~1978),现代天文学家;中国科学院北京天文台首任台长。
戴文赛(1911~1979),现代天文学家;著名天文教育学家,南京大学首任系主任。
黄授书(1915~1977),美籍华人,天体物理学家;
林家翘(1916~),美籍华人,现代天文学家、物理学家、数学家,星系密度波理论创始人之一。
王绶馆(1923~),现代天文学家,中国射电天文学开创者之一,中国科学院北京天文台第二任台长。
叶叔华(1927~),现代天文学家,中国天文地球动力学开创者之一,中国科学院上海天文台第二任台长。
从中国天文与历法史籍来看,从黄帝作甲子,尧命羲和,舜齐七政,周公测景等故事中,咸认我国天文及历法起源甚早。而外国天文学者,也推崇我国天文的历史悠久,诸如荷兰人Schlegel即利用中国星象命名的意义,来推测中国天文之起源,远在五、六千年之前。法国天文家拉伯拉斯(Laplace)亦曾说纪元前1100年,中国周公在洛阳所测日影,用以推算当时黄赤交角,与他自己用天体力学精密公式所推算的得数,所差不过2'弧度有余。因此对中国天文学发达之早而且正确,深感惊人。
张衡
张衡,别号平子,南阳西鄂人,(就是现今河南省南阳县人),县城之北,有一鄂城寺,就是汉朝西鄂的故址。他出生于汉章帝建初三年,也就是民前1834年。
他的学术思想是多方面的,从他的著作中来看,有哲学、有政治、有历史、有地理、有数学、有训诂,还有文学等等。其中最为重要的是两篇天文著作,一是「浑仪」,一是「灵宪」。而成为我国古代千余年中「宇宙观」的正宗学派。
张衡的家世,出于春秋时代晋国大夫的张老,他的曾祖父及祖父都很富有,到了他的父亲却很贫穷。张衡自幼聪颖好学,多才多艺,且善绘画,尤其喜欢天文阴阳历算,后来也引起皇帝对他才华的注意。派他当一名「郎中」。他的创作天才,逐渐开展。制造「三轮自动车」、「自飞木雕」、「指南车」、「土圭」等器具。他对于天文历数的嗜好,也有心得,进而研究天文、历法、数学等之自然科学。他的成绩为当代的人所钦佩。四年后升为「太史令」。掌管「天时」、「星历」。凡岁之将终之时,启奏新历。国家祭祀丧娶之事,掌拜良日及时节禁忌。这就是后代「钦天监」的职务。直到清朝采用外国官员担任钦天监时,如南怀仁之辈也不例外。他虽然不懂中国星相这一套,可也不能推辞不干,至于纪录瑞应灾异,在普通的见解,也许认为无聊。但国史上却是一份异常宝贵的资料。我国古代保有最古的日食纪录。以及最丰富的流星陨石纪录,这些都是科学史上重要的资料。
六年后出任「公车司马令」,这个职位作用现代语解释,应该是管理「人事」或「公共关系」的官员。他对这职位甚感头痛,他的朋友还讥笑他不长进。他扼要答复数句是「不患位之不尊,而患德之不崇,不耻禄之不伙,而耻智之不博」。可见他是个多么宁静淡泊的人。
后来又恢复太史令工作,居八年之久,在这期间创造「候风地动仪」,就是近代的地震仪,为中国史上,最科学化的仪器。这时顺帝终于把他调为「侍中」,这是皇帝的机要秘书,从此就被宦官嫉忌,终于在五十九岁离开了机要重地,出任「河间相」,张衡到任后,严整法度,收擒奸党,上下肃然。做了三年之后,大家都佩服他的政绩。张衡辞去支河间相后,改官为「尚书」,但不久就与世长辞,享年六十二岁。
落下闳
落下闳,中国西汉民间天文学家。生卒年不详,活动在公元前100年前后。字长公,巴郡阆中(今四川阆中)人。汉武帝元封年间(公元前110~前104年)为了改革历法,征聘天文学家,经同乡谯隆推荐,落下闳由故乡到京城长安。他和邓平、唐都等合作创制的历法,优于同时提出的其他17种历法。
汉武帝采用新历,于元封七年(公元前104年)颁行,改元封七年为太初元年,新历因而被称为《太初历》。汉武帝请落下闳担任侍中(顾问),他辞而未受。
落下闳是浑天说的创始人之一,经他改进的赤道式浑天仪,在中国用了两千年。他测定的二十八宿赤道距度(赤经差),一直用到唐开元十三年(公元725年),才由一行重新测过。落下闳第一次提出交食周期,以135个月为“朔望之会”,即认为11年应发生23次日食。他知道《太初历》存在缺点:所用回归年数值(356.2502日)太大,有预见地指出“后八百年,此历差一日,当有圣人定之。”(事实上,每125年即差一日,到公元85年就实行改历。)
虞喜
虞喜(公元281--356年),字仲,会稽余姚(今浙江余姚)人,东晋天文学家,宣夜说的继承和发展者。
虞喜于西晋太康二年(公元281年)出生于刚刚亡国的孙吴官宦世家。父亲虞察,是孙吴的征虏将军。族曾祖虞翻,是吴国的名士,训注《易》、《老子》、《论语》、《国语》。族祖虞耸,在吴国曾任越骑校尉、河间太守,入晋以后,为河间相,著有《穹大论》。胞弟虞预,在东晋成帝(公元326--342年在位)、康帝(公元343--344年在位)、穆帝(公元345--361年在位)时曾任著作郎、散骑常待等官,进爵平康县侯,好经史,著有《晋书》、《会稽典录》等。
虞喜博学好古,少年老成,年轻时就有很高的声望,受到人们的赞扬。西晋帝(公元307—313年在位)诏他出任官职,他坚辞。东晋元帝(公元317--323年在位)时,诸葛恢任会稽太守,强迫虞喜充任他手下的功曹,对他刺激很大,下决心以后终生不仕。东晋明帝(公元323--326年在位)和成帝都多次诏他做官,都被一一拒绝。成帝时,内使何充曾称赞虞喜“博闻强识,钻坚研微,有弗及之勤”,成帝则下诏嘉奖他“守道清贞,不营世务,耽学高尚,操拟古人”。可见虞喜安贫乐道,一生惟做学问而已。
虞喜不愿做官,便在家中做学问,他“释《毛诗略》,注《孝经》,为《志林》三十篇”,主要还是偏重于对经典著作的阐释和训注,但他从古代史志书中,发现汉代最初沿用古历,以冬至起于牵牛初度,太初历制定时根据实测,以牵牛西斗宿中央附近的建星为冬至点,刘款对冬至点西遇的现象甚为疑,最后犹豫其辞,认为“冬至进退牛前四度五分”,贾逵才明白他说冬至在斗。不过,中国古代天文学家们对于冬至点移动的记录都存而不论,没有把“周天”(恒星年)和“周岁”(回归年)区分开来。
事实上,由于月球、太阳和行星的引力影响,使赤道部分比较突出的椭形地球的自转轴绕黄作缓慢的移动,相应的春分点治黄道以每年50.24分速度西退,差不多71年西移1度,大约26000年移动一周。
虞喜当时虽然不知道也不可能知道上述道理,但是他从古代冬至点位置的实测数据发生西退现象的分析中,得出了太阳一周天并非冬至一周岁的结论,即天自为天,岁自为岁。冬至一周岁要比太阳一周天差一小段,虞喜将之命名为“岁差”,这就发现了回归年同恒星年的区别。
更进一步,虞喜根据《尧典》记载“冬至日短星昴”,而当时实测冬至点在“东壁中”,即壁宿九度。从昴宿经胃宿十四度、娄宿十二度、奎宿十六度,至壁宿九度,合计退行五十多度,虞喜估计唐尧时代相距“二千七百余年”,由此可求得岁差值为约“五十年退一度”。
岁差的发现,是中国天文学史上的一件大事。虞喜发现岁差,虽然比古希腊的依巴谷晚,但却比依巴谷每百年差一度的数值精确。而且自南北朝祖冲之将岁差引进《大明历》后,隋刘悼《皇历》、宋杨忠辅《统天历》和元郭守敬《授时历》的岁差值日趋精确。而当时的欧洲,制历家们还在墨守成规地沿用百年差一度的差数据。两相比较,相形见绌。
虞喜对宇宙理论也颇有研究。他对汉代以来的盖天说、张衡的浑天说、郗萌的宣夜说三家进行分析比较,认为盖天说“天象盖笠,地法复盘”(大意:天像个斗笠,地像反盖的盘子)太粗疏;浑天说“浑天如鸡子,天体圆如弹丸,地如鸡中黄,孤居于内,天大而地小,天表里有水,天之包地,犹壳之裹黄,天地各乘气而立,载水而浮。”(大意:整个宇宙就像个鸡蛋,大地就像是蛋中的黄。天大地小,天的表面和内部都有水,天和地的关系就像蛋壳和蛋黄一样。天和地都是由气组成的,且都是飘浮在水上。)虽比盖天说先进,但仍非至善;于是在成帝咸康中(约公元340年)乃著《安天论》。
虞喜说:“天高穷于无穷,地深测于不测。天确乎在上,有常安之形;地魄焉在下,有居静之体。当相覆冒,方则俱方,圆则俱圆;无方圆不同之义也。其光耀布列,各自运行,犹江海之有潮汐,万品之有行藏也。”(大意:宇宙是无边无际的,却也相对安定;天和地无方圆木同之理;所有天体都有自己的运动周期,以自己的轨道运行,并不是附着在一个固定的球壳上。)《晋书·天文志》称:“虞喜因‘宣夜’之说作《安天论》。”的确,虞喜的《安天论》既否定了天圆地方的盖天说,又批判了天球具有固体壳层的浑天说。他信仰主张宇宙无限的宣夜说,并予以继承和发展,这在天文学史上,占据了重要的地位。英国著名的研究中国科学史的李约瑟博士,这就样评价过“宣夜说”:“这是宇宙观的开明进步,同希腊的任何说法相比,都毫不逊色。”
张遂(法号一行)
和尚天文家张遂,生于唐代高宗弘道元年(即公元683年),是唐初张公谨的曾孙,原藉甘肃省敦煌,后迁河南省南乐县,这里就是张遂的诞生地。生后不久,遭遇武后政变,唐朝几乎灭亡。他的父亲,也做过几任县令,很早就去世。留下遗孤,过着贫苦的生活。他自幼至长,好学不倦,最喜欢研究历象及阴阳五行之说,再进而研究有关天文、历法的学问。
有一天他去元都观借书,认识元都观中的一位道士,名叫伊崇。伊祟一见张遂,就和他交上朋友,两人过从甚密。伊崇借给他「太玄经」,是一本很难了解的书,张遂却很快读完,并且把所绘的图,所写的书,通通交给伊崇看,伊祟看后,惊为天才。于是到处对人传说。他的名声传遍了长安城。不幸被武后的侄子武三思知道,就多方设法拉拢,张遂无计可施,而有遁世出家的打算,入嵩山崇阳寺(河南省登封县)削发为僧,改名敬贤,法号一行法师,从此张遂的名字,渐渐埋没。后世人只知一行,不知张遂。
张遂出家之后,除了研究佛学外,又研究天文、历算。并且游行各地,实现他「读万卷书,行万里路」的理想。到了天台山国清寺(即今浙江省天台县)修行多年,直到睿宗景云二年(公元711年)才回到嵩山崇阳寺,就在那一年,朝廷派员到嵩山征召张遂出山为国服务,他托病谢辞,后来又作第二次出游,到了荆州当阳县玉泉山(今湖北省当阳县)就在那里研究佛学及其它学识不再回嵩山了。
唐玄宗时,政治复上轨道,社会繁荣,史称「开元之治」。就在这个时期,皇帝下诏求贤,派礼部郎中张洽(张洽是张遂的族叔)力邀张遂回京,开元五年(公元717年)回到长安,皇帝立即召见,安排在光太殿居住。不久让他在华严寺和印度来华的僧侣,翻译多部佛经,传导密宗的教义。皇帝时常召见。垂询安国抚民之道,深得玄宗信任,张遂由和尚而变为皇帝御前最高顾问。
自唐玄宗开元九(公元721年)开始,接受天文科学工作任务,建议改革历法,创造天文仪器为开端,我国古代农耕与历象、节气关系密切,因此历代帝王无不重视天文。唐开元初年,还沿用「麟德历」逐年发生误差。预测日月食多不准确。张遂奉旨改革历法工作,从实测天文着手。可是那时太史监所存天文仪器,都已破旧,不堪使用,只好重新计画制造。就在皇宫丽正殿当作工场,制造黄道游仪的最初模型,然后奏请皇帝用铜铁铸造。于开元十二年(公元724年)制造成功。第二年制造水运浑仪的结构,再用铜铸造成功。该仪结构复杂,而且奇巧,可以反映日、月、五星运行规律的浑天仪。又是一个自动定时器,利用水力推动,每时辰自动击鼓,每一刻自动撞钟。可以说是全世界最早的第一台天文时钟。
张遂发动大规模观测队,先于开元十二年(公元724年)召集测量人员于丽正殿书院开会,分配工作,校正尺度,取黄河之南北平原为中心,曾在阳城建立一座八尺日规,并立一个石表(即石柱)上刻周公测景台,成为我国科学史上一个光荣古迹。测量二分、二至正午时日影的长度,而定回归年的长度,张遂自己坐镇京师,各地测量按时报告结果,向京城奏报,由于观测队所发生的作用,主要有下列成果:
(一)提供编着新历法最可靠资料。
(二)证明日影差数,和地面距离的关系。
(三)测定子午线每度弧长。
张遂制造天文仪器,进行大规模观测之后,开元十二年开始编写新历法,尽量参考从前历法优点,从上古六历,汉代太初历,甚至唐朝麟德历,又经四年长时间过滤,才告成功,名为「大衍历」。他于脱稿的同年九月,就病倒华严寺,十月初稍愈,力疾随侍玄宗皇帝往新丰镇,这时他的精神已颓丧,不欲说话,就在那天晚上,溘然归西,享年四十五岁。
祖冲之
祖冲之(429-500)的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官。祖冲之长在这样的家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的青年。他特别爱好研究数学,也喜欢研究天文历法,经常观测太阳和星球运行的情况,并且做了详细记录。
宋孝武帝听到他的名气,派他到一个专门研究学术的官署“华林学省”工作。他对做官并没有兴趣,但是在那里,可以更加专心研究数学、天文了。
我国历代都有研究天文的官,并且根据研究天文的结果来制定历法。到了宋朝的时候,历法已经有很大进步,但是祖冲之认为还不够精确。他根据他长期观察的结果,创制出一部新的历法,叫做“大明历”(“大明”是宋孝武帝的年号)。这种历法测定的每一回归年(也就是两年冬至点之间的时间)的天数,跟现代科学测定的相差只有五十秒;测定月亮环行一周的天数,跟现代科学测定的相差不到一秒,可见它的精确程度了。
公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,孝武帝召集大臣商议。那时候,有一个皇帝宠幸的大臣戴法兴出来反对,认为祖冲之擅自改变古历,是离经叛道的行为。祖冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴。戴法兴依仗皇帝宠幸他,蛮横地说:“历法是古人制定的,后代的人不应该改动。”祖冲之一点也不害怕。他严肃地说:“你如果有事实根据,就只管拿出来辩论。不要拿空话吓唬人嘛。”宋孝武帝想帮助戴法兴,找了一些懂得历法的人跟祖冲之辩论,也一个个被祖冲之驳倒了。但是宋孝武帝还是不肯颁布新历。直到祖冲之死了十年之后,他创制的大明历才得到推行。
尽管当时社会十分动乱不安,但是祖冲之还是孜孜不倦地研究科学。他更大的成就是在数学方面。他曾经对古代数学著作《九章算术》作了注释,又编写一本《缀术》。他的最杰出贡献是求得相当精确的圆周率。经过长期的艰苦研究,他计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间,成为世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科学家。
祖冲之在科学发明上是个多面手,他造过一种指南车,随便车子怎样转弯,车上的铜人总是指着南方;他又造过“千里船”,在新亭江(在今南京市西南)上试航过,一天可以航行一百多里。他还利用水力转动石磨,舂米碾谷子,叫做“水碓磨”。
郭守敬
郭守敬,字若思,元朝邢台人。他的父亲敦荣,精通五经,尤善算术以及水利之学。守敬承受父亲家业,并且师事刘秉忠学有专长,元世祖对他非常器重。他曾经修复西夏、滨河、五洲这几条河流。然后复命其修治历法,如是参考诸历,昼夜测验,推算极为精确,修成历法后,授予太史官。
元世祖至元十三年,太史郭守敬奉命制造天文仪器有十三件。有简仪,高表,候极仪,浑天象,玲珑仪,仰仪,立运仪,证理仪,景符,窥几,日月食仪,星晷,定时仪等十三器。到了明朝定都燕京(北京),将这一批仪器迁往江南,陈列于鸡鸣山观象台。清康熙七年钦天监请修浑仪,找到元郭守敬所制仪器于江南,康熙五十二年至五十三年之间,尚见观象台下所遗仪器甚多,刻有王恂、郭守敬监造人姓名。康熙五十四年,西人纪利安奏制地平经纬仪,将台下所遗元明代旧仪器,尽作废铜充用,古代法物一扫而空,诚为我国天文学界一大不幸。
郭太史生于公元1231年,即元太宗三年。卒于公元1316年,即元仁宗延佑三年。
王恂
王恂〔公元1235-1281〕字敬甫,中山唐县〔今河北省唐县〕人,元代数学家、天文学家,幼年在家随父学习数学、天文,后与郭守敬一道从刘秉忠学习数学和天文历法。至公元1276年奉命改历,和郭守敬一道组织太史局,王恂任太史令,负责天文观测和推算方面的工作,在《授时历》的编制工作中,其贡献与郭守敬齐名。
徐光启
徐光启,别号文定,生于明朝世宗嘉靖四十一年,就是公元1562年。这时倭寇年年作乱,国势日衰。到了徐氏入主翰林,授礼部尚书,入阁参政时,满州独立称帝,流寇大乱。这时已进入明末的时期。
文定公从政后,对于农政、国防、水利、财政、建设都极为关心。认为农政乃民生大事,着有一部「农政全书」流传至今,他肯接受西洋文化,其中以改革历法最为重要。
当十六世纪与十七世纪之间,西方宗教家来华传播教义,输入了西方优秀的自然科学及应用科学。最主要的是历算之学。而中西方最先接触的人,就是徐光启和利玛窦。利玛窦是一位艰苦卓越的传教士,他深知中国人对历法的重视,就献其所学,博取华人的信仰。公元1600年左右,利玛窦写信给罗马教会,再三请求,派遣几位天文专家来华。利氏自认对历学所知甚少,若有专家来此,必能大开中国门户。
徐光启是典型的中国读书人,而且见识通达,笃信宗教,与利玛窦交谊甚深。认为几何「几何之学」,西洋确有远胜于中国者,所以急于与利玛窦合作译书,以其精心杰作之「欧几里德几何」原本六本为重。徐、利二氏深知一切自然科学,非几何立其基础不可。
崇祯二年(公元1629年)五月朔,日食,钦天监推算又见失准,而光启推算应验。于是九月十三日由皇帝明令徐光启修历。徐氏立即设局于宣武门外,专事翻译历书,保举龙华民,邓玉函参预修历。汤若望、罗雅谷授制仪器及演算诸事。徐氏授命修历之后,对于翻译十分积极,其时由洋人主译,而由华人笔述,既定计划后,立刻分期完成。自祟祯四年(公元1631年)正月起至祟祯七年(公元1634年)十一月止,分五次进呈皇帝,总共137巷。其中最后两次进呈时,徐光启巳不幸病故,由其指定继承人李天经递补。书名「祟祯历书」,题名徐光启督修。本书内容:分太阳、太阴、恒星、五纬、交食诸事、各有历理,有历数、有推法、有算表、有星图,并兼有几何测量应用之法,可算是天体力学兴起之前最完备的一部历学巨著。不久明室倾覆,改历之事,没有正式实行。至清朝统一后,采用新法,定名「时宪」,其实就是徐氏所修之历法。时宪历法虽以「历象考成」为底本,其实亦不过「新法历书」之改头换面而已。
李之藻
李之藻,别号振之,字我存,又号存园寄叟。明嘉靖四十四年(西历1565年)出生于浙江杭州仁和。万历二十二年(1594年),时年三十考取举人,三十四岁中进士。万历三十八(1610年)十一月朔日食,钦天监推算有误。礼部因奏:翰林院检讨徐光启及南京工部员外郎李之藻.,精通历理,可与西洋人迪莪、三拔等人同译西洋历法。
万历四十一年(1613年)之藻改御南京太仆少乡,是年先生上书推荐庞迪莪、龙华民、熊三拔、阳玛诺等翻译历算书籍,以供修历参考。之藻译有「新法算书」、「几何」、「天学初函」、「同文算指通编」、「浑天盖天通宪图说」等书,又译「名理探」一书,为各学之最新译本。祟祯三年(1630年)九月二十七日逝世,享年六十五岁。
2017年度中国科学十大进展的具体详细情况如何
2月27日,科技部高技术研究发展中心在京召开新闻发布会,发布2017年度中国科学十大进展。
1.实现星地千公里级量子纠缠和密钥分发及隐形传态
“墨子号”量子科学实验卫星由我国完全自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星,于2016年8月16日发射升空,2017年1月18日完成在轨测试,正式交付开展科学实验。中国科学技术大学潘建伟和彭承志研究组联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组等,创新性地突破了包括天地双向高精度光跟瞄、空间高亮度量子纠缠源、抗强度涨落诱骗态量子光源以及空间长寿命低噪声单光子探测等多项国际领先的关键技术,利用“墨子号”在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠分发,并在此基础上实现空间尺度严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验;实现了千公里级星地量子密钥分发和地星量子隐形传态,密钥分发速率比地面同距离光纤量子通信水平提高了20个数量级,为构建覆盖全球的天地一体化量子保密通信网络提供了可靠的技术支撑,为我国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础。相关研究进展分别发表在2017年6月16日《科学》[Science,356(6343):1140—1144]和2017年9月7日《自然》[Nature,549(7670):43—47]和[Nature,549(7670):70—73]上。研究成果一经发表,随即引起了国际学术界和新闻媒体的广泛关注,同时也得到了国际学术界的高度评价,入选了Nature杂志点评的和美国著名科学媒体ScienceNews评选的“2017年度重大科学事件”。“墨子号”首席科学家潘建伟教授也入选了Nature杂志评选的“2017年度改变世界的十大科学人物”,被称之为“让量子通信驰骋于天地之间的物理学家”。
2.将病毒直接转化为活疫苗及治疗性药物
流感、艾滋病和埃博拉出血热等烈性传染病时刻危害着人类的健康和社会稳定,其幕后“黑手”是结构和功能多样且快速变异的病毒,而疫苗是预防病毒感染的有效手段。北京大学药学院周德敏、张礼和研究组以流感病毒为模型,在保留病毒完整结构和感染力的情况下,仅突变病毒基因的一个三联遗传密码为终止密码,流感病毒就由致病性传染源变为预防性疫苗,再突变多个三联码为终止密码,病毒就变为治疗性药物。此类疫苗的特点是保留了野生型病毒的全部抗原、感染活力和相同的感染途径,可以诱发人体产生强而广的体液免疫、鼻腔黏膜免疫以及T-细胞活化免疫应答,但感染人体后复制能力缺失。这种复制缺陷的活病毒疫苗在老鼠、雪貂和天竺鼠模型中得到验证,达到广谱、持久和高效的效果。该方法颠覆了传统灭活/减毒疫苗的理念,前者需改变病毒抗原结构去除其毒性,只能部分激发人体免疫力,所以需要多次接种。后者需要复杂的工艺处理方能保留病毒的完整结构,但仍具有弱的复制能力和潜在的致病性,安全隐患大。该方法将是研发活病毒疫苗的一种通用方法,并可针对几乎所有病毒。相关研究进展发表在2016年12月2日《科学》[Science,354(6316):1170—1173]上。该研究进展是我国长期支持基础研究、并鼓励基础研究进行临床转化的典型范例。Science杂志评述该进展为病毒疫苗领域的革命性突破,Nature杂志称其为“驯服病毒的新方法”。
3.首次探测到双粲重子
欧洲核子研究中心于2017年7月6日宣布,来自大型强子对撞机(LHC)上底夸克探测器(LHCb)国际合作组的科学家们发现了一种被称为双粲重子的新粒子,该粒子带有两个单位电荷,质量约3621兆电子伏特,几乎是质子质量的4倍。与质子和中子类似,新发现的双粲重子由三个夸克组成,但其夸克组分不同:质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子由两个下夸克和一个上夸克组成,而双粲重子则由两个较重的粲夸克和一个上夸克组成。理论预期双粲重子的内部结构迥异于之前发现的粒子,对其性质的研究将有助于人类深入理解物质的构成和强相互作用力的本质。相关研究进展发表在2017年9月11日《物理评论快报》[PhysicalReviewLetters,119,112001]上。底夸克探测器国际合作组由来自16个国家的超过1000名科学家组成,清华大学、华中师范大学、中国科学院大学和武汉大学是合作组的成员单位。由清华大学高原宁领导的中国研究团队通过与国内理论家密切合作,主导了此次双粲重子发现的物理分析工作,对该粒子的发现做出了关键性贡献。欧洲核子研究中心对双粲重子的发现作了专门的新闻发布,受到全球媒体的竞相报道。审稿人评价:“该论文给出了期待已久的重要结果——首次观测到双粲重子。”美国《物理》杂志同时以“倍加迷人的粒子”为题进行了专论报道,认为该发现“为科研人员提供了检验量子色动力学的独特体系”。
4.实验发现三重简并费米子
组成宇宙的基本粒子可分为玻色子和费米子。现有的理论认为宇宙中只可能存在三种类型的费米子,即狄拉克费米子、外尔费米子和马约拉纳费米子,其中狄拉克费米子具有四重简并,外尔费米子和马约拉纳费米子具有两重简并,而三重简并的费米子在宇宙中是不存在的。这三种类型的费米子也能够以准粒子的形式存在于固体材料中,其中狄拉克费米子和外尔费米子的存在已在实验上得到确证,马约拉纳费米子也得到一些实验的支持。这些固体材料被通俗地称为“固体宇宙”,与真实的宇宙相对应。与时空连续的宇宙空间不同,“固体宇宙”只满足不连续的分立空间对称性,这就可能出现真实宇宙中不存在的新型费米子。在“固体宇宙”中寻找新型费米子是近年来凝聚态物理领域一个挑战性的前沿科学问题,也是该领域国际竞争的焦点之一。中国科学院物理研究所丁洪、钱天和石友国研究组与合作者,在上海光源“梦之线”和瑞士光源上利用角分辨光电子能谱实验技术,在磷化钼晶体中观测到一类具有三重简并的费米子。这是首次实验发现超出传统的狄拉克/外尔/马约拉纳类型的费米子。他们的实验发现开辟了探索凝聚态体系中非传统费米子的途径,对促进人们认识量子物态、发现新奇物理现象、开发新型电子器件具有重要的意义。相关研究进展发表在2017年6月29日《自然》[Nature,546(7660):627—631]上。
5.实现氢气的低温制备和存储
氢能被誉为下一代二次清洁能源,但氢气的高效制备以及安全存储和运输一直以来是阻碍氢能源大规模应用的瓶颈。由于甲醇可以安全运输,将氢气存储于液体甲醇中,通过水和甲醇低温液相重整反应原位产氢,在释放出甲醇中存储的氢气的同时也活化等摩尔的水而释放出额外的氢气,就成为氢能利用的可行途径。这种过程装置简单、耗能低,容易和车载或固定聚合物电解质膜燃料电池整合,而释放出的氢气占重比可达18.8%。北京大学化学与分子工程学院马丁研究组与中国科学院山西煤化研究所温晓东以及大连理工大学石川等合作的研究表明,将铂单原子分散在面心立方结构的碳化钼(α-MoC)上制备的催化剂可用于甲醇的液相重整,在较低温度下(150—190摄氏度)能够表现出很高的产氢活性,可达每摩尔铂每小时产氢18,046摩尔。这种优越的制氢能力远大于以前报道的低温甲醇重整催化剂(高出近两个数量级),其关键在于α-MoC突出的解离水的能力以及铂和α-MoC协同活化并重整甲醇的能力。同时,该研究团队在在水煤气变换产氢过程(CO+H2O=CO2+H2)中也突破了低温条件下高反应转化率与高反应速率不能兼得的难题,发展了基于Au/α-MoC的新一代催化过程。相关研究进展分别发表在2017年4月6日《自然》[Nature,544(7648):80—83]和2017年7月28日《科学》[Science,357(6349):389—393]上。上述研究进展被多家科学媒体报道并高度评价,美国化学会C&ENews杂志和英国皇家化学会ChemistryWorld杂志分别以“氢能源:制备氢燃料新过程”和“新型催化剂点亮氢能汽车未来”为题进行了亮点报道,认为“随着此高活性催化体系的成功,把氢气存储于甲醇并在需要时重整释放的概念可能得到实际应用,这是氢能储存和输运体系的一个重大突破”。
6.研发出基于共格纳米析出强化的新一代超高强钢
超高强钢在航空航天、交通运输、先进核能以及国防装备等国民经济重要领域发挥支撑作用,而且也是未来轻型化结构设计和安全防护的关键材料。然而几十年来高性能超高强钢的研究始终基于传统的半共格析出产生强共格畸变的学术思路,存在着析出相数量有限,析出尺寸不够合理且分布不均匀的固有缺陷,这既降低了材料的塑韧性又严重影响服役安全性。此外,昂贵的制备成本也限制了其实际应用,成为困扰高端钢铁工业发展的难题。北京科技大学吕昭平研究组与合作者针对低成本高性能的目标,创新性提出利用高密度共格纳米析出相来强韧化超高强合金的设计思想,采用轻质且便宜的铝元素替代马氏体时效钢中昂贵的钴和钛等元素,大幅降低成本的同时通过简单的热处理促进极高密度、全共格纳米相析出,研发出共格纳米析出强化的新一代超高强钢。他们通过调控晶格错配度使得析出相在产生极低共格畸变的同时又具有高的有序抗力,这极大增强了合金的强度但不牺牲其延展性能。所涉及的颠覆性合金设计思想也可应用于其它结构材料的研发。相关研究进展发表在2017年4月27日在《自然》[Nature,544(7651):460—464]上。《自然·材料》(NatureMaterials)发表专门评述文章指出,该研究“以完美的超强马氏体钢设计思想,简化的合金元素及析出相强化本质,为研发具有优异的强度、塑性和成本相结合的结构材料提供了新的途径”。
7.利用量子相变确定性制备出多粒子纠缠态
实现多粒子纠缠是量子物理实验研究的一大追求。清华大学物理系尤力和郑盟锟研究组,通过调控铷-87原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的自旋混合过程,使其连续发生两次量子相变,实现了包含约11000个原子的双数态的确定性制备。通过直接观测该纠缠态,他们表征其不同内态间原子数的差值的涨落低于经典极限10.7±0.6分贝,其集体自旋的归一化长度为近似完美的0.99±0.01。这两个指标反映该多体纠缠态可以提供超越标准量子极限约6分贝的相位测量灵敏度,以及至少910个的纠缠原子数——创造了目前能确定性制备的量子纠缠粒子数目的世界纪录。利用量子相变确定性制备多体纠缠态是一种崭新的尝试。由于连续量子相变点处有限系统的能隙很小,系统穿过相变点时会产生较大的激发。他们的研究显示即使这种激发会发生,量子相变点两边迥异的多体能级结构依然能够帮助制备出高品质的多粒子纠缠态。这一全新的理解和纠缠态制备方法为未来其它多粒子纠缠态的制备提供了一种思路。另外,双数态的确定性制备为超越标准量子极限的测量科学与技术的实用化发展,比如实现海森堡极限精度的原子钟和原子干涉仪等提供了一种可能。相关研究进展发表在2017年2月10日《科学》[Science,355(6318):620—623]上。
8.中国发现新型古人类化石
长期以来,古人类学界对在中国境内发现的中更新世晚期至晚更新世早期过渡阶段古人类成员的演化地位一直存在争议。争论的焦点是:他们是由本地的古人类连续进化而来?还是外来人群的成功入侵者?最近在河南灵井遗址发现的两件距今10.5—12.5万年前的古人类——许昌人的头骨化石,为探讨这一阶段中国古人类的演化模式提供了重要信息。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴秀杰研究组与美国华盛顿大学ErikTrinkaus等合作的研究显示,许昌人颅骨既具有东亚古人类低矮的脑穹隆、扁平的颅中矢状面、最大颅宽的位置靠下的古老特征,同时又兼具欧亚大陆西部尼安德特人一样的枕骨(枕圆枕上凹/项部形态)和内耳迷路(半规管)形态,呈现出演化上的区域连续性和区域间种群交流的动态变化。此外,许昌人超大的脑量(1800cc)和纤细化的脑颅结构,又体现出中更新世人类生物学特征演化的一般趋势。目前还无法将其归入任何已知的古人类成员之中,许昌人可能代表一种新型的古老型人类。这项研究填补了古老型人类向早期现代人过渡阶段中国古人类演化上的空白,表明晚更新世早期中国境内可能并存有多种古人类成员,不同群体之间有杂交或者基因交流。许昌人化石为中国古人类演化的地区连续性以及与欧洲古人类之间的交流提供了一定程度的支持。相关研究进展发表在2017年3月3日《科学》[Science,355(6328):969—972]上。该研究发现引起了国内外学术界和媒体的极大关注,Science、CurrentBiology等国际顶端学术期刊都为此发表专题评论,认为这项研究填补了古老型人类向早期现代人过渡阶段东亚地区古人类演化上的空白,是中国学者在古人类研究领域取得的一项重大突破。
9.酵母长染色体的精准定制合成
基因组设计合成是对基因组进行全新设计和从头构建,能够按需塑造生命,开启从非生命物质向生命物质转化的大门,推动生命科学研究由理解生命向创造生命延伸。然而,基因组合成面临长染色体难以精准合成、合成染色体导致细胞失活等难题。天津大学元英进、清华大学戴俊彪、深圳华大基因杨焕明等团队与合作者利用多级模块化和标准化人工基因组合成方法,基于一步法大片段组装技术和并行式染色体合成策略,实现了由小分子核苷酸到活体真核长染色体的定制合成,建立了基于多靶点片段共转化的基因组精确修复技术和DNA大片段重复的修复技术,成功设计构建了4条酿酒酵母长染色体,实现了真核长染色体合成序列与设计序列的完全匹配;原创性地建立了基因组缺陷靶点快速定位方法,提供了表型和基因型关联分析的新策略,通过缺陷靶点的定位与排除,解决了合成基因组导致细胞失活的难题;在此基础上,构建了人工环形染色体,为当前无法治疗的染色体成环疾病发生机理和潜在治疗手段建立了研究模型。该研究为深化理解生命进化、基因组与功能关系等基础科学问题提供了新的思路。相关研究进展以4篇论文形式发表在2017年3月10日《科学》[Science,355(6329):eaaf4704,eaaf4706,eaaf4791,eaaf3981]上。研究成果引起国内外专家和媒体的极大关注。Science同期发表专文评论,Nature、NatureBiotechnology、NatureReviewsGenetics、MolecularCell等多个顶级期刊均发表专文或亮点介绍,高度评价本工作,认为这是第一个全合成真核生物基因组的重要里程碑。
10.研制出可实现自由状态脑成像的微型显微成像系统
北京大学生物膜与膜生物工程国家重点实验室程和平及陈良怡研究组与电子工程与计算机科学学院张云峰和王爱民等合作,运用微集成、微光学、超快光纤激光和半导体光电子学等技术,在高时空分辨在体成像系统研制方面取得突破性技术革新,成功研制出2.2克微型化佩戴式双光子荧光显微镜,在国际上首次记录了悬尾、跳台、社交等自然行为条件下,小鼠大脑神经元和神经突触活动的高速高分辨图像。此项突破性技术将开拓新的研究范式,在动物自然行为条件下,实现对神经突触、神经元、神经网络、多脑区等多尺度、多层次动态信息处理的长时程观察,这样不仅可以“看得见”大脑学习、记忆、决策、思维的过程,还将为可视化研究自闭症、阿尔茨海默病、癫痫等脑疾病的神经机制发挥重要作用。相关研究进展发表在2017年7月《自然·方法学》[NatureMethods,14(7):713—719]上。该成像系统被2014年诺贝尔生理学或医学奖得主EdvardI.Moser称之为研究大脑的空间定位神经系统的革命性新工具。
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