地球科学的发展史
谭亲平
地球化学研究所 201028006514006
1、中国地学发展历程
我国历史上出现过不少走遍祖国深山大川。最早的要算北魏的郦道元，他著述的《水经注》是很有名的。这是我国北魏以前最全面的最系统的综合性地理著作。远在西方出现航海热以前的几十年，我国明朝航海家郑和已“七下西洋”，走了30多个国家，路程为10万多公里。他沿途记载了各国方位和海上暗礁、浅滩，成为研究十六世纪以前西方交通历史的重要资料。
明代徐霞客经过30多年的地理考察，走遍了大半个中国。他不仅考察了名山大川，还专门调查了研究我国石灰岩地貌的分布及发育规律。他对石灰岩溶洞的解释和今天的科学原理是一致的。《徐霞客游记》是后人根据他的日记整理而成，书中对他所到之处的地理，水文，地质，植物等现象都有详细的记载。
清代康熙年间，于公元1708-1718年在全国进行了空前规模的大地测量，测定了630个经纬点，绘制了著名的全地图《皇舆全览图》。 1755年，清代汪锋辰著《银川小志》，记载了地震发生前井水浑浊、群犬狂吠等前兆，是有关以动物异常预报地震的科学史料。李榕《自流井记》记载，清代四川地区工人已初步掌握了地下岩层的分布规律，并找到了绿豆岩和黄姜岩两个标准层，表明我国已建立起最早的地下地质学。徐松《西域水道记》把新疆分成111个受水体（湖泊），以水道为纲，详细记载了各流域的地质、地貌、新构造运动、矿产、城市等，是我国历史上比较全面地叙述新疆地理的著作。19世纪后半叶至20世纪初，中国正处在从闭关自守到被迫向西方开放的时期，当时出版少量地质文献都是西方地学教材的译本。一些西方学者在中国进行了地质调查和探险，出版了关于中国地质的著作。如美国庞佩利著有《中国、蒙古与日本之地质研究》(1866)；德国的李希霍芬著有《中国》,这是第一部较为系统的有关中国地质的著作；美国的威利斯著有《中国的研究》。李希霍芬和威利斯的工作为以后中国地质的研究奠定了初步基础。此外,还有匈牙利洛茨、瑞典的斯文·海定、俄国的奥布鲁切夫都曾考察研究过中国一些区域的地质情况。在1910年以前，中国学者编写的地质文
献有虞和钦的《中国地质之构造》（1903）、鲁迅的《中国地质略论》（1903）和顾琅的《中国矿产志》(1906)等。
中国近代地质工作是从1912年政府部门设立地质科开始的。早期以鉴定化石、建立各区地层系统和开展区域填图为首要任务。从20～50年代，孙云铸、许杰对早古生代地层及三叶虫、笔石等化石，李四光、赵亚曾、田奇、俞建章、黄汲清对晚古生代地层及腹足类、科、珊瑚等化石，尹赞勋、斯行健、潘钟祥等对中生代地层及软体类和植物化石，杨钟健、裴文中对新生代地层和脊椎动物及人类化石都做了大量的研究工作，取得了显著成就。其他国家外籍学者中，美国的葛利普、法国的德日进、瑞典的安特生在中国地层、古生物和区域地质研究中也作出了重要贡献。
中国有关岩石矿物和矿床学的研究，早期有章鸿钊所著《石雅》(1921，1927)、翁文灏所著《中国矿产志略》(1919)。其后有谢家荣所著《中国的矿床时代与矿产区域》(1937)。
中国的石油地质学研究开始于30年代。潘钟祥最早提出陆相生油的观点（1941）。50年代李四光、黄汲清、谢家荣先后根据构造和沉积理论，提出中国成油条件和油田分布规律，为油田的发现和开发作出了重要贡献。中国谢家荣在30年代提出了中国特有煤岩类型。
在20世纪20～30年代,中国地质学家,如翁文灏、丁文江、李四光都对造山运动作了研究。李四光用地球自转速度变化解释地表大规模构造运动的成因，这是中国学者首次对全球构造作出自己的解释。李四光概括分析了东亚不同的构造型式和构造体系。在《中国地质学》专著中,进一步厘定了不同的构造体系及其形成机制,在40年代正式提出地质力学的学科体系及学术观点。50年代以后，地质力学在构造理论和矿山、油田构造应用方面都取得了重要的成果。40年代，黄汲清发表了关于中国主要构造单位的专著(1945)，全面论述了中国的大地构造分区和构造发展史，提出多旋回造山观点，具有广泛的影响。张文佑50年代以断裂构造体系为指导，编制了第一幅1:400万中国大地构造图,其理论体系在80年代发展成为断块学说。
在中国70年代尹赞勋和李春昱介绍和引进了板块构造学说。在黄汲清的指导下，任纪舜等结合板块构造观点编制了1:400万中国大地构造图。李春昱等以
板块理论为指导，编制了1:800万亚洲大地构造图。80年代,张文佑以断块学说为主，吸收板块思想,编制了1:500万中国海陆大地构造图。1986年杨遵仪、程裕淇、王鸿祯合著《中国地质》，在系统论述地层和岩浆活动的基础上，以活动论板块观点和阶段论的观点解释了中国地质构造发展史。
从70年代以来，中国地质学者积极参加了国际合作对比计划和岩石圈计划的学术活动，在青藏地质和前寒武纪地质的研究方面取得了重要成果，推动了中国地质科学与国际地质科学共同前进。
2、西方地学发展历程
地质学是从英国产煤区的地质调查工作中发展起来的，直到十八世纪才形成一门独立的科学，十九世纪趋于成熟。在这以前，地质学的知识是非常零散的。十八世纪末到十九世纪初，地质学的研究空前繁荣。十八世纪只有少量的人在搞地质学研究，著名的人物有瑞典的林奈。他首先对岩石进行了分类，把岩石分为化石和矿石两大类。到了十九世纪初，由于工矿的发展，从事地质研究的人越来越多。在岩石和矿床成因上主要是英国伍德沃德提出来的水成论和威尼斯的莫罗提出来的火成论。水成论者认为岩石和矿床都是在地表水作用下形成的当含矿溶液沉淀形成岩石或矿床时，古代动植物的遗体也随之沉积保存下来，形成化石。火成论者持相反的观点，认为岩石和矿床是一系列火山爆发的熔岩流形成的，当熔岩冷却时，其中的古代植物遗体也就保存下来。尽管这两派的观点不同，但都承认化石是古代动植物遗体形成的。于是人类就产生了一个想法，通过地层大断面上的不同类型化石的垂直分布，大体上可以看出生物在历史上的延续和演化过程。由此看出生物学和地质学有着历史的渊源。
自18世纪末到19世纪初，地质知识体系初步形成。一方面地层和生物化石的研究使地质年代和地层系统逐步建立，为其后更全面的历史地质学的发展奠定了基础；另一方面，随着当时的新技术被采用，结晶学、矿物岩石学的研究和理论的系统性日臻完善，加深了人们对地壳物质组成的认识。在这个基础上，对山脉构造及形成过程也有了进一步的理解。
地质时代和地层系统的建立是研究地球历史的前提和依据。在各国地质学家的努力下，从寒武系到第四系的地层层序在这个时期先后被建立起来。
岩石学方面，已初步划分出沉积岩、火成岩、变质岩 3大类岩石。1829年
英国的尼科尔发明了偏光显微镜，为岩石学的研究展现了广阔的发展前景。英国的霍尔从1790年开始多次进行了熔融体结晶和灰岩转化为大理岩的加热加压实验，开创了岩石学的实验研究。
居维叶是灾变论的主要代表。他在《论地球表面的革命》一书中根据岩层不整合面上、下生物群的不同，提出海盆一定经历过革命，并认为自然的进程改变了，没有一种现在还在起作用的因素足以产生古代地质作用的结果。赫顿最早对均变论作了较全面的阐述。英国的莱伊尔在《地质学原理》中系统地论证了这一思想。通过对欧美的广泛考察和对陆地升降、河谷形成等地质现象的研究，莱伊尔认为在地球的一切变革中，自然法则是始终一致的。同时，提出用现在仍在起作用的原因来解释地球表面过去的变化的将今论古的现实主义方法。尽管莱伊尔过分强调地质作用古今一致的一面,而忽视发生全球性激变（灾变）的可能性,
他的思想方法在地质学理论方面仍占有重要地位，并成为百余年地质学及其研究方法的正统观点。
总之,到19世纪30年代末,地层学的原理和方法、矿物学的系统分类，以及地质年代和地层系统都已基本建立，特别是作为地质科学的基本思想和方法论──均变论已经确立。因此，可以认为到1840年地质学建立的工作已经完成。
19世纪中叶以后，资本主义进入全盛时期。生产的发展和科学技术的进步，推动了地质学各分支学科的全面发展，新的研究领域不断出现。许多国家成立了地质学学术机构和调查机构。19世纪后期，欧洲一些资本主义强国除在本国开展地质调查外，还普遍在亚、非、拉美等地区进行矿资资源和地质的调查。大规模的区域调查所取得的丰富资料，使得全面的历史地质学及全球地质史的综合研究成为可能，也为全球构造理论的产生创造了条件。
与此同时，对岩石的化学成分和性质也进行了研究。德国的本生于1851年提出酸性岩浆和基性岩浆混合，会产生各种喷发岩，随之出现了有关岩石的酸性、中性、基性的概念和饱和度的概念。德国的比肖夫提出含氧系数，俄国的列文生-列星格提出酸性系数。这些概念的提出有助于对岩石的化学性质的认识，并使火成岩的分类有了更为可靠的依据。
有关地壳运动原因的地壳均衡说主要是根据大地测量资料提出的。1837年，英国的赫塞尔从侵蚀－沉积循环角度探讨了地壳的动力均衡问题。19世纪中叶，
在印度北部进行重力测量时，发现某些点上的实测值比预计喜马拉雅山引起的偏差值为小。英国的普拉特由此得出喜马拉雅山密度可能较小的结论，并认为在地下160多公里深处,质量不均得到补偿，称之为均衡补偿面。艾里于1855年根据浮力原理，认为地势愈高，下部陷入就愈深，陷入深部的部分称为“山根”。美国的达顿于1889年提出“地壳均衡”一词，作为地壳升降运动的普遍原因。
山脉的形成是构造地质学与全球构造研究中的中心课题。博蒙于1852年发表的《论山系》中，阐述了横向压力的重要性，并将其作为地壳收缩的证据来解释山脉的形成。美国的罗杰斯和罗杰斯兄弟先后发表了《论阿巴拉契亚山系的物理构造》(1843)、《论地壳扰动带的构造规律》(1856)，阐明了地壳内部物质的活动与山脉形成的关系。美国的J.霍尔在研究纽约州的古生物地层时，发现阿巴拉契亚山带地层的厚度远大于其西部地区，认为这些线性巨厚沉积带是海底边沉降边接受沉积的结果。其后线性沉积带隆起成山。丹纳于1873年在《论地球收缩的某些效果，兼论山脉的起源和地球内部的性质》一文中，用冷缩说解释山脉的成因。他认为，由于洋壳和陆壳收缩速度不同，所产生的张力差异在大陆边缘最强，因而发育了地壳活动带──地槽。奥地利修斯于1885年提出“陆台”一词，即地台，意指地壳上稳定的、形成后不再遭受重大构造变动的部分。俄国的卡尔宾斯基于1880年明确提出地台是由结晶基底和沉积盖层组成，并以升降的振荡运动为主。
19世纪末期到20世纪初期，由山脉构造的广泛研究发展为全球构造的探讨。1887年，法国的贝特朗在《阿尔卑斯山系和欧洲大陆的形成》一文中提出造山旋回的概念,并划分了加里东、海西、阿尔卑斯3个造山旋回。造山旋回的划分具有普遍意义。1990年,奥格在《地槽系和大陆区：对海水进退的研究》一文中，把全球划分为较为活动的地槽系和相对稳定的大陆区，认为全球除狭窄的地槽系外，都是大陆区。修斯的《地球的全貌》（1883～1909）巨著是19世纪地质研究的总结。修斯论证了水平运动的重要性，指出倒转褶皱山带是地壳水平运动的证据。他用前陆－褶皱带－后陆模式分析了欧洲构造和火山活动。修斯的另一重要贡献是从全球的角度考虑地壳运动在时间和空间上的联系。根据大陆南端常呈楔状以及山脉均成弧形的现象，他提出，北美、欧洲、北非山系受力来自南方，所以山系弧形向北凸出；亚洲山系受力来自北方，所以山系弧形向南凸出。他还提
出古地中海和冈瓦纳古陆的概念。修斯对地壳综合研究的方法以及对全球构造所作的概括，预示着20世纪全球构造研究新时期的到来。
从20世纪20年代到60年代，社会生产力和科学技术有了全面稳定的发展。地质学的基础学科，如地层学、古生物学、岩石学、矿物学和构造地质学都向纵深发展，并开拓许多新的研究领域。社会和工业的发展使得石油地质学、水文地质学和工程地质学都形成独立的分支学科。地质学各分支学科间的相互渗透和新技术方法的应用导致了新的边缘学科出现，如地球化学、古地磁学、海洋地质学、地质年代学等。多学科的综合研究和新领域的研究成果使得全面的地球史的总结成为可能。特别是60年代发生的科学技术革命、国际间大规模的考察和探测，导致了以地球物理学与地质学相结合为特征的地学革命。新技术的广泛采用以及数学、物理学、化学等基础自然科学与地质学的结合，促进了地质研究从定性到定量的过渡，并向微观和宏观两个方向纵深发展。板块构造学的出现，新地球观的形成，使得地质学进入了一个新的发展阶段。
地质学各分支学科的发展在古生物学和地层学方面，这一阶段的特征是古生物学为新兴的石油地质研究服务，发展了微体古生物学。同时，它与生物史，地球史的研究相结合，发展了理论古生物学、古生态学。古生物学在50年代不断有一些大型系统专著问世，如莫雷主编的多卷集《古无脊椎动物》（1952～1962）等，说明古生物学各门类的不断丰富和普遍提高。早在1911年,阿登开始用微体化石进行地层对比,随着石油地质研究的发展，微体古生物学日益受到重视。美国的库什曼的《有孔虫》(1928)专著可视为先导。其他如牙形石，孢子花粉等的研究也有重要进展。中国李四光对科壳部构造研究之详(1928)居于当时的前列。1947年格莱斯纳出版了微体古生物总结性专著。前寒武纪的生物化石报道很早，常见的叠层石的性质却一直难以确定。1933年，英国的布莱克认为它是潮间带蓝绿藻类形成的纹层，几十年后得到证实。格莱斯纳于1948年报道了澳大利亚前寒武纪末期的伊底卡拉裸露动物，证实了高级动物在前寒武纪的存在。在理论古生物学方面，美国的辛普森在《进化的主要特征》(1913)专著中总结了生物演化的系谱和方式。纽厄尔则研究、统计了古生物门类在地史中大规模的灭绝和新生，回顾了历史上生物演化的过程。苏联学者在古生态学方面做出了重要贡献。雅科夫列夫最早研究珊瑚类和腕足类的古生态，其后，盖克尔对俄罗斯地台泥盆
纪古生态的系统研究，提出了地层同时异向对比原则。
在地层学方面,美国葛利普于1913年出版的地层学原理中,把地球的气圈、水圈、生物圈、岩石圈等作为地球的整体,讨论各圈层之间的相互影响和关系;并引入沉积旋回的概念，强调了岩相横变在地层对比中的重要性，使地层研究的理论和方法得到重要的发展。舒克特于1910年发表了《北美古地理》，总结了显生宙以来北美海陆分布的重要变化。他们的工作推动了地层学和古地理学的发展。
地质年代学一词是美国威廉斯于1893年提出的。19世纪末放射性元素被发现之后，英国的卢瑟福、索迪确立了元素放射性蜕变原理。美国的博尔特伍德(1907)、英国的霍姆斯（1911）先后应用含铀矿物U/Pb比测量矿物的年龄,1913年,霍姆斯发表了专著《地球的年龄》。30～50年代，逐步出现了同位素地质测年的钾－氩法、铷－锶法、碳14法等。70年代，出现了钐－钕法。1947年，霍姆斯首先建立显生宙地质时代表，其后几经修正，补充了前寒武纪部分，最后形成1989年的国际地质科学联合会颁布的全球地层表。
在地壳物质组成研究方面，矿物学、岩石学、地球化学都有了前所未有的发展。自从1895年德国的伦琴发现了X射线,人们开始用它研究晶体结构。英国的布格和布格父子的工作奠定了 X射线结晶学的基础。挪威的戈尔德施密特用X 射线分析研究出 75种元素200种化合物的晶体结构，将结晶学推向新阶段。
在岩石学方面，20世纪初，美国的克罗斯、伊丁斯、皮尔森和华盛顿提出了根据标准矿物的重量百分比对火成岩进行分类的CIPW法。瑞士的尼格里结合化学分析，将重量百分比换算为原子百分数，提出标准分子值法。
关于岩浆岩的研究，美国的鲍温提出岩浆反应系列，得到广泛的引用。奥地利的桑德尔研究岩浆岩岩体构造与显微镜下矿物排列方式的联系，于1930年发表了《岩组学》一书，标志着岩组学这一岩石学分支学科的形成。
花岗岩的成因是20世纪地质学界争论问题之一。芬兰的塞德霍姆用“混合岩”命名介于花岗岩与片麻岩之间的岩石，并于1934年发表专著论述芬兰的古老混合岩。英国的里德在40～50年代陆续著文讨论花岗岩的成因，使花岗岩变质成因说得到愈来愈多的支持。
在变质岩方面，由于罗森布施、瑞士的格鲁本曼和尼格里的工作，变质岩被
划分为区域变质、接触变质、热变质、动力变质等类型。1920年，芬兰的埃斯克拉将矿物相概念引入到变质岩分类中，提出重要的变质相概念。
20世纪以来，化学的理论和方法被系统地引入到地质学中，并逐渐形成地球化学这门学科。美国的克拉克收集了岩石圈、水圈、气圈的化学分析值，出版了《地球化学数据》(1908)、《地球化学新数据》(1924)等专著，对地壳成分的研究有广泛的影响。戈尔德施密特从1929年起对地球化学元素的分布、分类及其迁移进行了研究，区分了亲铁元素、亲石元素、亲气元素、亲生物元素等。在苏联，费尔斯曼在30年代对伟晶岩进行了系统研究，提出了地球化学元素迁移过程的循环概念。维尔纳茨基将地球化学定义为研究地球元素历史的科学，强调对地球化学元素迁移研究的重要性。
矿床学的系统研究开始于20世纪前苏联毕利宾，50年代提出成矿区和成矿期的概念，还编制了全苏地槽期内生矿产演化图。美国的林格伦于1913年提出著名的矿床分类系统，长期以来受到重视并广泛引用。德国施奈德勋对矿床的次生富集作用做了大量研究，《早期结晶金属矿床》(1958)是这方面的系统论著。
在石油地质学方面,前苏联的古勃金提出石油生成储集、运移和油田形成等一系列观点,著有《石油学》。美国的莱复生于1954年出版的《石油地质》，加拿大的兰德斯于1959年发表的《石油地质》，使石油地质研究日臻完善。
煤地质学沿着两个方向发展，一是与沉积和地层有关的煤盆地质学；一是煤岩学研究。英国的斯托普丝在30年代将煤的显微组分与共生岩石组合联系起来，在煤岩学方面做了开拓性工作。中国谢家荣在30年代提出了中国特有煤岩类型。
对地球构造史的研究必然会同全球构造和大陆的历史演变联系起来。修斯和奥格都对全球构造作过概括和总结。20世纪初，地球冷缩说仍占统治地位，海陆固定论是正统的观点。但活动论已经开始兴起。固定论同活动论的争论成为20世纪地质学界重要事件之一。美国的泰勒根据欧亚大陆第三纪山脉多呈弧形向南弯曲的现象，于1910年提出地球旋转产生的离极力导致大陆向南挤压和运移的思想。活动论的主要代表是德国的魏格纳。魏格纳发表了大陆的起源(1912)和《海陆的起源》（1915），系统、全面地阐述了大陆漂移思想。他指出，地球冷缩说不能解释山脉分布格局，均衡学说又否定了大陆原地沉入海洋的可能性。他用大量的古生物证据，特别是中龙和舌羊齿的分布，以及古气候的证据等，论证
了古生代末联合古陆的存在及其在中新生代的解体和漂移，用以解释大西洋两岸的轮廓、地形、地层、地质、构造、古生物群的相似性。但他未能提出令人信服的大陆漂移力源和机制，引起了强烈反对。大陆漂移说在20～40年代进入低潮。但活动论的支持者仍在探讨研究大陆漂移理论。英国的乔利在1925年提出“放射性热循环说”、霍姆斯于1928年提出“地幔对流说”，南非的杜多瓦于1937
年提出“大陆船说”。瑞士的阿尔冈、美国的戴利等也表达了活动论的观点。所有这些，都为60年代活动论的再次兴起准备了条件。
20世纪60年代发生的地学革命，特别是板块构造学说的兴起及其对一系列地质分支学科的影响，使整个地质学和地球观发生了深刻的变化，这个变化在继续发展。60年代以来，出现了地质学发展的新阶段。
60年代初，美国的赫斯根据洋底磁条带、环太平洋岛弧，海沟及其与火山、地震活动的关系以及洋脊系统及其裂谷的属性，提出了海底扩张理论。1965年英国的瓦因等对海底磁异常条带成因作出了合理的解释。1965年威尔逊提出转换断层的概念，并首次使用板块(plate)一词,再经摩根和勒皮雄的补充，形成了完整的板块构造学说。它将地球表面分为若干个大小不等的板块，其边界或为新地壳形成的洋底隆起，或为地壳削减的海沟，或为地壳不增不减的转换断层,板块下界大致为约100公里深的地幔低速层，构成软流圈的顶界，其上则称岩石圈。
80年代同位素测年技术不断取得古老的岩矿年龄值，将地质史的研究推向远古，引发了人们研究地球早期历史的兴趣。化石处理技术、地球物理探测和岩矿实验技术的提高，开拓了深部地质的研究领域，也为探讨地球早期生物界及环境条件提供了手段。
3、参考书
孙荣圭，《地质科学史纲》，北京大学出版社，北京，1984。
王子贤、王恒礼编著：《简明地质学史》，河南科学技术出版社，郑州，1983。
黄汲清：略论60年来中国地质科学的主要成就及今后努力方向，《地质论评》，38卷6期，1982。
地质发展简史 1.地质知识积累和地质学的萌芽时期（远古～1450） 岩石和矿物知识的积累 对地质作用的认识 对地球的启蒙认识 中世纪的地质学 2.地质学的奠基时期(1450～1750) 地质哲学思想的初步发展 对化石和地层的认识 岩石学、矿物学和矿床学的发展 3.地质学的形成时期(1750～1840) 地质考察旅行的兴起 水成论和火成论 地质学体系的形成 灾变论和均变论 4.地质学的发展时期(1840～1910) 地层学和古生物学 岩石学、矿物学和矿床学 动力地质学 地槽地台学说和全球地质构造的理论综合 5.20世纪地质学的发展(1910～) 地质学各分支学科的发展 大陆漂移说 地质学的新阶段及板块构造学说 地质学发展史是人类在生产和探索地球奥秘的过程中，逐步认识地球的组成和结构，地球及其生物界演变的规律，特别是地壳和岩石圈运动规律，并为人类合理开发、利用和保护矿产资源保护环境服务的历史。 人们对地球的认识源远流长。在曲折的历史发展过程中，原始朴素的地质知识逐渐形成了地质科学的知识体系。根据地质知识发展的程度，并参照其社会文化背景，可将地质学发展史划分为5个时期。①地质知识积累和地质学萌芽时期(远古～1450)，以认识的直观和解释的猜测性为主要特征。②地质学奠基时期(1450～1750)，其特征是随着自然科学的诞生，地质知识趋向系统化。对地质现象试作理性解释，并逐步建立了观察和推理方法。③地质学形成时期（1750～1840），一方面地质知识得到较全面的概括和总结，另一方面，人们将地质作用、过程和结果联系起来加以思考，给予解释。地质思想、理论和学说十分活跃，由此初步形成了地质学体系。④地质学发展时期(1840～1910)，其特征是地质知识和理论的发展，逐步形成了综合分析方法，初步提出了全球性地质发展史的认识。 ⑤20世纪的地质学(1910～)，这一时期特点是科学技术的发展使新的地质学说、地质学理论不断涌现，地质学分支学科之间日益相互渗透，地质学与地球科学的其他学科相互沟通，形成了全球性地质学体系。
材料科学与工程学科发展历程和趋势 摘要：本文结合国内几所高校材料学科的具体实例，综述了材料科学与工程学科的国内外发展的历史进程，讨论了材料科学与工程学科的发展趋势，同时展望了材料科学与工程学科在未来的发展前景。 关键词：材料科学与工程，发展历程，趋势 Abstract In this paper,on the basis of practice of materials science and engineering discipline in several domestic universities, the development process of materials science and engineering at home and abroad were reviewed, and the development trend of this discipline were discussed. Meanwhile, the prospect of this subject in the future were prospected. Keywords:materials science and engineering,development process,trend 1 引言 上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。随着科学技术的高速发展，新技术、新产品及新工艺对新材料的要求越来越强烈，也促进了当代材料科学技术的飞速发展。现在，材料学科及教育的重要性已被人们认识，国内外许多工科院校及综合性大学都相继成立了材料科学与工程学院（系）。 2 材料科学与工程学科发展历程 “材料科学”这个名词在20世纪60年代由美国学者首先提出。1957年，苏联人造地球卫星发射成功之后，美国政府及科技界为之震惊，并认识到先进材料对于高技术发展的重要性，于是一些大学相继成立了十余个材料科学研究中心，从此，“材料科学”这一名词开始被人们广泛使用。 材料学科的发展过程遵循了现代科学发展的普遍规律，也是从细分走向综合。各门材料学科通过相互交叉、渗透、移植，由细分最终走向具有共同理论和技术基础的全材料科学[1]。20世纪40年代以前，基础科学和工程之间的联系并不十分紧密。在20世纪20年代固体物理和材料工程两学科是分离的，到40年代两学科才有交叉。从60年代初开始出现了材料科学，到了70年代，材料科学和材料工程的学科内涵大部分重叠，材料科学兼备自然科学和应用科学的属性，故“材料科学与工程”(MSE)作为一个大学科逐步为科技界和教育界所接受[2]。 2.1 国外材料科学与工程学科发展历程 美国西北大学M.E.Fine教授等人首先于20世纪60年代初提出了材料科学与 工程(MSE)这一概念。在上20世纪60年代以前，国内外高校均没有明确完整的MSE教育。此时，材料科学与技术人才的培养分属冶金、化工或机械等专业。从60年代初起，欧美等国家高校中冶金、机械或化工等与材料有关的系或相关的专业及学科开始改设“材料科学与工程系”、“材料科学系”、“材料工学系”。至80年代中后期，欧美等国大部分高校已完成此项工作。这种教育符合材料科学技术发展趋势。近年来，美国与欧洲在材料教育方面的最显著特点就是把材料科学与工程看作是一门学科。在大学不再需要专门的材料主题。这些材料不再是冶金、陶瓷或电子材料学，而统称为材料，材料教育涉及的范围包括金属、陶瓷、高分子、
地球科学的发展史 谭亲平 地球化学研究所 201028006514006 1、中国地学发展历程 我国历史上出现过不少走遍祖国深山大川。最早的要算北魏的郦道元，他著述的《水经注》是很有名的。这是我国北魏以前最全面的最系统的综合性地理著作。远在西方出现航海热以前的几十年，我国明朝航海家郑和已“七下西洋”，走了30多个国家，路程为10万多公里。他沿途记载了各国方位和海上暗礁、浅滩，成为研究十六世纪以前西方交通历史的重要资料。 明代徐霞客经过30多年的地理考察，走遍了大半个中国。他不仅考察了名山大川，还专门调查了研究我国石灰岩地貌的分布及发育规律。他对石灰岩溶洞的解释和今天的科学原理是一致的。《徐霞客游记》是后人根据他的日记整理而成，书中对他所到之处的地理，水文，地质，植物等现象都有详细的记载。 清代康熙年间，于公元1708-1718年在全国进行了空前规模的大地测量，测定了630个经纬点，绘制了著名的全地图《皇舆全览图》。 1755年，清代汪锋辰著《银川小志》，记载了地震发生前井水浑浊、群犬狂吠等前兆，是有关以动物异常预报地震的科学史料。李榕《自流井记》记载，清代四川地区工人已初步掌握了地下岩层的分布规律，并找到了绿豆岩和黄姜岩两个标准层，表明我国已建立起最早的地下地质学。徐松《西域水道记》把新疆分成111个受水体（湖泊），以水道为纲，详细记载了各流域的地质、地貌、新构造运动、矿产、城市等，是我国历史上比较全面地叙述新疆地理的著作。19世纪后半叶至20世纪初，中国正处在从闭关自守到被迫向西方开放的时期，当时出版少量地质文献都是西方地学教材的译本。一些西方学者在中国进行了地质调查和探险，出版了关于中国地质的著作。如美国庞佩利著有《中国、蒙古与日本之地质研究》(1866)；德国的李希霍芬著有《中国》,这是第一部较为系统的有关中国地质的著作；美国的威利斯著有《中国的研究》。李希霍芬和威利斯的工作为以后中国地质的研究奠定了初步基础。此外,还有匈牙利洛茨、瑞典的斯文·海定、俄国的奥布鲁切夫都曾考察研究过中国一些区域的地质情况。在1910年以前，中国学者编写的地质文
地层资料 地史知识 我们在地表获井下坑道中，经常见到，一层又一层的沉积岩和 煤层。它们都是在漫长的地壳发展历史中逐渐形成的产物。地 质学中，通常把某一地质时期形成的岩层，称为这一地质时期的 地层。 （一）地层单位 为了统一和方便对比，国际上称划分为地层通用单位分为界、系、统三级。 1、界 界是最大的地层单位.它的划分主要是根据生物界演化史上的的阶段。不同的界中的生物之间常有较明显的差别。界可以划分为若干个次一级的地层单位——系。 2、系、统 是第二级的地层单位，它是界的组成部分。通常一个系可分 为上，中、下三统，少数的系分为上、下两统。在生物方面每个统都有它的特有代表性种属。 此外，在一些煤矿区的地层系统中，常遇到的是一些地方性的单位：如群、组、段等。 群：是最大的地方性地层单位，其范围通常相当于一个统，有时可大于统，甚至大于系。如华北上石炭统含煤地层称为太原群。 组：是地方性的基本地层单位，其范围通常小于一个统。如华北下二迭统下部的含煤的地层称山西组。 段：是小于组的地方性地层单位。组可以根据地层的岩性特 征等标志的不同，划分为若干个段。 (二)地质时代 在划分地层系统的基础上，将地壳的发展历史相应的划分为 若干级地质时代的单位：代、纪、世……。 1、代 是国际最大的通用地质时代单位。它与界相对应，代表形成 一个界的地层所经历的地质时代。代又可再划分成若干个次一级 的地质时代单位——纪。 2、纪 是国际通用的第二级地质时代单位。它与系相对应，代表形 成一个系的地层所经历的地质时代。纪又可再划分为更次一级的 地质时代单位——世。 3、世 是国际通用的第三级地质时代单位。它与统相了’一，代表形成一个统的地层所经历的地质时代。通常一个纪可分／J早、中、晚三个世，少数的纪分为早、晚两个世。 三、地质简史 (一)太古代
社会经济的发展与材料科学的演变 材料科学的进步左右着人类文明的发展进程。一种新材料的应用，往往事关一个产业的兴衰。新材料产业已经渗透到国民经济、社会生活和国防建设的方方面面。目前，我国还只是一个材料大国，离材料强国还有较大差距。 新材料是战略性新兴产业的重要组成部分。新材料在我国经济发展中的作用如何？我国在世界材料领域占据怎样的位置？今后当重点培育哪些新材料？我国如何由材料大国向材料强国加快转变？ 在人类社会的发展过程中，材料的发展水平始终是时代进步和社会文明的标志。人类和材料的关系不仅广泛密切，而且非常重要。事实上，人类文明的发展史，就是一部如何更好地利用材料和创造材料的历史。同时，材料的不断创新和发展，也极大地推动了社会经济的发展。在当代，材料、能源、信息是构成社会文明和国民经济的三大支柱，其中材料更是科学技术发展的物质基础和技术先导。以下从三个方面来分析社会经济发展和材料科学与工程学科发展之间的密切关系。 1. 社会经济的发展对材料学科的发展始终发挥着巨大的推动作用 从25000年前人类开始学会使用各种用途的锋利石片，到10000年前人类第一次有意识地创造了自然界没有的新材料（陶器），是人类社会进步的象征，也是社会经济发展的结果。继陶器时代之后，由于人们生活方式的变化和战争等方面的原因，青铜的冶炼技术被发明并逐步达到很高的水平。后来罗马人发明了水泥，腓尼基人发明了玻璃，这些传统材料至今仍然为现代社会大量使用。当然，这些材料本身总是日新月异地变化着，在高新技术的推动和社会经济发展的要求下，其性能不断提高，从而满足了不同层次的社会需求。 人们至今仍记忆犹新的是近代的两次工业革命。第一次是由于钢铁材料的大规模发展，人们能够制造出无数的纺织机械和蒸汽机，给社会创造出巨大的财富。社会经济的巨大发展，使钢铁工业迅速增长。钢铁材料的大量使用，对其性能提出更高的要求，从而带动了金属材料学科（即金相学）的迅速发展。第二次工业革命是以能源（石油）的开发和应用为突破口，大力发展汽车、飞机及其他工业。新材料的开发和应用仍然是这次工业革命的基础，特别是高性能合金钢和高性能铝合金的广泛应用。制造工业尤其是汽车工业的发展，使合金钢的优异性能完美
成都理大学 科学技术史论文题目：世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 彭静 201206020228 核自学院 指导老师：周世祥
世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 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之时，大家是否会感受到，人类经历了一个多么漫长而伟大的科学技术发展历程。 一．古代科技发展概况 大约在公元前4000年以前，人类由石器时代跨入青铜器时代，并逐渐产生了语言和文字。在于自然界的长期斗争中，人类不断推动着生产工具和生产技术的进步，与此同时，人类对自然界的认识也不断丰富，科学技术的萌芽不断成长起来。 世界文明发端于中国，埃及，印度和巴比伦四大文明古国。中国古代科学技术十分辉煌，但主要在技术领域。中国的四大发明对世界文明产生巨大影响。古代中国科技文明的主要支桂有天文学、数学、医药学、农学四大学科和陶瓷、丝织、建筑三大技术,及世界闻名的造纸、印刷术、火药、指南针四大发明。四大发明：造纸、印刷术、火药、指南针。 生活在尼罗河和两河流域的古埃及和巴比伦人在天文学，数学等方面创造了杰出的成就，埃及金字塔名垂史册，印度数学为世界数学发展史大侠光辉的一页。 古希腊是科学精神的发源地，古希腊人创造了辉煌夺目的科学奇迹，在人类历史上第一次形成了独具特色的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。在人类历史上第一次形成了独具特色的的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。毕达哥拉斯，希波克拉底，以及百科全书式的学者亚里士多德都是那一时期的解除代表人物。公元前3世纪，进入希腊化时期的古希腊获得更大的发展，出现了欧几里得，阿基米德和托勒密三位杰出的科学家，使得古代科学攀上三座高峰。 公元最初的500多年中，欧洲的科学技术持续衰落，5世纪后进入黑暗的年代，并且延续了1000多年，科学一度成为宗教的婢女。但是科学精神在14世纪发出自己的呐喊，近代实验科学的始祖逻辑尔-培根像一颗新星，点亮了欧洲的天空。 在整个古代,技术发展的水平不高,科学也没有达到系统的程度,不同地域的人民之间还未建立起长期稳定的经济、文化联系, 但许多古代的科学技术成果, 如阳历和阴历, 节气、月、星期和其它时间单位的划分, 恒星天区的划分和名称,数学的基础知识和十进制记数法、印度——阿拉伯数字、轮车技术、杠杆技术、造纸术、印刷术等等,都已深深镶入了整个人类文明大厦的基础。 古代自然科学的发展还停留在描述现象，总结经验的阶段，个学科的分野并不明确，因而具有实用性，经验性和双重性，但它给近代科学的发展准备了充分的条件。 2.近现代科学技术的发展
材料是人类生活和生产的物质基础，是人类认识自然和改造自然的工具。可以这样说，自从人类一出现就开始了使用材料。材料的历史与人类史一样久远。从考古学的角度，人类文明曾被划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等，由此可见材料的发展对人类社会的影响。材料也是人类进化的标志之一，任何工程技术都离不开材料的设计和制造工艺，一种新材料的出现，必将支持和促进当时文明的发展和技术的进步。从人类的出现到20世纪的今天，人类的文明程度不断提高，材料及材料科学也在不断发展。在人类文明的进程中，材料大致经历了以下五个发展阶段。 1．使用纯天然材料的初级阶段 在原古时代，人类只能使用天然材料（如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等），相当于人们通常所说的旧石器时代。这一阶段，人类所能利用的材料都是纯天然的，在这一阶段的后期，虽然人类文明的程度有了很大进步，在制造器物方面有了种种技巧，但是都只是纯天然材料的简单加工。 2．人类单纯利用火制造材料的阶段 这一阶段横跨人们通常所说的新石器时代、铜器时代和铁器时代，也就是距今约10000年前到20世纪初的一个漫长的时期，并且延续至今，它们分别以人类的三大人造材料为象征，即陶、铜和铁。这一阶段主要是人类利用火来对天然材料进行煅烧、冶炼和加工的时代。例如人类用天然的矿土烧制陶器、砖瓦和陶瓷，以后又制出玻璃、水泥，以及从各种天然矿石中提炼铜、铁等金属材料，等等。 3．利用物理与化学原理合成材料的阶段 20世纪初，随着物理学和化学等科学的发展以及各种检测技术的出现，人类一方面从化学角度出发，开始研究材料的化学组成、化学键、结构及合成方法，另一方面从物理学角度出发开始研究材料的物性，就是以凝聚态物理、晶体物理和固体物理等作为基础来说明材料组成、结构及性能间的关系，并研究材料制备和使用材料的有关工艺性问题。由于物理和化学等科学理论在材料技术中的应用，从而出现了材料科学。在此基础上，人类开始了人工合成材料的新阶段。这一阶段以合成高分子材料的出现为开端，一直延续到现在，而且仍将继续下去。人工合成塑料、合成纤维及合成橡胶等合成高分子材料的出现，加上已有的金属材料和陶瓷材料（无机非金属材料）构成了现代材料的三大支柱。除合成高分子材料以外，人类也合成了一系列的合金材料和无机非金属材料。超导材料、半导体材料、光纤等材料都是这一阶段的杰出代表。 从这一阶段开始，人们不再是单纯地采用天然矿石和原料，经过简单的煅烧或冶炼来制造材料，而且能利用一系列物理与化学原理及现象来创造新的材料。并且根据需要，人们可以在对以往材料组成、结构及性能间关系的研究基础上，进行材料设计。使用的原料本身有可能是天然原料，也有可能是合成原料。而材料合成及制造方法更是多种多样。 4．材料的复合化阶段 20世纪50年代金属陶瓷的出现标志着复合材料时代的到来。随后又出现了玻璃钢、铝塑薄膜、梯度功能材料以及最近出现的抗菌材料的热潮，都是复合材料的典型实例。它们都是为了适应高新技术的发展以及人类文明程度的提高而产生的。到这时，人类已经可以利用新的物理、化学方法，根据实际需要设计独特性能的材料。 现代复合材料最根本的思想不只是要使两种材料的性能变成3加3等于6，而是要想办法使他们变成3乘以3等于9，乃至更大。 严格来说，复合材料并不只限于两类材料的复合。只要是由两种不同的相组成的材料都可以称为复合材料。 5．材料的智能化阶段 自然界中的材料都具有自适应、自诊断合资修复的功能。如所有的动物或植物都能在没
地质学是关于的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史的知识体系。在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，也涉及水圈、气圈、生物圈和岩石圈下更深的部位，以及某些地外物质。 地球自形成以来，经历了约46亿年演化过程，进行着错综复杂的物理、化学变化，同时还受到天文变化的影响。地球的各个圈层均在不断演变,约在35亿年前,出现了生命现象。于是,生物作为一种地质营力,时时在改变着地球的面貌。最晚在距今200～300万年，开始有人类出现。地球成为人类栖身之所，衣食之源。人类为了生存和发展，一直在努力适应和改变周围的环境。利用坚硬岩石作为用具和工具，从中提取铜、铁等金属制造工具，对人类社会的历史产生过划时代的影响。观察、研究地球，利用地球资源，对地球的现状、历史和将来建立起科学的系统认识，是人类社会继续向前发展的需要。 人类对地球及其演化规律的认识，经历了漫长的过程。由于地球具有1.083×1012立方公里这样庞大的体积，人类感官所能直接观察到的只是地球的表层和局部；那些发生在地球上的过程可以长达千百万年乃至亿万年，无论是个人或整个人类，都难以重复验证；这些地质作用，在不同时期、不同地区，各有特点。因此，只有人类的认识能力达到较高水平时，才能建立起对地球总体的科学认识。具有现代科学意义的地质学，是19世纪30～40年代才形成的。到20世纪,以地球为对象,从不同角度和范围进行研究的学科，除地质学外，地理学、海洋科学、大气科学、水文科学、固体地球物理学、地球化学等都发展起来，形成了比较完整的地球科学体系。地质学是其中起骨干作用的基础学科。 随着社会生产力的发展，人类活动对地球的影响越来越大，地质环境对人类生产和生活的制约也越来越明显。合理有效地利用地球资源、维护人类的生存环境，已成为当今世界所
金属材料科学发展的历程与人类思 维方式的演变 摘要：纵览了人类思维方式的演变、自然科学和金属材料科学发展的历程，阐述了金属材料及其理论的层次性和相关性。介绍了我们为实现金属材料科学设计的规划轮廓。 关键字：材料科学物理金属学材料设计系统论 材料科学是探索研究和制造新材料规律的科学，它不仅指出特殊材料研制的特殊方法，而日‘还揭示出各种不同材料研制的共同规律。材料科学技术是一门技术科学，它介于基础科学和工程技术之间。与基础科学相比较，材料科学技术更接近于具体实践。而与工程技术相比较，它则更接近于理论研究。它是基础科学研究中基础理论转化为应用技术的中间环节。它的主要特点是将具体技术中带有共同性的科学问题集中起来加以研究。在材料科学研究中，探寻其中的哲学问题对材料科学技术的发展很有必要。 1．人类思维方式的演变与自然科学的发展 人类对客观世界的认识经历了“朴素整体论”和“分解论”(或称还原论)的时代，当前正处于向“系统论”演变的新时代。回顾人类思维方式的演变和科学发展的历程对我们进行创造性思维和卓有成效的工作是极为有益的。 中世纪以前的古代科学是处于“朴素整体论”的时代。由于低的生产力和科学水平的限制，人们并不知道每一事物是一个具有复杂结构的系统，也不能认清事物之间联系的细节，古代的先哲们就是在这种情况下追求事物的整体性和统一性的。古中国的先哲们就曾以“金、木、水、火、土”解释万物构成的世界。 随着生产力和科学水平的提高，人类进人了“分解论”的时代。人们运用割断事物之间联系的方法，把研究的事物从联系中抽出来，进行结构、特性、原因和结果的细致研究。首先是自然科学从哲学中脱解出来，随之，数学、天文学、物理学、化学、生物学等学科相继形成。随着人们认识的深化和知识的不断积累，这种“分解”进一步在每一学科内延续。 分解论的思维方式所追求的是对事物精确和严密的逻辑性描述，反对含糊笼统的臆断。人类每作一步分解，便有新的理论建立。人类运用这种思维方式取得了永远值得自豪的光辉成就。在这一时代出现了以哥白尼、伽俐略、牛顿和爱因斯坦等为代表的一大批成就卓著的科学家。 然而，分解论的思维方式并不是尽善尽美的，由于层层分解，忽略甚至完全割断事物之间的固有联系，就会使事物发生“变形”，以致使人们不能从整体上把握事物的性质和总的发展规律，甚至有时导致了精确性与正确性相冲突的结论。 “分久必合，合久必分”。由于生产力和科学技术的高度发展，知识的大量积累，分解论思维方式的局限性更加显露，导致了一个新的系统论思维方式的产生。
介绍工程地质学发展历史 工程地质学是研究与人类工程建筑活动有关的地质问题的学科，是地质学的一个分支。 工程地质学的目的在于查明建设地区或建筑场地的地质条件，分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题，及其对建筑物和地质环境的影响和危害，提出防治不良地质现象的措施，为保证工程建设的合理规划、建筑物的正确设计、顺利施工和正常使用，提供可靠的地质科学依据。 工程地质学产生于地质学的发展和人类工程活动经验的积累中。17世纪以前，许多国家成功地建成了至今仍享有盛名的伟大建筑物，但人们在建筑实践中对地质环境的考虑，完全依赖于建筑者个人的感性认识。17世纪以后，由于产业革命和建设事业的发展，出现并逐渐积累了关于地质环境对建筑物影响的文献资料。第一次世界大战结束后，整个世界开始了大规模建设时期。1929年，奥地利的太沙基出版了世界上第一部《工程地质学》；1937年苏联的萨瓦连斯基的《工程地质学》一书问世。50年代以来，工程地质学逐渐吸收了土力学、岩石力学和计算数学中的某些理论和方法，完善和发展了本身的内容和体系。在中国，工程地质学的发展基本上始自50年代。 3内容 工程地质学主要研究建设地区和建筑场地中的岩体、土体的空间分布规律和工程地质性质，控制这些性质的岩石和土的成分和结构，以及在自然条件和工程作用下这些性质的变化趋向；制定岩石和土的工程地质分类。 工程地质学要分析和预测在自然条件和工程建筑活动中可能发生的各种地质作用和工程地质问题，例如：地震、滑坡、泥石流，以及诱发地震、地基沉陷、人工边坡和地下洞室围岩的变形，因破坏、开采地下水引起的大面积地面沉降、地下采矿引起的地表塌陷，及其发生的条件、过程、规模和机制，评价它们对工程建设和地质环境造成的危害程度。研究防治不良地质作用的有效措施。 工程地质学还要研究工程地质条件的区域分布特征和规律，预测其在自然条件下和工程建设活动中的变化，和可能发生的地质作用，评价其对工程建设的适宜性。 由于各类工程建筑物的结构和作用，及其所在空间范围内的环境不同，因而可能发生和必须研究的地质作用和工程地质问题往往各有侧重。据此，工程地质学又常分为水利水电工程地质学、道路工程地质学、采矿工程地质学、海港和海洋工程地质学、城市工程地质学等。 工程地质学的主要研究方法包括地质学方法、实验和测试方法、计算方法和模拟方法。 地质学方法即自然历史分析法，是运用地质学理论，查明工程地质条件和地质现象的空间分布，分析研究其产生过程和发展趋势，进行定性的判断。它是工程地质研究的基本方法，也是其他研究方法的基础。 4实验和测试方法 包括为测定岩、土体特性参数的实验、对地应力的量级和方向的测试，以及对地质作用随时间延续而发展的监测。 计算方法，包括应用统计数学方法对测试数据进行统计分析，利用理论或经验公式对已测得的有关数据，进行计算，以定量地评价工程地质问题。 模拟方法，可分为物理模拟(也称工程地质力学模拟)和数值模拟，它们是在通过地质研究，深入认识地质原型，查明各种边界条件，以及通过实验研究获得有关参数的基础上，结合建筑物的实际作用，正确地抽象出工程地质模型，利用相似材料或各种数学方法，再现和预测地质作用的发生和发展过程。 电子计算机在工程地质学领域中的应用，不仅使过去难以完成的复杂计算成为可能，而且能够对数据资料自动存储、检索和处理，甚至能够将专家们的智慧存储在计算机中，以备咨询和处理疑难问题。
班级: 姓名: 小组评价: 3.1地球的早期演化和地质年代学案 课前准备 1.地球内部圈层构造的形成经历了 生物进化的趋势: 会在地层中保存下来，形成化石。沉积岩中岩层的一般顺序是从 5. 根据地层和化石，加上对地球早期演变的推测，地球发展史被编成了“ 【问题思考】 1、形成现今地球环境需要哪些条件？ （包括太阳作为恒星和地球作为行星的所有条件。） 2.煤是地质历史上的陆地植物在沼泽中大量沉积而成的。 丰富的煤 藏。请推测煤形成时南极洲的地理环境。 2.早期火山活动喷出的气体和现代类似，主要包括 ，大量水 汽通过 过程或在地表直接 ，逐渐形成水圈。 3.生命的起源为 ，生物进化改造了地球大气。 现代大气的主要成分为: 。为海洋生物后来登陆准备了条件的是 回扣教材夯实基础 的过程。 4.岩石多呈层状，具有 顺序的岩层称为地层。在沉积岩形成的过程中，生 物的 下往上，年龄从 ，低级物种化石在 ，高级物种化石在 在冰雪覆盖的南极洲，人们发现了
图表归纳 探究一：2009 年9月，中国科学家在辽宁省建昌县玲珑塔地区发现了距今约 毛恐龙化石，这是迄今（截止2009年9月27日）已知世界上最早的、长有羽毛的恐龙 -“赫 氏近鸟龙”的新发现。 1、恐龙繁盛时期的地理环境。（包括当时的地壳运动、成矿规律、生物演化等） 2、化石研究表明，距今6500万年前，统治地球达一亿多年的各种恐龙全部灭绝了， 试分析 恐龙灭绝的原因。（提示：首先从气候变化找原因， 然后进一步推测气候变化可能是由于什 么原因造成的） 知识建构突破重点 课堂活动 1.6亿年的带 用图表概括各地质年代的地壳运动特征、成矿规律和生物演化过程。 突破考点研析热点
材料发展的回顾与展望未来 摘要：回顾过去，人类的生活、生产和发展离不开材料。从人类早期发展到现在，材料的发展在人类发展史上占着不可或缺的地位。直到现代，人类的材料生产与制备技术已经相当成熟，各种新材料如雨后春笋般不断涌现。展望未来，材料依然将在人类社会的各个方面扮演重要角色。主要向半导体材料、结构材料、有机高分子材料等方向发展。 关键词：材料，发展 一、回顾材料发展历程 材料是人类生活和生产的物质基础，是人类认识自然和改造自然的工具。人类文明曾被划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等，由此可见材料的发展对人类社会的影响——没有材料就是没有发展。 人类诞生以前其实就有了材料，材料的历史与人类史一样久远，可能还要比之久远呢！ 在人类文明的进程中，材料大致经历了以下五个发展阶段，他们是 1．使用纯天然材料的初级阶段：旧石器时代,人类只能使用天然材料（如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等），之后也都只是纯天然材料的简单加工而已。 2．人类单纯利用火制造材料的阶段：新石器时代、铜器时代和铁器时代，是人类利用火来对天然材料进行煅烧、冶炼和加工的时代，主要材料有：陶、铜和铁。 3．利用物理与化学原理合成材料的阶段：20世纪初，由于物理和化学等科学理论在材料技术中的应用，从而出现了材料科学。在此基础上，人类开始了人工合成材料的新阶段，主要材料：人工合成塑料、合成纤维及合成橡胶等合成高分子材料的出现，加上已有的金属材料和陶瓷材料（无机非金属材料）构成了现代材料（除合成高分子材料以外，人类也合成了一系列的合金材料和无机非金属材料。超导材料、半导体材料、光纤等材料都是这一阶段的杰出代表）。 4．材料的复合化阶段：20世纪50年代金属陶瓷的出现标志着复合材料时代的到来。人类已经可以利用新的物理、化学方法，根据实际需要设计独特性能的复合材料（只要是由两种不同的相组成的材料都可以称为复合材料）。 5．材料的智能化阶段：如形状记忆合金、光致变色玻璃等等都是近年研发的智能材料（自然界中的材料都具有自适应、自诊断合资修复的功能，而目前研制成功的智能材料还只是一种智能结构）。 20 世纪以来，物理、化学、力学、生物学等学科的研究和发展推动了对于物质结构、材料的物理化学和力学性能的深入认识和了解。同时，金属学、冶金学、工程陶瓷技术、高分子科学、半导体科学、复合材料科学以及纳米技术等学科的发展促进了各种新型材料的产生,并推进了对于材料的制备、生产工艺、结构、性能及其相互之间关系的研究，为材料的设计、制造、工艺优化和材料功能和性能的合理使用，提供了充分的科学依据。现代材料科学更注重于研究新型复合材料和纳米材料的制备和创新，对于设计具有不同性能要求的材料复合工艺和纳米态材料的凝聚过程，以及各类材料之间的相互渗透和交叉的性能以及综合性能的研究给予了更多的重视。现代材料科学的发展不仅与揭露材料本质及其演化
地质构造的发展演化 中国自始太古代开始孕育陆核以来，大致可划分为古陆壳生长发展时期、古板块早期活动与中国古陆块形成时期、古板块主要活动与中国古大陆镶合时期、中生代板块活动与陆内构造时期等4个大地构造发展演化时期，特别是随着陆块的形成，于中晚元古代开始板块活动以来，出现一系列重大的地质构造事件 太古代—早元古代古陆壳生长时期 始太古代鞍山白家坟深成侵入岩的形成是我国已知最古老的构造热事件，说明华北原始陆核已开始生长，塔里木陆核也在稍晚进入孕育时期。陈台沟运动（任纪舜，1997）和迁西运动至中太古代末阜平运动，华北、塔里木也可能包括上扬子有陆核形成。这时陆壳已有一定刚度，于晚太古代五台期和早古元古代滹沱纪时已开始有大规模裂陷作用发生。此后陆壳继续生长，至早元古代末经吕梁运动中国早前寒武纪克拉通基本形成。其中华北陆块已基本固结，塔里木陆块也已初步成型。 中晚元古代古板块早期活动与中国古陆块形成时期 中晚元古代时期开始了古板块活动，经裂解－汇聚，中国古陆块基本形成，也是罗迪亚超大陆的形成时期。 四堡—晋宁期 1 中元古代早期裂谷期 华北、塔里木、扬子等早前寒武纪古克拉通离散，华北与扬子间有中元古代松树沟等蛇绿岩带发现，其间当有洋盆相隔。华夏早前寒武纪克拉通这时从扬子克拉通分离出来，出现了华南小洋盆。各克拉通内部或边缘广泛发生裂陷，华北陆块北部形成了渣尔泰-白云鄂博裂谷带，中部有太行-燕山裂谷带，南缘有汉高-熊耳裂谷带。晋冀鲁三省发育的岩墙群主要岩脉K-Ar年龄值1 680 Ma～1 775 Ma。在塔里木板块周缘如阿尔金北侧和中天山地区的中元古界为含火山岩的砂泥质复理石，均属不稳定型沉积，扬子地区在早前寒武纪古克拉通的基础上，大部分地区形成了巨厚的浊流沉积，在江南陆缘桂北、湘北有科马提岩分布。华夏克拉通北缘及闽中的陈蔡岩群，马面山岩群发育双峰式火山岩，也形成于被动陆缘或裂谷环境。 2 青白口纪晚期中国古陆块的聚合与裂解
材料发展历程、前景及认知 关键字：新材料历程前景新生课 上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。进入21世纪，以纳米材料、超导材料、光电子材料、生物医用材料及新能源材料等为代表的新材料技术创新显得更为异常活跃，新材料诸多领域正面临着一系列新的技术突破和重大的产业发展机遇。相应的，材料科学与工程专业也蓬勃发展起来，而我们粉体材料科学与工程专业则以先进的粉末冶金技术、粉末注射成形技术成为了其中较为领先和特殊的一个分支。 三个月紧张而又充实的大学学习，以及其中每周的新生课，让我对粉体材料科学与工程专业由一窍不通到有了上述较为准确的认识，并且了解了材料科学的历史发展及其领域里各个专业性的研究方向。材料与我们日常生活密不可分，一个通俗的解释：可以用来制造有用的构件、器件或物品等的物质。从小的方面来说，买衣服的时候我们要仔细看看衣服的质料；身上戴的饰品的材质也是身份的象征。从大的方面来说，火箭升空，潜艇入水，各种军事武器等等，都离不开材料的加工制备。在20世纪人们就把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱，而信息和能源是看不见摸不着的，只有材料是确确实实就在我们眼前的东西，所以说材料是人类社会赖以发展的物质基础。 通过课程的学习，我发现我们所学的材料科学是以材料、化学、物理学为基础，系统学习粉体材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于粉体材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的学科。是培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作，适应社会主义市场经济发展的高层次、高素质全面发展的科学研究与工程技术人才。 老师除了讲解了本专业的粉末冶金材料与技术、粉末注射成形技术，也扩展了生物材料和仿生材料、功能材料、复合材料等知识。其中我感兴趣的是功能材料和复合材料领域。 功能材料是一类具有特殊电、磁、光、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。而且，功能材料种类繁多，用途广泛，是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用。在全国新材料研究领域中，功能材料约占85%，所以世界各国也都十分重视功能材料技术的研究。功能材料主要包括金属功能材料、无机非金属材料、有机功能材料、复合功能材料等。功能材料已不再是原来的单纯利用原材料，或者凭经验和技术改进和制造材料，或者设计材料的成分和性能，而是已经向设计新材料的阶段迈进。它是信息技术、生物技术、能源技术、纳米技术等现代高新技术及产业的先导、基石和支撑，有着十分广阔和诱人的市场前景。 复合材料是一种多相材料，可由金属材料、无机非金属材料和高分子材料复
地质生物发展史 冥古代的地球 冥古代(Hadean)是指自地球形成至距今38亿年前这段时期，有些科学家称为地球的天文时期、或地球的前地质时期、或前太古代、或原太古代。这一时期地球历史包括原始地壳、原始陆壳的性质和形成以及原始生命的形式和出现等复杂的问题。 地球起源于46亿年以前的原始太阳星云。经过微星的集聚、碰撞和挤压使其内部变热，以后则是放射性物质的衰变使地球内部进一步升温，约在距今45-40亿年前，当温度上升到铁的熔点时，大量融化的铁向地心沉降，并以热的方式释放重力能，其能量相当于一千多次百万吨级的核爆炸。大量的热使地球内部广泛融化和发生改变，逐步形成了分层结构，其中心是致密的铁核，熔点低的较轻物质则浮在表面，经冷却形成地壳。当时地表的温度、大气和水体的组分和性质可能还不具备生命产生的条件，因而也不会出现风化侵蚀等地质作用及其产物。那时地球岩浆活动剧烈，火山爆发频繁，表面覆盖着熔化的岩浆海洋。以后，随着地球温度的缓慢下降和冷却，同时由于上述的分异作用，一开始就可能使气体逸出，蒸发的气体不断上升，在空中又凝聚成雨落回地面，随着不间断的雨水的侵入，原始大气圈和海洋诞生了。这时大气圈中含有大量的二氧化碳，地球也被厚厚的云层封锁着，太阳光几乎穿不透地球橘红色的天空，海洋的温度高于150 摄氏度。在这沸腾的海洋里，孕育生命的各种元素在不断积累 太古代的地球 太古代(Archaeozoic Era) 是最古老的一个地质年代，开始于距今38亿年前，结束于距今25亿年前。这一时期，地球上是一片深浅多变的广阔海洋，没有宽广的大陆，只有一些孤岛--原始的陆地，称为陆核。海洋里分散着一些火山岛，
1.3 地球的历史教案 一、课标分析 本节课标要求为：运用地质年代表等资料，简要描述地球的演化过程。 本条标准关注的重点是学生会使用地质年代表这类资料去描述地球的演化过程。为了使学生会使用地质年代资料，则首先要讲明什么是“地质年代”，“界（代）”划分的依据是什么。要让学生在脑子里建立相应地质年代地球表面的自然图景和不同地质年代之间的关系，形成一种宏观视角下的时空组合。因此从这部分内容来说学生需要教师提供大量通俗易懂的文字和图像以供其驱使。 其次，“描述”是对学生的要求，指学生会用文字或言语说出地球的演化过程，教学中需要为学生提供“描述”的机会。 而“地球演化过程”指“界（代）”的更替过程，包括据今的年份、地球的基本面貌、地壳运动的情况、古生物情况等。在描述的过程中，要求学生突出各个年代的特征，注重动态发展的内容和年代间的转变，以获得对地球演化的整体认识。 二、教材分析 通过研读2017版高中地理课程标标和2019人教版高中地理必修一教材，了解本章是属于“地球知识”模块组，是教材的开篇章，目的是让学生对地球与宇宙间的关系以及地球的演变过程及内部结构形成一个宏观的认识，为后续的自然地理与人文地理知识奠定基础。本章的一二节中分别讲述了地球与宇宙的关系以及太阳与地球的关系。本节《地球的历史》是第一章《宇宙中的地球》第三节的内容，讲述的是地球形成后的演化过程。 本节教材中出现了大量的图表及文字资料，这与本节的内容特点与课标要求相符，因此，学生课前应先对教材进行一个系统的浏览，形成大致的印象，教师在课堂上则应引导学生对教材内容进行归纳，使学生获得的零散的片面的知识能够系统化、条理化便于记忆，对教材中缺失的前提概念或者背景知识要进行一定的补充。 三、学情分析 1.知识储备 本节内容学生在初中生物课程及初中地理课程当中有涉及到，但由于学习的时间距离稍远，学生大部分能已经遗忘，此外初中所接触的这部分内容对比本节内容相对浅薄，因此学生的知识储备还是相对薄弱，亟待丰富与强化。 备是非常薄弱的。 2.认知特点 高一学生思维活跃，渴望探索自然奥秘、认识生活环境，学生内在的求知欲能促使他们对地球的演变过程产生浓厚的兴趣，在一定程度上能够运用已有的知识去解决新的问题。此年龄阶段的青少年记忆力极佳，有利于其识记地质年代及相应的地理环境特征。
中国地质发展史 ——思想与知识的准备 Xueyezi 2007.8.19(七夕节) ——出自：小木虫 十八世纪后，西方工业勃兴。英国的生铁年产量，从1700年的12,000吨，上升到1840年的139万吨；而仅过四十年，到1880年即又增到775万吨。（Loverimg,T.S.,Minerals in World Affsirs 1943,附表23）英国煤的年产量，也从1700年的261.2万吨，上升为1836年的3,000万吨；1854年，即仅过十八年，便再翻了一番多，达到6,450万吨。（杨异同等：《世界主要资本主义国家工业化的条件、方法和特点》1959,上海人民出版社出版,页20）包括地质学在内的矿学日益精进，1830年英国莱伊尔（Lyell,Sir Charles. 1797-1875）的《地质学原理》开始出版，地质学作为逐渐形成的基础学科，活跃在科学舞台上，发挥着日益重要的作用。 此时的中国社会还沉湎於“天朝上国”的自我陶醉之中。开明一点的，也仅仅把科学视为“外夷”的“形而下”的技艺，更不知地质学为何物。尽管开采了几千年的矿产，但并未弄清这些矿产是怎样形成的，还认为地下有“龙脉”，怕犯“风水”，不用说不敢在皇帝的陵墓附近开矿，就是一般老百姓的坟墓也得让它三分。以至曾纪泽（1839-1890）有“吾华开矿较西人为难者，厥有二端：一曰股本难集；一曰风水难避”之叹。（1889年12月29日致盛宣怀函1984,上海人民出版社版《盛宣怀档案之四》页8）曾纪泽曾出使欧洲八年，通英语，懂一些科学，所以有此感慨。 西方的地学思想与知识，在明末清初通过传教士开始传入中国，带来了那个时代西方对地球的新认识，如世界有几大洲几大洋、大地是球形乃至地球是绕日运行之类。中国人以惯用的“此乃中国古已有之”的态度接受了下来。但当时地质学作为一门科学在西方也尚未确立，称得上属於地质学范围的知识，传来的不多，有的还杂有谬误，如1659年来华的比利时籍耶稣会教士南怀仁（V erbist,Ferdinadus 1623-1688）在所著《坤舆图说》中介绍维苏威火山时，说它“昼夜出火，爆石弹射他方，至百里外”现象是描述出来了，但其实这不是燃烧生成的火，原因他就没讲清；接着说：“后移一圣人遗蜕至本国，其害遂息。”还说罗马南边所产铁矿挖尽后，二十五年又会再生等等，更是信口开河了。但就这本书总体来看，书中对地球的重力，大气圈，地下水和地面水的关系，侵蚀作用和地震成因等等，都从科学的角度有所介绍，并已有了地层构造的模糊概念，反映了地质学在孕育时期所达到的水平。（南怀仁，《坤舆图说》大东书局据道光二十一年木刻本影印《指海》第十二集）可是此后由於清廷闭关锁国，特别是雍正（1723-1735）时放逐传教士，致使译事中断百馀年，而此时在欧洲正是地质学兴起的“英雄时代”。中国社会对此一无所知，直到大门被迫打开，情况才有了变化。 地质科学的传入中国是在十九世纪中叶以后，此时地质学在西方也是新兴的学科。 1853-1854年，英国教会在上海举办的兼有翻译印刷出版功能的“墨海馆”，出版了一本用中文编写的《地理全志》。从现已找到的历史材料来看，它是第一部比较全面介绍地球科学知识的中文书。据李鄂荣查证，在中文中“地质”作为一个科学名词，是本书首先使用，日文中的“地质”一词，也可能即源出於此。（李鄂荣：“地质”一词何时出现於我国文献1986,地质学史论丛(一)页100-108）
浅谈计算机科学技术的发展历程 【摘要】随着信息高速路的日益发展，计算机科学技术也在不断的更新换代中发展壮大。本文主要就计算机科学技术的历史发展与快速发展的原因，计算机科学技术的发展现状，以及计算机在未来社会中的发展方向进行了探讨。 【关键词】计算机；科学技术；发展；历程 计算机的发明与应用，标志着人类社会一个新的里程碑。计算机的发明与应用将人类社会带入了以信息科技为主导的第三次科技革命，并使人类步入了“知识经济时代”。计算机科学技术在将人类生活日益信息化的更新改进中，也实现了其自身逐渐向多元化的转变。 1.计算机科学发展历史与快速发展原因 1.1计算机科学的发展历史 图灵在1936年发表了题为“论可计算及其在判定问题中的应用”的论文，从此开启了计算机科学技术的新纪元。1946年至1969年是计算机使用电子管的阶段，国际首台通用电子数字计算机——埃尼阿克在1946年诞生，这个时期的计算机体积较大较重，花费成本大，运行并不快，它主要提供科学计算服务。1959年到1964年是计算机晶体管阶段，在发展计算机科学计算的基础上，出现了中、小型计算机，开始大量生产低成本廉小型数据处理计算机。从1964年起，随着集成电路的不断发展，计算机步入了产品系列化阶段，应用范围越来越大。从1990以来，计算机科学技术日益微型化、智能化，它在社会发展中的作用越来越大。计算机科学技术以其超强的生命力和不可替代性，在社会发展中不断更新换代，发展前景一片大好。 1.2促进计算机科学技术快速发展的因素 社会需求的驱动。二战时期对信息的紧迫需求，大大的促进了计算机科学技术的发展，并将计算机科学技术应用于军事领域。后来，计算机因为其强大的运算能力，从研究所和政府部门转向民间，被发展为广泛的民用，并且被广泛应用于尖端科学领域，随着各行业对计算机高性能和大容量的需求，带动了计算机科学技术的进一步发展。 1.3芯片制作、软件开发 计算机芯片和软件的不断开发，使得计算机辅助设计得到了很大的发展，它们的运用加速了计算机的研发，使得计算机科学创新技术日益加快。 1.4共享信息促进了计算机的发展