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近幾十年有哪些重大科學發現甚至於修正了教材?

2018年01月17日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 15 ℃ 次

【胡木上的回答(379票)】:

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。大學課本裡涉及 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裡都有這內容。
  • 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 en.wikipedia.org/wiki/B

    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、研究生課本裡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。

【想轉載的 註明出處即可】

【張文的回答(18票)】:

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。

【VincentFu的回答(10票)】:

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,碳原子在鋼中的分佈並不是均勻的,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佈,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。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。

【zcwgaizhili的回答(7票)】:

在長期,不存在失業率和通貨膨脹率的替代關係。

【Belleve的回答(6票)】:

有機合成裡的反應——尤其是牽涉到配位催化劑的——幾乎每年都會更新。

【憶勝男的回答(33票)】:

突然想起:其實這個圈裡,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。

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裡·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,於是他們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!

於是他們自己喝下幽門螺桿菌(「味道不好,像嘔吐物一樣」),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。

【陶福安的回答(17票)】:

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?克裡克兩個人合作,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,克裡克也只有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、克裡克的論文。

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夥人)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,以上只是我稍微瞭解的一些重大發現,說得不對的請各位指正。

【楊睿的回答(11票)】:

同性戀不是精神病。

【劉鑫的回答(5票)】:

宮頸糜爛算麼?

【子林的回答(279票)】:

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,魯迅的作品從教科書上消失了。。。

【AliceJiang的回答(5票)】:

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。

【大米的回答(5票)】:

珠穆朗瑪峰的高度~ 原來是8848,重新測定後是8844.43 米

【谷欣然的回答(3票)】:

微型計算機的出現改變了包括教材和教學方式在內的整個教學領域=_=

【Jkeda的回答(2票)】:

細胞膜上的通道蛋白,水進入細胞並非完全是自有滲透的。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。

【JiaShen的回答(10票)】:

0原來在課本裡不是自然數

【ContiNuum的回答(5票)】:

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.

【剃頭洗腳平天下的回答(5票)】:

PCR是1985年才發明的技術

【TaoChen的回答(7票)】:

一位老闆提過脂肪細胞有壽命這件事或許可以算得上。以前的人以為脂肪細胞是不會死亡的,但後來發現會的,只是壽命很長。實驗設計得很巧妙,利用了歷史上人類歷次核試驗殘留下來的同位素痕跡。

【王超的回答(3票)】:

我見過這麼幾個:

1,珠穆朗瑪峰,初一時候還是8848,初二教材就8844了。

2、九大行星到八大行星,這個大家都知道。

3、關於計算機軟件的,一大批更改,小學學Win98,office97或wps,初中學Win2000,office2000,高中學WinXP,office2003,等等太多軟件更新。有時候翻翻翻小時候的書,看見"目前最先進的Windows2000,balabala",不禁感到時間的逝去。

4、計算機硬件,小學計算機書上,最"先進"的奔騰32位處理器,當時還沒有多核概念。

5、其實除了計算機,還有一種課也是過兩三年就得更新,從鄧小平思想,到三個代表,到科學發展觀,和諧社會,不斷提出新概念,其發展也是很快的。

【sunnycloud的回答(2票)】:

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。

標籤:-數學 -科學 -物理學 -歷史 -天文學


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