
高中400字学习物理心得体会
物理学家介绍——霍金 1942年1月8日,霍金出生于英国牛津。
这一天正是伟大的物理学家、天文学家伽利略300年前阖然长逝的日子。
伽利略是最先提出了惯性定律原理(一切物体在不受外力作用时都会保持原来的运动状态)的人,后来牛顿系统地归纳了这个定律(因此后人也叫它“牛顿第一定律”),使之成为一切力学定律的基石。
爱因斯坦提出狭义相对论和广义相对论,彻底改变了人类的时空观念。
霍金的成就与这几位前辈相比又如何呢
他有资格跻身科学名人堂吗
让我们从他在学术界的第一次亮相看起: 1970年,28岁的霍金和彭罗斯(R. Penrose)合作,证明了“奇点定理”:在一定条件下,按照广义相对论,宇宙大爆炸必然从一个“奇点”开始。
为此,他们共同获得1988年的沃尔夫物理奖。
霍金的贡献——对黑洞性质的研究和提出量子引力论——论重要程度虽赶不上牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的两个相对论,但是足以为他在科学名人堂中留下一席之地。
尤其是他的量子引力论,整合了现代物理学的两大领域,自成体系,使他能与创立分子生物学(生物学与量子力学的成功结合)的科学家平起平坐。
在霍金之前,所有的宇宙理论都以广义相对论为基础,但是只有霍金发现并证明了广义相对论只是一个不完全的理论,它不能告诉我们宇宙起源的细节。
因为根据广义相对论得出的结论,所有的物理理论(包括它自己在内)都将在宇宙的开端处失效。
显然,广义相对论只是一个不完全的“部分”理论,所以奇点定理真正所显示的是,在极早期宇宙中有过一个时刻,那时宇宙是如此之小,以至于人们不得不考虑用20世纪另一个伟大的“部分”理论——专门描述微观世界的量子力学——来研究它。
霍金和他的搭档被迫从对极其巨大范围的理论研究转到对极其微小范围的理论研究。
恰好有这样一种可能存在的微型天体可作为研究对象。
正如霍金后来回忆的:“研究黑洞的性质,有助于我们同时理解大爆炸奇点,因为他们之间实在是太相似了。
”于是他开始潜心研究黑洞问题。
【名词解释 黑洞:一颗内部燃烧尽了的大质量恒星由于自身的重力作用,外壳不断向中心坍塌缩小,最后就会形成致密的黑洞。
黑洞是宇宙中的实体微粒,它们的体积趋向于零,而密度(密度=质量÷体积)几乎是无穷大,由于具有强大的引力,物体只要靠近这个微粒,就会被强大的引力吸住,连每秒传播30万千米的光也不能幸免。
也就是说,没有任何信号能够从黑洞的作用范围内传出,这个作用范围的界限被称为“视界”,人类无法看到里面的情形——对于观测者来说,那就是漆黑一片——这也是黑洞名字的由来。
】 1971年,霍金指出,宇宙大爆炸时间可能产生像质子那么小(半径10-13厘米)的重约十亿吨的“太初黑洞”,它们的寿命大约和宇宙年龄相同。
1973年霍金、卡特尔(B. Carter)等人严格证明了“黑洞无毛定理”:“无论什么样的黑洞,其最终性质仅由几个物理量(质量、角动量、电荷)惟一确定”。
即当黑洞形成之后,只剩下这三个不能变为电磁辐射的守恒量,其他一切信息(“毛发”)都丧失了。
“黑洞”的命名者惠勒(J.A. Wheeler)戏称这特性为“黑洞无毛”。
华裔著名物理学家介绍 吴有训 吴有训先生于1916年考入南京高等师范学校理化部,受教于留美归来的胡刚复博士。
在胡先生的指导下,吴有训在国内即对X射线有了一定的了解。
1921年以优异成绩获得赴美留学机会。
该年底吴有训赴美,1922年初进入芝加哥大学。
其时,著名物理学家A•H•康普顿正以访问学者身份在芝加哥大学从事研究与教学,1923年他正式成为该校教授,该年5月康普顿发表了解释X射线被石墨散射后频率改变现象(后称康普顿效应)的论文。
当时也研究这一现象的美国物理界一位重要人物杜安已有所谓“箱子效应”和“三次辐射”的理论,因此他极力反对康普顿的工作。
吴有训先后以十几种元素为散射物质进一步做了大量深入研究,通过精心设计实验方案以无法辩驳的事实对康普顿的理论给予了极大支持。
这些成果得到了国际物理界的关注和承认。
相关数据被一些国际著作引用。
吴先生1926年获博士学位。
国外有的物理教科书,因尊重吴先生的工作而将康普顿效应称为康普顿—吴有训效应。
严济慈 严先生1923年赴法国留学,1927年获科学博士学位。
1880年著名物理学家比埃尔•居里发现了晶体的压电效应,但压电效应的定量数据的获得,是严先生深入研究并精确测量给出的。
严济慈的导师是物理学家夏尔•法布里,他是居里夫妇的好朋友。
玛丽•居里夫人对严先生的研究非常支持,并把四十年前居里用过的石英晶体样品借给了严济慈。
著名的物理学家朗之万对严济慈也非常赏识,给予了许多指导和帮助。
严先生在大量实验基础上,总结出了石英晶体的压电效应及其反效应具有各向异性、饱和现象以及瞬时性等特性,扩充发展了居里的理论。
1927年法布里当选为法国科学院院士,在就职仪式上他宣读了他的得意弟子---严济慈的博士论文。
1931年严先生回国。
1935年与著名物理学家F•约里奥—居里及卡皮察同时当选为法国物理学会理事。
赵忠尧 赵忠尧先生1927年到美国加州理工学院受教于1923年诺贝尔奖得主密里根,1930年获博士学位。
1979年丁肇中在西德同步幅射中心“佩特拉”加速器落成典礼时,向十多个国家上百名科学家这样介绍赵忠尧:“这位是正负电子产生和湮灭的最早发现者,没有他的发现,就没有现在正负电子对撞机”这是指赵先生在研究密里根给出的第二个课题(第一个课题被赵先生拒绝了)“硬γ射线通过物质时的吸收系数”时,测量到了反常吸收和特殊辐射现象。
所谓反常就是与当时比较公认的克莱因---仁科公式有很大出入,即只有在轻元素上的散射才符合而在通过重元素时相差很大,如当硬γ射线被铅散射时吸收系数比公式结果大了约40%。
由于密里根相信克莱因---仁科公式的结果,而对赵先生的结果不甚相信,以至将论文搁置了2个多月。
后来由于鲍文教授十分了解赵先生的工作,向密里根作了保证,文章才于1930年5月在美国《国家科学院院报》发表。
在接下来的实验中赵忠尧发现γ射线被铅散射时,除康普顿散射外,伴随着反常吸收还有一种特殊的光辐射出现。
由于当时所用的方法不能显示详细的机制,只能断定这两种现象不是由于核外壳层电子而是由于原子核所引起的。
事实上,反常吸收是由γ射线在原子核周围产生正负电子对而减少的结果,而特殊辐射就是一个正电子和一个负电子碰撞湮没而产生二个(或二个以上)光子的湮没辐射。
王淦昌 丁肇中先生说过:“中国老一辈物理学家能留名学史上的有赵忠尧和王淦昌先生等。
” 王先生1930年考取官费留学生,到德国柏林大学威廉皇家化学研究所,师从迈特纳,他先后在哥廷根和柏林大学有幸听过玻恩、米泽斯、海特勒、诺特海姆、弗兰克、薛定谔以及德拜等人的课。
1933年26岁的王先生完成博士论文《ThB+C+C11的β谱》,年底由著名物理学家冯•劳厄、玻登斯坦以及迈特纳等人组成的答辩委员会审查并通过了王淦昌的博士论文。
1934年1月王淦昌参观了卡文迪许实验室,拜会了卢瑟福、查得威克等物理学家。
1934年4月回国。
王先生的科学贡献主要有:提出了验证中微子存在的实验方案;利用宇宙线研究了μ介子衰变特性;首次发现了反西格马负超子;首次观察到在基本粒子相互作用中产生的带奇异夸克的反粒子,获1982年国家发明一等奖。
王先生参与了我国两弹研制的试验研究和组织领导,是我国核武器研制的主要奠基人之一。
钱学森 钱学森(1911—),中国科学家,火箭专家,1911年12月1日生于上海,3岁时随父来到北京,1934年毕业于上海交通大学机械工程系,1935年赴美国研究航空工程和空气动力学,1938年获加利福尼亚理工学院博士学位。
后留在美国任讲师、副教授、教授以及超音速实验室主任和古根罕喷气推进研究中心主任。
1950年开始争取回归祖国,受到美国政府迫害,失去自由,历经5年于1955年才回到祖国,1958年起长期担任火箭、导弹和航天器研制的技术领导职务。
1959年,加入中国共产党。
现任中国科技协会名誉主席等职。
钱学森1935年进入麻省理工学院航空工程系。
当时美国唯独加州理工学院有一所空气动力学实验室,主任是匈牙利著名学者冯•卡门(也译为冯•卡曼)。
冯•卡门早年也是有成就的物理学家,是麦克斯•玻恩的好朋友及合作伙伴之一。
后来,卡门专门研究流体动力学和空气动力学,成为在这两方面极富盛名的权威。
1936年秋,钱先生慕名到加州访问卡门。
卡门对钱学森敏捷而又富于智慧的思维非常欣赏,建议钱学森到他这里来读博士学位。
从此钱学森在卡门指导下专攻高速空气动力学。
中国学生赢得了卡门的特殊感情,除钱先生外,他还培养出了林家翘、钱伟长及郭永怀等中国著名数学家、科学家。
他常说:“世界上最聪明的民族有两个,一个是匈牙利,一个是中国”。
在卡门的指导下,钱学森1933-1945年间在《航空科学》、《应用力学》等杂志发表8篇论文,推出了卡门---钱学森公式,提出了跨声速流动相似律等许多开创性工作。
1945年卡门任美国空军科学顾问团团长,授少将军衔,钱学森任顾问团火箭组组长,上校军衔。
第二次世界大战结束后,美国空军当局高度评价钱学森的工作,认为他为战争的胜利作出了巨大的贡献,卡门更是器重他的得意门生,称他为火箭方面最得力的专家。
钱学森几经磨难1955年才得以回国,为新中国火箭、导弹以及航空航天技术的发展做出了奠基性的工作。
1991年荣获《国家杰出贡献科学家》的称号。
钱三强 钱三强(1913—1992),中国实验物理学家,浙江省吴兴县。
1929年考入北京大学理科预科,1932年考入清华大学物理系,1936年清华大学物理学系毕业。
1937年赴法国留学,在约里奥•居里夫妇指导下,在巴黎大学镭学研究所居里实验室和法兰西学院原子核化学实验室进行原子核物理的研究工作,1940年获法国国家博士学位,1942年底赴里昂等待乘船回国,由于太平洋航线中断,他滞留里昂大学任教,1944年和1947年起先后担任法国国家科学研究中心研究员和研究导师,1946年获法国科学院亨利•德巴微奖金。
1948年回国后,任清华大学物理学系教授和北平研究院原子学研究所所长。
中国科学院成立后历任近代物理研究所副所长、所长、计划局副局长、局长,学术秘书处秘书长,1956—1978年任副秘书长、1958年任原子能研究所所长,1978—1984年任副院长;1955年受聘为数学物理学化学部(现为数学物理学部)学部委员,任中国科学院主席团成员,特邀顾问。
1956—1978年还担任第二机械工业部副部长。
1951年起选为中国物理学会副理事长,1982年被选为理事长。
1978年被遴选为中国人民政治协商会议第六届全国委员会常务委员。
1992年6月28日0时28分于北京病逝,终年79岁。
钱三强1948年回国后培养了一批从事研究原子核科学的人材,建立起中国研究原子核科学的基地。
1955年起参加了原子能事业的建立和组织工作,将近代物理所改建为原子能研究所, 领导并促进了这一事业的发展以及有关科技工作的开展,对中国科学院和中国原子能事业的建设、计划和学术领导都做出了贡献。
1937年,钱三强考取了中法教育基金委员会留法公费生。
夏到达巴黎,当时正在法国参加会议的严济慈亲自将他介绍给了伊莱娜•居里。
伊莱娜•居里和约里奥•居里人称“小居里夫妇”。
钱三强进入居里实验室后,尽量多干具体的工作。
除了自己的论文工作,有机会就帮助别人,目的是想多学一点实验本领。
有人问他为什么这样
钱三强说:“我比不得你们,你们这里有那么多人,各人各干各人的事。
我回国后只有我自己一个人,什么都得会干才行。
”就这样东问西问两年多的实验室工作使钱三强增加了丰富的知识和实际技能。
1939年希特勒军队占领法国,钱三强随同事想逃难,但未能成功。
这时他的公费留学费用中断了,回国不能,留下又没有生计。
在钱三强最困难的时候,当时不肯离开法国的约里奥向他伸出了援助之手,他说:“既然是这样,那还是想法留下吧,只要我们自己能活下去,实验室还开着,就总能设法给你安排”。
1943钱三强回到了巴黎继续在居里实验室做研究工作,直到回国。
钱三强不仅完成了学业,而且凭他的卓越贡献已成为著名的物理学家。
1946年他领导的研究小组利用核乳胶研究铀裂变,发现了著名的铀核三分裂四分裂现象,荣获法国科学院享利•德巴微物理学奖金。
约里奥曾说:“铀核三分裂和四分裂是第二次世界大战以来法国核物理界一个重要工作。
”1947年钱三强担任法国国家科学研究中心研究导师一职。
1948年钱三强回国时小居里夫妇给他写的评语中说:“他对科学事业的满腔热忱,并且聪慧有创见。
我们可以毫不夸张地说,在那些到我们实验室来并由我们指导的同一代科学家中,他最为优秀。
......我们的国家承认钱先生的才干,曾先后命他担任国家科学研究中心研究员和研究导师的高职。
他曾受到法兰西科学院的嘉奖。
” “钱先生还是一位优秀的组织工作者,在精神、科学与技术方面他具备研究机构的领导者所应用的各种品德。
” 彭桓武 在《我的一生和我的观点》一书中玻恩提到:“在我的学生中有四个很有才华的中国人;其中之一是黄昆...”,另外三人是彭桓武、程开甲和杨立铭。
彭桓武1915年生于吉林长春市,1938年秋赴英在爱丁堡大学随玻恩学习,1940年获哲学博士学位,1945年获科学博士学位,1947年底回国。
玻恩在他的著作《我的一生》中回忆说:“我的第一个中国学生是个矮小而强壮的小伙子,名叫彭(桓武)。
他天赋出众...我记得有一次他在一个理论问题上出了一个错,错误找出来后,他非常沮丧,以致决定放弃科学研究,代之以为中国人民撰写一部大《科学百科全书》,包括西方所有重要的发现和技术方法。
当我说到我以为这对单个人来说是个太大的任务时,他回答道,一个中国人能做10个欧洲人的工作。
...他被任命为爱尔兰都柏林薛定谔高级研究院的教授,作为亥特勒(W.Heitler)的继任,...我想彭是得到欧洲教授职位的第一个中国人。
几年以后他决定回中国,在走以前他来看望我们并和我们(指玻恩一家,本文作者注)一路到苏格兰西北高地的尤拉浦尔去,我们在那里度假。
...我们一起度过了美好的几天。
然后他离开了我们再没见过他,他也没写信来。
”玻恩说:“彭除了他那神秘的才干外是很单纯的,外表象一个壮实的农民。
”从玻恩的字里行间渗透出他对这位倔强的中国北方小伙子的喜爱欣赏与想念。
彭先生在英国时与亥特勒合作做介子理论方面的研究,并由于在理论物理方面的贡献1945年与玻恩分享了英国爱丁堡皇家学会麦支杜加尔---布列斯班奖。
回国后继续进行核物理研究,对分子结构提出了以电子键波函数为基础的计算方法。
1956-1957年在他的领导下邓稼先与何祚庥、徐建铭、于敏等合作发表一系列重要论文,为中国核物理研究做了开拓性工作。
彭先生1982年获国家自然科学奖一等奖。
1985年获国家科技进步特等奖。
杨振宁 杨振宁(1922—),美籍华人,理论物理学家,1922年10月1日生于安徽省合肥县(今合肥市)。
在西南联合大学物理学系吴大猷指导下完成学士论文,1942年毕业后即入研究院深造,在王竹溪指导下研究统计物理学。
1945年赴美,入芝加哥大学做研究生, 受E•费米熏陶,在导师E•特勒的指导下完成博士论文,1948年获博士学位。
1948—1949年任芝加哥大学教员,1948—1955年在普林斯顿高级研究院工作,1955—1966年任该所教授,1966年任纽约州立大学 石 溪分校的爱因斯坦物理学讲座教授,并任新创办的该校理论物理研究所所长,美国总统授予他1985年的国家科学技术奖章。
1948年12月27日,北京大学授予杨振宁名誉教授授证书。
杨振宁对理论物理学的贡献范围很广,包括基本粒子、统计力学和凝聚态物理学等领域。
对理论结构和唯象分析他都有多方面的贡献。
邓稼先 邓稼先(1924—1986),中国核物理学家,1924年6月25日生于安徽怀宁,祖父是清代著名书法家和篆刻家,其父是著名的美学家和美术史家。
七七事变后,全家滞留北平,16岁随其姐来到四川江津念完高中。
1941—1945年在西南联大物理系学习,受业王竹溪、郑华炽等著名教授。
1945年抗战胜利后,迁返北平,应聘于北大物理系任教。
1948年到美国印第安那州普渡大学念研究生,被选入“留美科协”总会干事会。
新中国的诞生促使他决心尽早回到祖国。
1950年8月,在他取得学位后的第九天,冲破重重险阻登上了回国轮船。
1950年10月在中国科学院近代物理研究所任助理研究员,从事原子核理论研究。
1958年8月调到新筹建的核武器研究所任理论部主任,负责领导核武器的理论设计,后历任研究所副所长、所长,核工业部第九研究设计院副院长、院长,核工业部科技委副主任,国防科工委科技委副主任,是我国核武器研制与发展的主要组织者和领导者。
1956年加入中国共产党,曾任中共第十二届中共委员会委员,中国科学院委员。
1985年7月患直肠癌,坚持工作直到生命的最后一刻,1986年7月29日卒于北京,终年62岁。
李政道 李政道(1926—),理论物理学家。
1926年11月25日生于上海。
1943—1944年在浙江大学(当时一年级在贵州永兴)物理学系学习,得到老师束星北的启迪,而开始了他的学术生涯。
1944年因翻车受伤停学。
1945年转学到昆明西南联合大学物理学系。
1946年受他的老师吴大猷的推荐,得国家奖学金,去美国深造,入芝加哥大学研究院,1948年春天,李政道通过了研究生资格考试,开始在费米的指导下作博士论文研究。
1949年底,在费米的指导下,李政道完成了关于白矮星的博士论文,获得博士学位。
以后在该校天文学系半年和加利福尼亚大学(伯克莱)物理系一年任讲师并从事研究工作。
1950年,李政道和来自上海的大学生秦惠君结婚。
他们有两个孩子,长子李中清,现任加州理工学院历史教授;次子李中汉,现任密歇根大学化学系助理教授。
1951年到普林斯顿高级研究院工作。
1953年任哥伦比亚大学物理学助理教授,1955年任副教授,1956年任教授,1957年获诺贝尔物理学奖,1960—1963年任普林斯顿高级研究院教授兼哥伦比亚大学教授。
1963年任哥伦比亚大学物理学讲座教授,1964年任该大学费米物理学讲座教授,1983年任该大学全校讲座教授。
他还是美国科学院院士。
李政道对近代物理学的杰出贡献是:1956年和杨振宁合作,深入研究了当时令人困惑的“θ•γ”之谜,即后来所谓的K介子有两种不同的衰变方式,一种衰变变成偶宇称态,一种衰变成奇宇称态。
认识到很可能在弱相互作用中宇称不守恒。
进一步提出了几种检验弱相互作用中宇称是不是守恒的实验途径。
次年,这一理论预见得到吴健雄小组的实验证实。
因此,李政道与杨振宁的工作迅速得到了学术界的公认,并获得了1957年诺贝尔物理学奖。
丁肇中 丁肇中(1936—),实验物理学家。
祖籍山东日照。
1956年到美国密执安大学,在物理系和数学系学习,1960年获硕士学位,1962年获物理学博士学位。
1963年,他获得福特基金会的奖学金,到瑞士日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)工作。
1964年起在美国哥伦比亚大学工作。
1965 年成为纽约哥伦比亚大学讲师。
1967年起任麻省理工学院物理学系教授。
他的研究方向是高能实验粒子物理学,包括量子电动力学、电弱统一理论、量子色动力学的研究。
他所领导的马克•杰实验组先后在几个国际实验中心工作。
由于丁肇中对物理学的贡献,他在1976年被授予诺贝尔物理奖(发现J\\\/Ψ粒子),并被美国政府授予洛仑兹奖,1988年被意大利政府授予特卡斯佩里科学奖。
他是美国国家科学院院士,美国文理科学院院士,前苏联科学院外籍院士,中国台北中央研究院院士,巴基斯坦科学院院士。
他曾被密歇根大学(1978年)、香港中文大学(1987年)、意大利波洛格那大学(1988年) 和哥伦比亚大学(1990年)授予名誉博士学位。
他是中国上海交通大学和北京师范大学的名誉教授。
他曾获得过许多奖章,如1977年获美国工程科学学会的埃林金奖章,1988年获意大利陶尔米纳市的金豹优秀奖及意大利布雷西亚市的科学金质奖章。
他也是《原子核物理B(Nuclear Physics B)》、《核仪器方法(Nuclear Instruments and Methods)》和《数学模型(Mathem atical Modeling)》等科学期刊的编委。
计算机的发展史
机的历史一、第一算机的第一台计算机(ENIAC)于1946年2月,在美国诞生。
ENIAC PC机 耗资 100万美圆 600美圆 重量 30吨 10kg 占地 150平方米 0.25平方米 电子器件 1.9万只电子管 100块集成电路 运算速度 5000次\\\/秒 500万次\\\/秒 二、计算机发展历史1、第一代计算机(1946~1958)电子管为基本电子器件;使用机器语言和汇编语言;主要应用于国防和科学计算;运算速度每秒几千次至几万次。
2、第二代计算机(1958~1964)晶体管为主要器件;软件上出现了操作系统和算法语言;运算速度每秒几万次至几十万次。
3、第三代计算机(1964~1971)普遍采用集成电路;体积缩小;运算速度每秒几十万次至几百万次。
4、第四代计算机(1971~ )以大规模集成电路为主要器件;运算速度每秒几百万次至上亿次。
三、我国计算机发展历史从1953年开始研究,到1958年研制出了我国第一台计算机在1982年我国研制出了运算速度1亿次的银河I、II型等小型系列机。
计算机的历史计算机是新技术革命的一支主力,也是推动社会向现代化迈进的活跃因素。
计算机科学与技术是第二次世界大战以来发展最快、影响最为深远的新兴学科之一。
计算机产业已在世界范围内发展成为一种极富生命力的战略产业。
现代计算机是一种按程序自动进行信息处理的通用工具,它的处理对象是信息,处理结果也是信息。
利用计算机解决科学计算、工程设计、经营管理、过程控制或人工智能等各种问题的方法,都是按照一定的算法进行的。
这种算法是定义精确的一系列规则,它指出怎样以给定的输入信息经过有限的步骤产生所需要的输出信息。
信息处理的一般过程,是计算机使用者针对待解抉的问题,事先编制程序并存入计算机内,然后利用存储程序指挥、控制计算机自动进行各种基本操作,直至获得预期的处理结果。
计算机自动工作的基础在于这种存储程序方式,其通用性的基础则在于利用计算机进行信息处理的共性方法。
计算机的历史现代计算机的诞生和发展 现代计算机问世之前,计算机的发展经历了机械式计算机、机电式计算机和萌芽期的电子计算机三个阶段。
早在17世纪,欧洲一批数学家就已开始设计和制造以数字形式进行基本运算的数字计算机。
1642年,法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置,制成了最早的十进制加法器。
1678年,德国数学家莱布尼兹制成的计算机,进一步解决了十进制数的乘、除运算。
英国数学家巴贝奇在1822年制作差分机模型时提出一个设想,每次完成一次算术运算将发展为自动完成某个特定的完整运算过程。
1884年,巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。
这台分析机虽然已经描绘出有关程序控制方式计算机的雏型,但限于当时的技术条件而未能实现。
巴贝奇的设想提出以后的一百多年期间,电磁学、电工学、电子学不断取得重大进展,在元件、器件方面接连发明了真空二极管和真空三极管;在系统技术方面,相继发明了无线电报、电视和雷达……。
所有这些成就为现代计算机的发展准备了技术和物质条件。
与此同时,数学、物理也相应地蓬勃发展。
到了20世纪30年代,物理学的各个领域经历着定量化的阶段,描述各种物理过程的数学方程,其中有的用经典的分析方法已根难解决。
于是,数值分析受到了重视,研究出各种数值积分,数值微分,以及微分方程数值解法,把计算过程归结为巨量的基本运算,从而奠定了现代计算机的数值算法基础。
社会上对先进计算工具多方面迫切的需要,是促使现代计算机诞生的根本动力。
20世纪以后,各个科学领域和技术部门的计算困难堆积如山,已经阻碍了学科的继续发展。
特别是第二次世界大战爆发前后,军事科学技术对高速计算工具的需要尤为迫切。
在此期间,德国、美国、英国部在进行计算机的开拓工作,几乎同时开始了机电式计算机和电子计算机的研究。
德国的朱赛最先采用电气元件制造计算机。
他在1941年制成的全自动继电器计算机Z-3,已具备浮点记数、二进制运算、数字存储地址的指令形式等现代计算机的特征。
在美国,1940~1947年期间也相继制成了继电器计算机MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。
不过,继电器的开关速度大约为百分之一秒,使计算机的运算速度受到很大限制。
电子计算机的开拓过程,经历了从制作部件到整机从专用机到通用机、从“外加式程序”到“存储程序”的演变。
1938年,美籍保加利亚学者阿塔纳索夫首先制成了电子计算机的运算部件。
1943年,英国外交部通信处制成了“巨人”电子计算机。
这是一种专用的密码分析机,在第二次世界大战中得到了应用。
1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔学院制成的大型电子数字积分计算机(ENIAC),最初也专门用于火炮弹道计算,后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。
这台完全采用电子线路执行算术运算、逻辑运算和信息存储的计算机,运算速度比继电器计算机快1000倍。
这就是人们常常提到的世界上第一台电子计算机。
但是,这种计算机的程序仍然是外加式的,存储容量也太小,尚未完全具备现代计算机的主要特征。
新的重大突破是由数学家冯·诺伊曼领导的设计小组完成的。
1945年3月他们发表了一个全新的存储程序式通用电子计算机方案—电子离散变量自动计算机(EDVAC)。
随后于1946年6月,冯·诺伊曼等人提出了更为完善的设计报告《电子计算机装置逻辑结构初探》。
同年7~8月间,他们又在莫尔学院为美国和英国二十多个机构的专家讲授了专门课程《电子计算机设计的理论和技术》,推动了存储程序式计算机的设计与制造。
1949年,英国剑桥大学数学实验室率先制成电子离散时序自动计算机(EDSAC);美国则于1950年制成了东部标准自动计算机(SFAC)等。
至此,电子计算机发展的萌芽时期遂告结束,开始了现代计算机的发展时期。
在创制数字计算机的同时,还研制了另一类重要的计算工具——模拟计算机。
物理学家在总结自然规律时,常用数学方程描述某一过程;相反,解数学方程的过程,也有可能采用物理过程模拟方法,对数发明以后,1620年制成的计算尺,己把乘法、除法化为加法、减法进行计算。
麦克斯韦巧妙地把积分(面积)的计算转变为长度的测量,于1855年制成了积分仪。
19世纪数学物理的另一项重大成就——傅里叶分析,对模拟机的发展起到了直接的推动作用。
19世纪后期和20世纪前期,相继制成了多种计算傅里叶系数的分析机和解微分方程的微分分析机等。
但是当试图推广微分分析机解偏微分方程和用模拟机解决一般科学计算问题时,人们逐渐认识到模拟机在通用性和精确度等方面的局限性,并将主要精力转向了数字计算机。
电子数字计算机问世以后,模拟计算机仍然继续有所发展,并且与数字计算机相结合而产生了混合式计算机。
模拟机和混合机已发展成为现代计算机的特殊品种,即用在特定领域的高效信息处理工具或仿真工具。
20世纪中期以来,计算机一直处于高速度发展时期,计算机由仅包含硬件发展到包含硬件、软件和固件三类子系统的计算机系统。
计算机系统的性能—价格比,平均每10年提高两个数量级。
计算机种类也一再分化,发展成微型计算机、小型计算机、通用计算机(包括巨型、大型和中型计算机),以及各种专用机(如各种控制计算机、模拟—数字混合计算机)等。
计算机器件从电子管到晶体管,再从分立元件到集成电路以至微处理器,促使计算机的发展出现了三次飞跃。
在电子管计算机时期(1946~1959),计算机主要用于科学计算。
主存储器是决定计算机技术面貌的主要因素。
当时,主存储器有水银延迟线存储器、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓和磁心存储器等类型,通常按此对计算机进行分类。
到了晶体管计算机时期(1959~1964),主存储器均采用磁心存储器,磁鼓和磁盘开始用作主要的辅助存储器。
不仅科学计算用计算机继续发展,而且中、小型计算机,特别是廉价的小型数据处理用计算机开始大量生产。
1964年,在集成电路计算机发展的同时,计算机也进入了产品系列化的发展时期。
半导体存储器逐步取代了磁心存储器的主存储器地位,磁盘成了不可缺少的辅助存储器,并且开始普遍采用虚拟存储技术。
随着各种半导体只读存储器和可改写的只读存储器的迅速发展,以及微程序技术的发展和应用,计算机系统中开始出现固件子系统。
20世纪70年代以后,计算机用集成电路的集成度迅速从中小规模发展到大规模、超大规模的水平,微处理器和微型计算机应运而生,各类计算机的性能迅速提高。
随着字长4位、8位、16位、32位和64位的微型计算机相继问世和广泛应用,对小型计算机、通用计算机和专用计算机的需求量也相应增长了。
微型计算机在社会上大量应用后,一座办公楼、一所学校、一个仓库常常拥有数十台以至数百台计算机。
实现它们互连的局部网随即兴起,进一步推动了计算机应用系统从集中式系统向分布式系统的发展。
在电子管计算机时期,一些计算机配置了汇编语言和子程序库,科学计算用的高级语言FORTRAN初露头角。
在晶体管计算机阶段,事务处理的COBOL语言、科学计算机用的ALGOL语言,和符号处理用的LISP等高级语言开始进入实用阶段。
操作系统初步成型,使计算机的使用方式由手工操作改变为自动作业管理。
进入集成电路计算机发展时期以后,在计算机中形成了相当规模的软件子系统,高级语言种类进一步增加,操作系统日趋完善,具备批量处理、分时处理、实时处理等多种功能。
数据库管理系统、通信处理程序、网络软件等也不断增添到软件子系统中。
软件子系统的功能不断增强,明显地改变了计算机的使用属性,使用效率显著提高。
在现代计算机中,外围设备的价值一般已超过计算机硬件子系统的一半以上,其技术水平在很大程度上决定着计算机的技术面貌。
外围设备技术的综合性很强,既依赖于电子学、机械学、光学、磁学等多门学科知识的综合,又取决于精密机械工艺、电气和电子加工工艺以及计量的技术和工艺水平等。
外围设备包括辅助存储器和输入输出设备两大类。
辅助存储器包括磁盘、磁鼓、磁带、激光存储器、海量存储器和缩微存储器等;输入输出设备又分为输入、输出、转换、、模式信息处理设备和终端设备。
在这些品种繁多的设备中,对计算机技术面貌影响最大的是磁盘、终端设备、模式信息处理设备和转换设备等。
新一代计算机是把信息采集存储处理、通信和人工智能结合在一起的智能计算机系统。
它不仅能进行一般信息处理,而且能面向知识处理,具有形式化推理、联想、学习和解释的能力,将能帮助人类开拓未知的领域和获得新的知识。
计算技术在中国的发展 在人类文明发展的历史上中国曾经在早期计算工具的发明创造方面写过光辉的一页。
远在商代,中国就创造了十进制记数方法,领先于世界千余年。
到了周代,发明了当时最先进的计算工具——算筹。
这是一种用竹、木或骨制成的颜色不同的小棍。
计算每一个数学问题时,通常编出一套歌诀形式的算法,一边计算,一边不断地重新布棍。
中国古代数学家祖冲之,就是用算筹计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间。
这一结果比西方早一千年。
珠算盘是中国的又一独创,也是计算工具发展史上的第一项重大发明。
这种轻巧灵活、携带方便、与人民生活关系密切的计算工具,最初大约出现于汉朝,到元朝时渐趋成熟。
珠算盘不仅对中国经济的发展起过有益的作用,而且传到日本、朝鲜、东南亚等地区,经受了历史的考验,至今仍在使用。
中国发明创造指南车、水运浑象仪、记里鼓车、提花机等,不仅对自动控制机械的发展有卓越的贡献,而且对计算工具的演进产生了直接或间接的影响。
例如,张衡制作的水运浑象仪,可以自动地与地球运转同步,后经唐、宋两代的改进,遂成为世界上最早的天文钟。
记里鼓车则是世界上最早的自动计数装置。
提花机原理刘计算机程序控制的发展有过间接的影响。
中国古代用阳、阴两爻构成八卦,也对计算技术的发展有过直接的影响。
莱布尼兹写过研究八卦的论文,系统地提出了二进制算术运算法则。
他认为,世界上最早的二进制表示法就是中国的八卦。
经过漫长的沉寂,新中国成立后,中国计算技术迈入了新的发展时期,先后建立了研究机构,在高等院校建立了计算技术与装置专业和计算数学专业,并且着手创建中国计算机制造业。
1958年和1959年,中国先后制成第一台小型和大型电子管计算机。
60年代中期,中国研制成功一批晶体管计算机,并配制了ALGOL等语言的编译程序和其他系统软件。
60年代后期,中国开始研究集成电路计算机。
70年代,中国已批量生产小型集成电路计算机。
80年代以后,中国开始重点研制微型计算机系统并推广应用;在大型计算机、特别是巨型计算机技术方面也取得了重要进展;建立了计算机服务业,逐步健全了计算机产业结构。
在计算机科学与技术的研究方面,中国在有限元计算方法、数学定理的机器证明、汉字信息处理、计算机系统结构和软件等方面都有所建树。
在计算机应用方面,中国在科学计算与工程设计领域取得了显著成就。
在有关经营管理和过程控制等方面,计算机应用研究和实践也日益活跃。
计算机科学与技术计算机科学与技术是一门实用性很强、发展极其迅速的面向广大社会的技术学科,它建立在数学、电子学 (特别是微电子学)、磁学、光学、精密机械等多门学科的基础之上。
但是,它并不是简单地应用某些学科的知识,而是经过高度综合形成一整套有关信息表示、变换、存储、处理、控制和利用的理论、方法和技术。
计算机科学是研究计算机及其周围各种现象与规模的科学,主要包括理论计算机科学、计算机系统结构、软件和人工智能等。
计算机技术则泛指计算机领域中所应用的技术方法和技术手段,包括计算机的系统技术、软件技术、部件技术、器件技术和组装技术等。
计算机科学与技术包括五个分支学科,即理论计算机科学、计算机系统结构、计算机组织与实现、计算机软件和计算机应用。
理论计算机学 是研究计算机基本理论的学科。
在几千年的数学发展中,人们研究了各式各样的计算,创立了许多算法。
但是,以计算或算法本身的性质为研究对象的数学理论,却是在20世纪30年代才发展起来的。
当时,由几位数理逻辑学者建立的算法理论,即可计算性理论或称递归函数论,对20世纪40年代现代计算机设计思想的形成产生过影响。
此后,关于现实计算机及其程序的数学模型性质的研究,以及计算复杂性的研究等不断有所发展。
理论计算机科学包括自动机论、形式语言理论、程序理论、算法分析,以及计算复杂性理论等。
自动机是现实自动计算机的数学模型,或者说是现实计算机程序的模型,自动机理论的任务就在于研究这种抽象机器的模型;程序设计语言是一种形式语言,形式语言理论根据语言表达能力的强弱分为O~3型语言,与图灵机等四类自动机逐一对应;程序理论是研究程序逻辑、程序复杂性、程序正确性证明、程序验证、程序综合、形式语言学,以及程序设计方法的理论基础;算法分析研究各种特定算法的性质。
计算复杂性理论研究算法复杂性的一般性质。
计算机系统结构 程序设计者所见的计算机属性,着重于计算机的概念结构和功能特性,硬件、软件和固件子系统的功能分配及其界面的确定。
使用高级语言的程序设计者所见到的计算机属性,主要是软件子系统和固件子系统的属性,包括程序语言以及操作系统、数据库管理系统、网络软件等的用户界面。
使用机器语言的程序设计者所见到的计算机属性,则是硬件子系统的概念结构(硬件子系统结构)及其功能特性,包括指令系统(机器语言),以及寄存器定义、中断机构、输入输出方式、机器工作状态等。
硬件子系统的典型结构是冯·诺伊曼结构,它由运算器控制器、存储器和输入、输出设备组成,采用“指令驱动”方式。
当初,它是为解非线性、微分方程而设计的,并未预见到高级语言、操作系统等的出现,以及适应其他应用环境的特殊要求。
在相当长的一段时间内,软件子系统都是以这种冯·诺伊曼结构为基础而发展的。
但是,其间不相适应的情况逐渐暴露出来,从而推动了计算机系统结构的变革。
计算机组织与实现 是研究组成计算机的功能、部件间的相互连接和相互作用,以及有关计算机实现的技术,均属于计算机组织与实现的任务。
在计算机系统结构确定分配给硬子系统的功能及其概念结构之后,计算机组织的任务就是研究各组成部分的内部构造和相互联系,以实现机器指令级的各种功能和特性。
这种相互联系包括各功能部件的布置、相互连接和相互作用。
随着计算机功能的扩展和性能的提高,计算机包含的功能部件也日益增多,其间的互连结构日趋复杂。
现代已有三类互连方式,分别以中央处理器、存储器或通信子系统为中心,与其他部件互连。
以通信子系统为中心的组织方式,使计算机技术与通信技术紧密结合,形成了计算机网络、分布计算机系统等重要的计算机研究与应用领域。
与计算实现有关的技术范围相当广泛,包括计算机的元件、器件技术,数字电路技术,组装技术以及有关的制造技术和工艺等。
软件 软件的研究领域主要包括程序设计、基础软件、软件工程三个方面。
程序设计指设计和编制程序的过程,是软件研究和发展的基础环节。
程序设计研究的内容,包括有关的基本概念、规范、工具、方法以及方法学等。
这个领域发展的特点是:从顺序程序设计过渡到并发程序设计和分币程序设计;从非结构程序设计方法过渡到结构程序设计方法;从低级语言工具过渡到高级语言工具;从具体方法过渡到方法学。
基础软件指计算机系统中起基础作用的软件。
计算机的软件子系统可以分为两层:靠近硬件子系统的一层称为系统软件,使用频繁,但与具体应用领域无关;另一层则与具体应用领域直接有关,称为应用软件;此外还有支援其他软件的研究与维护的软件,专门称为支援软件。
软件工程是采用工程方法研究和维护软件的过程,以及有关的技术。
软件研究和维护的全过程,包括概念形成、要求定义、设计、实现、调试、交付使用,以及有关校正性、适应性、完善性等三层意义的维护。
软件工程的研究内容涉及上述全过程有关的对象、结构、方法、工具和管理等方面。
软件目动研究系统的任务是:在软件工程中采用形式方法:使软件研究与维护过程中的各种工作尽可能多地由计算机自动完成;创造一种适应软件发展的软件、固件与硬件高度综合的高效能计算机。
计算机产业计算机产业包括两大部门,即计算机制造业和计算机服务业。
后者又称为信息处理产业或信息服务业。
计算机产业是一种省能源、省资源、附加价值高、知识和技术密集的产业,对于国民经济的发展、国防实力和社会进步均有巨大影响。
因此,不少国家采取促进计算机产业兴旺发达的政策。
计算机制造业包括生产各种计算机系统、外围设备终端设备,以及有关装置、元件、器件和材料的制造。
计算机作为工业产品,要求产品有继承性,有很高的性能-价格比和综合性能。
计算机的继承性特别体现在软件兼容性方面,这能使用户和厂家把过去研制的软件用在新产品上,使价格很高的软件财富继续发挥作用,减少用户再次研制软件的时间和费用。
提高性能-价格比是计算机产品更新的目标和动力。
计算机制造业提供的计算机产品,一般仅包括硬件子系统和部分软件子系统。
通常,软件子系统中缺少适应各种特定应用环境的应用软件。
为了使计算机在特定环境中发挥效能,还需要设计应用系统和研制应用软件此外,计算机的运行和维护,需要有掌握专业知识的技术人员,这常常是一股用户所作不到的。
针对这些社会需要,一些计算机制造厂家十分重视向用户提供各种技术服务和销售服务。
一些独立于计算机制造厂家的计算机服务机构,也在50年代开始出现。
到60年代末期,计算机服务业在世界范围内已形成为独立的行业。
计算机的发展与应用计算机科学与技术的各门学科相结合,改进了研究工具和研究方法,促进了各门学科的发展。
过去,人们主要通过实验和理论两种途径进行科学技术研究。
现在,计算和模拟已成为研究工作的第三条途径。
计算机与有关的实验观测仪器相结合,可对实验数据进行现场记录、整理、加工、分析和绘制图表,显著地提高实验工作的质量和效率。
计算机辅助设计已成为工程设计优质化、自动化的重要手段。
在理论研究方面,计算机是人类大脑的延伸,可代替人脑的若干功能并加以强化。
古老的数学靠纸和笔运算,现在计算机成了新的工具,数学定理证明之类的繁重脑力劳动,已可能由计算机来完成或部分完成。
计算和模拟作为一种新的研究手段,常使一些学科衍生出新的分支学科。
例如,空气动力学、气象学、弹性结构力学和应用分析等所面临的“计算障碍”,在有了高速计算机和有关的计算方法之后开始有所突破,并衍生出计算空气动力学、气象数值预报等边缘分支学科。
利用计算机进行定量研究,不仅在自然科学中发挥了重大的作用,在社会科学和人文学科中也是如此。
例如,在人口普查、社会调查和自然语言研究方面,计算机就是一种很得力的工具。
计算机在各行各业中的广泛应用,常常产生显著的经济效益和社会效益,从而引起产业结构、产品结构、经营管理和服务方式等方面的重大变革。
在产业结构中已出观了计算机制造业和计算机服务业,以及知识产业等新的行业。
微处理器和微计算机已嵌入机电设备、电子设备、通信设备、仪器仪表和家用电器中,使这些产品向智能化方向发展。
计算机被引入各种生产过程系统中,使化工、石油、钢铁、电力、机械、造纸、水泥等生产过程的自动化水平大大提高,劳动生产率上升、质量提高、成本下降。
计算机嵌入各种武器装备和武器系统干,可显著提高其作战效果。
经营管理方面,计算机可用于完成统计、计划、查询、库存管理、市场分析、辅助决策等,使经营管理工作科学化和高效化,从而加速资金周转,降低库存水准,改善服务质量,缩短新产品研制周期,提高劳动生产率。
在办公室自动化方面,计算机可用于文件的起草、检索和管理等,显著提高办公效率。
计算机还是人们的学习工具和生活工具。
借助家用计算机、个人计算机、计算机网、数据库系统和各种终端设备,人们可以学习各种课程,获取各种情报和知识,处理各种生活事务(如订票、购物、存取款等),甚至可以居家办公。
越来越多的人的工作、学习和生活中将与计算机发生直接的或间接的联系。
普及计算机教育已成为一个重要的问题。
总之,计算机的发展和应用已不仅是一种技术现象而且是一种政治、经济、军事和社会现象。
世界各国都力图主动地驾驭这种社会计算机化和信息化的进程,克服计算机化过程中可能出现的消极因素,更顺利地向高时代的车轮即将驶进21世纪的大门。
人们将怎样面向未来
无论你从事什么工作,也不论你生活在什么地方,都会认识到我们所面临的世纪是科技高度发展的信息时代。
计算机是信息处理的主要工具,掌握计算机知识已成为当代人类文化不可缺少的重要组成部分,计算机技能则是人们工作和生活必不可少的基本手段。
基于这样的认识,近年来我国掀起了一个全国范围的学习计算机热潮,各行各业的人都迫切地要求学习计算机知识和掌握计算机技能。
对于广大的非计算机专业的人们,学习计算机的目的是应用,希望学以致用,立竿见影,而无须从系统理论学起。
掌握计算机技能关键是实践,只有通过大量的实践应用才能真正深入地掌握它。
光靠看书是难以真正掌握计算机应用的。
正如同在陆地上是无法学会游泳一样,要学游泳必须下到水中去。
同样,要学习计算机应用,必须坐到计算机旁,经常地、反复地操作计算机,熟能生巧。
只要得法,你在计算机上花的时间愈多,收获就愈大......
流体力学的研究方法有哪些?各有何特点
其实我是过来人,学好自控真得并不难
关键是一些基础概念和基础公式要理清,比如开环和闭环、二阶系统的传函标准式、稳定裕度之类的,一些问题要先想,不懂再问
学习时能预习最好,课后再花点小时间回顾,整理一个大的框架,着重掌握就基本上可以了。
大的分现代控制理论和经典控制理论。
现代控制理论控主要掌握状态空间表达式(三种控制系统的描述方式之一,其他两种是经典控制理论里面的微分方程和传递函数也是重点)和结构图、状态方程的解(主要研究求解矩阵指数或者状态转移矩阵)、系统的能控性与能观性的判断方式、如何用李雅普洛方法(主要是第二方法)判断系统的稳定性、状态反馈的应用(包括极点配置、实现解耦和为了能够实现状态反馈而建立的状态观测器),后面的最优控制和状态估计了解就行。
经典控制理论中,主要掌握线性系统的三种不同分析法——时域法(以二阶为主)、根轨迹法(8个性质)和频域分析法(侧重点不同,目的都是研究系统的性能指标)、以及这三种方法对应判断系统稳定的方法(劳斯判据、直接读图位于左半平面、和奈氏判据)、离散系统的信号采样和稳定性判据(类比劳斯判据)、非线性系统的两种分析法、至于线性系统的校正,了解就行。
此外,做一些相关的题目基本上就差不多了。
书嘛,不用拘泥于一本书,多看看其他的书目,我学习的是胡寿松的,选看的是北航的书,从其他的书上,可以发现很多新的东西。
以上是我的学习过程和感想,仅供参考,希望对你有帮助



