维拉德电路

㈠ 用7815稳压器 怎么用于60v 12A 电路的稳压 用什么组合呢，最好有个原理图，谢谢

电信基站等设备需要多路供电电源，以满足不同的输出电压、输出电流要求。机房的主电源通常先被转换为+48V或-48V直流电源，然后根据需要传送到各个系统设备，最后再转换成较低等级的电源电压。
常见的设计方案是利用电源模块或现成的转换器(砖)将48VDC(或-48VDC)电源转换到一个较低的电源电压，然后再由电源模块或PCB板上电路将其转换为要求的各种电压。一个典型例子是，从48V输入转换到8.5V，通常这个8.5V与48V输入是电气隔离的。

将8.5V电源分别转换成用于RF功率放大器的7.5V(基站设备)和用于逻辑电路的5V、3.3/3V，或用于FPGA、处理器核的1.8V电压。考虑到系统所要求的供电电流和功耗指标，采用开关模式降压转换技术从8.5V产生较低的电源，而对于RF级的7.5V电源则大多采用低压差线性稳压器(LDO)实现，以满足射频电路的低噪声要求。

线性稳压器会根据输出电压的要求调整输入与输出的压差，因而要消耗一定的功率(电流与输入/输出压差的乘积)，表现为调整管的热耗。为了提高散热能力，设计人员不得不折中考虑输入/输出压差、功率耗散、调整管选择等因素，以便在规定的负载电流和输入电压范围内可靠地工作在线性区(非饱和、截止)。在本文介绍的电路中，输入电源电压随着系统负载的变化量可能达到100mV，压差可能达到900mV，由此可见，8.5V的电源电压刚好满足要求。本例中标称压差1V刚好能够接受。

图1：典型的6.8℃/w散热器。

多数所谓的LDO其实际压差会高于1V，因此这些器件需要输入与输出之间保持更大的压差裕量。对于1V压差，调整管上的功耗为1V×10A=10W。如此大的功耗要求系统提供合理的热管理方案，并因此会增加小型散热器及相关材料成本和装配时间。如图1所示，采用6.8℃/W典型系数的散热器(比如Aavid Thermalloy公司的散热器)和TO-220封装的的温升将高出室温68℃左右(为简化起见，忽略RθJC降额系数及其它热阻的影响)。考虑到机架内部其它功率元件，其内部温度通常要高于外部环境温度，散热片甚至可能工作在100oC以上。为了保证系统可靠工作，这种情况下显然无法使用更小的散热片。

设计中需要低RDS 场效应管(FET)，以降低串联调整管的压降，从极性考虑要求使用P沟道器件。而具有相同架构的P沟道FET其导通电阻可能是N沟道FET导通电阻的两倍以上，另外，P沟道FET的价格也比较高。

为便于比较，我们可以考察一下国际整流器公司(IR)的P沟道管IRF9Z34N和N沟道管IRFZ34，二者的击穿电压均为55V。100oC时，P沟道器件的导通电阻为100mΩ，可承载12A电流；而N沟道器件的导通电阻仅为40mΩ，可承载电流为18A。P沟道器件的价格大约贵两倍。

提供10A峰值电流时，P沟道FET的导通压降是1V，而具有40mΩ RDSon的N沟道FET的导通压降为400mV。另一种选择是使用PNP晶体管，但即使是这样，集电极与发射极之间的饱和压降也会达到200mV。还可以选择性能超过双极性技术的超低RDSon N沟道FET，但这种器件需要更高的栅极驱动电压。如果能够找到驱动超低RDSon N沟道FET的方法的话，上述问题将迎刃而解。

这也正是开关模式转换器所面临的一个设计挑战，为了驱动超低RDSon N沟道FET，可以采用电压自举技术：将一个动态开关电压通过二极管进行交流耦合，再对储能电容充电，就可得到高于输出电压的N沟道FET栅极驱动电压。如果电路板或电源模块内含有降压转换器，则可利用其开关信号产生线性稳压器所需的栅极驱动电压。

图2a：Villard级联倍压电路。
图2b：倍压电路输入为+V，开关幅度为+V，产生2倍(+V)输出。

也就是说，我们可以将降压转换器的开关节点连接到简单的倍压电路。常见的倍压电路是半波系列乘法器，也称作维拉德(Villard)级联电路(图2)。幅度为±Us的交流电压作用到该电路可以获得4倍的输出，即输出端得到4Us。

开关电压相对于地电平的摆幅为Us时，该电路可产生4Us的输出，而降压转换器开关节点的摆幅大约为Vin至地电平。因此如果降压转换器的供电电压为8.5V，则其进入电感的开关电压为0V至+8.5V，得出Us=4.25V，如图2所示。

如果考虑转换器的占空比，则需作进一步的复杂计算，因为占空比与输入、输出电压比和负载有关，为便于讨论，我们假设占空比为50%，可以利用图2电路获得大约17V的电压。需要输出更高电压时，可以级联更多的倍压单元电路，一级倍压使用两个二极管和两个电容，可产生低电流直流输出(图2a)。

图3：零压差稳压电路框图。

图4：零压差(Z_DO)电路原理图。

我们可以将上述电路产生的17V DC应用到一个简单的低电流线性稳压器(如MAX1616)，目的是为低RDSon N沟道FET提供栅极驱动。FET器件采用8.5V供电，输出7.5V为RF放大器供电，通过电位器分压反馈网络调节线性稳压器输出。该电路利用MAX5060评估板、MAX1616线性稳压器、N沟道功率MOSFET以及相关的其它元件进行了测试，简化原理图如图3所示，实际电路如图4所示。

电路工作原理

MAX5060EVKIT降压转换器可产生3.3V电压，输出电流达20A，开关频率约为270kHz，由12V输入产生3.3V输出。由于图4电路工作在轻载条件下，负载电流只有1A，作用在电感上的电压波形占空比为25%，摆幅介于地电平和12V之间。利用该开关电压驱动倍压电路，可以在线性稳压器(MAX1616)的输入端得到大约24V的直流电压。实际倍压输出为22.7V，能够为线性稳压器提供足够的驱动。线性稳压器的输出可驱动低RDSon N沟道FET(IRFZ24N)的栅极。

利用一个可调电源为场效应管供电，从而允许根据输入、输出电压的范围调节压降。FET的栅极由MAX1616 LDO的22V输出驱动，并在分压网络R1的电压达到1.24V之前始终将场效应管驱动在导通状态，随后关闭FET驱动器，使稳压器保持平衡。

电阻R2和电容C2通过抑制高速瞬态响应和噪声来控制环路的动态特性。电阻R2还可作为线性稳压器的自身负载吸收FET关闭时的电流。通过选择分压网络的电阻比设置输出电压值。在该应用中，R1选用250kΩ电位器，因此能让MAX1616的输出摆幅从1.25V上升到22V以上。

在不同输入电压、负载下观察FET栅极驱动电压的跌落测量压差，由此确定电路进入闭环控制的工作点。一旦栅极驱动跌落到MAX1616 LDO所能提供的22V以下，电路将进入稳压调整状态。测量调整管两端的输入、输出电压之差，可以确定电源电压、负载变化范围内的压降。

这种方法已经被证明是确定线性调整管压降的行之有效的途径，它从侧面反映了MOSFET的RDSon，图5以表格和图形的方式给出了对该电路的性能测试结果。

图5：图4所示Z_DO电路的测试结果。

零压差稳压器电路的主要性能。

本文小结

图4所示电路提供了一个零压差稳压器(Z_DO)，可利用N沟道、低RDSon FET实现，MOSFET的栅极通过倍压电路驱动。降低输出负载会减小输入、输出之间的压差，空载时达到零。大电流应用中，该电路能够降低稳压过程中的调整管损耗，进而降低对散热器及其他热管理技术的要求。

基站系统的LDO要求1V的压差裕量，采用Z_DO可大大降低这一裕量，对于需要10A输出电流的应用，可以选择具有极低RDSon的场效应管IRF1324，其RDSon低于1mΩ，利用该FET构建的Z_DO理想情况下的压差为每安培1mV。

在本文提供的例子中，所使用的FET即使在最糟糕的工作条件下也能有效降低调整管的功耗，考虑到负载变化及其他因素的影响，只需100mV的压差裕量，再加上FET RDSon需要的10mV压差，可以将原来的8.5V中间电压降至7.61V。总压差为110mV，10A电流对应的功耗为1.1W，节省大约9W的功率。利用表面贴装器件可直接通过PCB的覆铜区域散热，因此可以很容易解决热管理问题。总之，使用IRF1324可省去散热器，降低成本，简化安装过程，并为系统节省9W的能耗。

Z_DO还可用于电池供电系统，系统所能提供的压差裕量会随着电池的工作电压而发生显著变化，Z_DO在这样的系统可有效延长电池的工作时间。

备注: 本电路只是原理电路，只在直流轻载下进行过测试。读者可以对其作进一步的开发，以优化动态负载响应及低输入/输出压差特性。

㈡ 谁有克隆技术的资料，快，3小时之内解答

克隆是英文 clone的音译，简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式，常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条、扦插或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。科学家把人工遗传操作动、植物的繁殖过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。
克隆技术的设想是由德国胚胎学家于1938年首次提 出的，1952年，科学家首先用青蛙开展克隆实验，之后不断有人利用各种动物进行克隆技术研究。由于该项技术几乎没有取得进展，研究工作在80年代初期一度进入低谷。 后来，有人用哺乳动物胚胎细胞进行克隆取得成功。 1996年7月5日，英国科学家伊恩·维尔穆特博士用成年羊体细胞克隆出一只活产羊，给克隆技术研究带来了重大突破，它突破了以往只能用胚胎细胞进行动物克隆的技术难 关，首次实现了用体细胞进行动物克隆的目标，实现了更高意义上的动物复制。研究克隆技术的目标是找到更好的办法改变家畜的基因构成，培育出成群的能够为消费者提供可能需要的更好的食品或任何化学物质的动物。
克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移 植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后（罗斯林研究所克隆羊采用的时间约为 6天）再被植入动物子宫中使动物怀孕使可产下与提供细胞 者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。培育成功三代克隆鼠的“火奴鲁鲁技术”与克隆多利羊技术的主要区别在于克隆过程中的遗传物质不经过培养液的培养，而是直接用物理方法注入卵细胞。这一过程中采用化学刺激法代替电刺激法来重新对卵细胞进行控制。1998年7月 5日，日本石川县畜产综合中心与近畿大学畜产学研究室的科学家宣布，他们利用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生。这两头克隆牛的诞生表明克隆成年动物的技术是可重复的。
当苏格兰的罗斯林研究所1996年利用克隆技术克隆出小羊多利后，这一成果立即被誉为本世纪最重大的也是最有争论的科技突破之一。这一突破带来的好处是显而易见的。 利用这一技术可以在抢救珍奇濒危动物、复制优良家畜个体、 扩大良种动物群体、提高畜群遗传素质和生产性能、提供足量试验动物、推进转基因动物研究、攻克遗传性疾病、研制 高水平新药、生产可供人移植的内脏器官等研究中发挥作用。
在肯定了这种技术的正面作用的同时，人们更大程度上表示了对这种技术的担忧，他侨衔�绻�褂貌坏保�庵旨际蹩赡芏陨��肪巢��て诘牟涣加跋欤�恍┛蒲Ъ胰衔�? 果在畜牧业中大量推广这种无性繁殖技术，很可能破坏生态平衡，导致一些疾病的大规模传播；如果将其应用在人类自身的繁殖上，将产生巨大的伦理危机。
克隆羊多莉的身份被披露后，美国俄勒冈科学家也证实他们于1996年8月已经利用克隆胚胎培育出猴子；又有传说，比利时一医生已无意中克隆出一个男孩。尽管比利时科学家否认克隆人的报道，但是各国政府对克隆技术在法律 和伦理方面可能造成的影响非常重视，美、德、法、英、加 等国纷纷成立专家小组研究这一问题，科学家们也要求对这 一领域的研究加以限制。世界卫生组织总干事中岛宏和欧盟委员会负责科研的委员1997年3月11日分别发表声明 和谈话，表示反对进行人体克隆试验。目前各国对这项技术较为一致的看法是制定法律加强对这种技术的管理，并严禁用它复制人类。克隆出小羊多利的英国科学家维尔穆特也说， 用来克隆多利的那种技术效率极低，在他成功克隆出多利之前该技术曾导致先天缺损动物的出生。将这种技术用于人类 是“非常不人道的”。
中国政府也十分重视克隆技术及其提出的相关问题，国家科委和农业部等部门已多次召开有各方面专家参加的研讨、 座谈会，并就有关问题达成共识。专家们认为，动物克隆技术的成功是科学研究上的一个重大事件，它既有有益的一面， 又有不利的可能，必须采取措施加以规范，严格控制住有害的一面，使这项技术造福于人类。
1997年11月11日，联合国教科文组织第29届 大会在巴黎通过一项题为《世界人类基因组与人权宣言》的文件，明确反对用克隆技术繁殖人。文件指出，应当利用生物学、遗传学和医学在人类基因组研究方面的成果，但是， 这咱研究必须以维护和改善公众的健康状况为目的，违背人 的尊严的作法，如用克隆技术繁殖人的作法，是不能允许的。
1998年1月12日，欧洲19个国家在法国巴黎签署了一项严格禁止克隆人的协议(european protocol on banning human cloning)。这是国际上第一个禁止克隆人的 法律文件，是对《欧洲生物医学条约》的补充。这项禁止克 隆人协议规定，禁止各签约国的研究机构或个人使用任何技术创造与一活人或死人基因相似的人，否则予以重罚。违反协议的研究人员和医生将被禁止从事研究和行医，有关研究 所或医院的执照将被吊销。如果签约国研究机构或个人在欧洲以外地区进行这类活动也将追究法律责任。在协议上签字的国家有法国、丹麦、立陶宛、芬兰、希腊、爱尔兰、意大 利、拉脱维亚、卢森堡、摩尔多瓦、挪威、葡萄牙、罗马尼 亚、斯洛文尼亚、西班牙、瑞典、马其顿、土耳其和圣马力诺。

克隆技术的发展

克隆，是Clone的译音，意为无性繁殖，克隆技术即无性繁殖技术。前不久报道的英国罗斯林研究所试验成功的克隆羊多利，是首次利用体细胞克隆成功的，它在生物工程史上揭开了新的一页。
克隆技术已经历了三个发展时期：

第一个时期是微生物克隆，即由一个细菌复制出成千上万个和它一模一样的细菌而变成一个细菌群。

第二个时期是生物技术克隆，如DNA克隆。

第三个时期就是动物克隆，即由一个细胞克隆成一个动物。

在自然界，有不少植物具有先天的克隆本能，如番薯、马铃薯、玫瑰等插枝繁殖的植物。而动物的克隆技术，则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程。早在本世纪50年代，美国的科学家以两栖动物和鱼类作研究对象，首创了细胞核移植技术，他们研究细胞发育分化的潜能问题，细胞质和细胞核的相互作用问题。1986年英国科学家魏拉德森首次把胚胎细胞利用细胞核移植法克隆出一只羊，以后又有人相继克隆出牛、羊、鼠、兔、猴等动物。我国的克隆技术也颇有成就，80年代末，我国克隆出一只兔，1991年西北农业大学发育研究所与江苏农学院克隆羊成功，1993年中科院发育生物研究所与扬州大学农学院共同克隆出一批山羊，1995年华南师大和广西农大合作克隆出牛，接着中国农科院畜牧研究所于1996年克隆牛获得成功。而美国最近克隆猴取得成功，日本科学家也声称他们繁殖出200多头“克隆牛”。以上所述的克隆动物，都是用胚胎细胞作为供体细胞进行细胞核移植而获得成功的。
1997年2月英国罗斯林研究所宣布克隆成功的小羊多利，是用乳腺上皮细胞作为供体细胞进行细胞核移植的，它翻开了生物克隆史上崭新的一页，突破了利用胚胎细胞进行核移植的传统方式，使克隆技术有了长足的进展。整个克隆过程如下：科学家选取了三只母羊，先将一只母羊的卵细胞中所有遗传物质吸出，然后将另一只6岁母羊的乳腺细胞与之融合，形成一个含有新遗传物质的卵细胞，并促使它分裂发育成胚胎，当这一胚胎生长到一定程度时再将它植入第三只母羊的子宫中，由它孕育并产下克隆羊多利。多利酷像提供乳腺细胞的6岁母羊。 小羊多利是世界上第一个利用体细胞克隆成功的动物。克隆多利的成功，从理论上说明了高度分化细胞，经过一定手段处理之后，也可回复到受精卵时期的合子功能；说明了在发育过程中，细胞质对异源的细胞核的发育有调控作用。它对生物遗传疾病的治疗、优良品种的培育和扩群等提供了重要途径，对物种的优化、濒危动物的种质保存，对转基因动物的扩群均有一定作用。 自克隆小羊多利成功后，世界各国引起强烈的反响，有的看作福音，有的则视为祸水，笔者以为对新技术应采取支持态度，生物克隆取得突破，最大的好处是培养大量品质优良的家畜，丰富人们的物质生活，使畜牧业的成本降低，效率提高，还可提供某些药物原料以提高人类免疫功能等等。在小羊多利之前，罗斯林研究所曾培育出一只奶中含治疗血友病药物原料的转基因羊，一家公司以50万英镑的高价买去。如果利用体细胞大批“复制”这只羊，就可挽救更多患者的生命。另外，利用克隆技术可以大量复制珍稀动物，挽救濒危物种，调节大自然的生态平衡，为人类造福，何来忧患呢?当然，克隆技术也可能带来负面影响，一些克隆动物在遗传上是全等的，一种特定病毒或其它疾病的感染，将会带来灾难，如果无计划克隆动物，会扰乱物种的进化规律，干扰性别比例，这种对生物界的人为控制会带来许多意想不到的危害。但只要采取相应的研究对策，制订科学的克隆计划，这种负效应就可以避免。
至于克隆人，这是一个没有意义的研究课题，当代生物史证明，克隆技术只能复制出外貌特征相同的生物，不能克隆出被复制者原有的才能。人的思想才能受后天的制约。所以，即使有人能克隆出酷似历史上的伟大领袖、伟大科学家那样的人物，也仅在外貌上相同，却缺乏伟大领袖、伟大科学家那样的思想、气质、才能，试问这样的克隆具有什么意义?至于有人主张克隆人以取得人体器官，用于医学上人体器官的移植，这也是不可行的。因为克隆出来的人首先是一个公民，他享有人权，如果克隆人不肯捐赠器官，你发明者也不能侵犯人权。 至于克隆无头的人，那也是不现实的，因为克隆人要生存，首先要吃饭，要思维，没有头颅是不可能的，我们总不能培植一个无头的植物人吧?而且，最重要的是克隆人不符合世情国情，当今世界人口急剧膨胀，不少国家已实行计划生育，控制人口增长，在这种情况下怎么拆巨资做违背社会发展规律的事呢?正如德国研究技术部长吕特格斯所说：“复制人类将不被允许，也一定不会发生。” 目前，克隆技术在英国又有了新的进展，他们把这一技术应用于人类造血事业。英国的PPL公司是克隆技术的经济后台，它的主管罗思詹姆斯博士说：“从研究多利中我们知道，我们可以用一个细胞制造出一只转基因动物。我们现在正利用这一技术生产人类血液中最重要的组成部分，也就是血浆。”他们与罗斯林研究所合作研究一种带有人类基因的牛和羊。他们先把动物体内的血浆取出，再取代人类的血浆，这种改变了基因的牛和羊体内就含有人类血浆的重要成分，通过对这些动物的饲养、再克隆或繁殖，就可以得到稳定可靠而且相对便宜的血资源，据统计在英国每年价值可达150英镑。可谓效益匪浅。 克隆技术的前景不可估量。

㈢ α、β、γ射线，紫外线、红外线的发现者分别是谁

γ射线，波长短于0.2埃的电磁波。首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。
X射线的发现者威廉·康拉德·伦琴于1845年出生在德国尼普镇。他于1869年从苏黎世大学获得哲学博士学位。在随后的十九年间，伦琴在一些不同的大学工作，逐步地赢得了优秀科学家的声誉。1888年他被任命为维尔茨堡大学物理所物理学教授兼所长。1895年伦琴在这里发现了X射线。

1895年9月8日这一天，伦琴正在做阴极射线实验。阴极射线是由一束电子流组成的。当位于几乎完全真空的封闭玻璃管两端的电极之间有高电压时，就有电子流产生。阴极射线并没有特别强的穿透力，连几厘米厚的空气都难以穿过。这一次伦琴用厚黑纸完全覆盖住阴极射线，这样即使有电流通过，也不会看到来自玻璃管的光。可是当伦琴接通阴极射线管的电路时，他惊奇地发现在附近一条长凳上的一个荧光屏（镀有一种荧光物质氰亚铂酸钡）上开始发光，恰好象受一盏灯的感应激发出来似的。他断开阴极射线管的电流，荧光屏即停止发光。由于阴极射线管完全被覆盖，伦琴很快就认识到当电流接通时，一定有某种不可见的辐射线自阴极发出。由于这种辐射线的神密性质，他称之为“X射线”——X在数学上通常用来代表一个未知数。

这一偶然发现使伦琴感到兴奋，他把其它的研究工作搁置下来，专心致志地研究X射线的性质。经过几周的紧张工作，他发现了下例事实。（1）X射线除了能引起氰亚铂酸钡发荧光外，还能引起许多其它化学制品发荧光。（2）X射线能穿透许多普通光所不能穿透的物质；特别是能直接穿过肌肉但却不能透过骨胳，伦琴把手放在阴极射线管和荧光屏之间，就能在荧光屏上看到他的手骨。（3）X射线沿直线运行，与带电粒子不同，X射线不会因磁场的作用而发生偏移。

1895年12月伦琴写出了他的第一篇X射线的论文，发表后立即引起了人们极大的兴趣和振奋。在短短的几个月内就有数以百计的科学家在研究X射线，在一年之内发表的有关论文大约就有一千篇！在伦琴发明的直接感召下而进行研究的科学家当中有一位是安托万·亨利·贝克雷尔。贝克雷尔虽然是有意在做X射线的研究，但是却偶然发现了甚至更为重要的放射现象。

在一般情况下，每当用高能电子轰击一个物体时，就会有X射线产生。X射线本身并不是由电子而是由电磁波构成的。因此这种射线与可见辐射线（即光波）基本上相似，不过其波长要短得多。

当然X射线的最著名的应用还是在医疗（包括口腔）诊断中。其另一种应用是放射性治疗，在这种治疗当中X射线被用来消灭恶性肿瘤或抑制其生长。X射线在工业上也有很多应用，例如，可以用来测量某些物质的厚度或勘测潜在的缺陷。X射线还应用于许多科研领域，从生物到天文，特别是为科学家提供了大量有关原子和分子结构的信息。

发现X射线的全部功劳都应归于伦琴。他独自研究，他的发现是前所未料的，他对其进行了极佳的追踪研究，而且他的发现对贝克雷尔及其他研究人员都有重要的促进作用。

然而人们不要过高地估计伦琴的重要性。X射线的应用当然很有益处，但是不能认为它如同法拉第电磁感应的发现一样，改变了我们的整个技术；也不能认为X射线的发明在科学理论中有其真正重大的意义。人们知道紫外线（波长要比可见光短）已近一个世纪了，X射线与紫外线相类似，但是它的波长比紫外线还要短，它的存在与经典物理学的观点完全相符。总之，我认为完全有理由把伦琴远排在贝克雷尔之后，因为贝克雷尔的发现具有更重大的意义。

伦琴目己没有孩子，但他和妻子抱养了一个女儿。1901年伦琴获得诺贝尔物理奖，是获得该项奖的头一个人。他于1923年在德国慕尼黑与世长辞。

㈣ 20世纪初物理学两大危机是什么

物理学危机
物理学在为我们解释周边物质世界的同时，也为我们营造出了内容丰富、思维缜密、不断创新、妙趣无穷的理论方法和实验体系。20世纪的近代物理学革命与19到20世纪之交的物理学形势相关，那时物理学上空有两朵所谓乌云，使得一些物理学家惊呼出现了物理学危机。近代物理学革命不仅解决了两朵乌云导致的这场危机，而且把整个物理学都置于以量子论和相对论两大理论为支柱的现代物理学的基础之上。 F[eWnYT[
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19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家曾经欢聚一堂，会上，有一位英国著名的物理学家汤姆生，回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，所剩的只是一些修饰工作，同时他在展望20世纪物理学前景时，却若有所思地讲，动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，但在它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，第一朵乌云出现在光的波动理论上，第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦波兹曼理论上。这两朵乌云，现在被量子论跟相对论所驱散，虽然目前今天的物理学，诚然面临着一些重要的理论与实验问题亟待解决，比如类星体的能源问题，暗物质、暗能量和反物质的问题，爱因斯坦场方程的宇宙项问题，中微子振荡问题，质子衰变问题等。但是到现在为止，物理学家还没有人像19世纪20世纪惊呼物理学的危机。相对论和量子论在科学各个领域的扩展与应用，虽然已经取得了很大成功，但科学永无止境，没有到非常完善的成动，看来一直作为精密科学典范的物理学还是魅力未减，作为其他经验科学基础的地位短时期还不会改变。现在我们的科学技术发展的重心开始向生命科学，向信息科学等倾斜，但是物理学依然是基础，数学依然是基础，是重要的工具，这一点并没有改变。物理学的巨大魅力还在于它从理论认识中，延伸出众多的技术原理，20世纪物理学为我们这个社会提供了四个主要的新技术原理，这就是核能技术，半导体技术，包括大规模集成电路的技术，激光技术和超导技术。半导体技术和激光技术还衍生出网络技术，虽然在20世纪近代物理学革命以后，在约为3/4世纪的时间内，物理学并没有发生新的基础性的革命性的重大变革，物理学的进展主要还表现为对于相对论量子论的完善及推广应用上，但这并不意味着物理学的发展已经走到了尽头。

在19世纪末,经典物理学理论已经发展到相当完备的阶段.几个主要部门----力学,热力 O-~?k%>b
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学和分子运动论,电磁学以及光学,都已经建立了完整的理论体系,在应用上也取得了巨 .p7 L7}-]
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大成果.其主要标志是:物体的机械运动在其速度远小于光速的情况下,严格遵守牛顿力 "Wl43jVl
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学的规律;电磁现象总结为麦克斯韦方程组;光现象有光的波动理论,最后也归结为麦克 +W7XX.!>
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斯韦方程组;热现象有热力学和统计物理的理论.在当时看来,物理学的发展似乎已达到 Q8aCDI&Y
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了颠峰.于是,多数物理学家认为物理学的重要定律均已找到,伟大的发现不会再有了,  qOxStC
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理论已相当完善了.以后的工作无非是在提高实验精度和理论细节上作些补充和修正,使 T=y*vF
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常数测得更精确而已.英国著名物理学家开尔文在一篇瞻望20世纪物理学的文章中,就曾 Y{mtHo

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谈到:"在已经基本建成的科学大厦中,后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了." rQU*"V ;
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然而,正当物理学界沉浸在满足的欢乐之中的时候,从实验上陆续出现了一系列重大发现. 4# :`"(#~U
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如固体比热,黑体辐射,光电效应,原子结构cdots cdots这些新现象都涉及物质内部的 l'nSg>y
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微观过程,用已经建立起来的经典理论进行解释显得无能为力.特别是关于黑体辐射的实 u`f=WT-
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验规律,运用经典理论得出的瑞利-金斯公式,虽然在低频部分与实验结果符合得比较好, }[G="K<T
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但是,随着频率的增加,辐射能量单调地增加,在高频部分趋于无限大,即在紫色一端发散, z\eru+w)
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这一情况被埃伦菲斯特称为"紫外灾难";对迈克尔逊-莫雷实验所得出的"零结果"更是令 E[]8v~% 
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人费解,实验结果表明,根本不存在"以太漂移".这引起了物理学家的震惊,反映出经典物 *ipY|f
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理学面临着严峻的挑战.这两件事被当时物理学界的权威称为"在物理学晴朗的天空的远 !2*'enNPfw
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处还有两朵小小的,令人不安的乌云".然而就是这两朵小小的乌云,给物理学带来了一场 WYPW: q
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下表列出了世纪之交物理学上有重大意义的实验发现:
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mbox{年代}& mbox{人物}& mbox{贡献} 0Bae',f
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1895 & mbox{伦琴} & mbox{发现X射线} !sdR,S\;@
Xg8b^x gpR
1896 &mbox{贝克勒尔}& mbox{发现放射性} D[#d@ OK+P
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1896 &mbox{塞曼} & mbox{发现磁场使光谱线分裂} !#< j[<Q\
#KFDTsP?
1897 &mbox{J.J汤姆生} &mbox{发现电子} :f>H#x4[
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1898 &mbox{卢瑟福} & mbox{发现}alpha.eta mbox{射线}---- &>+AOO(
mUWPNg.F
1898 &mbox{居里夫妇} &mbox{发现放射性元素钋和镭} {*D:"
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1899--1900 &mbox{卢梅尔和鲁本斯等人} &mbox{发现热辐射能量分布曲线偏离维恩分布率} p:-0F|0
p"DWKH`
--1900 &mbox{维拉德} &mbox{发现了}gammambox{射线} 1bY *Q.
p.P1F2n
1901 &mbox{考夫曼} &mbox{发现电子的质量随速度增加} t{fGs]Y39t
x'+=!br1/(
1902 &mbox{勒那德} &mbox{发现光电效应基本规律} (9YT m)
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1902 &mbox{里查森} &mbox{发现热电子发射规律} 'g^#R,Z
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1903 &mbox{卢瑟福} &mbox{发现放射性元素的蜕变规律} {CD R^wXr]
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这些新的物理现象,打破了沉闷的空气,把人们的注意力引向更深入,更广阔的天地;这一系 @7 >EU
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列新发现,跟经典物理学的理论体系产生了尖锐的矛盾,暴露了经典物理理论中的隐患,指 TiB bxb[
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出了经典物理学的局限.物理学只有从观念上,从基本假设上以及从理论体系上来一番 >2U
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彻底的变革,才能适应新的形势. 8\9Hb(Y
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由于这些新发现,物理学面临大发展的局面: ;*b6F+nM
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1.电子的发现,打破了原子不可分的传统观念,开辟了原子研究的崭新领域; 4x`VTx
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2.放射性的发现,导致了放射 学的研究,为原子核物理学作好必要的准备; Ig-`]PMht
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3.以太漂移的探索,使以太理论处于重重矛盾之中.为从根本上抛开以太存在的假设,创立狭  "RV;Y
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义相对论提供了重要依据; $p-DCq{5
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4.黑体辐射的研究导致了普朗克黑体辐射定律的发现.由此提出了能量子假说,为量子理论 !30|=;OXU8
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的建立打响了第一炮. 7;jF7R.
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总之,在世纪之交的年代里,物理学处于新旧交替的阶段.这个时期,是物理学发展史上不平 23MJ]hD.wW
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凡的时期.经典理论的完整大厦,与晴朗天空的远方漂浮着两朵乌云,构成了19世纪末的画 x/b}eW Rs
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卷;20世纪初,新现象,新理论如雨后春笋般不断涌现,物理学界思想异常活跃,堪称物理学 Y#JR@@pQ
V|Pq!Wmb?
的黄金时代.这些新现象与经典理论之间的矛盾,迫使人们冲破原有理论的框架,摆脱经典 o@miKUh~^
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理论的束缚,在微观理论方面探索新的规律,建立新的理论. <N_lYKX3
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二旧量子论的建立 e _1y(
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20世纪初,新的实验事实不断发现,经典物理学在解释一些现象时出现了困难,其中表现最 @u` P e7m
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为明显和突出的是以下三个问题:1.黑体辐射问题;2.光电效应问题;3.原子稳定性和原子 ^ a a=,94
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光谱.量子概念就是在对这三个问题进行理论解释时作为一种假设而提出的. HX!a)pe
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2.1 黑体辐射的研究 =u.e~gr6r
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热辐射是19世纪发展起来的一门新学科,它的研究得到了热力学和光谱学的支持,同时用到 +` K cT@z
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了电磁学和光学的新兴技术,因此发展很快.到19世纪末,由这个领域又打开了一个缺口,即 f8JgByS3v
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关于黑体辐射的研究,导致了量子论的诞生. {rlxKh33
8Be "d+F
为了得出和实验相符合的黑体辐射定律,许多物理学家进行了各种尝试. VpgADX/q
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1893年德国物理学家维恩(Winhelm Wein,1864-1928)提出一个黑体辐射能量分布定律,即 _#jJ~
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维恩公式.这个公式在短波部分与实验中观察到的结果较为符合,但是在长波部分则明显地 ;:U)[AvD
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与实验不符.1900年英国物理学家瑞利(Rayleigh)和金斯(J.H.Jeans)又提出一个辐射定律, 7D ddSX>\
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即瑞利-金斯公式,这个公式在长波部分与观察一致,而在短波(高频)部分则与实验大相径庭, -gNRa$I*,o
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导致了所谓的"紫外灾难".这个"灾难"使多数物理学家敏锐地看到,经典物理正面临着严重 lyc\[r[:I
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的危机.

李醒民：物理学危机的产生及其实质 PvqDX/yS
[内容提要] 本文在考察了物理学危机的产生及物理学家对危机反应的基础上，着重论述了物理学危机的实质。作者认为，物理学危机主要是物理学本身的危机，物理学危机在哲学上的表现则是由物理学本身的危机派生出来的，而且，哲学方面的危机也主要是机械唯物主义的危机。 c#e<#tX
l cNPyk
一、物理学危机的产生 ziH$M
自1687年牛顿的集大成著作《自然哲学的数学原理》出版以来，物理学此后两百年间基本上是在牛顿力学的理论框架内发展起来的。到十九世纪后期，已经形成了经典物理学的严整理论体系，几乎能说明所有已知的物理现象。当时，囿于机械论自然观的物理学家普遍认为，一切物理现象都能够从力学的角度来说明，未来的物理学真理将不得不在小数点后第六位中去寻找。 4P#^K<o
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正当物理学家怡然自得、盲目乐观之时，一些实验事实却在他们心头暗暗地投下了阴影。1887年．迈克耳孙和莫雷通过精密的实验，发现在地球和以太之间并没有显著的相对运动，从而动摇了较为流行的菲涅耳的静止以太说。但是，静止以太说不仅为电磁理论所要求，而且也受到早先的光行差现象和斐索实验的支持。这样，作为光现象和电磁现象传播媒质的以太这一力学模型在性质上就难以自圆其说，光学和电磁学的力学基础于是面临着某种危险。 M3/
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^[email protected]
经典理论所无法解释的新的实验事实，即所谓的“反常现象”接踵而来，气体比热的实验结果也与能量均分定理发生了尖锐的冲突。十九世纪中叶，玻耳兹曼和麦克斯韦提出的能量均分定理能够解释许多现象，对于常温下的一般固体和单原子气体的比热，也能给出比较满意的答案。但是对于双原子和多原子气体，实测的定压热容量与定容热容量之比显著地大于理论计算值。开耳芬1900年4月27日在英国皇家学会的讲演中，曾称上述两个疑难为“在热和光的动力理论上空的十九世纪的乌云” 。 \<|+oT6@
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开耳芬毕竟把物理学的天空看得过于晴朗了。其实，当时物理学的天空并非只有“两朵乌云”，早在他讲演之前，就已经是“黑云压城城欲摧”，“山雨欲来风满楼”了!事实上，在十九世纪末，光电效应、黑体辐射，原子光谱等实验事实也接二连三地和经典物理学理论发生了严重的对立。 =b3i1eYA88
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物理学危机可以说是从1895年之后真正开始的。特别是由于放射性的发现和研究，有力地冲击了原子不可分、质量不可变的传统物质观念。就连那些顽固坚持旧观点的人，也无法反对大量确凿的实验证据，至多只能抱一种走着瞧的态度。 V@& |yc,h
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1895年11月8日到12月28日，伦琴在德国维尔茨堡大学实验室研究阴极射线时发现了X射线。伦琴的发现不仅引起了惊讶，而且产生了轰动，它打开了一个奇妙的新世界。随后，铀放射性(1896年)、电子(1897年)、放射性元素钋和镭(1898年)等一系列冲击经典物理学理论基础的新发现纷至沓来。在此基础上，卢瑟福和索迪于1902年提出了元素嬗变理论。 {HDnE~
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这一系列接踵而至的新发现不仅动摇了整个物理学的基础，而且也震撼了两百多年来在自然科学领域占统治地位的机械自然观，于是出现了所谓的物理学危机。面对着无法纳入力学理论框架的新事物，当时在一些科学家中间曾流行着诸如“物质消失了”，“科学破产了”之类的奇谈怪论。这一切，在物理学界造成了一定的思想混乱，进一步加深了物理学危机的严重性。 h%L ?nF
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二、物理学家对危机的反应 $Xt^F@
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在世纪之交，物理学家是怎样看待物理学危机的呢? U3wk h qlB
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当时，物理学家一开始都没有觉察到物理学危机，至少是没有意识到危机的严重性。他们依然坚信经典力学的理论框架是整个理论物理学大厦赖以建立的基础，是所有其它科学分支赖以产生的根源。谁也没有想过，整个物理学的基础可能需要从根本上加以改造。 pu;(r%s.
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英国科学界元老开耳芬没有觉察到物理学危机。他只是认为，物理学的发展不过是遇到了几个较为严重的困难而已，这些困难能够通过适当的方案逐一加以解决，而无须触动整个物理学的基础。因此他对于动摇这个基础的新实验和新理论往往持怀疑态度，甚至公开站出来反对。 !m+ zf9]
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引起所谓“紫外灾难”的黑体辐射问题本来大大加剧了经典物理学的危机。可是，就连当时深深卷入这个问题的维恩、瑞利、洛伦兹等人都没有意识到这种危机。他们力图在经典理论的框架内解决难题，因而始终找不到正确的出路。甚至连量子论的创始人普朗克当时也没有认识到这种危机。因此，他的开创性的工作不是自觉的，而是被迫的。难怪普朗克在迈出了关键性的一步后便开始犹豫彷徨，他怀疑自己的推导可能有某种缺陷，竭力设法把量子论与经典理论调和起来。至于维恩、瑞利，直到1905年都不同意量子概念，洛伦兹在1908年的罗马讲演中也表示难以接受普朗克的理论。 0r$P_k
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在玻耳兹曼看来，实际上存在着一种危机，但它只是哲学危机，而物理学本身不存在危机。玻耳兹曼1904年在美国圣路易斯国际技术与科学会议的讲话中表示，问题在于哲学错误而不在于科学研究的不可矫正的缺点。物理学的迅猛发展清楚地表明，错误在于把研究某些普遍特征的问题，如因果性的本质、物质和力的概念等任务托付给哲学了，而“哲学在阐明这些问题时显然是无能为力的。” 玻耳兹曼认为，反对哲学的斗争是使物理学获得解放的首要条件，因而他十分激烈地进行了这一斗争。玻耳兹曼是一位坚定的机械唯物主义者，他所反对的当然是一些唯心主义的哲学流派。他之所以这样做，是因为无论在他生前或死后，以实证论为代表的唯心主义哲学思潮广为流行，许多人错误地认为物理学危机导致了科学的破产和唯物主义的失败，从而引起了一定的思想混乱。例如奥斯特瓦尔德就宣称，物理学的发展已经面临着危机。要消除这种危机，只能借助于物质消失的哲学见解，把实体的属性让给能量(即唯能论)。皮尔逊也声称，“当前的危机实际在于”，“人们把物质看做是物理学的基本概念，”“现在似乎很显然，电必定比物质吏为根本。”皮尔逊由此得出唯心主义的结论：“渴求给每一个概念都赋予客观性，是完全没有必要的。” 这些一度时髦的哲学很容易把物理学引入歧途，玻耳兹曼坚决反对它们是值得称道的。但是，他的作法没有、也不可能取得过大成效，因为作为他的战斗武器的机械唯物主义也正处于深刻的危机之中。而且，他又断然否认物理学本身存在危机，这就使他无法对症下药。因此玻耳兹曼虽然早先为经典物理学的发展做出了杰出的贡献，但是在世纪之交物理学大变革时期，他却看不到变革经典理论及其基础的必要性和紧迫性，未能对已经出现的物理学革命的形势提出有预见性的见解。  *FR0-HlR
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1905年之前，爱因斯坦还是一个默默无闻的年轻人，他不可能有多少言论和文章公诸于世。但是，从他后来的追忆以及别人所写的有关材料中，我们可以清楚地看到，爱因斯坦在世纪之交对物理学危机具有深邃的洞察和独到的见解。在前人的实验和研究工作的基础上，爱因斯坦看到物理学危机表现在两个基本方面。其一是力学和电动力学两种理论体系之间严重不协调。在这方面，他认为消除危机的出路是：摆脱居统治地位的教条式的顽固，摈弃绝对空间和绝对时间观念，就能为整个物理学找到一个可靠的新基础。其二是由于普朗克对热辐射的研究而突然使人意识到危机的严重性。这就好像地基从下面给挖掉了，无论在什么地方也看不到能够进行建筑的坚实基础了。值得注意的是，爱因斯坦透过一些实验事实与旧理论的矛盾，进一步察觉到经典物理学理论基础，即其基本概念和基本原理的危机。因此，他渐渐对那种根据已知事实用构造性的努力去发现真实定律的可能性感到绝望了；他确信，只有发现一个普遍的形式原理，才能使我们得到可靠的结果。由于爱因斯坦对物理学危机和摆脱危机的出路具有真知灼见，因此他能够以破竹之势，于1905年一举在上述两方面取得划时代的突破，全面打开了物理学革命的新局面，使物理学有可能消除危机。 ^aNkh,S,
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在当时科学界的知名人士当中，对物理学发展形势看得最为清楚的是法国数学家、物理学家和天文学家昂利•彭加勒。他在1905年出版的《科学的价值》中，第一个明确地提出了物理学危机，并对它进行了比较全面的分析和论述。彭加勒认为，物理学危机是新的实验发现与经典物理学的基本原理发生了无法调和的矛盾。危机是好事而不是坏事，它预示着一种行将到来的变革(彭加勒把镭誉为“当代伟大的革命家”)，是物理学进入新阶段的前兆。他正确地指出，要摆脱危机，就要在新实验事实的基础上重新改造物理学，使力学让位于一个更为广泛的概念。他一再肯定经典理论的固有价值，尖锐地批判了“科学破产”的错误论点。他还预见到了新力学的大致图景，对科学的前途满怀信心

三、物理学危机的实质 *!Ito}T
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尽管彭加勒在《科学的价值》中专用一章(第八章：物理学当前的危机)详尽地论述了物理学危机，但是他主要是从物理学的角度看待这个问题的，他没有彻底地从认识论的角度加以发挥，正如列宁所说，“他对这个问题的哲学方面没有多大兴趣”。 Sg:N=v\
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可是，法国的哲学问题著作家莱伊在《现代物理学家的物理学理论》(1907年)一书中非常详细地论述了这一方面。在谈到物理学危机的实质究竟是什么时，莱伊说，在十九世纪前六十年中，物理学家在一切根本问题上是彼此一致的。他们相信对自然界的纯粹力学的解释，他们认为物理学无非是比较复杂的力学，即分子力学。他们只是在把物理学归结为力学的方法问题上，在机械论的细节问题上有分歧。现在，物理化学的科学展示给我们的景况看来是完全相反的。严重的分歧代替了从前的一致，而且这种分歧不是在细节上，而是在基本的、主导的思想上。一方面，莱伊指出，物理学危机是“新的大发现所引起的典型的发育上的危机，”“危机会引起物理学的改革(没有这点就不会有进化和进步)”，“从而新的时期就开始了。”“在若干年后观察事件的历史家，会很容易地在现代人只看到冲突、矛盾、分裂成各种学派的地方，看到一种不断的进化。看来，物理学近年来所经历的危机也是属于这类情况的(不管哲学的批判根据这个危机做出什么结论)。”另一方面，莱伊又指出，“对传统机械论所作的批判破坏了机械论的这个本体论实在性的前提。在这种批判的基础上，确立了对物理学的一种哲学的看法。”“依据这种看法，科学不过是符号的公式，是作记号的方法。”(转引自文献[5]，第259~262，311~312页，以下引用该书只注页码)列宁在分析了物理学危机和莱伊的有关评论后强调指出：“观代物理学危机的实质就是：旧定律和基本原理被推翻，意识之外的客观实在被抛弃，这就是说，唯物主义被唯心主义和不可知论代替了。”(第264页)  !pE^K
t4B?
对于物理学危机的实质的看法，目前存在着两种不同的见解。第一种见解认为，列宁强调了危机的两个方面，即物理学方面和哲学方面。例如，有人说，这两方面在于：第一，这是旧概念、理论、原则等等与物理学的最新发现相矛盾；第二，这否定了在意识之外存在着客观实在。有人虽然也认为，物理学危机是物理学理论的变革和做出唯心主义认识论的结论相结合所造成的，但是却强调，关键在于做出唯心主义的结论所造成的。第二种见解则断然认为，物理学根本不存在什么危机问题。例如，有人说：“危机”不是发生在物理学问题上，而是发生在哲学认识论问题上。有人说：危机并不是由自然科学本身引起的，而是唯心主义和不可知论侵入了自然科学领域的结果。 l .NdNv0
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第二种见解显然是错误的。首先，它完全违背前述的物理学发展的历史事实，这是最根本的一点。事实上，物理学危机是物理学本身发展过程中出现的一种必然现象，它是新的革命性的发现与旧的基本概念和基本原理发生了尖锐的、不可调和的矛盾的结果，而不是唯心主义和不可知论侵入自然科学领域的结果。要知道，物理学不仅在它的孕育时期，而且从它诞生的第一天起就遭到过唯心主义和不可知论的侵袭(甚至还没有摆脱神学观念)，此后也无时无刻不受到侵袭，但是物理学并没有老是处于危机状态。可见，唯心主义和不可知论侵入物理学并不是物理学危机产生的根本原因。 /uV<qAYF
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其次，科学发展的“危机—革命”观(恕我用此名词代表彭加勒等人的科学发展观)是符合某些科学部门在某个历史时期的发展实际的。最早提出物理学危机的彭加勒就依据历史事实认为，当前的物理学危机是物理学本身的危机，其实质是新的实验事实与经典物理学的基本原理(卡诺原理、相对性原理、牛顿原理、拉瓦锡原理、迈尔原理)发生了尖锐的矛盾，这些矛盾是在旧理论框架内无法解决的。彭加勒认为，物理学发展史向我们表明，物理学在此之前已经历过一次危机(中心力物理学的危机)，它促使我们“舍去旧的见解”把物理学推向一个新的阶段(原理物理学)。彭加勒指出，当前原理物理学又面临危机，而摆脱危机的出路在于：“力学必须让位于一个较为广泛的概念，这种概念将能解释力学，而力学却不能解释这种概念。” !V}$zJi
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被誉为自然科学大革新家的爱因斯坦不仅在世纪之交洞察到经典物理学在两个方面存在着严重的危机，而且后来还多次阐述他的科学发展的“危机-革命”观。在爱因斯坦看来，差不多科学上的重大进步都是由于旧理论遇到危机，在实在跟我们的理解之间发生剧烈冲突时出现的，这种冲突迫使我们排除根深蒂固的偏见，创造出新观念和新理论，从而导致科学革命。爱因斯坦在1922年8月写了一篇文章，题目就叫做“论理论物理学的现代危机” 。他在该文中指出，一定的基本概念和基本假设(基本原理)构成了物理学的基础。“科学的进步会引起它的基础的深刻的变革”，“近二十年来已经弄清楚，物理学的这个基础……抵抗不住新的实验数据的冲击”，它同实验“甚至产生了内在矛盾”(危机)，从而标志着“整个物理学的基础可能需要从根本上加以改造”(革命)。爱因斯坦的这些议论具有真知灼见。 ^TaA^s.
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当代科学史家和科学哲学家库恩进一步使“危机-革命”观系统化。库恩在《科学革命的结构》一书中不仅把“危机”作为他的科学发展的动态模式(前科学→常规科学→危机→科学革命→新的常规科学……)的重要环节，而且用相当篇幅专门论述了“危机”。在库恩看来，当一种反常现象达到看来是常规科学的另一个难题的地步时，就开始转化为危机和非常科学。一切危机都是从一种范式开始变模糊时开始的，同时一切危机都随着范式的新的候补者出现，以及随后为接受它斗争而告终。危机是科学发展进程中的一个重要阶段，是新理论诞生的前奏。危机的意义在于，它可以指示更换工具的时刻已经到来。危机是新理论出现所必需的前提条件，只有清醒地认识到危机和产生危机的根源，才有可能毅然决然地抛弃旧理论框架，自觉地寻找新理论框架，并以此为基础重建新的理论体系；相反，看不到危机的根源和危机的严重性，就难以感觉到变革旧理论基础的必要性和紧迫性，至多只能在旧理论的框架内修修补补，甚至还会把别人所发现的触及旧理论基础的新现象、所提出的革命性的．新概念和新理论当做异端邪说而加以反对。而不能容忍危机的人，无疑已经被迫抛弃科学。库恩的这些思想是值得肯定和借鉴的，物理

㈤ 永动机的探索之路

永动技术曾经一度让科学界为之疯狂，引发了一段时间的研究热潮。随着技术的发展与验证，人们普遍认为永动技术是伪科学，但这仍然难以阻止一些爱好者（包括科学专业人士）的狂想与创造热情，他们一直企图能打破物理学定律，发明出改变世界的永动机。其中一些关于永动机的奇思异想不乏思维的闪光。

巴斯卡拉的轮子

最早的永动机资料记载之一，出自于印度数学家和天文学家巴斯卡拉在1150年左右的作品中。他设计的永动机是由一个轮子以及轮缘周围的水银轴条组成的不平衡机器，其中轮子的重量分布是不平衡的，当轮子转动后，水银随之移动，为轮子持续转动提供推动力，如此循环往复，使轮子持续运转着。

可以说，巴斯卡拉的轮状永动机的影响是非常大的，因为他新奇的想法引起了许多科学家的好奇心。在此后的几个世纪里，基于他的永动机概念，出现了许多不同版本的轮状机器。其中不乏一些牛气的科学家，例如达·芬奇、维拉德等。

而且，有趣的是，巴斯卡拉之所以诞生如此奇思妙想，是因为印度哲学中自我更新和生生不息的哲学理念的影响。可见，哲学与宗教的影响力有多大。

德雷贝尔的永动机

17世纪到19世纪可谓是永动机探索的黄金年代，在那两百年中，各种奇思异想的的永动机粉墨登场，层出不穷。

1604年，当德雷贝尔首次展现他的机器时，曾广泛引发了人们的好奇，其中就包括了英国皇室。这是一个什么样的机器呢？实际上，这台机器就是一个造型精美的钟表，它不需要绕组线圈，能显示日期和月相，由温度变化和天气变化提供能源驱动一个空气测温器或气压计。

然而，对于这个永动机的能量来源，德雷贝尔仅仅只是提到，这是他利用“空气的炽烈精神”来维持这个机器的运动的，俨然像一个炼金术士一般（德雷贝尔是那个时代的炼金术士）。因此，没有人知道德雷贝尔的永动机是如何运动的，其能量又是如何而来的。

在后来给友人的一封信中，德雷贝尔还描述了他设计的更精美的永动机器：一个中央球体被充满液体的玻璃管包围的一个器械，球体上镶嵌着一些金配件和月相刻度盘，周围还装饰着神话生物，外观无比精美。但是，我们不确定的是，这个精美的永动机是否真的存在。

弗鲁德的水螺杆

罗伯特·弗鲁德是17世纪一个身兼科学家和炼金术师双重职业的杰出人物。他经常有一些奇怪的想法，比如他认为人们之所以会被闪电击中，那是因为闪电是上帝愤怒的人间化身。

而永动机也正是他奇思妙想的一个经典。弗鲁德于1618年提出了一种“水螺旋”的永动机版本，这个“水螺旋”能利用水循环产生动力，驱动磨石碾磨粮食。当这个永动机设备在1660年由木版雕刻形式呈现在人们眼前时，被广泛认为是第一个试图用来产生永久效用动力的设备。其工作原理是这样的：从顶部水箱中流动以驱动底部左下的大水轮，由该水轮运转驱动一系列复杂的齿轮和轴，从而带动底部中央到右上的螺旋水斗，呈现出机器的整体运转，形成循环的水动力。

虽然该机器设备并不能实际运行，但是，弗鲁德并不只是试图用他的机器打破物理定律。实际上，他可能因为试图寻找方法来帮助农民才会设计这样的机器。当时，碾磨粮食需要依赖不间断的动力，那些生活的比较远的地方的人，由于没有合适的自来水源，不得不被迫装载他们的粮食庄稼，将其拖到磨坊，然后运回农场。如果弗鲁德的永动机能运转起来，将会使无数的农民生活得更容易，那贡献就不言而喻了。

考克斯的时钟

作为一名著名的伦敦钟表师，考克斯对时钟的兴趣非常浓厚，而且也希望自己能造出一个能永恒运动的时钟。1774年，考克斯制造出了他的永恒动力时钟，这个时钟类似于其他的机械时钟，唯一不同的是它不需要绕组线圈。

该时钟被包裹在玻璃中，其利用地球大气的压力变化作为外部能源，使其产生类似绕组运动机制的动力。而内部原动力则是嵌在钟体内的水银压力计，水银通过上升或下跌来产生动力，且使内部的表轮转向同一方向，形成一圈一圈循环运转的效果。

当时，考克斯表示，这是一个能永恒运动的时钟，而这个时钟也确实在不需要再加外力的情况下运行了差不多150年。这是第一个被广泛接受的永恒运动时钟的例子，它在运行的100度年中，在欧洲各地相继展出成为轰动多年的奇迹。但遗憾的是，在19世纪30年代，它还是结束了其运行使命，所以，它只能算是一个制作精妙的时钟罢了。不过有悲有喜，考克斯在这个时钟中应用的技术，例如金刚石为轴承运转，气压变化等，应用在了现代手表时钟上。

卡彭电堆

1870年出生的卡彭是罗马尼亚的一位工程师和物理学家，他一生致力于研究机械工程、热动力学以及电化学等学科。1904年到1909年，卡彭在完成博士论文后，研究了高频电流和电流信号的远距离传输，并研究了先进的燃料电池技术。也正是这段时间的研究工作开启了他创造传奇永动机的序幕----卡彭电堆（电池组或燃料电池简称电堆）电解液。

1950年，这个电堆的原型组装完成，它主要由两个串联电堆推动一个小型电流马达，马达产生动力后（转化成机械能），就会推动一片连接开关的叶片，叶片每旋转半圈，就会触发一个开关打开电路，让电堆充电，然后在第二个旋转节点关闭电路，如此反复。叶片的旋转时间是经过计算的，这样电堆会有一定的时间再次充电，从而实现循环的电流。

这个发明完成后，就被罗马尼亚国家技术博物馆收藏，到2010年，这个电堆竟然已经连续工作了60年！而且，当这个电池开放给一些科学家测试的时候，他们发现，这个电池从发明之初就始终保持着1伏特的电压大小，其稳定性也让人大吃一惊。

目前，这个电堆仍然在工作着，但是科学家仍然没能够弄清楚这个奇怪的电池是怎么一回事？为什么现在它仍然能运行？也许这个电堆在机械能与电能互相转化的过程中，能量转化效率极高，以至于几乎没什么损耗，所以连续工作60年仍比较稳定，但总有一天，随着能量慢慢消耗，这个电堆也会停止运转。

纽曼的能源机

进入20世纪，随着科学理论的不断发展，科学家从根本上否定了永动机的可能性。1911年，美国专利局发布了一则声明，说不再对永恒运动或自由能源设备发放专利权，因为这种设备在科学上似乎是不可能创造出来的。对一些发明家而言，这意味着他们的工作被科学认可变得更加困难了。自这之后，人们对永动机探索的狂热性逐渐降低了，但仍然有人坚持不懈。

1979年，一个叫约瑟夫·纽曼的美国科学爱好者声称，他发明了一个永动的能源机，其输出的机械动力总是超越输入的电力，能源机效率超过100%。该机器的核心动力原则主要是：空间中的电磁能量可以通过原子或化学链式反应来提取出来，具体来说，就是把一个旋转的永久磁铁嵌入由线圈传导动力的电磁脉冲中，利用线圈的质能转化成扭矩和动力来使机器不断运转。

同年，纽曼试图为该能源机申请专利，被美国专利局拒绝，纽曼随后提起上诉，美国国家标准局为他的设备进行测试，已验证其效用性。让人失望的是，1986年，该设备的测试结果显示，其产出的能量并没有比输入的能量更多。

不过，作为一个未完成高中学业的业余科学爱好者，即使没有人愿意支持他的研究计划，纽曼的奇特思路还是值得肯定的。

大卫·哈默尔的反引力机器

20世纪中期，随着外星人热潮的兴起，永动机也跟外星人挂钩起来了。美国人大卫·哈默尔是一个没有受过正规教育的木匠，在他自述的“难以置信的真实故事”中告诉人们，他被外星人绑架后，被选为自由能源机器和飞船的看护人，获得了很多先进的信息，如果人们相信他，他将能改变世界。

虽然大卫·哈默尔的说法让人很是怀疑，但是，哈默尔指出，他的永动引擎使用类似蜘蛛用来在它的蛛网中从一根蛛丝跳到另一根蛛丝的能量（就相当于平移跳动）。这样的力量能抵消地心引力，并且能让他建造一个飞行器，将人类与给予他信息的外星人聚集，让人类与外星人相见。

哈默尔声称，他用了20年来构建这个星际设备和引擎，期间，他使用了一系列的磁铁来建造它，利用离子动力为能源，成功让他的反重力机器起飞了，不幸的是，据哈默尔自述，这个机器飞起来后就消失在空中了。由于没有看到其原型，人们始终难以相信哈默尔的阐述。

事实上，只要去仔细寻找，我们就会发现历史上关于永动机有很多令人惊艳的想法，只是现代科学的发展否定了永动机的可能性，所以，现今人们对永动机与永动技术的关注就越来越少了。虽然永动机从科学上无法成立，但历史上这些勇敢、不拘一格的探索仍然值得我们记述。

㈥ 红外线，镭射光，射线，有哪些方面本质的区别哪些可以用于医疗哪些可以用于民用哪些可以用于军事

在光谱中波长自760nm至400μm的电磁波称为红外线，红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。
1基本概念

太阳光谱
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英国科学家赫歇尔于1800年发现，又称为红外热辐射，他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒介。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为(0.75-1)～(2.5-3)μm之间；中红外线，波长为(2.5-3)～(25-40)μm之间；远红外线，波长为(25-40)～l000μm 之间。
红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在760纳米至1毫米之间，是波长比红光长的非可见光。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。 俗称红外光。
真正的红外线夜视仪是光电倍增管成像，与望远镜原理完全不同，白天不能使用，价格昂贵且需电源才能工作。
近红外线或称短波红外线，波长0.76～1.5微米，穿入人体组织较深,约5～10毫米；远红外线或称长波红外线，波长1.5～400微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米。
红外大气窗口
近红外线| (Near Infra-red, NIR)| 700~ 2,000nm | 0.7~2 MICRON
中红外线 | (Middle Infra-red, MIR)| 3,000~ 5,000nm | 3~5 MICRON
远红外线| (Far Infra-red, FIR)| 8,000~14,000nm | 8~14 MICRON
2物理性质
1.有热效应
2.穿透云雾的能力强
3发现波长
公元1666年牛顿发现光谱并测量出3,900埃～7,600埃（400nm～700nm）是可见光的波长。1800年4月24日英国伦敦皇家学会（ROYAL SOCIETY）的威廉·赫歇尔发表太阳光在可见光谱的红光之外还有一种不可见的延伸光谱，具有热效应。他所使用的方法很简单，用一支温度计测量经过棱镜分光后的各色光线温度，由紫到红，发现温度逐渐增加，可是当温度计放到红光以外的部分，温度仍持续上升，因而断定有红外线的存在。在紫外线的部分也做同样的测试，但温度并没有增高的反应。紫外线是1801年由RITTER用氯化银（Silver chloride）感光剂所发现的。底片所能感应的近红外线波长是肉眼所能看见光线波长的两倍，用底片可以记录到的波长上限是13,500埃，如果再加上其它特殊的设备，则最高可以达到20,000埃，再往上就必须用物理仪器侦测了。
4特点测试
红外线波长较长， （无线电、微波、红外线、可见光。波长按由长到短顺序），给人的感觉是热的感觉，产生的效应是热效应，那么红外线在穿透的过程中穿透达到的范围是在一个什么样的层次？如果红外线能穿透到原子、分子内部，那么会引起原子、分子的膨大而导致原子、分子的解体。真的是这样吗？而事实上呢？红外线频率较低，能量不够，远远达不到原子、分子解体的效果。因此，红外线只能穿透了原子分子的间隙中，而不能穿透到原子、分子的内部，由于红外线只能穿透到原子、分子的间隙，会使原子、分子的振动加快、间距拉大，即增加热运动能量，从宏观上看，物质在融化、在沸腾、在汽化，但物质的本质（原子、分子本身）并没有发生改变，这就是红外线的热效应。
因此我们可以利用红外线的这种激发机制来烧烤食物，使有机高分子发生变性，但不能利用红外线产生光电效应，更不能使原子核内部发生改变。
同样的道理，我们不能用无线电波来烧烤食物，无线电波的波长实在太长无法穿透到有机高分子间隙更不用说使其变性达到食物烤熟的目的。
通过上述我们知道：波长越短，频率越高、能量越大的波穿透达到的范围越大；波长越长，频率越低、能量越小的波穿透达到的范围越小。
5远红外线
远红外线的发现 公元1800年德国科学家"赫歇尔"发现太阳光中的红外线外侧所围绕著一种用肉眼无法看见的

远红外线
光源，波长介于5.6-1000UM的「远红外线」，经过这种光源照射时，会对有机体产生放射、穿透、吸收、共振的效果。美国太空总署(NASA)研究报告指出，在红外线内，对人体有帮助4-14微米的远红外线，能渗透人体内部15cm，从内部发热，从体内作用促进微血管的扩张，使血液循环顺畅，达到新陈代谢的目的，进而增加身体的免疫力及治愈率。 但是根据黑体辐射理论，一般的材料要产生足够强度的远红外线，并不容易，通常必须藉助特殊物质作能量的转换，将它所吸收的热量经由内部分子的振动再发放较长波长的远红外线出来。
6辐射源区
白炽发光区
Actinic range，又称“光化反应区”，由白炽物体产生的射线，自可见光域到红外域。如灯泡（钨丝灯，TUNGSTEN FILAMENT LAMP），太阳。
热体辐射区
Hot-object range，由非白炽物体产生的热射线，如电熨斗及其它的电热器等，平均温度约在400℃左右。
发热传导区
Calorific range，由滚沸的热水或热蒸汽管产生的热射线。平均温度低于200℃，此区域又称为“非光化反应区”（Non-actinic）。
温体辐射区
Warm range，由人体、动物或地热等所产生的热射线，平均温度约为40℃左右。站在照相与摄影技术的观点来看感光特性：光波的能量与感光材料的敏感度是造成感光最主要的因素。波长愈长，能量愈弱，即红外线的能量要比可见光低，比紫外线更低。但是高能量波所必须面对的另一个难题就是：能量愈高穿透力愈强，无法形成反射波使感光材料撷取影像，例如X光，就必须在被照物体的背后取像。因此，摄影术就必须往长波长的方向——“近红外线”部分发展。以造影为目标的近红外线摄影术，随着化学与电子科技的进展，演化出下列三个方向：
1.近红外线底片：以波长700nm～900nm的近红外线为主要感应范围，利用加入特殊染料的乳剂产生光化学反应，使此一波域的光变化转为化学变化形成影像。
2.近红外线电子感光材料：以波长700nm～2,000nm的近红外线为主要感应范围，它是利用以硅为主的化合物晶体产生光电反应，形成电子影像。
3.中、远红外线热像感应材料：以波长3,000nm～14,000nm的中红外线及远红外线为主要感应范围，利用特殊的感应器及冷却技术，形成电子影像。
7治疗作用
原理
红外线照射体表后，一部分被反射，另一部分被皮肤吸收。皮肤对红外线的反射程度与色素沉着的状况有关，用波长0.9微米的红外线照射时，无色素沉着的皮肤反射其能量约60%；而有色素沉着的皮肤反射其能量约40%。长波红外线（波长1.5微米以上）照射时，绝大部分被反射和为浅层皮肤组织吸收，穿透皮肤的深度仅达0.05～2毫米，因而只能作用到皮肤的表层组织；短波红外线（波长1.5微米以内）以及红色光的近红外线部分透入组织最深，穿透深度可达10毫米，能直接作用到皮肤的血管、淋巴管、神经末梢及其他皮下组织。
在红外线区域中，对人体最有益的波段就是4到14这个波段范围，这个在医术界里面统称为“生育光线”，因为这个红外线波段对生命的生长有这促进的作用，这个红外线对活化细胞组织，血液循环有很好的作用，能够提高人的免疫力，加强人体的新陈代谢。[1]
红外线红斑
足够强度的红外线照射皮肤时，可出现红外线红斑，停止照射不久红斑即消失。大剂量红外线多次照射皮肤时，可产生褐色大理石样的色素沉着，这与热作用加强了血管壁基底细胞层中黑色素细胞的色素形成有关。
治疗作用
红外线治疗作用的基础是温热效应。在红外线照射下，组织温度升高，毛细血管扩张，血流加快，物质代谢增强，组织细胞活力及再生能力提高。红外线治疗慢性炎症时，改善血液循环，增加细胞的吞噬功能，消除肿胀，促进炎症消散。红外线可降低神经系统的兴奋性，有镇痛、解除横纹肌和平滑肌痉挛以及促进神经功能恢复等作用。在治疗慢性感染性伤口和慢性溃疡时，改善组织营养，消除肉芽水肿，促进肉芽生长，加快伤口愈合。红外线照射有减少烧伤创面渗出的作用。红外线还经常用于治疗扭挫伤，促进组织肿张和血肿消散以及减轻术后粘连，促进瘢痕软化，减轻瘢痕挛缩等。
红外线对血液的作用
因为红外线能够深入人体的皮下组织，所以利用红外线反应，使皮下深层皮肤温度上升，扩张微血管，促进血液循环，复活酵素，强化血液及细胞组织代谢，对细胞恢复年轻有很大的帮助并能改善贫血。调节血压：高血压及动脉硬化一般是神经系统、内分泌系统，肾脏等细小动脉收缩及狭窄所造成。远红外线扩张微血管，促进血液循环能使高血压降低，又能改善低血压症状。
红外线对关节的作用
红外线深透力可达肌肉关节深处，使身体内部温暖，放松肌肉，带动微血管网的氧气及养分交换，并排除积存体内的疲劳物质和乳酸等老化废物对消除内肿，缓和酸痛之效果卓越。
红外线对自律神经的作用
自律神经主要是调节内脏功能，人长期处在焦虑状态，自律神经系统持续紧张，会导致免疫力降低，头痛，目眩，失眠乏力，四肢冰冷。红外线可调节自律神经保持在最佳状态，以上症状均可改善或祛除。
红外线对护肤美容的作用
红外线照射人体产生共鸣吸收，能将引起疲劳及老化的物质，如乳酸、游离脂肪酸、胆固醇、多余的皮下脂肪等，籍毛囊口和皮下脂肪的活化性，不经肾脏，直接从皮肤代谢。因此，能使肌肤光滑柔嫩。远红外线的理疗效果能使体内热能提高，细胞活化，因此促进脂肪组织代谢，燃烧分解，将多余脂肪消耗掉，进而有效减肥。
红外线对循环系统的作用
远红外线照射的全面性和深透性，对于遍布全身内外无以数计的微循环组织系统，是唯一能完全照顾的理疗方式。微循环顺畅之后，心脏收缩压力减轻，氧气和养分供应充足，自然身轻体健。强化肝脏功能：肝脏是体内最大的化学工厂，是血液的净化器。远红外线照射引起的体内热深层效应，能活化细胞，提高组织再生能力，促进细胞生长，强化肝脏功能，提高肝脏解毒、排毒作用，使内脏环境保持良好状态，可说是最佳的防病战略。[2]
红外线对眼的作用
由于眼球含有较多的液体，对红外线吸收较强，因而一定强度的红外线直接照射眼睛时可引起白内障。白内障的产生与短波红外线的作用有关；波长大于1.5微米的红外线不引起白内障。
光浴对机体的作用
光浴的作用因素是红外线、可见光线和热空气。光浴时，可使较大面积，甚至全身出汗，从而减轻肾脏的负担，并可改善肾脏的血液循环，有利于肾功能的恢复。光浴作用可使血红蛋白、红细胞、中性粒细胞、淋巴细胞、嗜酸粒细胞增加，轻度核左移；加强免疫力。局部浴可改善神经和肌肉的血液供应和营养，因而可促进其功能恢复正常。全身光浴可明显地影响体内的代谢过程，增加全身热调节的负担；对植物神经系统和心血管系统也有一定影响。
设备与治疗方法
红外线光源
1.红外线辐射器
将电阻丝缠在瓷棒上，通电后电阻丝产热，使罩在电阻丝外的碳棒温度升高（一般不超过500℃），发射长波红外线为主。

红外线辐射治疗仪
红外线辐射器有立地式和手提式两种。立地式红外线辐射器的功率可达600～1000瓦或更大。
近年我国一些地区制成远红外辐射器供医用，例如有用高硅氧为元件，制成远红外辐射器。
2.白炽灯
在医疗中广泛应用各种不同功率的白炽灯泡做为红外线光源。灯泡内的钨丝通电后温度可达2000～2500℃。
白炽灯用于光疗时有以下几种形式：
立地式白炽灯：用功率为250～1000W的白炽灯泡，在反射罩间装一金属网，以为防护。立地式白炽灯，通常称为太阳灯。
手提式白炽灯：用较小功率（多为200W以下）的白炽灯泡，安在一个小的反射罩内，反射罩固定在小的支架上。
3.光浴装置
可分局部或全身照射用二种。根据光浴箱的大小不同，在箱内安装40～60W的灯泡6～30个不等。光浴箱呈半圆形，箱内固定灯泡的部位可加小的金属反射罩。全身光浴箱应附温度计，以便观察箱内温度，随时调节。
红外线治疗的操作方法
1.患者取适当体位，裸露照射部位。
2.检查照射部位对温热感是否正常。
3.将灯移至照射部位的上方或侧方，距离一般如下：
功率500W以上，灯距应在50～60cm以上；功率250～300W，灯距在30～40cm；功率200W以下，灯距在20cm左右。
4.应用局部或全身光浴时，光浴箱的两端需用布单遮盖。通电后3～5分钟，应询问患者的温热感是否适宜；光浴箱内的温度应保持在40～50℃。
5.每次照射15～30分钟，每日1～2次，15～20次为一疗程。
6.治疗结束时，将照射部位的汗液擦干，患者应在室内休息10～15分钟后方可外出。
[附]注意事项
（1）治疗时患者不得移动体位，以防止烫伤。
（2）照射过程中如有感觉过热、心慌、头晕等反应时，需立即告知工作人员。
（3）照射部位接近眼或光线可射及眼时，应用纱布遮盖双眼。
（4）患部有温热感觉障碍或照射新鲜的瘢痕部位、植皮部位时，应用小剂量，并密切观察局部反应，以免发生灼伤。
（5）血循障碍部位，较明显的毛细血管或血管扩张部位一般不用红外线照射。
照射方式的选择和照射剂量
1.不同照射方式的选择
红外线照射主要用于局部治疗，在个别情况下，如小儿全身紫外线照射时也可配合应用红外线做全身照射。局部照射如需热作用较深，则优先选用白炽灯（即太阳灯）。治疗慢性风湿性关节炎可用局部光浴；治疗多发性末梢神经炎可用全身光浴。
2.照射剂量
决定红外线治疗剂量的大小，主要根据病变的特点、部位、患者年龄及机体的功能状态等。红外线照射时患者有舒适的温热感，皮肤可出现淡红色均匀的红斑，如出现大理石状的红斑则为过热表现。皮温以不超过45℃为准，否则可致烫伤。
主要适应症和禁忌症
（一）适应症
风湿性关节炎，慢性支气管炎，胸膜炎，慢性胃炎，慢性肠炎，神经根炎，神经炎，多发性末梢神经炎，痉挛性麻痹、弛缓性麻痹，周围神经外伤，软组织外伤，慢性伤口，冻伤，烧伤创面，褥疮，慢性淋巴结炎，慢性静脉炎，注射后硬结，术后粘连，瘢痕挛缩，产后缺乳，乳头裂，外阴炎，慢性盆腔炎，湿疹，神经性皮炎，皮肤溃疡等。
（二）禁忌症
有出血倾向，高热，活动性肺结核，重度动脉硬化，闭塞性脉管炎等。
[附]处方举例
（1）红外线照射双膝关节：灯距40cm，30分钟，每日一次，7次。适应症：慢性风湿性关节炎
（2）红外线照射右侧胸廓（下半部）灯距50cm，20分钟，每日一次，8次。适应症：右侧干性胸膜炎
（3） 太阳灯照射腰骶部：灯距40cm，20～30分钟，每日一次，6次。适应症：腰骶神经根炎
（4）全身光浴：箱内温度40～45℃，20～30分钟，每日一次，8次。适应症：多发性末梢神经炎
（5）左小腿局部光浴：20～30分钟，每日一次，8次。适应症：左侧腓总神经外伤
8污染问题
红外线近年来在军事、人造卫星以及工业、卫生、科研等方面的应用日益广泛，因此红外线污染问题也随之产生。红外线是一种热辐射，对人体可造成高温伤害。较强的红外线可造成皮肤伤害，其情况与烫伤相似，最初是灼痛,然后是造成烧伤。红外线对眼的伤害有几种不同情况，波长为7500～13000埃的红外线对眼角膜的透过率较高，可造成眼底视网膜的伤害。尤其是11000埃附近的红外线,可使眼的前部介质（角膜晶体等）不受损害而直接造成眼底视网膜烧伤。波长19000埃以上的红外线，几乎全部被角膜吸收，会造成角膜烧伤（混浊、白斑）。波长大于 14000埃的红外线的能量绝大部分被角膜和眼内液所吸收，透不到虹膜。只是13000埃以下的红外线才能透到虹膜，造成虹膜伤害。人眼如果长期暴露于红外线可能引起白内障。
红外线可以人为制造，自然界中也广泛存在,在焊接过程中也会产生，危害焊工眼部健康；一般的生物都会辐射出红外线，体现出来的宏观效应就是热度。
我们知道,热产生的原因，是组成物质的粒子做不规则运动.这个运动同时也辐射出电磁波，这些电磁波大部分都是红外线。
1.太阳光到了晚上的确是几乎没有了，但是地球上的物质都会辐射红外线，有的强烈有的平静。红外线照相是通过接收各种物质发出的红外线，再把他们展现出来，但是其本身不是通过发出红外线来照相的。
2.红外线透视和夜视是分别利用了红外线的不同性质。前面的夜视是因为人的肉眼不能看见红外线，而特殊设计的照相机和夜视仪却专门接受红外线，所以会出现我们觉得一片漆黑，而相机却能拍到东西，因为实际上到处都是红外线，对于红外照相机和夜视仪来讲是一片光明。
透视则是利用红外线的波长比可见光要长，可以穿过一些可见光不能通过的面料（比如混棉和尼龙），所以通过一定的选择滤波，可以得到这些面料后面的图像。
9应用实例
生活中高温杀菌，红外线夜视仪，监控设备，手机的红外口，宾馆的房门卡，汽车、电视机的遥控器、洗手池的红外感应，饭店门前的感应门
主动式红外夜视仪
具有成像清晰、制作简单等特点，但它的致命弱点是红外探照灯发出的红外光会被敌人的红外探测装置发现。60年代，美国首先研制出波动式的热像仪，它不发射红外光，不易被敌发现，并具有透过雾、雨等进行观察的能力。
1982年4月─6月，英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争。4月13日半夜，英军攻击阿根廷守军据守的最大据点斯坦利港。3000名英军布设的雷区，突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火炮都配备了红外夜视仪，能够在黑夜中清楚地发现阿军目标。而阿军却缺少夜视仪，不能发现英军，只有被动挨打的份。在英军火力准确的打击下，阿军支持不住，英军趁机发起冲锋。到黎明时，英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点，阿军完全处于英军的火力控制下。6月14日晚9时，14 000名阿军不得不向英军投降。英军领先红外夜视器材赢得了一场兵力悬殊的战斗。
1991年海湾战争中，在风沙和硝烟弥漫的战场上，由于美军装备了先进的红外夜视器材，能够先于伊拉克军的坦克而发现对方，并开炮射击。而伊军只是从美军坦克开炮时的炮口火光上才得知大敌在前。由此可以看出红外夜视器材在现代战争中的重要作用。
透视望远镜
就像F717 晚上把夜视开启来，再加个滤光镜，就可以透视了，不过对全棉的衣服透视效果最差。这本来是一项有用的功能，然而很快用户就发现这种红外线夜视镜片的功能不仅可应用于夜间望远而且还可以透过人的衣服偷看到身体。而制造这种夜视附件的厂商为YAMADA DENSHI，这家公司原本是为军队及防卫及应用生产光传摄像头的。
红外热成像仪
起源：六十年代早期，瑞典AGA公司研制成功第二代红外成像装置，它是在红外寻视系统的基础上以增加了测温的功能，称之为红外热像仪。
开始由于保密的原因，在发达的国家中也仅限于军用，投入应用的热成像装置可的黑夜或浓厚幕云雾中探测对方的目标，探测伪装的目标和高速运动的目标。由于有国家经费的支撑，投入的研制开发费用很大，仪器的成本也很高。以后考虑到在工业生产发展中的实用性，结合工业红外探测的特点，采取压缩仪器造价。降低生产成本并根据民用的要求，通过减小扫描速度来提高图像分辨率等措施逐渐发展到民用领域。
六十年代中期，AGA公司研制出第一套工业用的实时成像系统（THV），该系统由液氮致冷，110V电源电压供电，重约35公斤，因此使用中便携性很差，经过对仪器的几代改进，1986年研制的红外热像仪已无需液氮或高压气，而以热电方式致冷，可用电池供电；1988年推出的全功能热像仪，将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体，重量小于7公斤，仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。
九十年代中期，美国FSI公司首先研制成功由军用技术（FPA）转民用并商品化的新一红外热像仪（CCD）属焦平面阵列式结构的一种凝成像装置，技术功能更加先进，现场测温时只需对准目标摄取图像，并将上述信息存储到机内的PC卡上，即完成全部操作，各种参数的设定可回到室内用软件进行修改和分析数据，最后直接得出检测报告，由于技术的改进和结构的改变，取代了复杂的机械扫描，仪器重量已小于二公斤，使用中如同手持摄像机一样，单手即可方便地操作。 原理：红外热成像仪是根据凡是高于一切绝对零度（-273.15℃）以上的物体都有辐射红外线的基本原理、利用目标和背景自身辐射红外线的差异来发现和识别目标的仪器。
特点：由于各种物体红外线辐射强度不同、从而使人、动物、车辆、飞机等清晰地被观察到，而且不受烟、雾及树木等障碍物的影响，白天和夜晚都能工作。是目前人类掌握的最先进的夜视观测器材。但由于价格特别昂贵，目前只能被应用于军事上，但由于热成像的应用范围非常广泛、电力、地下管道、消防医疗、救灾、工业检测等方面都有巨大的市场，随着社会经济的发展、科学技术的进步、红外热成像这项高技术在二、三十年内必将大规模地应用于民间市场、为人类做出贡献。
10国家标准
与红外线相关的现行国家标准
GB/T 4333.10-1990 硅铁化学分析方法红外线吸收法测定碳量
GB/T 11261-2006 钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法
GB/T 4702.14-1988 金属铬化学分析方法红外线吸收法测定碳量
GB/T 5059.7-1988 钼铁化学分析方法红外线吸收法测定碳量
GB 4706.85-2008 家用和类似用途电器的安全紫外线和红外线辐射皮肤器具的特殊要求
GB/T 4699.6-2008 铬铁和硅铬合金硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法
GB/T 4701.10-2008 钛铁硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法
GB/T 4699.4-2008 铬铁和硅铬合金碳含量的测定红外线吸收法和重量法
GB/T 5686.7-2008 锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法
GB/T 7731.12-2008 钨铁硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法
GB/T 3654.6-2008 铌铁硫含量的测定燃烧碘量法、次甲基蓝光度法和红外线吸收法
GB/T 5686.5-2008 锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰碳含量的测定红外线吸收法、气体容量法、重量法和库仑法
GB/T 4702.16-2008 金属铬硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法
GB/T 5059.9-2008 钼铁硫含量的测定红外线吸收法和燃烧碘量法
GB/T 8704.3-2009 钒铁硫含量的测定红外线吸收法及燃烧中和滴定法
GB/T 8704.1-2009 钒铁碳含量的测定红外线吸收法及气体容量法
GB/T 4701.8-2009 钛铁碳含量的测定红外线吸收法
GB/T 24224-2009 铬矿石硫含量的测定燃烧-中和滴定法、燃烧-碘酸钾滴定法和燃烧-红外线吸收法
GB/T 23140-2009 红外线灯泡
GB/T 24583.6-2009 钒氮合金硫含量的测定红外线吸收法
GB/T 24583.4-2009 钒氮合金碳含量的测定红外线吸收法
GB/T 24583.7-2009 钒氮合金氧含量的测定红外线吸收法
GB/T 7731.10-1988 钨铁化学分析方法红外线吸收法测定碳量
GB/T 25930-2010 红外线气体分析器试验方法
GB/T 25929-2010 红外线气体分析器技术条件
GB/T 13193-1991 水质总有机碳(TOC) 的测定非色散红外线吸收法

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1996年7月里的一天，对英国爱丁堡罗斯林（Roslin）研究所由伊恩·维尔穆特（I. Wilmut）①领导的科学研究小组全体成员来讲，是一个令人激动的日子。对全世界来说，也是值得庆贺的一天。因为在这一天，一只妊娠了148天的震惊世界的小羊来到了这个世界。这只羊的身世与众不同，它既无父亲，又无母亲，它是科学家们用“克隆技术”复制出来的一只小绵羊。经过几个月的精心呵护，这只身世不凡的小绵羊茁壮成长，并获得了一个动听的名字——多莉（Dolly）。
克隆是英文clone的音译，简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式，常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。
世界各大小媒体均对“克隆羊” 多莉产生的前前后后作了详尽的报道，并在全世界范围内引发了一场空前的“克隆技术”发展利弊讨论。到底是利，还是弊？大家各持己见，互不相让，可谓是“公说公有理，婆说婆有理”， 实在难说清楚孰是孰非。
不少人认为克隆技术发展将对整个人类社会，尤其是医学界和生物学界带来巨大的福音。而持反对意见的主要是那些社会伦理学家。他们认为克隆技术一旦推广，那将是人类道德的沦丧。他们担心，培植人类胚胎细胞的计划最终将导致大量复制人类。当人类的繁衍不是靠自然的交配而生育，却是靠高科技手段流水线作业式的定型复制，那么人类还能叫自然人类吗？地球又该用怎样的方式来接纳这批人类的复制品？
对于克隆问题十分关注的不只是科学家，普通百姓也加入了这场讨论之中。
如果有人利用个体克隆技术来克隆人，那会给人类带来无穷的灾难，这说是为什么许多国家的政府官员明令不准将动物的克隆技术用于人类。民众对克隆人的看法如何呢? 美国广播公司（ABC）曾做过一次民意测验，结果表明：87%的人反对进行人的克隆，82%的人认为克隆人不符合人类的传统伦理道德，93%的人反对复制自己，53%的人认为如果将人的克隆仅限于医学目的还是可以的。因此，我们也必须遵循人类的共同法则，反对将羊的克隆技术滥用于人类。
在我看来，在克隆技术的不被用来克隆人类本身，而造成社会秩序混乱的前提下，它的发展还是利大于弊的。
就医学界而言，现今全世界有成千上万的人因为失去自身的器官而十分痛苦，克隆技术对于这些人来说，无疑是一大福音。试想，一个从小失明的人能在成年后重见光明，一个因交通事故失去双手的人能重新“长”出一双手来……如果克隆的研究获得成功，白血病、帕金森病②、心脏病和癌症等疾病患者带来生的希望。而且这种治疗方法会最大程度地减少副作用的产生。
克隆技术的发展对生物学界也是有很大益处的。目前人类对自然界的各种生物乃至人类本身的了解还是十分有限的。如果能运用先进的克隆技术对某些生物进行研究，那么将大大提高研究的效率，从而加快生物界乃至人类社会发展的进程。
刀，可以用来杀人，也可以用来救人，关键看它掌握在什么人手中。“科学是一柄双刃剑”，善良的人们可以利用它来为人类服务，为人类造福，而邪恶的人们却能用它来危害人类的生存。任何科学技术的发展，都有利有弊，只要人类正确运用克隆技术，那么它一定会有益于人类。如果我们只看到它的弊端，而畏缩不前，那么人类社会就不会有发展，也不会有进步。我们不能因噎废食，因为那样只能使人类固步自封，这就是我们想看到的结果吗？我坚信，只要能正确对待克隆技术，那么人类一定会从中受益匪浅。
克隆一词是英文单词clone的音译，作为名词，c1one通常被意译为无性繁殖系。同一克隆内所有成员的遗传构成是完全相同的，例外仅见于有突变发生时。自然界早已存在天然植物、动物和微生物的克隆，例如：同卵双胞胎实际上就是一种克隆。然而，天然的哺乳动物克隆的发生率极低，成员数目太少（一般为两个），且缺乏目的性，所以很少能够被用来为人类造福，因此，人们开始探索用人工的方法来生产高等动物克隆。这样，克隆一词就开始被用作动词，指人工培育克隆动物这一动作。
目前，生产哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。克隆羊"多莉"，以及其后各国科学家培育的各种克隆动物，采用的都是细胞核移植技术。所谓细胞核移植，是指将不同发育时期的胚胎或成体动物的细胞核，经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵母细胞中，重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。与胚胎分割技术不同，细胞核移植技术，特别是细胞核连续移植技术可以产生无限个遗传相同的个体。由于细胞核移植是产生克隆动物的有效方法，故人们往往把它称为动物克隆技术。
采用细胞核移植技术克隆动物的设想，最初由汉斯·施佩曼在1938年提出，他称之为"奇异的实验"，即从发育到后期的胚胎（成熟或未成熟的胚胎均可）中取出细胞核，将其移植到一个卵子中。这一设想是现在克隆动物的基本途径。
从1952年起，科学家们首先采用青蛙开展细胞核移植克隆实验，先后获得了蝌蚪和成体蛙。1963年，我国童第周教授领导的科研组，首先以金鱼等为材料，研究了鱼类胚胎细胞核移植技术，获得成功。
哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡尔·伊尔门泽和彼得·霍佩用鼠胚胎细胞培育出发育正常的小鼠。1984年，施特恩·维拉德森用取自羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活产羊，其他人后来利用牛、猪、山羊、兔和猕猴等各种动物对他采用的实验方法进行了重复实验。1989年，维拉德森获得连续移核二代的克隆牛。1994年，尼尔·菲尔斯特用发育到至少有120个细胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年，在主要的哺乳动物中，胚胎细胞核移植都获得成功，包括冷冻和体外生产的胚胎；对胚胎干细胞或成体干细胞的核移植实验，也都做了尝试。但到1995年为止，成体动物已分化细胞核移植一直未能取得成功。克隆简介
自从 1997 年 2 月 23 日国外新闻媒介报导 ( 正式科学论文发表在 1997 年 2 月 27 日出版的《自然》杂志上 ) 苏格兰科学家利用体细胞培养克隆羊成功的消息后，在全世界引起了一阵冲击波，我国著名遗传学家吴昊教授称之为“克隆风暴”。对于一项科学成果，反响如此之广泛和强烈，从新闻界、科学界，到哲学、伦理界，再到政府部门和立法机构，一直到广大公众，无不对克隆技术表示关注。究竟何谓克隆，该项技术有何价值和意义，以及如何面对“克隆时代”，都成为人们讨论的焦点。
一、克隆的概念
众所周知，生物的繁衍是通过生殖完成的。生物的繁殖有两种方式：一种叫有性生殖，一种叫无性生殖。
有性生殖是通过两性生殖细胞 ( 精子和卵子 ) 的融合，并发育形成后代的生殖方式。无性生殖则不经过两性生殖细胞的结合，而是由生物体自身的分裂生殖或其体细胞生长发育形成个体。无性生殖多见于植物与某些动物 ( 如单细胞动物与低等动物 ) 。
克隆是英文“ clone ”的音译，来自希腊文 klon ， 原意为苗或嫩枝，指以无性生殖或营养生殖的一些植物。随着时间的推移和科学的发展，它的含义增加了许多内容，如一个细胞在体外培养下产生的一群细胞；由“亲本”序列产生的 DNA 序列等等。概言之， 克隆是指由一个细胞或个体，通过无性繁殖手段，获得遗传上相同的细胞群或个体群。
我国古典名著《西游记》里的孙悟空，只要拔撮毫毛吹口仙气，就能“变”出许多孙悟空。因为拔一撮毫毛必须带下一群细胞，这一群细胞就能培养出一群相同的孙大圣。这也归属于无性生殖。只不过孙大圣本领高强，能在瞬间“克隆”出千百个自己而已。简而言之，克隆就是无性生殖，就是“复制”、“翻版”。
二、植物的克隆
无性生殖 ( 克隆 ) 本来是一种低级的生殖方式。生物进化的层次越低，越有可能采取这种生殖方式，进化层次越高，则越不可能采取这种生殖方式。由于低级生物，如微生物，采取自行分裂的方法繁殖，分裂后子代与亲代的遗传物质完全一样，因此在这个意义上微生物没有“个体”，它们也没有死亡。虽然在严格的意义上，微生物的亲代与子代仍然会有若干差异，因为它们的外界营养环境仍然会有差异，但从高等动物的角度看，这种差异似乎太微不足道了。在这种差异可以不计的条件下，人们可以说，对微生物来说，它们是不死的。死亡是生物进化到较高阶段的产物。现在生物医学研究中用克隆技术在体外培养的正常细胞或癌细胞，也称为“永生细胞株”，意思也是说这些细胞是“不死的”。
生物医学研究进入微观层次，运用克隆技术来培养正常或异常细胞的永生细胞株，虽然是一件难度很大的工作，但已经在各国的科学界和医学界越来越得到重视。在农业上，人们早已用插枝、压条等方法，来繁殖适合于人类需要的植物。在畜牧业上，各国都在进行用克隆技术产生更多良种动物的研究。但从高等生物成体的体细胞中发育出一个成体，这是克隆技术的一个重大发展。
早在许多年前，美国康奈尔大学研究人员将成熟的胡萝卜高速搅拌，获得单个胡萝卜细胞，然后将这些单个细胞置于生长培养基中，培养出遗传上完全一样的胡萝卜。这个试验证实了植物细胞全能性学说。所谓植物细胞全能性学说是指植物体的每一个细胞，包括体细胞，都具有发育成完整个体的潜能。
植物细胞全能性学说在植物界已经得到广泛的证明。现在我们可以植物体的任何一种活的细胞、组织、器官，经过体外人工培养获得它的完整植株，并产生许多植物。这种技术被称为组织培养。它已用于工厂化生产花卉、作物 ( 如甘蔗 ) 的试管苗。
三、动物克隆的历程
关于动物的无性生殖研究，一直是科学家探索的课题。因为人类通过有性生殖的方法，选育家畜品种已有上千年的历史，结果是产生了一些优良的个体或群体。它们比一般的个体更能满足人们的需要和愿望。譬如，一头产奶量特别高的奶牛，一群毛产量多的绵羊，一匹得奖的赛马或一只优秀的警犬。可是，有性生殖的后代，其性能不一定都同亲代一样，有的甚至不如亲代。究其原因，因为卵子或精子只携带构成亲代的、任意一半的等位基因，而等位基因几乎可以有无限的组合，因而会产生不同的后代。兄弟、姊妹、兄妹、姊弟之间都有很大的差异，便是因为极难有完全相同的基因型。
所以通过有性生殖保持一种表现型是非常困难的。如果获得一种理想的表现型如产奶量高的奶牛，再通过无性生殖保持、扩大和繁殖这种表现型，即生产许多遗传上相同的个体，从经济角度讲显然是很有价值的。
⒈卵细胞培养成成体
1951 ～ 1959 年，我国著名细胞生物学家朱冼等，用直径 10 ～ 13um 的玻璃针刺激去卵膜的蟾蜍卵细胞，在世界上首次培养出 25 只蟾蜍成体，即没有父亲的癞蛤蟆。它们最长的可活 8 个月。
在上述试验中用的是生殖细胞。体细胞能否通过培养获得动物体呢？即植物细胞具有的全能性，动物细胞是否也具有？每个动物细胞，包括体细胞都具有该物种的全套基因是不容怀疑的，但从体细胞直接培养成动物成体至今尚未成功。为了证明动物细胞也具有全能性，生物学家进行了大量的细胞核移植试验。
⒉细胞核移植试验
1939 年，科学家首次在变形虫中进行核移植试验。他们将核移到同种去核变形虫中，结果重组的变形虫可生长，并繁殖后代。
1963 年起，我国著名生物学家童第周等进行了大量的鱼类核移植试验。其中 1980 年，他们将鲤鱼囊胚期细胞核作供体核，鲫鱼的未受精去核成熟卵细胞作受体质， 2.7% 的移核卵发育到成鱼。鲤鲫移核鱼的主要性状与鲤鱼相同，但脊椎骨的数目与鲫鱼相同，而侧鳞的数目介于这两种鱼之间。这种细胞工程鱼生长速度比鲤鱼快 22% ，现已在生产上大面积推广。
1966 年，科学家用两栖类非洲爪蟾进行核移植试验。他们将蝌蚪的肠细胞的细胞核移入去核的卵细胞中，结果有 1.5% 的重组细胞发育成体。他们的试验第一次证明了动物的体细胞也具有全能性，但在哺乳动物体细胞中尚未证明。
⒊用胚胎细胞克隆哺乳动物
1986 年，英国科学家用绵羊的 8 细胞胚胎细胞 ( 在 8 细胞胚胎之前的细胞才能表现全能性 ) 做供核细胞，羊的卵细胞做供质细胞，结果重组细胞能发育成羊成体，此后又相继用胚胎细胞克隆出牛、鼠、兔、猴等动物。应该指出的是，该试验并非复制雄性或雌性绵羊，而是复制它们的后代，因此试验还存在一定的不足或缺陷。
在我国，用胚胎细胞克隆哺乳动物， 80 年代末已克隆出免； 1991 年西北农业大学和江苏农学院克隆出羊； 1993 年中国科学院发育研究所与扬州大学农学院克隆出山羊； 1995 年华南师大和广西农业大学克隆出牛。此外，湖南医学院还克隆出鼠。但是，用胚胎细胞以外的体细胞克隆出哺乳动物，则是由英国科学家维尔穆特开创的。
四、“多莉”的诞生
“多莉”是世界上第一例用体细胞——乳腺上皮细胞，通过细胞核移植技术，在复杂的人工操作下，得到的一只小绵羊。其操作过程是这样的：
⒈从苏格兰黑脸母羊 ( 甲羊 ) 取出卵子，并把卵子的遗传物质吸去，成为只有细胞质的卵子。
⒉从妊娠后期 3 个月的母羊 ( 乙羊 ) 取出乳腺上皮细胞， 在体外传代培养 3 — 6 代，并用药物处理控制细胞发育使之处于休止期。这是非常关键的一步。然后取休止期的细胞作为供体细胞。
⒊将一个供体细胞导入上述卵子的透明带内腔。然后用电脉冲刺激，使供体细胞和卵子融合，形成重构卵。
⒋把重构卵移植到黑脸母羊 ( 羊丙 ) 的输卵管里，此前将丙羊的输卵管结扎，使胚胎不能进入子宫。丙羊起到活体培养胚胎的作用，称为中间受体。
⒌重构卵移入丙羊输卵管内 6 天后，从输卵管冲出胚胎， 挑选正常发育到桑椹期和囊胚期的胚胎。
⒍将 1 — 3 个桑椹胚或囊胚，移植到苏格兰黑脸羊 ( 丁羊 ) 的子宫内。胚胎移植到子宫后 , 继续发育 , 最后生出“多莉”。这只母羊称为“代母”。
此项用了约 434 个卵子 , 获得 277 个重构卵 , 移植到中间受体 6 天后，冲出 247 个胚胎 , 其中发育到桑椹胚和囊胚的 29 个 (11.7%) 。把 29 个胚胎移植给 13 只代母，最后生出 1 只“多莉” , 产羔率仅为 3.4% 。若以重构卵数计算 , 产羔率低于 4 ‰。可见这一技术有待于完善。另外需要说明的是，克隆绵羊技术并没有做到完全复制，去核卵细胞的细胞质也会含有少量遗传物质，它对胚胎发育也能起重要甚至是决定性的作用。生物的遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果。细胞质基因也是 DNA 片段 , 其载体主要是一些细胞器，如质体、线粒体等。 细胞质基因在一定程度上是独立的，一般不受核基因的干扰。与核基因相比尽管细胞核含有 99.9% 的遗传信息，但个体的性状表达仍然会受到卵细胞质的影响。因此，从理论上分析，“多莉”羊还不是完全复制品。由于“多莉”只是孤单的一个，所以有人认为，说“多莉”是一克隆动物，并不准确。虽然目前只获得 1 只“多莉”， 但它是令世人瞩目的重大科学成就。
五、克隆技术的意义及经济价值
波澜壮阔的人类历史在很大程度上是由技术推动发展的：金属制造和改良的农业使文明脱离了石器时代； 19 世纪的工业革命又导致了大机器和大城市的兴起；到了 20 世纪，物理学戴上了王冠。物理学家们劈开原子，揭示了相对论和量子理论的奇妙世界，还开发利用了小小的硅片。他们通过原子弹、晶体管、激光和微型集成电路改变了世界。现在，许多专家相信，人类已经做好了用新的科技发展浪潮迎接未来的准备。正如 1996 年诺贝尔奖获得者、美国赖斯大学的化学家罗伯特·柯尔所说：“现在是物理学和化学的世纪，但下世纪显然将是生物学的世纪。”许多科学家认为，以克隆绵羊“多莉”诞生为标志，生物学世纪已经提前到来。
克隆技术的突破，引起世人的震惊。人们担心的是人类的自我复制，而往往忽视了其他方面的应用和意义。其实，它在基础生命科学、医学、家业科学研究与生产中，具有重大的理论价值和广泛的应用前景，并存在着巨大的潜在经济效益。在未来的 5 ～ 20 年， 将逐步形成和引起一场世界范围内新的生物技术产业革命。
⒈在基础生命科学方面，由以往进行基因功能研究主要在小鼠等少数动物身上进行到现在在多种动物身上均可得到实现，这有利于更加清晰地揭示基因功能和生命的本质；提供研究哺乳动物细胞发育全能性及核质关系最有效的手段之一；还可以克隆各种濒危动物，如国宝大熊猫、金丝猴甚至白鳍豚等。
⒉在医学科学方面，可以为医学科学研究提供核基因型完全一致的实验动物，这有利于医学家研究目前尚未找到有效治疗方 法的疾病，并揭示发病机制；对其进行去分化机制的研究，有助于抗衰老及其机制的研究。
⒊在农业科学方面，可快速培育和扩繁抗病力强、生产性能高的优良动物；可以研究动物的发病机理，寻求新的有效治疗药物。
六、如何迎接“克隆时代”的挑战
克隆技术的成功，标志着“复制”哺乳动物的最后技术障碍已被突破。随之而来，在理论上复制人类已成为可能。所以，克隆技术不仅给我们带来了益处，也向人类提出了严峻的挑战。这一技术一旦应用于人类，将会对人类社会产生极其严重的后果。
⒈人类从有性生殖回到了无性生殖，无疑是一个巨大的倒退。
⒉“克隆人”没有父母，没有亲情，社会将会变得冷酷无情。
⒊“克隆人”成年后也有可能会通过有性繁殖来繁衍后代，不知不觉地就可能造成大量的近亲结婚，其后果是不堪设想的。
⒋从社会学的观点看，人类之所以能不断发展进步，是靠每个人的不断努力和奋斗，这种力量的来源除了个人的理想外，就是人们对社会、对家庭的义务，如果没有赡养老人和抚育下一代的义务，这种力量就会大大地减少，对整个社会的发展也是不利的。
⒌科学家的“复制品”不一定能成为科学家。人的成才除了先天的原因外，后天因素也起着重要的作用。如果这些“复制品”都背上科学家的“包袱”，而不努力学习，社会岂不倒退了吗？再者，如果有人为了报复社会，大量地克隆弱智人，社会将怎么办？如果有人疯狂地“复制”像希特勒那样的狂人，加以后天的“培养”，更让人毛骨耸然……
从克隆绵羊的诞生，使我们想起了 1905 年科学巨匠爱因斯坦提出的能量关系式，预示了原子核内蕴藏着巨大的能量，他万万没有想到这一理论成为了制造原子弹的重要理论。如果克隆技术应用于人类，将是生物界的一个大倒退。因此，我们认为，科学家进行科学研究是无罪的，问题是怎样应用它。
我们应该“扬长避短”，积极利用克隆技术对人类有益的一面，造福于人类。同时，各国政府应加强立法，加强监管，禁止将克隆技术应用于人类，这样才能避免人间悲剧的发生。
总之，一次新的技术的产生与成熟，必将会带来新的挑战与问题。随着道德法律的完善，人们终将使之得到良好的应用。

克隆技术在不断进步，例如“克隆牛”“克隆鼠”“克隆猴”等研究相继取得巨大成功。但是对于克隆技术一直以来都颇有争议。任何科学技术的发展，都有利有弊关键在于我们要正确运用它。
关键词：克隆（clone）技术、发展进步、道德伦理
1996年7月里的一天，对英国爱丁堡罗斯林（Roslin）研究所由伊恩·维尔穆特（I. Wilmut）①领导的科学研究小组全体成员来讲，是一个令人激动的日子。对全世界来说，也是值得庆贺的一天。因为在这一天，一只妊娠了148天的震惊世界的小羊来到了这个世界。这只羊的身世与众不同，它既无父亲，又无母亲，它是科学家们用“克隆技术”复制出来的一只小绵羊。经过几个月的精心呵护，这只身世不凡的小绵羊茁壮成长，并获得了一个动听的名字——多莉（Dolly）。
克隆是英文clone的音译，简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式，常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。
世界各大小媒体均对“克隆羊” 多莉产生的前前后后作了详尽的报道，并在全世界范围内引发了一场空前的“克隆技术”发展利弊讨论。到底是利，还是弊？大家各持己见，互不相让，可谓是“公说公有理，婆说婆有理”，实在难说清楚孰是孰非。
不少人认为克隆技术发展将对整个人类社会，尤其是医学界和生物学界带来巨大的福音。而持反对意见的主要是那些社会伦理学家。他们认为克隆技术一旦推广，那将是人类道德的沦丧。他们担心，培植人类胚胎细胞的计划最终将导致大量复制人类。当人类的繁衍不是靠自然的交配而生育，却是靠高科技手段流水线作业式的定型复制，那么人类还能叫自然人类吗？地球又该用怎样的方式来接纳这批人类的复制品？
对于克隆问题十分关注的不只是科学家，普通百姓也加入了这场讨论之中。
反方:如果有人利用个体克隆技术来克隆人，那会给人类带来无穷的灾难，这说是为什么许多国家的政府官员明令不准将动物的克隆技术用于人类。民众对克隆人的看法如何呢? 美国广播公司（ABC）曾做过一次民意测验，结果表明：87%的人反对进行人的克隆，82%的人认为克隆人不符合人类的传统伦理道德，93%的人反对复制自己，53%的人认为如果将人的克隆仅限于医学目的还是可以的。因此，我们也必须遵循人类的共同法则，反对将羊的克隆技术滥用于人类。
在我看来，在克隆技术的不被用来克隆人类本身，而造成社会秩序混乱的前提下，它的发展还是利大于弊的。
正方: 就医学界而言，现今全世界有成千上万的人因为失去自身的器官而十分痛苦，克隆技术对于这些人来说，无疑是一大福音。试想，一个从小失明的人能在成年后重见光明，一个因交通事故失去双手的人能重新“长”出一双手来……如果克隆的研究获得成功，白血病、帕金森病②、心脏病和癌症等疾病患者带来生的希望。而且这种治疗方法会最大程度地减少副作用的产生。
克隆技术的发展对生物学界也是有很大益处的。目前人类对自然界的各种生物乃至人类本身的了解还是十分有限的。如果能运用先进的克隆技术对某些生物进行研究，那么将大大提高研究的效率，从而加快生物界乃至人类社会发展的进程。
白:
刀，可以用来杀人，也可以用来救人，关键看它掌握在什么人手中。“科学是一柄双刃剑”，善良的人们可以利用它来为人类服务，为人类造福，而邪恶的人们却能用它来危害人类的生存。任何科学技术的发展，都有利有弊，只要人类正确运用克隆技术，那么它一定会有益于人类。如果我们只看到它的弊端，而畏缩不前，那么人类社会就不会有发展，也不会有进步。我们不能因噎废食，因为那样只能使人类固步自封，这就是我们想看到的结果吗？我坚信，只要能正确对待克隆技术，那么人类一定会从中受益匪浅。

㈧ 关于克隆的资料

关于克隆的资料
克隆是英文clone的音译，简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式，常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。
克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。

克隆技术不需要雌雄交配，不需要精子和卵子的结合，只需从动物身上提取一个单细胞，用人工的方法将其培养成胚胎，再将胚胎植入雌性动物体内，就可孕育出新的个体。这种以单细胞培养出来的克隆动物，具有与单细胞供体完全相同的特征，是单细胞供体的“复制品”。英国英格兰科学家和美国俄勒冈科学家先后培养出了“克隆羊”和“克隆猴”。克隆技术的成功，被人们称为“历史性的事件，科学的创举”。有人甚至认为，克隆技术可以同当年原子弹的问世相提并论。

克隆技术可以用来生产“克隆人”，可以用来“复制”人，因而引起了全世界的广泛关注。对人类来说，克隆技术是悲是喜，是祸是福？唯物辩证法认为，世界上的任何事物都是矛盾的统一体，都是一分为二的。克隆技术也是这样。如果克隆技术被用于“复制”像希特勒之类的战争狂人，那会给人类社会带来什么呢？即使是用于“复制”普通的人，也会带来一系列的伦理道德问题。如果把克隆技术应用于畜牧业生产，将会使优良牲畜品种的培育与繁殖发生根本性的变革。若将克隆技术用于基因治疗的研究，就极有可能攻克那些危及人类生命健康的癌症、艾滋病等顽疾。克隆技术犹如原子能技术，是一把双刃剑，剑柄掌握在人类手中。人类应该采取联合行动，避免“克隆人”的出现，使克隆技术造福于人类社会。

克隆技术研究现状
一、克隆的早期研究
克隆一词是英文单词clone的音译，作为名词，c1one通常被意译为无性繁殖系。同一克隆内所有成员的遗传构成是完全相同的，例外仅见于有突变发生时。自然界早已存在天然植物、动物和微生物的克隆，例如：同卵双胞胎实际上就是一种克隆。然而，天然的哺乳动物克隆的发生率极低，成员数目太少（一般为两个），且缺乏目的性，所以很少能够被用来为人类造福，因此，人们开始探索用人工的方法来生产高等动物克隆。这样，克隆一词就开始被用作动词，指人工培育克隆动物这一动作。

目前，生产哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。克隆羊“多莉”，以及其后各国科学家培育的各种克隆动物，采用的都是细胞核移植技术。所谓细胞核移植，是指将不同发育时期的胚胎或成体动物的细胞核，经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵母细胞中，重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。与胚胎分割技术不同，细胞核移植技术，特别是细胞核连续移植技术可以产生无限个遗传相同的个体。由于细胞核移植是产生克隆动物的有效方法，故人们往往把它称为动物克隆技术。

采用细胞核移植技术克隆动物的设想，最初由汉斯·施佩曼在1938年提出，他称之为“奇异的实验”，即从发育到后期的胚胎（成熟或未成熟的胚胎均可）中取出细胞核，将其移植到一个卵子中。这一设想是现在克隆动物的基本途径。

从1952年起，科学家们首先采用青蛙开展细胞核移植克隆实验，先后获得了蝌蚪和成体蛙。1963年，我国童第周教授领导的科研组，首先以金鱼等为材料，研究了鱼类胚胎细胞核移植技术，获得成功。

哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡尔·伊尔门泽和彼得·霍佩用鼠胚胎细胞培育出发育正常的小鼠。1984年，施特恩·维拉德森用取自羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活产羊，其他人后来利用牛、猪、山羊、兔和猕猴等各种动物对他采用的实验方法进行了重复实验。1989年，维拉德森获得连续移核二代的克隆牛。1994年，尼尔·菲尔斯特用发育到至少有120个细胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年，在主要的哺乳动物中，胚胎细胞核移植都获得成功，包括冷冻和体外生产的胚胎；对胚胎干细胞或成体干细胞的核移植实验，也都做了尝试。但到1995年为止，成体动物已分化细胞核移植一直未能取得成功。

二、克隆羊“多莉”的意义和引起的反响
以上事实说明，在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊“多莉”培育成功之前，胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上，“多莉”的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但这并不能减低“多莉”的重大意义，因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着：在理论上证明了，同植物细胞一样，分化了的动物细胞核也具有全能性，在分化过程中细胞核中的遗传物质没有不可逆变化；在实践上证明了，利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的，将有无数相同的细胞可用来作为供体进行核移植，并且在与卵细胞相融合前可对这些供体细胞进行一系列复杂的遗传操作，从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法。

在理论上，利用同样方法，人可以复制“克隆人”，这意味着以往科幻小说中的独裁狂人克隆自己的想法是完全可以实现的。因此，“多莉”的诞生在世界各国科学界、政界乃至宗教界都引起了强烈反响，并引发了一场由克隆人所衍生的道德问题的讨论。各国政府有关人士、民间纷纷作出反应：克隆人类有悖于伦理道德。尽管如此，克隆技术的巨大理论意义和实用价值促使科学家们加快了研究的步伐，从而使动物克隆技术的研究与开发进入一个高潮。

三、近3年来克隆研究的重要成果
克隆羊“多莉”的诞生在全世界掀起了克隆研究热潮，随后，有关克隆动物的报道接连不断。1997年3月，即“多莉”诞生后1个月，美国、中国台湾和澳大利亚科学家分别发表了他们成功克隆猴子、猪和牛的消息。不过，他们都是采用胚胎细胞进行克隆，其意义不能与“多莉”相比。同年7月，罗斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造过的胎儿成纤维细胞克隆出世界上第一头带有人类基因的转基因绵羊“波莉”（Polly）。这一成果显示了克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。

1998年7月，美国夏威夷大学Wakayama等报道，由小鼠卵丘细胞克隆了27只成活小鼠，其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代，这是继“多莉”以后的第二批哺乳动物体细胞核移植后代。此外，Wakayama等人采用了与“多莉”不同的、新的、相对简单的且成功率较高的克隆技术，这一技术以该大学所在地而命名为“檀香山技术”。

此后，美国、法国、荷兰和韩国等国科学家也相继报道了体细胞克隆牛成功的消息；日本科学家的研究热情尤为惊人，1998年7月至1999年4月，东京农业大学、近畿大学、家畜改良事业团、地方（石川县、大分县和鹿儿岛县等）家畜试验场以及民间企业（如日本最大的奶商品公司雪印乳业等）纷纷报道了，他们采用牛耳部、臀部肌肉、卵丘细胞以及初乳中提取的乳腺细胞克隆牛的成果。至1999年底，全世界已有6种类型细胞——胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管／子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细胞的体细胞克隆后代成功诞生。

2000年6月，中国西北农林科技大学利用成年山羊体细胞克隆出两只“克隆羊”，但其中一只因呼吸系统发育不良而早夭。据介绍，所采用的克隆技术为该研究组自己研究所得，与克隆“多莉”的技术完全不同，这表明我国科学家也掌握了体细胞克隆的尖端技术。

在不同种间进行细胞核移植实验也取得了一些可喜成果，1998年1月，美国威斯康星一麦迪逊大学的科学家们以牛的卵子为受体，成功克隆出猪、牛、羊、鼠和猕猴五种哺乳动物的胚胎，这一研究结果表明，某个物种的未受精卵可以同取自多种动物的成熟细胞核相结合。虽然这些胚胎都流产了，但它对异种克隆的可能性作了有益的尝试。1999年，美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎；我国科学家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎，这些成果说明克隆技术有可能成为保护和拯救濒危动物的一条新途径。

四、克隆技术的应用前景
克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：（1）培育优良畜种和生产实验动物；（2）生产转基因动物；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；（4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。以下就生产转基因动物和胚胎干细胞作简要说明。

转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一，转基因动物可作为医用器官移植的供体、作为生物反应器，以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型等。但目前转基因动物的实际应用并不多，除单一基因修饰的转基因小鼠医学模型较早得到应用外，转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长，已进行了10多年，但目前在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验，5～6个药品进入2期临床试验；而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵，以及转基因动物有性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良胜状，是制约当今转基因动物实用化进程的主要原因。

体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命，动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移，可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率。同时，采用转基因体细胞系，可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。在核移植前，先把目的外源基因和标记基因（如LagZ基因和新霉素抗生基因）的融合基因导入培养的体细胞中，再通过标记基因的表现来筛选转基因阳性细胞及其克隆，然后把此阳性细胞的核移植到去核卵母细胞中，最后生产出的动物在理论上应是100％的阳性转基因动物。采用此法，Schnieke等（Bio Report，1997）已成功获得6只转基因绵羊，其中3只带有人凝血因子IX基因和标记基因（新霉素抗性基因），3只带有标记基因，目的外源基因整合率高达50％。Cibelli（Science，1997）同样利用核移植法获得3头转基因牛，证实了该法的有效性。由此可以看出，当今动物克隆技术最重要的应用方向之一，就是高附加值转基因克隆动物的研究开发。

胚胎干细胞（ES）是具有形成所有成年细胞类型潜力的全能干细胞。科学家们一直试图诱导各种干细胞定向分化为特定的组织类型，来替代那些受损的体内组织，比如把产生胰岛素的细胞植入糖尿病患者体内。科学家们已经能够使猪ES细胞转变为跳动的心肌细胞，使人ES细胞生成神经细胞和间充质细胞和使小鼠ES细胞分化为内胚层细胞。这些结果为细胞和组织替代疗法开辟了道路。目前，科学家已成功分离到人ES细胞（Thomson等1998，Science），而体细胞克隆技术为生产患者自身的ES细胞提供了可能。把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚，把重组胚体外培养到囊胚，然后从囊胚内分离出ES细胞，获得的ES细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞，肌肉细胞和血细胞），用于替代疗法。这种核移植法的最终目的是用于干细胞治疗，而非得到克隆个体，科学家们称之为“治疗克隆”。

克隆技术在基础研究中的应用也是很有意义的，它为研究配子和胚胎发生，细胞和组织分化，基因表达调控，核质互作等机理提供了工具。

五、克隆技术存在的问题
尽管克隆技术有着广泛的应用前景，但离产业化尚有很大距离。因为作为一个新兴的研究领域，克隆技术在理论和技术上都还很不成熟，在理论上，分化的体细胞克隆对遗传物质重编（细胞核内所有或大部分基因关闭，细胞重新恢复全能性的过程）的机理还不清楚；克隆动物是否会记住供体细胞的年龄，克隆动物的连续后代是否会累积突变基因，以及在克隆过程中胞质线粒体所起的遗传作用等问题还没有解决。

在实践中，克隆动物的成功率还很低，维尔穆特研究组在培育“多莉“的实验中，融合了277枚移植核的卵细胞，仅获得了“多莉”这一只成活羔羊，成功率只有0.36％，同时进行的胎儿成纤维细胞和胚胎细胞的克隆实验的成功率也分别只有1.7％和1.1％，即使是使用“檀香山”技术，以分化程度较低的卵丘细胞为核供体，其成功率也只有百分之几。

此外，生出的部分个体表现出生理或免疫缺限。以克隆牛为例，日本、法国等国培育的许多克隆牛在降生后两个月内死去；到2000年2月，日本全国已共有121头体细胞克隆牛诞生，但存活的只有64头。观察结果表明，部分犊牛胎盘功能不完善，其血液中含氧量及生长因子的浓度都低于正常水平；有些牛犊的胸腺、脾和淋巴腺未得到正常发育；克隆动物胎儿普遍存在比一般动物发育快的倾向，这些都可能是死亡的原因。

即使是正常发育的“多莉”，也被发现有早衰迹象。染色体的未端被称为端粒，它决定着细胞能够分裂的次数：每一次分裂端粒都会缩短，而当端粒耗尽后细胞就失去了分裂能力。1998年，科学家发现“多莉”的细胞端粒比正常的要短，即其细胞处于更衰老的状态。当时认为，这可能是用成年绵羊的细胞克隆“多莉”造成的，使其细胞具有成年细胞的印记，但这一解释目前受到了挑战，美国马萨诸塞州的医生罗伯特·兰扎等用培养的衰老细胞克隆牛，得到6头小牛，出生5～10个月后发现这些克隆牛的端粒比普通同龄小牛要长，有的甚至比普通新生小牛的端粒还长。现在还不清楚这一现象的原因，也不清楚为何与“多莉“的情况有巨大差别。但这一实验说明，在一些情况下克隆过程能改变成熟细胞的分子钟，使其“恢复青春”，关于这种变化对克隆动物寿命的影响，还有待于进一步观察。

除了以上的理论和技术障碍外，克隆技术（尤其是在人胚胎方面的应用）对伦理道德的冲击和公众对此的强烈反应也限制了克隆技术的应用。但几年来克隆技术的发展表明，世界各科技大国都不甘落后，谁也没有放弃克隆技术研究。这一点上英国政府的态度非常具有代表性，在1997年2月底宣布中止对“多莉”研究小组投资后不到1个月，英国科技委员会就对克隆技术发表专题报告，表明英国政府将重新考虑这一决定，认为盲目禁止这方面的研究并不是明智之举，关键在于建立一定的规范利用它为人类造福。
回答者：督☆督 - 试用期 一级 3-7 20:59

一、克隆的概念
众所周知，生物的繁衍是通过生殖完成的。生物的繁殖有两种方式：一种叫有性生殖，一种叫无性生殖。
有性生殖是通过两性生殖细胞 ( 精子和卵子 ) 的融合，并发育形成后代的生殖方式。无性生殖则不经过两性生殖细胞的结合，而是由生物体自身的分裂生殖或其体细胞生长发育形成个体。无性生殖多见于植物与某些动物 ( 如单细胞动物与低等动物 ) 。
克隆是英文“ clone ”的音译，来自希腊文 klon ， 原意为苗或嫩枝，指以无性生殖或营养生殖的一些植物。随着时间的推移和科学的发展，它的含义增加了许多内容，如一个细胞在体外培养下产生的一群细胞；由“亲本”序列产生的 DNA 序列等等。概言之， 克隆是指由一个细胞或个体，通过无性繁殖手段，获得遗传上相同的细胞群或个体群。
我国古典名著《西游记》里的孙悟空，只要拔撮毫毛吹口仙气，就能“变”出许多孙悟空。因为拔一撮毫毛必须带下一群细胞，这一群细胞就能培养出一群相同的孙大圣。这也归属于无性生殖。只不过孙大圣本领高强，能在瞬间“克隆”出千百个自己而已。简而言之，克隆就是无性生殖，就是“复制”、“翻版”。
二、植物的克隆
无性生殖 ( 克隆 ) 本来是一种低级的生殖方式。生物进化的层次越低，越有可能采取这种生殖方式，进化层次越高，则越不可能采取这种生殖方式。由于低级生物，如微生物，采取自行分裂的方法繁殖，分裂后子代与亲代的遗传物质完全一样，因此在这个意义上微生物没有“个体”，它们也没有死亡。虽然在严格的意义上，微生物的亲代与子代仍然会有若干差异，因为它们的外界营养环境仍然会有差异，但从高等动物的角度看，这种差异似乎太微不足道了。在这种差异可以不计的条件下，人们可以说，对微生物来说，它们是不死的。死亡是生物进化到较高阶段的产物。现在生物医学研究中用克隆技术在体外培养的正常细胞或癌细胞，也称为“永生细胞株”，意思也是说这些细胞是“不死的”。
生物医学研究进入微观层次，运用克隆技术来培养正常或异常细胞的永生细胞株，虽然是一件难度很大的工作，但已经在各国的科学界和医学界越来越得到重视。在农业上，人们早已用插枝、压条等方法，来繁殖适合于人类需要的植物。在畜牧业上，各国都在进行用克隆技术产生更多良种动物的研究。但从高等生物成体的体细胞中发育出一个成体，这是克隆技术的一个重大发展。
早在许多年前，美国康奈尔大学研究人员将成熟的胡萝卜高速搅拌，获得单个胡萝卜细胞，然后将这些单个细胞置于生长培养基中，培养出遗传上完全一样的胡萝卜。这个试验证实了植物细胞全能性学说。所谓植物细胞全能性学说是指植物体的每一个细胞，包括体细胞，都具有发育成完整个体的潜能。
植物细胞全能性学说在植物界已经得到广泛的证明。现在我们可以植物体的任何一种活的细胞、组织、器官，经过体外人工培养获得它的完整植株，并产生许多植物。这种技术被称为组织培养。它已用于工厂化生产花卉、作物 ( 如甘蔗 ) 的试管苗。
三、动物克隆的历程
关于动物的无性生殖研究，一直是科学家探索的课题。因为人类通过有性生殖的方法，选育家畜品种已有上千年的历史，结果是产生了一些优良的个体或群体。它们比一般的个体更能满足人们的需要和愿望。譬如，一头产奶量特别高的奶牛，一群毛产量多的绵羊，一匹得奖的赛马或一只优秀的警犬。可是，有性生殖的后代，其性能不一定都同亲代一样，有的甚至不如亲代。究其原因，因为卵子或精子只携带构成亲代的、任意一半的等位基因，而等位基因几乎可以有无限的组合，因而会产生不同的后代。兄弟、姊妹、兄妹、姊弟之间都有很大的差异，便是因为极难有完全相同的基因型。
所以通过有性生殖保持一种表现型是非常困难的。如果获得一种理想的表现型如产奶量高的奶牛，再通过无性生殖保持、扩大和繁殖这种表现型，即生产许多遗传上相同的个体，从经济角度讲显然是很有价值的。
⒈卵细胞培养成成体
1951 ～ 1959 年，我国著名细胞生物学家朱冼等，用直径 10 ～ 13um 的玻璃针刺激去卵膜的蟾蜍卵细胞，在世界上首次培养出 25 只蟾蜍成体，即没有父亲的癞蛤蟆。它们最长的可活 8 个月。
在上述试验中用的是生殖细胞。体细胞能否通过培养获得动物体呢？即植物细胞具有的全能性，动物细胞是否也具有？每个动物细胞，包括体细胞都具有该物种的全套基因是不容怀疑的，但从体细胞直接培养成动物成体至今尚未成功。为了证明动物细胞也具有全能性，生物学家进行了大量的细胞核移植试验。
⒉细胞核移植试验
1939 年，科学家首次在变形虫中进行核移植试验。他们将核移到同种去核变形虫中，结果重组的变形虫可生长，并繁殖后代。
1963 年起，我国著名生物学家童第周等进行了大量的鱼类核移植试验。其中 1980 年，他们将鲤鱼囊胚期细胞核作供体核，鲫鱼的未受精去核成熟卵细胞作受体质， 2.7% 的移核卵发育到成鱼。鲤鲫移核鱼的主要性状与鲤鱼相同，但脊椎骨的数目与鲫鱼相同，而侧鳞的数目介于这两种鱼之间。这种细胞工程鱼生长速度比鲤鱼快 22% ，现已在生产上大面积推广。
1966 年，科学家用两栖类非洲爪蟾进行核移植试验。他们将蝌蚪的肠细胞的细胞核移入去核的卵细胞中，结果有 1.5% 的重组细胞发育成体。他们的试验第一次证明了动物的体细胞也具有全能性，但在哺乳动物体细胞中尚未证明。
⒊用胚胎细胞克隆哺乳动物
1986 年，英国科学家用绵羊的 8 细胞胚胎细胞 ( 在 8 细胞胚胎之前的细胞才能表现全能性 ) 做供核细胞，羊的卵细胞做供质细胞，结果重组细胞能发育成羊成体，此后又相继用胚胎细胞克隆出牛、鼠、兔、猴等动物。应该指出的是，该试验并非复制雄性或雌性绵羊，而是复制它们的后代，因此试验还存在一定的不足或缺陷。
在我国，用胚胎细胞克隆哺乳动物， 80 年代末已克隆出免； 1991 年西北农业大学和江苏农学院克隆出羊； 1993 年中国科学院发育研究所与扬州大学农学院克隆出山羊； 1995 年华南师大和广西农业大学克隆出牛。此外，湖南医学院还克隆出鼠。但是，用胚胎细胞以外的体细胞克隆出哺乳动物，则是由英国科学家维尔穆特开创的。
四、“多莉”的诞生
“多莉”是世界上第一例用体细胞——乳腺上皮细胞，通过细胞核移植技术，在复杂的人工操作下，得到的一只小绵羊。其操作过程是这样的：
⒈从苏格兰黑脸母羊 ( 甲羊 ) 取出卵子，并把卵子的遗传物质吸去，成为只有细胞质的卵子。
⒉从妊娠后期 3 个月的母羊 ( 乙羊 ) 取出乳腺上皮细胞， 在体外传代培养 3 — 6 代，并用药物处理控制细胞发育使之处于休止期。这是非常关键的一步。然后取休止期的细胞作为供体细胞。
⒊将一个供体细胞导入上述卵子的透明带内腔。然后用电脉冲刺激，使供体细胞和卵子融合，形成重构卵。
⒋把重构卵移植到黑脸母羊 ( 羊丙 ) 的输卵管里，此前将丙羊的输卵管结扎，使胚胎不能进入子宫。丙羊起到活体培养胚胎的作用，称为中间受体。
⒌重构卵移入丙羊输卵管内 6 天后，从输卵管冲出胚胎， 挑选正常发育到桑椹期和囊胚期的胚胎。
⒍将 1 — 3 个桑椹胚或囊胚，移植到苏格兰黑脸羊 ( 丁羊 ) 的子宫内。胚胎移植到子宫后 , 继续发育 , 最后生出“多莉”。这只母羊称为“代母”。
此项用了约 434 个卵子 , 获得 277 个重构卵 , 移植到中间受体 6 天后，冲出 247 个胚胎 , 其中发育到桑椹胚和囊胚的 29 个 (11.7%) 。把 29 个胚胎移植给 13 只代母，最后生出 1 只“多莉” , 产羔率仅为 3.4% 。若以重构卵数计算 , 产羔率低于 4 ‰。可见这一技术有待于完善。另外需要说明的是，克隆绵羊技术并没有做到完全复制，去核卵细胞的细胞质也会含有少量遗传物质，它对胚胎发育也能起重要甚至是决定性的作用。生物的遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果。细胞质基因也是 DNA 片段 , 其载体主要是一些细胞器，如质体、线粒体等。 细胞质基因在一定程度上是独立的，一般不受核基因的干扰。与核基因相比尽管细胞核含有 99.9% 的遗传信息，但个体的性状表达仍然会受到卵细胞质的影响。因此，从理论上分析，“多莉”羊还不是完全复制品。由于“多莉”只是孤单的一个，所以有人认为，说“多莉”是一克隆动物，并不准确。虽然目前只获得 1 只“多莉”， 但它是令世人瞩目的重大科学成就。
五、克隆技术的意义及经济价值
波澜壮阔的人类历史在很大程度上是由技术推动发展的：金属制造和改良的农业使文明脱离了石器时代； 19 世纪的工业革命又导致了大机器和大城市的兴起；到了 20 世纪，物理学戴上了王冠。物理学家们劈开原子，揭示了相对论和量子理论的奇妙世界，还开发利用了小小的硅片。他们通过原子弹、晶体管、激光和微型集成电路改变了世界。现在，许多专家相信，人类已经做好了用新的科技发展浪潮迎接未来的准备。正如 1996 年诺贝尔奖获得者、美国赖斯大学的化学家罗伯特·柯尔所说：“现在是物理学和化学的世纪，但下世纪显然将是生物学的世纪。”许多科学家认为，以克隆绵羊“多莉”诞生为标志，生物学世纪已经提前到来。
克隆技术的突破，引起世人的震惊。人们担心的是人类的自我复制，而往往忽视了其他方面的应用和意义。其实，它在基础生命科学、医学、家业科学研究与生产中，具有重大的理论价值和广泛的应用前景，并存在着巨大的潜在经济效益。在未来的 5 ～ 20 年， 将逐步形成和引起一场世界范围内新的生物技术产业革命。
⒈在基础生命科学方面，由以往进行基因功能研究主要在小鼠等少数动物身上进行到现在在多种动物身上均可得到实现，这有利于更加清晰地揭示基因功能和生命的本质；提供研究哺乳动物细胞发育全能性及核质关系最有效的手段之一；还可以克隆各种濒危动物，如国宝大熊猫、金丝猴甚至白鳍豚等。
⒉在医学科学方面，可以为医学科学研究提供核基因型完全一致的实验动物，这有利于医学家研究目前尚未找到有效治疗方 法的疾病，并揭示发病机制；对其进行去分化机制的研究，有助于抗衰老及其机制的研究。
⒊在农业科学方面，可快速培育和扩繁抗病力强、生产性能高的优良动物；可以研究动物的发病机理，寻求新的有效治疗药物。
六、如何迎接“克隆时代”的挑战
克隆技术的成功，标志着“复制”哺乳动物的最后技术障碍已被突破。随之而来，在理论上复制人类已成为可能。所以，克隆技术不仅给我们带来了益处，也向人类提出了严峻的挑战。这一技术一旦应用于人类，将会对人类社会产生极其严重的后果。
⒈人类从有性生殖回到了无性生殖，