2025年大學(xué)《科學(xué)史》專業(yè)題庫——改變世界的電子技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、請解釋以下科學(xué)史名詞：1.法拉第圓盤2.“電子管之父”的稱號及其主要貢獻(xiàn)3.“硅谷”的形成與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的興起二、簡述麥克斯韋方程組的提出在科學(xué)史上的重大意義，并分析其在改變世界的過程中所起到的關(guān)鍵作用。三、20世紀(jì)初，愛迪生與特斯拉在交流電與直流電系統(tǒng)上存在顯著的技術(shù)競爭。請簡述這場競爭的主要焦點、雙方的技術(shù)路線及其背后的科學(xué)依據(jù)，并分析社會和經(jīng)濟(jì)因素是如何影響這場技術(shù)決戰(zhàn)的走向的。四、晶體管的發(fā)明被普遍認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的科技成就之一，常被稱為“電子技術(shù)的革命”。請從科學(xué)原理突破、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用拓展以及社會文化影響三個層面，論述晶體管發(fā)明的歷史必然性與偶然性。五、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史充滿了科學(xué)探索、技術(shù)攻關(guān)與商業(yè)博弈。請選擇半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個關(guān)鍵時期（例如晶體管發(fā)明后到集成電路出現(xiàn)前，或集成電路之后到個人計算機(jī)時代），分析該時期內(nèi)科學(xué)研究的推動作用、技術(shù)集群的形成過程以及政府政策、市場環(huán)境等因素是如何相互作用，共同塑造產(chǎn)業(yè)格局的。六、互聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展不僅是技術(shù)進(jìn)步的故事，更是冷戰(zhàn)背景下國際政治、科學(xué)合作與商業(yè)創(chuàng)新共同作用的產(chǎn)物。請結(jié)合具體史實，論述冷戰(zhàn)因素在互聯(lián)網(wǎng)誕生和早期發(fā)展中的復(fù)雜影響。七、回顧電子技術(shù)從真空管時代到集成電路、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展歷程，技術(shù)進(jìn)步帶來了計算能力的指數(shù)級增長。請?zhí)接戇@一過程對人類社會結(jié)構(gòu)、生活方式、信息傳播乃至文化形態(tài)產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響，并思考伴隨技術(shù)發(fā)展所出現(xiàn)的新倫理挑戰(zhàn)。試卷答案一、1.法拉第圓盤：法拉第于1831年發(fā)明的一種簡單的發(fā)電機(jī)，由一個銅盤旋轉(zhuǎn)于磁鐵之間產(chǎn)生電流，是第一個能夠持續(xù)產(chǎn)生交流電的裝置，驗證了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，為發(fā)電技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。2.“電子管之父”的稱號及其主要貢獻(xiàn)：該稱號通常授予李·德富雷斯特。其主要貢獻(xiàn)是發(fā)明了三極真空管，實現(xiàn)了對音頻信號的放大，被稱為“放大器之父”，這一發(fā)明是無線電、電視和早期計算機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，標(biāo)志著電子時代的開啟。3.“硅谷”的形成與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的興起：硅谷的形成得益于斯坦福大學(xué)等高校的科研力量、人才聚集，以及早期風(fēng)險投資的介入。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的興起以晶體管的發(fā)明為起點，德州儀器和仙童半導(dǎo)體等公司的建立促進(jìn)了技術(shù)的商業(yè)化，形成了以硅谷為核心的世界級產(chǎn)業(yè)集群。二、麥克斯韋方程組的提出是科學(xué)史上的里程碑，它統(tǒng)一了電、磁、光現(xiàn)象，預(yù)言了電磁波的存在。其重大意義在于：首先，它構(gòu)建了經(jīng)典電磁學(xué)的完整理論體系，是物理學(xué)的重大理論突破；其次，它揭示了光是一種電磁波，深化了對光本性的認(rèn)識；最后，它為無線電技術(shù)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)，電磁波的實用化徹底改變了人類的通訊方式，推動了信息時代的到來。其關(guān)鍵作用體現(xiàn)在將電學(xué)與光學(xué)聯(lián)系起來，并為無線通訊等應(yīng)用提供了原理支撐。三、技術(shù)焦點：交流電（AC）與直流電（DC）在傳輸效率、發(fā)電與用電設(shè)備成本、應(yīng)用范圍上的優(yōu)劣。交流電可利用變壓器方便地改變電壓，長距離傳輸損耗小，更適合工業(yè)和民用電網(wǎng)；直流電早期應(yīng)用廣泛，但長距離傳輸效率低且不易改變電壓。科學(xué)依據(jù)：交流電系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理，利用變壓器工作；直流電系統(tǒng)則依賴于電化學(xué)（電池）或早期發(fā)電機(jī)的設(shè)計。競爭走向：社會和經(jīng)濟(jì)因素影響顯著。愛迪生利用其強(qiáng)大的財力和已有的直流電基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)勢，通過演示（如電椅示眾）和游說貶低交流電的安全性。然而，交流電在長距離輸電和工業(yè)應(yīng)用上的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，加上特斯拉及其支持者的積極推廣和技術(shù)展示，以及西屋公司等商業(yè)力量的支持，最終使得交流電系統(tǒng)憑借其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性戰(zhàn)勝了直流電系統(tǒng)，成為主流。四、科學(xué)原理突破：晶體管的發(fā)明（以點接觸晶體管和結(jié)型晶體管為代表）取代了體積龐大、功耗高、發(fā)熱嚴(yán)重的真空管，實現(xiàn)了對電流的固態(tài)放大和開關(guān)控制。這是基于半導(dǎo)體物理（PN結(jié)原理）的重大突破。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用拓展：晶體管的小型化、低功耗、高可靠性使其廣泛應(yīng)用于收音機(jī)、計算機(jī)、通訊設(shè)備等眾多領(lǐng)域，極大地推動了這些產(chǎn)業(yè)的革新和發(fā)展，使電子設(shè)備微型化、智能化成為可能。社會文化影響：晶體管的普及深刻改變了信息處理方式，促進(jìn)了計算機(jī)的普及和自動化技術(shù)的發(fā)展，推動了辦公自動化、消費電子化等社會變革，加速了信息社會的進(jìn)程。其發(fā)明被認(rèn)為是電子技術(shù)革命的起點。歷史必然性：半導(dǎo)體物理理論的發(fā)展為晶體管發(fā)明提供了理論基礎(chǔ)；真空管的技術(shù)局限性（體積、功耗、壽命）提供了市場需求；人類社會對更小、更快、更省能電子設(shè)備的需求是長期趨勢。歷史偶然性：晶體管的發(fā)明涉及多位科學(xué)家的貢獻(xiàn)（如肖克利、布拉頓、巴丁等），其中具體實驗的偶然性、科學(xué)思想的碰撞、以及專利和商業(yè)策略等因素也起到了關(guān)鍵作用。五、選擇時期：晶體管發(fā)明后到集成電路出現(xiàn)前（約1947年至1958/1960年代）?？茖W(xué)研究推動：貝爾實驗室對半導(dǎo)體物理和晶體管技術(shù)的深入研究是關(guān)鍵驅(qū)動力；大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)研究為技術(shù)進(jìn)步提供了持續(xù)動力。技術(shù)集群形成：以大型企業(yè)（如IBM、德州儀器、仙童半導(dǎo)體）為核心，吸引了大量工程師和技術(shù)人才；形成了圍繞半導(dǎo)體設(shè)計、制造、設(shè)備、材料等環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)鏈雛形；風(fēng)險投資開始介入，支持初創(chuàng)企業(yè)。政府政策：美國國防需求（如導(dǎo)彈、太空競賽）是重要推動力，政府通過合同資助研發(fā)；專利制度的保護(hù)激勵了創(chuàng)新。市場環(huán)境：初期主要應(yīng)用于軍事和高端科研領(lǐng)域，隨著成本下降和性能提升，開始進(jìn)入工業(yè)控制、計算等市場，商業(yè)機(jī)會吸引了更多資本和人才加入。相互作用：科學(xué)研究是源頭，產(chǎn)業(yè)界將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品；政府的軍事需求提供了早期市場和應(yīng)用場景；市場潛力引導(dǎo)投資和產(chǎn)業(yè)布局；風(fēng)險投資加速了技術(shù)和商業(yè)模式的迭代。六、冷戰(zhàn)因素影響：1.軍事競爭驅(qū)動：美蘇之間的軍備競賽，特別是導(dǎo)彈技術(shù)和太空探索（如阿波羅計劃）對高速、小型、可靠的計算設(shè)備產(chǎn)生了迫切需求，這是早期計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要動力之一。2.科學(xué)研究合作與競爭：曼哈頓計劃期間形成的密碼學(xué)需求促進(jìn)了早期計算機(jī)發(fā)展。冷戰(zhàn)期間，西方科學(xué)家（如蘭德公司）和蘇聯(lián)科學(xué)家圍繞信息論、自動化等領(lǐng)域的交流與競爭，推動了相關(guān)理論和技術(shù)的發(fā)展。3.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與體系：冷戰(zhàn)催生了如ARPANET等早期網(wǎng)絡(luò)項目，最初目的是實現(xiàn)軍事指揮控制系統(tǒng)的高可用性，其設(shè)計理念（如分布式、無中心節(jié)點）影響了互聯(lián)網(wǎng)的底層結(jié)構(gòu)。4.人才流動與思想傳播：部分歐洲科學(xué)家因冷戰(zhàn)政治流亡美國，帶來了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和人才，促進(jìn)了美國科技優(yōu)勢的積累。同時，西方學(xué)術(shù)思想和自由探索環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新起到了重要作用。5.經(jīng)濟(jì)因素：軍工復(fù)合體的形成提供了巨額研發(fā)資金，為互聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)提供了生存和發(fā)展的土壤。七、深遠(yuǎn)影響：1.信息處理與傳播革命：計算能力指數(shù)級增長使大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜模擬和高速信息傳輸成為可能，改變了科學(xué)研究、商業(yè)管理、政府運作和信息獲取的方式。2.社會結(jié)構(gòu)變遷：互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)了全球化，改變了勞動力市場和工作模式（如遠(yuǎn)程辦公），催生了新的社會組織形式和社群文化。3.生活方式改變：在線購物、社交網(wǎng)絡(luò)、流媒體娛樂、移動支付等成為日常，極大地便利了生活，也改變了人們的社交習(xí)慣和休閑方式。4.文化形態(tài)演變：數(shù)字文化興起，信息傳播速度加快、范圍擴(kuò)大，但也帶來了信息過載、碎片化等問題；網(wǎng)絡(luò)輿論和虛擬社區(qū)成為文化表達(dá)和認(rèn)同的新空間。倫理挑戰(zhàn)：1.隱私權(quán)：大規(guī)模數(shù)