19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)是什么？

【專家解說】：細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立，達(dá)爾文的進(jìn)化論，能量守恒定律 1 細(xì)胞學(xué)說　　 【簡(jiǎn)介】細(xì)胞學(xué)說[1]是1838～1839年間由德國(guó)的植物學(xué)家施萊登（Schleiden）和動(dòng)物學(xué)家施旺（Schwann）所提出,直到1858年才較完善。它是關(guān)于生物有機(jī)體組成的學(xué)說，主要內(nèi)容有： 　　① 細(xì)胞是有機(jī)體， 一切動(dòng)植物都是由單細(xì)胞發(fā)育而來， 即生物是由細(xì)胞和細(xì)胞的產(chǎn)物所組成； 　?、?所有細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和組成上基本相似； 　　③ 新細(xì)胞是由已存在的細(xì)胞分裂而來； 　?、?生物的疾病是因?yàn)槠浼?xì)胞機(jī)能失常。 　?、?細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。 　?、?生物體是通過細(xì)胞的活動(dòng)來反映其功能的。 　　細(xì)胞學(xué)說的生物體意義是： 【歷史】　　在18世紀(jì)的德國(guó) ，自然哲學(xué)非常盛行。這個(gè)體系的內(nèi)容之一是描述他們認(rèn)為是組成有機(jī)世界多樣性的典型單位。歌德認(rèn)為葉子是各種不同植物的典型單位結(jié)構(gòu)，而奧肯則主張脊椎節(jié)是一般動(dòng)物原型結(jié)構(gòu)的基本單位。奧肯還進(jìn)一步認(rèn)為有機(jī)體由粘液囊泡或活的單位所組成，并在它們暫時(shí)所屬的有機(jī)體死亡后繼續(xù)生存著，形成另一個(gè)生物的一部分。在19世紀(jì)早期，這樣一種觀點(diǎn)相當(dāng)流行，并且同對(duì)動(dòng)植物結(jié)構(gòu)的顯微鏡觀察結(jié)合在一起，導(dǎo)致了細(xì)胞學(xué)說的發(fā)展。 　　在17世紀(jì)初胡克、馬爾比基和列文胡克，都曾用顯微鏡看到了植物細(xì)胞，但是并沒有被認(rèn)為是植物世界的獨(dú)立的、活的結(jié)構(gòu)單位。 　　在19世紀(jì)初期，植物解剖的研究復(fù)活了，德國(guó)植物學(xué)家特雷維拉努斯和馮·莫爾認(rèn)識(shí)到細(xì)胞是植物的結(jié)構(gòu)單位。19世紀(jì)20年代， 意大利的亞米齊和其他人制成了改進(jìn)的消色差顯微鏡，使人們得以觀察到有機(jī)細(xì)胞的詳細(xì)情況。一個(gè)倫敦醫(yī)生羅伯特·布朗于1831年觀察到植物細(xì)胞一般具有一個(gè)核，不過他對(duì)自己的發(fā)現(xiàn)并不怎樣重視。 捷克人普金葉在1835年用顯微鏡觀察了一個(gè)母雞卵中的胚核，并指出動(dòng)物的組織在胚胎中是由緊密裹在一起的細(xì)胞質(zhì)塊所組成，這些細(xì)胞質(zhì)塊與植物的組織很類似。 　　這些觀察導(dǎo)致耶拿大學(xué)的植物學(xué)教授馬提阿斯·施萊登于1838年宣布，細(xì)胞是一切植物結(jié)構(gòu)的基本活動(dòng)單位和一切植物借以發(fā)展的根本實(shí)體的學(xué)說。盧萬大學(xué)的解剖學(xué)教授泰奧多爾·施旺于1839年把細(xì)胞說擴(kuò)大到動(dòng)物界。 　　19世紀(jì)40年代許多研究者糾正了他們其中的一些錯(cuò)誤觀點(diǎn)，特別是植物學(xué)家馮·莫爾，耐格里和霍夫邁斯特以及動(dòng)物學(xué)家克里克爾、萊迪希和雷馬克，他們證明新細(xì)胞是靠分裂形成的， 細(xì)胞核先在母細(xì)胞內(nèi)分裂為二，然后是母細(xì)胞分裂為兩個(gè)子細(xì)胞。 【意義】　　細(xì)胞學(xué)說論證了整個(gè)生物界在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性，以及在進(jìn)化上的共同起源。這一學(xué)說的建立推動(dòng)了生物學(xué)的發(fā)展，并為辯證唯物論提供了重要的自然科學(xué)依據(jù)。恩格斯曾把細(xì)胞學(xué)說譽(yù)為19世紀(jì)最重大的發(fā)現(xiàn)之一。 　　施萊登和施旺的細(xì)胞學(xué)說為19世紀(jì)細(xì)胞的研究指出了方向。然而，他們雖然正確地指出新的細(xì)胞可以由老的細(xì)胞產(chǎn)生，卻提出了一個(gè)錯(cuò)誤的概念即新細(xì)胞在老細(xì)胞的核中產(chǎn)生，由非細(xì)胞物質(zhì)產(chǎn)生新細(xì)胞，并通過老細(xì)胞崩解而完成。由于這兩位科學(xué)家的權(quán)威，使得這種錯(cuò)誤觀點(diǎn)統(tǒng)治了許多年。 　　許多研究者的觀察表明，細(xì)胞的產(chǎn)生只能通過由原先存在的細(xì)胞經(jīng)過分裂的方式來完成，1858年德國(guó)病理學(xué)魏爾肖概括為“一切細(xì)胞來自細(xì)胞”的著名論斷，這不僅在更深的層次上揭示細(xì)胞作為生命活動(dòng)的基本單位的本質(zhì)，而且通常被認(rèn)為是對(duì)細(xì)胞學(xué)說的重要補(bǔ)充，甚至有人認(rèn)為直至于此細(xì)胞學(xué)說才全部完成。 　　盡管細(xì)胞學(xué)說的某些部分已成為歷史的陳跡，然而其中心思想仍廣泛而深刻地影響了后來生物學(xué)的發(fā)展，任何生物學(xué)的重要問題都必須從細(xì)胞中尋求最后的解答。 　　 2 達(dá)爾文進(jìn)化論　　【生物進(jìn)化論】簡(jiǎn)稱進(jìn)化論，是生物學(xué)最基本的理論之一。進(jìn)化（Evolution），是指生物在變異、遺傳與自然選擇作用下的演變發(fā)展，物種淘汰和物種產(chǎn)生過程。地球上原來無生命，大約在30多億年前，在一定的條件下，形成了原始生命，其后，生物不斷的進(jìn)化，直至今天世界上存在著170多萬個(gè)物種。生物進(jìn)化論最早是由查爾斯·羅伯特·達(dá)爾文提出的，在其名著《物種起源》有詳細(xì)的論述。 　　進(jìn)化論有三大經(jīng)典證據(jù)：比較解剖學(xué)、古生物學(xué)和胚胎發(fā)育重演律。 　　生物進(jìn)化可以分成三個(gè)層次：微進(jìn)化（生物群體中基因頻率的改變）、新種生成和大進(jìn)化（從一個(gè)類型到另一個(gè)類型的躍變，比如從魚類進(jìn)化到兩棲類）?，F(xiàn)代綜合學(xué)說完美地解釋了微進(jìn)化和新種生成，并認(rèn)為由微進(jìn)化和新種生成的研究所得的結(jié)果可以進(jìn)一步推廣到大進(jìn)化。但是一些生物學(xué)家對(duì)這個(gè)推論表示懷疑，他們認(rèn)為生物大進(jìn)化可能有屬于自己的機(jī)理。按照他們的觀點(diǎn)，生物新類型的產(chǎn)生是在生物胚胎發(fā)育過程中基因突變的結(jié)果。胚胎發(fā)育時(shí)的微小突變可以導(dǎo)致成體的巨大變化。最近發(fā)育生物學(xué)的研究似乎證明了這一點(diǎn)：如果在胚胎發(fā)育過程中，某種基因的表達(dá)速度變慢，就會(huì)使魚鰭變成肢足?？梢灶A(yù)見，隨著發(fā)育生物學(xué)的發(fā)展，越來越多的大進(jìn)化難題將被解決。 　　 3. 能量守恒與轉(zhuǎn)化定律　　定律內(nèi)容　能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。能量守恒定律如今被人們普遍認(rèn)同，但是并沒有嚴(yán)格證明。 　　(1)自然界中不同的能量形式與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)：物體運(yùn)動(dòng)具有機(jī)械能、分子運(yùn)動(dòng)具有內(nèi)能、電荷的運(yùn)動(dòng)具有電能、原子核內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)具有原子能等等。 　　(2)不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化：“摩擦生熱是通過克服摩擦做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水壺中的水沸騰時(shí)水蒸氣對(duì)壺蓋做功將壺蓋頂起，表明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電流通過電熱絲做功可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等等”。這些實(shí)例說明了不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，且是通過做功來完成的這一轉(zhuǎn)化過程。 　　(3)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等．某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。 　　能量守恒的具體表達(dá)形式 　　保守力學(xué)系統(tǒng)：在只有保守力做功的情況下，系統(tǒng)能量表現(xiàn)為機(jī)械能（動(dòng)能和位能），能量守恒具體表達(dá)為機(jī)械能守恒定律。 　　熱力學(xué)系統(tǒng)：能量表達(dá)為內(nèi)能，熱量和功，能量守恒的表達(dá)形式是熱力學(xué)第一定律。 　　相對(duì)論性力學(xué)：在相對(duì)論里，質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)變。計(jì)及質(zhì)量改變帶來能量變化，能量守恒定律依然成立。歷史上也稱這種情況下的能量守恒定律為質(zhì)能守恒定律。 　　總的流進(jìn)系統(tǒng)的能量必等于總的從系統(tǒng)中流出的能量加上系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化,能量能夠轉(zhuǎn)換，從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種形態(tài)。 　　系統(tǒng)中儲(chǔ)存能量的增加等于進(jìn)入系統(tǒng)的能量減去離開系統(tǒng)的能量 　　能量守恒定律的重要意義　　能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學(xué)到地質(zhì)、生物，大到宇宙天體。小到原子核內(nèi)部，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒的規(guī)律。從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù)，這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。人類對(duì)各種能量，如煤、石油等燃料以及水能、風(fēng)能、核能等的利用，都是通過能量轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)的。能量守恒定律是人們認(rèn)識(shí)自然和利用自然的有力武器。