現(xiàn)代科學技術的發(fā)展概況及其對人.ppt

1,現(xiàn)代科學技術的發(fā)展概況及其對人類社會的影響,張文華 泰安市委黨校科研處,2,仙女座大星云,獵犬座中的漩渦星系,3,太陽系（solar system）組成,4,2007年4月24日發(fā)現(xiàn)類似地球的太陽系外行星,5,土星的光環(huán),6,極光,7,極光,8,醫(yī)學和生活類：第1名“癌細胞運動”（“Cancer Cell Movement”）；作者：安妮偉斯頓（Anne Weston）。 安妮是一名醫(yī)學研究人員，她是利用一臺電子顯微鏡拍攝到上面這張照片的。當癌細胞慢慢“爬進”一個試驗室過濾器上的小孔時，安妮拍下了照片，以闡明癌細胞是如何運動的。,9,2007.7.4中科院癌癥治療研究獲重大進展,10,2007.11.20美日科學家.利用人體皮膚細胞“仿制”出胚胎干細胞,11,醫(yī)學和生活類：高度推薦獎“新血管的生長”（New blood vessel growth）；作者：大衛(wèi)吉普森（David S Gibson） 血管并非是被動的，它們會積極主動地搜尋體內(nèi)低氧的區(qū)域，并在其中成長。在這個視網(wǎng)膜網(wǎng)絡中，其中低氧區(qū)域（綠色部分）已經(jīng)被視網(wǎng)膜網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)。視網(wǎng)膜網(wǎng)絡已向其伸出了手指一樣的突出部分。這種突出物將指導新血管的生長，以向這一區(qū)域提供氧化血。,12,D N A 雙 螺 旋,13,2007年首次對活有機體實施“基因組移植” 發(fā)明DNA制動器,14,金剛石的晶體結(jié)構 石墨的晶體結(jié)構,15,一、20世紀基礎科學理論的重大發(fā)現(xiàn),(一)相對論 1、狹義相對論 相對性原理：即在兩個相互作等速直線運動的慣性參考系中，一切自然定律都是相同的 。 光速恒定原理：光在真空中的傳播速度是一個不變的常數(shù)而與光源的運動和觀察者的運動皆無關。,16,(1)時空與運動不是彼此獨立的絕對的概念，在作相對運動的兩個參考坐標系中，時間的度量不同。 (2)相對論還證明，物質(zhì)和運動是聯(lián)系在一起的，質(zhì)量和能量 等價，它們可以互相轉(zhuǎn)化，滿足能量守恒定律。,E=mc,2,17,2、廣義相對論,廣義相對性原理，即廣義協(xié)變原理，主張自然定律在一切坐標系中應具有不變的形式； 等效原理，即勻加速參照系同均勻引力場在物理上等價。,18,2、廣義相對論,由上述這兩條原理結(jié)合通過邏輯推理，發(fā)現(xiàn)物體的存在和運動會改變所在時空的曲率，形成彎曲的時空。物體在彎曲的時空中運動會引起運動速度和方向的變化，相當于受到一種作用力的作用，這就是通常意義下的萬有引力。提出廣義相對論時，愛因斯坦作了三個全新的預言，即水星近日點每百年向前移動43角秒、光線掠過太陽邊緣時會發(fā)生175角秒的偏折和光譜在引力場下會發(fā)生紅移，這些預言不久都得到了實驗的證實。1979年，天文學家發(fā)現(xiàn)了遠處星體所發(fā)出的光可以通過引力透鏡聚焦成像，又一次證明了廣義相對論。1917年愛因斯坦根據(jù)他的引力場方程推論了引力波的存在。驗證引力波存在的實驗非常困難，至今還未得出明確的結(jié)論，已成為物理學實驗研究的一大難題。,19,(二)量子力學,1、量子力學的建立揭開了肉眼看不見之微觀世界的秘密，帶來了一系列的重大技術變革，也深刻地改變了人們對整個物質(zhì)世界的認識。,20,(二)量子力學,2、 量子力學能成為科學真理則在于它強大的預見性，現(xiàn)在，從單個光子、電子、夸克的行為到原子核、原子、分子、固定的構造以至宇宙的起源、黑洞的結(jié)構都受量子力學的支配。磁性、半導體、激光、超導、放射性、各種電子顯微鏡等等現(xiàn)象的規(guī)律和所發(fā)展出的技術都和微觀世界所表現(xiàn)出的“波粒二象性相關，都能由量子力學加以精確的解釋。量子力學的一切預言和推論都已為實驗所完全證實。,21,(二)量子力學,3、 根據(jù)量子力學，頻率越高、波長越短的波包相對應于能量越高、體積越小的粒子。因此要深入物質(zhì)的內(nèi)部，進入到越小的空間，就需要越大的能量。這是為什么研究體積越來越小的基本粒子所需的加速器能量越來越大，耗資越來越多的原因，也是宇宙的產(chǎn)生、發(fā)展和物質(zhì)微觀結(jié)構通過量子力學而緊密相關表現(xiàn)了極大和極小相互轉(zhuǎn)化的辯證論，正是現(xiàn)代科學理論展示的奇觀。,22,(三)分子生物學,1、分子生物學的提出和完善不僅從分子的角度闡明了遺傳的本質(zhì)，而且?guī)砜梢灾苯硬僮魃囊幌盗屑夹g。分子生物學的發(fā)展已到可以克隆動物，進而可以復制人類自身的程度，正在深刻地改變自然進化的進程，嚴重地沖擊著人類的倫理觀念。,23,(三)分子生物學,2、 基因是DNA上排列各異并且長短不一的堿基序列，它不是物質(zhì)的實體單位，而是DNA上表達遺傳信息的功能單位。DNA分子主要存在于生物細胞的細胞核中，少量存在于細胞的細胞質(zhì)內(nèi)葉綠體和線粒體中。葉綠體是植物進行光合作用的器官，線粒體則是生物消化食物產(chǎn)生能源的器官。,24,(三)分子生物學,3、DNA有三項功能：(1)DNA通過自我復制，在一般細胞分裂時染色體一分為二，形成兩個基因完全相同的細胞實現(xiàn)發(fā)育和生長。在生殖細胞分裂時，通過基因重組和減數(shù)分裂形成帶有一半染色體的精子或卵子，再通過受精實現(xiàn)遺傳信息從父母到子女的轉(zhuǎn) 移；(2)通過蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)錄和翻譯蛋白質(zhì)中的氨基酸編碼參與蛋 白質(zhì)的制造；(3)通過調(diào)控基因?qū)崿F(xiàn)對生命活動的全面控制。,25,(四)現(xiàn)代數(shù)學,1、以數(shù)和形為對象，研究量和質(zhì)的最普遍規(guī)律和結(jié)構，是數(shù)學的主要任務,龐加萊是在1904年發(fā)表的一組論文中提出這一猜想的：“單連通的三維閉流形同胚于三維球面?！彼髞肀煌茝V為：“任何與n維球面同倫的n維閉流形必定同胚于n維球面?！蔽覀儾环两柚S的例子做一個粗淺的比喻：一個無孔的橡膠膜相當于拓撲學中的二維閉曲面，而一個吹漲的氣球則可以視為二維球面，二者之間的點存在著一一對應的關系，同時橡膠膜上相鄰的點仍是吹漲氣球上相鄰的點，反之亦然。有趣的是，這一猜想的高維推論已于上個世紀60年代和80年代分別得到解決，唯獨三維的情況仍然像只攔路虎一樣趴在那里，向世界上最優(yōu)秀的拓撲學家發(fā)出挑戰(zhàn),26,(四)現(xiàn)代數(shù)學,以結(jié)構的觀點研究和統(tǒng)一數(shù)學的結(jié)構論亦稱結(jié)構數(shù)學或抽象數(shù)學，它作為貫穿20世紀數(shù)學發(fā)展的一條紅線，不同程度地推動了經(jīng)典數(shù)學各分支的研究，成為當代數(shù)學的標志性特征。 結(jié)構論把數(shù)學結(jié)構區(qū)分為代數(shù)結(jié)構、拓撲結(jié)構和序結(jié)構三種基本類型。代數(shù)結(jié)構具有代數(shù)運算的對象所組成的集合的結(jié)構，包括群、環(huán)、域等。,27,黎曼假設 在1858年黎曼在他寫的唯一一篇關于數(shù)論的文章里把齊打函數(shù)的定義域擴大到復數(shù)域上，他要研究什么樣的復數(shù)s，能使（s）=0，他在文章里給出了下面著名的猜想：“所有的非實數(shù)的復數(shù)s使得（s）=0 必定在直線re（s）=1/2上,28,二、20世紀發(fā)展形成的七大高技術領域,(一)信息技術 信息技術主要指信息的獲取、傳遞、處理等技術。它是高技術的前導，是關鍵技術，是一個國家經(jīng)濟社會發(fā)達程度的標志。 信息技術包括通信技術、自動化技術、微電子技術、光電子技術、光導技術、計算機技術和人工智能技術。,29,二、20世紀發(fā)展形成的七大高技術領域,(二)生物技術 應用生物科學和工程學原理來加工生物材料，以提供所需物質(zhì)的綜合性科學技術。生物技術主要有：基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程、生物芯片技術等。,30,二、20世紀發(fā)展形成的七大高技術領域,(三)新材料技術 材料技術是人類文明進步的重要階梯和標志，它與能源技術、信息技術起被公認為是現(xiàn)代文明的三大基石。所謂新材料是指近二三十年內(nèi)研制成功和正在研制的具有優(yōu)異特性和功能、能滿足高技術及其產(chǎn)業(yè)化需求的新型材料。目前，被譽為“發(fā)明之母”的新材料技術已經(jīng)成為世界各國發(fā)展高技術不可缺少的組成部分，受到了世界各國的高度重視,31,二、20世紀發(fā)展形成的七大高技術領域,(四)新能源技術 新能源是在指除常規(guī)能源外正在開發(fā)的能源，如太陽能、生物能和海洋能等；新能源技術是指涉及新能源從開發(fā)到應用各個環(huán)節(jié)所采用的先進技術以及重點節(jié)能新技術。現(xiàn)在，具有特色的新能源與能源新技術有：核能及其新技術；太陽能熱利用技術；太陽能光電轉(zhuǎn)換技術；海洋能發(fā)電技術；氫能利用技術；潔凈煤技術、電儲能技術；燃料電池技術；燃煤磁流體技術等。,32,二、20世紀發(fā)展形成的七大高技術領域,(五)空間技術 空間技術是指探索、開發(fā)和利用宇宙空間的技術，又稱太空技術或航天技術。航空大氣，航天太陽系，航宇飛出太陽系。 第一宇宙速度：79公里秒地球衛(wèi)星(克服地球引力) 第二宇宙速度：112公里秒太陽系行星(脫離地球引力) 第三宇宙速度：167公里秒飛出太陽系 航天器以第一宇宙速度飛行需2萬3萬年才能離開太陽系，目前飛出太陽系技術達不到。,33,二、20世紀發(fā)展形成的七大高技術領域,(六)海洋技術 海洋技術是人類觀測、研究、開發(fā)海洋以體現(xiàn)海洋實際價值而采取的技術手段的總稱。它既具有一般高技術所具有的戰(zhàn)略性、增值性、高投入性和能盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的屬性，也具有耐高壓、耐腐、耐嚴酷的海洋自然環(huán)境等特性。 海洋開發(fā)的主要技術有：海洋環(huán)境探測技術，海洋資源開發(fā)技術，海洋工程技術。,34,世界海陸面積比較,35,二、20世紀發(fā)展形成的七大高技術領域,(七)環(huán)境科學技術 環(huán)境科學技術是研究人類社會發(fā)展活動與環(huán)境協(xié)同演化規(guī)律之間相互作用的關系，尋求人類社會與環(huán)境協(xié)同演化持續(xù)發(fā)展途經(jīng)與方法的科學技術。 全球環(huán)境問題：地球變暖、臭氧層破壞、資源枯竭、酸雨、生物多樣性破壞等。環(huán)境科學要求我們的干部提高環(huán)境意識，樹立新的價值觀念和消費觀念，保持人和自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。,36,三、現(xiàn)代科學技術的發(fā)展 對人類社會發(fā)展的影響,(一)推動經(jīng)濟發(fā)展 1、科學技術成為推動經(jīng)濟發(fā)展的原動力 2、科學技術成為商品競爭力的命脈 3、科學技術推動知識經(jīng)濟的到來,37,(二)增強政治影響 1、科學技術的發(fā)展促進著政治關系 和政治制度的變革 2、科學技術的發(fā)展影響世界政治格局 3、科學技術的發(fā)展擴大政治影響,三、現(xiàn)代科學技術的發(fā)展 對人類社會發(fā)展的影響,38,(三)壯大軍事實力 (四)