現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的近期發(fā)展及展望東北大學(xué)聞邦椿現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的近期發(fā)展及展望1一般情況220世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的幾項(xiàng)重大成就321世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨向4我們面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

1一般情況

1.1現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展20世紀(jì)后30年,人類所取得的成果比過去2000年的成果還多(主要是近50年)。19世紀(jì)，科技成果每50年增加一倍。20世紀(jì)中葉，大約每10-15年增加一倍。現(xiàn)在，大約每5-8年增加一倍。（這么發(fā)展下去，速度是十分驚人的）

1概況（續(xù)）

1.4世界科技中心在不斷轉(zhuǎn)移早在7-12世紀(jì)以前，我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)久不衰。1540-1610年轉(zhuǎn)至意大利。1660-1730年轉(zhuǎn)至英國(guó)。1770-1830年轉(zhuǎn)到法國(guó)。1810-1920年轉(zhuǎn)到德國(guó)。1920-現(xiàn)在轉(zhuǎn)移到美國(guó)。21世紀(jì)中葉可能又轉(zhuǎn)移到東方,即中國(guó)和日本。2.20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的幾項(xiàng)重大成就

2.1

一種技術(shù):計(jì)算機(jī)技術(shù)2.2兩個(gè)理論:相對(duì)論與量子論

2.3三項(xiàng)突破:核能利用，空間科學(xué)，基因序列2.4四個(gè)模型:（1）夸克模型，

（2）宇宙大爆炸模型，

（3）地球板塊模型，

（4）核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)模型2.1一種技術(shù)：計(jì)算機(jī)技術(shù)

世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)—ENINC（1945年美國(guó)莫切利和?？颂匕l(fā)明）。電子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了電子管、半導(dǎo)體、集成電路、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路幾代的發(fā)展。目前計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度已達(dá)每秒12萬億次。圖1.世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENINC（上）“曙光1000”大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（下）2.2兩個(gè)理論：相對(duì)論與量子論

愛因斯坦相對(duì)論對(duì)宇宙空間發(fā)生的一些物理現(xiàn)象有了正確的解釋（但還有些要觀點(diǎn)要通過實(shí)踐加以證明）。

能量公式：E=mc2

;物體最大速度不會(huì)大于光速;老子按光度完成宇宙旅行后返回地球，他比小子還要年輕。20世紀(jì)的另一重大理論成果是防大學(xué)量子論（1900年普朗克發(fā)表了量子論，1925年海森堡提出了量子力學(xué)），它的影響涉及到材料學(xué)、原子結(jié)構(gòu)理論、核能的利用和信息技術(shù)等方面（諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者楊振寧教授曾對(duì)此給以很高評(píng)價(jià)）。

1999年格林提出了超弦理論，將相對(duì)論與量子論統(tǒng)一起來（這一理論還需要通過實(shí)踐加以證明）。2.3三項(xiàng)突破

1核能利用1951年美國(guó)建成第一座核電站，核能開始和平利用。目前法國(guó)核電站的總量已超過總發(fā)電量70％，美國(guó)和日本約占20-30%。圖2費(fèi)米反應(yīng)堆（上）蘇聯(lián)第一座核電站（下）2.空間科學(xué)3.基因序列空間科學(xué)：1957年蘇聯(lián)將第一顆人造衛(wèi)星送上天空，1961年將載人人造衛(wèi)星送上天（圖4）（我國(guó)已是載人航天的第三大國(guó)）?；蛐蛄校?/p>

2000年6月26日國(guó)際人類基因工作組計(jì)劃聯(lián)合研究小組公布了人類基因工作草圖，這標(biāo)志著人類解讀自身“生命之書”的路上邁出了的一步（人類基因由31.647億個(gè)萬堿基對(duì)組成,共有3萬至3.5萬個(gè)基因）。圖3國(guó)際空間站（左），蘇聯(lián)宇航員加加林（右上）美國(guó)宇航員阿姆斯特朗登月（右下）2.4四個(gè)模型

1夸克模型2宇宙大爆炸模型

夸克是物質(zhì)構(gòu)成的最小微粒。

美籍華人諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者丁肇中教授發(fā)現(xiàn)J粒子（第4種夸克）宇宙大爆炸模型認(rèn)為宇宙是在百億年前（160億年前）核子爆炸而形成的。圖3宇宙大爆炸模型3地球板塊模型地球板塊模型的提出，為地震的發(fā)生及陸地的形成作出了正確的解釋。1.地震的產(chǎn)生（1976年唐山大地震，24萬同胞死于廢墟之中）2.陸地的形成（有6大洲，非洲與南美洲很早以前連在一起）圖4地球板塊模型4DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出，對(duì)研究細(xì)胞核及基因的結(jié)構(gòu)、組成和功能，都起到十分重要的作用。圖5核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)模型321世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨向

3.1一個(gè)升起:納米技術(shù)3.2兩個(gè)問題:資源問題、環(huán)境問題3.3三個(gè)領(lǐng)域:陸地、海洋和宇宙空間3.4四大支柱產(chǎn)業(yè):信息產(chǎn)業(yè)、制造產(chǎn)業(yè)、

新材料產(chǎn)業(yè)、生物工程產(chǎn)業(yè)3.5五個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科:生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、

宇宙科學(xué)、數(shù)學(xué)、思維科學(xué)3.1納米技術(shù)

什么叫納米?

1m=109nm;原子的大小約為10納米

物質(zhì)在納米級(jí)的情況下物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大的變化（碳納米管的強(qiáng)度比鋼還要強(qiáng)，1997年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）。納米技術(shù)的應(yīng)用成果及前景。美國(guó)前總統(tǒng)克林頓的三項(xiàng)許諾：

1納米材料2納米芯片3納米醫(yī)學(xué)

美國(guó)研制出分子大小的納米馬達(dá)。正在研制“納米炸彈”。

納米醫(yī)學(xué)將能把人的壽命延長(zhǎng)下去。3.2兩大問題：資源問題、環(huán)境問題

人類只有一個(gè)地球。在宇宙中直到現(xiàn)在還沒有發(fā)現(xiàn)像地球這樣，既有水和空氣，又有這么適宜的氣溫；既有花草樹木，又有人類的星球（國(guó)為我們有太陽）。地球是一個(gè)得天獨(dú)厚的星球。（這決不是上帝創(chuàng)造的嗎。）地球上的資源是有限的，資源在不斷減少。人類生活的環(huán)境已在不斷惡化，情況相當(dāng)嚴(yán)重。我國(guó)已提出了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。世界各國(guó)都開始十分重視保護(hù)綠色世界。3.3三個(gè)領(lǐng)域：陸地、海洋和宇宙空間陸地是人類獲得最早開發(fā)的領(lǐng)域。

地球內(nèi)部還沒有得到開發(fā)。目前海洋和宇宙空間還沒有獲得很好的開發(fā)。

海洋里有豐富的有用資源：海底有錳結(jié)核；富鈷結(jié)殼；熱液硫化物；天然氣水合物等。我們可以從一些星球上獲得許多有用資源，太陽能可以充分利用。目前我國(guó)有些大專院校已增設(shè)類似專業(yè)。進(jìn)軍海洋和宇宙空間是21世紀(jì)的重要任務(wù)。

3.4四大產(chǎn)業(yè)

1信息產(chǎn)業(yè)信息技術(shù)是研究信息的采集、傳輸、處理和儲(chǔ)存的技術(shù)科學(xué)，它是由多煤體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光導(dǎo)纖維技術(shù)、集成電路技術(shù)和傳感技術(shù)等組成。

信息產(chǎn)業(yè)仍是21世紀(jì)全球經(jīng)濟(jì)中規(guī)模最宏大,最具有活力的產(chǎn)業(yè)。信息技術(shù)的主要發(fā)展方向是：

微電子器件；尺寸愈來愈小，容量愈來愈大。生物芯片。計(jì)算機(jī)技術(shù)：硬件（速度與儲(chǔ)存量）；軟件（將具有人腦的功能）。

新概念計(jì)算機(jī)--DNA計(jì)算機(jī)正在研制過程中。信息產(chǎn)業(yè)（續(xù)）1高性能計(jì)算機(jī)2微電子產(chǎn)業(yè)化附件一：關(guān)于鼓勵(lì)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策附件二：不到長(zhǎng)城非好漢附件三：為我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供良好的稅負(fù)環(huán)境3儀器儀表和微電子專用設(shè)備4軟件產(chǎn)業(yè)5信息安全產(chǎn)業(yè)6網(wǎng)絡(luò)工程及其關(guān)鍵設(shè)備7第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)8接入網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化9光電子與光通信10數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)化2新材料產(chǎn)業(yè)先進(jìn)材料是發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

建筑材料、金屬材料、化工材料、衣著用材料等。21世紀(jì)材料科學(xué)技術(shù)將向功能化，復(fù)合化，智能化，微型化的方向發(fā)展。納米技術(shù)的出現(xiàn)，給新材料產(chǎn)業(yè)開辟了一個(gè)新的寬廣的空間。

新材料產(chǎn)業(yè)（續(xù)）1多晶硅、單晶硅、化合物半導(dǎo)體砷化鎵單晶2氮化鎵基高亮度發(fā)光二極3GaAsInP基半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料4氧化物晶體5高密度刻錄和可擦寫數(shù)字光盤生產(chǎn)技術(shù)6顯示材料7大規(guī)模集成電路引線框架8功能微珠粉體材料和工程級(jí)反光膜9生物醫(yī)用材料10稀土功能材料11納米材料和納米技術(shù)12新型電動(dòng)車用材料及電動(dòng)車13非晶態(tài)合金加氫催化劑14氣相法全密度聚乙烯催化

新材料產(chǎn)業(yè)（續(xù)）15NbTi合金超導(dǎo)材料16兩親分子組合材料17炸藥爆炸膨化處理植物纖維材料及制漿造紙新技術(shù)18尼龍-6工程塑料19防汛、節(jié)水等工程用含水凝膠復(fù)合膨脹止水材料20SEBF／SLF重腐蝕防護(hù)技術(shù)21特殊環(huán)境下用耐蝕合金及其管材22優(yōu)質(zhì)合成耐火原料和特種功能耐火材料及制品23熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的低成本制備24鈦合金制備新工藝25鑄態(tài)直接軋制微細(xì)均質(zhì)特殊型材新工藝26材料的自蔓延制備技術(shù)27材料制備工藝的計(jì)算機(jī)模擬軟件3生物工程產(chǎn)業(yè)

生物工程產(chǎn)業(yè)的比重將會(huì)在21世紀(jì)達(dá)到20%，達(dá)到甚至超過信息產(chǎn)業(yè)基因工程：基因工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，轉(zhuǎn)基因。轉(zhuǎn)基因大豆和玉米等全新的醫(yī)療技術(shù)——基因療法。由于基因缺陷引發(fā)的各種疾病可以采用基因療法，如聾、啞和各種器官疾病。

克隆技術(shù)：各種動(dòng)物的克?。ㄅ?、豬、羊等），人體器官的克隆?；蚬こ膛c克隆技術(shù)的研究與應(yīng)用，將大大延長(zhǎng)人類的壽命。（美國(guó)的長(zhǎng)壽研究所科學(xué)家文森特，見帕帕的研究表明，今后10－20年內(nèi)人類的平均壽命達(dá)到95歲，到2020－2050年可達(dá)到110－130歲）生物工程產(chǎn)業(yè)（續(xù)）

1轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物2功能性蛋白類飼料添加劑3基因藥物4生物芯片5以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)生物工程產(chǎn)業(yè)第一部分以高新技術(shù)改造人用疫苗 第二部分以高新技術(shù)改造獸用生物制品產(chǎn)業(yè)

4制造產(chǎn)業(yè)（包括汽車產(chǎn)業(yè)）

制造業(yè)是一切產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本出路是與信息技術(shù)密切結(jié)合。

制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)是：

1)微型化或大型化2）柔性化或?qū)Ｓ没?)高速化和高效化4)精密化5）集成化6）模塊化7）綜合化8）自動(dòng)化9）智能化10）數(shù)字化11）網(wǎng)絡(luò)化12）綠色化制造產(chǎn)業(yè)（包括汽車產(chǎn)業(yè)）（續(xù)）

機(jī)器人:有一定智能化程度的機(jī)器

工業(yè)機(jī)器人：焊接機(jī)器人，噴涂機(jī)器人，裝配機(jī)器人運(yùn)輸機(jī)器人等。

為家庭生活服務(wù)的機(jī)器人

有感情和有智慧的機(jī)器人

醫(yī)療機(jī)器人搜集情報(bào)的機(jī)器人戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器人

制造產(chǎn)業(yè)（包括汽車產(chǎn)業(yè)）（續(xù)）

爬壁機(jī)器人

管道機(jī)器人水下機(jī)器人

航天機(jī)器人

足球機(jī)器人

玩具機(jī)器人

圖66000米自治水下機(jī)器人

制造產(chǎn)業(yè)（包括汽車產(chǎn)業(yè)）（續(xù)）

1數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床2激光加工和測(cè)量技術(shù)與裝置3計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、系統(tǒng)及集成4工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)5網(wǎng)絡(luò)化制造工程6汽車電子控制零部件7智能化交通系統(tǒng)8現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備9數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像設(shè)備3.5五大基礎(chǔ)學(xué)科：

生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、宇宙科學(xué)、

數(shù)學(xué)、思維科學(xué)、（語言學(xué)：中文，英語）基礎(chǔ)科學(xué)的三大命題是:物質(zhì)的構(gòu)成，宇宙的誕生，生命的起源。自然界中有無反物質(zhì)呢？宇宙既有誕生，是否還有一天會(huì)毀滅？如何去延長(zhǎng)宇宙的壽命呢？新的核子大爆炸還會(huì)產(chǎn)生新的宇宙嗎？生命來自何處？數(shù)學(xué)是一切科學(xué)的基礎(chǔ)。機(jī)器化數(shù)學(xué)，用計(jì)算機(jī)解題。

思維科學(xué)是研究人類思維形式和規(guī)律的新興學(xué)科。

人腦各部份的功能如何？怎樣才能充分發(fā)揮人腦各部份的作用？4我們面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

4.1人類即將進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，要緊抓這

個(gè)極好的機(jī)遇。4.2緊抓機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)。

4.3要樹雄心，立大志。4.4不斷總結(jié)，不斷提高，不斷積累，既定目標(biāo)，有望實(shí)現(xiàn)。4.1

我們即將進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，要抓住這個(gè)極好的機(jī)遇

4.1.1知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代到來是一個(gè)極好的機(jī)遇

是每個(gè)人施展才華的極好機(jī)會(huì)（首先要了解形勢(shì)，世界即將進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代有那些特點(diǎn)？必須要有較全面和較詳細(xì)的了解。)要善于抓住機(jī)遇，力爭(zhēng)取得成功。（機(jī)遇是靠當(dāng)事人自己去抓的，多數(shù)不會(huì)自己送上門來。）

錯(cuò)過機(jī)遇，可能會(huì)造成極大的損失。（“機(jī)不可失，時(shí)不再來”。假如真的要再來的話，也要等一定時(shí)間和適當(dāng)?shù)臋C(jī)會(huì)。）4.1.2我們即將進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，知識(shí)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn):知識(shí)將對(duì)人類社會(huì)的政治制度、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、教育制度以及思維方式、生活方式等產(chǎn)生越來越大的影響,其特點(diǎn)：

1.知識(shí)經(jīng)濟(jì)以人腦的創(chuàng)造性思維為依托傳統(tǒng)的工業(yè)經(jīng)濟(jì)主要是以自然資源與人的體力勞動(dòng)為依托,而知識(shí)經(jīng)濟(jì)則主要以人腦的創(chuàng)造性思維為依托。

2.知識(shí)經(jīng)濟(jì)以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為第一支柱

傳統(tǒng)的工業(yè)經(jīng)濟(jì)是以傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)為第一支柱,而知識(shí)經(jīng)濟(jì)則是以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為第一支柱。

3.“創(chuàng)新”是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的的生命線和“靈魂”包括體制創(chuàng)新、理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新。實(shí)現(xiàn)跨躍式發(fā)展靠創(chuàng)新。4.2樹雄心立大志：有志者，事竟成4.2.1“有志者，事竟成”

一個(gè)人，應(yīng)該確立遠(yuǎn)大理想，應(yīng)該有宏大志向。

偉人：一些偉人常常是在青少年時(shí)就有大志。毛主席：青少年時(shí)代就有遠(yuǎn)大理想。茅盾：“有志竟成”。拿破侖：“不想當(dāng)將軍的士兵不是好士兵”。蘇聯(lián)專家：“一位好的研究生，應(yīng)該有為科學(xué)事業(yè)作出重大貢獻(xiàn)的理想，即當(dāng)院士的理想”。

4.2.2

各種各樣的理想：

總的目標(biāo)是發(fā)展國(guó)家的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展作貢獻(xiàn)——科技工作者，科學(xué)家，院士。為培養(yǎng)各種人才作貢獻(xiàn)——教師，教育家，教授。為發(fā)展我國(guó)經(jīng)濟(jì)直接作出貢獻(xiàn)——企業(yè)家。為國(guó)家或政府的管理作貢獻(xiàn)——領(lǐng)導(dǎo)干部，國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人。為保衛(wèi)我國(guó)的國(guó)防作貢獻(xiàn)——軍人，將軍。為發(fā)展我國(guó)的文藝、體育事業(yè)作貢獻(xiàn)——作家、藝術(shù)家、體育運(yùn)動(dòng)員、世界冠軍。為廣大人民的健康事業(yè)作貢獻(xiàn)——醫(yī)生，著名醫(yī)師。做一個(gè)普通勞動(dòng)者——技術(shù)工人，勞動(dòng)模范。

4.3正確的思想與方法正確的學(xué)風(fēng)

4.3.1要有正確的思想：

做學(xué)問，先要學(xué)做人：要有好的思想品德

要將自己的理想和奮斗目標(biāo)與國(guó)家和民族的需要與發(fā)展統(tǒng)一起來。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)是依靠千萬個(gè)人共同努力才能取得。

要建立起集體主義的思想。

先天下之憂而憂，后天下之樂而樂。

只有提高國(guó)家的地位與國(guó)力，個(gè)人才有地位。國(guó)力不強(qiáng)大，總是會(huì)受到強(qiáng)者欺侮的。提倡實(shí)力政策。有本領(lǐng)的人，有學(xué)問的人，有貢獻(xiàn)的人，常常會(huì)受到別人尊敬。

4.3.2正確的學(xué)習(xí)態(tài)度:

勤奮刻苦,善于克服困難，要實(shí)事求是。

一個(gè)人的智商有高低，但決定事業(yè)成敗的主要靠勤奮要有“付出一份勞動(dòng)，才有一份收獲”的思想。成績(jī)通常是在艱苦奮斗