走进科学提高科学素养

走进科学提高科学素养

中国科学院生物物理研究所王谷岩

同学们好，我今天很高兴在这儿为大家讲一讲我对搞科学研究和提高科学素养的体会，这些对同学们可能会有所收益。我讲座的题目是“走进科学，提高科学素养”。

今天分几个问题来讲，实际上是给大家做一个向导，做一个导游，浏览一下科学的概貌，如同在短短的半天时间之内要游览颐和园，而且要把它看完。导游带领大家去看，只能是走马观花，但是能够得到一个概貌。比如说我们可以看到万寿山，可以看到十七孔桥，也可以看到苏州街，对中国古代皇家园林的宏伟都能得到一个概貌。但是在了解概貌的时候，不一定每一个建筑，每一个细节，每一个部分都能看到，另外对当中有一些名词，比如说建筑学当中的名词，什么檐、什么柱、什么廊，也不一定能够看的很清楚，但是所有这些并不影响我们了解颐和园这个古典园林的宏伟。我说这段话的意思是我下面介绍的关于科学方面的内容，也也可能有一些细节在这么短的时间之内没有讲到，也不可能讲到，另外会有一些科学名词大家比较生疏，但是只管往下听，并不会影响我们对科学概貌的了解，也并不会影响今天通过这个报告了解我所讲的走进科学、提高科学素养这个主旨。

第一，科学是什么？第二，20世纪重大科学事件，讲十个事件。第三，20世纪伟大的科学家，选了十位伟大科学家。第四，因为目前科学的发展，提出了很多重大理论、模型，也发展了很多高技术，有一个概貌，重大科学理论、模型和高技术。第五，了解科学，提高科学素养的必要性。第六，在座的许多都是青年学生，将来要投身到国家建设，到高等院校学习就准备投身科学，投身科学是学习科学，从事科学研究，应用科学的研究成果从事

专业

活动。第七，做一下小结。

第一，科学是什么？1609年伽利略用望远镜观看月球，这个事件成为现代意义上的科学开端。明朝末年，天文学和数学传入我国，徐光启借用孟子《大学》当中的“格物致知”一词，把science译成“格物穷理之学”，以后被简称为“格致”、“格物”或者“格致学”。1895年严复又特别使用了“西学格致”，因为从西方传来的。这个词到1912年蔡元培任教育总长期间，把这些名词废弃了，认为不是特别贴切。尊重知识是人类最重要的特征之一。拉丁语称“知识”为scientia，由这个演变来的科学便成为现代最受敬重的那一部分知识的名称。后来汉语把science翻译成“科学”，这个译名是1897年康有为从日语中引入的，日语当中“科学”一词的意义是“分科之学”，1915年一批留美学生在上海创办了一个杂志叫《科学》，从此“科学”一词广泛地在我们的国家流传起来了。

19世纪起，人类社会已经进入了成熟的科学时代，20世纪是自然科学各个学科蓬勃发展的时代，科学已经得到广泛的信任和尊重。而我们现在所处的21世纪将进入一个新的科学时代。

科学是什么呢？科学是一种探讨自然规律、阐明物质运动本质的知识体系，科学要通过实验不断完善、不断接近真理，形成系统的概念、定理（定律）和理论。

科学的发展对人类产生着重大影响，科学的概念和理论已经深入到社会生产合生活各个方面。因此，走进科学，了解科学，就成为每个人的需要。教师们需要，因为教师的职责是传授科学知识。将要成为21世纪主人的青年一代，为着确定学习与发展方向，则更需要深入地了解科学，以便做好准备，走进科学，去学习科学，去直接投身于科学事业。

第二，20世纪重大科学事件。举十个事件。

1，世界上第一架动力飞机为人类插上了翅膀。1903年12月17号，由美国赖特兄弟发

明了世界上第一架动力飞机，是用内燃机带动螺旋桨，当时叫“飞人号”，一共飞行了4次，最远的一次是59秒，200多米。那时的飞行跟现在的飞行当然不能比，但是这是里程碑的飞行，而这证明人类已经能够实现自己多年的愿望，飞上了天空，离开了地面。这个事件成为人类航空史上的一个重要里程碑，开创了人类的航空事业。今天遍布世界各地的航线上飞行的各式飞机，已经成为人类文明不可缺少的运载工具，深刻改变着人类社会和人类生活。

2，人造地球卫星的发射，让人类冲出了地球。1957年10月4号，苏联发射世界上第一颗人造地球卫星“卫星1号”。119天之后返回，在地球大气层当中烧毁，标志了人类航天时代的到来。早其发射的卫星都是在大气当中销毁的，回收技术还不行，而现在我们的回收技术已经很成熟了，1958年1月31号美国发射了第一颗卫星，叫“探险者一号”。东方红一号卫星是1970年4月24号发射的，今天在太空当中已经有数千颗卫星为人类了解地球，探索宇宙和通讯联络做着重要贡献。而且卫星因为用途的不同，已经发射了各种类型，有侦查卫星、气象卫星，各种各样通讯用的。

3，原子弹的爆炸就像打开了一个潘多拉魔盒，给世界一个震惊。1938年起，德国科学家哈恩、施特劳斯、海森堡以及美国科学家费米，相继研究了铀裂变现象和链式反应，41年12月美国开始实施“曼哈顿”计划，1945年7月造出了三颗原子弹，这个图是奥本海孟，是曼哈顿计划的主持人。这颗原子弹叫“小男孩儿”。1945年8月6日，美国在日本广岛投下了一枚原子弹叫“小男孩”，死伤20多万人，3天后又在长期投下一枚“胖子”，死伤7万人，第二天日本就提出了投降谈判。还有一颗叫“大男孩”，是做实验用的。从原子弹制造成功之后，实际上使用的就是“小男孩”跟“胖子”。1948年苏联、1963年中国也相继制成了原子弹。

4，阿波罗登月，让人类走出了一大步。1969年7月20号美国航天员阿姆斯特朗、奥尔德林走出了阿波罗11号登月舱，首次将人类的脚印留在了地球上，二人在月球上停留了2小时40分钟之后，之后乘登月舱离开了月面，与留守环月飞行的智慧舱会合，并且返回了地球。这个图像是登月脚印，阿波罗登月计划是世界航天史上具有划时代意义的科学事件，正如阿姆斯特朗所说，对他来讲这是一小步，但是对全人类来说是一大步，因为飞机的发明离开了地面，这项计划是一个庞大的大系统计划，就像现在的神舟飞船都是大型的计划，要很多人花费很多钱做这件事情。阿波罗登月季花共有12人登上月球，而参与计划实施的人数超过40万，耗资250亿美元。

5，DNA双螺旋结构的建立和人类基因组计划的实施，使人们认识生命更为深刻了。达尔文和孟德尔。当时再认识生命的过程当中提出一个问题，为什么物种纷繁，有那么多物种。达尔文研究之后认为这是由于进化。为什么种瓜得瓜有这个遗传现象呢？孟德尔说这是由于遗传。他们得出的结论是正确的，因为他们是在生物个体的水平上解释这种生命现象的。生物学在20世纪的根本进展，在于对生命现象的观察深入到了细胞里面，从个体到细胞，开始在分子水平上理解遗传与进化。1952年德尔布吕克在摩尔根工作基础上揭示，基因就是在染色体的DNA里，被誉为分子生物学之父，荣获了1969年度的诺贝尔奖。

1953年在威尔金斯和费兰克的工作基础上，美国的沃森和英国的克里克提出了DNA分子双螺旋结构的模型。这个事件标志着分子生物学的诞生，因为他们开始深入到了分子里边，而分子结构已经构筑了一个模型，运用这个模型可以解释当时对于生物学研究当中的许多问题，得到了解释，之后提出了DNA分子的双螺旋结构之后又提出了DNA分子的半保留复制模式，成功地从分子水平揭示了遗传的秘密。

DNA复制半保留机制的模式图，下面是蛋白质的合成模式图。DNA双螺旋结构模型的提出轰动了科学界，标志着分子生物学时代的到来。在这之前分子生物学只是作为一个雏形开始研究，但是有许多难题得不到解释。自从沃森、克里克提出了DNA双螺旋结构模型之后，很多问题可以有很好的解释，比如说复制问题怎么进行，蛋白质合成的时候，信息怎么

传递，怎么翻译，怎么做模板的，都可以得到解释，也正是因为这样，沃森等人获得了1962年度的诺贝尔奖。

基因是在染色体上的DNA片断，如果找出人类基因在24条染色体上的位置，并且能够测出每个基因的核苷酸序列，科学上称为测序，就掌握了人类的遗传秘密。正是因为出于这个考虑，因此美国科学家继1986年提出了，并且1989年实施了人类基因组计划。到2000年6月26号，经过了十年，耗资30亿美元，完成了覆盖人类基因组97％的工作框架图，当中谈到含3－4万个编码蛋白质基因，包括30亿个碱基对。人类基因组继续是继曼哈顿计划和阿波罗登月季花之后的第三个大科学计划，它也必将推动21世纪生命科学的大发展。20世纪后期和21世纪科学的发展，综合性更强，交叉性也特别强，各个学科、各种技术的综合发展，使人们能够实施像人类基因组计划这样的大科学计划，我们国家科协的发展，技术的发展也是这样的，比如说我们现在所进行的神舟飞船的国家载人航天的计划，我们已经发了五艘飞船，明年将发神舟六号，上两个人，飞行五天，这也是综合的，各个门类的技术都有，比如说我参与的神舟飞船上进行的生命科学实验，就是几十个单位、几千人做的，除了科学家完成他所承担那一部分的工作，比如说进行生命科学实验，像蛋白质生长，在空间进行细胞培养之外，还有许多协调和组织、控制，作为一个系统要运行，就要有各方面的管理，我所从事的是质量控制跟管理，就是能够保证各个参与单位，还有各个单位所进行的科学实验能够按照预定的计划进行，实行质量控制，因此作为这么一项大的工程，是某一个人、某几个人或者某些少数人不能完成的，必须得有显示我们国家综合的科技水平，这也是很花钱的，因此也是显示我们的综合国力的。

6，克隆羊多莉的初试，标志着人们研究生物繁殖技术的突破。1997年2月23号，英国爱丁堡的罗斯林研究所的维尔穆特研究小组宣布，人类首次用体细胞克隆技术，繁殖出一只名叫多莉的克隆羊，这个消息不亚于当年的原子弹爆炸，从而使克隆成为家喻户晓的科学名词。为什么会有这种结果呢？我们历来就知道生殖要有性生殖，必须有雄性细胞跟雌性细胞，而这个是通过现代生物技术的研究，只是采用了一个体细胞，用体细胞克隆产生出了一个个体，的确是对繁殖技术的突破。多莉是经过300多次失败之后，在1996年7月出生的，动物克隆繁殖技术经历了几代科学家的共同努力才实现了，与卵细胞和胚胎细胞克隆技术相比，体细胞克隆技术是生物繁殖技术的一次重大突破。有性繁殖，传统的繁殖要有卵细胞，而且要经过受精卵发育成胚胎之后进行的，因此卵细胞和胚胎细胞在正常繁殖过程当中是很正常的途径，用这个克隆要简单一些，而用体细胞就要复杂的多，因此是在300多次失败之后才实现的。

关于克隆技术，我谈一些我自己的看法，跟同学们共同讨论。体细胞、卵细胞、胚胎细胞的克隆产生新的个体，是在繁殖技术上的突破，而不能把它作为进行个体繁殖的一种常规的手段。如果进行个体的繁殖，走正常的繁殖程序是很简单的，而且很经济，比如说人的十月怀胎就可以出现一个新的宝宝，羊、牛也都可以在很短的时间之内，不需要很多人的照料就可以进行。另外有些人要去克隆人，他将会遇到很多问题，首先我认为作为一种繁殖手段，实际上从生物学角度来说，应该说是一种倒退，因为自然界在长期的进化过程当中是选择了有性繁殖，而无性繁殖还是停留在低等生物，高等生物都是有性繁殖的。自然进化一万当中进化的结果，是有选择的，选择了最优化的程序进行的，现在如果我们把克隆作为一种繁殖技术，我认为从这种角度来说是一种倒退。为什么现在各个国家都反对克隆人？我想从生物学的意义上来说，我的理解可能是这种概念，正是因为它是一种倒退，所以克隆出来的个体会有很多问题，比如说是短寿的，会有一些发育的不健全，克隆羊多莉寿命比自然繁殖的要短。进行克隆动物，你可以去尝试，克隆人就不能尝试，比如说克隆一个人之后，出现了畸形，出现了很多病态，怎么办？因为他已经是有生命的人，把他送到哪儿去呢？就会有一个社会问题。克隆人将来也会遇到很多无奈，会让他承受很多悲哀，比如说一个家里的孩子死

了，特别需要孩子，孩子特别乖巧，特别聪明，我们复制一个，这个孩子跟那个孩子差几岁还无所谓，如果这家的爸爸死了，克隆一个爸爸，孩子20岁了，爸爸才一岁，怎么办呢？就不好办了，有很多问题。关于克隆技术，我谈了一些我自己的看法，对或者不对，科学就是这样的，大家探讨。

7，青霉素的发明。正是因为青霉素，还有其它一系列抗菌素的发明，给人类的传染病创造了克星，大大地提高了人类的健康水平和生活质量。1928年－1929年，英国科学家弗莱明发现了青霉素。1940－1941年，英国科学家钱恩和弗洛里进一步研究并提纯青霉素。1942年开始大量生产。从1928年发现到1942年开始大量生产，经历了14年的时间，我们可以看到一个药物的出现是很费时间的，因为许多细节要进行研究。青霉素的发现，开创了用抗菌素治疗疾病的新纪元，挽救了无数人的生命。正是因为这样，1945年，三位科学家荣获了诺贝尔生理学医学奖。

8，晶体管跟芯片的发明。我用了一个标题是“沙子铸就的辉煌”，因为它们都是硅。1883年和1906年，二极和三极电子管问世，1947年12月23号晶体管诞生，开创了固体电子技术时代，布拉顿、巴丁和肖克利荣获了1956年的诺贝尔奖。当时的晶体管实验装置。1957年美国青年基尔比发明了集成电路，2000年获得了诺贝尔物理学奖。如果没有晶体管，没有集成电路，没有后来的芯片，我们目前面临的电子时代、多媒体时代也是不会到来的。

晶体管和集成电路技术的发展制成了可以将数百万个晶体管集成在一起的芯片，芯片是20世纪又一项伟大的科学成就，有了芯片才有了电脑的小型化和移动电话的微型化。左图是微处理器的芯片，上面大概有两千万个晶体管。右面的图是在电子显微镜下芯片的局部放大。

9，计算机和互联网。正是由于它的出现，使我们面临着信息革命。1946年2月15号，莫克利等人设计制造出了世界上第一台电子计算机，这个计算机占地167平方米，重30吨，耗电150万千瓦，用了18000个电子管，成为人类计算技术发展史上的一座丰碑。在那之后的50多年，计算机经历了电子管、晶体管和集成电路3代产品，现在已经发展到使用极大和超大规模集成电路的第四代产品。体积和耗能大大地减小，而且软件的开发同步发展，多媒体电脑已经广泛地应用到社会生产和生活的各个方面。正是因为多媒体电脑的出现，给同学们，给年轻人提供了很多娱乐的乐趣，也给家长、老师添了很多烦恼，要想办法引导同学们不要沉迷于打电子游戏，两个方面。因此，同学们在享受现代科学技术成果的时候，应该有取有舍。

20世纪60年代后期，人们开始实验性的把分散在各地的计算机，通过通信线路连接成远程网络。1969年10月29号，美国加州大学洛杉矶分校的计算机系教授克兰罗克和他的助手克莱恩，在使用分组技术连接的4台远程计算机的阿帕网上实现了通讯，正是这个通讯宣告了互联网的诞生。计算机和互联网将人类带入了信息时代。

10，激光器的发明。激光器可以称为科学的瑰宝。任何一个新的技术跟器件的发明，必须有一些基础研究从理论上的阐释，上面我们讲了九个科学事件当中也都是这样的，激光器也是这样的，最早源于1916年爱因斯坦提出了受激光辐射理论。1958年，美国科学家汤森提出了激光器设计原理。1960年，美国物理学家梅曼用红宝石制成了激光器，首次获得了人造激光，标志着人类新文明的降临。此后又相继制成了氦氖等各种激光器，可以产生出从红外到紫外波段和X射线各个波段的激光。激光的高定向性、高单色性、高相干性、高亮度和可调谐性使它具有了广泛应用，比如全息照相、激光照排。另外激光与光纤结合的光通信技术，以及在存储光盘、激光刀等方面的应用得到扩展，都将对21世纪人类生活产生更加深远的影响，到目前为止已经产生了深远的影响。

第三，20世纪的伟大科学家，选十位。

1，爱因斯坦。是20世纪最伟大的科学家。他创立了相对论，修正了牛顿的引力理论，

预言了光线引力弯曲现象，开创了宇宙学研究。还提出了光量子假说，奠定了量子力学的基础，正确解释了布朗运动，推导出著名的公式，虽然很简单，但是他却说明了很重要的问题，E＝mc2。他在科学思想上的贡献只有哥白尼、牛顿和达尔文与之媲美。

2，普朗克是量子力学之父。1900年在德国物理学年会上他做了题为“正常光谱辐射能的分布理论》报告，宣告了量子理论的诞生。他的理论打破了能量的辐射是连续的传统观念，他指出这个能量是以一定数值的整数倍跳跃式变化的，也就是说能量不是无限可分的，而是一个最小的单元，这个单元叫做能量子或者量子。

3，原子物理学的奠基人玻尔，是丹麦人。他创造性的把普朗克的量子说和卢瑟福的原子核概念结合了起来，引入了定态概念，他提出了量子不连续性概念。他提出的一整套关于原子运动的新观点，为现代微观物理研究开辟了道路，为量子力学的最终建立做出了杰出的贡献。

4，20世纪最伟大的数学家，是东普鲁士的希尔伯特。他在数学上做出了巨大和多方面的贡献，为20世纪的数学指明了方向。他的许多研究成果是现代科学家必不可少的重要工具。他的巨著《几何学基础》提出了更为严谨完整的几何公理系统。1900年8月在巴黎国际数学家大会上，他提出了新世纪数学家应努力解决的23个问题，这些问题的研究有力地推动了20世纪数学的发展。前几年教科文组织有一份报告，他指出当时的科学发展有两大特点，一个是生物学突飞猛进的发展，第二，各门学科的数学化，从那可以看出数学正是由于像希尔伯特和许许多多数学家的成果，使得数学引入到了各个学科，促进了各个学科的发展。

5，现代遗传学的先驱，美国的科学家摩尔根。他创立了基因学说，揭示了基因是组成染色体的遗传单位，为20世纪遗传学的发展奠定了基础。他通过果蝇突变实验，验证了孟德尔遗传定律，并确认染色体是基因载体，推算出了各个基因在染色体上的位置。从此，遗传学的重大发现接踵而至，成为20世纪最为活跃的研究领域。他坚信一切通过实验的原则，因为他认为每一种见解或者假说都必须通过实验的检验，然后才得以承认其科学地位。

6，现代物理学的揭幕人，德国的伦琴。他发现了X射线，推动了物理学的发展，打破了当时的原子是组成物质的最小微粒核物理学已经发展到顶峰等等观点，最终导致了一个新科学体系的诞生。伦琴的伟大发现使人们掌握了一种透视物质内部奥秘的有力工具，从而了解了有关分子和原子结构的大量知识。包括DNA的结构等重大发现，都与X射线的应用密不可分。沃森和克里克应用的原有实验数据都是应用X射线得到的，用X射线打在蛋白质的晶体、核酸的晶体上会出现染色图样，牌照下来之后，根据电子密度的不同确认出是哪些原子，另外通过染色图样，也可以确认这些原子的排布以及它们之间的距离和其它一系列的相互关系。如果没有X射线的应用，没有X射线应用到晶体学方面的研究，现在很多生物大分子结构是搞不清楚的。另外X射线在医学上的应用也是很广泛的，挽救了无数人的生命。

7，现代地质学的奠基人，德国科学家魏格纳。他创立的大陆漂移学说，可以与日心说和进化论齐名。1910年他偶然发现大西洋两岸轮廓跟南美洲和非洲的轮廓，如果拼合起来是很好吻合的，因此在头脑中形成了一个大胆的假设，是不是存在原始的泛大陆，是一整块大陆，然后分开的，1912年做了题为大陆与海洋的起源演讲，正式提出了大陆漂移假说，在地质学界引起了轩然大波。当时他面临着一间反对声，但是他以科学家坚韧不拔的精神继续搜集证据，4次考察格陵兰。20世纪50年代以后，找到了大量，大陆漂移说开创了地质学的新时代。

8，环保运动之母，美国的女科学家卡逊。她所坚持的思想，是为人类环境保护意识点燃了一盏明灯。正是由于她非凡的努力，人们终于意识到了保护环境的重要意义。1962年她出版了《寂静的春天》一书，对农药等的潜在危害提出了警告，然而当时却遭到了非难。

卡逊以科学家的执着奋起迎战，她的思想终于为民众所接受。《寂静的春天》犹如一声呐喊，改变了历史的进程，她的声音永远不会寂静，她惊醒了整个世界，开创了现代环保运动的新纪元。正是在她和其他科学家的共同努力和呼吁之下，才使世界的人开始重视环境保护，才不至于使地球从环境的恶化，而使人类面临着毁灭。

9，可以称为爱因斯坦的继承者，英国科学家霍金。他是当代著名的理论物理学家，在量子力学的研究上取得了重大成果，对人类的时空观和宇宙观进行了根本的变革，为人类理解宇宙提供了非同寻常的可能性。60年代患上了肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症，完全瘫痪。1985年气管手术之后又失去了说话功能，只能坐在轮椅里，靠语音合成器与人交谈。从宇宙大爆炸到黑洞的辐射机制，霍金对量子宇宙论的发展做出了杰出贡献。他的科普著作《时间简史》已用33种文字出版，发行550万册。从霍金身上我们可以看到一个伟大的科学家提出的一些对科学有重大促进意义的理论，从他身上可以看到一个科学家的精神，他身体处于极度的残废，但是他以坚韧不拔和执着的精神进行科学研究，他这种精神应该促进每一个正常人努力的学习科学知识，努力地去发觉自己的才能，用我们学到的科学知识从事我们所喜欢的专业，用我们所学到的知识去为人类造福。

10，最伟大的发明家爱迪生。他的发明可以用一个词叫数不胜数，他发明了留声机、白炽灯、电话机话筒、高效率发电机等对人类生活影响巨大的产品，原来的统计共得到了1093项专利，他发现的热电子发射现象微电子工业，尤其是为无线电技术和电视的发展奠定了基础。他在发明的艰苦跋涉中历尽艰辛，比如为寻找白炽灯灯丝试验了6000多种材料，不得到一个合用的材料就誓不罢休，为试制一种新的蓄电池，他失败了8000多次，这也可能是一种说法，但是也告诉我们是坚韧不拔的不获得成功绝不罢休的精神。他的著名格言是“天才是百分之一的灵感加上百分之九十九的勤奋”。在他的葬礼上，全美国熄灭电灯一分钟，用这种方式作为险给他的无言的赞歌。

我们讲了20世纪十件重大的科学事件，也介绍了十位伟大的科学家，可能事件和科学家还很多，这些都不是排名前十位的，但是从中可以了解20世纪的科学发展和科学人才涌现的一个概貌。有几点评论。科学之所以是科学，在于它本身是不断地发展着的，科学知识的增长并不是单单指观察资料的积累，而主要是指不断扬弃一些旧的理论，由一些新的理论取而代之。

科学的发展和知识的增长，往往始于问题，又终于问题。一个理论对科学知识增长所能做出的最持久的贡献，就是它所提出的新问题。

科学家之所以是科学家，在于他们总是不断地探索，提出一个个问题，解决一个个问题，去构建一个个阐释这些问题新的理论。科学家所进行的是一种接力式的工作，谁能达到巅峰不仅仅取决于他的能力跟水平，也取决于他的机会。科学家们在集体构筑着科学大厦。实事求是、坚韧不拔、勤于思考、敢于创新，是科学家应具备的素质。而这几点也是每个人做学问，学习科学知识，将来学习你喜欢的专业，从事喜欢的专业工作必备的。要获得成功，必须实事求是，遇到困难的时候要坚韧不拔，遇到问题的时候要勤于思考，在进行工作的时候要敢于创新，这样才能够充分发挥你的才能，充分应用你所学到的知识，才能使你的工作更有成效。

第四，目前的科学发展提出了重大科学理论、模型和高技术。

1，四大基础理论。在现代科学发展中，对人类思维方式和认识方法有着深远影响的理论，是描绘人类所认识的自然界图景的四大基础理论。第一是量子理论，许多科学家对量子理论的建立作出了重要贡献。第二是爱因斯坦提出的相对论。第三是信息论。第四是基因理论。

2，五大模型。现代科学发展形成的四大基础理论，粗略地描绘了人类所认识的自然界的图景，同时还建立了更详细的描述几类自然图景的五大模型。科学的研究当中经常使用模

型，这个模型是对一种自然图景和对一种事物解释提出的对于阐释原理的概括，因此叫模型，比如说沃森、克里克提出的双螺旋结构模型，是关于DNA的，因此在电视、广播跟书刊报纸上经常会有一些不清晰的概念，说沃森、克里克发现了DNA结构，不是，它是在用一些技术手段得到了数据基础之上，构建了DNA分子结构的模型，这个模型只是他认定是这么构成的，而实际上DNA分子的结构会比这个更复杂，也可能将来某一天的科学发展，有了新的手段，有了新的资料之后，会对它进行修正，提出更好的模型。科学是提出一些新的问题，构筑一个新的理论，而许多理论是不完备的，不完备是因为当时时代的局限，还有研究手段的局限，时代发展了，科学发展了，知识积累的多了，技术手段更完善了，资料更多了，就会使人对一些自然规律的认识更清晰了，去修正已有的理论，提出新的理论。

一个是宇宙演化的大爆炸模型。第二是粒子物理的标准模型。第三，遗传物质DNA双螺旋结构模型，推动了分子生物学的发展，将来对它的修正，推进之后会使科学更加发展，这是现有的模型。第四，信息处理的计算机模型。第五，地壳构造的板块模型。

3，六大高技术。现代科学发展推动的现代技术，已经发展成为一个庞大的复杂系统，20世纪中叶集中形成了具有知识密集性、创新性、带动性和战略性特征的六大高技术。这里很多修饰性的定语不是无端加上的，正是标志着它有这些特征，如果要想了解这些特征，同学们可以参照大量的资料。第一是信息技术，第二是生物技术，第三是材料技术，第四是能源技术，第五是空间技术，第六是海洋技术。大家接触比较多的是信息技术的发展，互联网、多媒体，还有各种各样的通信技术，还有生物技术也讲的比较多，空间技术，卫星、飞船，探索火星，登月。而材料技术、能源技术跟海洋技术也是相当重要的高技术。

第五，了解科学，提高科学素养。

当科学发展越来越快时，对于科学发展历程的理解变得更为必要，同时也变得更为复杂。随着科学研究成果的激增和知识的爆炸，增进对科学的理解与了解，特别是不断提高科学素养，就成为每个人至为重要的必修课。因为我们是生活在科学高度发展的时代，我们要去学习，要去工作，要去接触社会发展的各个层面，各种事物，都会使我们很现实地遇到科学发展在各个方面的体现，因此如果我们对科学不了解，不理解，没有一定的科学素养，我们在这个社会的生活就会遇到困难，或者说我们就不能很好地适应科学高度发展的时代。

科学社会学家认为现代人是从三个层面上理解科学的。第一，科学是系统化的，用以说明自然规律的理性知识。第二，科学是建立在科学实验基础之上认识自然，并为人类造福的特殊的社会活动。第三，科学是一种特殊的社会建制，在整个的社会大系统中，科学与政治、经济和文化等等各个方面都处在互动之中，也就是在互相影响、互相促进。

国际上有一个科学素养促进研究中心，主任Miller教授曾经提出科学素养有三个标准。第一，要理解基本科学技术的术语和概念的含义。第二，能够理解科学研究的过程和方法的本质。第三，要理解科学对社会的广泛影响和对公众个人的影响。三个标准都是要进行理解，因此，科学素养的核心是理解科学。第一是理解基本科学技术的术语和概念的含义，简称为理解科学知识。第二，理解科学研究的过程和方法的本质，简称为理解科学活动。第三，理解科学对社会的广泛影响和对公众个人的影响，也就是说理解科学对社会的影响。

科学知识、科学活动和科学对社会、个人的影响，科学知识包括很多很多，比如说自然界，自然界又包括宇宙、地球、物质结构和能量转换。而在宇宙下面又可以包括宇宙结构、宇宙起源、恒星、行星、卫星、彗星、天文仪器与数据等等，这里还有很多。之所以给大家这个概念，就是让大家知道科学知识大致包括哪些。还包括物体运动、自然力。第二是生物界，还包括很多。第三是人类机体，第四，人类行为，第五，人工自然，被技术改造了的自然环境和条件。第六，数学。第七，通用概念，包括系统、结构、模型、进化、控制、协同等等，会在日常生活当中或者在工作当中、学习当中遇到各种各样的名词，名词下面包括一些概念。如果将来我们工作了，跟它有关系的概念，就要把概念弄清楚，才能很好地进行学