21世纪的科学技术进展
21世纪世界重大科技成果
2000年世界重大科技成果1.生物计算机研究有新进展美国威斯康星一麦迪逊大学的科学家开发出一种用于制造脱氧核糖核酸计算机的新技术, 能将〕分子的活性范围限制在固体表面来执行运算。
美国普林斯顿大学的科学家研制出一种简单的核糖核酸生物计算机, 它实际上是一个含有种不同链的试管, 用其计算数学问题, 答案正确率令人满意。
由美国贝尔实验室和英国牛津大学科学家组成的研究小组研制出一台‘‘发动机”, 可以制出分子大小的电子电路, 使未来的计算机体积更小, 运算速度更快。
2.黑客袭击大型网站自2000年2月7日计算机黑客袭击最热门的雅虎网后, 2月8日和9日又袭击了多家著名网站。
2月22日和24日, 计算机黑客又分别攻击了微软公司和全美经纪组织网站, 向网络传输大量无用数据, 使网络严重堵塞。
计算机网络安全问题引起各国极大关注。
3. 科学家获得“夸克一胶子等离子体”欧洲核子研究中心2000年2月10日宣布, 在此从事重离子研究计划的科学家首次获得“夸克一胶子等离子体”, 从而证明在宇宙诞生之后的瞬间确实存在过这种物质形态。
欧洲核子研究中心的公报说, 新成果是国际物理学界通力合作的产物, 包括中国在内的20个国家的约500名科学家参与了重离子研究计划。
4. 铱星公司宣布倒闭1999年8月申请破产保护的美国铱星公司，2000年3月17日终于宣布在当天午夜停止营业。
1991年创立的依星公司曾设想, 通过建立一个由66颗低轨道卫星组成的通讯网, 可使其用户在地球任何地方都能与不同地点的人通话, 真正实现“全球通”。
1998年11月该公司投人商业运营, 但是, 这个投资50亿美元建立起来的通讯网, 最多时仅有5.5万个用户, 而要实现盈利至少需要65万个用户。
由于依星公司债务已达44亿美元, 不得不宣布破产。
5. 美国发明“原子陷阱追踪分析”技术美国阿贡国家实验室发明了一种被称为“原子陷阱追踪分析”的新技术, 科学家已利用它准确探测到样品中的单个同位素原子。
人类20世纪到21世纪的新发现和新发明
人类20世纪到21世纪的新发现和新发明一、新发现在20世纪和21世纪，人类取得了许多重要的新发现。
以下是其中几个具有代表性的新发现：1. DNA遗传编码20世纪50年代，科学家首次发现了DNA的双螺旋结构和遗传编码机制。
这一发现揭示了生命的基本单位和遗传信息的传递方式。
随后的几十年里，人们进一步研究了基因组的组成和功能，为遗传学和生物技术的发展奠定了基础。
2. 宇宙微波背景辐射20世纪60年代，科学家发现了宇宙微波背景辐射，这是宇宙大爆炸之后留下的辐射痕迹。
这一发现提供了宇宙演化的重要证据，并支持了宇宙大爆炸理论。
它也为宇宙学的研究提供了新的方向和方法。
3. 量子力学20世纪初，物理学家们提出了量子力学理论，揭示了微观粒子行为背后的规律。
量子力学不仅在理论物理学领域具有重要地位，还为现代科技的发展提供了基础，如半导体器件和量子计算机等。
4. 环境污染与气候变化20世纪后半叶，人们逐渐认识到环境污染对地球和人类的影响。
科学家们发现了温室气体的增加导致全球气候变暖，提出了全球变暖的概念。
这一发现引起了世界范围内的关注，并促使人们采取措施减少排放和保护环境。
二、新发明除了新发现，人类在20世纪和21世纪也取得了许多重要的新发明。
以下是其中几个具有代表性的新发明：1. 互联网20世纪60年代，互联网作为一个通信网络出现，但直到90年代才普及。
互联网的出现改变了人们的生活和工作方式，使信息的传递和获取更加便捷。
互联网也促进了电子商务、在线教育和社交媒体等行业的发展。
2. 移动通信20世纪80年代，第一代移动通信技术出现，人们可以通过手机进行无线通信。
随后的几十年里，移动通信技术不断发展，从2G到5G，使人们的通信更加便利和高效。
3. 基因编辑技术近年来，基因编辑技术CRISPR-Cas9的出现引起了科学界的广泛关注。
这一技术可以精确地修改生物体的基因组，具有巨大的潜力在医学和生物学领域发展新的治疗方法和基因工程技术。
二十一世纪科技发展趋势
磁技术和原子能技术为中心的技术革 命以及目前正方兴未艾的以信息技术 为中心的技术革命 。
根据对一般系统进化的规律性认 识 , 把科技史作为预知未来的向导 , 对 21 世纪科学 、技术结构中心的转移大体 上可做出如下判断 :
新的科学革命存在可能性 。尽管我 们认为在 21 世纪初 , 可能不会产生新 的科学革命 , 但随着生命科学的发展 , 因其研究对象的极端精巧和复杂 , 以及 社会多种需求包括生存环境 、食物 、健 康 、福利等多方面需求的紧迫性 , 出现 科学问题的机遇最多 , 从而可能在 21 世纪中叶以后发展成为新的“科学革命 中心”。生命科学面临的主要问题是 :基 因的表达和调控 ; 蛋白质分子的折叠 ; 生物大分子的结构与功能 ; 细胞进行识 别与防御的机制 ; 生物体特别是神经系 统的发育和工作机理 ; 植物的光合作用 等。
3. 跨门类科学与技术整合化 在整个科学技术的结构中 , 最大的 门类莫过于自然科学和社会科学 、物质 技术和社会技术 。这类跨门类科学和技 术必将汇流 , 以致在更深层次上融合 。 六七十年代兴起的世界性环境与发展 运动 , 促进自然科学与社会科学走向大 综合 , 并导致环境科学等综合性科学的 诞生 。新近兴起的工业生态学 、人类生 态学等又为这种整合展示了美好的前 景 。在本源上 ,人类社会就属于自然界 , 生存于自然界 , 社会现象本质上就是一 种高级的自然现象 。因此 , 自然科学和 社会科学内部蕴含着共性 , 包括研究客 体的一致性 , 基本的科学概念 、理论的 类似性和逻辑的同型性 。相应地 , 物质 技术 (自然技术) 和社会技术 ———社会 科学的应用 、社会组织和管理方法的总 和 ———也发展成为庞大的复杂系统 , 称 为大技术系统 。人类社会活动 、持续发 展必将致使这两大门类技术的整合 。跨 门类科学和技术整合化 , 对于建构新的 哲学认识论和方法论具有重要的意 义 。过去 ,在长期分化科学 、技术基础上 建立的经典哲学认识论和方法论有其 局限性 , 而跨门类科学 、技术的整合化 必将给未来哲学增添崭新的内容 。 4. 科学与技术一体化 科学史表明 , 直到 19 世纪中叶 , 自 然科学与物质技术的关系才开始变得 密切起来 , 以至形成了共生关系 。在严 格意义上的社会科学也经历了约 200 年的发展 , 与之有密切联系的社会技术 发端更早 。在 20 世纪里 ,科学与技术一 体化趋势已开始显现出来 , 即科学技术 化 、技术科学化并且彼此紧密相依 。在 未来 , 科学与技术一体化或整体化趋势 将会增强 , 即科学子系统之间发生相互 作用而产生整体效应 , 并显示出更多的 社会功能 , 对人类社会的发展产生巨大 的推动作用 。生命科学技术可能成为科 学与技术一体化的杰出代表 。 ■
现代科学技术的历史演变
现代科学技术的历史演变近几百年来，现代科学技术的发展一直在以前所未有的速度加快着。
这种变革不仅影响到人类的生活方式，也改变了我们对世界和自然的认识。
那么现代科学技术是怎样发展出来的呢？本文将从这个角度来探讨现代科技的历史演变。
一、科学革命（16世纪-17世纪）科学革命是现代科技发展的重要里程碑，被认为是现代科学最初的起源。
这个时期，许多重要的科学家和思想家（如哥白尼、伽利略、牛顿等）对科学哲学进行了彻底的变革，从而打破了亚里士多德哲学的传统束缚。
在此期间，欧洲的各种科学与技术领域得到了广泛发展和应用。
光学、天文学、生物学、化学等学科都取得了一些重要的成就。
而技术方面也开始涌现出了越来越多的新发明，如印刷术、钟表、火器、眼镜等等。
这些成就为现代科技的发展奠定了基础。
二、工业革命（18世纪-19世纪）工业革命有着举足轻重的地位，它对现代科技发展的影响深远。
在这个时期，综合运用水力、蒸汽等各种动力和机械原理，开展了机器制造工业的发展。
此外，也促进了煤炭、铁路、交通运输等相关领域的发展。
这时，产生了一批重要的发明家和科学家。
其中最具代表性的是詹姆斯·瓦特。
他发明了世界上第一台有效率的蒸汽机，极大地推动了工业化进程，也为现代交通和机械设备的发展产生了长期的影响。
三、电子技术革命（19世纪末-20世纪初）经过工业革命和大规模的工业生产，世界各地的工人和市民发现，他们生活的方式和生活方式正在发生根本性的变化。
电子技术革命正是在这样的背景下产生的。
在这段时期内，很多科学家和工程师发明出了一些重要的电子设备和器件，如电池、电流计、发电机、收音机等，从而推动了现代电子和通信技术的发展。
这也使得电子工业、通信工业、计算机和信息技术领域等设备得到了极大发展，各个国家也开始重视和加强电子和信息产业的营造和技术研究。
四、计算机革命（20世纪50年代-21世纪初）到了20世纪50年代，伴随着计算机的发明，科学技术迎来了新的发展阶段。
21世纪的科学发明
21世纪的科学发明1.3D 打印技术：21世纪，3D 打印技术开始发展迅速，也是科技发展的最炙手可热之一。
3D 打印是一种新型的制造技术，可以将任何尺寸的三维物体以多层的形式交织在一起，帮助施工者快速构建产品原型和结构。
此外，3D 打印技术还可以制造如金属、陶瓷等非传统材料，满足不同用户的多样化需求，为现代制造业带来更多可能性。
2.人工智能：人工智能（AI）是近几年发展最快的科学领域之一，它建立在现代计算机技术的基础上，运用大量的数据和算法，使机器具有“智能”的能力，甚至可以模拟人类的思维进行处理问题，实现人工智能的目标。
在 21 世纪，大数据和人工智能领域大规模开拓，得到了特别的重视，各国纷纷开展人工智能技术的研究及应用，使得此技术成为新一轮科技革命的发动机之一。
3.无人机：无人机（UAV）是一种不使用操作者操纵系统的特殊类型航空器，可以完成远距离的航程任务和各种特定任务。
随着最新设备的应用，无人机具有了更多的功能，可以完成视频拍摄、农作物遥感和送货等多种工作，并大量应用于建筑、环境监测和安防等领域，为社会发展做出了重要贡献。
4.自动驾驶：自动驾驶是 21 世纪智能技术发展的重要方面，是表现机动车智能驾驶能力而形成的一个系统。
目前，国内外自动驾驶具有很强的应用能力，可以掌控车辆的行驶方向和行驶路径，可以有效解决驾驶员反应迟缓、疲劳驾驶等问题，提高行车安全性，为人类社会带来利多多。
5.云计算：云计算是 21 世纪新型科技，它把单一用户个人电脑上的计算机资源和文件管理系统集中到云端，使多用户可以通过 Internet 高效率共享资源，使各类资源集成成为一个整体，并可以根据实际需要增加扩展工作，为企业带来更高的效率和更简单的操作。
无论是物联网的移动数据收集、远程数据分析，还是智能家居的强大能力，云计算都是科技发展的重要助推者。
6.人脸识别技术：21世纪，人脸识别技术得到了飞速发展，它采用多种数字技术把人脸信息转换成特殊的编号，从而在数据库中自动立即识别出一个人。
21世纪科技发展展望
2121世纪科技发展展望●路甬祥世纪将是人类依靠知识创新和高技术创新持续发展的时代,人类将更加深入和完善对物质世界统一性的科学认识,更合理地保护和利用自然资源,创造新的物质和精神文明,创造一个更加美好的自然环境和人类的理想社会。
信息革命和信息科技的发展将进一步拓展人的创造能力可以预见,随着量子电子、光量子技术和纳米科技的进展,微电子与光电子器件及其集成结构、功能和规模将取得新的革命性的进展。
计算机结构和功能将向着微型化、超功能、智能化和网络化方向发展,人机界面将更为友好。
新的科学方法与应用软件将帮助人们突破语言文字屏障,实现即时的虚拟现实,为全球化虚拟制造、服务、流通、研究与发展、终身学习和娱乐提供新的平台。
通过信息科技与物质科技、生命科技乃至与社会人文科学的交叉与融合,分子设计、材料设计、虚拟实验、生物信息、数字地球、数字宇宙和数字生态等新的科学技术分支将得到发展,并表现出巨大的创新潜力。
继续揭示生命现象的奥秘,为人类控制自身、提高健康水平和生活质量带来新的福音21世纪初,人类、水稻等一些重要物种的全基因图谱和测序工作将要完成,随着后基因组计划的推进,将导致医药保健和农业产业新的革命。
对于人脑和神经系统分子发育和工作机制的深入研究,将逐步揭示脑和认知过程的奥秘,促进认知科学、教育学和信息科学的发展,并可能为人的智力开发和计算机科学带来新的突破。
生物信息科技的发展将为生命体的发育、遗传的调控,对机体疾病的诊断、调控与康复,对脑与神经的发育与修复乃至认知的发展开辟新的途径。
分子遗传与分子生态学的进展将提示自然界生物多样性、生态平衡和动植物间的互相依存与相互作用的分子机制,为生态保护和恢复提供新的科学根据。
随着分子生物学的进展,蛋白质结构与功能的关系将得到系统诠释,蛋白质分子设计及生命物质的目标合成技术将日趋成熟,蛋白质工程将成为新兴产业。
以细胞工程、蛋白质工程和基因工程为核心的生物工程技术,将在解决人类面临的人口、食物、健康和生态环境等重大问题上成为支柱性技术和产业,其成果不仅成为人们获取高品质、多样化食物的来源,也将成为可再生能源、可再生和环境友好材料的主要手段。
21世纪生物学领域取得的重大研究成果
21世纪生物学领域取得的重大研究成果21世纪以来，生物学领域取得了许多重大研究成果，这些成果不仅深刻地改变了我们对生命的理解，也为人类社会的发展带来了巨大的影响。
本文将从不同的角度介绍几个重要的研究成果。
1. 基因组学的突破：在21世纪初，人类基因组计划的完成开创了基因组学研究的新时代。
通过对人类基因组的解析，我们能够更深入地了解基因与疾病之间的关系，为疾病的预防、诊断和治疗提供了新的思路和方法。
同时，基因组学的发展也推动了农业、畜牧业以及环境保护等领域的进步。
2. 干细胞研究的突破：干细胞是具有自我更新和分化能力的细胞，具有广泛的应用前景。
通过干细胞的研究，科学家们希望能够实现组织器官再生、疾病治疗以及药物筛选等目标。
在过去的二十年里，研究人员成功地将人类皮肤细胞转化为诸如神经细胞、心脏细胞等不同类型的细胞，为再生医学的发展打下了坚实的基础。
3. 基因编辑技术的突破：CRISPR-Cas9是一种革命性的基因编辑技术，它能够精确地修改生物体的基因序列。
CRISPR-Cas9的出现使得基因编辑变得更加简便和高效，让科学家们能够更好地研究基因功能、疾病发生机制以及遗传疾病的治疗。
这项技术的出现也引发了一系列的伦理和道德争议，但无疑它对生物学领域的影响是深远的。
4. 单细胞测序技术的突破：传统的基因测序技术主要对大量的细胞进行测序，无法区分不同细胞之间的差异。
而单细胞测序技术的出现改变了这一局面，它能够对单个细胞进行基因组测序，揭示不同细胞类型之间的差异以及细胞在发育、疾病等过程中的变化。
这项技术的应用使得我们对人体组织器官的发育和功能具有了更深入的认识。
5. 合成生物学的发展：合成生物学是一门通过重新设计和构建生物系统来解决实际问题的学科。
在21世纪，人们通过合成生物学的方法成功地构建了许多功能性的生物系统，例如人工合成细胞、人工合成基因等。
这些研究成果为生物能源、环境修复、新药开发等领域提供了新的思路和解决方案。
21世纪的最前沿科学之一
21世纪的最前沿科学之一，随着人类第一张基因序列草图的完成和发展，生命科学的研究也将进入一个崭新的后基因组学，即蛋白质组学时代。
正如基因草图的提前绘制得益于大规模全自动毛细管测序技术一样，后基因组研究也将会借助于现代生物质谱技术等得到迅猛发展。
本文拟简述生物质谱技术及其在生命科学领域研究中的应用。
1 质谱技术质谱（Mass SPectrometry）是带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大小顺序排列的图谱。
质谱仪是一类能使物质粒子高化成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否实现质荷比分离，并检测强度后进行物质分析的仪器。
质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组成。
质谱分析的基本原理用于分析的样品分子（或原子）在离子源中离化成具有不同质量的单电行分子离子和碎片离子，这些单电荷离子在加速电场中获得相同的动能并形成一束离子，进入由电场和磁场组成的分析器，离子束中速度较慢的离子通过电场后编转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。
与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，其焦面接近于平面，在此处用检测系统进行检测即可得到不同质荷比的谱线，即质谱。
通过质谱分析，我们可以获得分析样品的分子量、分子式、分子中同位素构成和分子结构等多方面的信息。
质谱技术的发展质谱的开发历史要追溯到20世纪初J.J.Thomson创制的抛物线质谱装置，1919年Aston制成了第一台速度聚焦型质谱仪，成为了质谱发展史上的里程碑。
最初的质谱仪主要用来测定元素或同位素的原子量，随着离子光学理论的发展，质谱仪不断改进，其应用范围也在不断扩大，到20世纪50年代后期已广泛地应用于无机化合物和有机化合物的测定。
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• 利用这种电磁波，建立无线电通讯的任务，则 是由俄国人波波夫和意大利人马可尼几乎同时 完成的。1896年，波波夫首次把无线电报拍到 250米远的地方，但他在俄国的试验所能得到 的支持却很有限；而马可尼在英国资本家的资 助下，依靠比较优越的条件，制出了无线电通 讯设备。1899年，马可尼在英法之间发报成功； 1901年，横越大西洋发报成功。近代电讯事业 的发展，为快速传递信息提供了方便。从此世 界各地的经济、政治和文化联系进一步加强。
3.1原子能技术
• 在20世纪最伟大的科学发现中，原子核结构 和DNA结构的阐明无疑都是名列前茅的。 • 19世纪末放射性元素的发现，表明元素是可 变的。 • 20世纪初，了解了原子的核型结构，且用重 粒子轰击破碎原子核弄清了原子核是由质子 和中子构成的。这些方面的突破，影响了整 个物理科学的发展。
人类航天史
• 1、里程碑式的V－2火箭（1944年6月13日）英国伦敦 遭德国法西斯发射的V－2飞航式火箭的空袭。9月8日 又向伦敦发射了V－2弹道式火箭。V－2火箭于1942年 10月3日首次试射成功。1944年9月-1945年3月德国共 制造了6000多枚V－2火箭，4320多枚用于袭击英、法 和其他国家，给这些国家造成巨大灾难。V－2导弹在 战争中扮演了极不光彩的角色，但它在技术上的成功 却使人类向征服太空跨近了一步，是航天史上一个重 要的里程碑。
微电子学、 自旋（磁） 电子学
（物理）
一、瓦特推动工业革命
• 瓦特出生于1736年1月19日。 他的父亲是个多才多艺的工 匠，受他的影响，瓦特特从 小就有实验的兴趣和才能。 传说他小的时候，曾用布把 壶嘴堵死，看到蒸汽的力量 把壶盖冲开。这一现象激发 了他的探索精神。
• 纽科门蒸汽机，但它 的耗煤量大、效率低。 瓦特运用科学理论， 从1765年到1790年，瓦 逐渐发现了这种蒸汽 特进行了一系列发明，比 如分离式冷凝器、汽缸外 机的毛病所在。 设置绝热层、用油润滑润 滑活塞、行星式齿轮、平 行运动连杆机构、离心式 调速器、节气阀、压力计 等等，使蒸汽机的效率提 高到原来纽科门机的3倍 多，最终发明出了现代意 义上的蒸汽机。
郭永怀（1909～ 1968）中国空气 动力学家
1999年国庆50周年前夕，中共中央、国 务院、中央军委授予23名科技工作者以 每枚均由515克纯金制成的“两弹一星功 勋奖章”。
虽然科学没有国界 科学家却是有祖国的
1964年10月16日，在中国 西部戈壁大漠的上空升起 了壮丽的蘑菇云，我国第 一颗原子弹爆炸成功。它 向世界宣告，中国独立自 主地掌握了核技术，它意 味着中国不仅树立了国防 尖端科技的丰碑，更铸就 了国家安全和大国地位的 基石。
5 1m 10
星系
宇观
原子核
原子 介观
太阳系
10-10 10-5
地球
山
DNA
人
宏观
• 科学和技术相辅相承，科学上的每一个 重大突破，不仅将在一定时间内导致影 响人类生活的新技术出现，还必定极大 地丰富我们进一步认识自然的技术手段； 新技术的发展又促使我们认识自然的实 验手段不断增加、不断提高，从而推动 科学的进一步发展。
2.4 化学工业是第二次工业革命时期出现 的新兴工业部门
• 在无机化学工业方面，60～70年代发明了以氨 为媒介生产纯碱和利用氧化氮为催化剂生产硫 酸的新方法，使这两种化学工业的基本原料的 综合利用得到迅速发展。
• 有机化学工业也随着煤焦油的综合利用得到迅 速发展。 • 从80年代起，人们开始从煤焦油中提炼氨、苯、 人造染料等。
• 瓦特蒸汽机在纺织、 采矿、冶炼和交通 运输等方面得到了 广泛应用，使世界 进入了所谓的“蒸 汽机时代”，极大 地推动了英国和欧 洲的第一次工业革 命。人类开始富裕
煤矿抽气抽水机卷扬机
1807年克莱蒙特号蒸气船
19世纪初中期的农业机械、马车
• 1819年8月25日，瓦特在家中去世，他的 讣告中是这样形容他发明改进的蒸汽机的： “它武装了人类，使虚弱无力的双手变得 力大无穷，健全了人类的大脑以处理一切 难题。它为机械动力在未来创造奇迹打下 了坚实的基础，将有助并报偿后代的劳 动。” • 英国的成功也逐渐向整个世界扩散，当然 首先是欧洲和北美，工业革命带领世界进 入了现代文明时代。 • 使东方从属于西方。
• 1882年，法国人德普勒发现了远距离送 电的方法，美国科学家爱迪生建立了美 国第一个火力发电站，把输电线联接成 网络。
• 电力是一种优良而价廉的新能源。它的 广泛应用，推动了电力工业和电器制造 业等一系列新兴工业的迅速发展。 • 人类历史从蒸汽时代跨入了电气时代。
2.2 内燃机的创制和使用。这是第二次工 业革命时期应用技术上的一个重大成就。
中国政府重申：“中 国进行必要而有限制 的核试验，发展核武 器，完全是为了防御， 其最终目的就是为了 消灭核武器”。“在 任何时候，任何情况 下，中国都不会首先 使用核武器。”
1967年6月17日，在我国西部地区成功地爆炸了第一颗 氢弹。这次试验是中国继第一颗原子弹爆炸成功后，在 核武器发展方面的又一次飞跃，标志着中国核武器的发 展进入了一个新阶段。
第一台激光 器诞生 （1960） （技术）
现代光学 （物理）
被誉为第三次工业革命的整个信息技术的发生、发展，
其硬件部分几乎都以物理学成果为基础： 量子力学 费米-狄拉克统计 固体能带理论 （20年代） （物理）
晶体管诞生（1947）
集成电路 （1962） 大规模集成电路 （70年代后期） （技术）
微结构物 理
自然科学与技术 历史上自然科学（物理学）与技术的关系大致有两 种模式: 技术 物理 技术(以第一次工业革命为标志) 物理 技术 物理(以电气化进程为标志)
20-21世纪两种模式并存、交叉，但几乎所有重大的
新技术的创立，都是以物理学的发展为先导的 。
爱因斯坦受激 辐射理论 （1917） （物理）
卢 瑟 福
居里
居里夫人
• 证明原子的存在、推出E=mc2公式到原子弹爆 炸，爱因斯坦的理论与现实很近很近。1939年 8月，爱因斯坦曾致函罗斯福总统，建议美国 开展对原子核的研究，担忧德国法西斯可能制 造原子弹。随之美国有了研制原子弹的“曼哈 顿计划”。但是，爱因斯坦并未参与其中。他 的理论被广泛应用。
21世纪的科学技术进展
——纪念爱因斯坦伟大发现100周年
——2005年国际物理年
科学与技术
• 科学仅指自然科学。以认识自然、探索 未知为目的。包括认识自然界所有物质 发生的各种现象，揭示自然现象的内在 规律和相互联系。不仅要认识其宏观和 外观，还要认识其内部各个层次上的精 细结构，运动特点及运动规律。 • 技术是以对自然界的认识为根据，利用 得到的认识来改造自然为人类服务。
• 内燃机的发明推动了石油开采业的发展和石油 化学工业的产生。 • 石油也像电力一样成为一种极为重要的新能源。 1870年，全世界开采的石油只有80万吨，到 1900年猛增至2 000万吨。
2.3电讯事业的发展
• 早在1844年，摩尔斯在美国华盛顿和巴尔的摩 之间试拍有线电报成功，打下了近代电讯事业 的基础。第二次工业革命时期，电讯事业广泛 地发展起来。
• 氢弹爆炸时，作为引爆装置的原子弹 首先爆炸，产生数千万度高温，促使氘 氚等轻核急剧聚变，放出巨大能量，形 成更猛烈的爆炸。
氢弹爆炸
托克马克装置
钱三强（19131992）他主要从 事原子核物理学 的研究，是中国 原子能科学事业 的创始人，被誉 为“中国原子弹 之父”。
邓稼先（1924-1986）
• 早在1876年，德国人奥托制成了四冲程内燃机， 使用煤气为燃料。 • 19世纪80年代中期，德国发明家格· 戴姆和卡 尔· 本茨提出了轻内燃发动机的设计，这种发动 机以汽油为燃料。
• 90年代，德国工程师狄塞尔设计了一种效率较 高的内燃发动机，因它可以使用柴油作燃料， 又名柴油机。
• 内燃机的发明，解决了交通工具的发动机问题， 引起了交通运输领域的革命性变革。19世纪晚 期，新型的交通工具──汽车出现了。许多国 家都开始建立汽车工业。随后，以内燃机为动 力的内燃机车、远洋轮船等也不断涌现出来。 1903年，美国人莱特兄弟制造的飞机试飞成功， 实现了人类翱翔天空的梦想，预告了交通运输 新纪元的到来。
物质世界结构
宇
实物 分 子
宙
场 宇 宙 大 爆 炸 标 准 模 型
原 子 原子核 质子 中子
夸克
电 子
（轻子） 费米子
规范玻色子
粒子物理标准模型
人类已观测到的宇宙大致范围
目前人类所研究的物质世界 的最小物质为夸克
星系团
粒子
微观
W++ 10-20 10-15
1025 1020 1015 1010
• 利用化学合成方法，美国人发明了塑料， 法国人发明了人造纤维。化学工业的发 展，极大地改变了人们的生活。
• 医药发明，包括抗生素、盘尼西林等， 使卫生环境得以改善，人的寿命得以延 长。
• 这次科技革命的特点是：①以坚实的科学技术为 基础，促进了基础工业特别是重工业、化学工业、 能源工业的发展，充分体现了科学技术是第一生 产力的原理。②在几个先进大国同时起步，相互 促进下展开，规模更广、速度更快。它改变了世 界大国间的力量对比，英国的“世界工厂”地位 开始动摇。③开始于多数国家尚未完成工业革命 之时，形成了两次工业革命同时交叉进行的局面。 这有利于后起的国家直接采用新技术成果，加快 发展的速度。例如德国。日本就是如此。
科学和技术都是以自然界为对象，大至宇宙中的日月
星辰，小至组成一切物质的基本粒子，都是科学认识的 对象。
空间尺度 （相差 1046）
1026 m（约150亿光年）（宇宙）——10-20 m（夸克）
时间尺度 （相差1045 ） 1018 s（150亿年）（宇宙年龄）——10-27 s（硬 射线周期） 速率范围 0（静止）——3108 m/s（光速） 不同尺度和速度范围的对象要用不同的科学规律研究