第十一章现代科技的发展趋势

1、第十一章现代科技的发展趋势 科学技术在不同的历史时期呈现不同的发展趋势。 基础科学为先导，科学的整体化、技术综合化和科技一体化。一、现代科技的主要发展趋势l 科学技术的发展由于种种内部动因而在不同历史时期呈现不同的发展趋势。在现时代，科学与社会的互动作用显著地加强。与以往时代不同，科学技术巳成为第一生产力。所以科学技术的发展趋势不仅对科技工作者来说意义重大，对整个社会而言也是非常重要的。l 19世纪末开始的物理学革命拉开了现代科技革命的帷幕。以相对论和量子力学的系列突破性进展为先导，现代自然科学在广度和深度上、在思想方式和研究方法上、在学科体系结构上、在科学与技术及科学与社会的关系等方面都出现

2、了质的飞跃。20世纪中叶以来，在基础自然科学新成果的指导下，核技术、计算机技术、喷气推进技术、航天技术、微电子技术、生物技术、激光技术等新技术相继问世。各门类的新技术相互推动，以越来越快的步伐向前发展。现代高新技术不仅以基础科学为先导，还以某种方式同基础科学、技术科学联成一体。科学的整体化、技术综合化、科技一体化等已成为现代科学技术发展过程中呈现出的主要趋势。现代科学的主要发展趋势 20世纪以来、科学体系的各个门类、各个分支均有长足的进步。但由于发展的不平衡，物理学和生物学进展最大、最深刻，并成为20世纪的带头学科。基础自然科学的体系以它们为核心形成了物质科学和生命科学这两大综合性门类。l第二

3、次世界大战以后。对复杂系统及共同属性如信息反馈、控制、自组织等进行了跨越传统学科分类的综合研究，取得了突破性进展由此导致一批新的横断学科的创建如信息论、控制论、一般系统论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、系统工程学、决策科学等。这些横断学科组成了系统科学这一新的综合性科学。l目前，白然科学发展中呈现的第一个主要趋势为：一方面物质科学继续揭示自然界更深、更广、更久远的层次和各种极限状态下的物质运动规律、另一方面系统科学与生命科学正逐步阐明与人类的关系更密切的各类复杂系统的行为规律，后者的重要性正在超过前者。系统科学与生命科学将是21世纪的带头科学。物质科学对自然界微观层次和相关层次的研究进展已

4、逐渐缓慢，主要原因在于实验手段和认识方法越来越难以实现突破性发展。l 生命科学中分子生物学和量子生物学对生物体微观层次结构，尤其是遗传基因的研究方兴未艾；同时生态学对生物群落及其环境、尤其是生物圈整体的宏观研究也日益蓬勃开展起来，它们又推动中观层次生物组织(如人体)的研究从表象描述向本质揭示深入。生命科学从20世纪50年代分子生物学取得革命性突破以来一直在加速发展。l系统科学不断综合着数学、基础自然科学、技术科学、社会科学和思维科学的众多分支的新成果，从系统、信息控制、自组织等新的角度提出关于自然与人类社会系统的新认识逐渐形成独特的研究方法和研究领域。系统科学正处在大发展的前夜。l由于这三大综

5、合性科学内部和相互之间各个分支学科的相互渗透，现代科学的体系结构与I 7世纪至19世纪的传统科学体系相比，呈现出显著的变化。l这个仍在进行之中的变化即是当代科学发展中的第二个主要趋势；现代科学在高度分化的基础上产生了高度的综合，综合表现为多层次、多维度的学科交叉与渗透，更表现为横断学科和综合性的学科群不断涌现。此即现代科学的整体化趋势。这个越势的另一重要表现是数学化。越来越多的学科，如生物学、心理学、经济学和社会学等。广泛应用数学的语言、模型和方法进行定量研究。现代技术的主要发展趋势l现代技术既包括高新技术群，也包括传统技术的现代形态。当今仍在应用的传统技术多半经过高新技术的渗透和改造，其余的

6、也按技术自身发展的逻辑取得不同程度的进步。 l现代技术在发展过程中呈现出一些新的特点。其个一部分延续为特定的发展趋势。目前较为明显的发展趋势有：l第一，以基础自然科学新成果为先导的高新技术成为现代技术体系的带头技术。l第二，各门类技术相互渗透相互促进，并在某些技术领域围绕一个大问题或大目标的解决与实现形成庞大的综合性技术群。l第三，综合应用多种门类技术的复杂大系统的研制开发成为技术发展的主要途径之一。l第四，以软科学为理论基础的多种社会技术成为现代技术体系的新门类。l第五，大多数技术创新出现于新产品的研制过程。三、科学技术一体化的趋势l科学的技术化 科学的技术化是指在总体的科学活动中包含着大量

7、的技术科学研究、技术发展研究和技术应用研究作为其辅助部分。这些辅助的技术活动并非用于科学研究成果向相应技术领域的转比，而是服务于科学研究活动自身的需要。l科学技术化是科学实验发展而规模日益扩大、所用仪器设备日益复杂化并且越来越用现成工艺技术制造而导致的必然结果。l比如粒子物理学。天文学，甚至数学。l技术的科学化技术的科学化 技术的科学化有两重涵义。技术的科学化有两重涵义。 第一重涵义，指已有的技术上升到技术科学，通过相应第一重涵义，指已有的技术上升到技术科学，通过相应基础科学的指导，形成系统的技术知识体系，反过来完善基础科学的指导，形成系统的技术知识体系，反过来完善和提高已有的技术。例如，冶金

8、、农业、建筑、纺织等传和提高已有的技术。例如，冶金、农业、建筑、纺织等传统技术从统技术从19世纪以来相继形以各自的技术学科体系。世纪以来相继形以各自的技术学科体系。 工程结构力学和材料力学使建筑工程师不必像古代工工程结构力学和材料力学使建筑工程师不必像古代工匠那样反复用试错法才能找出新建筑的最佳结构，而只需匠那样反复用试错法才能找出新建筑的最佳结构，而只需要正确运用这些科学原理就能设计出轻巧的新建筑。要正确运用这些科学原理就能设计出轻巧的新建筑。 l技术科学化的另一重涵义：指技术创造发明根据已有的(包括最新的)基础科研成果做出。即技术进步以科学进步为先导。19世纪后期出现的电力技术，20世纪发

9、展起微电子技术、计算机技术、电子技术、激光技术、核技术等都是先有基础科研的成果，然后由于实践需要的推动再转化为实用技术的。现代的高技术产业无一不是与科学的新成果相联系、从后者转化而来的。以激光技术为例。爱因斯坦在1927年提出原子系统与辐射相互作用时会产生受激发射的理论。l 951年普塞尔等做核感应实验时第一次观察到微波的受激发射现象。同年。美国的汤斯研制成第一台微波激射器。科学技术连续体的形成l指某个领域或因某些原因综合起来的多个领域的科学与技术连接为从基础研究经过应用研究和发展研究到实用技术的连续体整体。l形成的途径：一种是科学的技术化与技术的科学化两个过程相对展开，衔接后由于实践需要的推

10、动相互渗透与融合而成；另一种是由于科学实验装置的技术原理符合某种实践需要，科学的技术化连续体演变成新技术。例如，半导体科学技术，材料科学技术由前一种途径形成的。l20世纪20年代到30年代，量子物理学家提出固体中电子运动的理论，阐明了导体、绝缘体和半导体的微观构造差别。同时实验物理学家用x射线衍射技术分析固体的细微结构，于是固体物理学及具有关学科包括晶体物理学、非晶体物理学相继产生。研究材料的其他学科如结晶化学、腐蚀化学也陆续建立。l 技术工作者寻求新的材料结构原理的热情，推动着各种有关材料的学科与材料技术相互渗透、相互融合，逐渐形成新的综合性材料科学技术(群)。在理论和实验的引号下，新型材料如单晶硅、非晶体态硅、低损耗石英纤维、高温结构陶瓷、功能性高分子材料以及多种多样的复合材料等纷纷涌现，满足了微电子技术、光通信技术、航天技术等新兴技术对材料的大部分要求。l生物科学技术(群)从第二种途径