现代科学技术的发展现状及展望

现代科学技术的近期发展及展望东北大学闻邦椿现代科学技术的近期发展及展望1一般情况220世纪科学技术的几项重大成就321世纪科学技术发展的趋向4我们面临的机遇与挑战

1一般情况

1.1现代科学技术取得突飞猛进的发展20世纪后30年,人类所取得的成果比过去2000年的成果还多(主要是近50年)。19世纪，科技成果每50年增加一倍。20世纪中叶，大约每10-15年增加一倍。现在，大约每5-8年增加一倍。（这么发展下去，速度是十分惊人的）

1概况（续）

1.4世界科技中心在不断转移早在7-12世纪以前，我国科学技术的发展经久不衰。1540-1610年转至意大利。1660-1730年转至英国。1770-1830年转到法国。1810-1920年转到德国。1920-现在转移到美国。21世纪中叶可能又转移到东方,即中国和日本。2.20世纪科学技术的几项重大成就

2.1

一种技术:计算机技术2.2两个理论:相对论与量子论

2.3三项突破:核能利用，空间科学，基因序列2.4四个模型:（1）夸克模型，

（2）宇宙大爆炸模型，

（3）地球板块模型，

（4）核糖核酸双螺旋结构模型2.1一种技术：计算机技术

世界上第一台电子计算机—ENINC（1945年美国莫切利和埃克特发明）。电子计算机经历了电子管、半导体、集成电路、大规模和超大规模集成电路几代的发展。目前计算机的计算速度已达每秒12万亿次。图1.世界上第一台电子计算机ENINC（上）“曙光1000”大规模并行计算机系统（下）2.2两个理论：相对论与量子论

爱因斯坦相对论对宇宙空间发生的一些物理现象有了正确的解释（但还有些要观点要通过实践加以证明）。

能量公式：E=mc2

;物体最大速度不会大于光速;老子按光度完成宇宙旅行后返回地球，他比小子还要年轻。20世纪的另一重大理论成果是防大学量子论（1900年普朗克发表了量子论，1925年海森堡提出了量子力学），它的影响涉及到材料学、原子结构理论、核能的利用和信息技术等方面（诺贝尔奖金获得者杨振宁教授曾对此给以很高评价）。

1999年格林提出了超弦理论，将相对论与量子论统一起来（这一理论还需要通过实践加以证明）。2.3三项突破

1核能利用1951年美国建成第一座核电站，核能开始和平利用。目前法国核电站的总量已超过总发电量70％，美国和日本约占20-30%。图2费米反应堆（上）苏联第一座核电站（下）2.空间科学3.基因序列空间科学：1957年苏联将第一颗人造卫星送上天空，1961年将载人人造卫星送上天（图4）（我国已是载人航天的第三大国）。基因序列：

2000年6月26日国际人类基因工作组计划联合研究小组公布了人类基因工作草图，这标志着人类解读自身“生命之书”的路上迈出了的一步（人类基因由31.647亿个万碱基对组成,共有3万至3.5万个基因）。图3国际空间站（左），苏联宇航员加加林（右上）美国宇航员阿姆斯特朗登月（右下）2.4四个模型

1夸克模型2宇宙大爆炸模型

夸克是物质构成的最小微粒。

美籍华人诺贝尔奖金获得者丁肇中教授发现J粒子（第4种夸克）宇宙大爆炸模型认为宇宙是在百亿年前（160亿年前）核子爆炸而形成的。图3宇宙大爆炸模型3地球板块模型地球板块模型的提出，为地震的发生及陆地的形成作出了正确的解释。1.地震的产生（1976年唐山大地震，24万同胞死于废墟之中）2.陆地的形成（有6大洲，非洲与南美洲很早以前连在一起）图4地球板块模型4DNA双螺旋结构模型DNA双螺旋结构模型的提出，对研究细胞核及基因的结构、组成和功能，都起到十分重要的作用。图5核糖核酸双螺旋结构模型321世纪科学技术发展的趋向

3.1一个升起:纳米技术3.2两个问题:资源问题、环境问题3.3三个领域:陆地、海洋和宇宙空间3.4四大支柱产业:信息产业、制造产业、

新材料产业、生物工程产业3.5五个基础学科:生命科学、物质科学、

宇宙科学、数学、思维科学3.1纳米技术

什么叫纳米?

1m=109nm;原子的大小约为10纳米

物质在纳米级的情况下物理性质会发生很大的变化（碳纳米管的强度比钢还要强，1997年获诺贝尔化学奖）。纳米技术的应用成果及前景。美国前总统克林顿的三项许诺：

1纳米材料2纳米芯片3纳米医学

美国研制出分子大小的纳米马达。正在研制“纳米炸弹”。

纳米医学将能把人的寿命延长下去。3.2两大问题：资源问题、环境问题

人类只有一个地球。在宇宙中直到现在还没有发现像地球这样，既有水和空气，又有这么适宜的气温；既有花草树木，又有人类的星球（国为我们有太阳）。地球是一个得天独厚的星球。（这决不是上帝创造的吗。）地球上的资源是有限的，资源在不断减少。人类生活的环境已在不断恶化，情况相当严重。我国已提出了可持续发展的战略。世界各国都开始十分重视保护绿色世界。3.3三个领域：陆地、海洋和宇宙空间陆地是人类获得最早开发的领域。

地球内部还没有得到开发。目前海洋和宇宙空间还没有获得很好的开发。

海洋里有丰富的有用资源：海底有锰结核；富钴结壳；热液硫化物；天然气水合物等。我们可以从一些星球上获得许多有用资源，太阳能可以充分利用。目前我国有些大专院校已增设类似专业。进军海洋和宇宙空间是21世纪的重要任务。

3.4四大产业

1信息产业信息技术是研究信息的采集、传输、处理和储存的技术科学，它是由多煤体技术、网络技术、光导纤维技术、集成电路技术和传感技术等组成。

信息产业仍是21世纪全球经济中规模最宏大,最具有活力的产业。信息技术的主要发展方向是：

微电子器件；尺寸愈来愈小，容量愈来愈大。生物芯片。计算机技术：硬件（速度与储存量）；软件（将具有人脑的功能）。

新概念计算机--DNA计算机正在研制过程中。信息产业（续）1高性能计算机2微电子产业化附件一：关于鼓励集成电路产业发展的若干政策附件二：不到长城非好汉附件三：为我国集成电路产业发展提供良好的税负环境3仪器仪表和微电子专用设备4软件产业5信息安全产业6网络工程及其关键设备7第三代移动通信系统8接入网产业化9光电子与光通信10数字电视产业化2新材料产业先进材料是发展高技术产业的物质基础。

建筑材料、金属材料、化工材料、衣着用材料等。21世纪材料科学技术将向功能化，复合化，智能化，微型化的方向发展。纳米技术的出现，给新材料产业开辟了一个新的宽广的空间。

新材料产业（续）1多晶硅、单晶硅、化合物半导体砷化镓单晶2氮化镓基高亮度发光二极3GaAsInP基半导体微结构材料4氧化物晶体5高密度刻录和可擦写数字光盘生产技术6显示材料7大规模集成电路引线框架8功能微珠粉体材料和工程级反光膜9生物医用材料10稀土功能材料11纳米材料和纳米技术12新型电动车用材料及电动车13非晶态合金加氢催化剂14气相法全密度聚乙烯催化

新材料产业（续）15NbTi合金超导材料16两亲分子组合材料17炸药爆炸膨化处理植物纤维材料及制浆造纸新技术18尼龙-6工程塑料19防汛、节水等工程用含水凝胶复合膨胀止水材料20SEBF／SLF重腐蚀防护技术21特殊环境下用耐蚀合金及其管材22优质合成耐火原料和特种功能耐火材料及制品23热结构复合材料的低成本制备24钛合金制备新工艺25铸态直接轧制微细均质特殊型材新工艺26材料的自蔓延制备技术27材料制备工艺的计算机模拟软件3生物工程产业

生物工程产业的比重将会在21世纪达到20%，达到甚至超过信息产业基因工程：基因工程在农业中的应用，转基因。转基因大豆和玉米等全新的医疗技术——基因疗法。由于基因缺陷引发的各种疾病可以采用基因疗法，如聋、哑和各种器官疾病。

克隆技术：各种动物的克隆（牛、猪、羊等），人体器官的克隆。基因工程与克隆技术的研究与应用，将大大延长人类的寿命。（美国的长寿研究所科学家文森特，见帕帕的研究表明，今后10－20年内人类的平均寿命达到95岁，到2020－2050年可达到110－130岁）生物工程产业（续）

1转基因农作物2功能性蛋白类饲料添加剂3基因药物4生物芯片5以高新技术改造传统生物工程产业第一部分以高新技术改造人用疫苗 第二部分以高新技术改造兽用生物制品产业

4制造产业（包括汽车产业）

制造业是一切产业的基础,制造产业发展的基本出路是与信息技术密切结合。

制造产业发展的趋势是：

1)微型化或大型化2）柔性化或专用化3)高速化和高效化4)精密化5）集成化6）模块化7）综合化8）自动化9）智能化10）数字化11）网络化12）绿色化制造产业（包括汽车产业）（续）

机器人:有一定智能化程度的机器

工业机器人：焊接机器人，喷涂机器人，装配机器人运输机器人等。

为家庭生活服务的机器人

有感情和有智慧的机器人

医疗机器人搜集情报的机器人战争机器人

制造产业（包括汽车产业）（续）

爬壁机器人

管道机器人水下机器人

航天机器人

足球机器人

玩具机器人

图66000米自治水下机器人

制造产业（包括汽车产业）（续）

1数控系统与数控机床2激光加工和测量技术与装置3计算机辅助技术、系统及集成4工业自动化系统5网络化制造工程6汽车电子控制零部件7智能化交通系统8现代农业装备9数字化医学影像设备3.5五大基础学科：

生命科学、物质科学、宇宙科学、

数学、思维科学、（语言学：中文，英语）基础科学的三大命题是:物质的构成，宇宙的诞生，生命的起源。自然界中有无反物质呢？宇宙既有诞生，是否还有一天会毁灭？如何去延长宇宙的寿命呢？新的核子大爆炸还会产生新的宇宙吗？生命来自何处？数学是一切科学的基础。机器化数学，用计算机解题。

思维科学是研究人类思维形式和规律的新兴学科。

人脑各部份的功能如何？怎样才能充分发挥人脑各部份的作用？4我们面临的机遇与挑战

4.1人类即将进入知识经济时代，要紧抓这

个极好的机遇。4.2紧抓机遇，迎接挑战。

4.3要树雄心，立大志。4.4不断总结，不断提高，不断积累，既定目标，有望实现。4.1

我们即将进入知识经济时代，要抓住这个极好的机遇

4.1.1知识经济时代到来是一个极好的机遇

是每个人施展才华的极好机会（首先要了解形势，世界即将进入知识经济时代，知识经济时代有那些特点？必须要有较全面和较详细的了解。)要善于抓住机遇，力争取得成功。（机遇是靠当事人自己去抓的，多数不会自己送上门来。）

错过机遇，可能会造成极大的损失。（“机不可失，时不再来”。假如真的要再来的话，也要等一定时间和适当的机会。）4.1.2我们即将进入知识经济时代，知识经济的特点:知识将对人类社会的政治制度、社会经济、科学技术、教育制度以及思维方式、生活方式等产生越来越大的影响,其特点：

1.知识经济以人脑的创造性思维为依托传统的工业经济主要是以自然资源与人的体力劳动为依托,而知识经济则主要以人脑的创造性思维为依托。

2.知识经济以高新技术产业为第一支柱

传统的工业经济是以传统的工业产业为第一支柱,而知识经济则是以高新技术产业为第一支柱。

3.“创新”是知识经济的的生命线和“灵魂”包括体制创新、理论创新、技术创新。实现跨跃式发展靠创新。4.2树雄心立大志：有志者，事竟成4.2.1“有志者，事竟成”

一个人，应该确立远大理想，应该有宏大志向。

伟人：一些伟人常常是在青少年时就有大志。毛主席：青少年时代就有远大理想。茅盾：“有志竟成”。拿破仑：“不想当将军的士兵不是好士兵”。苏联专家：“一位好的研究生，应该有为科学事业作出重大贡献的理想，即当院士的理想”。

4.2.2

各种各样的理想：

总的目标是发展国家的科学技术和经济为科学技术的发展作贡献——科技工作者，科学家，院士。为培养各种人才作贡献——教师，教育家，教授。为发展我国经济直接作出贡献——企业家。为国家或政府的管理作贡献——领导干部，国家领导人。为保卫我国的国防作贡献——军人，将军。为发展我国的文艺、体育事业作贡献——作家、艺术家、体育运动员、世界冠军。为广大人民的健康事业作贡献——医生，著名医师。做一个普通劳动者——技术工人，劳动模范。

4.3正确的思想与方法正确的学风

4.3.1要有正确的思想：

做学问，先要学做人：要有好的思想品德

要将自己的理想和奋斗目标与国家和民族的需要与发展统一起来。

现代科学技术是依靠千万个人共同努力才能取得。

要建立起集体主义的思想。

先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。

只有提高国家的地位与国力，个人才有地位。国力不强大，总是会受到强者欺侮的。提倡实力政策。有本领的人，有学问的人，有贡献的人，常常会受到别人尊敬。

4.3.2正确的学习态度:

勤奋刻苦,善于克服困难，要实事求是。

一个人的智商有高低，但决定事业成败的主要靠勤奋要有“付出一份劳动，才有一份收获”的思想。成绩通常是在艰苦奋斗