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1、 广东省委党校 教授杨 波2018/8/19n世界是美丽的。世界的美不仅 在于她的存在，而且在于她的 和谐。认识世界的和谐规律， 改变自然来为人类服务，这就 是科学技术。n科学技术是人类智慧开出的最 美丽的花朵。自然界的存在形式-夸克基本粒子原子核原子分子元素实物行星恒星星系星系团超星系团总星系-微观 宏观 宇观狭义相对论 牛顿经典科学 广义相对论 量子力学 量子论研究表明：物质越小其结合能越高n 科学是系统化、理论化的知识体 系，是创造知识的社会活动，其目 的在于认识自然。n 技术是人类运用知识、经验、技 能，并借助物质手段利用、控制和 影响自然的活动。其目的在于改造 、利用自然。n 在当代
2、科技发展中，科学指导技 术；技术促进科学。科学技术发展 出现一体化特征。当代科技发展基本领域n粒子科学n 宇宙科学n 生物科技n 信息科技n 材料科技n 能源科技n 空间科技n 海洋科技微观领域：粒子物理与能源技术低能物理 中能物理 高能物理人类目前所及最小可视范围在10-17厘米。原子直径为10-8厘米。1亿个原子排列只有1厘米。质子、中子直径为10-13厘米。是原子的10万分之一。轻子、夸克直径10-17厘米。不到质子、中子的万分之一。基本粒子世界：目前正在探索的主要问题有：一是继续掌握基本粒子的性质主要有：自旋、质量、动量、波粒二象性、宇称等二是研究基本粒子的可分性；在四种（强、弱、电磁
3、、引力）相互作 用力下基本粒子被分为三大类：强子由夸克组成轻子媒介子三是建立相互作用力统一理论n目前已建立了弱电统一论n正在研究 弱电强统一理论最终目标是建立n四种力相 统一的理论人类认识原子之后，产生了电子学、 固体物理、半导体物理，带来了电子计算 机、自动化、激光等技术n认识原子核之后，懂得了利用原 子能，产生了原子弹、核电站、核 动力、氢弹。n认识了基本粒子价值在于： 探索真理，为其它学科开拓新领域 ，带动技术进步 ，利用能量目前，粒子物理研究已在工业 、农业、医学、国防、材料、 生物、化学、冶金、地矿、集 成电路光刻、超细微结构加工 、信息传输等诸多领域得到应 用能源技术的发展开源 节
4、流开发利用新能源风能发电太阳能利用多元化的能源格局n除了石油、煤炭、天然 气之外，地热能、风能、 太阳能、潮汐能、海浪能 、温差能、原子能等核裂变技术： 重元素原子的裂变能源核聚变能源n轻原子核聚合时释放的能量与核裂变能源相比，核聚变能源 有如下优势：成本低效益高无污染氢能技术n氢能是一种需要人工制取的二次性能 源制取氢的方法有四种：一是从碳氢化合物（石油、煤炭、天 然气）中制取；二是从水的分解中制取；三是利用微生物（如绿藻）生产氢；四是太阳能制氢n当我们用后三种方法 制取氢时，氢的利用就 具有了转换效率高、生 产成本低、保护矿物资 源、洁净方便的优势氢能得利用主要有三种方式n一是可作为石油的
5、替代 燃料n二是可作为发电燃料n三是可作为家用燃料着力发展节能技术超导技术：低温超导高温超导1911年，荷兰人昂纳斯发现水银的电 阻在零下268.8完全消失，这种导体 上的电流不需电压维持而能长期存在 ，这就叫“超导”。显然，超导技术 是节能的重要手段。1993年，美国人已经将超导的温度提 高到零下120，目前已有报道发现了 零上35的常温下的超导。这将带来 极大的应用价值。超导技术的应用n超导磁悬浮列车n超导输电系统n超导发电机n超导巨型储电装置n宇观领域： 我们面对整个宇宙的探 索和开发空间的技术宇宙科学与空间技术宇宙有多大宇宙有多大？n星球太阳、月亮、地球、卫星等单个天体n星团能够自行发
6、光的星球。十至十亿恒星群 。n星系几十亿到几千亿颗恒星以及星际、尘埃 物质构成的天体系统。n星系团十几个至上千个星系聚在一起，相互 之间有一定力学联系的星系集团n超星系团若干个星系团聚集在一起构成更高 层次的天体系统人类目前所及最大的可视范围在 120亿光年左右。宇宙静止吗？n牛顿引力形成宇宙n爱因斯坦有限无边模型n弗里德曼宇宙膨胀n哈勃星系的退行速度与这 个星系离我们的距离成正比v=Hrn勒梅特宇宙大爆炸n伽莫夫宇宙大爆炸由核爆 炸引起主要内容主要内容宇宙起源于距今150亿年前左右的一 次大爆炸，当时宇宙是十分稠密的物质 团，处于一种高压、高温状态。爆炸后 的头半个小时，随着膨胀，它开始冷却
7、 ，形成氢核和氦核以及其它的原子。随 之，核反应产生的各种元素（主要是氢 和氦）就构成一定浓度的物质。后来， 恒星一个个地形成，星团、星系也逐渐 形成，最终变成了今天的宇宙。宇 宙 大 爆 炸背景知识：粒子物理知识宇宙膨胀理论哈勃定律 推论：宇宙3K背景辐射 天体光谱红移天体氦丰度25天体年龄均小于150亿年21世纪的四大问题对称性：为什么会有对称和不对称？全宇宙90%的物质是暗物质类星体的悖论n类星体的大小 是普通恒星的 是万分之一， 但能量是普通 恒星能量的几 百倍以上。寻找黑洞n爱因斯坦 的预言n现实的发 展空间技术 ，即火箭 、卫星、深 空探测器、 宇宙飞船、 空间站、航 天飞机、等
8、技术基本概念n航空地球大气层以内的空 间n航天地球大气层以外至太 阳系以内的空间n航宇太阳系以外的空间三个宇宙速度n第一宇宙速度7.9km/sn第二宇宙速度11.2km/sn第三宇宙速度16.7km/s无人航天器n火箭运载器n卫星航天器n深空探测器行星探测载人航天器n宇宙飞船由卫星改造n空间站空间实验室n航天飞机运载器加航天 器n空天飞机滑翔起落载人航天的技术难关n与无人卫星技术相比较，载 人航天飞行要难得多。需要 过三大难关，这就是：超重 与失重关、安全保障关、返 回地球关。 航天飞机 是集运载器与飞行 器技术为一体的空 间工具。太空探测器 是摆脱地球引力束 缚，飞向遥远太空 的空间探测工具
9、。n在微观与宇观前沿科技 带动下，横跨微观、宏观 、宇观领域而发展的前沿 科学技术有：材料、生物 、信息、环保、海洋开发 等高新科技材料科技的发展n高性能金属材料（超导、稀土、记忆合金 ）n新型有机高分子材料（塑料、纤维、橡胶 ）n功能高分子材料（高分子分离膜、高吸水 性树脂、导电高分子材料）n无机非金属材料（新型陶瓷、无机涂层）n特殊功能复合材料（玻璃钢、基体复合）n纳米材料纳米科技纳米科技n纳米是一种长度单位n米、分米、厘米、毫米、微米、纳 米n一纳米是一米的十亿分之一n纳米科技是以0.1100nm的尺度 为研究对象的科技材料发展的方向n从单凭经验和主要运用 原材料转向人工合成和按 指定性
10、能进行分子设计， 从宏观转向微观生命科学 与生物技术人类目前所及最精彩的世界是生命世界n分子生物学 在分子水平 上解释了生 命的物质基 础和新陈代 谢、遗传繁 衍的机理生命科学的发展细胞结构基因双螺旋体生命的基础物质核酸、蛋白质n核酸有两种脱氧核糖核酸 DNA 核糖核酸 RNA其中藏着生物密码n蛋白质将生物密码表现出来n基因一段DNA核酸有两种：DNA和RNA DNA是由四种碱基构成 A、T、C、G RNA也是由四种碱基构成 A、U、C、G四种碱基之间有一个碱基 配对原则，即 DNA: AT、CG RNA: AU、CG核酸的两条链是由磷酸核 糖构成，中间由生物键将两 条链连接，生物键两端有碱
11、基按照配对原则排列.核酸形成核苷酸，核苷酸 又形成蛋白质，进而构成生 命。生物技术的发展生物技术的发展 基因技术 细胞技术酶酶技术技术 发酵技术发酵技术克隆技术克隆技术 人体基因谱计划人体基因谱计划信息技术的发展信息技术的发展计算机技术电路技术 存储器技术 纳米技术通信技术：数字化、图文化网络技术n网络通讯技术（接口、联网、传输 、应用）n网络安全技术（防火墙、数据加密 、智能卡技术）n网络服务技术全 光 通 讯n光子技术于电子技术融 合将引发新的产业革命n通信系统将从电子世 界跃入光子世界蓝 牙 技 术n是短程无线电技术n可在近距离通信中免除 电线、电缆和连接器21世纪信息技术发展重点n据美国IT2计划：n第一，和谐的人机环境n第二，智能化浏览器n第三，“无孔不入”的网络n第四，全新的软件开发方式n第五，超高速计算机当代科技发展的启示（一） 21世纪三大支柱性技术是：信息、材料、能源信息、材料、能源它们在整个技术发展中都具有“ 食粮”的作用。其次是：生物、空间、海洋、生物、空间、海洋、当代科技发展的启示（二）科学理论是技术进步 的基础。在倡导科技产业 化的今天，必须同时对基 础研究和基础教育给予更 多的关注。现代科技发展启示（三）n科技的发展日 益的人性化现代科技发展启示（四）全民对科技的普及 与热爱是提高自主创新 能力的根基
