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1、第五讲第五讲 现代科学技术概论现代科学技术概论第1页，共55页。一、数学一、数学一、数学一、数学( (一一一一) )纯粹数学的主要趋势纯粹数学的主要趋势纯粹数学的主要趋势纯粹数学的主要趋势1 1、现代数学研究的三大方向：、现代数学研究的三大方向：、现代数学研究的三大方向：、现代数学研究的三大方向：(1) (1) 纯粹数学的主要趋势；纯粹数学的主要趋势；纯粹数学的主要趋势；纯粹数学的主要趋势；(2) (2) 应用数学的发展和计算机的影响；应用数学的发展和计算机的影响；应用数学的发展和计算机的影响；应用数学的发展和计算机的影响；(3) (3) 现代数学成果及特征。现代数学成果及特征。现代数学成果及
2、特征。现代数学成果及特征。2 2、2020世纪的序幕：世纪的序幕：世纪的序幕：世纪的序幕：19001900年年年年8 8月，德国数学家希尔伯特在巴黎国际数月，德国数学家希尔伯特在巴黎国际数月，德国数学家希尔伯特在巴黎国际数月，德国数学家希尔伯特在巴黎国际数学家大会上作了题为数学问题的著名演讲。提出了学家大会上作了题为数学问题的著名演讲。提出了学家大会上作了题为数学问题的著名演讲。提出了学家大会上作了题为数学问题的著名演讲。提出了2323个数个数个数个数学问题。这些问题的研究与解决大大推动了数理逻辑、几何基学问题。这些问题的研究与解决大大推动了数理逻辑、几何基学问题。这些问题的研究与解决大大推动
3、了数理逻辑、几何基学问题。这些问题的研究与解决大大推动了数理逻辑、几何基础、群论、数学物理、数论、概率论、函数论、代数几何、常础、群论、数学物理、数论、概率论、函数论、代数几何、常础、群论、数学物理、数论、概率论、函数论、代数几何、常础、群论、数学物理、数论、概率论、函数论、代数几何、常微分方程、偏微分方程、黎曼曲面论、变分法等一系列数学分微分方程、偏微分方程、黎曼曲面论、变分法等一系列数学分微分方程、偏微分方程、黎曼曲面论、变分法等一系列数学分微分方程、偏微分方程、黎曼曲面论、变分法等一系列数学分支的发展。支的发展。支的发展。支的发展。3 3、更高的抽象性：集合论观点的渗透和公理化方法的运用
4、。、更高的抽象性：集合论观点的渗透和公理化方法的运用。、更高的抽象性：集合论观点的渗透和公理化方法的运用。、更高的抽象性：集合论观点的渗透和公理化方法的运用。4 4、更强的统一性、更强的统一性、更强的统一性、更强的统一性第四部分：现代科学技术第四部分：现代科学技术第四部分：现代科学技术第四部分：现代科学技术第2页，共55页。( (二二二二) )空前发展的应用数学空前发展的应用数学空前发展的应用数学空前发展的应用数学1 1、应用数学的新时代、应用数学的新时代、应用数学的新时代、应用数学的新时代(1) (1) 数学的应用突破了传统的范围而进入向人类几乎所有的知识领域；数学的应用突破了传统的范围而进
5、入向人类几乎所有的知识领域；数学的应用突破了传统的范围而进入向人类几乎所有的知识领域；数学的应用突破了传统的范围而进入向人类几乎所有的知识领域；(2) (2) 纯数学几乎使所有的分之都获得了应用，其中最抽象的一纯数学几乎使所有的分之都获得了应用，其中最抽象的一纯数学几乎使所有的分之都获得了应用，其中最抽象的一纯数学几乎使所有的分之都获得了应用，其中最抽象的一些分之也参与了渗透；些分之也参与了渗透；些分之也参与了渗透；些分之也参与了渗透；(3) (3) 现代数学对生产技术的应用变得越来越直接现代数学对生产技术的应用变得越来越直接现代数学对生产技术的应用变得越来越直接现代数学对生产技术的应用变得越
6、来越直接(4) (4) 现代数学在向外渗透的过程中，产生了一些相对独立的应用学科，现代数学在向外渗透的过程中，产生了一些相对独立的应用学科，现代数学在向外渗透的过程中，产生了一些相对独立的应用学科，现代数学在向外渗透的过程中，产生了一些相对独立的应用学科，这些学科以数学方法和数学理论为基础。这些学科以数学方法和数学理论为基础。这些学科以数学方法和数学理论为基础。这些学科以数学方法和数学理论为基础。2 2、数学向其它科学得渗透、数学向其它科学得渗透、数学向其它科学得渗透、数学向其它科学得渗透3 3、计算机于与现代数学、计算机于与现代数学、计算机于与现代数学、计算机于与现代数学第3页，共55页。二
7、、物理学二、物理学二、物理学二、物理学( (一一一一) ) 物理学革命的发端物理学革命的发端物理学革命的发端物理学革命的发端 X X射线、元素放射性和电子的发现。射线、元素放射性和电子的发现。射线、元素放射性和电子的发现。射线、元素放射性和电子的发现。1 1、X X射线的发现射线的发现射线的发现射线的发现vv迅速应用于医学；发现了元素放射性和电子，迅速应用于医学；发现了元素放射性和电子，迅速应用于医学；发现了元素放射性和电子，迅速应用于医学；发现了元素放射性和电子，vv利用核能才得以可能。利用核能才得以可能。利用核能才得以可能。利用核能才得以可能。2 2、元素放射性的发现、元素放射性的发现、元
8、素放射性的发现、元素放射性的发现vv证明原子也是科可分的；利用核能成为现实。证明原子也是科可分的；利用核能成为现实。证明原子也是科可分的；利用核能成为现实。证明原子也是科可分的；利用核能成为现实。3 3、电子的发现、电子的发现、电子的发现、电子的发现vv量子力学的产生。量子力学的产生。量子力学的产生。量子力学的产生。第4页，共55页。( (二二二二) ) 现代物理学的基本理论现代物理学的基本理论现代物理学的基本理论现代物理学的基本理论1 1、狭义相对论和相对论力学、狭义相对论和相对论力学、狭义相对论和相对论力学、狭义相对论和相对论力学(1) “(1) “以太漂移以太漂移以太漂移以太漂移” ”实
9、验和相对论的先驱实验和相对论的先驱实验和相对论的先驱实验和相对论的先驱vv 寻找寻找寻找寻找“ “以太以太以太以太” ” 迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊- -莫雷实验莫雷实验莫雷实验莫雷实验 无果而终。无果而终。无果而终。无果而终。 (2)(2)爱因斯坦建立相对论爱因斯坦建立相对论爱因斯坦建立相对论爱因斯坦建立相对论vv相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论。相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论。相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论。相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论。vv相对性原理：在所有的惯性系里，无论是力学定律还是热学相对性原理：在所有的惯性系里，无论是力学定律还是热学
10、相对性原理：在所有的惯性系里，无论是力学定律还是热学相对性原理：在所有的惯性系里，无论是力学定律还是热学定律、电磁学定律、光学定律等等物理定律在任何惯性参照定律、电磁学定律、光学定律等等物理定律在任何惯性参照定律、电磁学定律、光学定律等等物理定律在任何惯性参照定律、电磁学定律、光学定律等等物理定律在任何惯性参照系中都同样成立，不存在特殊的惯性参照系。系中都同样成立，不存在特殊的惯性参照系。系中都同样成立，不存在特殊的惯性参照系。系中都同样成立，不存在特殊的惯性参照系。vv光速不变原理：光在真空中传播速度是一个恒定的常数，它光速不变原理：光在真空中传播速度是一个恒定的常数，它光速不变原理：光在真
11、空中传播速度是一个恒定的常数，它光速不变原理：光在真空中传播速度是一个恒定的常数，它和光源的移动速度和光源的移动速度和光源的移动速度和光源的移动速度( (指匀速直线运动指匀速直线运动指匀速直线运动指匀速直线运动) )无关，和观察者的运动无关，和观察者的运动无关，和观察者的运动无关，和观察者的运动速度也无关。速度也无关。速度也无关。速度也无关。 vv推论：运动中尺子缩短推论：运动中尺子缩短推论：运动中尺子缩短推论：运动中尺子缩短 ；运动中时钟走慢；运动中时钟走慢；运动中时钟走慢；运动中时钟走慢 ；光速是极限速度。；光速是极限速度。；光速是极限速度。；光速是极限速度。第5页，共55页。2 2、广义
12、相对论、广义相对论、广义相对论、广义相对论vv 引力场中时空产生弯曲：引力场中物质的分布多少决定时空的弯引力场中时空产生弯曲：引力场中物质的分布多少决定时空的弯引力场中时空产生弯曲：引力场中物质的分布多少决定时空的弯引力场中时空产生弯曲：引力场中物质的分布多少决定时空的弯曲程度曲程度曲程度曲程度 vv广义相对论提出了三个可供检验的预言：广义相对论提出了三个可供检验的预言：广义相对论提出了三个可供检验的预言：广义相对论提出了三个可供检验的预言：水星的近日点的进动幅度。理论计算值与当时的观测值只有千水星的近日点的进动幅度。理论计算值与当时的观测值只有千水星的近日点的进动幅度。理论计算值与当时的观测
13、值只有千水星的近日点的进动幅度。理论计算值与当时的观测值只有千分之二的误差。分之二的误差。分之二的误差。分之二的误差。 光线在引力场中将会产生偏转。被星光经过日全食太阳时发生光线在引力场中将会产生偏转。被星光经过日全食太阳时发生光线在引力场中将会产生偏转。被星光经过日全食太阳时发生光线在引力场中将会产生偏转。被星光经过日全食太阳时发生偏转证实。偏转证实。偏转证实。偏转证实。 引力频移，即当光线在引力场中传播时频率会发生变化。引力频移，即当光线在引力场中传播时频率会发生变化。引力频移，即当光线在引力场中传播时频率会发生变化。引力频移，即当光线在引力场中传播时频率会发生变化。 1925 1925年
14、年年年被亚当斯对天狼伴星的光谱线的观测。被亚当斯对天狼伴星的光谱线的观测。被亚当斯对天狼伴星的光谱线的观测。被亚当斯对天狼伴星的光谱线的观测。第6页，共55页。3 3、“ “紫外灾难紫外灾难紫外灾难紫外灾难” ”与量子力学的创立与量子力学的创立与量子力学的创立与量子力学的创立 1919世纪末期，物理学家开始深入地研究黑体的辐射强世纪末期，物理学家开始深入地研究黑体的辐射强世纪末期，物理学家开始深入地研究黑体的辐射强世纪末期，物理学家开始深入地研究黑体的辐射强度分布。所谓的黑体指的是这样一种理想的物体，度分布。所谓的黑体指的是这样一种理想的物体，度分布。所谓的黑体指的是这样一种理想的物体，度分布
15、。所谓的黑体指的是这样一种理想的物体，它对于外部射来的辐射全部吸收而不反射。它对于外部射来的辐射全部吸收而不反射。它对于外部射来的辐射全部吸收而不反射。它对于外部射来的辐射全部吸收而不反射。 真正的黑体是不存在的，一般用用任何辐射、开有一个真正的黑体是不存在的，一般用用任何辐射、开有一个真正的黑体是不存在的，一般用用任何辐射、开有一个真正的黑体是不存在的，一般用用任何辐射、开有一个小孔的器壁围成的空腔来代替。小孔的器壁围成的空腔来代替。小孔的器壁围成的空腔来代替。小孔的器壁围成的空腔来代替。通过黑体来研究热辐射，寻找黑体辐射波长与温度之间通过黑体来研究热辐射，寻找黑体辐射波长与温度之间通过黑体
16、来研究热辐射，寻找黑体辐射波长与温度之间通过黑体来研究热辐射，寻找黑体辐射波长与温度之间的关系。的关系。的关系。的关系。 第7页，共55页。vv“ “紫外灾难紫外灾难紫外灾难紫外灾难” ”引出引出引出引出“ “能量子能量子能量子能量子” ” 维恩公式维恩公式维恩公式维恩公式 长波部分与实验不符。长波部分与实验不符。长波部分与实验不符。长波部分与实验不符。 瑞利瑞利瑞利瑞利- -金斯公式金斯公式金斯公式金斯公式 短波短波短波短波( (紫外紫外紫外紫外) )部分与实验不符。部分与实验不符。部分与实验不符。部分与实验不符。uu但瑞利但瑞利但瑞利但瑞利- -金斯等人得出的共识，是根据经典物理的理论严密
17、金斯等人得出的共识，是根据经典物理的理论严密金斯等人得出的共识，是根据经典物理的理论严密金斯等人得出的共识，是根据经典物理的理论严密推导的，瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人，推导的，瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人，推导的，瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人，推导的，瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人，理论值与实验值在短波区的北辙南辕，使人们不得不称之理论值与实验值在短波区的北辙南辕，使人们不得不称之理论值与实验值在短波区的北辙南辕，使人们不得不称之理论值与实验值在短波区的北辙南辕，使人们不得不称之为为为为“ “紫外灾难紫外灾难紫外灾难紫外灾难” ”。uu经典物理学
18、陷入困境。经典物理学陷入困境。经典物理学陷入困境。经典物理学陷入困境。 第8页，共55页。vv为了找到普遍的公式，物理学家们绞尽脑汁。两个公式肯定都为了找到普遍的公式，物理学家们绞尽脑汁。两个公式肯定都为了找到普遍的公式，物理学家们绞尽脑汁。两个公式肯定都为了找到普遍的公式，物理学家们绞尽脑汁。两个公式肯定都有合理之处，但是他们在数学上是那么的格格不入，实在很难有合理之处，但是他们在数学上是那么的格格不入，实在很难有合理之处，但是他们在数学上是那么的格格不入，实在很难有合理之处，但是他们在数学上是那么的格格不入，实在很难把两个公式统一在一起并给出合理的解释。把两个公式统一在一起并给出合理的解释
19、。把两个公式统一在一起并给出合理的解释。把两个公式统一在一起并给出合理的解释。18961896年开始年开始年开始年开始, ,普朗普朗普朗普朗克也加入了寻找一个统一的黑体辐射公式的行列并且进行了艰克也加入了寻找一个统一的黑体辐射公式的行列并且进行了艰克也加入了寻找一个统一的黑体辐射公式的行列并且进行了艰克也加入了寻找一个统一的黑体辐射公式的行列并且进行了艰难而细致的研究。由于此人的数学功底非常扎实，在紫外和红难而细致的研究。由于此人的数学功底非常扎实，在紫外和红难而细致的研究。由于此人的数学功底非常扎实，在紫外和红难而细致的研究。由于此人的数学功底非常扎实，在紫外和红外两个公式的启发下，普朗克天
20、才地用数学方法拼凑出了一个外两个公式的启发下，普朗克天才地用数学方法拼凑出了一个外两个公式的启发下，普朗克天才地用数学方法拼凑出了一个外两个公式的启发下，普朗克天才地用数学方法拼凑出了一个普遍适用的黑体辐射强度公式普遍适用的黑体辐射强度公式普遍适用的黑体辐射强度公式普遍适用的黑体辐射强度公式普朗克公式。但是解释这个普朗克公式。但是解释这个普朗克公式。但是解释这个普朗克公式。但是解释这个公式同样让人头疼，在波尔兹曼观点的启发下，他认识到必须公式同样让人头疼，在波尔兹曼观点的启发下，他认识到必须公式同样让人头疼，在波尔兹曼观点的启发下，他认识到必须公式同样让人头疼，在波尔兹曼观点的启发下，他认识到
21、必须抛弃能量连续的观念，认为物体在吸收或放出的能量时是一份抛弃能量连续的观念，认为物体在吸收或放出的能量时是一份抛弃能量连续的观念，认为物体在吸收或放出的能量时是一份抛弃能量连续的观念，认为物体在吸收或放出的能量时是一份一份不连续地进行的，只能取某个最小数值的整数倍。这个最一份不连续地进行的，只能取某个最小数值的整数倍。这个最一份不连续地进行的，只能取某个最小数值的整数倍。这个最一份不连续地进行的，只能取某个最小数值的整数倍。这个最小数值就叫能量子。从而提出了普朗克量子假设。小数值就叫能量子。从而提出了普朗克量子假设。小数值就叫能量子。从而提出了普朗克量子假设。小数值就叫能量子。从而提出了普朗
22、克量子假设。第9页，共55页。vv19001900年普朗克提出年普朗克提出年普朗克提出年普朗克提出“ “能量子能量子能量子能量子” ”假说假说假说假说 不连续的能量单位，是一份一份跳跃式地进行的，每份能不连续的能量单位，是一份一份跳跃式地进行的，每份能不连续的能量单位，是一份一份跳跃式地进行的，每份能不连续的能量单位，是一份一份跳跃式地进行的，每份能量为：量为：量为：量为：E = hv，其中其中其中其中h代表普朗克常数。代表普朗克常数。代表普朗克常数。代表普朗克常数。当当当当，即在长波范围，普朗克定律变为瑞利，即在长波范围，普朗克定律变为瑞利，即在长波范围，普朗克定律变为瑞利，即在长波范围，普
23、朗克定律变为瑞利- -金斯公金斯公金斯公金斯公式。式。式。式。当当当当，即在短波范围，又与维恩定律一致。，即在短波范围，又与维恩定律一致。，即在短波范围，又与维恩定律一致。，即在短波范围，又与维恩定律一致。将维恩公式和瑞利公式综合在一起，理论值与实验结果符合将维恩公式和瑞利公式综合在一起，理论值与实验结果符合将维恩公式和瑞利公式综合在一起，理论值与实验结果符合将维恩公式和瑞利公式综合在一起，理论值与实验结果符合得较好。得较好。得较好。得较好。19181918年普朗克由于对量子理论的贡献获得诺贝尔物理学奖。年普朗克由于对量子理论的贡献获得诺贝尔物理学奖。年普朗克由于对量子理论的贡献获得诺贝尔物理
24、学奖。年普朗克由于对量子理论的贡献获得诺贝尔物理学奖。 第10页，共55页。vv19051905年爱因斯坦受能量子启发，提出光量子即光子的概年爱因斯坦受能量子启发，提出光量子即光子的概年爱因斯坦受能量子启发，提出光量子即光子的概年爱因斯坦受能量子启发，提出光量子即光子的概念，认为光本身也是不连续的，在吸收、发射和传播过念，认为光本身也是不连续的，在吸收、发射和传播过念，认为光本身也是不连续的，在吸收、发射和传播过念，认为光本身也是不连续的，在吸收、发射和传播过程中都是不连续的。程中都是不连续的。程中都是不连续的。程中都是不连续的。标志着量子理论的产生。标志着量子理论的产生。标志着量子理论的产生
25、。标志着量子理论的产生。确认了光的波动说。确认了光的波动说。确认了光的波动说。确认了光的波动说。确认了光的粒子说，即光电效应。确认了光的粒子说，即光电效应。确认了光的粒子说，即光电效应。确认了光的粒子说，即光电效应。所以，光具有波粒二像性所以，光具有波粒二像性所以，光具有波粒二像性所以，光具有波粒二像性 第11页，共55页。三、化学三、化学三、化学三、化学( (一一一一) )化学的学科分类：共有化学的学科分类：共有化学的学科分类：共有化学的学科分类：共有7 7个二级学科。个二级学科。个二级学科。个二级学科。1 1、无机化学、无机化学、无机化学、无机化学2 2、有机化学、有机化学、有机化学、有机
26、化学3 3、分析化学、分析化学、分析化学、分析化学4 4、物理化学、物理化学、物理化学、物理化学5 5、高分子化学、高分子化学、高分子化学、高分子化学6 6、化学工程、化学工程、化学工程、化学工程7 7、边缘学科、边缘学科、边缘学科、边缘学科 ( (如计算化学、固体化学、激光化学、地球化学等如计算化学、固体化学、激光化学、地球化学等如计算化学、固体化学、激光化学、地球化学等如计算化学、固体化学、激光化学、地球化学等) )第12页，共55页。( (二二二二) ) 化学的新成就化学的新成就化学的新成就化学的新成就1 1、量子化学的产生、量子化学的产生、量子化学的产生、量子化学的产生2 2、催化作用
27、的研究、催化作用的研究、催化作用的研究、催化作用的研究3 3、结构化学的建立、结构化学的建立、结构化学的建立、结构化学的建立4 4、分子工程学的出现、分子工程学的出现、分子工程学的出现、分子工程学的出现( (三三三三) ) 化学的应用及发展方向化学的应用及发展方向化学的应用及发展方向化学的应用及发展方向1 1、化学与农业、化学与农业、化学与农业、化学与农业2 2、化学与能源、化学与能源、化学与能源、化学与能源3 3、化学与新材料、化学与新材料、化学与新材料、化学与新材料4 4、化学与生物医药、化学与生物医药、化学与生物医药、化学与生物医药第13页，共55页。vv二十一世纪人类社会面临的挑战：二
28、十一世纪人类社会面临的挑战：二十一世纪人类社会面临的挑战：二十一世纪人类社会面临的挑战：人口剧增人口剧增人口剧增人口剧增食品短缺食品短缺食品短缺食品短缺资源匮乏资源匮乏资源匮乏资源匮乏环境污染加剧环境污染加剧环境污染加剧环境污染加剧疑难病治疗等重大问题疑难病治疗等重大问题疑难病治疗等重大问题疑难病治疗等重大问题四、生命科学四、生命科学四、生命科学四、生命科学vv生物工程显示了强大的生命力：生物工程显示了强大的生命力：生物工程显示了强大的生命力：生物工程显示了强大的生命力：生物资源的可再生性，在常温常压下生产珍贵产品生物资源的可再生性，在常温常压下生产珍贵产品生物资源的可再生性，在常温常压下生产
29、珍贵产品生物资源的可再生性，在常温常压下生产珍贵产品节约能源和资源，减少环境污染；节约能源和资源，减少环境污染；节约能源和资源，减少环境污染；节约能源和资源，减少环境污染；增加粮食生产，开辟食物的新来源；增加粮食生产，开辟食物的新来源；增加粮食生产，开辟食物的新来源；增加粮食生产，开辟食物的新来源；解决疑难病的治疗；解决疑难病的治疗；解决疑难病的治疗；解决疑难病的治疗；对传统的旧行业技术改造对传统的旧行业技术改造对传统的旧行业技术改造对传统的旧行业技术改造第14页，共55页。( (一一一一) ) 分子生物学的创立、发展及重大意义分子生物学的创立、发展及重大意义分子生物学的创立、发展及重大意义分
30、子生物学的创立、发展及重大意义1 1、生命的基础物质和本质特征、生命的基础物质和本质特征、生命的基础物质和本质特征、生命的基础物质和本质特征 A A、什么是生命？以核酸和蛋白质为主，具有自我更新、什么是生命？以核酸和蛋白质为主，具有自我更新、什么是生命？以核酸和蛋白质为主，具有自我更新、什么是生命？以核酸和蛋白质为主，具有自我更新、 自我复制和自我调节的复杂而有序的多分子体系。自我复制和自我调节的复杂而有序的多分子体系。自我复制和自我调节的复杂而有序的多分子体系。自我复制和自我调节的复杂而有序的多分子体系。 B B、生命的基础物质、生命的基础物质、生命的基础物质、生命的基础物质vv 元素：主要
31、是碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素：主要是碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素：主要是碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素：主要是碳、氢、氧、氮、硫、磷等 vv 化合物：无机物化合物：无机物化合物：无机物化合物：无机物( (水和无机盐水和无机盐水和无机盐水和无机盐) )、有机物、有机物、有机物、有机物( (蛋白质、核酸、蛋白质、核酸、蛋白质、核酸、蛋白质、核酸、 糖类和脂肪糖类和脂肪糖类和脂肪糖类和脂肪) ) C C、生命的本质特征具有自我更新的新陈代谢的能力具有自我复制的、生命的本质特征具有自我更新的新陈代谢的能力具有自我复制的、生命的本质特征具有自我更新的新陈代谢的能力具有自我复制的、生命的本质特征具有自我更
32、新的新陈代谢的能力具有自我复制的繁殖能力具有自我调节的反应能力繁殖能力具有自我调节的反应能力繁殖能力具有自我调节的反应能力繁殖能力具有自我调节的反应能力第15页，共55页。2 2、分子生物学的创立与发展、分子生物学的创立与发展、分子生物学的创立与发展、分子生物学的创立与发展(1) (1) 准备与酝酿阶段：准备与酝酿阶段：准备与酝酿阶段：准备与酝酿阶段：A A、确定了蛋白质是生命的主要基础物质；、确定了蛋白质是生命的主要基础物质；、确定了蛋白质是生命的主要基础物质；、确定了蛋白质是生命的主要基础物质；B B、确定了生物遗传的物质基础是、确定了生物遗传的物质基础是、确定了生物遗传的物质基础是、确定
33、了生物遗传的物质基础是DNADNA。(2) (2) 现代分子生物学的建立和发展阶段现代分子生物学的建立和发展阶段现代分子生物学的建立和发展阶段现代分子生物学的建立和发展阶段A A、DNADNA双螺旋结构的发现双螺旋结构的发现双螺旋结构的发现双螺旋结构的发现B B、遗传中心法则的建立、遗传中心法则的建立、遗传中心法则的建立、遗传中心法则的建立第16页，共55页。DNA 双螺旋双螺旋结结构模型构模型遗传学中心法则遗传学中心法则遗传学中心法则遗传学中心法则(genetic central dogma)(genetic central dogma)：描述从一个基因到相：描述从一个基因到相：描述从一个基
34、因到相：描述从一个基因到相应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在DNADNA中，中，中，中，DNADNA被复制被复制被复制被复制传给子代细胞，信息被拷贝或由传给子代细胞，信息被拷贝或由传给子代细胞，信息被拷贝或由传给子代细胞，信息被拷贝或由DNADNA转录成转录成转录成转录成RNARNA，然后，然后，然后，然后RNARNA翻译翻译翻译翻译成多肽。不过，由于逆转录酶的反应，也可以以成多肽。不过，由于逆转录酶的反应，也可以以成多肽。不过，由于逆转录酶的反应，也可以以成多肽。不过，由于逆
35、转录酶的反应，也可以以RNARNA为模板合成为模板合成为模板合成为模板合成DNADNA。 第17页，共55页。(3) (3) 初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段vv其重大成就有：其重大成就有：其重大成就有：其重大成就有：重组重组重组重组DNADNA技术的建立与发展；技术的建立与发展；技术的建立与发展；技术的建立与发展；基因组研究的发展；基因组研究的发展；基因组研究的发展；基因组研究的发展；单克隆抗体及基因工程抗体的建立与发展；单克隆抗体及基因工程抗体的建
36、立与发展；单克隆抗体及基因工程抗体的建立与发展；单克隆抗体及基因工程抗体的建立与发展；基因表达调控机理研究；基因表达调控机理研究；基因表达调控机理研究；基因表达调控机理研究；细胞信号转导机理研究成果。细胞信号转导机理研究成果。细胞信号转导机理研究成果。细胞信号转导机理研究成果。第18页，共55页。 ( (二二二二) ) 生物技术的种类及发展生物技术的种类及发展生物技术的种类及发展生物技术的种类及发展 1 1、细胞工程、细胞工程、细胞工程、细胞工程 (1) (1) 细胞培养技术细胞培养技术细胞培养技术细胞培养技术 (2) (2) 细胞融合技术细胞融合技术细胞融合技术细胞融合技术 2 2、发酵工程
37、、发酵工程、发酵工程、发酵工程 3 3、酶工程、酶工程、酶工程、酶工程 4 4、遗传工程、遗传工程、遗传工程、遗传工程 5 5、蛋白质工程、蛋白质工程、蛋白质工程、蛋白质工程第19页，共55页。细胞工程细胞工程细胞工程细胞工程vv有目的，有计划地改造细胞，能达到细胞产物及组织本身的规模有目的，有计划地改造细胞，能达到细胞产物及组织本身的规模有目的，有计划地改造细胞，能达到细胞产物及组织本身的规模有目的，有计划地改造细胞，能达到细胞产物及组织本身的规模生产。生产。生产。生产。vv包括动物植物细胞和组织培养技术；细胞融合技术；细胞核及包括动物植物细胞和组织培养技术；细胞融合技术；细胞核及包括动物植
38、物细胞和组织培养技术；细胞融合技术；细胞核及包括动物植物细胞和组织培养技术；细胞融合技术；细胞核及细胞器移植技术。细胞器移植技术。细胞器移植技术。细胞器移植技术。vv应用：植物体细胞组织培养技术应用：植物体细胞组织培养技术应用：植物体细胞组织培养技术应用：植物体细胞组织培养技术- -试管苗；茎尖脱毒技术；单克隆试管苗；茎尖脱毒技术；单克隆试管苗；茎尖脱毒技术；单克隆试管苗；茎尖脱毒技术；单克隆抗体；细胞核移植技术。抗体；细胞核移植技术。抗体；细胞核移植技术。抗体；细胞核移植技术。 第20页，共55页。 发酵工程发酵工程发酵工程发酵工程( (也叫微生物工程也叫微生物工程也叫微生物工程也叫微生物工
39、程) )vv 给微生物一个最适合生长的条件，利用微生物的代谢功给微生物一个最适合生长的条件，利用微生物的代谢功给微生物一个最适合生长的条件，利用微生物的代谢功给微生物一个最适合生长的条件，利用微生物的代谢功能，通过现代化工程手段生产人类所需的产品。能，通过现代化工程手段生产人类所需的产品。能，通过现代化工程手段生产人类所需的产品。能，通过现代化工程手段生产人类所需的产品。vv 发酵工程利用生物材料发酵工程利用生物材料发酵工程利用生物材料发酵工程利用生物材料( (来自自然界的微生物，基因重来自自然界的微生物，基因重来自自然界的微生物，基因重来自自然界的微生物，基因重组微生物等各种来源的动物细胞和
40、植物细胞组微生物等各种来源的动物细胞和植物细胞组微生物等各种来源的动物细胞和植物细胞组微生物等各种来源的动物细胞和植物细胞) )生产有用生产有用生产有用生产有用物质，服务人类的一门综合科学技术。是生物工程的物质，服务人类的一门综合科学技术。是生物工程的物质，服务人类的一门综合科学技术。是生物工程的物质，服务人类的一门综合科学技术。是生物工程的主要基础和支柱。主要基础和支柱。主要基础和支柱。主要基础和支柱。第21页，共55页。vv 发酵工程技术发酵工程技术发酵工程技术发酵工程技术目的生物体目的生物体微生物微生物植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞选育技术选育技术常规技术常规技术细胞融和技术细胞融和技
41、术基因重组技术基因重组技术培养技术培养技术工程放大工程放大过程控制和优化过程控制和优化生物反应器设计生物反应器设计分离精制技术分离精制技术固液分离技术固液分离技术膜分离技术膜分离技术层析分离技术层析分离技术其他分离技术其他分离技术目标产品目标产品第22页，共55页。vv发酵工程技术的特点：发酵工程技术的特点：发酵工程技术的特点：发酵工程技术的特点： 在常温常压下进行，耗能少，相对投资少，见效快在常温常压下进行，耗能少，相对投资少，见效快在常温常压下进行，耗能少，相对投资少，见效快在常温常压下进行，耗能少，相对投资少，见效快vv发酵工程技术的发酵工程技术的发酵工程技术的发酵工程技术的应用：应用：
42、应用：应用：食品食品食品食品制药：青霉素，抗生素，基因工程技术药物制药：青霉素，抗生素，基因工程技术药物制药：青霉素，抗生素，基因工程技术药物制药：青霉素，抗生素，基因工程技术药物替代化工合成替代化工合成替代化工合成替代化工合成用微生物发酵的方法开发能源用微生物发酵的方法开发能源用微生物发酵的方法开发能源用微生物发酵的方法开发能源环境污染的防治环境污染的防治环境污染的防治环境污染的防治第23页，共55页。酶工程酶工程酶工程酶工程vv酶工程即酶工程即酶工程即酶工程即利用酶、细胞或细胞器所具有的某些特异催化功能，利用酶、细胞或细胞器所具有的某些特异催化功能，利用酶、细胞或细胞器所具有的某些特异催化
43、功能，利用酶、细胞或细胞器所具有的某些特异催化功能，借助生物反应器和工艺过程，生产人类所需要产品的一种技术。借助生物反应器和工艺过程，生产人类所需要产品的一种技术。借助生物反应器和工艺过程，生产人类所需要产品的一种技术。借助生物反应器和工艺过程，生产人类所需要产品的一种技术。vv 应用：基因重组技术的必要工具应用：基因重组技术的必要工具应用：基因重组技术的必要工具应用：基因重组技术的必要工具 限制性核酸内切霉限制性核酸内切霉限制性核酸内切霉限制性核酸内切霉 DNA DNA连接霉和连接霉和连接霉和连接霉和DNADNA聚合霉聚合霉聚合霉聚合霉 食品工业，医药工业，造纸工业等食品工业，医药工业，造纸
44、工业等食品工业，医药工业，造纸工业等食品工业，医药工业，造纸工业等 含酶洗涤剂含酶洗涤剂含酶洗涤剂含酶洗涤剂 其它方面其它方面其它方面其它方面 第24页，共55页。基因工程基因工程微生物微生物工程菌工程菌发酵工程发酵工程动植物细胞动植物细胞细胞融合细胞融合原料原料酶工程酶工程生物反应生物反应器中进行器中进行产品产品vv基因重组技术和细胞融合技术结合创造具有特殊功能和多基因重组技术和细胞融合技术结合创造具有特殊功能和多基因重组技术和细胞融合技术结合创造具有特殊功能和多基因重组技术和细胞融合技术结合创造具有特殊功能和多功能的工程菌和超级菌，再通过微生物发酵生产新的有用功能的工程菌和超级菌，再通过微
45、生物发酵生产新的有用功能的工程菌和超级菌，再通过微生物发酵生产新的有用功能的工程菌和超级菌，再通过微生物发酵生产新的有用的物质。酶工程和发酵工程相结合可以改革发酵工艺，提的物质。酶工程和发酵工程相结合可以改革发酵工艺，提的物质。酶工程和发酵工程相结合可以改革发酵工艺，提的物质。酶工程和发酵工程相结合可以改革发酵工艺，提高产量，增加经济效益。高产量，增加经济效益。高产量，增加经济效益。高产量，增加经济效益。vv生物工程：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程生物工程：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程生物工程：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程生物工程：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程生物
46、反应生物反应器中进行器中进行第25页，共55页。(三三) 现代生物技术对经济社会发展的影响现代生物技术对经济社会发展的影响1、改善农业生产，解决食品短缺、改善农业生产，解决食品短缺 A、提高农作物的产量及其品质、提高农作物的产量及其品质 B、植物种苗工厂化生产、植物种苗工厂化生产 C、提高粮食品质、提高粮食品质 D、生物固氮，减少化肥使用量、生物固氮，减少化肥使用量 E、培育动物优良品系，发展畜牧业生产、培育动物优良品系，发展畜牧业生产2、提高生命质量，延长人类寿命、提高生命质量，延长人类寿命 A、新药开发、新药开发 B、疾病的预防与诊断、疾病的预防与诊断 C、基因治疗、基因治疗3、解决能源危
47、机，治理环境污染、解决能源危机，治理环境污染 A、解决能源危机、解决能源危机 B、环境保护、环境保护第26页，共55页。 现代高科技现代高科技现代高科技现代高科技一、电子计算机技术一、电子计算机技术一、电子计算机技术一、电子计算机技术二、信息技术二、信息技术二、信息技术二、信息技术三、材料技术三、材料技术三、材料技术三、材料技术vv新材料：指那些新近发展或正在发展中的、具有优异性能和特殊新材料：指那些新近发展或正在发展中的、具有优异性能和特殊新材料：指那些新近发展或正在发展中的、具有优异性能和特殊新材料：指那些新近发展或正在发展中的、具有优异性能和特殊功能，对加速科学技术进步、促进国民经济的发
48、展、增强国防实功能，对加速科学技术进步、促进国民经济的发展、增强国防实功能，对加速科学技术进步、促进国民经济的发展、增强国防实功能，对加速科学技术进步、促进国民经济的发展、增强国防实力具有重大推动作用的材料。力具有重大推动作用的材料。力具有重大推动作用的材料。力具有重大推动作用的材料。第27页，共55页。vv新材料的分类：新材料的分类：新材料的分类：新材料的分类：A A、按物质结构：金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料；、按物质结构：金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料；、按物质结构：金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料；、按物质结构：金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料；B
49、B、按材料的使用：结构材料和功能材料；、按材料的使用：结构材料和功能材料；、按材料的使用：结构材料和功能材料；、按材料的使用：结构材料和功能材料；C C、按物质形态：单晶体材料、多晶体材料、非晶体材料和复、按物质形态：单晶体材料、多晶体材料、非晶体材料和复、按物质形态：单晶体材料、多晶体材料、非晶体材料和复、按物质形态：单晶体材料、多晶体材料、非晶体材料和复合材料；合材料；合材料；合材料；D D、按材料的加工：天然材料和人工复合材料。、按材料的加工：天然材料和人工复合材料。、按材料的加工：天然材料和人工复合材料。、按材料的加工：天然材料和人工复合材料。vv特性：性能超群、应用广泛，对发展经济、
50、科技、国防都特性：性能超群、应用广泛，对发展经济、科技、国防都特性：性能超群、应用广泛，对发展经济、科技、国防都特性：性能超群、应用广泛，对发展经济、科技、国防都有特殊重要的作用。有特殊重要的作用。有特殊重要的作用。有特殊重要的作用。第28页，共55页。( (一一一一) ) 金属材料金属材料金属材料金属材料1 1、黑色金属材料、黑色金属材料、黑色金属材料、黑色金属材料 各种钢铁材料，包括单独冶炼的铁金属，各种钢铁材料，包括单独冶炼的铁金属，各种钢铁材料，包括单独冶炼的铁金属，各种钢铁材料，包括单独冶炼的铁金属，也包括铁、铬锰等金属和碳、硅、硫等非金属元素混合冶也包括铁、铬锰等金属和碳、硅、硫等
51、非金属元素混合冶也包括铁、铬锰等金属和碳、硅、硫等非金属元素混合冶也包括铁、铬锰等金属和碳、硅、硫等非金属元素混合冶炼所得的材料。炼所得的材料。炼所得的材料。炼所得的材料。特性：具有良好的物理、机械性能，资源丰特性：具有良好的物理、机械性能，资源丰特性：具有良好的物理、机械性能，资源丰特性：具有良好的物理、机械性能，资源丰富，价格低廉，工艺性能好，便于加工，能够耐高压、腐蚀，富，价格低廉，工艺性能好，便于加工，能够耐高压、腐蚀，富，价格低廉，工艺性能好，便于加工，能够耐高压、腐蚀，富，价格低廉，工艺性能好，便于加工，能够耐高压、腐蚀，强度高、耐高温、重量轻。强度高、耐高温、重量轻。强度高、耐高
52、温、重量轻。强度高、耐高温、重量轻。2 2、有色金属材料、有色金属材料、有色金属材料、有色金属材料 即指铁、铬、锰三种金属以外的所有金即指铁、铬、锰三种金属以外的所有金即指铁、铬、锰三种金属以外的所有金即指铁、铬、锰三种金属以外的所有金属，主要指铜、铝、铅和镍等。属，主要指铜、铝、铅和镍等。属，主要指铜、铝、铅和镍等。属，主要指铜、铝、铅和镍等。 ( (二二二二) ) 无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料( (或者称硅酸盐材料或者称硅酸盐材料或者称硅酸盐材料或者称硅酸盐材料) ) ，主要包括：陶瓷、玻，主要包括：陶瓷、玻，主要包括：陶瓷、玻，主要包括：陶瓷、玻 璃、璃、璃、
53、璃、水泥、耐火材料。水泥、耐火材料。水泥、耐火材料。水泥、耐火材料。第29页，共55页。( (三三三三) ) 有机高分子材料有机高分子材料有机高分子材料有机高分子材料vv是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的分子量足够高的有是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的分子量足够高的有是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的分子量足够高的有是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物，它的分子量常高达成百上千甚至到几百万，这机化合物，它的分子量常高达成百上千甚至到几百万，这机化合物，它的分子量常高达成百上千甚至到几百万，这机化合物，它的分子量常高达成百上千甚至到几百万，这种高分子化合物一般具有长链结构
54、。种高分子化合物一般具有长链结构。种高分子化合物一般具有长链结构。种高分子化合物一般具有长链结构。vv三大合成材料：三大合成材料：三大合成材料：三大合成材料： 1 1、合成塑料；、合成塑料；、合成塑料；、合成塑料；2 2、合成橡胶、合成橡胶、合成橡胶、合成橡胶 ； 3 3、合成纤维、合成纤维、合成纤维、合成纤维( (四四四四) ) 新型复合材料新型复合材料新型复合材料新型复合材料vv是指是指是指是指2020世纪世纪世纪世纪6060年代以来航空、航天工业的需求，人们通过先进年代以来航空、航天工业的需求，人们通过先进年代以来航空、航天工业的需求，人们通过先进年代以来航空、航天工业的需求，人们通过先
55、进科技制造的比强度和比横量大于特定量值的多层结构复合材料。科技制造的比强度和比横量大于特定量值的多层结构复合材料。科技制造的比强度和比横量大于特定量值的多层结构复合材料。科技制造的比强度和比横量大于特定量值的多层结构复合材料。 包括玻璃钢、碳纤维复合材料等。包括玻璃钢、碳纤维复合材料等。包括玻璃钢、碳纤维复合材料等。包括玻璃钢、碳纤维复合材料等。第30页，共55页。( (五五五五) ) 特种材料特种材料特种材料特种材料 1 1、人体材料；、人体材料；、人体材料；、人体材料；2 2、电子材料；、电子材料；、电子材料；、电子材料；3 3、超导材料、超导材料、超导材料、超导材料; ; 4 4、纳米陶
56、瓷；、纳米陶瓷；、纳米陶瓷；、纳米陶瓷；5 5、泡沫材料；、泡沫材料；、泡沫材料；、泡沫材料；6 6、啤酒材料、啤酒材料、啤酒材料、啤酒材料; ; 7 7、特殊水泥。、特殊水泥。、特殊水泥。、特殊水泥。( (六六六六) ) 新材料展望新材料展望新材料展望新材料展望vv朝高功能化、高性能化、复杂化和智能化方向发展。朝高功能化、高性能化、复杂化和智能化方向发展。朝高功能化、高性能化、复杂化和智能化方向发展。朝高功能化、高性能化、复杂化和智能化方向发展。 1 1、信息功能材料是最活跃的领域；、信息功能材料是最活跃的领域；、信息功能材料是最活跃的领域；、信息功能材料是最活跃的领域； 2 2、新结构材料
57、受到重视；、新结构材料受到重视；、新结构材料受到重视；、新结构材料受到重视； 3 3、符合材料是改善性能、节约资源的有效途径；、符合材料是改善性能、节约资源的有效途径；、符合材料是改善性能、节约资源的有效途径；、符合材料是改善性能、节约资源的有效途径； 4 4、能源材料是一个开阔的新领域；、能源材料是一个开阔的新领域；、能源材料是一个开阔的新领域；、能源材料是一个开阔的新领域； 5 5、材料科学技术的其他活跃领域。、材料科学技术的其他活跃领域。、材料科学技术的其他活跃领域。、材料科学技术的其他活跃领域。第31页，共55页。四、能源工程四、能源工程四、能源工程四、能源工程1 1、能源：能源是指人
58、类用来获取能量的自然资源。、能源：能源是指人类用来获取能量的自然资源。、能源：能源是指人类用来获取能量的自然资源。、能源：能源是指人类用来获取能量的自然资源。2 2、能源的分类、能源的分类、能源的分类、能源的分类 按来源不同可把能源分为三类：按来源不同可把能源分为三类：按来源不同可把能源分为三类：按来源不同可把能源分为三类：vv来自地球以外天体的能量来自地球以外天体的能量来自地球以外天体的能量来自地球以外天体的能量( (直接的太阳辐射能外，还包括间接来自直接的太阳辐射能外，还包括间接来自直接的太阳辐射能外，还包括间接来自直接的太阳辐射能外，还包括间接来自太阳的能源如化石能源、生物能、水能、风能
59、、海洋能等太阳的能源如化石能源、生物能、水能、风能、海洋能等太阳的能源如化石能源、生物能、水能、风能、海洋能等太阳的能源如化石能源、生物能、水能、风能、海洋能等) )；vv 地球本身蕴藏的能量资源地球本身蕴藏的能量资源地球本身蕴藏的能量资源地球本身蕴藏的能量资源( (如地热能等如地热能等如地热能等如地热能等) )；vv 地球与其他天体相互作用而产生的能量地球与其他天体相互作用而产生的能量地球与其他天体相互作用而产生的能量地球与其他天体相互作用而产生的能量( (如潮汐能等如潮汐能等如潮汐能等如潮汐能等) )。 按形成条件不同，可把能源分为两类：按形成条件不同，可把能源分为两类：按形成条件不同，可
60、把能源分为两类：按形成条件不同，可把能源分为两类：vv 一次能源：指天然存在的、可直接利用的一次能源：指天然存在的、可直接利用的一次能源：指天然存在的、可直接利用的一次能源：指天然存在的、可直接利用的( (如原煤、原油、如原煤、原油、如原煤、原油、如原煤、原油、天然气、水力、太阳能等天然气、水力、太阳能等天然气、水力、太阳能等天然气、水力、太阳能等) )；vv二次能源：在一次能源基础上加工而成的二次能源：在一次能源基础上加工而成的二次能源：在一次能源基础上加工而成的二次能源：在一次能源基础上加工而成的( (如电力、汽油、如电力、汽油、如电力、汽油、如电力、汽油、煤气、沼气、氢气等煤气、沼气、氢
61、气等煤气、沼气、氢气等煤气、沼气、氢气等) )。第32页，共55页。按能否反复利用，可把能源分为两类按能否反复利用，可把能源分为两类按能否反复利用，可把能源分为两类按能否反复利用，可把能源分为两类vv再生能源（如太阳能、风能、水力等）；再生能源（如太阳能、风能、水力等）；再生能源（如太阳能、风能、水力等）；再生能源（如太阳能、风能、水力等）；vv非再生能源（煤炭、石油、天然气等）。非再生能源（煤炭、石油、天然气等）。非再生能源（煤炭、石油、天然气等）。非再生能源（煤炭、石油、天然气等）。 按开发使用的程度不同，可把能源分为两类按开发使用的程度不同，可把能源分为两类按开发使用的程度不同，可把能源
62、分为两类按开发使用的程度不同，可把能源分为两类vv 常规能源，指已被广泛利用的能源；常规能源，指已被广泛利用的能源；常规能源，指已被广泛利用的能源；常规能源，指已被广泛利用的能源；vv 新能源，指未被广泛利用、正在研究开发、有待推广新能源，指未被广泛利用、正在研究开发、有待推广新能源，指未被广泛利用、正在研究开发、有待推广新能源，指未被广泛利用、正在研究开发、有待推广的能源。的能源。的能源。的能源。第33页，共55页。3 3、全球能源危机、全球能源危机、全球能源危机、全球能源危机vv有关资料显示：目前在世界初级能源的产量和消费中，居有关资料显示：目前在世界初级能源的产量和消费中，居有关资料显示
63、：目前在世界初级能源的产量和消费中，居有关资料显示：目前在世界初级能源的产量和消费中，居第一位的是石油，其次是煤炭、天然气。第一位的是石油，其次是煤炭、天然气。第一位的是石油，其次是煤炭、天然气。第一位的是石油，其次是煤炭、天然气。vv石油的开采历史已超过石油的开采历史已超过石油的开采历史已超过石油的开采历史已超过140140年；目前全球每天消耗石油量年；目前全球每天消耗石油量年；目前全球每天消耗石油量年；目前全球每天消耗石油量达达达达77007700万桶，且以每年万桶，且以每年万桶，且以每年万桶，且以每年12%12%的速度增加；目前世界石油的速度增加；目前世界石油的速度增加；目前世界石油的速
64、度增加；目前世界石油总储量为总储量为总储量为总储量为3000800030008000亿吨，可开采亿吨，可开采亿吨，可开采亿吨，可开采4010040100年。年。年。年。vv煤炭每年开采量为煤炭每年开采量为煤炭每年开采量为煤炭每年开采量为3535亿吨；全球可供开采的煤炭储量为亿吨；全球可供开采的煤炭储量为亿吨；全球可供开采的煤炭储量为亿吨；全球可供开采的煤炭储量为700017000700017000亿吨；可供开采和使用的年限为亿吨；可供开采和使用的年限为亿吨；可供开采和使用的年限为亿吨；可供开采和使用的年限为200500200500年。年。年。年。vv乐观估计，目前全世界可开采的天然气总储量为乐
65、观估计，目前全世界可开采的天然气总储量为乐观估计，目前全世界可开采的天然气总储量为乐观估计，目前全世界可开采的天然气总储量为280280亿立方亿立方亿立方亿立方米；能满足米；能满足米；能满足米；能满足170170年的需求。年的需求。年的需求。年的需求。第34页，共55页。vv石油、煤炭、天然气等常规化石能源的储量日益减少，在石油、煤炭、天然气等常规化石能源的储量日益减少，在石油、煤炭、天然气等常规化石能源的储量日益减少，在石油、煤炭、天然气等常规化石能源的储量日益减少，在可预见的不长时间内将被消耗殆尽，全球面临着严重的能可预见的不长时间内将被消耗殆尽，全球面临着严重的能可预见的不长时间内将被消
66、耗殆尽，全球面临着严重的能可预见的不长时间内将被消耗殆尽，全球面临着严重的能源危机。如果新的替代能源没有届时被发现，人类的生存源危机。如果新的替代能源没有届时被发现，人类的生存源危机。如果新的替代能源没有届时被发现，人类的生存源危机。如果新的替代能源没有届时被发现，人类的生存面临严重挑战！面临严重挑战！面临严重挑战！面临严重挑战！vv近近近近2020年来，世界上发生的许多危机、冲突都是围绕争夺能源年来，世界上发生的许多危机、冲突都是围绕争夺能源年来，世界上发生的许多危机、冲突都是围绕争夺能源年来，世界上发生的许多危机、冲突都是围绕争夺能源引发的引发的引发的引发的( (如两伊战争，前苏联出兵阿富
67、汗，海湾战争，科索沃如两伊战争，前苏联出兵阿富汗，海湾战争，科索沃如两伊战争，前苏联出兵阿富汗，海湾战争，科索沃如两伊战争，前苏联出兵阿富汗，海湾战争，科索沃战争，美国推翻塔利班，伊拉克战争等战争，美国推翻塔利班，伊拉克战争等战争，美国推翻塔利班，伊拉克战争等战争，美国推翻塔利班，伊拉克战争等) )。vv美国、俄罗斯、日本、欧盟、中国等许多国家针对中东、里海等石美国、俄罗斯、日本、欧盟、中国等许多国家针对中东、里海等石美国、俄罗斯、日本、欧盟、中国等许多国家针对中东、里海等石美国、俄罗斯、日本、欧盟、中国等许多国家针对中东、里海等石油资源展开了激烈的较量和错综复杂的斗争。油资源展开了激烈的较量
68、和错综复杂的斗争。油资源展开了激烈的较量和错综复杂的斗争。油资源展开了激烈的较量和错综复杂的斗争。第35页，共55页。vv我国煤炭储量居世界第我国煤炭储量居世界第我国煤炭储量居世界第我国煤炭储量居世界第3 3位，人均为世界平均水平的位，人均为世界平均水平的位，人均为世界平均水平的位，人均为世界平均水平的50%50%；石油储量居世界第；石油储量居世界第；石油储量居世界第；石油储量居世界第6 6位，位，位，位，人均为世界平均水平的人均为世界平均水平的人均为世界平均水平的人均为世界平均水平的17%17%；人均石油产量与消费量占世界平均水平的；人均石油产量与消费量占世界平均水平的；人均石油产量与消费量
69、占世界平均水平的；人均石油产量与消费量占世界平均水平的21%22%21%22%；我国天然气储量居世界第；我国天然气储量居世界第；我国天然气储量居世界第；我国天然气储量居世界第1616位，人均为世界平均水平的位，人均为世界平均水平的位，人均为世界平均水平的位，人均为世界平均水平的10%10%。vv目前我国人年均能源消耗是目前我国人年均能源消耗是目前我国人年均能源消耗是目前我国人年均能源消耗是10001000公斤标准煤，美国是公斤标准煤，美国是公斤标准煤，美国是公斤标准煤，美国是1100011000公斤，英、德、法公斤，英、德、法公斤，英、德、法公斤，英、德、法等国家为等国家为等国家为等国家为50
70、00600050006000公斤；公斤；公斤；公斤；vv20302030年以后，我国人年均能源消耗是年以后，我国人年均能源消耗是年以后，我国人年均能源消耗是年以后，我国人年均能源消耗是2000300020003000公斤标准煤，人口达公斤标准煤，人口达公斤标准煤，人口达公斤标准煤，人口达1515亿以上。亿以上。亿以上。亿以上。vv从从从从19961996年开始，我国由原油出口国变成原油进口国；年开始，我国由原油出口国变成原油进口国；年开始，我国由原油出口国变成原油进口国；年开始，我国由原油出口国变成原油进口国；20002000年我国进口石油占年我国进口石油占年我国进口石油占年我国进口石油占消耗
71、量的消耗量的消耗量的消耗量的20%20%，20102010年将达到年将达到年将达到年将达到40%40%以上。以上。以上。以上。vv美日等发达国家都建立了战略石油储备制度，可提供美日等发达国家都建立了战略石油储备制度，可提供美日等发达国家都建立了战略石油储备制度，可提供美日等发达国家都建立了战略石油储备制度，可提供3636个月的石油供应；我国没个月的石油供应；我国没个月的石油供应；我国没个月的石油供应；我国没有战略石油储备。有战略石油储备。有战略石油储备。有战略石油储备。vv解决我国及世界能源危机的途径：一是节约使用能源，二是加强新能源技术解决我国及世界能源危机的途径：一是节约使用能源，二是加强
72、新能源技术解决我国及世界能源危机的途径：一是节约使用能源，二是加强新能源技术解决我国及世界能源危机的途径：一是节约使用能源，二是加强新能源技术的研究、开发和利用，不断扩大利用新能源的比重。的研究、开发和利用，不断扩大利用新能源的比重。的研究、开发和利用，不断扩大利用新能源的比重。的研究、开发和利用，不断扩大利用新能源的比重。第36页，共55页。4 4、新能源技术、新能源技术、新能源技术、新能源技术vvA A、核能；、核能；、核能；、核能；vvB B、太阳能；、太阳能；、太阳能；、太阳能；vvC C、地热能；、地热能；、地热能；、地热能；vvD D、风能；、风能；、风能；、风能；vvE E、海洋
73、能；、海洋能；、海洋能；、海洋能；vvF F、生物能；、生物能；、生物能；、生物能；vvGG、氢能。、氢能。、氢能。、氢能。第37页，共55页。A A、核能、核能、核能、核能核能又称原子能。它是指原子核结构发生变化核能又称原子能。它是指原子核结构发生变化核能又称原子能。它是指原子核结构发生变化核能又称原子能。它是指原子核结构发生变化( (核裂变、核聚变核裂变、核聚变核裂变、核聚变核裂变、核聚变) )时释放出的能量。核能比化石燃料燃烧放出的能量大得多。时释放出的能量。核能比化石燃料燃烧放出的能量大得多。时释放出的能量。核能比化石燃料燃烧放出的能量大得多。时释放出的能量。核能比化石燃料燃烧放出的能
74、量大得多。1kg1kg铀铀铀铀235 = 1800 t 235 = 1800 t 石油或石油或石油或石油或2800 t 2800 t 标准煤。标准煤。标准煤。标准煤。 核裂变反应是指一个重原子核分裂成核裂变反应是指一个重原子核分裂成核裂变反应是指一个重原子核分裂成核裂变反应是指一个重原子核分裂成2 2个较轻的新原子核的过程，个较轻的新原子核的过程，个较轻的新原子核的过程，个较轻的新原子核的过程，有自发和诱导两种，一般指后者。有自发和诱导两种，一般指后者。有自发和诱导两种，一般指后者。有自发和诱导两种，一般指后者。用来进行核裂变反应并连续释放能量的物质，称核裂变燃用来进行核裂变反应并连续释放能量
75、的物质，称核裂变燃用来进行核裂变反应并连续释放能量的物质，称核裂变燃用来进行核裂变反应并连续释放能量的物质，称核裂变燃料。料。料。料。如果核裂变反应中产生的中子再引起其它的铀核裂变，就如果核裂变反应中产生的中子再引起其它的铀核裂变，就如果核裂变反应中产生的中子再引起其它的铀核裂变，就如果核裂变反应中产生的中子再引起其它的铀核裂变，就可使核裂变反应不断地进行下去，称为可使核裂变反应不断地进行下去，称为可使核裂变反应不断地进行下去，称为可使核裂变反应不断地进行下去，称为“ “链式反应链式反应链式反应链式反应” ”。链。链。链。链式反应的速度极快，两次反应间隔时间只有式反应的速度极快，两次反应间隔时
76、间只有式反应的速度极快，两次反应间隔时间只有式反应的速度极快，两次反应间隔时间只有2x102x10-14-14秒。秒。秒。秒。第38页，共55页。核电站：利用核能来发电的装置称为核电站，目前大多数核电站是核电站：利用核能来发电的装置称为核电站，目前大多数核电站是核电站：利用核能来发电的装置称为核电站，目前大多数核电站是核电站：利用核能来发电的装置称为核电站，目前大多数核电站是利用核裂变能来发电的；利用核裂变能来发电的；利用核裂变能来发电的；利用核裂变能来发电的；核电站的核心是核反应堆，核反应堆有多种类型，目前运行的核电站的核心是核反应堆，核反应堆有多种类型，目前运行的核电站的核心是核反应堆，核
77、反应堆有多种类型，目前运行的核电站的核心是核反应堆，核反应堆有多种类型，目前运行的核电站以热中子轻水堆居多；核电站以热中子轻水堆居多；核电站以热中子轻水堆居多；核电站以热中子轻水堆居多；19541954年，前苏联建成世界上第一座核电站；现在世界上有年，前苏联建成世界上第一座核电站；现在世界上有年，前苏联建成世界上第一座核电站；现在世界上有年，前苏联建成世界上第一座核电站；现在世界上有3030多个国多个国多个国多个国家的家的家的家的400400多座核电站在运行，占世界总电力的多座核电站在运行，占世界总电力的多座核电站在运行，占世界总电力的多座核电站在运行，占世界总电力的20%20%左右；左右；左
78、右；左右；我国秦山核电站、大亚湾核电站已建成和正式发电，秦山二期、我国秦山核电站、大亚湾核电站已建成和正式发电，秦山二期、我国秦山核电站、大亚湾核电站已建成和正式发电，秦山二期、我国秦山核电站、大亚湾核电站已建成和正式发电，秦山二期、三期核电工程、岭澳核电工程、连云港核电工程也将于近年内三期核电工程、岭澳核电工程、连云港核电工程也将于近年内三期核电工程、岭澳核电工程、连云港核电工程也将于近年内三期核电工程、岭澳核电工程、连云港核电工程也将于近年内建成发电。建成发电。建成发电。建成发电。核电站的主要问题是放射性核废料的处理、储存和最终处置。核电站的主要问题是放射性核废料的处理、储存和最终处置。核
79、电站的主要问题是放射性核废料的处理、储存和最终处置。核电站的主要问题是放射性核废料的处理、储存和最终处置。第39页，共55页。(4) (4) 核电第二代核电第二代核电第二代核电第二代 快中子增殖反应堆快中子增殖反应堆快中子增殖反应堆快中子增殖反应堆热中子反应堆对天然铀的利用率很低热中子反应堆对天然铀的利用率很低热中子反应堆对天然铀的利用率很低热中子反应堆对天然铀的利用率很低( (只有只有只有只有0.7%)0.7%)，快中子增，快中子增，快中子增，快中子增殖反应堆以钚殖反应堆以钚殖反应堆以钚殖反应堆以钚239239为裂变燃料组成堆芯，以铀为裂变燃料组成堆芯，以铀为裂变燃料组成堆芯，以铀为裂变燃料
80、组成堆芯，以铀238238包围在堆芯包围在堆芯包围在堆芯包围在堆芯周围作为增殖层，使铀的利用率达到周围作为增殖层，使铀的利用率达到周围作为增殖层，使铀的利用率达到周围作为增殖层，使铀的利用率达到60%70%60%70%。(5)(5)受控核聚变受控核聚变受控核聚变受控核聚变 是指两个或两个以上较轻的原子核聚合成一是指两个或两个以上较轻的原子核聚合成一是指两个或两个以上较轻的原子核聚合成一是指两个或两个以上较轻的原子核聚合成一个较重的原子核的反应。核聚变燃料主要是氢及其同位素氘个较重的原子核的反应。核聚变燃料主要是氢及其同位素氘个较重的原子核的反应。核聚变燃料主要是氢及其同位素氘个较重的原子核的反
81、应。核聚变燃料主要是氢及其同位素氘和氚。和氚。和氚。和氚。受控核聚变具有以下优点：受控核聚变具有以下优点：受控核聚变具有以下优点：受控核聚变具有以下优点： 能质比高，是同质量核裂变释放能量的能质比高，是同质量核裂变释放能量的能质比高，是同质量核裂变释放能量的能质比高，是同质量核裂变释放能量的4 4倍；倍；倍；倍； 原料足，从海水中可大量提取氘和氚；原料足，从海水中可大量提取氘和氚；原料足，从海水中可大量提取氘和氚；原料足，从海水中可大量提取氘和氚； 无放射性，安全、清洁、不污染。无放射性，安全、清洁、不污染。无放射性，安全、清洁、不污染。无放射性，安全、清洁、不污染。核聚变能的和平利用目前尚处
82、于研究阶段。核聚变能的和平利用目前尚处于研究阶段。核聚变能的和平利用目前尚处于研究阶段。核聚变能的和平利用目前尚处于研究阶段。第40页，共55页。B B、太阳能、太阳能、太阳能、太阳能利用太阳能的新技术、新材料和新设备不断出现，为太阳能的广泛应用奠定了利用太阳能的新技术、新材料和新设备不断出现，为太阳能的广泛应用奠定了利用太阳能的新技术、新材料和新设备不断出现，为太阳能的广泛应用奠定了利用太阳能的新技术、新材料和新设备不断出现，为太阳能的广泛应用奠定了基础。目前，直接利用太阳辐射能有三种方式：基础。目前，直接利用太阳辐射能有三种方式：基础。目前，直接利用太阳辐射能有三种方式：基础。目前，直接利
83、用太阳辐射能有三种方式：光光光光- -热转换：就是把太阳辐射能通过各种集热装置热转换：就是把太阳辐射能通过各种集热装置热转换：就是把太阳辐射能通过各种集热装置热转换：就是把太阳辐射能通过各种集热装置( (集热器集热器集热器集热器) )转变成热能。如转变成热能。如转变成热能。如转变成热能。如太阳能热发电；太阳能高温炉冶炼高温材料；太阳能节能建筑太阳能热发电；太阳能高温炉冶炼高温材料；太阳能节能建筑太阳能热发电；太阳能高温炉冶炼高温材料；太阳能节能建筑太阳能热发电；太阳能高温炉冶炼高温材料；太阳能节能建筑 太阳房；太阳房；太阳房；太阳房；利用太阳能使海水淡化；太阳池利用太阳能使海水淡化；太阳池利用
84、太阳能使海水淡化；太阳池利用太阳能使海水淡化；太阳池( (盐湖水太阳能发电技术盐湖水太阳能发电技术盐湖水太阳能发电技术盐湖水太阳能发电技术) )；太阳能热水器。；太阳能热水器。；太阳能热水器。；太阳能热水器。光光光光- -电转换：通过太阳能电池电转换：通过太阳能电池电转换：通过太阳能电池电转换：通过太阳能电池( (光电池、光伏电池光电池、光伏电池光电池、光伏电池光电池、光伏电池) )将太阳辐射能直接转变成将太阳辐射能直接转变成将太阳辐射能直接转变成将太阳辐射能直接转变成电能。太阳能电池的工作原理是光电效应。太阳能电池已广泛应用于宇宙电能。太阳能电池的工作原理是光电效应。太阳能电池已广泛应用于宇
85、宙电能。太阳能电池的工作原理是光电效应。太阳能电池已广泛应用于宇宙电能。太阳能电池的工作原理是光电效应。太阳能电池已广泛应用于宇宙飞行器、交通工具、自动控制领域、光伏发电等。飞行器、交通工具、自动控制领域、光伏发电等。飞行器、交通工具、自动控制领域、光伏发电等。飞行器、交通工具、自动控制领域、光伏发电等。光光光光- -化学转换：用光和物质相互作用引起化学变化的过程。如植物光合作用、光化学转换：用光和物质相互作用引起化学变化的过程。如植物光合作用、光化学转换：用光和物质相互作用引起化学变化的过程。如植物光合作用、光化学转换：用光和物质相互作用引起化学变化的过程。如植物光合作用、光化学电池制氢。光
86、化学电池制氢。光化学电池制氢。光化学电池制氢。光- -化学转换目前还仅限于实验室试验。化学转换目前还仅限于实验室试验。化学转换目前还仅限于实验室试验。化学转换目前还仅限于实验室试验。第41页，共55页。C C、地热能：地球内部蕴藏着的热能称为地热能，来自高温岩浆、岩石中放射性元素、地热能：地球内部蕴藏着的热能称为地热能，来自高温岩浆、岩石中放射性元素、地热能：地球内部蕴藏着的热能称为地热能，来自高温岩浆、岩石中放射性元素、地热能：地球内部蕴藏着的热能称为地热能，来自高温岩浆、岩石中放射性元素衰变。在地球上所有的能源中，地热能仅次于太阳辐射能衰变。在地球上所有的能源中，地热能仅次于太阳辐射能衰变
87、。在地球上所有的能源中，地热能仅次于太阳辐射能衰变。在地球上所有的能源中，地热能仅次于太阳辐射能( (火山爆发、地震和其他火山爆发、地震和其他火山爆发、地震和其他火山爆发、地震和其他地壳变动地壳变动地壳变动地壳变动) )。地热资源按存在形式可分为五大类型：蒸汽型、热水型、地压型、干。地热资源按存在形式可分为五大类型：蒸汽型、热水型、地压型、干。地热资源按存在形式可分为五大类型：蒸汽型、热水型、地压型、干。地热资源按存在形式可分为五大类型：蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型。地热能廉价、清洁，利用前景十分广阔。热岩型和岩浆型。地热能廉价、清洁，利用前景十分广阔。热岩型和岩浆型。地热能廉价、
88、清洁，利用前景十分广阔。热岩型和岩浆型。地热能廉价、清洁，利用前景十分广阔。D D、风能：是太阳辐射造成地球各部分受热不均，引起空气运动而产生的能量。、风能：是太阳辐射造成地球各部分受热不均，引起空气运动而产生的能量。、风能：是太阳辐射造成地球各部分受热不均，引起空气运动而产生的能量。、风能：是太阳辐射造成地球各部分受热不均，引起空气运动而产生的能量。风能主要靠风力机把风能转化为机械。利用风力可以发电、提水、助航、制风能主要靠风力机把风能转化为机械。利用风力可以发电、提水、助航、制风能主要靠风力机把风能转化为机械。利用风力可以发电、提水、助航、制风能主要靠风力机把风能转化为机械。利用风力可以发
89、电、提水、助航、制冷、致热等。冷、致热等。冷、致热等。冷、致热等。E E、海洋能：是指海水在运动过程中产生的能。它包括潮汐能、波浪能、海流能、温、海洋能：是指海水在运动过程中产生的能。它包括潮汐能、波浪能、海流能、温、海洋能：是指海水在运动过程中产生的能。它包括潮汐能、波浪能、海流能、温、海洋能：是指海水在运动过程中产生的能。它包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能等。海洋中除有巨大的海洋能外，还有丰富的海洋矿物资源、海水差能、盐差能等。海洋中除有巨大的海洋能外，还有丰富的海洋矿物资源、海水差能、盐差能等。海洋中除有巨大的海洋能外，还有丰富的海洋矿物资源、海水差能、盐差能等。海洋中除有巨大
90、的海洋能外，还有丰富的海洋矿物资源、海水资源和海洋生物资源。人类有可能在资源和海洋生物资源。人类有可能在资源和海洋生物资源。人类有可能在资源和海洋生物资源。人类有可能在2121世纪进入全面、综合、立体开发海洋的世纪进入全面、综合、立体开发海洋的世纪进入全面、综合、立体开发海洋的世纪进入全面、综合、立体开发海洋的“ “海洋经济时代海洋经济时代海洋经济时代海洋经济时代” ”。第42页，共55页。F F、生物能：也叫生物质能，它是指绿色植物通过光合作用将、生物能：也叫生物质能，它是指绿色植物通过光合作用将、生物能：也叫生物质能，它是指绿色植物通过光合作用将、生物能：也叫生物质能，它是指绿色植物通过光
91、合作用将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。生物质能的种类繁多，目前可被利用的大致有六大类：生物质能的种类繁多，目前可被利用的大致有六大类：生物质能的种类繁多，目前可被利用的大致有六大类：生物质能的种类繁多，目前可被利用的大致有六大类： (1) (1)木材和森林工业废弃物木材和森林工业废弃物木材和森林工业废弃物木材和森林工业废弃物( (树枝、树叶、树根等树枝、树叶、树根等树枝、树叶、树根等树枝、树叶、树根等) )； (2) (2)农业废弃物农业废弃物农业废
92、弃物农业废弃物( (秸杆、果核、玉米芯等秸杆、果核、玉米芯等秸杆、果核、玉米芯等秸杆、果核、玉米芯等) ) ； (3) (3)水生植物水生植物水生植物水生植物( (藻类等藻类等藻类等藻类等) ) ； (4) (4)油料作物油料作物油料作物油料作物( (棉籽、麻籽、油桐等棉籽、麻籽、油桐等棉籽、麻籽、油桐等棉籽、麻籽、油桐等) ) ； (5) (5)城市与工业有机废弃物城市与工业有机废弃物城市与工业有机废弃物城市与工业有机废弃物( (垃圾和食品、屠宰、制酒、制纸工业的排垃圾和食品、屠宰、制酒、制纸工业的排垃圾和食品、屠宰、制酒、制纸工业的排垃圾和食品、屠宰、制酒、制纸工业的排泄物等泄物等泄物等泄
93、物等) ) ； (6) (6)粪便。粪便。粪便。粪便。第43页，共55页。GG、氢能：是指氢在发生化学变化和电化学变化过程中产生的能、氢能：是指氢在发生化学变化和电化学变化过程中产生的能、氢能：是指氢在发生化学变化和电化学变化过程中产生的能、氢能：是指氢在发生化学变化和电化学变化过程中产生的能量。量。量。量。氢作为能源的优点是储量丰富、热值高和清洁无污染。氢作为能源的优点是储量丰富、热值高和清洁无污染。氢作为能源的优点是储量丰富、热值高和清洁无污染。氢作为能源的优点是储量丰富、热值高和清洁无污染。氢的利用：氢的利用：氢的利用：氢的利用： (1) (1)直接用作燃料（如发射火箭等）；直接用作燃料
94、（如发射火箭等）；直接用作燃料（如发射火箭等）；直接用作燃料（如发射火箭等）； (2) (2)用作燃料电池（如用于航天飞机）；用作燃料电池（如用于航天飞机）；用作燃料电池（如用于航天飞机）；用作燃料电池（如用于航天飞机）； (3) (3)用作能源转换介质（能源中间载体）。用作能源转换介质（能源中间载体）。用作能源转换介质（能源中间载体）。用作能源转换介质（能源中间载体）。第44页，共55页。5 5、航天工程、航天工程、航天工程、航天工程航天：指人造卫星、宇宙飞船等飞行器在大气层外宇宙空间的航天：指人造卫星、宇宙飞船等飞行器在大气层外宇宙空间的航天：指人造卫星、宇宙飞船等飞行器在大气层外宇宙空间
95、的航天：指人造卫星、宇宙飞船等飞行器在大气层外宇宙空间的航行活动。航行活动。航行活动。航行活动。航天工程：探索、开发和利用太空以及地球以外天体的综合性航天工程：探索、开发和利用太空以及地球以外天体的综合性航天工程：探索、开发和利用太空以及地球以外天体的综合性航天工程：探索、开发和利用太空以及地球以外天体的综合性工程技术：包括喷气推进技术、火箭制导和控制、航天器轨道工程技术：包括喷气推进技术、火箭制导和控制、航天器轨道工程技术：包括喷气推进技术、火箭制导和控制、航天器轨道工程技术：包括喷气推进技术、火箭制导和控制、航天器轨道控制及姿态控制、空间通信、空间遥感、生命保障、火箭设计、控制及姿态控制、
96、空间通信、空间遥感、生命保障、火箭设计、控制及姿态控制、空间通信、空间遥感、生命保障、火箭设计、控制及姿态控制、空间通信、空间遥感、生命保障、火箭设计、航天器设计、机械制造、材料工程、航天器发射与返回等。航天器设计、机械制造、材料工程、航天器发射与返回等。航天器设计、机械制造、材料工程、航天器发射与返回等。航天器设计、机械制造、材料工程、航天器发射与返回等。人类活动的四个领域，即第一、第二、第三和第四环境：人类活动的四个领域，即第一、第二、第三和第四环境：人类活动的四个领域，即第一、第二、第三和第四环境：人类活动的四个领域，即第一、第二、第三和第四环境：地地地地球上的陆地；球上的陆地；球上的陆
97、地；球上的陆地；海洋；海洋；海洋；海洋；大气层空间；大气层空间；大气层空间；大气层空间；宇宙空间。宇宙空间。宇宙空间。宇宙空间。第45页，共55页。vv航天技术的历史：航天技术的历史：航天技术的历史：航天技术的历史：莱特兄弟的动力飞机莱特兄弟的动力飞机莱特兄弟的动力飞机莱特兄弟的动力飞机航空事业不足航空事业不足航空事业不足航空事业不足100100年；年；年；年；现代火箭现代火箭现代火箭现代火箭V2V2航天事业只有航天事业只有航天事业只有航天事业只有5050多年；多年；多年；多年；第一颗人造卫星第一颗人造卫星第一颗人造卫星第一颗人造卫星4040多年；多年；多年；多年；人类梦想飞天的历史人类梦想飞
98、天的历史人类梦想飞天的历史人类梦想飞天的历史得用万年来计算；得用万年来计算；得用万年来计算；得用万年来计算；从我国古代火箭诞生从我国古代火箭诞生从我国古代火箭诞生从我国古代火箭诞生10001000年；年；年；年；“ “万户飞天万户飞天万户飞天万户飞天”600”600多年。多年。多年。多年。vv三个宇宙速度：三个宇宙速度：三个宇宙速度：三个宇宙速度：通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度，分别称为飞出太阳系所需要的最小速度，分别称为飞出太阳系所需要的最小速度，分别称
99、为飞出太阳系所需要的最小速度，分别称为第一宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度( (V V1 1=7.9km/s=7.9km/s) )、第二宇宙速度第二宇宙速度第二宇宙速度第二宇宙速度( (V V2 2=11.2km/s=11.2km/s) )和和和和第三宇宙速度第三宇宙速度第三宇宙速度第三宇宙速度( (V V3 3=16.7km/s=16.7km/s) ) 。 第46页，共55页。vv中国航天技术成就中国航天技术成就中国航天技术成就中国航天技术成就1970.04.241970.04.24：“ “东方红东方红东方红东方红1 1号号号号” ”人造地球卫星。人造地球卫星。人造地球卫星。人造
100、地球卫星。1975.11.261975.11.26：返回型遥感卫星：返回型遥感卫星：返回型遥感卫星：返回型遥感卫星( (是世界上第三个掌握卫星回收技术是世界上第三个掌握卫星回收技术是世界上第三个掌握卫星回收技术是世界上第三个掌握卫星回收技术的国家的国家的国家的国家) )。1981.09.201981.09.20：一箭三星发射成功。：一箭三星发射成功。：一箭三星发射成功。：一箭三星发射成功。19841984：发射首枚地球同步卫星。：发射首枚地球同步卫星。：发射首枚地球同步卫星。：发射首枚地球同步卫星。19881988：发射首枚太阳同步卫星。：发射首枚太阳同步卫星。：发射首枚太阳同步卫星。：发射首
101、枚太阳同步卫星。1999.11.201999.11.20：试验飞船发射成功，揭开载人航天的新一页。：试验飞船发射成功，揭开载人航天的新一页。：试验飞船发射成功，揭开载人航天的新一页。：试验飞船发射成功，揭开载人航天的新一页。2002.3.252002.3.25：“ “神舟神舟神舟神舟” ”三号飞船发射成功。三号飞船发射成功。三号飞船发射成功。三号飞船发射成功。20052005年年年年1010月月月月1212日上午日上午日上午日上午9 9时整，神州时整，神州时整，神州时整，神州6 6号载人飞船成功发射，我国首次实号载人飞船成功发射，我国首次实号载人飞船成功发射，我国首次实号载人飞船成功发射，我国
102、首次实现双人多天飞行。现双人多天飞行。现双人多天飞行。现双人多天飞行。第47页，共55页。我国首次载人航天飞行圆满成功我国首次载人航天飞行圆满成功我国首次载人航天飞行圆满成功我国首次载人航天飞行圆满成功第48页，共55页。 1970年年4月月24日，中国第一颗人造地球卫星从酒泉卫星发射中心升空，在日，中国第一颗人造地球卫星从酒泉卫星发射中心升空，在太空昼夜不停地向全球播放太空昼夜不停地向全球播放“东方红东方红”乐曲和遥测信号，向全世界宣布乐曲和遥测信号，向全世界宣布中国已进入宇宙空间。中国已进入宇宙空间。第49页，共55页。神六顺利返航了！神六顺利返航了！第50页，共55页。6 6、海洋工程、
103、海洋工程、海洋工程、海洋工程A A、海洋探测技术：科学考察船、海洋卫星、潜水器。、海洋探测技术：科学考察船、海洋卫星、潜水器。、海洋探测技术：科学考察船、海洋卫星、潜水器。、海洋探测技术：科学考察船、海洋卫星、潜水器。B B、海洋资源开发技术：、海洋资源开发技术：、海洋资源开发技术：、海洋资源开发技术： 海洋生物资源开发：海洋捕捞、海水养殖、海洋药物、海水海洋生物资源开发：海洋捕捞、海水养殖、海洋药物、海水海洋生物资源开发：海洋捕捞、海水养殖、海洋药物、海水海洋生物资源开发：海洋捕捞、海水养殖、海洋药物、海水农业。农业。农业。农业。 海洋矿产资源开发：滨海砂矿、海洋油气资源的勘探与开海洋矿产资
104、源开发：滨海砂矿、海洋油气资源的勘探与开海洋矿产资源开发：滨海砂矿、海洋油气资源的勘探与开海洋矿产资源开发：滨海砂矿、海洋油气资源的勘探与开采、大洋锰矿结核的调查与开采。采、大洋锰矿结核的调查与开采。采、大洋锰矿结核的调查与开采。采、大洋锰矿结核的调查与开采。 海洋化学资源开发：海水淡化、海水制盐与卤水化工、海水海洋化学资源开发：海水淡化、海水制盐与卤水化工、海水海洋化学资源开发：海水淡化、海水制盐与卤水化工、海水海洋化学资源开发：海水淡化、海水制盐与卤水化工、海水直接利用。直接利用。直接利用。直接利用。 海洋动力资源开发：波浪发电、潮汐发电、其他能源海洋动力资源开发：波浪发电、潮汐发电、其他
105、能源海洋动力资源开发：波浪发电、潮汐发电、其他能源海洋动力资源开发：波浪发电、潮汐发电、其他能源发电发电发电发电 海洋资源空间开发：海上城市、海上机场、海底隧道、海海洋资源空间开发：海上城市、海上机场、海底隧道、海海洋资源空间开发：海上城市、海上机场、海底隧道、海海洋资源空间开发：海上城市、海上机场、海底隧道、海底电缆与光缆。底电缆与光缆。底电缆与光缆。底电缆与光缆。第51页，共55页。C C、海洋管理与保护、海洋管理与保护、海洋管理与保护、海洋管理与保护维护国际海洋新秩序和国家海洋权益维护国际海洋新秩序和国家海洋权益维护国际海洋新秩序和国家海洋权益维护国际海洋新秩序和国家海洋权益统筹规划海洋
106、的开发与整治统筹规划海洋的开发与整治统筹规划海洋的开发与整治统筹规划海洋的开发与整治合理利用海洋资源，促进海洋产业协调发展合理利用海洋资源，促进海洋产业协调发展合理利用海洋资源，促进海洋产业协调发展合理利用海洋资源，促进海洋产业协调发展海洋资源开发和海洋环境保护协调发展规划，按照预海洋资源开发和海洋环境保护协调发展规划，按照预海洋资源开发和海洋环境保护协调发展规划，按照预海洋资源开发和海洋环境保护协调发展规划，按照预防为主防治结合防为主防治结合防为主防治结合防为主防治结合加强海洋科学技术研究与开发加强海洋科学技术研究与开发加强海洋科学技术研究与开发加强海洋科学技术研究与开发建立海洋综合管理制度
107、建立海洋综合管理制度建立海洋综合管理制度建立海洋综合管理制度积极参与海洋领域的国际合作积极参与海洋领域的国际合作积极参与海洋领域的国际合作积极参与海洋领域的国际合作第52页，共55页。七、环境问题七、环境问题七、环境问题七、环境问题1 1、保护环境、保护环境、保护环境、保护环境(1)(1)教训及危机教训及危机教训及危机教训及危机环境污染加剧；环境污染加剧；环境污染加剧；环境污染加剧； 公害事件；公害事件；公害事件；公害事件；物种加速灭绝；物种加速灭绝；物种加速灭绝；物种加速灭绝； 温室气体增加及气候异常；温室气体增加及气候异常；温室气体增加及气候异常；温室气体增加及气候异常；臭氧空洞扩张；臭氧
108、空洞扩张；臭氧空洞扩张；臭氧空洞扩张； 土壤流失及土地沙漠化；土壤流失及土地沙漠化；土壤流失及土地沙漠化；土壤流失及土地沙漠化；森林递减。森林递减。森林递减。森林递减。 (2)(2)人类的共识人类的共识人类的共识人类的共识 可持续发展可持续发展可持续发展可持续发展(3)(3)中国实施可持续发展战略的努力中国实施可持续发展战略的努力中国实施可持续发展战略的努力中国实施可持续发展战略的努力第53页，共55页。2 2、控制人口、控制人口、控制人口、控制人口(1)(1)人口迅速增长的后果人口迅速增长的后果人口迅速增长的后果人口迅速增长的后果粮食供应不足；粮食供应不足；粮食供应不足；粮食供应不足； 就业
109、问题严重；就业问题严重；就业问题严重；就业问题严重；人民生活贫困化；人民生活贫困化；人民生活贫困化；人民生活贫困化； 妨碍人力资本的形成；妨碍人力资本的形成；妨碍人力资本的形成；妨碍人力资本的形成；产生持久的环境压力。产生持久的环境压力。产生持久的环境压力。产生持久的环境压力。(2)(2)开发人力资源开发人力资源开发人力资源开发人力资源开发人力资源是我国经济长期发展的一项战略任务；开发人力资源是我国经济长期发展的一项战略任务；开发人力资源是我国经济长期发展的一项战略任务；开发人力资源是我国经济长期发展的一项战略任务；降低人口增长率，实现适度的人口目标；降低人口增长率，实现适度的人口目标；降低人
110、口增长率，实现适度的人口目标；降低人口增长率，实现适度的人口目标；实现充分就业实现充分就业实现充分就业实现充分就业科教兴国科教兴国科教兴国科教兴国第54页，共55页。3 3、依靠科学技术来改善环境、依靠科学技术来改善环境、依靠科学技术来改善环境、依靠科学技术来改善环境 环境科学的兴起环境科学的兴起环境科学的兴起环境科学的兴起(1)(1)环境科学：是研究人类活动所引起的环境质量变化及环境科学：是研究人类活动所引起的环境质量变化及环境科学：是研究人类活动所引起的环境质量变化及环境科学：是研究人类活动所引起的环境质量变化及环境保护和改善的科学。环境保护和改善的科学。环境保护和改善的科学。环境保护和改
111、善的科学。(2)(2)环境科学的任务环境科学的任务环境科学的任务环境科学的任务探索全球范围内环境演化规律，考察人类环境变化的过程及机探索全球范围内环境演化规律，考察人类环境变化的过程及机探索全球范围内环境演化规律，考察人类环境变化的过程及机探索全球范围内环境演化规律，考察人类环境变化的过程及机理，研究环境的基本特征和结构等，使其向着有利于人类的方理，研究环境的基本特征和结构等，使其向着有利于人类的方理，研究环境的基本特征和结构等，使其向着有利于人类的方理，研究环境的基本特征和结构等，使其向着有利于人类的方向发展；向发展；向发展；向发展；揭示人类活动同自然生态之间的关系，以协调人类社会发揭示人类活动同自然生态之间的关系，以协调人类社会发揭示人类活动同自然生态之间的关系，以协调人类社会发揭示人类活动同自然生态之间的关系，以协调人类社会发展与环境保护的关系；展与环境保护的关系；展与环境保护的关系；展与环境保护的关系；研究环境变化对人类生存和健康的影响，以及区域环境研究环境变化对人类生存和健康的影响，以及区域环境研究环境变化对人类生存和健康的影响，以及区域环境研究环境变化对人类生存和健康的影响，以及区域环境污染的综合治理技术和管理措施。污染的综合治理技术和管理措施。污染的综合治理技术和管理措施。污染的综合治理技术和管理措施。第55页，共55页。
