自然科学发展的历史轨迹(三)

自然科学发展的历史轨迹（三）主要内容1、科学技术经历了突破性进展2、现代科学技术的趋势和作用3、21世纪人们关注的自然科学问题现代科技发展趋势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。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年增加一倍科学技术经历了突破性进展20世纪科学技术的几项重大成就概括为一种技术：计算机技术两个理论：相对论和量子论三项突破：核能利用、空间科学、基因序列四个模型：夸克模型、宇宙大爆炸模型、地球板块模型、核糖核酸双螺旋结构模型科学技术经历了突破性进展科学技术经历了突破性进展科学技术经历了突破性进展科学技术经历了突破性进展科学技术经历了突破性进展科学技术经历了突破性进展科学技术经历了突破性进展科学技术经历了突破性进展科学技术经历了突破性进展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了质的飞跃。20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。科学技术经历了突破性进展—物理学的突破科学技术经历了突破性进展—物理学的突破20世纪初，物理学家在解释物理学领域里的一些难题时创建了相对论和量子物理学，从而带来了科学技术的飞跃。在此后的几十年间，原子构造、分子构造、核能、激光、半导体、超导体、X射线技术、超级计算机等一系列新的科学技术如雨后春笋般地纷纷问世。我们甚至可以认为，整个20世纪的物理科学都是从这两个物理的基础理论发展衍生的。到了20世纪末，物理学家又遇到新的问题在微观领域内有两个问题：其一是在弱相互作用过程中，是什么力量破坏了物质运动的对称性？其二是为什么人们观察不到已经发现的六种夸克的单独自由运动状态。在宇宙中也存在两个问题：一是暗物质；二是类星体。科学技术经历了突破性进展—物理学的突破根据许多天文观测及宇宙测量可知，宇宙中有许多不明物质对我们已知的星系有力的作用，不过我们看不见它们，也就是说，这种物质不与任何光发生作用，或者说，这种物质也发光，但十分微弱，人类无法探测到。因此，我们称其为“暗物质”，它是一种猜想的物质。据分析这种暗物质在宇宙中有90％以上，所以我们现在能看见的物质只占宇宙的很小一部分。“暗物质”究竟是什么？它的构造、运动、能量等各方面都还不知道。1961年，天体物理学家发现了一个星体，并取名为3C273，这是很平常的事，但是在1982年2月，天体物理学家观察到，3C273在一天之内能量增加了一倍。这个奇特的现象是一般星体所不可能具有的，因此，该星体被称为“类星体”，以表示它不同于一般的星体。据科学家估计在宇宙中约有100万个类星体，科学家们正在对其中1000个进行仔细研究。据研究的结果显示，每个类星体的能量是太阳的1015倍，而这个能量绝不是核能。这是一种什么能量？又是从哪里来的？到目前为止，还没有答案。科学技术经历了突破性进展—物理学的突破在21世纪，科学家要通过实验研究去寻求物理科学中这些疑难问题的答案。这要借助超大型对撞机，科学家们准备在对撞机上做一系列重离子碰撞实验，期望能通实验研究，得出新的发现。另外，科学家正在探索一种新的方法来研究暗物质和类星体，期望能找到暗物质与普通物质之间的关系以及类星体的能量形式。相信这些难题会在21世纪得到解答，这当然又是物理学的一次革命性突破。科学技术经历了突破性进展—生物学领域的飞跃本世纪生命科学已经取得了革命性的进展，载有生命遗传信息的基因的双螺旋结构的发现，大大加强了人类对生命的理解，同时生命科学也使生物技术、医疗技术、克隆技术相继诞生。在21世纪，生命科学很可能成为科学革命中心。生命科学因为与人口、健康、粮食、资源、生态环境保护等问题密切相关，因而必将成为科学研究焦点。目前物理学、化学、计算机科学的发展为生命科学的发展提供了有力的研究手段，生命科学将在各学科中起核心作用，影响并带动其他学科的发展。21世纪，基因工程肯定会有较大的进展，植物学得益于基因工程而使农作物的品质大大地提高，人们可获得品种繁多、美味可口、营养丰富而又利于健康的基因食品。也许在20年后，也许在50年后，您在网上向商家订购蔬菜时可能要求他提供富含动物蛋白的西红柿或者龙虾口味的黄瓜，当然，如果您想吃含有咖啡因的苹果和巧克力味道的板栗，也不是不可能的。至于治疗和预防各种疾病的食品陆续上市，人们可以根据自己的家用的健康状况自测装置所得的数据来决定今天或最近吃什么。也许，21世纪末，我们根本不必要再考虑用餐问题，科学家为我们准备了各种美味的药片类食物和功能性饮料，这些“药片”含有人体每天必须的脂肪、蛋白质、纤维素、碳水化合物、维生素、矿物质和微量元素等。每天早上，您只要吃上两三片蛋元饼干大小的“药片”，喝上一小杯功能饮料，您一天的营养和能量就都有了。科学技术经历了突破性进展—生物学领域的飞跃在21世纪，基因工程将带动分子病理学和分子药物学的发展，绝大多数疾病的相关基因将得到识别和定位，这些基因的的生物学功能将得到鉴定。基因论断、基因治疗、器官移植、基因工程药物、基因工程疫苗将得到广泛应用。人们防病治病的能力大大增强，有科学家预言，在50年内，主要能置人于死地的疾病将被消灭。人的寿命也大大延长。20世纪诞生的克隆技术是生物技术领域一个具有划时代意义的重大技术突破，它的伟大意义在于利用这项技术不仅可以得到一个克隆体，而且这个克隆体有能力生产健康的后代。因此，在下个世纪，人类将全面进入克隆时代。克隆技术将广泛用于以下领域：①培养良种家畜；②拯救濒危动物，保持生态平衡；③在法律允许的情况下，为不育夫妇克隆婴儿；④克隆人体器官，满足医学的急需；⑤对植物的细胞、组织或器官进行克隆，创造工业化农业。科学技术经历了突破性进展—生物学领域的飞跃在21世纪，作为生命科学的主要组成部分，神经生物学也将成为研究的热点并期待有重大的突破。到目前为止，人们对脑的功能特别是脑的高级功能知之甚少，脑的学习、记忆、思维、行为等能力对人们有极大的吸引力，要想彻底了解脑功能的全部学问，恐怕不是下个世纪内能完成的，但可以肯定的是，21世纪人类对脑的研究无论在分子还是在行为水平各个层次肯定会有重大突破，在“智力的本质”奥秘的揭示上也会有革命性进展，从而对人类产生巨大的影响。把生物技术与计算机技术相结合，也是21世纪的研究热点。生物技术与计算机技术相结合可以制造出生物芯片，这些芯片具有读取生物活组织基因进化信息的能力，依此可以制造生物计算机。生物芯片还可用于医学和农业，它采用一种称为“微凝胶”的技术，可以在2cm见方的芯片上集成功能相当于试管的微型结构几万个，这种芯片的工作速度非常快，每秒可以进行成千上万次生物反应。科学技术经历了突破性进展—生物学领域的飞跃人们知道，生命是建立在有机物的基础之上的，所谓有机物就是含碳的大分子，因此，我们可以称现在的生命为“碳生命”。从这个角度去看计算机，发现构筑其芯片的主要成分是硅，硅和碳在元素周期表中处于一个比较特殊的地位——金属与非金属的结合部。科学家们相信，另一类生命——“硅生命”将在21世纪诞生，尽管现在计算机的结构还不如一个蚯蚓的大脑复杂，但很快人们就能制造出更复杂的硅芯片，它类似于使人类具有智能的非常复杂的分子结构，如果它能使计算机仿人脑工作，则“硅生命”就出现了。硅生命的问世将导致各种智能机器人的问世，并且许多机械也将智能化，例如各种汽车和飞机将不用人们来驾驶，自动行驶的智能交通工具将会使车祸之类的事故绝迹。科学技术经历了突破性进展—生物学领域的飞跃当然，硅生命出现的意义绝不是仅限于此，可以预见，它可能具有比“碳生命”更具优势，因为“硅生命”的脑容量是无限的，因此，其智能要比人的智能高到无法比拟。在21世纪末，将会有智能极高的机器人问世，那么，这种机器人是否会取代或者是消灭人类呢？应该说这种担心是没有必要的，正像人类在其智能处于最高状态时并没有消灭其他物种一样，高智能机器人不会视人类为自己的敌人，因为人类并不会影响机器人的发展，不过，这种高智能的机器人很可能成为人类新的“神”，“神”可能会控制人类按照一种更科学的方式均衡发展。但这并不是绝对的，在高智能机器人诞生前后，人类也可能将自己变成机器人——首先把自己的大脑转化成量子电路芯片，植入用特种材料制成的躯体内，并用硅芯片不断地充实自己，使自己变成“机器自然人”，从而可与高智能机器人平分秋色。此时，自然人仍会继续存在，这种状态会一直持续到22世纪的某一天。以后会怎样，可能只有以后的“人”才知道。现代科学技术的趋势和作用—科学走向新的综合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。由于这三大综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I7世纪至19世纪的传统科学体系相比，呈现出显著的变化。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。现代科学技术的趋势和作用—科学走向新的综合现代科学技术的趋势和作用—科学走向新的综合现代科学技术的趋势和作用—科学走向新的综合现代科学技术的趋势和作用—科学走向新的综合现代科学技术的趋势和作用—科学走向新的综合现代科学技术的趋势和作用—科学走向新的综合人类为什么要穿衣服？主要有两大功能——遮丑和御寒，随着社会的进步和发展，人们对这两种功能进行了扩展和更新：人们不再满足用衣物遮住身体的隐私部分，而把它作为改善自己形象的一个重要的手段；当然，御寒仍然是衣物的主要功能，但现代服装更拥有抵御不同类型的外界环境对人体产生不良影响的功能。在21世纪，随着纺织材料的进展和纺织技术的革命，人类对自己穿什么将有更为广泛的选择，各种面料的花色、质地、性能（透气性、抗拉耐磨度、污染易度与各种防护能力等）都将存于网上信息库，各种服饰的式样也会存于数据库中，供你用多种方式查询。如果你需要添置服装，不用去服装商店或裁缝铺，你只需把你的要求告诉计算机，并让计算机上的电子眼前前后后看上你几眼，你的身材信息就会被计算机记录在案，它将为你设计几套衣服并提供这些衣服的设计思想和风格特点等，并用配衣系统在显示器上展示你穿上新衣的风采，如果你选中了其中的一种或几种，可以实施网上购买，很快你会得到你的新衣，如果满意的话，你便可按原来与厂家商定的价格交费——用你的信用卡在你的电脑刷卡机上刷一下。现代科学技术的趋势和作用—21世纪，我们穿什么在21世纪，各种特种服装及行业服装会有很大的改进。消防队员的服装防火、阻热的能力大大加强；士兵的警察的服装防弹能力有很大的提高，由于采用了可随周围环境变色的面料，其隐蔽性也大大提高；运动员的服装也有改进：对于对抗性较强的运动如足球、拳击等，穿上柔软、透气但遇到强冲击时会瞬时坚硬的特种面料做成的衣服会大大减少运动员受伤，对于游泳运动员，有用仿海豚皮肤面料制成的游泳衣，可使人在水中的阻力减至最