《科技知識讀本》摘錄
2003年版《科技知識讀本》摘錄——成都市專業技術人員繼續教育指定用書
淡定人生摘錄於2010年10月 版權所有請勿亂傳
第一章科學與技術概論
第一節 科學與技術的基本概念
一、什麼是科學
（一）科學的含義
科學是知識、知識發展和知識運用過程的統一。科學含義可以歸納為：1、是一種特殊的社會活動——知識生產活動、創造性智力活動；2、是反映客觀事實和規律的知識——核心是規律；3、是反映客觀事實和規律的知識體系——知識積累生產的必然；4、是一種認識改造客觀世界的思想、態度和方法；5、是一項事業（產業）。
20世紀40年代以前為「小科學」時期，20世紀40年代以美國製造原子彈的曼哈頓計劃為標誌進入「大科學」時期。
（二）科學的特徵：
1、它是一種知識形態的理論、概念或原理、學說；2、它是一種不以人的意志為轉移的客觀存在，具有重複性、再現性和可比性（即檢驗是否是科學的三性基本原則）的特點；3、具有連續性、深入性和創造性的特點；4、它的發展變化沒有止境。
二、什麼是技術
（一）技術的含義
法國科學家狄德羅定義：「技術是為了完成某一特定目標而組成的方法、手段和規則的體系。」他高度而全面地概括了技術的本質含義：1、技術與科學不同，技術有目的性；2、技術的實現要通過廣泛的協作來完成；3、技術的首要表現是生產「工具」，是設備、硬體；4、技術的重要表現形式是「規則」，是生產使用的工藝、方法、制度等，即軟體；5與科學一樣，技術也是成套的知識。簡言之：技術即是人工自然。技術的表現形式分為知識形態和物質形態。
（二）技術的特徵：（現代技術與傳統技術的不同特點）
1、綜合性與集成性。2、通用性與適用性。3、依存性與連鎖性。4、先進性與經濟性。5、技術具有自然（發展受到客觀規律的制約，是客觀自然規律的體現）和社會（受到各種社會條件的的制約和影響）雙重屬性。6、個性化。
（三）技術的本質：為實現預期結果而重複進行的優化操作。
三、科學與技術的關係
（一）區別：1、職能性質上的區別：科學的根本職能是認識世界，揭示客觀規律的本質和運動規律，著重回答「是什麼」「為什麼」的問題；技術的根本職能是改造世界，實現對客觀世界的控制、利用和保護，著重回答「做什麼」「怎麼做」的問題。科學屬於由實踐到理論的轉化領域，它本身是意識形態的東西，屬於社會的精神財富；技術屬於由理論向實踐轉化的領域，它本身是物化了的科學知識，屬於社會的物質財富。科學的成果表現為新現象、新規律、新法則的發現；技術的成果表現為新工具、新設備、新方法、新工藝的發明。2、發生地的區別：科學以大學為中心——如英國劍橋大學的卡文迪許實驗室，德國的哥廷根大學、丹麥的哥本哈根大學，二戰後的普林斯頓大學、芝加哥大學、加州理工大學、哈佛大學、斯坦福大學等。
（二）聯繫：1、科學與技術相輔相成。科學中有技術，技術中有科學。2、科技的成就推動技術的進步，技術的需要促進科學的發展。3、技術是科學的延伸，科學是技術的升華。
（三）兩者關係發展的新趨勢：科學的技術化是現代科學發展的重要特點，技術的科學化是現代技術生命力之所在。科學技術一體化是科學技術日趨融合，密不可分的新現象。
閱讀材料：科學宣布獨立
1543年，科學莊嚴地向世界宣布它的獨立。獨立的標誌是哥白尼的《天體運行論》（建立日心說）和西班牙維薩留斯的《人體的構造》。哈維的血液循環說。
第二節科學技術系統
一、現代科學技術的體系結構
（一）現代科學技術體系的含義及作用：
按照科學活動進入生產過程和科學轉化為直接生產力的過程，將科學研究活動分為三個階段：科學研究階段、技術應用階段、生產使用階段。科學技術也相應劃分為三個門類：基礎科學、技術科學、應用科學。
自然科學的基礎科學始終是整個科學技術體系的基本內容和發展基礎。19世紀下半葉開始，科技和生產已經走在了科學的前面。工程技術是一國社會生產領域中佔比重最大的領域。
（二）現代科學技術的體系結構：
我國國家標準對科學的分類原則包括：1、科學性原則；2、實用性原則；3、簡明性原則；4、兼容性原則；5、擴延性原則；6、唯一性原則。其中最基本的是科學性原則。
我國學科分類中僅一、二、三級學科總數就有近3000種。三大領域（自然科學、社會科學、思維科學），五大部類（自然科學、社會科學、思維科學、數學科學、哲學科學）。
西方學者「五種理域」的分類方法：物理——一切非生命世界之理；生理——一切有生命世界之理；心理——人腦活動之理；倫理——人際關係之理；哲理——統帥諸理之理。
我國著名科學家錢學森把現代科學體系分為十大科學部門：
1、自然科學、自然辯證法。2、社會科學、歷史唯物主義。3、數學科學、數學哲學。4、系統科學、系統化。5、思維科學、認識論。6、人體科學、人天觀。7、文藝理論、美學。8、軍事科學、軍事哲學。9、行為科學、人學。10、地理科學、地理哲學。馬克思主義哲學、辯證唯物主義是人類一切知識的最高概括。
（三）傳統科學的三大組成部分：
根據分類的科學原則，我國一般把科學或知識分為「哲學」「社會科學」「自然科學」三大部分。
哲學是關於世界觀和方法論的學說，是人們對自然、社會和人類思維的根本觀點的理論體系，是對自然科學和社會科學的概括和總結。它的根本任務是研究如何正確認識世界和改造世界。
社會科學是以各種社會現象為研究對象的科學。包括政治學、經濟學、軍事學、法學、教育學、文藝學、史學、語言學、民族學、宗教學、社會學等等。它的任務是研究並闡述各種社會現象及其規律。
自然科學是以自然界為研究對象的科學。包括數學、物理、化學、生物學、天文學、地理學為基礎的科學和農業科學、工程科學、醫學科學等應用科學。它的任務是認識自然現象、探索物質運動規律，提出相應的理論、概念或原理、方法。
二、現代自然科學的分類與結構：
（一）現代科學的三個層次
科學研究一般經歷三個階段：基礎性研究、應用性研究、開放性研究。人們縱向把它們分為三個層次：
1、基礎科學（6門）：數學、物理、化學、生物學、天文學、理學。
2、技術科學：對象大部分是技術產品，即所謂「人工自然」。如自動控制、工程熱物理、流體力學、爆炸力學、計算機科學、材料科學以及農業基礎科學和基礎醫學。分類一般包括：應用數學、計算機科學、材料科學、能源科學、信息科學、空間科學、應用光學、環境科學等。
技術科學是工程技術和應用科學技術的理論基礎，是基礎科學轉化為直接生產力的橋樑，它是現代科學中最活躍、最富有生命力的研究領域。
3、應用科學：工程學（土木工程、水利工程、機械工程、化學工程、生物醫藥工程、農業工程等）、農藝學、畜牧學。
（二）現代自然科學的四大門類：
自然科學在我國分成一級學科有理（基礎科學）、工（工程科學）、農（農業科學）、醫（醫學科學）。二級學科、三級學科大量存在，並且出現看了大量的交叉、滲透、整合學科。
（三）現代科學的網狀結構
1、邊緣科學（交叉科學）：如幾何光學、超聲醫學、生物政治學等。
2、橫斷科學：是指從宏觀世界的諸多物質結構及其運動形式中，抽出某一特定的共同點作為研究對象而形成的新的學科的統稱。如控制論。
3、綜合科學：是指以某一種特定的客體為研究對象，採用多學科的理論和方法進行綜合研究的學科的統稱。如環境科學、生態科學、空間科學、海洋科學。
（四）關於軟科學：
人們把研究解決如何管理科技、經濟與其他社會課題的學科，如科學學、管理學、決策科學、領導科學、系統科學、技術經濟學、人才學以及各種政策研究和發展戰略研究等，統稱為軟科學。與此對應的是把研究自然科學某一領域的各個學科，如基礎科學各學科及工、農、醫等應用科學，統稱為硬科學。軟科學被稱為操縱硬科學的科學。
三、現代技術的分類：
對應基礎科學、技術科學、應用科學，可以把現代技術分為三大類：
1、實驗技術（力學實驗技術、物理實驗技術、化學實驗技術、生物實驗技術）；
2、基本技術：廣義的機械技術（人工的機械自然過程）；物理技術（人工的物理自然過程）；化工技術（人工的化學自然工程）；生物技術（人工的生命運動過程）。
3、產業技術：交通運輸技術、醫療保健技術、機械技術、材料技術、通訊技術、建築技術等。
四、當代科技發展的特點和趨勢：
回顧百年，發現20世紀中影響最為深遠的科學發現和技術成就是：兩大理論（量子論、相對論）的提出，五大模型（粒子物理夸克模型、大爆炸宇宙模型、DNA雙螺旋結構分子模型、存儲程序——邏輯推演模型，板塊構造模型）的建立和在科學理論指導下的五項尖端技術（核技術、航天技術、電子計算機技術、激光技術、基因重組技術）。
（一）科學技術加速發展，呈現知識爆炸的狀態，科技的發展按指數級增長。
（二）科學技術創新的速度日益加快，科技成果商品化周期大大縮短。
（三）科學技術領域相互滲透、交叉和融合，學科交叉點往往是發展前沿。（綜合就是創造。）
（四）科學技術與人文、社會科學密切結合。
（五）科學技術研究與開發的國際化趨勢明顯加快。（「全球村」）
（六）科學技術，特別是高技術已經成為經濟和社會發展的主導力量。
（七）大科學時代，科技研究方式和組織方式將發生很大變化。
（八）原始性創新成為科技競爭的制高點。
五、21世紀科技發展趨勢：
信息技術與生物技術結合。
1、科學與技術結構中心發生變化。 生命科學可能在21世紀中葉以後發展成為新的「科學
革命中心」。
2、高度數學科學化。數學是一門典型的橫斷科學。
3、跨門類科學與技術整合化。工業生態學、人類生態學等。
4、科學與技術一體化。
5、科學技術高度社會化、社會高度科學技術化。
6、向人與自然環境相協調的方向發展。
六、人文社會科學。
（一）人文科學與社會科學的含義
「人文」是指人類的各種文化現象，特別是指人類的精神文化。人文科學是關於人的自身的學說或理論體系，是對人的存在、本質、價值和發展等問題，對人的自然屬性、社會屬性，特別是精神文化屬性進行探討的學問。
（二）人文社會科學的分類：主幹學科有哲學、歷史學、文藝學、宗教學、語言學、心理學、人類學（三大亮點：文化尋根、文化比較、田野作業）、社會學、經濟學、政治學、法學、管理學、教育學、軍事學、新聞傳播學、體育科學、情報與文獻學、地理學。各門人文社會科學研究的最終目標都是人，只是研究人的領域、角度和層次不同。
（三）人文社會科學與自然科學的關係：
共同點：都是人類客觀存在的認識過程；是一種理論知識體系；是創造性的社會活動；是推動歷史發展的實踐性力量。
區別：除了研究對象不同外，還在於人文社會科學的研究成果，不但要像自然科學那樣回答研究對象「是什麼」「為什麼」，而且還要對研究對象作出直接或間接的價值判斷，也就是還要回答「合理不合理」「應該怎麼樣」。
兩大科學部類有交叉融合的趨勢。
我國夏朝從公元前2070年開始。
（四）人文社會科學的社會功能：
認識功能、價值導向功能（思想建設功能、文化建設功能、政治建設功能）、調控管理功能（經濟建設功能、社會管理功能、社會決策功能、諮詢功能）。
（五）20世紀人文社會科學發展的總體特點：
1、社會實踐與科學理論的交互作用日趨明顯。
2、人文社會科學自身已經形成了一個開放的有機統一體。
3、人的解放和發展受到廣泛關注。
（六）當代人文社會科學的發展趨勢：
1、當代人文社會科學發展的總體文化背景，出現了東西方文化在碰撞中互補的趨勢；2、當代人文社會科學發展的主導價值取向，出現了科學主義與人文主義交融的趨勢；3、思維方式上，當代人文社會科學的發展出現了由分析綜合走向系統化的趨勢；4、應用性研究比重加大；5、從具體研究方法和手段看，出現了高技術化的趨勢。
社會學與庫魯病的發現
第三節科學思想 科學與人文精神 科學方法
一、現代科學思想：系統、發展、生態化
（一）古代、近代科學思想
1、古代科學思想——古希臘人的自然哲學觀念（亞里士多德是代表人物）
2、近代科學思想：核心是機械理學思想（代表人物哥白尼、牛頓、培根、笛卡爾等）
（二）現代科學思想：生態有機論、系統整體觀是現代科學思想的基本理念。
二、科學與人文精神：求真求善的理性精神。
（一）科學精神與人文精神的含義
科學精神是關於「事實的知識」，是對「事實」的「真」的追求，要求知識符合事實，解決「是與非」、回答「是不是真」的問題。常說的實事求是、追求真理、堅實嚴謹、重視實踐、敢於懷疑、勇於創新等都是科學精神的範疇。狹義的科學精神是指科學研究精神。
人文精神是關於「價值的知識」，是對「價值」和「善」的追求，要求行為要符合道德，解決「善與惡」、「美與丑」、應當怎樣的問題。樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀等說法都是指人文精神。
（二）科學精神的內涵和特徵：
1、客觀的依據，求實的精神。（實事求是精神）2、實踐的檢驗，實證的精神。3、批判地前進，探索的精神。4、思想的導航，理性的精神。5、多元的思考，創新精神。6、理性的追問，懷疑精神。7、獨立的精神，執著的堅持。8、平等的爭論，寬容的激勵。
三、科學方法：觀察、實驗與思維
（一）科學方法及其變遷
廣義的科學方法可分為三個層次：特殊科學方法（個別領域和學科採用的特殊研究方法，如物理學的光譜分析法）；自然科學的一般研究方法（如觀察、實驗、假說、歸納演繹、分析綜合等方法）；適用於一切科學的哲學方法。
科學方法的產生和發展過程的三階段：
1、古代科學研究的方法：主要體現為直觀的觀察、天才的猜測、三段式的邏輯演繹，即恩格斯所說的「天才的自然哲學直覺」。
2、近代科學研究的方法。主要採用實驗方法。實驗方法和數學方法的結合成為近代科學方法的顯著標志。
3、現代科學研究的方法：觀察、實驗與理論思維密切結合，出現觀察實驗理性化、理性方法實驗化的特點，同時數學被廣泛應用於各學科，科學越來越走向定量化、形式化、符號化。系統論、資訊理論和控制論的誕生，它們提供的系統科學方法，使科學研究從分門別類研究向系統整體研究方向發展。此外，還有各學科研究方法的相互滲透和移植。
（二）科學事實的獲取——觀察法、實驗法
1、獲取科學實施的途徑：親自參與或文獻調研間接參與。
2、獲取科學事實方法之一 ——觀察法
主要原則：客觀性原則；辯證性原則；全面性和系統性原則；典型性原則；持久性原則和反覆性原則；計劃性原則。
3、獲取科學事實方法之二 ——實驗法（是量化的觀察）
實驗方法的分類：
依據測量手段的不同，可分為定性實驗和定量實驗。根據實驗手段是否直接作用於被研究對象，可分為直接實驗與模擬實驗。模擬實驗又可以分為物理模擬、數學模擬和功能模擬。
4、科學思維的方法——邏輯思維（抽象思維）
左腦為「邏輯的腦」。
邏輯思維科學方法主要有：比較、分析、綜合、歸納、演繹、類比等。
演繹的結構由大前提、小前提和結論三部分組成。三段論是演繹推理的主要形式。歸納和演繹是科學認識中使用最廣泛的邏輯思維方法。
5、科學思維方法——非邏輯思維
科學想像、直覺（分為感性直覺和理性直覺）和靈感等超越形式邏輯的思維方法。
形象思維主要由右腦承擔，故有人稱右腦為「創造的腦」、「藝術的腦」。
6、科學假說。
假說的一般特徵：科學性、假定性、易變性
第四節科學技術與人類文明
一、科技——推動人類進步的動力
（一）科技推動生產力的發展
科學技術是第一生產力。馬克思最先把科學技術納入生產力的範疇。
1、世界第一次生產力發展高潮——中國封建社會的科學文化高峰（秦漢時期開始）
2、世界第二次生產力發展高潮——產業革命（前奏是文藝復興運動）世界科技中心從中國轉移到以義大利為中心的歐洲，再轉移到英國。1687年牛頓的《自然哲學的數學原理》成為英國科學革命理論的頂峰。工業革命的標誌是以蒸汽機的使用。
3、世界第三次生產力發展高潮——化工技術革命（1875年世界科技與經濟中心從英國轉移到德國）
4、世界第三次生產力發展高潮——電力技術革命（1879年到1930年，世界科技經濟中心由歐洲轉移到美國）
西門子發明電機，1876年貝爾發明了電話，1879年愛迪生髮明電燈。
「電氣化世紀」完成了第二次技術革命。
5、世界第三次生產力發展高潮——技術綜合創新的高技術時代。
日本提出「綜合就是創造」。
世界當代生產力的飛躍發展——信息產業革命。
（二）科技促進文化思想進步。
1、科學主義——代表人物為英國培根（知識就是力量）、孔德實證主義哲學。
2、人本主義（人文主義、人道主義）其基本思想是尊重人的自由和個性，崇尚人的價值和
尊嚴，將人作為萬物的尺度，作為思考一切問題的出發點。人文主義思潮影響大的是奧地利的弗洛伊德主義和胡塞爾現象學。存在主義的代表人物是德國哲學家海德格爾和法國哲學家薩特。
3、生態文化。以1962年，美國海洋生物學家蕾切爾.卡遜出版著作《寂靜的春天》喚醒了
人類的生態文化意識。觀點主要有生態系統、生態平衡的思想。她提出了新的道德觀：人類是其周圍世界的一部分，既不優於其他物種，也不能不受大自然的制約。
（三）科技改變著社會生活。
現代科學技術對生產方式、生活方式、思維方式都有影響。
經濟學家按照產業發展的歷史順序將生產部門分為幾大產業：第一產業為農業，包括林業、畜牧業、漁業等；第二產業以製造業為主（即工業），包括採礦業和建築業；第三產業以公共服務業為主，包括交通運輸、電力、商業、飲食、旅遊娛樂、生活服務等；第四產業為信息產業。
（四）科學技術促使人與自然和諧發展
二、科學技術的雙重性
（一）現代科學技術發展引發的問題（人類活動超過了自然生態系統的自凈能力）
1、環境公害問題；2、生態失衡問題（臭氧層破壞、溫室效應、酸雨危害、海洋污染、生物多樣性危機——外來生物入侵危害尤為嚴重等）；3、資源危機問題（能源、土地、森林、淡水等）；4、倫理道德問題；5、個體發展問題；6、高新技術危害問題；7、複雜技術脆弱性問題。
酸性物質危害環境主要表現是：森林退化，湖泊酸化，魚類死亡，水生物種群減少，農田土壤酸化、貧瘠，有毒重金屬污染增強，糧食、蔬菜大面積減產，建築物和橋樑損壞，文物面目全非。
全國有四分之一的人口飲用不符合衛生標準的水。調查表明，我國近三十年來，湖泊水面面積已經縮小30%。
1996年7月5日英國「多利」克隆羊誕生。2002年12月25日，法國科學家布瓦瑟利耶電話告訴法新社，世界上第一個克隆嬰兒誕生。
新世紀三大技術：基因學、納米技術（物質的納米級極易造成生態災難）、超能計算機機器人。
三、科技與知識經濟
人類經歷了約5000年的農業經濟，又經歷了大約300年的工業經濟，已經進入知識經濟時代。
知識經濟的知識，包括科學、技術、技能、技巧和管理知識等，科學知識又包括自然科學和社會科學知識，特別是觀念和思維方式等。
知識經濟的基本特徵：
1、產業內容服務化；2、生產方式非標準化、分散化；3、生產效率評價標準是知識生產效率；4、勞動結構變化，80%以上的人從事知識的生產和傳播；5、社會主體（工人階級）知識化；6、分配方式以按業績付酬替代崗位工資制；7、經濟發展可持續化；8、資產投入知識化、輕型化、無形化；9、經濟發展全球化；10、經濟網路化、信息化。
知識經濟的三大矛盾：
1、知識內涵的豐富性與生產和利用知識能力的稀缺性之間的矛盾。
2、作為交易客體的知識，買賣雙方不對等的矛盾。
3、知識產權保護和知識產權侵權的矛盾。
知識經濟的社會效應——「雙刃劍」：
正效應一：創造高增長的經濟；正效應二：培養高素質的人才；正效應三：優化高創新的產業；正效應四：促進可持續的發展。
可持續發展是在保持生態系統的多樣性、確保資源的可持續利用、保證良好的生產與生活環境的條件下，使社會人均福利持續提高。知識經濟就是促進人與自然相協調，可持續發展的經濟。
負效應一：加速經濟發展的不平衡；負效應二：產生較為嚴重的失業問題；負效應三：引發諸多的社會問題。
知識經濟的核心——信息技術
閱讀材料一：
20世紀十大環境公害事件
1、1930年比利時馬斯河谷煙霧事件；2、1943年洛杉磯化學煙霧事件（光化學煙霧污染）；3、1948年 美國多諾拉煙霧事件；4、1952年倫敦煙霧事件；5、1953-1956年水俉病事件（汞中毒）；6、1955-1972年骨痛病事件（鎘中毒）；7、1968年日本米糠油事件；8、1984年 印度博帕爾事件；9、1986年切爾諾貝利核泄漏事件；10、1986年 劇毒物污染萊茵河事件。
第二章 基礎科學門類及前沿領域
現代自然科學是由基礎科學、技術科學和應用科學三大部分組成的科學體系。
基礎科學是現代科學技術發展的動力和源泉，是人類新觀念產生的源泉之一，是潛在的巨大生產力，是技術發明的「思想發動機」。
根據自然界物質的層次、結構和運動形式的聯繫和區別，可以將基礎科學分為數學、物理學、化學、天文學、地學、生物學等六大學科。
第一節數學 進入科學殿堂的金鑰匙
數學是研究一切可能的數量關係和空間形式的基礎學科。從它與現實的關聯度來看，可以分為純粹數學（基礎數學）和應用數學兩大類。
純粹數學有三大類：代數類（數論和代數學），幾何類（幾何學和拓撲學），分析類（函數論、泛函分析和微分方程）。
應用數學包括概率數理統計、計算數學和運籌學等重要分支學科。
數學與其他學科相比的三個顯著特點：具有高度的抽象性，具有精確性，具有廣泛的滲透性和應用性。
21世紀數學發展的主要趨勢及前沿領域：
1、高度的抽象性：如向高維、多變數、分形、非線性方向發展。
2、應用的廣泛性：如非線性科學貫徹應用於各領域。
3、計算機與數學科學的相互作用。
4、純粹數學：如幾何分析已成為21世紀純粹數學中的核心學科。並數代數幾何已經
成為21世紀純粹數學中最為活躍的前沿學科。動力系統等分支。
5、應用數學：如數學規劃、運籌學、控制論、突變論等。
6、計算科學：計算機圖形學、機器證明等。
科學計算與科學實驗、理論分析已經並列成為三大科研手段。
7、統計學和運籌學（數學尋優技術）。
8、對社會發展的巨大作用。
閱讀材料：自然界的幾何——分形
「分形」是指局部與整體具有相似性，或者說在標度變換下具有相似性的幾何形體。
第二節 物理學物質文明發展的基礎和動力
物理學是研究物質結構及其運動規律的科學，它是自然科學最基礎的學科之一。
物理學的三種分類方法：
1按照所研究的物質運動形態和具體對象的不同分為力學、聲學、熱學、光學、電磁學等；
2、按研究方法的不同分為理論物理學和實驗物理學；
3、按研究發展歷史的不同分為經典物理學和現代物理學。
物理學既是人類物質文明發展的基礎和動力，又是一種哲學觀和方法論。
中國：2000多年前的《墨經》是人類最早記錄光學知識的著作；公元前300年，中國人就發現了磁鐵礦吸引鐵片的現象；北宋沈括髮明了航海用的指南針並發現了地磁偏角等。
世界：近代文明起源於16世紀。當時以哥白尼、開普勒為代表的天文學，以伽利略和牛頓為代表的經典力學，以及後來以瓦特和焦耳為代表的熱力學導致了人類歷史上的第一次工業革命。其中作為動力源的蒸汽機、精確計時的擺鐘、度量受熱程度的溫度計等成了這次變革的標誌性成果。實驗科學的創始人伽利略在比薩斜塔上做自由落體運動實驗。
19世紀堪稱人類的電磁學世紀。奧斯特、安培、法拉第等人在電磁相互作用、電磁感應等方面的劃時代重大發現奠定了現代電工學的基礎。麥克斯韋理論上語言了電磁波作為一種物質存在於我們的周圍。實驗物理學家赫茲證明了電磁波的存在。麥克斯韋建立的經典電磁場理論揭示了電場和磁場的內在聯繫及傳播規律，是現代電工學、無線電學、光學、微波和紅外技術等領域的基礎。
20世紀物理學發展：普朗克、德布羅意、海森堡、狄拉克、薛定諤等人提出了電磁輻射能量不連續、微觀粒子的波粒二象性、測不準原理等一系列革命性的假說，並在此基礎上創立了量子物理理論，打開了人類進入微觀世界的大門。愛因斯坦則以相對性原理、光速不變原理、慣性質量與引力質量等價原理三個假說為基礎，創立了相對論，揭示了在高速和強引力場條件下的奇妙規律，提出了相對時空觀，統一了質能關係，奠定了現代宇宙學的基礎。以量子力學和相對論為基石的現代科學引發了人類歷史上最偉大的第三次工業革命，隨之而來的各種高科技產業，如微電子、激光、超導、核技術、空間技術、信息傳播技術等爆炸式的崛起。1947年世界上第一支晶體管誕生，1960年人類第一隻紅寶石激光器誕生於美國。
現代宇宙學徹底否定了傳統哲學中關於「宇宙在時間和空間上具有無限性」的說法,有力的實驗事實已經證明了宇宙在空間上是有限的，在時間上是有始有終的。
當前物理學正向微觀、宏觀和複雜體系這三個方向上迅速發展。引力波、宇宙暗物質、類星體、高溫或室溫超導體、生命科學與物理學結合、材料科學與物理學結合等都將成為研究的前沿。
閱讀材料一：混沌及其應用
混沌是決定論系統所表現出來的隨機行為的總稱，它的根源在於非線性的相互作用。
所謂「決定論系統」是表述該系統的數學模型不包括任何隨機因素的完全確定的系統。自然界中最常見的運動狀態，往往既不是完全確定的，也不是完全隨機的，而是介於
兩者之間。混沌現象的理論正好解釋這一現象。對初始值細微變化的敏感依賴性是混沌現象的基本特徵之一。
產生混沌的根源是非線性，但必須注意，並不是所有的非線性系統一定產生混沌現象，只有決定論的非線性系統在一定參量條件下表現的隨機行為，才稱為混沌。
閱讀材料二：熵增加原理
微觀系統越混亂，則該系統的熵值越大，反之則越小。即孤立系統的熵值永遠是增加的，這便是著名的熵增加原理。熵增加原理揭示了事物發展方向的深刻規律：事物發展有一種自動趨向無序的屬性。
第三節化學 神奇的魔術
化學是研究物質變化的規律，即從一種物質變成其它物質過程的科學。為此相應地研究物質的組成、結構與性能的關係，以及反應過程中涉及的能量變化。整個化學研究物質的層面是以原子——分子為中心的，一種物質通過化學方式變成它種物質的過程都是原子、分子通過不同方式的結合重組過程。
按照研究對象和方法的不同，化學通常有無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等重要分支。各自深化及彼此間交叉發展，又陸續產生了量子化學、結構化學、生物化學、計算化學、仿生化學、分子工程學等重要分支。「分子剪裁」技術。
人類需要化學來創造更多的新物質、新材料。
第四節天文學 宇宙的昨天、今天和明天
天文學上的「天」是指宇宙空間，氣象學上的「天」是指地球大氣層。天文學家研究地球大氣層以外各類天體的性質和天體上發生的各種現象——天象（如預報日食、月食、流星雨等）；氣象學家則研究地球大氣層內發生的各種現象——氣象(如颱風、寒潮、高溫等預報)。
宇宙中的天體按照由近及遠的順序可分為三個層次：太陽系天體；銀河系中的各類恆星和恆星集團；河外星系簡稱星系（指銀河系之外與銀河系類似的龐大恆星系統）。
天文學按照研究內容可分為：天體測量學（利用可見光波段，射電、紅外等電磁波段）；天體力學；天體物理學；天體化學、天體生物學等。
閱讀材料一： 宇宙與人類的命運
現代宇宙學認為，我們這個由1250億個星系，每個星系由數千億個恆星組成的浩瀚宇宙大約起源於150億年前的一次大爆炸。宇宙正以極其接近臨界狀態該的方式膨脹著。根據目前宇宙學的預測，整個宇宙適合生命生存的時間大約可持續2000億年以上。而人類在地球上產生至今不過幾百萬年，因此完全沒有必要擔心地球的毀滅。
閱讀材料二：神奇的星體——黑洞
每個星體都有其逃逸速度，它與半徑、質量有關。假如有一顆恆星由於自身的作用而坍縮，收縮到半徑比施瓦茲半徑（R=2GM/c2）還小，那麼任何物質（包括光）都不能脫離該星體，稱這類星體為黑洞。黑洞的視界內外是沒有信息可交流的，我們對黑洞的描述只有質量、角動量和電荷，而沒有其它參數，這就是所謂的黑洞「無毛定理」。物質進入黑洞後，其各種信息都將丟失掉。
一般情況下，根據相對論，任何物體的運動速度都不會超過真空中的光速c。根據廣義相對論，引力越大的地方，時間走得越慢。根據廣義相對論，宇宙中還可能存在一種「反黑洞」，也叫「白洞」，即物質只出不進，黑洞與白洞可用蟲洞連接。
第五節 地學認識我們賴以生存的家園
地學就是地球科學，它的研究領域是地球的結構、性質、演化歷史和運動規律，其對象包括固體地球及環繞地球的水圈、生物圈、大氣圈等整個地球系統。
地球約誕生於46億年前。
地球科學有不同的分支，按其研究對象的宏觀圈層分為固體地球科學、海洋科學、大氣科學、空間科學；按地球物質變化過程分為地球物理學和地球化學；按照特定領域又可分為地理學、生態學、環境保護學、土壤學等。
地球是一個扁球體，由一系列的同心圈層組成。外部圈層分為大氣圈、水圈、生物圈，內部圈分為地殼、地幔、地核。地球外部還有磁層。大氣層和磁層是地球的保護層。
地殼運動主要有大陸漂移說、海底擴張說、板塊構造說等幾種理論。現代地學較一致認同的是板塊構造學說。它認為：地球上部外殼分為六大板塊——太平洋板塊、亞歐板塊、印度洋板塊、非洲板塊、美洲板塊、南極洲板塊，各板塊是地球岩石圈的構造單元，漂浮在地幔的軟流層上，由於地幔內部熱運動及地球轉動等因素，使地球板塊之間發生拉開、匯聚、碰撞和擠壓，造成地震並形成礦藏。
第六節生物學 生命現象千姿百態
生物學即生命科學，它是研究生命現象和生物體與環境之間關係的一門基礎科學。生物可分為微生物、植物、動物三大類，而結構上又有分子、細胞、個體、群體等層次。生物體都有生物的共同特徵：具有生命，能夠新陳代謝、繁殖、遺傳、並逐步進行物種演化，自我複製、自我更新、自我組織。
因生物形態種類和結構的不同，生物學分別有微生物學、植物學、動物學之分和分子生物學、群體生物學、系統生態學等分支學科。
近現代生物學發展的三個主要階段為：
1、進化生物學時期——細胞學說和達爾文進化論的建立是其主要成果。
2、實驗生物學時期。
3、分子生物學時期——標誌是生物學家沃森和克里克於1953年發現並闡釋了DNA雙螺旋結構。
我國科學家於20世紀80年代提出當代生物學的四大基礎前沿學科：分子生物學、細胞生物學、神經生物學、生態學。
生命是物質運動的一種形式。生命運動最重要的物質基礎是蛋白質和核酸。蛋白質是體現生命功能的大分子，核酸是體現遺傳信息載體的大分子。
核酸的基本結構單位是核苷酸，它分為脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸(RNA)。核酸的主要功能是控制生物的遺傳，所謂的遺傳基因其實就是具有遺傳效應的一節DNA片段，遺傳登記處就是在DNA上，它控制著蛋白質的合成。1997年科學家利用無性繁殖技術，通過體細胞複製母體獲得成功，誕生了「克隆羊」多利。
科學家預言，21世紀將是生物學世紀。
第七節待解之謎 四大科學難題
一、人體基因結構：每個基因由3萬個信息組成。
二、宇宙中的暗物質。
三、受控核聚變：用7克氫核燃料能夠產生6噸煤的能量，而且氫核燃料可從水中提取，用之不盡，對人類和環境的危害也只有現在能源的1%。
四、生命的起源。
五大技術：核技術、計算機技術、航天技術、激光技術、基因技術。
第三章高技術及應用
第一節高技術概說
一、概說
20世紀60年代以來，以電子信息、生物、新材料、新能源、激光、空間和海洋技術為標誌的高技術群取得重大突破，並迅速形成高技術產業，從而帶動了傳統產業的改造和產業結構的調整，促進了世界經濟的大發展，也引起了人類生產生活方式的深刻變革。
我國於20世紀80年代後期先後組織實施了高技術研究計劃（即「863」計劃）和以高新技術產業化為目標的「火炬計劃」。
國外學者常把高技術發展分為技術發明（包括基礎研究、應用研究和技術開發）、技術創新（是開放成商品並進入市場的過程，包括技術實用化、產品商品化、經營市場化等產業化活動）和技術擴散（體現高技術的滲透和波及作用）三個層次。
21世紀重點開發的高技術群主要包括：
信息技術、生物技術、激光技術、自動化技術、新材料技術、新能源技術、空間技術和海洋技術等幾大領域。
二、高技術的特性：1、高戰略性；2、高創新性；3、高增值性；4、高滲透性；5、高投入性；6、高風險性；7、高競爭性。
計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助製造(CAM)、計算機輔助工程設計(CAE)。
人們將這種由於高技術的滲透而引發的自動化稱之為「3A」革命，即工廠自動化(FA)、辦公自動化(OA)、家庭生活自動化（HA）。
國外把人才、資金、管理視為發展高技術的三個基本要素，稱之為3M。
三、高技術的發展趨勢：
1、逼近極限化；2、走向設計化；3、綜合集成化；4、交叉融合化；5、科技一體化；6、軍民兩用化；7、國際合作化。
第二節 信息科學技術
一、信息科學技術的概念
信息科學是研究信息源、信息的產生、獲取、識別、轉換、組織、存儲、處理、檢索、表達、評價和信息提供等有關的理論和方法學。現代信息科學就是要完整地解決信息的收集、傳輸和加工的全過程，它的研究包括資訊理論、通訊科學、計算機科學等，其中計算機科學是現代信息科學發展最迅猛的一個分支。
信息技術包括電腦硬體、軟體、資料傳遞設備和信息服務等四個大的方面。信息技術是高科技的先導技術和關鍵技術，它居於高科技群之首。
信息技術以微電子技術為基礎，以計算機和通訊技術為標誌，滲透於各種傳統技術中，由此又形成了許多邊緣科學。
信息技術的特殊地位和作用：當今人類社會的三大基本要素是物質、能量、信息。
1、信息技術滲透力極強；2、信息技術具有影響全局的特點；3、信息技術還提供了軟體這種新型的知識載體，使知識載體由文字紙張向電子方式過渡。因此我們將信息技術作為一個新時代到來的標誌。
二、計算機技術——是其他高技術的基礎和核心。
（一）現代計算機的主要特點：1、數制採用二進位；2、程序、數據存儲原理；3、自動工作；4、具有通用性。
（二）計算機發展趨勢：巨型化、微型化、網路化、智能化、多媒體化。（目前已進入物聯網時代）
（三）二十一世紀的計算機：
1946年2月美國誕生世界上第一台計算機。
量子計算機（以原子作為處理器件）、光學計算機（以光信號代替電信號處理速度更快）、神經網路計算機（利用非線性原理而設計的模擬人腦功能）……
三、通信技術：
光纖通信（即光導纖維通信）、衛星通信和數字通信是現代通信的重要方式和發展方向，現代通信技術是信息技術的核心。
通信技術發展總的趨勢是數字化、綜合化、寬頻化、智能化和個人化。
四、信息高速公路：
信息高速公是21世紀信息流通和傳播的基礎結構和基礎設施的形象比喻。信息終端設備是多媒體計算機。
主要作用：1、它是未來社會的基礎性設施；2、它將使社會生活發生巨變；3、它可以促進信息技術的進一步發展。
五、信息產業：
總的形態上看，信息產業可分為電子信息產業和信息服務業。信息產業已經成為世界經濟的先導產業，成為世界經濟發展的主流。
美國於1994年建成了全球定位系統（GPS），具有全天候、高精度、自動化、高效益的特點。我國正在建立北斗衛星定位系統。
未來電腦方向：光電腦、DNA電腦、量子電腦（前景最好、速度最優）。
第三節生物技術
生物技術誕生於20世紀70年代初的基因技術實驗成功。它成為了解決世界經濟問題的關鍵技術，在迎接人口、資源、能源、食物和環境五大危機中必將大顯身手。
生物技術主要有：基因工程、細胞工程、現代遺傳工程和DNA技術、發酵工程、酶工程、蛋白質工程、海洋生物工程、生物感測器、生物計算機等。
一、生物技術的定義
二、生物技術的種類及其相互關係：
1、基因工程（也稱基因重組技術）；2、細胞工程；3、酶工程（酶是一種在生物體起催化劑作用的蛋白質）；4、發酵工程（也稱微生物工程）；5、蛋白質工程。
以上五者相互聯繫、相互滲透，其中基因工程技術是核心技術。
三、現代生物技術的開發和應用
1、克隆技術（是一種無性繁殖技術，現代生物學稱為「生物放大技術」。）
2、蛋白質工程：蛋白質為遺傳物質DNA的表達產物，是生命活動中最重要的物質，其基本構成單位是氨基酸，大多數生物的蛋白質佔總重的一半以上。人體的蛋白質總類不下10萬種，主要分為五類：酶蛋白、運載蛋白、結構蛋白、抗體、激素。蛋白質工程也被稱為「第二代基因工程」。基因定位突變技術。
3、生物計算機（有機計算機）：被稱為第六代計算機。利用生物晶元技術製成。
人腦是由150億個神經細胞組成的，這些細胞由數千到數萬個神經元和神經鍵結合在一起。
癌症、艾滋病的剋星程序性細胞死亡。
我國科學家初揭人類細胞衰老之謎。（主導基因R16）。
第四節激光技術
20世紀四項重大發明是：原子能、半導體、激光器、計算機。
激光器也是一種光源，它具有以下特點：
1、定向發光（只朝一個方向平行發光，散射度很小）；2、亮度極高；3、顏色極純；4、閃光時間可以極短。1960年人類研製成了激光器（美國梅曼）。
1皮秒=10-12秒1飛秒=10-15秒
激光器時鐘精準度高，經歷100萬年最多相差1秒。
激光器基本上由三部分組成：工作物質（發射激光的材料）、泵浦源（這是向工作物質輸入能量，把原子從基態泵浦至高能級的能源）；諧振腔（這是由放置在工作物質兩端的反射鏡組成的光學系統）。
激光的應用：1、增產糧食（激光照射改良品種）；2、改良果樹；3、在畜牧業中大顯身手；4、激光醫療（激光針、激光胃窺鏡等）；5、性能優異的激光加工（切割、打孔、表面處理等）；6、最精密的尺子（激光比長儀誤差很小）；7、激光致盲武器。還用於未來的衛星升空的火箭激光推進技術。
第五節自動化與製造新技術
一、製造技術的地位、作用與發展階段
（一）製造技術的地位與作用
製造指的是把原材料通過加工變成產品的過程。
製造業產品是一個國家發達程度的重要標誌。
（二）製造技術的發展階段：手工製造階段（制陶技術、冶煉技術）；機械化階段（18世紀）；自動化階段（單機自動化、生產線自動化）；信息化製造階段（20世紀70年代以來，向智能化、集成化發展）。
二、自動化技術及應用
（一）自動化概念及理論
自動化是指在沒有人的直接參与下，機器設備或生產管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷，自動地實現預期的操作或某種過程。通俗地說，自動化就是用機器設備或系統代替人完成某種生產任務，或者代替人實現某種過程，或者代替人進行事務管理工作。
自動控制理論：自動控制、信息處理。自動控制系統組成包括感測器、控制裝置、執行機構。反饋理論是自動化控制理論的基礎，自動控制系統的核心是反饋控制。
（二）自動化技術應用：工業自動化、軍事自動化、農業自動化、辦公自動化、家庭自動化。
三、現代製造技術的技術基礎
1、數控技術；2、計算機輔助設計與製造。
四、前景驕人的先進位造技術
當前製造業的特點是集成化、智能化。先進位造技術主要有：柔性製造系統、計算機集成製造系統（1973年美國哈林頓提出CIMS）、虛擬製造系統（由虛擬物理系統和虛擬信息系統組成）、微觀製造技術（包括微電子製造技術、微機械製造技術、納米製造技術）、機器人——高智商靈物等。
準時生產制、並行工程、敏捷製造、計算機虛擬製造。
納米技術將成為僅次於晶元製造的世界第二大製造業。
第六節新材料技術
現代文明的三大支柱：材料、能源、信息技術。
現今世界上約有8000萬種人工合成的化合物。當前進行的新材料革命對新材料提出了更高的要求：1、超高溫（3000度以上）；2、超強度（每平方米2000公斤以上；3、超微比重（每立方厘米1.3克以下）；4、多功能性；5、無污染（可自毀）；6、可再生。
材料技術、信息技術、生物技術和能源技術並列，被世界各國公認為是當代以及今後相當長歷史時期內，總攬人類社會全局的高技術。
一、納米材料
納米是一種長度單位，1納米等於十億分之一米，千分之一微米，大約是三、四個原子的寬度。納米材料又稱超微顆粒材料。
納米粒子也叫超微粒子，一般尺寸在1-100納米之間，它具有表面效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應。
納米材料應用主要體現在：
1、在陶瓷領域的應用——納米陶瓷（高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工）；
2、在微電子學上的應用。納米電子學將成為21世紀信息時代的核心。
3、在生物工程上的應用——生物分子製造計算機；
4、在光電領域的應用；5、在化工領域的應用；6、在醫學上的應用；
7、在分子組裝方面的應用。
二、超導材料技術
超導材料沒有或電阻極小。
（一）超導磁懸浮列車：運行速度可達400-500千米/小時。
（二）超導計算機：高溫超導材料應用。（三）超導發電機與超導電力輸送。
三、新金屬材料：
（一）有「記憶」的金屬材料——鎳鈦形狀記憶合金。
把鎳鈦合金絲加熱並變成各種複雜的形狀，然後冷卻並拉直，在一定的溫度下，拉直的合金又會恢復到原來的形狀，即合金絲具有表現非凡的「記憶能力」。
（二）超塑性合金——有超塑性的鋁合金就有100多種。
是指材料在一定條件下有極異常的塑性而不斷裂甚至不產生縮頸的現象。
（三）泡沫金屬——鋰鎂等金屬的泡沫化，用於航天。
（四）儲存氫氣的新金屬——濾族金屬
四、高分子合成材料——塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑、塗料等。
傳統三大基本材料——鋼鐵、水泥、木材；
現代三大高分子材料——塑料、合成橡膠和合成纖維。
（一）工程塑料的開放利用；（二）合成橡膠的開發利用；（三）合成纖維的開發利用。
五、陶瓷材料：
精細陶瓷（新型陶瓷）分為三種：結構陶瓷——用於製作結構零件；電子陶瓷（穩定性好、耐高溫、高硬度）；生物陶瓷。
精細陶瓷與高性能分子材料、新金屬材料、複合材料並列為四大新材料。
閱讀材料：自凈玻璃、納米人工骨、同軸納米電纜、磁懸浮技術、超導電力技術。
第七節能源科學技術
第一代主體能源——柴薪；第二代主體能源——煤炭；第三代主體能源——石油。
一、常規能源利用新技術：煤、石油、天然氣。
（一）潔凈煤技術：煙氣凈化包括二氧化硫、氮氧化物和顆粒物的控制。
（二）節能新技術——國際能源界有人把節能稱為第五能源，與煤、石油和天然氣、水電、核電四大能源並列。
二、新能源：海洋面積佔全球面積的71%。
1、太陽能；2、生物質能（生物燃料有「綠色能源」之稱）；3、氫能；4、核能（原子能）——核能的釋放有兩種：一是重核（如鈾）的裂變，二是輕核的聚變（如氫），實踐證明輕核聚變比重核裂變釋放出的能量大得多，約為四倍；5、風能；6、地熱能；7、潮汐能；8、垃圾能。
三、世界能源新技術
1、燃料電池（第四種電力，屬於化學電池）；2、室溫核聚變（低溫核聚變）。
四、未來能源：
除了1、太陽能；2、生物質能（生物燃料有「綠色能源」之稱）；3、氫能；4、核能（原子能）——核能的釋放有兩種：一是重核（如鈾）的裂變，二是輕核的聚變（如氫），實踐證明輕核聚變比重核裂變釋放出的能量大得多，約為四倍；5、風能；6、地熱能；7、潮汐能；8、垃圾能。之外，人們還在探索：1、利用月球塵埃中的氦—3進行熱核反應發電；2、發射太陽能發電衛星；3、種植生物能源作物（能源植物——美國香槐、古巴香膠樹）；4、用工程微藻生產柴油；5、澳大利亞千米「太陽塔」渦輪風力發電。
一公斤的鈾-235裂變釋放出的能量約等於2700燉標準煤全部燃燒所釋放出的能量。
第八節空間技術
一、什麼是空間技術
空間技術包括航天（太陽系以內的空間活動）技術和航宇（太陽以外的空間活動）技術。
1957年10月4日前蘇聯發射升空世界上第一顆人造地球衛星；1961年載人飛船升空；1969年「阿波羅16號」飛船載人登月；1971年成功發射世界上第一個空間站「禮炮一號」；1981年世界上第一架太空梭「哥倫比亞號」試飛成功；1986年第一個積木式空間站「和平號」進入太空。
二、世界空間技術取得的成就
1、中國於1970年4月24日成功發射第一顆人造地球衛星「東方紅一號」。（世界第五個國家）
2、運載火箭：長征系列火箭
3、航天器發射場：酒泉、西昌、太原和正在建設中的海南文昌。
4、航天測控；
5、載人航天；
6、空間科學實驗；
7、月球探測：嫦娥一號、二號（2010年10月1日）成功發射。
三、空間技術的發展趨勢
1、發展低成本、可重複使用的空間運輸系統；
2、應用衛星（包括軍事衛星）將繼續向提高水平、降低造價、擴大應用的方向發展；
3、聯合建立大型空間站是空間技術發展的必然趨勢；
4、深空探測向縱深發展。
第九節海洋技術
一、海洋資源
它是海洋生物、海洋能源、海洋礦產及海洋化學資源等的總稱。
（一）海洋礦產資源
（二）海洋化學資源
海水溶存元素已經近80種，其中17種元素是陸地上所稀缺的。
主要從海水中提取淡水、食鹽、鎂、鉀等。
（三）海洋空間資源
（四）海洋生物資源：鯨類、魚類、蝦類、蟹類、貝類、海藻類等。
二、海洋高技術：
包括海洋觀測、海洋水聲、海底資源勘探開放、海洋生物資源開發、海洋能源利用、海洋交通與運載、海洋結構、海水利用、海洋空間利用及深潛技術。
海洋聲學層析、水聲成像技術等。
三、海洋資源開發技術：
（一）海洋生物資源技術開發
海上農牧場——海水養殖業人工魚礁
（二）海洋礦產資源開發技術
1、海洋石油、天然氣的勘探與開採；2、大洋錳結核（大洋多金屬結核）；3、海洋能開發技術。
海洋能指蘊藏於海水中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、溫差能、海流能、鹽差能等。海面還有太陽輻射能、風能資源等。
海洋又被稱為「藍色的油田」。
1、海洋熱能技術開發：主要是海洋溫差發電。海洋熱能轉換技術（OTEC）
2、海洋能開發的綜合利用。途徑有：海水淡化和冷水空調、燃料生產。
四、深潛技術：
1、無人潛水系統；2、無人無線潛水器的研製與發展；3、水下機器人（海洋機器人6000米水下機器人）。
五、海洋衛星和海洋遙感器：
綜合性全球三大觀測系統：全球海洋觀測系統、全球氣象觀測系統、全球陸地觀測系統。
《聯合國海洋法公約》
六、海洋合作時代。國際海洋聯合科考等
第十節高技術與農業
一、21世紀農業科學的特點
海洋農牧化
二、21世紀農業科學技術的主要新領域
（一）全息定域選種
生物全息律（動植物局部含有主體的信息現象）；利用植物特定部位來取種的先進留種方法叫做全息定域選種法。全息生物學
（二）農作物改良
生物體是由組織（器官）組成的，而組織又是由細胞組成的，細胞是生物體最小的功能單位。生物的遺傳是由細胞內染色體中的DNA控制的，DNA的複製決定著生物的遺傳和變異，而DNA上的眾多DNA片斷便是基因，基因控制著生物性狀，是遺傳物質的功能單位和結構單位，也就是說，基因決定著性狀。
1、基因工程增強作物的抗病蟲能力：抗蟲植物；抗病毒植物；抗真菌植物。
2、植物細胞融合；3、生物固氮（空氣中約含氮氣79%，豆科植物為主）。
（三）動物改良與繁殖
1、動物基因工程良種——轉基因工程（轉基因「超級豬」、基因工程魚、動物抗病基因工程育種培育抗病能力強的畜禽魚品種。
2、動物克隆技術：第一隻克隆動物「多莉」的綿羊。
3、胚胎工程：牛胚胎移植、胚胎分割、核移植。
（四）其他新技術
1、神奇的植物激素（植物生長調節劑）。2、環境的調節控制。3、生態農業（大量利用太陽能）；4、「綠色技術」：指能夠促進人類長遠生存和發展，有利於人與自然共存共榮的科學技術。綠色技術的四個特徵——不是單項技術而是整套技術、具有高度的戰略性、不斷發展和變化、它與高新技術關係密切。5、「白色農業」
21世紀必須大力發展「三色農業」，即以光合作物陸地種植為特徵的「綠色農業」，以水生生物資源開發利用為特徵的「藍色農業」，以微生物農產品工業化生產為特徵的「白色農業」。
1、微生物食品：螺旋藻（人類最佳保健品、人類未來的糧食）、食用菌等；2、微生物飼料；3、微生物肥料；4、微生物農藥；5、微生物能源（沼氣）；6、微生物生態環境保護劑（除臭劑等）。
國際水稻基因組測序計劃（IRGSP）
中國大陸海岸線總長約1.8萬千米。
轉基因食品：是利用生物技術，將某些生物的基因轉移到其他物種中去，改造生物的遺傳物質，使其性狀、營養品質、消費品質等方面向人類所需要的目標轉變，以轉基因生物為直接食品或為原料加工生產的食品就是轉基因食品。
第十一節醫藥新技術
一、人工設計與合成新藥物
19世紀40年代，科學家發現笑氣（N2O）、乙醚、氯仿等化學藥品的麻醉鎮痛作用。
二、醫學診斷技術的新發展：
1、醫學影像技術形成體系，為醫學臨床診斷開創了新局面。醫學影像學
1895年，倫琴發現X射線，並拍攝了世界上第一張X射線照片。
目前在醫學上應用最多的計算機體層掃描技術主要有兩類：一是X射線計算機體層掃描技術，簡稱X-CT；二是發射型計算機體層掃描技術，簡稱ECT。
超聲顯像診斷技術、磁共振成像技術（RMI）。
3、病人監護工程將成為醫學臨床中實施長期監護和及時採取搶救措施的強有力手段。
世界上第一台24小時檢測心電信號的裝置是由美國人霍爾特發明的。
三、藥物開發新領域
藥物按其來源分為天然藥物和化學合成藥物。
分子生物學進展迅速，特別是基因工程技術發展迅速，人工合成胰島素。
第四章國家科技發展戰略與當代科學技術重大工程
第一節國家科技發展戰略
一、科教興國戰略：1995年開始實施科教興國戰略。
（一）科教興國戰略的深刻內涵：
1、鄧小平理論的重要組成部分（重要論斷「科學技術是第一生產力」）；
2、貫徹「面向」、「依靠」、「攀高峰」的方針：實施科教興國戰略，必須努力貫徹經濟建設必須依靠科學技術，科學技術工作必須面向經濟建設，努力攀登科學技術高峰的方針。
3、尊重知識和尊重人才。
實施科教興國戰略，必須堅持以教育為本，優先發展教育。推動科技進步，關鍵在人才，在於勞動者素質。高素質的人才是最為重要的資源。尊重知識、尊重人才，是黨的知識分子政策、科技人員政策的核心，也是實施科教興國戰略的保障。
鄧小平關於教育的「三個面向」講話：教育要面向現代化、面向世界、面向未來。
4、科技、教育和經濟結合。
社會主義的根本任務是發展生產力。我國科教興國戰略的基點是要通過提高全民族的科技文化素質，把經濟建設轉移到依靠科技進步和提高勞動者素質的軌道上來，實現經濟體制由計劃經濟向市場經濟、經濟增長方式由粗放型向集約型的根本轉變。
（二）科教興國戰略的目標
（三）科教興市、構建西部戰略高地
人才是經濟社會發展的第一資源。
「普教、職教、成教」三教統籌發展。
二、可持續發展戰略
（一）人類社會面臨嚴重的環境問題：
1、人口劇增；
2、資源枯竭：水資源危機（地球上的水97%是鹹水，2%是兩極冰山，可飲用水只有1%，中國人均占水量不足世界平均水平的四分之一，是十三個貧水國家之一）；耕地資源告急（全球沙漠化土地佔陸地總面積的三分之一，沙漠化被稱為地球的癌症。我國人均耕地面積不足1.68畝，不到世界人均耕地面積的一半。因生態環境破壞造成水土流失面積達國土總面積的三分之一。）；礦產資源危機；森林資源危機；海洋資源危機。
3、生態破壞：地球上大約有700種物種。
4、環境惡化：水質變壞（工業廢水和生活污水污染了地下水和河流）；臭氧層破壞；全球變暖（溫室效應）。
5、酸雨污染：由於地面礦物燃燒（主要是煤）所產生的大量二氧化硫和氮氧化物與大氣中的水蒸氣結合便會形成硫酸、硝酸、鹽酸液體，它們與雨水一起降落便是酸雨。
酸雨危害大：使土壤酸化，降低肥力，破壞植被；使地面和地下水酸化影響水生物生長；腐蝕建築物；危害人類生存。
（二）可持續發展戰略的含義和實質：
實施可持續發展戰略，就是要在經濟快速發展的同時，正確處理髮展同人口、資源、環境的關係從，使經濟社會步入合理、協調和持續發展的道路。
1、核心是發展，而不是限制發展。2、走綠色發展道路。可持續發展的標誌是資源永續利用和生態環境良好。要防止先污染後治理髮展的出現。3、形成良性循環。4、必須轉變觀念。
（三）中國政府走可持續發展道路的承諾：主要是控制人口、消除貧困、保護生態、改善環境、社會進步和經濟發展，並積極籌備和開展《中國21世紀議程》的各項工作。
（四）中國可持續發展戰略實施的主要趨勢：
成都市：《成都21世紀議程》
第二節我國科技發展的基本政策
一、我國科技工作的基本方針是：堅持「科學技術是第一生產力」的指導思想，經濟建設必須依靠科學技術，科學技術必須面向經濟建設，努力攀登科學技術高峰。
二、我國科技工作的戰略布局：
分為三個層次：第一個層次是面向國民經濟主戰場的科技工作；第二個層次是高技術研究和發展高技術產業；第三個層次是基礎性研究。三個層次相互聯繫和緊密有機發展。
高科技一般理解為具有高效益、高投入、高風險、高智力、高競爭和高勢能、高技術附加值的科學技術群體的總稱。高技術產業一般是指具有「六高」特點的知識密集、技術密集的科技先導型產業群。
三、我國科技發展的政策措施
（一）深化體制改革，促進技術創新和科技成果商品產業化。
加強國家高新技術產業開發區、企業建立技術開發中心。
（二）加大科技投入，推動科技發展。
（三）積極開發科技人才資源。
（四）加強國際科技合作，提高國際競爭力。迎接挑戰、參加競賽、加強合作。
（五）加強科技法制建設，建立科學決策機制。
第三節當代科學技術重大工程
一、高技術研究發展計劃（863計劃）
20世紀80年代以來，以信息技術、生物技術、新材料等高科技為中心的心得技術革命浪潮有力地衝擊著全球，它對生產力的發展，人類創造力的發揮，產生了巨大的影響。
美國1983年「戰略防禦倡議」(即星球大戰計劃)。歐洲「尤里卡」計劃。
1986年中國《高技術研究發展計劃（「863」計劃）綱要》。
863計劃從世界高技術發展趨勢和中國的需要與實際可能出發，選擇生物技術、航天技術、信息技術、激光技術、自動化技術、能源技術和新材料7個領域15個主題作為我國高技術研究與開發的重點。
二、國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）
1997年制定和實施《國家重點基礎研究發展規劃》。
三、國家科技攻關計劃
「十五」國家科技攻關計劃實施綱要，分成重大項目、重點項目、引導項目。
四、國家星火計劃
星火計劃是經中國政府批准實施的第一個依靠科技促進農業經濟發展的計劃，是我國國民經濟和科技發展計劃的重要組成部分。
目標：加快農村工業化、現代化和城鎮化建設進程，提高農民的生活質量，推動農村早日實現小康，並向更加富裕和文明的現代化農村的目標前進。
五、人類基因組計劃
人類只有一個基因組，大約有4-10萬個基因，由約30億個鹼基對組成，分布在細胞核的23對染色體中。人類基因組計劃是美國科學家於1985年率先提出的，旨在闡明人類基因組30億個鹼基對的序列，發現所有人類基因並搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面認識自我。該計劃於1990年正式啟動，英、德、法、日本、印度、中國等紛紛跟進合作研究，承擔部分合作項目。中國在人類基因組計劃中佔據了1%的份額。1999年10月1日中國參加並承擔1%的人類基因測序任務，於2000年4月宣布完成測序任務，中國科學家在世界上率先拿到了「工作框架圖」。基因測序能力居世界第四，高於法德兩國。
第五章科技工作實務
第一節 科技項目的申報立項
不收費，依據《中華人民共和國科學技術進步法》及省市相關條例執行。
第二節科技成果獎勵
第三節 知識產權保護有關知識
自19世紀以來，國際先後達成了一系列保護知識產權的協定和公約，並逐步形成了一系列的國際知識產權保護體系。烏拉圭回合談判把與貿易有關的知識產權保護問題納入了多邊貿易機制，制定了《與貿易有關的知識產權協定》（簡稱TRIPS協定）。它為國際知識產權保護確立了新的統一的國際標準和準則，對國際貨物貿易、技術貿易、投資及各國相關國內立法都產生了巨大的影響。
一、知識產權的概念與法律特徵
知識產權是一種無形財產權，它是指智力創造性勞動取得的成果，並且是由智力勞動者對其成果依法享有的一種權利。這種權利包括人身權利和財產權利。
人身權利是指權利同取得智力成果的人的人身不可分離，是人身權利在法律上的反映，如作者的署名權、發表權、修改權，在專利文件上自始至終寫明發明人或設計人等。這種權利不能轉讓、不能繼承、更不能剝奪，故也稱為精神權利。
財產權利是指智力成果被法律承認後，權利人可用這些成果取得報酬或者得到獎勵的權利，故也稱為經濟權利。
傳統的知識產權包括專利權、商標權和著作權。專利權、商標權又稱工業權利，著作權及其鄰接權又稱文字產權。
知識產權的法律特徵：無形性（無形財產權）、專有性（獨佔性權利）、地域性（具有國內法的特徵）、時間性（有一定的法定保護期限，超過期限即自動失效）。
二、與貿易有關的知識產權協定的主要內容：
WTO關於知識產權保護主要集中在世界貿易組織協議附錄IC部分的《與貿易有關的知
識產權協定》（簡稱TRIPS協定）中。它首次把知識產權國際保護與國際貿易緊密聯繫起來，實行交叉保護，並且在繼承了《巴黎公約》《伯尼爾公約》《羅馬公約》《關於集成電路知識產權公約》等國際知識產權公約的基礎上，改變其分散保護的方式，將整個知識產權的種類都納入了協議範圍，成為知識產權國際保護的法典。在知識產權國際保護中，首次引入了最惠國待遇原則和透明度原則。
TRIPS協定由1個序言和7個部分組成，共計73條。
（一）TRIPS協定目標：有效和充分保護知識產權；促進國際貿易發展；促進技術革新、技術轉讓和社會發展。
（二）TRIPS協定的基本原則：
1、與其他保護知識產權的國際公約並行不悖。其他知識產權公約同樣有效。
2、國民待遇及其例外。
國民待遇是指有關知識產權的保護，成員國向其他成員方國民提供的待遇不得低於對其國民所提供的待遇。但《巴黎公約》《伯尼爾公約》《羅馬公約》《關於集成電路知識產權公約》中各自有關國民待遇例外規定的除外。
3、最惠國待遇及例外。
最惠國待遇是指在知識產權保護方面，任何成員方給予另一成員方的優惠、特權及豁免，應立即、無條件地給予其他成員方。但以下四種情況可不實行最惠國待遇：（1）基於國際司法協助協議而產生的任何優惠、特權及豁免，且這種協議並非專對知識產權保護而簽訂；（2）按《伯尼爾公約》或《羅馬公約》規定不具有國民待遇性質而只對另一國的優惠、特權及豁免待遇；（3）TRIPS協定未列入的有關表演者、錄音製品製作者以及廣播組織者的權利，即使承認這些權利的成員間相互給予保護，也可不延伸到未加保護的其他成員；（4）TRIPS協定對某成員方成效前，該成員方已經與其他成員特別簽訂的協議中給予的優惠或特權你，但這些協議應通知與貿易有關的知識產權理事會。
4、最低保護水平。TRIPS協定所規定的保護水平只是「最低標準」，各成員國的國內立法不得低於協定規定的保護水平。
（三）TRIPS協定的保護範圍：
1、有關版權及其鄰接權的保護：版權即著作權。《伯尼爾公約》所列出、TRIPS協定成員必須予以保護的版權權利有8項：翻譯權、複製權、公開表演權、廣播權、朗誦權、改編權、錄製權、製片權。此外TRIPS協定還在第11條增加了《伯尼爾公約》8項經濟權利之外的出租權，它要求成員至少對計算機程序和電影作品兩種在出租中利潤可能很高的作品權利人給予出租權。
對鄰接權的保護：鄰接權又稱為與版權有關的權利，是指作品的表演者權、錄音製品製作者權與廣播組織者權的保護。
版權與鄰接權的保護期：版權自作品出版之年年終起50年，未出版則自完成之年年終起50年。錄音製品自固定或表演發生之年年終起50年，對有關廣播組織權利的保護則應自廣播播出之年年終起至少20年。
2、有關商標的保護。保護期限不少於7年。
商標續展：是指註冊商標保護期界滿後，商標權人要求繼續給予商標以註冊保護，延長商標的保護期限。
商標權人連續三年未使用商標的，可以予以註銷。
3、有關工業產品外觀設計的保護：工業產品外觀設計保護期限至少10年。
4、有關專利的保護：
專利是指對任何產品或方法領域具有新穎性、創造性和實用性的任何發明創造授予的專有權。專利的保護期限應不少於提交申請之日起的20年。、
5、有關地理標誌的保護：
6、有關集成電路布圖設計（又稱拓撲圖）的保護：保護期限為10年。
7、有關未公開信息（即商業秘密）的保護：
（四）知識產權的執法：
具體措施有四種：1、民事和行政程序及救濟措施——禁令、賠償、處置或銷毀、轉賣時原告告知第三方。
2、臨時措施：防止侵權行為發生的措施，尤其是阻止侵權貨物進入商業渠道的措施；為防止侵權人銷毀其侵權證據而採取的侵權證據保全措施。
3、邊境措施：海關最長可扣押貨物10天，特殊情況下可扣押20天。
4、刑事程序：刑事措施的使用——監禁、罰金、沒收和銷毀侵權貨物以及製造該貨物的原材料和工具等。
第四節科學研究程序和選題原則
一、科學研究的程序：
1、選題；2、獲取科學事實；3、進行思維加工；4、驗證；5、建立理論體系。
二、科研選題：
科研選題應遵循的原則：1、需要性原則；2、創造性原則；3、科學性原則；4、可行性原則。
增加內容：第六章科技人員的創新能力
第七章 科技情報探索
第八章 知識產權的相關法律法規
2003年版《科技知識讀本》摘錄——成都市專業技術人員繼續教育指定用書
淡定人生摘錄於2010年10月 版權所有請勿亂傳
第一章科學與技術概論
第一節 科學與技術的基本概念
一、什麼是科學
（一）科學的含義
科學是知識、知識發展和知識運用過程的統一。科學含義可以歸納為：1、是一種特殊的社會活動——知識生產活動、創造性智力活動；2、是反映客觀事實和規律的知識——核心是規律；3、是反映客觀事實和規律的知識體系——知識積累生產的必然；4、是一種認識改造客觀世界的思想、態度和方法；5、是一項事業（產業）。
20世紀40年代以前為「小科學」時期，20世紀40年代以美國製造原子彈的曼哈頓計劃為標誌進入「大科學」時期。
（二）科學的特徵：
1、它是一種知識形態的理論、概念或原理、學說；2、它是一種不以人的意志為轉移的客觀存在，具有重複性、再現性和可比性（即檢驗是否是科學的三性基本原則）的特點；3、具有連續性、深入性和創造性的特點；4、它的發展變化沒有止境。
二、什麼是技術
（一）技術的含義
法國科學家狄德羅定義：「技術是為了完成某一特定目標而組成的方法、手段和規則的體系。」他高度而全面地概括了技術的本質含義：1、技術與科學不同，技術有目的性；2、技術的實現要通過廣泛的協作來完成；3、技術的首要表現是生產「工具」，是設備、硬體；4、技術的重要表現形式是「規則」，是生產使用的工藝、方法、制度等，即軟體；5與科學一樣，技術也是成套的知識。簡言之：技術即是人工自然。技術的表現形式分為知識形態和物質形態。
（二）技術的特徵：（現代技術與傳統技術的不同特點）
1、綜合性與集成性。2、通用性與適用性。3、依存性與連鎖性。4、先進性與經濟性。5、技術具有自然（發展受到客觀規律的制約，是客觀自然規律的體現）和社會（受到各種社會條件的的制約和影響）雙重屬性。6、個性化。
（三）技術的本質：為實現預期結果而重複進行的優化操作。
三、科學與技術的關係
（一）區別：1、職能性質上的區別：科學的根本職能是認識世界，揭示客觀規律的本質和運動規律，著重回答「是什麼」「為什麼」的問題；技術的根本職能是改造世界，實現對客觀世界的控制、利用和保護，著重回答「做什麼」「怎麼做」的問題。科學屬於由實踐到理論的轉化領域，它本身是意識形態的東西，屬於社會的精神財富；技術屬於由理論向實踐轉化的領域，它本身是物化了的科學知識，屬於社會的物質財富。科學的成果表現為新現象、新規律、新法則的發現；技術的成果表現為新工具、新設備、新方法、新工藝的發明。2、發生地的區別：科學以大學為中心——如英國劍橋大學的卡文迪許實驗室，德國的哥廷根大學、丹麥的哥本哈根大學，二戰後的普林斯頓大學、芝加哥大學、加州理工大學、哈佛大學、斯坦福大學等。
（二）聯繫：1、科學與技術相輔相成。科學中有技術，技術中有科學。2、科技的成就推動技術的進步，技術的需要促進科學的發展。3、技術是科學的延伸，科學是技術的升華。
（三）兩者關係發展的新趨勢：科學的技術化是現代科學發展的重要特點，技術的科學化是現代技術生命力之所在。科學技術一體化是科學技術日趨融合，密不可分的新現象。
閱讀材料：科學宣布獨立
1543年，科學莊嚴地向世界宣布它的獨立。獨立的標誌是哥白尼的《天體運行論》（建立日心說）和西班牙維薩留斯的《人體的構造》。哈維的血液循環說。
第二節科學技術系統
一、現代科學技術的體系結構
（一）現代科學技術體系的含義及作用：
按照科學活動進入生產過程和科學轉化為直接生產力的過程，將科學研究活動分為三個階段：科學研究階段、技術應用階段、生產使用階段。科學技術也相應劃分為三個門類：基礎科學、技術科學、應用科學。
自然科學的基礎科學始終是整個科學技術體系的基本內容和發展基礎。19世紀下半葉開始，科技和生產已經走在了科學的前面。工程技術是一國社會生產領域中佔比重最大的領域。
（二）現代科學技術的體系結構：
我國國家標準對科學的分類原則包括：1、科學性原則；2、實用性原則；3、簡明性原則；4、兼容性原則；5、擴延性原則；6、唯一性原則。其中最基本的是科學性原則。
我國學科分類中僅一、二、三級學科總數就有近3000種。三大領域（自然科學、社會科學、思維科學），五大部類（自然科學、社會科學、思維科學、數學科學、哲學科學）。
西方學者「五種理域」的分類方法：物理——一切非生命世界之理；生理——一切有生命世界之理；心理——人腦活動之理；倫理——人際關係之理；哲理——統帥諸理之理。
我國著名科學家錢學森把現代科學體系分為十大科學部門：
1、自然科學、自然辯證法。2、社會科學、歷史唯物主義。3、數學科學、數學哲學。4、系統科學、系統化。5、思維科學、認識論。6、人體科學、人天觀。7、文藝理論、美學。8、軍事科學、軍事哲學。9、行為科學、人學。10、地理科學、地理哲學。馬克思主義哲學、辯證唯物主義是人類一切知識的最高概括。
（三）傳統科學的三大組成部分：
根據分類的科學原則，我國一般把科學或知識分為「哲學」「社會科學」「自然科學」三大部分。
哲學是關於世界觀和方法論的學說，是人們對自然、社會和人類思維的根本觀點的理論體系，是對自然科學和社會科學的概括和總結。它的根本任務是研究如何正確認識世界和改造世界。
社會科學是以各種社會現象為研究對象的科學。包括政治學、經濟學、軍事學、法學、教育學、文藝學、史學、語言學、民族學、宗教學、社會學等等。它的任務是研究並闡述各種社會現象及其規律。
自然科學是以自然界為研究對象的科學。包括數學、物理、化學、生物學、天文學、地理學為基礎的科學和農業科學、工程科學、醫學科學等應用科學。它的任務是認識自然現象、探索物質運動規律，提出相應的理論、概念或原理、方法。
二、現代自然科學的分類與結構：
（一）現代科學的三個層次
科學研究一般經歷三個階段：基礎性研究、應用性研究、開放性研究。人們縱向把它們分為三個層次：
1、基礎科學（6門）：數學、物理、化學、生物學、天文學、理學。
2、技術科學：對象大部分是技術產品，即所謂「人工自然」。如自動控制、工程熱物理、流體力學、爆炸力學、計算機科學、材料科學以及農業基礎科學和基礎醫學。分類一般包括：應用數學、計算機科學、材料科學、能源科學、信息科學、空間科學、應用光學、環境科學等。
技術科學是工程技術和應用科學技術的理論基礎，是基礎科學轉化為直接生產力的橋樑，它是現代科學中最活躍、最富有生命力的研究領域。
3、應用科學：工程學（土木工程、水利工程、機械工程、化學工程、生物醫藥工程、農業工程等）、農藝學、畜牧學。
（二）現代自然科學的四大門類：
自然科學在我國分成一級學科有理（基礎科學）、工（工程科學）、農（農業科學）、醫（醫學科學）。二級學科、三級學科大量存在，並且出現看了大量的交叉、滲透、整合學科。
（三）現代科學的網狀結構
1、邊緣科學（交叉科學）：如幾何光學、超聲醫學、生物政治學等。
2、橫斷科學：是指從宏觀世界的諸多物質結構及其運動形式中，抽出某一特定的共同點作為研究對象而形成的新的學科的統稱。如控制論。
3、綜合科學：是指以某一種特定的客體為研究對象，採用多學科的理論和方法進行綜合研究的學科的統稱。如環境科學、生態科學、空間科學、海洋科學。
（四）關於軟科學：
人們把研究解決如何管理科技、經濟與其他社會課題的學科，如科學學、管理學、決策科學、領導科學、系統科學、技術經濟學、人才學以及各種政策研究和發展戰略研究等，統稱為軟科學。與此對應的是把研究自然科學某一領域的各個學科，如基礎科學各學科及工、農、醫等應用科學，統稱為硬科學。軟科學被稱為操縱硬科學的科學。
三、現代技術的分類：
對應基礎科學、技術科學、應用科學，可以把現代技術分為三大類：
1、實驗技術（力學實驗技術、物理實驗技術、化學實驗技術、生物實驗技術）；
2、基本技術：廣義的機械技術（人工的機械自然過程）；物理技術（人工的物理自然過程）；化工技術（人工的化學自然工程）；生物技術（人工的生命運動過程）。
3、產業技術：交通運輸技術、醫療保健技術、機械技術、材料技術、通訊技術、建築技術等。
四、當代科技發展的特點和趨勢：
回顧百年，發現20世紀中影響最為深遠的科學發現和技術成就是：兩大理論（量子論、相對論）的提出，五大模型（粒子物理夸克模型、大爆炸宇宙模型、DNA雙螺旋結構分子模型、存儲程序——邏輯推演模型，板塊構造模型）的建立和在科學理論指導下的五項尖端技術（核技術、航天技術、電子計算機技術、激光技術、基因重組技術）。
（一）科學技術加速發展，呈現知識爆炸的狀態，科技的發展按指數級增長。
（二）科學技術創新的速度日益加快，科技成果商品化周期大大縮短。
（三）科學技術領域相互滲透、交叉和融合，學科交叉點往往是發展前沿。（綜合就是創造。）
（四）科學技術與人文、社會科學密切結合。
（五）科學技術研究與開發的國際化趨勢明顯加快。（「全球村」）
（六）科學技術，特別是高技術已經成為經濟和社會發展的主導力量。
（七）大科學時代，科技研究方式和組織方式將發生很大變化。
（八）原始性創新成為科技競爭的制高點。
五、21世紀科技發展趨勢：
信息技術與生物技術結合。
1、科學與技術結構中心發生變化。 生命科學可能在21世紀中葉以後發展成為新的「科學
革命中心」。
2、高度數學科學化。數學是一門典型的橫斷科學。
3、跨門類科學與技術整合化。工業生態學、人類生態學等。
4、科學與技術一體化。
5、科學技術高度社會化、社會高度科學技術化。
6、向人與自然環境相協調的方向發展。
六、人文社會科學。
（一）人文科學與社會科學的含義
「人文」是指人類的各種文化現象，特別是指人類的精神文化。人文科學是關於人的自身的學說或理論體系，是對人的存在、本質、價值和發展等問題，對人的自然屬性、社會屬性，特別是精神文化屬性進行探討的學問。
（二）人文社會科學的分類：主幹學科有哲學、歷史學、文藝學、宗教學、語言學、心理學、人類學（三大亮點：文化尋根、文化比較、田野作業）、社會學、經濟學、政治學、法學、管理學、教育學、軍事學、新聞傳播學、體育科學、情報與文獻學、地理學。各門人文社會科學研究的最終目標都是人，只是研究人的領域、角度和層次不同。
（三）人文社會科學與自然科學的關係：
共同點：都是人類客觀存在的認識過程；是一種理論知識體系；是創造性的社會活動；是推動歷史發展的實踐性力量。
區別：除了研究對象不同外，還在於人文社會科學的研究成果，不但要像自然科學那樣回答研究對象「是什麼」「為什麼」，而且還要對研究對象作出直接或間接的價值判斷，也就是還要回答「合理不合理」「應該怎麼樣」。
兩大科學部類有交叉融合的趨勢。
我國夏朝從公元前2070年開始。
（四）人文社會科學的社會功能：
認識功能、價值導向功能（思想建設功能、文化建設功能、政治建設功能）、調控管理功能（經濟建設功能、社會管理功能、社會決策功能、諮詢功能）。
（五）20世紀人文社會科學發展的總體特點：
1、社會實踐與科學理論的交互作用日趨明顯。
2、人文社會科學自身已經形成了一個開放的有機統一體。
3、人的解放和發展受到廣泛關注。
（六）當代人文社會科學的發展趨勢：
1、當代人文社會科學發展的總體文化背景，出現了東西方文化在碰撞中互補的趨勢；2、當代人文社會科學發展的主導價值取向，出現了科學主義與人文主義交融的趨勢；3、思維方式上，當代人文社會科學的發展出現了由分析綜合走向系統化的趨勢；4、應用性研究比重加大；5、從具體研究方法和手段看，出現了高技術化的趨勢。
社會學與庫魯病的發現
第三節科學思想 科學與人文精神 科學方法
一、現代科學思想：系統、發展、生態化
（一）古代、近代科學思想
1、古代科學思想——古希臘人的自然哲學觀念（亞里士多德是代表人物）
2、近代科學思想：核心是機械理學思想（代表人物哥白尼、牛頓、培根、笛卡爾等）
（二）現代科學思想：生態有機論、系統整體觀是現代科學思想的基本理念。
二、科學與人文精神：求真求善的理性精神。
（一）科學精神與人文精神的含義
科學精神是關於「事實的知識」，是對「事實」的「真」的追求，要求知識符合事實，解決「是與非」、回答「是不是真」的問題。常說的實事求是、追求真理、堅實嚴謹、重視實踐、敢於懷疑、勇於創新等都是科學精神的範疇。狹義的科學精神是指科學研究精神。
人文精神是關於「價值的知識」，是對「價值」和「善」的追求，要求行為要符合道德，解決「善與惡」、「美與丑」、應當怎樣的問題。樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀等說法都是指人文精神。
（二）科學精神的內涵和特徵：
1、客觀的依據，求實的精神。（實事求是精神）2、實踐的檢驗，實證的精神。3、批判地前進，探索的精神。4、思想的導航，理性的精神。5、多元的思考，創新精神。6、理性的追問，懷疑精神。7、獨立的精神，執著的堅持。8、平等的爭論，寬容的激勵。
三、科學方法：觀察、實驗與思維
（一）科學方法及其變遷
廣義的科學方法可分為三個層次：特殊科學方法（個別領域和學科採用的特殊研究方法，如物理學的光譜分析法）；自然科學的一般研究方法（如觀察、實驗、假說、歸納演繹、分析綜合等方法）；適用於一切科學的哲學方法。
科學方法的產生和發展過程的三階段：
1、古代科學研究的方法：主要體現為直觀的觀察、天才的猜測、三段式的邏輯演繹，即恩格斯所說的「天才的自然哲學直覺」。
2、近代科學研究的方法。主要採用實驗方法。實驗方法和數學方法的結合成為近代科學方法的顯著標志。
3、現代科學研究的方法：觀察、實驗與理論思維密切結合，出現觀察實驗理性化、理性方法實驗化的特點，同時數學被廣泛應用於各學科，科學越來越走向定量化、形式化、符號化。系統論、資訊理論和控制論的誕生，它們提供的系統科學方法，使科學研究從分門別類研究向系統整體研究方向發展。此外，還有各學科研究方法的相互滲透和移植。
（二）科學事實的獲取——觀察法、實驗法
1、獲取科學實施的途徑：親自參與或文獻調研間接參與。
2、獲取科學事實方法之一 ——觀察法
主要原則：客觀性原則；辯證性原則；全面性和系統性原則；典型性原則；持久性原則和反覆性原則；計劃性原則。
3、獲取科學事實方法之二 ——實驗法（是量化的觀察）
實驗方法的分類：
依據測量手段的不同，可分為定性實驗和定量實驗。根據實驗手段是否直接作用於被研究對象，可分為直接實驗與模擬實驗。模擬實驗又可以分為物理模擬、數學模擬和功能模擬。
4、科學思維的方法——邏輯思維（抽象思維）
左腦為「邏輯的腦」。
邏輯思維科學方法主要有：比較、分析、綜合、歸納、演繹、類比等。
演繹的結構由大前提、小前提和結論三部分組成。三段論是演繹推理的主要形式。歸納和演繹是科學認識中使用最廣泛的邏輯思維方法。
5、科學思維方法——非邏輯思維
科學想像、直覺（分為感性直覺和理性直覺）和靈感等超越形式邏輯的思維方法。
形象思維主要由右腦承擔，故有人稱右腦為「創造的腦」、「藝術的腦」。
6、科學假說。
假說的一般特徵：科學性、假定性、易變性
第四節科學技術與人類文明
一、科技——推動人類進步的動力
（一）科技推動生產力的發展
科學技術是第一生產力。馬克思最先把科學技術納入生產力的範疇。
1、世界第一次生產力發展高潮——中國封建社會的科學文化高峰（秦漢時期開始）
2、世界第二次生產力發展高潮——產業革命（前奏是文藝復興運動）世界科技中心從中國轉移到以義大利為中心的歐洲，再轉移到英國。1687年牛頓的《自然哲學的數學原理》成為英國科學革命理論的頂峰。工業革命的標誌是以蒸汽機的使用。
3、世界第三次生產力發展高潮——化工技術革命（1875年世界科技與經濟中心從英國轉移到德國）
4、世界第三次生產力發展高潮——電力技術革命（1879年到1930年，世界科技經濟中心由歐洲轉移到美國）
西門子發明電機，1876年貝爾發明了電話，1879年愛迪生髮明電燈。
「電氣化世紀」完成了第二次技術革命。
5、世界第三次生產力發展高潮——技術綜合創新的高技術時代。
日本提出「綜合就是創造」。
世界當代生產力的飛躍發展——信息產業革命。
（二）科技促進文化思想進步。
1、科學主義——代表人物為英國培根（知識就是力量）、孔德實證主義哲學。
2、人本主義（人文主義、人道主義）其基本思想是尊重人的自由和個性，崇尚人的價值和
尊嚴，將人作為萬物的尺度，作為思考一切問題的出發點。人文主義思潮影響大的是奧地利的弗洛伊德主義和胡塞爾現象學。存在主義的代表人物是德國哲學家海德格爾和法國哲學家薩特。
3、生態文化。以1962年，美國海洋生物學家蕾切爾.卡遜出版著作《寂靜的春天》喚醒了
人類的生態文化意識。觀點主要有生態系統、生態平衡的思想。她提出了新的道德觀：人類是其周圍世界的一部分，既不優於其他物種，也不能不受大自然的制約。
（三）科技改變著社會生活。
現代科學技術對生產方式、生活方式、思維方式都有影響。
經濟學家按照產業發展的歷史順序將生產部門分為幾大產業：第一產業為農業，包括林業、畜牧業、漁業等；第二產業以製造業為主（即工業），包括採礦業和建築業；第三產業以公共服務業為主，包括交通運輸、電力、商業、飲食、旅遊娛樂、生活服務等；第四產業為信息產業。
（四）科學技術促使人與自然和諧發展
二、科學技術的雙重性
（一）現代科學技術發展引發的問題（人類活動超過了自然生態系統的自凈能力）
1、環境公害問題；2、生態失衡問題（臭氧層破壞、溫室效應、酸雨危害、海洋污染、生物多樣性危機——外來生物入侵危害尤為嚴重等）；3、資源危機問題（能源、土地、森林、淡水等）；4、倫理道德問題；5、個體發展問題；6、高新技術危害問題；7、複雜技術脆弱性問題。
酸性物質危害環境主要表現是：森林退化，湖泊酸化，魚類死亡，水生物種群減少，農田土壤酸化、貧瘠，有毒重金屬污染增強，糧食、蔬菜大面積減產，建築物和橋樑損壞，文物面目全非。
全國有四分之一的人口飲用不符合衛生標準的水。調查表明，我國近三十年來，湖泊水面面積已經縮小30%。
1996年7月5日英國「多利」克隆羊誕生。2002年12月25日，法國科學家布瓦瑟利耶電話告訴法新社，世界上第一個克隆嬰兒誕生。
新世紀三大技術：基因學、納米技術（物質的納米級極易造成生態災難）、超能計算機機器人。
三、科技與知識經濟
人類經歷了約5000年的農業經濟，又經歷了大約300年的工業經濟，已經進入知識經濟時代。
知識經濟的知識，包括科學、技術、技能、技巧和管理知識等，科學知識又包括自然科學和社會科學知識，特別是觀念和思維方式等。
知識經濟的基本特徵：
1、產業內容服務化；2、生產方式非標準化、分散化；3、生產效率評價標準是知識生產效率；4、勞動結構變化，80%以上的人從事知識的生產和傳播；5、社會主體（工人階級）知識化；6、分配方式以按業績付酬替代崗位工資制；7、經濟發展可持續化；8、資產投入知識化、輕型化、無形化；9、經濟發展全球化；10、經濟網路化、信息化。
知識經濟的三大矛盾：
1、知識內涵的豐富性與生產和利用知識能力的稀缺性之間的矛盾。
2、作為交易客體的知識，買賣雙方不對等的矛盾。
3、知識產權保護和知識產權侵權的矛盾。
知識經濟的社會效應——「雙刃劍」：
正效應一：創造高增長的經濟；正效應二：培養高素質的人才；正效應三：優化高創新的產業；正效應四：促進可持續的發展。
可持續發展是在保持生態系統的多樣性、確保資源的可持續利用、保證良好的生產與生活環境的條件下，使社會人均福利持續提高。知識經濟就是促進人與自然相協調，可持續發展的經濟。
負效應一：加速經濟發展的不平衡；負效應二：產生較為嚴重的失業問題；負效應三：引發諸多的社會問題。
知識經濟的核心——信息技術
閱讀材料一：
20世紀十大環境公害事件
1、1930年比利時馬斯河谷煙霧事件；2、1943年洛杉磯化學煙霧事件（光化學煙霧污染）；3、1948年 美國多諾拉煙霧事件；4、1952年倫敦煙霧事件；5、1953-1956年水俉病事件（汞中毒）；6、1955-1972年骨痛病事件（鎘中毒）；7、1968年日本米糠油事件；8、1984年 印度博帕爾事件；9、1986年切爾諾貝利核泄漏事件；10、1986年 劇毒物污染萊茵河事件。
第二章 基礎科學門類及前沿領域
現代自然科學是由基礎科學、技術科學和應用科學三大部分組成的科學體系。
基礎科學是現代科學技術發展的動力和源泉，是人類新觀念產生的源泉之一，是潛在的巨大生產力，是技術發明的「思想發動機」。
根據自然界物質的層次、結構和運動形式的聯繫和區別，可以將基礎科學分為數學、物理學、化學、天文學、地學、生物學等六大學科。
第一節數學 進入科學殿堂的金鑰匙
數學是研究一切可能的數量關係和空間形式的基礎學科。從它與現實的關聯度來看，可以分為純粹數學（基礎數學）和應用數學兩大類。
純粹數學有三大類：代數類（數論和代數學），幾何類（幾何學和拓撲學），分析類（函數論、泛函分析和微分方程）。
應用數學包括概率數理統計、計算數學和運籌學等重要分支學科。
數學與其他學科相比的三個顯著特點：具有高度的抽象性，具有精確性，具有廣泛的滲透性和應用性。
21世紀數學發展的主要趨勢及前沿領域：
1、高度的抽象性：如向高維、多變數、分形、非線性方向發展。
2、應用的廣泛性：如非線性科學貫徹應用於各領域。
3、計算機與數學科學的相互作用。
4、純粹數學：如幾何分析已成為21世紀純粹數學中的核心學科。並數代數幾何已經
成為21世紀純粹數學中最為活躍的前沿學科。動力系統等分支。
5、應用數學：如數學規劃、運籌學、控制論、突變論等。
6、計算科學：計算機圖形學、機器證明等。
科學計算與科學實驗、理論分析已經並列成為三大科研手段。
7、統計學和運籌學（數學尋優技術）。
8、對社會發展的巨大作用。
閱讀材料：自然界的幾何——分形
「分形」是指局部與整體具有相似性，或者說在標度變換下具有相似性的幾何形體。
第二節 物理學物質文明發展的基礎和動力
物理學是研究物質結構及其運動規律的科學，它是自然科學最基礎的學科之一。
物理學的三種分類方法：
1按照所研究的物質運動形態和具體對象的不同分為力學、聲學、熱學、光學、電磁學等；
2、按研究方法的不同分為理論物理學和實驗物理學；
3、按研究發展歷史的不同分為經典物理學和現代物理學。
物理學既是人類物質文明發展的基礎和動力，又是一種哲學觀和方法論。
中國：2000多年前的《墨經》是人類最早記錄光學知識的著作；公元前300年，中國人就發現了磁鐵礦吸引鐵片的現象；北宋沈括髮明了航海用的指南針並發現了地磁偏角等。
世界：近代文明起源於16世紀。當時以哥白尼、開普勒為代表的天文學，以伽利略和牛頓為代表的經典力學，以及後來以瓦特和焦耳為代表的熱力學導致了人類歷史上的第一次工業革命。其中作為動力源的蒸汽機、精確計時的擺鐘、度量受熱程度的溫度計等成了這次變革的標誌性成果。實驗科學的創始人伽利略在比薩斜塔上做自由落體運動實驗。
19世紀堪稱人類的電磁學世紀。奧斯特、安培、法拉第等人在電磁相互作用、電磁感應等方面的劃時代重大發現奠定了現代電工學的基礎。麥克斯韋理論上語言了電磁波作為一種物質存在於我們的周圍。實驗物理學家赫茲證明了電磁波的存在。麥克斯韋建立的經典電磁場理論揭示了電場和磁場的內在聯繫及傳播規律，是現代電工學、無線電學、光學、微波和紅外技術等領域的基礎。
20世紀物理學發展：普朗克、德布羅意、海森堡、狄拉克、薛定諤等人提出了電磁輻射能量不連續、微觀粒子的波粒二象性、測不準原理等一系列革命性的假說，並在此基礎上創立了量子物理理論，打開了人類進入微觀世界的大門。愛因斯坦則以相對性原理、光速不變原理、慣性質量與引力質量等價原理三個假說為基礎，創立了相對論，揭示了在高速和強引力場條件下的奇妙規律，提出了相對時空觀，統一了質能關係，奠定了現代宇宙學的基礎。以量子力學和相對論為基石的現代科學引發了人類歷史上最偉大的第三次工業革命，隨之而來的各種高科技產業，如微電子、激光、超導、核技術、空間技術、信息傳播技術等爆炸式的崛起。1947年世界上第一支晶體管誕生，1960年人類第一隻紅寶石激光器誕生於美國。
現代宇宙學徹底否定了傳統哲學中關於「宇宙在時間和空間上具有無限性」的說法,有力的實驗事實已經證明了宇宙在空間上是有限的，在時間上是有始有終的。
當前物理學正向微觀、宏觀和複雜體系這三個方向上迅速發展。引力波、宇宙暗物質、類星體、高溫或室溫超導體、生命科學與物理學結合、材料科學與物理學結合等都將成為研究的前沿。
閱讀材料一：混沌及其應用
混沌是決定論系統所表現出來的隨機行為的總稱，它的根源在於非線性的相互作用。
所謂「決定論系統」是表述該系統的數學模型不包括任何隨機因素的完全確定的系統。自然界中最常見的運動狀態，往往既不是完全確定的，也不是完全隨機的，而是介於
兩者之間。混沌現象的理論正好解釋這一現象。對初始值細微變化的敏感依賴性是混沌現象的基本特徵之一。
產生混沌的根源是非線性，但必須注意，並不是所有的非線性系統一定產生混沌現象，只有決定論的非線性系統在一定參量條件下表現的隨機行為，才稱為混沌。
閱讀材料二：熵增加原理
微觀系統越混亂，則該系統的熵值越大，反之則越小。即孤立系統的熵值永遠是增加的，這便是著名的熵增加原理。熵增加原理揭示了事物發展方向的深刻規律：事物發展有一種自動趨向無序的屬性。
第三節化學 神奇的魔術
化學是研究物質變化的規律，即從一種物質變成其它物質過程的科學。為此相應地研究物質的組成、結構與性能的關係，以及反應過程中涉及的能量變化。整個化學研究物質的層面是以原子——分子為中心的，一種物質通過化學方式變成它種物質的過程都是原子、分子通過不同方式的結合重組過程。
按照研究對象和方法的不同，化學通常有無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等重要分支。各自深化及彼此間交叉發展，又陸續產生了量子化學、結構化學、生物化學、計算化學、仿生化學、分子工程學等重要分支。「分子剪裁」技術。
人類需要化學來創造更多的新物質、新材料。
第四節天文學 宇宙的昨天、今天和明天
天文學上的「天」是指宇宙空間，氣象學上的「天」是指地球大氣層。天文學家研究地球大氣層以外各類天體的性質和天體上發生的各種現象——天象（如預報日食、月食、流星雨等）；氣象學家則研究地球大氣層內發生的各種現象——氣象(如颱風、寒潮、高溫等預報)。
宇宙中的天體按照由近及遠的順序可分為三個層次：太陽系天體；銀河系中的各類恆星和恆星集團；河外星系簡稱星系（指銀河系之外與銀河系類似的龐大恆星系統）。
天文學按照研究內容可分為：天體測量學（利用可見光波段，射電、紅外等電磁波段）；天體力學；天體物理學；天體化學、天體生物學等。
閱讀材料一： 宇宙與人類的命運
現代宇宙學認為，我們這個由1250億個星系，每個星系由數千億個恆星組成的浩瀚宇宙大約起源於150億年前的一次大爆炸。宇宙正以極其接近臨界狀態該的方式膨脹著。根據目前宇宙學的預測，整個宇宙適合生命生存的時間大約可持續2000億年以上。而人類在地球上產生至今不過幾百萬年，因此完全沒有必要擔心地球的毀滅。
閱讀材料二：神奇的星體——黑洞
每個星體都有其逃逸速度，它與半徑、質量有關。假如有一顆恆星由於自身的作用而坍縮，收縮到半徑比施瓦茲半徑（R=2GM/c2）還小，那麼任何物質（包括光）都不能脫離該星體，稱這類星體為黑洞。黑洞的視界內外是沒有信息可交流的，我們對黑洞的描述只有質量、角動量和電荷，而沒有其它參數，這就是所謂的黑洞「無毛定理」。物質進入黑洞後，其各種信息都將丟失掉。
一般情況下，根據相對論，任何物體的運動速度都不會超過真空中的光速c。根據廣義相對論，引力越大的地方，時間走得越慢。根據廣義相對論，宇宙中還可能存在一種「反黑洞」，也叫「白洞」，即物質只出不進，黑洞與白洞可用蟲洞連接。
第五節 地學認識我們賴以生存的家園
地學就是地球科學，它的研究領域是地球的結構、性質、演化歷史和運動規律，其對象包括固體地球及環繞地球的水圈、生物圈、大氣圈等整個地球系統。
地球約誕生於46億年前。
地球科學有不同的分支，按其研究對象的宏觀圈層分為固體地球科學、海洋科學、大氣科學、空間科學；按地球物質變化過程分為地球物理學和地球化學；按照特定領域又可分為地理學、生態學、環境保護學、土壤學等。
地球是一個扁球體，由一系列的同心圈層組成。外部圈層分為大氣圈、水圈、生物圈，內部圈分為地殼、地幔、地核。地球外部還有磁層。大氣層和磁層是地球的保護層。
地殼運動主要有大陸漂移說、海底擴張說、板塊構造說等幾種理論。現代地學較一致認同的是板塊構造學說。它認為：地球上部外殼分為六大板塊——太平洋板塊、亞歐板塊、印度洋板塊、非洲板塊、美洲板塊、南極洲板塊，各板塊是地球岩石圈的構造單元，漂浮在地幔的軟流層上，由於地幔內部熱運動及地球轉動等因素，使地球板塊之間發生拉開、匯聚、碰撞和擠壓，造成地震並形成礦藏。
第六節生物學 生命現象千姿百態
生物學即生命科學，它是研究生命現象和生物體與環境之間關係的一門基礎科學。生物可分為微生物、植物、動物三大類，而結構上又有分子、細胞、個體、群體等層次。生物體都有生物的共同特徵：具有生命，能夠新陳代謝、繁殖、遺傳、並逐步進行物種演化，自我複製、自我更新、自我組織。
因生物形態種類和結構的不同，生物學分別有微生物學、植物學、動物學之分和分子生物學、群體生物學、系統生態學等分支學科。
近現代生物學發展的三個主要階段為：
1、進化生物學時期——細胞學說和達爾文進化論的建立是其主要成果。
2、實驗生物學時期。
3、分子生物學時期——標誌是生物學家沃森和克里克於1953年發現並闡釋了DNA雙螺旋結構。
我國科學家於20世紀80年代提出當代生物學的四大基礎前沿學科：分子生物學、細胞生物學、神經生物學、生態學。
生命是物質運動的一種形式。生命運動最重要的物質基礎是蛋白質和核酸。蛋白質是體現生命功能的大分子，核酸是體現遺傳信息載體的大分子。
核酸的基本結構單位是核苷酸，它分為脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸(RNA)。核酸的主要功能是控制生物的遺傳，所謂的遺傳基因其實就是具有遺傳效應的一節DNA片段，遺傳登記處就是在DNA上，它控制著蛋白質的合成。1997年科學家利用無性繁殖技術，通過體細胞複製母體獲得成功，誕生了「克隆羊」多利。
科學家預言，21世紀將是生物學世紀。
第七節待解之謎 四大科學難題
一、人體基因結構：每個基因由3萬個信息組成。
二、宇宙中的暗物質。
三、受控核聚變：用7克氫核燃料能夠產生6噸煤的能量，而且氫核燃料可從水中提取，用之不盡，對人類和環境的危害也只有現在能源的1%。
四、生命的起源。
五大技術：核技術、計算機技術、航天技術、激光技術、基因技術。
第三章高技術及應用
第一節高技術概說
一、概說
20世紀60年代以來，以電子信息、生物、新材料、新能源、激光、空間和海洋技術為標誌的高技術群取得重大突破，並迅速形成高技術產業，從而帶動了傳統產業的改造和產業結構的調整，促進了世界經濟的大發展，也引起了人類生產生活方式的深刻變革。
我國於20世紀80年代後期先後組織實施了高技術研究計劃（即「863」計劃）和以高新技術產業化為目標的「火炬計劃」。
國外學者常把高技術發展分為技術發明（包括基礎研究、應用研究和技術開發）、技術創新（是開放成商品並進入市場的過程，包括技術實用化、產品商品化、經營市場化等產業化活動）和技術擴散（體現高技術的滲透和波及作用）三個層次。
21世紀重點開發的高技術群主要包括：
信息技術、生物技術、激光技術、自動化技術、新材料技術、新能源技術、空間技術和海洋技術等幾大領域。
二、高技術的特性：1、高戰略性；2、高創新性；3、高增值性；4、高滲透性；5、高投入性；6、高風險性；7、高競爭性。
計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助製造(CAM)、計算機輔助工程設計(CAE)。
人們將這種由於高技術的滲透而引發的自動化稱之為「3A」革命，即工廠自動化(FA)、辦公自動化(OA)、家庭生活自動化（HA）。
國外把人才、資金、管理視為發展高技術的三個基本要素，稱之為3M。
三、高技術的發展趨勢：
1、逼近極限化；2、走向設計化；3、綜合集成化；4、交叉融合化；5、科技一體化；6、軍民兩用化；7、國際合作化。
第二節 信息科學技術
一、信息科學技術的概念
信息科學是研究信息源、信息的產生、獲取、識別、轉換、組織、存儲、處理、檢索、表達、評價和信息提供等有關的理論和方法學。現代信息科學就是要完整地解決信息的收集、傳輸和加工的全過程，它的研究包括資訊理論、通訊科學、計算機科學等，其中計算機科學是現代信息科學發展最迅猛的一個分支。
信息技術包括電腦硬體、軟體、資料傳遞設備和信息服務等四個大的方面。信息技術是高科技的先導技術和關鍵技術，它居於高科技群之首。
信息技術以微電子技術為基礎，以計算機和通訊技術為標誌，滲透於各種傳統技術中，由此又形成了許多邊緣科學。
信息技術的特殊地位和作用：當今人類社會的三大基本要素是物質、能量、信息。
1、信息技術滲透力極強；2、信息技術具有影響全局的特點；3、信息技術還提供了軟體這種新型的知識載體，使知識載體由文字紙張向電子方式過渡。因此我們將信息技術作為一個新時代到來的標誌。
二、計算機技術——是其他高技術的基礎和核心。
（一）現代計算機的主要特點：1、數制採用二進位；2、程序、數據存儲原理；3、自動工作；4、具有通用性。
（二）計算機發展趨勢：巨型化、微型化、網路化、智能化、多媒體化。（目前已進入物聯網時代）
（三）二十一世紀的計算機：
1946年2月美國誕生世界上第一台計算機。
量子計算機（以原子作為處理器件）、光學計算機（以光信號代替電信號處理速度更快）、神經網路計算機（利用非線性原理而設計的模擬人腦功能）……
三、通信技術：
光纖通信（即光導纖維通信）、衛星通信和數字通信是現代通信的重要方式和發展方向，現代通信技術是信息技術的核心。
通信技術發展總的趨勢是數字化、綜合化、寬頻化、智能化和個人化。
四、信息高速公路：
信息高速公是21世紀信息流通和傳播的基礎結構和基礎設施的形象比喻。信息終端設備是多媒體計算機。
主要作用：1、它是未來社會的基礎性設施；2、它將使社會生活發生巨變；3、它可以促進信息技術的進一步發展。
五、信息產業：
總的形態上看，信息產業可分為電子信息產業和信息服務業。信息產業已經成為世界經濟的先導產業，成為世界經濟發展的主流。
美國於1994年建成了全球定位系統（GPS），具有全天候、高精度、自動化、高效益的特點。我國正在建立北斗衛星定位系統。
未來電腦方向：光電腦、DNA電腦、量子電腦（前景最好、速度最優）。
第三節生物技術
生物技術誕生於20世紀70年代初的基因技術實驗成功。它成為了解決世界經濟問題的關鍵技術，在迎接人口、資源、能源、食物和環境五大危機中必將大顯身手。
生物技術主要有：基因工程、細胞工程、現代遺傳工程和DNA技術、發酵工程、酶工程、蛋白質工程、海洋生物工程、生物感測器、生物計算機等。
一、生物技術的定義
二、生物技術的種類及其相互關係：
1、基因工程（也稱基因重組技術）；2、細胞工程；3、酶工程（酶是一種在生物體起催化劑作用的蛋白質）；4、發酵工程（也稱微生物工程）；5、蛋白質工程。
以上五者相互聯繫、相互滲透，其中基因工程技術是核心技術。
三、現代生物技術的開發和應用
1、克隆技術（是一種無性繁殖技術，現代生物學稱為「生物放大技術」。）
2、蛋白質工程：蛋白質為遺傳物質DNA的表達產物，是生命活動中最重要的物質，其基本構成單位是氨基酸，大多數生物的蛋白質佔總重的一半以上。人體的蛋白質總類不下10萬種，主要分為五類：酶蛋白、運載蛋白、結構蛋白、抗體、激素。蛋白質工程也被稱為「第二代基因工程」。基因定位突變技術。
3、生物計算機（有機計算機）：被稱為第六代計算機。利用生物晶元技術製成。
人腦是由150億個神經細胞組成的，這些細胞由數千到數萬個神經元和神經鍵結合在一起。
癌症、艾滋病的剋星程序性細胞死亡。
我國科學家初揭人類細胞衰老之謎。（主導基因R16）。
第四節激光技術
20世紀四項重大發明是：原子能、半導體、激光器、計算機。
激光器也是一種光源，它具有以下特點：
1、定向發光（只朝一個方向平行發光，散射度很小）；2、亮度極高；3、顏色極純；4、閃光時間可以極短。1960年人類研製成了激光器（美國梅曼）。
1皮秒=10-12秒1飛秒=10-15秒
激光器時鐘精準度高，經歷100萬年最多相差1秒。
激光器基本上由三部分組成：工作物質（發射激光的材料）、泵浦源（這是向工作物質輸入能量，把原子從基態泵浦至高能級的能源）；諧振腔（這是由放置在工作物質兩端的反射鏡組成的光學系統）。
激光的應用：1、增產糧食（激光照射改良品種）；2、改良果樹；3、在畜牧業中大顯身手；4、激光醫療（激光針、激光胃窺鏡等）；5、性能優異的激光加工（切割、打孔、表面處理等）；6、最精密的尺子（激光比長儀誤差很小）；7、激光致盲武器。還用於未來的衛星升空的火箭激光推進技術。
第五節自動化與製造新技術
一、製造技術的地位、作用與發展階段
（一）製造技術的地位與作用
製造指的是把原材料通過加工變成產品的過程。
製造業產品是一個國家發達程度的重要標誌。
（二）製造技術的發展階段：手工製造階段（制陶技術、冶煉技術）；機械化階段（18世紀）；自動化階段（單機自動化、生產線自動化）；信息化製造階段（20世紀70年代以來，向智能化、集成化發展）。
二、自動化技術及應用
（一）自動化概念及理論
自動化是指在沒有人的直接參与下，機器設備或生產管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷，自動地實現預期的操作或某種過程。通俗地說，自動化就是用機器設備或系統代替人完成某種生產任務，或者代替人實現某種過程，或者代替人進行事務管理工作。
自動控制理論：自動控制、信息處理。自動控制系統組成包括感測器、控制裝置、執行機構。反饋理論是自動化控制理論的基礎，自動控制系統的核心是反饋控制。
（二）自動化技術應用：工業自動化、軍事自動化、農業自動化、辦公自動化、家庭自動化。
三、現代製造技術的技術基礎
1、數控技術；2、計算機輔助設計與製造。
四、前景驕人的先進位造技術
當前製造業的特點是集成化、智能化。先進位造技術主要有：柔性製造系統、計算機集成製造系統（1973年美國哈林頓提出CIMS）、虛擬製造系統（由虛擬物理系統和虛擬信息系統組成）、微觀製造技術（包括微電子製造技術、微機械製造技術、納米製造技術）、機器人——高智商靈物等。
準時生產制、並行工程、敏捷製造、計算機虛擬製造。
納米技術將成為僅次於晶元製造的世界第二大製造業。
第六節新材料技術
現代文明的三大支柱：材料、能源、信息技術。
現今世界上約有8000萬種人工合成的化合物。當前進行的新材料革命對新材料提出了更高的要求：1、超高溫（3000度以上）；2、超強度（每平方米2000公斤以上；3、超微比重（每立方厘米1.3克以下）；4、多功能性；5、無污染（可自毀）；6、可再生。
材料技術、信息技術、生物技術和能源技術並列，被世界各國公認為是當代以及今後相當長歷史時期內，總攬人類社會全局的高技術。
一、納米材料
納米是一種長度單位，1納米等於十億分之一米，千分之一微米，大約是三、四個原子的寬度。納米材料又稱超微顆粒材料。
納米粒子也叫超微粒子，一般尺寸在1-100納米之間，它具有表面效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應。
納米材料應用主要體現在：
1、在陶瓷領域的應用——納米陶瓷（高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工）；
2、在微電子學上的應用。納米電子學將成為21世紀信息時代的核心。
3、在生物工程上的應用——生物分子製造計算機；
4、在光電領域的應用；5、在化工領域的應用；6、在醫學上的應用；
7、在分子組裝方面的應用。
二、超導材料技術
超導材料沒有或電阻極小。
（一）超導磁懸浮列車：運行速度可達400-500千米/小時。
（二）超導計算機：高溫超導材料應用。（三）超導發電機與超導電力輸送。
三、新金屬材料：
（一）有「記憶」的金屬材料——鎳鈦形狀記憶合金。
把鎳鈦合金絲加熱並變成各種複雜的形狀，然後冷卻並拉直，在一定的溫度下，拉直的合金又會恢復到原來的形狀，即合金絲具有表現非凡的「記憶能力」。
（二）超塑性合金——有超塑性的鋁合金就有100多種。
是指材料在一定條件下有極異常的塑性而不斷裂甚至不產生縮頸的現象。
（三）泡沫金屬——鋰鎂等金屬的泡沫化，用於航天。
（四）儲存氫氣的新金屬——濾族金屬
四、高分子合成材料——塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑、塗料等。
傳統三大基本材料——鋼鐵、水泥、木材；
現代三大高分子材料——塑料、合成橡膠和合成纖維。
（一）工程塑料的開放利用；（二）合成橡膠的開發利用；（三）合成纖維的開發利用。
五、陶瓷材料：
精細陶瓷（新型陶瓷）分為三種：結構陶瓷——用於製作結構零件；電子陶瓷（穩定性好、耐高溫、高硬度）；生物陶瓷。
精細陶瓷與高性能分子材料、新金屬材料、複合材料並列為四大新材料。
閱讀材料：自凈玻璃、納米人工骨、同軸納米電纜、磁懸浮技術、超導電力技術。
第七節能源科學技術
第一代主體能源——柴薪；第二代主體能源——煤炭；第三代主體能源——石油。
一、常規能源利用新技術：煤、石油、天然氣。
（一）潔凈煤技術：煙氣凈化包括二氧化硫、氮氧化物和顆粒物的控制。
（二）節能新技術——國際能源界有人把節能稱為第五能源，與煤、石油和天然氣、水電、核電四大能源並列。
二、新能源：海洋面積佔全球面積的71%。
1、太陽能；2、生物質能（生物燃料有「綠色能源」之稱）；3、氫能；4、核能（原子能）——核能的釋放有兩種：一是重核（如鈾）的裂變，二是輕核的聚變（如氫），實踐證明輕核聚變比重核裂變釋放出的能量大得多，約為四倍；5、風能；6、地熱能；7、潮汐能；8、垃圾能。
三、世界能源新技術
1、燃料電池（第四種電力，屬於化學電池）；2、室溫核聚變（低溫核聚變）。
四、未來能源：
除了1、太陽能；2、生物質能（生物燃料有「綠色能源」之稱）；3、氫能；4、核能（原子能）——核能的釋放有兩種：一是重核（如鈾）的裂變，二是輕核的聚變（如氫），實踐證明輕核聚變比重核裂變釋放出的能量大得多，約為四倍；5、風能；6、地熱能；7、潮汐能；8、垃圾能。之外，人們還在探索：1、利用月球塵埃中的氦—3進行熱核反應發電；2、發射太陽能發電衛星；3、種植生物能源作物（能源植物——美國香槐、古巴香膠樹）；4、用工程微藻生產柴油；5、澳大利亞千米「太陽塔」渦輪風力發電。
一公斤的鈾-235裂變釋放出的能量約等於2700燉標準煤全部燃燒所釋放出的能量。
第八節空間技術
一、什麼是空間技術
空間技術包括航天（太陽系以內的空間活動）技術和航宇（太陽以外的空間活動）技術。
1957年10月4日前蘇聯發射升空世界上第一顆人造地球衛星；1961年載人飛船升空；1969年「阿波羅16號」飛船載人登月；1971年成功發射世界上第一個空間站「禮炮一號」；1981年世界上第一架太空梭「哥倫比亞號」試飛成功；1986年第一個積木式空間站「和平號」進入太空。
二、世界空間技術取得的成就
1、中國於1970年4月24日成功發射第一顆人造地球衛星「東方紅一號」。（世界第五個國家）
2、運載火箭：長征系列火箭
3、航天器發射場：酒泉、西昌、太原和正在建設中的海南文昌。
4、航天測控；
5、載人航天；
6、空間科學實驗；
7、月球探測：嫦娥一號、二號（2010年10月1日）成功發射。
三、空間技術的發展趨勢
1、發展低成本、可重複使用的空間運輸系統；
2、應用衛星（包括軍事衛星）將繼續向提高水平、降低造價、擴大應用的方向發展；
3、聯合建立大型空間站是空間技術發展的必然趨勢；
4、深空探測向縱深發展。
第九節海洋技術
一、海洋資源
它是海洋生物、海洋能源、海洋礦產及海洋化學資源等的總稱。
（一）海洋礦產資源
（二）海洋化學資源
海水溶存元素已經近80種，其中17種元素是陸地上所稀缺的。
主要從海水中提取淡水、食鹽、鎂、鉀等。
（三）海洋空間資源
（四）海洋生物資源：鯨類、魚類、蝦類、蟹類、貝類、海藻類等。
二、海洋高技術：
包括海洋觀測、海洋水聲、海底資源勘探開放、海洋生物資源開發、海洋能源利用、海洋交通與運載、海洋結構、海水利用、海洋空間利用及深潛技術。
海洋聲學層析、水聲成像技術等。
三、海洋資源開發技術：
（一）海洋生物資源技術開發
海上農牧場——海水養殖業人工魚礁
（二）海洋礦產資源開發技術
1、海洋石油、天然氣的勘探與開採；2、大洋錳結核（大洋多金屬結核）；3、海洋能開發技術。
海洋能指蘊藏於海水中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、溫差能、海流能、鹽差能等。海面還有太陽輻射能、風能資源等。
海洋又被稱為「藍色的油田」。
1、海洋熱能技術開發：主要是海洋溫差發電。海洋熱能轉換技術（OTEC）
2、海洋能開發的綜合利用。途徑有：海水淡化和冷水空調、燃料生產。
四、深潛技術：
1、無人潛水系統；2、無人無線潛水器的研製與發展；3、水下機器人（海洋機器人6000米水下機器人）。
五、海洋衛星和海洋遙感器：
綜合性全球三大觀測系統：全球海洋觀測系統、全球氣象觀測系統、全球陸地觀測系統。
《聯合國海洋法公約》
六、海洋合作時代。國際海洋聯合科考等
第十節高技術與農業
一、21世紀農業科學的特點
海洋農牧化
二、21世紀農業科學技術的主要新領域
（一）全息定域選種
生物全息律（動植物局部含有主體的信息現象）；利用植物特定部位來取種的先進留種方法叫做全息定域選種法。全息生物學
（二）農作物改良
生物體是由組織（器官）組成的，而組織又是由細胞組成的，細胞是生物體最小的功能單位。生物的遺傳是由細胞內染色體中的DNA控制的，DNA的複製決定著生物的遺傳和變異，而DNA上的眾多DNA片斷便是基因，基因控制著生物性狀，是遺傳物質的功能單位和結構單位，也就是說，基因決定著性狀。
1、基因工程增強作物的抗病蟲能力：抗蟲植物；抗病毒植物；抗真菌植物。
2、植物細胞融合；3、生物固氮（空氣中約含氮氣79%，豆科植物為主）。
（三）動物改良與繁殖
1、動物基因工程良種——轉基因工程（轉基因「超級豬」、基因工程魚、動物抗病基因工程育種培育抗病能力強的畜禽魚品種。
2、動物克隆技術：第一隻克隆動物「多莉」的綿羊。
3、胚胎工程：牛胚胎移植、胚胎分割、核移植。
（四）其他新技術
1、神奇的植物激素（植物生長調節劑）。2、環境的調節控制。3、生態農業（大量利用太陽能）；4、「綠色技術」：指能夠促進人類長遠生存和發展，有利於人與自然共存共榮的科學技術。綠色技術的四個特徵——不是單項技術而是整套技術、具有高度的戰略性、不斷發展和變化、它與高新技術關係密切。5、「白色農業」
21世紀必須大力發展「三色農業」，即以光合作物陸地種植為特徵的「綠色農業」，以水生生物資源開發利用為特徵的「藍色農業」，以微生物農產品工業化生產為特徵的「白色農業」。
1、微生物食品：螺旋藻（人類最佳保健品、人類未來的糧食）、食用菌等；2、微生物飼料；3、微生物肥料；4、微生物農藥；5、微生物能源（沼氣）；6、微生物生態環境保護劑（除臭劑等）。
國際水稻基因組測序計劃（IRGSP）
中國大陸海岸線總長約1.8萬千米。
轉基因食品：是利用生物技術，將某些生物的基因轉移到其他物種中去，改造生物的遺傳物質，使其性狀、營養品質、消費品質等方面向人類所需要的目標轉變，以轉基因生物為直接食品或為原料加工生產的食品就是轉基因食品。
第十一節醫藥新技術
一、人工設計與合成新藥物
19世紀40年代，科學家發現笑氣（N2O）、乙醚、氯仿等化學藥品的麻醉鎮痛作用。
二、醫學診斷技術的新發展：
1、醫學影像技術形成體系，為醫學臨床診斷開創了新局面。醫學影像學
1895年，倫琴發現X射線，並拍攝了世界上第一張X射線照片。
目前在醫學上應用最多的計算機體層掃描技術主要有兩類：一是X射線計算機體層掃描技術，簡稱X-CT；二是發射型計算機體層掃描技術，簡稱ECT。
超聲顯像診斷技術、磁共振成像技術（RMI）。
3、病人監護工程將成為醫學臨床中實施長期監護和及時採取搶救措施的強有力手段。
世界上第一台24小時檢測心電信號的裝置是由美國人霍爾特發明的。
三、藥物開發新領域
藥物按其來源分為天然藥物和化學合成藥物。
分子生物學進展迅速，特別是基因工程技術發展迅速，人工合成胰島素。
第四章國家科技發展戰略與當代科學技術重大工程
第一節國家科技發展戰略
一、科教興國戰略：1995年開始實施科教興國戰略。
（一）科教興國戰略的深刻內涵：
1、鄧小平理論的重要組成部分（重要論斷「科學技術是第一生產力」）；
2、貫徹「面向」、「依靠」、「攀高峰」的方針：實施科教興國戰略，必須努力貫徹經濟建設必須依靠科學技術，科學技術工作必須面向經濟建設，努力攀登科學技術高峰的方針。
3、尊重知識和尊重人才。
實施科教興國戰略，必須堅持以教育為本，優先發展教育。推動科技進步，關鍵在人才，在於勞動者素質。高素質的人才是最為重要的資源。尊重知識、尊重人才，是黨的知識分子政策、科技人員政策的核心，也是實施科教興國戰略的保障。
鄧小平關於教育的「三個面向」講話：教育要面向現代化、面向世界、面向未來。
4、科技、教育和經濟結合。
社會主義的根本任務是發展生產力。我國科教興國戰略的基點是要通過提高全民族的科技文化素質，把經濟建設轉移到依靠科技進步和提高勞動者素質的軌道上來，實現經濟體制由計劃經濟向市場經濟、經濟增長方式由粗放型向集約型的根本轉變。
（二）科教興國戰略的目標
（三）科教興市、構建西部戰略高地
人才是經濟社會發展的第一資源。
「普教、職教、成教」三教統籌發展。
二、可持續發展戰略
（一）人類社會面臨嚴重的環境問題：
1、人口劇增；
2、資源枯竭：水資源危機（地球上的水97%是鹹水，2%是兩極冰山，可飲用水只有1%，中國人均占水量不足世界平均水平的四分之一，是十三個貧水國家之一）；耕地資源告急（全球沙漠化土地佔陸地總面積的三分之一，沙漠化被稱為地球的癌症。我國人均耕地面積不足1.68畝，不到世界人均耕地面積的一半。因生態環境破壞造成水土流失面積達國土總面積的三分之一。）；礦產資源危機；森林資源危機；海洋資源危機。
3、生態破壞：地球上大約有700種物種。
4、環境惡化：水質變壞（工業廢水和生活污水污染了地下水和河流）；臭氧層破壞；全球變暖（溫室效應）。
5、酸雨污染：由於地面礦物燃燒（主要是煤）所產生的大量二氧化硫和氮氧化物與大氣中的水蒸氣結合便會形成硫酸、硝酸、鹽酸液體，它們與雨水一起降落便是酸雨。
酸雨危害大：使土壤酸化，降低肥力，破壞植被；使地面和地下水酸化影響水生物生長；腐蝕建築物；危害人類生存。
（二）可持續發展戰略的含義和實質：
實施可持續發展戰略，就是要在經濟快速發展的同時，正確處理髮展同人口、資源、環境的關係從，使經濟社會步入合理、協調和持續發展的道路。
1、核心是發展，而不是限制發展。2、走綠色發展道路。可持續發展的標誌是資源永續利用和生態環境良好。要防止先污染後治理髮展的出現。3、形成良性循環。4、必須轉變觀念。
（三）中國政府走可持續發展道路的承諾：主要是控制人口、消除貧困、保護生態、改善環境、社會進步和經濟發展，並積極籌備和開展《中國21世紀議程》的各項工作。
（四）中國可持續發展戰略實施的主要趨勢：
成都市：《成都21世紀議程》
第二節我國科技發展的基本政策
一、我國科技工作的基本方針是：堅持「科學技術是第一生產力」的指導思想，經濟建設必須依靠科學技術，科學技術必須面向經濟建設，努力攀登科學技術高峰。
二、我國科技工作的戰略布局：
分為三個層次：第一個層次是面向國民經濟主戰場的科技工作；第二個層次是高技術研究和發展高技術產業；第三個層次是基礎性研究。三個層次相互聯繫和緊密有機發展。
高科技一般理解為具有高效益、高投入、高風險、高智力、高競爭和高勢能、高技術附加值的科學技術群體的總稱。高技術產業一般是指具有「六高」特點的知識密集、技術密集的科技先導型產業群。
三、我國科技發展的政策措施
（一）深化體制改革，促進技術創新和科技成果商品產業化。
加強國家高新技術產業開發區、企業建立技術開發中心。
（二）加大科技投入，推動科技發展。
（三）積極開發科技人才資源。
（四）加強國際科技合作，提高國際競爭力。迎接挑戰、參加競賽、加強合作。
（五）加強科技法制建設，建立科學決策機制。
第三節當代科學技術重大工程
一、高技術研究發展計劃（863計劃）
20世紀80年代以來，以信息技術、生物技術、新材料等高科技為中心的心得技術革命浪潮有力地衝擊著全球，它對生產力的發展，人類創造力的發揮，產生了巨大的影響。
美國1983年「戰略防禦倡議」(即星球大戰計劃)。歐洲「尤里卡」計劃。
1986年中國《高技術研究發展計劃（「863」計劃）綱要》。
863計劃從世界高技術發展趨勢和中國的需要與實際可能出發，選擇生物技術、航天技術、信息技術、激光技術、自動化技術、能源技術和新材料7個領域15個主題作為我國高技術研究與開發的重點。
二、國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）
1997年制定和實施《國家重點基礎研究發展規劃》。
三、國家科技攻關計劃
「十五」國家科技攻關計劃實施綱要，分成重大項目、重點項目、引導項目。
四、國家星火計劃
星火計劃是經中國政府批准實施的第一個依靠科技促進農業經濟發展的計劃，是我國國民經濟和科技發展計劃的重要組成部分。
目標：加快農村工業化、現代化和城鎮化建設進程，提高農民的生活質量，推動農村早日實現小康，並向更加富裕和文明的現代化農村的目標前進。
五、人類基因組計劃
人類只有一個基因組，大約有4-10萬個基因，由約30億個鹼基對組成，分布在細胞核的23對染色體中。人類基因組計劃是美國科學家於1985年率先提出的，旨在闡明人類基因組30億個鹼基對的序列，發現所有人類基因並搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面認識自我。該計劃於1990年正式啟動，英、德、法、日本、印度、中國等紛紛跟進合作研究，承擔部分合作項目。中國在人類基因組計劃中佔據了1%的份額。1999年10月1日中國參加並承擔1%的人類基因測序任務，於2000年4月宣布完成測序任務，中國科學家在世界上率先拿到了「工作框架圖」。基因測序能力居世界第四，高於法德兩國。
第五章科技工作實務
第一節 科技項目的申報立項
不收費，依據《中華人民共和國科學技術進步法》及省市相關條例執行。
第二節科技成果獎勵
第三節 知識產權保護有關知識
自19世紀以來，國際先後達成了一系列保護知識產權的協定和公約，並逐步形成了一系列的國際知識產權保護體系。烏拉圭回合談判把與貿易有關的知識產權保護問題納入了多邊貿易機制，制定了《與貿易有關的知識產權協定》（簡稱TRIPS協定）。它為國際知識產權保護確立了新的統一的國際標準和準則，對國際貨物貿易、技術貿易、投資及各國相關國內立法都產生了巨大的影響。
一、知識產權的概念與法律特徵
知識產權是一種無形財產權，它是指智力創造性勞動取得的成果，並且是由智力勞動者對其成果依法享有的一種權利。這種權利包括人身權利和財產權利。
人身權利是指權利同取得智力成果的人的人身不可分離，是人身權利在法律上的反映，如作者的署名權、發表權、修改權，在專利文件上自始至終寫明發明人或設計人等。這種權利不能轉讓、不能繼承、更不能剝奪，故也稱為精神權利。
財產權利是指智力成果被法律承認後，權利人可用這些成果取得報酬或者得到獎勵的權利，故也稱為經濟權利。
傳統的知識產權包括專利權、商標權和著作權。專利權、商標權又稱工業權利，著作權及其鄰接權又稱文字產權。
知識產權的法律特徵：無形性（無形財產權）、專有性（獨佔性權利）、地域性（具有國內法的特徵）、時間性（有一定的法定保護期限，超過期限即自動失效）。
二、與貿易有關的知識產權協定的主要內容：
WTO關於知識產權保護主要集中在世界貿易組織協議附錄IC部分的《與貿易有關的知
識產權協定》（簡稱TRIPS協定）中。它首次把知識產權國際保護與國際貿易緊密聯繫起來，實行交叉保護，並且在繼承了《巴黎公約》《伯尼爾公約》《羅馬公約》《關於集成電路知識產權公約》等國際知識產權公約的基礎上，改變其分散保護的方式，將整個知識產權的種類都納入了協議範圍，成為知識產權國際保護的法典。在知識產權國際保護中，首次引入了最惠國待遇原則和透明度原則。
TRIPS協定由1個序言和7個部分組成，共計73條。
（一）TRIPS協定目標：有效和充分保護知識產權；促進國際貿易發展；促進技術革新、技術轉讓和社會發展。
（二）TRIPS協定的基本原則：
1、與其他保護知識產權的國際公約並行不悖。其他知識產權公約同樣有效。
2、國民待遇及其例外。
國民待遇是指有關知識產權的保護，成員國向其他成員方國民提供的待遇不得低於對其國民所提供的待遇。但《巴黎公約》《伯尼爾公約》《羅馬公約》《關於集成電路知識產權公約》中各自有關國民待遇例外規定的除外。
3、最惠國待遇及例外。
最惠國待遇是指在知識產權保護方面，任何成員方給予另一成員方的優惠、特權及豁免，應立即、無條件地給予其他成員方。但以下四種情況可不實行最惠國待遇：（1）基於國際司法協助協議而產生的任何優惠、特權及豁免，且這種協議並非專對知識產權保護而簽訂；（2）按《伯尼爾公約》或《羅馬公約》規定不具有國民待遇性質而只對另一國的優惠、特權及豁免待遇；（3）TRIPS協定未列入的有關表演者、錄音製品製作者以及廣播組織者的權利，即使承認這些權利的成員間相互給予保護，也可不延伸到未加保護的其他成員；（4）TRIPS協定對某成員方成效前，該成員方已經與其他成員特別簽訂的協議中給予的優惠或特權你，但這些協議應通知與貿易有關的知識產權理事會。
4、最低保護水平。TRIPS協定所規定的保護水平只是「最低標準」，各成員國的國內立法不得低於協定規定的保護水平。
（三）TRIPS協定的保護範圍：
1、有關版權及其鄰接權的保護：版權即著作權。《伯尼爾公約》所列出、TRIPS協定成員必須予以保護的版權權利有8項：翻譯權、複製權、公開表演權、廣播權、朗誦權、改編權、錄製權、製片權。此外TRIPS協定還在第11條增加了《伯尼爾公約》8項經濟權利之外的出租權，它要求成員至少對計算機程序和電影作品兩種在出租中利潤可能很高的作品權利人給予出租權。
對鄰接權的保護：鄰接權又稱為與版權有關的權利，是指作品的表演者權、錄音製品製作者權與廣播組織者權的保護。
版權與鄰接權的保護期：版權自作品出版之年年終起50年，未出版則自完成之年年終起50年。錄音製品自固定或表演發生之年年終起50年，對有關廣播組織權利的保護則應自廣播播出之年年終起至少20年。
2、有關商標的保護。保護期限不少於7年。
商標續展：是指註冊商標保護期界滿後，商標權人要求繼續給予商標以註冊保護，延長商標的保護期限。
商標權人連續三年未使用商標的，可以予以註銷。
3、有關工業產品外觀設計的保護：工業產品外觀設計保護期限至少10年。
4、有關專利的保護：
專利是指對任何產品或方法領域具有新穎性、創造性和實用性的任何發明創造授予的專有權。專利的保護期限應不少於提交申請之日起的20年。、
5、有關地理標誌的保護：
6、有關集成電路布圖設計（又稱拓撲圖）的保護：保護期限為10年。
7、有關未公開信息（即商業秘密）的保護：
（四）知識產權的執法：
具體措施有四種：1、民事和行政程序及救濟措施——禁令、賠償、處置或銷毀、轉賣時原告告知第三方。
2、臨時措施：防止侵權行為發生的措施，尤其是阻止侵權貨物進入商業渠道的措施；為防止侵權人銷毀其侵權證據而採取的侵權證據保全措施。
3、邊境措施：海關最長可扣押貨物10天，特殊情況下可扣押20天。
4、刑事程序：刑事措施的使用——監禁、罰金、沒收和銷毀侵權貨物以及製造該貨物的原材料和工具等。
第四節科學研究程序和選題原則
一、科學研究的程序：
1、選題；2、獲取科學事實；3、進行思維加工；4、驗證；5、建立理論體系。
二、科研選題：
科研選題應遵循的原則：1、需要性原則；2、創造性原則；3、科學性原則；4、可行性原則。
增加內容：第六章科技人員的創新能力
第七章 科技情報探索
第八章 知識產權的相關法律法規
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