科技导论.doc

一、 科学技术的含义及社会作用含义：科学技术是利用“有关研究客观事物存在及其相关规律的学说”能为自己所用，为大家所用的知识。需要指出的是，因为人们研究的客观事物的不同，科学与科学技术是两个可以互相转化的概念，也就是科学可以说成是科学技术，科学技术也可以说成是科学。比如汽车发动机理论相对汽车这个事物而言，这个理论就可称之为汽车发动机科学，而汽车理论就是诸如发动机科学，机械传动科学，电子科学等科学综合应用的汽车科学技术；而发动机理论也是一门科学技术，是包含材料科学，燃料科学，力学等科学综合应用的科学技术。所以，讲科学和科学技术要有针对性，否则科学和科学技术的概念就容易混淆。1、 从广义的角度来看，这里的科学技术是指自然科学技术和社会科学技术的总和，这里的生产力是指由物质生产力、精神生产力和人类自身生产力综合构成的社会一般生产力。2、 科学技术则是指自然科学和工程技术，不包含社会科学。3、 科学技术是指科学的发展及其成果在生产实践领域中的应用.二战以后，科学技术的突飞猛进为社会的加速发展注入了强劲的动力.随着科学技术在世界范围内的快速发展，科学技术在社会发展中的作用日益明显。4、 科学技术是指关于自然科学与生产技术手段一般不包括社会科学.同经典的经验模型相比网络模型具有更强的过滤能力在处理带噪声或稀少数据时比经验模型强。5、 科学技术(主要是指自然科学)是第一生产力,是指科学技术对生产力发展的重要性而言的.科 终学技术是要通过运用于生产实践，从而推动和促进生产力发展的。6、 科学技术是第一生产力的重要论断，其中的科学技术乃是指科学技术整体，就是既包括自然科学，工程技术，也包括管理科学以及人文和社会科学的完整体系。7、 科学技术是指人类掌握、认识和应用客观自然规律的实际能力.科技成果是指这种实际能力的当期水平.由于科技水平就是人类认识和应用客观规律的程度所以这一程度每近一步就是一个科技成果。8、 是指关于自然科学与生产技术手段而言的，一般不包括社会科学.这种企业并不总是股份公司或私人公司，它们可以是合作社或国家所有的实体。9、 科学技术（这里主要是指技术）是历次生产力和社会大发展的支柱是首要的和具有根本意义的革命力量.“科学技术是第一生产力”（P274）邓小平的论断第一次确切地指出科学技术在生产力和社会发展中的主导作用和重要地位。10、社会作用：科学技术是第一生产力。放眼古今中外，人类社会的每一项进步，都伴随着科学技术的进步。尤其是现代科技的突飞猛进，为社会生产力发展和人类的文明开辟了更为广阔的空间，有力地推动了经济和社会的发展。中国的计算机、通讯、生物医药、新材料等高科技企业的迅速增长，极大地提高了中国的产业技术水平，促进了工业、农业劳动生产率大幅度提高，有力地带动了整个国民经济的发展。实践证明，高新技术及其产业已经成为当代经济发展的龙头产业。 科学技术是人类文明的标志。科学技术的进步和普及，为人类提供了广播、电视、电影、录像、网络等传播思想文化的新手段，使精神文明建设有了新的载体。同时，它对于丰富人们的精神生活，更新人们的思想观念，破除迷信等具有重要意义。 科学技术的进步已经为人类创造了巨大的物质财富和精神财富。随着知识经济时代的到来，科学技术永无止境的发展及其无限的创造力，必定还会继续为人类文明作出更加巨大的贡献。 科学与技术之间的关系因历史时期而不同，从技术领先到科学领先发展，从技术与科学分离到科学与技术精密结合，现代科技的发展更加使科学的基础研究与技术的应用开发之间的时间缩短，尤其系统科学的诞生，导致了自动化、计算机、通讯技术从科技到产业化的迅速转化，而系统科学应用于生物医学又导致了系统生物学与合成生物学之间偶合，将迅速导致系统医学与系统生物工程的应用，从而导致个体化医学、转化医学与医疗工程化系统的生物医学与生物工业革命，使科学技术越来越凸显为社会经济发展的生产力。现代科技 人类的知识将会大大的增长，今天，我们想不到的新发明将会屡屡出现。我有时几乎后悔我出生得过早，不能知道将要发生的一些事情。本杰明富兰克林。 高科技就像沟通现实与未来的使者，引导人们不断开拓发展的空间，走向的具有活力的新世界。 以信息技术为中心的当代科技革命在全球蓬勃兴起，标志着人类从工业社会向信息社会的历史性跨越。信息技术包括微电子技术、光电子技术、计算机技术、通信技术、成像技术、显示技术等。自20世纪90年代以来，信息技术向数字化、高速化、网络化、集成化和智能化迅速发展。它的高速发展及其广泛应用，引导着众多高新技术领域的变革，形成了一幅波澜壮阔的科技创新画面。经济发展的原动力目前，中国的劳动生产率只有发达国家的1/40。科学技术一旦转化为生产力将极大地提高生产效率，从而推动经济快速发展，其作用大大超过了资金、劳动力对经济的变革作用。 军事上的战斗力当今世界，和平与发展是时代的主题。但“冷战”思维依然存在，霸权主义和强权政治仍是威胁世界和平与稳定的主要根源。科技强国已经成为现代国家的共同选择。 政治上的影响力现代科学技术水平已成为国际政治斗争中的一个筹码和大国地位的象征。邓小平曾指出：“如果六十年代以来中国没有原子弹、氢弹，没有发射卫星，中国就不可能叫有重要影响的大国，就没有现在这样的国际地位。” 社会进步的推动力科学技术所开拓的生产力创造了高度发达的物质文明，但对科学技术的使用不当，又引发了世界范围内的环境问题。二、 现代科学技术的产生和发展20世纪初物理学革命经典物理学的完善物理学“两朵乌云”（1）黑体辐射实验（2）迈克尔逊莫雷实验（1）物理学三大发现与自然观的变化1895年，德国伦琴发现X射线；896年，法国贝克勒尔发现元素天然放射性，同时释放能量；1897年，波兰居里夫人先后发现钍、钚、镭的放射性；1897年，英国汤姆生发现电子；1910年，卢瑟福提出原子有核模型，即原子核+核外电子。原子不再是构成物质最小的单元，经典意义上的能量守恒定律被冲击，微观系统物质结构被打开。（2）量子理论的创始与然观的变化（1）“紫外光灾难”与普朗克的量子理论；（2）爱因斯坦提出光量子论； （3）玻尔提出原子结构理论；（4）德布罗意提出物质波理论；（5）海森堡提出测不准关系；（3）相对论的创立与时空观的变化光速不变，不存在绝对的时空参考系；时间空间都是和物体运动状态相联系的；时间可以延缓、尺度可以收缩；质量可以变化。物理学革命的意义 原子可以再分；元素具有天然放射性，而且可以释放巨大能量；质量也可以变化；绝对时间与绝对空间被相对论新的时空观取代； 科学家们感到极度迷茫，认为自然科学的基础破灭了，物理学的危机到来了；出现了相对主义的科学研究态度 辩证唯物主义自然观：时间、空间、物质、运动在本质上是统一的，而“波粒二相性”、“不确定性”、“概率论”等，都再次突破传统的机械论观点。辩证唯物主义自然观显示出在科学研究中的重大意义。第三次技术革命20世纪40年代以来，量子理论与相对论为现代核技术、半导体技术、微电子技术、光电子技术以及航天技术的发展奠定了理论基础，我们可以称之为第三次技术革命。1现代信息技术2现代生物技术3 新材料技术4 新能源技术5空间与航天技术6海洋技术7激光与光电子技术现代科学的主要特征1、研究对象 从宏观领域向微观宇观领域过度，从低速现象向高速现象深入，从简单性向复杂性深入；2、研究方式从实体向以运动为核心转移；3、研究立场因果决定论向统计决定论转变，从确定性向不确定性转移，上帝也掷色子；4、研究模式个体研究向制度化建制化转变。三、 当代自然科学的重大基本问题一、宇宙由什么构成；二、人到底能活多少岁；三、哪些基因变化使我们进化为人类；四、人类在宇宙中是独一无二的吗；五、意识的生物学基础是什么四、 生物技术的发展l 传统的生物技术早在数千年前，埃及人就用生物技术的方法来生产啤酒、酒类、酱油、泡菜、豆腐乳、红糟肉、养乐多、味精等利用微生物加工食品。酒类所含的酒精与风味、酱油或泡菜、红糟肉的抗血脂物质等，都是微生物的代谢产物。青黴菌，则是青黴菌为了抵抗周遭环境各种细菌，被人类利用来消灭入侵人体的细菌。l 现代生物技术从1953年在剑桥大学发现DNA的双螺旋构造开始，遗传学走进分子层次。接着是五十年的基因操作、转殖与表现，把整个生物学带入数百年所未见的狂潮。这个运动在人类基因图谱解密的喝彩声中达到高潮。l 两种生物技术领域的差异现代生物技术运用生物化学、分子生物学以及分子遗传学等现代科技改变生物个体的遗传形质：控制生物的代谢或生理，以达到生产有用物质的目的。现代生物技术是使用细胞与分子层次的围观手法来进行操作，不同与传统生物技术以整体动物、植物或微生物的饲养、交配或筛选方式。生物技术产业经过数十年的发展，各种操作或技术可谓琳琅满目，可主观的归纳成数个范畴。主要由基因操作、细胞培养、单株抗体、酵素工技等四大领域，以及其他生命科学相关的科技。五、 计算机及现代信息技术发展l 计算机时代的划分（1） 第一代计算机第一代计算机指1946年-1956年间，以电子管为逻辑开关元件特征的计算机。这一代计算机主要用于军事目的和科学研究，具有代表性的计算机有：电子数值积分计算机ENIAC。（2） 第二代计算机第二代计算机指1955-1964年间，以晶体管作为逻辑开关元件特征的计算机。（3） 第三代计算机20世纪60年代初，中、小规模集成电路问世，以集成电路为期间特征的计算机称为第三代计算机，其主要特点是：1、使用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件。与晶体管分立元件相比，集成电路不仅体积更小、耗电更省，而且寿命长，可靠性高。2、采用半导体存储器，辅助存储器仍以磁盘、磁带为主。3、计算机设计开始，走向系列化、通用化和标准化，如在硬件设计中提倡采用标准的半导体存储芯片和输入/输出接口部件；将系列机扩展到大、中、小型以适应不同层次的需要；在软件设计中开发通用的操作系统，推广模块化设计与结构化程序设计等。4、操作系统进一步完善，高级语言数量增多。这一时期的计算机主要用于科学计算、数据处理以及过程控制。（4） 第四代计算机1971年，英特尔公司采用大规模集成电路制成了第一代微处理器4004。人们通常把从1971开始，至今仍在继续发展的第四代计算机称为大规模、超大规模集成电路计算机。第四代计算机的主要特点为：1、以LSI，VLSI作为逻辑开关元件。随着IC集成度的增加，计算机的运算速度不断提高，当代巨型机的运算速度以超过每秒1万亿次，PentiumIII微处理器的时钟频率可达450MHz以上。2、主存储器采用半导体存储器，现在内存容量为128MB的微机已不鲜见。辅助存储器采用大容量的软、硬磁盘和光盘，一张普通光盘的存储容量可达650MB以上。3、外部设备有了很大发展，广泛采用光字符阅读器(OCR)、扫描仪、激光打印机和绘图仪等。4、第四代计算机系统还经常配置了用于管理大量数据的数据库管理系统、帮助开发软件的各类实用程序(如编辑器、调试程序等)和开发工具，以及服务于不同目的的大量应用程序。5、新一代计算机是把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合在一起的计算机系统，它不仅能进行一般信息处理，而且能面向知识处理，具有形式推理、联想、学习和解释能力，能帮助人类开拓未知领域和获取新的知识。 新一代计算机的研究领域大体包括人工智能、系统结构、软件工程和支援设备，以及对社会的影响。l 信息技术发展史第一次信息技术革命是语言的使用。发生在距今约35 000年50 000年前。 语言的使用从猿进化到人的重要标志 类人猿是一咱类似于人类的猿类，经过千百万年的劳动过程，演变、进化、发展成为现代人，与此同时语言也随着劳动产生。祖国各地存在着许多语言。如：海南话与闽南话有类似，在北宋时期，福建一部人移民到海南，经过几十代人后，福建话逐渐演变成不语言体系，闽南话、海南话、客家话等。第二次信息技术革命是文字的创造。大约在公元前3500年出现了文字 文字的创造这是信息第一次打破时间、空间的限制 陶器上的符号：原始社会母系氏族繁荣时期（河姆渡和半坡原始居民） 甲骨文：记载商朝的社会生产状况和阶级关系，文字可考的历史从商朝开始 金文（也叫铜器铭文）：商周一些青铜器，常铸刻在钟或鼎上，又叫“钟鼎文”第三次信息技术的革命是印刷的发明。大约在公元1040年，我国开始使用活字印刷技术(欧洲人1451年开始使用印刷技术)。 印刷术的发明 汉朝以前使用竹木简或帛做书材料，直到东汉（公元105年）蔡伦改进造纸术，这种纸叫“蔡候纸”。 从后唐到后周，封建政府雕版刊印了儒家经书，这是我国官府大规模印书的开始，印刷中心：成都、开封、临安、福建阳。 北宋平民毕 发明活字印刷，比欧洲早400年第四次信息革命是电报、电话、广播和电视的发明和普及应用。 世纪中叶以后，随着电报、电话的发明，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的变革，实现了金属导线上的电脉冲来传递信息以及通过电磁波来进行无线通信。 1837年美国人莫尔斯研制了世界上第一台有线电报机。电报机利用电磁感应原理(有电流通过，电磁体有磁性，无电流通过，电磁体无磁性)，使电磁体上连着的笔发生转动，从而在纸带上画出点、线符号。这些符号的适当组合(称为莫尔斯电码)，可以表示全部字母，于是文字就可以经电线传送出去了。1844年5月24日，他在国会大厦联邦最高法院议会厅作了“用导线传递消息”的公开表演，接通电报机，用一连串点、划构成的“莫尔斯”码发出了人类历史上第一份电报：“上帝创造了何等的奇迹！”实现了长途电报通信，该份电报从美国国会大厦传送到了40英里外的巴尔的摩城。 1864年英国著名物理学家麦克斯韦发表了一篇论文(电与磁)，预言了电磁波的存在，说明了电磁波与光具有相同的性质，都是以光速传播的。 1875年，苏格兰青年亚历山大.贝尔发明了世界上第一台电话机，1878年在相距300千米的波世顿和纽约之间进行了首次长途电话实验获得成功。 电磁波的发现产生了巨大影响，实现了信息的无线电传播，其他的无线电技术也如雨后春笋般的涌现：1920年美国无线电专家康拉德在匹兹堡建立了世界上第一家商业无线电广播电台，从此广播事业在世界各地蓬勃发展，收音机成为人们了解时事新闻的方便途径。1933年，法国人克拉维尔建立了英法之间的第一条商用微波无线电线路，推动了无线电技术的进一步发展。 1876年3月10日，美国人贝尔用自制的电话同他的助手通了话。 1895年俄国人波波夫和意大利人马可尼分别成功地进行了无线电通信实验。 1894年电影问世。1925年英国首次播映电视。 静电复印机、磁性录音机、雷达、激光器都是信息技术史上的重要发明。 第五次信息技术革命是始于20世纪60年代，其标志是电子计算机的普及应用及计算机与现代通信技术的有机结合。 随着电子技术的高速发展，军制、科研、迫切需要解决的计算工具也大大得到改进，1946年由美国宾夕法尼亚大学研制的第一台电子计算机诞生了。19461958年 第一代电子计算机 19581964年第二代晶体管电子计算机 19641970年第三代集成电路计算机 197120世纪80年代第四代大规模集成电路计算机 六、 新材料技术的发展发展趋主要体现在： （1）功能材料向多功能化、集成化、小型化和智能化方向发展； （2）结构材料向高性能化、复合化、功能化和低成本化方向发展； （3）薄膜和低维材料研帛发展迅速，生物医用材料异军突起； （4）新材料制品的精加工技术和近净形成形技术受到高度重视； （5）材料及其制品与生态环境的协调性倍受重视，以满足社会可持续发展的要求； （6）材料的制备及评价表征技术日受重视，材料制备与评价表征新技术、新装备不断涌现； （7）材料在不同层次（微观、介观和宏观）上的设计发展迅速，已成为发展新材料的重要基础。综上所述，当今新材料及其制备技术的发展趋势具有以下几个特点： （1）新材料技术是现代工业和高技术发展中的共性关键技术，材料科学技术已成为当代和下世纪初最重要的、发展最快的科学技术之一。信息、能源、农业和先进制造等技术领域的发展都离不开新材料及其制备技术的发展； （2）利用现代先进科学技术成就，多学科交叉，知识密集，导臻新材料及其制备技术的投资强度大、更新换代快，经济效益和社会效益巨大； （3）新材料的制备和质量的提高更加依赖于新技术、新工艺的发展和精确的检测控制技术的应用。对制备技术的重视与投入直线上升，极大地加速了基础材料的发展和传统产业的改造。 （4）对材料基础性、先导性的认识已形成共识。材料的研帛和发展既要与器件的研帛密切配合，又要注意到自身的系统性和超前性，这样才有利于材料实现跨跃发展。新型环保塑木材料：或成发展趋势砂基透水砖：低碳型建筑材料太阳能电池板：光伏建筑一体化材料