科技基础知识

、科技创新（一） 科技及其发展趋势科学与技术及其关系科学是反映自然、社会和思维的本质和规律的知识体系，又是一项与知识体系相关联的探索活动，主要解决“是什么V“为什么”的问题。科学分为自然科学、社会科学和思维科学，通常提到的科学指的是自然科学。自然科学是知识形态的生产力，具有继承性和非阶级性。创新是科学的灵魂与生命力。技术是自然科学在生产过程中的应用，主要解决“做什么”、“怎么做”的问题。科学和技术是辩证统一的整体：科学是发现，技术是发明；科学提供物化的可能，技术提供物化的现实；科学是技术发展的理论基础，技术是科学发展的手段；科学是创造知识的研究，技术是应用知识于需要的研究。科学和技术都产生于生产实践，又随着生产实践的发展而发展。科技革命科技发展有渐进式和突变式两种方式。科技发展的突变式即科技革命。（1） 科学革命。科学发展中占主导地位的是科学革命。科学革命是指人类对自然界认识上的飞跃。有史以来重大的科学革命有三次：第一次是发生在17世纪前后，以牛顿力学为核心的近代科学革命，其主要内容还有哥白尼的日心说和拉瓦锡的氧化理论。第二次发生在19世纪，取得了一大批成果，如道尔顿的原子论、门捷列夫的周期表、能量守恒与转化定律、麦克斯韦的电磁理论和达尔文的进化论等。第三次发生在19世纪末至今，是现代科学革命。现代科学革命由量子力学和爱因斯坦的相对论拉开序幕，向人们展示了前所未有的微观和高速运动世界。20世纪30年代提出量子化学及核物理，50年代DNA双螺旋的发现开始了生物学革命，一直到半个多世纪以来由系统论、信息论和控制论到耗散结构理论、协同学和超循环理论的蓬勃发展，现代科学逐步走出近代科学的机械论框架，形成辩证的、生态的或有机的自然观。科学革命不仅在知识上，而且在方法和精神上给予世界以深刻影响，推动了社会由传统向现代化的迈进。（2） 技术革命。技术发展起主导作用的是技术革命。技术革命是指生产工具和工艺过程方面的重大变革。近代以来人类经历了三次技术革命：第一次技术革命以蒸汽机为标志；第二次技术革命以电力应用为标志；第三次技术革命以电子计算机为标志，也称“现代技术革命”。技术革命一旦进入生产过程，将改变劳动的条件、性质和内容，导致劳动生产率的迅速提高，形成新的现实生产力，并成为一次新的产业革命和经济大发展的前提和基础。现代科技发展的特征和趋势现代科技从整体上一般分基础科学、技术科学和应用科学三大类。现代科技发展的基本特征和总态势：第一，科技向深广度进军，呈现全面繁荣态势。第二，现代科技发展的整体化趋向。一是指科学的技术化和技术的科学化的特征；二是指当代自然科学、技术与人文社会科学的密切结合；三是高度分化和高度综合并存，一方面分支学科越来越多，另一方面边缘学科、横断学科和综合学科大量涌现。第三，现代科技发展的数学化趋势。这是人类的知识领域更加宽广、更加深入的表现。第四，现代科技发展的国际化趋势。面对共同的问题，跨国界的科技合作越来越多。第五，现代科技与社会经济紧密结合。现代科技的产业化进程加速，转化为生产力的周期越来越短。（二） 科学技术的社会作用马克思、恩格斯认为“科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量”。科技的社会作用主要体现在：科技推动经济增长“科技是第一生产力”，深刻地说明了现代科技在推动经济增长方面所起的巨大作用。科技推动经济增长的主要表现：第一，当代科技已成为生产力发展的新的生长点，决定着生产力发展的方向、速度和规模；第二，科技的发展推动着管理的现代化；第三，科技发展改变着产业结构，如信息技术产业的发展，提高了传统产业的科技含量，使其呈现高技术化的趋势；第四，科技进步促进生产国际化的发展，加强了世界各国的经济协作。科技推动政治文明科技推动政治文明发展的主要表现：第一，科技的发展，将使社会主义民主政治建立在更为坚实、更为先进的物质技术基础之上；第二，科技的发展提高了劳动者的科技文化素质，从而增强了民众参政、议政的意识和能力；第三，科技的发展改变了人际交往的途径和方式，推动着政治的透明和高效；第四，科技革命导致生产关系和社会政治制度的根本改变。科技推动文化建设科技推动文化建设的主要表现：第一，科技对人的精神世界产生重大影响。科学精神改变人们的精神面貌和价值观念，促使人们解放思想、实事求是、追求真理。第二，科技促进文化的变迁。科技的发展本身意味着广义文化的发展，科技的发展又会作用于文化的其他要素，引起整个社会文化的变迁。（三）技术创新创新的内涵“创新”一词，最早是由美籍奥地利经济学家熊彼特于1912年引入经济学中的。熊彼特的“创新”是一个经济学范畴，其主要内容是采用新技术、开发新产品。技术创新及其特点、分类今天，创新一词的外延十分广泛，其中包含了技术创新。所谓技术创新，是指与新产品的制造、新工艺过程或设备的首次应用有关的技术设计活动。技术创新可分为节约劳动型、节约资本型和中性创新型等三种基本形式，技术创新具有如下特点：第一，创新收益的非独占性；第二，创新的不确定性，即研究开发的不确定性、试验和试生产阶段的不确定性、市场的不确定性；第三，创新的市场性；第四，创新的系统性。技术创新与经济增长、社会发展的关系现代经济的增长主要不是通过要素投入的增长来获得，而是通过技术进步（要素生产率提高）的途径来实现的。在欧美等发达国家，技术创新已成为经济增长的最关键动力。技术创新尤其是技术的自主创新，对于我国走新型工业化道路、转变经济增长方式、调整产业结构、落实科学发展观、提高国家的核心竞争力，最终实现中华民族的伟大复兴有着重要的战略意义。技术创新政策的目标技术创新政策是一国政府为了影响或者改变技术创新的速度、方向和规模而采取的一系列公共政策。技术创新政策的根本目标就是影响技术创新向着有利于公共利益的方向发展，促进技术创新的规模扩大与速度加快，从而最大限度地促进科学技术成果的产业化进程。国家创新体系国家创新体系由创新资源、创新机构、创新机制和创新环境四个主要部分构成：第一，创新资源是创新活动的基础要素，人才是国家创新体系的核心资源；第二，创新机构是创新活动的行为主体，是国家创新体系中最重要的组成部分；第三，创新机制是保证创新体系有效运转的关键因素；第四，创新环境是维系和促进创新的保障因素。我国在20世纪90年代中期引入国家创新体系概念，我国的国家创新体系是由政府、企业、科研院所及高校、技术创新支撑服务体系（包括技术中介机构、金融机构）等组成的网络。我国的国家创新体系建设要从系统角度出发，结合本国国情和社会环境制定创新政策，以切实解决我国当前创新活动中出现的问题。技术创新是推进我国国家创新体系的核心环节。二、科学前沿（一） 复杂性科学当代复杂性科学是一门交叉学科，它主要研究复杂系统和复杂性现象等。复杂性科学倡导一种新的思维方式，以探索现实世界的整体性、过程性和复杂性。非线性、不稳定性、不确定性是复杂性的根源。20世纪40年代相继建立了系统论、控制论、信息论，把科学研究引向横向综合，扩大了人们研究问题的深度和广度。1970年前后，诞生了一大批以耗散结构理论、协同学、超循环理论为代表的新兴学科，在自然科学领域和社会经济文化生活中得到广泛应用。复杂性科学的应用案例：第一，海岸线测量与分形理论。海岸线蜿蜒曲折，科学家通过深入研究提出了分形理论，解决了海岸线测量的问题。第二，金融突发事件的复杂性。金融突发事件具有高度复杂性、不确定性。第三，流行病研究的复杂性。复杂性科学对于研究SARS演化的规律有更真切、更本质的认识。（二） 现代生物技术现代生物技术是以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志的，它是一门集生物学、医学、工程学、数学、计算机科学、电子学等多学科相互渗透的综合性学科。现代生物技术对于提高国力，迎接人类面临的人口剧增、资源日渐枯竭、能源消耗殆尽和环境污染严重等挑战，具有至关重要的作用。现代生物技术所带来的社会伦理问题引起越来越多的人的关注。生物技术的伦理问题主要表现在其对自然生态发展、个体生命影响以及传统伦理理念冲击三个方面。现代生物技术主要包括基因工程（如克隆绵羊）、细胞工程、酶工程、发酵工程。（三） 信息技术信息技术主要是指利用电子计算机和现代通信手段获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息。信息不仅仅是经济发展的资源和独特的生产要素，信息产业更成为国民经济的主导产业，成为社会进步的强大动力。信息技术包括传感技术、计算机技术、通信技术、网络技术和信息产业等方面。计算机技术迄今电子计算机已经历了四代，计算机技术也从大型机阶段、个人?。阶段进入到网络阶段。目前，电子计算机技术向两个方向发展：一是采用超高速、超大规模集成电路技术；二是开发智能计算机、神经网络计算机，计算机软件是计算机程序、原始数据和文档的总称。计算机软件包括系统软件和应用软件两大类。系统软件是指管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的软件。常见的系统软件有操作系统、各种语言处理程序以及各种工具软件等。应用软件是指除了系统软件以外的所有软件。通信技术目前，通信技术开始向数字化发展。光纤传输、卫星通信和移动通信等通信技术的发展极大地提高了通信的传输能力，扩展了通信技术的应用领域。目前几种主要的通信业务包括：语音通信、传真通信、数据通信、数字视频通信。网络技术网络是交流信息、传播信息、共享信息的通道和手段。计算机技术与通信技术的融合形成“多媒体通信网络”。实现“多媒体通信网络”的技术称为“网络技术”互联网不仅方便了消费者，也为企业提供了以低廉成本参与全球竞争的机会，同时带动了与网络有关的一批新兴服务产业的发展。信息产业狭义的信息产业指电子信息工业；广义的信息产业包括信息内容提供业、信息设备制造与服务业、软件与系统集成和服务业三大部门。信息产业与其他产业有着许多不同之处。第一，信息产业是智力密集型产业；第二，信息产业是高渗透产业；第三，信息产业是低消耗、高增值产业；第四，信息产业是高创新、高风险和高投入产业。（四） 新能源技术新能源是指那些正在开发利用、尚未普遍使用的能源，包括核能、太阳能、风能、地热能、海洋能及生物质能等。太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能与煤、石油、天然气等常规能源不同，具有可再生性，可以持久地供人们使用，有着开发、利用的无穷潜力，且在利用过程中基本不存在污染环境的问题。核能，又称“原子能”，是原子核结构发生变化时放出的能量。核能已成为一种可以大规模和集中利用的能源，可代替能源矿产，目前主要用于发电。核能发电的特点：第一，燃料能量高度集中；第二，对环境污染较小；第三，安全性强；第四，燃料储藏量极为丰富。能源的节约利用对合理利用自然资源以及保护环境均有重要作用。目前已实用化的节能新技术主要有余热回收利用技术、高效锅炉技术、电子控制节电技术和高效加热技术等。（五） 新材料技术新材料是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。目前的新材料主要有电子信息材料、新能源材料、复合材料、生态环境材料、先进陶瓷材料等。（六） 海洋技术海洋技术将为海洋开发提供技术支撑。国际上海洋技术发展有以下五个重点领域：海洋生物技术、海洋生态系统模拟技术、海洋油气资源高效勘探开发技术、海洋环境观测和监测技术、海底勘测和深潜技术。中国海洋技术研究的重点:海洋环境监测技术、海洋油气资源勘探开发和深海勘探技术、海洋生物技术。海洋技术的标志性技术是深海挖掘和海水淡化。（七） 空间技术空间技术是研究和解决如何使用空间飞行器（又称“航天器”）进入外层空间并在那里有效工作、探索、开发和利用外层空间以及地球以外天体的综合性工程技术，主要由三部分组成，即运载火箭、空间飞行器（航天器）以及地面发射和调控系统。空间技术是随着第二次世界大战期间火箭导弹技术的发展而逐步形成的一门现代高技术。目前，空间技术正在向建立永久性空间站，进而建立空间开发基地、实现太空工业化和商业化的方向前进。空间技术应用于卫星通信和广播、卫星导航定位、资源调查和测绘、气象与灾害预报、国防军事。（八）纳米技术纳米技术是一种操纵原子、分子或原子团、分子团使其形成所需要物质的技术。目前定义纳米材料的尺寸范围为0.1〜100纳米。纳米技术和纳米材料集中体现了小尺寸、复杂构型、高集成度和强相互作用等特点。纳米技术的出现，标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，标志着人类科技已进入一个新的时代一一纳米科技时代。（九）激光技术自然界存在着两种不同的发光方式，一种叫自发发射，另一种叫受激发射。激光的主要用途有：第一，在信息技术中的应用。激光用于刻录光盘和激光通信。激光通信具有信息容量大、通信质量高、保密性能好、原料足价格低四个显著特点。第二，在生物技术和医学中的应用。利用激光显微技术、激光诊断与激光治疗技术等更好地了解各种生化过程和生命过程。第三，在能源技术中的应用。利用激光技术可以帮助人类开采利用能源。第四，在材料技术中的应用。激光对新材料的发展起着独特的作用。第五，激光在空间和海洋技术中的应用。主要用于测定位置和距离。（十）绿色技术绿色技术是保护环境、节约能源的技艺、方法的总称。绿色技术有利于促进生态平衡，保持人与自然界的和谐发展。绿色技术有四个层次：第一层次是环境立法与管理；第二层次是清洁生产，清洁生产的实质就是在生产过程中废物减量化、资源化和无害化；第三层次是环境污染控制；第四层次是发展绿色产品。绿色技术的一个重要内容是生态农业。生态农业的发展可促进环境保护、资源利用与经济的良性循环，从而实现农业的可持续发展。随着现代科技的迅速发展，人类又提出了绿色科技这一新概念。绿色科技扩大了绿色技术的范畴。它主要涉及三方面：一是资源的合理开发、综合利用与保护；二是发展清洁生产技术和无污染的绿色产品；三是提倡文明、适度的消费和生活方式。三、科技常识自然科学的基础知识（一）天文学基础知识光年光年是计算星体间距离的单位。光的速度约30万公里/秒，光在真空中一年内所走的距离叫作一光年，一光年约等于10万亿公里。银河系银河系是由群星和弥漫物质集成的一个庞大天体系统。银河系的发光部分直径约7万光年，最大厚度约1万光年。太阳是银河系中的一颗普通恒星，以250公里/秒的速度绕轴旋转。银河系中有大约2000亿颗恒星，离太阳最近的比邻星也有4.3万光年远。除恒星外，银河系中还有不少由气体和尘埃组成的团块，称为“星云”。银河系之外还有数以10亿计的庞大天体系统，与银河系属同一结构层次，统称“星系”。有些星系又聚集成更大的超星系团。太阳系太阳系是由太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、行星际物质构成的天体系统。太阳系的中心天体是太阳，它是一个半径约70万公里、表面温度达摄氏6000度的气体球，其核心温度高达1500万度，发生着氢聚变为氦的热核反应。太阳质量占整个太阳系的99.8%，太阳系其他天体都在太阳引力作用下围绕太阳运动。太阳系有8个行星，为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。太阳系最突出的特点是所有行星的轨道都处在太阳的赤道平面内（共面性），它们不仅围绕太阳公转，除个别外还在同一方向上自转（同向性）。类地行星（水星、金星、地球、火星）主要由石、铁等物质组成，体积小，密度大，卫星较少。类木行星（木星、土星、天王星、海王星）主要由氢、氦、冰、氨、甲烷等物质组成，体积大，密度低，卫星较多。1957年第一颗人造卫星上天开创了宇宙航行的时代，60年代的阿波罗计划把人类首次送上月球，70—80年代“水手号”、“金星号”、“先驱者号”、“海盗号”等对各大行星的近距离观察，积累了有关太阳系天体物理性质和化学组成的大量资料，为人类更深入地认识太阳系的起源奠定了良好基础。4.地球地球是太阳系9大行星之一，地球围绕太阳公转的轨道是椭圆的，公转的平均速度是29.79公里/秒。地球的赤道半径约为6378公里，极半径约为6357公里，它不是规则的正球体。地球绕太阳公转一周的时间为一年，自转一周的时间为一日。地球内部的最上层叫作“地壳”，中心称“地核”，地壳和地核之间称“地幔”。地球表面由水圈和大气圈包围，水与大气又维系着生物圈的存在。地球表面的形状非常复杂，大陆面积接近地球表面积的40%。组成地球物质的主要元素有铁、氧、硅、镁、硫、钙、铝，其中90%是铁、氧、硅和镁4种元素。（二）物理学基础知识热力学第一定律（能量守恒与转化定律）在任何孤立的物质系统中，不论发生何种变化，无论能量从一种形式转化为另一种形式或从一部分物质传递给另一部分物质，系统的总能量守恒。能量守恒与转化定律被称为物理学的“最高定律”、“宇宙的普遍的基本定律”，为人们认识物质运动形式的多样性和统一性、物质运动在量上和质上的守恒性，提供了科学依据，构成了马克思主义哲学产生的三大自然科学前提之一。热力学第二定律在没有外界作用的情况下，热能只会从热体传向冷体，而不可能从冷体传到热体，即热能的传递具有不可逆性。在封闭系统内（即无外界作用的情况下）总是存在着热耗散（熵增加），其结果是热平衡。分子运动论热是大量气体分子无规则运动的宏观表征；微观客体的运动遵循统计学规律。分子运动论是对热现象给予微观解释的理论。它以大量气体分子的随机运动来说明宏观上具有稳定性的热现象，在宏观确定性与微观随机性之间架起了一座桥梁。电和磁的相互转化近代早期，人们认为电和磁是两种完全不同的东西。19世纪初不同运动形式相互转化的思想影响着某些物理学家，推动着他们研究电和磁的内在联系、相互转化。丹麦科学家奥斯特经多年努力，于1820年发现，若在通电导线旁放置磁针，磁针会因电流通过而发生偏转。这表明，电流具有某种磁效应。法拉第从另一个角度思考，即磁能否产生电。经过十年努力，他发现，如果在一块软铁上缠绕两个线圈，当其中一个线圈上的电流发生变化时，另一个线圈就会出现瞬间电流。这正是发电机的工作原理。电和磁的相互转化，在理论上证明了它们是运动的不同形式，在实践上为发电机和电动机的研制开辟了道路。电磁场理论场概念是为了说明电、磁效应的各种实验而提出的。这些实验成果虽有很大的实际意义，但并未涉及其中的机理。牛顿提出万有引力理论时，想象引力是一种超距作用力，引力的作用不需要介质传递，并且是即时发生的。但法拉第却认为宇宙间充满介质，电和磁是通过介质的传递而发生作用的。在1851年，他提出了“场”和“力线”的概念加以解释。法拉第把电和磁发生作用的空间称为“场”，电有电场，磁有磁场，电场和磁场都由“力线”所组成。法拉第以场和力线的概念成功地描述了“电磁感应定律”，即感生电流的产生在于该导线切割磁力线，感应电流的强度正比于该导线单位时间内切割磁力线的数目。场概念的提出，最直接的后果是导致电磁波的发现。后来的科学实验证明，场（电场、磁场、引力场）的确是一种客观实在。过去人们只知道实物是物质存在的形式，现在又知道场也是物质存在的一种形式。这是关于物质观念的重大突破。6,电磁波随着电和磁的转化的发现、电场和磁场概念的提出，麦克斯韦着手把稳恒电流的定律推广到变化的电场和磁场，提出了电磁波的概念。即如果空间某处存在一个变化的电场，它将在周围激发出一个变化的磁场；这个变化的磁场又在周围激发出一个变化的电场；这一连串相互激发、连续出现的电场和磁场的振动，就是电磁波。麦克斯韦的工作使电、磁和光这些从前看来相异的现象得到了理论上的统一，实现了人类知识的又一次大综合。德国人赫兹在1888年初证实了电磁波的存在，表明麦克斯韦的理论完全正确。麦克斯韦因此被誉为牛顿以后最伟大的数学物理学家。电磁场理论的建立和电磁波的发现，为无线电技术奠定了坚实基础，使人类生活进入了一个新时代。（三）化学基础知识燃烧理论揭示燃烧现象的机理，并使燃素说最终退出历史舞台的是法国著名科学家拉瓦锡。拉瓦锡以准确的实验证实，物质的燃烧是该物质与氧化合的过程。拉瓦锡虽然不是第一个发现氧的人，但却是第一个真正理解这个发现的人。拉瓦锡做了大量燃烧实验，直至1777年才在题为《燃烧通论》的著名文章中提出了燃烧氧化学说。元素周期律化学作为一门科学确立后，即以前所未有的速度向前发展。到1869年人们已知的元素已达到63种，化学家们开始对已知的元素进行分类。19世纪以后，原子量已被公认为元素最重要的特征之一，不少科学家试图以元素的原子量为依据进行分类。俄国化学家门捷列夫在元素周期的确立上起了决定性作用。1869年他发表论文，阐述了他的元素周期律的基本观点：第一，“按照原子量的大小排列起来的元素，在性质上呈现明显的周期性”。第二，“原子量的大小决定元素的特征，正像质点的大小决定复杂物质的性质一样”。第三，“元素的某些同类元素，将按它们的原子量大小而被发现'。第四，“当我们知道了某元素的同类元素后，有时可以修正该元素的原子量”。门捷列夫化学元素周期律的发现，是人类关于自然知识的又一大综合。它把原先孤立的各种元素的知识综合起来，为研究化学元素和化学变化过程提供了重要依据。元素周期律为日后人们进一步揭开原子内部的秘密作了必要准备。（四）生物学基础知识达尔文的进化论进化论的内容：第一，生物界与生物界、生物界与自然环境之间普遍存在着生存斗争。第二，生物界普遍存在着变异。第三，变异和生存斗争导致自然选择。第四，被保存下来的个体将其特征遗传给下一代，这些特征经过长期的积累、巩固和发展，形成了稳定的有别于原来物种的新物种。进化论揭示了物种起源和人类起源之谜，有力地批判了“神创论”，成为近代最伟大的三大自然科学发现之一，也构成了马克思主义哲学的自然科学前提之一。细胞与细胞理论细胞是一切生物体机体构造和发育的基本单位。细胞的最外层为细胞膜（植物细胞膜外还有细胞壁），膜内是细胞质，细胞质里有细胞核，还有线粒体、高尔基体（植物细胞还有叶绿素）等细胞器。其中，细胞核是“司令部”，控制各种细胞器协同作用以完成各种生理功能。德国植物学家施莱登提出细胞是一切植物结构的基本单位，德国动物学家施旺把施莱登的观点扩大到动物界，从而正式建立了细胞学说。细胞学说的创立，实现了生物学知识的一次大综合，证明了生物在构造和发育上的统一性，被恩格斯称之为19世纪最伟大的三大自然科学发现之一。蛋白质蛋白质是构成细胞的主要成分。蛋白质是由各种氨基酸所组成。20种结构不同的氨基酸按照其组成和排序的不同，构成了成千上万种大小不等、功能不同的蛋白质。核酸核酸分为DNA和RNA两种。DNA由两条很长的以螺旋形式相互结合的“链”构成。每根单链的基本组成单位是核苷酸（脱氧核糖核酸）。核苷酸由碱基、戊糖（即脱氧核糖）和磷酸三部分组成。按其碱基成分的不同，核苷酸分为四种，分别称为A（腺嘌吟）、G（鸟嘌吟）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）。由于碱基A与T、G与C之间能形成氢键并互相配对，两条DNA链便可粘连在一起，形成双螺旋结构。诺贝尔奖金获得者沃森（Watson）和克里克（Crick）于1953年创建了DNA双螺旋模型，并提出了遗传信息由DNA传递给蛋白质的基本法则即“中心法则”。DNA以自身的一条链为模板，在细胞核内先合成RNA（核糖核酸），把遗传信息抄录于RNA上（“基因转录”）。这种携带遗传信息的RNA称之为“信使RNA”。RNA的碱基A、G、C与DNA的一样，不同的是在RNA链中U（尿嘧啶）替代了DNA的T（胸腺嘧啶）。基因基因是英文Gene的音译。生物体内的每种蛋白质，都具有自身特定的遗传信息，它们被贮存于染色体DNA链中。携带某特定蛋白质完整遗传密码的那段DNA片段称为“基因”。人体共有约10万个基因，分别定位于23对染色体上，携带了人体基因的全部遗传信息。基因工程基因工程又叫“重组DNA技术”，就是将DNA在体外或体内进行重新组合，然后把重组后的DNA分子转移进我们操作的生命体内。DNA双螺旋模型的发现、中心法则的提出、遗传密码破译、基因表达调控以及信号传递机制的研究，为基因工程的诞生和生物技术的发展奠定了理论基础。遗传生物体要维持种族的延续，必须把遗传信息稳定地传给下代，也就是说要把DNA分子稳定地传给后代。DNA分子复制时，以亲代DNA的两条分别作为模板，通过碱基配对合成两条新的DNA链，形成两个双链DNA分子，每个DNA分子中都含有一半亲代的DNA链，这种复制方式称为“半保留复制'。DNA分子的“半保留复制”形式保证了遗传的稳定性。这就是我们常说的“种瓜得瓜，种豆得豆”的本质所在。新陈代谢新陈代谢是生物的基本特征之一。生物体不断地从外界取得生存必需的养料，同时把体内产生的废物排出体外。这种新物质代替旧物质的过程叫新陈代谢。II.日常生活中的科技常识（一） 关于衣着随着生活水平的提高，人们对服装不只讲究结实耐用，更要求款式新颖、舒适得体。一般而言，服装的功能是保温和保健。保温是服装的基本功能之一。随着科技的发展，保温方式与保温材料的应用越来越广泛。在石油资源日益减少的情况下，纤维素的研究与开发在21世纪必将得到广泛的发展。防晒服装、远红外保健服装集中体现了服装的保健功能。专家指出，远红外保健织物有助于改善血液循环、促进新陈代谢、预防和辅助治疗微循环障碍引起的多种疾病。未来服装是一种逼近人类自我理性的准生理系统。提到服装，就不能不提洗涤剂。含磷的洗涤剂会造成严重的环境污染，太湖水的污染便是一个典型例证。要保护环境，首先要用不含磷的洗衣粉来代替含磷的洗衣粉。（二） 关于饮食饮食就是人体吸收营养。营养的过程就是人体经消化、吸收食物的有效成分，获取对有机体有用的物质的过程。人体必需的营养素有蛋白质、碳水化合物、脂类、维生素、无机盐和水，通称六大营养素。近年来，又将纤维素看作第七大营养素。其中，蛋白质、碳水化合物、脂类的营养作用最为重要。蛋白质是生命的物质基础，是构成机体的最重要成分。蛋白质含量以豆类、蛋类、鱼类和各种瘦肉为多。在膳食中将几种食物混合食用，发挥“蛋白质互补作用”应遵循三个原则：第一，搭配的食物种类越多越好；第二，食物的种属越远越好；第三，最好几种食物同时食用。碳水化合物又称“糖类”，包括淀粉、蔗糖、果糖、葡萄糖等。膳食中糖类的主要来源是谷类和根茎类食品，其次是食糖。脂肪的主要作用是提供人体热量，维持正常体温，构成机体组织细胞，供给必需的脂肪酸，促进脂溶性维生素的吸收。水是有机体中含量最大的组成部分，是维持人体正常生理活动的重要物质。补充机体所需的水有三个来源：一是饮用水；二是食物水；三是代谢水，即糖类、脂类、蛋白质在体内氧化时产生的水。无机盐和水共同构成盐溶液，维持人体的内环境。维生素是人体维持正常的生理代谢功能而必须从食物中获得的一类低分子有机化合物。1998年4月，我国制定了《中国居民膳食指南》，为城乡居民提供了一个合理的膳食原则。根据我国的膳食特点，应保持以植物性食物为主、动物性食物为辅的传统，保证蔬菜的摄入，增加乳类、水产品和禽类食品，减少猪肉的摄入比例。（三） 关于居住根据现代“以人为本”的需求，“小康住宅”、“智能住宅”、“社区服务”已近在身边。“小康住宅”的基本特性是居住性、舒适性、安全性、耐久性和经济性。“小康住宅”的设计应充分考虑现代家庭生活的要求，合理组织各功能空间布局，提高设施的配置水平，较好地体现住宅的居住性、舒适性和安全性。家居装潢既要舒适实用、美观大方，又要利于身体健康。信息化时代的人居除了更加注重环保要求外，还要求建筑的智能化。除了上述家居的内部环境，人们也越来越重视居住的外在环境，“社区”这一概念的提出便是例证。现代人十分强调物业管理、家居出行、环境院落等。（四） 关于出行随着经济水平的提高和节假日的增多，出外旅游已成为人们休闲的主要内容之一。旅游的重要目的是愉悦身心。旅游中的注意事项：出门着装要适宜轻便；饮食要卫生合理；住宿要清洁舒适；行路要注意安全，还应做好晕车晕船的防护。（五） 关于家电家电的新趋势。上世纪90年代后期的调查显示，我国城市居民中彩电、冰箱、洗衣机的拥有量趋于饱和，数字化家电（空调、个人电脑、影碟机等）的需求量相对较大。家庭影院。它是视听合一、声像并茂的家庭娱乐产品，包括彩色电视机、影碟机、AV功效（A为音响，V为图像）以及音响组合。由于杜比环绕立体声技术的广泛应用，家庭影院的音响效果日臻完美。数字电视。数字电视利用脉冲数字信号进行传输的全新电视技术，具有极高的清晰度和亮丽的声音。当然，它除了可收看电视节目之外，还有浏览互联网、发送电子邮件、拨打可视电话、玩交互式多媒体游戏等功能。以发展的眼光看，数字电视淘汰模拟电视是历史必然。个人电脑。个人电脑即PC机（英文PersonalComputer的缩写）。多媒体电脑是一种人机交流的信息媒体。应用多媒体技术是20世纪90年代以来电脑的特征。数码相机。伴随数字技术的发展，照相机也有了新成员即数码相机，它不用胶卷，最大优势在于能使信息数字化，并借助遍及全球的互联网即时传出传入；另一个优势是容易处理，配以相应的计算机软件，可以任意加工处理原始图像。（六） 关于健康健康是人的一项基本要求和权力，也是平等社会的目标之一。健康有生理健康、心理健康、道德健康和社会需求健康四个层次;健康指标是测量预期目标实现的进度和成效的标志，健康测量指标归纳起来有健康状况指标、生活质量指标、卫生政策指标、社会经济指标和预防性服务指标等。当今因社会因素、行为因素引起的不适较为普遍，心理生理疾病在逐年上升。保证健康，对个人来说，要注意个人卫生，远离毒品，避免不洁性行为。十六届三中届会的精神一、一个重要指导思想，即“五个“统筹第一个：统筹城乡发展二个：统筹区域发展三个：统筹经济社会发展四个：统筹人与自然和谐发展五个：统筹国内发展和对外考点透视掌握一些科学常识；六大高新技术领域及其标志性技术；环境保护及可持续发展。命题线索图科学常识科技高新技术与可持续发展第一节科学常识一、太阳系由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流行体和行星际物质构成的天体系统叫太阳系。在太阳系中，太阳是中心天体，其他天体都在太阳的引力作用下，绕太阳公转。它的主要成员是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。二、 银河系银河系是一个由群星和弥漫物质集成的庞大天体系统。银河系是我们地球和太阳所在的恒星系统，是一个拥有一、二千亿颗恒星，除仙女星系外最大的巨星系。三、 地球地球大约有46亿年的历史，始终处于不断变化和运动中。在一系列演化阶段，保持着一种动力学平衡。地球自西向东自转，同时围绕太阳公转。地球是太阳系九大行星之一，按离太阳由近及远的次序为第三颗。地球内部有核、幔、壳结构，地球外部有水圈、大气圈，还有磁层，形成了围绕固态地球的外套。地球及其天然卫星——月球，组成一个天体系统，即地月系统。四、 光年光年是天文学中常用的距离单位，光在真空中一年所走的距离叫光年。一光年等于94650亿公里，或63240天文单位，或0.307秒差距。五、 热力学三定律热力学第一定律即能量守衡与转化定律，其内容为：在任何孤立的系统中，不论发生何种变化，无论能量从一种形式转化为另一种形式，或从一部分物质传递给另一部分物质，系统的总能量守恒。热力学第二定律的内容：热能的传递具有不可逆性，即在没有外界作用的情况下，热能只会从热体传向冷体，而不可能从冷体传到热体。热力学第三定律是系统的熵在绝对零度时为零，即不存在任何的无序。六、 电磁理论电磁理论认为：变化着的电场伴随变化着的磁场，变化着的磁场也伴随变化着的电场。麦克斯韦电磁理论基础的电学和磁学的经验定律包括:静电学的库仑定律，涉及磁性的定律，关于电流的磁性的安培定律，法拉第电磁感应定律。麦克斯韦把这四个定律予以综合，导出麦克斯韦方程，该方程预言：变化着的电磁场以波的形式向空间传播。七、 燃烧理论燃烧一般是由热、光或火花等外因引发的复杂化学过程。1772年，法国的拉瓦锡提出增重是反应物与空气化合的结果，初步揭示了燃烧的实质。1777年他在《燃烧通论》中提出了燃烧氧化学说，他对燃烧的正确解释是以物质不灭定律为基础的，成为近代科学发展的柱石。八、 元素周期律元素周期律揭示了元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化的规律。九、 蛋白质20种结果不同的氨基酸按照其组成和排列次序的不同，构成了成千上万种大小不等、功能不同的蛋白质。蛋白质是构成细胞的主要成分，是存在于一切生物体中的高度复杂物质，具有重要的生物化学功能。十、遗传与变异生物子代和亲代之间的相似现象叫遗传。生物的子代和亲代之间，以及子代不同个体之间都有或多或少的差异，这种差异叫做变异。由遗传物质发生改变所引起的变异叫做可遗传的变异，由环境条件引起的而遗传物质没有发生改变的变异叫做不遗传变异。生物具有遗传和变异，既能够保持物种的相对稳定，又能够促使生物不断向前进化。十一、细胞细胞是一切生物机体构造和发育的基本单位。细胞的最外面是细胞膜，膜内是细胞质，细胞质里有细胞核，还有线粒体、高尔基体等细胞器。细胞理论：德国植物学家施莱登提出细胞是一切植物机构的基本单位，德国动物学家把这一观点扩大到动物界，正式建立了细胞学说。细胞学说的创立是19世纪最伟大的三大发现之一，实现了生物学知识的又一个层次的综合，证明了生物在构造和发育上的统一性。十二、核酸核酸是大型酸性的链状分子，含磷酸、戊糖、嘌吟或嘧啶碱基，有脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA两种。十三、生物进化生物进化的总趋势是：种类由少到多，生活环境由水生到陆生，身体结构由简单到复杂，由低等到高等。19世纪著名的英国生物学家达尔文提出了以自然选择学说为基础的生物进化理论，奠定了进化论的科学基础。恩格斯把达尔文的进化论列为19世纪自然科学的三大发现之一。十四、新陈代谢新陈代谢是生物的基本特征之一。生物体经常不断地从外界取得生存所必需的养料，并使这些养料变成生物本身的物质，同时把体内产生的废物排出体外，这种新物质代替旧物质的过程叫新陈代谢。新陈代谢包括同化作用和异化作用，这两个方面既相互矛盾，又相互联系。异化作用释放能量，同化作用需要能量，同化作用需要的能量正是由异化作用所释放出来的。十五、基因生物体内的每种蛋白质、酶、多肽激素和细胞因子等都有它自身特定的遗传信息，它们被储存于染色体链中。携带某种特定蛋白质完整遗传密码的那个片段称为基因。十六、互联网互联网的发源地是美国。追溯美国互联网的起源，可以从1957年苏联抢先用火箭发射第一个人造地球卫星Spunik一号说起，那时苏联抢在美国前头发射了人造地球卫星，使美国朝野大受刺激，全面检讨国家的科学技术政策和教育，以便奋起直追。当时美国总统艾森豪威尔决定设立一个用来发展科学技术的机构，叫做ARPA(AdvancedResearchProjectsAgency)，就是这个机构后来提供经费设立最早的互联网，它叫做ARPANET。十七、克隆技术1997年2月23日，英国苏格兰罗斯林研究所的科学家宣布，他们的研究小组利用山羊的体细胞成功地“克隆”出一只基因结构与供体完全相同的小羊“多莉（Dolly）”。“多莉”的特别之处在于它的生命的诞生没有精子的参与。研究人员先将一个绵羊卵细胞中的遗传物质吸出去，使其变成空壳，然后从一只6岁的母羊身上取出一个乳腺细胞，将其中的遗传物质注入卵细胞空壳中。这样就得到了一个含有新的遗传物质但却没有受过精的卵细胞。这一经过改造的卵细胞分裂、增殖形成胚胎，再被植入另一只母羊子宫内，随着母羊的成功分娩，“多莉”来到了世界。2003年2月15日世界首只克隆羊“多莉”死亡。第二节高新技术与可持续发展一、 高新技术的含义高新科学技术，也叫高技术、高科技。1983年“高技术”一词被收入美国出版的《韦氏第三版国际词典补充9000个词》中，由此作为一个正式名词固定下来。一般而言，它的含义是动态变化的，是不断发展的一个概念。从地域上看，不同的国家对高技术有不同的理解。被称为韩国“经济起飞、科技发展之父”的崔享博士从经济发展的角度，从第三世界国家发展的角度来认识，把高技术分为三个层次：（1）技术的改进；（2）技术的综合；（3）技术的创新。技术的改进，技术的综合均属于高技术的范畴，更重要的是技术的创新。高新技术就一般而言，实际上指的是当代新兴学科与高技术水平，特别是尖端技术和先导技术，它反映了科学向技术的迅速转化以及科学与技术的高度融合，是生产力发挥巨大作用的重要因素。二、 高新技术的特征高新技术本身具有一些有别于一般科技的独特内容，将高新技术的主要特征概括为“六高”：高智力、高投入、高风险、高效益、高渗透、高竞争。三、 高新技术领域及其标志性技术一般认为，高技术包括六大技术领域，12项标志技术和9个高技术产业。它们之间的关系是：六大高技术领域是信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术，它们将在本世纪获得迅速发展，并通过广泛的实用化和商品化，成为日益强大的高技术产业。以基因工程、蛋白质工程为标志的生物技术将成为21世纪技术的核心；以光电子技术、人工智能为标志的信息技术，将成为21世纪技术的前导；以超导材料、人工定向设计的新材料为标志的新材料技术将成为21世纪技术的支柱；以航天飞机、永久太空站为标志的空间技术将成为21世纪技术的外向延伸；以深海采掘、海水利用为标志的海洋技术将成为21世纪技术的内向拓展。六项高技术领域中的12项标志技术，是已经萌发但还远未成熟的前沿技术。本世纪的传统产业在国民经济中所占比重将缩小，但由于高技术对传统产业的强制性渗透改造了这些传统产业部门，因此这些产业的绝对产量和产值不会萎缩。（一）信息技术领域信息技术是六大高技术的前导。主要指信息的获取、传递、处理等技术。信息技术以电子技术为基础，包括通信技术、自动化技术、微电子技术、光电子技术、光导技术、计算机技术和人工智能技术等。当前信息技术主要表现在：（1） 集成电路。目前世界上1兆位和4兆位的动态随机存储器芯片已得到广泛应用，16兆位的芯片也已产生。此外，光子集成电路和生物集成电路的研制开发也已获得重大进展。（2） 电子计算机。目前世界上计算机的装机台数超过一亿，超巨型计算机速度已超过100亿次。现在的计算机，类似人的左脑进行逻辑思维方面的工作。而形象思维方面的工作则要通过人的右脑完成。为解决形象思维问题，人们正在研制神经计算机和模糊计算机。神经计算机从微观上以自底到顶的方式接近人脑，而模糊计算机则是从宏观上，以从顶到底的方式接近人脑。（3） 软件技术。信息技术主要由两部分技术组成，即计算机硬件技术和计算机软件技术。知识和信息的收集、存储、整理、创新、传播和应用等环节的运行，将以计算机软件技术的开发与利用为前提。软件技术是各类计算机应用程序设计或编辑技术的总称。目前软件技术主要有四大类：根据计算和自身的结构和功能，为计算机设计成编辑指令性语言程序的软件技术；为计算机操作、管理人员或编辑操作、编辑、检索、调试、诊断、维护等程序的软件技术；为满足用户的特殊需求而设计或编辑计算机应用、专项程控、系统管理等程序的软件技术；为各类用户计划或编辑知识信息资料，网上操作和电子读物程序的软件技术。（4） 通信技术。20世纪70年代以来，相继出现了光纤通信、卫星通信、程控数字交换机和综合业务数字网技术。（5） 激光技术。激光器是20世纪与原子能、半导体、计算机齐名的四项重大发明之一。以激光器为基础的激光技术得到了迅速发展，现在已广泛应用于工农业生产、能源动力、通信及信息处理、医疗卫生、军事、文化艺术以及科学技术研究等各个领域，激光技术是正在走向实用化的高技术。（二） 生物技术领域生物技术是以生命科学为基础，利用生物体和工程原理等生产制品的综合性技术，包括基因工程、细胞工程、酶工程、微生物工程四个领域。生物技术是21世纪技术的核心。它有两个标志性技术，基因工程和蛋白质工程。生物技术不仅在农业和医学领域得到广泛的应用，而且对环保、能源技术等都有很强的渗透力。（三） 新材料技术领域新材料主要是指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料更优异性能的一类材料。新材料技术是高新技术的物质基础，包括对超导材料、高温材料、人工合成材料、陶瓷材料、非晶态材料、单晶材料等的开发和利用。它有两个标志：一个是材料设计或分子设计，即根据需要来设计新材料；另一个是超导技术。20世纪90年代新材料技术研究的主要方向是：高功能化，超高性能化，复合化和智能化。（四） 新能源技术领域能源是人类生存和发展的基本保障。现代的新能源技术按照其创新性和是否能够再生或连续使用的性质可划分为新能源技术和可再生能源技术。新能源与可再生能源技术主要包括核能、太阳能、水能、地热能等。核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志，通过对核能、太阳能的开发利用，打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念，开创了能源的新时代。（五） 空间技术领域空间技术即新型高科技航天技术，是探索、开发和利用太空以及地球以外的天体的综合性工程技术，包括对大型运载火箭、巨型卫星、宇宙飞船等空间军事技术的研究与开发。空间技术是21世纪技术的外向延伸，其两个标志是航天飞机和永久太空站。它不仅把高技术用于地球上，还把人类整体生存机构引向了外层空间。世界海洋总面积为36亿平方公里，占地球总面积的70%以上，海洋的平均深度为3800米，蕴藏着极为丰富的资源和能量。海洋技术是21世纪技术的内向拓展，其标志技术是深海挖掘和海水淡化。除这六大高技术领域外，另外介绍一下环保技术和农业新技术。环保技术，主要是对人类赖以生存与发展的自然环境进行监制、控制、治理和保护的各类技术的统称。农业新技术包括：①农业工厂化。农业工厂化是综合运用现代高科技、新设备和管理方法而发展起来的一种全面机械化、自动化的技术（资金）高度密集型生产。它能够在人工创造的环境中进行全过程的连续作业，从而摆脱自然界的制约。②绿色革命。“绿色革命”是20世纪60年代中期在发展中国家兴起的，以采用农作物高产良种为中心的一场新技术革命。其主要内容是大规模地推广矮杆、半矮杆、抗倒伏、产量高、适应性广的小麦和水稻等作物优良品种，并配合灌溉、施肥等技术的改进。这一农业技术革新取得了惊人的成绩，因而被誉为“绿色革命”。国际玉米和小麦改良中心和国际水稻研究所在这一革命中作出了突出贡献。③持续农业。持续农业是20世纪80年代酝酿提出的农业发展新方向。持续农业是一种“不造成环境退化、技术上适当、经济上可行、社会上能接受的”农业。概括地说，它是经济、社会、技术与环境协调发展的农业。我国的持续农业尚处于探索和初步实验阶段。工作主要集中在三个方面：一是加强研究，二是建立实验区，三是扩大国际交流与合作。四、可持续发展可持续发展是人类的基本目标和基本任务。世界环境与发展委员会提出的可持续发展是“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害”的发展。（一） 生态平衡与中国生态环境生态系统的平衡简称生态平衡，是指一定的生态系统发展过程中各种对立因素通过互相制约的转化、补偿、交换等作用，达到一个相对的稳定和平衡的阶段。生态系统具有自动调节能力，但这一能力是有一定的限度的，叫做生态国限，超过了生态国限，自动调节能力就降低甚至丧失，生态系统就遭到破坏。生态平衡是生物世界进行生命活动所遵循的一条客观规律，在对生态系统的利用和改造过程中要严格按规律办事，才能在改造大自然的过程中建立起更完善的生态系统。对我国生态环境的基本评价是：总体在恶化，局部在改善，治理能力远远赶不上破坏速度，生态赤字逐渐扩大。造成我国生态环境不断恶化的原因是多方面的，主要有三大压力：人口压力、工业化压力和市场压力。《中国21世纪议程一一中国21世纪人口环境与发展白皮书》是中国走向21世纪的可持续发展战略框架，是制定中国国民经济和社会发展中长期计划的指导性文件，也是中国政府认真履行1992年联合国环境与发展大会文件的原则立场的实际行动，具有划时代意义01994年8月，国务院第16次常务会议通过了《中国21世纪议程》，成为中国可持续发展的全国纲领性文件。《中国21世纪议程》包含四个层次。第一个层次为“系统”即总体战略系统，社会可持续系统、经济可持续系统以及资源可持续利用和环境系统；第二个层次为章，各