《21世纪100个交叉科学难题》聚焦21世纪交叉科学
难题
●专家观点●难题选萃●背景介绍
编者按：伟大的科学家爱因斯坦说过，提出一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许是一个数学上或实验上的技巧问题。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。
始终关注着世界科学前沿的中国科学工作者，在上世纪90年代末曾提出21世纪的100个科学难题。今年，他们又提出了21世纪100个交叉科学难题。这些难题只是众多科学难题中的一部分，却反映了21世纪科学的整体化发展趋势。这些难题一旦解决，必定促进科学技术产生重大突破，给人类带来巨大利益。
难题的提出，不仅可以激励科学家和广大科技界人士的探索兴趣，而且可以让公众了解当今世界科学发展的态势。
现从最新出版的《21世纪100个交叉科学难题》一书中选择部分内容，介绍给广大读者。
科学问题是科学发现的起点
路甬祥
科学史表明，科学经历了综合、分化、再综合的过程。现代科学则既高度分化又高度综合，而交叉科学又集分化与综合于一体，实现了科学的整体化。
学科交叉点往往就是科学新的生长点、新的科学前沿，这里最有可能产生重大的科学突破，使科学发生革命性的变化。同时，交叉科学是综合性、跨学科的产物，因而有利于解决人类面临的重大复杂科学问题、社会问题和全球性问题。
交叉科学是自然科学、社会科学、人文科学、数学科学和哲学等大门类科学之间发生的外部交叉以及本门类科学内部众多学科之间发生的内部交叉所形成的综合性、系统性的知识体系，因而有利于有效地解决人类社会面临的重大科学问题和社会问题，尤其是全球性的复杂问题。
在社会发展中，人类会遇到诸如人口、食物、能源、生态、环境、健康等问题，这仅靠任何单一门学科或一大门学科都不能有效地解决，而惟有交叉科学最有可能解决。
在中国科学发展中，学科交叉与交叉科学显得相对落后。在较长时期里，自然科学、社会科学、人文科学等之间存在着不可逾越的鸿沟，而科学发展、社会进步、经济发展等却都需要各门类科学、各门学科之间交叉、渗透和融合。
许多科学哲学家都认为，科学问题是科学发现的逻辑起点，一切科学研究、科学知识的增长就是始于问题和终于问题的过程：旧的问题解决了，又引入了新的、更深刻的问题……因此，善于和勇于提出科学问题，用科学批判和理性质疑的科学精神去审视旧的科学问题，充分发挥创新性的想象力去提出新的科学问题，尤其是提出大跨度、综合而复杂的重大交叉科学难题就显得更具有意义了。
学科交叉是创新思想的源泉
周光召
DNA双螺旋结构的发现，是20世纪生物学最重要的成果，开辟了分子生物学的新学科领域。发现DNA双螺旋结构的4位科学家中，沃森毕业于生物学专业，克里克和威尔金斯毕业于物理学专业，而富兰克林则毕业于化学专业，他们具有不同的知识背景，在同一时间都致力于研究遗传基因的分子结构，在又合作又竞争、充满学术交流和争论的环境中，发挥了各自专业的特长，为双螺旋结构的发现做出了各自的贡献。这是科学史上由学科交叉产生的重大科研成果。
从DNA双螺旋结构的发现过程，我们可以得到很多有益的启示。
将一个学科发展成熟的知识、技术和方法应用到另一学科的前沿，能够产生重大的创新成果。学科交叉是创新思想的源泉。
高明的学术领导人，如卡文迪许实验室主任布拉格，善于利用自身积累的知识优势，发现学科交叉的切入点，及时开辟新的发展方向。他领导的集体有宽松的学术环境，支持青年的创意，在完成指定工作之余进行自由选题。
进入新领域的青年科学家必须像沃森和克里克那样，不畏艰险，不怕失败，不怕嘲笑，以坚定不移的努力实现认定的目标。
要敢于争论，更善于合作。沃森和克里克能最后成功，在于他们之间有良好的人际关系，既会顽强地坚持己见，又能灵活地倾听对方意见，在争论中互相尊重，发挥各自的长处，最后服从真理，很快达成一致。
所有这一切都再一次说明，当重大发现的时机已经成熟，在何时何地由何人发现则是由很多因素决定。确定最有发展前途的研究方向，创造适合重大发现的环境条件，识别和支持优秀人才是各级科学研究机构的领导者应当首先关注并加以解决的问题。
地球之外智慧生命有多少
早在50多年前，天文学家就开始了对地外智慧生命的探索。所研究的问题是，在我们银河系上千亿颗星球中，有多少像太阳一样带着环绕的行星？其中有多少行星能孕育出生命？有生命的“太阳系”中又有多少会存在着类似人类的智慧生物？这些智慧生物需要进化多久才能产生具有星际通信能力的技术文明？这些技术文明又能延续多久？
回答这些问题，需要人类几乎全部的知识，如天文学、物理学、化学、气候学、海洋学、地球物理学、生物学、进化论、考古学、人类学和各类社会科学的知识。但是到今天为止，很多的相关问题我们还是很不清楚。
（赵永恒）
网络时代生物学家不落伍
21世纪是生命科学的世纪。信息技术和生物技术将成为未来经济发展的支柱。集这两大技术于一身的生物信息技术，是当前技术革命的热点；正在逐渐形成的生物信息学，是一门崭新的交叉学科。对它们可作如下粗浅理解：以核酸、蛋白质等生物大分子数据为主要研究对象，以数理科学、信息科学和计算机科学为主要手段，以计算机网络为主要研究环境，以计算机软件为主要研究工具，构建各种类型的专用、专门、专业数据库，研究开发面向生物学家的新一代计算机软件，对浩如烟海的原始数据进行存储、管理、注释、加工，使之成为具有明确生物意义的生物信息，并通过对生物信息的查询、搜索、比较、分析，从中获取基因编码、基因调控、核酸和蛋白质结构功能及其相互关系等理性知识。
如果100多年前有人说：“没有数学的科学是不完善的科学”，那么今天我们有理由说：“不使用计算机的生物学家是落伍的生物学家”。
（罗静初）
脑与意识的关系还不清楚
自古以来，意识的本质和起源一直是哲学家们争论不休而科学家们又感到束手无策的问题。现在，大家都知道脑外伤和全身麻醉会导致意识丧失，再没有人怀疑意识是与某些脑结构的活动相关联的，关于意识问题的争论也已经从神圣的哲学殿堂转移到了科学讲台。脑与
意识问题成了神经科学家、心理学家、物理学家、信息科学家、数学家和分子生物学家目光汇聚的焦点。
研究脑与意识的关系，实质是要回答物质如何转变为精神这样一个最根本性的科学命题。这是一项极具挑战性的前沿科学。在今后的100年内，更令人鼓舞的突破必将出现在对脑的认知、注意和思维等意识过程的认识方面。
（李朝义）
全球污染影响生物进化吗
环境污染在全球范围内的扩展，不仅形成很多生物生存的胁迫环境，而且也形成了所有生物进化发展的全新环境。至今人们只对污染引起的短期、急性效应有一点了解，而对污染引起的长期效应，特别是对生物未来的进化前途和发展命运的影响，几乎没有涉猎。对这一问题的深入认识，是20世纪留给人类的一个重要科学难题。
研究污染条件下的生物的适应和进化，需要综合环境化学、地球化学、全球生物性、生态遗传学、种群生物学等多门学科，才能广泛深入地认识这一关系到生物圈稳定发展和生物进化前途的重大科学问题。目前该学科基本上还是处女地，将留给21世纪的生物学家和环境科学家们去努力耕耘。当前所有国家的学者都处在同一起跑线上，我国学者尽快步入，有望在该领域取得一席之地。
（段昌群王宏镔）
攻克艾滋病的希望在哪里
由于全球的努力，我们已经对于艾滋病毒（HIV－1）和艾滋病有了很多认识，但是，至今仍未找到理想的治疗方法和有效的预防方法（如疫苗）。为了攻克艾滋病，迫切需要找到实用、有效的治疗和预防的方法。为此，除了病毒学和免疫学方面的专家外，还应该吸引更多的生物物理学家、组合化学、结构生物学、信息学等方面的年轻专家，突破传统的病毒学、免疫学和药物学的束缚，开辟新的研究思路和建立新的研究手段，来实现人类攻克艾滋病的梦想。
事实证明，基于传统概念的途径都未能奏效，唯有应用全新的技术，才有可能最终控制艾滋病。
（贲昆龙）
量子信息引发深层次思考
20世纪人们将量子理论应用于物质科学和能源科学，开拓出诸如半导体、激光、核技术等重要高新技术，造就了人类文明社会半个世纪的繁荣昌盛。21世纪，一门新兴的交叉
学科——量子信息科学应运而生，它是量子力学与信息科学相互融合的结果。
量子信息科学的诞生，一方面可望形成量子信息技术新产业，另一方面也引发人们对某些更深层次问题的思考：
人们坚信，量子计算机的实现不存在不可逾越的原则困难，量子计算机的诞生只是迟早的事，但鉴于量子计算的固有特性，未来实用的量子计算机应是个什么样子，仍然有待探索。
有人说，人脑是台量子计算机，它具有量子计算的超强信息处理能力。但要证明人脑确实是如同量子计算机那样运作，目前还缺乏可靠的科学依据。
（郭光灿）
分子考古学呼唤复合人才
考古学得以与分子生物学联姻的关键在于古DNA研究技术的出现。但是，自然科学与人文科学由来已久的隔阂也严重阻碍了古DNA这一可以贯通考古学与分子生物学的技术方法的应用与发展，大部分考古学者仍然对古DNA研究相关知识不知不解或知之甚少，因而在考古发掘中，“取器弃骨”的现象仍然不绝如缕。所以有必要使双方相互调适，如分子生物学分析的原理、过程和结果应根据考古学的要求加以调整。当然最好的方法是培养跨学科复合型人才，他们是交叉学科得以深入发展的原动力。
（金力张帆黄颖）
最好的医学是中西医结合
如果你牙疼，西医解释为细菌感染，用杀菌的消炎药治疗；中医却解释为“上火”，用清热的草药治疗。无数次实践证明两种方法都有效，但哪种解释有道理？人们的看法就大相径庭了。
目前，揭开中草药科学原理之谜的条件已经成熟，我们需要进行一系列精心设计的实验，直接观察中药是如何影响细胞质的物理化学性质。实施这种观察有不少技术上的困难，需要中医、西医和化学、物理学家们通力合作才能解决。
但是，当这个谜揭开后，中医的每一点并不一定都可以用西医的理论来理解，反之亦然。中医把人体这个复杂系统作为一个整体来观察和治疗，西医则从微观结构来观察和治疗人体。按照物理学中的说法，这两种观点是互补的，每一种都是对另一种的补充，每一种都没有包含全部真理。因此，最好的医学应该是中西医相结合的医学。
（朱清时）
提倡科学家自由思考
———《21世纪100个交叉科学难题》编者专访
本报记者武卫政
日前，记者采访了《21世纪100个交叉科学难题》主编、中国科学院科技政策局研究员李喜先。
问：1998年您主编了《21世纪100个科学难题》，6年多过去了，请问书中编入的科学难题发挥了什么作用，难题本身的研究有何进展？
答：这本书是经过118位科学家的共同努力，历时两年完成的。书中编入的科学难题以多种形式对国家制定大型的中长期计划起到了推动作用。
其中一部分渗透到中国科学院知识创新工程之中，即作为科学前沿、发展方向，进行了长期布局，如理论生物物理与生物信息学、脑智（brain ＆ mind）科学、粒子宇宙学、量子物理与信息、纳米科技基础、极端条件下的物质结构、超门类交叉科学等重大领域；其中一些分别进入了国家自然科学基金支持的重大领域、重点项目和面上项目中；还有一些进入了国家重大基础研究计划（如“973”计划等）之中。
许多提出难题的科学家正在朝着解决自己提出难题的方向努力：如解决大脑与智力的关系（脑智科学发展的方向）这一极困难的科学难题，现在有了一些进展，已有6篇学术论文在国际高水平杂志SCIENCE等上发表了；其他一些仍在研究之中，都有不同程度的进展。总之，提倡中国科学家能独自提出和解决科学难题的意义是深远的。
问：为什么还要再编一本《21世纪100个交叉科学难题》？
答：当年在《21世纪100个科学难题》出版座谈会上，大家都赞同还要出版续集，后经编委会讨论，将续集定名为《21世纪100个交叉科学难题》。它更强调各类科学，各门学科之间广泛的交叉，以适应21世纪科学发展趋势。特别是提倡中国科学家独自勇于、善于提出和解决交叉科学难题。
问：请您谈谈这本书的特点。
答：本书遴选的100个交叉科学难题是中国科学家提出来的，虽然它们涉及自然科学、社会科学、数学科学乃至哲学等之间的广泛交叉，但也仅是交叉科学难题的一部分。
本书编辑的构思是围绕自然科学4大基本难题（宇宙起源和演化、物质结构、生命起源和演化、智力起源）展开。开头就涉及宇宙学的难题，并与物质的深层结构粒子世界联系起来，形成粒子宇宙学中的交叉学科难题。从宇宙的演化，直到出现生命现象，最后出现人类精神现象和社会现象这种最高级的形式。书的末尾部分大多是涉及生命、脑与智力、社会现象等难题。
问：这本书对稿件有什么要求？
答：编委会采取了自由征稿和定向征稿两种方式，并通过多种渠道发出了1万余份征稿启事。后来，先后返回约200份稿件。这些稿件经编委会初审，明显不满足要求的即退稿。一般每篇稿件要经3位相关科学家评审。争议很大的，反复评审，其中为了一篇争议很大的稿件还专门召开了香山科学会议讨论。一直到出版前，还换了少数几篇。
21世纪100个交叉科学难题
来自: fisher 2012-09-17 23:04:21
21世纪100个交叉科学难题
1 宇宙中正反物质不对称和暗能量
2 宇宙深处的γ射线暴
3 天体物理吸积盘中的反常黏滞
4 天体巨耀斑与引力磁发电机
5 量子引力的探针：黑洞物理
6 极高能宇宙线
7 “冷聚变”争论及其现象与机制的解释
8 夸克物质与奇异星
9 宇宙中的生命
10 日地系统扰动预测
11 磁大气中的天气过程
12 太阳活动如何影响天气气候变化
13 软物质
14 量子力学测量问题与量子信息
15 关于量子信息的若干思考
16 爱因斯坦的相对论与超光速运动
17 时间的开始与终结
18 超旋理论：量子理论和广义相对论的统一
19 电容层析成像的机制和线性逆过程
20 温室气体控制一体化原理
21 多波段有机分子激光限幅
22 极端条件下的固体润滑机制
23 高放废物的安全处置
24 Z箍缩与多级能量放大核聚变
25 自旋电子学
26 孤立系统中的自组织与熵增疑难
27 复杂系统分形（自相似）结构与功能及行为
28 陶瓷材料的脆性
29 广义本构关系与智能新材料和智能结构
30 核素氘氚律
31 分子机器
32 Si基材料中实现受激光发射
33 关于材料中原子相互作用势的反问题
34 纳米颗粒的毒性问题
35 分子马达
36 地磁场高斯分析中的唯一性问题
37 建立“地球系统模拟实验室”
38 二氧化碳利用与太阳能转存
39 大气湍流
40 慢汁辐射——地球动力学的基本内因
41 喀斯特石漠化的成因与防治
42 地球内部物质与能量交换和动力学过程
43 寒武纪大暴发：从有关化石库旋升周期找解答
44 天灾成因与预测
45 地球表层微生物地球化学作用的认知
46 非生物成因天然气
47 能源动力系统与环境协调
48 地球表层大规模水平运动的起因
49 细胞进化论中的难题
50 后基因组时代基因产物的功能确认
51 真核细胞的起源进化如何叩开生物多样性大暴发之门
52 有第三遗传密码吗
53 什么决定着生物体的复杂功能
54 DNA的单分子力学及相关的生物信息学
55 肮病毒致病因子的本质与自由基化学过程
56 作为生命起源标识的分子手性起源
57 生物体的电磁场及其作用
58 生命科学中的若干问题
59 真核生物调控序列启动子的预测
60 中草药科学原理之谜
61 生物在成壤、成矿和元素迁移过程中的生物化学作用
62 对称性破缺和生物节律的起源及统一
63 全球化污染下的生物命运
64 陆生植物的起源
65 蛋白质序列、结构与功能的进化关系及其挑战
66 多视角探讨现代人类的起源和迁移
67 探索决策过程的脑机制
68 大脑压缩态与纠缠态
69 人类大脑信号处理机制
70 脑电图数据动力学：混沌和噪声
71 脑与意识
72 脑的微环路研究
73 大脑高级功能的时空整合
74 人性：自然与社会科学的交叉点
75 灰色的复杂和绿色的交叉
76 艾滋病的难题
77 信号传导——生命的表述语言
78 揭开意识的奥秘——兼谈认知相对论纲领
79 人工智能能否完全替代人类智能
80 大脑活动的动力学问题
81 网络时代的生命科学和生物信息技术
82 机器思维的探讨
83 图灵测试——机器是否有智能
84 诞生在电脑屏幕上的“人工生命”
85 Stewart平台的正运动学问题
86 混合计算
87 连续统假设
88 信息是什么
89 分子考古学
90 面对基因社会学
91 基因治疗的伦理思考
92 治疗性克隆中的伦理难题
93 扬弃悖论命题的方法和标准
94 不可通约性：科学进步与交叉科学悖论
95 历史动态演变的定量规律
96 社会物理学派在交叉科学领域中的学科意义与价值
97 科学与宗教的关系
98 哲理与数理的融合
99 自然科学四大基本问题的交叉与统一
100 自然科学三大理论体系的交叉与统一问题
21世纪100个科学难题1．对深层物质结构的探索黄涛
21世纪100个科学难题2．协调相对论和量子论的困难黄光璧
21世纪100个科学难题3．引力波探测胡恩科
21世纪100个科学难题4．质子自旋“危机”及其实验探索孙祖训21世纪100个科学难题5．力学的世纪难题——湍流周恒21世纪100个科学难题6．金属微粒中的量子尺寸效应和超导电性金铎徐力方
21世纪100个科学难题7．高温超导电性张裕恒
21世纪100个科学难题8．固体的破坏白以龙
21世纪100个科学难题9．宇宙结构的形成与星系的起源马＃
21世纪100个科学难题10．太阳中微子之谜彭秋和
21世纪100个科学难题11．活动星系核的能源和演化周又元
21世纪100个科学难题12．星际分子云和恒星的形成杨戟
21世纪100个科学难题13．宇宙常数问题俞允强
21世纪100个科学难题14．太阳活动的起源汪景琇
21世纪100个科学难题15．磁元的争辩艾国祥邓元勇
21世纪100个科学难题16．黑洞的证认卢炬甫
21世纪100个科学难题17．宇宙论中的暗物质问题何祚麻
21世纪100个科学难题18．地外文明与太空移居卞毓麟
21世纪100个科学难题19．寻找地外理性生命甫仁东
21世纪100个科学难题20．星系演化的途径邹振隆21世纪100个科学难题21．最终解决人类能源问题的课题霍裕平
21世纪100个科学难题22．未来的空间太阳能发电徐建中陈焕倬张世铮21世纪100个科学难题23．太阳风的起源及其加速机制涂传诒21世纪100个科学难题24．日冕加热和太阳风加速胡友秋
21世纪100个科学难题25．表面张力梯度驱动对流胡文瑞
21世纪100个科学难题26．磁层亚暴和磁暴的整体过程刘振兴濮阳荫沈超21世纪100个科学难题27．富勒烯化学顾镇南施祖进21世纪100个科学难题28．单原子识别与分子设计和合成白春礼王琛
21世纪100个科学难题29．室温有机超导体朱道本
21世纪100个科学难题30．催化的高选择性合成王东
21世纪100个科学难题31．原子簇物质孔繁敖
21世纪100个科学难题32．非线性光学聚合物实用化的若干问题叶成21世纪100个科学难题33．分子工程学郭国霖桂琳琳唐有祺21世纪100个科学难题34．分子元件的单原子加工和自组装朱清时
21世纪100个科学难题35．可持续发展对化学的挑战朱清时
21世纪100个科学难题36．地球科学中的非线性和复杂性刘式达
21世纪100个科学难题37．地球构造运动驱动机制的反演王仁21世纪100个科学难题38．人类对全球环境变化影响的预测符淙斌
21世纪100个科学难题39．气候系统动力学黄荣辉
21世纪100个科学难题40．自然控制论曾庆存
21世纪100个科学难题41．地震成因与地球内部流体徐常芳刘若新
21世纪100个科学难题42．地球的自转运动及其与地球各圈层的相互作用叶叔华郑大
伟
21世纪100个科学难题43．现今岩石圈构造解析中的若干难题马宗亚杜品仁21世纪100个科学难题44．生物多样性保护马克平
21世纪100个科学难题45．细胞凋亡赵永同
21世纪100个科学难题46．生物学的理论大综合：遗传、发育和进化的统一王亚辉
21世纪100个科学难题47．分子识别、化学信息学和化学反应智能化问题宋心琦周金
渭周福添
21世纪100个科学难题48．人能否在地球以外长期生存魏金河
21世纪100个科学难题49．脑神经系统动力学裴留庆
21世纪100个科学难题50．生命、人的思维、意识、目的等的物理学基础徐京华21世纪100个科学难题51．探索生命的遗传语言彭守礼
21世纪100个科学难题52．疯牛病—中心法则——Affinsen原理丁达平
21世纪100个科学难题53．分子进化的驱动力与分子进化理论张亚平21世纪100个科学难题54．脑的计算模型能带我们走多远顾凡及21世纪100个科学难题55．如何控制化学反应的方向(反应通道) 朱超鹤21世纪100个科学难题56．未来的认知神经科学能否给意识以新的解释沈政
21世纪100个科学难题57．地球演化的统一理论：“两均论”与“两非论”欧阳自远张
福勤
21世纪100个科学难题58．有机体信息系统的演化在物种生存、适应过程中的作用马原
野
21世纪100个科学难题59．脑的选择性自适应郭爱克
21世纪100个科学难题60．脑与行为的自组织周昌乐
21世纪100个科学难题61．思维与智能的本质冯嘉礼
21世纪100个科学难题62．人脑如何组织其信息存贮黄秉宪
21世纪100个科学难题63．脑与免疫功能范少光
21世纪100个科学难题64．生命起源、细胞的起源和进化研究李靖炎
21世纪100个科学难题65．生命的起源与蛋白质刘次全
21世纪100个科学难题66．RNA与生命起源张静
21世纪100个科学难题67．注意的脑机制吴新年
21世纪100个科学难题68．智力的起源赵南元
21世纪100个科学难题69．细胞如何调控基因组的有序活动郝水
21世纪100个科学难题70．人脑是怎样认知外界视觉世界的寿天德
21世纪100个科学难题71．重力的植物细胞生理学问题刘承宪21世纪100个科学难题72．中心法则的空白——从新生肽到蛋白质王志珍21世纪100个科学难题73．“JUNK”DNA有什么功能陈润生
21世纪100个科学难题74．统一医学李福利
21世纪100个科学难题75．意识和思维动力学李福利
21世纪100个科学难题76．人类疾病与基因方福德
21世纪100个科学难题77．生命起源中的对称性破缺王文清
21世纪100个科学难题78．精神与免疫林文娟
21世纪100个科学难题79．改善老年性认知功能障碍的心理药物学策略管林初
21世纪100个科学难题80．解析全套细胞蛋白质结构与功能，展现生命活动全景王大成21世纪100个科学难题81．心思的神经生物学机理万选才
21世纪100个科学难题82．细胞三维生长和组织培养陶祖莱碉
21世纪100个科学难题83．重返海洋周百成
21世纪100个科学难题84．客观世界的自组织姜璐
21世纪100个科学难题85．全信息理论与高等智能钟义信
21世纪100个科学难题86．关于“意识”问题汪云九
21世纪100个科学难题87．植物光合作用吸、传、转能的分子机理及其调控匡廷云21世纪100个科学难题88．系统科学的困惑苗东升
21世纪100个科学难题89．复杂经济系统的演化分析方福康
21世纪100个科学难题90．路径积分严加安
21世纪100个科学难题91．朗兰兹纲领冯克勤
21世纪100个科学难题92．球堆积问题宗传明
21世纪100个科学难题93．相变的数学理论陈木法
21世纪100个科学难题94．P-NP问题堵丁柱
21世纪100个科学难题95．超级计算理论唐志敏夏培肃
21世纪100个科学难题96．庞加莱猜想及低维拓扑周青
21世纪100个科学难题97．黎曼猜想胡作玄
21世纪100个科学难题98．中华民族及现代人类的起源莫鑫泉
21世纪100个科学难题99．人类基因组研究中的社会学、伦理学和法律问题倪慧芳刘
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21世纪100个科学难题100．物质和精神的关系问题董光璧
中国古代科学家5位 1、张衡（公元78—139 年），字平子，南阳西鄂人（今河南省南阳市石桥镇夏村），张衡观测记录了两千五百颗恒星，创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪，第一架测试地震的仪器——候风地动仪，还制造出了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟等等。张衡共著有科学、哲学、和文学著作三十二篇，其中天文著作有《灵宪》和《灵宪图》等。为了纪念张衡的功绩，人们将月球背面的一环形山命名为“张衡环形山”，将小行星1802命名为“张衡小行星”。郭沫若对张衡的评价是：“如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见，万祀千龄，令人景仰。” 2、沈括（1033－1097），字存中，北宋科学家杭州钱塘人。沈括的科学贡献遍及天文、数学、物理、地质、气象、生物、医学等各领域。梦溪笔谈》全面总结了宋朝以前我国科学技术成就，在世界上享有极高声誉。在数学上，他发明了“隙积术”和“会圆术”，“隙积术”比国外计算高阶等差级数的公式早500 多年，“会圆术”是我国球面三角学的发展奠定了基础。沈括提出的地磁有偏角存在现象，比哥伦布1492年横渡大西洋时“首次”发现磁偏角现象要早400 年。李约瑟教授称沈括是中国整部科学史中最卓越的人物。赞许他的著作《梦溪笔谈》是中国科学史的里程碑。 3、郭守敬（1231——1316）字若思，顺德邢台人。元代天文学家，水利专家。先后制造了简仪、高表、仰仪、正方案等近20种天文仪器，很多仪器其设计的科学性和使用的准确性，在当时世界上也处于领先地位。大大提高了观测精度，对元、明时期天文研究的影响极为深远，郭守敬曾领导开展了全国范围的天文测量郭守敬根据观测的结果，于公元1280年3 月，制订了部准确精密的新历法《授时历》。这部新历法设定一年为365.2425天，比地球绕太阳一周的实际运行时间只差26秒。国际天文学会组织将美国在月球上发现的一座环形山和太阳系国际编号为2012的小行星，均以郭守敬的名字进行了命名。 4、徐光启（1562－1633年）字子先，号玄扈谥文定。上海徐家汇（今属上海市）人，明末著名的科学家，第一个把欧洲先进的科学知识，特别是天文学知识介绍到中国，终生从事研究天文、历法、水利、测量、数学、农学，较早接触并容纳西方文化，有《农政全书入《崇祯历书》和《几何原本》等著译，可谓我国近代科学的先驱者。 5、宋应星（公元1587—约1666年），字长庚，南昌奉新北乡（今宋埠乡）人。中国明朝著名科学家、诗人。着有《天工开物》。《天工开物》共有上、中、下3 卷，分为乃粒（粮食作物耕培）、粹精（谷物加工）、作咸（制盐）、甘嗜（制糖）、膏液（榨油）、乃服（养蚕与纺织）、彰施（染色）、五金、冶铸、锤锻、陶埏（陶瓷）、燔石（煤、石灰、矾石、硫黄、砒石）、杀青（造纸）、丹青（颜料与墨）、舟车、佳兵（兵器）、蘖（酒母、酒）及珠玉18部分，并附有123 幅图画。此书几乎论述了工农业所有部门的技术，反映了我国当时具有世界先进水平的许多生产技术和经验，对研究明代的科学技术和社会生产具有很高的价值，被欧洲学者称为“技术的百科全书”。 现代科学家5位 1、梁思成（1901——1972），广东新会人，梁启超长子。1924年，入美国宾夕法尼亚大学建筑系学习，获建筑硕士、美术学士学位。他代表中国参加了联合国大厦的设计，被普林斯顿大学赠予名誉博士学位。曾任北京市都市计划委员会
21世纪的科学技术 单选题： 1. 在上个世纪的前15年完成了相对论，包括狭义相对论和广义相对论理论。 A ?爱因斯坦 B. 牛顿 C 爱迪生 D.亚里士多德 我的答案：A V 答对 年，德国科学家.伦琴因发现射线，成为第一届诺贝尔物理学奖的获奖者。 D. R 我的答案：B "答对 3. 科学技术创新活动国际化趋势进一步加强，其竞争也更加激烈，竞争的焦点是 （分） A. 人才 B. 知识 C 技术 D 制度 我的答案：A V 答对 4. 是人类经济、社会发展的重要动力源泉。（分） A. 卫生和教育 B. 知识与技术创新 C. 政治和文化 D. 文化和卫生 （分） （分）
多选题: 1.相对论的意义体现在（分）） A. 对于揭示质量和能量的相互转换规律起了革命性的影响 B. 对于揭示时间、空间的心得概念起了革命性的作用 C对于揭示压力和浮力的关系起了重大作用 D?对于揭示压力和压强的关系起了重大的影响 2.,始终是信息科技追求的目标。（分）） A.效率 B.安全性 C可靠性 D.智能化 我的答案：CD X答错 判断题： 1?非极端条件下的生命和生态现象研究将可能揭示生命适应逆境、演化自身能力，并可能为发展抗逆农牧产品和人类健康开辟新的途径。（分） 我的答案：错误V答对 2. 在过去的100年中，人类对于自然界的利用的能力，对自然资源利用的能力大幅度提高。（分） 我的答案：正确V答对 3. 计算机向超高速、超高速集成、并行处理、智能化方向发展，使信息的采集、传输、存储、处理等功能实现更高效的系统集成。（分） 我的答案：正确V答对 4. 一项科学理论的更新往往引发资源的新发现，引发人类科学技术的进步，以及人类日常生活的改变和生产效率的提高。（分） 我的答 案： 正确V答对
21世纪物理学的25个难题 大卫·格罗斯1[①] 编者按：1900年，在巴黎国际数学家代表大会上，德国数学家大卫·希尔伯特（David Hilbert，1864－1943）根据19世纪数学研究成果和发展趋势，提出了新世纪数学家应该致力解决的23个数学问题。希尔伯特的演讲，对20世纪的数学发展，产生了极大的影响。100余年之后的2004年，另一个大卫，因发现量子色动力学中的“渐近自由”现象而荣获2004年诺贝尔物理学奖的美国物理学家大卫·格罗斯教授，同样就未来物理学的发展，提出了25个问题。也许人们会说，在物理学领域提出问题要比数学领域容易得多，因为物理学就像大江大河，而数学则像尼罗河三角洲中纵横交错的河网。但若是反过来想一想，既然物理学界对前沿问题具有更广泛的共识，我们就不难明白，格罗斯教授所提出的问题对未来物理学发展的重要意义。有趣的是，这25个问题中，有1/3落在物理学的边缘地带，其中3个与计算机科学相关，3个与生物学相关，4个与哲学和社会学相关。格罗斯教授的演讲，最初是为美国加州大学卡维利理论物理研究所成立25周年庆典而准备的，该庆典云集了物理学各领域的世界一流学者。此后数月，格罗斯教授先后在欧洲核子中心（CERN）、中国科学院理论物理研究所、浙江大学等地作过内容相近的讲演。这里的译文，系根据格罗斯教授所提供的讲稿译出，中科院理论物理所网站有免费下载的讲演录相（https://www.doczj.com/doc/c416130484.html,/ Video/2005/000.asf），读者也可以参考。 作者简介：大卫·格罗斯（David Gross），美国国家科学院院士，加州大学圣巴巴拉分校（University of California at Santa Barbara）卡维利理论物理研究所（Kavli Institute for Theoretical Physics ）所长。格罗斯教授是量子色动力学的奠基人之一，当代弦理论专家，因发现强相互作用中的渐近自由现象2004年与弗兰克·维尔切克（Frank Wilczek）和戴维·波利策（David Politzer）分享了当年度的诺贝尔物理学奖。 这份讲稿来自于我在2004年10月7日卡维利理论物理研究所（KITP）25周年庆祝会议上所作的演讲。在这次会议中，与会者被邀请提出一些可能引导物理学研究的问题，广泛地说，在未来25年可能引导物理学研究的问题，讲稿中的一部分内容就来自于与会者所提出的问题。 1、宇宙起源 第1个问题关于宇宙的起源。这个问题不仅对于科学而且对于哲学和宗教都是一个永久的问题。现在它是理论物理学和宇宙学亟待解决的问题：“宇宙是如何开始的？” 根据最新的观察，我们知道宇宙正在膨胀。因此，如果我们让时光倒流，宇宙将会收缩。如果我们应用爱因斯坦方程和我们关于粒子物理学的知识，我们可以或多或少对哪儿会出现“初始奇点”做出近似的推断。在“初始奇点”，宇宙收缩成为一种难以置信的高密度和高能量的状态——即通常所称的“大爆炸”。我们不知道在大爆炸点（at the big bang）发生了什么，我们所知的基础物理的所有方法——不仅是广义相对论和标准模型，甚至包括我所知的弦理论——都失灵了。 1[①]作者简介：大卫·格罗斯（David Gross），美国国家科学院院士，加州大学圣巴巴拉分校（University of California at Santa Barbara）卡维利理论物理研究所（Kavli Institute for Theoretical Physics ）所长。格罗斯教授是量子色动力学的奠基人之一，当代弦理论专家，因发现强相互作用中的渐近自由现象2004年与弗兰克·维尔切克（Frank Wilczek）和戴维·波利策（David Politzer）分享了当年度的诺贝尔物理学奖。
小学生身边的科学小常识100题，附答案 1为什么先看见闪电后听到雷声？（光波在空气中的传播速度比声速快） 2中国第一个奥运会冠军是谁？（许海峰） 3眼镜由谁发明的？（罗吉、培根） 4为什么自行车能动？（自行车的轮胎与地面相互摩擦） 5下面的称号各是谁？（诗仙—李白、诗圣—杜甫、诗鬼—李贺山水诗人——孟浩然、田园诗人——陶渊明） 6月亮围绕什么东西转？转一周期多长？（地球）（24小时） 7我国三大平原是哪些？（东北平原、华北平原、长江中下游平原） 8地震在地球上每年多少次？（大约500万次） 9最小最冷的星星是什么？（冥王星） 10地球的厚被是什么？（大气圈） 11飞机上为什么要装黑匣子？（它是用来记载失事时飞机上的各种情况的，帮助人们了解事故的原因的） 12春节有哪些风俗？（扫房、放爆、贴春联、吃年夜饭等）
13什么动物能预测地震？（牛、马、驴、兔、鸡、狗、蛇、鼠、狗、猫、燕子、鹰等） 14什么植物先开花，后长叶？（连翘、迎春花、腊梅、桃树、梨树） 15蜜蜂是怎样造蜂房的？（每一只工蜂的腰部都有一个蜡腺，能分泌出蜡，这种经过嘴巴的咀嚼后变得又软又韧，用它就可以建造蜂房了） 16药瓶为什么是浅色的？（因为浅色能反光，深色的受太阳光一照，吸收光多，药品容易变质） 17谁发明蒸汽机？（瓦特） 18哪种恐龙最硬？（剑龙） 19地球的血是什么？（岩浆） 20地球的骨架是什么？（岩石） 21为什么不要看电焊火花？（内含一种对眼睛有害的紫外线） 22为什么不能关灯看电视？（电视机的屏幕和图象都比较小，在黑暗中看，视力要高度集中和扩展，对电视机屏幕上的光线的强烈反映特别敏感，会使眼睛受到刺激，视力下降） 23中华人民共和国十大元帅是谁？（朱德、彭德怀、贺龙、陈毅、刘伯承、罗荣桓、徐向前、聂荣臻、林彪、叶剑英）
中国古代十大科学家 1、张衡（公元78—139 年），字平子，南阳西鄂人（今河南省南阳市石桥镇夏村），张衡观测记录了两千五百颗恒星，创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪，第一架测试地震的仪器——候风地动仪，还制造出了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟等等。张衡共著有科学、哲学、和文学著作三十二篇，其中天文著作有《灵宪》和《灵宪图》等。为了纪念张衡的功绩，人们将月球背面的一环形山命名为“张衡环形山”，将小行星1802命名为“张衡小行星”。郭沫若对张衡的评价是：“如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见，万祀千龄，令人景仰。” 2、张仲景（公元150 —219 ）名机，东汉南阳郡涅阳人（今河南省邓县穰东镇）张仲景博览群书，广采众方，系统地总结了汉代以前的医学精华，根据自己丰富的医疗实践经验，著《伤寒杂病论》合十六卷，后世医学者称张仲景为" 医圣" ，奉" 伤寒" 、" 金匮" 为医经（唐宋以后将《伤寒杂病论》分为《伤寒论》和《金匮要略》两部书）。中医" 四大经典" ，张仲景一人就完成了两部。他所确立的" 辨证论治"原则，是祖国医学伟大宝库中的灿烂明珠，从而使中华民族的医学独具特色而自立于世界民族之林。张仲景是中华民族悠久文明史上最杰出的科学家之一，他的学说哺育了世代名医，至今依然是" 道经千载更光辉". 3、祖冲之（429 －500 ），字文远，范阳遒（今河北涞水）人。杰出的数学家、天文学家和机械制造家。他在世界数学史上第一次将圆周率（л）值计算到小数点后七位，即3.1415926 到3.1415927 之间。他提出约率22／7 和密率355 ／113 ，这一密率值是世界上最早提出的，比欧洲早一千多年，所以有人主张叫它“祖率”。他编制的《大明历》，第一次将“岁差”引进历法。提出在391年中设置144 个闫月。推算出一回归年的长度为365.24281481日，误差只有50秒左右。为了纪念祖冲之的功绩，人们将月球背面的一环形山命名为“祖冲之环形山”，将小行星1888命名为“祖冲之小行星”。祖桓，祖冲之的儿子，字景烁，生卒年代无可考。 祖冲之的杰出成就主要在数学、天文历法和机械三方面，他研究过《九章算
21世纪的科学技术 1.是李四光先生倡导的理论。（10.0分） A.狭义相对论 B.“陆相成油”理论 C.地质力学 D.原子能理论 我的答案：C√答对 2.是中国经济社会高速发展、国家创新体系建设形成的关键时期。（10.0分） A.22世纪初 B.20世纪初 C.21世纪初 D.19世纪初 我的答案：C√答对 3.在上个世纪的前15年完成了相对论，包括狭义相对论和广义相对论理论。（10.0分） A.爱因斯坦 B.牛顿 C.爱迪生 D.亚里士多德 我的答案：A√答对 4.是人类经济、社会发展的重要动力源泉。（10.0分） A.卫生和教育 B.知识与技术创新 C. 政治和文化 D.文化和卫生 我的答案：B√答对 1.运载工具的现代化带来的变化包括（10.0分）） A.改变了人类活动的时空观 B.拓展了人类活动的范围
C.开启了无污染的绿色交通时代 D.奠定了全球化经济的基础 我的答案：AB×答错（ABD） 2.，始终是信息科技追求的目标。（10.0分）） A.效率 B.安全性 C.可靠性 D.智能化 我的答案：ABCD√答对 1.通信工具的发展，把整个世界连接成为一个整体。（10.0分） 我的答案：正确√答对 2.在物质科学、生命科学、认知科学等的带动下，21世纪，信息技术、生物技术与新材料将成为对人类经济发展与社会进步最有影响力的技术领域。（10.0分） 我的答案：正确√答对 3.计算机向超高速、超高速集成、并行处理、智能化方向发展，使信息的采集、传输、存储、处理等功能实现更高效的系统集成。（10.0分） 我的答案：正确√答对 4.动物基因组图谱项目的成功，标志着人类对自身的了解迈入了一个崭新的阶段，迎来了科学技术的新纪元。（10.0分） 我的答案：错误√答对
难题”之一：P（多项式算法）问题对NP（非多项式算法）问题 难题”之二：霍奇(Hodge)猜想 难题”之三：庞加莱(Poincare)猜想 难题”之四：黎曼(Riemann)假设 难题”之五：杨－米尔斯(Yang-Mills)存在性和质量缺口 难题”之六：纳维叶－斯托克斯(Navier-Stokes)方程的存在性与光滑性 难题”之七：贝赫(Birch)和斯维讷通－戴尔(Swinnerton-Dyer)猜想 难题”之八：几何尺规作图问题 难题”之九：哥德巴赫猜想 难题”之十：四色猜想 美国麻州的克雷（Clay）数学研究所于2000年5月24日在巴黎法兰西学院宣布了一件被媒体炒得火热的大事：对七个“千僖年数学难题”的每一个悬赏一百万美元。以下是这七个难题的简单介绍。 “千僖难题”之一：P（多项式算法）问题对NP（非多项式算法）问题 在一个周六的晚上，你参加了一个盛大的晚会。由于感到局促不安，你想知道这一大厅中是否有你已经认识的人。你的主人向你提议说，你一定认识那位正在甜点盘附近角落的女士罗丝。不费一秒钟，你就能向那里扫视，并且发现你的主人是正确的。然而，如果没有这样的暗示，你就必须环顾整个大厅，一个个地审视每一个人，看是否有你认识的人。生成问题的一个解通常比验证一个给定的解时间花费要多得多。这是这种一般现象的一个例子。与此类似的是，如果某人告诉你，数13，717，421可以写成两个较小的数的乘积，你可能不知道是否应该相信他，但是如果他告诉你它可以因子分解为3607乘上3803，那么你就可以用一个袖珍计算器容易验证这是对的。不管我们编写程序是否灵巧，判定一个答案是可以很快利用内部知识来验证，还是没有这样的提示而需要花费大量时间来求解，被看作逻辑和计算机科学中最突出的问题之一。它是斯蒂文·考克（StephenCook）于1971年陈述的。 “千僖难题”之二：霍奇(Hodge)猜想 二十世纪的数学家们发现了研究复杂对象的形状的强有力的办法。基本想法是问在怎样的程度上，我们可以把给定对象的形状通过把维数不断增加的简单几何营造块粘合在一起来形成。这种技巧是变得如此有用，使得它可以用许多不同的方式来推广；最终导至一些强有力的工具，使数学家在对他们研究中所遇到的形形色色的对象进行分类时取得巨大的进展。不幸的是，在这一推广中，程序的几何出发点变得模糊起来。在某种意义下，必须加上某些没有任何几何解释的部件。霍奇猜想断言，对于所谓射影代数簇这种特别完美的空间类型来说，称作霍奇闭链的部件实际上是称作代数闭链的几何部件的(有理线性)组合。“千僖难题”之三：庞加莱(Poincare)猜想 如果我们伸缩围绕一个苹果表面的橡皮带，那么我们可以既不扯断它，也不让它离开表面，使它慢慢移动收缩为一个点。另一方面，如果我们想象同样的橡皮带以适当的方向被伸缩在一个轮胎面上，那么不扯断橡皮带或者轮胎面，是没有办法把它收缩到一点的。我们说，苹果表面是“单连通的”，而轮胎面不是。大约在一百年以前，庞加莱已经知道，二维球面本质上可由单连通性来刻画，他提出三维球面(四维空间中与原点有单位距离的点的全体)的对应问题。这个问题立即变得无比困难，从那时起，数学家们就在为此奋斗。 “千僖难题”之四：黎曼(Riemann)假设
小学生身边的科学小常识100题 1为什么先看见闪电后听到雷声？（光波在空气中的传播速度比声速快）2中国第一个奥运会冠军是谁？（许海峰） 3眼镜由谁发明的？（罗吉、培根） 4为什么自行车能动？（自行车的轮胎与地面相互摩擦） 5下面的称号各是谁？（诗仙—李白、诗圣—杜甫、诗鬼—李贺山水诗人——孟浩然、田园诗人——陶渊明） 6月亮围绕什么东西转？转一周期多长？（地球）（24小时） 7我国三大平原是哪些？（东北平原、华北平原、长江中下游平原） 8地震在地球上每年多少次？（大约500万次） 9最小最冷的星星是什么？（冥王星） 10地球的厚被是什么？（大气圈） 11飞机上为什么要装黑匣子？（它是用来记载失事时飞机上的各种情况的，帮助人们了解事故的原因的） 12春节有哪些风俗？（扫房、放爆、贴春联、吃年夜饭等） 13什么动物能预测地震？（牛、马、驴、*、兔、鸡、狗、蛇、鼠、狗、猫、燕子、鹰等） 14什么植物先开花，后长叶？（连翘、迎春花、腊梅、桃树、梨树） 15蜜蜂是怎样造蜂房的？（每一只工蜂的腰部都有一个蜡腺，能分泌出蜡，这种经过嘴巴的咀嚼后变得又软又韧，用它就可以建造蜂房了）16药瓶为什么是浅色的？（因为浅色能反光，深色的受太阳光一照，吸收光多，药品容易变质） 17谁发明蒸汽机？（瓦特） 18哪种恐龙最硬？（剑龙） 19地球的血是什么？（岩浆） 20地球的骨架是什么？（岩石） 21为什么不要看电焊火花？（内含一种对眼睛有害的紫外线）
22为什么不能关灯看电视？（电视机的屏幕和图象都比较小，在黑暗中看，视力要高度集中和扩展，对电视机屏幕上的光线的强烈反映特别敏感，会使眼睛受到刺激，视力下降） 23中华人民共和国十大元帅是谁？（朱德、彭德怀、贺龙、陈毅、刘伯承、罗荣桓、徐向前、聂荣臻、林彪、叶剑英） 24按顺序写出我国古代都有什么朝？（夏、商、周、秦、汉、隋、唐、宋、元、明、清） 25为什么兔子不用喝水？（因为兔子的主食青菜里有大量水份，足够身体的需要了，如果肠里的水一多，就会患肠胃炎。但兔子体内缺水时，也是可以喝水的） 26什么是流星？（指太空很小的固体或尘埃闯入地球大气层所产生的光迹）27中国历史上杰出的天文学家是谁？（张衡） 28电池的发明人是谁？（伏特） 29维苏威火山在哪里？（意大利） 30第1个到达月球的两个宇航员是谁？（阿姆斯特郎和奥尔德林） 31泰山在哪个省哪个市？（山东泰山市） 32亚马逊河在哪里？（巴西） 33伊洛瓦底江在哪里？（缅甸） 34界上最宝贵的五大宝石叫什么？（猫眼石、祖母绿、金刚宝石、蓝宝石、红宝石） 35鱼类的祖先叫什么？（文昌鱼） 36世界上最毒的蜘蛛叫什么？（狼蜘） 37世界上会发光的动物叫什么？（电鳐和电鳗） 38巧克力是从哪里来的？（是从可可树上果实里的种子成的） 39为什么叶片里有“筋”（“筋”可以让叶收到阳光，让根部吸收水分给叶）40人有多少块肌肉？（一共有600多块肌肉） 41木头都会浮在水上吗？（不，有一种“钢铁树”不会浮在水上） 42法国的首都是什么？（巴黎） 43英国的首都是什么？答案：伦敦。
关于古代科学家的资料 中国古代十大科学家1、张衡（公元78—139 年），字平子，南阳西鄂人（今河南省南阳市石桥镇夏村），张衡观测记录了两千五百颗恒星，创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪，第一架测试地震的仪器——候风地动仪，还制造出了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟等等。张衡共著有科学、哲学、和文学著作三十二篇，其中天文著作有《灵宪》和《灵宪图》等。为了纪念张衡的功绩，人们将月球背面的一环形山命名为“张衡环形山”，将小行星1802命名为“张衡小行星”。郭沫若对张衡的评价是：“如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见，万祀千龄，令人景仰。” 2、张仲景（公元150 —219 ）名机，东汉南阳郡涅阳人（今河南省邓县穰东镇）张仲景博览群书，广采众方，系统地总结了汉代以前的医学精华，根据自己丰富的医疗实践经验，著《伤寒杂病论》合十六卷，后世医学者称张仲景为" 医圣" ，奉" 伤寒" 、" 金匮" 为医经（唐宋以后将《伤寒杂病论》分为《伤寒论》和《金匮要略》两部书）。中医" 四大经典" ，张仲景一人就完成了两部。他所确立的" 辨证论治"原则，是祖国医学伟大宝库中的灿烂明珠，从而使中华民族的医学独具特色而自立于世界民族之林。张仲景是中华民族悠久文明史上最杰出的科学家之一，他的学说哺育了世代名医，至今依然是" 道经千载更光辉". 3、祖冲之（429 －500 ），字文远，范阳遒（今河北涞水）人。杰出的数学家、天文学家和机械制造家。他在世界数学史上第一次将圆周率（л）值计算到小数点后七位，即3.1415926 到3.1415927 之间。他提出约率22／7 和密率3 55 ／113 ，这一密率值是世界上最早提出的，比欧洲早一千多年，所以有人主张叫它“祖率”。他编制的《大明历》，第一次将“岁差”引进历法。提出在391年中设置1 44 个闫月。推算出一回归年的长度为365.24281481日，误差只有50秒左右。为了纪念祖冲之的功绩，人们将月球背面的一环形山命名为“祖冲之环形山”，将小行星1888
21世纪四大化学难题 到了21世纪，数学界、物理学界和生物学界都相继提出了各自领域的重大难题或奋斗目标。但在化学界，一直没有人明确提出哪些是化学要解决的世纪难题。 近年来，在世界范围内出现了淡化化学的思潮。那么化学界果真提不出重大难题吗？有人对这一问题，提出21世纪的四大化学难题供大家一起探讨。如何建立精确有效而又普遍适用的化学反应的含时多体量子理论和统计理论？ 化学是研究化学变化的科学，所以化学反应理论和定律是化学的第一根本规律。应该说，目前的一些理论方法对描述复杂化学体系还有困难。因此，建立严格彻底的微观化学反应理论，既要从初始原理出发，又要巧妙地采取近似方法，使之能解决实际问题，包括决定某两个或几个分子之间能否发生化学反应？能否生成预期的分子？需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应？如何在理论指导下控制化学反应？ 如何计算化学反应的速率？如何确定化学反应的途径等，是21世纪化学应该解决的第一个难题。对于这一世纪难题，应予首先研究的课题有：(1)充分了解若干个重要的典型的化学反应的机理，以便设计最好的催化剂，实现在最温和的条件进行反应，控制反应的方向和手性，发现新的反应类型，新的反应试剂。 (2)在搞清楚光合作用和生物固氮机理的基础上，设计催化剂和反应途径，以便打断CO2, N2等稳定分子中的惰性化学键。(3)研究其它各种酶催化反应的机理。酶对化学反应的加速可达100亿倍，专一性达100%。如何模拟天然酶，制造人工催化剂，是化学家面临的重大难题。(4)充分了解分子的电子、振动、转动能级，用特定频率的光脉冲来打断选定的化学键——选键化学的理论和实验技术。 如何确立结构和性能的定量关系？这里“结构”和“性能”是广义的，前者包含构型、构象、手性、粒度、形状和形貌等，后者包含物理、化学和功能性质以及生物和生理活性等。这是21世纪化学的第二个重大理论难题。要优先研究的课题有：(1)分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规律。(2)超分子结构的类型，生成和调控的规律。(3)给体-受体作用原理。(4)进一步完善原子价和化学键理论，特别是无机化学中的共价问题。(5)生物大分子的一级结构如何决定高级结构？高级结构又如何决定生物和生理活性？(6)分子自由基的稳定性和结构的关系。(7)掺杂晶体的结构和性能的关系。(8)各种维数的空腔结构和复杂分子体系的构筑原理和规律。(9)如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料？(10)如何使宏观材料达到微观化学键的强度？例如“金属胡须”的抗拉强度比通常的金属丝大一个量级，但还远未达到金属-金属键的强度，所以增加金属材料强度的潜力是很大的。以上各方面是化学的第二根本问题，其迫切性可能比第一问题更大，因为它是解决分子设计和实用问题的关键。 如何揭示生命现象的化学机理？充分认识和彻底了解人类和生物的生命运动的化学机理，无疑是21世纪化学亟待解决的重大难题之一。例如：(1)研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，这是药物设计的基础。(2)化学遗传学为哈佛大学化学教授Schreiber所创建。他的小组合成某些小分子，使之与蛋白质结合，并改变蛋白质的功能，例如使某些蛋白酶的功能关闭。这些方法使得研究者们不通过改变产生某一蛋白质的基因密码就可以研究它们的功能，为开创化学蛋白质组学，化学基因组学(与生物学家以改变基因密码来研究的方法不
2017全民科学素质普及知识竞赛试题100题2017全民科学素质普及知识竞赛试题100题 1.《中华人民共和国科学技术普及法》于第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过。 A.2002年6月29日 B.2001年6月30日 C.2002年6月19日 D.2003年6月29日 2.全民科学素质行动计划纲要实施方案中的五大重点人群为。 A.教师、领导干部和公务员、城镇劳动者、农民、社区居民 B.未成年人、领导干部和公务员、城镇劳动者、农民、社区居民
C.自由择业者、领导干部和公务员、城镇劳动者、农民、社区居民 D.未成年人、新居民、城镇劳动者、农民、社区居民 3.在《科普法》中被称为科普主要社会力量的是组织。 A.科协 B.科技局 C.农技协 D.教育局 4.公民具备基本科学素质一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立，崇尚科学精神，并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。 A.马克思主义世界观
B.共产主义信念 C.科学思想 D.科学理想 5.公民科学素质建设是坚持走中国特色的自主创新道路，建设创新型国家的一项基础性社会工程，是政府引导实施、的社会行动。 A.群众团体参与 B.科协参与 C.科技部门参与 D.全民广泛参与 6.全民科学素质行动计划旨在全面推动我国公民科学素质建设，通过发展、传播与普及，尽快使全民科学素质在整体上有大幅度的提高，实现到本世纪中叶我国成年公民具备基本科学素质的长远目标。
A.经济 B.国民教育 C.继续教育 D.科学技术教育 7.《全民科学素质行动计划纲要》提出了全民科学素质行动计划在“十一五”期间的主要目标、任务与措施和到年的阶段性目标。 A.2049 B.2020 C.2050 D.2060 8.《全民科学素质行动计划纲要》的指导方针是以邓
钱学森 1911年12月11日生，浙江杭州人，1959年8月加入中国共产党，博士学位。 1929年至1934年在上海交通大学机械工程系学习，毕业后报考清华大学留美公费生， 录取后在杭州笕桥飞机场实习。1935年至1939年在美国麻省理工学院航空工程系学 习，获硕士学位。1936年至1939年在美国加州理工学院航空与数学系学习，获博士 学位。1939年至1943年任美国加州理工学院航空系研究员。1943年至1945年任美 国加州理工学院航空系助理教授（其间：1940年至1945年为四川成都航空研究所通 信研究员）。1945年至1946年任美国加州理工学院航空系副教授。1946年至1949 年任美国麻省理工学院航空系副教授、空气动力学教授。1949年至1955年任美国加 州理工学院喷气推进中心主任、教授。 钱三强 钱三强，原名钱秉穹，1913年出生于浙江绍兴，父亲钱玄同是中国近代著名的语言文字学家。他少年时代即随父在北京生活，曾就读于蔡元培任校长的孔德中学，16岁便考入北京大学预科，1932年，又考入清华大学物理系。1936年，钱三强毕业后，担任了北平研究院物理研究所严济慈所长的助理。翌年，他通过公费留学考试，在卢沟桥的炮声响起之际，以报国之志赴欧洲，进入巴黎大学居里试验室做研究生，导师是居里的女儿、诺贝尔奖获得者伊莱娜·居里及其丈夫约里奥·居里。1940年，钱三强取得了法国国家博士学位，又继续跟随第二代居里夫妇当助手。1946年，他与同一学科的才女何泽慧结婚。夫妻二人在研究铀核三裂变中取得了突破性成果，被导师约里奥向世界科学界推荐。不少西方国家的报纸刊物刊登了此事，并称赞“中国的居里夫妇发现了原子核新分裂法”。同年，法国科学院还向钱三强颁发了物理学奖。
21世纪的科学技术（2020） 卷1 1.“把科学首先看成是历史的有力的杠杆，看成是最高意义上的革命力量”，这个观点的提出者是（10.0分） A.马克思 B.恩格斯 C.列宁 D.毛泽东 2.1901年，德国科学家W.C.伦琴因发现射线，成为第一届诺贝尔物理学奖的获奖者。（10.0分） A.Y B.X C.Z D. R 3.上个世纪下半叶在材料方面最重大的成就是（10.0分） A.钨材料的利用 B.铝材料的利用 C.铁材料的利用 D.硅材料的利用 4.维格纳提出了。（10.0分） A.宇宙大爆炸理论
B.大陆板块漂移学说 C.海底扩张学说 D.板块构造理论 1.中国致力于建设国家创新体系，包括（10.0分）） A.知识创新 B.技术创新 C.体制创新 D.政治创新 2.干细胞生物技术的进展将为带来革命性进展。（10.0分）） A.医学上的器官移植、人类生育与脏器的再生 B.工业上的流程再造、技术更新 C.农业上的优良家畜育种、繁殖 D.商业上的利益增收机制、产业模式 1.通信工具的发展，把整个世界连接成为一个整体。（10.0分） 2.非极端条件下的生命和生态现象研究将可能揭示生命适应逆境、演化自身能力，并可能为发展抗逆农牧产品和人类健康开辟新的途径。（10.0分） 3.在物质科学、生命科学、认知科学等的带动下，21世纪，信息技术、生物技术与新材料将成为对人类经济发展与社会进步最有影响力的技术领域。（10.0分）
4.X射线的发现，揭开了20世纪物理革命的序幕。（10.0分） 卷2 1.维格纳提出了。（10.0分） A.宇宙大爆炸理论 B.大陆板块漂移学说 C.海底扩张学说 D.板块构造理论 2.上个世纪下半叶在材料方面最重大的成就是（10.0分） A.钨材料的利用 B.铝材料的利用 C.铁材料的利用 D.硅材料的利用 3.2001年2月，美、日、法、德、英、中六国科学家联合公布了（10.0分） A.体细胞的克隆过程 B.人类基因组图谱及分析结果 C.干细胞生物技术的应用 D.人体基因芯片
科普知识竞赛100题 题库
浙江教育出版社浙江省科技馆 科学知识竞赛100题 学校：班级：姓名：学号：联系电话：邮编： 1.地球的寿命约为（ B ） A.200～300亿年 B. 100～120亿年 C. 50～100亿年 D. 300～500亿年 2.通过英国格林尼治天文台的是（ A ） A．0o经线 B. 0o纬线 C. 东经50o D. 西经50 o 3.人们将地幔与地核的分界面称为（ D ） A.莫霍面 B.上地幔 C.下地幔 D.古登堡面 4.与西湖齐名，堪称“杭州之肺”的是（ C） A.雷峰塔 B.龙井 C.西溪湿地 D.梅家坞 5.提出“日心说”的科学家是（A ） A.哥白尼 B.伽利略 C.爱因斯坦 D.牛顿 6.海洋的面积约占地球表面积的（ D） A.69% B.21% C. 31% D. 71% 7.世界上最古老的岩石大约有（ D ） A.40亿岁 B.38亿岁 C.20亿岁 D.43亿岁 8.下列物品中，不是利用黏土制成的是（D ） A.唐三彩 B.“泥人张”彩塑 C. 黑陶 D. 翡翠 9.世界上最坚硬的矿物是（D ）
A．石英 B.花岗石 C. 大理石 D.金刚石 10. 琥珀是大自然的杰作，主要形成于（ B ） A.三叠纪 B.白垩纪或第三纪 C. 第四纪 D.侏罗纪 11.下列不属于全球主要的地震带的是（ D ） A.环太平洋地震带 B.地中海-喜马拉雅地震带 C.海岭地震带 D.大西洋地震带 12. 本世纪伤亡人数最多的一次海啸发生于（ B ） A.1960年，智利 B.2004年，印度尼西亚 C.2011年，日本 D.1908年，意大利 13. 堪称“大自然的鬼斧神工之作”的恩戈罗恩戈罗火山口位于（ D ） A.埃及 B.美国 C.日本 D.坦桑尼亚 14.当北京处于夏季时，澳大利亚处于（ D ） A.春季 B.夏季 C. 秋季 D.冬季 15.闻名世界的“郑和下西洋”，发生于（ A ） A.明朝 B.清朝 C.元朝 D.宋朝 16.如果傍晚出现火烧云，那么第二天的天气（A ） A.晴朗 B.阴雨 C. 下雪 D.落冰雹 17.人们真正发现科学的人工降雨方法，是在（ D ） A.1945年 B.1946年 C.1947年 D.1948年 18.雪是一种结晶体，它的形状呈（ D ） A.正五边形 B.正十二边形 C.八边形 D.正六角形 19.历史上最猛烈的闪电发生于（ C ）
《中国科学家的小故事》 中国科学家的小故事（一）： 袁隆平，经过6年多的时间跑遍了大半个中国最后在海南岛找到了雄性不育植株。然后 又因为十年动乱差点断送了他的全部实验成果，幸好他的助手帮他藏了4钵稻苗，还能够进 行研究，最后研究出了杂交水稻。 中国科学家的小故事（二）： 国家最高科学技术奖获得者吴文俊 如果不是亲眼所见，你也许无法想象眼前这位鹤发童颜、乐观开朗的老先生，就是年逾8 旬的著名数学家：步履矫健，连小伙子有时都赶不上；思维敏捷，稍不留神就跟不上他的思绪。 2001年2月19日，82岁的吴文俊从国家主席江泽民手中接过国家最高科学技术奖证书，这位平时十分低调的科学家顷刻间成为举世瞩目的新闻人物。 中国科学家的小故事（三）： 中国核物理学家王淦昌早年为了支持抗日战争，把日本侵略者早日赶出去，他就将自己家 中积蓄的白银、首饰全都献给了祖国。1961年，当国内出现了严重的自然灾害，钱财十分短 缺时，身在苏联的王淦昌就将自己省吃俭用节约下来的十四万卢布（约合人民币2至3万元）交给中国驻苏大使馆转赠给祖国和人民。1982年，王淦昌又将自己荣获国家自然科学一等奖 的奖金三千元全部都捐赠给了小学。 中国科学家的小故事（四）： 著名地质学家李四光早年在英国伯明翰大学苦读六年，取得了地质学硕士学位。他的老师 鲍尔敦教授劝他留下深造，获得博士学位后再回国。李四光谢绝了老师的好意，他回答说：不，我想把我学到的知识，尽快贡献给我的祖国。1920年回国工作，直到1937年抗日战争爆发 为止。之后，一度出国，在国外仍坚持地质学的研究工作。到1950年，他放下国外优厚条件，在新中国百废待兴之际，毅然从英国绕道回国，作为新中国的地质部长为我国石油事业立下卓 越功勋。 中国科学家的小故事（五）： 著名数学家华罗庚在1946年应聘到美国讲学，很受学术界器重。当时，美国的伊利诺大 学以一万美元的年薪，与他订立了终身教授的聘约。华罗庚的生活一下子舒适起来了，不仅仅 有了小洋楼，大学方面还特地给他配备了四名助手和一名打字员。新中国成立后，一些人总以 为华罗庚在美国已功成名就，生活优裕，是不会回来的了。然而，物质、金钱、地位并没有能 羁绊住他的爱国之心。1950年2月，华罗庚毅然放下了在美国阔教授的待遇，冲破重重封锁 回到祖国。途经香港时，他写了一封《告留美同学的公开信》，抒发了他献身祖国的热情。他 满腔热忱地呼吁：为了国家民族，我们应当回去！锦城虽乐，不如回故乡；梁园虽好，非久留 之地。 中国科学家的小故事（六）：
科学与技术复习试题 一、选择题（每题2分，共10分） 1．自然界中一切物体的相互作用，都可能归结为四种基本的相 互作用，即引力、弹力、电磁力和(C)相互作用。A．地磁力B．分子力C强力D．结合力 2．基因是含特定遗传信息的核苷酸序列，是(D)的最小功能单位。 A ．细胞 B ．蛋白质 C ．氨基酸 D ．遗传物质 3.1996年，世界上第一只克隆羊——多利面世，这 是世界上首次利用(A)技术而培养出的克隆动物。 A. 细胞核移植 B ．细胞融合C．细胞培养 D ．细胞膜嫁 接 4．由无数恒星和星际物质构成的巨大集合体称为(A) 。 A．星系 B ．星空 C ．星云 D ．星际 5．光纤通信利用光纤来传送(C)，它是20世纪70年代发展起来的一种新的通信方式。 A．电 B ．声 C ．光 D ．机械 二、填空题（每空2分，共10分） 6．科学是技术发展的__理论__基础，技术是科学发展的手段， 他们相互依存、相互渗透、相互转化。 7 ．我国863计划中，被评选列入该纲要的8个技术群是生物技 术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能 源技术、新材料技术和海洋技术。 8 ．新技术革命的兴起是以__信息技术为先导的。 9．板块构造说的理论是在__大陆漂移学说、海底扩张 学说的基础上发展起的。 10.1987年，世界环境与发展委员会发布了一份 题为《我们共同的未来》的报告，首次提出了“可持续 发展”的概念。 三、名词解释（每题5分，共20分） 11．核能是在原子核变化过程中，从变化前后原子核质量亏损的质量 差转化来的能量。 12. 纳米材料就是用特殊的方法将材料颗粒加工到纳米级（lo-g 米），再用这种超细微粒子制造的材料。 13. 地球外部圈层结构指地球外部离地表平均800千米以内的圈 层，包括大气圈、水圈和生物圈。 14 ．物质生产力一（劳动者十劳动资料十劳动对象十管理 +??） 高科技。四、简答题（每题15分．共30分） 15．简述科学认识发展的动因。 (1)科学认识发展的外部动因（8分） 恩格斯曾经指出：“经济上的需要曾经是，而且越来 越是对自然界的认识进展的主要动力”。 一般地说，在19世纪中叶以前，科学是落后于生产和技术的， 它的发展是在生产需要的推动下进行的。而从19世纪下半叶以后，科学理论研究不仅走在技术和生产的前面，还为技术和生产的发展开辟了各种可能的途径。进入二十世纪以后，现代科学产生了空前的先行作用，科学变成了超越一般技术进步的因素。 (2)科学认识发展的内部动因（7分） 科学作为系统化的理论知识体系，有其自身的矛盾运 动和继承积累关系。科学发展的内部矛盾运动是它的内部动力。它表现为：1)新事实和1日理论的矛盾。2)各种不同观点、假说和理论的矛盾。 16．简述新材料发展的方向。 随着社会的进步，人类总是不断地对材料提出新的要求。当今新材料的发展有以下几点： (1)结构与功能相结合。即新材料应是结构和功能 上较为完美的结合。（3分） (2)智能型材料的开发。所谓智能型是要求材料本身具 有一定的 模仿生命体系的作用，既具有敏感又有驱动的双重的功能。（3 分） (3)少污染或不污染环境。新材料在开发和使用过 程中，甚至废弃后，应尽可能少地对环境产生污染。 （3分） 18世纪中叶产 生
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浙江教育出版社浙江省科技馆 科学知识竞赛100题 学校：_________ 班级：_____________ 姓名: 学号：I 联系电话：_________ 邮编: 1.地球的寿命约为（B ） A. 200?300亿年 B. 100 ?120亿年 C. 50?100亿年 D. 300 ?500亿年 2.通过英国格林尼治天文台的是（A ） A. 0o经线 B. 0 0纬线 C.东经50°D西经50 3.人们将地幔与地核的分界面称为（D ） A.莫霍面 B.上地幔 C.下地幔D古登堡面 4.与西湖齐名，堪称“杭州之 的是（C) 肺” A.雷峰塔 B.龙井 C.西溪湿地D梅家坞 5.提出“日心说”的科学家是（ A ) A.哥白尼 B.伽利略 C.爱因斯坦D 牛顿 . 6.海洋的面积约占地球表面积的(D) A. 69% B.21% C. 31% D. 71% 7.世界上最古老的岩石大约有（D ） A.40亿岁 B.38亿岁 C.20 亿岁 D.43 亿岁 8.下列物品中，不是利用黏土制成的是（D ） A.唐三彩 B. “泥人张”彩塑 C.黑陶 D. 翡翠 9.世界上最坚硬的矿物是（D ） A.石英 B.花岗石 C.大理石 D.金刚石 10.琥珀是大自然的杰作，主要形成于（B ） A.三叠纪 B.白垩纪或第三纪 C. 第四纪 D.侏罗纪
11.下列不属于全球主要的地震带的是（D ） A.环太平洋地震带 B. 地中海-喜马拉雅地震带
C.海岭地震带 D.大西洋地震带 12. 本世纪伤亡人数最多的一次海啸发生于（B ） A. 1960年，智利 B. 2004年，印度尼西亚 C. 2011年，日本 D. 1908年，意大利 13. 堪称“大自然的鬼斧神工之作”的恩戈罗恩戈罗火山口位于（D ） 14. 当北京处于夏季时，澳大利亚处于（D 15. 庫名世界的“郑和下西洋”，发生于（A 17.人们真正发现科学的人工降雨方法，是在 A. 1945 年 B. 1946 年 C. 1947 年 18?雪是一种结晶体，它的形状呈 19?历史上最猛烈的闪电发生于（ 20. 发现彩虹形成原理的科学家是 21. 世界上最大的沙漠是（B ） A.塔克拉玛干沙漠 B.撒哈拉沙漠 22?被称为“圣女”的气候异常变化现象称为（B A.厄尔尼诺 B.拉尼娜 C.厄尔尼娜 D.拉尼诺 23. 世界气象日为每年的（C ） A. 4月12日 B. 6月5日 C. 3月23日 D. 5月8日 24. 世界上面积最大、人口最多的一个洲是（D ） A.非洲 B.北美洲 C.欧洲 D.亚洲 A.埃及 B ?美国 C ?日本 D.坦桑尼亚 A.春季 B. 夏季 C. 秋季 D. 冬季 A ?明朝 B. 清朝 C. 元朝 D.宋朝 16?如果傍晚出现火烧云，那么第二天的天气 (A ) A ?晴朗 B.阴雨 C.下雪 D-落冰雹 D. 1948 年 A.正五边形 B.正十二边形 C.八边形 D.正六角形 A.坦桑尼亚 B.埃及 C.津巴布韦 D.南非 A.笛卡儿 B.伽利略 C.哥白尼 D.牛顿 C.辛普森沙漠 D. 纳米布沙漠