现代科学技术的发展现状及展望(课堂PPT)

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现代科学技术发展的现状及展望
2. 20世纪科学技术的几项重大成就
• 2.1 一种技术: 计算机技术 • 2.2 两个理论: 相对论与量子论 • 2.3 三项突破: 核能利用，空间科学，基因序列 • 2.4 四个模型: （1）夸克模型，
（2）宇宙大爆炸模型， （3）地球板块模型， （4）核糖核酸双螺旋结构模型
）。
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现代科学技术发展的现状及展望
图3 国际空间站（左），苏联宇航员加加林（右上）美国宇航员阿姆斯特朗 登月（右下）
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2.4 四个模型 现代科学技术发展的现状及展望
1 夸克模型 2 宇宙大爆炸模型
• 夸克是物质构成的最小 微粒。
美籍华人诺贝尔奖金获得者丁肇中教 授发现J 粒子（第4种夸克）
• 宇宙大爆炸模型认为宇 宙是在百亿年前（160亿年前
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2. 空间科学 3. 基因序列
• 空间科学：
• 1957年苏联将第一颗人造卫星送上天空，1961 年将载人人造卫星送上天（图4）（我国已是载人航 天的第三大国） 。
• 基因序列：
• 2000年6月26日 国际人类基因工作组计划联合 研究小组公布了人类基因工作草图，这标志着 人类解读自身 “生命之书” 的路上迈出了的 一步（人类基因由31.647亿个万碱基对组成, 共有3万至3.5万个基因
新材料产业、生物工程产业 • 3.5 五个基础学科: 生命科学、物质科学、
宇宙科学、数学、思维科学
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3.1 纳米技术
• 什么叫纳米?
1 m = 10 9 nm ; 原子的大小约为10纳米
• 物质在纳米级的情况下物理性质会发生很大的 变化（碳纳米管的强度比钢还要强，1997年获诺贝 尔化学奖）。
• 信息产业仍是21世纪全球经济中规模最宏大,最具有 活力的产业。
• 信息技术的主要发展方向是：
微电子器件；尺寸愈来愈小，容量愈来愈大。生物芯片。 计算机技术： 硬件（速度与储存量）；
软件（将具有人脑的功能）。
• 新概念计算机--DNA计算机正在研制过程中。
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信息产业（续）
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2 新材料产业
• 先进材料是发展高技术产业的物质基础。
建筑材料、金属材料、化工材料、衣着用材料等。
• 21世纪材料科学技术将向功能化，复合化，智能 化， 微型化的方向发展。
• 纳米技术的出现，给新材料产业开辟了一个新的 宽广的空间。
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现代科学技术发展的现状及展望
2.2 两个理论：相对论与量子论
• 爱因斯坦相对论对宇宙空间发生的一些物理现象有了正确的解释（但还有 些要观点要通过实践加以证明）。
能量公式：E = m c 2 ;物体最大速度不会大于光速; 老子按光度完成宇宙旅行后返回地球，他比小子还要年轻。
• 20世纪的另一重大理论成果是防大学 量子论（ 1900年普朗克发表了量 子论，1925年海森堡提出了量子力学），它的影响涉及到材料学、原子 结构理论、核能的利用和信息技术等方面 （诺贝尔奖金获得者杨振宁教授 曾对此给以很高评价）。
第一部分 以高新技术改造人用疫苗 第二部分 以高新技术改造兽用生物制品产业
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4 制造产业（包括汽车产业）
• 制造业是一切产业的基础,制造产业发展的 基本出路是与信息技术密切结合。
• 制造产业发展的趋势是：
1) 微型化或大型化
2）柔性化或专用化
3) 高速化和高效化
4) 精密化
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制造产业（包括汽车产业）（续）
爬壁机器人 管道机器人 水下机器人 航天机器人 足球机器人 玩具机器人
图6 6000米自治水下机器人
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制造产业（包括汽车产业）（续）
1 数控系统与数控机床 2 激光加工和测量技术与装置 3 计算机辅助技术、系统及集成 4 工业自动化系统 5 网络化制造工程 6 汽车电子控制零部件 7 智能化交通系统 8 现代农业装备 9 数字化医学影像设备
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3 生物工程产业
• 生物工程产业的比重将会在21世纪达到20%，达到甚至超过 信息产业
• 基因工程：基因工程在农业中的应用，转基因。转基因大豆和玉米等
全新的医疗技术——基因疗法。由于基因缺陷引发的 各种疾病可以 采用基因疗法，如聋、哑和各种器官疾病。
• 克隆技术：各种动物的克隆（牛、猪、羊等），人体器官的克隆。 • 基因工程与克隆技术的研究与应用，将大大延长人类的寿
5）集成化
6）模块化
7）综合化
8）自动化
9）智能化
10）数字化
11）网络化
12）绿色化
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制造产业（包括汽车产业）（续）
机器人:有一定智能化程度的机器
工业机器人：焊接机器人，喷涂机器人，装配机器人 运输机器人等。
为家庭生活服务的机器人 有感情和有智慧的机器人 医疗机器人 搜集情报的机器人 战争机器人
）核子爆炸而形成的。
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图3 宇宙大爆炸模型
现代科学技术发展的现状及展望
3 地球板块模型
地球板块模型的提 出，为地震的发生 及陆地的形成作出 了正确的解释。
1. 地震的产生（1976年唐
山大地震，24万同胞死于废 墟之中）
2. 陆地的形成（有6大洲，
非洲与南美洲很早以前连在 一起）
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图4 地球板块模型
多。 • 我国近几年一直在扩大高校的招生名额。
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1 一般情况（续） 现代科学技术发展的现状及展望
1.3 4次重大的产业革命
• 第一次产业革命是以蒸汽机的发明为代表。 （1781年，瓦特） • 第二次产业革命是以电力的发现为代表。 （1879年，爱迪生） • 第三次产业革命是以原子能的发现为代表。 （ 1945年美国在日本
现代科学技术发展的现状及展望
现代科学技术的近期发展及展望
• 1 一般情况 • 2 20世纪科学技术的几项重大成就 • 3 21世纪科学技术发展的趋向 • 4 我们面临的机遇与挑战
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1 一般情况
1.1 现代科学技术取得突飞猛进的发展
• 20世纪后30年, 人类所取得的成果比过去2000年 的成果还多 (主要是近50年) 。
命。（美国的长寿研究所科学家文森特，见帕帕的研究表明，今后10－20年
内人类的平均寿命达到95 岁，到2020－2050年可达到110－130岁）
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现代科学技术发展的现状及展望
生物工程产业（续）
1 转基因农作物 2 功能性蛋白类饲料添加剂 3 基因药物 4 生物芯片 5 以高新技术改造传统生物工程产业
广岛扔下了第一颗原子弹, 此后便转向和平利用，1951年美国建成了第 一座核电站 ）
• 第四次产业革命是以高新技术为代表, 以信息技术及生物技术的 发展为标志 。 （20世纪后半期）
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1 概况（续） 现代科学技术发展的现状及展望
1.4 世界科技中心在不断转移
• 早在7-12世纪以前，我国科学技术的发展经久不衰。 • 1540-1610年转至意大利。 • 1660-1730年转至英国。 • 1770-1830年转到法国。 • 1810-1920年转到德国。 • 1920-现在转移到美国 。 • 21世纪中叶可能又转移到东方, 即中国和日本 。
• 纳米技术的应用成果及前景。
美国前总统克林顿的三项许诺：
1 纳米材料
2 纳米芯片
3 纳米医学
美国研制出分子大小的纳米马达。 正在研制“纳米炸弹” 。
纳米医学将能把人的寿命延长下去。
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3.2 两大问题：资源问题、环境问题
• 人类只有一个地球。
在宇宙中直到现在还没有发现像地球这样，既有水和空气，又有这么适宜 的气温； 既有花草树木，又有人类的星球（国为我们有太阳） 。地球是 一个得天独厚的星球。（这决不是上帝创造的吗。）
• 地球上的资源是有限的，资源在不断减少。 • 人类生活的环境已在不断恶化，情况相当严重。 • 我国已提出了可持续发展的战略。世界各国都开始十
分重视保护绿色世界。
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现代科学技术发展的现状及展望
3.3 三个领域：陆地、海洋和宇宙空间
• 陆地是人类获得最早开发的领域。
地球内部还没有得到开发。
• 目前海洋和宇宙空间还没有获得很好的开发。
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4 DNA双螺旋结构模型
• DNA 双螺旋结构模型 的提出，对研究细胞 核及基因的结构、组 成和功能，都起到十 分重要的作用。
图5 核糖核酸双螺旋结构模型
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现代科学技术发展的现状及展望
3 21世纪科学技术发展的趋向
• 3.1 一个升起: 纳米技术 • 3.2 两个问题: 资源问题、环境问题 • 3.3 三个领域: 陆地、海洋和宇宙空间 • 3.4 四大支柱产业: 信息产业、制造产业、
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现代科学技术发展的现状及展望
2.1 一种技术：计算机技术
• 世界上第一台电子计算机—ENINC （1945年美国莫切利和埃克特发明 ）。
• 电子计算机经历了电子管、半导体、 集成电路、大规模和超大规模集成电 路几代的发展。
• 目前计算机的计算速度已达每秒12万 亿次。
图1.世界上第一台电子计算机ENINC（上） “曙光1000”大规模并行计算机系统（下 ）
1 高性能计算机 2 微电子产业化
附件一：关于鼓励集成电路产业发展的若干政策 附件二：不到长城非好汉 附件三：为我国集成电路产业发展提供良好的税负环境 3 仪器仪表和微电子专用设备 4 软件产业 5 信息安全产业 6 网络工程及其关键设备 7 第三代移动通信系统 8 接入网产业化 9 光电子与光通信 10 数字电视产业化