科技成果惠及全人类

D. 求世界重大科技成果及其影响

20世纪是科学技术发展突飞猛进的世纪，人类在本世纪所取得的
科技成就和创造的物质财富超过了以往任何一个时代。它们是推动经
济和社会持续发展的决定性因素，改变了并将继续改变世界的面貌。
它们中有一些为科技界公认的重大成就，将在人类历史上永远闪耀着
夺目的光辉。

20世纪初科学革命两大成就

20世纪的科学是在19世纪的重大理论成果如热力学与电磁学理论、
化学原子论、生物进化论与细胞学说等基础上发展起来的。19世纪的
三大发现（X射线、放射性、电子）导致了20世纪前30年的物理学革命，
诞生了相对论和量子力学，成为20世纪科学发展的先导和基础。

1、相对论

1905年，20世纪最伟大的科学天才爱因斯坦在他26岁时创立了狭
义相对论，提出了不同于经典物理学的崭新的时空观和质（m）能（
E）相当关系式E＝mc2（此处光速C＝3×108米／秒），在理论上为原
子能的应用开辟了道路。

关于E＝mc2，即物体贮藏的能量等于该物体的质量乘以光速的平
方，这个数量大到令人难以想象的程度。我们不妨打个比方说，1克物
质全部转化成的能量，相当于常规状态下燃烧36000吨煤所释放的全部
热能；或者说，1克质量相当于2500万度的电能。

1915年，爱因斯坦又创立了广义相对论，深刻揭示了时间、空间
和物质、运动之间的内在联系——空间和时间是随着物质分布和运动
速度的变化而变化的。它成为了现代物理学的基础理论之一。

从1923年开始，爱因斯坦用他的后半生致力于统一场论的探索，
企图建立一个既包括引力场又包括电磁场的统一场理论，虽然他没有
取得成功，但是杨振宁和米尔斯于50年代创立了“杨—米尔斯场方程”，
发展了所谓“规范场”的理论，使爱因斯坦梦寐以求的统一场论可望
在规范场的基础上得以实现。

2、量子力学

1900年，普朗克创立了量子论，提出能量并非无限可分、能量的
变化是不连续的新观念。1905年，爱因斯坦提出了光量子论，揭示了
光的“波粒二象性”。1913年，玻尔把量子化概念引进原子结构理论。
1923年，德布罗意提出物质波理论。1925年，海森伯和薛定谔分别建
立矩阵力学和波动力学。1928年，26岁的狄拉克提出电磁场中相对论
性电子运动方程和最初形式的量子场论，使包括矩阵力和波动力学在
内的量子力学取得了重大的进展。

20代末量子力学的建立，是继1905—1915年相对论建立之后对经
典物理学的又一次革命性的突破，它成功地揭示了微观物质世界的基
本规律，加速了原子物理学和固态物理学的发展，为核物理学和粒子
物理学准备了理论基础，同时也促进了化学键理论和分子生物学等的
产生。因此，量子力学可以说是20世纪最多产的科学理论，迄今仍具
有强大的生命力。

20世纪中后期5大科学成就

30年代以来，物质基本结构、规范场、宇宙大爆炸、遗传物质分
子双螺旋结构、大地构造板块学说以及信息论、控制论、系统论等理
论的创建，使人类的视野进一步拓展到更为宇观、宏观和微观的领域，
成为人类文明进步的巨大推动力。

1、物质的基本结构

从远古时代开始，人们就在探讨物质是由什么组成的，有没有公
共的基本单元。直到19世纪末，人们都认为这种共同的基元就是原子。
1911年，卢瑟福发现原子内部有一个核；1913年，玻尔指出放射性变
化发生在原子核内部，于是研究原子核的组成、变化规律以及内部结
合力的核物理学应运而生。

1932年，查德威克发现了中子。从此，人们认识到各种原子都是
由电子、质子和中子组成的，于是把这三种粒子和光子称为基本粒子。

但是，基本粒子并不“基本”。一方面，正电子、中微子、介子
等新的基本粒子相继发现；另一方面，基本粒子还有其内部结构。
60年代以来，出现了基本粒子结构的“夸克模型”、“层子模型”等，
使40年代末诞生的一门新的独立学科——基本粒子物理学（又称高能
物理学）至今方兴未艾，成果累累。

2、宇宙大爆炸理论

现代宇宙学的研究发端于爱因斯坦。他在1915年创立广义相对论
后，用它来考察宇宙的结构问题，于1917年提出有限无边的宇宙模型。
1922年，弗里德曼提出的非静态宇宙模型，认为宇宙是可能膨胀的。
1929年，哈勃确定了星系红移（即退行速度）和距离之间的线性关系，
证实了宇宙膨胀理论。1932年，勒梅特提出了宇宙爆炸说。

1948年，伽莫夫把核物理学的知识同宇宙膨胀理论结合起来，发
展了大爆炸理论，并用它来说明化学元素的起源。这一宇宙大爆炸理
论在1965年发现的宇宙背景辐射现象和1998年哈勃望远镜探测到距地
球120亿光年之遥的星系中得到了有力的支持。

3、DNA分子双螺旋模型

1953年4月25日，英国《自然》杂志刊登了25岁的沃森和37岁的克
里克合作研究的成果——DNA双螺旋结构的分子模型，这一成就后来被
誉为20世纪生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的
标志。

DNA是遗传基因的物质载体——脱氧核糖核酸的英文简称。1915至
1928年间，摩尔根通过果蝇实验，证明了坐落在细胞核内染色体上的
基因决定着生物性状，从而创立了基因理论。染色体是由蛋白质和
DNA组成的。过去生物学界一直认为蛋白质是遗传信息的载体，直到
1944年埃弗里等人通过实验才证明了遗传载体不是蛋白质，而是DNA。
1953年DNA分子结构双螺旋模型的建立是打开遗传之谜的关键。60年代
尼伦柏格等人破译了遗传密码，证明地球上所有生物的遗传密码都是
相同的——DNA的4种核苷酸碱基的序列代表了基因的遗传信息，决定
着蛋白质的20种氨基酸的组成和排列顺序。作为基因载体的DNA是生命
的后台指挥者，生命的一切性状通过受DNA决定的蛋白质来表现。

4、大地板块构造学说

1912年，魏格纳提出大陆漂移说，认为在地质历史上的古生代，
全球只有一块巨大陆地，周围是一片大洋；中生代以来，这块古陆开
始分裂、漂移，逐渐成为现在的几个大陆和无数岛屿，原来的大洋则
分割成几个大洋和若干小海。

大陆漂移说经半个多世纪的发展，由地幔对流说（1928年）、海
底扩张说（1961年）等阶段，到1968年勒比雄等提出了全球大地板块
构造学说，建造了全球被分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳洲、南
极六大板块和若干小板块的结构模型，得到了越来越多的科学验证，
特别是海洋地质学的有力支持。

5、信息论、控制论、系统论

1948年，申农《通讯的数学理论》、维纳《控制论：关于动物和
机器中控制和通信的科学》、贝塔朗菲《生命问题》的出版，标志着
交叉科学信息论、控制论、一般系统论的诞生；1957年，古德等《系
统工程学》的出版为系统工程论奠定了基础。60年代以来，又出现了
新的交叉科学——突变论、协同论和耗散结构理论。

交叉科学不仅沟通了为数众多的自然科学学科，而且在方法论上
也沟通了自然科学与社会科学。它向人们提供了定量、精确和最优的
认识世界的方法，对人类社会产生了深刻的影响。

20世纪的5大尖端技术成果

在科学的先导和生产的促进下，20世纪发展起来五大尖端技术：
核技术、航天技术、信息技术、激光技术和生物技术，在能源、材料、
自动化、海洋和环境等高新技术方面也有了长足的进步。

1、核能与核技术

原子核的裂变和聚变反应将产生和释放出远大于机械能、化学能
等产生的能量。核能的和平利用，为人类提供了一个既安全又清洁、
取之不尽而用之不竭的能源宝库。

1942年，美国建成了世界上第一座原子反应堆，首次实现了人工
控制的链式核裂变反应。1945年第一颗原子弹爆炸成功。1952年第一
颗轻核聚变的氢弹爆炸成功。1954年，苏联建成世界上第一座原子能
发电站。60年代以后，核电站进入实用阶段，发展至今已成为一种重
要能源，约占全球发电总量的1／5。

核技术还广泛应用于农业、医疗、材料、考古和环保等领域。
40年代放射性同位素开始大量生产，1947年比利发明了C14测定年代的
方法，1951年开始使用Co60等放射性元素治疗癌症，70年代以来计算
机x射线断层扫描技术（CT）广泛应用于临床，80年代初发展到核磁共
振扫描技术（MRI）。

2、航天和空间技术

1903—1914年，齐奥尔科夫斯基提出以火箭为动力的航行理论，
奠定了航天学的基础。1919年，戈达德提出火箭飞行的数学原理，并
于1926年成功地发射了世界上第一枚液体燃料的火箭。1942年，布劳
恩主持设计发射的液体军用飞箭成为二战后各国火箭发展的蓝本。

1957年，苏联用洲际导弹的火箭装置发射了世界上第一颗人造地
球卫星，“空间时代”从此开始。1961年，苏联发射载人宇宙飞船，
人类首次飞向太空。1969年，美国“阿波罗”11号飞船登月，人类在
月球上留下了第一个脚印。1971年，苏联建造空间站，人类首次在太
空中有了活动基地。1981年，美国发射航天飞机成功，从此人类可以
自由进出太空。

自50年代后期起，人类开始对月球和太阳系各大行星，以及遥远
的行星际空间进行探测，至今已发射了100多颗空间探测器，去揭示宇
宙的形成与演化，探索生命的起源以及空间环境对人类生存环境的影
响。

3、信息技术

信息技术是20世纪发展最快的技术领域。它对人类社会、经济、
政治、文化等产生了全方位的巨大而深远的影响。

1906年，三极电子管的发明使电信号放大，从而使远程无线电通
信成为可能。1947年，第一只晶体管的诞生为电子电路集成化和数字
化提供了重要的基础。1945年问世的电子计算机，已经历了第一代
（电子管，40年代中至50年代末）、第二代（晶体管，50年代末至
60年代中）、第三代（集成电路，60年代中至70年代初）和第四代
（大规模和超大规模集成电路，70年代初开始）等发展阶段，80年代
开始对新一代的智能计算机、光学计算机和量子计算机的探索已取得
初步成果。

随着大规模集成电路的出现，计算机向巨型化和微型化两极发展。
70年代中，巨型机的向量运算速度超过了每秒亿次；微机则进入了千
家万户，标志着个人电脑时代的来临。当今，巨型机的运算速度已达
每秒3．9万亿次，而计算机互联网络则在2亿多网民的学习、研究、交
流、贸易甚至娱乐等方面创造了崭新的工作和生活方式。

4、激光技术

1917年，爱因斯坦在研究光的辐射的过程中，提出了“受激辐射”
的概念，奠定了激光的理论基础。1958年激光被发现。1960年美国制
成了世界上第一台激光器，它用红宝石晶体做发光材料，用发光强度
很高的脉冲氙灯做激发光源，在这种受激辐射作用下产生的一种超强
光束就是激光。

继红宝石激光器之后，半导体激光器（1963年）、气体激光器
（1964年）、自由电子激光器（1977年）乃至原子激光器（1977年）
等相继问世。

5、生物技术

基因重组技术（又称基因工程）是20世纪下半叶蓬勃兴起和发展
的现代生物技术的最前沿领域。60年代末至70年代初，阿尔伯和史密
斯发现细胞中有两种“工具酶”，能对DNA进行“剪切”和“连接”；
内森斯则使用工具酶首次实现了DNA切割和组合。DNA的重组能创造性
地利用生物资

E. 人类历史上有哪些伟大的科技成果

一、科学发现
1、数学发现
欧氏几何，解析几何，符号代数，微积分和分析数学，数理逻辑，概率论，控制论与信息论
2、天文学类发现
日心说，行星运动定律，万有引力定理，河外星系，恒星演化，星际分子，宇宙大爆炸学说
3、化学类发现
化学元素，氧和氧化学说，化合物组成定律与原子论，分子学说，苯的结构，元素周期律，化学键理论
高分子化学
4、地球科学类发现
地圆说，古生物与地层学，大气环流理论，电离层，大陆飘移与板块学说，地球的核幔差异运动，温室效，应与全球气候变暖
5、物理学类发现
杠杆原理，浮力定理，光的反射与折射，牛顿力学三定律，动量守恒定律，能量转换与守恒定律，热力学，第二定律，电磁感应，电磁波，光谱分析，X射线，放射性，电子与原子内部结构，量子理论，狭义相对论，广义相对论，核裂变与核聚变，基本粒子夸克
6、生命科学类发现
血液循环，人体结构与解剖学，生物分类学，进化论，细胞学说，微生物，酶理论，遗传与基因，神经元，免疫系统与免疫学说，DNA的发现及双螺旋结构模型
二、技术发明
1、 材料
陶瓷，青铜冶铸，生铁冶炼，纺织，火药/炸药，玻璃，水泥，合成染料，高分子合成材料，液晶
2、能源动力类发明
人工取火技术，蒸汽机，内燃机，电池，电机（发电机、电动机）
3、农业与食品类发明
酿造，化肥，合成杀虫剂，杂交育种，联合收割机
4、交通与航天类发明
马车，轮船，火车，汽车，飞机，火箭，人造卫星和航天器
5、信息技术类发明
笔，造纸，印刷术，电报，电话，无线电，电子管，电视，雷达，计算机，晶体管，集成电路，光纤通信，互联网
6、医药与生物工程类发明
针灸，疫苗，麻醉术，输血术，维生素，青霉素，节育技术，基因技术，克隆技术
7、仪器类发明
指南针，钟表，望远镜，显微镜，激光器，眼镜，电灯，照相，城市污水处理

F. 人类进行科学技术成就，归根结底是为了什么人类应怎样正确看待科学技术

科学技术研究，实际上是连同人类文明一起的一个自然过程。

也就是人是自然的组成部分专，而科技的发属展，实际上是不以人的意志为转移的的必定存在的自然过程。发展不均衡则带来灾难和不幸福。社会幸福决定于相对区域条件下（可定义为距离/交流度）文明均衡的程度。

从整个宇宙进化来说，科学技术的发展，是宇宙熵的增大过程，也就是不断增加混乱程度的过程。物理学已经说明了，事物的发展，总会朝着混乱程度增加的方向。这也是为什么说科学技术的发展，是自然过程的原因。

我认为，发展的最终结果是重回原点

G. 21世纪伟大的科技成果有哪些

1、天宫二号

天宫二号，即天宫二号空间实验室，是继天宫一号后中国自主研发的第二个空间实验室，也是中国第一个真正意义上的空间实验室，将用于进一步验证空间交会对接技术及进行一系列空间试验。

天宫二号主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验，包括释放伴飞小卫星，完成货运飞船与天宫二号的对接。

天宫二号空间实验室已于2016年9月15日22时04分09秒在酒泉卫星发射中心发射成功，将与神舟十一号飞船对接。2016年10月19日3时31分。

神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。2016年10月23日早晨7点31分，天宫二号的伴随卫星从天宫二号上成功释放。

2019年1月14日，天宫二号完成了伽马射线暴瞬时辐射的高精度偏振探测，相关成果发表于国际学术期刊《自然·天文学》。

2、墨子号量子科学实验卫星

墨子号量子科学实验卫星于2016年8月16日1时40分，在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空。此次发射任务的圆满成功，标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。

中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。

当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。2017年1月18日。

中国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务，正式交付用户单位使用。中国科学技术大学、中科院等单位相关领导在交付使用证书上签字。

3、细胞核重新编程

所谓细胞核重新编程，是将成熟体细胞重新诱导回早期干细胞状态，以用于发育成各种类型的细胞，应用于临床医学，将细胞内的基因表达由一种类型变成另一种类型。

通过这一技术，可将一个体上较容易获得的细胞（如皮肤细胞）类型培育成另一种较难获得的细胞类型（如脑细胞）。

北京时间10月8日17时30分，2012年诺贝尔生理学或医学奖在瑞典斯德哥尔摩揭晓。因为革命性地改变了人们对细胞和生命体的理解。

在细胞核重新编程研究领域做出了杰出贡献，英国发育生物学家约翰·格登和日本京都大学再生医科研究所干细胞生物系教授山中伸弥，获得这一奖项。

4、神光二号

神光二号是我国2002年成功研制的大型激光装置，目前建在中科院上海光机所，由成百台光学设备集成在一个足球场大小的空间内。

可十亿分之一秒的超短瞬间内可发射出相当于全球电网电力总和数倍的强大功率，从而释放出极端压力和高温。

“神光二号”可用作科学实验，释放的巨大能量在实验中产生的极端物理条件，对基础科学研究、高技术应用和确保国家安全的新技术的推出，均有重大意义。

“神光”的未来前景诱人。据专家介绍，核聚变是未来清洁能源的希望所在，估计到本世纪中叶，科学家可利用激光聚变技术。

把海水中丰富的同位素氘、氚转化为巨大的、取之不尽的能源。“神光二号”的建成，为我国科学家从海水中获得能源迈出了可喜的一步。

5、神舟三号飞船

神舟三号飞船由中国航天科技集团公司所属的中国空间技术研究院和上海航天技术研究院为主研制，“长征二号F”运载火箭由中国运载火箭技术研究院为主研制。

这次发射是长征系列运载火箭第66次飞行。自1996年10月以来，中国运载火箭发射已经连续24次获得成功。

中国科学院和信息产业部等有关单位为这次发射研制了对地遥感、生命科学、空间科学等船载仪器和地面测控设备。

H. 现代科技成果 发明人或国家 对人类社会的贡献

1.EAST全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置
2006年9月26日,由国家发改委投资建设的国家大科学工程EAST超导托卡马克核聚变实验装置在进行的首日物理放电实验的过程中,成功获得了电流大于200千安,时间接近3秒的高温等离子体放电,这标志着世界上第一个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置已在中国首先建成并正式投入运行.
2.纳米量子结构可控性实验和理论研究新进展
中科院物理所研究组围绕纳米电子器件的基础问题,在纳米结构的探索、组装规律和单元器件的物性等方面,在过去的几年里已产生国际影响.2006年更是取得系列重要进展,并逐步形成了系统性的工作.
3.绘制出天空中的宇宙线分布图,发现宇宙线分布是各向异性的和宇宙线的运动规律
在《科学》杂志2006年10月20日刊上,依据在我国西藏羊八井宇宙射线观测站的“西藏大气簇射探测器阵列”所获得的、积累近九年之久的近四百亿观测事例的实验数据的系统分析,中国和日本两国物理学家合作发表了有关高能宇宙线各向异性以及宇宙线等离子体与星际间气体物质和恒星共同围绕银河系中心旋转的最新结果,这些实验观测的前沿进展被审稿人誉为宇宙线研究领域中“里程碑”式的重要成就.
4.甲醇制取低碳烯烃技术开发及工业性试验取得重大突破性进展
由中科院大连化物所与陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司和中国石化集团洛阳石化工程公司合作的“甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术开发”工业性试验项目取得重大突破性进展,在日处理甲醇50吨的工业化试验装置上实现了近100%甲醇转化率,乙烯选择性40.1%,丙烯选择性39.0%,低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)选择性达90%以上的结果.试验装置的成功运转,对我国综合利用能源、拓展低碳烯烃原料的多样化具有重大的经济意义和战略意义.
5.龙芯2E通用64位处理器
龙芯2E通用64位处理器是目前全球除美日之外性能最高的通用处理器,也是祖国大陆地区第一个采用90纳米设计技术的处理器.中科院计算机所研制的龙芯2E处理器最高主频达到1.0GHz,实测性能超过1.5GHz奔腾IV处理器的水平,具有低成本、低功耗、高性能、高安全性等特点,在不同工作条件下龙芯2E处理器的功耗在3瓦~8瓦范围内.“十一五”期间,龙芯处理器将为推进我国信息化做出更大的贡献.
6.水体污染的激光诱导荧光非接触监测技术装备系统
水是人类在生产和生活活动中不可缺少的重要资源,我国江河湖库和近海海域普遍受到不同程度的污染,且水体污染有逐年加重的趋势.中国科学院安徽光学精密机械研究所采用激光诱导荧光监测技术实现水体污染遥测,系统集光学遥感技术、光谱学、分析化学、电子技术和计算机技术于一体,利用激光诱导荧光光谱法,实现对水体多组成份有机物的在线遥测,发展和提高了我国水体污染在线遥测的技术水平.
7.我国科学家发现阿尔茨海默症致病的新机制
2006年11月19日,国际著名学术期刊《自然·医学》网络版在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究组关于β淀粉样蛋白产生过程新机制的最新研究成果.这项成果揭示了阿尔茨海默症致病的新机制,并且提示β2-肾上腺素受体有可能成为研发阿尔茨海默症的治疗药物的新靶点.
8.我国抗糖尿病新药研究取得开创性进展
中科院上海药物所科学家2006年在非肽类小分子胰高血糖素样肽-1受体激动剂的研究领域取得了重要进展,相关成果于2007年元月第一周发表在国际权威科学期刊《美国科学院院刊(PNAS)》网络版上.美国科学院院刊编辑部在向媒体的书面新闻发布中指出,这类口服有效的非肽类小分子激动剂有可能成为糖尿病、肥胖症和其他相关代谢性疾病的一种新型疗法.
9.揭示果蝇记忆奥秘,探索记忆的神经生物学基础
中科院生物物理研究所研究组关于果蝇的最新研究成果,揭示了果蝇的脑中并不存在一个通用的记忆中心,而是不同感觉记忆储藏在不同的区域里,并且像人类能记住图像的高度、大小、颜色等不同参数一样,果蝇的图像记忆也有对应的不同参数.通过对果蝇记忆基因的研究,可进一步运用到小白鼠、哺乳动物甚至人类身上,从而解决人类失眠、老年痴呆等精神性疾病.
10.饮用水质安全风险的末端控制技术与应用
为及时评价水质状况及应对突发事件,中科院生态环境研究中心和中科院广州地球化学研究所合作开发出适合末端水质监控的生物在线监测与预警技术,建立并完善生物毒性测试方法,在分子、细胞水平上形成一套适用于水质评估的技术体系.研究中开发的关键技术拥有自主知识产权,共产生发明专利22项。

I. 科技成果，要有给人类生活带来了什么歌

老百姓的好心情
作词：云剑 作曲：胡旭东
演唱：吕继宏

好时代自有那好风景
好生活带来了好心情
好日子是一杯醉人的酒
睡梦里也不由笑出声
好时代自有那好风景
好生活带来了好心情
好日子是一杯醉人的酒
睡梦里也不由笑出声

家富再不为那柴米愁
国强在人前挺起胸
望不尽这日新月异的新变化
春风如意万事新
唱一唱这红火火的好时代 好时代
唱一唱这新崭崭的好光景 好光景
唱一唱这红火火的好日子 好日子
歌声笑声都是咱老百姓的好心情

好时代自有那好风景
好生活带来了心情
好日子是一杯醉人的酒
睡梦里也不由笑出声
好时代自有那好风景
好生活带来了好心情
好日子是一杯醉人的酒
睡梦里也不由笑出声

多美的相思无处不飞花
多彩的都市花亦红
喜不够山清水秀好家园
盛世吉祥春正浓
唱一唱这宽敞敞的康庄道 康庄道
唱一唱这亮堂堂的好前程 好前程
唱一唱这火爆爆的幸福年 幸福年
歌声笑声都是咱老百姓的好心情
唱一唱这宽敞敞的康庄道 康庄道
唱一唱这亮堂堂的好前程 好前程
唱一唱这火爆爆的幸福年 幸福年
歌声笑声都是咱老百姓的好心情 嘿